JP2001178103A

JP2001178103A - 磁石装置

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Publication number: JP2001178103A
Application number: JP34876899A
Authority: JP
Inventors: Shisei Chin; 志盛沈
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間の使用からくる過熱や破損を防ぎ、節
電機能に優れた磁石装置を提供する。【解決手段】外カバー１はその必要性に応じて、円筒
形、方形、平形又はその他の形状をとることができ、そ
の内周にはコイル２が配され、外カバー１内部には鉄芯
３がその軸を異なる位置に動かせるように空間が残して
ある。外カバー１は導磁性の良好な金属で構成されてお
り、すくなくともどちらか一端には孔１１が配してあ
り、外カバー１の両内側には、それぞれ第１永久磁石４
Ａ及び第２永久磁石４Ｂが配されている。この第１、第
２永久磁石４Ａ、４Ｂの同一磁極はそれぞれ向き合うよ
うに配されており、両側同位置にコイル２が配されてい
る。駆動回路６については、独立設置又は外カバー１の
片側面設置のどちらも可能であり、その電源出力ライン
６０と前記のコイル２は連結しており、電源を入れた際
に、正パルス電圧を出力し、電気エネルギーを電容器上
にストックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石装置に関し、
特に磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最も古い磁石とは天然磁石を指す。この
天然磁石は磁石化していない鉄くずなどを引き付け、鉄
くずを最も多く引き付ける場所は磁極(Pole)と呼ばれ
た。この磁力現象に関する最も早期の科学的研究は、１
８１９年にデンマークの科学者であるハンス・クリスチ
ャン・オーステッド(Hans Christian Oersted)が行った
もので、磁石の針が通電している導線に接近した際に回
転する現象に着目したものである。その後、様々な研究
から、磁場には磁力線というものがあり、また、磁力線
は磁石(Ｍ)のＮ極（北極）が空気中でＳ極（南極）に戻
ることを指している（図１２参照）。また磁場は、導線
（Ｃ）をコイル状に巻いて電流（ｉ）を流した際にも、
コイルの一端から空気を経由してコイルのもう一端に磁
力線が発生し（図１３参照）、コイル内部には封鎖回路
が形成されるものであることも分かった。磁力線は電子
線を正電荷と負電荷に接続した際に、Ｎ極からＳ極に封
鎖状に現れるものであることも分かった。このほかに、
１９世紀初頭には、フランスの物理学者アンベイが、磁
石から発生する磁場とコイルから発生する磁場の原因は
同じであることを発見した。これは、磁石が発生させる
磁場の内部あるいは表面に電流の存在を認めたことから
くるものである。現在、この磁場は既に電磁バルブやソ
レノイド、リレーなどの製品に広くはん用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁バルブとし
て、コイル（１Ｃ）に磁気が発生した際の磁力を利用し
て鉄芯（１Ｆ）を引き込み、開バルブ（１Ｖ）に到達さ
せるものが知られている。ところが、このタイプの電磁
バルブは、その鉄芯（１Ｆ）上にバネ（１Ｓ）を配し
て、反保持力を持たせなければならず、電磁バルブをオ
ープンの状態に維持するには、コイル（１Ｃ）に磁力を
持続させ、コイルの磁力が鉄芯（１Ｃ）を右に引き付
け、鉄芯（１Ｆ）前端のチップ（１Ｐ）がバルブ回路を
離れるようにしなければならない。しかし、バネ（１
Ｓ）の外向きの弾力がコイル（１Ｃ）の磁力を低下させ
るため、電源の消耗は増大してしまい、長時間強い磁力
を通して鉄芯（１Ｆ）を引き付け続けると、エネルギー
の浪費となるばかりでなく、電磁バルブが過熱し、ショ
ートや損傷の原因となり危険でもあり、そのうえ、使用
寿命が短くなるという欠点をもっている。

【０００４】したがって、本発明の目的は、磁気回路変
更可能二重固定位置の磁石装置を提供することにあり、
常態双方向の定位置で、永久磁石の磁力を利用して保持
力を発生させ、従来の保持タイプ磁石装置が使用して来
た、バネで反対方向の保持力を維持するという欠点を補
うことにある。

【０００５】本発明の別の目的は、全く新しい磁石装置
を提供することにより、瞬間的なパルス電圧（０．０１
秒）のみで、鉄芯の位置を変更することができるため、
長時間の通電が不必要であるため過熱や損傷を防止し、
その危険性を避け、使用寿命を長くする効果を増進させ
ることにある。

