JP2008200201A

JP2008200201A - ロータリーソレノイド

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Publication number: JP2008200201A
Application number: JP2007038187A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamawaki; 孝之山脇; Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Manabu Nakamura; 学中村
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: JP5126470B2

Abstract

【課題】トルクの低下を招くことなく薄型化することが可能であり、電動式のパチンコ機の打球発射装置に好適に用いられるロータリーソレノイドを提供する。
【解決手段】ロータ軸１２回りに回動可能に軸支されたロータ６と、ロータ６に対向配置された第１及び第２のヨーク３、４、第１及び第２のヨーク３、４を結合するコア５、及びコア５に巻装したコイル８を含むステータ２とを含むロータリーソレノイド１において、第１のヨーク３と第２のヨーク４のロータ軸方向の寸法を等しく形成し、コア５のロータ軸方向の寸法を第１及び第２のヨーク３、４のロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、コア５に巻装したコイル８の外形のロータ軸方向の寸法を第１及び第２のヨーク３、４のロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、コア５の磁路断面積を第１及び第２のヨーク３、４の磁路断面積と略等しく形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータリーソレノイドに関し、特に電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられるロータリーソレノイドに関する。

従来、電動式のパチンコ機の打球発射装置として、ロータリーソレノイドを駆動源として打球杆を回転させてパチンコ球を発射させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された電動パチンコ機の打球装置の要部側断面図、図６は、図５に示す打球装置における打球杆の動作説明図、図７は、図５に示す打球装置に用いられるロータリーソレノイドＡの分解斜視図である。

打球装置Ｂは、パチンコ台１２５に、操作ハンドル１２０を利用者側１２５ａに位置させて取付けられており、操作ハンドル１２０を握持して回動することによりロータリーソレノイドＡに通電すると、コイル１０６が励磁されてロータ１０４が所定角度回動し、ロータ１０４に直結した打球杆１１０を、図６の実線位置から２点鎖線で示す位置まで回動させ、発射レール１２７上のパチンコ球１２８を打撃発射する。打撃後、打球杆１１０はストッパー１１１に衝突し、この時点でコイル１０６への通電を断つと、ロータリーソレノイドＡはその励磁力が失われ、打球杆１１０は自重とディテントトルクにて調整板１１５側のストッパー１２４と衝接する迄戻る。打球杆１１０がストッパー１２４側に戻った時点でコイル１０６に再び通電されると、再度、打球杆１１０は動作し、次のパチンコ球１２８を打撃する。１２６はパチンコ台１２５の前面カバーである。

図７に示すように、ロータリーソレノイドＡは、固定子ヨーク１０３、ロータ１０４、コイル１０６から構成され、コイル１０６はボビン１０５に巻回されて固定子ヨーク１０３に装着されている。固定子ヨーク１０３は、ケイ素鋼帯をコ字形に打ち抜き、これを所定枚数積層固定して形成され、開放された上部の磁極１０３ａ、１０３ｂ間に、受け入れるロータ１０４の挿入口１０３ｃを形成し、下部には、二つ割りしたコイルボビン１０５を挟持させている。ロータ１０４は、固定子ヨーク１０３における磁極１０３ａ、１０３ｂと対応して二つの突極１０４ａ、１０４ｂを備えており、突極１０４ａ、１０４ｂ以外は扁平に形成されている。１０１は取付基板、１０２は取付基板１０１と一体的に形成されたハウジングであり、ロータ軸１０４ｃは軸受にて軸支され、通孔１３８に挿通した締付ネジ１０８にてブラケット１０７が取付基板１０１に装着されている。

特開平１−３００９７２号公報

近年、パチンコ機に搭載される液晶表示装置の大型化に伴い、パチンコ台１２５の背後の空間において、液晶表示装置やその回路部品の占める割合が大きくなってきているため、これらの液晶表示装置またはその回路部品がロータリーソレノイドと接触してしまい、パチンコ台１２５の背面への部品配置に支障をきたす不具合が生じている。このため、ロータリーソレノイドＡのロータ軸方向の寸法をパチンコ台１２５の厚さ寸法（例えば、１９ｍｍ）に合わせた薄型のロータリーソレノイドが求められている。

