JP2008135590A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】可動鉄芯のような可動芯が移動して突出しそして復帰する際に騒音が発生するのを防ぎ、寿命の低下を防いで小型化を図ることができるソレノイドを提供する。
【解決手段】第１コイル３１は、フレーム１０内において第１マグネット２１の周囲に配置され駆動電流が通電されると磁界を発生して、第１マグネット２１のＳ極とＮ極の位置を反転させて第１マグネット２１と第３マグネット２３との間で可動芯５０を原点位置から移動位置側に向けて磁気的な反発力を発生させ、第２コイル３２は、フレーム１０内の第２ボビン１２に配置されて可動芯５０の第３マグネット２３の周囲に位置されて、第１コイル３１とともに駆動電流２００が通電されると、可動芯５０の第３マグネット２３との間で磁気的な力を生じて可動芯５０を原点位置から移動位置に移動させ、第２ボビン１２の貫通孔６６には可動芯５０が隙間をあけて非接触状態で配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドに関し、特に小型で低騒音で高寿命なソレノイドに関する。

ソレノイドは、コイルが発生する電磁力によって可動鉄芯（プランジャー）を移動させるアクチュエータであり、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換して、可動鉄芯を一定の距離移動させるようになっている。
この種のソレノイドは、ボビンに巻かれたコイルと、ヨークと、ボビンの中空胴内を移動可能な可動鉄芯を備えている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００１−１７８１０４号公報

ところが、特許文献１に開示されたソレノイドでは、可動鉄芯が一定の距離だけ移動して突出して、可動鉄芯がその移動後に元の位置に復帰する際に、可動鉄芯の外周面がボビンの中空胴の内面に当たってしまうので、騒音が発生してしまうおそれがある。特にソレノイドが静粛性の要求される精密機器に設定される場合には、可動鉄芯が移動して突出して移動後に元の位置に復帰する際の騒音を抑制する必要がある。

また、可動鉄芯の外周面がボビンの中空胴の内面に当たってしまうことから、可動鉄芯とボビンの両方に摩耗が生じるので、ソレノイドの使用できる寿命が短くなってしまう。
そこで、本発明は上記課題を解消するために、可動鉄芯のような可動芯が移動して突出しそして復帰する際に騒音が発生するのを防ぎ、寿命の低下を防いで小型化を図ることができるソレノイドを提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明のソレノイドは、通電することにより可動芯を移動させるソレノイドにおいて、
フレームと、
前記フレーム内に配置される第１マグネットと、
前記フレーム内において前記可動芯の周囲に配置される第２マグネットと、
前記可動芯に配置されて前記第１マグネットにより磁気的に吸引される第３マグネットと、
前記フレーム内において前記第１マグネットの周囲に配置されて、駆動電流が通電されると磁界を発生して、前記第１マグネットのＳ極とＮ極の位置を反転させて前記第１マグネットと第３マグネットとの間で前記可動芯を原点位置から移動位置側に向けて磁気的な反発力を発生させるための第１コイルと、
前記フレーム内のボビンに配置され前記可動芯の前記第３マグネットの周囲に位置されて、前記第１コイルとともに前記駆動電流が通電されると、前記可動芯の前記第３マグネットとの間で磁気的な力を生じて前記可動芯を原点位置から移動位置に移動させる第２コイルと、を備え、
前記ボビンは貫通孔を有しており、前記貫通孔には前記可動芯が隙間をあけて非接触状態で配置されていることを特徴とする。

本発明のソレノイドは、好ましくは前記第１コイルは、前記駆動電流とは逆バイアスの駆動電流が通電されると磁界を発生して、前記第１マグネットのＳ極とＮ極の位置をさらに反転させて前記第１マグネットと第３マグネットとの間で前記可動芯を移動位置から原点位置側に向けて磁気的な吸引力を発生させるとともに、
前記第２コイルは、前記第１コイルとともに前記駆動電流とは前記逆バイアスの駆動電流が通電されると、前記可動芯の前記第３マグネットとの間で磁気的な力を生じることで、前記可動芯を前記移動位置から前記原点位置に復帰させることを特徴とする。

