JP2002335662A - 三安定自己保持電磁石 - Google Patents

三安定自己保持電磁石

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JP2002335662A
JP2002335662A JP2001139921A JP2001139921A JP2002335662A JP 2002335662 A JP2002335662 A JP 2002335662A JP 2001139921 A JP2001139921 A JP 2001139921A JP 2001139921 A JP2001139921 A JP 2001139921A JP 2002335662 A JP2002335662 A JP 2002335662A
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JP
Japan
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stator yoke
mover
self
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magnetic
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JP2001139921A
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English (en)
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Kenji Kato
健治 加藤
Toshio Ueno
利夫 上野
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ACT GIKEN KK
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ACT GIKEN KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石からなる可動子の駆動を、3位置に
任意に瞬時に可能とし、3つの駆動位置では、無通電で
も安定した自己保持を可能にし得る。 【解決手段】 固定子ヨークの内部に、一対の突出部に
より構成した中間磁極を設け、この固定子ヨークの一方
側に配置した第1のコイルにより構成した磁気回路を設
けると共に、固定子ヨークの他方側に配置した第2のコ
イルにより構成した磁気回路を設け、かつ固定子ヨーク
内に、永久磁石からなる可動子を長手方向に駆動自在に
設けてなり、この可動子の磁極間の長さを、前記中間磁
極の一対の突出部間の寸法とほぼ等しい寸法にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動子に永久磁石
を配設した三安定自己保持電磁石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術においては、3位置を確保す
るために、直線型ソレノイドを3個直列に並べて使用
し、それぞれ通電して保持するようにしたものがあっ
た。また、2個のコイルと永久磁石を内蔵した双安定自
己保持形ソレノイドにバネを外付けして、このバネを利
用して3位置で無通電保持するようにしたものがあっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、前者のもので
は、構造的に長手方向に大きくなり、部品点数も多くな
るためコストが高価であった。また、通電していないと
保持できないという問題点があった。後者のものでは、
無通電保持であるが、機械的にバネを利用して保持して
いるため、構造が複雑となり、部品点数も多くなるため
コストが高価となるものであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の三安定自己保持
電磁石は、前記課題を解決することを目的とし、固定子
ヨークの内部に、一対の突出部により構成した中間磁極
を設け、この固定子ヨークの一方側に配置した第1のコ
イルにより構成した磁気回路を設けると共に、固定子ヨ
ークの他方側に配置した第2のコイルにより構成した磁
気回路を設け、かつ固定子ヨーク内に、永久磁石からな
