JP3845225B2

JP3845225B2 - 磁気駆動ポンプ

Info

Publication number: JP3845225B2
Application number: JP12690999A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: JP2000320473A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体或いは液体を移送するための新規な磁気駆動ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、光ディスクや磁気ディスク等の回転型情報記録媒体の駆動装置にあっては、ディスクを含む回転部分は空気中にあるが、記録媒体の大容量化に伴いその高速化の要求が強くなるに従い、空気抵抗が無視できなくなっている。記録媒体の高速回転により空気抵抗が大きくなると、それだけモータに負荷がかかり、消費電力も大きくなる。
【０００３】
このため、従来より、記録媒体の収納空間を減圧して回転時の空気抵抗を低減し、消費電力を抑えることが試みられている。例えば、特開平１０−２２２９６０号公報には、光ディスクの装着部を気密室にして真空ポンプによりこの気密室を減圧する構成が開示されている。また、磁気ディスク装置（ＨＤＤ）においても、密閉されたディスク室を真空ポンプを用いて真空排気したり、ディスクを保持するロータに関連してエアポンプとしての部材を設け、ロータの回転によりディスク室から外部へのポンプ作用を生じさせ、ディスク室を減圧するようにしたものがある（例えば米国特許第５，３２８，２７０号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のポンプでは、機械的可動部が必須であるため、保守，寿命の点で問題があり、長寿命での動作を必要とする装置には適さず、しかも装置が大型化する難点がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来の技術の有する問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、機械的可動部がなく長寿命で、小型化することが可能な磁気駆動ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の磁気駆動ポンプにあっては、吸入口及び排出口を有し内部に少なくとも２個の磁性体片が移動自在に収容された環状路と、この環状路において磁性体片を保持するためのバイアス磁界、及び磁性体片を環状路に沿って移動させるための駆動用磁界を発生させる磁界印加手段を有し、環状路には、常時バイアス磁界が加えられて磁性体片を保持する常時保持部及び磁性体片を移動させる駆動部を有し、環状路における常時保持部の、磁性体片移動方向前方に前記吸入口が、後方に前記排出口がそれぞれ配置され、磁界印加手段は、前記吸入口部分に少なくともパルス状の駆動用磁界を印加して常時保持部から１個の磁性体片を分離するように構成され、常時保持部に保持された磁性体片により排出口及び吸入口の開閉が制御され、常時保持部の少なくとも２個の磁性体片から１個が前記吸入口部分で分離されて環状路に沿って移動駆動され、排出口を経て再び常時保持部に保持されるように構成され、かつ、駆動部には、常時保持部から分離された磁性体片を常時保持部に移動せしめるまで徐々に磁界強度が増大するようバイアス磁界及び駆動用磁界が印加されるものである（請求項１）。
【０００７】
上記でいう環状路は、円環状に限られるものではなく、楕円はもとより四角形や三角形等閉路を構成するものであればよい。また、バイアス磁界及び駆動用磁界を発生させる磁界印加手段は、バイアス磁界と駆動用磁界とを個々に発生させる磁界発生器により構成することができ、或いはバイアス磁界を発生する磁界発生器が駆動用磁界の発生も兼用する構成とすることもできる。バイアス磁界の発生器が駆動用磁界の発生を兼用する場合には、パルス状駆動用磁界を発生する発生器を別途設けるのがよい。環状路に移動自在に収容された磁性体片は、常時保持部にバイアス磁界で保持され、磁性体片移動方向の前方の吸入口と後方の排出口とを選択的に開閉し、駆動部における吸入口と排出口との間に磁性体片が存在しない状態では、両口が同時に開状態になることがないように調整されている。
【０００８】
常時保持部にバイアス磁界で保持された少なくとも２個の磁性体片は、吸入口部分に印加されたパルス状駆動用磁界により、吸入口側の磁性体片が分離されて吸入口を経て環状路の駆動部に案内され、駆動部において駆動用磁界により排出口側に移動駆動され、排出口を経て再び常時保持部に至り、常時保持部において保持される。