本発明のソレノイドは、好ましくは前記第２マグネットは、前記ボビンにおいて前記第２コイルと並べて配置されていることを特徴とする。
本発明のソレノイドは、好ましくは前記可動芯が前記原点位置に位置されている際には、前記第１マグネットと前記第３マグネットが隙間を空けて磁気的に吸引されており、前記第２コイルの中心位置と前記第３マグネットの前記Ｓ極と前記Ｎ極の境界である中心位置とが一致していることを特徴とする。

本発明のソレノイドは、好ましくは前記可動芯が前記移動位置に位置されている際には、前記第２コイルの中心位置と前記第３マグネットの前記Ｓ極と前記Ｎ極の境界である中心位置とがずれており、前記第３マグネットの前記Ｓ極の中心位置と前記第２マグネットのＮ極の中心位置が一致していることを特徴とする。

本発明のソレノイドは、好ましくは前記可動芯は、棒状部分を有しており、前記棒状部分には円筒状の前記第３マグネットが固定されており、前記可動芯の最も大きい外径は、前記第３マグネットの外径と同じであることを特徴とする。

本発明のソレノイドは、好ましくは前記第１コイルは、前記フレーム内の別のボビンに配置されており、前記別のボビンの中には前記第１マグネットが配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、可動鉄芯のような可動芯が移動して突出しそして復帰する際に騒音が発生するのを防ぎ、寿命の低下を防いで小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のソレノイドの好ましい実施形態を示す断面図である。図２は、図１のＧ方向から見たソレノイドの側面図であり、図３は、図１のＦ方向から見たソレノイドの側面図である。

図１に示すソレノイド１は、フレーム１０と、第１ボビン１１と、第２ボビン１２と、第１マグネット２１と、第２マグネット２２と、第３マグネット２３と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、可動鉄芯５０を有している。可動鉄芯５０は可動芯の一例である。
図１に示すソレノイド１は、電流が第１コイル３１と第２コイル３２には流れていない動作停止状態であり、可動鉄芯５０は、第２ボビン１２の貫通孔６６内に収容された状態、すなわち原点Ａ位置にある。

図１のフレーム１０は、中空部６０を有しており、この中空部６０内には、第１ボビン１１と第２ボビン１２と第１マグネット２１と第２マグネット２２と第１コイル３１と第２コイル３２が収容されている。
第１コイル３１と第２コイル３２対して駆動電流を流した際に、フレーム１０は、第１コイル３１と第２コイル３２により発生する磁気を効率よく通す磁気回路を構成するために、強磁性体により形成されている。

フレーム１０の第１端部６１には、取り付け部６３が形成されており、フレーム１０の第２端部６２には、取り付け部６４が形成されている。これらの取り付け部６３，６４は、例えば電子機器の筐体に対してソレノイド１を取り付ける際に用いられる。

まず、図１を参照して、第１ボビン１１と第２ボビン１２について説明する。
第１ボビン１１は、フレーム１０の中空部６０においてフレーム１０の第１端部６１側に配置されている。第２ボビン１２は、フレーム１０の中空部６０において第１ボビン１１からフレーム１０の第２端部６２側に渡って配置されている。第１ボビン１１と第２ボビン１２は、共にプラスチックのような非磁性体により形成されている。

図１に示す第１ボビン１１は、ソレノイド１の中心軸ＣＬに沿って貫通孔６５を有しており、第２ボビン１２は、ソレノイド１の中心軸ＣＬに沿って貫通孔６６を有している。貫通孔６５の内径は、貫通孔６６の内径よりも小さく設定されている。
第１ボビン１１は、第１コイル３１を巻いて保持するために断面Ｕ字型のコイル溝部６７を有しており、第２ボビン１１は、第２コイル３２を巻いて保持するために断面Ｕ字型のコイル溝部６８を有している。