【０００６】本発明のさらに別の目的は、前記磁石創始
の駆動回路の電源を入れた際に、正パルス電圧を出力さ
せ、電気エネルギーを電容器上にストックさせ、また、
電源を切った際に電流を放電させ、負パルス電圧を出力
させることにより、瞬間的な正負パルス電圧を利用し
て、前記磁石装置のコイルの通磁および磁力方向の変更
を完了させ、鉄芯を移動させ、常態で予定の開閉常態を
保持させることにあり、また、節電機能をもたせること
にある。本発明のさらに別の目的は、構造が簡単である
ため、コストが低く、ソレノイドや電磁バルブ、リレー
などの各製品に運用しやすいことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の磁石装置による
と、磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置であっ
て、外カバーとその内側円周にコイルを備え、外カバー
内部には鉄芯の軸を異なる位置に動かすことが可能な空
間を有し、外カバーは導磁性に優れた金属で構成されて
おり、外カバーの少なくとも一端には孔が設けられてお
り、また、カバー両内側にはそれぞれ第１永久磁石及び
第２永久磁石を配し、またこの２つの永久磁石は、同一
磁極方向にて相対位置に配されており、コイル両側にて
同軸をなしており、独立設置又は外カバーの側面への設
置のどちらも可能な駆動回路の電源出力線と前記コイル
は接続しており、電源を入れると正パルス電圧を出力
し、電気エネルギーを蓄電器にストックさせ、電源を切
ると、電流を放電し、負パルス電圧を出力し、この一瞬
の正負パルスの脈動電圧を利用し、前記コイルは磁力方
向を変更して鉄芯に作用してその位置を移動させ、ま
た、第１永久磁石及び第２永久磁石の磁路を変更させ、
前記鉄芯を定位置にて保持させることを特徴とする。

【０００８】したがって、電磁バルブ、ソレノイド、リ
レーなどの磁石装置を応用し、双方向で磁力を利用して
保持力を発生させ、バネを使用する事なく、また、連続
電流も必要としないで、その鉄芯位置を変更させること
のできる装置で、長時間の使用からくる過熱や破損を防
ぎ、また、節電機能にも優れている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。まず、図１に示すように、本実施例は
以下を包括する。外カバー１はその必要性に応じて、円
筒形、方形、平形又はその他の形状をとることができ、
また、その内周にはコイル２が配され、外カバー１内部
には鉄芯３がその軸を異なる位置に動かせるように空間
が残してある。外カバー１は導磁性の良好な金属で構成
されており、すくなくともどちらか一端には孔１１が配
してあり、外カバー１の両内側には、それぞれ第１永久
磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂが配されている。この第
１、第２永久磁石４Ａ、４Ｂの同一磁極はそれぞれ向き
合うように配されており、両側同位置にコイル２が配さ
れている。

【００１０】駆動回路６については、独立設置又は外カ
バー１の片側面設置のどちらも可能であり、その電源出
力ライン６０と前記のコイル２は連結しており、電源を
入れた際に、正パルス電圧を出力し、電気エネルギーを
電容器上にストックする。又、電源を切ると、電流を放
電し、負パルス電圧を出力し、これら一瞬（０．０１
秒）の正／負パルス電圧を利用して、前記コイル２の磁
力方向を変え、鉄芯３に作用力を発生させてその位置を
移動させ、第１永久磁石及び第２永久磁石にその磁力路
を変更させながら、前記鉄芯３に常態で定位置を保持さ
せるものである。また、磁力を増強するため、前記の第
１永久磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂの内側の相対位置
の同磁極上には、導磁リング５を配することもできる。

【００１１】図２は本発明のもう一つの実施例である
が、外カバー１内部の鉄芯３と同軸上に、非導磁性材質
（銅など）で構成されたパイプ１２を配しており、この
当該パイプ１２は鉄芯３の軸移動を滑らかにする効果が
あるため、より広い用途に使用することができる飢え、
コイル２及び永久磁石の磁力作用にも影響を与えない。

【００１２】図３は、駆動回路６が正パルス電圧を起こ
してバルブがオープンし、磁力線が発生した状態を示す
ものであり、適切な電圧がコイル２に加えられ、第１永
久磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂより大きな磁力が発生
した際に、第１永久磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂの磁
力経路（点線で表示）が、コイル２の磁力方向（実線に
て表示）に沿って方向を変え、鉄芯３は、コイル磁力及
び２つの永久磁石の磁力の影響を受けて右に移動する。

【００１３】図４に示す通り、鉄芯３が第１永久磁石４
Ａ及び第２永久磁石４Ｂに近づくと、Ｎ極→導磁リング
５→鉄芯３→外カバー１→Ｓ極という経路を通って、磁
路を封鎖することにより、この位置での固定を保つこと
ができる。この際、コイル２に再度磁力を通す必要なし
に、鉄芯３を右のこの位置で保つことができる。