【０００９】
磁性体片が吸入口を経て駆動部を移動することに関連して吸入口から環状路に気体或いは液体の移送対象が取り込まれ、パルス状駆動磁界により磁性体片が駆動部を移動することにより移送対象も排出口側に移動され、排出口より排出される。この吸入口から排出口への移送動作は、磁性体片の常時保持部からの分離・駆動部での移動・常時保持部への回収の一連の動作に応じて行われる。
【００１０】
ここで、駆動部には、常時保持部から分離された磁性体片を常時保持部に移動せしめるまで徐々に磁界強度が増大するようバイアス磁界及び駆動用磁界が印加されることから、常時保持部から分離された磁性体片は、駆動部における磁界強度に従ってその増大する方向つまり移動方向に引き寄せられ、常時保持部まで速やかに移動駆動されることとなる。
【００１２】
この場合、バイアス磁界の磁界発生器を常時保持部に配置した磁石により構成する一方、この磁石からの磁束を伝達する磁性体を、環状路に沿って磁性体片の移動方向とは逆方向に周回すると共に前記磁石とは磁気的に間隙を有して終端するように配置してもよく（請求項２）、駆動部においては磁性体からの磁界強度が磁石に近づくほど増大する結果、移動方向に常時保持部に向かうに従って磁界強度を増大させることが可能になり、この磁性体による磁界が磁性体片に対する駆動用磁界を発生することになる。
【００１３】
また、上記磁気駆動ポンプにおいて、環状路内の磁性体片の駆動部に、磁性体片の移動方向前方に順次局所磁界を断続的に加えて磁性体片を吸引するよう、磁界印加手段を設けることができる（請求項３）。常時保持部から分離された磁性体片は、磁界印加手段により順次印加された局所磁界により移動方向前方に順次吸引されて移動し、常時保持部への移動が迅速に行われる。この場合、局所磁界を印加する複数場所のそれぞれの間に磁性体片の移動方向に磁界強度が増大するようなバイアス磁界印加手段を有することにより、断続する局所駆動磁界とバイアス磁界とで磁性体片を順次移動せしめることができる（請求項４）。
【００１４】
環状路を移動する磁性体片の位置を検知して駆動磁界の断続のタイミングを制御するものとすれば（請求項５）、磁性体片の移動を円滑に制御することが可能となる。
【００１５】
上述した磁気駆動ポンプにおいて、磁性体片を、その移動方向前方部が凹凸のない滑らかな形状に、移動方向後方部が角部を有する形状に形成することにより（請求項６）、磁性体片の移動方向逆方向への移動を阻止した上で移動方向前方への移動を促進することができ、さらには、環状路の内面を、段差もしくは凹凸を有する形状に形成することにより（請求項７）、磁性体片の移動方向逆方向への移動をより効果的に阻止することができる。
【００１６】
そして、上述した磁気駆動ポンプにおいて、各磁性体片のそれぞれの回りに、環状路の内壁面との間にオイル、磁性流体等のシール用液体を毛細管現象により保持するのがよい（請求項８）。こうすることにより、環状路における磁性体片の移動方向前後がこの磁性体片及びシール用液体により封止され、気体或いは液体の移送対象を確実に移送でき、ポンピングの信頼性が高まる。特に、シール用液体を磁性流体により構成する場合には、上記毛細管現象に加えて、磁性体片に集中する磁束によっても磁性体片周辺に磁性流体を保持する力が発生し、シール用液体の保持がより確実になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の磁気駆動ポンプの第１の実施形態を示す平面図であり、閉鎖された環状空間である閉回路を形成する環状路２は、その周囲が非磁性外殻部材により覆われて円環状に構成され、環状路２に比較的近接して設けられた吸入口４及び排出口６においてのみ外部と連通している。この環状路２は、これとほぼ同形で一部に切り欠きを有する環状の磁性体８，１０により上下から挟み込まれている。
【００１８】
図３は、環状路２に沿って展開した場合の一部の断面構成を示している。図１における吸入口４及び排出口６は説明のために便宜上外周側から環状路２に接続されているように記載しているが、図３に見られるように環状路２に上方から接続されているものとすることができる。吸入口４及び排出口６を有する環状路２の下側にほぼ平板環状の磁性体１０が配置され、磁性体１０の切り欠き部が吸入口４の対向位置に設定され、環状路２の上側にほぼ環状の磁性体８が配置され、磁性体８の切り欠き部が概ね吸入口４の位置に配置されている。
【００１９】