さらに、第２ボビン１１は、第２マグネット２２を配置して保持するために第２マグネットの断面Ｕ字型の保持部７０を有している。コイル溝部６７の内底部の内径Ｄ１は、コイル溝部６８の内底部の内径Ｄ２よりも小さく設定されている。

次に、図１を参照して、第１コイル３１と第２コイル３２について説明する。
第１コイル３１と第２コイル３２は、例えば電気絶縁膜を有する銅線をリング状に巻くことで作られており、駆動電流を流すことで磁気をそれぞれ発生する。第１コイル３１は、第１ボビン１１のコイル溝部６７内に例えば接着剤を用いて固定されている。第２コイル３２は、第２ボビン１２のコイル溝部６８内に例えば接着剤を用いて固定されている。第１コイル３１の中心軸ＣＬ方向の長さＷ１は、第２コイル３２の中心軸ＣＬ方向の長さＷ２に比べて小さく設定されている。

次に、図１を参照して、第１マグネット２１と第２マグネット２２と第３マグネット２３について説明する。
図１に示す第１マグネット２１は、例えば円柱状の永久磁石であり、第１ボビン１１の貫通孔６５内に例えば接着剤を用いて固定されている。第１マグネット２１では中心軸ＣＬに沿って、すなわち第１マグネット２１の軸方向に沿ってＮ極８１とＳ極８２が着磁されており、Ｎ極８１は第１ボビン１１の外側に面しており、Ｓ極８２が貫通孔６０に面する。第１マグネット２１の中心軸ＣＬ方向の長さＬ１は、第１ボビン１１の中心軸ＣＬ方向の長さと同じである。
この第１マグネット２１のＮ極８１とＳ極８２の位置は、第１コイル３１に駆動電流を通電することで、位置を反転する機能を有する。

一方、図１に示す第２マグネット２２は、例えばリング状の永久磁石であり、第２ボビン１２の保持部７０内に例えば接着剤を用いて保持されている。第２マグネット２２では、Ｎ極９１とＳ極９２が中心軸ＣＬとは直交するＴ方向に沿って着磁されている。つまり、第２マグネット２２の内側がＮ極９１であり、第２マグネット２２の外側がＳ極９２である。
この第２マグネット２２は、可動鉄芯５０が突出して一定の距離移動した状態を磁気的に位置決めして保持する機能を有する。

図１に示すように、可動鉄芯５０は棒状の部材であり、可動鉄芯５０はプランジャーとも呼ぶ。可動鉄芯５０の第１端部５１は、第２ボビン１２の貫通孔６６から突出しており、可動鉄芯５０の第１端部５１は、図１では図示していない外部機構部に対して機械的な動作を与える部分である。可動鉄芯５０は、その途中部分から第２端部５２にかけて細い棒状部分５３を有している。この棒状部分５３は、可動鉄芯５０の中心位置において突出して形成されている。

図１に示すように、棒状部分５３の外周面には、円筒状の第３マグネット２３が例えば接着剤を用いて固定されている。第３マグネット２３には、中心軸ＣＬに沿ってＮ極１０１とＳ極１０２が着磁されており、第３マグネット２３の中心軸ＣＬ方向の長さＬ２は、第２コイル３２の中心軸ＣＬ方向の長さＷ２よりも大きい。図１のソレノイド１の停止状態では、第２コイル３２の中心位置Ｃ２は、第３マグネット３２の中心位置Ｃ４と一致している。中心位置Ｃ４は、Ｎ極１０１とＳ極１０２の境界面である。棒状部分５３には円筒状の第３マグネット３２が固定されているが、可動鉄芯５０の最も大きい外径は、第３マグネット３２の外径と同じである

