JPH0622529A - Vibrator of linear motor - Google Patents
Vibrator of linear motorInfo
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- JPH0622529A JPH0622529A JP32819191A JP32819191A JPH0622529A JP H0622529 A JPH0622529 A JP H0622529A JP 32819191 A JP32819191 A JP 32819191A JP 32819191 A JP32819191 A JP 32819191A JP H0622529 A JPH0622529 A JP H0622529A
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Abstract
Description
【００１０】[0010]
【産業上の利用分野】本発明はリニアモータの振動子に
関し、特に、気体を吐出するためのブロアに用るに好適
なリニアモータの振動子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motor vibrator, and more particularly to a linear motor vibrator suitable for use as a blower for discharging gas.
【００２０】[0020]
【従来の技術】近年、家庭や工場から排出される汚水の
量が増大しており、その処理が問題となっている。汚水
を清浄化するために最も有効な手段の一つは、汚水中に
酸素（又は空気）を送り込むことである。このため、公
共自治体の浄化処理場あるいは工場内の浄化槽では空気
吹き込みブロアが多数用いられる。ブロアにはロータリ
ポンプ型とリニアモータ型があるが、ロータリポンプ型
は吐出空気量が多いという特長はあるものの、装置が大
きくなり、消費電力・騒音等の面で使用環境が制約され
る。それに対し、リニアモータ型のブロアは小型・低消
費電力・低騒音・メンテナンスフリーという特長を有す
る。2. Description of the Related Art In recent years, the amount of sewage discharged from homes and factories has been increasing, and its treatment has become a problem. One of the most effective means for cleaning wastewater is to pump oxygen (or air) into it. For this reason, a large number of air-blowing blowers are used in the septic tanks of public municipalities or septic tanks in factories. There are two types of blowers, a rotary pump type and a linear motor type. Although the rotary pump type has a feature that it discharges a large amount of air, the size of the device becomes large and the operating environment is restricted in terms of power consumption and noise. On the other hand, the linear motor type blower has the features of small size, low power consumption, low noise, and maintenance-free.
【００３０】リニアモータ型ブロアはその名の通り、電
磁ブロアーを用いて空気（一般には気体）を吸入・吐出
するものである。まず、リニアモータについて、図３に
より説明する。リニアモータ30は一対の電磁石31、32と
それらの間に挟まれた振動子33とから主に構成される。
電磁石31、32は一方向に配列された３本以上のヨークを
有しており、各ヨークにより形成される磁極が、任意の
一時点においてその配列方向で交互にＮ、Ｓとなるよう
に、各ヨークにコイル34が巻かれる。図３の例では磁極
は３極となっており、コイル34は中央にのみ巻かれてい
る。両電磁石31、32は各ヨークが互いに対向するように
配置され、また、任意の一時点では両電磁石31、32の対
向する磁極は互いに逆極性となるように、コイル34に流
す電流（あるいはコイルの巻方向）が制御される。両電
磁石31、32の間の隙間には、板状の振動子33が、電磁石3
1、32の磁極の配列方向（図３では左右方向）に往復動可
能に配置される。振動子33には複数個の永久磁石35、36
が振動方向に配列して埋め込まれており、その数は各電
磁石31又は32の磁極の数から１を減じた数となってい
る。この複数の永久磁石35、36の配列ピッチは電磁石31、
32の磁極のピッチ（すなわち、ヨークのピッチ）とほぼ
等しくなっており、また、各永久磁石35、36の磁極は互
いに逆方向を向くように配列される。すなわち、図３の
例で説明すると、右側の永久磁石35をそのＮ極が上側に
くるように埋め込むと、左側の永久磁石36はＮ極が下側
にくるように埋め込む。As its name implies, the linear motor type blower uses an electromagnetic blower to suck and discharge air (generally gas). First, the linear motor will be described with reference to FIG. The linear motor 30 is mainly composed of a pair of electromagnets 31, 32 and a vibrator 33 sandwiched between them.
The electromagnets 31 and 32 have three or more yokes arranged in one direction, and the magnetic poles formed by the respective yokes are alternately N and S in the arrangement direction at any one time point. A coil 34 is wound around each yoke. In the example of FIG. 3, the magnetic pole has three poles, and the coil 34 is wound only in the center. Both electromagnets 31 and 32 are arranged so that their yokes face each other, and the current (or coil) that flows through the coil 34 such that the opposing magnetic poles of both electromagnets 31 and 32 have opposite polarities at any one time. Winding direction) is controlled. In the gap between the electromagnets 31 and 32, a plate-shaped vibrator 33 is attached to the electromagnet 3
The magnetic poles 1 and 32 are arranged so that they can reciprocate in the direction of arrangement (left and right in FIG. 3). The oscillator 33 has a plurality of permanent magnets 35, 36.
Are arranged and embedded in the vibration direction, and the number thereof is the number obtained by subtracting 1 from the number of magnetic poles of each electromagnet 31 or 32. The arrangement pitch of the plurality of permanent magnets 35, 36 is the electromagnet 31,
The pitch of the magnetic poles of 32 (that is, the pitch of the yoke) is substantially equal to each other, and the magnetic poles of the permanent magnets 35 and 36 are arranged so as to face in opposite directions. That is, in the example of FIG. 3, when the right permanent magnet 35 is embedded so that its N pole is on the upper side, the left permanent magnet 36 is embedded so that the N pole is on the lower side.