環状路２の吸入口４と排出口６との間には、バイアス磁界及び駆動用磁界の発生器としてバイアス磁界発生器１２が配置されている。このバイアス磁界発生器１２は、図２（ａ）に示すように、上下方向に着磁された永久磁石１４と一対の磁性ブロック１６，１８とを有してなり、永久磁石１４の両磁極に一対の磁性ブロック１６，１８のそれぞれの一端部が磁気的に接続され、一対の磁性ブロック１６，１８のそれぞれの他端部が環状路２の吸入口４と排出口６との間（後述する常時保持部）において磁性体８，１０にそれぞれ磁気的に接続されている。これにより上側磁性体８から下側磁性体１０に向かう磁界が加えられ、環状路２に上から下への磁界つまりバイアス磁界が常時印加されることになる。この場合、環状路２内の磁界は、吸入口４から図１で時計方向に排出口６に向かうに従い、バイアス磁界発生器１２に近接することにより、磁界強度が徐々に増大することになる。
【００２０】
上述した環状路２には、２個の扁平円柱状の磁性体片２０がそれぞれの回りにシール用オイルを介在させて収容されている。この磁性体片２０は、軟磁性体により構成され、２個の磁性体片２０はその周面と環状路２の内壁面との間にシール用オイルを主に毛細管現象により保持した状態で環状路２を移動することができるように構成されている。２個の磁性体片２０のうち少なくとも１個は、バイアス磁界の磁界強度の最も大きいバイアス磁界発生器１２付近に常時保持され、この部分が環状路２における磁性体片２０の常時保持部２ａとなる。環状路２の吸入口４から（図１の時計方向に）常時保持部２ａに至るまでは磁性体片２０を移動する駆動部２ｂとなる。磁性体片２０は、後で詳述するように、環状路２に沿って図１において時計方向に移動駆動されるが、この移動方向に関連して、常時保持部２ａの前方に吸入口４が、後方に排出口６がそれぞれ配置されることになる。
【００２１】
環状路２の吸入口４部分（詳しくは吸入口４より磁性体片移動方向側）には、常時保持部２ａから１個の磁性体片１４を磁気吸引して分離するための駆動用磁界発生器２２が設けられている。この駆動用磁界発生器２２は、図２（ｂ）に示すように、コ字状磁性ブロック２４とこの磁性ブロック２４の中腹部に巻回されたコイル２６とを有してなり、磁性ブロック２４の開放端間に吸入口４付近の環状路２が挟み込まれている。そして、コイル２６にパルス状電流を通電してコイル２６を駆動すると、コイル２６により磁性ブロック２４が励磁され、磁性ブロック２４の開放端間にパルス状駆動磁界が発生する。従って、環状路２においては、このパルス状駆動磁界により、常時保持部２ａに保持された２個の磁性体片２０のうち吸入口４側の磁性体片２０が吸入口４を経て駆動部２ｂ側に吸引される。
【００２２】
上述した実施形態において、例えば、環状路２の径方向の幅をミリオーダ（１〜数ミリ）、環状路２の直径をセンチオーダ（数センチ）、環状路２における上下方向の間隙をミクロンオーダ（数百ミクロン）で構成することができ、製品装置（例えば磁気ディスク装置）内部或いはこの外部に隣接して設置することができる。
【００２３】
次に、上記第１の実施形態のポンプ動作につき説明する。
図３（ａ）は、初期状態を示し、環状路２に収容された２個の磁性体片（便宜上この状態の吸入口４側をＡ，排出口６側をＢとする）２０が常時保持部２ａにおいてバイアス磁界発生器１２の磁界により保持されている。この状態では、常時保持部６の２個の磁性体片（Ａ，Ｂ）２０により排出口６が閉状態、吸入口４は開状態にそれぞれ設定されている。
【００２４】
上記初期状態から、駆動用磁界発生器２２のコイル２６にパルス状電流を印加してパルス状駆動磁界を発生させると、図３（ｂ）に示すように、この磁界により常時保持部２ａの吸入口４側の磁性体片（Ａ）２０が吸入口４側に磁気吸引され、吸入口４は閉状態となると共に、この磁性体片（Ａ）２０が駆動用磁界発生器２２に吸引されることに連動してバイアス磁界発生器１２より磁性体片移動方向前方に存在する吸入口４より空気が流入するので、この部分で２個の磁性体片（Ａ，Ｂ）２０は分離され、図３（ｃ）に示す状態となり、磁性体片（Ａ）２０が吸入口４より移動方向前方に分離移動される。
【００２５】
この磁性体片（Ａ）２０は環状路２を上下から挟む一対の磁性体８，１０間に位置することになり、ここで、上側磁性体８から下側磁性体１０に向けてバイアス磁界発生器１２による磁束が流れ、しかもこの磁界強度が図１の時計方向つまり移動方向前方に行くに従い増大傾向にあるため、磁性体片（Ａ）２０は、図３の（ｄ）のように、移動方向前方にバイアス磁界発生器１２の位置に至るまで駆動される。この磁性体片（Ａ）２０の移動に伴い、環状路２に封入された空気は磁性体片（Ａ）２０に押されて移動し、排出口６より徐々に排出され、磁性体片（Ａ）２０は遂には、磁界強度の最も大きいバイアス磁界発生器１２に引き寄せられて、常時保持部２ａの磁性体片（Ｂ）２０と合体し、図３（ａ）の初期状態に戻る。
【００２６】
