JPH10225082A - Linear solenoid - Google Patents

Linear solenoid

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Publication number
JPH10225082A
JPH10225082A JP2116897A JP2116897A JPH10225082A JP H10225082 A JPH10225082 A JP H10225082A JP 2116897 A JP2116897 A JP 2116897A JP 2116897 A JP2116897 A JP 2116897A JP H10225082 A JPH10225082 A JP H10225082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plunger
magnetic pole
linear solenoid
axial direction
energizing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2116897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Morita
義之 森田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear solenoid which can be retained well at a prescribed neutral position at the time of shutting off energizing, without using a return spring, and is capable of making a displacement in proportion to energizing amount and direction from the neutral position to an arbitrary fore or aft direction according to the energizing amount and direction. SOLUTION: A plunger 10 is retained at an energizing 0 position, where the central part of a permanent pole face 120 and a neck part 211 overlap each other in an axial direction at the time of shutting off energizing (non- energizing). When an electric current is carried in an exciting coil 23 in a prescribed direction, attraction and repulsion act between the permanent pole face 120 of the plunger 10, and both the pole piece parts 213 of an inner yoke 21, and axial thrust is generated by the forces. The plunger 10 is deviated almost linearly, corresponding to energizing amount by the axial thrust, so that the direction of the axial thrust is reversed by the change in the energizing direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁極面を形成
する永久磁石がプランジャに配設される永久磁石可動型
のリニアソレノイド(以下、単にリニアソレノイドとも
いう)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent magnet movable linear solenoid in which a permanent magnet forming a permanent magnetic pole surface is disposed on a plunger (hereinafter, also simply referred to as "linear solenoid").

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平7−274468号公報は、永久
磁石からなるプランジャを駆動コイルに摺動自在に嵌入
し、プランジャの両端部を互いに反対極性の永久磁極部
とし、励磁コイルへの通電により形成した磁界によりプ
ランジャを軸方向に駆動するリニアソレノイドを開示し
ている。これら永久磁極部の磁極面(永久磁極面)は主
に円筒状のプランジャの両端面からなる。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-274468 discloses that a plunger made of a permanent magnet is slidably fitted in a drive coil, and both ends of the plunger are made permanent magnet poles of opposite polarities. A linear solenoid that drives a plunger in an axial direction by a formed magnetic field is disclosed. The magnetic pole faces (permanent magnetic pole faces) of these permanent magnetic pole portions mainly consist of both end faces of a cylindrical plunger.

【0003】また、従来より周知のリターンスプリング
付きのリニアソレノイドまたはソレノイドバルブも広く
知られている。これらリターンスプリング付きソレノイ
ドは有ギャップ磁気回路を構成するコアをもち、励磁コ
イルへの通電により磁性体からなるプランジャが上記ギ
ャップを磁気的に短絡するように軸方向へ直動し、励磁
コイルへの通電を遮断するとリターンスプリングにより
上記ギャップを磁気的に開放するように軸方向反対側へ
直動する。
[0003] In addition, conventionally known linear solenoids or solenoid valves with return springs are also widely known. These solenoids with return springs have a core that forms a magnetic circuit with a gap, and when energized to the exciting coil, a plunger made of a magnetic material moves directly in the axial direction so that the gap is magnetically short-circuited. When the power is cut off, the gap is magnetically opened by the return spring to move directly to the opposite side in the axial direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されるリニアソレノイドは、通電遮断時におけ
るプランジャの位置が明確に規定できないという問題を
有する。また、上記リターンスプリング付きソレノイド
は、通電遮断時におけるプランジャ位置はリターンスプ
リングにより明確に指定できるものの、スラスト(駆動
力)すなわち電流量とプランジャの変位との比例関係を
実現しにくく、プランジャ変位量の高精度の制御が困難
であるという問題があった。また、リターンスプリング
を用いるために通電方向を反対とすることにより通電遮
断位置から逆方向へプランジャを駆動することも容易で
なかった。また、リターンスプリングをもつ分だけ構造
が複雑となる不具合もあった。
However, the linear solenoid disclosed in the above-mentioned publication has a problem that the position of the plunger at the time of energization cutoff cannot be clearly defined. Further, in the solenoid with the return spring, although the plunger position at the time of energization cutoff can be clearly specified by the return spring, it is difficult to realize a thrust (driving force), that is, a proportional relationship between the amount of current and the displacement of the plunger. There is a problem that high-precision control is difficult. In addition, it is not easy to drive the plunger in the opposite direction from the power-cutting position by reversing the current-flowing direction because of using a return spring. In addition, there is a problem that the structure is complicated by the amount of the return spring.

