[0002] 本发明涉及一种超低温制冷机。

[0003] 以往，已知有在吉福德‑麦克马洪(Gifford‑McMahon；GM)制冷机的膨胀机中将驱动马达经由减速机连接到压力控制阀的结构。作为这种超低温制冷机的主要用途之一，用于超导磁铁的冷却。由超导磁铁产生的强的静磁场例如利用于磁共振成像(MRI)。

[0004] 专利文献1：日本特开2018‑59646号公报

[0005] 本发明人等对上述超低温制冷机进行了研究，其结果认识到了以下课题。为了确保足够的强度，在齿轮或轴等减速机的旋转部件中使用实施了渗碳、氮化等表面硬化处理的钢材的情况居多。这种钢材是磁性材料，因此在高磁场环境下进行旋转时可能会产生磁噪声。磁噪声可能会对基于MRI的拍摄造成不良影响。

[0020] 以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。为了便于说明，在各附图中，适当设定各部的缩尺或形状，除非另有特别说明，否则其并不作限定性解释。实施方式是例示，其并不对本发明的范围作任何限定。实施方式中所记载的所有特征或其组合并非一定是本发明的本质。

[0021] 图1至图3是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机10的图。在图1中示出了超低温制冷机10的冷头的外观，在图2中示出了冷头的低温部的内部结构。在图3中示出了冷头的驱动部的内部结构。通常，超低温制冷机10以低温部配置于未图示的真空容器内并且驱动部配置于真空容器外的周围环境(例如，室温大气压环境)的方式设置于未图示的真空容器上。作为一例，超低温制冷机10为二级式的吉福德‑麦克马洪(Gifford‑McMahon；GM)制冷机。

[0022] 超低温制冷机10具备压缩机12和膨胀机14。压缩机12构成为从膨胀机14回收超低温制冷机10的工作气体，并使回收的工作气体升压后再次将工作气体供给至膨胀机14。由压缩机12和膨胀机14构成超低温制冷机10的制冷循环，由此超低温制冷机10能够提供所期望的超低温冷却。膨胀机14有时还被称为冷头。工作气体又被称为制冷剂气体，通常为氦气，但也可以使用其他适当的气体。为了便于理解，在图1中用箭头表示了工作气体的流动方向。

[0023] 另外，通常，从压缩机12供给至膨胀机14的工作气体的压力和从膨胀机14回收至压缩机12的工作气体的压力均远高于大气压，可以分别称为第1高压及第2高压。为了便于说明，还可以将第1高压及第2高压分别简称为高压及低压。典型地，高压例如为2～3MPa。低压例如为0.5～1.5MPa，例如为约0.8MPa。为了便于理解，用箭头表示了工作气体的流动方向。

[0024] 膨胀机14具备制冷机缸体16、置换器组件(以下，有时简称为置换器)18及制冷机壳体(以下，还简称为壳体)20。制冷机缸体16引导置换器18的直线往复移动，并且在制冷机缸体16与置换器18之间形成作为工作气体的膨胀空间的膨胀室32、34。制冷机缸体16固定于制冷机壳体20，由此构成膨胀机14的框体，容纳置换器18的气密空间形成于制冷机缸体16内。

[0025] 在本说明书中，为了说明超低温制冷机10的构成要件之间的位置关系，为了方便起见，将靠近置换器的轴向往复移动的上止点的一侧标记为“上”，将靠近下止点的一侧标记为“下”。上止点为膨胀空间的容积变成了最大时的置换器的位置，下止点为膨胀空间的容积变成了最小时的置换器的位置。在超低温制冷机10运行时，产生温度从轴向上的上方朝向下方降低的温度梯度，因此也可以将上侧称为高温侧，将下侧称为低温侧。

[0026] 制冷机缸体16具有第1缸体16a和第2缸体16b。作为一例，第1缸体16a和第2缸体16b为具有圆筒形状的部件，第2缸体16b的直径小于第1缸体16a的直径。第1缸体16a和第2缸体16b同轴配置，第1缸体16a的下端与第2缸体16b的上端刚性地连结在一起。

[0027] 置换器组件18具备彼此连结在一起的第1置换器18a和第2置换器18b，它们一体地移动。作为一例，第1置换器18a和第2置换器18b均为具有圆筒形状的部件，第2置换器18b的直径小于第1置换器18a的直径。第1置换器18a和第2置换器18b同轴配置。