このように、常時保持部２ａの２個の磁性体片（Ａ，Ｂ）２０より１個を分離することに関連して、吸入口４より空気を環状路２に取り込み、磁性体片２０を移動駆動することによりこの空気を排出口６に案内し、排出することができ、上述の動作を繰り返し行うことにより、空気に対するポンピング動作が実現する。この場合、従来より使用されている真空ポンプなどに比較し、毎分の空気排出量は少ないが、機械的可動部を全く要しないことからメンテナンスフリーで長寿命を期待できることになる。
【００２７】
ここで、磁性体片（Ａ，Ｂ）２０と環状路２の内壁面との間には間隙があり、これにオイルが毛細管現象により保持され、シールとして働く。このオイルは毛細管現象により保持されるのでオイルの諸特性，間隙の大きさ等は磁性体片２０の前後の圧力差を考慮して決められる。シール用オイルは移送対象と混和することのない液体であればよいが、特に、磁性流体オイルを使用すれば、磁性体片２０に集中する磁束によってもこの周辺に磁性流体オイルが保持されるので、シール用オイルの保持がより安定する。
【００２８】
上述の第１の実施形態では、磁性体片２０を単なる軟磁性体として説明したが、これを永久磁石片で構成し、バイアス磁界発生器１２で環状路２に加えられる磁束の向きと同一方向に磁化されたものとすることができる。この場合、バイアス磁界発生器１２或いは駆動用磁界発生器２２による磁界と共に作用してさらに大きな移動力を発生することができ、ポンプ圧力を大にできる効果がある。
【００２９】
また、上側磁性体８は、スパッタ、蒸着、メッキ、エッチング等の薄膜形成技術を用いて製造することができる。勿論、下側磁性体１０の製造においてもこの技術により製造することもできる。
【００３０】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明の第２の実施形態を、図４及び図５を用いて説明する。これらの図面において、前記と同一符号のものは同一若しくは相当するものを示すものとする。
この実施形態では、図１で示した磁気駆動ポンプと同様、環状路２の常時保持部２ａにバイアス磁界（磁性流体の保持用磁界及び磁性流体ブロックの駆動用磁界を含む）を印加するためのバイアス磁界発生器２０を設ける一方、環状路２の駆動部２ｂにおける磁性体片２０の駆動力を複数の磁界発生器により得るようにしたものである
【００３１】
すなわち、環状路２の常時保持部２ａには、第１の実施形態の場合と同様に、バイアス磁界及び駆動用磁界発生用のバイアス磁界発生器１２が配置されるが、環状路２の駆動部２ｂには、吸入口４の磁性体片移動方向前方に駆動用磁界発生器３０を配置する以外に、３個の駆動用バイアス磁界発生器３２，３４，３６がほぼ等間隔に配置されている。
【００３２】
駆動用磁界発生器３０及び３個の駆動用バイアス磁界発生器３２，３４，３６は、１個のコイル３８により駆動できるように構成されている。駆動用磁界発生器３０は、図５に示すように、コ字状磁性ブロック３０ａを有し、この磁性ブロック３０ａの開放端間に環状部２を挟み込むと共に、磁性ブロック３０ａの両側部間にコイル３８を配置させることにより構成され、駆動用バイアス磁界発生器３２〜３６においても同様に構成されている。駆動用バイアス磁界発生器３２，３４，３６は、磁界強度の異なる２レベルの磁界を切り換えて発生させることができるものである。
【００３３】
環状路２の駆動部２ｂに複数の磁界発生器３０，３２，３４，３６を設置することに関連して、環状路２を上下から挟み込むよう配置された磁性体も多段構造に分割されている。すなわち、上側の磁性体は、駆動用磁界発生器３０と駆動用バイアス磁界発生器３２との間を結合する磁性体８Ａと、各駆動用バイアス磁界発生器３２〜３６のそれぞれの間を結合する磁性体８Ｂ，８Ｃと、駆動用バイアス磁界発生器３６とバイアス磁界発生器１２との間を結合する磁性体８Ｄとに分割され、各磁性体８Ａ〜８Ｄはそれぞれの端部が隙間を介在させて互いに対向し、下側の磁性体１０も同様に磁性体１０Ａ，１０Ｂ，１０ｃ，１０ｄに分割されてそれぞれの端部が隙間を介在させて対向している。そして、上下の磁性体の分割部分においてその磁性体片移動方向前方寄りに磁界発生器３２〜３６がそれぞれ配置されている。
【００３４】
環状路２の常時保持部２ａに２個の磁性体片２０が保持されている初期状態においては、第１の実施形態の場合と同様、排出口６は閉塞され、吸入口４は開放されている。この初期状態から常時保持部２ａより１個の磁性体片２０を分離する動作は、駆動用磁界発生器３０が駆動することにより行われる。すなわち、コイル３８に駆動用パルス電流が印加されると、コイル３８により発生した磁界により駆動用磁界発生器３０の磁性ブロック３０ａが磁化され、環状路２における吸入口４の磁性体片移動方向前方にパルス状磁界が発生し、常時保持部２ａの吸入口４側の１個の磁性体片２０が吸入口４側に磁気吸引され、分離されて駆動部２ｂに移動する。
