(57)【要約】電磁装置は、コア（３）、コア（３）の中央部分（３ｂ）と外側部分（３ａ）との間の空間に置かれ、コア（３）の開かれた側の内側に間隔を開けられ、コイル（４）がコア（３）の中に完全に収納されるようになっているコイル（４）を含む。コア（３）内の窪みと対向して整列されるアーマチャー（６）は、コイル（４）へ接近するおよび離れるように移動可能である。コア（３）の対向する端にあってコア（３）の長手方向軸と同軸の一対のばね（１３，１４）は、コア（３）の長手方向軸と平行な直線往復運動をするようにアーマチャー（６）を取り付けており、アーマチャー（６）の運動の間に、（ａ）アーマチャー（６）の窪み（６ａ）がコア（３）の中央部分（３ｂ）を受け取り、（ｂ）アーマチャー（６）の外面が、コア外側部分（３ａ）の内面と第１の仕事ギャップを画定し、（ｃ）窪みにおけるアーマチャー（６）の内面が、コア中央部分（３ｂ）の外面と第２の仕事ギャップを画定するようになっている。【選択図】図１
2004528794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸を有する磁気透過性材料のコア、コイル、磁気透過性材料の移動可能アーマチャー、および前記コアの対向する端にあってコアの長手方向軸と同軸の一対のばねを含む電磁装置であって、
前記コアは、前記長手方向軸と同軸の中央部分、前記中央部分から外側へ間隔を開けられた外側部分、およびコアの一方の側で外側部分と中央部分とをブリッジするブリッジング側面部分を有し、コアの反対側は開かれており、
前記コイルは、前記コアの前記中央部分と外側部分との間の空間に置かれ、コアの開けられた側の内側に間隔を開けられ、コイルがコアの中に完全に収納されるようになっており、コアの外側部分および中央部分は、収納されたコイルから横方向に伸びる延長部を画定し、
前記移動可能アーマチャーは、コア内の前記延長部と対向して整列され、前記コイルへ接近するようにおよびコイルから離れるように移動し、中央に窪みが設けられており、
前記一対のばねは、コアの前記長手方向軸と平行な直線往復運動をするように前記アーマチャーを取り付けており、
前記アーマチャーおよびその窪みの構成および配置は、アーマチャーがコイルへ接近するおよびコイルから離れる運動の間に、
（ａ）窪みがコアの前記中央部分を受け取り、
（ｂ）アーマチャーの外面が、前記延長部におけるコア外側部分の内面と第１の仕事
ギャップを画定し、
（ｃ）前記窪みにおけるアーマチャーの内面が、前記延長部におけるコア中央部分の
外面と第２の仕事ギャップを画定する
ようになっている電磁装置。
【請求項２】
前記アーマチャーは、前記延長部における前記コア中央部分の外面にある初期位置から、前記延長部内にあるが前記コイルのそれぞれの端の外側にある内側位置、および前記延長部における前記コア中央部分の外面の外側にある外側位置へ移動可能である請求項１記載の電磁装置。
【請求項３】
アーマチャーの前記初期位置は、前記延長部における前記コア中央部分の外面とほぼ同一平面にある請求項２記載の電磁装置。
【請求項４】
前記一対のばねは、軸方向に可撓性であり横方向に剛性である薄板ばねであり、アーマチャーの前記直線往復運動を可能にする請求項１記載の電磁装置。
【請求項５】
前記一対のばねは、コイルばねであり、滑り軸受と協働して構造の前記直線往復運動を可能にする請求項１記載の電磁装置。
【請求項６】
前記アーマチャーは、シャフトによって前記直線往復運動をするように取り付けられ、前記シャフトは前記アーマチャーへ連結され、コアの前記長手方向軸と同軸に前記コアを通って伸びる請求項１記載の電磁装置。
【請求項７】
前記アーマチャーは、シャットル部材によって前記直線往復運動をするように取り付けられ、前記シャットル部材は、コアの前記長手方向軸と平行な往復運動をするように前記コアの対向する側で前記ばねへ連結される請求項１記載の電磁装置。
【請求項８】
前記コアおよびアーマチャーは円筒形構成であり、前記第１および第２の仕事ギャップの双方は環状構成となる請求項１記載の電磁装置。
【請求項９】
前記コアおよびアーマチャーは非円筒形構成であって、前記第１および第２の仕事ギャップの双方は平面構成である請求項１記載の電磁装置。
【請求項１０】
シャフトは、前記アーマチャーを電磁装置によって駆動される駆動装置に接続する請求項１記載の電磁装置。
【請求項１１】
前記シャフトおよびアーマチャーは、シャフトの軸方向に撓むことができかつシャフトの横方向に剛性である一対の薄板ばねによって前記コア内の双方向運動をするように取り付けられる請求項１０記載の電磁装置。
