專利名稱：電磁泵的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于電磁泵，更詳細地說是關(guān)于在氣體、液體等的流體輸送中使用的小型的電磁泵。
背景技術(shù)：
在缸體室內(nèi)設置可做自由往復運動的活塞，通過吸氣排氣閥使缸體室與外部連通，使活塞往復運動，從而能夠完成氣體或者液體的泵唧作用。作為利用這種泵唧作用的裝置提出了下述兩種裝置，一種裝置是這樣構(gòu)成的，即在氣缸內(nèi)設置的活塞上安裝永磁體，在缸體的外周設置電磁線圈，使電磁線圈的電磁力作用于活塞，從而使活塞做往復運動(參照實開平成7-4875號公報)；另外一種泵裝置的缸體為雙管式結(jié)構(gòu)，使缸體相對，將兩段連接起來而構(gòu)成(參照特開平成6-159232號公報)。
過去的裝置是從缸體室的外部使電磁力作用于設置在缸體室中的活塞，從而做往復運動，在過去的裝置中采用的結(jié)構(gòu)是，將缸體設置成軸線方向的細長的形狀，活塞吸氣排氣的移動行程比較大。因此，像用在筆記本電腦等的小型電子設備的冷卻的情況那樣要求小而薄的泵裝置時，利用過去的泵裝置的結(jié)構(gòu)存在難以小型化的問題。另外，因為使活塞做往復運動，因此在驅(qū)動時容易產(chǎn)生振動以及噪音，在電子設備等中還存在要求降低振動、實現(xiàn)靜音化的問題。
本發(fā)明正是為了要解決這些問題而提出的，其目的在于提供一種電磁泵，該電磁泵能夠有效地力圖使裝置小型化、薄型化，降低驅(qū)動時的振動，能夠適合裝在電子設備上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為實現(xiàn)上述的目的而具備有下面的結(jié)構(gòu)。
也就是說其特征在于，該電磁泵在由一對殼體將兩端面封閉的缸體內(nèi)，將與上述各個殼體的端面之間的部分作為泵室，設置能夠滑動的具有磁性體的可動元件，在上述缸體的外部周圍設置了空心的電磁線圈，對電磁線圈通電，使上述可動元件在缸體的軸線方向上做往復運動，從而輸送流體，在該電磁泵中，在上述殼體的上述缸體的端面部分內(nèi)，設置了將上述泵室與外部連通的吸入用閥門和送出用閥門。
根據(jù)本發(fā)明相關(guān)的電磁泵，作為完成氣體或者液體的泵唧作用的泵裝置，能夠形成極其小型且薄型的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的泵唧作用，正好可以作為電子設備的冷卻用泵裝置等來使用。


圖1表示的是與本發(fā)明相關(guān)的電磁泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2表示的是電磁泵的可動元件的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖3表示的是形成多級型的可動元件的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4A、4B表示的是在外磁軛上設置貫通孔來作為連通管的例子的說明圖。
具體實施例方式
以下與附圖一起詳細說明本發(fā)明的合適的實施形態(tài)。
圖1表示的是與本發(fā)明相關(guān)的電磁泵的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
本實施形態(tài)的電磁泵的結(jié)構(gòu)是，在形成為圓筒狀的缸體內(nèi)設置具備有永磁體(永久磁鐵)的可動元件，該可動元件能夠在缸體的軸線方向上滑動，使在缸體外周設置的電磁線圈的電磁力作用于可動元件，使可動元件做往復運動，從而完成泵唧作用。
在圖1中，10是設置的在缸體的軸線方向上可以往復運動的可動元件。
可動元件10是由形成為圓板狀的永磁體12和在厚度方向上夾著永磁體12的一對內(nèi)磁軛14a、14b構(gòu)成的。永磁體12是在厚度方向上被磁化了的永久磁鐵，該磁性體12的一面為N極，另一面為S極。內(nèi)磁軛14a、14b是由軟磁性材料形成的，各個內(nèi)磁軛14a、14b具備有直徑略大于永磁體12而形成的平板部分15a、以及在平板部分15a的邊緣部分豎立著的短筒狀的凸緣部分15b。
