CN106558925A - 电磁变换装置及驱动器及泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁变换装置,实现小型化且进行稳定的发电。该电磁变换装置将动能变换为电能或将电能变换为动能,具有铁芯、与上述铁芯磁性耦合的磁铁、配设上述磁铁的磁轭、配置上述铁芯与上述磁轭的固定部、通过支撑上述磁轭进行弹性变形从而使上述磁铁相对于上述铁芯位移的弹性部件,上述弹性部件将两端固定在固定部上,上述磁铁与上述磁轭能绕上述弹性部件的延伸方向的轴转动。
Description
技术领域
本发明涉及电磁变换装置及驱动器及泵。
背景技术
例如,已知作为将动能变换为电能或将电能变换为动能的电磁变换装置,通过使磁铁相对于线圈旋转,使贯通线圈的磁通变化,由此,进行发电的发电装置(专利文献1)。专利文献1的发电装置为包括单极着磁的磁铁、支撑该磁铁且相对于线圈旋转的支轴机构的结构。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2013-021746号公报
但是,专利文献1所记载的电磁变换装置具有支轴机构。在设置了支轴机构的情况下,需要轴部及轴承,因此,组装性变差。另外,由于在轴承机构内存在轴滑动部,因此,存在由于摩擦而使可靠性下降的可能。
发明内容
本发明的某方案的示例的目的之一在于提供实现了组装性及可靠性的提高的电磁变换装置及驱动器及泵。
本发明的某方案是一种电磁变换装置,其将动能变换为电能或将电能变换为动能,具有:配设线圈81A~81D的铁芯82A~82D;与上述铁芯82A~82D磁性耦合的磁铁93;配设上述磁铁93的磁轭91;配置上述铁芯82A~82D和上述磁轭91的固定部21A;支撑上述磁轭91,通过弹性变形使上述磁铁93相对于上述铁芯82A~82D位移的弹性部件92A,
上述弹性部件92A在固定部21A固定两端,
能使上述磁铁93与上述磁轭91绕上述弹性部件92A的延伸方向的轴转动。
另外,上述参照符号只不过是参考,由此,并不限定保护范围的记载。
本发明的效果如下。
根据本发明的方案,能实现组装性及可靠性的提高。
附图说明
图1是电磁变换装置的第一实施方式的发电装置的立体图。
图2是电磁变换装置的第一实施方式的发电装置的剖视图。
图3是电磁变换装置的第一实施方式的发电装置的分解立体图。
图4是卸下了电磁变换装置的第一实施方式的发电装置的顶罩的状态的立体图。
图5是第一实施方式的发电装置的磁铁单元的立体图。
图6是第一实施方式的发电装置的磁铁单元的分解立体图。
图7是用于说明第一实施方式的发电装置的动作的剖视图。
图8是用于说明第一实施方式的发电装置的磁铁单元的动作的主要部分结构图。
图9是卸下了第一实施方式的变形例的发电装置的顶罩的状态的立体图。
图10是第一实施方式的变形例的发电装置的磁铁单元的立体图。
图11是设于第一实施方式的变形例的发电装置的磁铁单元的弹簧部件的俯视图。
图12是电磁变换装置的第二实施方式的发电装置的立体图。
图13是卸下了电磁变换装置的第二实施方式的发电装置的顶罩的状态的立体图。
图14是用于说明第二实施方式的发电装置的线圈单元的动作的立体图。
图15是用于说明第二实施方式的发电装置的磁铁单元的动作的主要部分结构图。
图16是电磁变换装置的第三实施方式的泵的剖视图。
图17是设于第三实施方式的泵的驱动器的立体图。
图18是设于第三实施方式的泵的驱动器的剖视图。
图19是设于第三实施方式的泵的驱动器的分解立体图。
图中:10、200—发电装置,20、220、320—壳体,21A、21B、221、321—壳体主体,22、222、322—顶罩,26A~26D—线圈单元安装部,27—磁铁单元安装部,40、240—开关单元,41—开关杆,42—操作部件,43—连结轴,44—导向轴,46—辊,47—扭转弹簧,48—螺旋弹簧,49—按压部,80、280—线圈单元,81A~81D、281A、281B—线圈,82、82A~83C、282A、282B—线圈铁芯,90A~90C、290—磁铁单元,91、291—磁轭,92A、92B、292—弹簧部件,93—磁铁,94A、94B—可动部件,100—V字状凹部,101、201、202—磁铁安装部,103、203—钩部,105—基体部,106—V字状弹簧部,107—支架部,124A、124B—弹簧部半体,126A、126B—V字状部,127A、127B—支架部,129—间隙部,125A、125B—基体部,294~297—磁铁对,300—泵,321-1—吸引口,324—排出口,326—可动体,327—第一挡板部,328—第二挡板部,400—驱动器。
具体实施方式
接着,参照附图对本发明的未限定的示例的实施方式进行说明。
另外,在所附加的全部图的记载中,对相同或对应的构件或部件标注相同或对应的参照符号,省略重复的说明。另外,附图只要未特别指定,则不以表示构件或部件间的相对比为目的。因此,具体的尺寸能够参照以下的未限定的实施方式由本领域技术人员决定。
另外,以下说明的实施方式是不限定发明的示例,实施方式所记载的全部的特征、其组合并不限定发明的本质。
图1~图4表示电磁变换装置的一实施方式的发电装置10。
图1是发电装置10的立体图,图2是发电装置10的剖视图,图3是发电装置的分解立体图,图4是卸下了发电装置10的顶罩22的状态的立体图。
发电装置10具有壳体20、开关单元40、线圈单元80及磁铁单元90A。该发电装置10通过操作开关单元40的开关杆41,使磁铁单元90相对于线圈单元80位移,通过使贯通线圈的磁通变化,进行发电。
壳体20是树脂成型品,具有壳体主体21A和顶罩22。在形成于该壳体主体21A与顶罩22之间的空间内安装开关单元40、线圈单元80及磁铁单元90A。
壳体主体21A具有矩形状,形成线圈单元安装部26A~26D、磁铁单元安装部27、竖立设置壁28A、28B、倾斜壁29A、29B、轴承部30A、30B及弹簧安装部37A、37B。
线圈单元安装部26A~26D安装设于线圈单元80的线圈铁芯82A~82D。由此,线圈单元安装部26A~26D为了线圈铁芯82A~82D嵌合而为凹的形状。
该线圈单元安装部26A~26D在对角线上配置于壳体主体21A。具体地说,在呈矩形状的壳体主体21A具有的一对的对角线内,线圈单元安装部26A和线圈单元安装部26C以位于一方的对角线上的方式配置,线圈单元安装部26B和线圈单元安装部26D以位于另一方的对角线上的方式配置。由此,线圈单元安装部26A~26D为以90°间隔配置的结构。