【請求項１２】
前記シャフトおよびアーマチャーは、すべり軸受によって前記コア内の双方向運動をするように取り付けられ、シャフトの両端部でコイルばねによって初期位置へ強制される請求項１０記載の電磁装置。
【請求項１３】
前記装置は縦一列に配置された複数の前記コア、コイル、およびアーマチャーを含み、全てのアーマチャーはともに結合されかつ前記駆動装置に結合されている請求項１０記載の電磁装置。
【請求項１４】
前記コアは積層体から作られ、前記アーマチャーはコアの前記長手方向軸と平行な往復運動をするように前記コアの対向する側で前記ばねへ連結されるシャットル部材によって駆動装置に連結される請求項１記載の電磁装置。
【請求項１５】
前記コイルは、半サイクルでコイルを付勢するのに効果的な半波整流器を有する交流電源によって付勢され、アーマチャーを１つの方向へ駆動し、残りの半サイクルでコイルを脱勢して、前記一対のばねがアーマチャーを反対方向へ駆動するように働く請求項１記載の電磁装置。
【請求項１６】
前記アーマチャーは、コアの前記長手方向軸と平行な前記直線往復運動を通して駆動部材を駆動する駆動部材に連結される請求項１記載の電磁装置。
【請求項１７】
前記駆動部材は流体ポンプのポンピング部材である請求項１６記載の電磁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術および背景
本発明は電磁装置に関する。本発明は、流体ポンプの電磁バイブレータとして特に有用であり、したがって、以下では、この応用に関して説明される。
【０００２】
電磁装置は電気コイルを含むコアを有し、電気コイルは移動可能なアーマチャーに関して引力を生じる磁束の循環ループを発生して、コイルを通過する電流をアーマチャーの機械運動へ変換する。磁束の循環ループの力、したがってアーマチャーへ加えられる力の強度は、コイルサイズ、コイルを通る電流、コアの透磁率、および様々なエアギャップを横切る磁気抵抗によって決定される。
【０００３】
一般的な電磁装置、特に電磁バイブレータは、２種類のエアギャップを含む。即ち、アーマチャーの相対移動面とコアとの間の距離がほぼ同一に維持される固定エアギャップと、そのような移動の間に距離が変化する可変エアギャップである。電磁装置によって生じる力は、エアギャップの磁気抵抗（またはパーミアンス）の変化率の関数である。したがって、固定エアギャップは、電磁装置によって生じる引力に寄与することはなく、むしろコアを介してコイルを通る所与の電流によって生成される磁束の循環ループの力を削減する。固定エアギャップは、一般的に、製造許容差のために設けられ、したがってギャップは、装置によって消費される電力および装置によって生成される熱を最小にするため、可能な限り小さくされるべきである。
【０００４】
他方、固定されたコアと移動可能アーマチャーとの間に引力を生成する可変エアギャップは、所与の電力消費についてアーマチャーの運動の間にアーマチャーに関して最大の力を生成するように設計されるべきである。たとえば米国特許第４８１２８８４号で説明されるように、ソレノイドの動作方向で動作力を増大させるために２つの可変エアギャップを設けた電磁ソレノイドが、過去に開発された。
【０００５】
発明の目的および概要
本発明の１つの目的は、たとえば流体ポンプを作動するためのバイブレータとして特に有用な新規かつ効率的な電磁装置を提供するだけでなく、他の電磁装置、たとえばソレノイドにおいても有用な特徴を有する電磁装置を提供することである。本発明の他の目的は、流体ポンプを駆動するのに特に有用な新規かつ効率的な電磁バイブレータを提供することである。
【０００６】
本発明の１つの様相によれば、長手方向軸を有する磁気透過性材料のコア、コイル、磁気透過性材料の移動可能アーマチャー、およびコアの対向する端にあってコアの長手方向軸と同軸の一対のばねを含む電磁装置が提供される。前記コアは、長手方向軸と同軸の中央部分、中央部分から外側へ間隔を開けられた外側部分、およびコアの一方の側で外側部分と中央部分とをブリッジするブリッジング側面部分を有し、コアの反対側は開かれている。前記コイルは、コアの中央部分と外側部分との間の空間に置かれ、コアの開かれた側の内側に間隔を開けられ、コイルがコアの中に完全に収納されるようになっている。コアの外側部分および中央部分は、収納されたコイルから横方向に伸びる延長部を画定する。前記移動可能アーマチャーは、コア内の延長部と対向して整列され、コイルへ接近するようにおよびコイルから離れるように移動し、中央に窪みが設けられている。前記一対のばねは、コアの長手方向軸と平行な直線往復運動をするようにアーマチャーを取り付けている。アーマチャーおよびその窪みの構成および配置は、アーマチャーがコイルへ接近するおよびコイルから離れる運動の間に、（ａ）窪みがコアの中央部分を受け取り、（ｂ）アーマチャーの外面が、延長部におけるコア外側部分の内面と第１の仕事ギャップを画定し、（ｃ）窪みにおけるアーマチャーの内面が、延長部におけるコア中央部分の外面と第２の仕事ギャップを画定するようになっている。