【００４０】このリニアモータ30の動作は次の通りであ
る。初めに電磁石31、32の各コイル34に図３に示すよう
な方向の電流を流すと、上側の電磁石31の各ヨークは左
側からＳ−Ｎ−Ｓ極となる。一方、下側の電磁石32の各
ヨークは左側からＮ−Ｓ−Ｎ極となる。振動子33の左側
の永久磁石36は、上がＳ、下がＮとなっているため、こ
の永久磁石36は両電磁石31、32の左側のヨークに反発さ
れ、中央のヨークに引かれる。また、振動子33の右側の
永久磁石35は、上がＮ、下がＳとなっているため、この
永久磁石35は中央のヨークに反発され、右側のヨークに
引かれる。つまり、両永久磁石35、36共右方向の力を受
けるため、振動子33は右へ移動する。両コイル34に流す
電流の向きを共に反転すれば振動子33の移動方向は逆に
なるため、両コイル34に適当な交流電流を流すことによ
り振動子33を連続的に往復動させることができる。The operation of this linear motor 30 is as follows. First, when a current in the direction shown in FIG. 3 is passed through the coils 34 of the electromagnets 31, 32, the yokes of the upper electromagnet 31 become S-N-S poles from the left side. On the other hand, each yoke of the lower electromagnet 32 becomes the N-S-N pole from the left side. Since the upper side of the permanent magnet 36 on the left side of the vibrator 33 is S and the lower side is N, the permanent magnet 36 is repelled by the left side yokes of the electromagnets 31, 32 and pulled by the central yoke. Further, since the upper side of the permanent magnet 35 on the right side of the vibrator 33 is N and the lower side is S, the permanent magnet 35 is repelled by the central yoke and pulled by the right yoke. That is, since both permanent magnets 35 and 36 receive a force in the right direction, the oscillator 33 moves to the right. If the directions of the currents flowing through both coils 34 are reversed, the moving direction of the vibrator 33 is reversed. Therefore, by passing an appropriate alternating current through both coils 34, the vibrator 33 can be continuously reciprocated. .
【００５０】次に、ブロアの空気吸入・吐出部の機構及
び動作を図４により説明する。空気吸入・吐出部は、ダ
イヤフラム42、吸入弁43及び吐出弁44を備えた圧縮室41
により構成される。ゴム製のダイヤフラム42の中央には
図３のリニアモータ30の振動子33が接続され、振動子33
の往復動に従って図４（ａ）及び図４（ｂ）のように圧
縮室41の容積を増減する。同図（ａ）のようにダイヤフ
ラム42が左側に引かれ、圧縮室41の容積が増大すると、
内部の圧力が外部の大気圧よりも低下するため、吸入弁
43が開いて外部の空気が圧縮室41に導入される。同図
（ｂ）のようにダイヤフラム42が右側に押されると、吸
入弁43が閉じ、吐出弁44が開いて圧縮室41内の空気をパ
イプ45の方へ吐出する。こうして、振動子33の往復動に
より、空気が連続的にパイプ45に吐出される。なお、図
４の空気吸入・吐出部はリニアモータ30の振動子33の両
側に取り付けられる。Next, the mechanism and operation of the air suction / discharge portion of the blower will be described with reference to FIG. The air intake / exhaust section includes a compression chamber 41 including a diaphragm 42, an intake valve 43, and an exhaust valve 44.
It is composed of The vibrator 33 of the linear motor 30 shown in FIG. 3 is connected to the center of the rubber diaphragm 42.
The volume of the compression chamber 41 is increased / decreased as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). When the diaphragm 42 is pulled to the left and the volume of the compression chamber 41 increases as shown in FIG.
Since the internal pressure is lower than the external atmospheric pressure, the intake valve
43 is opened and external air is introduced into the compression chamber 41. When the diaphragm 42 is pushed to the right side as shown in FIG. 7B, the suction valve 43 is closed and the discharge valve 44 is opened to discharge the air in the compression chamber 41 to the pipe 45. In this way, the air is continuously discharged to the pipe 45 by the reciprocating motion of the vibrator 33. The air intake / discharge section of FIG. 4 is attached to both sides of the vibrator 33 of the linear motor 30.
【００６０】こうして、リニアモータ型ブロアの吐出量
はリニアモータ30に示した磁力の吸引・反発力を利用し
ての振動子33が左右に往復動する長さ、すなわち振動子
の振動ストロークとトルク（駆動力）によって決まる。
また、交流電流の周波数が高いほど吐出量は増加する。
振動子の振動ストロークは、電磁石の磁極の配列ピッチ
（＝永久磁石の配列ピッチ）を増加すると長くなるが、
トルクは振動ストロークの長さの逆二乗に比例して急速
に低下する。トルクが低下すると圧縮室41の容積を増減
するための吸入弁43および吐出弁44を開閉するためにダ
イヤフラム42を押したり引いたりできなくなる。そのた
め、圧縮室41の容積を小さくしてダイヤフラム42が押し
たり引いたりできるようにしなければならなくなる。In this way, the discharge amount of the linear motor type blower is the length by which the vibrator 33 reciprocates left and right by utilizing the attraction and repulsion of the magnetic force shown in the linear motor 30, that is, the vibration stroke and torque of the vibrator. Determined by (driving force).
Further, the higher the frequency of the alternating current, the larger the discharge amount.
The vibration stroke of the vibrator becomes longer when the arrangement pitch of the magnetic poles of the electromagnet (= the arrangement pitch of the permanent magnets) increases,
Torque drops rapidly in proportion to the inverse square of the length of the oscillating stroke. When the torque decreases, the diaphragm 42 cannot be pushed or pulled in order to open / close the suction valve 43 and the discharge valve 44 for increasing / decreasing the volume of the compression chamber 41. Therefore, it is necessary to reduce the volume of the compression chamber 41 so that the diaphragm 42 can be pushed and pulled.