磁铁单元安装部27安装设于磁铁单元90A的磁铁93。磁铁单元安装部27的形状设定得比磁铁93的形状大,由此,磁铁93为能在磁铁单元安装部27的内部移动的结构。
该磁铁单元安装部27形成于壳体主体21A的中央。另外,在本实施方式中,磁铁单元安装部27形成为贯通壳体主体21A的孔,但只要能确保磁铁93的移动,也能为有底状的凹部。
竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B形成于壳体主体21A的一边(Y1方向侧的边)的中央。换言之,竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B形成于线圈单元安装部26C与线圈单元安装部26D之间。开关单元40的卡合部68A、68B与该竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B卡合。
竖立设置壁28A与倾斜壁29A形成为一体,竖立设置壁28B与倾斜壁29B也形成为一体。竖立设置壁28A设在倾斜壁29A的上部,竖立设置壁28B设在倾斜壁29B的上部。另外,竖立设置壁28A及倾斜壁29A、竖立设置壁28B及倾斜壁29B在图中箭头X1、X2方向上离开地配置。
轴承部30A、30B形成于壳体主体21A的与形成竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B的边对置的一边(Y2方向侧的边)的中央。形成于开关单元40的开关杆41的轴部50A、50B能旋转地与该轴承部30A、30B卡合。由此,开关杆41通过被轴承部30A、30B轴支撑,被壳体主体21A枢轴支撑。
弹簧安装部37A、37B隔着磁铁单元安装部27对置地形成。弹簧安装部37A形成于线圈单元安装部26A与线圈单元安装部26D之间,弹簧安装部37B配设于线圈单元安装部26B与线圈单元安装部26C之间。
弹簧安装部37A、37B与弹簧部件92A的V字状弹簧部106的形状对应地为以V字状凹的形状。另外,在弹簧安装部37A、37B的两侧部形成供固定弹簧部件92A的固定螺钉112螺纹结合的螺纹孔32。
另外,在壳体主体21A的四角位置形成螺纹结合固定顶罩22的螺钉35的螺纹孔31。另外,在磁铁单元安装部27及轴承部30A、30B的附近位置形成安装开关单元40的螺旋弹簧48的轮毂部36。
顶罩22在中央形成沿Y1、Y2方向延伸的臂安装空间33。另外,在顶罩22的四角形成供螺钉35插通的贯通孔34。
顶罩22以覆盖安装开关单元40、线圈单元80、磁铁单元90A的壳体主体21A的方式配设,通过借助于贯通孔34将螺钉35螺纹结合在螺纹孔31上,固定于壳体主体21A。
在顶罩22固定在壳体主体21A的状态下,开关单元40的开关杆41从臂安装空间33向顶罩22的上方突出(参照图1及图2)。
接着,对开关单元40进行说明。
开关单元40具有开关杆41、操作部件42、连结轴43、导向轴44、辊46及扭转弹簧47。该开关单元40起到在操作时将施加在开关杆41上的操作力(动能)传递至磁铁单元90A的功能。
开关杆41是树脂成型品,按压部49、轴部50A、50B、轴承部51、卡挂部53A、53B一体地形成。开关杆41在俯视中大致为矩形状。另外,开关杆41的材料未限定于树脂,也能使用金属等树脂以外的材料。
轴部50A、50B(轴部50B未图示)形成于开关杆41的一端部(箭头Y2方向侧的端部)。轴部50A、50B以从开关杆41的侧部向外侧突出的方式形成。
该轴部50A、50B在将开关单元40安装于壳体主体21A时,被形成于壳体主体21A的轴承部30A、30B枢轴支撑。通过将轴部50A、50B枢轴支撑在轴承部30A、30B上,开关单元40能相对于壳体主体21A在图中箭头A1、A2所示的方向上摆动。
轴承部51形成于开关杆41的相对于形成轴部50A、50B的一侧相反侧的端部(箭头Y1方向侧的端部)。在轴承部51上形成贯通孔,在该贯通孔中插通对操作部件42进行枢轴支撑的连结轴43。
操作部件42由树脂成形。另外,操作部件42的材料未限定于树脂,也能使用金属等树脂以外的材料。
操作部件42在下部(Z2方向侧)形成下部两股状部,并且,在上部(Z1方向侧)形成上部两股部。另外,在各两股状部分别形成在图中X1、X2方向上贯通的贯通孔。
在下部两股状部的内侧安装辊46。辊46在安装于下部两股状部后,通过在贯通孔中插通导向轴44,枢轴支撑于操作部件42。
在上部两股状部的内侧插入开关杆41的轴承部51。当在上部两股状部上安装轴承部51时,将连结轴43插通于上部两股状部及轴承部51的贯通孔。由此,操作部件42连结于开关杆41,操作部件42为能相对于开关杆41以连结轴43为中心在图2及图3的箭头C1、C2所示的方向旋转的结构。
在将连结轴43安装于开关杆41及操作部件42的上部两股状部的状态下,连结轴43的两侧的插入部65A、65B从上部两股状部向外侧突出。
另外,在将导向轴44安装于辊46及操作部件42的下部两股状部的状态下,导向轴44的两侧的卡合部68A、68B从下部两股状部向外侧突出。
扭转弹簧47为使用弹簧线材一体地形成卷绕部73A、73B、连结部75的结构。扭转弹簧47在将操作部件42安装于开关杆41时,与操作部件42一起安装于开关杆41。
在安装于开关杆41的状态下,扭转弹簧47的卷绕部73A、73B安装于连结轴43的插入部65A、65B。另外,端部74A、74B卡挂在开关杆41的卡挂部53A、53B,连结部75与操作部件42的外面卡合(端部74B及卡挂部53B未图示)。
通过将扭转弹簧47配设在开关杆41与操作部件42之间,扭转弹簧47向内侧(图中箭头B2方向)对操作部件42进行弹性加力。但是,在操作部件42上设置未图示的突起,通过该突起与导向杆41抵接,限制操作部件42比图3所示的位置(相对于开关杆41大致直角地向下方延伸的位置)更向B2方向旋转。
为上述结构的开关单元40通过将开关杆41的轴部50A、50B安装于壳体主体21A的轴承部30A、30B,安装于壳体主体21A。在将开关单元40安装于壳体主体21A时,在开关杆41的下面与壳体主体21A之间安装螺旋弹簧48。螺旋弹簧48对开关杆41以轴部50A、50B为中心向相对于壳体主体21A的底面离开的方向弹性加力。
接着,对线圈单元80进行说明。
线圈单元80具有线圈81A~81D及线圈铁芯82。线圈81A~81D为将多个利用绝缘材料进行了表面涂层的线圈线卷绕在树脂制支架上的结构。在各线圈81A~81D的下部设置端子83,卷绕后的线圈线的端部钎焊连接在端子83上。
线圈铁芯82是层叠了多个硅钢板而成的层叠铁芯,具有线圈铁芯82A~82D与框体82E。线圈铁芯82A~82D以从矩形状的框体82E的四角位置向内侧延伸的方式形成。