【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、リターンスプリングを用いることなく、通電遮
断時に所定の中立位置に良好に保持され、通電量と通電
方向に応じてこの中立位置から前後任意の方向へ通電電
流量及び通電方向に比例して変位可能なリニアソレノイ
ドを提供することを、その目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is satisfactorily held at a predetermined neutral position when power is cut off without using a return spring. It is an object of the present invention to provide a linear solenoid that can be displaced in any direction before and after in proportion to the amount of current flow and the direction of current flow.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のリニアソ
レノイドによれば、複数のリングコアが軸方向へ順番に
配列される。各リングコアは、磁気抵抗が極大となるネ
ック部を挟んで軸方向両側に一対の磁極片部を備え、軸
方向断面がリング状に形成されている。軸方向に隣接す
る一対のリングコアは、そのプランジャから離れた部位
に配設されたヨークにより磁気的に接続され、永久磁石
による磁束は、プランジャの第1の外周面、エアギャッ
プ、第1のリングコア、ヨーク、第2のリングコア、エ
アギャップ、プランジャの第2の外周面を順番に貫通す
る有ギャップ磁気回路を形成する。従って、プランジャ
の両端面は互いに反対極性の磁極面(以下、永久磁極面
ともいう)となる。
According to the linear solenoid of the present invention, a plurality of ring cores are sequentially arranged in the axial direction. Each ring core is provided with a pair of magnetic pole pieces on both sides in the axial direction with respect to the neck portion where the magnetic resistance is maximized, and has a ring-shaped cross section in the axial direction. A pair of ring cores adjacent in the axial direction are magnetically connected by a yoke disposed at a position distant from the plunger, and a magnetic flux by the permanent magnet is transmitted to the first outer peripheral surface of the plunger, the air gap, the first ring core. , A yoke, a second ring core, an air gap, and a gap magnetic circuit that sequentially passes through the second outer peripheral surface of the plunger. Therefore, both end surfaces of the plunger are magnetic pole surfaces having opposite polarities (hereinafter, also referred to as permanent magnetic pole surfaces).

【0007】以下、このリニアソレノイドの動作を簡単
に説明する。通電遮断時(非通電時)には、プランジャ
は、リングコアとそれに面する永久磁極面との間のエア
ギャップ長が最小となる位置、すなわち、永久磁極面の
中央部とリングコアのネック部とが軸方向に重なる通電
0位置に保持される。従って、プランジャには、上記通
電遮断時に永久磁石に付勢されて上記通電0位置へ復帰
しようとする軸方向スラスト(以下、復帰スラストまた
は自己ばね力ともいう)が作用する。
Hereinafter, the operation of the linear solenoid will be briefly described. When power is cut off (when power is not supplied), the plunger is positioned at the position where the air gap length between the ring core and the permanent magnetic pole face facing the ring core is minimum, that is, the center of the permanent magnetic pole face and the neck of the ring core. It is held at the energized zero position that overlaps in the axial direction. Accordingly, an axial thrust (hereinafter also referred to as a return thrust or a self-spring force) acting on the plunger to be returned to the energized zero position by being urged by the permanent magnet when the energization is cut off acts on the plunger.

【0008】一方、励磁コイルに所定方向に通電する
と、リングコアを貫通する励磁磁束が形成される。ネッ
ク部はリングコアの他の部位に比較して最も高い磁気抵
抗をもつように形成されており、その結果、励磁磁束の
一部または大部分はネック部の両側の磁極片部の表面か
ら外部に漏れ、ネック部を迂回し、ネック部の両側の磁
極片部の表面、特にネック部近傍の両磁極片部の表面は
互いに反対極性の磁極面(励磁磁極面)となる。
On the other hand, when the exciting coil is energized in a predetermined direction, an exciting magnetic flux penetrating through the ring core is formed. The neck portion is formed to have the highest reluctance as compared with other portions of the ring core, so that a part or most of the exciting magnetic flux is directed outward from the surface of the pole pieces on both sides of the neck portion. The surfaces of the magnetic pole pieces on both sides of the neck, especially the surfaces of the two magnetic pole pieces near the neck, have magnetic pole surfaces (exciting magnetic pole surfaces) of opposite polarities.

【0009】その結果、プランジャの永久磁極面と上記
両励磁磁極面の一方との間には吸引力が働き、プランジ
ャの永久磁極面と上記両励磁磁極面の他方との間には反
発力が働き、これらの力により軸方向スラストが生じ
る。通電電流を増大するにつれ、漏れ磁束量の増大によ
り吸引側の(永久磁極面と反対極性の)励磁磁極面の磁
気的な中心位置は上記ネック部から軸方向に離れ、永久
磁極面の中央部にそれに応じて変位するよう軸方向スラ
スト(以下、吸引スラストともいう)が働く。また、通
電電流量を増大すると、反発側の(永久磁極面と同極性
の)励磁磁極面と永久磁極面との反発力が増大し、これ
により永久磁極面がこの反発側の励磁磁極面からできる
だけ遠ざかるように永久磁極面に軸方向スラスト(以
下、反発スラストともいう)が働く。
As a result, an attractive force acts between the permanent magnetic pole face of the plunger and one of the two exciting magnetic pole faces, and a repulsive force acts between the permanent magnetic pole face of the plunger and the other of the two exciting magnetic pole faces. Working, these forces produce axial thrust. As the energizing current increases, the magnetic center position of the attracting-side exciting pole surface (of the opposite polarity to the permanent magnetic pole surface) moves away from the neck in the axial direction due to the increase in the amount of leakage magnetic flux, and the central portion of the permanent magnetic pole surface An axial thrust (hereinafter also referred to as a suction thrust) acts so as to be displaced accordingly. In addition, when the amount of supplied current is increased, the repulsive force between the exciting magnetic pole surface on the repulsive side (having the same polarity as the permanent magnetic pole surface) and the permanent magnetic pole surface increases, so that the permanent magnetic pole surface moves away from the repulsive exciting magnetic pole surface. Axial thrust (hereinafter also referred to as repulsive thrust) acts on the permanent magnetic pole surface as far as possible.

