JP2003249407A - Solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドに関
し、詳しくは、永久磁石を用いたハイブリッド可変リラ
クタンスソレノイドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solenoid, and more particularly to a hybrid variable reluctance solenoid using a permanent magnet.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の永久磁石を用いたソレノ
イドとしては、図１５乃至図１７に示されるハイブリッ
ド可変リラクタンスソレノイドとも呼ばれるものがあ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a solenoid using a permanent magnet of this type, there is one called a hybrid variable reluctance solenoid shown in FIGS.
【０００３】図１５に示すソレノイド１００Ａは、８の
字型の上端にギャップ部１１１を備えた固定部１１０
と、前記ギャップ部１１１に嵌合される棒状の可動部１
２０とを備えている。固定部１１０は、略８字型のヨー
ク１１２と、ヨーク１１２の中心部のギャップ部１１３
に装着された永久磁石１１４と、ヨーク１１２の一端部
１１２ｂの周囲、即ち、孔部１１２ｃを貫通して巻回さ
れた励磁コイル１１５とを備えている。このソレノイド
は、永久磁石１１４から発生する磁力線方向と逆方向に
磁路を形成するように、励磁コイル１１５に直流パルス
等の直流電流を通電することによって、可動部１２０と
の間に破線１１６で示すような磁路を形成することによ
って、可動部１２０を固定部１１０に対して、矢印１１
７で示すように、移動させるものである。A solenoid 100A shown in FIG. 15 has a fixed portion 110 having a gap portion 111 at the upper end of a figure eight shape.
And the rod-shaped movable part 1 fitted in the gap part 111.
20 and 20 are provided. The fixed portion 110 includes a yoke 112 having a substantially 8-shape and a gap portion 113 at the center of the yoke 112.
The permanent magnet 114 mounted on the coil 112 and the exciting coil 115 wound around the one end 112b of the yoke 112, that is, penetrating the hole 112c. This solenoid applies a direct current, such as a direct current pulse, to the exciting coil 115 so as to form a magnetic path in a direction opposite to the direction of the magnetic force lines generated from the permanent magnet 114, so that a broken line 116 is formed between the solenoid and the movable part 120. By forming the magnetic path as shown in FIG.
As shown by 7, it is to be moved.
【０００４】図１６に示すソレノイド１００Ｂは、８の
字型の上端のギャップ部１１１´の端面が凹部の内側面
と連続してストレートに形成されている他は、図１５の
例と同様の構成を有する。図１５に示されるものと同様
に、図１６に示されるソレノイド１００Ｂは、永久磁石
１１４から発生する磁力線方向と逆方向に磁路を形成す
るように、励磁コイル１１５に直流パルスを通電するこ
とによって、可動部１２０との間に破線１１６で示すよ
うな磁路を形成することによって、可動部１２０を固定
部１１０に対して、矢印１１８で示すように、移動させ
るものである。The solenoid 100B shown in FIG. 16 has the same structure as that of the example of FIG. 15 except that the end surface of the gap portion 111 'at the upper end of the figure 8 is formed straight and continuous with the inner surface of the recess. Have. Similar to the one shown in FIG. 15, the solenoid 100B shown in FIG. 16 energizes the exciting coil 115 with a DC pulse so as to form a magnetic path in a direction opposite to the direction of the magnetic force lines generated from the permanent magnet 114. By forming a magnetic path as indicated by a broken line 116 between the movable part 120 and the movable part 120, the movable part 120 is moved with respect to the fixed part 110 as shown by an arrow 118.
【０００５】また、図１７に示すソレノイド１００Ｃ
は、上端に２つのギャップ部１１１´ａ，１１１´ｂを
備えた固定部１４０と、前記ギャップ部１１１´ａ，１
１１´ｂに嵌合されるｎ字状の可動部１５０とを備えて
いる。固定部１４０は、図１６の略８字型のヨーク１１
２を二つ並設した田の字形状のヨーク１４１と、ヨーク
１４１の中心部のギャップ部１４２ａ，１４２ｂに夫々
装着された永久磁石１４３ａ，１４３ｂと、ヨーク１４
１の孔部１４４ａ，１４４ｂの夫々を下端中心部の周囲
に貫通して下端中心部の周囲に巻回された励磁コイル１
４５とを備えている。このソレノイドは、永久磁石１４
３ａ，１４３ｂから発生する磁力線方向と逆方向に磁路
を形成するように、励磁コイル１４５に直流パルスを通
電することによって、可動部１５０との間に破線１４６
ａ，１４６ｂで示すような磁路を形成することによっ
て、可動部１２０を固定部１１０に対して、矢印１１９
で示すように、移動させるものである。Further, a solenoid 100C shown in FIG.
Is a fixed part 140 having two gap parts 111'a and 111'b at the upper end, and the gap parts 111'a and 1 '
11'b, and an n-shaped movable part 150. The fixed portion 140 is formed by the substantially 8-shaped yoke 11 shown in FIG.
A two-sided yoke 141 in which two 2 are arranged side by side, permanent magnets 143a and 143b attached to the gap portions 142a and 142b at the center of the yoke 141, and the yoke 14 respectively.
Exciting coil 1 which penetrates each of the hole portions 144a and 144b of No. 1 around the center of the lower end and is wound around the center of the lower end.
