JP3370657B2

JP3370657B2 - 電磁振動型ポンプ

Info

Publication number: JP3370657B2
Application number: JP2001202634A
Authority: JP
Inventors: 郁夫大家
Original assignee: Techno Takatsuki Co Ltd
Current assignee: Techno Takatsuki Co Ltd
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003021067A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁振動型ポンプに
関する。さらに詳しくは、主として室内用エアマットや
エアベッドへのエアの吸排、養魚用水槽や家庭浄化槽な
どにおける酸素補給、または公害監視における検査ガス
のサンプリングなどに利用される電磁振動型ポンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電磁石と永久磁石との磁気的
相互作用に基づく、該永久磁石を備えた振動子の振動を
利用して流体を吸引、吐出する電磁振動型ポンプとし
て、ダイヤフラム式のポンプがある。

【０００３】このポンプは、対向して配置されている電
磁石からなる電磁石部、永久磁石を備えた振動子、該振
動子の両端に連結されたダイヤフラムと、前記電磁石部
の両端側にそれぞれ固定されたダイヤフラム台およびポ
ンプケーシングと、前記ダイヤフラムとポンプケーシン
グとのあいだに形成されるポンプ圧縮室とから構成され
ている。そして、前記電磁石は、Ｅ型の鉄心に捲線した
コイル部を組み込んで完成させたものであり、前記振動
子は、該鉄心間に形成される空隙部に配置されている。

【０００４】かかるポンプでは、ダイヤフラムに支持さ
れる振動子の振動によって、前記ポンプ圧縮室の容積が
左右背反的に増減変化し、それにより左右交互にエアの
吸入と排出が行なわれている。

【０００５】この従来のポンプに用いられている前記振
動子の永久磁石としては、極異方性の磁石または等方性
磁石であり、一般にはボンド磁石が用いられている。た
とえば図２５〜２６に示されるように、永久磁石２０
０、２０１は、両端部にネジ２０２が埋め込まれた外形
形状が四角（角柱タイプ）のシャフト２０３に取り付け
られており、その一対の永久磁石２０１のうち、一方の
永久磁石２０１が周方向の４箇所にＮ極とＳ極の極性が
交互に極異方性磁極に着磁され、もう一方の永久磁石２
００の極性が対向する永久磁石２０１とは逆に周方向の
４箇所にＳ極とＮ極の極性が交互に極異方性磁極に着磁
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来より、ポンプとし
ては、小型で、かつ運転時の特性などのポンプ性能の向
上が望まれている。

【０００７】しかし、たとえばポンプの小型化に伴い、
ポンプの容量を増大させようとすると、さらに強力な磁
石が要望される。極異方性の焼結磁石は、ボンド磁石と
同様に着磁でき、問題なく採用できるが、ともに特殊形
状の磁石であるため、製法上高価という問題がある。

【０００８】本発明は、叙上の事情に鑑み、小型であ
り、かつポンプの運転特性および／または制御性を向上
させることができる電磁振動型ポンプを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁振動型ポン
プは、鉄心および捲線コイル部により構成される電磁石
部と、該電磁石部内に支持され、四角状磁石を備えてい
る振動子と、前記電磁石部の両側部に固定されるポンプ
ケーシング部を備えてなる電磁振動型ポンプであって、
前記四角状磁石が異方性の焼結金属磁石体からなるとと
もに、該焼結金属磁石体が、４個の焼結金属磁石と外形
が四角である管状の磁性体とからなり、該磁性体の外周
部に前記焼結金属磁石が固着されてなることを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の電磁振動型ポンプを説明する。

【００１１】図１〜２に示されるように、本発明の一実
施の形態にかかわる電磁振動型ポンプは、電磁石部１
と、該電磁石部１内の空隙部に所定の間隔をおいて配置
される四角状磁石２を備えた振動子３と、該振動子３の
両端に連結されるダイヤフラム４と、前記電磁石部１の
両端部にそれぞれ固定されるポンプケーシング部５から
構成されている。このポンプケーシング部５は、ポンプ
ケーシング６とこのポンプケーシング６の側面側にパッ
キング７を挟んで固着される側面蓋部（弁室蓋部）８と
からなる。この側面蓋部８には、ポンプ本体を容易に取
付部位に取り付けられるように、取付け脚９が一体化さ
れている。なお、１０は段付きクッションであり、ポン
プ部の振動を吸収するようにしている。また、側面蓋部
８の材質は強度上、ガラス繊維入り熱可塑性樹脂が望ま
しい。