【００７０】従来、振動子を構成する永久磁石としてフ
ェライト磁石を用いていたため、その磁力の限界によ
り、配列ピッチを所定以上に大きくとることができず、
振動子の振動ストロークに限界があった。また、トルク
にも限界があった。そこで、図３に示すように振動子33
は、振動ストローク又はトルクを増加するためには磁石
を大きくし、すなわち厚くして磁力の増大をはかってい
た。例えば、樹脂で成形された枠の両端部に、それぞれ
の端部とダイヤフラム取り付け部とを接続する該枠を貫
通していないシャフトからなり、該枠の大きさの２倍程
度の厚さからなるフェライト磁石を該枠に配列埋設した
振動子が用いられていた。このため、従来のリニアモー
タ型ブロアの吐出量では最大 80L（リットル）／分（た
だし、空気圧が0.20〜0.25kgf/cm2 のとき）程度が限界
であった。Conventionally, since ferrite magnets have been used as the permanent magnets forming the vibrator, the array pitch cannot be set larger than a predetermined value due to the limit of the magnetic force.
There was a limit to the vibration stroke of the vibrator. Also, there was a limit to the torque. Therefore, as shown in FIG.
In order to increase the vibration stroke or torque, the magnet was made large, that is, thickened to increase the magnetic force. For example, both ends of a frame formed of resin are composed of shafts that connect the respective ends and the diaphragm mounting portion and do not pass through the frame, and have a thickness of about twice the size of the frame. A vibrator in which ferrite magnets are arranged and embedded in the frame has been used. For this reason, the maximum discharge rate of the conventional linear motor type blower is about 80 L (liter) / minute (when the air pressure is 0.20 to 0.25 kgf / cm 2 ).
【００８０】[0080]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは吐出
量の大きいリニアモータ型ブロアを提供することであ
る。また、より一般的に、振動ストロークとトルクを大
きくすることのできるリニアモータ用の振動子を提供す
ることを目的とする。さらに、交流電流の周波数が変化
しても吐出量の変化の少ない、すなわち周波数依存性の
少ないリニアモータ用の振動子を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of the objects thereof is to provide a linear motor type blower having a large discharge amount. Another object of the present invention is to provide a vibrator for a linear motor, which can increase the vibration stroke and torque more generally. Further, it is an object of the present invention to provide a vibrator for a linear motor in which the discharge amount does not change much even if the frequency of the alternating current changes, that is, the frequency dependence is small.
【００９０】[0090]
【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータの
振動子は、平面上の一方向にＮ極及びＳ極が交互に配列
されて形成される電磁石に対向して、該方向に往復動可
能に配置される板状のリニアモータの振動子において、
板状の枠に希土類磁石をＮ極及びＳ極が該方向に交互に
配列するように埋め込んだことを特徴とする。A vibrator of a linear motor according to the present invention opposes an electromagnet formed by alternately arranging N poles and S poles in one direction on a plane and reciprocates in that direction. In the oscillator of the plate-shaped linear motor that can be arranged,
It is characterized in that rare earth magnets are embedded in a plate-shaped frame so that N poles and S poles are alternately arranged in the direction.
【０１００】本発明のリニアモータの振動子は、板状の
枠と希土類磁石とからなる。板状の枠は繊維強化樹脂製
とすることができる。また、板状の枠は繊維強化樹脂製
の枠本体と該枠本体の中央に埋設した非磁性の金属製シ
ャフトとで構成してもよい。The vibrator of the linear motor of the present invention comprises a plate-shaped frame and a rare earth magnet. The plate-shaped frame can be made of fiber reinforced resin. The plate-shaped frame may be composed of a frame body made of fiber reinforced resin and a non-magnetic metal shaft embedded in the center of the frame body.
【０１１０】本発明のリニアモータの振動子は、板状の
枠と希土類磁石および非磁性のバランスウェイトからな
る。非磁性のバランスウェイトは、板状の枠に埋設され
ている希土類磁石の間に配列埋設してもよい。The vibrator of the linear motor of the present invention comprises a plate-shaped frame, a rare earth magnet and a non-magnetic balance weight. The non-magnetic balance weights may be arrayed and embedded between the rare earth magnets embedded in the plate-shaped frame.
【０１２０】本発明のリニアモータの振動子は、板状の
枠と希土類磁石および非磁性のバランスウェイトからな
る。板状の枠は繊維強化樹脂製とすることができる。ま
た、板状の枠は繊維強化樹脂製の本体と該枠本体の中央
に埋設した非磁性の金属製シャフトとで構成してもよ
い。The vibrator of the linear motor of the present invention comprises a plate-shaped frame, a rare earth magnet and a non-magnetic balance weight. The plate-shaped frame can be made of fiber reinforced resin. The plate-shaped frame may be composed of a fiber-reinforced resin main body and a non-magnetic metal shaft embedded in the center of the frame main body.
【０１３０】[0130]
【作用】電磁石に直流を印加すると磁力が発生し、一列
に配列された磁極がＳ極−Ｎ極−Ｓ極と交互に磁化され
る。これらの電磁石に対向するリニアモータの振動子の
各磁極は磁気的に反発および吸引を受けて一方向に動
く。この後、電磁石の直流を逆に印加すると、一列に配
列された磁極がＮ極−Ｓ極−Ｎ極と交互に磁化される。
これらの電磁石に対向するリニアモータの振動子の各磁
極は磁気的に吸引および反発を受けて逆の一方向に動
く。この振動子のストロークの大きさとトルクの大きさ
との積（＝仕事量、即ちブロア吐出量に相当）は磁力の
大きさに比例する。When a direct current is applied to the electromagnet, a magnetic force is generated, and the magnetic poles arranged in a line are magnetized alternately with S pole-N pole-S pole. The magnetic poles of the vibrator of the linear motor facing the electromagnets are magnetically repulsed and attracted to move in one direction. After that, when the direct current of the electromagnet is reversely applied, the magnetic poles arranged in a line are alternately magnetized as N pole-S pole-N pole.
