CN115427686A - 泵以及空气供给装置 - Google Patents

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CN115427686A CN202180025214.2A CN202180025214A CN115427686A CN 115427686 A CN115427686 A CN 115427686A CN 202180025214 A CN202180025214 A CN 202180025214A CN 115427686 A CN115427686 A CN 115427686A
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Abstract

泵(1)具有通过振动促动器(10)的电磁驱动而吸入喷出空气的泵部(80),振动促动器(10)具有包括在铁芯部(60)上卷绕线圈(50)的线圈铁芯部(62)、与铁芯部(60)的端部对置配置的磁铁(70)中的一方并设置有泵部(80)的固定体(20)、包括线圈铁芯部(62)和磁铁(70)中的另一方并被磁铁(70)的磁吸引力弹性支撑的可动体(30)、往复旋转自如地支撑可动体(30)的轴部(40),泵部(80)具有通过可动体(30)的旋转移动而可动的可动壁(822)、容积由于可动壁(822)的位移而改变的密闭室(82),可动体(30)在伴随可动体(30)的往复旋转运动而以轴部(40)为中心圆弧状地移动的按压部(35)与可动壁(322)抵接并按压可动壁(322),通过喷出部(86)喷出密闭室(82)内的空气。

Description

泵以及空气供给装置
对关联申请的相互参照
本申请主张基于2020年3月31日申请的日本专利申请第2020-064594号(发明名称“泵以及空气供给装置”)的优先权,该日本专利申请的内容通过参照而完全引用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及使用振动促动器的泵以及空气供给装置。
背景技术
一直以来,作为使用于于血压计等的泵已知使用例如专利文献1所示的旋转电机的小型泵、使用例如专利文献2所示的电机的共振的泵、或使用压电元件的泵等。
在专利文献1的小型泵中,在壳体内设置形成泵室的多个隔板,在泵室中设置吸气阀,并且在泵室的中央部形成圆筒状的排气阀体。多个隔板连接于通过偏心旋转轴而摆动的摆动体,通过摆动体的摆动而上下移动。偏心旋转轴以偏心的状态固定于安装于配置于其下方的DC电机的旋转轴的圆盘部。在该泵中,使用偏心旋转轴以及摆动体将绕通常的轴进行旋转的DC电机的旋转转换为杵运动,使隔板上下移动。
另外,专利文献2的泵是呈圆筒形状的往复运动电机,固定部、可动部两者具有磁铁,使用共振现象驱动,进行给排气。另外,在使用压电元件的泵中,通过压电元件使隔板往复运动,通过切换吸入、喷出的阀而能够重复空气的吸入、喷出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-106471号公报
专利文献2:日本特开2019-75966号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可是,存在想要将上述泵使用于例如血压计等日常使用的装置中的需求。因此,期望更薄型且能够增大流量以及压力的高性能的泵。
可是,在专利文献1的泵中使用的旋转电机高输出化是容易的,但是,在实现薄型化的情况下,在结构上会存在磁效率差、特性较大地降低的问题。另外,由于专利文献2的泵是圆筒形状,因此存在薄型化困难的问题。
另外,使用压电元件的泵小型化是容易的,但是,压电元件的振动位移量小,还限制泵的压力特性或流量特性,会存在同时实现所期望的压力、流量非常困难这样的问题。
本发明是鉴于上述情况的内容,其目的在于提供一种能够实现更加薄型化、且能够确保高的喷出压力以及大的搬运流量的高性能的泵以及空气供给装置。
用于解决课题的方案
这样的目的由以下的(1)~(13)的本发明实现。
(1)一种泵,其特征在于,
具有:
进行电磁驱动的振动促动器;以及
通过上述振动促动器的电磁驱动来吸入喷出流体的泵部,
上述振动促动器具有:
固定体,其设置有上述泵部,包括具有线圈以及卷绕上述线圈的铁芯部的线圈铁芯部、与上述铁芯部的端部对置配置的磁铁中的一方;
可动体,其包括上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,通过上述磁铁的磁吸引力而被弹性支撑;以及
往复旋转自如地支撑上述可动体的轴部,
上述泵部具有:
通过上述可动体的旋转移动而可动的可动壁;以及
与流体的喷出口以及流体的吸入口连通且容积由于上述可动壁的位移而改变的密闭室,
上述可动体具有按压部,该按压部伴随上述可动体的往复旋转运动而以上述轴部为中心圆弧状地移动,并与上述可动壁抵接而进行按压,
上述可动壁配置于上述按压部的移动方向,在被上述按压部按压时进行位移而将上述密闭室内的流体通过上述喷出口喷出。
(2)根据上述(1)所述的泵,其特征在于,
上述可动体具有臂部,该臂部从被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑的部位向与上述轴部的轴向正交的方向延伸地设置,在前端部设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,
上述密闭室设置有一对,
一对上述密闭室在沿上述臂部往复旋转的方向夹持上述臂部的位置互相对置地配置,
上述按压部具有与一对上述可动壁对应的一对按压件,
上述密闭室的上述可动壁分别在上述臂部往复旋转时被上述按压件按压。
(3)根据上述(1)所述的泵,其特征在于,
上述可动体具有一对臂部,该一对臂部在中央部被上述轴部往复自如地枢轴支撑,并且,在与上述轴部的轴向正交的方向上从上述中央部向互为相反的方向延伸,
在上述臂部各自的前端部上设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,
在上述固定体上与上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述另一方对置地设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述一方,
上述密闭室设置有一对,
一对上述密闭室沿一对上述臂部的延伸方向并列地配置,
上述按压部具有与一对上述可动壁对应的一对按压件,
上述密闭室的上述可动壁分别在上述臂部往复旋转时被上述按压部按压。
(4)根据上述(3)所述的泵,其特征在于,
一对上述密闭室连接各个上述喷出口彼此。
(5)根据上述(2)至(4)任一项所述的泵,其特征在于,
上述按压件连接于上述可动壁。
(6)根据上述(1)至(5)任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁设置于上述可动体以及上述固定体中的一方,由设置于上述可动体以及上述固定体中的另一方的上述线圈铁芯部的上述铁芯部构成磁性弹簧。
(7)根据上述(1)至(6)任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁被着磁为三极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的二磁极。
(8)根据上述(1)至(6)任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁被着磁为四极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的三磁极。
(9)根据上述(1)至(6)任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁被着磁为四极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有分别卷绕三个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的三磁极。
(10)根据上述(1)至(6)任一项所述的泵,其特征在于,
上述可动体在一端部被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑,在另一端部侧具有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述另一方,
上述固定体具有相对于上述另一方在与上述可动体的旋转轴正交的方向上对置的、上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述一方,
上述磁铁被着磁为二极。
(11)根据上述(10)所述的泵,其特征在于,
上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈的三磁极。
(12)根据上述(1)或(2)所述的泵,其特征在于,
上述可动体在一端部被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑,包括上述线圈铁芯部,
上述固定体包括相对于上述线圈铁芯部在与上述可动体的旋转轴正交的方向上对置的上述磁铁。
(13)一种空气供给装置,其特征在于,
包括上述(1)至(12)任一项所述的泵。
发明效果
根据本发明,能够提供一种更薄型且可确保高的喷出压力以及大的搬运流量的泵。
附图说明
图1是涉及本发明第一实施方式的泵的外观立体图。
图2是表示涉及本发明第一实施方式的泵的主要部分结构的俯视图。
图3是涉及本发明第一实施方式的泵的分解立体图。
图4是涉及本发明第一实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。
图5是涉及本发明第一实施方式的泵中的可动体的立体图。
图6是表示涉及本发明第一实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
图7是涉及本发明第一实施方式的泵中的泵部的分解立体图。
图8是表示涉及本发明第一实施方式的泵的泵部的空气流路的图。
图9A、图9B是表示涉及本发明第一实施方式的泵中的空气的喷出吸入动作的图。
图10是表示涉及本发明第一实施方式的泵的磁性弹簧的图。
图11是表示涉及本发明第一实施方式的泵的磁回路结构的图。
图12A、图12B是用于涉及本发明第一实施方式的泵中的泵部的动作的说明的示意图。
图13A、图13B是用于泵部为一个的情况下的动作的说明的示意图。
图14是涉及本发明第二实施方式的泵的外观立体图。
图15是表示涉及本发明第二实施方式的泵的主要部分结构的俯视图。
图16是涉及本发明第二实施方式的泵的分解立体图。
图17是涉及本发明第二实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。
图18是涉及本发明第二实施方式的泵中的可动体的立体图。
