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JP2005160274A - Power device and refrigerating machine employing it - Google Patents

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JP2005160274A
JP2005160274A JP2003399044A JP2003399044A JP2005160274A JP 2005160274 A JP2005160274 A JP 2005160274A JP 2003399044 A JP2003399044 A JP 2003399044A JP 2003399044 A JP2003399044 A JP 2003399044A JP 2005160274 A JP2005160274 A JP 2005160274A
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JP
Japan
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magnet
shaft
motor
armature coil
cylindrical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003399044A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Koizumi
達雄 小泉
Toshio Uchida
年雄 内田
Teruo Takahashi
輝夫 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power device provided with a barrier at a position not damaging the motor characteristics and having high efficiency high torque motor characteristics. <P>SOLUTION: The power device 10 comprises a rotary shaft 31 provided with a rotary magnet 41 and an outside coupling magnet 25 while spacing apart in the axial direction, an armature coil 34, a hermetically sealed casing 13 partially provided with a bearing part 21 and a tubular thick barrier 19, and an output shaft 30 supported at the bearing part 21 of the casing 13 and provided with an inside coupling magnet 27 wherein the rotary magnet 41 and the armature coil 34 are arranged oppositely and rotatably, and the outside coupling magnet 25 and the inside coupling magnet 27 are arranged oppositely through the barrier 19. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、密封される隔室の構成が必要な産業機器に適用するための動力源として、出力用回転軸を隔壁部によって密封状態に分離するように構成したマグネットカップリング機構を備えたブラシレス直流モータからなる動力装置およびそれを用いた冷凍機に関する。   The present invention provides a brushless equipped with a magnet coupling mechanism configured to separate an output rotary shaft into a sealed state by a partition wall as a power source for application to industrial equipment that requires a sealed compartment configuration. The present invention relates to a power device including a DC motor and a refrigerator using the power device.

超電導磁石、各種分析装置、各種測定用基材等を極低温に維持するために、高性能な極低温冷凍機が用いられている。この極低温冷凍機において不良率を極限まで下げようとする場合は、可動部分周りを重視する傾向にある。
例えば、
(1)製造及び組立時に混入したり、或いは連続運転時に作動ガスや構成部品等から発生する水分、不純物ガス、例えば二酸化炭素等のコンタミ(不純物)を完全に除去することができない場合があった。このため、冷凍装置本体内のコンタミが金属メッシュ部材等からなる蓄冷材を通過する際に集積・凝固して、金属メッシュ部材等に目詰まりを引き起こしていた。この結果、作動ガスが蓄冷材を通過する際に圧力損失が生じて、膨張空間での膨張仕事が減少すると共に、蓄冷材での熱交換効率の低下を引き起こし、冷凍特性が大きく低下することになる。
(2)また、駆動源にモータを用いる場合には、冷却ガスの漏洩を防止するためにモータも含めてクランクケースを密封することが行われている。しかし、モータには金属材料以外の各種材料からなるコイル巻線等が用いられているため、このコイル巻線等が主にコンタミを発生することになる。
High-performance cryogenic refrigerators are used to maintain superconducting magnets, various analyzers, various measurement substrates and the like at cryogenic temperatures. In this cryogenic refrigerator, when trying to reduce the defective rate to the limit, the area around the movable part tends to be emphasized.
For example,
(1) Contamination (impurities) such as moisture and impurity gases such as carbon dioxide mixed during manufacturing and assembly or generated from working gas and components during continuous operation may not be completely removed. . For this reason, contamination in the refrigeration apparatus main body accumulates and solidifies when passing through the regenerator material made of a metal mesh member or the like, causing clogging of the metal mesh member or the like. As a result, pressure loss occurs when the working gas passes through the regenerator material, the expansion work in the expansion space is reduced, the heat exchange efficiency in the regenerator material is reduced, and the refrigeration characteristics are greatly reduced. Become.
(2) When a motor is used as a drive source, the crankcase including the motor is sealed to prevent leakage of cooling gas. However, since the coil winding etc. which consist of various materials other than a metal material are used for the motor, this coil winding etc. generate | occur | produces contamination mainly.

これらコンタミによる悪影響を抑制するために、モータ内に、コイル巻線とローターとの間をガス密に隔離するカップ状の隔壁を設け、該隔壁とクランクケースを相互に連通するように一体に連結する先行技術(例えば、特許文献1参照)が既に提案されている。   In order to suppress the adverse effects caused by these contaminations, a cup-shaped partition is provided in the motor to isolate the space between the coil winding and the rotor in a gas-tight manner, and the partition and the crankcase are connected together so as to communicate with each other. Prior arts (see, for example, Patent Document 1) have already been proposed.

前記特許文献1記載のスターリング冷凍機は、クランクシャフト、結合ロッドを駆動する偏芯カム、クランクケース、クランクケースに係止される非磁性カップ状カバーを有し、非磁性カップ状カバーは直接クランクシャフトに連結されるモーターの回転子(ローター)を収容している。ブラシレスモーターの電機子(ステータ)と位置センサ組立体は、非磁性カップ状カバーおよびローター上に同軸配置される。シリンダーはヘッドから突出配置される。   The Stirling refrigerator described in Patent Document 1 has a crankshaft, an eccentric cam that drives a connecting rod, a crankcase, and a nonmagnetic cup-shaped cover that is locked to the crankcase. It houses the rotor (rotor) of the motor connected to the shaft. The armature (stator) and position sensor assembly of the brushless motor are coaxially arranged on the nonmagnetic cup-shaped cover and the rotor. The cylinder is arranged to protrude from the head.

この先行技術には、このようなスターリング冷凍機において、電機子からなる固定子組立体をガス雰囲気の外に配置する配置構成が、ガスの汚濁を妨ぎ、冷却機としての寿命を長くすることが記載されている。
米国特許第4769997号明細書
In this prior art, in such a Stirling refrigerator, the arrangement configuration in which the stator assembly made of the armature is disposed outside the gas atmosphere prevents gas contamination and prolongs the life of the cooler. Is described.
US Pat. No. 4,769,997

この先行技術の第1の欠点は、ブラシレス直流モータのステータと永久磁石よりなるローターの間に、ガス室を大気から密封するための隔室として非磁性のカップ状カバーを設けている点にある。この隔壁を内蔵したブラシレス直流モータは動力装置を構成する。
このカップ状カバーの厚みにより電機子と回転子との間の磁気的ギャップが増大されることになり、回転子と鎖交する電機子コイルの有効鎖交磁束が減少する。さらにカップ状カバーの材質が非磁性ではあるが金属などの場合には、その導電性のために鉄損を増大せしめ、その結果、出力トルクを低下させるとともに電機子コイルの電流を増加し、効率が劣化する不都合が発生する。
The first drawback of this prior art is that a nonmagnetic cup-shaped cover is provided as a compartment for sealing the gas chamber from the atmosphere between the stator of the brushless DC motor and the rotor made of permanent magnets. . The brushless DC motor incorporating this partition wall constitutes a power unit.
The magnetic gap between the armature and the rotor is increased by the thickness of the cup-shaped cover, and the effective interlinkage magnetic flux of the armature coil interlinking with the rotor is reduced. Furthermore, if the material of the cup-shaped cover is non-magnetic but metal, etc., it increases the iron loss due to its conductivity, resulting in lowering the output torque and increasing the current of the armature coil, thereby improving efficiency. Inconvenience that deteriorates occurs.

また、第2の欠点として、出力トルクを増大するために電機子コイルの巻き数を多くすると、スロットルの容積が決まっているので、細線を使用せざるをえず、このため、抵抗が増大して効率が劣化する不都合があると同時に、コイルスロットヘ収納する工程、およびコイルエンドの処理の作業が煩雑となる問題がある。   Further, as a second drawback, if the number of turns of the armature coil is increased in order to increase the output torque, the volume of the throttle is fixed, so that a thin wire has to be used, which increases the resistance. In addition, there is a problem that the efficiency deteriorates, and at the same time, there is a problem that the process of housing in the coil slot and the work of the coil end are complicated.

第3の欠点としては、有効鎖交磁束を増大するために前記カップ状のカバーからなる隔壁の厚みを薄くすると、高圧の作動ガスに対して耐圧強度が劣化するので、これを改善するためには隔壁の内径を小さくしなければならず、隔壁の内径を小さくするとマグネットローター径も小さくなり、マグネットローター径が小さくなると有効鎖交磁束が減少して出力トルクが減少するという不都合が循環して発生する。   As a third drawback, if the partition wall made of the cup-shaped cover is made thin in order to increase the effective flux linkage, the pressure strength deteriorates against the high-pressure working gas. The inner diameter of the partition must be reduced, and if the inner diameter of the partition is reduced, the magnet rotor diameter also decreases, and when the magnet rotor diameter decreases, the effective linkage flux decreases and the output torque decreases. Occur.

また、第4の欠点としては、短形の電機子コイルを貫挿するようにマグネット回転子を設けているので、短形の電機子コイルの磁束を有効に閉じるために磁性体として珪素鋼板が使用され、このため鉄損が多くなり、高速時の効率も劣化して、用途が制限される。   Further, as a fourth drawback, since a magnet rotor is provided so as to penetrate the short armature coil, a silicon steel plate is used as a magnetic body in order to effectively close the magnetic flux of the short armature coil. Therefore, the iron loss increases, the efficiency at high speed deteriorates, and the application is limited.

さらに、第5の欠点として、非磁性であり導電体である隔壁での鉄損は、磁束が差交する隔壁の実効体積即ち隔壁のラジアル方向の厚み、軸方向の長さ及びカップ状円筒部内径と、鎖交磁束数とその時間的変化率(モータの回転数)等に関係する。そのために、モータ出力を増大しようとすると、即ち、回転数を増大すると共にトルクを増大しようとすると、鉄損を増大せしめるという矛盾した問題が生じる。   Further, as a fifth drawback, the iron loss in the partition that is non-magnetic and conductive is the effective volume of the partition where magnetic flux crosses, that is, the radial thickness of the partition, the axial length, and the cup-shaped cylindrical portion. This relates to the inner diameter, the number of flux linkages, the rate of change over time (number of rotations of the motor), and the like. For this reason, when the motor output is increased, that is, when the rotational speed is increased and the torque is increased, a contradictory problem of increasing the iron loss occurs.