【００１２】前記ポンプケーシング６は、さらに吸引室
１１、吐出室１２よび圧縮室１３からなるポンプ部を有
しており、吸引室１１は、前記圧縮室１３と連通するた
めに、吸入口１４と吸入弁１５を、吐出室１２は吐出口
１６と吐出弁１７をそれぞれ備えている。

【００１３】前記電磁石部１は、とくに限定されるもの
ではないが、たとえば図２に示すごとく十字状に対向し
て配置される一対の大径鉄心（主鉄心）１８および該一
対の大径鉄心１８の内周凹部に組み込まれる捲線コイル
部からなる電磁石と、巻線を省略した一対の小径鉄心
（補助鉄心）１９と、前記一対の大径鉄心１８および小
径鉄心１９の内周部に配置される四角管状の鉄心保持具
（中子）２０とからなり、外表面には樹脂がモールドさ
れた框体部２１が成形されている。大径鉄心１８と小径
鉄心１９は、ともに断面がＥ型を呈しており、該一対の
大径鉄心１８と一対の小径鉄心１９とがそれぞれ対向さ
れ、開口側が四角柱を形成するように十字形に配置され
ている。前記鉄心保持具２０は、大径鉄心１８および小
径鉄心１９の位置決めを確実にするとともに、モールド
時に大径鉄心１８および小径鉄心１９を適切に保持す
る。また、前記大径鉄心１８および小径鉄心１９は、位
置決めと取り付けを容易にするために、鉄心保持具２０
に結合されており、外表面に樹脂をモールドするとき
に、モールド時の型への挿入が容易で、かつ高いモール
ド時の樹脂圧力に耐えるようにされている。

【００１４】前記鉄心保持具２０の材質としては、モー
ルド時の１５０度位の熱に耐えられる耐熱性樹脂または
アルミニウムなどの非磁性体金属などを用いることがで
きる。また、前記框体部２１の材質としては、成形材料
である耐熱性で低収縮率のＢＭＣ（バルクモールドコン
パウンド）が望ましく、たとえば不飽和ポリエステル系
のＢＭＣなどを用いることができる。

【００１５】前記框体部２１には、一対の小径鉄心１９
側の外周部位に吸気用のタンク部２２と排気用のタンク
部２３が、電磁石を熱硬化性樹脂でモールドする際に同
時に形成されている。また、このタンク部２２、２３は
サイレンサー機能を有する。また、前記タンク部２２、
２３には、フェルトまたはポリエステル繊維などからな
るフィルターを配置することにより、空気がフィルター
内を通過するときに塵などの不純物が取り除かれるた
め、清浄な空気を排出することができる。また、タンク
部２２には、吸入部２４を有する蓋２５が固着されてい
るとともに、タンク部２３には、排出部２６を有する蓋
２７が固着されている。

【００１６】前記振動子３は、図３〜４に示されるよう
に、両端部に植え込まれたねじ３０を有する四角形の非
磁性体棒３１と、該非磁性体棒３１に取り付けられた四
角状磁石２とからなり、該四角状磁石２としては、外形
形状が四角形の異方性の焼結金属磁石体が用いられてい
る。この表面には非伝導性の防錆材を塗布するのが望ま
しい。この焼結金属磁石体は、長さが大径鉄心および小
径鉄心の磁極間の開口部寸法より長く、断面が梯形であ
る磁石をＮ極、Ｓ極ごとに作製された４個の焼結金属磁
石３２ａと磁性体３２ｂとからなり、該磁性体３２ｂの
外周部に前記焼結金属磁石３２ａが接着などにより固着
されている。そして、一対の焼結金属磁石体のうち、一
方の焼結金属磁石体が周方向の４箇所にＮ極とＳ極の極
性が交互に着磁され、もう一方の焼結金属磁石体の極性
が対向する焼結金属磁石体とは逆に周方向の４箇所にＳ
極とＮ極の極性が交互に着磁されている。各焼結金属磁
石３２ａの磁極（Ｎ極、Ｓ極）は、振動子の組立前に着
磁するか、または振動子の組立後に着磁することができ
る。前記磁性体３２ｂは、四角管であり、磁路の役割を
するため、磁石の磁束を有効に活用することができる。
また、前記非磁性体棒３１としては、たとえば６６ナイ
ロンにガラスが３０％含有されたものを用いることがで
きる。