【０００７】
前記の第１および第２のギャップは「仕事ギャップ（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｇａｐｓ）」と呼ばれる。なぜなら、各々のギャップ（したがってギャップのパーミアンスまたは磁気抵抗）を画定するそれぞれの面の間の距離は、装置の動作中に変化して、引力、または電磁装置によって実行される仕事を生成するからである。前述したように、これは固定されたエアギャップとは区別されなければならない。固定されたエアギャップは引力を生成せず、したがって「仕事ギャップ」ではない。
【０００８】
本発明の幾つかの好ましい実施形態が、例を目的として以下で説明される。説明される好ましい実施形態における更なる特徴によれば、アーマチャーは、延長部におけるコア中央部分の外面にある初期位置から、延長部内にあるがコイルのそれぞれの端の外側にある内側位置、および延長部におけるコア中央部分の外面の外側にある外側位置へ移動可能である。
【０００９】
更に、幾つかの説明される実施形態では、シャフトによってアーマチャーは直線往復運動をするように取り付けられ、シャフトはアーマチャーへ連結され、コアの長手方向軸と同軸にコアを通って伸びる。他の説明される実施形態では、シャットル部材によってアーマチャーは直線往復運動をするように取り付けられる。シャットル部材は、コアの長手方向軸と平行な往復運動をするようにコアの対向する側でばねへ連結される。
【００１０】
説明される更なる実施形態において、電磁装置は縦一列に配置された複数のコア、コイル、およびアーマチャーを含み、全てのアーマチャーはともに結合されており、強力でコンパクトな電磁バイブレータ（または他の電磁装置、たとえばソレノイド）を作り出す。
【００１１】
説明する全ての実施形態において、コイルは、半サイクルでコイルを付勢するのに効果的な半波整流器を有する交流電源によって付勢され、アーマチャーを１つの方向へ駆動し、残りの半サイクルでコイルを脱勢して、一対のばねがアーマチャーを反対方向へ駆動するように働く。
【００１２】
以下で、もっと具体的に説明されるように、前記の特徴を含む電磁装置は、消費される電力から大きな機械力を生成し、生成された機械力に対して小さな熱量を生成するコンパクトなユニットとして構成されてよい。
【００１３】
本発明の更なる特徴および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１４】
図面の簡単な説明
本発明は、ここで添付の図面を参照して、例としてのみ説明される。
図１は、本発明に従って構成された電磁バイブレータの１つの形式の断面図である。
図２ａ、図２ｂ、および図２ｃは、図１のバイブレータの中のコアに関するアーマチャーの往復運動を示す図である。
図３は、基本的に図１の実施形態に従って構成された電磁バイブレータを示す端面図である。
図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
図５は、図１〜図４のバイブレータの薄板ばねの１つを示す平面図である。
図６は、図１〜図４の電磁バイブレータで実行されたテストの結果を、市販の噴霧器の空気ポンプとして使用される従来の電磁バイブレータと比較した図である。
図７は、本発明に従って構成された他の電磁バイブレータを示す断面図である。
図８は、図７のバイブレータの構造を、より詳細に示す断面図である。
図９は、本発明に従って構成された第３の電磁バイブレータを示す断面図である。
図１０は、本発明に従って構成された第４の電磁装置のコア、コイル、およびアーマチャーを示す３次元図である。
図１１は、図１０の電磁装置を示す断面図であって、アーマチャーの直線往復運動を、駆動される装置、特に流体ポンプへカップリングする１つの様式を含む図である。
図１２は、図１１の電磁装置における薄板ばねの１つを示す図である。
