(57)【要約】【課題】高出力振動駆動や高能率発電ができる装置。【解決手段】リニア駆動振動装置の誘導コイルの磁界磁束を効率的に利用できるようにシャフトマグネットを複合配置し、冷却ファンを備え単一または多連振動機構とし駆動力を増し、逆利用で発電や各種センサーにもできる振動駆動装置。【選択図】図８
2016025833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプや発電機の駆動または発電モータに代わりリニア駆動源またはリニア発電機となる振動装置の環状誘導コイルの交番電流によって生じる変動磁界磁力に反応し往復運動をするシャフトマグネットにおいて、該装置の中心に位置する誘導コイル環内のシャフト中心にコイル幅より少し長いスキマ距離をとり誘導コイル環幅の長さの第一のリングマグネットを左右に反発磁極で配置しシャフトに接着剤等で固着し、さらにコイル環内径よりも大きくケース内径より小さい外径の第二の円板状リングマグネットをシャフトに挿入し第１のマグネット外面に着磁接着しシャフト固着しコイル環に挿入後同様反対の第一リングマグネットに第二リングマグネットを同様挿入固着し、ストローク距離をとったケース側に軸受を設けシャフトを支持させ、該シャフト上の第二マグネット外側磁極に反発するように反発リングマグネットを配置し、その内口径はシャフトが自由貫通するサイズとした構造でさらにケース外側シャフトを延長し軸結合器を配置した装置で地震計や各種センサー機器や振動器としてまたはポンプ駆動装置や逆利用で発電機にもなるリニア振動駆動装置。
【請求項２】
前記第１項記載の振動器の複数機構に関するもので，振動器ユニットを構成する誘導コイルとシャフトマグネットユニットを放射状に複数個均等包含するシリンダーをはさんでストローク距離分をとって対峙する２枚の冷却扇にもなるアルミや耐熱樹脂等でできた薄板でできた円板は各ユニットのシャフトの固定板とし、シリンダー中央の間隙部には冷却用ファンモータ機構を備え、円板の中心からケ−ス外に伸びたシャフトはストローク距離をとった位置にケース軸受けで支持され反発リングマグネットを抱き該反発マグネットは軸受けまたはケースに固着され、もしくはケース側面にシャフトを中心に放射状に対向面の円板に固着されるマグネット群と同位置に磁界反発させその距離をネジ機構等で調節できるようにし反発磁束を調整し、無信号時はつねにシャフト中央がコイル環中心にくるようにしもしくは非駆動装置の状況に合わせるように反発磁束調節し、ケース外側シャフト延長上にポンプ等の機構や発電用駆動機構を軸連結できる機構をもったもしくは各種センサーや発電装置に利用されるリニア駆動振動装置。
【請求項３】
前記第１項および２項記載の振動駆動装置に関するもので、第１項記載の単一振動器や第２項記載の複合装置において、該装置ケ−ス内部に直流モータファンを配置しその電源を誘導コイル電流から分岐しケース内部に設ける電子整流器で直流変換し一定電圧で駆動するファン機構とし周波数に関係なく冷却能力を一定に維持することができる装置とし、ケース外側シャフト延長上にポンプ等の機構や発電用駆動機構を軸連結でき、もしくは各種センサーやポンプ等の一体化した装置にもなるリニア駆動振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、ポンプやマッサージ器などのリニア駆動振動機構もしくはそれを含む装置等で回転モータに相当する機構を含むもので、駆動軸としてのマグネットシャフトとケースに固着された誘導コイルに印加する交番電流によって発生するコイル磁界磁束の変動により該シャフトを軸方向に往復動作をさせ、それら機構が組み込まれたケース自身を振動または該シャフトをポンプ機構などと組み合わせ、もしくは外部機構として、軸連結してポンプなどのリニア駆動をさせるもので、また逆に使用すれば発電等もでき各種センサーにもなるリニア駆動振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】従来のリニア振動装置では駆動出力が誘導回転モータなどの同出力と比較してみると不足している。