JP2016004801A - Solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動子を保持する自己保持機能を有するソレノイドに関する。 The present invention relates to a solenoid having a self-holding function for holding a mover.
ソレノイドの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1のソレノイド8は、特許文献1の図1に示すように、励磁コイル10、励磁コイル10の内周面内側に配設された磁性体のプランジャ9、永久磁石19および固定鉄心18を備えている。プランジャ9は、永久磁石19によって生じる吸引力により、プランジャ9の端面と固定鉄心18の端面とが突き当たる位置に保持されている。この場合、プランジャ9に作用する吸引力は、永久磁石19によって生じる磁束の密度(磁束密度)および磁束が作用する面積(吸着面積)によって定まる。この吸着面積は、固定鉄心18の端面に対向するプランジャ9の端面の面積によって定まる。
ここで、プランジャ9に作用する吸引力を大きくするために、プランジャ9の端面の面積を大きくすることは、プランジャ9が励磁コイル10の内周面内側に配設されていることから、励磁コイル10の径を大きくする必要があるため、コイル2の大きさに影響を及ぼす。また、プランジャ9に作用する吸引力を大きくするために、永久磁石19の磁束密度を高くすることは、コスト面に影響を及ぼす。
As a type of solenoid, one disclosed in
Here, in order to increase the attractive force acting on the plunger 9, the area of the end surface of the plunger 9 is increased because the plunger 9 is disposed inside the inner peripheral surface of the
これに対し、ソレノイドの一形式として、特許文献2に示されているものが知られている。特許文献2のソレノイド1は、特許文献2の図1に示すように、ソレノイドコイル2、ソレノイドコイル2の前端部に配設された磁性体16、ソレノイドコイル2の内周面内側を移動可能に配設されたプランジャ20、磁性体16と対向するようにプランジャ20に固定された円板状のマグネットアッセンブリ30を備えている。プランジャ20は、マグネットアッセンブリ30と磁性体16とが接触する位置に、マグネットアッセンブリ30と磁性体16との吸引力によって保持される。マグネットアッセンブリ30は、ソレノイドコイル2の内側ではなく、磁性体16が配設されたソレノイドコイル2の前端部に対向するように配設されているため、ソレノイドコイル2の大きさにかかわらず、マグネットアッセンブリ30と磁性体16とが接触する面積(吸着面積)を比較的大きくすることができる。このように、ソレノイド1は、コイル2の大型化を招くことなく、磁性体16とマグネットアッセンブリ30との吸引力を比較的大きくすることができる。
On the other hand, what is shown by
しかしながら、上述した特許文献2に記載のソレノイド1においては、プランジャ20とマグネットアッセンブリ30とが固定されているため、プランジャ20の移動とともにマグネットアッセンブリ30も移動する。よって、プランジャ20が移動して、マグネットアッセンブリ30と磁性体16とが接触するときに発生する衝撃が、マグネットアッセンブリ30を構成する永久磁石32に直接的に作用するため、永久磁石32の割れが発生する恐れがある。永久磁石32に衝撃がかかることは、ソレノイド1の信頼性に影響を及ぼす。
However, in the
そこで、本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、可動子を保持する自己保持機能を有するソレノイドにおいて、大型化を招くことなく可動子に作用する吸引力を比較的大きくするとともに、信頼性を向上することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and in a solenoid having a self-holding function for holding the mover, the suction force acting on the mover is made relatively large without causing an increase in size. At the same time, it aims to improve reliability.