【００１５】
図１〜図５のバイブレータ
図１〜図５は、本発明に従って構成された円筒形構成の電磁装置、特にバイブレータを示す。図１〜図５のバイブレータの基本的要素は図１に示される。
【００１６】
図１で示されるように、バイブレータは、磁気透過性材料のコア３、コア３の中に固定されたボビン５に巻かれたコイル４、およびコア３の１つの端面へ接近するおよびその端面から離れる双方向往復運動をするように取り付けられた磁気透過性材料のアーマチャー６を含む。
【００１７】
アーマチャー６の双方向運動は、コア３を通るシャフト７によって、装置の反対側にあるピストン８へ伝達される。ピストン８はヘッドカバー１０によって画定されたシリンダ室９の中で移動可能である。ヘッドカバー１０は、空気が室９の中へ通ることを可能にする一方向弁１１、および、空気が室から出ることを可能にする他の一方向弁１２を含み、その結果、ピストン８の往復運動は空気ポンピング動作を生じる。
【００１８】
アーマチャー６およびそのシャフト７は、コア３の両側にある円板構成の一対の平たい弾性ばね１３および１４によって、双方向運動をするように支持されており、軸方向に伸びるタイロッドまたは長いスクリュー１７によって一緒に固定された一対のサイドプレート１５および１６によってコアに接続されている。
【００１９】
ピストン８は、コア側でピストン、スペーサ１８ａ、および薄板ばね１３を貫通する締結具１８によってシャフト７の一端に固定される。シャフト７の反対の端部は、薄板ばね１４および外側カラー１９ａを貫通する他の締結具１９によって薄板ばね１４に固定される。
【００２０】
図１で特に示されるように、磁気透過性材料のコア３は、長手方向軸ＬＡ、軸ＬＡと同軸で円筒形構成の外側部分３ａ、軸ＬＡと同軸で外側部分３ａから間隔をおいて配置された円筒形構成である中央部分３ｂ、および軸ＬＡと垂直でコアの１つの側（図１の左側）で他の円筒形部分３ａおよび中央円筒形部分３ｂをブリッジする側面部分３ｃを有する。コアの反対側（図１の右側）はブリッジされず、開かれたままである。コア３の右側の端は、３ｄで示されるように厚さを縮小され、そのコアの各側の内側に空間を設けられた内側環状肩３ｅを画定する。コアのその側の中央部分３ｂの面は、コアの外側部分３ａの中に形成された環状肩３ｅと同一平面にある。
【００２１】
コア３およびアーマチャーは、好ましくは、うず電流を低減するため、焼結された金属粉から構成される。焼結された金属粉が、スエーデンのホガナス（Ｈｏｇａｎａｓ）から入手可能な「ＳＯＭＡＬＯＹ」（商標）５００であったとき、特に良好な結果が得られた。
【００２２】
図１で示されるように、コイル４およびボビン５は、双方共に、コアの開放側および内側環状肩３ｅの内側へ間隔を開けられており、コアの中へ完全に収納されるようになっている。即ち、コイル４およびボビン５は、コイル４およびボビン５の外側にあるコアの延長部で、ボビン５とコア３の内側環状肩３ｅとの間に、図１の２０のような環状窪みを画定する。
【００２３】
移動可能なアーマチャー６は、コア３内の環状窪み２０を画定する延長部に対向および整列している。アーマチャー６は環状窪み２０の内側および外側方向でコイル４およびそのボビン５へ接近するようにおよびコイル４およびそのボビン５から離れるように移動可能である。アーマチャー６の外径は、環状窪みにおいて外側コア部分３ａの内径よりも、ほんの少しだけ小さい。アーマチャーは、中央コア部分３ｂの外径よりも少し大きな直径の中央窪み６ａが設けられ、アーマチャーの往復運動の間、コア３の環状窪み２０の中に受け入れられるアーマチャーの外側環状部分６ｂを画定する。
【００２４】
コイル４は、コイルを半サイクルで付勢するのに効果的な半波整流器３１を有する交流３０の電源によって付勢され、アーマチャー６を１つの方向へ駆動し、コイルを残りの半サイクルで脱勢して、一対の薄板ばね１３および１４によってアーマチャーを反対方向へ駆動させるように働く。
【００２５】
図１のバイブレータの動作は、図２ａ〜図２ｃを参照することによって良好に理解されるであろう。図２ａ〜図２ｃは、アーマチャーが、コア３の長手方向軸ＬＡと平行な直線往復運動を通して、各々のサイクルの半分の間にコイルによって駆動され、各々のサイクルの他の半分の間に薄板ばね１３および１４によって反対方向へ駆動されるときのコア３に関するアーマチャー６の３つの位置を示す。
【００２６】
