JP2001251835A - リニア振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニア振動アクチュエータの効率が低下する
ことを防止する。 【解決手段】 可動子１２０のヨーク１２４、及び電磁
石（固定子）１３０のヨーク１３３（特に、主磁極１３
３ｂ）を構成する電磁鋼板の圧延面を可動子１２０の運
動方向と略平行とするとともに、ボビン１３１ｂ、１３
２ｂをアルミニウム製としてその軸方向にスリットを設
ける。これにより、磁気回路の磁気抵抗を小さくするこ
とができるとともに、励磁コイル１３１ａ、１３２ａの
温度上昇を抑制しつつ、ボビン１３１ｂ、１３２ｂに渦
電流が流れることを防止できるので、リニア振動アクチ
ュエータの効率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、何らの変換機構を
用いず、電気入力によって可動子に直接、直線的な往復
運動をを与えるリニア振動アクチュエータに関するもの
で、畜冷器内で作動流体を膨張圧縮させることにより被
冷却体を冷却するパルス管冷凍機やスターリング冷凍機
等の畜冷器式冷凍機に適用されるリニア圧縮機に適用し
て有効である。

【０００２】

【従来の技術】リニア振動アクチュエータは、電磁石の
極性を周期的に変化させることにより可動子を振動させ
るものであり、磁気回路中に永久磁石（マグネット）を
含むものは、電磁石に通電する電流量に比例した推力を
得ることができ、電磁石のみで構成したものは通電電流
の略２乗に比例した推力を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等は
リニア振動アクチュエータの効率（＝出力仕事／入力電
力）を向上させるべく、種々の試作検討を行ったとこ
ろ、リニア振動アクチュエータの効率が低下する原因と
して、以下の点を発見した。

【０００４】すなわち、図１３、１４は発明者等が試作
検討したリニア振動アクチュエータを示すもので、図１
３はリニア振動アクチュエータの可動子の運動方向と直
交する断面を示す図である。そして、１２０は紙面垂直
方向に往復運動するとともに可動子鉄心（ヨーク）及び
マグネット１２２からなる可動子であり、１３０はソレ
ノイドコイル１３１ａ、１３２ａ及び固定子鉄心（ヨー
ク）１３３からなる固定子である。そして、両鉄心１２
４、１３３に渦電流が発生することを防止するために、
薄板状の電磁鋼板を紙面垂直方向に積層して両鉄心１２
４、１３３を構成している。

【０００５】ところで、固定子鉄心（固定子）と可動子
鉄心（固定子）との磁気ギャップ部（空隙部）δｇに流
れる磁束は、図１４に示すように、磁束密度を均一とし
た状態で両鉄心間を流れるのではなく、可動子１２０の
運動方向側の角部（エッジ部）に集中するようにその流
れの向きを変えて両鉄心間を流れる。

【０００６】ところで、電磁鋼板は、その圧延面と垂直
な方向の磁化特性が圧延面と平行な方向の磁化特性に比
べて著しく悪いため、上記試作品のごとく、両鉄心の積
層方向が可動子の運動方向と一致させると、両鉄心を流
れる磁束は、圧延面の垂直な方向にその流れの向きを転
向させて両鉄心の角部に集中せざるを得ない。

【０００７】したがって、磁気回路全体として見たとき
の磁気抵抗が大きくなり、両鉄心の運動方向の角部にお
ける磁束密度が小さくなるので、可動子を運動させる推
力が小さくなり、リニア振動アクチュエータの効率が低
下する。以下、この問題点を第１の問題点と呼ぶ。

【０００８】また、ソレノイドコイルは、樹脂製の巻き
枠に電線（巻き線）を巻き付けることにより構成されて
いるが、ソレノイドコイルに通電すると、通電時に発生
する熱（ジュール損・鉄損）によりソレノイドコイルの
温度が上昇していく。そして、ソレノイドコイルの温度
が上昇すると、ソレノイドコイルの電気抵抗が上昇する
ので、ソレノイドコイルに流れる電流値が小さくなり、
ソレノイドコイルにより誘起される起磁力（磁界の強
さ）が低下してしまう。したがって、可動子を運動させ
る推力が小さくなるので、リニア振動アクチュエータの
効率が低下する。以下、この問題点を第２の問題点と呼
ぶ。