図１に示すように、Ｎ極１０１の中心位置Ｃ１は、第２コイル３２の中心位置Ｃ２に比べて、第１マグネット２１側に位置されており、Ｓ極１０２の中心位置Ｃ３は、第２コイル３２の中心位置Ｃ２に比べて、第２マグネット２２側に位置されている。Ｓ極１０２の端面１１１は、第２マグネット２２の中心位置Ｃ５と一致している。Ｎ極１０１の端面１１２は、第１マグネット２１のＳ極８２の端面１１３と対面している。Ｎ極１０１の端面１１２と第１マグネット２１のＳ極８２の端面１１３の間には、わずかな隙間を有している。

従って、図１に示す可動鉄芯５０が、第２ボビン１２の貫通孔６６内に収容された状態、すなわち原点Ａ位置に配置された状態では、第１マグネット２１のＳ極８２と第３マグネット２３のＮ極１０１とが磁気的に吸引しており、可動鉄芯５０は、第２ボビン１２の貫通孔６６からは出ないようにして固定された状態にある。
しかも、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面は、第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面に対して間隔を離して浮遊しており、可動鉄芯５０と第３マグネット２３が貫通孔６６の内周面には接触していない。

次に、図４を参照して、第１コイル３１と第２コイル３２の電気的な配線例を説明する。
図４に示すように、第１コイル３１と第２コイル３２は、駆動電源１００に対して直列に接続されている。駆動電源１００の駆動電圧は、例えば直流の５Ｖであり、駆動電流は例えば１００ｍＡである。

図５は、駆動電源１００が第１コイル３１と第２コイル３２に対して駆動電流を与える通電パターンの例を示している。
図１に示す可動鉄芯５０が原点Ａ位置にある場合には、第１コイル３１と第２コイル３２に対して与えられる駆動電流はゼロであるが、図１の可動鉄芯５０が原点Ａ位置にある状態から、図４に示す駆動電源１００が第１コイル３１と第２コイル３２に対して駆動電流２００を与えると、可動鉄芯５０は図６に示すように移動Ｂ位置に移動する。その後、駆動電源１００が第１コイル３１と第２コイル３２に対して逆バイアスの駆動電流２０１を与えると、図７に示すように可動鉄芯５０が原点Ａ位置に復帰するようになっている。駆動電流２００と逆バイアスの駆動電流２０１は、例えば１００ｍＡである。

次に、図１と図６と図７を参照して、上述したソレノイド１の可動鉄芯５０の伸長動作と収縮動作について説明する。
図６は、可動鉄芯５０が図１の原点Ａ位置から移動Ｂ位置に移動した状態を示しており、図７は、可動鉄芯５０が移動Ｂ位置から元の原点Ａ位置に復帰した状態を示している。
図１に示すように、可動鉄芯５０が、原点Ａ位置に配置された状態では、第１マグネット２１のＳ極８２と第３マグネット２３のＮ極１０１とが磁気的に吸引しており、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面は、第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面に対して間隔を離して浮遊しており、可動鉄芯５０と第３マグネット２３が貫通孔６６の内周面には接触していない。可動鉄芯５０は、第２ボビン１２の貫通孔６６からはこれ以上出ないようにして固定された状態にある。

図４の駆動電源１００が、図５に示すように駆動電流２００を第１コイル３１と第２コイル３２に通電をすると、図６に示すように可動鉄芯５０が、原点Ａ位置に配置された状態からＳ１方向に所定の移動距離（ストローク）Ｍだけ移動して位置決めされる。
駆動電流２００を第１コイル３１に通電することで、第１コイル３１が発生する磁界により、図６に示すように第１マグネット２１のＮ極８１とＳ極８２の位置が強制的に反転されて、Ｓ極８２に代えてＮ極８１が、可動鉄芯５０の第３マグネット２３のＮ極１０１と対面する。このことから、Ｎ極８１とＮ極１０１とは磁気的な反発を発生するので、可動鉄芯５０はＳ１方向に磁気的に押される。