【００３５】
環状路２の駆動部２ｂに磁性体片２０が移動した後は、駆動用バイアス磁界発生器３２〜３６の駆動により磁性体片２０は移動駆動される。磁性体８Ａの移動方向前端位置に対応する駆動用バイアス磁界発生器３２は、磁性体片２０が磁性体８Ａに対応する環状路２にある時には、２レベルのうち低レベル磁界強度の磁界を発生させており、この磁界により磁性体片２０は発生器３２側に吸引されて移動する。この磁性体片２０が磁性体８Ａの端部に達したとき、発生器３２は高レベル磁界強度の磁界を発生するように切り替わり、磁性体片２０はこの位置から磁性体８Ｂに対応する位置までこの強力な磁界により吸引される。
【００３６】
磁性体８Ｂに対応する位置に吸引された磁性体片２０は、つぎに駆動用バイアス磁界発生器３４による低レベル磁界強度の磁界により移動駆動され、以下同様にして、磁性体片２０が磁性体８Ｂの対応位置から磁性体８Ｃの対応位置、さらには磁性体８Ｄの対応位置に吸引かつ移動駆動される。磁性体８Ｄの対応位置に達した磁性体片２０は、さらにバイアス磁界発生器１２の磁力により常時保持部２ａ側に移動駆動され、排出口６を経て常時保持部２ａの磁性体片２０と合体する。
【００３７】
上記駆動用バイアス磁界発生器３２，３４，３６で磁界強度の異なる２レベルの磁界を発生させる具体的な方法としては、これらに共通のコイル３８による発生器磁界を２レベルに切り替えることにより行うことができる。各磁界発生器３０〜３６は共通のコイル３８を常時低レベルで駆動することにより環状路２にバイアス磁界を発生し、磁性体片２０を磁性体８Ａ〜８Ｂ間で移動させる際にコイル３８を高レベルで駆動して大きな駆動力を得るようにする。
【００３８】
なお、駆動用バイアス磁界発生器３２，３４，３６で磁界強度の異なる２レベルの磁界を発生させる具体的な方法としては、上記以外に、永久磁石とコイル駆動とを併用し、低いレベルの磁界強度は永久磁石で常時発生させ、高いレベルの磁界強度を発生させるときにコイル３８を駆動して、永久磁石の磁界にコイル３８による磁界を重畳させるようにしてもよい。
【００３９】
第２の実施形態の場合、各発生器３０〜３６に共通のコイル３８を環状路２の内周側に配置しているため、ポンプ全体としてのスペース効率が良好になる。勿論、コイル３８を環状路２の上側（或いは下側）に重ねてもよい。さらには、各発生器３０〜３６を駆動するコイルは個々に設けてもよいし、駆動用磁界発生器３０単独と駆動用バイアス磁界発生器３２〜３６共通との２つを設けてもよい。
【００４０】
（第３の実施形態）
つぎに、第３の実施形態を、図６及び図７を用いて説明する。
この実施形態は、吸入口４と排気口６との圧力をさらに取りたい場合や高速で排気を行うような応用に適したポンプの形態であり、多相の磁界を発生させて順次磁性体片を吸引駆動するようにしたものである。以下の説明では、２相の磁界で磁性体片を順次吸引して移動させるものについて説明するが、３相以上の多相の磁界を用いて同様に実施できることは明らかである。
【００４１】
吸入口４及び排出口６を有する円環状の環状路２は、吸入口４と排出口６との間に位置する常時保持部２ａと、吸入口４から磁性体片移動方向（図６で時計方向）に排出口６に至る駆動部２ｂとを有する。環状路２には、先の実施形態で説明したような磁性体は存在せず、環状路２に沿ってこの環状路２の上方外周寄りと上方内周寄りとに円環状の２相のコイル４０，４２が配設されている。
【００４２】
環状路２の常時保持部２ａには、バイアス磁界発生器４４が配置されている。この発生器４４は、図７（ａ）に示すように、バイアス磁界を発生させるための永久磁石４４ａと一対の磁性板４４ｂ，４４ｃとよりなり、磁性板４４ｂ，４４ｃの端部間に永久磁石４４ａがその両磁極を磁性板４４ｂ，４４ｃに向けて挟み込まれており、両磁性板４４ｂ，４４ｃの開放端は常時保持部２ａの外周側を上下から覆うように配置されている。上側の磁性板４４ｂには外周側のコイル４０が接合され、このコイル４０が駆動した際には、永久磁石４４ａによる磁界にコイル４０による磁界が重畳されることになる。この発生器４４は吸入口４と排出口６との間に永久磁石４４ａが配置されることからこの位置の磁界強度が最大となり、磁性体片はこの付近を中心に保持されることになる。
【００４３】
