JPH0351911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、振動型圧縮機、特に該圧縮機内部に
設けられる永久磁石として、アルニコ系磁石に代
えてフエライト系磁石を使用するようにした振動
型圧縮機に関するものである。

一般に、振動型圧縮機と称されるものは磁石と
ボイス・コイルとからなるダイナミツク・スプー
カの原理と、バネによる機械的共振原理との組合
せによつて構成され、その動作は電気系にあつて
はシンクロナス・モータと同一であり、これに機
械的振動理論を組合せたものと考えられる。そし
てこの種の振動型圧縮機は冷凍機用コンプレツサ
及び空気圧縮機等として広く使用されている。

次に第１図ａ図示の側断面図及び同図ｂ図示の
Ｘ−X′からみた断面図を参照して、従来使用さ
れていた圧縮機の構成を説明する。図中の符号１
はハウジング、２は永久磁石、３は内部鉄心、４
は外部鉄心、５は環状間隙、６は振動コイル、７
は支持体、８，９は共振バネ、１０は吸入口、１
０′は内部パイプ、１０″は吐出口であつて図示構
成を有している。即ち、環状間隙５中には永久磁
石２による内部鉄心３および外部鉄心４を介して
供給される磁界が形成されているため、前記環状
間隙５中に配置された振動コイル６に交番電流が
供給されると、振動コイル６はコイル支持体と一
体になつて供給交番電流の周波数に応じた振動す
る力が与えられ、コイル支持体７に連結されたピ
ストン１１を駆動する。なお、振動コイル６の軸
方向の長さ寸法は、当該コイル６と交差しない、
いわば漏洩磁束を少なくするために、一般に図示
の場合の内部鉄心３の軸方向の長さ寸法より大に
なるように選ばれている。図示構成においてはこ
の場合、例えばフレオン等のガスは吸入口１０か
らハウジング内部に入り、内部パイプ１０′、バ
ネ中心位置にあるピストン１１を経由し吐出パイ
プ１０″を介して吐出口１０〓から外部に吐出さ
れる。

以上が駆動原理にあらましであるが、これら振
動型圧縮機には永久磁石２として従来、アルニコ
系磁石が使用されていた。即ち、アルニコ系磁石
は、その一例として挙げると、Co25％、Ni15％、
Al8％、Fe52％からなる成分を有するものがある
ことからも理解できる如く、コバルトの含有率が
高い。

しかし近年コバルトの資源不足によつてアルニ
コ系磁石の価格が高騰しており、ためにフエライ
ト系磁石を使用することが注目されるようになつ
てきた。フエライト系磁石としては、例えばバリ
ウム・フエライト、ストロンチユム・フエライト
等があるが、いずれもその主成分は酸化第２鉄
（Fe₂C₃）であつて全体の78％を占め、他の成分
はバリウム・フエライトにあつては例えば炭酸バ
リウム（BaCo₃）18％、その他４％であり、一
方、ストロンチユム・フエライトにあつては例え
ば炭酸ストロンチユム（SrCo₃）18％、その他４
％を有している。即ち、上記フエライトの含有成
分率から理解できる如く、フエライト系磁石は安
価であつて近年使用量が増加してきている。

したがつて振動型圧縮機に使用される永久磁石
を高価なアルニコ系磁石から安価なフエライト系
磁石に置換することが当然考えられるが、以下の
如き特性上の難点が問題になる。

第２図にはアルニコ系磁石とフエライト系磁石
の減磁曲線が夫々示されるが、図の縦軸は磁束密
度Ｂ、横軸は保持力Ｈを示し、図示上部横軸はパ
ーミアンス係数を示す。そしてＡ，Ｆは夫々アル
ニコ系磁石及びフエライト系磁石の特性の一例を
示している。一般に永久磁石の設計に際しては、
予想される外部からの逆磁界の影響及び環境の温
度変化に伴なう減磁を考慮しつつ、例えば図示の
作動点Ａ，Ｂの夫々に対応して、夫々の作動点で
の磁束密度Ｂと保持力Ｈとで表わされる磁気エネ
ルギ積が最大となる作動点を選ぶようにしてい
る。そして原点０と動作点とを結ぶ延長線上のパ
ーミアンス係数によつて、磁石の断面積と長さと
の比が決定される。しかし一般に磁石の全磁束は
下記の式によつて示される。

φ＝Bd×ｄ 但しφは全磁束、Bdは動作点における磁束密
度、ｄは磁石の断面積、 ここで第２図に明示される如く、アルニコ系磁
石は作動点Ａにおいて10Kガウスの磁束密度とな
るのに対して、フエライト系磁石は作動点Ｂにお
いて2Kガウスであるため、上記両磁石の全磁束
を等しくするためには、フエライト磁石の断面積
をアルニコ磁石それの５倍にする必要がある。し
かし磁気エネルギ積は磁石の単位体積当りの磁気
エネルギで示され、夫々の磁石の作動点における
磁気エネルギ積と断面積とからアルニコ磁石とフ
エライト磁石との厚みの比は１：0.4となる。