[0028] 第1置换器18a容纳于第1缸体16a中，第2置换器18b容纳于第2缸体16b中。第1置换器18a能够沿着第1缸体16a在轴向上往复移动，第2置换器18b能够沿着第2缸体16b在轴向上往复移动。

[0029] 如图2所示，第1置换器18a容纳第1蓄冷器26。第1蓄冷器26通过在第1置换器18a的筒状的主体部中填充例如铜等的金属丝网或其他适当的第1蓄冷材料而形成。第1置换器18a的上盖部及下盖部可以是与第1置换器18a的主体部不同的部件，第1置换器18a的上盖部及下盖部可以通过紧固、焊接等适当的方法固定于主体，由此第1蓄冷材料容纳于第1置换器18a中。

[0030] 同样地，第2置换器18b容纳第2蓄冷器28。第2蓄冷器28通过在第2置换器18b的筒状的主体部中填充例如铋等非磁性蓄冷材料、HoCu2等磁性蓄冷材料或其他适当的第2蓄冷材料而形成。第2蓄冷材料可以形成为颗粒状。第2置换器18b的上盖部及下盖部可以是与第2置换器18b的主体部不同的部件，第2置换器18b的上盖部及下盖部可以通过紧固、焊接等适当的方法固定于主体，由此第2蓄冷材料容纳于第2置换器18b中。

[0031] 置换器18在制冷机缸体16的内部形成上部室30、第1膨胀室32及第2膨胀室34。为了与应通过超低温制冷机10进行冷却的所期望的物体或介质进行热交换，膨胀机14具备第1冷却台33和第2冷却台35。上部室30形成于第1置换器18a的上盖部与第1缸体16a的上部之间。第1膨胀室32形成于第1置换器18a的下盖部与第1冷却台33之间。第2膨胀室34形成于第
2置换器18b的下盖部与第2冷却台35之间。第1冷却台33以包围第1膨胀室32的方式紧固于第1缸体16a的下部，第2冷却台35以包围第2膨胀室34的方式紧固于第2缸体16b的下部。

[0032] 第1蓄冷器26通过形成于第1置换器18a的上盖部上的工作气体流路36a而与上部室30连通，并且通过形成于第1置换器18a的下盖部上的工作气体流路36b而与第1膨胀室32连通。第2蓄冷器28通过从第1置换器18a的下盖部形成至第2置换器18b的上盖部的工作气体流路36c而与第1蓄冷器26连通。并且，第2蓄冷器28通过形成于第2置换器18b的下盖部上的工作气体流路36d而与第2膨胀室34连通。

[0033] 为了使第1膨胀室32、第2膨胀室34与上部室30之间的工作气流不被导入制冷机缸体16与置换器18之间的间隙而导入于第1蓄冷器26及第2蓄冷器28，可以设置第1密封件38a及第2密封件38b。第1密封件38a可以以配置于第1置换器18a与第1缸体16a之间的方式安装于第1置换器18a的上盖部。第2密封件38b可以以配置于第2置换器18b与第2缸体16b之间的方式安装于第2置换器18b的上盖部。

[0034] 如图3所示，制冷机壳体20具备具有下部开口21的壳体主体22和封闭下部开口21的下部罩体24。下部开口21形成于壳体主体22的下表面。如图3所示，由壳体主体22和下部罩体24形成的壳体内部容积20a可以与压缩机12的低压侧连接从而维持在低压。制冷机壳体20由不锈钢、铝合金等非磁性材料制成。

[0035] 下部罩体24分隔壳体内部容积20a与制冷机缸体16内的置换器容纳空间(上部室30)。下部罩体24整体呈圆盘状的形状，更具体而言，具有上侧的大径部和下侧的小径部。第
1密封部件25a为了保持制冷机缸体16的内部容积的气密性而设置于下部罩体24与制冷机缸体16之间，第2密封部件25b为了保持壳体内部容积20a的气密性而设置于下部罩体24与壳体主体22之间。如图所示，第1密封部件25a可以安装于下部罩体24的小径部，第2密封部件25b可以安装于下部罩体24的大径部。