しかしながら、特許文献１のロータリーソレノイドＡの構造において、コイル１０６またはボビン１０５のロータ軸方向の寸法を、パチンコ台１２５の厚さ寸法に合わせることにより薄型化した場合、ロータ１０４のロータ軸方向の寸法が小さくなってしまい、ロータ１０４の磁力が低下して所定のトルクが得られず、打球杆１１０を充分に回動できないという問題がある。また、コイル１０６のターン数を少なくすると、起磁力が低下して所定のトルクが得られず、打球杆１１０を充分に回動できないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、トルクの低下を招くことなく薄型化することが可能であり、電動式のパチンコ機の打球発射装置に好適に用いられるロータリーソレノイドを提供することを目的とする。

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。
つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るものである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に、（５）項が請求項２に、（６）項が請求項３に、各々相当する。

（１）永久磁石により一対の磁極が形成され、ロータ軸回りに回動可能に軸支されたロータと、該ロータに対向配置された軟磁性材からなる第１及び第２のヨーク、該第１及び第２のヨークを結合する軟磁性材からなるコア、及び該コアに巻装したコイルを含むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収納するケースと、を備えたロータリーソレノイドにおいて、前記第１のヨークと前記第２のヨークのロータ軸方向の寸法を等しく形成し、前記コアのロータ軸方向の寸法を前記第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、前記コアに巻装したコイルの外形のロータ軸方向の寸法を前記第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、前記コアの磁路断面積を前記第１及び第２のヨークの磁路断面積と略等しくしたことを特徴とするロータリーソレノイド。

本項のロータリーソレノイドによれば、コイルを巻装したコアのロータ軸方向の寸法を、第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく設定し、コイルの外形のロータ軸方向の寸法を、第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくすることにより、ロータのロータ軸方向の寸法及びコイルのターン数のいずれも低減することなく、ロータリーソレノイドを薄型化することが可能になる。
さらに、コアの磁路断面積を第１及び第２のヨークの磁路断面積と略等しくしたことにより、薄型化されたコアにおいても、磁気飽和を防ぐために必要な磁路断面積を確保することが可能となり、起磁力の増大によるコアの磁気飽和を防いで、所望のトルクを得ることができる薄型のロータリーソレノイドを提供することが可能となる。

（２）好ましくは、上記（１）に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記コアの磁路断面積は略一定であるとともに、前記第１及び第２のヨークの磁路断面積の最小値と略等しいものである。
本項のロータリーソレノイドによれば、最小限のスペースを用いて、コアを薄型化するとともに、磁気飽和を防ぐために必要な磁路断面積を確保することが可能となり、起磁力の増大によるコアの磁気飽和を防いで、所望のトルクを得ることができる薄型のロータリーソレノイドを提供することが可能となる。

（３）上記（２）に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第１及び第２のヨークは、前記ロータに対向する面を有する磁極部と、前記磁極部と前記コアとを連結するアーム部とを備えており、該アーム部は略一定の磁路断面積を有するとともに、前記第１及び第２のヨークの磁路断面積の最小値は、前記アーム部の磁路断面積に相当するものであってもよい。

（４）好ましくは、上記（１）から（３）に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第１及び第２のヨーク並びに前記コアは、同一の軟磁性材料からなる所定形状の板状部材をロータ軸方向に積層することにより構成され、前記第１及び第２のヨーク並びに前記コアのロータ軸方向の寸法は、それそれの構成要素を構成する前記板状部材の厚さ寸法及び／又はその積層数により決定されるものである。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第１及び第２のヨークのそれぞれと前記コアは、前記第１及び第２のヨークにそれぞれ形成した凸部を前記コアの両端部に形成した凹部に嵌合させて圧入することにより、機械的及び磁気的に結合されることを特徴とするロータリーソレノイド。
本項のロータリーソレノイドによれば、第１のヨーク、第２のヨーク、及びコアを別体に形成し、かつ、第１のヨークと第２のヨークに凸部を設け、コアに凹部を設けて結合する構造としたため、コイルを巻回したボビンにコアを挿入することにより、容易にコイルをコアに巻装することが可能となる。