【0010】上記したように、復帰スラスト及び反発ス
ラストは、プランジャが変位するほど弱くなり、互いに
反対方向の力となり、反発スラストは電流量に応じて増
大する。吸引スラストは所定の極大変位位置を有する。
これらの作用機構及び、永久磁極面がその中央部から離
れるに従いリングコアから次第に離れる形状を有し、両
励磁磁極面がネック部から離れるに従い励磁磁極面から
次第に離れる形状を有するので、通電電流量に応じてプ
ランジャはほぼリニアに変位し、励磁磁極面及び永久磁
極面の形状及び両磁極片部の断面形状を調整することに
より通電電流量とプランジャ変位量とを高い精度に比例
させることができる。なお、プランジャの永久磁石を挟
んで軸方向に隣接する一対のリングコアは、逆方向に励
磁されるので、これら両リングコアとそれらに個別に対
面する一対の永久磁極面との間の軸方向スラストは同方
向となり、合成軸方向スラストは2倍となる。
As described above, the return thrust and the repulsive thrust become weaker as the plunger is displaced, resulting in forces in opposite directions, and the repulsive thrust increases according to the amount of current. The suction thrust has a predetermined maximum displacement position.
Since these action mechanisms and the permanent magnetic pole surface have a shape that gradually separates from the ring core as they move away from the center, and both excitation magnetic pole surfaces have a shape that gradually separates from the excitation magnetic pole surface as they move away from the neck, Accordingly, the plunger is displaced substantially linearly, and by adjusting the shapes of the exciting magnetic pole surface and the permanent magnetic pole surface and the cross-sectional shape of both magnetic pole pieces, the amount of current flowing and the amount of displacement of the plunger can be made highly accurate. Since a pair of ring cores adjacent in the axial direction across the permanent magnet of the plunger are excited in opposite directions, the axial thrust between these two ring cores and the pair of permanent magnetic pole faces individually facing each other is In the same direction, the combined axial thrust is doubled.

【0011】ただし、上記説明において、励磁磁極面の
磁荷密度及び永久磁極面の磁荷密度は、言い換えればこ
れら両面の磁極としての強度は通電電流量に応じて変化
する。以上説明した本発明の作用効果を以下に説明す
る。この発明によれば、プランジャを通電遮断時に所定
の通電0位置に復帰させることができ、通電方向を変更
することによりプランジャを反対方向へ駆動することが
でき、通電量の変化によりプランジャ変位を連続的に変
更することができる他、機械ばねなどを用いることなく
簡単な構成で高精度のリニアソレノイドを実現すること
ができる。
However, in the above description, the magnetic charge density of the excitation magnetic pole surface and the magnetic charge density of the permanent magnetic pole surface, in other words, the strength of these two magnetic poles changes according to the amount of current flowing. The operation and effect of the present invention described above will be described below. According to the present invention, the plunger can be returned to the predetermined energized zero position when the energization is cut off, the plunger can be driven in the opposite direction by changing the energization direction, and the plunger displacement is continuously changed by the change in the energization amount. In addition, a highly accurate linear solenoid can be realized with a simple configuration without using a mechanical spring or the like.

【0012】請求項2によれば、プランジャは、永久磁
石の軸方向両端に個別に接合されるとともに外周面が永
久磁極面をなす軟磁性体からなる。このようにすれば、
通電時にリングコアの磁極片部から出る励磁磁束の漏れ
分は良好にこのプランジャの軟磁性体により吸収される
ので、軸方向スラストが強化される。
According to the second aspect, the plunger is made of a soft magnetic material which is individually joined to both ends in the axial direction of the permanent magnet and whose outer peripheral surface forms a permanent magnetic pole surface. If you do this,
The leakage of the exciting magnetic flux from the pole piece of the ring core during energization is favorably absorbed by the soft magnetic material of the plunger, so that the axial thrust is strengthened.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】リングコアは軟磁性体により構成
される。リングコアのネック部は、エアギャップとなっ
ていてもよい。プランジャは永久磁石を挟んでその軸方
向両側に一対の永久磁極面を有するが、永久磁極面は軸
方向に3個以上形成することも可能である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The ring core is made of a soft magnetic material. The neck of the ring core may be an air gap. The plunger has a pair of permanent magnetic pole faces on both sides in the axial direction with a permanent magnet interposed therebetween, but it is also possible to form three or more permanent magnetic pole faces in the axial direction.

【0014】リングコアの軸直角方向断面は円筒形状と
することができるが、それに限らず矩形断面をもつ筒形
状など各種形状とすることができる。好適な態様におい
て、磁極片部と軸心との間の距離は、ネック部から軸方
向に離れるに従い加速度的に増大するように形成され
る。このようにすれば、電流量と変位量との比例関係を
高精度化する事ができる。
The cross section in the direction perpendicular to the axis of the ring core may be cylindrical, but is not limited to this, and may be various shapes such as a cylindrical shape having a rectangular cross section. In a preferred embodiment, the distance between the pole piece and the axis is formed to increase at an increasing rate as the distance from the neck in the axial direction increases. This makes it possible to increase the accuracy of the proportional relationship between the current amount and the displacement amount.

【0015】好適な態様において、プランジャの永久磁
極面と軸心との間の距離は、永久磁極面の軸方向中央部
から軸方向に離れるに従い加速度的に増大するように形
成される。このようにすれば、電流量と変位量との比例
関係を高精度化する事ができる。
In a preferred embodiment, the distance between the permanent magnetic pole surface of the plunger and the axis is formed to increase at an increasing rate as the distance from the axial center of the permanent magnetic pole surface increases in the axial direction. This makes it possible to increase the accuracy of the proportional relationship between the current amount and the displacement amount.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明のリニアソレノイドに一実施
例を図1に基づいて説明する。このリニアソレノイド
は、プランジャ10と、ステータ20と、軸受け部材3
0とを有している。
(Embodiment 1) An embodiment of a linear solenoid according to the present invention will be described below with reference to FIG. The linear solenoid includes a plunger 10, a stator 20, and a bearing member 3.
0.