45 and. This solenoid is a permanent magnet 14
By supplying a direct current pulse to the exciting coil 145 so as to form a magnetic path in a direction opposite to the direction of the magnetic force lines generated from the magnets 3a and 143b, a broken line 146 is formed between the moving part 150 and the movable part 150.
By forming a magnetic path as indicated by a and 146b, the movable portion 120 is fixed to the fixed portion 110 by an arrow 119.
It is to be moved as shown by.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１５乃至図１７に示したソレノイドは、ストロークが長
く、可動鉄心からなる突出部に夫々ストロークの方向に
沿った磁場を形成することが殆どできず、磁場はストロ
ークと９０°の角度を形成して流れ，ストロークの方向
に大きな力を発生することができない。However, the solenoid shown in FIGS. 15 to 17 has a long stroke, and it is almost impossible to form a magnetic field along the stroke direction on each of the protrusions made of the movable iron core. The magnetic field flows at an angle of 90 ° with the stroke and cannot generate a large force in the direction of the stroke.
【０００７】また、図１８に示すような構造のソレノイ
ド１００Ｄを形成することも可能であるが、可動部１６
０が凹部１１２ｄ内に進行する構造ではなく、ストロー
クが長いので、磁気抵抗も大きく磁石からの磁束がギャ
ップ側に流れず、固定部２０のヨーク側に戻るために、
可動部１６０の力は単純に励磁コイル１１５の起磁力
で、永久磁石１１４の効果はなかなか発揮できない。It is also possible to form a solenoid 100D having a structure as shown in FIG.
Since 0 does not proceed into the recess 112d and the stroke is long, the magnetic resistance is large and the magnetic flux from the magnet does not flow to the gap side, but returns to the yoke side of the fixed portion 20,
The force of the movable portion 160 is simply the magnetomotive force of the exciting coil 115, and the effect of the permanent magnet 114 cannot be easily exerted.
【０００８】更に、図１９に示すような構造のソレノイ
ド１００Ｅを形成することも可能であるが、やはり、ス
トロークが長いので、凹部１４１ｄ内の磁気抵抗も大き
く永久磁石１４２ａ，１４２ｂからの磁束がギャップ側
に流れず、固定部１２０のヨーク側に戻るために、可動
部の力は単純に励磁コイル１４５の起磁力のみで、永久
磁石１４２ａ，１４２ｂの効果はなかなか発揮できな
い。Further, it is possible to form a solenoid 100E having a structure as shown in FIG. 19, but since the stroke is long, the magnetic resistance in the recess 141d is large and the magnetic flux from the permanent magnets 142a, 142b is a gap. Since it does not flow to the side and returns to the yoke side of the fixed portion 120, the force of the movable portion is simply the magnetomotive force of the exciting coil 145, and the effects of the permanent magnets 142a and 142b cannot be easily exerted.
【０００９】そこで、本発明の技術的課題は、ストロー
クが長いソレノイドであっても、ストローク方向に有効
に力を発揮することができるハイブリッド可変リラクタ
ンス型のソレノイドを提供することにある。Therefore, a technical object of the present invention is to provide a hybrid variable reluctance type solenoid capable of effectively exerting a force in the stroke direction even if the solenoid has a long stroke.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一軸方
向に長い棒状の突出部を備えた可動部と、前記突出部を
収容する凹部とを備えた固定部とを備え、前記固定部の
電磁力によって前記突出部が前記凹部との嵌合するよう
に前記一軸方向に沿う方向に相対的に移動するソレノイ
ドにおいて、前記突出部の外周面は前記嵌合方向に対し
て傾斜したテーパ面を備えていることを特徴とするソレ
ノイドが得られる。According to the present invention, there is provided a movable portion having a rod-shaped projecting portion elongated in the uniaxial direction, and a fixed portion having a concave portion for accommodating the projecting portion. In a solenoid that relatively moves in the direction along the uniaxial direction so that the projection is fitted into the recess by the electromagnetic force of, the outer peripheral surface of the projection is a tapered surface inclined with respect to the fitting direction. A solenoid having the following is obtained.
【００１１】また、本発明によれば、前記ソレノイドに
おいて、前記テーパ面のテーパ角は４５°以下の範囲内
であることを特徴とするソレノイドが得られる。Further, according to the present invention, in the solenoid, a solenoid having a taper angle of the tapered surface within a range of 45 ° or less is obtained.
【００１２】また、本発明によれば、前記ソレノイドに
おいて、前記突出部の外周面と、前記外周面に対向する
凹部の内周面との間には，隙間があり、前記可動部は前
記突出部の基部に連続して前記凹部の前記一軸方向に直
交する平面における断面よりも大きな寸法を備えたフラ
ンジ部を備えていることを特徴とするソレノイド。Further, according to the present invention, in the solenoid, there is a gap between the outer peripheral surface of the protruding portion and the inner peripheral surface of the recess facing the outer peripheral surface, and the movable portion has the protruding portion. A solenoid, comprising: a flange portion that is continuous with a base portion of the portion and has a size larger than a cross section of a plane of the recess orthogonal to the uniaxial direction.