【０００９】また、可動子には、図１４に示すように、
非磁性体製のスペーサ１２５挟んでマグネット１２２が
埋設されているが、前述のごとく、両鉄心間を流れる磁
束は、両鉄心の角部に集中して両鉄心間を流れる。この
ため、可動鉄心の角部近傍における磁束密度の変化が大
きくなるので、可動鉄心の近傍に位置するスペーサに渦
電流が発生してしまい、リニア振動アクチュエータの効
率が低下する。以下、この問題点を第３の問題点と呼
ぶ。

【００１０】本発明は、上記点に鑑み、リニア振動アク
チュエータの効率が低下することを防止することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、磁性材料製
の可動子鉄心（１２４）を有して磁界を誘起する第１磁
界発生手段を備え、往復運動する可動子（１２０）と、
可動子（１２０）と面するとともに、可動子（１２０）
の運動方向と直交する方向に延びる磁性材料製の固定子
鉄心（１３３ｂ）を有して磁界を発生させる第２磁界発
生手段を備える固定子（１３０）とを具備し、第１磁界
発生手段により誘起された磁界及び第２磁界発生手段に
より誘起された磁界のうち、少なくとも一方の磁界の極
性を周期的に変化させることにより可動子（１２０）を
往復運動させ、さらに、固定子鉄心（１３３ｂ）及び可
動子鉄心（１２４）のうち少なくとも一方は、薄板状の
圧延鋼板（１２４ａ、１３３ａ）を積層したものであ
り、かつ、圧延鋼板（１２４ａ、１３３ａ）の圧延面と
可動子（１２０）の運動方向とが略平行となっているこ
とを特徴とする。

【００１２】これにより、磁束は圧延面と平行な平面内
にてその流れの向きを変えることとなるので、磁束が流
れる向きにおける磁気抵抗が上記試作品に比べて小さく
なる。したがって、上記の第１の問題が解決されるの
で、可動子（１２０）を運動させる推力が大きくなり、
リニア振動アクチュエータの効率が向上する。

【００１３】請求項２に記載の発明では、磁界を誘起す
るとともに、往復運動する可動子（１２０）と、可動子
（１２０）と面するとともに、可動子（１２０）の運動
方向と直交する方向に延びる磁性材料製の固定子鉄心
（１３３ｂ）を有して磁界を発生させる磁界発生手段を
備える固定子（１３０）とを具備し、磁界発生手段によ
り誘起された磁界の極性を周期的に変化させることによ
り可動子（１２０）を往復運動させ、さらに、固定子鉄
心（１３３ｂ）は、薄板状の圧延鋼板（１３ａ）を積層
したものであり、かつ、圧延鋼板（１３３ａ）の圧延面
と可動子（１２０）の運動方向とが略平行となっている
ことを特徴とする。

【００１４】これにより、磁束は圧延面と平行な平面内
にてその流れの向きを変えることとなるので、磁束が流
れる向きにおける磁気抵抗が上記試作品に比べて小さく
なる。したがって、上記の第１の問題が解決されるの
で、可動子（１２０）を運動させる推力が大きくなり、
リニア振動アクチュエータの効率が向上する。

【００１５】請求項３に記載の発明では、筒状の巻き枠
（１３１ｂ、１３２ｂ）に電線を巻き付けて構成された
ソレノイドコイル（１３１ａ、１３２ａ）を有し、磁界
を誘起する電磁石（１３０）と、磁界を誘起するととも
に、往復運動する可動子（１２０）とを備え、電磁石
（１３０）により誘起された磁界の極性を周期的に変化
させることにより可動子（１２０）を往復運動させ、さ
らに、巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）を金属製とすると
ともに、巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）にその軸方向に
延びる電気絶縁部（Ｓ）を設けたことを特徴とする。

【００１６】これにより、ソレノイドコイル（１３１
ａ、１３２ａ）に発生した熱を巻き枠（１３１ｂ、１３
２ｂ）を介して速やかに放熱することができるので、ソ
レノイドコイル１３（１ａ、１３２ａ）の温度上昇を抑
制できる。

【００１７】また、電気絶縁部（Ｓ）が設けられている
ので、巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）に渦電流が発生す
ることを防止でき、リニア振動アクチュエータの効率を
向上させることができる。

【００１８】なお、電気絶縁部は、請求項４に記載の発
明のごとく、巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）をその軸方
向に切断するスリット（Ｓ）にて構成してもよい。