回転モータと同じ出力を得ようとするとマグネットやコイルの形状が大きく重くなったりする。さらに発電装置としても高い出力を求める場合さらに効率をあげる必要がある。これらの振動装置の効率を回転モータ以上に上げることにより駆動力が高くなり回転モータの代替品として使用でき、建物劣化センサー、タイヤ空気圧センサーや地震計等の感度が高いものへの応用が簡単にでき、交流発電システムも構築できる。従来機構ではボビン形状の誘導コイルは、音声や周波数発信器などの低域周波数の増幅交番電流でその内径部位に発生する変動磁界磁束を環内部に挿入されているシャフト中央に挿入固着されているマグネットの磁界磁束に吸引反発させてシャフトを左右に動作させているが，従来のリニア振動機構では誘導コイルに発生する磁束にマグネット磁束が平均的に十分に反映反応動作していない。また誘導コイル上下面交番磁界磁束と対面する方式のマグネット磁束を利用して左右に振動動作させる方式は大きな駆動出力を取り出されるが該出力を大きくするとマグネット面がコイル面に当たり異音発生や装置破損の原因となった。さらに高い周波数で駆動すると振幅が小さくなりシャフト動作連動の揺動ファン機構では振幅に比例して動作が縮小するので冷却効果が発揮できずマグネットの温度上昇により磁界磁束の劣化を招き、更なる温度上昇と磁束劣化の負の連鎖とない性能低下や破損の原因となる。
【先行技術文献】
【０００３】従来、この種に近い電気振動製品は体感音響振動装置、バイブレータや各種発電センサー装置や駆動装置が公開または一部特許になっているが実用製品としてあまり知られていない。いずれも誘導コイル面とマグネット面の吸引・反発もしくはコイル環に挿入されたシャフトマグネットとの磁束磁界の変動を利用している。また反発機構に機械的板バネを使用しているものもあり寿命を考慮する必要があり騒音も出る。類似特許に下記のような公開特許や特許がある。
【特許文献】
【特許文献１】出願番号  特願２０１１−６４９４１  多機能振動装置
【特許文献２】出願番号  特表２００２５２１１８５号広報
【特許文献３】出願番号  特願２００５−１１８８９８  往復運動リニア装置特表２００２５１１８５広報や特眼２００５−１１８８９８での構造は微少駆動では反応するが駆動出力が大きくなると出力が制限されコイル面にマグネットが当たり異音や破損をまねき実用性がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】従来の同期振動装置は体感音響同期振動装置や人体マッサージ振動器に使用する場合は小出力なので問題ないが、ポンプなどの駆動装置として利用する場合や発電機機能では高い発電能力が要求され、大きな駆動力でリニア動作させる必用があり、回転モータの同じ駆動出力と比較すると出力不足にあった。本発明の目的は前記課題に鑑み、振動器の新たなる構造を発明し、従来のリニア振動駆動装置の磁気誘導回路機構の効率向上にあり多方面の応用製品に展開することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明に係わるリニア駆動振動装置は、ケース左右軸受け環中央部シャフトに位置する誘導コイル環よりわずかに大きい幅のスキマをとり上下に着磁しコイル幅の長さの第一リングマグネットをシャフト左右にスキマを挟んで互いに磁束反発状態で挿入接着固着し、シャフト上の該マグネット外端に誘導コイル面の磁極に反応するようにコイル環内径よりも大きくコイル外径よりも小さい小幅の第二リングマグネットを第一マグネットに着磁させ接着剤等で固着し、ストローク距離位置の両ケース端の軸受けで支持するとともに該シャフト上の第２マグネット磁界に磁束反発する反発リングマグネットをシャフトに自由貫通する内径で該軸受けまたはケース側に配置固着した構造とし、ポンプや振動器としての一体装置としてさらにケース外にシャフトを延長して軸継ぎ手でポンプ装置等と連結や、風車、水車などと連結した逆利用で発電機や地震計などの各種センサーなどに組み込める。