[0036] 下部罩体24可拆卸地嵌入于下部开口21，制冷机缸体16的上部凸缘部通过螺栓等紧固部件紧固于壳体主体22。如此，下部罩体24夹持在壳体主体22与制冷机缸体16的上部凸缘部之间。下部罩体24并未紧固于壳体主体22。但是，也可以采用壳体主体22与下部罩体24通过螺栓等紧固部件紧固在一起的结构。

[0037] 并且，膨胀机14具备膨胀机马达40、减速机41、回转阀42及运动转换机构43。膨胀机马达40和减速机41并未容纳于制冷机壳体20而是容纳于后述的磁屏蔽件54。回转阀42和运动转换机构43配置于磁屏蔽件54的外部并且容纳于制冷机壳体20。

[0038] 膨胀机马达40作为置换器18及回转阀42的驱动源而设置于膨胀机14。膨胀机马达40可以是适当的电磁马达，可以构成为使马达旋转轴40a以恒定的转速进行旋转，或者能够将马达旋转轴40a的转速控制为可变。

[0039] 减速机41将膨胀机马达40连接于回转阀42及运动转换机构43。膨胀机马达40的马达旋转轴40a连接于减速机41的输入轴，马达旋转轴40a的旋转被减速机41以预先设定的减速比减速，并从减速机41的输出轴41a输出。减速机41例如可以适当地采用挠曲啮合式减速装置、偏心摆动型减速装置、简单行星齿轮装置、正交轴齿轮装置、平行轴齿轮装置等任意的减速机构。并且，减速机41并不只限于通过齿轮进行减速，例如也可以是牵引传动。通过将减速机41组装在超低温制冷机10的驱动部，能够实现膨胀机马达40的小型化。

[0040] 回转阀42构成为，将压缩机12的高压侧和低压侧交替连接到制冷机缸体16(即，上部室30、第1膨胀室32及第2膨胀室34)，并且周期性地切换制冷机缸体16的吸气和排气。

[0041] 回转阀42具备阀转子42a和阀定子42b，阀转子42a以相对于阀定子42b滑动的同时旋转的方式与阀定子42b接触。阀转子42a支承为相对于壳体主体22能够旋转，阀定子42b支承为相对于壳体主体22不能旋转。在阀定子42b与壳体主体22之间可以存在用于将阀定子42b在阀转子42a的旋转轴的方向上按压向阀转子42a的弹簧等弹性体。

[0042] 在制冷机壳体20上形成有将回转阀42连接到上部室30的壳体内部流路20b，在回转阀42的阀转子42a和阀定子42b上以将壳体内部流路20b交替连接到压缩机12的高压侧和壳体内部容积20a的方式形成有阀内部流路。阀内部流路可以采用各种公知的方式，在此不再详细叙述。

[0043] 运动转换机构43构成为，以将减速机41的输出轴41a的旋转传递至回转阀42并将其转换为置换器18的直线往复移动的方式将膨胀机马达40连结到回转阀42和置换器18。运动转换机构43的一例将在后面进行叙述。输出轴41a的一次旋转经由运动转换机构43实现置换器18的一次往复，由此工作气体的膨胀空间的容积周期性地发生变化。同时，输出轴41a的一次旋转经由运动转换机构43实现回转阀42的一次旋转，由此工作气体的膨胀空间的压力周期性地发生变化。

[0044] 图4是概略地表示实施方式所涉及的冷头的运动转换机构43的主要部分的分解立体图。在本实施方式中，运动转换机构43为止转棒轭，其具备具有曲柄销44a的曲柄44、止转棒轭轴45及曲柄销轴承46。止转棒轭轴45具备止转棒轭板45a、上部杆45b及下部杆45c。止转棒轭轴45例如可以由不锈钢等金属材料制成。

[0045] 曲柄44固定于减速机41的输出轴41a。输出轴41a通过键41b与曲柄44键连接。键41b并不只限于特定形状。键41b例如可以具有平键、半月键、滑键或D形切口等适当的键形状。并且，曲柄销44a在从输出轴41a偏心的位置上与输出轴41a平行地延伸。曲柄销44a从曲柄44朝向与输出轴41a相反的一侧延伸。

[0046] 止转棒轭板45a为具有横向窗47的矩形的板状部件。横向窗47沿与轴向及减速机41的输出轴41a垂直的方向延伸。在该横向窗47可转动地配置有曲柄销轴承46。曲柄销轴承
46例如可以是滚子轴承。在曲柄销轴承46的中心形成有与曲柄销44a卡合的卡合孔46a，曲柄销44a贯穿卡合孔46a。