環状路２の常時保持部２ａを除く部分には、環状路２の内周側の駆動用磁界発生器４６と外周側の駆動用磁界発生器４８とが環状路２に沿って交互に配置されている。吸入口４の対応位置を含め、環状の内周側に間隔を介して配置された複数個（図６では６個）の駆動用磁界発生器４６は、図７（ｂ）に示すように、外周側に開口した断面コ字状の磁性体ブロック４６ａと各発生器４６に共通の内周側コイル４２とからなり、磁性体ブロック４６ａの下側片が環状路２の内周半部を支持すると共に、磁性体ブロック４６ａの上側片が環状路２の内周半部の上側を覆っており、上側片の下面にコイル４２が接合されている。
【００４４】
環状路２の外周側に環状路２に沿って間隔を配置された複数個（図６では５個）の駆動用磁界発生器４８は、図７（ｃ）に示すように、内周側に開口した断面コ字状の磁性体ブロック４８ａと各発生器４８に共通の外周側コイル４０とからなり、磁性体ブロック４８ａの下側片が環状路２の外周半部を支持すると共に、磁性体ブロック４８ａの上側片が環状路２の外周半部の上側を覆っており、上側片の下面にコイル４０が接合されている。
【００４５】
吸入口４に対応して配置された発生器４６は、その磁性体ブロック４６ａの周方向側縁（磁性体片移動方向前方側縁）が前記発生器４４の両磁性板４４ｂの周方向側縁（磁性体片移動方向後方側縁）に移動方向に対し重なることなく一致している。しかし、その他の外周側の発生器４８と内周側の発生器４６は、それぞれの磁性体ブロック４８ａ，４６ａがその周方向全長のほぼ１／３を周方向に互いに重ならせて配置され、常時保持部２ａに移動方向逆方向において近接した内周側の発生器４６は、その磁性体ブロック４６がバイアス磁界発生器４４の磁性板４４ｂに周方向に幾分重なって配置されている。
【００４６】
この第３の実施形態では、初期状態において、バイアス磁界発生器４４の永久磁石４４ａの磁束により常時保持部２ａにバイアス磁界が常時印加されているため、常時保持部２ａに磁性体片が保持される。この初期状態からポンプ動作を開始する場合、まず内周側のコイル４２が駆動され、吸入口４に対応した駆動用磁界発生器４６による磁界が吸入口４に印加され、これに隣接する常時保持部２ａの磁性体片が吸入口４側に吸引され、分離される。この動作時、内周側の各発生器４６は一斉に磁界を発生するが、問題はなく、特に常時保持部２ａに移動方向逆方向において近接する発生器４６からの磁界は、バイアス磁界発生器４４の永久磁石４４ａの位置から幾分離れているため、常時保持部２ａの磁性体片が逆方向に吸引されることはほとんどない。
【００４７】
コイル４２の駆動により磁性体片が分離された直後、このコイル４２の駆動が停止されてつぎに外周側のコイル４０が駆動される。従って外周側の駆動用磁界発生器４８による磁界が発生し、環状路２において吸入口４位置の発生器４６に対応した位置に分離された磁性体片がこれに隣接した発生器４８の磁界により移動方向前方に吸引され、環状路２を移動する。その後、外周側のコイル４０が停止してさらに内周側のコイル４２が再び駆動し、上記発生器４８に移動方向前方側に隣接した発生器４６の磁界により磁性体片が前方に移動する。以下同様にして、コイル４２，４０が交互に駆動することにより、磁性体片が移動方向前方に配置された発生器４８，４６による磁界により移動する。移動方向最終端の内周側発生器４６の発生磁界によりこの発生器４６に対応する位置に移動した磁性体片は、つぎに外周側コイル４０が駆動されることによるバイアス磁界発生器４４の磁界により排気口６側に吸引移動され、排気口６を経て永久磁石４４ａの磁力により常時保持部２ａ側に速やかに移動され、常時保持部２ａの磁性体片と合体する。
【００４８】
内周側のコイル４２が駆動する毎に、吸入口４に対応した発生器４６の磁界により常時保持部２ａの磁性体片を吸入口４側に磁気吸引することが可能であるため、常時保持部２ａに３以上の複数個の磁性体片を保持した上で、２相のコイル４２，４０を交互に駆動することにより、常時保持部２ａから磁性体片を順次分離してこれを移動方向前方に順次移動駆動することができ、連続した空気の移動つまりポンピング動作を行わせることができ、吸入口４から環状路２を通して排気口６に連続的に排気することができる。
【００４９】
（第４の実施形態）
つぎに、第４の実施形態を、図８を用いて説明する。
この第４の実施形態は、吸入口４及び排出口６を有する環状路２の内部に、移動方向前方部が滑らかな引っ掛かりの無い突曲面形状に形成され後方部が逆方向に移動し難いよう周縁に角部のある形状に形成された２個の磁性体片５０を収容したものを示している。特に、図８では、環状路２の駆動部２ｂに位置する磁性体片５０が、逆方向への力の作用により、その後方部の角部が環状路２の内壁面に引っ掛かって停止している状態を示しており、これ以上の逆方向への移動が阻止されると共に、移動方向前方への駆動力が作用することにより円滑に前方へ移動することができるようになっている。
【００５０】