る可動子を長手方向に駆動自在に設けてなり、この可動
子の磁極間の長さを、前記中間磁極の一対の突出部間の
寸法とほぼ等しい寸法にしたことを特徴とする。
【0005】また、本発明の三安定自己保持電磁石にお
いて、前記可動子の構造を、磁性材スペーサーを挟んで
両側に永久磁石を固定したものとし、この磁性材スペー
サーと2個の永久磁石とを含む長さを、中間磁極の一対
の突出部間の寸法とほぼ等しい寸法にしたことを特徴と
する。
【0006】また、本発明の三安定自己保持電磁石にお
いて、前期可動子の構造を、永久磁石を挟んで両側に磁
性材を固定したものとし、この永久磁石と2個の磁性材
とを含む長さを、中間磁極の一対の突出部間の寸法とほ
ぼ等しい寸法にしたことを特徴とする。
【0007】さらにまた、本発明の三安定自己保持電磁
石において、前期可動子を一体に固定した出力軸を設
け、この出力軸の軸受を固定子ヨークの一方の壁部と他
方の壁部にそれぞれ取り付け、前記両軸受に、可動子の
ストッパーを長手方向に調整可能にそれぞれ螺合し設け
たことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る三安定自己保
持電磁石の各実施例について、図1乃至図8を参照して
説明する。
【0009】図1は、本発明に係る三安定自己保持電磁
石の第1の実施例を示す縦断面図である。図1におい
て、1は、3つの磁気回路を有する磁性材からなる筒状
の固定子ヨークであり、この固定子ヨーク1の内部に
は、所要の間隔をもって一対の突出部1aaにより磁気
回路を構成する中間磁極1aが設けられている。この固
定子ヨーク1の一方側には、一方の壁部1bと突出部1
aaにより磁気回路が構成され、固定子ヨーク1の他方
側には、他方の壁部1cと突出部1aaにより磁気回路
が構成されている。
【0010】2は、コイルボビンに巻回された第1のコ
イルで、前記一方の壁部1bと中間磁極1aとの間に配
設されており、3は、コイルボビンに巻回された第2の
コイルで、前記他方の壁部1cと中間磁極1aとの間に
配設されている。4は、永久磁石からなる可動子であ
り、出力軸5のほぼ中央に一体に固定されている。6
は、前記一方の壁部1bに取り付けられている軸受であ
り、6aは、前記他方の壁部1cに取り付けられている
軸受である。前記両軸受6、6aには、前記可動子4の
ストッパー7、7aが長手方向に調整可能にそれぞれ螺
合されている。これらのストッパー7、7aの位置をネ
ジの調整により変えることによって必要に応じて可動子
4の可動ストロークを自由に設定することができる。
【0011】前記可動子4の磁極間の長さS1は、前記
中間磁極1aの一対の突出部1aa間の寸法S2とほぼ
等しい寸法にしてある。
【0012】図2乃至図7は、本発明に係る三安定自己
保持電磁石の第2の実施例を示し、図2は、固定子ヨー
クの一方側に可動子を駆動させた場合の状態を示す縦断
面図であり、図3は、図2に示す状態の時の磁束の向き
を示す説明図である。図4は固定子ヨークの中間磁極に
可動子を駆動させた場合の状態を示す縦断面図であり、
図5は、図4に示す状態の時の磁束の向きを示す説明図
である。図6は、固定子ヨークの他方側に可動子を駆動
させた場合の状態を示す縦断面図であり、図7は、図6
に示す状態の時の磁束の向きを示す説明図である。
【0013】図2、図4、図6において、図1に示す部
分と同じ部分には、同符号を付し、説明を省略する。す
なわち、これら図2、図4、図6には、固定子ヨーク1
の一方側および他方側に図1に示すようなストッパー
7、7aが設けられていなく、前記出力軸5の軸受8、
8aが設けられている。これらの軸受8、8aは、前記
可動子4のストッパーを兼ねている。
【0014】図1乃至図7に基づいて本発明に係る三安
定自己保持電磁石の作用について、説明する。図3に示
すように、第1のコイル2および第2のコイル3に、そ
れぞれのコイルの巻き始めに+極を、巻き終りに−極を
接続して直流を通電すると、磁束の向きは矢印X方向と
なり、可動子4は、図2に示すように、固定子ヨークの
一方側に確実に直線駆動して、この固定子ヨーク1の磁
気回路において安定に自己保持される。
【0015】図5に示すように、第1のコイル2の巻き
始めに−極を、同巻き終りに+極を接続して直流を通電
し、第2のコイル3の巻き始めに+極を、同巻き終りに
