JP2002112519A - Electromagnetially reciprocating driver - Google Patents

Electromagnetially reciprocating driver

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JP2002112519A
JP2002112519A JP2000299520A JP2000299520A JP2002112519A JP 2002112519 A JP2002112519 A JP 2002112519A JP 2000299520 A JP2000299520 A JP 2000299520A JP 2000299520 A JP2000299520 A JP 2000299520A JP 2002112519 A JP2002112519 A JP 2002112519A
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stroke
thrust
electromagnetic
mover
pole piece
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Norio Matsumoto
規雄 松本
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Hitachi Metals Ltd
Hitachi Metals Kiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct defects of an electromagnetially reciprocating driver in use heretofore, i.e., the need for winding a large amount of thick wire for forming coils, large driver size, and its heavy weight as well, which are pro duced since the power factor is poor and in the extent of 0.3-0.4, though generat ed thrust within its stroke is comparatively flat. SOLUTION: This kind of electromagnetic reciprocating driver, formed by arranging two electromagnetic coils, so that the same poles are generated in opposition to each other, in a yoke whose vertical cross-sectional shape in a plane comprising a shaft is approximately E-shaped, and fitting a movable element which has permanent magnets magnetized in the axial direction and magnetic pole shoes for the movable element adjacent to the permanent magnets, in such a way as to freely reciprocate in the axial direction. The driver has a first peak position of thrust generated by one electromagnetic coil in the front half part near the center of an actuation stroke, and has a second peak position of thrust generated by the other electromagnetic coil in the latter half part near the center of the actuation stroke.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はポンプ、コンプレッ
サー等の圧縮装置、振動機器およびバルブ制御装置等に
使用される、永久磁石を可動子とする電磁往復駆動装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic reciprocating drive using a permanent magnet as a movable element and used for a compression device such as a pump and a compressor, a vibration device, a valve control device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、本文においては、ポンプ、コンプ
レッサー等の圧縮装置への応用を例として記述する。従
来、電磁往復駆動方式によるポンプ、コンプレッサー等
の圧縮装置に使用される電磁往復駆動装置には大別し
て、可動コイル式、可動磁石式および可動鉄心式があ
る。このうち、可動コイル式は精密な制御には最適であ
るが、容量が大になると装置が大型化し高価になるとい
う傾向および可動部への給電構成の信頼性不足等の問題
がある。また可動鉄心式は消費電力が大きいという問題
がある。一方、永久磁石を可動子とする可動磁石式は上
述の問題を解決する電磁往復駆動装置として種々なもの
が提案されている。図6、図7、に代表的従来例を示
す。
2. Description of the Related Art In the following description, an application to a compression device such as a pump or a compressor will be described as an example. 2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic reciprocating drive device used for a compression device such as a pump or a compressor using an electromagnetic reciprocating drive method is roughly classified into a movable coil type, a movable magnet type, and a movable core type. Among them, the moving coil type is most suitable for precise control, but there are problems such as a tendency that the device becomes large and expensive when the capacity is large, and a lack of reliability in a power supply configuration to the moving part. In addition, the movable iron core type has a problem that power consumption is large. On the other hand, various types of movable magnet type using a permanent magnet as a movable element have been proposed as an electromagnetic reciprocating drive device that solves the above-mentioned problem. 6 and 7 show typical conventional examples.

【0003】図6に示す装置は、E形積層ヨーク31に
コイル32を巻回して形成した電磁石2個を空隙を設け
て対向させ、該空隙内に2個の互いに逆向き平行に着磁
された永久磁石33よりなる可動子34を配置したもの
である。通常、可動子34の両側にダイヤフラムを取り
付け往復動自在に弾性支持し、ダイヤフラムポンプとし
て構成される。(ダイヤフラムは図示していない。)
In the device shown in FIG. 6, two electromagnets formed by winding a coil 32 around an E-shaped laminated yoke 31 are opposed to each other with a gap provided therebetween, and two electromagnets are magnetized in opposite directions in parallel in the gap. A movable element 34 composed of a permanent magnet 33 is disposed. Usually, a diaphragm is attached to both sides of the mover 34 and elastically supported so as to be able to reciprocate freely, and is configured as a diaphragm pump. (The diaphragm is not shown.)