16是覆蓋永磁體12的外周圍側(cè)面的由塑料等非磁性材料制成的密封材料。密封材料16是起到覆蓋的作用，它為了不使永磁體12生銹而不將永磁體材料12露出在外面，另外還具有以及將永磁體12和內(nèi)磁軛14a、14b形成一體的作用。密封材料16是這樣設置，使它填充被夾在內(nèi)磁軛14a、14b之間的永磁體12的外周側(cè)面，但是形成的密封材料16的外周直徑略小于內(nèi)磁軛14a、14b的外周直徑。如果這樣形成密封材料16，則具有的優(yōu)點是，在對內(nèi)磁軛14a、14b的外周面進行精加工磨削時，能夠在密封材料16不接觸磨削刀具、不損傷磨削刀具的情況下進行作業(yè)，另外的優(yōu)點是，在密封材料16的熱膨脹系數(shù)比內(nèi)磁軛14a、14b的熱膨脹系數(shù)大的情況下，可以防止在高溫狀態(tài)下使用泵的時候可動元件10和缸體之間的空隙由于密封材料16的熱膨脹而減少或者消失，能夠使泵穩(wěn)定地工作。
圖2表示的是由內(nèi)磁軛14a和14b夾著的永磁體12利用密封材料16形成一體、而且可動元件10形成圓柱狀的狀態(tài)的立體圖。因為內(nèi)磁軛14a、14b是在周邊部分使凸緣15b豎立起而形成的，所以在可動元件10的軸線方向的兩個端面形成了凹部10a。本實施形態(tài)的電磁泵是由于在可動元件10的兩個端面設置凹部10a，才能夠形成薄型的電磁泵，利用凸緣15b的作用，使可動元件10可以可靠地進行往復運動。
可動元件10是在缸體內(nèi)進行往復運動的，但是在本實施形態(tài)中，是使一對殼體組合形成圓筒狀的缸體，可動元件10設置在這種缸體內(nèi)。
在圖1中，20a、20b是形成缸體的由非磁性材料來制成的一對殼體，20a是上殼體，20b是下殼體。在本實施形態(tài)中，使形成為圓筒狀的筒體部分24從下殼體20b的本體22b延伸出去，使筒體部分24的端部嵌合在上殼體20a的本體22a上設置的嵌合槽28中，構(gòu)成容納可動元件10的缸體。在嵌合槽28的與筒體部分24的端面接觸的部位設置密封材料29，由于使筒體部分24的端面碰到密封材料29，所以將缸體內(nèi)部相對外部進行密封。另外，也可以使筒體部分24從上殼體20a延伸出去，并嵌合在下殼體20b上。另外，筒體部分24也可以與上殼體20a及下殼體20b分開形成。
這樣，由上殼體20a和下殼體20b組合形成的缸體的兩個端面是由上殼體20a的本體22a及下殼體的本體22b來封閉的，在可動元件10的兩個端面上形成了各自的泵室30a、30b。
另外，可動元件10是在與筒體部分24的內(nèi)側(cè)面接觸的狀態(tài)下，在與筒體部分24以氣密或者液密來密封的狀態(tài)下滑動的。為了使可動元件10的滑動性能良好，在內(nèi)磁軛14a、14b的外周面上施加了含氟樹脂覆蓋層或DLC(類金剛石碳)覆蓋層等的兼有潤滑性與防銹性的覆蓋層。另外，還能夠設置為了防止可動元件10在圓周方向上轉(zhuǎn)動的止轉(zhuǎn)器。
泵室30a、30b相當于是在可動元件10的兩個端面和上殼體20a的本體22a和下殼體20b的本體22b之間形成的空隙部分。
在本實施形態(tài)中，上殼體20a的本體22a形成為向可動元件10的一邊的端面形成的凹部10a內(nèi)突出的形狀，同樣地，下殼體20b的本體22b形成為向可動元件10的另一邊的端面形成的凹部10a內(nèi)突出的形狀，泵室30a、30b是在斷面形狀為彎曲的空間部分中形成的。
32是在本體22a、22b的端面上安裝的減震器。減震器32是為了吸收在可動元件10的移動范圍的終端位置當內(nèi)磁軛14a、14b與本體22a、22b的端面接觸時產(chǎn)生的沖擊而設置的。另外，減震器除了設置在本體22a、22b的端面上，也可以設置在內(nèi)磁軛14a、14b的端面與本體22a、22b接觸的面上。
34a是在上殼體20a的本體22a中與泵室30a相連通而設置的吸入用的閥門，36a是在本體22a中與泵室30a相連通而設置的排出用的閥門。34b是在下殼體20b的本體22b中與泵室30b相連通而設置的吸入用的閥門，36b是本體22b中與泵室30b相連通而設置的排出用的閥門。
在本實施形態(tài)中，由于在向可動元件10的凹部10a內(nèi)突出的本體22a、22b的內(nèi)部設置吸入用的閥門34a、34b以及排出用的閥門36a、36b，在缸體的長度范圍內(nèi)容納吸入用的閥門34a、34b及排出用的閥門36a、36b，力圖實現(xiàn)泵裝置的薄型化。