【００１４】図５は、駆動回路６が負パルス電圧を起こ
してバルブがオープンし、磁力線が発生した状態を示す
ものであり、適切な電圧がコイル２に加えられ、第１永
久磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂより大きな磁力が発生
した際に、第１永久磁石４Ａ及び第２永久磁石４Ｂの磁
力経路（点線で表示）が、コイル２の磁力方向（実線に
て表示）に沿って方向を変え、鉄芯３は、コイル磁力及
び２つの永久磁石の磁力の影響を受けて左に移動する。

【００１５】図６に示す通り、鉄芯３が第１永久磁石４
Ａ及び第２永久磁石４Ｂに近づくと、Ｎ極→導磁リング
５→鉄芯３→外カバー１→Ｓ極という経路を通って、磁
路を封鎖することにより、この位置での固定を保つこと
ができる。この際、コイル２に再度磁力を通す必要なし
に、鉄芯３を左のこの位置で保つことができる。

【００１６】前記の実施例からも分かるように、本発明
の最大の特色は、コイル２から発生する磁力を使って鉄
芯３の位置を変えることにあり、また、磁力線には最短
ルートを通る特性もあることから、同時に第１永久磁石
４Ａ及び第２永久磁石４Ｂの磁路をも変更させる。この
際、逆向きのコイル磁力が再度加えられないと、鉄芯３
は第１永久磁石及び第２永久磁石の磁力にて、その位置
を保持することができるのである。つまり同等の磁力を
持った永久磁石で磁石装置を構成することにより、本発
明は最大の保持力が得られるため、従来の保持型磁石装
置がバネを使って反対向の保持力を提供しなければなら
なかったのに対し（バネの反対向保持力の大きさがすな
わち正方向磁力が発生させた保持力からマイナスされる
ものである）、本発明では双方向ともに永久磁石の磁力
を利用し、保持力を発生させるものである。これは、本
発明の空間配置形態であるからこそできる磁路の変換で
ある。

【００１７】また、本発明では、その位置変更に関し
て、パルス電圧（０．０１秒）を加えるだけで鉄芯３の
位置を変更することができるため、電流を連続して流す
必要がなく、電気エネルギーの節約になるばかりか、過
熱やショート、損傷などもおこらないため、危険性もな
くなり、使用寿命も増加するという効果がある。

【００１８】本実施例の駆動回路６については、図１に
示すように、この駆動回路６を外カバー１の側面の適当
な場所に設置するか、又は必要に応じて独立して設置さ
せ、その電源出力線６０とコイル２の通電を図る。図７
および図８は、本実施例の駆動回路図及びその詳細回路
図である。ソケット６１をを電源に接続すると、ブリッ
ジ式整流器６２を利用して、交流電源又は直流電源が二
極体Ｄ１を経過して直流あるいは定方向直流として整流
され、コイル２を通って蓄電器Ｃ３に充電される。この
充電された電流は、図３に示すように、コイル２に磁力
を発生させ、鉄芯３の位置を右側に移動させる。また、
引き続き電源に接続させると、蓄電器Ｃ３がフルチャー
ジされ電流の充電が終了する。その後、充電回路は、蓄
電器Ｃ３から漏れた電流（ほとんどない）の補てんを行
って蓄電器Ｃ３の電圧を一定に保つ。電源が切断される
と、図５に示すように、放電回路がそのシグナルを受け
取り、スイッチＳＷをつなげて、蓄電器Ｃ３が放電した
電流をコイル２に流し、負パルス電圧を発生させ、鉄芯
３をコイル磁力の作用を受けて左側に移動させる。

【００１９】本発明の駆動回路６の詳細な回路実施例に
ついては図８に示すとおりである。各電子部品の機能説
明は以下の通りである。ブリッジ式整流器６２は整流ユ
ニットであり、交流電源又は直流電源を、脈動直流また
は定方向直流に整流させ、充電ルートから提供された直
流電流は、コイル２を経過して蓄電器Ｃ３に充電を行
う。交流電源が切断されると、放電ルート(DISCHARGE)
がそのシグナルを受け取り、電晶体Ｑ２で構成されてい
るスイッチＳＷはオンとなり、蓄電器Ｃ３の放電電流が
コイル２に負パルス電圧を提供する。ここで、抵抗Ｒ
１、Ｒ２、蓄電器Ｃ１と電晶体Ｑ１は、充電回路の進行
中は、スイッチＳＷを構成している電晶体Ｑ２を導電さ
せないようにする。また、Ｄ２、Ｃ２及びＲ３、Ｒ４は
蓄電器Ｃ３が電圧をうまく放電させる役割を果たし、ま
た、Ｒ５は、放電源流の用途に使用される。