【0004】一方、図7に示す装置は、本発明者らが特
開昭54―84603にて提案した可動磁石式の電磁往
復駆動装置を用いたダイヤフラムポンプである。図7は
構成を示す縦断面図である。同図において、ヨーク4,
5により縦断面形状を略E形に形成し、ヨーク4,5内
には相隣る部分に同極が発生するように2個のコイル6
を配設する。次にヨーク4,5内に可動子7を軸方向摺
動自在に介装する。可動子7は軸方向に着磁した永久磁
石8の両端に磁極片9を装着して形成し、軸10に固着
される。軸10の両端にダイヤフラム13を結合、弾性
支持される。
On the other hand, the apparatus shown in FIG. 7 is a diaphragm pump using a movable magnet type electromagnetic reciprocating drive device proposed by the present inventors in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-84603. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the configuration. In FIG.
5, the two coils 6 are formed in the yokes 4 and 5 so that the same polarity is generated in adjacent portions.
Is arranged. Next, the mover 7 is interposed in the yokes 4 and 5 slidably in the axial direction. The mover 7 is formed by mounting magnetic pole pieces 9 on both ends of a permanent magnet 8 magnetized in the axial direction, and is fixed to a shaft 10. Diaphragms 13 are connected to both ends of the shaft 10 and are elastically supported.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図6および図7に示す
装置は構成は異なるものの、推力(軸方向へ発生する
力)の発生原理は同じである。すなわち可動子の永久磁
石の磁力と固定子の電磁コイルに通電することにより発
生する磁力との吸引・反発による相互作用により推力が
発生する。従って、通電方向を変えることにより可動子
を往復駆動することができる。圧縮装置としてみれば、
必要推力を最小材料、最小電力で得られ、かつ組立容易
な電磁往復駆動装置を得ることが理想となる。しかしな
がら、図6に示す装置においては、ストローク内におけ
る発生推力は比較的平坦であるが、力率が0.3〜0.
4程度と悪く、このためコイルには太線を大量に巻く必
要があり、装置が大形となり、重量も大となる欠点があ
る。また互いに逆向きに2個の永久磁石を着磁しなけれ
ばならないので、組立後の着磁はほとんど不可能であ
り、着磁された可動子を、磁力による吸引力をバランス
させながら組立ねばならないという欠点がある。
Although the devices shown in FIGS. 6 and 7 have different constructions, the principle of generation of thrust (force generated in the axial direction) is the same. That is, a thrust is generated by the interaction between the magnetic force of the permanent magnet of the mover and the magnetic force generated by energizing the electromagnetic coil of the stator due to the attraction and repulsion. Therefore, it is possible to reciprocally move the mover by changing the energizing direction. As a compression device,
It is ideal to obtain an electromagnetic reciprocating drive that can obtain the required thrust with the minimum material and the minimum power and is easy to assemble. However, in the apparatus shown in FIG. 6, the generated thrust within the stroke is relatively flat, but the power factor is 0.3 to 0.5.
As a result, it is necessary to wind a large amount of thick wire around the coil, which results in a disadvantage that the device becomes large and heavy. Also, since two permanent magnets must be magnetized in opposite directions, magnetization after assembly is almost impossible, and the magnetized mover must be assembled while balancing the magnetic attraction. There is a disadvantage that.

【0006】一方、図7に示す装置は、力率は0.8〜
0.9程度と良好であり、小型化、軽量化には適してい
るが発生推力がストロークの前半部のみに集中し、後半
部の推力が小さく、結果として小推力であるという欠点
がある。しかしながら、単一の軸方向に着磁すればよい
永久磁石を使うため、組立後の着磁が容易であり、組立
が容易であるという長所がある。本発明の目的は、力率
が良く、発生推力が大きく、かつ小形・軽量である電磁
往復駆動装置、を提供することである。とくに、組立が
容易である図7に示す構成の電磁往復駆動装置の発生推
力を改良した装置を提供することを目的とする。
On the other hand, the device shown in FIG.
It is good at about 0.9, which is suitable for miniaturization and weight reduction, but has a drawback that the generated thrust is concentrated only in the first half of the stroke and the thrust in the second half is small, resulting in a small thrust. However, since a permanent magnet which only needs to be magnetized in a single axial direction is used, there is an advantage that magnetization after assembly is easy and assembly is easy. An object of the present invention is to provide a small and lightweight electromagnetic reciprocating drive device having a good power factor, a large generated thrust, and a small size. In particular, it is an object of the present invention to provide an electromagnetic reciprocating drive having a configuration shown in FIG.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは圧縮装置に
必要とされる、推力とストロークの関係を見直すととも
に、図7に示す構成の電磁往復駆動装置の発生推力を改
良することにより、本発明の電磁往復駆動装置を見いだ
した。すなわち、圧縮装置の動作過程においては、電磁
往復駆動装置より発生する推力とダイヤフラムあるいは
共振バネの弾性力、および圧縮することにより発生する
反力とが相互に作用しており、電磁往復駆動装置に要求
される推力は必ずしもストローク内で平坦である必要は
なく、むしろストロークの中央付近に推力を集中し、ス
トローク内で利用できる推力の総和を最大とすることが
有効であることを見いだした。
The present inventors reviewed the relationship between the thrust and the stroke required for the compression device, and improved the thrust generated by the electromagnetic reciprocating drive having the structure shown in FIG. An electromagnetic reciprocating drive of the present invention has been found. In other words, in the operation process of the compression device, the thrust generated by the electromagnetic reciprocating drive device, the elastic force of the diaphragm or the resonance spring, and the reaction force generated by compression interact with each other. It has been found that the required thrust does not necessarily have to be flat within the stroke, but rather it is effective to concentrate the thrust near the center of the stroke and maximize the total sum of thrust available within the stroke.