【0017】プランジャ10は、円筒形状の永久磁石1
1と、この永久磁石11の両端面に個別に固定された軟
磁性体からなる一対の筒状の磁極片12とからなり、出
力軸13が永久磁石11及び磁極片12に嵌入、固定さ
れている。永久磁石11の両端面はN、S極に磁化され
ており、その結果、両磁極片12の外周面120はN極
またはS極に磁化されて、永久磁極面となっている。外
周面120は、その軸方向中央部が最も径大、それらの
両端部が最も径小に形成され、軸方向中央部から離れる
につれて加速度的に径小となる形状(いわゆる紡錘形)
に形成されている。
The plunger 10 has a cylindrical permanent magnet 1.
1 and a pair of cylindrical magnetic pole pieces 12 made of a soft magnetic material individually fixed to both end faces of the permanent magnet 11. The output shaft 13 is fitted and fixed to the permanent magnet 11 and the magnetic pole pieces 12. I have. Both end surfaces of the permanent magnet 11 are magnetized to the N and S poles. As a result, the outer peripheral surfaces 120 of both pole pieces 12 are magnetized to the N pole or the S pole to become permanent magnetic pole surfaces. The outer peripheral surface 120 has a shape in which the center portion in the axial direction has the largest diameter and the both end portions have the smallest diameters, and has a shape (so-called spindle shape) in which the diameter decreases at an increasing distance from the center portion in the axial direction.
Is formed.

【0018】ステータ20は、それぞれ軟磁性体からな
る筒状のインナーヨーク21とアウターヨーク22と一
対の励磁コイル23とからなる。インナーヨーク21
は、径内側へ環状に凹設された一対のコイル収容溝部2
10を有し、両コイル収容溝部210は軸方向に所定ピ
ッチ離れて形成されている。コイル収容溝部210の軸
方向中央部は、最も径小なネック部211を形成してお
り、このネック部211におけるインナーヨーク21の
肉厚は最小とされている。インナーヨーク21は、径大
な円筒部212と、コイル収容溝部210に沿って円筒
部212からネック部211へ向けて内周面及び外周面
が次第に径小に形成されている磁極片部213とからな
る。円筒部212の内周面は軸方向中央部が径大、両端
部が径小に形成されている。磁極片部213は、ネック
部211を挟んでその軸方向両側にそれぞれ形成されて
いる。磁極片部213の内周面はネック部211から離
れるに従って加速度的に径大となる形状を有している。
磁極片部213の外周面はネック部211から離れるに
従って直線的に径が増大する形状となっている。その結
果、コイル収容溝部210の軸方向断面は三角形形状と
なっており、磁極片部213の肉厚はネック部211か
ら離れるにしたがい増大するようになっており、インナ
ーヨーク21の内周面は全体として波形形状となってい
る。
The stator 20 includes a cylindrical inner yoke 21, an outer yoke 22, and a pair of excitation coils 23, each of which is made of a soft magnetic material. Inner yoke 21
Is a pair of coil housing grooves 2 annularly recessed radially inward.
10, both coil accommodating groove portions 210 are formed at a predetermined pitch in the axial direction. The axially central portion of the coil housing groove 210 forms a neck portion 211 having the smallest diameter, and the thickness of the inner yoke 21 in the neck portion 211 is minimized. The inner yoke 21 includes a cylindrical portion 212 having a large diameter, and a magnetic pole piece portion 213 having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface that are gradually reduced in diameter from the cylindrical portion 212 to the neck portion 211 along the coil housing groove 210. Consists of The inner peripheral surface of the cylindrical portion 212 has a large diameter at the center in the axial direction and small diameters at both ends. The pole piece portions 213 are formed on both sides in the axial direction with the neck portion 211 interposed therebetween. The inner peripheral surface of the pole piece 213 has such a shape that the diameter increases at an increasing rate as the distance from the neck 211 increases.
The outer peripheral surface of the pole piece 213 has a shape whose diameter increases linearly as the distance from the neck 211 increases. As a result, the axial section of the coil receiving groove 210 has a triangular shape, the thickness of the pole piece 213 increases as the distance from the neck 211 increases, and the inner peripheral surface of the inner yoke 21 It has a waveform shape as a whole.

【0019】このコイル収容溝部210に、ボビン23
0に巻装された励磁コイル23が収容され、その後、軟
磁性体からなるアウターヨーク22が両コイル収容溝部
210を遮蔽している。その結果、本発明でいうリング
コアは、インナーヨーク21のネック部211及びその
両側の一対の磁極片部213と、アウターヨーク22と
により構成され、インナーヨーク21の円筒部212が
本発明でいうヨークを構成している。
The bobbin 23 is inserted into the coil receiving groove 210.
The excitation coil 23 wound around 0 is housed, and then the outer yoke 22 made of a soft magnetic material shields both coil housing grooves 210. As a result, the ring core according to the present invention includes the neck portion 211 of the inner yoke 21, the pair of magnetic pole pieces 213 on both sides thereof, and the outer yoke 22, and the cylindrical portion 212 of the inner yoke 21 is the yoke referred to in the present invention. Is composed.

【0020】軸受け部材30は、一対のエンドプレート
31と、一対のホルダ32と、一対の軸受け33とを有
し、インナーヨーク21は一対のアウターヨーク22を
嵌着された後、一対のエンドプレート31により挟持さ
れ、図示しないスルーボルトによりこれらエンドプレー
ト31を締結することにより組み立てられている。ホル
ダ32に保持される両軸受け33は出力軸13を週保持
している。
The bearing member 30 has a pair of end plates 31, a pair of holders 32, and a pair of bearings 33. After the inner yoke 21 has the pair of outer yokes 22 fitted therein, the inner yoke 21 has a pair of end plates. The end plate 31 is assembled by fastening the end plates 31 with through bolts (not shown). The two bearings 33 held by the holder 32 hold the output shaft 13 for a week.