（６）上記（１）から（５）に記載のロータリーソレノイドにおいて、電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられ、前記ケースの前記ロータ軸方向の寸法がパチンコ台の厚さ寸法と略等しいことを特徴とするロータリーソレノイド。
本項のロータリーソレノイドによれば、電動式のパチンコ機において、パチンコ台の背後の空間を占有しないため、他の部品との干渉を回避することができるとともに、打球杆の回動のために十分なトルクを発生させる打球発射装置を実現することができる。

本発明は、このように構成したので、コイルの起磁力を大きくしてもコアに磁気飽和を生じさせることなく、ロータリーソレノイドを薄型化することが可能となる。また、それによって、電動パチンコ機において、打球杆を回動させるロータリーソレノイドのトルクの低下を招くことなく、そのロータリーソレノイドを収容するケースの寸法をパチンコ台の厚さと略等しい寸法に合わせて、パチンコ台の背後の空間を占有しない、薄型の打球発射装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるロータリーソレノイドの斜視図、図２は、図１に示すロータリーソレノイドの分解斜視図、図３は、図１に示すロータリーソレノイドのケースを取り除いた状態の平面図、図４は、図３の側面図である。

図２に示すように、ロータリーソレノイド１は、ロータ軸をなすシャフト１２、円筒状のスリーブ１３、及び中空円筒状の永久磁石１４から構成されるロータ６と、第１のヨーク３及び第２のヨーク４、第１のヨーク３及び第２のヨーク４を連結するコア５、及びボビン７に巻回されてコア５に巻装されたコイル８から構成されるステータ２と、容器１０及び蓋１１から構成されて内部にロータ６及びステータ２を収納するケース９とを備えている。

ロータ６において、シャフト１２は、大径部１２ｂと小径部１２ｃからなる二段軸構造（図４参照）を有しており、シャフト１２の小径部１２ｃの先端部には、その外周面にねじ部１２ａが形成されている。シャフト１２は、大径部１２ｂをスリーブ１３の中央に圧入することによりスリーブ１３に装着される。また、永久磁石１４は、その内周面に複数の凹部１４ａが形成されており（図３参照）、スリーブ１３の外周面に形成した複数の凸部１３ａを永久磁石１４の内周面に形成した凹部１４ａに嵌め合わせ、接着剤にてスリーブ１３の外周面に固着される。

永久磁石１４は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のボンド磁石から形成され、永久磁石１４の外周部は一対のＮ極とＳ極からなる２極着磁となっている。スリーブ１３は、磁性材料（例えば純鉄）から形成されて永久磁石１４のバックヨークとして機能している。また、シャフト１２の小径部１２ｃにはＤカット１２ｄが施されており、シャフト１２に取り付けるパチンコ機の打球杆（図示は省略する）に施されたＤカットと嵌合させることにより、シャフト１２と打球杆との位置合わせに用いられる。

ステータ２において、第１のヨーク３及び第２のヨーク４は、互いに同一形状を有して左右対称に対をなすように配置されており（図３参照）、それぞれロータ６に対向する平面視円弧状の磁極面３ｃ、４ｃを有する磁極部３ｂ、４ｂと、磁極部３ｂ、４ｂとコア５とを連結する略角柱状のアーム部３ａ、４ａとを備えている。コア５は、略角柱状に形成され、コイル８を巻回したボビン７にコア５を挿入することによりコイル８が巻装されており、その一側面５ｂの両端部には、凹部５ａが形成さている。そして、第１及び第２のヨーク３、４のアーム部３ａ、４ａの端面３ｄ、４ｄには、それぞれ凸部３ｅ、４ｅが形成されており、この凸部３ｅ、４ｅをコア５の凹部５ａ、５ａにそれぞれ嵌合させて圧入することにより、コア５が第１のヨーク３及び第２のヨーク４と機械的及び磁気的に結合される。また、コア５が挿入されるボビン７の一方のフランジには端子部７ａが一体に形成され、端子部７ａにはコイル８に給電するための端子ピン７ｂが植設されている。