しかも、駆動電流２００を第２コイル３２に通電することで、第２コイル３２が磁界を発生して第２コイル３２の中心位置Ｃ２にＳ極が生じる。このため、第２コイル３２のＳ極と第３マグネット２３のＳ極１０２が磁気的に反発するとともに、第２コイル３２のＳ極と第３マグネット２３のＮ極１０１が磁気的に吸引するので、可動鉄芯５０はＳ１方向に押される。

このようにして、可動鉄芯５０は磁気的な力によりＳ１方向に押されて可動鉄芯５０はＳ１方向に移動して、第２マグネット２２のＮ極９１と第３マグネット２３のＳ極１０２が磁気的に吸引して、第２マグネット２２のＮ極９１の中心位置Ｃ５と第３マグネット２３のＳ極１０２の中心位置Ｃ３が一致する位置で可動鉄芯５０の移動が停止する。
このように可動鉄芯５０が停止する場合には、Ｎ極１０１の中心位置Ｃ１と第２コイル３２の中心位置Ｃ２が一致している。

図４の駆動電源１００が、図５に示すように駆動電流２００を第１コイル３１と第２コイル３２に通電をすると、図６に示すように可動鉄芯５０が、原点Ａ位置に配置された状態からＳ１方向に所定の移動距離（ストローク）Ｍだけ移動して移動Ｂ位置に位置決めできる。

図６に示すように可動鉄芯５０がＳ１方向に移動する際には、第２コイル３２のＳ極と第３マグネット２３との間に生じる磁気力と、第２マグネット２２と第３マグネット２３のＳ極１０２との間で生じる磁気力が、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面を第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面に対して浮かすことができる磁気的な軸受けを構成している。このため、可動鉄芯５０は磁気的な力によりＳ１方向に押されて移動距離Ｍ移動する際に、双方の接触による騒音の発生を防ぐことができる。しかも、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面と第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面が摩耗するのを防ぐことができ、ソレノイド１の長寿命化を図ることができる。

次に、図４の駆動電源１００が、図５に示すように逆バイアスの駆動電流２０１を第１コイル３１と第２コイル３２に通電をすると、図６に示す可動鉄芯５０が、図７に示すようにＳ２方向に移動して、原点Ａ位置に復帰する。
この場合には、逆バイアスの駆動電流２０１が第１コイル３１に通電されることで、図７に示すように、第１コイル３１が発生する磁界により第１マグネット２１のＮ極８１とＳ極８２の位置が元に戻される。これにより、第１マグネット２１のＳ極８２と第３マグネット２３のＮ極１０１とが対面でき、第１マグネット２１のＳ極８２と第３マグネット２３のＮ極１０１が磁気的に吸引を行うことで、可動鉄芯５０がＳ２方向に移動される。

同時に、逆バイアスの駆動電流２０１が第２コイル３２に通電されると、第２コイル３２の中心位置Ｃ２はＮ極となり、第２コイル３２のＮ極と第３マグネット２３のＮ極１０１が磁気的に反発をする。これにより、可動鉄芯５０がＳ２方向に移動される。
このようにして、可動鉄芯５０は、図６に示す移動Ｂ位置から原点Ａ位置に復帰できるのである。

図７に示すように可動鉄芯５０がＳ２方向に移動する際には、第２コイル３２のＮ極と第３マグネット２３との間に生じる磁気力と、第２マグネット２２と第３マグネット２３のＳ極１０２との間で生じる磁気力が、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面を第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面に対して浮かすことができる磁気的な軸受けを構成している。このため、可動鉄芯５０は磁気的な力によりＳ２方向に押されて移動距離Ｍ移動する際に、双方の接触による騒音の発生を防ぐことができる。しかも、可動鉄芯５０の外周面と第３マグネット２３の外周面と第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面が摩耗するのを防ぐことができ、ソレノイド１の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、可動鉄芯５０のような可動芯が移動して突出して、復帰する際に騒音が発生するのを防ぐことができる。可動鉄芯５０と第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面の摩耗が生じるのを極力防ぐことができる。これにより、ソレノイド１の寿命の低下を防ぐことができる。
しかも、ソレノイド１のフレーム１０は、第１ボビン１１と、第２ボビン１２と、第１マグネット２１と、第２マグネット２２と、第３マグネット２３と、第１コイル３１と、第２コイル３２とを収容している構造なので、ソレノイドの小型化を図ることができる。