上記の課題を解決するため、請求項1に係るソレノイドは、第一面と、第一面とは異なる第二面と、径方向外側の周面を延びる外周面と、径方向内側の周面に延びる内周面とを有し、かつ、通電されることにより第一磁束を発生する筒状のコイルと、コイルの外周面に沿って延びる外周部と、コイルの内周面に沿って延びる内周部と、コイルの第一面に沿って延び、かつ、外周部の一端部と内周部の一端部とを連結する連結部と、を備え、第一磁束が流れる磁気回路を形成するヨークと、コイルの第二面に対向し、かつ、ヨークの外周部および内周部のうちの一方に接触するとともに、ヨークの外周部および内周部のうちの他方からコイルの径方向に所定距離離れて配設され、第一磁束が流れる方向と反対方向に磁気回路を流れる第二磁束を発生するマグネットと、マグネットに対向するとともに、ヨークの外周部および内周部のうちの他方と接触可能に、かつ、マグネットからコイルの軸方向に所定距離離れて配設された磁性体の可動子と、を備えたソレノイドであって、可動子は、ヨークの外周部および内周部のうちの他方に接触する第一位置と、ヨークの外周部および内周部のうちの他方から、コイルの軸方向において、第一位置よりもさらに離れた第二位置との間を移動し、可動子が第一位置に位置する場合、コイルが通電されていないとき、第二磁束によって発生し、可動子をマグネットに向けて吸引する第一吸引力により、第一位置に保持され、コイルが通電されておらず、可動子が第一吸引力によって第一位置に保持されている場合、第一吸引力が可動子に対して作用する方向と反対方向に、第一吸引力より小さい所定外力が外部部材によって可動子に作用するとき、コイルが通電されて第一磁束が発生することにより、第一吸引力が所定外力より小さい第二吸引力に変更されることにより、第一位置から第二位置に移動し、可動子が第二位置に位置する場合、外部部材による所定外力と、少なくとも第二磁束によって発生し、可動子をマグネットに向けて吸引する第三吸引力とが可動子に作用するとき、所定外力が取り除かれることにより、第二位置から第一位置に移動する。
これによれば、マグネットがコイルの第二面に対向するように配設され、可動子がマグネットに対向するように配設されているため、可動子がコイルの内周面内側に配設されている場合に比べて、マグネットによって生じる第二磁束が作用する可動子の面積(吸着面積)を大きくすることができる。よって、コイルの大型化を招くことなく可動子に作用する吸引力を比較的大きくすることができる。
また、マグネットは、可動子に固定されていないため、可動子が移動する場合においても移動せず、かつ、可動子から所定距離離れて空間をおいて配設されている。これにより、可動子が移動して、可動子とヨークの外周部および内周部のうちの他方とが接触するときに発生する衝撃が、マグネットに直接的に作用しない。よって、マグネットの割れの発生が抑制されるため、ソレノイドの信頼性を向上することができる。
In order to solve the above problems, a solenoid according to
According to this, since the magnet is disposed so as to face the second surface of the coil and the mover is disposed so as to face the magnet, the mover is disposed inside the inner peripheral surface of the coil. Compared with the case where it has, the area (attraction | suction area) of the needle | mover which the 2nd magnetic flux produced by a magnet acts can be enlarged. Therefore, the attractive force acting on the mover can be made relatively large without increasing the size of the coil.
Further, since the magnet is not fixed to the mover, it does not move even when the mover moves, and is disposed at a predetermined distance from the mover. Thereby, the impact that occurs when the mover moves and the other of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the yoke comes into contact does not directly act on the magnet. Therefore, since the occurrence of magnet breakage is suppressed, the reliability of the solenoid can be improved.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係るソレノイドにおいて、ヨークの外周部および内周部のうちの一方のマグネットが接触する部位には、コイルの径方向に延びるフランジ部が、ヨークの外周部および内周部のうちの他方からコイルの径方向に所定距離離れて全周に亘って形成されている。
これによれば、フランジ部によって、ヨークの外周部および内周部のうちの一方のマグネットが接触する部位の面積を大きくすることができるため、第二磁束をさらに大きくすることができる。よって、可動子に作用する吸引力をさらに大きくすることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the solenoid according to the first aspect, a flange portion extending in a radial direction of the coil is provided at a portion where one of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the yoke contacts. The outer periphery and the inner periphery of the coil are formed over the entire circumference at a predetermined distance in the radial direction of the coil.
According to this, since the area of the part which one magnet of the outer peripheral part and inner peripheral part of a yoke contacts can be enlarged by a flange part, a 2nd magnetic flux can be enlarged further. Therefore, the suction force acting on the mover can be further increased.
また、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係るソレノイドにおいて、可動子をマグネットに向けて押圧するスプリングをさらに備え、スプリングの押圧力は、可動子が第一位置に位置するとき、スプリングの押圧力と第二吸引力との合力の大きさが所定外力の大きさよりも小さくなるように設定されている。
これによれば、スプリングが可動子をマグネットに向けて押圧するため、可動子を第二位置から第一位置に確実に復帰させることができる。
The invention according to
According to this, since the spring presses the mover toward the magnet, the mover can be reliably returned from the second position to the first position.
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3の何れか一項に係るソレノイドにおいて、可動子には、所定外力が作用する非磁性体のシャフトが固定されている。
これによれば、可動子には、所定外力が作用するシャフトが固定されているため、所定外力を可動子に確実に作用させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the solenoid according to any one of the first to third aspects, a non-magnetic shaft on which a predetermined external force acts is fixed to the mover.
According to this, since the shaft on which the predetermined external force acts is fixed to the mover, the predetermined external force can be reliably applied to the mover.
