JPS582149Y2 - 往復駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はポンプ、振動機器等に用いられる電気エネルギ
ーを電磁作用により往復運動エネルギーに変換させる往
復駆動装置に係るものである。

従来、この種の装置としては第１図に示す如く電磁コイ
ル２内の可動鉄心９が電磁コイル２の通電時にヨーク８
内に吸引される吸引作用と、電流遮断時のスプリング１
０による反発力による反発作用とを組合せた装置がある
。

また第２図に示す如く、ヨーク８内に設置された２つの
電磁コイル２．２ａに隣合う部分に同方向の磁束が発生
するように通電し、かつ通電方向の切換えにより可動永
久磁石３を往復動作させる装置がある。

更には第３図に示す如く、永久磁石３を含む磁気回路の
空隙内に装着された可動片１２に取付けた可動コイル１
１に通電し、かつ通電方向の切換えにより可動片１２を
往復動作させる装置が使用されていた。

しかしながら、上述の第１図に示す装置においては、電
磁作用による吸引力をスプリング１０の反発力に抗して
作用させるので、入力電気エネルギーとスプリング１０
の反発力の差のみが運動エネルギーに変換されるにすぎ
ず効率が悪い。

また作動初期においては吸引力が弱く、一方作動終期に
おいては吸引力が最大になるという動作特性の非線形性
がある。

更に吸引の際のヨーク８と可動鉄心９と接触による騒音
があり、またスプリングの寿命が短かい等の欠点がある
。

次に第２図に示す装置においては、直流電源と切換スイ
ッチの組合せによる電源しか使用できず、商用電源が使
用できない不便がある。

また動作終端におけるヨーク８と可動永久磁石３との接
触時に動作力が最大となり、動作初期及び中期には動作
力が小さいという、可動永久磁石３の位置による動作力
のバラツキ、つまり動作特性の非線形性、およびヨーク
８と可動永久磁石３の接触による騒音発生等の欠点があ
る。

更にまた第３図に示す装置においては、磁気回路の空隙
長を大きくとれないので、可動コイル１１の容量が制約
され、電気エネルギーの付加容量に制約を受ける。

またコイル自体が動くため耐久力に難点があること、更
にはコイルへの給電構造が複雑になること等の欠点があ
る。

本考案は上述した欠点を解消した往復駆動装置を提供す
るものである。

以下本考案の実施例を示す第４図について説明する。

同図において１は縦断面端面形状をＥ形部状に形成した
ヨークであり、２．２ａは各々円筒形に巻線した電磁コ
イルである。

両して電磁コイル２．２ａはヨーク１内の溝に装着して
相隣る部分に同方向の磁束が発生するよう（若しくは同
極が発生するよう）直列若しくは並列に結線して、交流
電源若しくは極性切換スイッチを付設した直流電源（何
れも図示せず）と電気的に接続する。

第４図に示すヨーク１の内部に発生する極性Ｎ１Ｓで示
す。

通電方向が逆になれば極性も０内に示す如く反転する。

次にヨーク１内中央部には可動子２０を軸方向摺動自在
に介装する。

可動子２０は軸方向に着磁した永久磁石３の両端に磁極
片４．４ａを固着して形成し、更に両端に軸７．７ａを
固着する。

一方ヨーク１の両端には軸受６．６ａを有する非磁性材
料からなる端板５．５ａを装着し、前記可動子２０を支
持する。

次に上記横取による作動を説明する。

第４図において電磁コイル２．２ａに通電していない状
態にあっては、可動子２０は第４図に示すように磁気的
吸引力の中性点、つまりＥ形ヨーク１の中心位置にある
。

次に電磁コイル２．２ａへの通電電流がプラスであり、
Ｅ形ヨーク１の磁極歯に第４図に示す如＜Ｎ１Ｓ磁極性
が現われた場合には、可動子２０は第４図に示す実線矢
印の方向に動作し、磁極片４ａが非磁性材料端板５ａに
接触する位置まで移動する。

通電電流がマイナスの場合には上記と逆にヨーク１の磁
極部はＮ、Ｓとなるため可動子２０は点線矢印の方向に
移動し、これを繰返す。

本考案装置は、通常ある一定周波数をもつ電源により駆
動されるものであり、従って装置構成部材が同一であり
、また周波数一定であれば、可動子２０のス１ヘローク
は入力する電気エネルギー容量によっである一定値に決
定される。

本考案の実施例においては、前記端板５．５ａは非磁性
材料であるため、磁極片４．４ａが端板５．５ａに近接
しても相互間に磁気的吸引力は作用しない。

従って端板５．５ａを可動子２０のストロークにおいて
接触しない適当な位置に設置すれば、可動子２０は端板
５．５ａに無接触で往復動作することができる。

尚、端板５．５ａは、可動子ストロクの範囲内で、可動
子に磁気吸引力が作用しない距離に設定すれば、鉄板４
の磁性材料でも支障ない。

この点前述の第１図および第２図に示す装置の場合は可
動部端面とヨークとの磁気的吸引力であるため、本考案
における如き無接触の往復動作は不可能である。

また第４図において永久磁石３より発生する磁束は動作
の略全ストロークにおいて断面Ｅ形のヨーク１と磁気的
に均等に結合するため、動作の線形性は良好である。

更に上述した無接触の往復動作が可能であること及び動
作力の線形性が良好であることから、本考案装置におい
ては従来の第２図に示す装置では不可能であった５０Ｈ
’ｚまたは６０Ｈｚの商用周波数による往復動作が可能
である。