【００１９】請求項５に記載の発明では、往復運動する
とともに、磁界を誘起する複数個の第１磁界発生手段を
有する可動子（１２０）と、可動子（１２０）と面する
とともに、可動子（１２０）の運動方向と直交する方向
の磁界を発生させる第２磁界発生手段を備える固定子
（１３０）とを具備し、複数個の第１磁界発生手段は、
非磁性材製のスペーサ（１２５）を挟んで可動子（１２
０）の運動方向に直列に並んでおり、さらに、スペーサ
（１２５）のうち固定子鉄心（１３３ｂ）及び第１磁界
発生手段と面する角部（１２５ａ）には、電気絶縁部
（１２５ｂ）が設けられていることを特徴とする。

【００２０】これにより、第１磁界発生手段の近傍に位
置するスペーサ（１２５）に渦電流が発生することを防
止できるので、第３の問題点を解決することができ、リ
ニア振動アクチュエータの効率を向上させることができ
る。

【００２１】なお、電気絶縁部は、請求項６に記載の発
明のごとく、スペーサ（１２５）のうち固定子鉄心（１
３３ｂ）及び第１磁界発生手段と面する角部（１２５
ａ）を除去することにより設けてもよい。

【００２２】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係るリニア振動アクチュエータをパルス管冷凍
機用のリニア圧縮機（以下、圧縮機と略す。）に適用し
たものであって、図１はパルス管冷凍機のである。な
お、パルス管冷凍機全体としての作動は、特許第２６９
９９５７号に記載の発明と同様であるので、本明細書で
は、パルス管冷凍機そのものの作動説明は省略する。

【００２４】１００は本実施形態に係る圧縮機（流体駆
動装置）であり、この圧縮機１００により後述する畜冷
器２００内で作動流体（具体的には、Ｈ_e、Ｎ₂ 、
Ｈ₂ 、Ａｒ、Ｎｅ等）を膨張圧縮（定在波成分を発生）
させるとともに、作動流体に変位（進行波成分）を与え
る。なお、圧縮機１００の詳細構造は、後述する。

【００２５】２００は作動流体との間で熱の授受を行う
蓄冷器であり、この蓄冷器２００は、その内部を流通す
る作動流体の圧縮時においては、作動流体から熱を速や
かに吸収するとともに、膨張時においては、その吸熱し
た熱を速やかに作動流体に与える必要があることから、
作動流体より十分に熱容量が大きく、かつ、熱伝導率の
比較的高い材料にて構成されている。

【００２６】具体的には、ステンレス、銅、銅合金等か
らなる金属網状体（金属メッシュ）を積層するか、若し
くはステンレス・鉛等の金属球等を密閉容器内に封入し
たものである。このとき、圧縮機１００から蓄冷器２０
０を経て後述する冷却部２１０に熱が伝導すると、冷却
部２１０の冷却能力が低下するので、蓄冷器２００での
熱伝導を極力抑制する必要がある。このため、金属網状
体にて畜冷器２００を構成するときは、金属網状態の積
層方向を作動流体の変位方向（蓄冷器２００の軸方向）
に設定することが好ましい。

【００２７】また、蓄冷器２００の端部には被冷却体
（超伝導体や赤外線センサ等）を直接接触させて冷却す
る冷却部２１０が設けられており、この冷却部２１０
は、銅、インジウム等の熱伝導率の高い金属にて形成さ
れている。

【００２８】３００は冷却部２１０に隣接して蓄冷器２
００内空間と連通するように配置されたパルス管であ
り、このパルス管３００はステンレス、チタン、チタン
合金等からなる薄肉金属パイプで構成されている。

【００２９】４００はパルス管３００内から変位した作
動流体を一時的に蓄えるバッファタンクで、このバッフ
ァタンク４００とパルス管３００との間には、パルス管
３００とバッファタンク４００との圧力差が所定値に達
したとき開くように構成された第１リリーフバルブ５０
０及び第２リリーフバルブ６００（流体変位制御弁装
置）が配置されている。

【００３０】さらに、第１リリーフバルブ５００はパル
ス管３００からバッファタンク４００へと変位する作動
流体を閉止するように構成されており、第２リリーフバ
ルブ６００はバッファタンク４００からパルス管３００
へと変位する作動流体を閉止するように構成されてい
る。