なお、第４の実施形態において、環状路２の内面を、磁性体片５０の逆方向への移動時にその角部が引っ掛かり易いような段差や凹凸の多い表面に形成することが望ましく、磁性体片５０の逆方向への移動をより確実に阻止することが可能となる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変更乃至修正が可能である。たとえば、上述した各実施形態では、磁性体片２０，５０の位置検出は行わずに非同期で駆動磁界を発生させる場合で説明したが、特に第２及び第３の実施形態の場合や、高速度で運転する場合には、磁性体片２０，５０の位置を検出して駆動磁界を制御するのがよい。
【００５２】
また、上述した実施形態では、単体のポンプ構成を示しているが、これを多段に構成して並列運転することもでき、ポンプ容量を大幅に増大することが可能であり、特に、環状路２を多段に積層した場合には、バイアス磁界発生手段や駆動用磁界発生手段をこれら多段のポンプに共用とすることも可能である。
【００５３】
さらに、上記では空気を排気する場合を説明したが、排気対象はこれに限らず、他の気体や液体でも同様に適用することができることは明らかである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、つぎに記載する効果を奏する。
環状路に収納した少なくとも２個の磁性体片をバイアス磁界及び駆動用磁界により環状路に沿って移動駆動させ、この磁性体片の移動に関連させて吸入口からの気体や液体を環状路を通して排出口より排出することができるので、ポンピング動作の全てを磁気的に行わせることができ、機械的な駆動部分を全く要さず、メンテナンスフリーである上、長寿命を実現できるものである。しかも、吸入口及び排出口を有する環状路にバイアス磁界及び駆動用磁界の磁界印加手段を設けるだけの構成であるため、小型化が可能であり、ポンプ搭載装置の小型化にも大きく寄与できるものである。
【００５５】
特に、本発明の磁気駆動ポンプは、ポンプ容量そのものはあまり大きくないものの、長寿命での動作を必要とする製品装置に適用して大きな効果を発揮でき、例えば、磁気ディスク装置に搭載することによりこの装置内を低圧に保持でき、ディスクの高速回転を可能にし、低消費電力化，信頼性向上を実現できるものである。勿論、他の製品装置に適用してメンテナンスフリー及び長寿命の特徴を十分に享受できるものである。
【００５６】
また、環状路の駆動部に磁性体片の移動方向に磁界強度が増大するようなバイアス磁界及び駆動用磁界が印加するようにした場合には、駆動部に吸引された磁性体片をこの磁界勾配で円滑かつ迅速に移動駆動することができ、気体や液体のポンピング動作をより高めることができる。この駆動部における磁界強度の勾配の調整・制御において、環状路を対の磁性体で挟み込むようにして行う場合には、環状路に対面する磁性体の面積を制御することにより簡単に磁界勾配を制御でき、構成が簡単になる効果が得られ、特にこの磁性体はスパッタや蒸着、メッキ、エッチング等の薄膜形成技術で製造することもでき、超小型のポンプを製造することも可能となる。
【００５７】
さらに、環状路の駆動部において、磁性体片の移動方向前方に順次局所磁界を断続的に加えるようにすれば、磁性体片の移動駆動をより確実かつ高速に行わせることができ、ポンプ容量の増大を図ることができ、しかも、環状路における磁性体片の位置を検出する手段を設けて駆動磁界の断続のタイミングを制御するようにすれば、より正確に高速運転が実現できる。
【００５８】
また、磁性体片を、その移動方向前方部が凹凸のない滑らかな形状に、移動方向後方部が角部を有する形状に形成することにより、磁性体片の移動方向前方への移動を円滑に案内できると同時に、磁性体片に逆方向の力が作用した場合であっても磁性体片の逆方向へに移動を阻止することができ、磁性体片の移動駆動を安定して行うことができるものである。加えて、環状路の内面に段差や凹凸を有する形状に形成しておくことにより、磁性体片の逆方向への移動をより確実に阻止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気駆動ポンプの第１の実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１におけるバイアス磁界発生器及び駆動用磁界発生器を示し、（ａ）は図１のバイアス磁界発生器のａ−ａ’線断面図、（ｂ）は図１の駆動用磁界発生器のｂ−ｂ’線断面図である。
【図３】図１において環状路に沿って切断した場合の断面展開図であり、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる動作状態を示すものである。