本発明の目的は、前記各欠点に鑑み、モータ特性を損なわない箇所に隔壁部を設けると共に、高効率で高トルクのモータ特性を有するモータを用いた動力装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power unit using a motor having a high-efficiency and high-torque motor characteristic while providing a partition wall at a position where the motor characteristic is not impaired in view of the above-mentioned drawbacks.

本発明の他の目的は、上記の動力装置をコンタミの影響がでないように適用した冷凍機を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a refrigerator in which the above power unit is applied so as not to be affected by contamination.

本発明は、上記目的を達成するために、動力装置を、ブラシレス直流モータとマグネチックカップリング機構を備え、モータ駆動部と出力取り出し部とをマグネットカップリング機構により密封状態に分離しながら回転駆動力を伝達するように構成する。これにより、密封状態を保持しながら、モータの構造および諸特性を任意のものに設計することができ、モータの諸特性を従来例のものより改善する。また、マグネットカップリング機構と組み合わされるモータの構成は、任意に設計できる。例えば実施例1〜3の3種類のモータ構成を選択採用することができる。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides a power unit that includes a brushless DC motor and a magnetic coupling mechanism, and is rotationally driven while the motor drive unit and the output extraction unit are separated into a sealed state by the magnet coupling mechanism. Configure to transmit force. As a result, the structure and various characteristics of the motor can be designed arbitrarily while maintaining the sealed state, and the various characteristics of the motor are improved over those of the conventional example. Moreover, the structure of the motor combined with a magnet coupling mechanism can be designed arbitrarily. For example, the three types of motor configurations of the first to third embodiments can be selected and employed.

本発明の冷凍機は、上記特徴を有する動力装置を動力源とするので、冷却効率を向上することができ、さらに、各種応用装置に用いられて装置の効率を改善する。
具体的には、
(1)動力装置において、ローターマグネットと外側カップリングマグネットを軸方向に離間して設けた回転軸と、電機子コイルと、一部に軸受部と円筒状で薄い壁厚の隔壁部とを備えた密封構成のケーシングと、前記ケーシングの軸受部に軸支し、内側カップリングマグネットを備えた出力軸とからなり、前記ローターマグネットと前記電機子コイルとを回転可能に対向配置し、前記外側カップリングマグネットと前記内側カップリングマグネットとを前記隔壁部を介して対向配置することを特徴とする動力装置。
(2)上記(1)記載の動力装置において、前記円筒状の隔壁部に円筒状の補強カラーを密着して設けることを特徴とする。
(3)上記(2)記載の動力装置において、前記ケーシングは非磁性体で形成され、前記補強カラーが強化樹脂で形成されることを特徴とする。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の動力装置において、前記回転軸における前記外側カップリングマグネットを設ける略円筒状部に連設して前記電機子コイルの外側に前記回転軸の長さ方向に外側円筒軸部を設けることを特徴とする。
(5)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の動力装置において、前記ローターマグネットは2個の板状の環状磁石からなり、前記両環状磁石は前記回転軸の長さ方向に所定距離離間して該回転軸に前記板状の面が直交するように設け、前記両環状磁石の間に電機子コイルを設けることを特徴とする。
(6)シリンダとピストンからなる圧縮室と、シリンダと蓄冷器を備えたディスプレーサからなる膨張室と、前記両室を作動流体の移動が可能に連結する配管と、前記ピストンを駆動する回転−直線変換機構と、前記回転−直線変換機構に回転出力を伝達する動力装置とからなるスターリング冷凍機において、前記動力装置を上記(1)乃至(5)のいずれか1項記載の動力装置とし、前記ピストンを含み前記回転−直線変換機構を収納する筺体と前記動力装置のケーシングにより前記筐体内の作動流体を漏れないように構成することを特徴とする。
Since the refrigerator of the present invention uses the power device having the above characteristics as a power source, the cooling efficiency can be improved, and the efficiency of the device is improved by being used in various application devices.
In particular,
(1) The power unit includes a rotating shaft in which a rotor magnet and an outer coupling magnet are separated from each other in the axial direction, an armature coil, a bearing portion, and a cylindrical partition wall portion having a thin wall thickness. A casing having a sealed structure and an output shaft that is pivotally supported by a bearing portion of the casing and provided with an inner coupling magnet, the rotor magnet and the armature coil are rotatably arranged to face each other, and the outer cup A power device, wherein a ring magnet and the inner coupling magnet are arranged to face each other via the partition wall.
(2) The power unit according to (1), wherein a cylindrical reinforcing collar is provided in close contact with the cylindrical partition wall.
(3) In the power plant according to (2), the casing is formed of a non-magnetic material, and the reinforcing collar is formed of a reinforced resin.
(4) In the power unit according to any one of (1) to (3), the outer coupling magnet is provided on the rotating shaft and is connected to a substantially cylindrical portion that is provided outside the armature coil. An outer cylindrical shaft portion is provided in the length direction of the rotation shaft.
(5) In the power unit according to any one of (1) to (3), the rotor magnet is composed of two plate-shaped annular magnets, and both the annular magnets extend in the length direction of the rotating shaft. The armature coil is provided between the two annular magnets so that the plate-like surface is perpendicular to the rotating shaft at a predetermined distance.
(6) A compression chamber composed of a cylinder and a piston, an expansion chamber composed of a displacer equipped with a cylinder and a regenerator, a pipe connecting the two chambers so that the working fluid can move, and a rotation-straight line that drives the piston In a Stirling refrigerator including a conversion mechanism and a power device that transmits a rotational output to the rotation-linear conversion mechanism, the power device is the power device according to any one of (1) to (5), and The casing is configured to contain a piston and house the rotation-linear conversion mechanism and the casing of the power unit so that the working fluid in the casing is not leaked.

本発明の効果は以下のとおりである。
(1) 従来例のスターリング冷凍機のモータは、密封のための隔壁となるカップ状カバーによりローターとステータが分離されるため、カップ状カバーのためにモータの構造に制約がでると共に、ローターとステータの距離がカップ状カバーの分だけ離れることから、トルク特性等のモータの諸特性が劣化することになる。
The effects of the present invention are as follows.
(1) Since the rotor and stator are separated by the cup-shaped cover serving as a partition wall for sealing in the conventional Stirling refrigerator motor, the structure of the motor is restricted due to the cup-shaped cover, and the rotor Since the distance of the stator is increased by the cup-shaped cover, various characteristics of the motor such as torque characteristics are deteriorated.

これに対し、本発明の動力装置を構成するブラシレス直流モータは、同じく動力装置を構成するマグネットカップリング機構と、構造上2部分に分離されていて、密封構造はマグネットカップリング機構に設けてあるので、1つのマグネットカップリング機構に対して任意の構造のブラシレス直流モータを設計し用いることができ、モータの特性を向上させると共に任意の構成を採用することができるようになる。
また、出力軸を含み作動ガス(冷媒)で満たされる空間と、動力源のモータにより形成される空間を密封隔壁となるマグネットカップリング機構により隔離したので、上記従来例のようにモータのステータとローターの間に、冷媒ガス室を大気から密封するための隔室としての非磁性のカップ状カバーを設ける必要がなくなり、ステータとローターの間隔を近づけて巻線の発生磁束を有効に利用することができるようになる。
(2) 駆動力伝達機構にマグネットカップリング機構を用いたので、モータの回転軸と出力軸との間に適切なすべりを発生することでき、例えば、モータの起動時にモータの回転軸とマグネットカップリング機構の出力軸の間にすべりを発生することができて起動が容易にでき、また、モータの定常運転時にはすべりをほとんど無くして回転力を伝達することができるので回転制御が容易になり、モータに無理な力を作用させずに適切に駆動することができるようになる。
(3) モータをブラシレス直流モータとしたので、耐久性が高く、ノイズが少なく、制御性がよく、ブラシ等のコンタミを発生する部品を少なくすることができ、また、交流モータのように高周波ノイズを発生するインバータを使用することが無く、電圧制御による回転数制御、トルク制御を行うことができるので、ノイズが少なく、冷却特性を向上する低速・高トルク制御を行うことができるようになる。
(4) 本発明の冷凍機は、上記特徴を有する動力装置を動力源とするので、冷却効率を向上することができ、さらに、各種応用装置に用いられて装置の効率を改善することができる。
On the other hand, the brushless DC motor that constitutes the power unit of the present invention is separated into a magnetic coupling mechanism that similarly constitutes the power unit and two parts in structure, and the sealing structure is provided in the magnet coupling mechanism. Therefore, a brushless DC motor having an arbitrary structure can be designed and used for one magnet coupling mechanism, and the motor characteristics can be improved and an arbitrary configuration can be adopted.
In addition, since the space that includes the output shaft and is filled with the working gas (refrigerant) and the space that is formed by the motor of the power source are separated by a magnet coupling mechanism that serves as a sealed partition wall, There is no need to provide a non-magnetic cup-shaped cover as a compartment for sealing the refrigerant gas chamber from the atmosphere between the rotors, and the magnetic flux generated by the winding is effectively used by reducing the distance between the stator and the rotor. Will be able to.
(2) Since a magnetic coupling mechanism is used for the driving force transmission mechanism, an appropriate slip can be generated between the motor rotation shaft and the output shaft. For example, when the motor is started, the motor rotation shaft and the magnet cup A slip can be generated between the output shafts of the ring mechanism, so that it can be started easily.Also, during steady operation of the motor, the slip can be hardly transmitted and the rotational force can be transmitted, so the rotation control becomes easy. The motor can be driven appropriately without applying an excessive force to the motor.
(3) Since the motor is a brushless DC motor, it has high durability, low noise, good controllability, and can reduce the number of components that generate contamination such as brushes. Therefore, it is possible to perform low speed / high torque control with less noise and improved cooling characteristics.
(4) Since the refrigerator of the present invention uses the power device having the above characteristics as a power source, the cooling efficiency can be improved and the efficiency of the device can be improved by being used in various application devices. .

本発明の動力装置に用いられるブラシレス直流モータは、耐久性が高く、ノイズが少なく、制御性がよく、ブラシ等のコンタミを発生する部品が少なくなり、トルク−電流特性および回転数−電流特性がリニアなので制御性がよい、
また、交流モータのように高周波ノイズを発生するインバータを使用することが無く、電圧制御による回転数制御、トルク制御を行うことができるので、ノイズが少なく、冷却特性を向上する低速・高トルク制御を行うことができるようになる。
例えば、低速・高トルクの特性は全ての電機子巻線を直列に接続することにより達成できる。
The brushless DC motor used in the power unit of the present invention has high durability, low noise, good controllability, fewer parts such as brushes that generate contamination, and has torque-current characteristics and rotational speed-current characteristics. Control is good because it is linear.
In addition, it does not use an inverter that generates high-frequency noise like an AC motor, and can perform rotation speed control and torque control by voltage control, so low speed and high torque control that reduces noise and improves cooling characteristics Will be able to do.
For example, the characteristics of low speed and high torque can be achieved by connecting all the armature windings in series.