【0008】この知見をもとに、図7に示す構成の電磁
往復駆動装置の略E形ヨーク磁極片と可動子磁極片との
関係を見直し、ストローク内の発生推力のピーク位置を
最適に設定するとともに、デイテント力(電磁コイルに
通電しない状態で可動子が磁気的に安定な位置に移動し
ようとする力)の影響を打ち消し得る可動子の永久磁石
長さの最小寸法も設定し、上述した推力―ストローク特
性を設計可能とした。
Based on this finding, the relationship between the substantially E-shaped yoke pole piece and the mover pole piece of the electromagnetic reciprocating drive having the structure shown in FIG. 7 is reviewed, and the peak position of the generated thrust within the stroke is set optimally. At the same time, the minimum dimension of the permanent magnet length of the mover which can cancel the effect of the detent force (the force of the mover moving to a magnetically stable position in a state where the electromagnetic coil is not energized) is also set. Thrust-stroke characteristics can be designed.

【0009】ここで、本発明の電磁往復駆動装置の発生
推力の大きさに影響を与える略E形ヨーク磁極片と可動
子磁極片との相互位置関係について説明する。先ず、発
生推力は永久磁石の磁束量および電磁コイルに入力する
電流量に比例するのは当然であるが、動作ストローク各
位置における推力は、それ以外に上述した略E形ヨーク
磁極片と可動子磁極片との相対位置関係にも大きく影響
される。つまり、動作ストローク位置において最大推力
が得られるのは、その磁気回路のパーミアンスの変化分
が最大の位置となるところである。その位置は、可動子
磁極片と略E形ヨーク磁極片の角部が異極同士で相対す
る位置であり、動作ストローク内に2ヶ所のピーク位置
を設けることが可能である。
Here, the mutual positional relationship between the substantially E-shaped yoke magnetic pole piece and the mover magnetic pole piece which affects the magnitude of the generated thrust of the electromagnetic reciprocating drive device of the present invention will be described. First, it is natural that the generated thrust is proportional to the amount of magnetic flux of the permanent magnet and the amount of current input to the electromagnetic coil, but the thrust at each position of the operation stroke is equal to the above-described substantially E-shaped yoke magnetic pole piece and the mover. It is also greatly affected by the relative positional relationship with the pole piece. That is, the point where the maximum thrust is obtained at the operation stroke position is where the change of the permeance of the magnetic circuit becomes the maximum position. This position is a position where the corners of the mover pole piece and the substantially E-shaped yoke pole piece face each other with different poles, and it is possible to provide two peak positions within the operation stroke.

【0010】本発明の電磁往復駆動装置は、上述した2
ヶ所の発生推力のピーク位置、つまり第1及び第2のピ
ーク推力発生位置を最適に組み合わせて、上述したスト
ロークの中央付近に推力を集中し、ストローク内で利用
できる推力の総和を最大とすることを特徴とする。すな
わち本願の第1の発明は、軸を含む平面における縦断面
形状を略E形に形成したヨーク内に、2個の電磁コイル
を同極が対向して発生するように配置し、かつ軸方向に
着磁した永久磁石とそれに隣接する可動子磁極片とを有
する可動子を軸方向往復動自在に設けて形成した電磁往
復駆動装置において、ヨークの端部がE形磁極片として
可動子と対向し、一方の電磁コイルによる発生推力の第
1のピーク位置を動作ストロークの中央寄り前半部に、
他方の電磁コイルによる発生推力の第2のピーク位置を
動作ストロークの中央寄り後半部に有することを特徴と
する電磁往復駆動装置である。
[0010] The electromagnetic reciprocating drive device of the present invention is characterized in that
Optimum combination of the peak positions of the generated thrusts at the three places, that is, the first and second peak thrust generation positions, to concentrate the thrust near the center of the stroke described above, and to maximize the sum of the thrusts available within the stroke It is characterized by. That is, the first invention of the present application is to dispose two electromagnetic coils in a yoke having a substantially E-shaped vertical cross section in a plane including a shaft so that the same poles are generated opposite to each other, and In an electromagnetic reciprocating drive device formed by providing a movable element having a permanent magnet magnetized on a magnet and a movable element magnetic pole piece adjacent to the permanent magnet in an axially reciprocable manner, the end of the yoke faces the movable element as an E-shaped magnetic pole piece. Then, the first peak position of the thrust generated by one of the electromagnetic coils is set in the first half near the center of the operation stroke,
An electromagnetic reciprocating drive device characterized in that a second peak position of thrust generated by the other electromagnetic coil is provided in the latter half of the operation stroke near the center.