38a、38b與吸入用的閥門34a、34b連通，是在上殼體20a與下殼體20b上設置的吸入用的流通路徑。40a、40b與排出用的閥門36a、36b連通，是在上殼體20a與下殼體20b上設置的排出用的流通路徑。
42是連通上殼體20a的吸入用的流通路徑38a與下殼體20b的吸入用的流通路徑38b的連通管，44是連通上殼體20a的排出用的流通路徑40a與下殼體20b的排出用的流通路徑40b的連通管。從而，上殼體20a與下殼體20b的吸入用的流通路徑及排出用的流通路徑分別與一個吸入口38及輸出口40連通。另外，連通管42、44也可以如圖4A、4B所示的那樣，在上述外磁軛52上形成貫通孔，通過貫通孔使吸入用的流通路徑與輸出用的流通路徑互相連通。
在圖1中，50a、50b是包圍筒體部分24、即缸體的外周圍那樣設置的空心的電磁線圈。電磁線圈50a、50b是這樣設置，即在缸體的軸線方向以一定距離分開，相對于缸體軸線方向的中心位置處于對稱位置。電磁線圈50a、50b是將軸線長度設定成比內(nèi)磁軛14a、14b的凸緣部分15b的可移動范圍更長。
另外，電磁線圈50a與電磁線圈50b的卷繞方向相反，由于是由同一電源通電，則設定成相互之間流著反向的電流。之所以電磁線圈50a、50b的卷繞方向相反，是為了使作用于與永磁體12的磁通交鏈的電磁線圈50a、50b內(nèi)流動的電流的作用力疊加，以反作用力作用于可動元件10，這個力成為推動力。
52是形成為包圍著電磁線圈50a、50b的外周圍的筒狀的、由軟磁性材料構(gòu)成的外磁軛。由于是由外磁軛52包圍著電磁線圈50a、50b的外周圍，則使電磁力可以有效地作用于可動元件10。
之所以在構(gòu)成可動元件10的內(nèi)磁軛14a、14b的周邊部分豎立設置凸緣，也是為了降低永磁體12的磁性回路的磁阻，使永磁體12所產(chǎn)生的總磁通量增加，同時因為使永磁體12所產(chǎn)生的磁通與電磁線圈50a、50b中流動的電流相對于軸線方向為垂直交鏈，所以可以有效地產(chǎn)生軸線方向的推力。另外，根據(jù)本結(jié)構(gòu)的可動元件10，其質(zhì)量與產(chǎn)生推力相比較輕，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應，能夠增加輸出流量。
電磁線圈50a、50b以及外磁軛52，是在上殼體20a與下殼體20b組合的時候，通過使外磁軛52嵌合在上殼體20a與下殼體20b上設置的嵌合槽28內(nèi)，從而能夠與缸體(筒體部分24)進行同心組裝。圖2表示的是可動元件10與電磁線圈50a、50b以及外磁軛52的配置。
可動元件10是通過對電磁線圈50a、50b通以交流電，利用由電磁線圈50a、50b所產(chǎn)生的電磁力的作用而做往復運動(上下運動)。由電磁線圈50a、50b產(chǎn)生的電磁力，因為根據(jù)對電磁線圈50a、50b的通電方向，向著一個方向與反方向推動可動元件10，所以利用控制裝置，控制對電磁線圈50a、50b的通電時間和通電方向，可以使可動元件10以適當?shù)男谐套鐾鶑瓦\動。使可動元件10做往復運動，而不使可動元件10的內(nèi)磁軛14a、14b的端面與上殼體20a的本體22a以及下殼體20b的本體22b的端面碰撞，從而可以抑制裝置振動的發(fā)生。在可動元件10與本體22a、22b的內(nèi)表面接觸的時候，利用減震器32的作用，可以吸收沖擊。
另外，也可以設置檢測出在缸體內(nèi)的可動元件10的移動位置的傳感器，基于傳感器的檢測信號來控制可動元件10的往復運動。作為檢測可動元件10的移動位置的方法，可以有在缸體的外部設置檢測可動元件10的移動位置的磁檢測傳感器的方法、以及對減震器32設置壓敏傳感器以檢測可動元件10與減震器32接觸的時刻的方法等。在本實施形態(tài)的電磁泵中，因為雖然可動元件10的移動行程比較小，但是可以確保泵室30a、30b有比較大的面積，所以可以使可動元件10以高速做往復運動，確保一定的流量。
本實施形態(tài)的電磁泵的泵唧作用，是利用電磁線圈50a、50b使可動元件10做往復運動，在泵室30a、30b中交替地吸入流體、排出流體，通過這樣的作用完成的。