図２ａは、コイル４が脱勢されるとき、図１でも示されるアーマチャーの初期または正規位置（即ち、仕事点）を示す。図２ａで示されるアーマチャー６の初期位置では、アーマチャーの外側環状部分６ｂは、外側コア部分３ａ、中央コア部分３ｂ、埋め込みコイル４およびそのボビン５によって画定される環状窪み２０と整列している。
【００２７】
図２ａは、中央コア部分３ｂの外面とほぼ同一平面にあるときのアーマチャーの初期位置を示す。しかし、これは電磁装置の仕事点に依存する。幾つかの応用では、アーマチャーの初期位置は、中央コア部分３ｂの外面の少し内側にあるかも知れず、他の応用では少し外側にあるかも知れない。
【００２８】
図２ｂはコアに関してアーマチャーの最大内側位置を示し、図２ｃはコアに関してアーマチャーの最大外側位置を示す。
【００２９】
図２ｂから最もよく分かることであるが、前述したようにコア外側部分３ａの内径よりもほんの少しだけ小さい直径であるアーマチャー環状部分６ｂの外面は、コアの外側部分３ａの内面との間で、第１の仕事ギャップＷＧ１を画定する。同様に、コア中央部分３ｂを収容する中央窪み６ａに隣接するアーマチャー環状部分６ｂの内面は、コア中央部分３ｂの外面との間で、第２の仕事ギャップＷＧ２を画定する。ギャップＷＧ１およびＷＧ２の双方は、アーマチャー６の双方向往復運動の間に大きさを変え、コア３を通る磁束によって生成される引力に寄与するという意味で、仕事ギャップである。この実施形態では、双方の仕事ギャップＷＧ１およびＷＧ２は環状構成である。
【００３０】
更に、図２ｂから最もよく分かるように、コア３およびアーマチャー６を通る２つの磁束ループＭＦ１およびＭＦ２が存在する。各々のループは、２つのギャップＷＧ１およびＷＧ２を含む。双方のギャップは、図２ａおよび図２ｃで示されるように、アーマチャー６の移動中に長さを変え、したがってアーマチャーに関して引力をもたらす仕事ギャップとして働く。磁束の各々の循環ループの中に２つの仕事ギャップを設けることは、消費される電力から装置によって生成される機械力を最大にする。
【００３１】
したがって、図２ａで示されるように、アーマチャー６の初期位置では、アーマチャーへ加えられる電磁力は最大になるが、アーマチャーへ加えられるばね力は最小になる。アーマチャーが窪み２０の中で内側へ移動するにつれて、磁気飽和によって電磁力は減少するが、図２ｂで示されるように、アーマチャーの最も内側の位置に到達して、電磁力が最小になり、ばね力が最大になるまで、ばね力はばねの負荷によって増加する。次に、ばね力は、図２ｃで示される最も外側の位置へアーマチャーを移動する。ここで再び、ばね力は最大になり、窪み２０へ向けて図２ａで示される初期位置へアーマチャーを移動しようとする。図２ａでは、ばね力は最小であるが電磁力は最大である。このように、電磁力は、ばね力を補足して、アーマチャーの効率的な往復運動を生成する。
【００３２】
更に、アーマチャー６の往復運動は、コア３の長手方向軸ＬＡに平行な直線運動であることが分かるであろう。そのような直線往復運動は、回動可能に取り付けられたアーマチャーから生じる角運動よりも効率的なポンプ動作を生成し、消費される電力から装置によって生成される機械力を最大にする。
【００３３】
更に、コイル４およびボビン５の双方は、コア３の中に固定され、アーマチャー６と対向するコア側に関して窪みに収納されているから、固定されたギャップ、即ち、アーマチャー６の移動中に長さを変えないギャップを設ける必要はないことが分かるであろう。前述したように、そのような固定ギャップ、または非仕事ギャップは、一般的に、相対的に移動可能な面に関して製造許容差を吸収するため電磁装置の中に設けられる。図１および図２ａ〜図２ｃに示される構造は、固定されたギャップの必要性を除くから、フリンジ磁束、即ち、仕事ギャップを通過しない磁束線を最小にする。その結果、例示された構成は、非仕事ギャップを通過する駆動磁束に関連づけられたエネルギー損失を除去し、それによって電力消費並びに熱の発生を最小にする。更に、コイルとコアとの間に空気空間（非仕事ギャップ）が存在しないので、コイル内で発生した熱は、より良好に消散される。
【００３４】
更なる利点は、コアのコイルとアーマチャーとの間に固定（非仕事）ギャップは必要でないので、コイルは同一の巻き数で直径を小さくすることができ、それによってコイルワイヤの全体の長さが減少し、代替的に、コアの同じ全体的直径に対してワイヤの直径を少し増大できることである。いずれの場合も、コイルワイヤの抵抗を減少することができ、それによって消費される電力および発生する熱の低減に寄与する。
【００３５】