【0021】なお、両ネック部211間の軸方向距離
は、プランジャ10の両磁極片12の軸方向中央部間の
距離に等しく設定されている。以下、このリニアソレノ
イドの動作を説明する。プランジャ10の両磁極片12
の外周面120は永久磁石11により磁化されてそれぞ
れ永久磁極面となり、永久磁石11の磁束は磁極片12
の永久磁極面120、インナーヨーク21の一対の磁極
片部213、インナーヨーク21の径大な円筒部21
2、インナーヨーク21の他の一対の磁極片部213、
他の磁極片12の永久磁極面120を流れる有ギャップ
磁気回路を形成する。
The axial distance between the two neck portions 211 is set to be equal to the distance between the axial center portions of the two pole pieces 12 of the plunger 10. Hereinafter, the operation of this linear solenoid will be described. Both pole pieces 12 of plunger 10
The outer peripheral surface 120 is magnetized by the permanent magnet 11 to be a permanent magnetic pole surface, and the magnetic flux of the permanent magnet 11 is
Magnetic pole surface 120, a pair of magnetic pole piece portions 213 of the inner yoke 21, and a large-diameter cylindrical portion 21 of the inner yoke 21
2. Another pair of pole pieces 213 of the inner yoke 21;
A gap magnetic circuit is formed that flows through the permanent pole face 120 of the other pole piece 12.

【0022】したがって、通電遮断時(非通電時)に
は、平均アギャップ長さが最小となる位置、すなわち、
永久磁極面120の軸方向中央部とネック部211とが
軸方向に一致する位置(原点位置)に向うように付勢さ
れる。次に、両励磁コイル23に通電して、軸方向外側
の一対の磁極片部213の内周面が一方の極性となり、
軸方向内側の一対の磁極片部213の内周面が他方の極
性となるように励磁を行う。すると、永久磁極面120
は、上記説明した吸引スラスト、反発スラスト及び復帰
スラストがバランスする軸方向位置まで変位する。また
通電量を変えるとそれにしたがって上記バランス位置が
連続的に変化し、通電方向を変えるとプランジャ10の
変位方向が変化する。
Therefore, at the time of de-energization (when not energized), the position where the average gap length is minimum, ie,
The central portion in the axial direction of the permanent magnetic pole surface 120 and the neck portion 211 are urged toward a position (origin position) where they coincide with each other in the axial direction. Next, both excitation coils 23 are energized, and the inner peripheral surfaces of the pair of magnetic pole pieces 213 on the outside in the axial direction become one polarity,
Excitation is performed so that the inner peripheral surfaces of the pair of pole pieces 213 on the inner side in the axial direction have the other polarity. Then, the permanent magnetic pole face 120
Is displaced to the axial position where the above-described suction thrust, repulsion thrust and return thrust are balanced. When the amount of current is changed, the balance position is continuously changed accordingly, and when the direction of current is changed, the displacement direction of the plunger 10 is changed.

【0023】したがって、この実施例のリニアソレノイ
ドによれば、リターンスプリングを用いることなく、通
電遮断時に所定の中立位置に良好に保持され、通電量と
通電方向に応じてこの中立位置から前後任意の方向へ通
電電流量及び通電方向に比例して変位可能なリニアソレ
ノイドを実現することができる。また、励磁コイル23
への通電により形成されて、磁極片部213の内周面に
励磁磁極面を形成する励磁磁束は、ネック部211を迂
回してプランジャ10の磁極片12を貫通して良好に流
れるので、励磁磁束の磁気回路のエアギャップ長を短縮
して励磁磁束量を増大することができ、軸方向スラスト
を増大することができる。
Therefore, according to the linear solenoid of this embodiment, without using a return spring, it is satisfactorily held at the predetermined neutral position when the power is cut off. A linear solenoid that can be displaced in the direction in proportion to the amount of current flowing and the direction of current flow can be realized. In addition, the excitation coil 23
The excitation magnetic flux formed by energizing the magnetic pole piece and forming the excitation magnetic pole surface on the inner peripheral surface of the pole piece portion 213 bypasses the neck portion 211 and passes through the pole piece 12 of the plunger 10 satisfactorily. The amount of exciting magnetic flux can be increased by shortening the air gap length of the magnetic circuit of the magnetic flux, and the axial thrust can be increased.

【0024】以下、上記リニアソレノイドの動作を更に
詳しく説明する。 (非通電時)図1に示すプランジャ位置が最も磁束(磁
気エネルギー)が流れている状態であり、この位置から
左右(x方向)にプランジャを動かそうとすると、どち
らにしても磁束の変化はマイナスとなるので、所定のス
トローク範囲内では、元に位置に戻ろうとする復帰力が
発生し、この復帰力とストロークとの関係は図2に示す
特性となる。 (通電時)励磁コイル23へ通電した直後(移動前)の
磁束の流れを図3に示す。
Hereinafter, the operation of the linear solenoid will be described in more detail. (When not energized) The plunger position shown in FIG. 1 is in the state where the magnetic flux (magnetic energy) is flowing the most, and if the plunger is moved from this position to the left or right (x direction), the change in the magnetic flux is either way. Since the value is negative, within a predetermined stroke range, a restoring force for returning to the original position is generated, and the relationship between the restoring force and the stroke has a characteristic shown in FIG. FIG. 3 shows the flow of the magnetic flux immediately after the energizing of the exciting coil 23 (before the movement).