図４に示すように、第１のヨーク３及び第２のヨーク４並びにコア５は、軟磁性材料である鋼板（例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣ）、ケイ素鋼板などの電磁鋼板）をそれぞれ所定形状に打ち抜き、所定枚数を積層して構成されている。所定形状に打ち抜かれた鋼板には、複数のカシメ部（図示は省略する）が形成されており、このカシメ部は一方の面側に突出する凸部と、他方の面が凹んだ凹部を形成しており、隣接する一方の鋼板の凸部を他方の鋼板の凹部に嵌合させて圧着することにより相互に密着固定されて積層されている。なお、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）は、他の鋼板に比べて安価であるため、ロータリーソレノイド１を安価に製作できる点で、本実施形態における第１及び第２のヨーク３、４並びにコア５を構成する材料として好ましいものである。

以上のように構成されたロータ６及びステータ２を有するロータリーソレノイド１の構成は、次のようなものである。ロータ６は、図３に示すように、ステータ２の第１のヨーク３の磁極面３ｃと第２のヨーク４の磁極面４ｃとの間に所定の空隙を有しつつ、玉軸受１５、１６にて回動可能に軸支されている。そして、玉軸受１５、１６は、図２に示すように、それぞれ軸受ホルダー１７、１８に圧入にて装着され、軸受ホルダー１７は、非磁性材（例えば、アルミ合金）から形成される容器１０の開口１９に圧入され、軸受ホルダー１８は、同様に非磁性材（例えば、アルミ合金）から形成される蓋１１の開口２０に圧入にて装着される。また、ステータ２の第１のヨーク３の孔３ｆ及び第２のヨーク４の孔４ｆには、非磁性材（例えば、真鍮、オーステナイト系ステンレス鋼）からなるピン２２が、それぞれ圧入により取り付けられており、これらのピン２２は、容器１０と蓋１１を取り付ける際に、その両端がそれぞれ容器１０の孔１０ａと蓋１１の孔１１ａに位置決めされることにより、容器１０と蓋１１の軸線を合わせるための位置決め用として用いられる。また、スリーブ１３と軸受１６の間には、予圧を付与するためのコイルばね２１が介装される。
そして、蓋１１を容器１０に合わせた後、蓋１１の外周縁１１ｂを複数個所カシメて結合させることにより、ケース９の内部にロータ６及びステータ２が収納されたロータリーソレノイド１（図１参照）が構成される。

本実施形態におけるロータリーソレノイド１は、電動式パチンコ機の打球発射装置に好適に適用されるものであり、その場合、ケース９のロータ軸方向の寸法Ｌ（図１参照）が、パチンコ台（例えば、図５に示すパチンコ台１２５）の厚さ寸法（例えば、１９ｍｍ）と同じになるように形成され、パチンコ台の背後に突出しない薄型の打球発射装置を実現するものである。以下、図３及び図４を参照して、このような薄型化を可能とする本実施形態の構成の特徴について詳述する。

ロータリーソレノイド１において、第１のヨーク３、第２のヨーク４、及びコア５は、いずれも同じ厚さ寸法の冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）を所定形状に打ち抜き、それらの鋼鈑を積層することにより構成されており、第１のヨーク３と第２のヨーク４は、同じ枚数（図４に示す例では９枚）の鋼鈑を積層し、コア５は、第１及び第２のヨーク３、４よりも少ない枚数（図４に示す例では６枚）の鋼鈑を積層して形成している。したがって、第１及び第２のヨーク３、４の積層厚さ寸法（すなわち、ロータ軸方向の寸法）Ｂは同一の寸法であり、これに対して、図４に示すように、コア５の積層厚さ寸法（すなわち、ロータ軸方向の寸法）ｂは、第１及び第２のヨーク３、４の積層厚さ寸法Ｂよりも小さいものである。

この際、コア５の積層厚さ寸法ｂは、必要とするトルクから概略算出されるコイル８のターン数等に基づいて、コア５に巻装したコイル８の外形のロータ軸方向の寸法ｗが、第１及び第２のヨーク３、４の積層厚さ寸法Ｂと略等しくなるように設定されている。
したがって、本実施形態におけるロータリーソレノイド１では、ロータ軸方向の寸法Ｌがパチンコ台の厚さ寸法（例えば、１９ｍｍ）と同じになるように形成されたケース９に対して、第１及び第２のヨーク３、４のロータ軸方向の寸法Ｂを、ケース９の内側寸法と略等しくなるように構成して、使用可能な厚さを最大限に利用しても、コイル８のターン数を、必要とするトルクに対応する起磁力を発生するために要するターン数から低減することなく、コイル８を含むステータ２の全体を、ケース９内に収めることが可能となる。