ところで、第２コイル３２の構成例を図６と図７に示している。
第２コイル３２は、鉄芯４００と、この鉄芯４００に巻かれているコイル部分４０１，４０２を有している。コイル部分４０１のコイル巻き始め部４０３は、鉄芯４００の一端部から鉄芯４００に対して巻き始めて、中心位置Ｃ２の付近まで巻かれて形成されている。コイル部分４０２は、コイル部分４０１に連続しているが、鉄芯４００の他端部からコイル部分４０１とは逆の巻き方で、中心位置Ｃ２付近までコイル巻き終わり部４０４まで巻かれている。

これにより、図６の移動Ｂ位置に移行する際には、通電することにより、Ｓ極が中心位置Ｃ２に形成され、鉄芯４００の一端部と他端部にはＮ極がそれぞれ形成されるようになっている。これにより、中心位置Ｃ２にはＮ極が形成できる。
また、図７の原点Ａ位置に復帰する際には、第２コイル３２に通電することにより、Ｎ極が中心位置Ｃ２に形成され、鉄芯４００の一端部と他端部にはそれぞれＳ極が形成されるようになっている。これにより、中心位置Ｃ２にはＳ極が形成できる。

次に、図８と図９を参照して、上述したソレノイド１の適用例を説明する。
図８は、ソレノイド１が回転ディスク４００の停止位置決め装置として適用された例を示し、図９は、図８の状態から可動鉄芯５０が移動Ｂ位置に移動して可動鉄芯５０が回転ディスク４００の凹部４０３にはまり込んだ状態を示している。
図８と図９には、外部機構部の一例として、電子機器の筐体内に配置された回転ディスク４００が示されている。この回転ディスク４００は、モータ４０１によりＲ方向に中心４０２を中心として連続回転する。回転ディスク４００は凹部４０３を有しており、この凹部４０３は回転ディスク４００の外周縁部４０４において半径方向に沿って形成されている。

ソレノイド１は、回転ディスク４００の外周縁部４０４の外側に離れて配置されており、可動鉄芯５０は、Ｓ１方向に所定距離移動することで、凹部４０３に嵌まり込むようになっている。
従って、回転ディスク４００が回転していて可動鉄芯５０がＳ１方向に所定距離移動することで、凹部４０３に嵌まり込むことから、回転ディスク４００の回転を一定位置に位置決めして停止させることができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、フレーム１０と、フレーム１０内に配置される第１マグネット２１と、フレーム１０内において可動芯５０の周囲に配置される第２マグネット２２と、可動芯５０に配置されて第１マグネット２１により磁気的に吸引される第３マグネット２３と、第１コイル３１と第２コイル３２を有している。
第１コイル３１は、フレーム１０内において第１マグネット２１の周囲に配置されて、駆動電流が通電されると磁界を発生して、第１マグネット２１のＳ極とＮ極の位置を反転させて第１マグネット２１と第３マグネット２３との間で可動芯５０を原点位置から移動位置側に向けて磁気的な反発力を発生させる。

第２コイル３２は、フレーム１０内の第２ボビン１２に配置され可動芯５０の第３マグネット２３の周囲に位置されて、第１コイル３１とともに駆動電流２００が通電されると、可動芯５０の第３マグネット２３との間で磁気的な力を生じて可動芯５０を原点位置から移動位置に移動させる。第２ボビン１２は貫通孔６６を有しており、貫通孔６６には可動芯５０が隙間をあけて非接触状態で配置されている。