【０００６】請求項２の発明に係わる振動装置はケース中央部に複数の振動機構を構成する誘導コイルとシャフトマグネットユニットを放射状に均等配置し、各誘導コイルを固定包含するシリンダーを配置し、リンダー中央の間隙部には冷却用ファンモータ機構もしくは装置を備え、シリンダーをはさんでストローク距離分をとって対峙させた円板を左右に配置し、該円板は冷却扇にもなるアルミや耐熱樹脂等でできた薄板円板で各機構部のシャフトをネジ等の締結要素で固定する。複数個の振動ユニットの誘導コイルには交番電流を単独もしくは複数同時印加の選択回路経由で配電され駆動力を増減できる機構とした。左右の円板の中心の外側には往復運動するシャフトを設けストローク距離をとった位置のケース側に軸受けを配置しシャフトを支持している。誘導コイル印加交番電流によって各ユニットの固定シャフト連結固定の円板の動作移動と連動してシャフトは軸受け間を往復動作するようにシャフトに貫通挿入する反発用リングマグネットもしくはシャフトを中心に放射状に対向面の円板に固着されるマグネット群と同位置に反発マグネットを左右ケース側面に配置固着し固定円板のマグネット磁界磁束に反発させるので無信号時はつねに各軸受け間シャフト中央がコイル環中心にくるようにできる。該反発マグネットの配置やその磁束は非駆動装置の状況に合わせて設定する。【０００７】請求項３の発明に係わる振動装置は前記１項および２項記載の振動装置において、高い周波数で該装置を駆動する場合、出力を大きくすると装置冷却が必用になる。そのため音声または駆動周波数増幅電流を誘導コイルに印可する電流を分岐しケース内に設けた電子整流器で直流に変えて一定電流を直流モータに配電し、片側もしくは両側軸にファンを取り付け、冷却風を装置内部におくり冷却駆動する機構ないし装置を該ケース内または該ケース端に備えた。
【発明の効果】
【０００８】以上説明したように、請求項１の発明によれば、シャフトに固着されたマグネット形状構造により誘導コイルの変動磁界磁束を利用するマグネット極形態を従来のマグネット構造と比較するとコイル上下面に生じる磁束と内径部に発生する磁束両面を有効磁界とし同時利用できるので平均的に高い効率で、コイル変動磁束を利用できるので回転モータ以上の駆動出力を出せる振動装置となる。この機構を応用すれば簡単構造で高い駆動力の直接組み込みのポンプや振動器もできさらに逆接続で発電機や地震計や振動計などの各種センサーもできる。【０００９】請求項２の発明によれば、第１項の振動機構を複数組み込んだシリンダー両側にストローク距離をとった各機構シャフトの固定をした冷却団扇機能のある円板を左右に配置し中央に左右外側に向かって往復シャフトを配置しケース軸受けで支持したので大きな駆動力が出せ、また必要により各振動ユニットを選択作動させることができ省エネにつながる。さらにシリンダー中央部隙間にファンモータ装置ないし同機構を設けファン冷却を適正に作動することができるので装置温度が上がらず性能が安定し寿命や信頼性が増す。【００１０】請求項３の発明によれば、第１項記載、第２項記載のリニア駆動振動装置において交番交流信号や音声信号の高い周波数で電流増幅をすると振幅が小さくなりシャフトマグネットの往復動作による冷却動作が減少するためマグネットや装置の熱上昇をまねき磁界磁束の減少やコイルの劣化破損を招くが、該装置の内部に直流モータファンを配置しその電源を交流誘導コイル電流から分岐し電子整流器で直流変換し駆動電圧をほぼ一定でモータに配電することにより安定的にファン動作ができ、周波数に関係なく冷却能力を一定に維持することができ性能や寿命の永い信頼性の高い装置になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係わる振動装置断面組図
【図２】第一実施形態に係わる振動装置の全体外観図
【図３】第一実施形態に係わるマグネットとコイル磁極変動右側上死点状態図
【図４】第一実施形態に係わるマグネットとコイル磁極中立状態図
【図５】第一実施形態に係わるマグネットとコイル磁極変動左側上死点状態図
【図６】第二実施形態に係わる多連複合振動駆動装置外観図