また、隔壁部を備えたケーシングにより分離されるマグネットカップリング機構をモータ外に配置すると、前記隔壁部がモータ内にある従来技術と比べ、隔壁部の厚み分だけステータとローターの間隔が縮まり、電機子巻線が発生する駆動磁束の漏れが少なくなり、モータの特性が改善される。また、マグネットカップリング機構は入れ子式になっているので、収納スペースが少なくてすむ。   In addition, when the magnet coupling mechanism separated by the casing having the partition wall is disposed outside the motor, the interval between the stator and the rotor is reduced by the thickness of the partition wall compared to the related art in which the partition wall is in the motor. The leakage of driving magnetic flux generated by the armature winding is reduced, and the characteristics of the motor are improved. Moreover, since the magnetic coupling mechanism is a telescopic type, the storage space can be reduced.

このような動力装置を用いた冷凍機は、動力装置の特徴を有しながら、さらに冷凍機の特性を改善する。例えば、モータの回転数を下げて発生する熱を減少させ、発生するノイズを少なくする。   A refrigerator using such a power unit further improves the characteristics of the refrigerator while having the characteristics of the power unit. For example, the generated heat is reduced by lowering the rotation speed of the motor, and the generated noise is reduced.

冷凍機に隔壁部を備えたケーシングにより分離されるマグネットカップリング機構とブラシレス直流モータからなる動力装置を適用することにより、作動ガスの隔離を確保しながらコンタミの作動ガス空間への混入を防止することができるようになる。   By applying a power unit consisting of a magnet coupling mechanism and a brushless DC motor separated by a casing having a partition wall in the refrigerator, contamination of the working gas is prevented while ensuring working gas isolation. Will be able to.

また、各種応用装置に前記冷凍機を適用することにより、上記作動ガスの隔離を確保しながらコンタミの作動ガス空間への混入を防止することができるようになる。   Further, by applying the refrigerator to various application devices, contamination of the working gas space can be prevented while ensuring the isolation of the working gas.

その他の作用・効果は実施例の説明において説明する。   Other actions and effects will be described in the description of the embodiments.

図1は、本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置の実施例1を示す一部断面図である。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a first embodiment of a power unit using the brushless DC motor of the present invention.

図1の動力装置10は、大きく分けてブラシレス直流(DC)モータ9とマグネットカップリング機構15から構成される。
ブラシレス直流モータ9は、ローター11、ステータ12、筐体を構成するケーシング13とカバー14からなる。
The power unit 10 in FIG. 1 is roughly composed of a brushless direct current (DC) motor 9 and a magnet coupling mechanism 15.
The brushless DC motor 9 includes a rotor 11, a stator 12, a casing 13 that constitutes a casing, and a cover 14.

ケーシング13は、ブラシレス直流モータ9の筐体の一部分を構成すると共に、マグネットカップリング機構15における筐体の一部分を構成する。   The casing 13 constitutes a part of the casing of the brushless DC motor 9 and also constitutes a part of the casing in the magnet coupling mechanism 15.

ケーシング13は、周辺部から中心に向かって、フランジ部16、外側円筒状部17、外側環状板部18、隔壁部19、内側環状板部20、コ字状の軸受部21、軸部22から構成される。   The casing 13 includes a flange portion 16, an outer cylindrical portion 17, an outer annular plate portion 18, a partition wall portion 19, an inner annular plate portion 20, a U-shaped bearing portion 21, and a shaft portion 22 from the peripheral portion toward the center. Composed.

ケーシング13は、非磁性金属であれば基本的に使用可能であるが、例えば、SUS305、SUS309、SUS310、SUS314およびSUS316等のオーステナイト系の非磁性ステンレス鋼の内の一種並びにNi又はCr残Feを主成分とし、Mn、Mo、NおよびAlの内の少なくとも一種を添加した非磁性ステンレス鋼が好ましい。この内、薄くした隔壁部の強度を保つために耐食生、耐久性に優れ丈夫な材料として、ステンレスSUS310は、加工を施したとしても比透磁率は1から殆ど変化せず、着磁を起こしたりすることなく、高い熱膨張係数を示すので好ましく、他にチタンでも使用可能である。   The casing 13 can be basically used as long as it is a non-magnetic metal. Nonmagnetic stainless steel, which contains the main component and at least one of Mn, Mo, N, and Al, is preferable. Of these, stainless steel SUS310 is a durable material with excellent corrosion resistance and durability in order to maintain the strength of the thinned partition wall, and even when processed, the relative permeability hardly changes from 1, causing magnetization. It is preferable because it exhibits a high coefficient of thermal expansion without being used, and titanium can also be used.

フランジ部16は、後述するカバー14のフランジ部23と組み合わされて両者を固着するためのネジ止め部を構成すると共に、これらケーシング13およびカバー14を収納するハウジング(図示省略)へ固着するための取付部となる。   The flange portion 16 is combined with a flange portion 23 of the cover 14 which will be described later to constitute a screwing portion for fixing both of them, and for fixing the casing 13 and the cover 14 to a housing (not shown). It becomes a mounting part.

外側円筒状部17は、カバー14の円筒状部24と対応して形成され、外側円筒状部17に連設される外側環状板部18および隔壁部19と共に、外側カップリングマグネット25の移動空間を構成する。   The outer cylindrical portion 17 is formed in correspondence with the cylindrical portion 24 of the cover 14, and together with the outer annular plate portion 18 and the partition wall portion 19 connected to the outer cylindrical portion 17, a movement space for the outer coupling magnet 25. Configure.

外側環状板部18は、カバー14の底部26に対向して環状平板で形成される。   The outer annular plate portion 18 is formed as an annular flat plate facing the bottom portion 26 of the cover 14.

隔壁部19は、薄い円筒状に形成され、円筒状の面と直角方向に延びる外側環状板部18および内側環状板部20により軸方向の両端で一体的に支持されている。   The partition wall portion 19 is formed in a thin cylindrical shape and is integrally supported at both ends in the axial direction by an outer annular plate portion 18 and an inner annular plate portion 20 that extend in a direction perpendicular to the cylindrical surface.

ケーシング13に圧力が加わる場合には、全体を円筒体とみると、円筒状部に相当する隔壁部19と略円形の蓋部に相当する「内側環状板部20およびコ字状軸受部21」並びに「外側環状板部18」とでは応力(抗張力)の加わり方が異なる。即ち、円筒状部に比べその蓋部はより大きな応力(抗張力)が加わることが知られている。このことから、円筒状部に相当する隔壁部19の厚み(出力軸を中心とした時の半径方向厚み)は前記蓋部に対して薄く形成することができる。   When pressure is applied to the casing 13, the whole body is regarded as a cylindrical body, and the “inner annular plate portion 20 and the U-shaped bearing portion 21” corresponding to the partition portion 19 corresponding to the cylindrical portion and the substantially circular lid portion. In addition, the “outer annular plate portion 18” is different in how stress (tensile strength) is applied. That is, it is known that a larger stress (tensile strength) is applied to the lid portion than the cylindrical portion. From this, the thickness of the partition wall portion 19 corresponding to the cylindrical portion (the radial thickness when the output shaft is the center) can be formed thinner than the lid portion.

これにより、隔壁部19の両側に設ける内側カップリングマグネット27および外側カップリングマグネット25は近接して配置することができるようになり、カップリング機構15の磁石による結合が強固になり、負荷が大きくなってもカップリング機構15の出力軸側の磁石がすべりや遅れを生じることなくモータ側の磁石に追従して回転することができるようになる。さらには、冷凍機の効率が向上することになる。   As a result, the inner coupling magnet 27 and the outer coupling magnet 25 provided on both sides of the partition wall portion 19 can be arranged close to each other, the coupling of the coupling mechanism 15 by the magnet becomes strong, and the load is increased. Even so, the magnet on the output shaft side of the coupling mechanism 15 can rotate following the magnet on the motor side without slipping or delaying. Furthermore, the efficiency of the refrigerator is improved.

隔壁部19の半径方向外側には補強カラー28が粘着されている。   A reinforcing collar 28 is adhered to the outer side of the partition wall portion 19 in the radial direction.

補強カラー28は、非磁性且つ非導電性で、軽くて丈夫で、耐食生、耐久性に優れている材料、例えばFRP(繊維強化プラスチック)からなる。プラスチックとしては、ナイロン、ポリエステル、エポキシ等が用いられる。強化用繊維としては、ガラスの他に、ホウ素、炭化珪素、アルミナ、炭素、アラミド、鋼等の繊維が用いられる。   The reinforcing collar 28 is made of a material that is non-magnetic and non-conductive, light and strong, and has excellent corrosion resistance and durability, such as FRP (fiber reinforced plastic). As the plastic, nylon, polyester, epoxy, or the like is used. As the reinforcing fiber, fibers such as boron, silicon carbide, alumina, carbon, aramid, and steel are used in addition to glass.

補強カラーは所定厚み(出力軸を中心とした時の半径方向厚みが一定)の円筒体として形成される。   The reinforcing collar is formed as a cylindrical body having a predetermined thickness (the thickness in the radial direction when the output shaft is the center is constant).

補強カラー28は隔壁部19の抗張力を補強するように機能する。   The reinforcing collar 28 functions to reinforce the tensile strength of the partition wall portion 19.

隔壁部19は、耐圧の関係から上記ステンレスの場合、その厚みが板厚0.2mm〜1mmの範囲内で設計される。この板厚の範囲の内、好ましくは、0.25〜0.3mmの板厚が最適である。   In the case of the above-mentioned stainless steel, the partition wall 19 is designed within a thickness range of 0.2 mm to 1 mm in terms of pressure resistance. Within this thickness range, a thickness of 0.25 to 0.3 mm is optimal.