【００１７】前記焼結金属磁石の断面形状は、矩形にさ
れているが、本発明においては、とくに限定されるもの
ではなく、たとえば図５に示されるように、外側を曲面
にした蒲鉾状などとすることができる。この蒲鉾状の焼
結金属磁石４０にすると、焼結金属磁石４０の角部と電
磁石部の鉄心との接触の危険性を防止することができ
る。また、前記磁性体３２ｂは、四角管に限定されるも
のではなく、外径が四角である管状であればよく、たと
えば図６〜７に示されるように、薄肉の電気鉄板（ケイ
素鋼板）などから外径を四角に形成するとともに、内孔
を打ち抜いた薄肉コア体４１ａを複数枚積層させた積層
体４１とすることができる。なお、図６では焼結金属磁
石３２ａに適用されているが、焼結金属磁石４０にも適
用することができる。

【００１８】ここで、前記異方性の焼結金属磁石と従来
の極異方性磁石の磁束分布について説明する。図８に示
されるように、従来の極異方性磁石２０１の磁束分布
は、山形である。これに対して、断面が梯形の焼結金属
磁石３２ａと四角管の磁性体３２ｂを用いた磁石２の場
合、磁束分布（図９（ａ）参照）は中央部が凹み、両端
部が凸状の分布となる。また、外側を曲面にした蒲鉾状
断面の焼結金属磁石４０を用いた場合、磁束分布（図９
（ｂ）参照）は中央部の磁束密度の平坦な分布となる。
したがって、従来の磁束分布と比較して、ほぼ同様な磁
束分布を得ることができるのであり、曲率の取り方で最
適分布を決めることが望ましい。また、図９（ｃ）に示
されるように、前記焼結金属磁石３２ａに積層体４１を
適用した場合の磁束分布は、図９（ａ）の分布で中央部
の凹が緩和された形状の分布となるので、やや分布形状
が改善されるのであるが、重量が増加し、コストアップ
になりやすい。

【００１９】磁石の厚さと形状は、磁束分布と空隙の磁
束密度を決め、ポンプ性能を決める重要な寸法である。
また、磁路の厚さで磁気抵抗、磁束分布および重量が変
わり、振動子としての性能が左右されるので、磁石の特
性および厚さを勘案して決定する。

【００２０】磁束分布は図８に示す山形が最もよいので
あって山の中央部の凹の大きい分布は磁束のひねり（空
隙寸法の不均一）が発生しやすく、電磁石と振動子の接
触のおそれが高まる。

【００２１】つぎに本発明の他の実施の形態を説明す
る。図１０に示されるように、本実施の形態にかかわる
ポンプは、前記吸気側の蓋２５がカップ状にされ、ポン
プを制御するためのポンプ制御器（コントローラ）と、
検出手段Ｓとからなる作動検出装置のうち、該検出手段
Ｓがタンク部２２に収納されている。本実施の形態で
は、前記作動検出装置がダイヤフラム破損検出装置であ
り、検出手段Ｓが前記ポンプケーシング部５のポンプ部
の内圧を検出するための安全スイッチ機能を有する差圧
検出用蛇腹管にされている。なお、前記作動検出装置は
ダイヤフラム破損検出装置に限定されるものではなく、
過大電流検出装置（サーマルプロテクター）とすること
ができる。

【００２２】本実施の形態では、図１０〜１１に示され
るように、前記捲線コイル部を内蔵する大径鉄心１８お
よび小径鉄心１９が、それぞれ外方ヨーク部１８ａ、１
９ａ、サイドポール部１８ｂ、１９ｂおよびセンターポ
ール部１８ｃ、１９ｃからなり、ポンプ停止時、前記振
動子３の四角状磁石２とセンターポール部１８ｃ、１９
ｃの磁極部（主極部）との重なり部（オーバーラップ
部）の寸法（オーバーハング量）ａが該四角状磁石２と
サイドポール部１８ｂ、１９ｂの磁極部（補極部）との
重なり部の寸法ｂより大きくされている。これは、たと
えば鉄心１８、１９の磁極部間の開口部に対して四角状
磁石２をセンターポール部１８ｃ、１９ｃ側にオフセッ
トさせることにより、設定することができる。この四角
状磁石２と鉄心１８、１９の磁極部間の開口部との相対
位置のオーバーハング量は、適宜設定することができる
が、たとえばａを３ｍｍとし、ｂを１ｍｍとすることが
できる。