【0025】ネック部211の左側の磁極片部213を
流れる磁束は永久磁石11の磁束と励磁コイル23によ
る磁束とがプラスされ、ネック部211の右側の磁極片
部213を流れる磁束は永久磁石11の磁束から励磁コ
イル23による磁束を妻子引いた値となる。たとえば、
図4に示すように、ネック部211の左側の磁極片部2
13を2倍の磁束が流れ、ネック部211の右側の磁極
片部213を流れる磁束は0となる。
The magnetic flux flowing through the magnetic pole piece 213 on the left side of the neck portion 211 is obtained by adding the magnetic flux of the permanent magnet 11 and the magnetic flux generated by the exciting coil 23. The value obtained by subtracting the magnetic flux by the excitation coil 23 from the magnetic flux of the excitation coil 23 is obtained. For example,
As shown in FIG. 4, the pole piece 2 on the left side of the neck 211
13, the magnetic flux flowing through the pole piece 213 on the right side of the neck 211 becomes zero.

【0026】この状態では、磁束が最大になる点まで左
方に移動し、図4に示す位置で平衡する。プランジャ1
0をこの平衡位置から更に左方へ移動しようとすると、
今度はエアギャップの磁路長が大きくなって磁束は減少
するので、プランジャ10は所定距離だけ変位した位置
で平衡する。通電電流量Iと、変位量xとの関係を図6
に示す。通電電流量Iが増大すると、それに応じて図2
に示す特性線が通電電流量Iの変化に相当する軸方向ス
ラストの変化だけ上下にスライドするので、各通電電流
量Iの値に対応する特性線上において力(軸方向スラス
トの合計)が0となるストローク位置までプランジャ1
0が変位する事がわかる。図5に示す力とストロークx
との関係を、電流Iとストロークxとの関係に書き換え
た図を図6に示す。 (温度特性)次に、このリニアソレノイドの温度特性に
ついて、図7〜図9にて説明する。
In this state, the magnetic flux moves to the left to the point where the magnetic flux becomes maximum, and is balanced at the position shown in FIG. Plunger 1
If you try to move 0 further left from this equilibrium position,
This time, since the magnetic path length of the air gap increases and the magnetic flux decreases, the plunger 10 equilibrates at a position displaced by a predetermined distance. FIG. 6 shows the relationship between the current flowing amount I and the displacement amount x.
Shown in When the amount of current I is increased, FIG.
Since the characteristic line shown in (1) slides up and down by the change in the axial thrust corresponding to the change in the flowing current I, the force (total axial thrust) on the characteristic line corresponding to the value of each flowing current I is zero. Plunger 1 up to stroke position
It can be seen that 0 is displaced. Force and stroke x shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram in which the relationship between the current I and the stroke x is rewritten. (Temperature Characteristics) Next, the temperature characteristics of the linear solenoid will be described with reference to FIGS.

【0027】図7、図8において、常温時の推力特性
(シミュレーション結果)を実線で示し、高温時の特性
を破線で示す。常温時の傾きは比較的に急峻であり、無
励磁時の特性を基準として通電電流量(アンペアター
ン)と永久磁石11の強さの積に比例してほぼ平行移動
することがわかる。高温時の傾きは永久磁石11の高温
減磁によって緩やかになっている。これも無励磁の特性
を基準に通電ATと永久磁石11の強さの積に比例して
平行移動する。図7における無励磁の場合及びアンペア
ターンをAT1とした場合の特性を図8に拡大図示す
る。 (常温特性の説明)常温でアンペアターンAT1で励磁
した場合のストロークは次のように決定される。まず、
ストローク0での推力の増加をFoとすると、ばね特性
は無励磁時磁気ばね特性を平行移動した分だけ平行移動
する。
7 and 8, the thrust characteristics at normal temperature (simulation results) are indicated by solid lines, and the characteristics at high temperatures are indicated by broken lines. It can be seen that the inclination at room temperature is relatively steep, and the parallel movement is substantially proportional to the product of the amount of current (ampere turn) and the strength of the permanent magnet 11 based on the characteristics at the time of non-excitation. The inclination at a high temperature is moderated by the high temperature demagnetization of the permanent magnet 11. This also moves in parallel with the product of the energized AT and the strength of the permanent magnet 11 based on the non-excitation characteristic. FIG. 8 is an enlarged view of the characteristics in the case of no excitation in FIG. 7 and the case where the ampere turn is AT1. (Explanation of normal temperature characteristics) The stroke when the motor is excited at the ampere turn AT1 at normal temperature is determined as follows. First,
Assuming that the increase in thrust at stroke 0 is Fo, the spring characteristics translate in parallel with the magnetic spring characteristics when not excited.