ケーシング13のうち、特に磁束を透過する隔壁部19は、完全に渦電流損をゼロにはできないため、内側カップリングマグネット27および外側カップリングマグネット25により形成される磁束が隔壁部19を透過するのに応じて、渦電流による熱を発生する。しかし、ケーシング13における厚みのある外側環状板部18と内側環状板部20を隔壁部19に連続して形成してあるので、隔壁部19で発生した熱は次の2経路を通って外部へ放出される。第1経路は、隔壁部19−外側環状板部18−外側円筒状部17−フランジ部16−ハウジング(図示省略)の経路であり、第2経路は、隔壁部19−内側環状板部20−コ字状の軸受部21−ベアリング29−出力軸30の経路である。   Of the casing 13, particularly the partition wall portion 19 that transmits magnetic flux cannot completely eliminate eddy current loss, so that the magnetic flux formed by the inner coupling magnet 27 and the outer coupling magnet 25 transmits the partition wall portion 19. In response to this, heat is generated by eddy currents. However, since the thick outer annular plate portion 18 and inner annular plate portion 20 in the casing 13 are formed continuously with the partition wall portion 19, the heat generated in the partition wall portion 19 passes outside through the following two paths. Released. The first path is a path of the partition wall portion 19-outer annular plate portion 18-outer cylindrical portion 17-flange portion 16-housing (not shown), and the second path is the partition wall portion 19-inner annular plate portion 20-. This is a path of the U-shaped bearing portion 21 -the bearing 29 -the output shaft 30.

更には、ケーシング13を雰囲気温度の低い、例えば、冷凍機の冷媒に接して配置する場合には、隔壁部19で発生した熱はかなりの部分が直接冷媒中に放出される。   Furthermore, when the casing 13 is disposed at a low ambient temperature, for example, in contact with the refrigerant of the refrigerator, a considerable portion of the heat generated in the partition wall portion 19 is directly released into the refrigerant.

内側環状板部20は、内側カップリングマグネット27の配置空間を確保するために設けられる。   The inner annular plate portion 20 is provided to secure an arrangement space for the inner coupling magnet 27.

コ字状の軸受部21は、出力軸30用のベアリング29を収納するように上向きのコ字状に形成される。   The U-shaped bearing portion 21 is formed in an upward U-shape so as to accommodate the bearing 29 for the output shaft 30.

補強カラー28を備えた隔壁部19、内側環状板部20およびコ字状の軸受部21により、内側カップリングマグネット27を備えた出力軸30を収納する空間を形成する。   A space for accommodating the output shaft 30 including the inner coupling magnet 27 is formed by the partition wall portion 19 including the reinforcing collar 28, the inner annular plate portion 20, and the U-shaped bearing portion 21.

軸部22は、円柱状に形成され、回転軸31の軸受部32をベアリング33を介して回転自在に支持する。   The shaft portion 22 is formed in a cylindrical shape, and rotatably supports the bearing portion 32 of the rotating shaft 31 via a bearing 33.

カバー14は、ブラシレス直流モータにおける筐体のケーシング13を除いた残り部分を構成する。   The cover 14 constitutes the remaining part of the brushless DC motor excluding the casing 13.

カバー14は、周辺から中心に向かって、フランジ部23、円筒状部24、底部26からなる。   The cover 14 includes a flange portion 23, a cylindrical portion 24, and a bottom portion 26 from the periphery toward the center.

フランジ部23は、ケーシング13のフランジ部16と組み合わされてモータの筐体を構成すると共に、これらを収納するハウジング(図示省略)への取付部として構成される。   The flange portion 23 is combined with the flange portion 16 of the casing 13 to constitute a motor housing, and is configured as an attachment portion to a housing (not shown) that houses these.

円筒状部24と底部26によりカップ状を形成し、モータの構成要素を収納する。   The cylindrical portion 24 and the bottom portion 26 form a cup shape and house the motor components.

円筒状部24には電機子コイル34を備えた鉄心35が取り付けられている。   An iron core 35 having an armature coil 34 is attached to the cylindrical portion 24.

底部26は、円筒状部24の蓋になる円板に上向きのコ字状の軸受部36を設けて構成される。コ字状の軸受部36にはベアリング37を介して回転軸31の軸端部38を回転自在に支持する。コ字状の軸受部36の外側には、環状に段部39が形成されている。この段部39には、電機子コイル34の端面から所定距離離間して環状のプリント基板40が装着される。このプリント基板40には、ローターマグネット41に近接して回転センサー168が設けられる。回転センサー168は、例えば、ホールIC(インテグレートサーキット)等からなり、界磁磁極の位置等を検出する。   The bottom portion 26 is configured by providing an upward U-shaped bearing portion 36 on a disk that serves as a lid of the cylindrical portion 24. A shaft end portion 38 of the rotary shaft 31 is rotatably supported on the U-shaped bearing portion 36 via a bearing 37. A stepped portion 39 is formed in an annular shape outside the U-shaped bearing portion 36. An annular printed board 40 is mounted on the stepped portion 39 at a predetermined distance from the end face of the armature coil 34. The printed circuit board 40 is provided with a rotation sensor 168 in the vicinity of the rotor magnet 41. The rotation sensor 168 includes, for example, a Hall IC (integrated circuit) and detects the position of the field magnetic pole.

マグネットカップリング機構15は、外側カップリングマグネット25と出力軸30を備えた内側カップリングマグネット27から構成される。出力軸30には環状の出力軸ヨークを介して環状の内側カップリングマグネット27を設ける。マグネットカップリング機構15は、モータの回転軸31を原動軸として、磁石の吸引力により従動軸となる出力軸30に回転力を伝達するものである。両カップリングマグネット25、27は、円環状に形成され、側面にS極とN極が交互に現れるように形成される。マグネットカップリング機構15としたので、機械的に直結するときのような芯ずれを防止できる。   The magnet coupling mechanism 15 includes an outer coupling magnet 25 and an inner coupling magnet 27 having an output shaft 30. The output shaft 30 is provided with an annular inner coupling magnet 27 via an annular output shaft yoke. The magnet coupling mechanism 15 transmits the rotational force to the output shaft 30 serving as the driven shaft by the attractive force of the magnet using the rotational shaft 31 of the motor as the driving shaft. Both coupling magnets 25 and 27 are formed in an annular shape so that S and N poles appear alternately on the side surfaces. Since the magnet coupling mechanism 15 is used, it is possible to prevent misalignment such as when mechanically connecting directly.

ローター11は、主に、回転軸31と、ローターマグネット41からなる。   The rotor 11 mainly includes a rotating shaft 31 and a rotor magnet 41.

回転軸は、基本的に、軸端部、ローターマグネット支持部、軸受軸部、外側カップリングマグネット支持部からなり、金属製で、好ましくは非磁性材から形成される。   The rotating shaft basically includes a shaft end portion, a rotor magnet support portion, a bearing shaft portion, and an outer coupling magnet support portion, and is made of metal, preferably made of a nonmagnetic material.

実施例1の場合、回転軸31は、具体的には、一端から順に、軸端部38、中央軸部となるローターマグネット支持部42、軸受部32、外側カップリングマグネット支持部となる環状板部43および円筒状部44から構成される。   In the case of the first embodiment, the rotating shaft 31 is specifically, in order from one end, the shaft end portion 38, the rotor magnet support portion 42 serving as the central shaft portion, the bearing portion 32, and the annular plate serving as the outer coupling magnet support portion. It consists of a part 43 and a cylindrical part 44.

ローターマグネット支持部42は軸端部38に連なる円板部45とそれに連なりローターマグネット41を支持する円筒状部46からなる。   The rotor magnet support portion 42 includes a disc portion 45 that continues to the shaft end portion 38 and a cylindrical portion 46 that supports the rotor magnet 41.

この円筒状部46の端部に軸受部32が連設される。円筒状部46は中空の円筒形に形成されるので、中実構造に比べて軽量にできる。軸受部32にはベアリング33が収納される。   The bearing portion 32 is connected to the end portion of the cylindrical portion 46. Since the cylindrical part 46 is formed in a hollow cylindrical shape, it can be made lighter than a solid structure. A bearing 33 is accommodated in the bearing portion 32.

軸受部32の先には、環状板部43を介して円筒状部44が連設される。   A cylindrical portion 44 is connected to the tip of the bearing portion 32 via an annular plate portion 43.

軸受部32と環状板部43は、ケーシング13の補強カラー28を設けた隔壁部19、内側環状板部20、およびコ字状の軸受部21と、電機子コイル34との間の空間に適合する形状に形成される。
この空間は円筒状部46の外側にローターマグネット41を配置したので、このローターマグネット41の幅の分だけ鉄心35および電機子コイル34が外側へズレて形成される。
The bearing portion 32 and the annular plate portion 43 are adapted to the space between the armature coil 34 and the partition wall portion 19 provided with the reinforcing collar 28 of the casing 13, the inner annular plate portion 20, and the U-shaped bearing portion 21. It is formed in the shape to do.
Since the rotor magnet 41 is arranged outside the cylindrical portion 46 in this space, the iron core 35 and the armature coil 34 are formed so as to be shifted outward by the width of the rotor magnet 41.

軸受部32はケーシング13のコ字状の軸受部21に対応した形状とできるので省スペース化できる。
また、出力軸30とコ字状の軸受部21の組み合わせは、ケーシング13の軸部22と軸受部21の組み合わせを入れ子式に収納するので、省スペース化できる。
Since the bearing portion 32 can have a shape corresponding to the U-shaped bearing portion 21 of the casing 13, space can be saved.
Further, the combination of the output shaft 30 and the U-shaped bearing portion 21 can save space because the combination of the shaft portion 22 and the bearing portion 21 of the casing 13 is housed in a nested manner.

円筒状部44はその内側に段部47が形成される。この段部47に外側カップリングマグネット25が嵌合位置決めされる。   The cylindrical portion 44 has a stepped portion 47 formed therein. The outer coupling magnet 25 is fitted and positioned on the stepped portion 47.

ローターマグネット41は、例えばネオジウムー鉄―ホウ素(NdFeB)等の希土類系磁石等の保持力の大きな磁性材料が用いられる。   For the rotor magnet 41, a magnetic material having a large holding force such as a rare earth magnet such as neodymium-iron-boron (NdFeB) is used.

ローターマグネット41は、各磁極の挟角を後述する電機子コイル34における複数のコイルの挟角との関係で決まる角度に設定される。   The rotor magnet 41 is set to an angle determined by the relationship between the included angle of each magnetic pole and the included angles of a plurality of coils in an armature coil 34 to be described later.

ローターマグネット41の周方向に連なる複数の磁極は、例えば回転方向(周方向)に同極となるように半径方向に着磁される。   The plurality of magnetic poles continuous in the circumferential direction of the rotor magnet 41 are magnetized in the radial direction, for example, so as to have the same polarity in the rotation direction (circumferential direction).