【００３１】なお、圧縮機１００、蓄冷器２００、冷却
部２１０、パルス管３００、両リリーフバルブ５００、
６００及びバッファタンク４００は、（一次元モデルに
おいて）作動流体の変位方向に直列に配置されており、
蓄冷器２００、冷却部２１０及びパルス管３００（図１
の２点鎖線で囲まれて構成部）は、外部との断熱のた
め、図示しない真空容器の内部に配設されている。

【００３２】７００は蓄冷器２００を迂回してパルス管
３００のバッファタンク４００側と圧縮機１００とを結
ぶダブルインレットパイプ（管）で、このダブルインレ
ットパイプ７００により圧縮機１００によって作動流体
に与えられた圧力は、パルス管３００のバッファタンク
４００側からパルス管３００内に入力される。

【００３３】また、ダブルインレットパイプ７００には
電磁弁（流体圧縮制御弁装置）８００が配置されてお
り、この電磁弁８００を開閉することによりダブルイン
レットパイプ７００の連通状態を制御している。

【００３４】次に、圧縮機１００について述べる。

【００３５】図２は圧縮１００の模式図であり、この圧
縮機１００は、畜冷器２００と圧縮機１００の吐出口１
１１とを接続する配管９００を挟んで対称となるような
構造（対向ピストン型構造）となっている。

【００３６】１１０は配管９００を介して畜冷器２００
内に連通する丸パイプ状に形成されたステンレス製の圧
力容器であり、この圧力容器１１０内には、圧力容器１
１０の長手方向に往復運動する略円柱状の可動子１２０
が配設されている。

【００３７】そして、可動子１２０の長手方向一端側
（吐出口１１１側）には、圧力容器１１０の内壁に対し
て微少な隙間を有して位置する円柱状のピストン部１２
１が設けられており、このピストン部１２１が可動子１
２０と一体に往復運動することにより作動流体が膨張圧
縮される。因みに、圧力容器１１０のうちピストン部１
２１が往復稼働する部位を特にシリンダと呼び、このシ
リンダは、ピストン部１２１と略等しい線膨張係数を有
する材質にて形成されている。

【００３８】また、可動子１２０のうちピストン部１２
１より長手方向他端側には、盤状の永久磁石１２２が固
定（埋設）されたプランジャ部１２３が設けられてお
り、このプランジャ部１２３とピストン部１２１とは、
ねじ結合されている。

【００３９】なお、永久磁石１２２の両極側（Ｎ極・Ｓ
極側）には、永久磁石１２２にて誘起された磁束を両極
側に集合させて両極における磁束密度を高めるべく、薄
板状の電磁鋼板又はけい素鋼板等の磁性材料からなる圧
延鋼板を積層することによって形成されたヨーク（可動
子鉄心）１２４が設けらており、ヨーク１２４及び永久
磁石１２２は、ステンレスやアルミニウム合金等の非磁
性材からなるスペーサ１２５を挟んで可動子１２０の運
動方向（紙面左右方向）に直列に並んで設けられてい
る。

【００４０】一方、永久磁石１２２により誘起された磁
界（磁場）のうち圧力容器１１０の外部空間には、圧力
容器１１０を挟んで対向するように配置された第１、２
電磁石（固定子）１３１、１３２を１組（以下、この第
１、２電磁石１３１、１３２を電磁石１３０と呼ぶ。）
として、複数組（本実施形態では２×２組）の電磁石１
３０が圧力容器１１０の長手方向に並んで、圧力容器１
１０と共に台座１４０に固定されている。

【００４１】また、電磁石１３０は、図３に示すよう
に、第１、２励磁コイル１３１ａ、１３２ａ及び両励磁
コイル（ソレノイドコイル）１３１ａ、１３２ａにより
誘起された磁束の磁路を構成するヨーク（固定子鉄心）
１３３からなる第２磁界発生手段を有して構成されてお
り、ヨーク１３３は、ヨーク１３３内で渦電流が発生す
ることを抑制すべく、薄板状の電磁鋼板又はけい素鋼板
等の磁性材料からなる圧延鋼板１３３ａを積層すること
によって形成されている。なお、両励磁コイル１３１
ａ、１３２ａは、樹脂製の角パイプ状（角筒状）のボビ
ン（巻き枠）１３１ｂ、１３２ｂに銅線（電線）等の巻
き線を巻き付けることにより構成されたものである。