−極を接続して直流を通電すると、磁束の向きは矢印Y
方向に互いに向き合う方向となり、可動子4は、図4に
示すように、固定子ヨーク1の中間磁極側に駆動して、
この固定子ヨーク1の中間の磁気回路において安定に自
己保持される。
【0016】図7に示すように、第1のコイル2および
第2のコイル3に、それぞれのコイルの巻き始めに−極
を、巻き終りに+極を接続して直流を通電すると、磁束
の向きは矢印Z方向となり、可動子4は、図6に示すよ
うに、固定子ヨークの他方側に確実に直線駆動して、こ
の固定子ヨーク1の磁気回路において安定に自己保持さ
れる。
【0017】このように、第1のコイル2および第2の
コイル3の巻き始めと巻き終りに直流を切り換えて通電
させることにより、可動子4は三位置、すなわち図2の
位置から図4の位置または図6の位置に、図4の位置か
ら図2の位置または図6の位置に、図6の位置から図2
の位置または図4の位置に確実に瞬時に駆動することに
なる。従って、この永久磁石4が固定されている出力軸
5は、図示のように確実に駆動する。駆動位置では、安
定した自己保持が可能となる。
【0018】図8は、本発明に係る三安定自己保持電磁
石の第3の実施例を示す縦断面図である。図8におい
て、図1、図2、図4、図6に示す部分と同じ部分に
は、同符号を付し、説明を省略する。この第3の実施例
においては、可動子の構造が第1および第2の実施例と
は異なる。すなわち、磁性材スペーサー8を挟んで両側
に永久磁石9、9aが固定されている。これら磁性材ス
ペーサー8と2個の永久磁石9、9aとを含む長さS3
は,前記中間磁極1aの一対の突出部1aa間の寸法S
2とほぼ等しい寸法にしてある。前記可動子をこのよう
な構造にすれば、軽量となり、製造コストも低廉となる
効果を有する。
【0019】また、他の実施例としては、図示しない
が、前期可動子の構造を、永久磁石を挟んで両側に磁性
材を固定したものとし、この永久磁石と2個の磁性材と
を含む長さを、中間磁極の一対の突出部間の寸法とほぼ
等しい寸法にしたものがあり、このような構造にすれ
ば、同様に軽量となり製造コストも低廉となる効果を有
するものである。
【0020】なお、前記各実施例においては、可動子を
一体に固定した出力軸を設け、この出力軸の軸受を固定
子ヨークの一方の壁部と他方の壁部にそれぞれ取り付け
ている場合について図示し、説明しているが、基本的に
前記可動子の磁極間の長さを、前記中間磁極の一対の突
出部間の寸法とほぼ等しい寸法にしてあるため、自己保
持が可能となり、必要に応じて出力軸および軸受を取り
除いた構造にしても良いこと勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の三安定自
己保持電磁石によれば、固定子ヨークの内部に、一対の
突出部により構成した中間磁極を設け、この固定子ヨー
クの一方側に配置した第1のコイルにより構成した磁気
回路を設けると共に、固定子ヨークの他方側に配置した
第2のコイルにより構成した磁気回路を設け、かつ固定
子ヨーク内に、永久磁石からなる可動子を長手方向に駆
動自在に設けてなり、この可動子の磁極間の長さを、前
記中間磁極の一対の突出部間の寸法とほぼ等しい寸法に
したものであるから、第1のコイルまたは第2のコイル
に通電することにより前記可動子は、3位置に任意に確
実に瞬時に無音で駆動することが出来、3つの駆動位置
では、無通電でも安定した自己保持が可能となる。ま
た、保持に必要な電力が不要となり、構造が簡単であ
り、部品点数も少なく、全ての部品がプレス加工できる
ので、コストが安価となる。
【0022】また、本発明の三安定自己保持電磁石にお
いては、前記可動子の構造を、磁性材スペーサーを挟ん
で両側に永久磁石を固定したものとし、この磁性材スペ
ーサーと2個の永久磁石とを含む長さを、中間磁極の一
対の突出部間の寸法とほぼ等しい寸法にしたり、また前
記可動子の構造を、永久磁石を挟んで両側に磁性材を固
定したものとし、この永久磁石と2個の磁性材とを含む
長さを、中間磁極の一対の突出部間の寸法とほぼ等しい
寸法にしたので、前記可動部は軽量となり、製造コスト
も低廉となる効果を有する。
【0023】さらにまた、本発明の三安定自己保持電磁
石においては、可動子を一体に固定した出力軸を設け、
この出力軸の軸受を固定子ヨークの一方の壁部と他方の
壁部にそれぞれ取り付け、前記両軸受に、可動子のスト