ローターマグネット41は、回転軸31の中央軸部となるローターマグネット支持部42の外側面に固着される。ローターマグネット支持部42は、回転軸31の長さ方向に長く形成されているので、磁束の作用する面積を大きく形成することができる。   The rotor magnet 41 is fixed to the outer surface of the rotor magnet support portion 42 that becomes the central shaft portion of the rotating shaft 31. Since the rotor magnet support part 42 is formed long in the length direction of the rotating shaft 31, the area on which the magnetic flux acts can be formed large.

ステータ12は、電機子コイル34と鉄心35からなる。   The stator 12 includes an armature coil 34 and an iron core 35.

電機子コイル34は、短形に巻回されると共にトルクに有効な導体部の挟角が、ローターマグネット41の磁極の挟角より設計により設定した角度だけ大きくして鞍型に整形される。   The armature coil 34 is wound in a short shape, and is shaped like a saddle by making the included angle of the conductor portion effective for torque larger than the included angle of the magnetic poles of the rotor magnet 41 by the design.

鉄心35は、珪素鋼板等の磁性板の積層構造として形成され、電機子コイル34により巻回される。巻き上がった鉄心35と電機子コイル34は、絶縁性の耐熱樹脂により含浸固化される。   The iron core 35 is formed as a laminated structure of magnetic plates such as silicon steel plates and is wound around the armature coil 34. The wound iron core 35 and armature coil 34 are impregnated and solidified with an insulating heat-resistant resin.

鉄心35をカバー14の円筒状部に固着する。   The iron core 35 is fixed to the cylindrical portion of the cover 14.

鉄心35とローターマグネット41の間の間隔は、両者が接触することなく、磁気抵抗が最も少なく、且つ、ローターマグネット41の回転を阻害することが無い空間(ギャップ)とする。   The space between the iron core 35 and the rotor magnet 41 is a space (gap) where the two are not in contact with each other, the magnetic resistance is the smallest, and the rotation of the rotor magnet 41 is not hindered.

これにより、前記従来例におけるようなステータ12とローター11の間に密封するための隔壁としてのカップ状カバーを設けることが無いので、有効鎖交磁束を減少することなく、モーターの効率を高い状態に維持することができるようになる。   As a result, there is no provision of a cup-shaped cover as a partition wall for sealing between the stator 12 and the rotor 11 as in the conventional example, so that the motor efficiency is high without reducing the effective interlinkage magnetic flux. To be able to maintain.

電機子コイル34の印加電圧を制御することにより、回転磁界を制御し、ローターマグネット41に回転力を作用し、回転軸31の回転を制御する。   By controlling the voltage applied to the armature coil 34, the rotating magnetic field is controlled, the rotating force is applied to the rotor magnet 41, and the rotation of the rotating shaft 31 is controlled.

このため、ローターマグネット41の界磁磁極の位置を回転センサー168で検出し、電機子コイル34の印加電圧を制御する電機子電圧制御装置を備えている。   For this reason, an armature voltage control device that detects the position of the field magnetic pole of the rotor magnet 41 with the rotation sensor 168 and controls the voltage applied to the armature coil 34 is provided.

モータにおける電圧の振幅はローター速度に比例する。従って、モータ速度は、ステータ巻線である電機子コイルに印加される信号の電圧振幅を制御することにより制御される。
(実施例1の効果)
(1)密封のためのケーシング13を、マグネットカップリング機構15における両カップリングマグネット25、27間に隔壁部として配置したので、従来技術のように、モータのステータとローターの間に密封するための隔壁としてのカップ状カバーを設けることが無くなり、コイルの有効鎖交磁束を減少することなく、モーターの効率を高い状態に維持することができる。
(2)隔壁部19に補強カラー28を設けるので、隔壁部19の抗張力を補強することができる。
(3)隔壁部19は、円筒状に形成するので、上で述べたように、その厚みを薄くでき、この隔壁部19での渦電流損を小さくすることができる。
(4)回転軸31の円筒状部46は中空の円筒形に形成されるので、中実構造に比べて軽量にできる。
(5)回転軸31の軸受部32はケーシング13のコ字状の軸受部21に対応した形状とできるので省スペース化できる。
(6)ケーシング13の軸部22と軸受部32の組み合わせは、出力軸30とコ字状の軸受部21の組み合わせを、入れ子式に収納するので、省スペース化できる。
(7)補強カラー28を備えた隔壁部19、内側環状板部20およびコ字状の軸受部21により、内側カップリングマグネット27を備えた出力軸30を収納する空間を形成することができる。
(8)ケーシング13の外側円筒状部17は連設される外側環状板部18および隔壁部19と共に、外側カップリングマグネット25の移動空間を構成することができる。
The voltage amplitude at the motor is proportional to the rotor speed. Thus, the motor speed is controlled by controlling the voltage amplitude of the signal applied to the armature coil that is the stator winding.
(Effect of Example 1)
(1) Since the casing 13 for sealing is arranged as a partition between the coupling magnets 25 and 27 in the magnet coupling mechanism 15, it is sealed between the stator and the rotor of the motor as in the prior art. The cup-shaped cover as a partition wall is not provided, and the motor efficiency can be maintained at a high level without reducing the effective interlinkage magnetic flux of the coil.
(2) Since the reinforcing collar 28 is provided on the partition wall 19, the tensile strength of the partition wall 19 can be reinforced.
(3) Since the partition wall portion 19 is formed in a cylindrical shape, the thickness can be reduced as described above, and the eddy current loss in the partition wall portion 19 can be reduced.
(4) Since the cylindrical part 46 of the rotating shaft 31 is formed in a hollow cylindrical shape, it can be made lighter than a solid structure.
(5) Since the bearing portion 32 of the rotating shaft 31 can have a shape corresponding to the U-shaped bearing portion 21 of the casing 13, space can be saved.
(6) Since the combination of the shaft portion 22 and the bearing portion 32 of the casing 13 accommodates the combination of the output shaft 30 and the U-shaped bearing portion 21 in a nested manner, the space can be saved.
(7) A space for accommodating the output shaft 30 provided with the inner coupling magnet 27 can be formed by the partition wall portion 19 provided with the reinforcing collar 28, the inner annular plate portion 20, and the U-shaped bearing portion 21.
(8) The outer cylindrical portion 17 of the casing 13 can constitute a moving space of the outer coupling magnet 25 together with the outer annular plate portion 18 and the partition wall portion 19 that are continuously provided.

図2は、本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置の実施例2を示す一部断面図である。
実施例2は、実施例1と比べ、以下の点で相違し、その余の構成は実施例1の構成と相違しない。相違しない構成は図1の説明を援用しここでは説明を省略する。
(1)回転軸31の中央軸部となるローターマグネット支持部42が、実施例1では中空軸構造になっていたのに対し、実施例2では中実構造になる点、
(2)実施例2の回転軸31は、実施例1には無い構成を採用した点、即ち、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44に連設して回転軸31の長さ方向に外側円筒軸部48を設け、ローターマグネット41と外側円筒軸部48の間に電機子コイルブロック49を配置した点。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of a power unit using the brushless DC motor of the present invention.
The second embodiment is different from the first embodiment in the following points, and the remaining configuration is not different from the configuration of the first embodiment. For the structure which is not different, the description of FIG. 1 is used and the description is omitted here.
(1) The rotor magnet support portion 42 serving as the central shaft portion of the rotating shaft 31 has a hollow shaft structure in the first embodiment, but a solid structure in the second embodiment.
(2) The rotating shaft 31 of the second embodiment adopts a configuration that is not in the first embodiment, that is, the length direction of the rotating shaft 31 that is connected to the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25. The outer cylindrical shaft portion 48 is provided, and the armature coil block 49 is disposed between the rotor magnet 41 and the outer cylindrical shaft portion 48.

具体的には、上記(1)の点は、回転軸31の中心部分を中実構造とする構成を採る。これにより、回転軸の機械的強度を高め、外側円筒軸部48の支持を可能とすることができる。
上記(2)の点は以下のように構成される。回転軸31の外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44に連設して回転軸31の長さ方向に外側円筒軸部48を設ける。外側円筒軸部48の長さ方向端は、回転軸31の軸端部近傍まで延びる。外側円筒軸部48の半径方向の厚みは、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44の半径方向厚みよりも薄くする。
Specifically, the above point (1) adopts a configuration in which the central portion of the rotating shaft 31 is a solid structure. Thereby, the mechanical strength of a rotating shaft can be raised and the outer cylindrical shaft part 48 can be supported.
The point (2) is configured as follows. An outer cylindrical shaft portion 48 is provided in the lengthwise direction of the rotation shaft 31 in a continuous manner with the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25 of the rotation shaft 31. The lengthwise end of the outer cylindrical shaft portion 48 extends to the vicinity of the shaft end portion of the rotating shaft 31. The thickness of the outer cylindrical shaft portion 48 in the radial direction is made thinner than the radial thickness of the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25.

回転軸31に外側円筒軸部48を設けることにより、回転軸31の慣性質量を増加しフライホイールの作用をさせることができる。また、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44と外側円筒軸部48とを連設することにより、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44に働く力伝達時の芯ずれを抑制することができる。   By providing the outer cylindrical shaft portion 48 on the rotary shaft 31, the inertial mass of the rotary shaft 31 can be increased and the flywheel can be operated. Further, by connecting the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25 and the outer cylindrical shaft portion 48, the misalignment at the time of transmitting force acting on the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25 is suppressed. can do.

外側円筒軸部48とローターマグネット41の間に形成された空間には、電機子コイルブロック49を配置する。   An armature coil block 49 is disposed in a space formed between the outer cylindrical shaft portion 48 and the rotor magnet 41.

電機子コイルブロック49は、実施例1における鉄心35を除いた電機子コイル34と回転センサー168を封止樹脂で略円筒形にモールド整形する。回転センサー168はローターマグネット41の下端近傍に配置される。電機子コイルブロック49は、カバー14の底部26に取り付ける。   The armature coil block 49 molds the armature coil 34 excluding the iron core 35 and the rotation sensor 168 in the first embodiment into a substantially cylindrical shape with a sealing resin. The rotation sensor 168 is disposed near the lower end of the rotor magnet 41. The armature coil block 49 is attached to the bottom portion 26 of the cover 14.