【図４】本発明の磁気駆動ポンプの第２の実施形態を示す概略平面図である。
【図５】図４の磁界発生器におけるｃ−ｃ’線断面図である。
【図６】本発明の磁気駆動ポンプの第３の実施形態を示す概略平面図である。
【図７】図６におけるバイアス磁界発生器及び駆動用磁界発生器を示し、（ａ）は図６のバイアス磁界発生器のｄ−ｄ’線断面図、（ｂ）は図６の駆動用磁界発生器のｅ−ｅ’線断面図、（ｃ）は図６の駆動用磁界発生器のｆ−ｆ’線断面図である。
【図８】本発明の磁気駆動ポンプの第４の実施形態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
環状路
２ａ常時保持部
２ｂ駆動部
４吸入口
排出口
８、１０磁性体
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ磁性体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ磁性体
１２バイアス磁界発生器
２０、５０磁性体片
２２、３０駆動用磁界発生器
３２、３４，３６駆動用バイアス磁界発生器
４４バイアス磁界発生器
４６、４８駆動用磁界発生器

Claims

吸入口及び排出口を有し内部に少なくとも２個の磁性体片が移動自在に収容された環状路と、該環状路において前記磁性体片を保持するためのバイアス磁界、及び前記磁性体片を前記環状路に沿って移動させるための駆動用磁界を発生させる磁界印加手段を有し、前記環状路には、常時バイアス磁界が加えられて前記磁性体片を保持する常時保持部及び前記磁性体片を移動させる駆動部を有し、前記環状路における前記常時保持部の、磁性体片移動方向前方に前記吸入口が、後方に前記排出口がそれぞれ配置されており、前記磁界印加手段は、前記吸入口部分に少なくともパルス状の駆動用磁界を印加して前記常時保持部から１個の前記磁性体片を分離するように構成され、前記常時保持部に保持された前記磁性体片により前記排出口及び前記吸入口の開閉が制御され、前記常時保持部の前記少なくとも２個の磁性体片から１個が前記吸入口部分で分離されて前記環状路に沿って移動駆動され、前記排出口を経て再び前記常時保持部に保持されるように構成され、かつ、前記駆動部には、前記常時保持部から分離された磁性体片を前記常時保持部に移動せしめるまで徐々に磁界強度が増大するよう前記バイアス磁界及び駆動用磁界が印加されることを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項１において、前記バイアス磁界の磁界印加手段として前記常時保持部に磁石を配置し、該磁石からの磁束を伝達する磁性体を、前記環状路に沿って磁性体片の移動方向とは逆方向に周回すると共に前記磁石とは磁気的に間隙を有して終端するように配置したことを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項１において、前記環状路内の磁性体片の駆動部には、前記磁性体片の移動方向前方に順次局所磁界を断続的に加えて前記磁性体片を吸引するよう、駆動用磁界のための磁界印加手段が設けられていることを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項３において、局所磁界を印加する複数場所のそれぞれの間には前記磁性体片の移動方向に磁界強度が増大するようなバイアス磁界印加手段を有し、断続する局所駆動磁界とバイアス磁界とで前記磁性体片を順次移動せしめることを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項３において、前記環状路を移動する磁性体片の位置を検知して駆動磁界の断続のタイミングを制御することを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項１，２，３，４及び５のいずれかにおいて、前記磁性体片は、その移動方向前方部が凹凸のない滑らかな形状に、移動方向後方部が逆方向に移動し難いよう角部を有する形状に形成されていることを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項１，２，３，４，５及び６のいずれかにおいて、前記環状路の内面は、磁性体片が移動方向逆方向に移動し難いよう、段差もしくは凹凸を有する形状に形成されていることを特徴とする磁気駆動ポンプ。
請求項１，２，３，４，５，６及び７のいずれかにおいて、前記各磁性体片のそれぞれの回りには前記環状路の内壁面との間にオイル、磁性流体等のシール用液体が毛細管現象により保持されており、前記環状路における前記磁性体片の移動方向前後が当該磁性体片及び前記シール用液体により封止されていることを特徴とする磁気駆動ポンプ。