图19是表示涉及本发明第二实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
图20是表示涉及本发明第二实施方式的泵的磁回路结构的图。
图21是涉及本发明第三实施方式的泵的外观立体图。
图22是表示涉及本发明第三实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
图23是涉及本发明第三实施方式的泵的分解立体图。
图24是涉及本发明第三实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。
图25是涉及本发明第三实施方式的泵中的可动体的立体图。
图26是表示涉及本发明第三实施方式的泵的磁回路结构的图。
图27是涉及本发明第四实施方式的泵的外观立体图。
图28是表示涉及本发明第四实施方式的泵的内部结构的立体图。
图29是表示涉及本发明第四实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
图30是涉及本发明第四实施方式的泵的分解立体图。
图31是涉及本发明第四实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。
图32是涉及本发明第四实施方式的泵中的可动体的立体图。
图33是表示涉及本发明第四实施方式的泵的磁回路结构的图。
图34是涉及本发明第五实施方式的泵的外观立体图。
图35是涉及本发明第五实施方式的泵的分解立体图。
图36是表示涉及本发明第五实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
图37是涉及本发明第五实施方式的泵中的泵部的分解立体图。
图38是表示涉及本发明第五实施方式的泵中的泵部的空气流路的图。
图39是用于涉及本发明第五实施方式的泵中的可动体的往复旋转运动的说明的示意图。
图40是示意性地表示涉及本发明第六实施方式的空气供给装置的图。
具体实施方式
以下,关于本发明的各实施方式,参照附图详细地进行说明。
(第一实施方式)
图1是涉及本发明第一实施方式的泵的外观立体图。图2是表示涉及本发明第一实施方式的泵的主要结构的俯视图。图3是涉及本发明第一实施方式的泵的分解立体图。图4是涉及本发明第一实施方式的泵中线圈铁芯部的立体图。图5是涉及本发明第一实施方式的泵中的可动体的立体图。图6是表示涉及本发明第一实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。图7是涉及本发明第一实施方式的泵中的泵部的分解立体图。
并且,除图1~图7以外,在图8~图39中,在说明各实施方式的泵的情况下,将在泵中的振动促动器中往复旋转的可动体的振动方向作为图2所示的方向。将相对于该方向正交的两个方向分别作为横向方向(左右方向)、高度方向(是上下方向,也可称为厚度方向)进行说明。并且,在本实施方式中,表示为了说明泵的各部分结构以及动作而使用的左右(横)、高度(上下)等方向的表现不是绝对的,而是相对的,在泵的各部分是图示姿势的情况下是合适的,但在其姿势变化的情况下应解释为根据姿势的变化而改变。
<泵1的整体结构>
图1及图2所示的泵1是通过电磁驱动的振动促动器10的作用喷出空气的泵。并且,在本实施方式以及各实施方式中,泵作为喷出、吸入空气的部件进行说明,但通过泵喷出、吸入的物质不限于空气,只要是流体即可,尤其优选是气体。
如图1所示,泵1呈高度(图中为上下方向的长度,相当于厚度)比横向(图中左右方向)、纵向(图中进深方向,也可以说振动方向)两者短的平板形状。另外,纵向比横向短。并且,图1是从背面侧观察泵1的立体图。
本实施方式的泵1具有通过轴部40相对于固定体20往复旋转自如地设置可动体30的振动促动器10、通过振动促动器10的驱动喷出、吸入空气的泵部80(80a、80b)。
在本实施方式中,可动体30通过轴部40往复旋转自如地设置于固定体20的壳体21内。
通军卷绕线圈50a、50b的铁芯部60(60a、60b)、磁铁70(70a、70b)的协作,可动体30沿轴部40的轴向相对于可动体30往复移动、即振动。泵1通过利用可动体30的振动而能够从喷出部86喷出、吸入空气。
在本实施方式的泵1中,在俯视为矩形形状的壳体21内以配置于其中央的轴部40为中心往复旋转自如地设置可动体30。
磁铁70a、70b设置于在可动体30的长边方向上分隔的两端壁部各自的内表面上。包括线圈50a以及铁芯部60a的线圈铁芯部62a设置于与磁铁70a对置的一侧的壳体21的端壁部的内表面上,包括线圈50b以及铁芯部60b的线圈铁芯部62b设置于与磁铁70b对置的一侧的壳体21的端壁部的内表面上。磁铁70a、70b例如优选永磁铁。另外,后述的磁铁70A、70B、70C、70D也优选永磁铁。
<振动促动器10>
振动促动器10具有固定体20、轴部40、通过轴部40相对于固定体20往复旋转自如地被支撑的可动体30。关于振动促动器10的结构,在固定体20以及可动体30的一方设置磁铁70(70a、70b),在固定体20以及可动体30的另一方相对于磁铁70a、70b以铁芯的着磁面对置的方式配置的线圈铁芯部62(62a、62b)。在本实施方式中,在可动体30上设置磁铁70(70a、70b),在固定体20侧设置线圈铁芯部62(62a、62b)。换而言之,在本实施方式中,可动体30包括磁铁70a、70b,固定体20包括线圈铁芯部62a、62b。
<固定体20>
固定体20具有壳体21、罩22、线圈铁芯部62a、62b。另外,在固定体20上设置泵部80(80a、80b)。
壳体21作为泵1的框体发挥功能,具有向一侧开口的矩形箱形形状。在壳体21内竖直设置有轴部40,转动自如地支撑配置于壳体21内的可动体30。
另外,在壳体21的长边方向上分隔的两端壁部的内表面上以分别与可动体30的磁铁70a、70b对置的方式配置线圈铁芯部62a、62b。
壳体21的开口部分、在本实施方式中向上方开口的开口部分由罩22覆盖。由此,壳体21以及罩22作为中空的电磁护罩发挥功能、且泵1具有平板形状。
轴部40在壳体21的底面上且在壳体21的横向方向以及进深方向的中心以沿壳体21的高度方向延伸的方式设置。轴部40在插通可动体30的轴承部34的状态下通过压入、或插入之后的粘接等嵌合固定于罩22的轴孔23。由此,轴部40在插通可动体30的轴承部34的状态下以架设于壳体21的底面、罩22上的状态被支撑。
线圈铁芯部62a、62b在沿壳体21的长边方向分隔的两端壁部的各自的内表面上相互对置地配置。另外,线圈铁芯部62a、62b以在壳体21的长边方向上夹持可动体30的方式配置。
线圈铁芯部62a、62b在本实施方式中同样地构成,在俯视中设置于以轴部40的轴为中心对称的位置。
铁芯部60a、60b是通过向线圈50a、50b的通电而磁化的磁性体。铁芯部60a、60b例如可以由电磁不锈钢、烧结材料、MIM(金属注塑模制)材料、层叠钢板、镀锌钢板(SECC)等构成。在本实施方式中,铁芯部60a、60b通过由层叠钢板构成的层叠铁芯构成。
铁芯部60a、60b具有卷绕线圈50a、50b的芯601a、601b、与芯601a、601b的两端部连续地形成的磁极(以下为了方便,称为“铁芯磁极”)602a、603a、602b、603b。
铁芯磁极602a、603a、602b、603b的各个在本实施方式中具有与往复旋转的磁铁70a、70b的着磁面形状相应的俯视圆弧状的弯曲的磁极面。
铁芯部60a的铁芯磁极602a、603a与磁铁70a对置,铁芯部60b的铁芯磁极602b、603b与磁铁70b对置。铁芯磁极602a、603a、602b、603b在可动体30的往复旋转的旋转方向上排列而配置。
铁芯磁极602a、603a、602b、603b优选配置在以轴部40为中心的圆的圆周上。该圆周是沿磁铁70a、70b的运动轨道的圆周。
在线圈铁芯部62a、62b中,卷绕线圈50a、50b的铁芯60a、60b的铁芯磁极602a、603a、602b、603b以朝向磁铁70a、70b的着磁方向的方式配置。
线圈50a、50b在各个铁芯部60a、60b中例如连接于未图示的电源供给部,通过从电源供给部供电,对铁芯磁极602a、603a、602b、603b进行励磁。在各铁芯部60a、60b中,用不同的极性对铁芯磁极602a、602b、铁芯磁极603a、603b进行励磁。
<可动体30>
如图2、图3、图5以及图6所示,可动体30在固定体20的壳体21内向与轴部40(可动体30的旋转轴)正交的方向(壳体21的长边方向)延伸地配置。
可动体30在壳体21内以轴部40为中心往复旋转自如地被支撑。可动体30具有可动体主体32、轴承部34、多个磁极(本实施方式中为3极)分别在旋转方向(进深方向)上交替配置的一对磁铁70a、70b、按压部35。
在可动体主体32上固定轴承部34,在轴承部34中插通轴部40。在可动体主体32上以通过轴承部34夹持插通的轴部40的方式固定一对磁铁70a、70b。
可动体主体32可以不是磁性体(强磁性体),在本实施方式中为磁轭,作为可动体30的配重发挥功能。可动体主体32例如将磁轭铁芯层叠而构成。可动体主体32的构成材料并不限于金属材料,可以使用树脂材料等。
可动体主体32具有在中央部固定轴承部34的中央开口部322、从该中央部互相向相反方向延伸的臂部324a、324b。臂部324a、324b具有细长的平板形状,各自的前端部向与延伸方向交叉的方向突出地形成。而且,在臂部324a、324b的前端面形成有磁铁固定部326a、326b。
磁铁固定部326a、326b的前端面圆弧状地弯曲而形成,在该前端面上固定磁铁70a、70b。另外,在臂部324a、324b上设置按压部35。
<磁铁70a、70b>
磁铁70a、70b与分别对置配置的线圈铁芯部62a、62b一起构成驱动振动促动器10的磁回路。
磁铁70a、70b具有作为多个磁极发挥功能的磁极面72,磁铁70a的磁极面72、磁铁70b的磁极面72以夹持轴部40并互相朝向相反侧的方式配置。在本实施方式中,磁铁70a、70b以磁极面72朝向外侧的方式设置于在中央部插通了轴部40的可动体主体32的在延伸方向上分隔的两端部、即两臂部324a、324b的前端部的各个。
如图2、3、5、6以及图10所示,磁极面72包括交替配置的三个不同的磁极721、722、723。并且,磁铁70a、70b既可以交替地排列多个磁极不同的磁铁(磁铁片)而构成,也可以以在旋转方向上排列并交替地具有不同的磁性的方式着磁。后述的各实施方式的磁铁也相同。例如,由Nd烧结磁铁等构成磁铁70a、70b。
磁铁70a、70b的磁极721、722、723夹持轴部40并在与轴部40的轴线正交的进深方向、即旋转方向上邻接而配置。
磁铁70a、70b在可动体30的两端部的各个中以磁极面72位于以轴部40为中心的圆的圆周上的方式配置。磁铁70a、70b在常态、即不向线圈50a、50b供给电流的非通电状态时,以各个磁极面72中的中央的磁极722的旋转方向的长度的中心位置位于铁芯磁极602a、603a之间的中心位置的方式设置。
在本实施方式中,磁铁70a、70b在可动体30中在从轴部40通过臂部324a、324b相互距离最远的位置上,与分别设置在箱体(壳体21)两端壁部的内表面上的线圈铁芯部62a、62b的各个对置地配置。