【００１３】また、本発明によれば、前記ソレノイドに
おいて、前記テーパ面を第１のテーパ面とし、前記突出
部は、前記第１のテーパ面に連続する第２のテーパ面を
備え、前記第２のテーパ面のテーパ角は，５°以下の範
囲内であることを特徴とするソレノイドが得られる。Further, according to the present invention, in the solenoid, the tapered surface is a first tapered surface, and the projecting portion has a second tapered surface continuous with the first tapered surface. A solenoid is obtained in which the taper angle of the tapered surface of 2 is within the range of 5 ° or less.
【００１４】また、本発明によれば、前記いずれか一つ
のソレノイドにおいて、前記突出部の前記一軸に直交す
る平面における断面は四角形であるか、又は円を含む楕
円形であることを特徴とするソレノイドが得られる。Further, according to the present invention, in any one of the solenoids, the cross section of the protrusion in a plane orthogonal to the one axis is a quadrangle or an ellipse including a circle. A solenoid is obtained.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１（ａ）は本発明のソレノイドの基本構
成を示す断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）の可動部を
示す断面図で、本発明の基本原理を理解するための比較
例として示されている。FIG. 1 (a) is a sectional view showing the basic structure of the solenoid of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view showing the movable part of FIG. 1 (a) to understand the basic principle of the present invention. Is shown as a comparative example.
【００１７】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、
比較の為の基本構成におけるソレノイド１０は、固定部
２０と、これに嵌合される可動部３０とを備えている。
固定部２０は略四角形のヨーク２１と永久磁石２２と、
励磁コイル２３とを備えている。ヨーク２１は軟磁性体
からなり、一端に長方形の凹部２１ａを備え、一側下部
が略長方形に切りかかれた切り欠き２１ｂと、長方形の
孔部２１ｃとを備えている。また、凹部２１ａの底部か
ら、切り欠き２１ｂまで貫通した貫通溝２１ｄを備えて
いる。この貫通溝２１ｄ内には永久磁石２２が装着され
ている。また、切欠部２１ｂと孔部２１ｃとによって形
成される脚部２１ｅの周囲には、孔部２１ｃ及び切欠部
２１ｂ間に渡って巻回された励磁コイル２３が設けられ
ている。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b),
The solenoid 10 in the basic configuration for comparison includes a fixed portion 20 and a movable portion 30 fitted into the fixed portion 20.
The fixed portion 20 includes a substantially rectangular yoke 21, a permanent magnet 22, and
And an exciting coil 23. The yoke 21 is made of a soft magnetic material, has a rectangular concave portion 21a at one end, and has a notch 21b whose one side lower portion is cut into a substantially rectangular shape, and a rectangular hole portion 21c. In addition, a through groove 21d that penetrates from the bottom of the recess 21a to the cutout 21b is provided. The permanent magnet 22 is mounted in the through groove 21d. Further, an excitation coil 23 wound around the hole 21c and the notch 21b is provided around the leg 21e formed by the notch 21b and the hole 21c.
【００１８】また、可動部３０は、突出部３１と、フラ
ンジ部３２と、図示しない他の部材に取り付けるための
取付部３３とを備えている。The movable part 30 is provided with a protrusion 31, a flange 32, and a mounting part 33 for mounting to another member not shown.
【００１９】図２（ａ）は本発明の実施の形態によるソ
レノイドの一例を示す断面図、及び図２（ｂ）は図２
（ａ）の可動部を示す断面図である。FIG. 2A is a sectional view showing an example of the solenoid according to the embodiment of the present invention, and FIG.
It is sectional drawing which shows the movable part of (a).
【００２０】図２（ａ）を参照すると、本発明の一例に
よるソレノイド１０ａは、可動部３０ａの突出部３１ａ
の外周が全体にわたって０〜４５°の角度Ａのテーパ面
１ｃ（又は１ｆ）を備えている他は、図１（ａ）の基本
構成と同様な構成を有している。Referring to FIG. 2 (a), a solenoid 10a according to an example of the present invention includes a protrusion 31a of a movable portion 30a.
1 has the same configuration as that of the basic configuration of FIG. 1A, except that the entire outer periphery thereof has a tapered surface 1c (or 1f) having an angle A of 0 to 45 °.
【００２１】図３（ａ）は本発明の実施の形態によるソ
レノイドのもう一つの例を示す断面図、及び図３（ｂ）
は図３（ａ）の可動部を示す断面図である。FIG. 3 (a) is a sectional view showing another example of the solenoid according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 (b).
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the movable part of FIG.
【００２２】図３（ａ）を参照すると、本発明のもう一
つの例によるソレノイド１０ｂは、可動部３０ｂの突出
部３１ｂの先端部に０〜４５°以下の角度Ａのテーパ面
１ａ（又は１ｅ）を備えている他は、図１（ａ）の基本
構成とは同様な構成を有している。Referring to FIG. 3 (a), a solenoid 10b according to another example of the present invention has a tapered surface 1a (or 1e) having an angle A of 0 to 45 ° or less at the tip of a protruding portion 31b of a movable portion 30b. ) Is provided, the configuration is similar to the basic configuration of FIG.
【００２３】図４（ａ）は本発明の実施の形態によるソ
レノイドのさらにもう一つの例を示す断面図であり、図
４（ｂ）は図４（ａ）の可動部を示す断面図である。FIG. 4 (a) is a sectional view showing still another example of the solenoid according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 (b) is a sectional view showing the movable portion of FIG. 4 (a). .
【００２４】図４（ａ）を参照すると、本発明のもう一
つの例によるソレノイド１０ｃは、可動部３０ｃの突出
部３１ｃの先端部に０〜４５°の角度Ａの第１のテーパ
面１ａ（又は１ｇ）とそれに続く，０〜５°の角度Ｂの
第２のテーパ面１ｂ（又は１ｅ）を備えている他は、図
４（ａ）の基本構成とは同様な構成を有している。Referring to FIG. 4 (a), a solenoid 10c according to another example of the present invention has a first tapered surface 1a (at an angle A of 0 to 45 ° at the tip of a protrusion 31c of a movable portion 30c). Or 1g) followed by a second tapered surface 1b (or 1e) having an angle B of 0 to 5 °, which is the same as the basic structure of FIG. 4 (a). .
【００２５】図５及び図６は本発明の固定部２０の原理
説明に供せられる図である。5 and 6 are views provided for explaining the principle of the fixing portion 20 of the present invention.
【００２６】図５（ａ）に示されるように、固定部２０
を構成する磁気回路において、永久磁石２２の効率は、
ギャップδに依存している。例えば、図５（ａ）のソレ
ノイドの固定部２０にコイルを通電させないと、磁石か
らの磁束は、固定ヨーク中とギャップ中に流れる磁束Φ
ｍ２とΦｍ１が図６（ａ）に示すように流れる。ギャッ
プδが小さくなると、図５（ａ）、図６（ａ）に示すよ
うに、ギャップ中に流れる磁束Φｍ１は大きくなり、ヨ
ーク中にΦｍ２は小さくなる。ギャップに対して開放状
態ができない。即ち、通電させない場合、ギャップδが
大きい程良い。As shown in FIG. 5A, the fixed portion 20
In the magnetic circuit that constitutes the
It depends on the gap δ. For example, if the coil is not energized to the fixed portion 20 of the solenoid of FIG. 5A, the magnetic flux from the magnet is the magnetic flux Φ flowing in the fixed yoke and the gap.
m2 and Φm1 flow as shown in FIG. When the gap δ becomes smaller, the magnetic flux Φm1 flowing in the gap becomes larger and Φm 2 becomes smaller in the yoke as shown in FIGS. 5A and 6A. Cannot open to the gap. That is, the larger the gap δ, the better when no current is applied.
【００２７】図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、
固定部２０の励磁コイル２３に通電する場合、磁石から
の磁束が励磁コイル２３の起磁力によって励磁コイル２
３からの磁束と同様方向に流れる。即ち、通電の場合、
ギャップが小さいほど良い。As shown in FIGS. 5 (b) and 6 (b),
When energizing the exciting coil 23 of the fixed portion 20, the magnetic flux from the magnet is generated by the magnetomotive force of the exciting coil 23.
The magnetic flux from 3 flows in the same direction. That is, when energized,
The smaller the gap, the better.
【００２８】図７（ａ），図７（ｂ），図７（ｃ）をも
参照して、本発明の可動部３０の原理について更に説明
する。The principle of the movable portion 30 of the present invention will be further described with reference to FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c).
【００２９】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、可動部３０と固定部２０との間のギャップδの大き
さによって、ギャップ間の磁束の値と、方向が左右され
る。即ち、ギャップδが大きくなると、可動部３０の可
動方向に沿う磁束密度Ｂｔは大きくなり、即ち、力Ｆも
増える。したがって、次の数１式に示すように、ギャッ
プδが大きくなると、反対に磁束密度Ｂの値が小さくな
る。つまり、ギャップδを調整すれば、可動部３０の受
け力調整できる。As shown in FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c), depending on the size of the gap δ between the movable portion 30 and the fixed portion 20, the value of the magnetic flux between the gaps and the direction are left and right. To be done. That is, when the gap δ increases, the magnetic flux density Bt along the movable direction of the movable portion 30 increases, that is, the force F also increases. Therefore, as shown in the following formula 1, when the gap δ increases, the value of the magnetic flux density B decreases. That is, the receiving force of the movable portion 30 can be adjusted by adjusting the gap δ.
【００３０】[0030]
【数１】 [Equation 1]
【００３１】図８に示すように、２つの物体μ１，μ２
の場合、仮に磁束は物体μ１から物体μ２に流れ、次の
数２式のような関係となる。As shown in FIG. 8, two objects μ1 and μ2
In the case of, the magnetic flux will flow from the object μ1 to the object μ2, and the relationship shown in the following equation 2 is established.
【００３２】[0032]
【数２】 [Equation 2]
【００３３】即ち、もし物体μ１はギャップとして、つ
まり、μ１＝μ０である物体μ２は鉄の可動部として、
μ２≫μ０、上記数２式から、α１はほぼ９０°とな
る。即ち、ギャップ中の磁束は直角に可動部の表面に入
る。That is, if the object μ1 is a gap, that is, the object μ2 where μ1 = μ0 is a movable part of iron,
μ2 >> μ0, and from the above formula 2, α1 becomes approximately 90 °. That is, the magnetic flux in the gap enters the surface of the movable part at a right angle.
【００３４】上述した原理から、本発明においては、可
動部３０に図９に示すように、可動部の移動方向に対し
て、角度β（角度Ａ／２）をつけることによって、この
角度βによって、ｚ方向の磁束密度Ｂｚが調整できる。
つまり、ストローク方向の力も調整することができる。According to the principle described above, in the present invention, the movable portion 30 is provided with an angle β (angle A / 2) with respect to the moving direction of the movable portion as shown in FIG. , Z-direction magnetic flux density Bz can be adjusted.
That is, the force in the stroke direction can also be adjusted.
【００３５】図１０は本発明の上記原理を適用した種々
の可動部の突出部の形状例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of the shapes of the protrusions of various movable parts to which the above principle of the present invention is applied.
【００３６】図１０（ａ）及び図１０（ｅ）に示す四角
柱又は円柱形状の可動部３０の突出部３１ａ，３１ｂ
は、図１に示す本発明の基本構成となるものであり、比
較のために例示したものである。The protrusions 31a, 31b of the square pole or columnar movable portion 30 shown in FIGS. 10 (a) and 10 (e).
Is the basic configuration of the present invention shown in FIG. 1 and is illustrated for comparison.
【００３７】図１０（ｂ）に示す可動部３０の突出部３
１ｂは、先端部にテーパ面１ａを備えている。尚、破線
で示すように、もう一段、テーパ面よりも中心軸に対し
て角度の大きなテーパ面１ｂを設けても良い。The protruding portion 3 of the movable portion 30 shown in FIG. 10 (b).
1b has a tapered surface 1a at its tip. As shown by a broken line, a tapered surface 1b having a larger angle with the central axis than the tapered surface may be provided.
【００３８】図１０（ｃ）に示す可動部の突出部３１ｃ
は、外周面全体にテーパ面１ｃを備えている。The projecting portion 31c of the movable portion shown in FIG. 10 (c).
Has a tapered surface 1c on the entire outer peripheral surface.
【００３９】図１０（ｄ）に示す可動部の突出部３１ｄ
は、先端に第１のテーパ面１ｄを備え、更に、連続して
第１のテーパ面よりも中心軸に対してその傾きの大きな
第２のテーパ面１ｅを有している。Projecting portion 31d of the movable portion shown in FIG. 10 (d)
Has a first taper surface 1d at its tip, and further has a second taper surface 1e which is continuously larger in inclination with respect to the central axis than the first taper surface.
【００４０】図１０（ｆ）に示す可動部の突出部３１ｆ
は、先端部に４つのテーパ面１ｅを夫々備えている。Projecting portion 31f of the movable portion shown in FIG. 10 (f)
Has four tapered surfaces 1e at the tip thereof.
【００４１】図１０（ｇ）に示す可動部の突出部３１ｇ
は、４面全体が４つのテーパ面１ｆを夫々備えている。Projecting portion 31g of the movable portion shown in FIG. 10 (g)
Has four tapered surfaces 1f on all four surfaces.
【００４２】図１０（ｈ）に示す可動部の突出部３１ｈ
は、先端部に４つの第１のテーパ面１１ｇを備え、さら
に、これに連続してもう一段、第１のテーパ面よりも中
心軸に対して角度の小さな第２のテーパ面１ｈを備えて
いる。Projecting portion 31h of the movable portion shown in FIG. 10 (h)
Is provided with four first tapered surfaces 11g at the tip portion, and is further provided with a second tapered surface 1h which is continuous with this and has a smaller angle with respect to the central axis than the first tapered surface. There is.
【００４３】図１１は本発明の実施の形態によるソレノ
イドの評価のための試料を示す断面図である。図１１に
示すように、９００ターンの巻線からなる励磁コイル２
３と、永久磁石２２を備えたソレノイドのコイルに４Ａ
の直流電流を流して、その吸引力を測定した。尚、永久
磁石２２は、体積が０．３０７２ｃｍ３、質量が２．３
３ｇ、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが３１ＭＧＯｅ
（約２．５８×１０５Ｊ・ｍ−３）、保磁力ｂＨｃが８
７５ＫＡ／ｍ、透磁率μｒｅｃが１．０５であった。そ
の測定結果を図１２の曲線６１に示す。また、比較のた
めに、テーパ面を備えていないソレノイドの特性曲線６
２，永久磁石を備えていないソレノイドの特性曲線６３
も測定し、合わせて図１２に示した。FIG. 11 is a sectional view showing a sample for evaluating a solenoid according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the exciting coil 2 including a winding of 900 turns
3 and 4A for the solenoid coil with permanent magnet 22
Was applied to measure the suction force. The permanent magnet 22 has a volume of 0.3072 cm 3 and a mass of 2.3.
3g, maximum energy product (BH) max is 31MGOe
(About 2.58 × 10 5 J · m −3 ), coercive force bHc is 8
The magnetic permeability was 75 KA / m and the magnetic permeability μrec was 1.05. The measurement result is shown by the curve 61 in FIG. For comparison, a characteristic curve 6 of a solenoid without a tapered surface is also provided.
2, characteristic curve 63 of solenoid without permanent magnet
It was also measured and shown together in FIG.
【００４４】図１２の結果から、本発明によるテーパ面
１ａを備えたソレノイドは、テーパ面のない比較例によ
るソレノイド（曲線６２）よりも、ストロークを長くす
ることができ、また、永久磁石を持たないソレノイド
（曲線６３）よりも明らかに吸引力を高めることができ
ることが判明した。From the results shown in FIG. 12, the solenoid having the tapered surface 1a according to the present invention can have a longer stroke and has a permanent magnet than the solenoid (curve 62) according to the comparative example having no tapered surface. It has been found that the suction power can be clearly increased over the solenoid without (curve 63).
【００４５】図１３は本発明の実施の形態によるソレノ
イドの具体的な構成例を示し、動作前の状態を示す図
で，（ａ）は正面図，（ｂ）は側面断面図，（ｃ）は励
磁コイルを示す平面図である。また、図１３は図１２の
ソレノイドの動作後の状態を示す図で、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面断面図である。FIGS. 13A and 13B are views showing a concrete configuration example of the solenoid according to the embodiment of the present invention, showing the state before the operation. FIG. 13A is a front view, FIG. 13B is a side sectional view, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing an exciting coil. 13 is a diagram showing a state after the solenoid of FIG. 12 is operated, (a) is a front view, and (b) is a side sectional view.
【００４６】図１３（ａ），図１３（ｂ），図１３
（ｃ）、図１４（ａ），及び図１４（ｂ）を参照する
と、ソレノイド１０は固定部２０と、これに嵌合される
可動部３０とを備えている。固定部２０は略四角形のヨ
ーク２１と永久磁石２２と、励磁コイル２３とを備えて
いる。ヨーク２１は軟磁性体からなり、一端に長方形の
凹部２１ａを備え、一側下部が略長方形に切りかかれた
切り欠き２１ｂと、中心側に長方形の孔部２１ｃとを備
えている。また、凹部２１ａの底部から、孔部２１ｃま
で貫通した貫通溝２１ｄを備えている。この貫通溝２１
ｄ内には永久磁石２２が装着されている。また、切り欠
き２１ｂと孔部２１ｃとによって形成される脚部２１ｅ
の周囲には、孔部２１ｃ及び切欠部２１ｂ間に渡って巻
回された図１２（ｃ）で示される励磁コイル２３が設け
られている。13 (a), 13 (b) and 13
Referring to (c), FIG. 14 (a), and FIG. 14 (b), the solenoid 10 includes a fixed portion 20 and a movable portion 30 fitted to the fixed portion 20. The fixed portion 20 includes a substantially quadrangular yoke 21, a permanent magnet 22, and an exciting coil 23. The yoke 21 is made of a soft magnetic material, has a rectangular concave portion 21a at one end, a notch 21b whose one side lower portion is cut into a substantially rectangular shape, and a rectangular hole portion 21c at the center side. Further, a through-groove 21d that penetrates from the bottom of the recess 21a to the hole 21c is provided. This through groove 21
A permanent magnet 22 is mounted in d. In addition, the leg portion 21e formed by the notch 21b and the hole portion 21c.
An exciting coil 23 shown in FIG. 12C wound around the hole 21c and the notch 21b is provided around the.
【００４７】また、図１４（ａ）に最も良く示されるよ
うに、可動部３０は、突出部３１と、フランジ部３２
と、図示しない他の部材に取り付けるための取付部３３
とを備えている。取付部３３には、貫通孔３３ａが設け
られている。また、突出部３１の表裏両面には、フラン
ジ部３２から連続してガイド板３４，３４が夫々設けら
れている。Further, as best shown in FIG. 14A, the movable portion 30 includes a protrusion portion 31 and a flange portion 32.
And a mounting portion 33 for mounting to another member (not shown)
It has and. The attachment portion 33 is provided with a through hole 33a. Further, guide plates 34, 34 are provided on both front and back surfaces of the protruding portion 31 so as to be continuous with the flange portion 32.
【００４８】一例として、これらの寸法は例えば，ヨー
ク２１は縦５０ｍｍ、横３６ｍ，厚さ６．４ｍｍで、凹
部の深さ１５ｍｍである。また、可動部は、取っ手部部
の幅１２ｍｍである。また、励磁コイルの中心部の寸法
は立て８．９ｍｍ，横７．６ｍｍで外側の角部の４つの
円弧は４．６３ｍｍである。As an example, these dimensions are, for example, the yoke 21 having a length of 50 mm, a width of 36 m, a thickness of 6.4 mm, and a recess depth of 15 mm. The movable portion has a handle portion width of 12 mm. The size of the central portion of the exciting coil is 8.9 mm in the vertical direction and 7.6 mm in the lateral direction, and the four arcs of the outer corners are 4.63 mm.
【００４９】そして、１巻きあたりの長さｈａ，５１．
５２ｍｍであり、抵抗Ｒ＝６（Ω）、Ｎ＝８００，導体
抵抗（Ω／ｋｍ）＝Ｒ／（Ｎ×５１．５２×１０−６）
で示される。The length ha, 51.
52 mm, resistance R = 6 (Ω), N = 800, conductor resistance (Ω / km) = R / (N × 51.52 × 10 −6 ).
Indicated by.
【００５０】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）の状態から
励磁コイルに、永久磁石が形成する磁束と逆方向の磁束
を形成するように、励磁コイル２３に直流電流を流す
と、可動部３０の突出部３１ａと、固定部２０の凹部２
１ａとの間で、中心軸下向きに向かう吸引力が働く。こ
れにより、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すよう
に、可動部３０が下方に移動し、フランジ部３２と、ヨ
ーク２１の上端面とが当接するまで移動する。逆に電流
を切ると、固定部２０の凹部２１ａと、可動部３０の突
出部３１との間の吸引力が無くなり、可動部の上方への
移動が可能になる。From the state shown in FIGS. 13A and 13B, when a direct current is applied to the exciting coil 23 so that a magnetic flux in the opposite direction to the magnetic flux formed by the permanent magnet is formed in the exciting coil, the movable part is moved. 30 and the recess 2 of the fixed portion 20.
A suction force that acts downwardly on the central axis acts between 1a and 1a. As a result, as shown in FIGS. 14A and 14B, the movable portion 30 moves downward and moves until the flange portion 32 and the upper end surface of the yoke 21 come into contact with each other. On the contrary, when the electric current is cut off, the attraction force between the concave portion 21a of the fixed portion 20 and the protruding portion 31 of the movable portion 30 disappears, and the movable portion can be moved upward.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ストロークが長いソレノイドであっても、ストローク方
向に有効に力を発揮することができるソレノイドを提供
することができる。As described above, according to the present invention,
Even if the solenoid has a long stroke, it is possible to provide a solenoid that can effectively exert force in the stroke direction.
【図１】（ａ）は本発明のソレノイドの基本構成を示す
断面図である。（ｂ）は（ａ）可動部を示す断面図であ
る。FIG. 1A is a sectional view showing a basic configuration of a solenoid of the present invention. (B) is sectional drawing which shows the (a) movable part.
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態によるソレノイド
の一例を示す断面図である。（ｂ）は（ａ）の可動部を
示す断面図である。FIG. 2A is a sectional view showing an example of a solenoid according to an embodiment of the present invention. (B) is sectional drawing which shows the movable part of (a).
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態によるソレノイド
のもう一つの例を示す断面図である。（ｂ）は（ａ）の
可動部を示す断面図である。FIG. 3A is a sectional view showing another example of the solenoid according to the embodiment of the present invention. (B) is sectional drawing which shows the movable part of (a).
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態によるソレノイド
のさらにもう一つの例を示す断面図である。（ｂ）は
（ａ）の可動部を示す断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing still another example of the solenoid according to the embodiment of the present invention. (B) is sectional drawing which shows the movable part of (a).
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の固定部２０の原理
説明に供せられる図である。5 (a) and 5 (b) are views provided for explaining the principle of the fixing portion 20 of the present invention.
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の固定部２０の原理
説明に供せられる図である。6 (a) and 6 (b) are views provided for explaining the principle of the fixing portion 20 of the present invention.
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明のソレノイド
の動作原理の説明に供せられる図である。7 (a), (b) and (c) are views provided for explaining an operating principle of a solenoid of the present invention.
【図８】本発明のソレノイドの動作原理の説明に供せら
れる図である。FIG. 8 is a diagram which is used for explaining an operation principle of a solenoid of the present invention.
【図９】本発明のソレノイドの動作原理の説明に供せら
れる図である。FIG. 9 is a diagram which is used for explaining the operation principle of the solenoid of the present invention.
【図１０】（ａ）及び（ｅ）は本発明の原理を適用した
可動部の突出部の基本構成を示す斜視図である。（ｂ）
乃至（ｄ）及び（ｆ）乃至（ｈ）は本発明の原理を適用
した種々の可動部の突出部の形状例を示す斜視図であ
る。10 (a) and 10 (e) are perspective views showing a basic structure of a protrusion of a movable part to which the principle of the present invention is applied. (B)
6A to 6D are perspective views showing examples of the shapes of the protrusions of various movable parts to which the principle of the present invention is applied.
【図１１】本発明の実施の形態によるソレノイドの評価
のための試料を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a sample for evaluating a solenoid according to an embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施の形態によるソレノイドの特性
測定結果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a characteristic measurement result of a solenoid according to an embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施の形態によるソレノイドの具体
的な構成例を示し、動作前の状態を示す図で，（ａ）は
正面図，（ｂ）は側面断面図，（ｃ）は励磁コイルを示
す平面図である。FIG. 13 is a diagram showing a specific configuration example of a solenoid according to an embodiment of the present invention, showing a state before operation, in which (a) is a front view, (b) is a side sectional view, and (c) is excitation. It is a top view which shows a coil.
【図１４】図１３のソレノイドの動作後の状態を示す図
で、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。14A and 14B are diagrams showing a state after the operation of the solenoid of FIG. 13, in which FIG. 14A is a front sectional view and FIG. 14B is a side sectional view.
【図１５】従来技術による永久磁石を用いたソレノイド
の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an example of a solenoid using a permanent magnet according to a conventional technique.
【図１６】従来技術による永久磁石を用いたソレノイド
のもう一つの例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing another example of a solenoid using a permanent magnet according to the related art.
【図１７】従来技術による永久磁石を用いたソレノイド
のさらにもう一つの例を示す図である。FIG. 17 is a view showing still another example of a solenoid using a permanent magnet according to the conventional technique.
【図１８】従来技術の欠点の説明に供せられる図であ
る。FIG. 18 is a diagram which is provided for explaining a drawback of the conventional technique.
【図１９】従来技術の欠点の説明に供せられる図であ
る。FIG. 19 is a diagram which is provided for explaining the drawbacks of the conventional technique.
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ソレノイド
２０ 固定部
２１ ヨーク
２１ａ 凹部
２１ｂ 切り欠き
２１ｃ 孔部
２１ｄ 貫通溝
２１ｅ 脚部
２２ 永久磁石
２３ 励磁コイル
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 可動部
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 突出部
３２ フランジ部
３３ 取付部
３３ａ 貫通孔
３４ ガイド板
６１，６２，６３ 曲線
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ
ソレノイド
１１０ 固定部
１１１，１１１´，１１１´ａ，１１１´ｂ ギャッ
プ部
１１２ ヨーク
１１２ｂ 一端
１１２ｃ 孔部
１１２ｄ 凹部
１１３ ギャップ部
１１４ 永久磁石
１１５ 励磁コイル
１１６ 破線
１１９ 矢印
１２０ 可動部
１４０ 固定部
１４１ ヨーク
１４１ｄ 凹部
１４２ａ，１４２ｂ ギャップ部
１４３ａ，１４３ｂ 永久磁石
１４４ａ，１４４ｂ 孔部
１４５ 励磁コイル
１４６ａ，１４６ｂ 破線
１５０，１６０ 可動部10, 10a, 10b, 10c Solenoid 20 Fixed part 21 Yoke 21a Recess 21b Notch 21c Hole 21d Through groove 21e Leg 22 Permanent magnet 23 Excitation coil 30, 30a, 30b, 30c Movable part 31, 31a, 31b, 31c Projection Portion 32 Flange portion 33 Mounting portion 33a Through hole 34 Guide plates 61, 62, 63 Curves 100A, 100B, 100C, 100D, 100E
Solenoid 110 Fixed parts 111, 111 ', 111'a, 111'b Gap part 112 Yoke 112b One end 112c Hole part 112d Recess 113 Gap part 114 Permanent magnet 115 Excitation coil 116 Broken line 119 Arrow 120 Movable part 140 Fixed part 141 Yoke 141d Recess 142a, 142b Gap parts 143a, 143b Permanent magnets 144a, 144b Hole part 145 Excitation coils 146a, 146b Broken lines 150, 160 Movable part
フロントページの続き (72)発明者 中塚 哲 神奈川県伊勢原市高森２−31−３ Ｆターム(参考） 5E048 AA08 AC05 AD07 Continued front page (72) Inventor Satoshi Nakatsuka 2-31-3 Takamori, Isehara City, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 5E048 AA08 AC05 AD07
Claims (5)
動部と、前記突出部を収容する凹部とを備えた固定部と
を備え、前記固定部の電磁力によって前記突出部が前記
凹部との嵌合するように前記一軸方向に沿う方向に相対
的に移動するソレノイドにおいて、前記突出部の外周面
は前記嵌合方向に対して傾斜したテーパ面を備えている
ことを特徴とするソレノイド。1. A fixed part including a movable part having a rod-shaped protrusion that is long in the uniaxial direction, and a recessed part for accommodating the protrusion, wherein the protrusion is recessed by an electromagnetic force of the fixed part. In the solenoid that relatively moves in the direction along the uniaxial direction so as to fit with, the outer peripheral surface of the protrusion has a tapered surface inclined with respect to the fitting direction. .
記テーパ面のテーパ角は４５°以下の範囲内であること
を特徴とするソレノイド。2. The solenoid according to claim 1, wherein the taper angle of the tapered surface is within a range of 45 ° or less.
記突出部の外周面と、前記外周面に対向する凹部の内周
面との間には，隙間があり、前記可動部は前記突出部の
基部に連続して前記凹部の前記一軸方向に直交する平面
における断面よりも大きな寸法を備えたフランジ部を備
えていることを特徴とするソレノイド。3. The solenoid according to claim 1, wherein there is a gap between an outer peripheral surface of the protruding portion and an inner peripheral surface of a concave portion facing the outer peripheral surface, and the movable portion has A solenoid comprising: a flange portion which is continuous with a base portion and has a dimension larger than a cross section of the recess in a plane orthogonal to the uniaxial direction.
記テーパ面を第１のテーパ面とし、前記突出部は、前記
第１のテーパ面に連続する第２のテーパ面を備え、前記
第２のテーパ面のテーパ角は，５°以下の範囲内である
ことを特徴とするソレノイド。4. The solenoid according to claim 2, wherein the tapered surface is a first tapered surface, and the protrusion has a second tapered surface that is continuous with the first tapered surface. A solenoid characterized in that the taper angle of the tapered surface is within a range of 5 ° or less.
載のソレノイドにおいて、前記突出部の前記一軸に直交
する平面における断面は四角形であるか、又は円を含む
楕円形であることを特徴とするソレノイド。5. The solenoid according to claim 1, wherein a cross section of the protrusion in a plane orthogonal to the one axis is a quadrangle or an ellipse including a circle. Solenoid characterized by.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049180A JP2003249407A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Solenoid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049180A JP2003249407A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Solenoid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003249407A true JP2003249407A (en) | 2003-09-05 |
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ID=28661758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002049180A Withdrawn JP2003249407A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Solenoid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003249407A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013089355A (en) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Dc operation type electromagnetic contactor |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002049180A patent/JP2003249407A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013089355A (en) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Dc operation type electromagnetic contactor |
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