【0011】第2の発明は、軸を含む平面における縦断
面形状を略E形に形成したヨーク内に、2個の電磁コイ
ルを同極が対向して発生するように配置し、かつ軸方向
に着磁した永久磁石とそれに隣接する可動子磁極片とを
有する可動子を軸方向往復動自在に設けて形成した電磁
往復駆動装置において、ヨークの端部がE形磁極片とし
て可動子と対向し、動作ストローク内2ヶ所で可動子磁
極片とE形磁極片の角部が異極同士で相対することを特
徴とする電磁往復駆動装置である。
According to a second aspect of the present invention, two electromagnetic coils are arranged in a yoke having a substantially E-shaped vertical cross section in a plane including a shaft so that the same magnetic poles are generated opposite to each other. In an electromagnetic reciprocating drive device formed by providing a movable element having a permanent magnet magnetized on a magnet and a movable element magnetic pole piece adjacent to the permanent magnet in an axially reciprocable manner, the end of the yoke faces the movable element as an E-shaped magnetic pole piece. The electromagnetic reciprocating drive device is characterized in that the poles of the mover pole piece and the E-shaped pole piece face each other with different poles at two places in the operation stroke.

【0012】上記の発明において前記動作ストロークを
Lとした場合、第1のピーク位置を0.25L〜0.5
L、第2のピーク位置を0.5L〜0.75Lの範囲に
有することが望ましい。また、前記動作ストロークをL
とした場合、前記永久磁石の軸方向長さを0.75L以
上とすることが望ましい。
In the above invention, when the operation stroke is L, the first peak position is set to 0.25 L to 0.5.
L, it is desirable to have the second peak position in the range of 0.5L to 0.75L. Further, the operation stroke is L
In this case, it is desirable that the axial length of the permanent magnet be 0.75 L or more.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を使って本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明の電磁往復駆動装置の
一実施例を示す縦断面図である。同図において、縦断面
形状を略E形に形成したヨーク4内に、相隣る部分に同
極が発生するように2個のコイル6,6を配設する。ヨ
ーク4内に可動子7を軸方向往復動自在に介装する。可
動子7は軸方向に着磁した永久磁石8の両端に磁極片9
を装着して形成し、軸10に固着される。図示しない
が、図7に示すようなダイヤフラムポンプに使用される
場合、可動子7は、軸10の両端にダイヤフラムを結合
し、弾性支持される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the electromagnetic reciprocating drive device of the present invention. In the figure, two coils 6 and 6 are arranged in a yoke 4 having a vertical cross-sectional shape of substantially E so that the same polarity is generated in adjacent portions. A mover 7 is interposed in the yoke 4 so as to be able to reciprocate in the axial direction. The mover 7 has pole pieces 9 at both ends of a permanent magnet 8 magnetized in the axial direction.
And fixed to the shaft 10. Although not shown, when used in a diaphragm pump as shown in FIG. 7, the mover 7 has a diaphragm coupled to both ends of the shaft 10 and is elastically supported.

【0014】図1は、可動子7がストロークの中央位置
にある状態を示し、また説明の都合上、本例の電磁往復
駆動装置のストロークは8mmとする。この状態におい
て、E形磁極片と可動子磁極片の相互関係は、図示のよ
うに、1mmの重なり合い部、および5mmの離間部を
もつ。尚、この状態において、ストローク中央線に対し
て左右対称の構成となる。
FIG. 1 shows a state in which the mover 7 is located at the center position of the stroke. For convenience of explanation, the stroke of the electromagnetic reciprocating drive of this embodiment is 8 mm. In this state, the correlation between the E-shaped pole piece and the mover pole piece has a 1 mm overlap and a 5 mm separation as shown. In this state, the configuration is symmetric with respect to the stroke center line.