更に、（アーマチャーの動作中に相対移動面との製造許容差を吸収するため既存の電磁装置で設けられるような）非仕事ギャップは、相対移動面との偏心度に従って、望ましくない横力を生成する傾向がある。非仕事ギャップは、図１および図２ａ〜図２ｃで例示された前記構成では必要とされないから、そのような横力は実質的に除去され、したがって電磁装置は、より効率的に動作し、部品の摩耗が少なくなり、それによって長い寿命に寄与する。
【００３６】
図３および図４は、図１に関して説明したように構成される電磁バイブレータを示すが、製造品として修正されている。理解を容易にするため、図１の対応する部品を識別する同じ参照符号が使用された。
【００３７】
図５は、コア３に関してシャフトおよびアーマチャー６を支持するため、シャフト７の対向する側に設けられた薄板ばね１３および１４の各々の構成を示す。図５から分かるように、各々の薄板ばね（たとえば１４）は、円板形の弾性シート材料から作られ、軸方向の可撓性を分与するが同時に横方向（径方向）の剛性を提供する複数の長い湾曲スロット１４ａが設けられている。
【００３８】
図３〜図５に示された構成と図１に示された構成とを比較したときの主な相違は、コア３の１つの側にカラー２５が設けられて、コア３とサイドプレート１５との間に円板の薄板ばね１３がクランプされること、およびスペーサ１８ａの外端の周りに環状フランジ２６が設けられて、締結具１８によってピストン８をスペーサ１８ａへクランプすることである。
【００３９】
更に、図４は、一方向弁１１を介して空気をポンプ室９へ入れる空気入口室２７（雑音を低減するため）、および一方向弁１２を介して室の外へ送られた空気を出す空気出口室２８を示す。
【００４０】
全ての他の点では、図３〜図５に示された電磁バイブレータは、図１および図２ａ〜図２ｃに関して説明したバイブレータと同じように構成され動作する。
【００４１】
テストデータの比較（図６）
以上で説明した電磁バイブレータは、市販されている噴霧器の空気圧縮機として使用され、電力消費対圧力特性が、市販されている噴霧器内の従来の圧縮機の特性と比較された。結果は図６に示される。
【００４２】
図６において、上方の曲線Ａは、この噴霧器で使用される従来の圧縮機の電力消費対圧力を表す。ここで、０〜２５ｐｓｉｇの圧力範囲について、電力消費は約６５ワット〜約７５ワットで変化することが分かるであろう。下方の曲線Ｂは、圧縮機が、以上で説明した新規な構成であったときの電力消費対圧力を表す。ここで、消費される電力は、この圧力範囲の低圧力端で約４０ワットであり、更に圧力が増加するにつれて、約２０ワットへ低減されたことが分かる。したがって、図６は、以上の説明のように構成された電磁バイブレータによって、より高い動作効率が得られることを明瞭に示す。
【００４３】
図７および図８の電磁バイブレータ
図７および図８は、それぞれ図１および図４に対応し、本発明に従って構成される他の電磁バイブレータを示す。図７および図８で示される電磁バイブレータは、一般的に、以上で説明したものと類似しており、したがって理解を容易にするため、対応する要素は同じ参照符号によって識別される。
【００４４】
図７および図８のバイブレータ構成の基本的相違は、コア３の両側で、一対の薄板ばね（１３および１４）によってシャフト７およびアーマチャー６を取り付ける代わりに、図７および図８で示された構成では、１０７で示されるシャフトが、一対のすべり軸受１０８および１０９によって、コア３の内側に滑ることができるように取り付けられ、一対のコイルばね１１３および１１４によって、その正規位置へ強制されることである。
【００４５】
そのような構成のコストは安くなる。なぜなら、薄板ばねおよびサイドプレート１５並びに１６の必要性を除くからである。他の全ての点では、図７および図８の電磁バイブレータは、図１〜図６に関して説明したように構成され動作する。
【００４６】
図９の電磁バイブレータ
図９は、図１〜図６に関して説明した電磁バイブレータと、ほぼ同じように構成され動作する電磁バイブレータを示すが、相違点は、バイブレータが共通のシャフト上に複数のコア、コイル、およびアーマチャーを縦一列関係で含むことである。図９は、構成部品の２つのそのようなセットを縦一列関係で示すが、もし所望であれば、２つを超えるセットを設けてよいことが分かるであろう。したがって、図９で示されるように、構成部品の１つのセットは、コア２１３、コイル２１４、ボビン２１５、アーマチャー２１６、およびスリーブ２１７を含むそのような構成部品の他のセットとの縦一列関係で、コア２０３、コイル２０４、ボビン２０５、アーマチャー２０６、およびスリーブ２０７を含む。２つのスリーブ２０７および２１７は、相互に整列され、共通シャフト２１８に固定される。共通シャフト２１８は共通ピストン８に連結される。この完全なアセンブリは、２つの薄板ばね１３および１４の間に取り付けられる。