[0047] 在止转棒轭板45a的与曲柄44相反的一侧，配置有回转阀42的阀转子42a，且其配置成其中心轴与输出轴41a一致，贯穿了卡合孔46a的曲柄销44a的末端固定于阀转子42a。

[0048] 上部杆45b从止转棒轭板45a的上框中央向上方延伸，下部杆45c从止转棒轭板45a的下框中央向下方延伸，而且这些杆同轴配置。止转棒轭板45a和上部杆45b容纳于制冷机壳体20，下部杆45c贯穿下部罩体24后向制冷机壳体20外部延伸。下部杆45c的末端在制冷机缸体16内连结于置换器18。

[0049] 第1滑动轴承48a设置于上部杆45b与壳体主体22之间，第2滑动轴承48b设置于下部杆45c与下部罩体24之间。壳体主体22在其上部具有接受上部杆45b的凹部，第1滑动轴承48a配置于该凹部，并且将上部杆45b支承为能够沿轴向滑动。下部罩体24在中心部具有贯穿孔，第2滑动轴承48b配置于该贯穿孔，并且将下部杆45c支承为能够沿轴向滑动。在第2滑动轴承48b例如设置有滑动密封件或间隙密封件等密封部从而构成为气密，因此壳体内部容积20a与上部室30隔离。壳体内部容积20a与上部室30之间不存在直接的气体流通。

[0050] 在与置换器18连结的下部杆45c的末端，通过固定销49固定有轴环部50。轴环部50为连结于下部杆45c的末端的短筒状的部件。在下部杆45c的末端及轴环部50上，沿与轴向正交的方向形成有贯穿孔，通过将固定销49嵌入于该贯穿孔中，轴环部50与下部杆45c固定在一起。

[0051] 第1置换器18a具有盖部52a和主体部52b。盖部52a为第1置换器18a的上盖，且其具有圆盘状的形状。盖部52a例如由铝阳极化处理后的铝合金等金属材料或其他材料制成。主体部52b具有圆筒状的形状，在其内部具有蓄冷器。主体部52b由合成树脂材料或其他材料制成，例如可以由酚醛塑料等酚醛树脂制成。上述工作气体流路36a沿轴向贯穿盖部52a和主体部52b的上端部而形成。上述第1密封件38a可以在盖部52a和主体部52b各自的最外周部夹在它们之间。盖部52a和主体部52b例如使用螺栓等紧固部件彼此固定在一起，或者通过例如粘接等其他方法彼此固定在一起。

[0052] 在盖部52a的中心部形成有接受下部杆45c的末端及轴环部50的贯穿孔。在轴环部50的下端部具有向径向外侧扩展的凸缘部，通过使该凸缘部夹在第1置换器18a的盖部52a和主体部52b之间，下部杆45c及轴环部50与第1置换器18a连结。如此，置换器18安装于止转棒轭轴45。

[0053] 因此，若膨胀机马达40被驱动导致马达旋转轴40a进行旋转，则经由减速机41而输出轴41a进行旋转。膨胀机马达40的旋转被减速机41减速后传递至回转阀42及运动转换机构43。即，膨胀机马达40的输出转矩被减速机41放大，利用放大的转矩来驱动回转阀42及运动转换机构43。通过减速机41的输出轴41a的旋转，与曲柄销44a卡合的曲柄销轴承46以描绘出圆的方式旋转。此时，曲柄销轴承46在止转棒轭板45a的横向窗47中往复移动，与此同时，止转棒轭轴45及置换器18沿轴向往复移动。如此，膨胀机马达40驱动置换器18沿轴向往复移动，并且与此同步地使回转阀42旋转。

[0054] 由此，在膨胀空间产生同步的容积变动和压力变动，构成超低温制冷机10的制冷循环，由此超低温制冷机10能够提供所期望的超低温冷却。第1冷却台33可以被冷却至第1冷却温度，第2冷却台35可以被冷却至比第1冷却温度低的第2冷却温度。第1冷却温度例如可以在约10K～约100K的范围或约20K～约40K的范围内。第2冷却温度例如可以是约20K以下或约10K以下，或可以在约1K～约4K的范围内。