電機子コイルブロック49は、実施例1のような鉄心35を備えないので、ローターマグネット41に近接配置することができる。これにより、磁気抵抗を小さくして、発生磁束を有効にローターマグネット41に作用させることができる。   Since the armature coil block 49 does not include the iron core 35 as in the first embodiment, the armature coil block 49 can be disposed close to the rotor magnet 41. Thereby, magnetic resistance can be made small and generated magnetic flux can be made to act on rotor magnet 41 effectively.

なお、外側円筒軸部48に電機子コイル34で発生した磁束を短絡するための磁性体を設けることも可能である。
(実施例2の効果)
実施例1と同じ構成については、同じ効果を奏するので説明を省略する。
It is also possible to provide a magnetic body for short-circuiting the magnetic flux generated in the armature coil 34 on the outer cylindrical shaft portion 48.
(Effect of Example 2)
About the same structure as Example 1, since there exists the same effect, description is abbreviate | omitted.

回転軸31の中心部分を中実構造とする構成を採ることにより、回転軸の機械的強度を高めることができる。   By adopting a configuration in which the central portion of the rotating shaft 31 has a solid structure, the mechanical strength of the rotating shaft can be increased.

回転軸31に外側円筒軸部48を設けることにより、回転軸31の慣性質量を増加しフライホイールの作用をさせることができる。また、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44と外側円筒軸部48とを連設することにより、外側カップリングマグネット25を支持する円筒状部44に働く力伝達時の芯ずれを抑制することができる。   By providing the outer cylindrical shaft portion 48 on the rotary shaft 31, the inertial mass of the rotary shaft 31 can be increased and the flywheel can be operated. Further, by connecting the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25 and the outer cylindrical shaft portion 48, the misalignment at the time of transmitting force acting on the cylindrical portion 44 that supports the outer coupling magnet 25 is suppressed. can do.

図3は、本発明のブラシレス直流モータを用いた動力伝達装置の実施例3を示す一部断面図である。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a third embodiment of the power transmission device using the brushless DC motor of the present invention.

実施例3は、実施例1と比べ、以下の点で相違し、その余の構成は実施例1の構成と相違しない。相違しない構成は図1の説明を援用しここでは説明を省略する。
(1)ブラシレス直流モータの構成をディスク型にする点。
図3に示すように、薄型の電機子コイル51を挟んで環状平板の上部ローターマグネット52と下部ローターマグネット53を回転軸の軸方向に対して直角面で回転するように配置するディスク回転型機構を採用する。
The third embodiment is different from the first embodiment in the following points, and the remaining configuration is not different from the configuration of the first embodiment. For the structure which is not different, the description of FIG. 1 is used and the description is omitted here.
(1) The configuration of the brushless DC motor is a disk type.
As shown in FIG. 3, a disk rotation type mechanism in which a thin armature coil 51 is sandwiched so that an upper rotor magnet 52 and a lower rotor magnet 53 that are annular plates are arranged to rotate in a plane perpendicular to the axial direction of the rotation axis. Is adopted.

薄型の電機子コイル51と回転センサー168により電機子コイルブロック50を構成する。   A thin armature coil 51 and a rotation sensor 168 constitute an armature coil block 50.

ローター11は、回転軸31とローターマグネット41とからなる。回転軸31は、第1軸部54、第2軸部55からなる。第1軸部54は、一端から他端に向かって一体成形された、中央軸部56、軸受部32、環状板部43、円筒状部44からなる。第2軸部55は、中空の円筒軸の一端に軸端部57を備え、その軸方向途中に外側へ延びる環状板部58を備えてなる。第1軸部54の中央軸部56を第2軸部55の円筒軸内に嵌合固定して両者を一体化する。   The rotor 11 includes a rotating shaft 31 and a rotor magnet 41. The rotating shaft 31 includes a first shaft portion 54 and a second shaft portion 55. The first shaft portion 54 includes a central shaft portion 56, a bearing portion 32, an annular plate portion 43, and a cylindrical portion 44 that are integrally formed from one end to the other end. The second shaft portion 55 includes a shaft end portion 57 at one end of a hollow cylindrical shaft, and an annular plate portion 58 that extends outward in the axial direction. The central shaft portion 56 of the first shaft portion 54 is fitted and fixed in the cylindrical shaft of the second shaft portion 55 to integrate them.

一体化した回転軸31には、第1軸部54の円筒状部44の内側の段部47に外側カップリングマグネット25を固着し、環状板部43の下面側に環状平板の上部ローターマグネット52を固着し、第2軸部55の環状板部58の上面側に環状平板の下部ローターマグネット53を固着し、軸端部57をカバー14の底部26のコ字状の軸受部36にベアリング37を介して支持する。   In the integrated rotating shaft 31, the outer coupling magnet 25 is fixed to the stepped portion 47 inside the cylindrical portion 44 of the first shaft portion 54, and the upper rotor magnet 52 of the annular flat plate is formed on the lower surface side of the annular plate portion 43. Is fixed to the upper surface of the annular plate portion 58 of the second shaft portion 55, and the lower rotor magnet 53 of the annular flat plate is fixed, and the shaft end portion 57 is attached to the U-shaped bearing portion 36 of the bottom portion 26 of the cover 14. Support through.

上部および下部のローターマグネット52、53間に、電機子コイル51をプリント基板59に搭載し樹脂固定した電機子コイルブロック50を挿入し、この電機子コイルブロック50をプリント基板ベースを介してケーシング13のフランジ部16に固定する。プリント基板59には回転センサー168も設けられている。回転センサー168は、ホールIC(インテグレートサーキット)等からなり、両ローターマグネット52、53の界磁磁極の位置を検出する。   An armature coil block 50 in which an armature coil 51 is mounted on a printed circuit board 59 and fixed with resin is inserted between the upper and lower rotor magnets 52 and 53, and the armature coil block 50 is inserted into the casing 13 via the printed circuit board base. The flange portion 16 is fixed. The printed circuit board 59 is also provided with a rotation sensor 168. The rotation sensor 168 includes a Hall IC (integrated circuit) or the like, and detects the positions of the field magnetic poles of both the rotor magnets 52 and 53.

上部ローターマグネット52および下部ローターマグネット53は、例えば、希土類系磁石等の保持力の大きな磁性材料が用いられ、例えば、周方向に交互に異極となるように着磁されている。両ローターマグネット52、53は、その磁極の挟角を後述する電機子コイル51における複数のコイルの挟角との関係で決まる角度に設定されている。   The upper rotor magnet 52 and the lower rotor magnet 53 are made of, for example, a magnetic material having a large coercive force, such as a rare earth magnet, and are magnetized so as to have different polarities alternately in the circumferential direction, for example. Both rotor magnets 52 and 53 are set such that the angle between the magnetic poles is determined by the relationship with the angle between the plurality of coils in the armature coil 51 described later.

電機子コイル51は、平面上で扇形に整列巻きされると共にトルクに有効なコイル部分の挟角が、電気角で180度より大きくされた扁平なユニットコイルの組み合わせから形成されている。   The armature coil 51 is formed of a combination of flat unit coils that are wound in a fan shape on a plane and the included angle of the coil portion effective for torque is greater than 180 degrees in electrical angle.

電機子コイル51は、前記ユニットコイルを平面内で放射状にかつその外側部が互いに隣接するように等しいピッチで配設し、樹脂で固化して構成する。電機子コイル51は全体でリング状に形成される。   The armature coil 51 is configured by arranging the unit coils radially in a plane and at equal pitches so that their outer portions are adjacent to each other, and solidifying with resin. The armature coil 51 is formed in a ring shape as a whole.

上部ローターマグネット52とこれに対向配置される下部ローターマグネット53は、異極間の磁気的吸引力で対抗させ、同期回転せしめる構成とする。例えば、上部ローターマグネット52の対向面が順にN−S−N−・・・極に、下部ローターマグネット53の対向面が反対に順にS−N−S−・・・極に着磁される場合に、上部から下部方向へまた逆に下部から上部方向へ磁界が生じる。   The upper rotor magnet 52 and the lower rotor magnet 53 arranged opposite to the upper rotor magnet 52 are configured to oppose each other by a magnetic attractive force between different poles and to rotate synchronously. For example, when the facing surface of the upper rotor magnet 52 is magnetized in order to the NSN -... pole, and the facing surface of the lower rotor magnet 53 is magnetized to the SNSS ... in the reverse order. In addition, a magnetic field is generated from the upper part to the lower part and vice versa.

電機子コイル51の印加電圧を制御することにより、回転磁界を制御し、上部ローターマグネット52および下部ローターマグネット53に回転力を作用し、回転軸の回転を制御する。
このため、上部ローターマグネット52又は下部ローターマグネット53の界磁磁極の位置を回転センサー168で検出し、電機子コイル51の印加電圧を制御する電機子電圧制御装置を備えている。
(実施例3の効果)
実施例1と同じ構成については、同じ効果を奏するので説明を省略する。
By controlling the voltage applied to the armature coil 51, the rotating magnetic field is controlled, a rotational force is applied to the upper rotor magnet 52 and the lower rotor magnet 53, and the rotation of the rotating shaft is controlled.
For this reason, an armature voltage control device that detects the position of the field magnetic pole of the upper rotor magnet 52 or the lower rotor magnet 53 with the rotation sensor 168 and controls the voltage applied to the armature coil 51 is provided.
(Effect of Example 3)
About the same structure as Example 1, since there exists the same effect, description is abbreviate | omitted.

ブラシレス直流モータの回転部分をディスク型に構成したので、モータ部分の回転軸の長さ方向の高さが実施例1および実施例2の円筒型に対して短く、換言すると薄く構成することができる。   Since the rotating part of the brushless DC motor is configured in a disk shape, the height in the length direction of the rotating shaft of the motor part is shorter than the cylindrical type in the first and second embodiments, in other words, it can be configured thinner. .

ローターとコンタミの発生源となる電機子コイルとを隔壁部で密封状態に分離遮蔽すると共に、上部ローターマグネット52の発生磁束をトルク発生のために有効に利用するように、該上部ローターマグネット52とで磁路を形成する下部ローターマグネット53を設ける構成としたので、上部ローターマグネット52とその磁路を閉じるための下部ローターマグネット53との間の漏洩磁束を減少させることができると共に、低速・高効率・高トルク特性を達成することができる。   The upper rotor magnet 52 and the armature coil, which is a source of contamination, are separated and shielded by a partition wall in a sealed state, and the magnetic flux generated by the upper rotor magnet 52 is effectively used for torque generation. Since the lower rotor magnet 53 for forming the magnetic path is provided, the leakage magnetic flux between the upper rotor magnet 52 and the lower rotor magnet 53 for closing the magnetic path can be reduced, and the low speed and high speed can be reduced. Efficiency and high torque characteristics can be achieved.