【００２３】ここで、流量定格が８０Ｌ／ｍｉｎ級のポ
ンプを用いて、本実施の形態における磁極部の重なり部
（ａ＞ｂ）が異なるポンプと重なり部（ａ＝ｂ）が均等
なポンプの運転特性を説明する。本実施の形態では、図
１２（ａ）に示されるように、振動子３が左側方向Ｆ１
に運動すると、まず左側のサイドポール部１８ｂの補極
部（Ｓ極）と左側の四角状磁石２（Ｎ極）とが接近し、
吸引時のレラクタンス（磁気抵抗）の急激な変化が起こ
る。ついで図１２（ｂ）に示されるように、振動子３が
さらに左側方向Ｆ２に運動すると、右側のサイドポール
部１８ｂの補極部（Ｓ極）と右側の四角状磁石２（Ｓ
極）とが反発し、急激なレラクタンスの変化が連続して
起こる。引き続いて、図１２（ｃ）に示されるように、
振動子３がさらに左側方向Ｆ２に運動すると、センター
ポール部１８ｃの主極部（Ｎ極）と左側の四角状磁石２
（Ｎ極）との反発時のレラクタンスの急激な変化も同様
にして連続的に起こる。

【００２４】このため、本実施の形態では、鉄心の主極
側のオーバーハングを補極のオーバーハングより大きく
取ると、ポンプ停止時磁束の量が補極のそれより大であ
ることにより、ポンプ停止時の磁石位置が安定し、かつ
振動時にはレラクタンスの変化度と回数に比例する推力
が増大して、表１に示されるように電源周波数５０Ｈｚ
および６０Ｈｚについて、流量が増大しているので運転
時の特性が向上していることがわかる。

【００２５】

【表１】

【００２６】これに対し、重なり部が均等なポンプの場
合、図１３（ａ）〜（ｂ）に示されるように、四角状磁
石２を備える振動子３ａが左側方向Ｆ１、さらに左側方
向Ｆ２に運動すると、左側のサイドポール部１８ｂの補
極部（Ｓ極）と左側の四角状磁石２（Ｎ極）との吸引お
よびセンターポール部１８ｃの主極部（Ｎ極）と左側の
四角状磁石２（Ｎ極）との反発が各一回集中的に起こ
る。したがって、図１２（ｂ）に示される重なり部が異
なるポンプのような連続的なリアクタンスの変化がない
ため、推力が劣り、表１に示されるように流量が少ない
ことがわかる。なお、電磁気学によれば推力Ｆは、磁束
をφ、レラクタンスをＲおよび変位をｘとすれば、Ｆ＝−１／２φ²ｄＲ／ｄｘとなる。これは、レラクタンスの変化が、磁界と機械系
とのあいだの磁気−機械的エネルギー変換に寄与してい
ることを示している。

【００２７】つぎに本発明のさらに他の実施の形態を説
明する。本実施の形態は、磁石磁束を有効に活用して、
ポンプの運転時の特性を向上させるために、鉄心にオー
バーハングを付けている。すなわち図１４（ａ）に示さ
れるように、直角状に隣接する大径鉄心１８と小径鉄心
１９とのあいだの最短寸法ｄをこれらの鉄心の組立に支
障のないよう極力狭めて、該大径鉄心１８と小径鉄心１
９の幅寸法を図１４（ｂ）および図１５に示されるよう
に、前記四角状磁石２の幅寸法より大きくしている。前
記大径鉄心１８と小径鉄心１９は、本実施の形態では鋼
板を複数枚積層して作製しているので、これらの鉄心の
幅は、鉄心積厚Ｈである。なお、図１５〜１６における
符号４５は捲線コイル部である。

【００２８】前記鉄心積厚Ｈ（ｍｍ）は、四角状磁石２
と鉄心１８、１９とのあいだの空隙寸法Ｇで決まる。す
なわち、鉄心積厚Ｈはつぎの式（１）または式（２）で
表わされる。鉄心積厚Ｈ＝磁石極幅Ｌ＋２×空隙寸法Ｇ−１（１）

【００２９】これは鉄心積厚Ｈ＝最大寸法Ｈｍａｘ−１
である。なお、１ｍｍは積厚のばらつきを考慮した余裕
値である。または推奨値としては、鉄心積厚Ｈ＝磁石極幅Ｌ＋２×空隙寸法Ｇ（１−１／√２）（２）