<按压部35>
按压部35在可动体30旋转移动时按压泵部80的一对密闭室82的可动壁822。具体的说,按压部35具有在臂部324a、324b往复旋转时按压一对密闭室82的可动壁822的一对按压件351。
按压部35的一对按压件351以向宽度方向、即旋转方向突出的方式设置在臂部324a、324b上。按压部35例如可以以即使是可动体30旋转的情况下也向相反方向直线地按压可动壁822的方式形成。并且,在本实施方式中,按压部35的各按压件351以轴部40为中心圆弧状地移动,与可动壁822抵接地按压可动壁822。按压部35只要是伴随可动体30的旋转移动而向可动壁侧位移并按压可动壁822而使可动壁822可动的结构即可,可以以任何方式构成。优选以与按压部35的移动路径交叉的方式配置可动壁822、移动的按压部35与可动壁822面接触的方式配置。
例如,如图9所示,按压部35通过能够转动地与圆孔328枢轴安装的轴突起353、被长孔329导向的导向突起352而相对于各个臂部324a、324b固定。
由此,按压件351伴随可动体30的往复旋转运动而圆弧状地摆动。例如,通过在长孔329中间隙嵌合导向突起352、按压部35可通过导向突起352相对于臂部324a、324b摆动,从而可以使按压件351的前端摆动。该情况下,伴随可动体30的旋转,按压部35以圆弧状移动,但是,也可使按压件351相对于可动壁822直线地移动而进行按压。
在本实施方式中,按压部35通过按压件351连接于泵部80的可动壁822。按压件351在可动体30旋转移动时,插入作为隔板的可动壁822的插入部822a,在旋转方向上按压可动壁822而位移。按压部35若通过可动体30的旋转向可动壁822侧移动则按压可动壁822。另一方面,按压部35若通过可动体30向相反方向的旋转而向与可动壁822侧相反侧移动,则逐渐减少向可动壁822的按压,使可动壁822向与按压方向相反方向位移。
轴承部34例如由烧结套筒轴承形成。轴承部34以轴部40位于可动体主体32的中心轴上的方式嵌合于可动体主体32的中央开口部322。
可动体主体32在未向线圈50a、50b供电的情况下,通过铁芯部60a、60b以及磁铁70a、70b产生的磁性弹簧的功能,在壳体21(固定体20)内以位于长边方向的中心的方式被加力。
<泵部80>
泵部80(80a、80b)分别具有可动壁822、由可动壁822划分的密闭室82、吸入部83、阀84、喷出部86、喷出流路部88。
<可动壁822>
可动壁822构成将室形成部824与喷出流路部88隔开的一壁部,能位移地设置。可动壁822通过进行位移而改变密闭室82室内的容积。可动壁822与室形成部824一起构成密闭室82。
可动壁822例如由能够弹性变形的材料形成,以堵塞室形成部824的方式设置。可动壁822例如是隔板。
可动壁822具有按压部35的按压件351插入的插入部822a,通过插入部822a连接于按压部35。可动壁822被伴随可动体30的旋转而移动的按压部35按压而位移。
可动壁822经由插入部822a被按压部35向室形成部824侧按压而弹性变形,以室形成部824的容积变小的方式变形。通过可动壁822向室形成部824侧位移且向室形成部824内突出而能够改变密闭室82内的容积。
可动壁822通过可动体30的往复旋转的往旋转移动(向旋转方向一侧的摆动)插入室形成部824内,按压室形成部824而减少密闭室82内的容量,喷出空气。另一方面,若可动体30进行复旋转移动(向旋转方向另一侧的移动),则可动壁822增加密闭室82内的容量,使空气流入。
<密闭室82>
密闭室82是连接吸入部83以及喷出部86且通过可动壁822的位移改变容积的密闭的空间。并且,喷出部86具有与外部连通的喷出口,通过喷出口从泵1向外部喷出空气。例如,喷出口是与连接于密闭室82底面的喷出部86连通的开口。
在泵部80中,若可动壁822被按压部35按压,则可动壁822向密闭室82内弹性变形,按压密闭室82内的空气。被按压的密闭室82内的空气通过喷出部86向外部喷出。若以可动壁822复位到原来位置的方式移动,即,解除由按压部35产生的按压状态,密闭室82内的容积从按压状态增加,则通过吸入部83从外部向密闭室82内吸入空气。吸入部83具有吸入口,通过吸入口向密闭室82内吸入空气。例如,吸入口是在室形成部824内与吸入部83连通的开口。
泵部80(80a、80b)在壳体21内分别沿可动体30的延伸方向、即在壳体21的长边方向上延伸的侧壁部配置。而且,泵部80(80a、80b)在壳体21的进深方向上以夹持可动体30的可动体主体32的方式配置。
泵部80例如具有底座801、隔板部802、缸体部803、阀部804、阀罩部805、间隔部806以及流路形成部807。底座801、隔板部802、缸体部803、阀部804、阀罩部805、间隔部806以及流路形成部807分别具有在壳体21的长边方向上延伸的细长板状,构成具有通过层叠而密闭的内部空间的泵部80。
底座801具有开口部,隔板部802的插入部822a从背面侧插通到该开口部内,以插入部822a向前面侧突出的状态配置。底座801与流路形成部807一起构成带板形状的泵部80的箱体。
隔板部802由橡胶等的弹性材料形成。隔板部802具有插入部822a、可动壁822。在具有挠性并进行弹性变形的可动壁822的背面侧配置缸体部803的室形成部824。隔板部802与缸体部803以通过隔板部802的可动壁822与缸体部803的室形成部824构成作为密闭空间的密闭室80的方式相互安装。
缸体部803具有室形成部824,在密闭室824中与可动壁822对置的面上形成有分别与喷出部86以及吸入部83连通的两个连通孔。两个连通孔通过以从缸体部803的背面侧分别与两个连通孔重合的方式安装的阀部804的阀84,分别连接于阀罩部805以及流路形成部807的喷出流路部88、吸入部83。
阀部804安装于阀罩部805。连接于喷出部86的阀84以在密闭室82内的容量减少时与流路形成部807的喷出部86连通的方式构成。另一方面,连接于喷出部86的阀84以在密闭室82内的容量增加时进行堵塞的方式构成。
阀部804安装于阀罩部805。连接于吸入部83的阀84以在密闭室82内的容量减少时进行堵塞的方式构成。另一方面,连接于吸入部83的阀84以在密闭室82的容量增加时与流路形成部807的吸入部83连通的方式构成。
在本实施方式中,泵部80(80a、80b)分别具有由可动壁822以及室形成部824构成的一对密闭室82。泵部80(80a、80b)分别以自身的一对密闭室82夹持轴部40并与互相沿相反方向延伸的臂部324a、324b的各个的侧面对置的方式配置。即,泵部80(80a、80b)在泵部80(80a、80b)的一对密闭室82彼此在臂部324a、324b往复旋转的方向上夹持臂部324a、324b的位置上互相对置地配置。
图9A以及图9B是表示涉及本发明的第一实施方式的泵中空气的喷出、吸入动作的图。
如图9A所示,若按压部35向可动壁822移动,则按压件351通过插入部822a抵接于可动壁822而按压。由此,可动壁822向室形成部824侧位移,密闭室82内的空气被按压并被压缩。被压缩的空气通过打开的阀84流入唯一连通的喷出部86侧(参照图9A的白色箭头)。
另一方面,如图9B所示,若按压部35进行复旋转移动、即从泵部80侧后退,则可动壁822追随按压部35进行弹性复原,密闭室82内的容积复原、即变大。此时,连接于喷出部86的阀84被拧紧,在关闭喷出路径的同时,连接于吸入部83的阀84为打开状态,通过吸入部83向密闭室82内吸入空气(参照图9B的白色箭头)。
<磁回路结构>
在本实施方式中,如图2以及图6所示,在壳体21内,在分别配置于夹持轴部40对置的可动体30的两端部的磁铁70a、70b上以在长边方向上分隔地对置的方式配置作为磁性体的铁芯部60a、60b。铁芯部60a、60b以在长边方向上分隔地互相对置的方式分别配置于壳体21的长边方向的两端壁部的内表面上。
在铁芯部60a与磁铁70a之间、及铁芯部60b与磁铁70b之间分别产生磁吸引力。在长边方向(臂部324a、324b的延伸方向)上产生的两个磁吸引力由于夹持轴部40并在同一直线上且在互相相反的方向上产生,因此互相抵消。
图10是表示涉及本发明的第一实施方式的泵部的磁性弹簧的图。在泵1内,由线圈铁芯部62a以及磁铁70a提供的磁回路、由线圈铁芯部62b以及磁铁70b提供的磁回路将轴部40作为中心点对称地构成。因此,在图10中,只说明由线圈铁芯部62a以及磁铁70a提供的磁回路,关于由线圈铁芯部62b以及磁铁70b提供的磁回路的说明省略。
在图10中,磁铁70a在与铁芯部60a对置的磁极面72中具有磁极721、722、723分别是N极、S极、N极的结构。磁铁70a的磁极面72中的各磁极721~723分别吸引近的铁芯磁极602a、603a。
磁铁70a的中央的磁极722吸引铁芯磁极602a、603a两者。磁铁70a的磁极721吸引铁芯磁极602a,磁铁70a的磁极723吸引铁芯磁极603a。由此,磁铁70a中央的磁极722位于线圈铁芯部62a的中央部、即铁芯磁极602a、603a之间。
在泵1中,若在线圈铁芯部62a的线圈50a中流经电流,则用不同的磁性对铁芯部60a的铁芯磁极602a、603a进行励磁。由此,根据与线圈铁芯部62a对置配置的磁铁70的关系产生相对于可动体30的推力。在由线圈铁芯部62b与磁铁70b提供的磁回路中也相同。因此,通过周期性地改变向线圈50a、50b供给的电流的方向,具备磁铁70a、70b的可动体30以轴部40为中心在转动方向上旋转往复运动。
<泵1的动作>
参照图11说明泵1的动作的一例。图11是表示涉及本发明第一实施方式的泵的磁回路结构的图。并且,在参照图11的泵1的动作的一例说明中,也与参照图10的说明相同,只说明由线圈铁芯部62a与磁铁70a提供的磁回路,关于由线圈铁芯部62b以及磁铁70b提供的磁回路的说明省略。
磁铁70a为在磁极面72中在旋转方向上交替地排列且具有三个极性的磁极的结构。在图11所示的磁铁70a中,在与铁芯部60a对置的磁极面72中,将中央的磁极722作为S极,分别将夹持中央的磁极722的磁极721、723作为N极。
并且,如图11所示,若向线圈铁芯部62a的线圈50a供给电流并对铁芯部60a进行励磁,则用S极磁化铁芯部60a的铁芯磁极602a,用N极磁化铁芯磁极603a。
如图11所示,由于与作为N极的铁芯磁极603对置的磁铁70a的磁极723为N极,因此相对于为N极的铁芯磁极603a会排斥。另外,由于磁铁70a的磁极722是S极,因此,在为N极的铁芯磁极603a之间产生磁吸引力,与为S极的铁芯磁极602a排斥。另外,由于磁铁70a的磁极721是N极,因此在与为S极的铁芯磁极602a之间产生磁吸引力。
由此,在磁铁70a与线圈铁芯部62a之间产生F1方向的推力,可动体30向F1方向驱动。
在不向线圈50a通电的状态下,可动体30通过磁性弹簧的磁吸引力位于旋转基准位置、进行往复运动时的中立位置。