具体地说,在为矩形状的框体82E具有的一对的对角线内,线圈铁芯82A与线圈铁芯82C以位于一方的对角线上的方式配置,线圈铁芯82B与线圈铁芯82D以位于另一方的对角线上的方式配置。由此,为线圈铁芯82A~线圈铁芯82D以90°间隔配置的结构。
线圈81A~81D分别安装于线圈铁芯82A~线圈铁芯82D。由此,线圈81A与线圈铁芯82C也位于框体82E的对角线内、一方的对角线上。另外,线圈81B与线圈铁芯82D位于框体82E的对角线内、另一方的对角线上。由此,线圈81A~81D也为以45°间隔配置的结构。另外,框体82E的大小为与壳体20的外形对应的形状。
线圈单元80在搭载于壳体主体21A上后,通过将顶罩22利用螺钉35固定在壳体主体21A上,将框体82E在夹在壳体主体21A与顶罩22之间的状态下固定。另外,在框体82E的四角位置的外侧形成螺钉35插通的插通槽82F。
在将线圈单元80固定在壳体20上的状态下(在以下的说明中存在称为线圈固定状态的情况),线圈81A~81D及线圈铁芯82与后述的磁铁单元90A的磁铁93一起构成磁性回路。另外,在线圈固定状态下,线圈81A~81D嵌合在形成于壳体主体21A的线圈单元安装部26A~26D的内部。在该线圈固定状态下,为各线圈铁芯82A~82D的内侧端部与后述的磁铁单元90对置的状态。
接着,对磁铁单元90A进行说明。
图5及图6表示磁铁单元90A。磁铁单元90A具有磁轭91、弹簧部件92A、磁铁93、可动部件94A。该磁铁单元90A在将开关单元40与磁铁单元90A安装于壳体主体21A的状态下,配置于开关单元40的配设位置的下部。
磁轭91由上部磁轭91A与下部磁轭91B构成。上部磁轭91A及下部磁轭91B均由磁性体金属构成,为圆盘状的形状。
在上部磁轭91A的中央位置形成供固定螺钉108插通的贯通孔109。另外,在中央隔着贯通孔109的两侧位置形成V字状突起部114。V字状突起部114的形状为与后述的弹簧部件92A的V字状弹簧部106的形状对应的形状。另外,在上部磁轭91A的中央位置形成供固定螺钉108螺纹结合的螺纹孔116。
磁铁93是单磁极的圆板状的磁铁。该磁铁93例如图中上方(Z1方向侧)的磁极是N极,下方(Z2方向)的磁极着磁为S极。另外,在磁铁93的中央位置形成供固定螺钉108插通的贯通孔115。
弹簧部件92A对具有弹簧性的金属板一体地冲压成型,具有基体部105、V字状弹簧部106、支架部107。在弹簧部件92A上安装磁轭91、磁铁93及可动部件94A。另外,弹簧部件92A在安装磁轭91、磁铁93及可动部件94A的状态下固定于壳体主体21A。通过将弹簧部件92A固定于壳体主体21A,磁轭91、磁铁93及可动部件94A相对于壳体主体21被弹性地支撑。
基体部105是固定于壳体主体21A的部位。基体部105以从V字状弹簧部106的两端部向侧方(与V字状弹簧部106的延伸方向正交的方向)延伸的方式形成。
在形成四个的各基体部105形成分别供固定螺钉112插通的贯通孔111。该贯通孔111的形成位置以与壳体主体21A的螺纹孔32的形成位置对应的方式设定。
V字状弹簧部106在侧视中(从图3的X1方向或X2方向观察的状态)为V字形状。该V字状弹簧部106隔着支架部107设置一对。该一对V字状弹簧部106配置为直线状。如后所述,在操作开关杆41时,在磁铁93位移时,通过V字状弹簧部106弹性变形(挠曲),磁铁93相对于线圈81A~81D位移。
支架部107是被夹持在可动部件94A与上部磁轭91A之间的部位。支架部107为环状形状,由此,在中央形成开口部110。该开口部110的大小为能在内部插入磁铁93的大小。
可动部件94A由树脂一体形成,具有主体部98、V字状凹部100、磁铁安装部101、支架部安装部102及开口部110。
主体部98通过在中央形成磁铁安装部101而具有环状形状。V字状凹部100在主体部98的上面离开180°地形成。该V字状凹部100具有与弹簧部件92A的V字状弹簧部106对应的形状。另外,支架部安装部102在主体部98的上面形成于除了V字状凹部100的形成位置的位置。支架部安装部102具有与弹簧部件92A的支架部107对应的形状。
钩部103以从主体部98的预定位置向外侧延伸的方式形成。钩部103在将开关单元40及磁铁单元90A安装于壳体20时,与开关单元40的操作部件42(具体地说,辊46)卡合。
为了组装磁铁单元90A,首先在下部磁轭91B的上部载置可动部件94A,并且,在可动部件94的上部载置弹簧部件92A。此时,V字状弹簧部106与V字状凹部100卡合,支架部107与支架部安装部102卡合。
接着,在磁铁安装部101及开口部110的内部插入磁铁93,并且,以覆盖其上部的方式配设上部磁轭91A。此时,在上部磁轭91A上不同形成的V字状突起部114与V字状弹簧部106卡合。
接着,将固定螺钉108插通至贯通孔109、115、开口部110及磁铁安装部101,并与形成于下部磁轭91B的螺纹孔116螺纹结合。由此,如图5所示,上部磁轭91A、磁铁93、弹簧部件92A、可动部件94A及下部磁轭91B为一体化的结构。
在为一体化的状态下,V字状弹簧部106在V字状突起部114与V字状凹部100之间被夹持,支架部107在支架部安装部102与上部磁轭91A之间被夹持。由此,磁轭91、磁铁93以及可动部件94A相对于弹簧部件92A被结实地固定。因此,如后所述,在利用开关单元40操作钩部103,随此,可动部件94A位移的情况下,该位移可靠地传递到弹簧部件92A。
如上那样组装的磁铁单元90A固定于壳体主体21A。为了将磁铁单元90A固定于壳体主体21A,将V字状弹簧部106载置于弹簧安装部37A的上部,并且对形成于基体部105的贯通孔111和形成于壳体主体21A的螺纹孔32进行定位。并且,通过将固定螺钉112插通贯通孔111并螺纹结合于螺纹孔32,将磁铁单元90A固定于壳体主体21A。
在此,对将磁铁单元90A固定于壳体主体21A的状态的弹簧部件92A的弹性变形方向进行说明。
弹簧部件92A的基体部105是固定于壳体主体21A的部位,支架部107是安装磁轭91、磁铁93、可动部件94A的部位。由此,上部磁轭91A的弹性变形主要在V字状弹簧部106产生。
V字状弹簧部106在弹簧部件92A的延伸方向、换言之弹簧部件92A的长度方向(X1、X2方向)延伸。
现在,将通过磁铁单元90A的中心位置(图5中由箭头O表示)的在弹簧部件92A的延伸方向延伸的轴作为轴MX。另外,在磁轭91及磁铁93的面方向,将在轴MX与磁铁单元90A的中心位置O正交的方向延伸的轴作为轴MY。另外,将在磁铁单元90A的中心位置O,与轴MX及轴MY均正交的轴作为MZ。