【００３０】この式（２）は図１４（ａ）に示されるｄ
寸法が四角状磁石２と鉄心１８、１９とのあいだの空隙
寸法Ｇと等しくなるような鉄心積厚Ｈである。

【００３１】前記鉄心積厚Ｈの寸法にした場合、つぎの
およびの効果がある。隣接する電磁石間の漏洩磁束が増大して、インダクタ
ンスが増大（パーミアンスが増大）し、電流を抑制する
効果が増加する。鉄心積厚の増大と磁石磁束の有効活用によって、前記
項の効果で電流が減少するにもかかわらずポンプの出
力はさほど低下しない。

【００３２】以下、前記項の効果を具体例で説明す
る。まず四角状磁石２の極幅を２２ｍｍとし、空隙寸法
Ｇを１．５ｍｍに設定した電磁石部を取り付けた、流量
定格が８０Ｌ／ｍｉｎ級のポンプを用意した（鉄心オー
バーハング付ポンプ）。このときの捲線コイル部は、コ
イル線径が０．８ｍｍであるコイルを５３５回捲きした
ものである。ついで鉄心積厚Ｈは、前記式（１）によ
り、２ｍｍのオーバーハング付きの場合と前記式（２）
による１ｍｍ（２×１．５（１−１／√２）＝０．８７
≒１）のオーバーハング付の場合があるが、ここでは前
記式（１）を採用した。また、鉄心積厚Ｈが対向する四
角状磁石２の極幅と同一にした電磁石部を取り付けたポ
ンプも用意した（鉄心オーバーハングなしポンプ）。そ
れぞれのポンプの電磁石に６０Ｈｚの電圧を印可し、電
流および電力（入力）を測定した。その結果を表２に示
す。なお、同様に鉄心オーバーハング付ポンプと鉄心オ
ーバーハングなしポンプについてのインピーダンスＺ、
交流抵抗Ｒ、リアクタンスωＬおよびインダクタンスＬ
をつぎの計算式により求め、それらの比較も表２に示し
た。ただし、ω＝２πｆであり、電源周波数ｆ＝６０Ｈ
ｚである。Ｚ＝Ｖ／ＩＲ＝Ｗ／Ｉ² ωＬ＝√（Ｚ²−Ｒ²）Ｌ＝ωＬ／ω

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から、大径鉄心内の捲線コイル部のイ
ンダクタンスＬが１１８．１％に増大していることがわ
かる。また、鉄心積厚Ｈの増分（１０９％）に対し、イ
ンピーダンスＺは１１７．７％に増分されているので、
その分電流が抑制されていることもわかる（３．０５Ａ
から２．５５Ａに減少している）。

【００３５】また、通常立体形電磁石にあっては、等価
空隙が従来の平面対向形電磁石に比して大きくなるの
で、パーミアンスが小さく不必要な電流が流れやすく、
入力が増大しやすいが、本実施の形態のように、鉄心に
オーバーハングを付けることにより電力（入力）を抑制
することができる。

【００３６】つぎに前記項の効果について説明する。
上記と同じ鉄心で鉄心の積厚が２２ｍｍであり、オーバ
ーハングは０であるポンプと、積厚が２４ｍｍでオーバ
ーハングは左右１ｍｍであり、その他の仕様は同じであ
る、ポンプを用意した。なお、振動子の仕様は両者同一
である。定格圧力は１５ＫＰａであり、このときの捲線
コイル部は、コイル線径が０．８ｍｍであるコイルを５
８０回捲きしたものである。これらのポンプを６０Ｈｚ
で作動させた。その結果を表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３から、電流を抑制する効果にもかかわ
らず、流量はさほど低下せず、入力減でポンプ効率は増
加している。若干の鉄量（積厚）増加が入力低下をもた
らしている。ただし、ポンプ電磁石の設計仕様によって
は、出力の低下が大きく異なることもあるので、オーバ
ーハング量は調整すべきである。

【００３９】なお、前記鉄心積層Ｈの寸法が前記式
（１）、（２）の寸法以上になると、磁束の漏洩が急激
に増加して、出力が必要以上に低下するので、この鉄心
積厚Ｈは積厚公差と板厚を考慮して決定する。この寸法
以上にすると磁石磁束が鉄心部を介して漏洩して、推力
（出力）を減することもある。

【００４０】本実施の形態では、電磁石部が大径鉄心
（主鉄心）２１と小径鉄心（補助鉄心）２２とから構成
されているが、図１７〜１８に示されるように小径鉄心
を使用しないで構成することもできる。