[0055] 并且，膨胀机14具备磁屏蔽件54。磁屏蔽件54例如由铁等磁性材料制成。磁屏蔽件54为包围膨胀机马达40及减速机41，膨胀机马达40的整体和减速机41的大部分(即，除了输出轴41a以外的减速机41的剩余部分)容纳于磁屏蔽件54内。磁屏蔽件54以保持壳体内部容积20a的气密性的方式与制冷机壳体20气密地连接。磁屏蔽件54安装于壳体主体22的侧面。

[0056] 作为实施方式所涉及的超低温制冷机10的冷却对象物的一例，有超导磁铁。通常，超导磁铁用于产生强磁场。因此，若将超低温制冷机10用于超导磁铁的冷却，则超低温制冷机10及其驱动部也会暴露于超导磁铁所产生的磁场中。

[0057] 然而，超低温制冷机10设置有磁屏蔽件54。磁屏蔽件54能够屏蔽超导磁铁的强磁场。膨胀机马达40配置于磁屏蔽件54内，因此不会暴露于超导磁铁的强磁场中。能够防止强磁场给膨胀机马达40带来不良影响(例如，额定转矩的降低等)，进而还能够防止超低温制冷机10的制冷能力下降。

[0058] 针对齿轮或轴等减速机41的旋转部件，为了确保其足够的强度，很多情况下使用实施了渗碳、氮化等表面硬化处理的钢材。这种钢材是磁性材料，因此在高磁场环境下旋转时可能会产生磁噪声(具有旋转的频率的磁场的变动成分)。由超导磁铁产生的强的静磁场例如可以利用于磁共振成像(MRI)。在减速机41所产生的磁噪声广泛地传播到周围的情况下，磁噪声可能会对基于MRI的拍摄造成不良影响。

[0059] 然而，磁屏蔽件54不仅覆盖膨胀机马达40还覆盖减速机41。因此，通过磁屏蔽件54屏蔽减速机41可能会产生的磁噪声，从而能够防止或减少磁噪声向磁屏蔽件54外部传播。

[0060] 在本实施方式中，超低温制冷机10具备配置于磁屏蔽件54的外部的对象部件(例如，运动转换机构43)。减速机41的输出轴41a朝向磁屏蔽件54的外部延伸，并且由磁性材料(铁材，例如SS400等碳钢)制成。输出轴41a与对象部件键连接。在该例子中，如图4所示，输出轴41a通过键41b与曲柄44键连接。

[0061] 由于输出轴41a未被磁屏蔽件54覆盖，因此基于其旋转而产生的磁噪声可能会传播到周围。尤其，输出轴41a的形状的旋转对称性因键结构而被破坏，因此可能会产生基于该形状的相应的磁噪声并且该磁噪声会传播。作为一种对策，可以考虑与膨胀机马达40及减速机41同样地利用磁屏蔽件54包围减速机41的输出轴41a及与输出轴41a连接的对象部件。但是，这会导致磁屏蔽件54的大型化，而且还会出现在超导磁铁的强磁场下不期望的强的电磁力可能会作用于该大型化的磁屏蔽件等的缺点。

[0062] 在现有设计中，典型地，与输出轴41a同样地，键41b也由磁性材料制成。根据本发明人的研究，在输出轴41a及键41b在强磁场环境下旋转时，在键41b的末端会产生较大的磁饱和区域。伴随输出轴41a及键41b的旋转，该磁饱和区域也旋转，这成为磁噪声的原因。因此，可以认为减小键41b的末端中的磁饱和区域即可降低磁噪声。在本说明书中，着眼于此，提出了如下用于降低磁噪声的几种解决方案。

[0063] 图5中(a)至(f)、图6中(a)至(f)及图7是概略地表示键连接的设计例的图。在图5中(a)至(f)及图6中(a)至(f)中示出了输出轴41a及键41b的俯视图、主视图(表示输出轴41a的末端)及剖视图(包括输出轴41a的中心轴的铅垂截面)。在图7中示出了输出轴41a及键41b的立体图。图8是表示图5中(a)至(f)、图6中(a)至(f)及图7所示的键连接的设计例中的磁噪声的分析结果的图表。