即ち、両磁石の比較において、同等な磁気エネ
ルギを有するためには、フエライト磁石はアルニ
コ磁石に対して断面積は大きく、しかも厚みにお
いて薄い、いわゆる偏平な形状にする必要があ
る。したがつて第１図々示の振動型圧縮機に使用
されている永久磁石（アルニコ磁石）２をフエラ
イト磁石で置換するためには、前記永久磁石２の
断面形状を大きくしなければならず、永久磁石を
従来のアルニコ磁石からフエライト磁石にするこ
とによつて価格を低廉にすることができる反面、
振動型圧縮機の外径形状に影響を与えるという新
たな問題が生ずる。

本発明は、上記相反する問題点を共に解決する
ことを目的としてなされたものであり、振動型圧
縮機に使用されていた高価なアルニコ磁石を安価
なフエライト磁石にすることによつて価格問題を
解決すると同時に、従来ハウジング中心位置上部
に設けられていた永久磁石をハウジング内周縁に
分割配置することにより形状寸法を従来と実質上
変わらないようにした上で（）振動コイルの振
動中心位置からの一方向へのまた他方向への比較
的少ない位置移動によつて、当該振動コイルと交
差する磁束が変化するようにして、振動コイルの
振動周期を小にできるようにし、（）更に非所
望な漏洩磁束を極力少なくするようにした振動型
圧縮機を提供することを目的としている。以下図
面を参照しつつ本発明になる実施例を説明する。

第３図は本発明になる振動型圧縮機の１実施例
側断面図であり、同図ｂは同図ａにおけるＹ−
Y′からみた断面図を示す。図において第１図と
して示した従来構成との差異は、（）永久磁石
２がアルニコ磁石からフエライト磁石にその材質
を変更した点、（）前記材質の変更により断面
積が大きくしかも薄い偏平形状にする必要がある
ことから、従来ハウジング１の中心位置上部に設
けられていた永久磁石をハウジング内周縁にある
外部鉄心内面に即ち環状磁気間隙内に装着し、断
面積の増大を吸収した点、（）前記外部鉄心内
面への装着に際して永久磁石を断面弧状の磁石に
分割して配置し、分割配置された永久磁石片相互
の間隙内に吐出パイプを配置してスペース・フア
クターの改善と同時に製造工程の簡略化をはかつ
た点等である。本発明の場合には、その上で、フ
エライト磁石の軸方向の寸法と、振動コイルの軸
方向の寸法と、、内部鉄心の軸方向の寸法との関
係を正しく関係づけるようにしている。

上記したこれらの点を第３図について説明す
る。第３図に示す如く、上記内部鉄心３の軸方向
の寸法（例えばｃとする）にくらべて、上記振動
コイル６の軸方向の寸法（例えばｂとする）を、 ｂ＞ｃ −(1) である関係に選ぶようにし、かつ振動コイル６の
軸方向の寸法（例えばｂ）にくらべて、上記フエ
ライト磁石２の軸方向の寸法（例えばａとする）
を、 ａ＞ｂ −(2) である関係に選ぶようにする。勿論、上記ａの大
きさは、上述した如くフエライト磁石を使用して
いることに起因して、第３図ａ図示の如く十分に
大に設計される必要がある。

上記第(1)式の条件を与えたことによつて、次の
効果が与えられる。即ち、磁束はすべて内部鉄心
３に集束されるものであることから、第(1)式の条
件を与えることによつて、振動コイル６が振動中
心に位置する際に（第３図ａの状態の下で）、内
部鉄心３に集束されるすべての磁束が振動コイル
６と交差する。即ち、非所望な漏洩磁束が少ない
ものとなる。

また上記第(1)式と第(2)式との条件を与えたこと
によつて、次の効果が与えられる。即ち、振動コ
イル６が第３図ａ図示のような振動中心位置から
図示上方に移動されることを考えると、振動コイ
ル６の図示の軸方向の下端が、内部鉄心３の図示
下端よりも上方向に移動するにつれて、振動コイ
ル６と交差する磁束はだんだん小になることにな
る。この結果、振動コイル６を振動中心に保持し
ようとするバネ８，９に抗して振動コイル６を図
示上方に移動せしめようとする駆動力が減少し、
振動の上死点が早期に得られることになる（ａ≒
ｃ＞ｂの場合にくらべて）。また逆に、振動コイ
ル６が振動中心位置から図示下方に移動されるこ
とを考えると、振動コイル６の図示の軸方向の上
端が、内部鉄心３の図示上端（図示の肩部）より
も下方向に移動するにつれて、振動コイル６と交
差する磁束はだんだんと小になることになる。こ
の結果、振動コイル６の振動下死点が早期に得ら
れることになる（（ａ≒ｃ＞ｂ）の場合にくらべ
て）。したがつて、振動コイル６の振動周期を小
に選ぶことが可能になる。言うまでもなく、振動
コイル６流される電流の切換えは、上記上死点や
下死点において行われる。または、上死点や下死
点に位置に同期して電流方向が変化するような周
波数をもつ交番電流が供給される。