具有剖面V字形状的V字状弹簧部106为以轴MZ为中心的旋转方向的刚性及以轴MY为中心的旋转方向的刚性高且难以弹性变形的结构。相对于此,V字状弹簧部106的以轴MX为中心的旋转方向的刚性与绕其他轴的刚性相比,低。
由此,通过使用具有V字状弹簧部106的弹簧部件92A,所安装的磁轭91及磁铁93能只在以轴MX为中心的旋转方向上移动。换言之,为磁轭91与磁铁93只能相对于弹簧部件92A的延伸方向的轴转动的结构。由此,能限制磁轭91及磁铁93的不需要的移动,能提高进行发电时的发电效率。
另外,此时,V字状弹簧部106的V字部分的角度(图5中以箭头θ表示的角度。以下,有时称为V字角度)期望是90°以上且120°以下的角度。
这角度当V字角度小于90°时,V字状弹簧部106接近重合的状态,弹簧部件92A的相对于以轴MZ为中心的旋转方向的刚性逐渐变小。另外,当V字角度超过120°时,V字状弹簧部106接近平板状态,弹簧部件92A的相对于以轴MY为中心的旋转方向的刚性逐渐变小。
这样,在V字角度小于90°且超过120°的情况下,无法充分提高相对于不使磁轭91及磁铁93移动的方向以外的方向的刚性。因此,磁轭91有可能向不有助于发电的方向移动,发电效率下降。因此,期望V字角度是90°以上且120°以下的角度。
另外,随着V字角度变小,V字状弹簧部106的高度尺寸(Z1、Z2方向的尺寸)变大。在该情况下,形成于上部磁轭91A的V字状突起部114的深度以及形成于可动部件94A的V字状凹部100的深度也变大,磁铁单元90A大型化。由此,从实现磁铁单元90A的薄型化的方面,也期望V字角度是120°以下。
另一方面,形成于可动部件94A的钩部103沿在磁轭91及磁铁93的面方向与轴MX正交的轴MY的轴方向延伸(参照图5)。由此,在利用开关单元40向图5中以箭头F表示的方向对钩部103进行按压操作的情况下,对弹簧部件92A施加以轴MX为中心的旋转力。因此,V字状弹簧部106弹性变形,通过该V字状弹簧部106的弹性变形,磁轭91及磁铁93从按压操作前的水平状态以轴MX为中心旋转。
另外,在解除按压操作的情况下,磁轭91及磁铁93利用V字状弹簧部106的弹性复原力返回操作前的水平状态。
接着,对发电装置10的发电动作进行说明。
图4、图7及图8是用于说明发电装置10的发电动作的图。图4是表示相对于壳体主体21A固定开关单元40、线圈单元80、磁铁单元90A的状态的立体图。图7是发电装置10的剖视图,图8是表示磁轭91与线圈铁芯82的磁性连接状态的主要部分结构图。
图4、图7(A)及图8(A)表示未操作开关杆41的状态(以下有时将该状态称为操作前状态)。
在操作前状态下,开关单元40的卡合部68A、68B与竖立设置壁28A、28B卡合。另外,设于操作部件42的辊46与磁铁单元90A的钩部103卡合。
但是,辊46未按压操作钩部103,V字状弹簧部106未弹性变形。由此,设于磁铁单元90A的磁轭91及磁铁93维持水平状态。
在磁轭91及磁铁93维持水平状态的操作前状态下,线圈单元80的线圈铁芯82A~82D位于磁铁单元90A的上部磁轭91A与下部磁轭91B之间。由此,上部磁轭91A及下部磁轭91B与线圈铁芯82A~82D为未磁性连接的状态。
图7(B)及图8(B)表示发电装置10的操作者开始了开关杆41的按压操作的状态(以下有时将该状态称为操作开始状态)。
当对开关杆41进行按压操作时,开关杆41以轴部50A为中心向箭头A1方向摆动,随此,配设于操作部件42的辊46对钩部103进行按压操作。
通过对钩部103进行按压操作,通过可动部件94A向V字状弹簧部106施加以弹簧部件92A的延伸方向的轴(图5所示的轴MX)为中心的旋转力。如上所述,为V字状弹簧部106能相对于以轴MX为中心的旋转方向弹性变形的结构。
由此,通过对钩部103进行按压操作,磁轭91及磁铁93以轴MX为中心向箭头B1方向旋转。此时,由于V字状弹簧部106弹性变形,因此,V字状弹簧部106蓄积弹性力。
另外,在开始了开关杆41的按压操作不久之后的状态下,设于操作部件42的导向轴44的卡合部68A、68B为与形成于壳体主体21A的竖立设置壁28A、28B卡合的状态。
竖立设置壁28A、28B相对于壳体主体21A的底面沿直角方向延伸。另外,倾斜壁29A、29B具有随着向跟前方向(X1方向)宽度逐渐变宽的倾斜。另外,卡合部68A与竖立设置壁28A及倾斜壁29A卡合,卡合部68B与竖立设置壁28B及倾斜壁29B卡合。
竖立设置壁28A与倾斜壁29A及竖立设置壁28B与倾斜壁29B为连续地连接的结构。由此,卡合部68A能在竖立设置壁28A与倾斜壁29A之间自如地移动,卡合部68B能在竖立设置壁28B与倾斜壁29B之间自如地移动。
另一方面,操作部件42被扭转弹簧47向箭头C1方向加力。利用该扭转弹簧47的弹性力,卡合部68A、68B被竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B按压,从而卡合部68A、68B被竖立设置壁28A、28B及倾斜壁29A、29B可靠地引导而移动。
在卡合部68A、68B与竖立设置壁28A、28B卡合的状态下,操作部件42为大致向铅垂下方延伸的状态。由此,在卡合部68A、68B在竖立设置壁28A、28B上移动的情况下,操作部件42不会向C1、C2方向旋转。
另外,在操作开始状态下,由于磁轭91以及磁铁93以轴MX为中心向箭头B1方向旋转,因此,如图8(B)所示,配设于磁铁93的N极侧的上部磁轭91A与线圈81C、81D的线圈铁芯82C、82D对置,另外,配设于磁铁93的S极侧的下部磁轭91B与线圈81A、81B的线圈铁芯82A、82B对置。
由此,上部磁轭91A与线圈铁芯82C、82D磁性耦合,另外,下部磁轭91B与线圈铁芯82A、82B磁性耦合。由此,线圈单元80与磁铁单元90A形成磁通按照磁铁93的N极→上部磁轭91A→线圈铁芯82C、82D→框体82E→线圈81A、81B→下部磁轭91B→磁铁93的S极的顺序流动的磁路。另外,以图8粗线的箭头表示磁通流动的方向。
图7(C)及图8(C)表示从操作开始状态进一步按压操作开关杆41的状态(以下有时将该状态称为操作状态)。
当从操作开始状态进一步按压操作开关杆41时,操作部件42也向下方向(Z2方向)移动。通过操作部件42向下方向移动,卡合部68A、68B从竖立设置壁28A、28B脱离,接着与倾斜壁29A、29B卡合。