[0064] 图5中(a)所示的例1表示作为比较例的现有设计的键连接的典型例。一个键41b嵌入到形成于输出轴41a的键槽。输出轴41a例如具有10mm以上且30mm以下的直径。键41b具有基准长度L0(例如25mm)、基准宽度W0(例如4mm)及基准高度H0(例如4mm)。如上所述，输出轴41a由磁性材料制成。与输出轴41a同样地，键41b也由磁性材料制成(在图5中(a)中，标记为磁性键41bm)。键槽从输出轴41a的末端58朝向基部59(即，如图4所示，朝向磁屏蔽件54)形成于输出轴41a的侧面。键槽具有基准深度D0(例如2.5mm)。

[0065] 图5中(b)所示的例2与例1的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图5中(b)中，标记为非磁性键41bn)。形成键41b的非磁性材料例如为不锈钢(例如，SUS304等奥氏体类不锈钢)。或者，键41b也可以由铝或铝合金、黄铜等其他非磁性金属材料制成，或者还可以由工程塑料等合成树脂材料等其他非磁性材料制成。关于输出轴41a及键41b的尺寸等其他特征，例2与例1相同。

[0066] 图5中(c)所示的例3与例1的不同点在于磁性键41bm上形成有多个贯穿孔56。贯穿孔56沿输出轴41a的径向贯穿磁性键41bm。关于输出轴41a及键41b的尺寸等其他特征，例3与例1相同。

[0067] 图5中(d)所示的例4与例1的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图5中(d)中，标记为非磁性键41bn)。并且，键41b及接受其的键槽具有比例1中的基准长度L0短的第1长度L1(例如12mm)。关于其他特征，例4与例1相同。

[0068] 图5中(e)所示的例5与例1的不同点在于使用两个磁性键41bm。在输出轴41a上形成有对置的两个键槽，各磁性键41bm嵌入于对应的键槽中。关于其他特征，例5与例1相同。

[0069] 图5中(f)所示的例6与例5的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图5中(f)中，标记为非磁性键41bn)。关于其他特征，例6与例5相同。因此，在例6中，也使用两个键41b，在输出轴41a上形成有对置的两个键槽，各键41b嵌入于对应的键槽中。

[0070] 图6中(a)所示的例7与例1的不同点在于磁性键41bm及接受其的键槽的尺寸不同。磁性键41bm具有第1宽度W1(例如3mm)及第1高度H1(例如3mm)。第1宽度W1比例1中的基准宽度W0短，第1高度H1比例1中的基准高度H0低。磁性键41bm的长度则在例1及例7中相等。并且，键槽具有比例1中的基准深度D0浅的第1深度D1(例如1.8mm)。关于其他特征，例7与例1相同。

[0071] 图6中(b)所示的例8与例7的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图6中(b)中，标记为非磁性键41bn)。关于输出轴41a及键41b的尺寸等其他特征，在例8及例7中相同。因此，在例8中，键41b具有第1宽度W1及第1高度H1，键槽具有第1深度D1。

[0072] 图6中(c)所示的例9与例1不同点在于磁性键41bm的高度不同。磁性键41bm具有比例1中的基准高度H0低的第2高度H2(例如3.2mm)。关于其他特征，例9与例1相同。键槽的深度在例9及例1中相同，因此在例9中，磁性键41bm的从输出轴41a的径向突出高度(即，H2‑D0)比例1中的磁性键41bm的径向突出高度(即，H0‑D0)小。

[0073] 图6中(d)所示的例10与例1的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图6中(d)中，标记为非磁性键41bn)。并且，键槽具有比例1中的基准深度D0浅的第2深度D2(例如1.5mm)。关于其他特征，例10与例1相同。

[0074] 图6中(e)所示的例11与例1的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图6中(e)中，标记为非磁性键41bn)。并且，键槽具有比例1中的基准深度D0浅的第3深度D3(例如1.0mm)。第3深度D3比例10中的第2深度D2更浅。关于其他特征，例11与例1相同。

[0075] 图6中(f)所示的例12与例1的不同点在于键41b由非磁性材料制成(在图6中(f)中，标记为非磁性键41bn)。并且，键槽并未从输出轴41a的末端58形成而是从输出轴41a上的比其末端58更靠近基部59(即磁屏蔽件54)的槽开始位置60朝向输出轴41a的基部59形成。键41b及键槽的长度比例1中的基准长度L0短从输出轴41a的末端58至槽开始位置60为止的长度的量(第2长度L2)。关于其他特征，例12与例1相同。