The magnetic poles of the oscillator of the linear motor facing the electromagnets are magnetically attracted and repulsed to move in the opposite direction. The product of the size of the stroke of the vibrator and the size of the torque (= the work amount, that is, the blower discharge amount) is proportional to the magnitude of the magnetic force.
【０１４０】フェライト磁石の最大磁化は４〜５kG（キ
ロガウス）であるのに対し、希土類磁石の最大磁化は30
kG程度と、約６倍の磁力を有する。従って、理論的に
は、振動子のストローク（＝電磁石の磁極ピッチ＝永久
磁石の配列ピッチ）を６の平方根＝約2.5倍程度とする
ことができる。また、振動子のストロークを同じにすれ
ば６倍程度のトルクとすることができる。さらに、振動
子のストロークは1.2倍程度でトルクは４倍程度の組合
わせとすることもできる。The maximum magnetization of a ferrite magnet is 4 to 5 kG (kilogauss), whereas the maximum magnetization of a rare earth magnet is 30.
It has a magnetic force of about 6 times that of kG. Therefore, theoretically, the stroke of the vibrator (= the magnetic pole pitch of the electromagnets = the arrangement pitch of the permanent magnets) can be set to the square root of 6 = about 2.5 times. If the strokes of the vibrators are the same, the torque can be increased by about 6 times. Furthermore, the stroke of the vibrator may be about 1.2 times and the torque may be about 4 times.
【０１５０】次に、永久磁石の磁力を増強すると振動子
に大きな押圧力が作用するため、永久磁石を保持してい
る枠を介してダイヤフラムに大きな力を作動させる。こ
の際に、当該枠に大きな押圧力が作用するため、当該枠
はたわむと振動子のスムーズな動きが妨げられる。従っ
て、永久磁石の磁力を増強することに伴い、それを保持
する枠も増強する必要がある。一方、振動子の質量が増
加すると、慣性力が増大し高速駆動を行なうことが困難
となるため、振動子はできるだけ軽いことが望ましい。
保持枠に繊維強化樹脂を使用し、また、その中央に非磁
性の金属製シャフトを貫通することにより、枠の増強及
び軽量化という、永久磁石の磁力増強に伴うこれらの要
請を共に満たすことができる。Next, when the magnetic force of the permanent magnet is increased, a large pressing force acts on the vibrator, so that a large force is applied to the diaphragm via the frame holding the permanent magnet. At this time, since a large pressing force acts on the frame, when the frame is bent, smooth movement of the vibrator is hindered. Therefore, as the magnetic force of the permanent magnet is increased, it is necessary to increase the frame that holds it. On the other hand, when the mass of the vibrator increases, the inertial force increases and it becomes difficult to drive at high speed. Therefore, it is desirable that the vibrator be as light as possible.
By using a fiber reinforced resin for the holding frame and penetrating a non-magnetic metal shaft in the center of the holding frame, it is possible to meet both of these requirements for strengthening the frame and reducing the weight, which are associated with the magnetic force enhancement of the permanent magnet. it can.
【０１６０】次に、交流電流の周波数が増加すると、振
動子の質量が大きい場合には慣性力の増大による振動子
の駆動に遅れを生じる。すなわち、周波数増加への追従
性が低下してくる。交流電流の周波数が減少すると、振
動子の質量が小さい場合には慣性力の減少による振動子
の駆動が加速される。日本国内においては家庭・工場に
供給されている周波数は５０ヘルツと６０ヘルツの地域
に別れており、一般的にはストローク数の多い６０ヘル
ツの方がブロア吐出量は５０ヘルツより多くなるので、
振動子の質量は軽くする。しかし、５０ヘルツで使用す
るとブロア吐出量は低下するので振動子の質量を増大す
る必要がある。従って、振動子の質量を適正化、即ちバ
ランスウェイトを加えることにより永久磁石の磁力増強
に伴うこれらの要請を満たすことができる。Next, when the frequency of the alternating current increases, when the mass of the vibrator is large, the driving of the vibrator is delayed due to the increase of inertial force. That is, the ability to follow an increase in frequency decreases. When the frequency of the alternating current decreases, the driving of the vibrator is accelerated due to the decrease of inertial force when the mass of the vibrator is small. In Japan, the frequencies supplied to homes and factories are divided into regions of 50 hertz and 60 hertz. Generally, 60 hertz with a large number of strokes has a blower discharge amount of more than 50 hertz.
Reduce the mass of the oscillator. However, when it is used at 50 Hertz, the blower discharge amount decreases, so it is necessary to increase the mass of the vibrator. Therefore, by optimizing the mass of the vibrator, that is, by adding a balance weight, it is possible to satisfy these demands associated with the magnetic force enhancement of the permanent magnet.
【０１７０】[0170]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に従って
説明する。本発明の第１実施例である振動子の平面図
（ａ）及び側面図（ｂ）を図１に示す。本振動子10は、
図３に示した３極リニアモータ30用の振動子であり、永
久磁石は振動方向（図１では左右方向）に２極が配列さ
れている。第１実施例では各極は２個の矩形平板状の永
久磁石に分割されているため、合計４個の永久磁石11a,
11b,12a,12bを使用している。図１の左側の永久磁石12
a,12bは共に紙面表側がＮ極、裏側がＳ極、右側の永久
磁石11a,11bは共に紙面表側がＳ極、裏側がＮ極となっ
ている。左側と右側の永久磁石の間の距離ｄは第１実施
例では36mmとなっている。永久磁石は希土類磁石を使用
する。第１実施例ではサマリウム−コバルト系合金（Sm
2Co17）の粉末を焼結により約20×20×６mmの矩形板状
に成形し、上下面がＮ／Ｓ極となるように帯磁させたも
のを用いている。なお、その他にも、サマリウム−コバ
ルト系ではSmCo5系合金、ネオジム−鉄−ボロン系ではN
d2Fe14B系合金等の希土類磁石を用いることができる。
これらの永久磁石11a,11b,12a,12bを保持する枠13は、
本実施例では厚さ 7.5mmの繊維強化樹脂製とし、樹脂と
して６−６ナイロンを使用し、補強材として短繊維ガラ
スファイバを約30重量％混入させている。なお、図１
（ａ）に示されるとおり、永久磁石11a,11b,12a,12bが
枠13内で比較的大きな面積を占めており、枠13だけでは
十分な耐曲げ強度が得られないため、枠13の中心に非磁
性ステンレス鋼製（第１実施例ではSUS 316）の直径 4.