也就是說，在圖1的狀態(tài)下，如果可動元件10是向下方移動的話，則向一面的泵室30a中引入流體，同時從另一面的泵室30中將流體排出。另外，如果相反可動元件10向上方移動的話，從一面的泵室30a將流體排出，向另一面的泵室30b中引入流體。這樣，無論在可動元件10向著哪一側(cè)移動的時候，都能夠?qū)崿F(xiàn)流體的吸排，抑制流體的脈動，高效地輸送流體。
本實施形態(tài)的電磁泵，因為對可動元件10安裝了具備有凸緣部分15b的內(nèi)磁軛14a、14b，在與可動元件10的兩端面接近處設置了吸入用的閥門34a、34b以及排出用的閥門36a、36b，所以能夠提供一種極其薄型的小型泵。在本實施形態(tài)的電磁泵的情況下，能夠制成高15mm、寬20mm左右的小型泵。
另外，本實施形態(tài)中的電磁泵能夠用于氣體或者液體的輸送，但流體種類沒有限制。在作為液體泵使用的時候，在用一個可動元件10而輸送壓力不足的情況下，只要如圖3所示的那樣，使用多個由永磁體12與內(nèi)磁軛14a、14b組成的同樣形狀的單位可動元件所連接的多級型的可動元件10即可。54是在相鄰的內(nèi)磁軛14a、14b之間設置的非磁性材料。使永磁體12的磁極方向指向一個方向，對各個單位可動元件，與上述的實施形態(tài)一樣，設置卷繞方向相反的電磁線圈50、50b。52是包圍全部電磁線圈50a、50b的外周而設置的外磁軛。通過多級連接單位可動元件，能夠得到具有很大推力的可動元件，能夠得到具有所需的輸送壓力的電磁泵。
另外，在上述實施形態(tài)中，是對可動元件10上安裝的內(nèi)磁軛14a、14b設置凸緣15b的結(jié)構(gòu)，但是也可以對內(nèi)磁軛14a、14b不設置凸緣15b，而是將內(nèi)磁軛14a、14b形成單板狀。這種情況下，雖然由于增加可動元件10的質(zhì)量，而使高速響應性能惡化，不太有利于泵裝置的薄型化，但是卻使結(jié)構(gòu)變得簡單，能夠提高生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)成本。
另外，在上述實施形態(tài)中采用的結(jié)構(gòu)是，對可動元件10安裝永磁體12，將永磁體12由內(nèi)磁軛14a、14b夾著，但是可動元件10通常并不一定必須要具備有永磁體12。可動元件10可以由磁性形成，在可動元件10對于電磁線圈50a、50b的一方處于偏移的位置時，只對一方的電磁線圈通電，使可動元件10在軸線方向上移動，而對于另一方的電磁線圈，直到移動到是偏移位置時，對另一方的電磁線圈通電，并停止向一方的電磁線圈的通電，通過這樣可以使可動元件再一次向反方向移動。這樣，通過對于一對電磁線圈的通電進行通斷控制，也可以使可動元件10在軸線方向上做往復運動。
另外，圖1中所示的電磁泵的例子是，連通在可動元件10的一側(cè)與另一側(cè)設置的吸入用的流通路徑38a、38b，連通在可動元件10的一側(cè)與另一側(cè)設置的排出用的流通路徑40a、40b，即所謂使流通路徑并聯(lián)連通，但也可以串聯(lián)連通流通路徑來使用多個電磁泵。在這種情況下，只要是將吸入用的流通路徑38b與排出用的流通路徑40a連通，或者是將吸入用的流通路徑38a與排出用的流通路徑40b連通即可。
權(quán)利要求
1.一種電磁泵，其特征在于，在由一對殼體將兩端面封閉的缸體內(nèi)，將與所述各個殼體的端面之間作為泵室，設置能夠滑動的具備有磁性體的可動元件，在所述缸體的外部周圍設置了空心的電磁線圈，對電磁線圈進行通電后，使所述可動元件在缸體的軸線方向上做往復運動，從而輸送流體的電磁泵中，在所述殼體的所述缸體的端面部分內(nèi)，設置著連通所述泵室與外部的吸入用的閥門以及排出用的閥門。
2.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，所述殼體是由非磁性材料制成的。
3.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，利用一對內(nèi)磁軛夾著在缸體軸線方向上磁化了的永磁體，從而形成所述可動元件。
4.如權(quán)利要求3中所述的電磁泵，其特征在于，通過非磁性材料在軸線方向上連接多個利用一對內(nèi)磁軛夾著在缸體軸線方向上磁化了的永磁體而形成的單位可動元件，設置所述可動元件。
5.如權(quán)利要求3中所述的電磁泵，其特征在于，所述內(nèi)磁軛在夾著永磁體的平板部分的邊緣部分，設置與電磁線圈相對配置、并與缸體的內(nèi)表面滑動接觸的短筒狀的凸緣部分。