【0028】F=−Ko・x+Fo ここでKoは常温時のばね定数で永久磁石11の強さ
(磁束量φo)に比例するので、 Ko=K1・φo となる。Foは励磁によるバイアス分であって、永久磁
石11の強さ(磁束量φo)及び電流(I)に比例する
ので、 Fo=K2・φo・I となる。平衡点ストロークxはF=0であるから上式よ
り、 Fx=Fo/ Ko=K2・φo・I/ (K1・φo)=K
・I となる。但し、K=K2/ K1である。 (高温特性の説明)次に高温でアンペアターンAT1だ
け励磁した場合のストロークを考える。まず、ストロー
ク0での推力増加をFhとすると、ばね特性Fは、F=
−Kh・x+Fhとなる。ここで、Khは高温時のばね
定数であり、永久磁石11の強さ(励磁量φh)に比例
するので、 Kh=K1・φh となる。Fhは励磁によるバイアス分であり、永久磁石
11の強さ(磁束量φh)と電流(I)に比例するの
で、 Fh=K2・φh・I となる。平衡点ストロークx1’はF=0であるから上
式より、 x1’=Fh/ Kh=K2・φh・I/ (K1・φh)=
K・I となる。このようにストロークxは磁束量φに無関係の
式で表わせるので、高温により減磁した場合でも平衡ス
トロークは変化しない特性が得られる。
F = −Ko · x + Fo Here, Ko is a spring constant at normal temperature and is proportional to the strength (magnetic flux amount φo) of the permanent magnet 11, so that Ko = K1 · φo. Fo is a bias component due to excitation and is proportional to the strength (magnetic flux amount φo) and the current (I) of the permanent magnet 11, so that Fo = K2 · φo · I. Since the equilibrium point stroke x is F = 0, from the above equation, Fx = Fo / Ko = K2.phi.o / I / (K1.phi.o) = K
・ I However, K = K2 / K1. (Explanation of High-Temperature Characteristics) Next, a stroke when the ampere turn AT1 is excited at a high temperature will be considered. First, assuming that the increase in thrust at stroke 0 is Fh, the spring characteristic F is expressed as F =
−Kh · x + Fh. Here, Kh is a spring constant at a high temperature and is proportional to the strength (excitation amount φh) of the permanent magnet 11, so that Kh = K1 · φh. Fh is a bias component due to excitation and is proportional to the strength (magnetic flux amount φh) of the permanent magnet 11 and the current (I), so that Fh = K2 · φh · I. Since the equilibrium point stroke x1 ′ is F = 0, from the above equation, x1 ′ = Fh / Kh = K2 · φh · I / (K1 · φh) =
K · I. As described above, the stroke x can be represented by an expression irrelevant to the magnetic flux amount φ, so that a characteristic is obtained in which the equilibrium stroke does not change even when demagnetized due to high temperature.

【0029】上記ストロークとアンペアターンATとの
関係を図9に示す。温度変化により特性のずれが生じな
いことが理解される。 (他の実施例)本発明のリニアソレノイドの他の実施例
を図10を参照して説明する。この実施例のリニアソレ
ノイドは図1に示す実施例1のリニアソレノイドのイン
ナーヨーク21を軸方向中央位置で二分割してインナー
ヨーク21a、21bに変更し、アウターヨーク22を
一つの円筒からなるアウターヨーク22aに変更し、こ
れらインナーヨーク21a,21bとアウターヨーク2
2aとの間に輪板状磁性体からなるセンターヨーク28
及びサイドヨーク29を介設し、更に、励磁コイル23
をそれぞれアウターヨーク22a、センターヨーク28
及びサイドヨーク29で囲まれる断面矩形のコイル収容
溝部に収容したものである。
FIG. 9 shows the relationship between the stroke and the ampere turn AT. It is understood that the characteristics do not shift due to the temperature change. (Other Embodiment) Another embodiment of the linear solenoid of the present invention will be described with reference to FIG. In the linear solenoid of this embodiment, the inner yoke 21 of the linear solenoid of the first embodiment shown in FIG. 1 is divided into two parts at the center in the axial direction to be changed to inner yokes 21a and 21b. The yoke 22a is replaced with the inner yoke 21a, 21b and the outer yoke 2a.
2a and a center yoke 28 made of a ring-shaped magnetic material
And the side yoke 29, and the exciting coil 23
To the outer yoke 22a and the center yoke 28, respectively.
And a coil housing groove surrounded by a side yoke 29 and having a rectangular cross section.

【0030】このようにすれば、励磁コイル23の断面
積を大型化することができる。
This makes it possible to increase the cross-sectional area of the exciting coil 23.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のリニアソレノイドの一実施例を示す軸
方向断面図である。
FIG. 1 is an axial sectional view showing one embodiment of a linear solenoid of the present invention.

【図2】無励磁時における復帰スラストとストローク
(変位量)との関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a return thrust and a stroke (displacement amount) during non-excitation.

【図3】図1のリニアソレノイドにおける通電後で変位
前における磁束の流れを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a flow of a magnetic flux after energization and before displacement in the linear solenoid of FIG. 1;

【図4】図1のリニアソレノイドにおける通電後で所定
ストローク変位後における磁束の流れを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a flow of magnetic flux after a predetermined stroke displacement after energization in the linear solenoid of FIG. 1;

【図5】図2の特性のリニアソレノイドにおいて通電ア
ンペアターンを変更した場合の合成スラストとストロー
クとの関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a combined thrust and a stroke when the energizing ampere turn is changed in the linear solenoid having the characteristic of FIG.

【図6】図5の特性のリニアソレノイドにおいて通電電
流量とストロークとの関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a current flowing amount and a stroke in the linear solenoid having the characteristic shown in FIG. 5;

【図7】常温時及び高温時における通電アンペアターン
と、合成スラストと、ストロークとの関係を示す特性図
である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between an energized ampere-turn at normal temperature and a high temperature, a combined thrust, and a stroke.

【図8】常温時及び高温時において、無励磁時及び所定
電流通電時における合成スラストとストロークとの関係
を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a combined thrust and a stroke at a normal temperature and a high temperature when no excitation is performed and when a predetermined current is applied.

【図9】常温時及び高温時における通電電流量(アンペ
アターン)とストロークとの関係を示す特性図である
が、両特性は全く重なって一本の特性線として図示され
ている。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of supplied current (ampere turn) and the stroke at normal temperature and high temperature, and both characteristics are illustrated as a single characteristic line, which is completely overlapped.