倾斜壁29A、29B为随着朝向下方宽度逐渐宽的倾斜面。由此,在卡合部68A、68B与倾斜壁29A、29B卡合后,操作部件42进一步向下方移动,从而卡合部68A、68B被倾斜壁29A、29B引导而被向外侧(X1方向侧)移动加力。
操作部件42被连结轴43能旋转地枢轴支撑于开关杆41。因此,通过对卡合部68A、68B(导向轴44)向外侧(X1方向)移动加力,操作部件42以连结轴43为中心向离开钩部103的方向(箭头C2方向)旋转。
如上所述,在操作部件42的下部设置辊46,在操作前状态及操作开始状态下,辊46与V字状弹簧部106卡合。但是,通过连结轴43向C2方向旋转,辊46也向离开V字状弹簧部106的方向移动。图7(C)表示辊46离开钩部103不久之前的状态。
另外,即使在操作状态下,如图8(C)所示,也为上部磁轭91A与线圈铁芯82C、82D磁性耦合,另外,下部磁轭91B与线圈铁芯82A、82B磁性耦合的状态。由此,即使在操作状态下,线圈单元80与磁铁单元90A也形成磁通按照磁铁93的N极→上部磁轭91A→线圈铁芯82C、82D→框体82E→线圈81A、81B→下部磁轭91B→磁铁93的S极的顺序流动的磁路。
图7(D)及图8(D)表示从操作状态进一步按压操作开关杆41的状态(以下有时将该状态称为发电状态)。
当从操作状态进一步按压操作开关杆41时,操作部件42进一步向C2方向转动,辊46从钩部103脱离。通过辊46从钩部103脱离,磁轭91及磁铁93利用V字状弹簧部106所蓄积的弹性力而瞬时地向B2方向旋转。
通过磁轭91及磁铁93向B2方向旋转,磁轭91及磁铁93再次返回操作前状态。但是,磁轭91及磁铁93不会马上在操作前状态的位置停止,而是如图7(D)所示那样利用惯性力旋转至超过了操作前状态的位置(以下将该状态称为过移动状态)。
在该过移动状态下,如图8(D)所示,磁轭91以及磁铁93以轴MX为中心向箭头B2方向旋转,因此,如图8(B)所示,配置于磁铁93的N极侧的上部磁轭91A与线圈81A、81B的线圈铁芯82A、82B对置,并且,配设于磁铁93的S极侧的下部磁轭91B与线圈81C、81D的线圈铁芯82C、82D对置。
由此,上部磁轭91A与线圈铁芯82A、82B磁性耦合,另外,下部磁轭91B与线圈铁芯82C、82D磁性耦合。由此,线圈单元80与磁铁单元90A形成磁通按照磁铁93的N极→上部磁轭91A→线圈铁芯82A、82B→框体82E→线圈81C、81D→下部磁轭91B→磁铁93的S极流动的磁路。
图8(D)所示的过移动状态的磁通的流动方向相对于图8(C)所示的操作状态的磁通的流动方向为反向。
该磁通的反转在辊46从钩部103脱离时,利用V字状弹簧部106所蓄积的弹性力,磁轭91及磁铁93从操作状态位置向过移动状态位置瞬时地移动而产生。由此,在线圈铁芯82上瞬时产生较大的磁通变化,在安装于线圈铁芯82A~82D的线圈81A~81D上产生较大的感应电压(进行发电)。
在此,“磁轭91及磁铁93的瞬时的移动”是指磁轭91及磁铁93以在线圈81A~81D产生感应电压的速度移动。
如上所述,移动至过移动状态的磁轭91在利用V字状弹簧部106的弹性力反复振动后返回操作前状态(水平状态)。
另外,本实施方式的发电装置10在使在发电时可动的磁轭91、磁铁93、可动部件94A(在以下的说明中,有时将这些统称为可动体)的惯性力矩为J、使V字状弹簧部106的以轴MX为中心轴的扭转方向的弹簧常数为KSP的情况下,可动体以由下式(1)计算出的共振频率Fr振动。
【数1】
另外,本实施方式的发电装置10基于由下式(2)表示的运动方程式及由下式(3)表示的回路方程式进行驱动。
【数2】
J:惯性力矩[Kgm2]
θ(t):角度[rad]
θ0:初期角度[rad]
Kt:转矩常数[Nm/A]
i(t):电流[A]
Ksp:弹簧常数[Nm/rad]
D:衰减系数[Nm/(rad/s)]
【数3】
Ke:逆电压常数[V/(rad/s)]
R:电阻[Ω]
L:感应系数[H]
即,发电装置10的惯性力矩、角度、初期角度、转矩常数、电流、弹簧常数、衰减系数等能在满足式(2)的范围内适当改变,逆电压常数、电阻、感应系数能在满足式(3)的范围内适当改变。
上述本实施方式的发电装置10用具有V字状弹簧部106的弹簧部件92A支撑磁轭91、磁铁93及可动部件94A(可动体)。如上所述,V字状弹簧部106以轴MZ为中心的旋转方向的刚性及以轴MY为中心的旋转方向的刚性高,以轴MX为中心的旋转方向的刚性与绕其他轴的刚性相比具有较低的特性。
由此,通过使用弹簧部件92A,磁轭91及磁铁93只容许绕在弹簧部件92A的延伸方向上延伸的轴(绕轴MX)的旋转。由此,能限制磁轭91及磁铁93的不需要的移动(以轴MY、轴MZ为中心的旋转),提高发电效率。
另外,弹簧部件92A在两端部具有基体部105,该基体部105使用固定螺钉112固定在壳体主体21A上。这样,通过在两端固定弹簧部件92A,能提高磁轭91及磁铁93进行旋转动作时的旋转中心的精度。
另外,通过为固定弹簧部件92A的两端部的结构,与一侧固定的结构相比,即使作为V字状弹簧部106使用弱弹簧,也能进行磁轭91、磁铁93及可动部件94A等可动体的支撑,另外,由于提高弹簧刚性,因此,能实现弹簧部件92A(V字状弹簧部106)的小型化。
另外,通过使用弹簧部件92A,不需要为了支撑磁轭91、磁铁93及可动部件94A等可动体而由轴、轴承等构成的支轴机构。因此,与使用支轴机构的情况相比,能实现部件件数及成本的削减,并且能提高组装性。另外,弹簧部件92A没有轴滑动部,因此不会产生摩擦,能提高可靠性,并且,能抑制噪音的产生。
接下来,使用图9~图11说明上述的发电装置10的变形例。
图9是卸下了变形例的发电装置的顶罩22的状态的立体图,图10是放大表示变形例的发电装置的磁铁单元90B的立体图,图11是放大表示磁铁单元90B的弹簧部件92B的俯视图。另外,在图9~图11中,对与图1~图8所示的发电装置10的结构对应的结构标注相同符号并省略其说明。
在图1~图8所示的发电装置10中,通过对具有弹性的金属板一体地进行冲压成型,形成磁铁单元90A。相对于此,在本变形例中,其特征在于利用弹簧部半体124A与弹簧部半体124B这两个部件构成弹簧部件92B。
弹簧部半体124A、124B为沿长边方向切割之前说明的形成于弹簧部件92A的V字状弹簧部106的V字状部分的下端部(顶角部分)的形状。
弹簧部半体124A、124B具有基体部125A、125B、V字状部126A、126B、支架部127A、127B。