6.如權(quán)利要求4中所述的電磁泵，其特征在于，所述內(nèi)磁軛在夾著永磁體的平板部分的邊緣部分，設置與電磁線圈相對配置、并與缸體的內(nèi)表面活動接觸的短筒狀的凸緣部分。
7.如權(quán)利要求3中所述的電磁泵，其特征在于，由所述內(nèi)磁軛夾著的永磁體的外周面是由非磁性材料構(gòu)成的密封材料來密封的。
8.如權(quán)利要求4中所述的電磁泵，其特征在于，由所述內(nèi)磁軛夾著的永磁體的外周面是由非磁性材料構(gòu)成的密封材料來密封的。
9.如權(quán)利要求5中所述的電磁泵，其特征在于，由所述內(nèi)磁軛夾著的永磁體的外周面是由非磁性材料構(gòu)成的密封材料來密封的。
10.如權(quán)利要求6中所述的電磁泵，其特征在于，由所述內(nèi)磁軛夾著的永磁體的外周面是由非磁性材料構(gòu)成的密封材料來密封的。
11.如權(quán)利要求10中所述的電磁泵，其特征在于，所述密封材料的外周直徑由小于所述內(nèi)磁軛的外周直徑的直徑而形成。
12.如權(quán)利要求5中所述的電磁泵，其特征在于，將所述吸入用的閥門與排出用的閥門設置在內(nèi)磁軛的凸緣部分的內(nèi)側(cè)形成的凹部內(nèi)。
13.如權(quán)利要求6中所述的電磁泵，其特征在于，將所述吸入用的閥門與排出用的閥門設置在內(nèi)磁軛的凸緣部分的內(nèi)側(cè)形成的凹部內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，在所述空心線圈的外周設置著包圍空心線圈的、由軟磁性材料制成的外磁軛。
15.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，將所述電磁線圈在缸體的軸線方向的長度設置成比在泵室內(nèi)的內(nèi)磁軛的可移動范圍更長。
16.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，在所述殼體的端面上設置對當可動元件與殼體的端面接觸時的沖擊進行緩和的減震器。
17.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，在所述可動元件朝向的所述殼體的端面的面上，設置對當可動元件與殼體的端面接觸時的沖擊進行緩和的減震器。
18.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，連通設置在所述可動元件一方的側(cè)面上設置的泵室的吸入用流通路徑與在所述可動元件的另一方的側(cè)面設置的泵室的吸入用流通路徑，連通設置在所述可動元件的一方的側(cè)面設置的泵室的排出用流通路徑與在所述可動元件的另一方的側(cè)面設置的泵室的排出用流通路徑。
19.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，連通設置在所述可動元件的一方的側(cè)面設置的吸入用流通路徑與在另一方的側(cè)面設置的排出用流通路徑。
20.如權(quán)利要求1中所述的電磁泵，其特征在于，設置檢測所述可動元件的移動位置的傳感器，基于該傳感器的檢測信號來驅(qū)動控制可動元件。
全文摘要
形成完成氣體或者液體的泵唧作用的、極其小型且薄型的泵裝置，可以適合用作為電子設備冷卻用的泵裝置等。本發(fā)明的電磁泵是在由一對殼體(20a、20b)將兩端面封閉的缸體內(nèi)，將與所述各個殼體(20a、20b)的端面之間作為泵室(30a、30b)，設置能夠滑動的具備有磁性體的可動元件(10)，在所述缸體的外部周圍設置空心的電磁線圈(50a、50b)，對電磁線圈(50a、50b)通電，使所述可動元件(10)在缸體軸線方向上做往復運動，從而輸送流體，在該電磁泵中，在所述殼體(20a、20b)的所述缸體的端面部分內(nèi)，設置連通所述泵室(30a、30b)與外部的吸入用的閥門(34a、34b)以及排出用的閥門(36a、36b)。
文檔編號F04B17/04GK1926334SQ20048004250
公開日2007年3月7日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者大久保政志 申請人:信濃絹糸株式會社