【００４７】
図１０〜図１２の電磁バイブレータ
これまで説明した電磁バイブレータでは、コアおよびアーマチャーは円筒形構成であり、２つの仕事ギャップの双方は環状構成となる。図１０〜図１２は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、コアおよびアーマチャーは非円筒形構成であって、２つの仕事ギャップの双方は平面構成である。更に、コアおよびアーマチャーは、うず電流を低減するため、焼結された金属粒子ではなく磁気透過性シートの積層体から作られる。図１０〜図１２で示される実施形態によって、より良好に許容されるように、積層されたコアおよびアーマチャーで構成された電磁装置は、消費される電力からコア内で強力な磁界を発生させることができる。
【００４８】
図１０で示されるように、３０３で示されるコアはＥ構成であり、１つの側でブリッジング脚３０３ｄによって一緒に結合された３つの平行脚３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを画定する。コイル３０４およびボビン３０５は、それぞれ、中央脚３０３ｃと２つの端部脚３０３ａおよび３０３ｂとの間の空間に置かれる。したがって、中央脚３０３ｃは、図１で示されたコア３の中央部分３ｂに対応し、２つの端部脚３０３ａおよび３０３ｂは、図１の外側コア部分３ａに対応する。コイル３０４およびボビン３０５は、コアの開放側の内側に空間を設けられ、コイルがコア内に完全に収納され、図１の窪み２０に対応する窪み３２０を作り出している。
【００４９】
図１０のアーマチャー３０６は、コア３０３の中央脚３０３ｃを収納するため中央窪み３０６ａを構成され、それによって対向する端の各々に外側脚３０６ｂおよび３０６ｃを画定する。アーマチャー３０６は、前述した運動に類似した直線往復運動をするように、コイル３０４およびボビン３０５を受け取るコア３０３の２つの窪みの中に取り付けられる。
【００５０】
したがって、アーマチャー脚３０６ｂの外面は、コア３０３の隣接面に関して第１の仕事ギャップ（図２ｂのＷＧ１に対応する）を画定し、アーマチャー脚３０６ｂの内面は、コアの隣接面に関して第２の仕事ギャップ（図２ｂのＷＧ２に対応する）を画定する。アーマチャーの対向する側は、図１に関して説明したように同じ様式で、２つの類似した仕事ギャップＷＧ１およびＷＧ２を形成するが、相違として、図１では、環状構成の２つの仕事ギャップが存在するのに対して、図１０では、直線または平面構成の仕事ギャップの２つのペアが存在する。
【００５１】
図１１は、２つの薄板ばね３１３および３１４を使用することによって、コア３０３の長手方向軸ＬＡと平行な直線往復運動をするようにアーマチャー３０６を取り付ける１つの方法を示し、図１２は、そのような薄板ばねの１つの構成の例を示す。
【００５２】
図１１で示されるように、コア３０３はホルダ３２０の中央に取り付けられ、アーマチャー３０６は、２つの薄板ばね３１３および３１４並びにシャットル３２１によって、コア３０３に関して往復運動をするように取り付けられる。シャットル３２１は、好ましくは、コアおよびアーマチャーの対向する端にまたがるＣ構成であり（しかし、Ｕ構成であってもよい）、コア３０３およびホルダ３２０に関してアーマチャー３０６の往復運動のための空間を提供する。
【００５３】
シャットル３２１は、コア３０３の１つの側で脚３２１ａを含み、脚３２１ａは、薄板ばね３１３の内側部分を脚３２１ａにクランプする内側締め付けプレート３２２、および薄板ばね３１３の外側部分をホルダ３２０にクランプする外側締め付けプレート３２３によって、ホルダ３２０に固定される。更に、シャットル３２１は、コア３０３の反対側に、アーマチャー３０６と係合可能な第２の脚３２１ｂを含む。脚３２１ｂは、内側締め付けプレート３２４によって薄板ばね３１４の内側部分にクランプされ、薄板ばね３１４の外側部分は外側締め付けプレート３２５によってホルダ３２０にクランプされる。
【００５４】