【図７】第二実施形態に係わる多連複合振動駆動装置正面外観図
【図８】第二実施形態に係わる多連複合振動駆動装置断面図
【図９】多連複合振動装置右正面外形＆一部断面図
【図１０】多連複合振動装置左正面部分断面図
【発明を実施するための形態】
【０００１２】実施例図１に示される振動装置は第１項発明の全体図である。片側シャフト先端部には軸継ぎ手が示され非駆動体であるポンプや発電時の水車や風車の軸と連結されもしくは発電機や各種センサーとして利用する。実施例図８は第２項発明の多連複合振動駆動装置の側面全体断面図で図１と同様に軸継ぎ手２２が図示されている。実施例図１および実施例図８は直流モータにも代替できるファン機構図にもなっている。図３、４および図５は振動駆動装置シャフト動作のコイルとマグネットの磁極変動状態を示し、無信号時は誘導コイル４に電流が印加されないのでシャフトマグネット５は中立を保ったままの図４であるが、交番電流が誘導コイル４に印加されるとコイル環左右端４にプラス磁極とマイナス磁極ができる。その状態はコイル中央でほぼ左右領域に分けられる。中心にいくほど減磁し、越えると反対の磁極域になる。一方両コイル環端面の磁束は円周外側に向かって弱くなるが反対磁極らない。本発明はこの２領域を同時にシャフトマグネット磁界磁束に感応させることにより従来構造の１．５−２倍の駆動磁束を可能とした。両端の磁極磁束を面域で利用するには誘導コイル面にマグネットが衝突するなどの欠点があったがコイル内径環の磁極磁束を同時利用することによりシャフトの加速度運動に対し終点域で反対域磁極磁束がブレーキングして働き無駄が少なく駆動力が倍加する。第５図は誘導コイル４に電流が印加され右側環にＳ極磁束、左側環にＮ極磁束が構成されシャフト側の誘導コイル環幅よりわずかに長い隙間２３をとり配置されている両マグネット磁束が反応し同極状態のシャフトは右に移動しケース反発マグネット磁界に第二マグネット外側磁界と反発するまで動作する。一方シャフト左マグネット磁界は異極対向しているので引き合いシャフトを右に移動動作する。そのとき第一マグネット外側Ｎ極は第二マグネットＳ極と着磁と同時接着固定されて面磁束Ｓに感応する。しかし第一マグネット中側Ｓ極はコイル他端の磁極磁束Ｓ極にブレーキングされる。第３図行程を繰り返しシャフトはスムースに往復駆動する。図８，図９および図１０は多連複合機構の振動駆動装置の側面断面図、正面部分断面図とシャフト固定円板部分図を示す。
【産業上の利用の可能性】
【０００１３】本発明装置はモータ駆動の振動装置や発電機構に勝るとも劣らない駆動力でポンプ装置や振動装置に利用できその逆利用で発電装置や各種センサー機器に応用できるものである。産業用機器だけでなくマッサージャーなど民生用としても幅広く利用できる機構である。
【符号の説明】
【０００１４】１…第一リングマグネット
２…第二リングマグネット
３…反発マグネット
４…誘導コイル
５…シャフト
６…軸受け
７…シリンダー
８…ジョイントバネ
９…ケース
１０…軸連結器
１１…モータ
１２…ファン
１３…電子整流器
１４…保護キャップ
１５…リード線
１６…固定シャフト
１７…連結シリンダー
１８…中間隙間リング
１９ファンモータ固定ゴム
２０…中間隙間リング
２１…入力ケーブル
２２…空気孔
２３…シャフト中央隙間
２４…シャフト円板
２５…シャフト固定ネジ
２６…止め輪
２７…固定シャフト
２８…シリンダーコイル固定板
２９…コイル固定板止めネジ
３０…コイル環挿入穴
【図１】
2016025833.tif 000003
【図２】
2016025833.tif 000004
【図３】
2016025833.tif 000005
【図４】
2016025833.tif 000006
【図５】
2016025833.tif 000007
【図６】
2016025833.tif 000008
【図７】
2016025833.tif 000009
【図８】
2016025833.tif 000010
【図９】
2016025833.tif 000011
【図１０】
2016025833.tif 000012