【００４１】ここで、図１５に示される電磁石部と図１
７に示される電磁石部を取り付けた流量定格が２０Ｌ／
ｍｉｎのポンプＡとポンプＢをそれぞれ用意した。そし
て、電源周波数５０Ｈｚについて、印加電圧を１００
Ｖ、６０Ｖ、４０Ｖ、３０Ｖへと変更して制御したとき
のポンプＡのポンプ特性と電源周波数６０Ｈｚについ
て、印加電圧を１００Ｖ、４０Ｖ、３０Ｖへと変更して
制御したときのポンプＢのポンプ特性を調べた。その結
果を図１９〜２０に示す。

【００４２】図１９〜２０から、破線で示すポンプＢ
は、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚとも安定した制御特性を示
すのに対し、実線で示すポンプＡの特性は、印加電圧が
下がると、５０Ｈｚの場合、図１９に示されるように６
０Ｖ以下で推力低下のため、圧力が低下し制御不能とな
り、また、６０Ｈｚの場合、図２０に示されるように４
０Ｖ以下で制御不能になることがわかる。これは四角状
磁石２と大径鉄心１８とのあいだの吸引力が電磁力に勝
り、推力低下現象を示すためであり、小径鉄心を取り外
し、吸引力を弱めれば、相対的に電磁力が勝り、推力低
下を防止できるためである。

【００４３】本実施の形態で示されるように、小径鉄心
を使用しないポンプの場合、流量定格が２０Ｌ／ｍｉｎ
などの流量の小さいポンプであれば、圧力と流量の特性
もさほど低下せず、制御性が向上する。この場合、四角
状磁石の生成する磁束は小径鉄心がないので、空間を磁
路とすることから、磁気抵抗が高くなり、磁束密度は低
下する。このため、電磁推力が低下する惧れがある。し
たがって、小径鉄心を使用しないポンプは、圧力と流量
を低下させる制御場合に用いるのが好ましい。しかし、
電流が増加するので、使用条件によりコイルの巻数の調
整が必要である。なお、流量の大きいポンプの場合に
は、この特徴はなく大幅な特性劣化が起こりやすくな
る。

【００４４】前記鉄心をオーバーハングさせた電磁石の
インダクタンスが増大するのは空隙部の磁界効果である
が、本発明においては、捲線コイル部の側面外周部（コ
イルエンド）の漏洩磁束を増大させて、インダクタンス
を増加させることができる。たとえば図２１〜２２に示
されるように、大径鉄心１８の捲線コイル部４５のコイ
ルエンドに漏洩磁束を助長する帯板状磁性体のリング５
１を巻き付ける。このリング５１の材料としては、方向
性珪素鋼板を用いるのが好ましい。また、巻き付けるリ
ング５１の数は、捲線コイル部４５に対して各々１本と
することができるが、本実施の形態では、両側面から巻
き付けるように各２本にされている。また、巻き付けし
やすいように側縁にノッチ５２を形成するとともに、巻
き付けたあとで外れないように、リング同士を係止させ
るための切り起し突起５３と係止孔５４が両端部に形成
されている。これにより、リング５１を捲線コイル部４
５の両側面に巻き付けるときに、ノッチ５２を折り曲げ
たのち、お互いの突起５３と係止孔５４を引っ掛けて確
実なはずれ防止を行なうことができる。

【００４５】ここで、鉄心積厚と四角状磁石の極幅が２
２ｍｍであり、コイルエンドにリングを巻き付けた電磁
石部を組み込んだポンプ（リング付ポンプ）とそうでな
いポンプ（リングなしポンプ）について特性を調べた。
その結果を表４に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】この表４から、前記図１５に示される電磁
石部を組み込んだポンプ（鉄心オーバーハング付ポン
プ）と同様に、電流を抑制する効果がある。このため、
リング付ポンプは電磁石の電流を抑制する必要がある場
合に採用することができる。

【００４８】これまでの実施の形態において、前記ポン
プケーシング部５に遮音のための二重構造を設けるのが
好ましい。たとえばこの二重構造としては、前記ポンプ
ケーシング５に設けられる、吸引室１１、吐出室１２お
よび後述する空洞部の外周壁に軸方向に形成される溝６
１により隔てられる、内壁６ａと外壁６ｂとから構成さ
れる二重構造および／または前記側面蓋部８に設けられ
る、内側蓋８ａと外側蓋８ｂとからなる二重構造とする
ことができる。これらの二重構造は、ポンプ部からの振
動を溝６１の空洞の空気または内側蓋８ａと外側蓋８ｂ
から構成される空洞の空気により緩和する高い防音性
（遮音性）を有している。