【００４２】そして、ヨーク１３３のうち可動子１２０
と面して可動子１２０の運動方向（紙面垂直方向）と直
交する方向に延びる（両励磁コイル１３１ａ、１３２ａ
の内部を貫通する）主磁極１３３ｂ、及び可動子１２０
のヨーク１２４を構成する圧延鋼板１３３ａ、１２４ａ
は、その圧延面と可動子１２０の運動方向とが略平行と
なるように積層されている。因みに、本実施形態では、
ヨーク１３３のうち主磁極１３３ｂ以外の部分（リング
状の部分）の圧延鋼板１３３ａは、その圧延面が可動子
１２０の運動方向と直交するように積層されている。

【００４３】なお、本実施形態では、電磁石１３０（第
２磁界発生手段）により主磁極１３３ｂには可動子１２
０の運動方向と略直交する方向の磁界が誘起されるとと
もに、その磁路は可動子１２０の運動方向と略直交する
面内を流れるような磁気回路（ラジアル磁束形）を構成
する。

【００４４】ところで、可動子１２０は、図２に示すよ
うに、ピストン部１２１及びプランジャ部１２３が圧力
容器１１０の内壁に接触することがないように、その長
手方向両端側にて、薄帯板状の板バネ１５１を積層した
支持部材１５０により支持されており、この支持部材１
５０は、丸パイプ状に形成されたステンレス製の支持部
材ケース１６０内に収納されている。

【００４５】そして、支持部材１５０の各板バネ１５１
は、図４に示すように、板バネ１５１の長手方向各部位
における最大応力が略等しくなるように、中央部で細く
くびれた形状に成形されている。因みに、図４中、斜線
部は各板バネ１５１を支持部材ケース１６０に固定する
ための固定部である。

【００４６】なお、本実施形態では、ピストン部１２１
には、ピストンリング等の摺動しながら気密性を保持す
るシール手段を設けず、ピストン部１２１と圧力容器１
１０の内壁との隙間を微少とすることで、一種のメカニ
カルシールを構成して気密性を保持しているので、圧力
容器１１０のうちプランジャ１２３側の空間にも内圧が
作用する。このため、支持部材ケース１６０は、圧力容
器１１０に連通しているため、圧力容器１１０と共に内
圧が作用する圧力容器として機能する。

【００４７】因みに、可動子１２０（ピストン部１２１
及びプランジャ部１２３）は、圧力容器１１０の内壁に
接触することなく往復運動するが、外部からの振動等に
より可動子１２０が振動した際には、圧力容器１１０と
の隙間（クリアランス）が小さいピストン部１２１は、
圧力容器１１０内壁に接触する可能性がある。そこで、
本実施形態では、ピストン部１２１の外周壁に樹脂を被
覆してピストン部１２１及び圧力容器１１０の内壁を保
護している。

【００４８】ところで、圧縮機１００（電磁石１３０）
は、コントローラ（電子制御装置）９００によって制御
されており、コントローラ９００は、可動子１２０、支
持部材１５０及び圧力容器１１０内の作動流体の弾性特
性を考慮した振動系の固有振動数と等しい周波数の交流
電流を電磁石１３０に通電して電磁石１３０の極性を周
期的に変化させることにより、電磁石１３０と可動子１
２０に埋設された永久磁石１２２との間に発生する引力
及び斥力の向きを周期的に反転させて可動子１２０を往
復運動させている。

【００４９】なお、本実施形態に係る圧縮機では、可動
子１２０が上死点（ピストン部１２１が吐出口１１１に
最も近づいた時）と下死点（ピストン部１２１が吐出口
１１１に最も離れた時）との中間位置に到達した時（以
下、この時の可動子１２０の位置を振幅の中心と呼
ぶ。）において、永久磁石１２２と電磁石１３０との間
のパーミアンスの変化率が最大となるように、永久磁石
１２２及び電磁石１３０が配置されている。このため、
本実施形態に係る圧縮機では、可動子１２０に作用する
推力は、振幅の中心にて最大となる。

【００５０】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００５１】主磁極１３３ｂとヨーク１２４との磁気ギ
ャップ部（空隙部）δｇ流れる磁束は、図５に示すよう
に、主磁極１３３ｂのうち可動子１２０の運動方向側の
角部（エッジ部）１３３ｃに集中するようにその流れの
向きを変えるが、本実施形態では、主磁極１３３ｂ及び
可動子１２０のヨーク１２４を構成する圧延鋼板１３３
ａ、１２４ａは、その圧延面と可動子１２０の運動方向
とが略平行となるように積層されているので、磁束は圧
延面と平行な平面内にてその流れの向きを変えることと
なる。