另外,在反方向上向线圈50a供给电流、使铁芯部60a的极性相反的、即使与磁铁70a对置的铁芯部60a的磁极603a为S极、使磁极602a为N极。由此,与铁芯部60a对置的磁铁70a向与F1方向相反的方向(-F1方向)旋转移动。可动体30向与F1方向完全相反的-F1方向驱动。
在可动体30中,夹持轴部40并配置于磁铁70a相反侧的磁铁70b与线圈铁芯部62b的关系相对于磁铁70a与线圈铁芯部62a的关系为以轴部40为中心点对称。因此,即使在磁铁70b与线圈铁芯部62b之间也用磁铁70a与线圈铁芯部62a同样地产生F1方向或-F1方向的推力。由此,通过在可动体30两端部中的磁回路中有效地产生的磁吸引力以及排斥力,可动体30以轴部40为中心而适当地旋转往复。
以下表示该驱动原理。并且,本实施方式的振动促动器10的驱动原理用以下的各实施方式的全部振动促动器能实现。
在本实施方式的振动促动器10中,在将可动体30的转动惯量设为J[kg*m2]、将旋转方向的弹簧常数设为Ksp的情况下,可动体30相对于固定体20以由下述式(1)计算的共振频率fr[Hz]进行振动。
[数1]
Figure BDA0003868102070000161
本实施方式的泵1向线圈50a、50b供给与可动体30的共振频率fr大致相等的频率的交流电流,通过线圈50a、50b对铁芯部60a、60b(详细的说,铁芯磁极602a、603a、602b、603b)进行励磁。由此,能够高效地驱动可动体30。
本实施方式的振动促动器10中的可动体30成为以通过由分别具有线圈50a、50b与铁芯部60a、60b的线圈铁芯部62a、62b以及磁铁70a、70b提供的磁性弹簧构成的弹簧块系结构支撑的状态。因此,若向线圈50a、50b供给与可动体30的共振频率fr相等的频率的交流电流,则可动体30以共振状态被驱动。
在以下表示对振动促动器10的驱动原理进行表示的运动方程式以及回路方程式。振动促动器10基于以下述式(2)表示的运动方程式以及由下述式(3)表示的回路方程式驱动。
[数2]
Figure BDA0003868102070000171
J:转动惯量[kg*m2]
θ(t):位移角[rad]
Kf:推力常数[Nm/A]
i(t):电流[A]
Ksp:弹簧常数[Nm/rad]
D:衰减系数[Nm/(rad/s)]
[数3]
Figure BDA0003868102070000172
e(t):电压[V]
R:电阻[Ω]
L:电感[H]
Ke:反电动势常数[V/(m/s)]
即,泵1的振动促动器10中的可动体30的转动惯量J[kg*m2]、位移角(旋转角度)θ(t)[rad]、推力常数(扭矩常数)Kf[Nm/A]、i(t)[A]、弹簧常数Ksp[Nm/rad]、衰减系数D[Nm/(rad/s)]等在满足式(2)的范围内能够适当地变更。另外,电压e(t)[V]、电阻R[Ω]、电感L[H]、反电动势常数Ke[V/(m/s)]在满足式(3)的范围内能够适当地变更。
如此,在泵1的振动促动器10中,在通过与由可动体30的转动惯量J与磁性弹簧的弹簧常数Ksp决定的共振频率fr对应的交流电流进行向线圈50a、50b的通电的情况下,能够高效地得到大的振动输出。
并且,在泵1中,若可动体30往复旋转,则密闭室82内的容积通过泵部80的可动壁822的位移(具体的说,隔板的变形)而变化,作为泵发挥功能。以下,作为该泵的功能在下述式(4)中设定流量,通过下述式(5)设定压力。
[数4]
Q=Axf*60-(4)
Q:流量[L/min]
A:活塞面积[m2]
x:活塞位移[m]
f:驱动频率[Hz]
[数5]
Figure BDA0003868102070000181
P:增加压力[kPa]
P0:大气压[kPa]
V:密闭室体积[m3]
ΔV:变动体积[m3]
ΔV=Ax
A:活塞面积[m2]
x:活塞位移[m]
即,泵1中的流量Q[L/min]、活塞面积A[m2]、活塞位移x[m]、驱动频率f[Hz]等在满足式(4)的范围内能够适当地变更。另外,增加压力P[kPa]、大气压P0[kPa]、密闭室体积V[m3]、变动体积ΔV[m3]=活塞面积[m2]A*活塞位移[m]在满足式(5)的范围内能够适当地变更。
如此,本实施方式的泵1具有电磁驱动的振动促动器10、通过振动促动器10的电磁驱动吸入喷出空气的泵部80(80a、80b)。
在振动促动器10中,固定体20包括具有线圈50a以及卷绕线圈50a的铁芯60a的线圈铁芯部62a、与铁芯60a的端部对置配置的磁铁70a中的一个。而且,在固定体20上设置泵部80。可动体30包含线圈铁芯部62a与磁铁70a中的另一个,被磁铁70a的磁吸引力弹性保持。轴部40往复旋转自如地支撑可动体30。泵部80a具有通过可动体30的旋转移动而可动的可动壁822、与空气的喷出口86以及空气的吸入口83连通并通过可动壁822的位移而改变容积的密闭室82。可动体30具有伴随可动体30的往复旋转运动而以轴部40为中心圆弧状地移动并抵接于可动壁822进行按压的按压部35。可动壁822配置于按压部35的移动方向上,在被按压部35按压时进行位移,通过喷出口86喷出密闭室82内的空气。
<效果>
被由磁铁70a、70b以及线圈铁芯部62a、62b提供的磁性弹簧弹性支撑的可动体30通过共振而高效地振动。
即,与作为泵的驱动部使用旋转电机的情况比较,能够实现泵的薄型化。另外,与成为专门针对压力、流量的任一个的性能的泵、使用压电元件的现有的泵不同,也能够设定喷出空气时的所期望的压力与流量双方。
另外,泵部80a、80b的密闭室82在常态时以从往复旋转方向的两侧夹持可动体30的按压部35的方式,在与可动体30的延伸方向正交的方向上互相对置地配置。根据该结构,在可动体30的常态时、即可动体30位于基准位置的状态下,即使是按压部35被残留于泵部80a、80b的密闭室82内的空气向从密闭室82离开的方向按压的情况下,从残留于泵部80a、80b的密闭室内的空气向按压部35施加的按压力也相互抵消。因此,能够适当地使可动体30位于往复旋转运动时的基准位置。
在现有泵的泵部中,存在因泵部的压力增加时产生的相对于可动体的按压力(负载)而可动体的基准位置、即静止位置变化的可能性。在从自该基准位置偏离的位置使可动体往复旋转运动的情况下,可动体在与从基准位置往复旋转时的移动范围不同的范围中移动。在现有泵的泵部中,由于该移动而以距离基准位置的距离设定的由按压部产生的可动壁的位移位置偏离,不能够充分地压缩密闭室内的空气而不能够确保所期望的空气的喷出压力以及空气流量。在该情况下,需要进一步增大可动体的往复旋转运动的距离、即振幅且在壳体内确保用于其可动的间隔,因此不能够使泵小型化。
相对于此,根据本实施方式,由于从残留于泵部80a、80b的密闭室内的空气向按压部35施加的按压力(负载)相互抵消,因此能够使可动体30适当地位于基准位置,能够从其基准位置震荡。因此,能够实现可提供小型且更高压的泵1。
图12A、图12B是用于涉及本发明的第一实施方式的泵中的泵部的动作的说明的示意图,图13A、图13B是用于泵部为一个的情况的动作的说明的示意图。
在本实施方式中,泵部80(80a、80b)中的密闭室82(与图12以及图13中的“空气室”对应)在可动体30的往复旋转方向、即位于基准位置的臂部324a、324b的振幅方向的各方向中夹持可动体30,在与可动体30的延伸方向正交的方向上对置地配置。
在本实施方式中,配置夹持轴部40且在进深方向上夹持可动体30的臂部324a、324b的四个密闭室82。即,在本实施方式中,可动体30从被轴部40往复旋转自如地枢轴支撑的部位向与轴部40的轴向正交的方向延伸而设置,在前端部(磁铁固定部326a、326b)具有设置线圈铁芯部62a、62b与磁铁70a、70b中的另一个的臂部324a、324b。
密闭室82以夹持可动体30的臂部324a、324b并成对的方式设置。一对密闭室82(在图12中用“空气室”表示)在臂部324a、324b的往复旋转方向(壳体21的进深方向)上夹持臂部324a、324b的位置上对置地配置。按压部35具有分别与一对可动壁822对应的一对按压件351、351。一对密闭室82的可动壁822的各个在臂部324a、324b往复旋转时分别被分别对应的按压件351按压。
如图12A所示,在本实施方式中,在划分可动体30的往复旋转运动的往旋转方向侧以及复旋转方向侧的一对密闭室82(“空气室”)的可动壁822上分别往复旋转运动地连接可动体30的按压部35。
如此,在通过磁性弹簧弹性支撑可动体30的结构中,可动壁822通过在密闭室82内的压力增加时产生的负载进行位移,可动体30经由按压部35被按压。
此时,在本实施方式中,如图12B所示,由于从一对密闭室82的按压部35对可动体30施加的按压力(负载)相互抵消,因此,可动体30在基准位置上稳定地被保持。
相对于此,如图13所示,假设密闭室82(“空气室”)只配置于可动体30的往复旋转方向的一侧的情况。该情况下,若一个密闭室82的可动壁822向可动体30侧位移,则可动体30经由按压部35被按压,可动体30的静止位置从基准位置偏移。在该结构中,与本实施方式不同,由于密闭室82内的压力增加,产生进一步增大可动体30的振幅的需要、进一步增大可动体30的可动区域的需要。
相对于此,在本实施方式中,由于能够缩小可动体30的可动区域,因此能够实现泵1的小型化。
另外,在本实施方式中,可动体30具有在壳体21的中央部被轴部40往复旋转自如地枢轴支撑且在与轴部40的轴向正交的方向从壳体21的中央部向相反方向延伸的一对臂部324a、324b。
在这些臂部324a、324b各自的前端部、即磁铁固定部326a、326b设置线圈铁芯部62a、62b与磁铁70a、70b中的另一个(在本实施方式中为磁铁70a、70b)。
另一方面,在固定体20上设置与线圈铁芯部62a、62b和磁铁70a、70b中的另一个(磁铁70a、70b)对置的、线圈铁芯部62a、62b与磁铁70a、70b中的一个(在本实施方式中为线圈铁芯部62a、62b)。
泵部80(80a、80b)分别包括一对密闭室82,泵部80(80a、80b)各自的一对密闭室82沿一对臂部324a、324b的延伸方向并列配置。另外,按压部35具有分别与泵部80a的密闭室802以及泵部80b的密闭室82的可动壁822对应的一对按压件351,密闭室82的可动壁82的各个在臂部324a、324b往复旋转时被对应的按压部35按压。
如此,本实施方式的泵部80(80a、80b)分别包括在长边方向上排列的多个密闭室82,并列连接各密闭室82的喷出流路以及喷出口86。因此,可动体30即臂部324a、324b以轴部40为中心往复旋转,从而按压部35的按压件351交替地按压在长边方向上并列地排列的一对密闭室82的可动壁822。由此,能够实现流量高的泵1。
另外,本实施方式的泵1由于具有在可动体30或固定体20的一个上设置使磁性弹簧起作用而需要的磁铁70a、70b的结构,因此,与在可动体30以及固定体20两者上设置磁铁70a、70b的结构比较,能够进一步实现削减泵1的部件数量。
如此,由于能够减少泵1的部件数量,因此能够实现泵1的低成本化,还能够实现泵1的组装工序的减少化。