基体部125A、125B形成有贯通孔128A、128B。该基体部125A、125B如图9所示,通过将固定螺钉112插通至贯通孔128A、128B并螺纹结合在螺纹孔32(参照图3),固定在壳体主体21A上。由此,为基体部125A、125B也相对于壳体主体21A固定两端的结构。
V字状部126A、126B形成于基体部125A、125B与支架部127A、127B之间。基体部125A、125B及支架部127A、127B相对于壳体主体21A的底面大致并列地延伸,相对于此,V字状部126A、126B相对于壳体主体21A的底面倾斜。
另外,在将弹簧部半体124A、124B固定在壳体主体21A上的状态下,V字状部126A与V字状部126B在侧视(从图10中的X1方向或X2方向观察的状态)中为V字形状。但是,由于弹簧部半体124A与弹簧部半体124B为不同的部件,因此,在V字的顶角部分形成间隙部129。另外,V字状部126A与V字状部126B的V字部分的V字角度(图10中以箭头θ表示的角度)期望为90°以上且120°以下的角度。
支架部127A、127B在将弹簧部半体124A、124B固定在壳体主体21A的状态下呈环状形状。在该支架部127A、127B安装磁轭91、磁铁93及可动部件94A。
在本变形例中使用的磁铁单元90B的弹簧部半体124A与弹簧部半体124B不同的结构,但V字状部126A、126B为相对于基体部125A、125B的延伸方向(壳体主体21的底面的面方向)倾斜的结构,弹簧部件92B在固定在壳体主体21A的状态下为V字状。
因此,磁铁单元90B能使磁轭91及磁铁93只在以轴MX为中心的旋转方向上移动。由此,即使在本变形例中,也能限制磁轭91及磁铁93的不需要的移动,能提高进行发电时的发电效率。
另外,如本变形例那样,通过使弹簧部件92B为弹簧部半体124A与弹簧部半体124B这两个部件,与弹簧部件92A不同,不存在V字状弹簧部106的V字部分的加工精度(角度)的影响,因此,能提高弹簧部半体124A、124B的制造性。
接着,对本发明的第二实施方式的发电装置200进行说明。
图12及图13是用于说明第二实施方式的发电装置200的图。图12是发电装置200的立体图,图13表示卸下了顶罩222的发电装置200。
发电装置200与上述第一实施方式的发电装置10相同地具有壳体220、开关单元240、线圈单元280及磁铁单元290。该发电装置200也通过操作开关单元240的开关杆241使磁铁单元290相对于线圈单元280位移,通过使贯穿线圈的磁通变化进行发电。
壳体220具有壳体主体221与顶罩222。另外,顶罩222由顶罩半体222A、222B构成。在顶罩半体222A与顶罩半体222B之间形成空间部,开关单元240的开关杆241配置在该空间部内(参照图1)。
开关单元240与第一实施方式的开关单元40相同,具有开关杆241、操作部件、辊、扭转弹簧、连结轴、导向轴等(除了开关杆241未图示)。
设于操作部件的辊通过对开关杆241进行按压操作,对磁铁单元290的钩部203进行按压操作。并且,当将开关杆241按压至预定位置,则与第一实施方式的开关单元40相同,操作部件旋转,辊从钩部203脱离。
如图13所示,线圈单元280具有线圈281A、281B、线圈铁芯282A、282B及磁铁单元290。
线圈281A、281B为将由绝缘材料涂敷了的铜线在树脂制支架上卷绕多次的结构。另外,线圈铁芯282A、282B由磁性体金属板构成,为在俯视的状态下切下了椭圆形的一部分的形状(大致Ω形状)。
线圈281A、281B及线圈铁芯282A、282B安装于壳体主体21。在安装状态下,线圈铁芯282A、282B及线圈铁芯282A、282B为与后述的磁铁单元90对置的状态。由此,线圈铁芯282A、282B及线圈铁芯282A、282B为隔着磁铁单元90配设的结构。
另外,在以下的说明中,在线圈铁芯282A中,有时将与磁铁单元90(磁铁安装部201)对置的部分称为对置部282A-1、281A-2。另外,在线圈单元280B的线圈铁芯282B中,有时将与磁铁单元90(磁铁安装部202)对置的部分称为对置部282B-1、282B-2。
接着,说明磁铁单元290。
如图13所示,磁铁单元290具有磁轭291、弹簧部件292、磁铁对294~297。
磁铁单元290配设在壳体主体21的大致中央位置。另外,磁铁单元290配设在开关单元40的下部。
磁轭291是由磁性体金属构成的大致方柱状的部件。该磁轭291在中央形成弹簧固定部299。另外,在弹簧固定部299的两侧形成磁铁安装部201、202。另外,弹簧固定部299形成与弹簧部件292的形状对应的形状的V字状凹部205。
磁铁安装部201、202以从弹簧固定部299向两侧延伸的方式形成。在该磁铁安装部201、202固定磁铁对294~297。
另外,在磁铁安装部201的跟前方向的端部形成钩部203。该钩部203与开关单元240的辊(未图示)卡合。
弹簧部件292通过对弹簧板材进行冲压加工一体形成。弹簧部件292与第一实施方式的V字状弹簧部106相同地为V字形状。在本实施方式中,配置为V字状的顶部位于上侧。
弹簧部件292的两端部利用未图示的固定螺钉固定在壳体主体221上。另外,上述磁轭291的弹簧固定部299固定在弹簧部件292的中央位置。在将磁轭291固定在弹簧部件292上的状态下,为磁轭291的长边方向与V字状弹簧部106的延伸方向正交的状态。
这样,在本实施方式中,磁轭291被具有V字形状的弹簧部件292支撑。弹簧部件292的在图13中以轴MX为中心的旋转方向的刚性比绕其他轴的刚性低。由此,磁轭291只在以轴MX为中心的方向移动。由此,即使在本实施方式中,也能限制磁轭291及磁铁对294~297的不需要的移动。
磁铁对294~297由极性分别不同的磁铁MGN与磁铁MGS的对构成。各磁铁对294~297在上方向侧配设磁铁MGN,在下方侧并列配设磁铁MGS。
磁铁对294与磁铁对296固定在磁铁安装部201上,磁铁对295与磁铁对297固定在磁铁安装部202上。另外,磁铁对294与磁铁对296在中央隔着磁铁安装部201地背对背配置。磁铁对295与磁铁对297也隔着磁铁安装部202背对背地配置。
接着,对本实施方式的发电装置200的动作进行说明。
图14及图15是用于说明发电装置200的动作的图。图14(A)~图14(C)为了图示及说明的方便,是放大线圈单元280表示的立体图。另外,图15(A)~图15(C)是表示线圈铁芯282A、282B与磁铁MGN、MGS的位置关系的概略结构图。