【００５２】したがって、磁束が流れる向きにおける磁
気抵抗が上記試作品に比べて小さくなるので、主磁極１
３３ｂの角部１３３ｃ及びヨーク１２４の運動方向の角
部１２４ｂにおける磁束密度が大きくなる。延いては、
上記の第１の問題が解決されるので、図６に示すよう
に、可動子１２０を運動させる推力が大きくなり、圧縮
機（リニア振動アクチュエータ）の効率が向上する。

【００５３】なお、本実施形態では、図３に示すよう
に、ヨーク１３３のうち主磁極１３３ｂ以外の部分（リ
ング状の部分）１３３ｄの圧延鋼板１３３ａは、その圧
延面が可動子１２０の運動方向と直交するように積層さ
れているが、この部位１３３ｄにおいて磁束は、圧延面
平行な平面内においてその流れの向きを変えるので、部
１３３ｄにおいて磁気抵抗が増大するとった問題は発生
しない。因みに、主磁極１３３ｂとリング状の部位１３
３ｄとは、レーザ溶接等の接合手段により接合されてい
る。

【００５４】ところで、本実施形態では、永久磁石１２
２及びヨーク１２４により磁界を誘起する第１磁界発生
手段を構成したが、ヨーク１２４を廃止し、永久磁石１
２２のみで第１磁界発生手段を構成してもよい。

【００５５】また、本実施形態では、主磁極１３３ｂの
の圧延面、及びヨーク１２４の圧延面の両者が可動子１
２０の運動方向と略平行となるようにしたが、いずれか
一方の圧延面のみが可動子１２０の運動方向と略平行と
なるようにしてもよい。

【００５６】（第２実施形態）第１実施形態では、主磁
極１３３ｂの圧延面のみが可動子１２０の運動方向と略
平行であったが、本実施形態は、図７、８に示すよう
に、ヨーク１３３の圧延面全体が可動子１２０の運動方
向と略平行となるように構成したものである。

【００５７】なお、本実施形態に係るヨーク１３３は、
トランスの鉄心と同様な手法にて製造されるもので、先
ず図９（ａ）に示すように、治具に圧延鋼板を巻き付け
て巻き付けられた圧延鋼板を接合し、その後、図９
（ｂ）に示すように、可動子１２０が装着される部位を
切断除去することにより製造されている。

【００５８】（第３実施形態）第１、２実施形態では、
樹脂製のボビン１３１ｂ、１３２ｂを採用したが、本実
施形態は、ボビン１３１ｂ、１３２ｂを樹脂より熱伝導
率の高い金属製（本実施形態では、アルミニウム製）と
するとともに、図１０に示すように、ボビン１３１ｂ、
１３２ｂの軸方向に延びるようにボビン１３１ｂ、１３
２ｂを切断するスリットＳ（電気絶縁部）を設けたもの
である。

【００５９】これにより、通電により励磁コイル１３１
ａ、１３２ａに発生した熱をボビン１３１ｂ、１３２ｂ
を介して速やかに放熱することができるので、励磁コイ
ル１３１ａ、１３２ａの温度が上昇することを抑制でき
る。

【００６０】したがって、ソレノイド励磁コイル１３１
ａ、１３２ａにより誘起される起磁力（磁界の強さ）が
低下してしまうことを防止できるので、第２の問題点を
解決することができ、可動子１２０を運動させる推力が
大きくなり、圧縮機（リニア振動アクチュエータ）の効
率が向上する。

【００６１】ところで、ボビン１３１ｂ、１３２ｂを金
属製とすると、励磁コイル１３１ａ、１３２ａに通電す
ることにより、図１１に示すように、ボビン１３１ｂ、
１３２ｂの外周壁をその軸方向の周りに回るように流れ
る渦電流が発生し、却って、圧縮機（リニア振動アクチ
ュエータ）の効率が低下するおそれがある。

【００６２】これに対して、本実施形態では、ボビン１
３１ｂ、１３２ｂの軸方向に延びるようにボビン１３１
ｂ、１３２ｂを切断するスリットＳを設けたので、軸方
方向周りに流れる渦電流が流れることを防止できる。