【0015】図2は、図1に示した実施例に対し、E形
磁極片と可動子磁極片との各ストローク位置における関
係を説明する図である。(1)ストローク左端位置は、
可動子がストローク始めの位置、すなわちストローク0
mmの位置にある状態である。ここで、E形磁極片が図
示磁気極性(左から順にN、S、N)となるようコイル
に通電すると、可動子には、図の右方向へ動く推力が発
生する。次に、(2)第1のピーク推力位置は、E形磁
極片および可動子磁極片の図示a部が一致するところ、
すなわちストローク3mmの位置である。次に、(3)
第2のピーク推力位置は、E形磁極片および可動子磁極
片の図示b部が一致するところ、すなわちE形磁極片の
中央のS極磁極片の端部位置とN極側可動子磁極片の端
部位置とが一致するところ(ストローク5.5mmの位
置)である。最後に、(4)ストローク右端位置は、ス
トローク終端、すなわちストローク8mmの位置であ
る。尚、本構成はストローク中央線に対して左右対称の
構成であるので、E形磁極片に図2とは逆の磁極が発生
するようにすれば、図2の(4)の位置がストローク始
めの位置となり、上述したと同じ位置関係のストローク
となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the E-shaped pole piece and the mover pole piece at each stroke position with respect to the embodiment shown in FIG. (1) The left end position of the stroke
The mover is at the beginning of the stroke, that is, stroke 0
mm. Here, when the coil is energized so that the E-shaped magnetic pole piece has the illustrated magnetic polarity (N, S, N in order from the left), a thrust that moves rightward in the drawing is generated in the mover. Next, (2) the first peak thrust position is where the E-shaped magnetic pole piece and the mover magnetic pole piece coincide with each other in the illustrated portion a.
That is, the position is at a stroke of 3 mm. Next, (3)
The second peak thrust position is where the illustrated b-portion of the E-shaped magnetic pole piece and the mover magnetic pole piece coincide, that is, the end position of the S-pole magnetic pole piece at the center of the E-shaped magnetic pole piece and the N-pole movable magnetic pole piece. (The position of the stroke 5.5 mm). Finally, (4) the right end position of the stroke is the end of the stroke, that is, the position of the stroke of 8 mm. Since this configuration is symmetrical with respect to the stroke center line, if a magnetic pole opposite to that in FIG. 2 is generated in the E-shaped magnetic pole piece, the position of (4) in FIG. And the stroke has the same positional relationship as described above.

【0016】図3は、図1、図2に示した実施例の、推
力―ストローク特性を示すグラフである。尚、ここで言
う推力は、直流電流を入力して、ストローク各位置での
発生推力を測定したものである。図3のグラフに示す、
ストローク3mm位置にピーク推力をもつ点線は、図2
の右側のコイルのみに通電したときの推力―ストローク
特性であり、ストローク5.5mmの位置にピーク推力
をもつ点線は、図2の左側のコイルのみに通電したとき
の推力―ストローク特性である。実線で示すグラフが両
コイルに同時に通電したときの推力―ストローク特性で
ある。ここで、実線のグラフは、2つの点線のグラフを
足し合わせたグラフとなっている。このことから、第
1、第2のピーク推力位置を最適に設定することによ
り、ほぼ任意の推力―ストローク特性を設定することが
可能であることを示唆している。
FIG. 3 is a graph showing the thrust-stroke characteristics of the embodiment shown in FIGS. The thrust referred to here is obtained by inputting a direct current and measuring the generated thrust at each position of the stroke. As shown in the graph of FIG.
The dotted line having the peak thrust at the stroke 3 mm position is shown in FIG.
2 is a thrust-stroke characteristic when only the right coil is energized, and a dotted line having a peak thrust at a 5.5 mm stroke position is a thrust-stroke characteristic when only the left coil in FIG. 2 is energized. The graph shown by the solid line is the thrust-stroke characteristic when both coils are energized simultaneously. Here, the solid line graph is a graph obtained by adding two dotted line graphs. This suggests that by setting the first and second peak thrust positions optimally, it is possible to set almost arbitrary thrust-stroke characteristics.