【００４９】前記ポンプケーシング６は、吸引室１１と
吐出室１２とが、側面から見てほぼＸ字状の隔壁により
上下方向に対称な部位に形成されるとともに、前記隔壁
により左右方向に対称な部位に空洞部が形成され、吸音
用の共鳴形サイレンサーを備えているのが好ましい。

【００５０】また、小径鉄心１９は、予め外方ヨーク部
１９ａの両端部位に配置されるサイドポール部１９ｂと
中央に配置されるセンターポール部１９ｃが一体に加工
された珪素鋼鈑製のステータコアを複数枚積層して作製
されているが、削り出しにより作製することもできる。
また、大径鉄心１８についても、予め外方ヨーク部１８
ａの両端部位に配置されるサイドポール部１８ｂが加工
された珪素鋼鈑製のステータコアを複数枚積層したもの
と、センターポール部１８ｃが加工された珪素鋼鈑製の
ステータコアを複数枚積層したものとを圧入により一体
化して作製されているが、外方ヨーク部およびセンター
ポール部を所定の形状に削り出して形成したのちに、圧
入一体化して作製することもできる。

【００５１】また、前記蓋２５、２７の固着手段として
は、ねじ止め、接着および溶着のうちでメンテナンスが
容易にできるように、ねじ止めとすることができるが、
ワンタッチで取り付けられるように差込み構造とするの
が好ましい。たとえば図１０に示されるように蓋２５の
内面、たとえば四隅部にピン７１を形成するとともに、
前記框体部２１のタンク部２２には、蓋２５の４本のピ
ン７１を挿入する挿入穴７２をモールド時に形成する。
この挿入穴７２とピン７１との嵌め合い寸法はトマリバ
メにする。そして、たとえば蓋２５の延長部７３の先端
７３ａを外面から内面に向かうテーパ形状の刃形にして
いる。また、前記左右のポンプケーシング６側の畝７４
を延長部７３が嵌め込めるように低くしている。また、
該ポンプケーシング６の側面には、前記延長部７３の先
端刃形とは逆形状であり、該延長部７３を押さえ込むた
めの横溝７５が形成されている。この横溝７５は、前記
框体部２１の成形後の切削加工または框体部２１を成形
するときに、分割型金具などを用いて同時に形成するこ
とができる。

【００５２】なお、本実施の形態では、振動子の両端に
円盤型ダイヤフラムが連結された電磁振動式ダイヤフラ
ムポンプについて説明したが、本発明においては、これ
に限定されるものではなく、円盤型ダイヤフラムの外側
に前記振動子の振動に連動して、圧力を発生し、ポンプ
作用を行なうコルゲーション付きダイヤフラムが連結さ
れている電磁振動式ダイヤフラムポンプ、振動子の両端
部に設けられるピストンとポンプケーシングに形成され
るシリンダー部からなるピストン式電磁振動型ポンプ、
またはこのピストン式電磁振動型ポンプの振動子の両端
部がコルゲーション付き十字形バネで支持されているピ
ストン式電磁振動型ポンプなどに適用することもでき
る。

【００５３】また、本実施の形態では、鉄心保持具に組
み込んだ４極２コイルタイプの電磁石部に框体部が一体
成形されているが、本発明では、これ以外に１個のリン
グ状の鉄心から構成される電磁石部、２極２コイルタイ
プまたは４極４コイルタイプなどの１個または複数個の
鉄心および捲線コイル部により構成される電磁石部に框
体部を一体成形することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
小型であり、かつポンプの運転特性および／または制御
性を向上させることができる。

【００５５】また、モールド化電磁石を採用しているの
で、低騒音であり安全性（発火、感電）も優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁振動型ポンプの一実施の形態を示
す縦断面図である。

【図２】電磁コイル部を省略した電磁石部を示す斜視図
である。

【図３】図１の振動子の断面図である。

【図４】図３の振動子の側面図である。

【図５】四角状磁石の他の実施の形態を示す側面図であ
る。

【図６】四角状磁石のさらに他の実施の形態を示す側面
図である。

【図７】図６の四角状磁石の断面図である。

【図８】従来の磁石の磁束分布を説明する図である。

【図９】図９（ａ）は図４の四角状磁石の磁束分布を説
明する図、図９（ｂ）は図５の四角状磁石の磁束分布を
説明する図および図９（ｃ）はで図６の四角状磁石の磁
束分布を説明する図である。