0mmのシャフト14を貫通させている。シャフト14の両端
には前記ダイヤフラム42を固定するためのネジが形成さ
れている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plan view (a) and a side view (b) of a vibrator which is a first embodiment of the present invention. This oscillator 10 is
This is a vibrator for the three-pole linear motor 30 shown in FIG. 3, and the permanent magnet has two poles arranged in the vibration direction (the left-right direction in FIG. 1). In the first embodiment, since each pole is divided into two rectangular flat plate-shaped permanent magnets, a total of four permanent magnets 11a,
11b, 12a and 12b are used. Permanent magnet 12 on the left side of FIG.
Both a and 12b have N poles on the front side of the paper, S poles on the back side, and right permanent magnets 11a and 11b have S poles on the front side of the paper and N poles on the back side. The distance d between the left and right permanent magnets is 36 mm in the first embodiment. A rare earth magnet is used as the permanent magnet. In the first embodiment, samarium-cobalt alloy (Sm
2 Co 17 ) powder is molded into a rectangular plate shape of about 20 × 20 × 6 mm by sintering, and magnetized so that the upper and lower surfaces become N / S poles. In addition, in addition, SmCo 5 type alloys for samarium-cobalt system, Nm for neodymium-iron-boron system
A rare earth magnet such as a d 2 Fe 14 B alloy can be used.
The frame 13 holding these permanent magnets 11a, 11b, 12a, 12b is
In this embodiment, the fiber-reinforced resin having a thickness of 7.5 mm is used, 6-6 nylon is used as the resin, and about 30% by weight of short fiber glass fiber is mixed as the reinforcing material. Note that FIG.
As shown in (a), the permanent magnets 11a, 11b, 12a, 12b occupy a relatively large area in the frame 13, and the frame 13 alone cannot provide sufficient bending strength. A diameter of non-magnetic stainless steel (SUS 316 in the first embodiment) 4.
The shaft 14 of 0 mm is penetrated. Screws for fixing the diaphragm 42 are formed at both ends of the shaft 14.
【０１８０】振動子10は次のようにして製作する。図１
に示すような略六角形のモールドに永久磁石11a,11b,12
a,12bを磁極の向きに注意しながら図１（ａ）のように
配置し、さらに中央にシャフト14を置く。次にモールド
を密閉し、繊維強化樹脂を流し込み、硬化させる。硬化
が終了した後、振動子10をモールドから取り出し、余分
の樹脂をトリミングして振動子10を完成する。The vibrator 10 is manufactured as follows. Figure 1
A permanent magnet 11a, 11b, 12
1 and 12b are arranged while paying attention to the directions of the magnetic poles, and the shaft 14 is placed in the center. Next, the mold is sealed, a fiber reinforced resin is poured, and the resin is cured. After the curing is completed, the vibrator 10 is taken out of the mold and the excess resin is trimmed to complete the vibrator 10.
【０１９０】振動子10に使用する永久磁石が強力にな
り、また、磁石の配列ピッチｄも従来の振動子よりも大
きくなったことにより、振動子10のたわみの問題が生ず
る。再び図３により説明すると、振動子33の位置が両電
磁石31、32の中央から僅かでも上又は下にずれている場
合に、振動子33は部分的曲げモーメントを受ける。例え
ば振動子33が僅かに下に偏移しているとすると、左側の
磁石36は左下のＮ極により強く反発され、右下のＳ極に
強く引きつけられる。従ってこの場合、左側の磁石36は
右回りのモーメントを受ける。右側の永久磁石35も同様
に右回りのモーメントを受ける。この永久磁石35、36に
加わる回転モーメントは枠に対する曲げモーメントとし
て働くため、枠の剛性が低いと枠が振動中にたわみ、異
常振動を起こすようになる。Since the permanent magnet used for the vibrator 10 becomes stronger and the array pitch d of the magnets becomes larger than that of the conventional vibrator, the problem of the flexure of the vibrator 10 arises. Referring again to FIG. 3, when the position of the vibrator 33 deviates slightly above or below the center of the electromagnets 31, 32, the vibrator 33 receives a partial bending moment. For example, if the oscillator 33 is slightly shifted downward, the left magnet 36 is strongly repulsed by the lower left N pole and strongly attracted to the lower right S pole. Therefore, in this case, the left magnet 36 receives a clockwise moment. The right permanent magnet 35 also receives a clockwise moment. Since the rotational moment applied to the permanent magnets 35, 36 acts as a bending moment for the frame, if the frame has low rigidity, the frame will bend during vibration and cause abnormal vibration.
【０２００】このような問題を避けるため、第１実施例
では上記のように枠13自体に高強度の繊維強化樹脂を用
いると共に、更に振動方向の剛性を高めるために、枠13
の中心に金属製のシャフト14を貫通させているのであ
る。なお、電磁石31、32及び永久磁石11a,11b,12a,12bの
磁界を乱さないために、シャフト14は非磁性であること
が望ましい。In order to avoid such a problem, in the first embodiment, the frame 13 itself is made of high-strength fiber reinforced resin as described above, and in order to further increase the rigidity in the vibration direction, the frame 13
The shaft 14 made of metal penetrates through the center of. The shaft 14 is preferably non-magnetic so as not to disturb the magnetic fields of the electromagnets 31, 32 and the permanent magnets 11a, 11b, 12a, 12b.
【０２１０】上記実施例の振動子の曲げ強度を測定する
ために、図５（ｂ）に示すような３点曲げ試験を行な
い、負荷荷重（曲げ荷重）Ｆと、その負荷点のたわみ量
との関係を調べた。なお、両支点間の距離は70mmとし
た。その結果は図５（ａ）の●印に示すとおりであり、
前記従来の振動子23（シャフトが枠内を貫通していな
い）の場合（△印）の約５倍の耐曲げ荷重性を有してい
ることがわかった。In order to measure the bending strength of the vibrator of the above-mentioned embodiment, a three-point bending test as shown in FIG. 5 (b) was conducted, and the load (bending load) F and the amount of deflection at the load point were measured. I investigated the relationship. The distance between both fulcrums was 70 mm. The result is as shown by the ● mark in FIG.
It was found that the conventional vibrator 23 (the shaft does not penetrate through the frame) has a bending load resistance that is about 5 times that of the case (marked with Δ).
【０２２０】なお、第１実施例において枠13を繊維強化
樹脂ではなく、アルミニウムとすることもできる。この
場合、アルミニウム枠自体の剛性が著しく高いため、中
心のシャフト13が不要になり、結果的には質量の増加は
少ない。アルミニウム枠を用いた振動子の曲げ特性は図
５（ａ）の○印に示す通りであり、ほぼ満足すべき値が
得られている。The frame 13 in the first embodiment may be made of aluminum instead of the fiber reinforced resin. In this case, since the rigidity of the aluminum frame itself is remarkably high, the central shaft 13 is unnecessary, and as a result, the increase in mass is small. The bending characteristics of the vibrator using the aluminum frame are as shown by the circles in FIG. 5 (a), and almost satisfactory values are obtained.
【０２３０】また、上記アルミニウム枠を用いた振動子
の場合に、質量の適正化を図るために第１実施例におい
て枠13を非磁性ステンレス鋼に代表されるSUS304とする
こともできる。なお、枠の厚さは上記アルミニウム枠に
比べておよそ25％程度薄くしたものでよい。In the case of the vibrator using the above aluminum frame, the frame 13 in the first embodiment may be SUS304 represented by non-magnetic stainless steel in order to optimize the mass. The thickness of the frame may be about 25% thinner than that of the aluminum frame.
【０２４０】第２実施例である振動子の平面図（ａ）及
び側面図（ｂ）を図２に示す。本振動子20は、図３に示
した３極リニアモータ30用の振動子であり、永久磁石は
振動方向（図２では左右方向）に２極が配列されてい
る。そして、非磁性のバランスウェイトがこれら２極の
間に配列されている。第２実施例では各極は２個の矩形
平板状の永久磁石に分割されているため、合計４個の永
久磁石21a,21b,22a,22bを使用している。図２の左側の
永久磁石22a,22bは共に紙面表側がＮ極、裏側がＳ極、
右側の永久磁石21a,21bは共に紙面表側がＳ極、裏側が
Ｎ極となっている。左側と右側の永久磁石の間の距離ｄ
は本実施例では36mmとなっている。永久磁石にはネオジ
ム−鉄−ボロン系合金（Nd2Fe14B）の粉末を焼結により
約20×20×６mmの矩形板状に成形し、上下面がＮ／Ｓ極
となるように帯磁させたものを用いている。FIG. 2 shows a plan view (a) and a side view (b) of the vibrator of the second embodiment. The present vibrator 20 is a vibrator for the three-pole linear motor 30 shown in FIG. 3, and the permanent magnet has two poles arranged in the vibration direction (left-right direction in FIG. 2). A non-magnetic balance weight is arranged between these two poles. In the second embodiment, since each pole is divided into two rectangular plate-shaped permanent magnets, a total of four permanent magnets 21a, 21b, 22a, 22b are used. The permanent magnets 22a and 22b on the left side of FIG. 2 are both N poles on the front side and S poles on the back side of the paper.
The permanent magnets 21a and 21b on the right side each have an S pole on the front side of the paper and an N pole on the back side. Distance d between the left and right permanent magnets
Is 36 mm in this embodiment. For the permanent magnet, powder of neodymium-iron-boron alloy (Nd 2 Fe 14 B) was sintered to form a rectangular plate of about 20 × 20 × 6 mm, and magnetized so that the upper and lower surfaces became N / S poles. I am using what I made.
【０２５０】次に、第２実施例におけるバランスウエイ
トは２個に分割されており、左側の永久磁石22a,22bと
右側の永久磁石21a,21bの間にバランスウェイト25a,25b
を配列列している。バランスウェイトには、非磁性ステ
ンレス鋼SUS304板を切削・研磨加工により約11×20×６
mmの長形板状を用いている。なお、バランスウェイトに
は、例えばSUS316、SUS205などのステンレス鋼、銅、鉛
などの金属材料のみでなく、磁界による渦電流を発生さ
せない非磁性材料を用いることができる。Next, the balance weight in the second embodiment is divided into two pieces, and the balance weights 25a and 25b are provided between the left permanent magnets 22a and 22b and the right permanent magnets 21a and 21b.
Are arrayed. For the balance weight, a non-magnetic stainless steel SUS304 plate is cut and polished to about 11 x 20 x 6
A long plate of mm is used. For the balance weight, not only a metallic material such as stainless steel such as SUS316 and SUS205, copper and lead, but also a non-magnetic material that does not generate an eddy current due to a magnetic field can be used.