ッパーを長手方向に調整可能にそれぞれ螺合し設けたの
で、ストッパーの位置を自由に調整することにより可動
子の可動ストロークを必要に応じて任意に変えることが
できるなど種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る三安定自己保持電磁石の第1の実
施例を示す縦断面図である。
【図2】本発明に係る三安定自己保持電磁石の第2の実
施例を示し、固定子ヨークの一方側に可動子を駆動させ
た場合の状態を示す縦断面図である。
【図3】図2に示す状態の時の磁束の向きを示す説明図
である。
【図4】本発明に係る三安定自己保持電磁石の第2の実
施例における固定子ヨークの中間磁極に可動子を駆動さ
せた場合の状態を示す縦断面図である。
【図5】図4に示す状態の時の磁束の向きを示す説明図
である。
【図6】本発明に係る三安定自己保持電磁石の第2の実
施例における固定子ヨークの他方側に可動子を駆動させ
た場合の状態を示す縦断面図である。
【図7】図6に示す状態の時の磁束の向きを示す説明図
である。
【図8】本発明に係る三安定自己保持電磁石の第3の実
施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 筒状の固定子ヨーク 1a 中間磁極 1aa 一対の突出部 1b 一方の壁部 1c 他方の壁部 2 第1のコイル 3 第2のコイル 4 永久磁石からなる可動子 5 出力軸 6 軸受 6a 軸受 7 ストッパー 7a ストッパー 8 磁性材スペーサー 9 永久磁石 9a 永久磁石 S1 可動子4の長さ S2 中間磁極1aの一対の突出部1aa間の寸法 S3 磁性材スペーサー8と2個の永久磁石9、9
aとを含む長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H106 DA08 DA23 DA26 DB02 DB17 DB23 DB32 EE25 FA08 GA13 GA15 5E048 AC07 5H633 BB08 BB10 GG02 GG06 HH03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子ヨークの内部に、一対の突出部によ
    り構成した中間磁極を設け、この固定子ヨークの一方側
    に配置した第1のコイルにより構成した磁気回路を設け
    ると共に、固定子ヨークの他方側に配置した第2のコイ
    ルにより構成した磁気回路を設け、かつ固定子ヨーク内
    に、永久磁石からなる可動子を長手方向に駆動自在に設
    けてなり、この可動子の磁極間の長さを、前記中間磁極
    の一対の突出部間の寸法とほぼ等しい寸法にしたことを
    特徴とする三安定自己保持電磁石。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の三安定自己保持電磁石に
    おいて、可動子の構造を、磁性材スペーサーを挟んで両
    側に永久磁石を固定したものとし、この磁性材スペーサ
    ーと2個の永久磁石とを含む長さを、中間磁極の一対の
    突出部間の寸法とほぼ等しい寸法にしたことを特徴とす
    る三安定自己保持電磁石。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の三安定自己保持電磁石に
    おいて、可動子の構造を、永久磁石を挟んで両側に磁性
    材を固定したものとし、この永久磁石と2個の磁性材と
    を含む長さを、中間磁極の一対の突出部間の寸法とほぼ
    等しい寸法にしたことを特徴とする三安定自己保持電磁
  4. 【請求項4】請求項1乃至請求項3に記載の三安定自己
    保持電磁石において、可動子を一体に固定した出力軸を
    設け、この出力軸の軸受を固定子ヨークの一方の壁部と
    他方の壁部にそれぞれ取り付け、前記両軸受に、可動子
    のストッパーを長手方向に調整可能にそれぞれ螺合し設
    けたことを特徴とする三安定自己保持電磁石。
JP2001139921A 2001-05-10 2001-05-10 三安定自己保持電磁石 Pending JP2002335662A (ja)

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