另外,由磁铁70a、70b与铁芯部60a、60b提供的磁回路的磁性弹簧弹性支撑可动体30,还通过因共振而产生的可动体30的往复旋转而使可动壁822位移,驱动泵部80(80a、80b)。由此,在实现泵1的进一步薄型化的同时,还能够确保泵1所期望的压力以及流量,能够实现泵1的高输出化。
另外,在本实施方式中,在与可动体30的一侧的磁铁70a对应的线圈铁芯部62a中,由于能够用一个线圈构成磁回路,因此能够实现泵1成本的低廉化。
(第二实施方式)
图14是涉及本发明的第二实施方式的泵1的外观立体图。图15是表示涉及本发明第二实施方式的泵的主要部分结构的俯视图,在泵中为了方便,是表示将盖省略图示的状态的图。图16是涉及本发明第二实施方式的泵的分解立体图。图17是涉及本发明第二实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。图18是涉及本发明第二实施方式中的泵的可动体的立体图。图19是表示涉及本发明第二实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。
<泵1A的整体结构>
泵1具有与对应于图1所示的第一实方式的泵1相同的基本结构,仅磁回路结构不同。因此,以下中,在同一构成元件中标注相同的符号,省略关于同一构成元件的说明。
如图14~图16所示,本实施方式的泵1A除了磁铁70A的极数、线圈铁芯部62A的极数不同的方面以外,具有与第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。
在泵1A中,在固定体20A的俯视矩形形状的壳体21A内以配置于壳体21A的中央的轴部40A为中心往复旋转自如地设置可动体30A。在与轴部40A的轴向正交的可动体30A的长边方向上分隔的可动体30A的两端部分别设置四极的磁铁70A-1、70A-2。
另一方面,在壳体21A内分别,在沿在壳体21A的长边方向上分隔的端壁部通过磁铁70A-1、70A-2与气盖对置的位置分别设置具有三个铁芯磁极的线圈铁芯部62A-1、62A-2。
另外,在壳体21A内以沿可动体30A的延伸方向在壳体21A的进深方向上夹持可动体30A的方式设置泵部80a、80b。并且,泵部80a、80b的可动壁822分别连接于与泵1的按压部35相同地构成的可动体30A的按压部35。
由于线圈铁芯部62A-1具有与线圈铁芯部62A-2的结构相同的结构,因此关于线圈铁芯部62A-1的结构进行说明,关于线圈铁芯部62A-2的结构的说明省略。
如图17所示,线圈铁芯部62A-1具有线圈50A、E形的铁芯部62A。在成为铁芯磁极601A的铁芯部60A的中央的突部经由线圈架65A卷绕线圈50A。通过向线圈50A的通电,铁芯部60A的中央突部的前端部为铁芯磁极601A,连接于铁芯磁极601A的基端部的铁芯磁极602A、603A用与铁芯磁极601A不同的磁极进行磁化。并且,铁芯磁极601A的前端的周围由线圈架65A的凸缘覆盖,铁芯磁极601A局部地从线圈架65A突出。
线圈铁芯部62A-1的铁芯磁极601A、602A、603A以分别与磁铁70A-1对置的方式,圆弧状地配置。并且,与线圈铁芯部62A-1相同地构成的线圈铁芯部62A-2相对于线圈铁芯部62A-1在壳体21A的长边方向上分隔,而且,以线圈铁芯部62A-2的铁芯磁极601A、602A、603A与磁铁70A-2对置的方式配置。
如图18所示,磁铁70A-1、70A-2分别固定于在中央部设置有轴承部34的可动体主体32两端部的磁铁固定部326a、326b。
磁铁70A-1、70A-2的磁极面72以在与轴部40A的轴正交的长边方向上相互分隔且成为向外侧凸的圆弧状的方式配置。而且,线圈铁芯部62A-1、62A-2的铁芯部60A的铁芯磁极601A~603A与磁铁70A-1、70A-2的磁极面72对置。
磁铁70A-1、70A-2的磁极面72具有分别在旋转方向上交替地排列的不同磁极721A~724A。
在磁铁70A-1与线圈铁芯部62A-1的铁芯部60A之间、及磁铁70A-2与线圈铁芯部62A-2的铁芯部60A之间产生磁吸引力,作为磁性弹簧发挥功能。即,在长边方向上分隔的可动体30A的两端部分别产生因磁吸引力而产生的磁性弹簧。
在泵1A处于非通电状态即处于常态时,通过因这样的磁吸引力而产生的磁性弹簧能抑制绕轴部40A的可动体30A的旋转。具体的说,在铁芯部60A-1、60A-2的中央的铁芯磁极601A与安装于可动体30A的磁铁70A-1、70A-2的中央的二极722A、723A的中央部分对置的位置上,铁芯部60A-1、60A-2与磁铁70A-1、70A-2被磁吸引力拉合。
在这些铁芯部60A-1、60A-2与磁铁70A-1、70A-2之间分别产生磁吸引力。在可动体30的长边方向上产生的两个磁吸引力由于相互夹持轴部40A并在同一直线上、且反向地产生,因此相互抵消。
如图19所示,在泵1A中,磁铁70A-1、70A-2的各磁极721A、722A、723A、724A中相邻的极彼此的边界面的位置(切换位置)位于线圈铁芯部62A的铁芯磁极601A~603A各自的旋转方向的长度的中心,在常态时,实现这样的位置关系时的可动体30A的位置成为旋转基准位置。具体的说,磁极721A、722A的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极602A的旋转方向的长度的中心对置。同样,磁极722A、723A的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极601A的旋转方向的长度的中心对置,磁极723A、724A的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极603A的旋转方向的长度的中心对置。
图20是表示涉及本发明第二实施方式的泵的磁回路结构的图。并且,参照图20,仅说明由线圈铁芯部62A-1以及磁铁70A-1提供的磁回路,关于由线圈铁芯部62A-2以及磁铁70A-2提供的磁回路的说明省略。
<磁铁70A>
磁铁70A-1在与铁芯部62A-1对置的磁极面72中具有在旋转方向上交替地排列的四个不同的极性。
图20所示的磁铁70A-1(也有时以“70A”表示)中,中央的两个磁极722A、磁极723A分别是S极、N极,夹持这些中央的磁极722A、723A的磁极721A、724A分别是N极、S极。磁铁70A-1的磁极721A、722A、723A、724A与线圈铁芯部62A-1(也有时以“62A”表示)的铁芯磁极601A、602A、603A对置。
向线圈铁芯部62A的线圈50A供给电流而对铁芯部60A进行励磁,将作为铁芯部60A中央的突部的铁芯磁极601A磁化为N极,将铁芯部60A的铁芯磁极602A、603A磁化为S极。
如图20所示,与为N极的铁芯磁极601A对置的磁铁70A的磁极722A、723A为S极、N极。相对于为N极的铁芯磁极601A,为S极的磁极722A被磁吸引力拉合,为N极的磁极723A进行排斥。
另外,由于磁铁70A的磁极721A是N极,因此在与为S极的铁芯磁极602A之间产生磁吸引力。另一方面,为S极的磁铁70A的磁极724A与为S极的铁芯磁极603A排斥。
通过这些力的作用,在磁铁70A与线圈铁芯部62A之间产生F1方向的推力,可动体30A向F1方向驱动。
在未向线圈50A通电的状态下,由于磁性弹簧的磁吸引力,可动体30A位于旋转基准位置、往复运动时的中立位置。
另外,在反方向上向线圈50A供给电流而使铁芯部60的极性相反、即、使与磁铁70A对置的铁芯部60A的中央部的铁芯磁极601A为S极、使铁芯磁极602A、603A为N极。由此,与铁芯部60A对置的磁铁70A向与F1方向相反的方向(-F1方向)旋转移动。可动体30A向与F1方向完全相反的-F1方向驱动。
在可动体30A中,夹持轴部40A并配置于磁铁70A-1的相反侧的磁铁70A-2与线圈铁芯部62A-2的关系相对于磁铁70A-1与线圈铁芯部62A-1的关系,以轴部40A为中心呈点对称。因此,即使在磁铁70A-2与线圈铁芯部62A-2之间,也因磁铁70A-2与线圈铁芯部62A-2而同样地产生F1方向或-F1方向的推力。
由此,通过在可动体30的两端部中的磁回路中有效地产生的磁吸引力以及排斥力,可动体30A以轴部40A为中心适当地旋转往复移动。
并且,该泵1A的驱动原理以及泵性能的动作原理是与由上述式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)实现的第一实施方式的泵1相同的动作原理。
在泵1A的振动促动器10中,与第一实施方式相同,通过改变向线圈50A供给的电流的方向,能够使具备磁铁70A-1、70A-2的可动体30A在振动方向上往复移动(往复振动)。
根据该结构,由磁铁70A-1以及铁芯部60A-1提供的磁回路的磁性弹簧、及由磁铁70A-2以及铁芯部60A-2提供的磁回路的磁性弹簧支撑可动体30A,通过由共振产生的可动体30A的往复旋转而使可动壁822位移,驱动泵部80a而从泵部80a、80b的密闭室82喷出空气或向密闭室82吸入空气。并且,本实施方式的泵部80a、80b与第一实施方式的泵部80a、80b等相同地构成。由此,泵1A进一步薄型化且能够确保泵1A所期望的压力以及流量、实现泵1A的高输出化。
另外,在泵1A中分别配置于两端的磁回路中,由于各个铁芯部60A使用一个线圈50A构成三个磁极601A、602A、603A,因此成为低成本化的结构,能够实现泵1A的低成本化。另外,由于铁芯部60A具有三个磁极,因此,相比于铁芯部60A具有两个磁极的结构,能够实现驱动输出的增加。
(第三实施方式)
图21是涉及本发明第三实施方式的泵的外观立体图。图22是表示涉及本发明第三实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。图23是涉及本发明第三实施方式的泵的分解立体图。图24是涉及本发明第三实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。图25是涉及本发明第三实施方式的泵中的可动体的立体图。图26是表示涉及本发明第三实施方式的泵的磁回路结构的图。
本实施方式的泵1B除了磁回路的结构以外,具有与对应于图1所示的第一实施方式的泵1相同的结构。因此,以下,在相同的构成元件中标注同一符号,省略相对于同一构成元件的说明。
如图21~图26所示,泵1B除了磁铁70B的极数、线圈铁芯部62B的极数不同的方面以外,具有与第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。
在泵1B中,在固定体20B的俯视矩形形状的壳体21B内以配置于壳体21B的中央的轴部40B为中心往复旋转自如地设置可动体30B。在与轴部40B的轴向正交地配置且在长边方向上分隔的可动体30B的两端部分别设置四极的磁铁70B-1、70B-2。
另一方面,在壳体21B内,在沿在壳体21B的长边方向上分隔的端壁部经由气盖与磁铁70B-1、70B-2对置的位置上分别设置具有三个铁芯磁极的线圈铁芯部62B-1、62B-2。
另外,在壳体21B内,以沿可动体30B的延伸方向在壳体21B的进深方向上夹持可动体30B的方式设置泵部80a、80b。并且,泵部80a、80b的可动壁822连接于与泵1或泵1A的按压部35相同地构成的可动体30B的按压部35。
<线圈铁芯部62B>
由于线圈铁芯部62B-1具有与线圈铁芯部62B-2的结构相同的结构,因此关于线圈铁芯部62B-1(有时也称为“62B”)的结构进行说明,关于线圈铁芯部62B-2结构的说明省略。
如图24所示,线圈铁芯部62B-1具有三个线圈50B、E型形状的铁芯部60B。线圈铁芯部62B-1以具有与铁芯部60B的铁芯磁极相同数量的线圈50B的方式构成。
即,在E型形状的铁芯部60B的三个突部的各个的外周经由线圈架65B卷绕线圈50B。铁芯部60B的这三个突部分别为铁芯磁极。
通过向线圈铁芯部62B的线圈50B的通电,铁芯部60B的三个突部的各自的前端部成为铁芯磁极601B~603B,铁芯磁极601B~603B以在可动体30B的旋转方向上交替地具有不同极性的方式被磁化。并且,成为铁芯磁极601B~603B的铁芯部60B的三个突部的前端的周围分别被线圈架65B的凸缘覆盖。
线圈铁芯部62B-1的铁芯磁极601B、602B、603B以与磁铁70B-1对置的方式圆弧状地配置。
另外,与线圈铁芯部62B-1相同地构成的线圈铁芯部62B-2以相对于线圈铁芯部62B-1在壳体21B的长边方向上分隔且以轴部40B为中心点对称的方式配置。另外,线圈铁芯部62B-2以线圈铁芯部62B-2的铁芯磁极601B、602B、603B与磁铁70B-2对置的方式配置。
<磁铁70B>
如图25所示,磁铁70B-1、70B-2分别固定于在中央部设置有轴承部34的可动体主体32两端部的磁铁固定部326a、326b。
磁铁70B-1、70B-2的磁极面72以在与轴部40B轴正交的长边方向上相互分隔且在成为向外侧凸的圆弧状的方式配置。而且,线圈铁芯部62B-1、线圈铁芯部62B-2的铁芯部60B的铁芯磁极601B~603B与磁铁70B-1、70B-2对置。磁铁70B-1、70B-2的磁极面72分别具有在旋转方向上交替地排列的不同的磁极721B~724B。
在磁铁70B-1与线圈铁芯部62B-1的铁芯部60B之间、及磁铁70B-2与线圈铁芯部62B-2的铁芯部60B之间产生磁吸引力,作为磁性弹簧发挥功能。即,在长边方向上分隔的可动体30B的两端部中分别产生因磁吸引力而产生磁性弹簧。
通过由这样的磁吸引力而产生的磁性弹簧,在泵1B为非通电状态、即处于常态时能抑制绕轴部40B的可动体30B的旋转。具体的说,在线圈铁芯部62B-1、62B-2的铁芯部60B的中央的铁芯磁极601B、磁铁70B-1、70B-2的中央的二极722B、723B的中央部分对置的位置,通过磁吸引力拉合铁芯部60B-1、60B-2与磁铁70B-1、70B-2。
在这些铁芯部60B-1、60B-2与磁铁70B-1、70B-2之间分别产生磁吸引力。在可动体30B的长边方向上产生的两个磁吸引力由于夹持轴部40B而互相处于同一直线上且向相反方向产生,因此相互抵消。
如图22所示,在泵1B中,磁铁70B-1、70B-2的各磁极721B、722B、723B、724B中相邻的极彼此的边界面的位置(切换位置)位于线圈铁芯部62B的铁芯磁极601B~603B各自旋转方向的长度的中心,在常态时,实现这种位置关系时的可动体30B的位置为旋转基准位置。具体的说,磁极721B、722B的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极602B的旋转方向的长度中心对置。同样,磁极722B、723B的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极601B的旋转方向的长度的中心对置,磁极723B、724B的边界面的位置(切换位置)与铁芯磁极603B的旋转方向的长度的中心对置。
图26是表示涉及本发明第三实施方式的泵的磁回路结构的图。并且,这里仅说明由一侧的线圈铁芯部62B-1以及磁铁70B-1提供的磁回路,关于由线圈铁芯部62B-2以及磁铁70B-2提供的磁回路的说明省略。
磁铁70B-1在与线圈铁芯部62B-1对置的磁极面72中具有在旋转方向上交替地排列的四个不同的极性。
图26所示的磁铁70B-1(有时以“70B”表示)中,中央的两个磁极722B、磁极723B分别是S极、N极,夹持这些中央的磁极722B、723B的磁极721B、723B分别是N极、S极。磁铁70B-1的磁极721B、722B、723B、724B与线圈铁芯部62B-1(有时以“62B”表示)的铁芯磁极601B、602B、603B对置。
向线圈铁芯部62B的各线圈50B供给电流而对铁芯部60B进行励磁。在铁芯部60B中,以作为铁芯部60B的中央的突部的铁芯磁极601B的磁极、铁芯磁极601B的两侧的铁芯磁极602B、603B的极性不同的方式设定线圈50B的卷绕方向、流向线圈50B的电流的方向等。例如,图26所示的线圈铁芯部62B的作为铁芯部60B的中央的突部的铁芯磁极601B被磁化为N极,铁芯部60B的铁芯磁极602B、603B被磁化为S极。此时,由于铁芯磁极601B、602B、603B被分别对应的线圈50B励磁,因此能够确保高输出的驱动。
如图26所示,与为N极的铁芯磁极601B对置的磁铁70B的磁极722B、723B为S极、N极。为S极的磁极722B相对于为N极的铁芯磁极601B被磁吸引力拉合,为N极的磁极723B相对于为N极的铁芯磁极601B被排斥。另外,由于磁铁70B的磁极721B是N极,因此在与为S极的铁芯磁极602B之间产生磁吸引力。另外,为S极的磁铁70B的磁极724B与为S极的铁芯磁极603B排斥。
通过这些作用,在磁铁70B与线圈铁芯部62B之间产生F1方向的推力,可动体30B向F1方向驱动。在未向线圈50B通电的状态下,通过磁性弹簧的磁吸引力,可动体30B位于旋转基准位置、往复运动时的中立位置。
另外,在相反方向上向线圈50B供给电流而使铁芯部60B的极性相反、即、使与磁铁70B对置的铁芯部60B的中央部的铁芯磁极601B为S极、使磁极602B、603B为N极。由此,与铁芯部60B对置的磁铁70B向与F1方向相反的方向(-F1方向)旋转移动。可动体30B向与F1方向完全相反的-F1方向驱动。
在可动体30B中,磁铁70B-2与线圈铁芯部62B-2的关系相对于磁铁70B-1与线圈铁芯部62B-1的关系为以轴部40B为中心点对称。因此,磁铁70B-2与线圈铁芯部62B-2的关系与磁铁70B-1与线圈铁芯部62B-1的关系相同。因此,在磁铁70B-2与线圈铁芯部62B-2之间也能够与磁铁70B-1与线圈铁芯部62B-1之间的推力相同地产生F1方向或-F1方向的推力。由此,通过在可动体30B的两端部中的磁回路中有效地产生的磁吸引力以及排斥力,可动体30B以轴部40B为中心而适当地旋转往复。
如此,在泵1B中,与第一实施方式相同,通过改变向线圈50B供给的电流的方向,能够在振动方向上使具备磁铁70B的可动体30B往复运动(往复振动)。并且,该泵1B的驱动原理是与由上述式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)实现的第一实施方式的泵1相同的动作原理。
由磁铁70B-1与铁芯部60B-1提供的磁回路的磁性弹簧、及由磁铁70B-2与铁芯部60B-2提供的磁回路的磁性弹簧弹性支撑可动体30B,通过由共振产生的可动体30B的往复旋转使可动壁822位移,驱动泵部80。因此,泵1B进一步薄型化且能够确保泵1B所期望的压力以及流量、实现泵1B的高输出化。
另外,由于在泵1B的一侧的磁回路中线圈铁芯部62B具有三个线圈50B,因此相比于线圈50B为一个的情况,能够分散线圈的配置空间,能够提高线圈设计的自由度,能够实现驱动输出的增加以及薄型化。
(第四实施方式)
图27是涉及本发明第四实施方式的泵的外观立体图。图28是表示涉及本发明第四实施方式的泵的内部结构的立体图。图29是表示涉及本发明第四实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。图30是涉及本发明第四实施方式的泵的分解立体图。图31是涉及本发明第四实施方式的泵中的线圈铁芯部的立体图。图32是涉及本发明第四实施方式的泵中的可动体的立体图。
泵1C除了磁回路结构不同的方面以外,具有与对应于图1所示的第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。因此,以下,在同一构成元件中标注同一符号,省略关于同一构成元件的说明。
图27~图32所示的泵1C除了由磁铁70C与线圈铁芯部62C提供的磁回路数量为一个的方面、磁铁70C的极数与线圈铁芯部62C的极数不同的方面,具有与第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。
<泵1C的整体结构>
如图27以及图28所示,泵1C在俯视矩形形状的壳体21C内以配置于壳体21C的中央的轴部40C为中心往复旋转(往复转动)自如地设置可动体30C。壳体21C与关闭壳体21C的开口部的罩22C一起构成泵1C的箱体。
在壳体21C中,轴部40C设置于壳体21C的长边方向的两端部的一侧。可动体30C在与轴部40C的轴向正交的方向上延伸且以轴部40C为中心转动自如地设置于壳体21C内。在可动体30C的一端部设置轴部40C插通的轴承部34,在可动体30C的另一端部设置二极的磁铁70C。
另一方面,在壳体21C内,沿壳体21C的长边方向的另一侧的端壁部设置线圈铁芯部62C。线圈铁芯部62C配置于经由气盖与磁铁70C对置的位置,具有三个铁芯磁极601C、602C、603C。
另外,在壳体21C内,沿可动体30C的延伸方向设置具有与泵部80a、80b相同的基本结构的一对泵部80C。另外,在壳体21C的进深方向上,一对泵部80C以夹持可动体30C的方式设置。并且,各泵部80C的可动壁822连接于与泵1、泵1A或泵1B中的按压部35的按压件351相同地构成的可动体30C的按压部35的按压件351,通过可动体30C的往复旋转(转动)进行位移。通过该可动壁822的位移可实现从喷出部86C的空气的喷出。
<线圈铁芯部62C>
如图31所示,线圈铁芯部62C具有线圈50C、E型形状的铁芯部60C。铁芯部60C具有从具有预定的高度、这里与壳体21C以及可动体30C的高度大致相等的高度的背面部608向同一方向并行地突出设置的铁芯磁极601C~603C。在本实施方式中,铁芯磁极601C~603C的厚度(高度方向的长度)比背面部608的厚度薄,分别从背面部608的高度方向的中央部分向同一方向突出。由此,铁芯磁极601C~603C的前端面在可动体30C的旋转方向上较长地形成,成为前端侧为凹状的圆弧形状面。在线圈铁芯部62C中,线圈50C的数量为一个,经由线圈架65C在作为铁芯部60C的中央的突部的铁芯磁极601C的周围卷绕线圈50C。
即,在线圈铁芯部62C中,通过向线圈50C的通电而对位于线圈50C的内侧的铁芯部601C的前端进行磁化。此时,铁芯磁极601C的极性、从两侧夹持铁芯磁极601C的铁芯磁极602C、603C的极性不同。由此,作为铁芯部60C的突部的铁芯磁极601C~603C以在可动体30C的旋转方向上交替地具有不同的极性的方式被磁化。并且,铁芯磁极601C的前端的周围被线圈架65C的凸缘覆盖。
线圈铁芯部62C的铁芯磁极601C、602C、603C以分别与磁铁70C对置的方式圆弧状地配置。
<磁铁70C>
如图32所示,磁铁70C经由形成于可动体主体32C的另一端部上的磁铁固定部326C固定。并且,在可动体主体32C的一端部上设置有用于使轴部40C插通的轴承部34。
磁铁70C的磁极面72C以成为凸出的圆弧状的方式配置在可动体主体32C的另一端部上,与铁芯部60C的铁芯磁极601C~603C对置。磁铁70C的磁极面72C具有在可动体30C的旋转方向上排列的不同极性的磁极721C、722C。
磁铁70C配置于如磁铁70C的磁极721C、722C的边界面的位置(切换位置)位于磁铁70C的延伸方向(长边方向)的轴线上、且磁铁70C的磁极721C、722C的边界面的位置(切换位置)与线圈铁芯部62C的中央的铁芯磁极601C的旋转方向的中心重合的位置。
在磁铁70C与线圈铁芯部62C的铁芯部60C之间产生磁吸引力,作为磁性弹簧发挥功能。在可动体30C的长边方向的另一端部上产生因磁吸引力而产生的磁性弹簧。
通过由磁铁70C以及线圈铁芯部62C的铁芯部60提供的磁性弹簧,在泵1C为非通电状态、即处于常态时能抑制绕轴部40C的可动体30C的旋转。具体的说,在铁芯部60C的中央的铁芯磁极601C与磁铁70C的中央的两极721C、722C的中央部分对置的位置上,铁芯部60C与磁铁70C被磁吸引力拉合。
通过磁铁70C与铁芯部60C被磁吸引力拉合,可动体30C在作为往复旋转(转动)时的摆动范围的中心位置的基准位置、即以轴部40C为中心的摆动运动的摆动范围的中心(旋转基准位置)上以水平状态被维持。
如图29所示,磁铁70C以及线圈铁芯部62C以磁铁70C的各磁极721C、722C的边界面的位置(切换位置)在长边方向上与线圈铁芯部62C的中央的铁芯磁极601C的旋转方向的长度的中心重合的方式配合在壳体21C内。在常态时,实现这样的位置关系时的可动体30C的位置为旋转基准位置。可动体30C可仅以相同的距离从该位置向壳体21C的进深方向、即与壳体21C的长边方向以及轴向两者正交的方向往复旋转(往复转动)。
图33是表示涉及本发明第四实施方式的泵的磁回路结构的图。
磁铁70C在与线圈铁芯部62C对置的磁极面72C中具有排列于旋转方向上的不同极性721C、722C。在图33所示的磁铁70C中,两个磁极721C、磁极722C是S极、N极,与线圈铁芯部62C的磁极对置。
向线圈铁芯部62C的线圈50C供给电流而对铁芯部60C进行励磁。此时,以作为铁芯部60C的中央的突部的铁芯磁极601C的极性、铁芯磁极601C的两侧的铁芯磁极602C、603C的极性不同的方式设定线圈50C的卷绕方向、流向线圈50C的电流的方向等。
例如,在图33所示的线圈铁芯部62C中,铁芯部60C的中央的铁芯磁极601C被磁化为N极,铁芯部60C的铁芯磁极602C、603C被磁化为S极。此时,铁芯磁极601C被线圈50C励磁。
如图33所示,与成为N极的铁芯磁极601C对置的磁铁70C的磁极721C、722C为S极、N极。为S极的磁极721C相对于为N极的铁芯磁极601C被磁吸引力拉合,为N极的磁极722C相对于为N极的铁芯磁极601C被排斥。
通过这些作用,在磁铁70C与线圈铁芯部62C之间产生F1方向的推力,可动体30C向F1方向驱动。
在未向线圈50C通电的状态下,如上述,可动体30C通过由磁铁70C以及线圈铁芯部62C提供的磁性弹簧位于旋转基准位置、往复运动时的中立位置。
另外,在相反方向上向线圈50C供给电流而使铁芯部60C的极性相反的、即、使与磁铁70C对置的铁芯部60C的中央部的磁极601C为S极、使铁芯磁极602C、603C为N极。由此,与这些对置的磁铁70C向与F1方向相反的方向(-F1方向)旋转移动。可动体30C向与F1方向完全相反的-F1方向驱动。
由此,可动体30C在可动体30C的另一端部中通过由磁铁70C以及线圈铁芯部62C提供的磁回路中有效地产生的磁吸引力以及排斥力以轴部40C为中心而适当地往复旋转(转动)。
如此,在泵1C中,与第一实施方式相同,通过改变向线圈50C供给的电流的方向而能够在振动方向中使具备磁铁70C的可动体30C往复运动(往复振动)。并且,该泵1C的驱动原理是与由上述式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)实现的第一实施方式的泵1相同的驱动原理。
在泵1C中的磁回路中,铁芯部60C使用线圈50C构成三个铁芯磁极601C、602C、603C。如此,泵1C具有磁铁70C与铁芯部60C的磁回路的磁性弹簧弹性支撑因共振而往复旋转(转动)的可动体30C的结构。因此,可实现泵1C的进一步小型化,在减少泵1C的部件数量、实现泵1C的制造成本低廉化的同时,能够提高泵1C的驱动输出。
<第五实施方式>
图34是涉及本发明第五实施方式的泵的外观立体图。图35是涉及本发明第五实施方式的泵的分解立体图。图36是表示涉及本发明第五实施方式的泵的内部结构的俯视剖视图。图37是涉及本发明第五实施方式的泵中的泵部的分解立体图。图38是表示涉及本发明第五实施方式的泵中的泵部的空气流路的图。图39是用于说明涉及本发明第五实施方式的泵中的可动体的往复旋转运动的示意图。
本实施方式的泵1D除了固定体包括磁铁、可动体包括线圈铁芯部的方面以外,具有与对应于图1所示的第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。因此,以下,在同一构成元件中标注同一符号,省略关于同一构成元件的说明。
<泵1D的整体结构>
图34~图39所示的泵1D除了固定体20D包括磁铁70D(70D-1、70D-2)、可动体30D包括线圈铁芯部62D的方面以外,具有与第一实施方式的泵1的基本结构相同的基本结构。
如图34~图36所示,在本实施方式的泵1D中,固定体20D具有俯视为矩形形状的壳体21D、覆盖向壳体21D的上方开口的开口部分的罩22D、分别设置于在壳体21D的长边方向上分隔的两端壁部的内表面上的一对磁轭73、分别设置于一对磁轭73上的一对磁铁70D-1、70D-2。另外,在壳体21D的进深方向上分隔的两端壁部的内表面上分别设置一对泵部80D。因此,一对泵部80D在壳体21D的进深方向、即可动体30D的往复旋转(转动)方向中,在夹持可动体30D的位置上互相对置地配置。
在壳体21D内,轴部40D以从壳体21D的底面且长边方向的两端部的一侧的部分向壳体21的高度方向延伸的方式设置。在壳体21D内,通过在可动体30D的轴承部34中插通轴部40D,以轴部40D为中心往复旋转(转动)自如地支撑可动体30D。
一对磁轭73分别设置于在壳体21D的长边方向上分隔的两端壁部的内表面上。一对磁轭73分别由磁性材料构成,具有包括与壳体21的端壁部对置的平坦面、与该平坦面相反侧的圆弧状面的大致长方体形状。各磁轭73以平坦面与壳体21的端壁部的内表面对置、圆弧状面朝向壳体21的内侧的方式固定于壳体21的端壁部的内表面上。因此,如图36所示,分别设置于在壳体21D的长边方向上分隔的两端壁部的内表面上的一对磁轭73的圆弧状面通过磁铁70D-1、70D-2以及可动体30D而互相对置。
<磁铁70D>
如图36所示,磁铁70D-1、70D-2分别具有与一对磁轭73的圆弧状面相应的圆弧状面。磁铁70D-1、70D-2分别设置于一对磁轭73的圆弧状面上。磁铁70D-1、70D-2分别在与可动体30D对置的磁极面72D上具有两个磁极721D、722D。两个磁极721D、722D具有沿可动体30D的旋转(转动)方向排列的互不相同的磁极。如图39A以及图39B所示,例如,磁极721D为S极,磁极722D为N极。如此,在本实施方式的泵1D中,与第一实施方式~第四实施方式的泵1、1A~1C不同,固定体20D包括磁铁70D-1、70D-2。
<可动体30D>
在本实施方式的泵1D中,可动体30D由磁性体(强磁性体)构成,也作为线圈铁芯部62D发挥功能。如图35以及图36所示,可动体30D具备具有臂部324a的可动体主体32D、设置在臂部324a上的按压部35、设置在臂部324a的前端部上的线圈架65D、卷绕于线圈架65D并从电源供给部供电的线圈50D。并且,本实施方式的按压部35具有与上述第一实施方式至第五实施方式的泵1、1A~1C各自的按压部35相同的结构。
通过在轴承部34中插通轴部40D而在壳体21D内往复旋转(转动)自如地支撑可动体30D。可动体主体32D具有轴承部34嵌合的中央开口部322(参照图3)、从可动体主体32D向与轴部40D的轴向正交的方向延伸而设置的臂部324a。可动体主体32D以及臂部324a两者由磁性体(强磁性体)构成,进一步一体化。因此,通过向以经由线圈架65D包围臂部324a的前端部的方式设置的线圈50D通电,可动体30D的两端部由互不相同的磁极进行磁化。如此,在本实施方式的泵1D中,可动体30D的臂部324a作为卷绕线圈50D的铁芯部60D发挥功能,而且,可动体30D作为线圈铁芯部62D发挥功能。而且,通过向线圈50D的通电对可动体30D的两端部进行励磁,作为线圈铁芯部62D的铁芯磁极发挥功能。因此,在本实施方式的泵1D中,可动体30D能够视为包括线圈铁芯部62D的结构。另外,还能够视为在臂部324a的前端部设置线圈铁芯部62D。
可动体30D以一端部在与轴部40D的轴向(旋转轴)正交的方向上通过气盖与磁铁70D-1对置、另一端部在与轴部40D的轴向(旋转轴)正交的方向上通过气盖与磁铁70D-2对置的方式配置于壳体21内。另外,由于可动体主体32D以及臂部324a两者由磁性体(强磁性体)构成,因此在可动体30D的一端部与磁铁70D-1之间、及可动体30D的另一端部与磁铁70D-2之间形成磁回路。图39A表示向线圈50D通电、与磁铁70D-1对置的可动体30D的一端部用S极磁化、与磁铁70D-2对置的可动体30D的另一端部用N极磁化的状态。另外,图39B表示在反方向上向线圈50供给电流、使可动体30D两端部的极性相反、即用N极磁化与磁铁70D-1对置的可动体30D的一端部、用S极磁化与磁铁70D-2对置的可动体30D的另一端部。如图39A以及图39B所示,通过作为线圈铁芯部62D的铁芯磁极发挥功能的可动体30D的一端部、磁铁70D-1提供磁回路。同样,通过线圈铁芯部62D的铁芯磁极发挥功能的可动体30D的另一端部、磁铁70D-2提供磁回路。
<泵部80D>
如图37所示,一对泵部80D分别具有底座801、隔板部802、缸体部803、阀84a、84b、阀罩部805、以及流路形成部807。底座801具有一个开口部,隔板部802的插入部822a从背面侧插通到该开口部内,以插入部822a向前面侧突出的状态配置。
隔板部802具有一个插入部822a、一个可动壁822。在具有挠性并进行弹性变形的可动壁822的背面侧上配置缸体部803的室形成部824。隔板部802与缸体部803以隔板部802的可动壁822与缸体部803的室形成部824构成作为密闭空间的密闭室82的方式相互安装。