【０２６０】これらの永久磁石21a,21b,22a,22bおよび
バランスウェイト25a,25bを保持する厚さ 7.5mmの枠23
は、第２実施例では繊維強化樹脂製とし、樹脂として６
−６ナイロンを使用し、補強材として短繊維ガラスファ
イバを約30重量％混入させている。なお、図２（ａ）に
示されるとおり、永久磁石21a,21b,22a,22bおよびバラ
ンスウェイト25a,25bが枠23内で大きな面積を占めて降
り、枠13だけでは十分な曲げ強度が得られないため、枠
13の中心に非磁性ステンレス鋼製（本実施例ではSUS205
を30％引抜き、直径 4.0mmに加工したもの）シャフト24
を貫通させている。シャフト24の両端には前記ダイヤフ
ラム42を固定するためのネジが形成されている。A frame 23 having a thickness of 7.5 mm for holding the permanent magnets 21a, 21b, 22a, 22b and the balance weights 25a, 25b.
Is made of fiber reinforced resin in the second embodiment, and the resin is 6
-6 Nylon is used with about 30% by weight of short fiber glass fiber mixed as a reinforcing material. As shown in FIG. 2 (a), the permanent magnets 21a, 21b, 22a, 22b and the balance weights 25a, 25b occupy a large area within the frame 23 and descend, and the frame 13 alone provides sufficient bending strength. No frame
Made of non-magnetic stainless steel at the center of 13 (SUS205 in this embodiment)
30% pulled out and processed to a diameter of 4.0 mm) Shaft 24
Is penetrated. Screws for fixing the diaphragm 42 are formed at both ends of the shaft 24.
【０２７０】振動子20は次のようにして製作する。図２
に示すような略六角形のモールドに永久磁石21a,21b,22
a,22bを磁極の向きに注意しながら図２（ａ）のように
配置し、次いでバランスウェイト25a,25bを配列する。
さらに中央に非磁性シャフト14を置く。次にモールドを
密閉し、繊維強化樹脂を流し込み、硬化させる。硬化が
終了した後、振動子20をモールドから取り出し、余分の
樹脂をトリミングして振動子20を完成する。The vibrator 20 is manufactured as follows. Figure 2
Permanent magnets 21a, 21b, 22 in a hexagonal mold as shown in
2a are arranged while paying attention to the directions of the magnetic poles, and then the balance weights 25a and 25b are arranged.
Further, the non-magnetic shaft 14 is placed in the center. Next, the mold is sealed, a fiber reinforced resin is poured, and the resin is cured. After the curing is completed, the vibrator 20 is taken out of the mold, and excess resin is trimmed to complete the vibrator 20.
【０２８０】上記の第２実施例における周波数と風量
（＝ブロア吐出量）との関係を調べた。比較として、第
１実施例（バランスウェイトなし）および第２実施例に
用いたバランスウェイトの２倍の質量を有するバランス
ウェイト（２倍のバランスウェイト）を埋設・配列した
振動子を調査した。周波数は、４５ヘルツから６５ヘル
ツの範囲についてブロア吐出量を調べた。その結果、振
動子の質量を最適化した第２実施例の場合には５５ヘル
ツで最大風量を得るとともに、５０ヘルツ〜６０ヘルツ
にて高い風量が得られることがわかった。The relationship between the frequency and the air flow rate (= blower discharge rate) in the second embodiment was examined. For comparison, a vibrator in which a balance weight (double balance weight) having a mass twice that of the balance weight used in the first embodiment (no balance weight) and the second embodiment was embedded and arranged was investigated. The blower discharge amount was examined in the frequency range of 45 hertz to 65 hertz. As a result, it was found that in the case of the second embodiment in which the mass of the vibrator was optimized, the maximum air volume was obtained at 55 hertz and the high air volume was obtained at 50 to 60 hertz.
【０２９０】[0290]
【発明の効果】本発明の効果として、リニアモータの振
動子の永久磁石の配列ピッチを大きくして、振動子の振
動ストロークを増大させることができる。従って、この
リニアモータの振動子をブロアに用いることにより、ダ
イヤフラムの変位量が増加し、100L／分以上の大容量の
ブロアを実現することができるようになる。また、別の
効果として、ストロークを増大する代わりにトルクの大
きいリニアモータを得ることもできる。トルクを大きく
することにより、ダイヤフラムの変位量は同じでもダイ
ヤフラムを大きくすること（＝ダイヤフラムの有効径を
大きくして圧縮室を大きくすること）ができ大容量のブ
ロアを実現することができる。さらに、このような振動
子をブロアに使用することにより、単位時間当たりの吐
出量が同じでも、より吐出空気圧の高いブロア、例えば
0.40kgf/cm2程度の空気圧を有するブロアを作製するこ
とができる。これは、特に泥土中に空気を吹き込む必要
のある場合や、深い水底で空気を吐出する必要がある場
合に有用なブロアとなる。本発明ではまた、このような
振動子の永久磁石の増強及び配列ピッチの拡大又はトル
クの増大による枠の振動方向剛性の低下を、繊維強化樹
脂の使用及び中心を貫通する金属シャフトの採用により
補償しているため、リニアモータのスムーズな動作が実
現されている。そのうえ、質量の適正化のためにバラン
スウェイトを用いることにより５０ヘルツと６０ヘルツ
でも大容量のブロアとなる。また、バランスウェイトを
用いることにより振動子の質量が大きくなるために慣性
力の大きな振動子となり、吐出空気圧の高いブロアが得
られる。本発明ではさらに、希土類磁石を用いるために
永久磁石を薄くすることができるので対向する電磁石間
の間隔が狭くできる。このため、電磁石間の磁気抵抗が
減少することができるので磁気効率が向上し、大容量の
ブロアとなる。また、質量の適正化のためにバランスウ
ェイトを希土類磁石の間に埋設することにより、質量を
振動子の中央部に集めることができる。従って、振動子
の往復動にともなって振れが発生した場合、端部は質量
が小さいので端部の振れの慣性力が小さい振動子が得ら
れる。このため、ダイヤフラムへ影響は少なくなってダ
イヤフラムの寿命が延びる。As an effect of the present invention, the arrangement pitch of the permanent magnets of the vibrator of the linear motor can be increased to increase the vibration stroke of the vibrator. Therefore, by using the vibrator of this linear motor for the blower, the displacement amount of the diaphragm increases, and a blower with a large capacity of 100 L / min or more can be realized. Further, as another effect, a linear motor having a large torque can be obtained instead of increasing the stroke. By increasing the torque, the diaphragm can be made larger (= the effective diameter of the diaphragm can be made larger and the compression chamber can be made larger) even if the displacement of the diaphragm is the same, and a large capacity blower can be realized. Furthermore, by using such a vibrator in a blower, even if the discharge amount per unit time is the same, a blower with a higher discharge air pressure, for example,