【００２０】前記の実施例説明からも分かるように、本
発明はコイル磁力の力を利用して鉄芯の位置を変更させ
るものであり、また、駆動回路が提供する正パルス電圧
の電流を利用し、蓄電器に電流を流して蓄電させ、負パ
ルス電圧が必要な際、これら電気エネルギーを再度取り
出して使用し、即座に鉄芯の位置を変更させるものであ
る。また、もう一歩進み、永久磁石の磁路を変更し、鉄
芯を常に定位置に保持するため、電力を持続的に消耗す
る事もないため、節電でき、また、過熱やショート、損
傷の防止ともなり、安全性も高まることになる。その構
造もごく簡単であるため、製造コストも低く使用寿命を
延ばすと言った効果もある。本発明の磁石装置は、電磁
バルブ、ソレノイド、リレーなどにオンオフの機能とし
て運用することができ、便利で実用性に優れた機能を有
している。

【００２１】図９は、本発明の磁石装置を、鉄芯３の前
端にて孔１１を通してピストン３１と接続させ、ソレノ
イドＳとして使用した場合の状態を示すものである。む
ろんこのソレノイドＳをスイッチの接点として併用し、
一種のリレー形態で使用することもできるが、ここでは
その説明は省くこととする。

【００２２】図１０は、本発明の図２で示したもう１つ
の実行例を利用したもので、外カバー１の前端に、バル
ブユニット７を設け、鉄芯３の前後端にそれぞれパッキ
ング３２、３３を接続することにより、鉄芯３がパイプ
１２内で作動して位置を移動した時に、電磁バルブＶと
なす形態である。また、当該パイプ１２の末端には、排
気孔１２１を設け、逆流して来た気体の排気用に使用す
ることもできる。パイプ１２の前端開口部は外カバー１
まで凸形に伸ばした孔１１があり、バルブユニット７と
密封パッキング７１を結合させ、コイル２及び第１永久
磁石４Ａ、第２永久磁石４Ｂがバルブユニット７の流体
と接触しないようになっている。

【００２３】前記の使用例からも分かるように、本発明
の構造は従来なかったものでありながら、確実にその機
能を備えており、各種産業での利用に可能であるため、
特許への申請に最適である。また、前記に示した図式や
説明などは、本発明における実施例であるため、本発明
の特許請求範囲内で行われた何らかの変更や付け加えな
どは、本発明の特許請求範囲に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による構造分解図であって、
鉄芯位置が右に移動している状態を示す。

【図２】本発明のもう一つの実施例による構造分解図で
あって、鉄芯位置が右に移動している状態を示す。

【図３】正パルス電圧が電磁バルブをオープンにした
際、鉄芯位置が右に移動した状態の磁力線を示す。

【図４】鉄芯が右に移動し電磁バルブがしまった後の磁
力線を示す。

【図５】負パルス電圧が電磁バルブをオープンにした
際、鉄芯位置が左に移動した状態の磁力線を示す。

【図６】鉄芯が左に移動し電磁バルブがしまった後の磁
力線を示す。

【図７】本実施例の電源の駆動回路を示す。

【図８】本実施例の電源の駆動回路の詳細図を示す。

【図９】本発明をソレノイドに運用したときの状態図を
示す。

【図１０】本特許を電磁バルブに運用したときの状態図
を示す。

【図１１】一般的な永久磁石の磁力線図を示す。

【図１２】一般的なソレノイドの磁力線図を示す。

【図１３】従来の電磁バルブ構造図であって、電磁バル
ブがしまっている状態を示す。

【図１４】従来の電磁バルブ構造図であって、電磁バル
ブが開いている状態を示す。

【符号の説明】

１外カバー１１孔１２パイプ１２１パイプ孔２コイル３鉄芯３１作動ポール３２、３３パッキング４Ａ第１永久磁石４Ｂ第２永久磁石５導磁リング６駆動回路６０電源出力線６１ソケット６２ブリッジ式整流ユニット７バルブユニット７Ａ密封パッキング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装
置であって、外カバーとその内側円周にコイルを備え、外カバー内部
には鉄芯の軸を異なる位置に動かすことが可能な空間を
有し、外カバーは導磁性に優れた金属で構成されており、外カ
バーの少なくとも一端には孔が設けられており、また、
カバー両内側にはそれぞれ第１永久磁石及び第２永久磁
石を配し、またこの２つの永久磁石は、同一磁極方向に
て相対位置に配されており、コイル両側にて同軸をなし
ており、独立設置又は外カバーの側面への設置のどちらも可能な
駆動回路の電源出力線と前記コイルは接続しており、電
源を入れると正パルス電圧を出力し、電気エネルギーを
蓄電器にストックさせ、電源を切ると、電流を放電し、
負パルス電圧を出力し、この一瞬の正負パルスの脈動電
圧を利用し、前記コイルは磁力方向を変更して鉄芯に作
用してその位置を移動させ、また、第１永久磁石及び第
２永久磁石の磁路を変更させ、前記鉄芯を定位置にて保
持させることを特徴とする磁石装置。