同時に、本実施形態において、コア５の幅寸法ａは、コア５の磁路断面積（ａ×ｂ）を、第１及び第２のヨーク３、４のアーム部３ａ、４ａの磁路断面積（Ａ×Ｂ）と略等しくするために必要な寸法に設定されている。
本実施形態では、第１及び第２のヨーク３、４中の磁路断面積は、アーム部３ａ、４ａにおける略一定の断面積（Ａ×Ｂ）から、磁極部３ｂ、４ｂの磁極面３ｃ、４ｃに向かって増大するものであり、最小値であるアーム部３ａ、３ｂの断面積（Ａ×Ｂ）は、第１及び第２のヨーク３、４が、少なくとも使用範囲の最大の起磁力に対して飽和しない程度の大きさを有するものである。したがって、コア５の磁路断面積（ａ×ｂ）を、アーム部３ａ、３ｂの磁路断面積（Ａ×Ｂ）と等しくすることによって、必要とする幅寸法ａを最小限に留めつつ、薄型化されたコア５における磁気飽和を防ぐことができる。

以上、説明したように、本実施形態におけるロータリーソレノイド１は、ロータ６に対向する第１のヨーク３及び第２のヨーク４の積層厚さ寸法Ｂに比してコイル８を巻装したコア５の積層厚さ寸法ｂを小さく、かつ、コア５の断面積（ａ×ｂ）を第１のヨーク３及び第２のヨーク４のアーム部３ａ、４ａの断面積（Ａ×Ｂ）と等しくなるように設定した構成のため、コイル８の起磁力を大きくしてもコア５が磁気飽和を生じることなくロータリーソレノイド１を薄型化できる結果、このロータリーソレノイド１を電動式パチンコ機の打球発射装置に適用した場合、ロータ６及びステータ２を収納するケース９のロータ軸方向の寸法を、パチンコ台の厚さ寸法と略等しい寸法に合わせることができる。
なお、本発明のロータリーソレノイドは本実施形態に限定されるものではないことは勿論である。

本発明の一実施形態におけるロータリーソレノイドを示す斜視図である。図１に示すロータリーソレノイドの分解斜視図である。図１のケースを取り除いた状態を示した平面図である。図３の側面図である。従来の電動パチンコ機における打球装置の要部側断面図である。図５に示す打球装置における打球杵の動作説明図である。図５に示す打球装置に用いられる従来のロータリーソレノイドの分解斜視図である。

符号の説明

１：ロータリーソレノイド、２：ステータ、３：第１のヨーク、４：第２のヨーク、５：コア、６：ロータ、８：コイル、９：ケース、１２：シャフト（ロータ軸）、１４：永久磁石

Claims

永久磁石により一対の磁極が形成され、ロータ軸回りに回動可能に軸支されたロータと、該ロータに対向配置された軟磁性材からなる第１及び第２のヨーク、該第１及び第２のヨークを結合する軟磁性材からなるコア、及び該コアに巻装したコイルを含むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収納するケースと、を備えたロータリーソレノイドにおいて、
前記第１のヨークと前記第２のヨークのロータ軸方向の寸法を等しく形成し、前記コアのロータ軸方向の寸法を前記第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、前記コアに巻装したコイルの外形のロータ軸方向の寸法を前記第１及び第２のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、前記コアの磁路断面積を前記第１及び第２のヨークの磁路断面積と略等しくしたことを特徴とするロータリーソレノイド。
前記第１及び第２のヨークのそれぞれと前記コアは、前記第１及び第２のヨークにそれぞれ形成した凸部を前記コアの両端部に形成した凹部に嵌合させて圧入することにより、機械的及び磁気的に結合されることを特徴とする請求項１に記載のロータリーソレノイド。
電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられ、前記ケースの前記ロータ軸方向の寸法がパチンコ台の厚さ寸法と略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーソレノイド。