CN1926334A

CN1926334A - 电磁泵

Info

Publication number: CN1926334A
Application number: CNA2004800425010A
Authority: CN
Inventors: 大久保政志
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2024-03-22
Also published as: US20060127251A1; US7621723B2; WO2005090786A1; CN100567732C

Abstract

形成完成气体或者液体的泵唧作用的、极其小型且薄型的泵装置，可以适合用作为电子设备冷却用的泵装置等。本发明的电磁泵是在由一对壳体(20a、20b)将两端面封闭的缸体内，将与所述各个壳体(20a、20b)的端面之间作为泵室(30a、30b)，设置能够滑动的具备有磁性体的可动元件(10)，在所述缸体的外部周围设置空心的电磁线圈(50a、50b)，对电磁线圈(50a、50b)通电，使所述可动元件(10)在缸体轴线方向上做往复运动，从而输送流体，在该电磁泵中，在所述壳体(20a、20b)的所述缸体的端面部分内，设置连通所述泵室(30a、30b)与外部的吸入用的阀门(34a、34b)以及排出用的阀门(36a、36b)。

Description

电磁泵

技术领域

本发明是关于电磁泵，更详细地说是关于在气体、液体等的流体输送中使用的小型的电磁泵。

背景技术

在缸体室内设置可做自由往复运动的活塞，通过吸气排气阀使缸体室与外部连通，使活塞往复运动，从而能够完成气体或者液体的泵唧作用。作为利用这种泵唧作用的装置提出了下述两种装置，一种装置是这样构成的，即在气缸内设置的活塞上安装永磁体，在缸体的外周设置电磁线圈，使电磁线圈的电磁力作用于活塞，从而使活塞做往复运动(参照实开平成7-4875号公报)；另外一种泵装置的缸体为双管式结构，使缸体相对，将两段连接起来而构成(参照特开平成6-159232号公报)。

过去的装置是从缸体室的外部使电磁力作用于设置在缸体室中的活塞，从而做往复运动，在过去的装置中采用的结构是，将缸体设置成轴线方向的细长的形状，活塞吸气排气的移动行程比较大。因此，像用在笔记本电脑等的小型电子设备的冷却的情况那样要求小而薄的泵装置时，利用过去的泵装置的结构存在难以小型化的问题。另外，因为使活塞做往复运动，因此在驱动时容易产生振动以及噪音，在电子设备等中还存在要求降低振动、实现静音化的问题。

本发明正是为了要解决这些问题而提出的，其目的在于提供一种电磁泵，该电磁泵能够有效地力图使装置小型化、薄型化，降低驱动时的振动，能够适合装在电子设备上。

发明内容

本发明为实现上述的目的而具备有下面的结构。

也就是说其特征在于，该电磁泵在由一对壳体将两端面封闭的缸体内，将与上述各个壳体的端面之间的部分作为泵室，设置能够滑动的具有磁性体的可动元件，在上述缸体的外部周围设置了空心的电磁线圈，对电磁线圈通电，使上述可动元件在缸体的轴线方向上做往复运动，从而输送流体，在该电磁泵中，在上述壳体的上述缸体的端面部分内，设置了将上述泵室与外部连通的吸入用阀门和送出用阀门。

根据本发明相关的电磁泵，作为完成气体或者液体的泵唧作用的泵装置，能够形成极其小型且薄型的结构，能够实现可靠的泵唧作用，正好可以作为电子设备的冷却用泵装置等来使用。

附图说明

图1表示的是与本发明相关的电磁泵的结构的剖视图；图2表示的是电磁泵的可动元件的结构的立体图；图3表示的是形成多级型的可动元件的结构的剖视图；图4A、4B表示的是在外磁轭上设置贯通孔来作为连通管的例子的说明图。

具体实施方式

以下与附图一起详细说明本发明的合适的实施形态。

图1表示的是与本发明相关的电磁泵的结构的剖视图。

本实施形态的电磁泵的结构是，在形成为圆筒状的缸体内设置具备有永磁体(永久磁铁)的可动元件，该可动元件能够在缸体的轴线方向上滑动，使在缸体外周设置的电磁线圈的电磁力作用于可动元件，使可动元件做往复运动，从而完成泵唧作用。

在图1中，10是设置的在缸体的轴线方向上可以往复运动的可动元件。

可动元件10是由形成为圆板状的永磁体12和在厚度方向上夹着永磁体12的一对内磁轭14a、14b构成的。永磁体12是在厚度方向上被磁化了的永久磁铁，该磁性体12的一面为N极，另一面为S极。内磁轭14a、14b是由软磁性材料形成的，各个内磁轭14a、14b具备有直径略大于永磁体12而形成的平板部分15a、以及在平板部分15a的边缘部分竖立着的短筒状的凸缘部分15b。

16是覆盖永磁体12的外周围侧面的由塑料等非磁性材料制成的密封材料。密封材料16是起到覆盖的作用，它为了不使永磁体12生锈而不将永磁体材料12露出在外面，另外还具有以及将永磁体12和内磁轭14a、14b形成一体的作用。密封材料16是这样设置，使它填充被夹在内磁轭14a、14b之间的永磁体12的外周侧面，但是形成的密封材料16的外周直径略小于内磁轭14a、14b的外周直径。如果这样形成密封材料16，则具有的优点是，在对内磁轭14a、14b的外周面进行精加工磨削时，能够在密封材料16不接触磨削刀具、不损伤磨削刀具的情况下进行作业，另外的优点是，在密封材料16的热膨胀系数比内磁轭14a、14b的热膨胀系数大的情况下，可以防止在高温状态下使用泵的时候可动元件10和缸体之间的空隙由于密封材料16的热膨胀而减少或者消失，能够使泵稳定地工作。

图2表示的是由内磁轭14a和14b夹着的永磁体12利用密封材料16形成一体、而且可动元件10形成圆柱状的状态的立体图。因为内磁轭14a、14b是在周边部分使凸缘15b竖立起而形成的，所以在可动元件10的轴线方向的两个端面形成了凹部10a。本实施形态的电磁泵是由于在可动元件10的两个端面设置凹部10a，才能够形成薄型的电磁泵，利用凸缘15b的作用，使可动元件10可以可靠地进行往复运动。

可动元件10是在缸体内进行往复运动的，但是在本实施形态中，是使一对壳体组合形成圆筒状的缸体，可动元件10设置在这种缸体内。

在图1中，20a、20b是形成缸体的由非磁性材料来制成的一对壳体，20a是上壳体，20b是下壳体。在本实施形态中，使形成为圆筒状的筒体部分24从下壳体20b的本体22b延伸出去，使筒体部分24的端部嵌合在上壳体20a的本体22a上设置的嵌合槽28中，构成容纳可动元件10的缸体。在嵌合槽28的与筒体部分24的端面接触的部位设置密封材料29，由于使筒体部分24的端面碰到密封材料29，所以将缸体内部相对外部进行密封。另外，也可以使筒体部分24从上壳体20a延伸出去，并嵌合在下壳体20b上。另外，筒体部分24也可以与上壳体20a及下壳体20b分开形成。

这样，由上壳体20a和下壳体20b组合形成的缸体的两个端面是由上壳体20a的本体22a及下壳体的本体22b来封闭的，在可动元件10的两个端面上形成了各自的泵室30a、30b。

另外，可动元件10是在与筒体部分24的内侧面接触的状态下，在与筒体部分24以气密或者液密来密封的状态下滑动的。为了使可动元件10的滑动性能良好，在内磁轭14a、14b的外周面上施加了含氟树脂覆盖层或DLC(类金刚石碳)覆盖层等的兼有润滑性与防锈性的覆盖层。另外，还能够设置为了防止可动元件10在圆周方向上转动的止转器。

泵室30a、30b相当于是在可动元件10的两个端面和上壳体20a的本体22a和下壳体20b的本体22b之间形成的空隙部分。

在本实施形态中，上壳体20a的本体22a形成为向可动元件10的一边的端面形成的凹部10a内突出的形状，同样地，下壳体20b的本体22b形成为向可动元件10的另一边的端面形成的凹部10a内突出的形状，泵室30a、30b是在断面形状为弯曲的空间部分中形成的。

32是在本体22a、22b的端面上安装的减震器。减震器32是为了吸收在可动元件10的移动范围的终端位置当内磁轭14a、14b与本体22a、22b的端面接触时产生的冲击而设置的。另外，减震器除了设置在本体22a、22b的端面上，也可以设置在内磁轭14a、14b的端面与本体22a、22b接触的面上。

34a是在上壳体20a的本体22a中与泵室30a相连通而设置的吸入用的阀门，36a是在本体22a中与泵室30a相连通而设置的排出用的阀门。34b是在下壳体20b的本体22b中与泵室30b相连通而设置的吸入用的阀门，36b是本体22b中与泵室30b相连通而设置的排出用的阀门。

在本实施形态中，由于在向可动元件10的凹部10a内突出的本体22a、22b的内部设置吸入用的阀门34a、34b以及排出用的阀门36a、36b，在缸体的长度范围内容纳吸入用的阀门34a、34b及排出用的阀门36a、36b，力图实现泵装置的薄型化。

38a、38b与吸入用的阀门34a、34b连通，是在上壳体20a与下壳体20b上设置的吸入用的流通路径。40a、40b与排出用的阀门36a、36b连通，是在上壳体20a与下壳体20b上设置的排出用的流通路径。

42是连通上壳体20a的吸入用的流通路径38a与下壳体20b的吸入用的流通路径38b的连通管，44是连通上壳体20a的排出用的流通路径40a与下壳体20b的排出用的流通路径40b的连通管。从而，上壳体20a与下壳体20b的吸入用的流通路径及排出用的流通路径分别与一个吸入口38及输出口40连通。另外，连通管42、44也可以如图4A、4B所示的那样，在上述外磁轭52上形成贯通孔，通过贯通孔使吸入用的流通路径与输出用的流通路径互相连通。

在图1中，50a、50b是包围筒体部分24、即缸体的外周围那样设置的空心的电磁线圈。电磁线圈50a、50b是这样设置，即在缸体的轴线方向以一定距离分开，相对于缸体轴线方向的中心位置处于对称位置。电磁线圈50a、50b是将轴线长度设定成比内磁轭14a、14b的凸缘部分15b的可移动范围更长。

另外，电磁线圈50a与电磁线圈50b的卷绕方向相反，由于是由同一电源通电，则设定成相互之间流着反向的电流。之所以电磁线圈50a、50b的卷绕方向相反，是为了使作用于与永磁体12的磁通交链的电磁线圈50a、50b内流动的电流的作用力叠加，以反作用力作用于可动元件10，这个力成为推动力。

52是形成为包围着电磁线圈50a、50b的外周围的筒状的、由软磁性材料构成的外磁轭。由于是由外磁轭52包围着电磁线圈50a、50b的外周围，则使电磁力可以有效地作用于可动元件10。

之所以在构成可动元件10的内磁轭14a、14b的周边部分竖立设置凸缘，也是为了降低永磁体12的磁性回路的磁阻，使永磁体12所产生的总磁通量增加，同时因为使永磁体12所产生的磁通与电磁线圈50a、50b中流动的电流相对于轴线方向为垂直交链，所以可以有效地产生轴线方向的推力。另外，根据本结构的可动元件10，其质量与产生推力相比较轻，所以能够实现高速响应，能够增加输出流量。

电磁线圈50a、50b以及外磁轭52，是在上壳体20a与下壳体20b组合的时候，通过使外磁轭52嵌合在上壳体20a与下壳体20b上设置的嵌合槽28内，从而能够与缸体(筒体部分24)进行同心组装。图2表示的是可动元件10与电磁线圈50a、50b以及外磁轭52的配置。

可动元件10是通过对电磁线圈50a、50b通以交流电，利用由电磁线圈50a、50b所产生的电磁力的作用而做往复运动(上下运动)。由电磁线圈50a、50b产生的电磁力，因为根据对电磁线圈50a、50b的通电方向，向着一个方向与反方向推动可动元件10，所以利用控制装置，控制对电磁线圈50a、50b的通电时间和通电方向，可以使可动元件10以适当的行程做往复运动。使可动元件10做往复运动，而不使可动元件10的内磁轭14a、14b的端面与上壳体20a的本体22a以及下壳体20b的本体22b的端面碰撞，从而可以抑制装置振动的发生。在可动元件10与本体22a、22b的内表面接触的时候，利用减震器32的作用，可以吸收冲击。

另外，也可以设置检测出在缸体内的可动元件10的移动位置的传感器，基于传感器的检测信号来控制可动元件10的往复运动。作为检测可动元件10的移动位置的方法，可以有在缸体的外部设置检测可动元件10的移动位置的磁检测传感器的方法、以及对减震器32设置压敏传感器以检测可动元件10与减震器32接触的时刻的方法等。在本实施形态的电磁泵中，因为虽然可动元件10的移动行程比较小，但是可以确保泵室30a、30b有比较大的面积，所以可以使可动元件10以高速做往复运动，确保一定的流量。

本实施形态的电磁泵的泵唧作用，是利用电磁线圈50a、50b使可动元件10做往复运动，在泵室30a、30b中交替地吸入流体、排出流体，通过这样的作用完成的。

也就是说，在图1的状态下，如果可动元件10是向下方移动的话，则向一面的泵室30a中引入流体，同时从另一面的泵室30中将流体排出。另外，如果相反可动元件10向上方移动的话，从一面的泵室30a将流体排出，向另一面的泵室30b中引入流体。这样，无论在可动元件10向着哪一侧移动的时候，都能够实现流体的吸排，抑制流体的脉动，高效地输送流体。

本实施形态的电磁泵，因为对可动元件10安装了具备有凸缘部分15b的内磁轭14a、14b，在与可动元件10的两端面接近处设置了吸入用的阀门34a、34b以及排出用的阀门36a、36b，所以能够提供一种极其薄型的小型泵。在本实施形态的电磁泵的情况下，能够制成高15mm、宽20mm左右的小型泵。

另外，本实施形态中的电磁泵能够用于气体或者液体的输送，但流体种类没有限制。在作为液体泵使用的时候，在用一个可动元件10而输送压力不足的情况下，只要如图3所示的那样，使用多个由永磁体12与内磁轭14a、14b组成的同样形状的单位可动元件所连接的多级型的可动元件10即可。54是在相邻的内磁轭14a、14b之间设置的非磁性材料。使永磁体12的磁极方向指向一个方向，对各个单位可动元件，与上述的实施形态一样，设置卷绕方向相反的电磁线圈50、50b。52是包围全部电磁线圈50a、50b的外周而设置的外磁轭。通过多级连接单位可动元件，能够得到具有很大推力的可动元件，能够得到具有所需的输送压力的电磁泵。

另外，在上述实施形态中，是对可动元件10上安装的内磁轭14a、14b设置凸缘15b的结构，但是也可以对内磁轭14a、14b不设置凸缘15b，而是将内磁轭14a、14b形成单板状。这种情况下，虽然由于增加可动元件10的质量，而使高速响应性能恶化，不太有利于泵装置的薄型化，但是却使结构变得简单，能够提高生产率以及降低生产成本。

另外，在上述实施形态中采用的结构是，对可动元件10安装永磁体12，将永磁体12由内磁轭14a、14b夹着，但是可动元件10通常并不一定必须要具备有永磁体12。可动元件10可以由磁性形成，在可动元件10对于电磁线圈50a、50b的一方处于偏移的位置时，只对一方的电磁线圈通电，使可动元件10在轴线方向上移动，而对于另一方的电磁线圈，直到移动到是偏移位置时，对另一方的电磁线圈通电，并停止向一方的电磁线圈的通电，通过这样可以使可动元件再一次向反方向移动。这样，通过对于一对电磁线圈的通电进行通断控制，也可以使可动元件10在轴线方向上做往复运动。

另外，图1中所示的电磁泵的例子是，连通在可动元件10的一侧与另一侧设置的吸入用的流通路径38a、38b，连通在可动元件10的一侧与另一侧设置的排出用的流通路径40a、40b，即所谓使流通路径并联连通，但也可以串联连通流通路径来使用多个电磁泵。在这种情况下，只要是将吸入用的流通路径38b与排出用的流通路径40a连通，或者是将吸入用的流通路径38a与排出用的流通路径40b连通即可。

Claims

1.一种电磁泵，其特征在于，

在由一对壳体将两端面封闭的缸体内，将与所述各个壳体的端面之间作为泵室，设置能够滑动的具备有磁性体的可动元件，在所述缸体的外部周围设置了空心的电磁线圈，对电磁线圈进行通电后，使所述可动元件在缸体的轴线方向上做往复运动，从而输送流体的电磁泵中，

在所述壳体的所述缸体的端面部分内，设置着连通所述泵室与外部的吸入用的阀门以及排出用的阀门。

2.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

所述壳体是由非磁性材料制成的。

3.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

利用一对内磁轭夹着在缸体轴线方向上磁化了的永磁体，从而形成所述可动元件。

4.如权利要求3中所述的电磁泵，其特征在于，

通过非磁性材料在轴线方向上连接多个利用一对内磁轭夹着在缸体轴线方向上磁化了的永磁体而形成的单位可动元件，设置所述可动元件。

5.如权利要求3中所述的电磁泵，其特征在于，

所述内磁轭在夹着永磁体的平板部分的边缘部分，设置与电磁线圈相对配置、并与缸体的内表面滑动接触的短筒状的凸缘部分。

6.如权利要求4中所述的电磁泵，其特征在于，

所述内磁轭在夹着永磁体的平板部分的边缘部分，设置与电磁线圈相对配置、并与缸体的内表面活动接触的短筒状的凸缘部分。

7.如权利要求3中所述的电磁泵，其特征在于，

由所述内磁轭夹着的永磁体的外周面是由非磁性材料构成的密封材料来密封的。

8.如权利要求4中所述的电磁泵，其特征在于，

9.如权利要求5中所述的电磁泵，其特征在于，

10.如权利要求6中所述的电磁泵，其特征在于，

11.如权利要求10中所述的电磁泵，其特征在于，

所述密封材料的外周直径由小于所述内磁轭的外周直径的直径而形成。

12.如权利要求5中所述的电磁泵，其特征在于，

将所述吸入用的阀门与排出用的阀门设置在内磁轭的凸缘部分的内侧形成的凹部内。

13.如权利要求6中所述的电磁泵，其特征在于，

14.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

在所述空心线圈的外周设置着包围空心线圈的、由软磁性材料制成的外磁轭。

15.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

将所述电磁线圈在缸体的轴线方向的长度设置成比在泵室内的内磁轭的可移动范围更长。

16.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

在所述壳体的端面上设置对当可动元件与壳体的端面接触时的冲击进行缓和的减震器。

17.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

在所述可动元件朝向的所述壳体的端面的面上，设置对当可动元件与壳体的端面接触时的冲击进行缓和的减震器。

18.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

连通设置在所述可动元件一方的侧面上设置的泵室的吸入用流通路径与在所述可动元件的另一方的侧面设置的泵室的吸入用流通路径，连通设置在所述可动元件的一方的侧面设置的泵室的排出用流通路径与在所述可动元件的另一方的侧面设置的泵室的排出用流通路径。

19.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

连通设置在所述可动元件的一方的侧面设置的吸入用流通路径与在另一方的侧面设置的排出用流通路径。

20.如权利要求1中所述的电磁泵，其特征在于，

设置检测所述可动元件的移动位置的传感器，基于该传感器的检测信号来驱动控制可动元件。