A blower having an air pressure of about 0.40 kgf / cm 2 can be manufactured. This is a useful blower especially when it is necessary to blow air into mud or when air is to be discharged at a deep water bottom. The present invention also compensates for the decrease in the rigidity in the vibration direction of the frame due to the increase of the permanent magnets of the vibrator and the increase of the array pitch or the increase of the torque by using the fiber reinforced resin and the metal shaft penetrating the center. Therefore, the smooth operation of the linear motor is realized. In addition, by using a balance weight to optimize the mass, a blower with a large capacity can be obtained even at 50 and 60 hertz. Further, since the mass of the vibrator is increased by using the balance weight, the vibrator has a large inertial force, and a blower having a high discharge air pressure can be obtained. Further, in the present invention, since the permanent magnet can be made thin because the rare earth magnet is used, the distance between the facing electromagnets can be narrowed. For this reason, the magnetic resistance between the electromagnets can be reduced, the magnetic efficiency is improved, and the blower has a large capacity. Further, by embedding the balance weight between the rare earth magnets in order to optimize the mass, the mass can be collected in the central portion of the vibrator. Therefore, when vibration occurs due to the reciprocating motion of the vibrator, the mass of the end portion is small, so that a vibrator having a small inertial force of the shake of the end portion can be obtained. Therefore, the influence on the diaphragm is reduced and the life of the diaphragm is extended.
【図１】 本発明の第１実施例であるリニアモータの振
動子の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）。FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) of a vibrator of a linear motor that is a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第２実施例であるリニアモータの振
動子の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）。FIG. 2 is a plan view (a) and a side view (b) of a vibrator of a linear motor that is a second embodiment of the present invention.
【図３】 リニアモータの構造及び動作を説明するため
の内部構成図。FIG. 3 is an internal configuration diagram for explaining the structure and operation of a linear motor.
【図４】 ブロアの空気吸入・吐出部の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of an air intake / discharge portion of a blower.
【図５】 第１実施例及び従来の振動子の曲げ試験結果
のグラフ（ａ）及び試験方法（ｂ）を示す側面図。FIG. 5 is a side view showing a graph (a) and a test method (b) of bending test results of the first example and the conventional vibrator.
【図６】 第２実施例のバランスウェイトに関して風量
に及ぼす周波数の影響を示す周波数特性の試験結果。FIG. 6 is a test result of frequency characteristics showing the influence of frequency on the air volume in the balance weight of the second embodiment.
10, 20…振動子 11a,11b,12a,12b 、21a,21b,22a,22b …希土類磁石、 13,23 …繊維強化樹脂製枠 14,24 …非磁性金属シャフト 25a,25b …非磁性バランスウェイト 10, 20 ... Transducer 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b ... Rare earth magnet, 13,23 ... Fiber reinforced resin frame 14,24 ... Non-magnetic metal shaft 25a, 25b ... Non-magnetic balance weight
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 泰昌 愛知県西加茂郡三好町大字福谷字根浦27− 340マルカ精器株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Yasumasa Nakano 27-340 Neura Fukuya, Miyoshi-cho, Nishikamo-gun, Aichi Maruka Seiki Co., Ltd.
Claims (4)
配列して形成される電磁石に対向して、該方向に往復動
可能に配置される板状のリニアモータの振動子であっ
て、 板状の枠とＮ極及びＳ極が該方向に交互に配列するよう
に該枠に埋め込まれた希土類磁石とからなることを特徴
とするリニアモータの振動子。1. A vibrator of a plate-shaped linear motor which is arranged so as to reciprocate in an electromagnet formed by alternately arranging N poles and S poles in one direction on a plane so as to be reciprocable in the direction. A vibrator for a linear motor comprising a plate-shaped frame and a rare earth magnet embedded in the frame so that N poles and S poles are alternately arranged in the direction.
され、上記希土類磁石を保持する枠本体と本体の中央に
一体的に埋設された非磁性の金属製シャフトからなる請
求項１記載のリニアモータの振動子。2. The plate-shaped frame is formed of a fiber reinforced resin, and comprises a frame main body for holding the rare earth magnet and a non-magnetic metal shaft integrally embedded in the center of the main body. Linear motor oscillator.
交互に配列埋設されている希土類磁石の間に配列埋設さ
れた非磁性のバランスウェイトをもつ請求項１記載のリ
ニアモータの振動子。3. The linear motor according to claim 1, further comprising a non-magnetic balance weight embedded between the rare earth magnets in which the N poles and the S poles of the plate-shaped frame are alternately arranged in the direction. Oscillator.
され、上記希土類磁石を保持する枠本体と枠本体の中央
に一体的に埋設された非磁性の金属製シャフトからなる
請求項３記載のリニアモータの振動子。4. The plate-shaped frame is formed of a fiber reinforced resin, and comprises a frame body for holding the rare earth magnet and a non-magnetic metal shaft integrally embedded in the center of the frame body. Linear motor oscillator.
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