これにより、可動鉄芯のような可動芯が移動して第２ボビン１２の貫通孔６６から突出する際に、第２コイル３２の磁界と第２マグネット２２の磁界と、第３マグネット２３の磁界とにより生じる磁気軸受けにより、可動芯５０は、第２ボビン１２は貫通孔６６に内面に対して非接触で原点位置から移動位置側に向けて移動することができるので、騒音が発生するのを防ぐことができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、第１コイル３１は、駆動電流とは逆バイアスの駆動電流２０１が通電されると磁界を発生して、第１マグネット２１のＳ極とＮ極の位置をさらに反転させて第１マグネット２１と第３マグネット２３との間で可動芯５０を移動位置から原点位置側に向けて磁気的な吸引力を発生させる。第２コイル３２は、第１コイル３１とともに駆動電流とは逆バイアスの駆動電流２０１が通電されると、可動芯５０の第３マグネット２３との間で磁気的な力を生じることで、可動芯５０を移動位置から原点位置に復帰させる。これにより、可動芯５０を移動位置から原点位置に復帰させる際にも、可動芯５０は、第２ボビン１２は貫通孔６６に内面に対して非接触で移動位置から原点位置側に向けて移動することができるので、騒音が発生するのを防ぐことができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、第２マグネット２２は、第２ボビン１２において第２コイル３２と並べて配置されている。これにより、第２マグネット２２と第２コイル３２は、１つの第２ボビン１２により保持することができ、別々にボビンを用意するのに比べて部品点数を減少でき、ソレノイドの小型化が図れる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、可動芯５０が原点位置に位置されている際には、第１マグネット２１と第３マグネット２３が磁気的に吸引されており、第２コイル３２の中心位置Ｃ２と第３マグネット２３のＳ極１０２とＮ極１０１の境界である中心位置Ｃ４とが一致している。これにより、可動芯５０は、第２ボビン１２の貫通孔６６内において、磁気的に吸引することで、安定して保持できる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、可動芯５０が移動位置に位置されている際には、第２コイル３２の中心位置Ｃ２と第３マグネット２３のＳ極１０２とＮ極１０１の境界である中心位置Ｃ４とがずれており、第３マグネット２３のＳ極１０２の中心位置Ｃ３と第２マグネット２２のＮ極９１の中心位置Ｃ５が一致している。これにより、第２コイル３２の中心位置Ｃ２と第３マグネット２３のＳ極１０２とＮ極１０１の境界である中心位置Ｃ４とがずれており、第３マグネット２３のＳ極１０２の中心位置Ｃ３と第２マグネット２２のＮ極９１の中心位置Ｃ５が一致しているので、第３マグネット２３は可動芯５０を磁気的に移動位置において位置決めすることができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、可動芯５０は、棒状部分５３を有しており、棒状部分５３には円筒状の第３マグネット２３が固定されており、可動芯５０の最も大きい外径は、第３マグネット２３の外径と同じである。これにより、可動芯５０と第３マグネット２３は同じ外径を有していることから、可動芯５０と第３マグネット２３が第２ボビン１２の貫通孔６６の内周面に突き当たる突起物が存在せず、可動芯５０は騒音を発生せずに原点位置と移動位置の間で移動することができる。

本発明の実施形態のソレノイド１では、第１コイル３１は、フレーム１０内の別の第１ボビン１１に配置されており、別の第１ボビン１１の中には第１マグネット２１が配置されている。これにより、第１マグネット２１と第１コイル３１は、１つの第１ボビン１１により保持することができ、別々のボビンを用意するのに比べて部品点数を減少でき、ソレノイドの小型化が図れる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、可動鉄芯５０は、可動芯（プランジャー）の一例であるが、可動鉄芯５０は、鉄材により作られているが、鉄材に代えて磁気を通す材料、例えばステンレス（ＳＵＳ４３０）や、磁粉を混ぜたプラスチックのようなソフトフェライトなどを用いても良い。