図4は、本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置を動力源とし、この動力装置を組み込んだスターリング冷凍機の概略図である。即ち、図4は本発明の隔壁部を有する動力装置を、隔壁を必要とするスターリング冷凍機に適用した実施例を示す概略図である。ブラシレス直流モータ以外の構成は略図で示す。この実施例に用いるブラシレス直流モータは実施例1のタイプの構成を用いて説明する。なお、ブラシレス直流モータは他の実施例のタイプの構成でも適用可能である。   FIG. 4 is a schematic diagram of a Stirling refrigerator incorporating a power device using the brushless DC motor of the present invention as a power source and incorporating the power device. That is, FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment in which the power unit having a partition wall according to the present invention is applied to a Stirling refrigerator requiring a partition wall. The configuration other than the brushless DC motor is schematically shown. The brushless DC motor used in this embodiment will be described using the configuration of the type of the first embodiment. The brushless DC motor can also be applied to other types of configurations.

スターリング冷凍機61は、ピストン62の作動端とクランクケース63の第1シリンダ部77との間に圧縮室64が形成され、ディスプレーサ65の作動端とクランクケース63の第2シリンダ部78との間には膨張室66が形成され、ディスプレーサ65の内部に蓄冷材67が設けられている。また、圧縮室64と膨張室66とはガス移送経路68によって接続されている。クランクケース63のディスプレーサ65を収納する空間は、ガス移送経路68およびシャフトを除いて環状パッキング79により密封されている。ピストン62とディスプレーサ65とをクランクシャフト69を介して動力装置10によって同期駆動する。マグネットカップリング機構15の隔壁部19を含むケーシング13をその凹溝に設けたOリング等のゴムパッキング70を介して、クランクケース63に密封状態に取り付ける。
ゴムパッキング70を備えたケーシング13は、クランクケース63のケース壁に直接又はケース壁から突出する取付部に取り付ける。これにより、クランクケース63内をクランクシャフト69側とモータ側に密封状態に隔離する。
In the Stirling refrigerator 61, a compression chamber 64 is formed between the operating end of the piston 62 and the first cylinder portion 77 of the crankcase 63, and between the operating end of the displacer 65 and the second cylinder portion 78 of the crankcase 63. An expansion chamber 66 is formed, and a cool storage material 67 is provided inside the displacer 65. The compression chamber 64 and the expansion chamber 66 are connected by a gas transfer path 68. The space for accommodating the displacer 65 of the crankcase 63 is sealed by an annular packing 79 except for the gas transfer path 68 and the shaft. The piston 62 and the displacer 65 are synchronously driven by the power unit 10 via the crankshaft 69. The casing 13 including the partition wall 19 of the magnet coupling mechanism 15 is attached to the crankcase 63 in a sealed state via a rubber packing 70 such as an O-ring provided in the concave groove.
The casing 13 provided with the rubber packing 70 is attached directly to the case wall of the crankcase 63 or to an attachment portion protruding from the case wall. Thereby, the inside of the crankcase 63 is isolated in a sealed state on the crankshaft 69 side and the motor side.

運転時、圧縮室64と膨張室66とガス移送経路68によって形成される密閉空間内に作動ガス(Heガス)を封入し、その作動ガスをピストン62で圧縮した後に膨張室66に送り込んでディスプレーサ65で断熱膨張させ、膨張後に圧縮室64に送り返して再度圧縮し、前記同じ行程を繰り返す。以上のサイクルを繰り返すことによって、膨張室66を形成するケース端に極低温のコールドヘッド71を形成する。   During operation, working gas (He gas) is sealed in a sealed space formed by the compression chamber 64, the expansion chamber 66, and the gas transfer path 68, and the working gas is compressed by the piston 62 and then sent to the expansion chamber 66 to be displacer. Adiabatic expansion is performed at 65, and after expansion, the air is sent back to the compression chamber 64 and compressed again, and the same process is repeated. By repeating the above cycle, the cryogenic cold head 71 is formed at the end of the case where the expansion chamber 66 is formed.

クランクケース63内のクランクシャフト側の作動ガスはクランクケース63、Oリング等のゴムパッキング70、隔壁部19を有するケーシング13によりモータ側の空間72に侵入することが阻止される。   The crankshaft side working gas in the crankcase 63 is prevented from entering the motor-side space 72 by the crankcase 63, the rubber packing 70 such as an O-ring, and the casing 13 having the partition wall 19.

なお、点線内は、スターリング冷凍機以外の装置であり、コールドヘッド71に測定用素子又は測定装置を設けた際、測定用素子等からの測定データを採取し処理する測定装置である。この種の測定装置は、一般にコンピュータ75およびモニター76から構成される。測定データの採取および処理は、アプリケーションソフトウエアに基づきコンピュータで実行する。
(実施例4の効果)
動力装置10の出力軸30はケーシング13により隔離されるクランクシャフト側の空間73内に収納されるので、出力軸30はダイナミックシールなしでクランクシャフト69と接続することができ、モータはケーシング13により隔離される空間72内に配設されるので、モータ用の冷却手段をクランクシャフト側の空間の中に持ち込む必要がなくなる。
The dotted line is an apparatus other than the Stirling refrigerator, and is a measuring apparatus that collects and processes measurement data from the measuring element or the like when the measuring element or measuring apparatus is provided in the cold head 71. This type of measuring device generally includes a computer 75 and a monitor 76. Collection and processing of measurement data are executed by a computer based on application software.
(Effect of Example 4)
Since the output shaft 30 of the power unit 10 is housed in a space 73 on the crankshaft side separated by the casing 13, the output shaft 30 can be connected to the crankshaft 69 without a dynamic seal, and the motor is driven by the casing 13. Since it is disposed in the space 72 to be isolated, it is not necessary to bring the cooling means for the motor into the space on the crankshaft side.

クランクケース63、Oリング等のゴムパッキング70、隔壁部19を有するケーシング13によりクランクケース63内を密封状態に2分割し、その一方にディスプレーサを含むスターリング冷凍機側機構、他方にモータ側機構を収納することができるので、モータの発生するコンタミがスターリング冷凍機構に混入することを防止できる。   A crankcase 63, a rubber packing 70 such as an O-ring, and a casing 13 having a partition wall 19 divide the inside of the crankcase 63 into a sealed state, one of which is a Stirling refrigerator side mechanism including a displacer, and the other is a motor side mechanism. Since it can be stored, it is possible to prevent contamination generated by the motor from entering the Stirling refrigeration mechanism.

〔小型スターリング冷凍機を使用した赤外線カメラ〕
実施例4に示すようなスターリング冷凍機の適用対象として、そのコールドヘッドにおける極低温の温度特性から、赤外線カメラがある。コールドヘッドに設ける光導電形素子としては、InSb(インジウム錫)、Ge(ゲルマニウム)やSi(シリコン)等の半導体結晶、およびGeやSiにAu(金)、Zn(亜鉛)、Hg(水銀)等の重金属を添加した材料等を用いる。前記InSbは、一般に液体窒素以下の温度で使用され、動作温度が低いほど感度は増すが、応答速度は逆に遅くなる。一方、GeやSi等の半導体結晶、およびGeやSiにAu、Zn、Hg等の重金属を添加した材料は、一般に液体窒素以下の温度で使用され、応答速度はマイクロ秒或いはそれ以下と速い。
[Infrared camera using a small Stirling refrigerator]
As an application target of the Stirling refrigerator as shown in the fourth embodiment, there is an infrared camera because of the temperature characteristic of the cold head at a very low temperature. Photoconductive elements provided in the cold head include semiconductor crystals such as InSb (indium tin), Ge (germanium) and Si (silicon), and Ge and Si with Au (gold), Zn (zinc), and Hg (mercury). The material etc. which added heavy metals, such as, are used. The InSb is generally used at a temperature below liquid nitrogen, and the sensitivity increases as the operating temperature is lowered, but the response speed is slow. On the other hand, semiconductor crystals such as Ge and Si, and materials obtained by adding heavy metals such as Au, Zn, and Hg to Ge and Si are generally used at temperatures below liquid nitrogen, and the response speed is as fast as microseconds or less.

これら光導電形素子をコールドヘッドに搭載して液体窒素以下の温度に冷却することにより、分光感度のダイナミックレンジを広くとることが可能となる。
コールドヘッドに搭載した光導電形素子の出力は、素子アレイの面出力として、図4に示されるように、コンピュータ75に取り込まれ、必要なA/D変換、直交変換、フィルタリング、画像変換等が施されて遠赤外域の画像等としてモニター76に表示することが可能になる。コンピュータ75を1チップまたはボード1枚のマイクロコンピュータとし、モニター76をスモールサイズの液晶画面で構成することにより、携帯可能な赤外線カメラを構成できる。
By mounting these photoconductive elements on a cold head and cooling them to a temperature below liquid nitrogen, the dynamic range of spectral sensitivity can be widened.
The output of the photoconductive element mounted on the cold head is taken into the computer 75 as the surface output of the element array, as shown in FIG. 4, and necessary A / D conversion, orthogonal conversion, filtering, image conversion, etc. are performed. As a result, the image can be displayed on the monitor 76 as a far-infrared image or the like. By configuring the computer 75 as a one-chip or one-board microcomputer and configuring the monitor 76 with a small-sized liquid crystal screen, a portable infrared camera can be configured.

〔小型スターリング冷凍機を使用したガスモニター〕
スターリング冷凍機の適用対象として、実施例5の赤外線カメラ以外に、ガスモニターがある。コールドヘッドにはガスセンサーが設けられ、液体窒素近辺の温度まで冷却される。
[Gas monitor using small Stirling refrigerator]
As an application object of the Stirling refrigerator, there is a gas monitor in addition to the infrared camera of the fifth embodiment. The cold head is provided with a gas sensor and cooled to a temperature near liquid nitrogen.

ガスセンサーとしては、温度を室温から−80度以下の任意の温度まで変えることができる反射鏡に被測定ガスを接触させ、そのガスが接触する反射鏡の部分に前記集光光線又はレーザー光を放射し、その反射鏡とそのガスとを接触前又はその反射鏡とそのガスとを接触させながら、その反射鏡の温度を除々に低下させ、その反射鏡上に露及び/又は霜を形成させ、結露点及び/又は結露点付近で露及び/又は霜を鏡面上から完全に昇華させない程度に反射鏡の温度を除々に加熱し、それによって散乱光の強さの極大となる温度及び/又は反射光の強さが極小となる温度、或はさらに反射鏡を冷却させて、散乱光の強さが極小となる温度及び/又は反射光の強さが極大とする温度を検出し、その極大温度及びその極小温度をそのガスの露点及び/又は霜点とすることを含む微量水分を含むガスの露点又は霜点を決定することにより、低水分量含有ガスを温度変化可能な反射鏡に接触させ、反射鏡の温度を低下させ氷の層を形成し、その付近の温度で加熱及び冷却を繰返し、昇華点及び積層凝固点からそのガスの正確な露点及び/又は霜点を知るものがある。   As a gas sensor, a gas to be measured is brought into contact with a reflecting mirror whose temperature can be changed from room temperature to an arbitrary temperature of −80 ° C. or less, and the condensed light beam or the laser beam is applied to a portion of the reflecting mirror in contact with the gas. Radiate and gradually reduce the temperature of the reflector before contacting the reflector and the gas or contact the reflector and the gas to form dew and / or frost on the reflector. The temperature of the reflector is gradually heated to the extent that dew and / or frost is not completely sublimated from the mirror surface near the dew point and / or near the dew point, and thus the temperature at which the intensity of scattered light is maximized, and / or The temperature at which the intensity of reflected light is minimized, or the temperature at which the intensity of scattered light is minimized and / or the temperature at which the intensity of reflected light is maximized is detected by cooling the reflector. The temperature and its minimum temperature are the dew point and the gas By determining the dew point or frost point of a gas containing a trace amount of moisture, including setting it as a frost point, the gas containing low moisture content is brought into contact with a temperature-variable reflector, and the temperature of the reflector is lowered. Some form a layer and repeat heating and cooling at temperatures in the vicinity to know the exact dew point and / or frost point of the gas from the sublimation point and the stacking freezing point.

これにより、本発明のスターリング冷凍機を用いたガスモニターは、携帯可能で使い勝手のよいものとなる。   Thereby, the gas monitor using the Stirling refrigerator of the present invention is portable and easy to use.

〔小型スターリング冷凍機を使用した半導体放射線検出器〕
スターリング冷凍機の適用対象として、半導体放射線検出器がある。コールドヘッドには半導体放射線検出素子が設けられ、液体窒素近辺の温度まで冷却される。半導体放射線検出素子としては、Ge検出素子あるいはSi検出素子等であり、例えばクローズドエンド型Geガンマ線検出素子が用いられる。
[Semiconductor radiation detector using small Stirling refrigerator]
As an application target of the Stirling refrigerator, there is a semiconductor radiation detector. The cold head is provided with a semiconductor radiation detection element and cooled to a temperature in the vicinity of liquid nitrogen. The semiconductor radiation detection element is a Ge detection element or a Si detection element, for example, a closed-end Ge gamma ray detection element.

従来は液体窒素を入れた冷却槽によって半導体放射線検出素子を冷却していたため、液体窒素を使用の度に入手する必要があり、使用場所が限られていた。本発明のスターリング冷凍機を用いると、半導体放射線検出素子はコールドヘッドに設ければ良くなり、持ち運びが容易で使い勝手が良いものとなる。   Conventionally, since the semiconductor radiation detecting element is cooled by a cooling tank containing liquid nitrogen, it is necessary to obtain liquid nitrogen every time it is used, and the place of use is limited. When the Stirling refrigerator of the present invention is used, the semiconductor radiation detection element only needs to be provided in the cold head, and it is easy to carry and easy to use.

本発明の動力装置は、上で述べたとおりであるから、コンタミの隔離が完全で、ブラシレス直流モータの特性を有効に発揮でき、外部装置への不要ノイズの発生を抑制でき、低速、高トルク制御により小さい形状で良好な冷却能力を発揮できるので、このような特性を必要とする冷却、空調分野への適用が可能である。   Since the power unit of the present invention is as described above, contamination is completely isolated, the characteristics of the brushless DC motor can be effectively exhibited, generation of unnecessary noise to an external device can be suppressed, low speed, high torque Since it can exhibit good cooling capacity with a smaller shape for control, it can be applied to the cooling and air conditioning fields that require such characteristics.

本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置の実施例1を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows Example 1 of the power plant using the brushless DC motor of this invention. 本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置の実施例2を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows Example 2 of the power plant using the brushless DC motor of this invention. 本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置の実施例3を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows Example 3 of the power plant using the brushless DC motor of this invention. 本発明のブラシレス直流モータを用いた動力装置を動力源とし、この動力装置を組み込んだスターリング冷凍機の概略図である。1 is a schematic view of a Stirling refrigerator incorporating a power device using a brushless DC motor of the present invention as a power source and incorporating the power device.

符号の説明Explanation of symbols

9 ブラシレス直流(DC)モータ
10 動力装置
11 ローター
12 ステータ
13 ケーシング
14 カバー
15 マグネットカップリング機構
16、23 フランジ部
17 外側円筒状部
18 外側環状板部
19 隔壁部
20 内側環状板部
21、32、36 軸受部
22 軸部
24、44、46、49 円筒状部
25 外側カップリングマグネット
26 底部
27 内側カップリングマグネット
28 補強カラー
29、33、37 ベアリング
30 出力軸
31 回転軸
34、51 電機子コイル
35 鉄心
38、57 軸端部
39、47 段部
40 プリント基板
41 ローターマグネット
42 ローターマグネット支持部
43、58 環状板部
45 円板部
48 外側円筒軸部
50 電機子コイルブロック
52 上部ローターマグネット
53 下部ローターマグネット
54 第1軸部
55 第2軸部
56 中央軸部
59 プリント基板
61 スターリング冷凍機
9 Brushless direct current (DC) motor 10 Power unit 11 Rotor 12 Stator 13 Casing 14 Cover 15 Magnet coupling mechanism 16, 23 Flange portion 17 Outer cylindrical portion 18 Outer annular plate portion 19 Partition portion 20 Inner annular plate portions 21, 32, 36 Bearing part 22 Shaft part 24, 44, 46, 49 Cylindrical part 25 Outer coupling magnet 26 Bottom part 27 Inner coupling magnet 28 Reinforcement collars 29, 33, 37 Bearing 30 Output shaft 31 Rotating shaft 34, 51 Armature coil 35 Iron cores 38, 57 Shaft end portions 39, 47 Stepped portion 40 Printed circuit board 41 Rotor magnet 42 Rotor magnet support portions 43, 58 Annular plate portion 45 Disc portion 48 Outer cylindrical shaft portion 50 Armature coil block 52 Upper rotor magnet 53 Lower rotor Magnet 54 1st axis 55 second shaft portion 56 central shaft portion 59 printed circuit board 61 Stirling refrigerator

Claims (6)

ローターマグネットと外側カップリングマグネットを軸方向に離間して設けた回転軸と、電機子コイルと、一部に軸受部と円筒状で薄い壁厚の隔壁部とを備えた密封構成のケーシングと、前記ケーシングの軸受部に軸支し、内側カップリングマグネットを備えた出力軸とからなり、前記ローターマグネットと前記電機子コイルとを回転可能に対向配置し、前記外側カップリングマグネットと前記内側カップリングマグネットとを前記隔壁部を介して対向配置することを特徴とする動力装置。 A casing having a hermetic configuration including a rotating shaft provided with a rotor magnet and an outer coupling magnet spaced apart in the axial direction, an armature coil, and a bearing portion and a cylindrical wall portion having a thin wall thickness in a part; The rotor shaft and the armature coil are rotatably arranged opposite to each other, and the outer coupling magnet and the inner coupling are supported by an output shaft provided with an inner coupling magnet. A power unit, wherein a magnet is disposed to face each other with the partition wall interposed therebetween. 前記円筒状の隔壁部に円筒状の補強カラーを密着して設けることを特徴とする請求項1記載の動力装置。 2. The power unit according to claim 1, wherein a cylindrical reinforcing collar is provided in close contact with the cylindrical partition wall. 前記ケーシングは非磁性体で形成され、前記補強カラーが強化樹脂で形成されることを特徴とする請求項2記載の動力装置。 The power unit according to claim 2, wherein the casing is made of a non-magnetic material, and the reinforcing collar is made of a reinforced resin. 前記回転軸における前記外側カップリングマグネットを設ける略円筒状部に連設して前記電機子コイルの外側に前記回転軸の長さ方向に外側円筒軸部を設けることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の動力装置。 The outer cylindrical shaft portion is provided outside the armature coil in the lengthwise direction of the rotation shaft so as to be connected to the substantially cylindrical portion where the outer coupling magnet is provided on the rotation shaft. 4. The power unit according to any one of items 3. 前記ローターマグネットは2個の板状の環状磁石からなり、前記両環状磁石は前記回転軸の長さ方向に所定距離離間して該回転軸に前記板状の面が直交するように設け、前記両環状磁石の間に前記電機子コイルを設けることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の動力装置。 The rotor magnet is composed of two plate-like annular magnets, and both the annular magnets are provided so as to be separated from each other by a predetermined distance in the length direction of the rotary shaft so that the plate-like surfaces are orthogonal to the rotary shaft, The power unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the armature coil is provided between both annular magnets. シリンダとピストンからなる圧縮室と、シリンダと蓄冷器を備えたディスプレーサからなる膨張室と、前記両室を作動流体の移動が可能に連結する配管と、前記ピストンを駆動する回転−直線変換機構と、前記回転−直線変換機構に回転出力を伝達する動力装置とからなるスターリング冷凍機において、
前記動力装置を請求項1乃至5のいずれか1項記載の動力装置とし、前記ピストンを含み前記回転−直線変換機構を収納する筺体と前記動力装置のケーシングにより前記筐体内の作動流体を漏れないように構成することを特徴とするスターリング冷凍機。
A compression chamber composed of a cylinder and a piston; an expansion chamber composed of a displacer provided with a cylinder and a regenerator; a pipe connecting the two chambers so that the working fluid can move; and a rotation-linear conversion mechanism for driving the piston; In a Stirling refrigerator comprising a power device that transmits rotational output to the rotation-linear conversion mechanism,
The power device according to any one of claims 1 to 5, wherein the working fluid in the housing is not leaked by a housing including the piston and housing the rotation-linear conversion mechanism and a casing of the power device. A Stirling refrigerator characterized by being configured as described above.
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