(C)更に、ａ≒ｂ≒ｃの条件をもつ如き場合にく
らべて、本発明の場合、第(2)式の条件を与えたこ
とによつて、振動コイル６の巻数を非所望に大に
する必要がなくなる。即ち、振動コイル６の巻線
の抵抗が小さくて済みかつ振動コイル６の慣性が
小さくて済むことになる。

なお、第３図ａ図示の場合には、ポール・ピー
ス１２をもうけておき、次の利点が得られる。勿
論、本発明はポール・ピース１２を用いることを
必須の構成とするものではない。図示の２はフエ
ライトからなる永久磁石であつて外部鉄心４の内
周面に配置されており、発生される磁束が強磁性
材からなるポール・ピース１２によつて内部鉄心
に向つて効率よく集束されるようにされる。即
ち、永久磁石２の材質がフエライト磁石になつた
ために断面積を大とする必要があり、したがつて
内部鉄心３振動コイル６と相接する位置よりも、
さらに上方にまでのびるよう軸方向の寸法が大と
なるようにされる。このため永久磁石２の表面に
は強磁性材からなるポール・ピース１２が装着さ
れ、該ポール・ピース１２が図示下方にある磁束
を集めて、環状間隙５に集束させるようにされ
る。第３図ｂには永久磁石２が磁石片に３分割さ
れた場合が示されており、磁石片相互の間隙１３
内部に吐出パイプ１０″が挿通されている。この
ように磁石片相互の間隙１３を利用して吐出パイ
プ１０″を挿通し、また図示固定ボルト１４を挿
通して磁石片を固定するようにしている。このこ
とから、永久磁石２を環状磁気間隙内に配置した
ことによる圧縮機の直径の増大を実質上吸収する
ことが可能となる。

以上説明した如く、本発明によれば、振動型圧
縮機に使用されていたアルニコ磁石をフエライト
磁石に代えると共にその配置をハウジング中心位
置上部から環状磁気間隙内に移行せしめて断面積
の増大に対処している。その上で、フエライト磁
石の軸方向寸法と振動コイル軸方向寸法と内部鉄
心の軸方向寸法との関係を適正に選び、漏洩磁束
を極力小にしかつ振動周期を小に選定できるよう
にしている。また必要に応じて永久磁石表面に強
磁性材よりなるポール・ピースをもうけて磁束を
集束せしめており、永久磁石の軸方向寸法の増大
に拘らず磁束を効率よく利用することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動型圧縮機の従来構成を示し、同図
ａは側断面図、同図ｂはＸ−X′からみた断面図、
第２図はアルニコ系磁石とフエライト系磁石との
特性を説明する説明図、第３図は本発明になる一
実施例振動型圧縮機を示し、同図ａは側断面図、
同図ｂはＹ−Y′よりみた断面図を夫々示す。 図中２は永久磁石、３は内部鉄心、４は外部鉄
心、５は環状間隙、６は振動コイル、７はコイル
支持体、１２はポール・ピース、１０″は吐出パ
イプを表わしている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心位置にある内部鉄心、該内部鉄心に対し
   て同心円状に配設された外部鉄心、前記各内部鉄
   心および外部鉄心とで形成される環状磁気間隙、
   上記外部鉄心側に接してもうけられて該環状磁気
   間隙に磁界を発生させる永久磁石、前記磁気間隙
   に配置された振動コイル、および該振動コイルと
   一体になつた支持体とを少なくともそなえ、前記
   振動コイルに電力を給電することによつて前記振
   動コイルと一体に形成される支持体を振動させる
   ようにした振動型圧縮機において、上記内部鉄心
   はその軸方向寸法が上記振動コイルの軸方向寸法
   にくらべて小とされ、更に上記永久磁石をフエラ
   イト磁石とすると共に、前記フエライト磁石を固
   定手段を介して上記環状磁気間隙内に円周状に配
   置してなり、かつ上記フエライト磁石は、その軸
   方向寸法が上記振動コイルの軸方向寸法にくらべ
   て大とされてなることを特徴とする振動型圧縮
   機。 ２ 上記フエライト磁石は弧状に分割されて構成
   配置され、各フエライト磁石片相互間の、間隙中
   にガス吐出パイプおよび固定ボルトを配置するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動
   型圧縮機。