另外,实际上,对置部282A-1与对置部282B-1以及对置部282A-2与对置部282B-2配设在磁铁单元90A的两侧面。但是,对置部282A-1、282B-1相对于壳体主体221的高度总是相同,另外,对置部282A-2、282B-2相对于壳体主体221的高度也总是相同。因此,在图15中,重叠地记载对置部282A-1与对置部282B-1以及对置部282A-2与对置部282B-2。另外,即使对于磁铁对294与磁铁对296以及磁铁对295与磁铁对297也根据相同的理由,在图15中重叠地记载。
图14(A)及图15(A)表示线圈单元280的操作前状态(未按压操作开关杆41的状态)。在操作前状态下,磁轭91为水平状态,另外,弹性部件292是未蓄积弹性力的状态。
另外,在操作前状态下,线圈铁芯282A、282B的对置部282A-1、282B-1构成为与磁铁对294、296的磁铁MGN和磁铁MGS的边界位置对置。同样地,线圈铁芯282A、282B的对置部282A-2、282B-2构成为与磁铁对295、297的磁铁MGN和磁铁MGS的边界位置对置。
另外,磁铁MGN是与各对置部282A-1、282A-2、282B-1、282B-2对置的一侧的极性为正极(N极)的磁铁。另外,磁铁MGS是对置部282A-1、282A-2、282B-1、282B-2对置的一侧的极性为负极(S极)的磁铁。
图14(B)及图15(B)表示对开关杆41进行了按压操作的操作状态的线圈单元280。在操作状态下,通过对开关杆241进行按压操作,开关单元240按压钩部103。由此,磁轭291克服弹簧部件292的弹性力向箭头B1方向移动。
通过磁轭291向B1方向旋转,固定在磁轭291上的磁铁对294、296、295、297也移动。另外,通过磁轭291向B1方向旋转,V字状的弹簧部件292弹性变形,由此,在弹簧部件292上蓄积弹性力。
在该操作状态下,如图15(B)所示,磁铁对294、296的磁铁MGN与对置部282A-1、282B-1对置。另外,磁铁对295、297的磁铁MGS与对置部282A-2、282B-2对置。
与对置部282A-1、282B-1磁性耦合的磁铁MGN、与对置部282A-2、282B-2磁性耦合的磁铁MGS是逆磁极。因此,在线圈铁芯282A、282B上产生从对置部282A-1、282B-1向对置部282A-2、282B-2的磁通的流(在图14(B)中以粗箭头表示各磁通的流)。
当从操作装置进一步对开关杆41进行按压操作时,设在开关单元240的操作部件上的辊从钩部203脱离。由此,解除利用开关单元40的磁轭291的按压,磁轭291利用蓄积在弹簧部件292上的弹性力向箭头C2方向瞬时旋转而成为过移动状态。图14(C)及图15(C)表示过移动状态的线圈单元280。
在该过移动状态下,磁铁对294、296的磁铁MGS与对置部282A-1、282B-1对置。另外,磁铁对295、297的磁铁MGN与对置部282A-2、282B-2对置。
与对置部282A-1、282B-1磁性耦合的磁铁MGS、与对置部282A-2、282B-2磁性耦合的磁铁MGN是逆磁极。因此,在线圈铁芯282A、282B上产生从对置部282A-2、282B-2向对置部282A-1、282B-1的磁通的流(在图14(C)中以粗箭头表示各磁通的流)。
这样,本实施方式的发电装置200构成为在操作状态下在线圈铁芯282A、282B流的磁通的方向和在过移动状态下在线圈铁芯282A、282B流的磁通的方向为反向。另外,在发电装置200从操作状态成为过移动状态时,磁轭291利用弹簧部件292的弹性力从操作状态的位置至过移动状态的位置向C2方向瞬时地移动。
由此,在线圈铁芯282A、282B流动的磁通瞬时地反转。由此,在线圈铁芯282A、282B上瞬时产生较大的磁通变化,在安装在线圈铁芯282A、282B上的线圈81A(81B)上产生较大的感应电压。
本实施方式的发电装置200的弹簧部件292也为V字状,因此,能限制磁轭291以及磁铁对294~297的不需要的移动,能提高进行发电时的发电效率。另外,弹簧部件292的两端部固定在壳体主体221上,因此,能提高磁轭91及磁铁对294~297的进行旋转动作时的旋转中心的精度。
另外,在本实施方式中,磁铁对294与磁铁对296及磁铁对295与磁铁对297通过隔着磁轭291(磁铁安装部201、202)配设,在磁铁对297的表背分别配置相同结构的磁回路,因此,能使发电量倍增。
另外,在本实施方式中,表示使磁铁对294与磁铁296的磁极的方向以及磁铁对295与磁铁对297的磁极的方向为相同方向的例子,但也能使其为反向。在该结构的情况下,能够防止磁通在磁铁对294与磁铁对296之间以及磁铁对295与磁铁对297之间抵消。
另外,在本实施方式中,表示共计使用八个磁铁MGN、MGS的例子,但磁铁的配设数量未特别限定,例如也能使配置于磁轭291的上侧的磁铁一体化。
另外,在本实施方式中,在磁轭291的上下分别配置一个、共计两个磁铁MGN、MGS,但通过使用两极着磁的磁铁,在本实施方式中也能使配置两个的磁铁一体化而成为一个磁铁。
接着,对本发明的第三实施方式的泵300进行说明。
本实施方式将本发明的电磁变换装置作为驱动器400使用,将其作为泵300的驱动源使用。
图16~图19是用于说明泵300的图。图16是泵300的剖视图,图17是设于泵300的驱动器400的立体图,图18是驱动器400的剖视图,图19是驱动器400的分解立体图。另外,在图16~图19中,对与图1~图8所示的第一实施方式的发电装置10对应的结构标注相同符号,并适当省略其说明。
泵300是压缩从吸引口321-1吸入的空气并从排出口324排出的压缩泵。该泵300具有壳体320、可动体326以及驱动器400。
壳体320为气密结构,具有壳体主体321、顶罩322以及中间板323。壳体主体321、顶罩322以及中间板323均由树脂成形。
壳体主体321为在上部形成有开口的有底形状。另外,在壳体主体321的侧壁形成吸入空气的吸引口321-1。
顶罩322配设为覆盖壳体主体321的上部的开口。在顶罩322的中央形成所压缩的空气排出的排出口324。另外,在排出口324的下部形成安装后述的可动体326的第一排出阀334以及第二排出阀335的阀安装部325。
中间板323配设为覆盖壳体主体321的上部开口。在该中间板323形成插入安装后述的可动体326的第一以及第二隔板部327、238的开口。上述顶罩322在使可动体326介于中间的状态下配设在中间板323的上部。
可动体326配设在中间板323与顶罩322之间。可动体326由橡胶等弹性体形成,具有第一挡板部327、第二挡板部328、中央支撑部332、第一排出阀334、第二排出阀335、第一连结部337、第二连结部338以及阀抵接部336。