【００６３】したがって、本実施形態では、励磁コイル
１３１ａ、１３２ａの温度上昇を抑制しつつ、ボビン１
３１ｂ、１３２ｂに渦電流が発生することを防止できる
ので、より確実に圧縮機（リニア振動アクチュエータ）
の効率を向上させることができる。

【００６４】なお、本実施形態では、主磁極１３３ｂの
圧延面が可動子１２０の運動方向と略平行となるように
構成した上で、ボビン１３１ｂ、１３２ｂを金属製とす
るとともに、ボビン１３１ｂ、１３２ｂの軸方向に延び
るようにボビン１３１ｂ、１３２ｂを切断するスリット
Ｓを設けたが、主磁極１３３ｂの圧延面が可動子１２０
の運動方向と直交（交差）するように構成した上でボビ
ン１３１ｂ、１３２ｂを金属製とするとともに、ボビン
１３１ｂ、１３２ｂの軸方向に延びるようにボビン１３
１ｂ、１３２ｂを切断するスリットＳを設けてもよい。

【００６５】また、スリットＳに換えて、ボビン１３１
ｂ、１３２ｂにその軸方向に延びるように電気絶縁体を
埋設してもよい。

【００６６】（第４実施形態）本実施形態は、図１２に
示すように、スペーサ１２５のうち主磁極１３３ｂ及び
ヨーク１２４と面する角部１２５ａを切断除去して、角
部１２５ａに電気絶縁部１２５ｂを設けたものである。

【００６７】これにより、ヨーク１２４の近傍に位置す
るスペーサ１２５に渦電流が発生することを防止できる
ので、第３の問題点を解決することができ、圧縮機（リ
ニア振動アクチュエータ）の効率を向上させることがで
きる。

【００６８】なお、本実施形態では、本実施形態では、
主磁極１３３ｂの圧延面が可動子１２０の運動方向と略
平行となるように構成し、ボビン１３１ｂ、１３２ｂを
金属製とするとともにボビン１３１ｂ、１３２ｂの軸方
向に延びるようにボビン１３１ｂ、１３２ｂを切断する
スリットＳを設け、かつ、スペーサ１２５の角部１２５
ａに電気絶縁部１２５ｂを設けたが、本実施形態は、少
なくともスペーサ１２５の角部１２５ａに電気絶縁部１
２５ｂを設ければよい。

【００６９】また、本実施形態では、永久磁石１２２及
びヨーク１２４により磁界を誘起する第１磁界発生手段
を構成したが、ヨーク１２４を廃止し、永久磁石１２２
のみで第１磁界発生手段を構成してもよい。

【００７０】（その他の実施形態）本発明に係るリニア
振動アクチュエータは、パルス管冷凍機用の圧縮機にそ
の適用が限定されるものではなく、工作機械用のアクチ
ュエータやスターリング冷凍機用の圧縮機等その他のも
のに対しても適用することができる。

【００７１】また、上述の実施形態では、可動部材１２
０には、永久磁石１２２が埋設されていたが、永久磁石
１２２に代えて電磁石として、この電磁石に交流電流を
通電してもよい。なお、この場合、圧力容器１１０の外
部に配設された電磁石１３０に直流電流を通電するか、
又は可動部材１２０に設けた電磁石と電磁石１３０に通
電する交流電流の位相をずらすか、又は電磁石１３０に
代えて永久磁石とする必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るリニア振動アクチ
ュエータを用いたパルス管冷凍機の模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る圧縮機の模式図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る板バネの正面図で
ある。

【図５】本発明の第１実施形態に係るリニア振動アクチ
ュエータにおける磁束流れを示す模式図である。

【図６】可動子に発生する推力と可動子の位置（印加電
圧０の状態からのずれ量）との関係を示すグラフであ
る。

【図７】本発明の第２実施形態に係るリニア振動アクチ
ュエータの断面図である。

【図８】本発明の第２実施形態の変形例に係るリニア振
動アクチュエータの断面図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係るリニア振動アクチ
ュエータに適用されるヨークの製造方法を示す説明図で
ある。