第５図はヨーク１の形状を示す他の実施例を示す断面図
であり、ヨーク１内面に形成される磁極部の例示である
。

すなわち、中央磁極部１と端部磁極部１ｂ、１ｂ′の形
状は、ヨーク１内に装着される前述の電磁コイル２．２
ａ若しくは可動子２０の形状その他に対応して種々勘案
されるべきであり、本考案が図示の実施例によって限定
されないことは勿論である。

次に第６図は第４図に示すヨーク１の磁極部１ａ、１ｂ
、 １ｂ’と可動子２０を構成する永久磁石３および
磁極片４．４ａとの間の寸法関係を示す拡大説明図であ
る。

図に示す如くＡは端部磁極部１ｂ１１ｂ′間の軸方向距
離であり、中央磁極部１ａの軸方向長さをＣ中央磁極部
１ａと両端部磁極部１ｂ。

ｌｂ’との間隙を各々Ｂ１Ｂ’とすると、Ａ、−Ｂ＋Ｂ
勺−Ｃである。

而して可動子２０の外周における端部磁極片間軸方向距
離（第６図では永久磁石３の軸方向長さに相当するおよ
び可動子２０の軸方向長さを各々Ｄ、Ｅとすると、前記
端部磁極間距離Ａとの間の寸法関係Ａ≧Ｅ≧Ｃ≧Ｄとす
ると一般の商用周波数における可動子２０の駆動が良好
であることが実験の結果解明された。

なお第６図では可動子外周における端部磁極片間軸方向
距離りは、前記ヨーク１の磁極部間距離Ｂ、 Ｂ’に対
してＤ＞Ｂ、Ｂ’としているが、必ずしもＤ＞Ｂ、Ｂ’
とせずとも場合によってはＤ≦Ｂ、 Ｂ’としてもよい
。

このＤ≦Ｂ１Ｂ’なる寸法関係の時は、可動子２０のス
トロークが短かい場合に高推力が得られる。

要するに本考案では、可動子２０の良好な駆動のために
Ａ≧Ｅ≧Ｃ≧Ｄなる寸法関係は必要であるが、ＤとＢ１
Ｂ’との寸法関係はストロークや推力などを考慮して定
めればよい。

なお本実施例において可動子は横断面一様形状のものを
示したが、その横断面は円、正方形等の一般的なものは
勿論、ヨークと同様、他の幾何学的形状とすることもで
きる。

またヨークとの関係において軸方向の摺動が可能である
限り、必らずしも横断面形状が一様なものに限定される
ことはない。

本考案の往復駆動装置は以上記述の如き構成および作用
であるから、下記の効果を奏し得る。

（１）商用交流電源から簡単に永久磁石式の往復駆動装
置の動力源を得られる。

（２）動作特性上線形性が極めて良好であり無通電時に
おいては可動子が往復動作ストロークの中心位置にある
。

（３）電磁コイルはヨーク内に固定しであるため容量上
の制約は一切無く、かつ耐久性に富む。

（４）可動子が無接触で動作するため、騒音の発生が無
い。

（５）構造簡単であり小型から大型まで製作可能であり
、効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は夫々従来の装置を示す縦断面図、第４
図は本考案の実施例を示す縦断面図、第５図ａおよびｂ
各々ヨークの他の実施例を示す縦断面図、第６図はヨー
クと可動子との寸法関係を示す拡大説明図である。 １：ヨーク、１ａ：中央磁極部、１ ｂ 、 １ ｂ’
：端部磁極部、２．２ａ：電磁コイル、３：永久磁石、
４．４ａ：磁極片、５゜５ａ：端板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 軸を含む平面における縦断面端面を略Ｅ形に形成した強
   磁性材料からなるヨーク内に２個の筒状電磁コイルを相
   隣る部分に同極が発生するように配設し、ヨーク中央部
   には両端部に磁極片を有し、かつ軸方向に着磁してなる
   永久磁石を構成要素とする可動子を軸方向摺動自在に設
   けてなる往復駆動装置において、ヨークを構成する磁極
   部と可動子との寸法関係を下記の如く定めたことを特徴
   とする往復駆動装置。 Ａ２Ｅ２Ｃ≧Ｄ 但しＡ：端部磁極部間軸方向距離 Ｃ：中央磁極部軸方向長さ Ｄ：可動子外周における端部磁極片間 軸方向距離 Ｅ：可動子軸方向長さ Ｄ＞ＢＢ’ 但しＡ：端部磁極部間軸方向距離 Ｂ、Ｂ’：中央磁極部と端部磁極部間軸方向距離 Ｃ：中央磁極部軸方向長さ Ｄ：永久磁石軸方向長さ