如图38所示,阀84a以堵塞对被可动壁822以及室形成部824限定的密闭室82与吸入部83D进行连通的流路的方式设置。若密闭室82内的压力降低至预定的阈值,则打开阀84a,通过吸入部83D向密闭室82内吸入空气。若密闭室82内的压力超过预定的阈值,则阀84a关闭,停止通过吸入部83D向密闭室82内的空气的吸入。阀84b以堵塞对被可动壁822以及室形成部824限定的密闭室82与喷出部86D进行连通的流路的方式设置。若密闭室82内的压力超过预定的阈值,则阀84b打开,通过喷出部86D向外部排出密闭室82内的空气。若密闭室82内的压力降低至预定的阈值,则阀84b关闭,停止通过喷出部86D从密闭室82内向外部的空气的排出。
返回图37,阀罩部805从缸体部803的背面侧安装于缸体部803。另外,流路形成部807从阀罩部805的背面侧安装于阀罩部805。在流路形成部807上形成用于向密闭室82内吸入空气的吸入部83D、用于从密闭室82内排出空气的喷出部86D。吸入部83D以及喷出部86D以从流路形成部807的背面侧向外侧突出的方式形成。如图34所示,吸入部83D以及喷出部86D从泵1D的壳体21D的短边方向的壁部向外部突出。
图38表示用于通过吸入部83D向密闭室82内吸入空气的流路、用于通过喷出部86D排出密闭室82内的空气的流路。图38中的箭头表示空气的流动。若打开阀84a,则通过吸入部83D向密闭室82内吸入空气。另一方面,若打开阀84b,则通过喷出部86D向外部排出密闭室82内的空气。与上述的第一实施方式~第四实施方式的泵1、1A~1C相同,在密闭室82的插入部822a连接按压部35的按压件351。因此,若可动体30D往复旋转(转动),则伴随可动体30D的往复旋转运动(转动运动)而密闭室82内的压力变化,执行向密闭室82的空气的吸入以及从密闭室82向外部的空气的排出。
其次,参照图39A以及图39B,说明泵1D中的可动体30D的往复旋转运动。图39A表示向线圈50D通电并用S极磁化与磁铁70D-1对置的可动体30D的一端部、用N极磁化与磁铁70D-2对置的可动体30D的另一端部的状态。如图39A所示,为S极的可动体30D的一端部与为S极的磁铁70D-1的磁极721D排斥,另一方面,与为N极的磁铁70D-1的磁极722D相吸引。其结果,使可动体30D向F1方向旋转(转动)的推力在可动体30D的一端部中产生。另一方面,为N极的可动体30D的另一端部与为S极的磁铁70D-2的磁极721D相吸引,另一方面,与为N极的磁铁70D-2的磁极722排斥。其结果,使可动体30D向F1方向旋转(转动)的推力在可动体30D的另一端部中产生。
另外,图39B表示在反方向上向线圈50供给电流并使可动体30D的两端部的极性相反、即用N极磁化与磁铁70D-1对置的可动体30D的一端部、用S极磁化与磁铁70D-2对置的可动体30D的另一端部的状态。如图39B所示,为N极的可动体30D的一端部与为S极的磁铁70D-1的磁极721D相吸引,另一方面,与为N极的磁铁70D-1的磁极722D排斥。其结果,在可动体30D的一端部中产生使可动体30D向-F1方向旋转(转动)的推力。另一方面,为S极的可动体30D的另一端部与为S极的磁铁70D-2的磁极721D排斥,另一方面,与为N极的磁铁70D-2的磁极722D相吸引。其结果,在可动体30D的另一端部中产生使可动体30D向-F1方向旋转(转动)的推力。根据这样的结构,通过向线圈50D中供给适当频率的交流电流,可动体30D在壳体21D内以轴部40D为中心而适当地往复旋转(转动)。
如此,在泵1D中,与第一实施方式相同,通过改变向线圈50D供给的电流的方向,能够在振动方向上使包括线圈铁芯部62D的可动体30D往复运动(往复振动)。并且,该泵1D的驱动原理是与由上述式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)实现的第一实施方式的泵1相同的动作原理。并且,在本实施方式中,由于往复旋转(转动)的可动体30D的臂部324a中设置线圈50D,因此,本实施方式的振动促动器10是可动线圈式的促动器。另一方面,在上述第一实施方式~第四实施方式中,由于在往复旋转(转动)的可动体30、30A、30B、或30C中设置磁铁70、70A、70B、或70C,因此第一实施方式~第四实施方式的振动促动器分别是可动磁铁式的促动器。
至此详述的各实施方式的泵例如可以搭载于可穿戴设备、测量血压等。另外,作为泵装置,可以作为在袖口上一体地设置泵的血压计。另外,能够作为设置于水槽中的空气泵而使用。泵装置的驱动源可通过干电池等的电池驱动。该情况下,将干电池的电流转换为泵驱动用的电流、即、将直流转换为交流的结构是当然的。
<第六实施方式>
图40是示意地表示涉及本发明第五实施方式的空气供给装置的图。图40所示的泵装置例如是作为空气供给装置的血压装置10E。
血压装置10E具有袖口102、向袖口102输送空气的管部5、驱动单元104。
驱动单元104具有驱动控制部106、作为本实施方式的泵1A~1D任一个的共振泵1E。从驱动控制部106输入为了驱动共振泵1E而转换的驱动信号。
驱动控制部106连接于共振泵1E,安装用于驱动振动促动器10的电路。驱动控制部106对共振泵1E供给驱动信号。
共振泵1E按照来自驱动控制部106的驱动信号而驱动。具体的说,在共振泵1E的喷出部86中连接管部5的状态下,通过可动体30振动、驱动泵部80,能够向血压计检测器等的袖口适当地供给空气。
通过该结构能够确保薄型且所期望的压力、流量。以上,关于本发明的实施方式进行说明。并且,以上的说明是本发明的适合的实施方式的例证,本发明的范围并不限于此。即,关于上述装置的结构、各部分的形状的说明是一例,在本发明范围中可进行相对于这些示例的多种变更、追加是明确的。
产业上的可利用性
涉及本发明的泵以及空气供给装置具有能够进一步实现薄型化并能够确保高喷出压力以及大的搬运流量的效果,例如,作为期望薄型化高输出化的可穿戴装置是有用的。因此,本发明具有产业上的可利用性。

Claims (13)

1.一种泵,其特征在于,
具有:
进行电磁驱动的振动促动器;以及
通过上述振动促动器的电磁驱动来吸入喷出流体的泵部,
上述振动促动器具有:
固定体,其包括具有线圈以及卷绕上述线圈的铁芯部的线圈铁芯部、以及与上述铁芯部的端部对置配置的磁铁中的一方,设置有上述泵部;
可动体,其包括上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,通过上述磁铁的磁吸引力而被弹性支撑;以及
往复旋转自如地支撑上述可动体的轴部,
上述泵部具有:
通过上述可动体的旋转移动而可动的可动壁;以及
与流体的喷出口以及流体的吸入口连通且容积由于上述可动壁的位移而改变的密闭室,
上述可动体具有按压部,该按压部伴随上述可动体的往复旋转运动而以上述轴部为中心圆弧状地移动,并与上述可动壁抵接而进行按压,
上述可动壁配置于上述按压部的移动方向,在被上述按压部按压时进行位移而将上述密闭室内的流体通过上述喷出口喷出。
2.根据权利要求1所述的泵,其特征在于,
上述可动体具有臂部,该臂部从被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑的部位向与上述轴部的轴向正交的方向延伸地设置,在前端部设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,
上述密闭室设置有一对,
一对上述密闭室互相对置地配置在沿上述臂部往复旋转的方向夹持上述臂部的位置,
上述按压部具有与一对上述可动壁对应的一对按压件,
上述密闭室的上述可动壁分别在上述臂部往复旋转时被上述按压件按压。
3.根据权利要求1所述的泵,其特征在于,
上述可动体具有一对臂部,该一对臂部在中央部被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑,并且在与上述轴部的轴向正交的方向上从上述中央部互相反向地延伸,
在上述臂部的各自的前端部设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的另一方,
在上述固定体上与上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述另一方对置地设置有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述一方,
上述密闭室设置有一对,
一对上述密闭室沿一对上述臂部的延伸方向并列地配置,
上述按压部具有与一对上述可动壁对应的一对按压件,
上述密闭室的上述可动壁分别在上述臂部往复旋转时被上述按压部按压。
4.根据权利要求3所述的泵,其特征在于,
一对上述密闭室连接有各个上述喷出口彼此。
5.根据权利要求2至4任一项所述的泵,其特征在于,
上述按压件连接于上述可动壁。
6.根据权利要求1至5任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁设置于上述可动体以及上述固定体中的一方,由设置于上述可动体以及上述固定体中的另一方的上述线圈铁芯部的上述铁芯部构成磁性弹簧。
7.根据权利要求1至6任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁着磁为三极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的二磁极。
8.根据权利要求1至6任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁被着磁为四极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的三磁极。
9.根据权利要求1至6任一项所述的泵,其特征在于,
上述磁铁被着磁为四极,
上述线圈铁芯部的上述铁芯部具有分别卷绕三个上述线圈且在上述磁铁的着磁方向上与上述磁铁对置的三磁极。
10.根据权利要求1至6任一项所述的泵,其特征在于,
上述可动体在一端部被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑,在另一端部侧具有上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述另一方,
上述固定体具有相对于上述另一方在与上述可动体的旋转轴正交的方向上对置的、上述线圈铁芯部和上述磁铁中的上述一方,
上述磁铁被着磁为二极。
11.根据权利要求10所述的泵,其特征在于,
上述铁芯部具有卷绕一个上述线圈的三磁极。
12.根据权利要求1或2所述的泵,其特征在于,
上述可动体在一端部被上述轴部往复旋转自如地枢轴支撑,还包括上述线圈铁芯部,
上述固定体包括相对于上述线圈铁芯部在与上述可动体的旋转轴正交的方向上对置的上述磁铁。
13.一种空气供给装置,其特征在于,
包括权利要求1至12任一项所述的泵。
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