第一挡板部327在壳体320的内部形成第一压缩室341。另外,第二挡板部328在壳体320的内部形成第二压缩室342。在第一挡板部327的中央形成第一吸入阀330,在第二挡板部328的中央形成第二吸入阀331。
中央支撑部332形成于第一挡板部327与第二挡板部328之间。该中央支撑部332被中间板323支撑。
在第一挡板部327的下部配设第一连结部337,在第二挡板部328的下部配设第二连结部338。该第一以及第二连结部337、338的下端部与驱动器400的连结部118连结。
在第一连结部337以及第二连结部338形成连通路339、340。连通路339是连通吸引口321-1与第一压缩室341的通道。另外,连通路340是连通吸引口321-1与第二压缩室342的通道。
在连通路339的上端部设置第一吸入阀330,通过第一吸入阀330开阀,为吸引口321-1与第一压缩室341连通的状态。另外,在连通路340的上端部设置第二吸入阀331,通过第二吸入阀331开阀,吸引口321-1与第二压缩室342为连通的状态。
第一排出阀334以及第二排出阀335从中央支撑部332的上面向上方竖立设置。另外,阀抵接部336在中央支撑部332的上面竖立设置于第一排出阀334与第二排出阀335之间的位置。
通过第一以及第二排出阀334、335位移,与阀安装部325的内壁气密地抵接,并且,与阀抵接部336的外周壁气密地抵接。
通过第一排出阀334与阀抵接部336的外周壁抵接,第一压缩室341与排出口324连通,通过第一排出阀334与阀安装部325的内壁抵接,遮断第一压缩室341与排出口324。
另外,通过第二排出阀335与阀抵接部336的外周壁抵接,第二压缩室342与排出口324连通,通过第二排出阀335与阀安装部325的内壁抵接,遮断第二压缩室342与排出口324。
驱动器400在上下方向(箭头Z1、Z2方向)驱动第一连结部337以及第二连结部338。驱动器400如图17~19所示,具有壳体主体21B、线圈单元80以及磁铁单元90C。本实施方式的驱动器400与第一实施方式的发电装置10不同,未设置顶罩22以及开关单元40。因此,线圈单元80使用固定螺钉401直接固定在壳体主体21B上。
磁铁单元90C除了可动部件94B与第一实施方式的磁铁单元90A为相同结构。磁铁单元90A设有被开关单元40操作的钩部103(参照图6),但本实施方式的可动部件94B代替钩部103设置与第一以及第二连结部337、338连结的连结部118。
驱动器400通过相对于线圈81A~81D以预定的周期使交流电流过,使可动部件94B向图中以箭头B1、B2表示的方向交替地旋转。由此,设于可动部件94B的连结部118也交替地进行上下移动。
在可动部件94B向箭头B1方向旋转的情况下,第一连结部337向下方被移动加力,第一挡板部327以第一压缩室341的体积增大的方式位移。由此,第一压缩室341内为负压,为第一吸入阀330开阀,并且第一排出阀334与阀安装部325的内壁抵接的状态。因此,第一挡板部327从吸引口321-1通过连通路339向第一压缩室341内吸入空气。
另外,在可动部件94B向箭头B1方向旋转的情况下,第二连结部338被向上方移动加力,第二挡板部328以第二压缩室342的体积减小的方式位移。由此,第二压缩室342内的压力上升,成为第二吸入阀331闭阀,并且,第二排出阀335与阀抵接部336的外壁抵接的状态。因此,第二连结部338将第二压缩室342内的被压缩的空气从排出口324排出。
另外,在可动部件94B向箭头B2方向旋转的情况下,进行与上述相反的动作,第一连结部337将第一压缩室341内的被压缩的空气从排出口324排出,第二挡板部328从吸引口321-1通过连通路340向第二压缩室342内吸入空气。
如本实施方式,即使在将驱动器400作为泵300的驱动源使用的情况下,也与第一实施方式的发电装置10相同,弹簧部件92A的V字状弹簧部106为V字状,因此,能限制可动部件94B的不需要的移动,高精度地驱动可动体326(第一挡板部327、第二挡板部328)。另外,由于弹簧部件92A的两端部固定在壳体主体221上,因此,能提高可动部件94B的旋转中心的精度,能抑制噪音的产生。
另外,本实施方式的驱动器400在使在发电时可动的磁轭91、磁铁93以及可动部件94B(可动体)的惯性力矩为J、使V字状弹簧部106的以轴MX为轴心的扭转方向的弹簧常数为Ksp的情况下,可动体以由下式(4)计算的共振频率Fr振动。
【数4】
另外,本实施方式的驱动器400基于以下式(5)表示的运动方程式以及以下式(6)表示的回路方程式驱动。
【数5】
J:惯性力矩[Kgm2]
θ(t):角度[rad]
Kt:转矩常数[Nm/A]
i(t):电流[A]
Ksp:弹簧常数[Nm/rad]
D:衰减系数[Nm/(rad/s)]
TLoid:负荷转矩[Nm]
【数6】
e(t):输入电压[V]
R:电阻[Ω]
L:感应系数[H]
Ke:逆电压常数[V/(rad/s)]
即,在将本发明的电磁变换装置用于驱动器400的情况下,能根据惯性的大小成为最适的共振频率,能提高设计的自由度。
以上,对本发明的优选的实施方式进行了详述,但本发明未限定于上述特定的实施方式,能在保护范围所记载的本发明的主旨的范围内进行多种变形、改变。
Claims (8)
1.一种电磁变换装置,其将动能变换为电能或者将电能变换为动能,该电磁变换装置的特征在于,
具有:
配设有线圈的铁芯;
与上述铁芯磁性耦合的磁铁;
配设有上述磁铁的磁轭;
配置有上述铁芯和上述磁轭的固定部;以及
支撑上述磁轭,并通过弹性变形而使上述磁铁相对于上述铁芯位移的弹性部件,
上述弹性部件在固定部固定两端,
能使上述磁铁和上述磁轭绕上述弹性部件的延伸方向的轴转动。
2.根据权利要求1所述的电磁变换装置,其特征在于,
上述弹性部件是V字形状。
3.根据权利要求2所述的电磁变换装置,其特征在于,
上述弹性部件是具有90°~120°的角度的V字形状。
4.根据权利要求1~3任一项所述的电磁变换装置,其特征在于,
上述弹性部件具有多个板弹簧部件。
5.根据权利要求2~4任一项所述的电磁变换装置,其特征在于,
上述固定部在上述弹性部件的固定位置形成与上述弹性部件的形状对应的V字形状部。
6.根据权利要求1~5任一项所述的电磁变换装置,其特征在于,
上述磁铁单极被着磁,上述磁轭以夹着上述磁铁的方式配置。
7.一种驱动器,其特征在于,
以权利要求1~6任一项所述的电磁变换装置为驱动源。
8.一种泵,其特征在于,
搭载了权利要求7所述的驱动器。
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