【0017】ここで、比較のため、図8、図9を説明す
る。図8は、図7に示した従来例の電磁往復駆動装置
の、E形磁極片と可動子磁極片の関係を示す図である。
(可動子がストローク中央にある状態で示す)図示のよ
うに2mmの重なり合い部と、5mmの離間部をもつ。
図9は、図8に示す電磁往復駆動装置の、図3に示した
と同様の、推力―ストローク特性のグラフである。ここ
において、第1のピーク推力はストローク2mmの位置
にあるが、第2のピーク推力はストローク外(図示しな
いが、実際にはストローク9mmの位置に第2のピーク
推力がある)である。この従来例の電磁往復駆動装置は
第2のピーク推力を、うまく利用しておらず、結果とし
て、ストローク内で利用できる推力が不十分なものとな
っている。
Here, FIGS. 8 and 9 will be described for comparison. FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an E-shaped magnetic pole piece and a mover magnetic pole piece of the conventional electromagnetic reciprocating drive device shown in FIG.
As shown (with the mover in the middle of the stroke), it has a 2 mm overlap and a 5 mm separation.
FIG. 9 is a graph of the thrust-stroke characteristic of the electromagnetic reciprocating drive device shown in FIG. 8, similar to that shown in FIG. Here, the first peak thrust is located at the position of the stroke 2 mm, but the second peak thrust is outside the stroke (not shown, but the second peak thrust is actually at the position of the stroke 9 mm). This conventional electromagnetic reciprocating drive does not make good use of the second peak thrust, and as a result, the thrust available within the stroke is insufficient.

【0018】図3に示す本発明の実施例の電磁往復駆動
装置の推力―ストローク特性と、図9に示す従来例の電
磁往復駆動装置の推力―ストローク特性を比較すると、
図3に示す本発明の実施例はストロークの中央付近がス
トローク端部より大きく全体として台形形状をした大き
な推力の分布を有することが判る。
When comparing the thrust-stroke characteristics of the electromagnetic reciprocating drive of the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 with the thrust-stroke characteristics of the conventional electromagnetic reciprocating drive shown in FIG.
It can be seen that the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 has a large thrust distribution in which the vicinity of the center of the stroke is larger than the end of the stroke and has a trapezoidal shape as a whole.

【0019】図4は本発明の電磁往復駆動装置の他の実
施例を示す縦断面図である。図1に示した実施例と、可
動子は同一であるが、E形磁極片の構成がことなる。図
5は、図4に示した実施例の、E形磁極片と可動子磁極
片との各ストローク位置における関係を説明する図であ
る。図4、図5に示す電磁往復駆動装置は、図1、図2
に示した電磁往復駆動装置と、ほぼ同一の、推力―スト
ローク特性を得ることが出来る。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the electromagnetic reciprocating drive device of the present invention. The mover is the same as the embodiment shown in FIG. 1, but the configuration of the E-shaped pole piece is different. FIG. 5 is a view for explaining the relationship between the E-shaped magnetic pole piece and the mover magnetic pole piece at each stroke position in the embodiment shown in FIG. The electromagnetic reciprocating drive shown in FIG. 4 and FIG.
The thrust-stroke characteristics almost the same as those of the electromagnetic reciprocating drive device shown in FIG.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】表1に、ダイヤフラム式エアーポンプへ応
用した場合の電磁往復駆動装置の、図6および図7の従
来例と、図1に示した本発明例との性能比較を示す。
尚、この種の電磁往復駆動装置の性能評価は、前記した
直流電流入力での推力―ストローク特性評価も一手段で
はあるが、性能の目安にしかならず、現実的評価として
は、入力・出力が評価できる何らかの応用装置に組み込
み、その装置の性能で評価するのが一般的である。従っ
て、ここではエアーポンプへ応用した場合で評価した。
表1に示すように、本発明例と図6従来例を比較する
と、本発明例は、重量、寸法で、図6従来例の約60%
しか必要とせず、かつ消費電力は図6従来例より約20
%少ないという優れた性能である。
Table 1 shows a comparison of the performance between the conventional example shown in FIGS. 6 and 7 and the example of the present invention shown in FIG. 1 of an electromagnetic reciprocating drive device applied to a diaphragm type air pump.
Incidentally, the performance evaluation of this type of electromagnetic reciprocating drive device is not limited to the above-described evaluation of the thrust-stroke characteristic with DC current input, but it is only a measure of the performance. In general, it is incorporated in any applicable device and evaluated by the performance of the device. Therefore, evaluation was made here in the case of application to an air pump.
As shown in Table 1, when the present invention example is compared with the conventional example of FIG. 6, the present invention example is about 60% of the weight and size of the conventional example of FIG.
And the power consumption is about 20 times that of the prior art in FIG.
It is an excellent performance of less by%.

【0022】図1に示した実施例では、ストローク8m
mに対して、第1のピーク推力位置がストローク3mm
(すなわち、0.375x8mmの位置)、第2のピー
ク推力位置がストローク5.5mm(すなわち、0.6
87x8mmの位置)である。これは、請求項1に述べ
た、第1のピーク位置を動作ストロークの中央寄り前半
部に、第2のピーク位置を動作ストロークの中央寄り後
半部に有するという条件に合致する。
In the embodiment shown in FIG.
m, the first peak thrust position is 3 mm stroke
(Ie, a position of 0.375 × 8 mm), the second peak thrust position is 5.5 mm stroke (ie, 0.6 mm).
87 × 8 mm). This satisfies the condition described in claim 1 that the first peak position is located in the first half of the operation stroke near the center, and the second peak position is located in the second half of the operation stroke.