本発明のソレノイドの好ましい実施形態を示す断面図である。 図１のＧ方向から見たソレノイドの側面図である。 図１のＦ方向から見たソレノイドの側面図である。 第１コイルと第２コイルの電気的な配線例を示す図である。 駆動電源が第１コイルと第２コイルに対して駆動電圧を与える通電パターンの例を示す図である。 可動鉄芯が移動Ｂ位置に移動した状態を示す図である。 可動鉄芯が移動Ｂ位置から元の原点Ａ位置に復帰した状態を示す図である。 本発明のソレノイドの実施形態が適用された例を示し、可動鉄芯が原点Ａ位置にある状態を示す図である。 図８の状態から可動鉄芯が移動Ｂ位置に移動して可動鉄芯が回転ディスクの凹部にはまり込んだ状態を示す図である。

符号の説明

１ ソレノイド
１０ フレーム
１１ 第１ボビン
１２ 第２ボビン
２１ 第１マグネット
２２ 第２マグネット
２３ 第３マグネット
３１ 第１コイル
３２ 第２コイル
５０ 可動鉄芯（可動芯の一例）
４００ 回転ディスク（外部機構部の一例）
４０３ 回転ディスクの凹部

Claims (7)

1. 通電することにより可動芯を移動させるソレノイドにおいて、
   フレームと、
   前記フレーム内に配置される第１マグネットと、
   前記フレーム内において前記可動芯の周囲に配置される第２マグネットと、
   前記可動芯に配置されて前記第１マグネットにより磁気的に吸引される第３マグネットと、
   前記フレーム内において前記第１マグネットの周囲に配置されて、駆動電流が通電されると磁界を発生して、前記第１マグネットのＳ極とＮ極の位置を反転させて前記第１マグネットと第３マグネットとの間で前記可動芯を原点位置から移動位置側に向けて磁気的な反発力を発生させるための第１コイルと、
   前記フレーム内のボビンに配置され前記可動芯の前記第３マグネットの周囲に位置されて、前記第１コイルとともに前記駆動電流が通電されると、前記可動芯の前記第３マグネットとの間で磁気的な力を生じて前記可動芯を原点位置から移動位置に移動させる第２コイルと、を備え、
   前記ボビンは貫通孔を有しており、前記貫通孔には前記可動芯が隙間をあけて非接触状態で配置されていることを特徴とするソレノイド。
2. 前記第１コイルは、前記駆動電流とは逆バイアスの駆動電流が通電されると磁界を発生して、前記第１マグネットのＳ極とＮ極の位置をさらに反転させて前記第１マグネットと第３マグネットとの間で前記可動芯を移動位置から原点位置側に向けて磁気的な吸引力を発生させるとともに、
   前記第２コイルは、前記第１コイルとともに前記駆動電流とは前記逆バイアスの駆動電流が通電されると、前記可動芯の前記第３マグネットとの間で磁気的な力を生じることで、前記可動芯を前記移動位置から前記原点位置に復帰させることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 前記第２マグネットは、前記ボビンにおいて前記第２コイルと並べて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のソレノイド。
4. 前記可動芯が前記原点位置に位置されている際には、前記第１マグネットと前記第３マグネットが隙間を空けて磁気的に吸引されており、前記第２コイルの中心位置と前記第３マグネットの前記Ｓ極と前記Ｎ極の境界である中心位置とが一致していることを特徴とする請求項３に記載のソレノイド。
5. 前記可動芯が前記移動位置に位置されている際には、前記第２コイルの中心位置と前記第３マグネットの前記Ｓ極と前記Ｎ極の境界である中心位置とがずれており、前記第３マグネットの前記Ｓ極の中心位置と前記第２マグネットのＮ極の中心位置が一致していることを特徴とする請求項４に記載のソレノイド。
6. 前記可動芯は、棒状部分を有しており、前記棒状部分には円筒状の前記第３マグネットが固定されており、前記可動芯の最も大きい外径は、前記第３マグネットの外径と同じであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のソレノイド。
7. 前記第１コイルは、前記フレーム内の別のボビンに配置されており、前記別のボビンの中には前記第１マグネットが配置されていることを特徴とする請求項７に記載のソレノイド。

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