【図１０】本発明の電磁振動型ポンプの他の実施の形態
を示す縦断面図である。

【図１１】図１０の大径鉄心と振動子における四角状磁
石との位置関係を説明する図である。

【図１２】鉄心の極部と四角状磁石の重なり部が異なる
振動子の動作を説明する図である。

【図１３】鉄心の極部と四角状磁石の重なり部が均等で
ある振動子の動作を説明する図である。

【図１４】鉄心のオーバーハングを説明する図である。

【図１５】鉄心にオーバーハングを付けた電磁石部と振
動子の正面図である。

【図１６】図１５の電磁石部の側面図である。

【図１７】小径鉄心（補助鉄心）を省いた他の電磁石部
と振動子の正面図である。

【図１８】図１７の電磁石部の側面図である。

【図１９】図１５に示される電磁石部を取り付けたポン
プＡおよび図１７に示される電磁石部を取り付けたポン
プＢの電源周波数５０Ｈｚにおけるポンプ特性を示す図
である。

【図２０】図１５に示される電磁石部を取り付けたポン
プＡおよび図１７に示される電磁石部を取り付けたポン
プＢの電源周波数６０Ｈｚにおけるポンプ特性を示す図
である。

【図２１】大径鉄心に内蔵される捲線コイル部にリング
が巻き付けられた電磁石部を示す正面図である。

【図２２】図２１の電磁石部の側面図である。

【図２３】リングの平面図である。

【図２４】リングの側面図である。

【図２５】従来の振動子を示す断面図である。

【図２６】図２５の振動子の正面図である。

【符号の説明】

１電磁石部２四角状磁石３振動子４ダイヤフラム５ポンプケーシング部６ポンプケーシング７パッキング８側面蓋部８ａ８ｂ１８大径鉄心１９小径鉄心２０鉄心保持具２１框体部３０ねじ３１非磁性体棒３２ａ、４０焼結金属磁石３２ｂ磁性体４１積層体４１ａ薄肉コア体

フロントページの続き (56)参考文献特開2000−299971（ＪＰ，Ａ) 特開2000−130326（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−56401（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−77361（ＪＰ，Ａ) 特開平７−310668（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−109287（ＪＰ，Ｕ) 特公平４−35633（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 25/00 - 53/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心および捲線コイル部により構成され
る電磁石部と、該電磁石部内に支持され、四角状磁石を
備えている振動子と、前記電磁石部の両側部に固定され
るポンプケーシング部を備えてなる電磁振動型ポンプで
あって、前記四角状磁石が異方性の焼結金属磁石体から
なるとともに、該焼結金属磁石体が、４個の焼結金属磁
石と外形が四角である管状の磁性体とからなり、該磁性
体の外周部に前記焼結金属磁石が固着されてなる電磁振
動型ポンプ。
【請求項２】前記焼結金属磁石の断面が梯形または蒲
鉾形である請求項１記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項３】前記鉄心が、前記捲線コイル部を内蔵す
る一対のＥ形の大径鉄心と巻線を省略した一対のＥ形の
小径鉄心とからなり、該一対の大径鉄心と一対の小径鉄
心とが開口側が四角柱を形成するように十字形に配置さ
れているとともに、該大径鉄心および小径鉄心が外方ヨ
ーク部、サイドポール部およびセンターポール部からな
り、かつ前記四角状磁石とセンターポール部の磁極部と
の重なり部の寸法が該四角状磁石とサイドポール部の磁
極部との重なり部の寸法より大きくされてなる請求項１
または２記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項４】前記大径鉄心および小径鉄心のうち、少
なくとも該大径鉄心の幅寸法が前記四角状磁石の幅寸法
より大きくされてなる請求項３記載の電磁振動型ポン
プ。
【請求項５】前記大径鉄心に内蔵される捲線コイル部
の側面外周部に磁性体のリングが取り付けてなる請求項
３または４記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項６】前記電磁石部の外表面に樹脂がモールド
された框体部が成形されてなる請求項１、２、３、４ま
たは５記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項７】前記電磁石部の内周部に、前記鉄心を前
記振動子の四角状磁石に対して位置決めするとともに、
モールド時に鉄心を保持するために鉄心保持具が、前記
框体部の成形前に組み込まれてなる請求項６記載の電磁
振動型ポンプ。