[0076] 图7所示的例13与例1的不同点在于磁性键41bm的形状不同。磁性键41bm的形状在输出轴41a的末端58侧及基部59侧中不同。具体而言，磁性键41bm的末端58侧的高度低于基部59侧的高度，在输出轴41a的轴向上的从末端58分开的间隔长度A的位置上具有阶梯部61。磁性键41bm的末端58侧处的高度H3设定成磁性键41bm的从输出轴41a的径向突出高度实质上成为零。其结果，输出轴41a的末端58与磁性键41bm组合而实质上呈圆形。关于键槽的尺寸等其他特征，例13与例1相同。

[0077] 另外，磁性键41bm的末端58侧的部分也可以作为从磁性键41bm分离的另一部件来准备，并且在输出轴41a的末端58侧嵌入于键槽中。与磁性键41bm同样地，该另一部件也由磁性材料制成。

[0078] 在图8中示出了图5中(a)至(f)、图6中(a)至(f)及图7所示的例1至例13中的归一化磁噪声振幅。归一化磁噪声振幅是由本发明人根据模拟试验导出的，其表示例2至例13各自的磁噪声的振幅与例1的磁噪声的振幅之比。

[0079] 由图8可知，在例2、例4及例8至例13中，与比较例(即，例1)相比，归一化磁噪声振幅小，即，磁噪声降低。例如，在例2、例4、例9及例10中，与例1相比，归一化磁噪声振幅降低至40％左右。并且，在例8、例11、例12及例13中，与例1相比，归一化磁噪声振幅降低至20％左右。另一方面，在例3中，磁噪声大致与例1相同，在例5至例7中，磁噪声超过了例1。

[0080] 因此，为了降低磁噪声，由非磁性材料制作连接输出轴41a与对象部件的键41b是有效的(例2、例4、例8、例10、例11、例12)。通过将形成键41b的材料从磁性材料变更为非磁性材料，可能会在键41b的末端产生的磁饱和区域会变小，因此磁噪声振幅会变小。

[0081] 并且，在键41b由非磁性材料制成的情况下，将键槽的深度设为较浅也对于磁噪声的降低有效。具体而言，例如，键槽的深度在输出轴41a的末端58可以是键槽的宽度(即键41b的宽度)的60％以下(例8、例10、例11)。在例8中，D1/W1＝0.6(＝1.8/3)，在例10中，D2/W0＝0.375(＝1.5/4)，在例11中，D3/W0＝0.25(＝1/4)。如此，通过将键槽的深度设为较浅，输出轴41a的末端58的形状的旋转对称性得到改善，有助于磁噪声的降低。此时，为了确保输出轴41a与对象部件的键连接，键槽的深度优选设为键槽的宽度的3％以上。

[0082] 另外，在键41b由非磁性材料制成的例子中的例6中，可能会产生超过例1的磁噪声。在例6中，在输出轴41a上形成有对置的两个键槽(从输出轴41a的末端58观察时，在0时和6时的位置上形成有槽)。考虑外部磁场在与输出轴41a的中心轴正交的方向上作用的情况。在输出轴41a旋转时，交替重复外部磁场与这些两个槽正交的第1旋转位置和从该位置旋转了90度的第2旋转位置。第1旋转位置上的两个槽之间的距离比第2旋转位置上的输出轴41a的上下尺寸(即输出轴41a的直径)短。如此一来，因磁阻，在第1旋转位置上基于外部磁场而作用于两个槽之间的磁通量密度比在第2旋转位置上作用于输出轴41a的磁通量密度小。这种磁通量密度的周期性变动基于输出轴41a的旋转而产生，因此可以认为磁噪声变得较大。因此，可以得到为了降低磁噪声优选将设置于输出轴41a的键41b的个数设为一个而不是两个的启示。

[0083] 作为降低磁噪声的其他对策，接受键41b的键槽也可以从输出轴41a上的比其末端58更靠近基部59(或磁屏蔽件54)的槽开始位置60朝向基部59(磁屏蔽件54)形成(例12、例
13)。如此一来，在输出轴41a的末端58并未形成键槽，因此输出轴41a的末端58的形状的旋转对称性得到改善。优选地，可以将输出轴41a的末端58设为实质上圆形。由此，能够减小输出轴41a的末端58的磁饱和区域，从而能够降低基于其旋转而产生的磁噪声。