【0023】さらに、請求項3に述べた、ストロークを
Lとした場合、第1のピーク位置を0.25L〜0.5
L、第2のピーク位置を0.5L〜0.75Lの範囲に
有するという条件にも合致する。ここで、請求項3に述
べた電磁往復駆動装置の構成は、本発明の趣旨である、
ストロークの中央付近に推力を集中し、ストローク内で
利用できる推力の総和を最大とすることを達成出来る最
適構成条件である。
Further, when the stroke is L as described in claim 3, the first peak position is 0.25L to 0.5.
L, the condition that the second peak position is in the range of 0.5 L to 0.75 L is also satisfied. Here, the configuration of the electromagnetic reciprocating drive device described in claim 3 is the gist of the present invention.
This is the optimum configuration condition that can concentrate the thrust near the center of the stroke and maximize the sum of the thrusts available in the stroke.

【0024】図1の実施例では、永久磁石の軸方向長さ
は8mmで構成した。これは、ストローク8mmと同じ
長さである。高価な永久磁石材料は出来るだけ少量に押
さえたいところであるが、現実的には、最低でもほぼス
トローク長さと同程度の永久磁石長さが必要である。こ
れは、前述したデイテント力の影響による。しかしなが
ら、図1の実施例において、永久磁石長さを6mm(す
なわち、0.75x8)にて実験したところ、表1に示
すエアーポンプ性能において、消費電力は67(w)と
若干悪くなるが、性能は充分であることが確認できた。
請求項4の、永久磁石長さを0.75L以上という条件
は、本発明の電磁往復駆動装置を、より低コストで製作
する提案である。
In the embodiment shown in FIG. 1, the axial length of the permanent magnet is 8 mm. This is the same length as the stroke of 8 mm. Although it is desired to keep expensive permanent magnet material as small as possible, in reality, a permanent magnet length at least approximately equal to the stroke length is required. This is due to the influence of the detent force described above. However, when the permanent magnet length was 6 mm (that is, 0.75 × 8) in the embodiment of FIG. 1, the power consumption was slightly worse at 67 (w) in the air pump performance shown in Table 1. The performance was confirmed to be sufficient.
The condition that the length of the permanent magnet is 0.75 L or more in claim 4 is a proposal for manufacturing the electromagnetic reciprocating drive device of the present invention at lower cost.

【0025】尚、本実施例では、圧縮装置、特にダイヤ
フラム式エアーポンプへの応用例を記述したが、他の圧
縮装置および振動機器への応用においても、同様の効果
を有することは当然である。また、本発明は上記実施の
形態に限定されることなく請求項の記載の範囲内におい
て、各種の変形、変更が可能なことはいうまでもない。
In this embodiment, an example of application to a compression device, particularly a diaphragm type air pump has been described, but it is natural that the same effect can be obtained in applications to other compression devices and vibration devices. . In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電磁往復駆動装置は、ストロークの中央付近に推力を集
中し、ストローク内で利用できる推力の総和を最大とし
たものであり、これを用いた圧縮装置等の応用装置の小
形化、軽量化、低消費電力化、さらには組立容易化に効
果を有するものである。
As is clear from the above description, the electromagnetic reciprocating drive of the present invention concentrates the thrust near the center of the stroke and maximizes the total sum of the thrust that can be used within the stroke. This has the effect of reducing the size, weight, and power consumption of an application device such as a compression device that uses the same, and facilitating assembly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電磁往復駆動装置の一実施例を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of an electromagnetic reciprocating drive device of the present invention.

【図2】図1の電磁往復駆動装置の、E形磁極片と可動
子磁極片との、各ストローク位置における関係を説明す
る図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an E-shaped magnetic pole piece and a mover magnetic pole piece at each stroke position in the electromagnetic reciprocating drive device of FIG. 1;

【図3】図1、2の電磁往復駆動装置の推力―ストロー
ク特性図である。
FIG. 3 is a thrust-stroke characteristic diagram of the electromagnetic reciprocating drive device of FIGS.

【図4】本発明の電磁往復駆動装置の他の実施例を示す
縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the electromagnetic reciprocating drive device of the present invention.