【図１０】本発明の第３実施形態に係るリニア振動アク
チュエータに使用されるボビンの斜視図である。

【図１１】ボビン内を流れる渦電流の模式図である。

【図１２】（ａ）は本発明の第４実施形態に係るリニア
振動アクチュエータに使用される可動子の断面図であ
り、（ｂ）は側面図である。

【図１３】試作に係るリニア振動アクチュエータの断面
図である。

【図１４】試作に係るリニア振動アクチュエータの断面
図である。

【符号の説明】

１２０…可動子、１２２…永久磁石、１２４…ヨーク
（可動子鉄心）、 １３０…電磁石（固定子）、１３１ａ、１３２ａ…励磁
コイル、 １３３…ヨーク（固定子鉄心）、１３３ｂ…主磁極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA03 AE08 5H633 BB08 BB11 GG02 GG04 GG05 GG09 GG13 GG17 HH03 HH04 HH09 HH18 HH21 HH22 HH24 JB03 JB04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料製の可動子鉄心（１２４）を有
   して磁界を誘起する第１磁界発生手段を備え、往復運動
   する可動子（１２０）と、 前記可動子（１２０）と面するとともに、前記可動子
   （１２０）の運動方向と直交する方向に延びる磁性材料
   製の固定子鉄心（１３３ｂ）を有して磁界を発生させる
   第２磁界発生手段を備える固定子（１３０）とを具備
   し、 前記第１磁界発生手段により誘起された磁界及び前記第
   ２磁界発生手段により誘起された磁界のうち、少なくと
   も一方の磁界の極性を周期的に変化させることにより前
   記可動子（１２０）を往復運動させ、 さらに、前記固定子鉄心（１３３ｂ）及び前記可動子鉄
   心（１２４）のうち少なくとも一方は、薄板状の圧延鋼
   板（１２４ａ、１３３ａ）を積層したものであり、か
   つ、前記圧延鋼板（１２４ａ、１３３ａ）の圧延面と前
   記可動子（１２０）の運動方向とが略平行となっている
   ことを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
2. 【請求項２】 磁界を誘起するとともに、往復運動する
   可動子（１２０）と、 前記可動子（１２０）と面するとともに、前記可動子
   （１２０）の運動方向と直交する方向に延びる磁性材料
   製の固定子鉄心（１３３ｂ）を有して磁界を発生させる
   磁界発生手段を備える固定子（１３０）とを具備し、 前記磁界発生手段により誘起された磁界の極性を周期的
   に変化させることにより前記可動子（１２０）を往復運
   動させ、 さらに、前記固定子鉄心（１３３ｂ）は、薄板状の圧延
   鋼板（１３ａ）を積層したものであり、かつ、前記圧延
   鋼板（１３３ａ）の圧延面と前記可動子（１２０）の運
   動方向とが略平行となっていることを特徴とするリニア
   振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 筒状の巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）に
   電線を巻き付けて構成されたソレノイドコイル（１３１
   ａ、１３２ａ）を有し、磁界を誘起する電磁石（１３
   ０）と、 磁界を誘起するとともに、往復運動する可動子（１２
   ０）とを備え、前記電磁石（１３０）により誘起された
   磁界の極性を周期的に変化させることにより前記可動子
   （１２０）を往復運動させ、 さらに、前記巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）を金属製と
   するとともに、前記巻き枠（１３１ｂ、１３２ｂ）にそ
   の軸方向に延びる電気絶縁部（Ｓ）を設けたことを特徴
   とするリニア振動アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記電気絶縁部は、前記巻き枠（１３１
   ｂ、１３２ｂ）をその軸方向に切断するスリット（Ｓ）
   であることを特徴とする請求項３に記載のリニア振動ア
   クチュエータ。
5. 【請求項５】 往復運動するとともに、磁界を誘起する
   複数個の第１磁界発生手段を有する可動子（１２０）
   と、 前記可動子（１２０）と面するとともに、前記可動子
   （１２０）の運動方向と直交する方向の磁界を発生させ
   る第２磁界発生手段を備える固定子（１３０）とを具備
   し、 前記複数個の第１磁界発生手段は、非磁性材製のスペー
   サ（１２５）を挟んで前記可動子（１２０）の運動方向
   に直列に並んでおり、 さらに、前記スペーサ（１２５）のうち前記固定子鉄心
   （１３３ｂ）及び前記第１磁界発生手段と面する角部
   （１２５ａ）には、電気絶縁部（１２５ｂ）が設けられ
   ていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記電気絶縁部は、前記スペーサ（１２
   ５）のうち前記固定子鉄心（１３３ｂ）及び前記第１磁
   界発生手段と面する角部（１２５ａ）を除去することに
   より構成されていることを特徴とするリニア振動アクチ
   ュエータ。