[0084] 该对策不仅在键41b由非磁性材料制成的情况(例12)下有效，在键41b由磁性材料制成的情况下也有效。因此，在例12中，也可以代替非磁性键41bn而使用磁性键41bm。换言之，连接输出轴41a与对象部件的键41b可以由磁性材料制成，接受键41b的键槽可以从输出轴41a上的比其末端58更靠近磁屏蔽件54的位置朝向磁屏蔽件54形成。

[0085] 图9是表示实施方式所涉及的磁噪声的尺寸依赖性的图表。在图9中示出了归一化磁噪声振幅与间隔长度A之间的关系。间隔长度A相当于输出轴41a的轴向上的从输出轴41a的末端58至键41b(或键槽)为止的距离。对例12而言，间隔长度A表示从输出轴41a的末端58至槽开始位置60为止的输出轴41a的轴向上的距离。在例13中，间隔长度A表示从输出轴41a的末端58至键41b的阶梯部61为止的输出轴41a的轴向上的距离。在图9中示出了键槽的宽度为基准宽度W0(例如4mm)的情况下的分析结果，但在键槽的宽度为不同的值的情况下也确认到了分析结果表示相同的趋势。

[0086] 由图9可知，间隔长度A越大，归一化磁噪声振幅就越减少。如图9中的符号62所示，在间隔长度A为3.9mm时(即，在间隔长度A与键槽宽度W0大致相同时)，归一化磁噪声振幅成为0.5，与例1相比，能够减少一半。因此，可以评价为，通过将间隔长度A设为大于键槽宽度(或键41b的宽度)，实际使用上充分地降低归一化磁噪声振幅。

[0087] 图10是表示实施方式所涉及的磁噪声的尺寸依赖性的图表。在图10中示出了归一化磁噪声振幅与键41b的从输出轴41a的径向突出高度之间的关系。在图中，纵轴表示归一化磁噪声振幅，横轴表示归一化径向突出高度(即，键41b的径向突出高度与输出轴41a的直径之比)。键41b的径向突出高度是在输出轴41a的末端58测定的。

[0088] 由图10可知，键41b的从输出轴41a的径向突出高度越小，归一化磁噪声振幅就越减少。在图10中示出了作为比较例的例1、例9及例13。在例1中，归一化径向突出高度为约0.125，相对于此，在例9中为约0.06(即，约6％)，在例13中为零。

[0089] 如图10中的符号64所示，在归一化径向突出高度为约0.07(即，约7％)时，归一化磁噪声振幅成为0.5，与例1相比，能够减少一半。因此，可以评价为，通过将归一化径向突出高度设为7％以下，实际使用上充分地降低归一化磁噪声振幅。换言之，连接输出轴41a与对象部件的键41b可以由磁性材料制成，接受键41b的键槽形成于输出轴41a，在输出轴41a的末端58，键41b的从输出轴41a的径向突出高度可以是输出轴41a的直径的7％以下。

[0090] 以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不只限于上述实施方式，可以进行各种设计变更，可以存在各种变形例，并且这些变形例也在本发明的范围内，这对本领域的技术人员来说是可以理解的。在一种实施方式中进行说明的各种特征也可以适用于其他实施方式。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式各自的效果。

[0091] 在上述实施方式中，举例说明了减速机41的输出轴41a与对象部件键连接的情况，但输出轴41a与对象部件例如也可以通过花键连接等其他方式连接。

[0092] 在上述实施方式中，磁屏蔽件54包围膨胀机马达40及减速机41这两者，取而代之，磁屏蔽件54也可以仅包围减速机41。在评价为外部磁场对膨胀机马达40的影响小的情况下，或评价为膨胀机马达40所产生的磁噪声小的情况下，膨胀机马达40也可以配置于磁屏蔽件54的外部。

[0093] 在上述实施方式中，举例说明了超低温制冷机10为GM制冷机的情况，但实施方式所涉及的超低温制冷机并不只限于GM制冷机。只要是在膨胀机的驱动中使用电磁马达的类型的超低温制冷机则均能够应用本发明，例如也可以应用于苏尔威制冷机、脉管制冷机等其他形式的超低温制冷机中。

[0094] 以上，根据实施例对本发明进行了说明。本发明并不只限于上述实施方式，可以进行各种设计变更，可以存在各种变形例，并且这些变形例也在本发明的范围内，这对本领域的技术人员来说是可以理解的。