アーマチャー３０６の往復運動は、シャットル３２１およびスペーサスリーブ３２８によって、シリンダ３２７内で移動可能なピストン３２６へ伝達され、スペーサスリーブ３２８は内側締め付けプレート３２２とピストン３２６との間に結合される。シリンダ３２７は、ピストン３２６と端部壁３２９との間で室Ｃ１を画定するため、端部壁３２９によって閉じられる。端部壁３２９は、空気が室Ｃ１へ入ることを許す一方向弁Ｖ１、および空気が室Ｃ１から出ることを許す第２の一方向弁Ｖ２を設けられる。カバー３３０は、シリンダ３２７を囲むが端部プレート３２９から間隔を空けられるように、外側締め付けプレート３２３に固定される。カバー３３０は、端部プレート３２９と係合可能な仕切り３３１を形成され、また仕切り３３１の対向する側にある開口３３２および３３３を形成される。したがって、カバー３３０は、入口弁Ｖ１を介してポンプ室Ｃ１と連通する雑音抑制入口室Ｃ２、および出口弁Ｖ２を介してポンプ室Ｃ１と連通する雑音抑制出口室Ｃ３を画定する。
【００５５】
図１２は、コアに関してアーマチャーが往復運動をするようにホルダ３２０およびコア３０３にアーマチャー３０６を結合する薄板ばね３１４の構成を示す。他の薄板ばね３１３も同じ構成であることが理解される。図１２で示されるように、薄板ばね３１４は長方形構成である。それは、外側締め付けプレート３２５を介してホルダ３２０に固定するため対向する側に２つの外側孔３４１および３４２が設けられ、また内側締め付けプレート３２４を介してシャットル３２１の脚３２１ｂへ固定するため３つの内側孔３４３、３４４、３４５が設けられる。更に、薄板ばね３１４は、３５０および３６０で示されるように、対向する端に切欠きが設けられる。各々の切欠きは、一対の長い孔３５１、３５２、３６１、３６２を有する。これらの孔は狭い接合部３５３および３６３によって相互に連結される。そのような構成は、高度の軸方向可撓性を実現し、同時に横方向の剛性を提供する。
【００５６】
したがって、アーマチャー３０６の直線往復運動は、シャットル３２１および２つの薄板ばね３１３並びに３１４によって、コア３０３の長手方向軸ＬＡと平行なピストン３２６の直線往復運動へ変換される。
【００５７】
図１０〜図１２の構成も、図１〜図９に関して説明したように、また特に図６の比較データで示されるように、仕事ギャップのみを有する電磁バイブレータを構成できること、また、この電磁バイブレータは電力の消費を最小にして最大引力を生成することが分かるであろう。
【００５８】
本発明は、幾つかの好ましい実施形態に関して説明したが、これらの実施形態は単なる例として説明したこと、および本発明の多くの変形および他の応用がなされてよいことが理解されるであろう。たとえば、円筒形または平面構成ではなく、長円形構成のようなコアおよびアーマチャーの構成を提供することができる。更に、本発明はソレノイドのような他の種類の電磁装置に含めることができる。更に、ピストンまたは他の駆動装置は、アーマチャーと同じシャフト端部へ連結されることができる。本発明の多くの他の変形、修正、および応用が当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に従って構成された電磁バイブレータの１つの形式の断面図である。
【図２】図１のバイブレータの中のコアに関するアーマチャーの往復運動を示す図である。
【図３】基本的に図１の実施形態に従って構成された電磁バイブレータを示す端面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図１〜図４のバイブレータの薄板ばねの１つを示す平面図である。
【図６】図１〜図４の電磁バイブレータで実行されたテストの結果を、市販の噴霧器の空気ポンプとして使用される従来の電磁バイブレータと比較した図である。
【図７】本発明に従って構成された他の電磁バイブレータを示す断面図である。
【図８】図７のバイブレータの構造を、より詳細に示す断面図である。
【図９】本発明に従って構成された第３の電磁バイブレータを示す断面図である。
【図１０】本発明に従って構成された第４の電磁装置のコア、コイル、およびアーマチャーを示す３次元図である。
【図１１】図１０の電磁装置を示す断面図であって、アーマチャーの直線往復運動を、駆動される装置、特に流体ポンプへカップリングする１つの様式を含む図である。
【図１２】図１１の電磁装置における薄板ばねの１つを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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