【図10】本発明のリニアソレノイドの他の実施例を示
す軸方向断面図である。
FIG. 10 is an axial sectional view showing another embodiment of the linear solenoid of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10はプランジャ、 11は永久磁石、 22はアウターヨーク(リングコアの残部) 23は励磁コイル、 120はプランジャ10の磁極面(永久磁極面)、 211はインナーヨーク21のネック部(リングコアの
一部)、 212はインナーヨーク21の円筒部(ヨーク)、 213はインナーヨーク21の磁極片部(リングコアの
一部)。
10 is a plunger, 11 is a permanent magnet, 22 is an outer yoke (the rest of the ring core) 23 is an exciting coil, 120 is a magnetic pole surface (permanent magnetic pole surface) of the plunger 10, 211 is a neck portion of the inner yoke 21 (part of the ring core). Reference numeral 212 denotes a cylindrical portion (yoke) of the inner yoke 21, and reference numeral 213 denotes a magnetic pole piece (a part of a ring core) of the inner yoke 21.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】磁気抵抗が最大となるネック部を挟んで軸
方向両側に形成される一対の磁極片部をそれぞれ有して
軸方向へ配列される複数のリングコアと、前記リングコ
アに巻装されて通電により隣接する一対の前記リングコ
アを逆向きに磁化する励磁コイルと、 各前記ネック部に近接して外周面に個別に磁極面を形成
する永久磁石を有して軸方向へ摺動自在に配設されるプ
ランジャと、 隣接する一対の前記リングコアを磁気的に接続して前記
両リングコア及び前記プランジャとともに有ギャップ磁
気回路を形成するヨークとを備え、前記各磁極片部は、
前記ネック部から離れるに従って前記プランジャの磁極
面から次第に遠ざかる形状を有し、 前記プランジャの前記各磁極面は、前記励磁コイルへの
非通電時に前記リングコア側に最も近接する軸方向中央
部から離れるに従って前記リングコアから次第に遠ざか
る形状を有し、 前記プランジャの前記両磁極面の軸方向ピッチは、隣接
する前記ネック部の軸方向ピッチに等しく設定されるこ
とを特徴とするリニアソレノイド。
1. A plurality of ring cores, each having a pair of pole piece portions formed on both sides in the axial direction with a neck portion having a maximum magnetic resistance therebetween and arranged in the axial direction, and wound around the ring core. An excitation coil that magnetizes a pair of adjacent ring cores in opposite directions by energization, and a permanent magnet that forms a magnetic pole surface individually on the outer peripheral surface in the vicinity of each of the neck portions and is slidable in the axial direction. A plunger to be disposed, a yoke that magnetically connects the pair of adjacent ring cores to form a magnetic circuit with a gap with both the ring cores and the plunger, and each of the magnetic pole piece portions includes:
It has a shape that gradually moves away from the magnetic pole surface of the plunger as it moves away from the neck portion, and the magnetic pole surfaces of the plunger move away from the axial center closest to the ring core side when the excitation coil is not energized. A linear solenoid having a shape that gradually moves away from the ring core, wherein an axial pitch of the two pole faces of the plunger is set equal to an axial pitch of the adjacent neck portion.
【請求項2】請求項1記載のリニアソレノイドにおい
て、前記プランジャは、前記永久磁石の軸方向両端に個
別に接合されるとともに外周面が前記磁極面をなす軟磁
性体を有することを特徴とするリニアソレノイド。
2. The linear solenoid according to claim 1, wherein the plunger has a soft magnetic body which is individually joined to both ends of the permanent magnet in the axial direction and whose outer peripheral surface forms the magnetic pole surface. Linear solenoid.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068906A (en) * 2002-08-06 2004-03-04 Ckd Corp Magnetic spring
JP2005318769A (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Shinko Electric Co Ltd Linear actuator and chip mounter
JP2007089382A (en) * 2005-08-26 2007-04-05 Oriental Motor Co Ltd Cylinder type linear actuator
JP2012196128A (en) * 2011-03-15 2012-10-11 Etel Societe Anonyme Vertical actuator to perform gravity compensation
JP2015503316A (en) * 2011-12-01 2015-01-29 イー.エム.アイ.ピー. ピーティーワイ リミテッド Method and apparatus for converting between electrical and mechanical energy
JP2017108612A (en) * 2015-11-09 2017-06-15 フスコ オートモーティブ ホールディングス エル・エル・シーHUSCO Automotive Holdings LLC Systems and methods for electromagnetic actuator

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068906A (en) * 2002-08-06 2004-03-04 Ckd Corp Magnetic spring
JP2005318769A (en) * 2004-04-30 2005-11-10 Shinko Electric Co Ltd Linear actuator and chip mounter
JP4576875B2 (en) * 2004-04-30 2010-11-10 シンフォニアテクノロジー株式会社 Linear actuator and chip mounter
JP2007089382A (en) * 2005-08-26 2007-04-05 Oriental Motor Co Ltd Cylinder type linear actuator
JP2012196128A (en) * 2011-03-15 2012-10-11 Etel Societe Anonyme Vertical actuator to perform gravity compensation
JP2015503316A (en) * 2011-12-01 2015-01-29 イー.エム.アイ.ピー. ピーティーワイ リミテッド Method and apparatus for converting between electrical and mechanical energy
JP2017108612A (en) * 2015-11-09 2017-06-15 フスコ オートモーティブ ホールディングス エル・エル・シーHUSCO Automotive Holdings LLC Systems and methods for electromagnetic actuator
JP2022023899A (en) * 2015-11-09 2022-02-08 フスコ オートモーティブ ホールディングス エル・エル・シー System and method for electromagnetic actuator

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