【図5】図4の電磁往復駆動装置の、E形磁極片と可動
子磁極片との、各ストローク位置における関係を説明す
る図である。
FIG. 5 is a view for explaining the relationship between the E-shaped magnetic pole piece and the mover magnetic pole piece at each stroke position in the electromagnetic reciprocating drive device of FIG. 4;

【図6】(イ)は従来の電磁往復駆動装置の平面断面図
である。(ロ)は同側面図である。
FIG. 6A is a plan sectional view of a conventional electromagnetic reciprocating drive device. (B) is the same side view.

【図7】従来の電磁往復駆動装置を使用したダイヤフラ
ム式エアーポンプの縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a diaphragm type air pump using a conventional electromagnetic reciprocating drive device.

【図8】図7の電磁往復駆動装置のE形磁極片と可動子
磁極片の寸法関係を示す図である。
8 is a diagram showing a dimensional relationship between an E-shaped magnetic pole piece and a mover magnetic pole piece of the electromagnetic reciprocating drive device of FIG. 7;

【図9】図7の電磁往復駆動装置の推力―ストローク特
性図である。
9 is a thrust-stroke characteristic diagram of the electromagnetic reciprocating drive device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 E形ヨーク 、6 コイル、 7 可動子 、8
永久磁石 9 可動子磁極片、 10 軸
4 E type yoke, 6 coil, 7 mover, 8
Permanent magnet 9 Mover pole piece, 10 axes

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸を含む平面における縦断面形状を略E
形に形成したヨーク内に、2個の電磁コイルを同極が対
向して発生するように配置し、かつ軸方向に着磁した永
久磁石とそれに隣接する可動子磁極片とを有する可動子
を軸方向往復動自在に設けて形成した電磁往復駆動装置
において、 ヨークの端部がE形磁極片として可動子と対向し、一方
の電磁コイルによる発生推力の第1のピーク位置を動作
ストロークの中央寄り前半部に、他方の電磁コイルによ
る発生推力の第2のピーク位置を動作ストロークの中央
寄り後半部に有することを特徴とする電磁往復駆動装
置。
1. A longitudinal sectional shape in a plane including an axis is substantially E
A mover having a permanent magnet magnetized in the axial direction and a mover pole piece adjacent to the permanent magnet is disposed in a yoke formed in such a manner that two electromagnetic coils are arranged so that the same poles are opposed to each other. In an electromagnetic reciprocating drive device formed so as to be reciprocally movable in the axial direction, the end of the yoke faces the mover as an E-shaped magnetic pole piece, and the first peak position of the thrust generated by one of the electromagnetic coils is set at the center of the operation stroke. An electromagnetic reciprocating drive device having a second peak position of the thrust generated by the other electromagnetic coil in a front half of the operation stroke in a rear half of the operation stroke.
【請求項2】 軸を含む平面における縦断面形状を略E
形に形成したヨーク内に、2個の電磁コイルを同極が対
向して発生するように配置し、かつ軸方向に着磁した永
久磁石とそれに隣接する可動子磁極片とを有する可動子
を軸方向往復動自在に設けて形成した電磁往復駆動装置
において、 ヨークの端部がE形磁極片として可動子と対向し、動作
ストローク内2ヶ所で可動子磁極片とE形磁極片の角部
が異極同士で相対することを特徴とする電磁往復駆動装
置。
2. A longitudinal sectional shape in a plane including an axis is substantially E
A mover having a permanent magnet magnetized in the axial direction and a mover pole piece adjacent to the permanent magnet is disposed in a yoke formed in such a manner that two electromagnetic coils are arranged so that the same poles are opposed to each other. In an electromagnetic reciprocating drive device formed so as to be reciprocally movable in the axial direction, the end of the yoke faces the mover as an E-shaped magnetic pole piece, and the corners of the mover magnetic pole piece and the E-shaped magnetic pole piece are formed at two places in the operation stroke. An electromagnetic reciprocating drive device characterized in that different poles face each other.
【請求項3】 前記動作ストロークをLとした場合、第
1のピーク位置を0.25L〜0.5L、第2のピーク
位置を0.5L〜0.75Lの範囲に有する請求項1又
は2記載の電磁往復駆動装置。
3. When the operation stroke is L, the first peak position is in a range of 0.25L to 0.5L, and the second peak position is in a range of 0.5L to 0.75L. An electromagnetic reciprocating drive as described.
【請求項4】 前記動作ストロークをLとした場合、前
記永久磁石の軸方向長さを0.75L以上とした請求項
1乃至3の何れかに記載の電磁往復駆動装置。
4. The electromagnetic reciprocating drive according to claim 1, wherein when the operation stroke is L, the axial length of the permanent magnet is 0.75 L or more.
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