以下、本発明による可動子を保持する自己保持機能を有するソレノイドの一実施形態について図面を参照しながら説明する。ソレノイド10は、図1に示すように、コイル1、ヨーク2、マグネット3、可動子4、シャフト5、複数の軸受6、スプリング7および保持部材8を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a solenoid having a self-holding function for holding a mover according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
コイル1は、導線が円筒状に巻かれたものである。コイル1は、一方(図1の左側)の端面である第一面1a、他方(図1の右側)の端面である第二面1b、径方向外側の周面に延びる外周面1cおよび径方向内側に延びる内周面1dを有している。また、コイル1は、例えば樹脂性のボビン(図示なし)に巻かれている。導線の両端は、ソレノイド10の外部に引き出されており、電流制御装置(図示なし)に接続されている。電流制御装置は、コイル1に供給される直流電流を制御するものである。具体的には、電流制御装置は、コイル1に直流電流を供給または遮断する制御を行う。また、コイル1は、通電されることにより、図2に破線にて示す第一磁束M1を発生する。
The
ヨーク2は、磁気回路を形成するものである。ヨーク2は、鉄等の磁性体によって形成され、図1に示すように、外周部材(特許請求の範囲の外周部)2a、ベース部材2bおよびフランジ部材2cを備えている。外周部材2aは、コイル1の外周面1cに沿って延びる円筒状に形成されている。また、ベース部材2bは、コイル1の内周面1dに沿って延びる円筒状に形成された内周部2b1およびコイル1の第一面1aに沿って延びる端面部(特許請求の範囲の連結部に相当)2b2を備えている。内周部2b1の一端部(図1の左側の端部)の開口部周縁と端面部2b2の内周縁とが連続して形成されている。また、端面部2b2の外周縁と外周部材2aの一端部(図1の左側の端部)の開口部周縁とが、例えばかしめられることにより接合(連結)されている。このように、端面部2b2は、外周部材2aの一端部と内周部2b1の一端部(図1の左側の端部)とを連結する。また、外周部材2aおよび端面部2b2は、ソレノイド10の外郭を構成する。
The
フランジ部材2cは、フランジ部2c1および円筒部2c2を備えている。フランジ部2c1は、内周部2b1の他端(図1の右側の端)から、径方向外側に延びるように、全周に亘って形成されている。また、フランジ部2c1は、外周部材2aから径方向に所定距離離れて形成されている。具体的には、フランジ部2c1の外周面と外周部材2aの内周面とが所定距離離れるように第一隙間G1が設けられている。第一隙間G1は、フランジ部2c1と外周部材2aとの間で、磁気回路に流れる磁束が短絡しない大きさに設定されている。円筒部2c2は、内周部2b1と嵌合する部位である。円筒部2c2は、内周部2b1に、例えば圧入されることにより固定されている。円筒部2c2は、フランジ部2c1の内周縁から軸方向に突出するように形成されている。また、円筒部2c2の内周面と内周部2b1の内周面とは略同一面となるように設定されている。これらによって、コイル1が通電された場合、ヨーク2によって形成される磁気回路には、第一磁束M1が図2に破線にて示す方向に流れる。
The
マグネット3は、永久磁石である。マグネット3は、円板状に形成されている。マグネット3は、図1に示すように、一方面(図1の左側の面)がコイル1の第二面1bに対向し、かつ、フランジ部2c1の端面(図1の右側の端面)に接触している。マグネット3とフランジ部2c1とは、例えば接着により固定されている。マグネット3は、外周部材2aから径方向に所定距離離れて配設されている。具体的には、マグネット3の外周面と外周部材2aの内周面とが所定距離離れるように第二隙間G2が設けられている。第二隙間G2は、マグネット3と外周部材2aとの間で、マグネット3によって生じる第二磁束M2が短絡しない大きさに設定されている。また、第二磁束M2は、図1および図2に示すように、第一磁束M1の方向と反対方向に磁気回路を流れている。さらに、マグネット3には、シャフト5を貫通する貫通穴3aが形成されている。
The
可動子4は、例えば鉄等の磁性体によって形成されている。可動子4は、円板状に形成されている。可動子4は、一方面(図1の左側の面)が、マグネット3の他方面(図1の右側の面)に対向するとともに、外周部材2aの他端面(図1の右側の端面)に接触可能に配設されている。図1に示す可動子4は、外周部材2aの他端面に接触する第一位置P1に位置している状態を表している。また、可動子4は、マグネット3から軸方向に所定距離離れて配設されている。具体的には、可動子4の一方面とマグネット3の他方面とが軸方向に所定距離離れるように第三隙間G3が設けられている。第三隙間G3は、可動子4が移動することにより発生する衝撃が、マグネット3に直接的に作用しない大きさに設定されている。なお、第二磁束M2によって発生する可動子4に作用する吸引力を大きくするためには、第三隙間G3を小さく設定する。また、可動子4には、シャフト5の一端部(図1の右側の端部)が固定されている。例えば可動子4に雌ねじ、シャフト5の一端部に雄ねじが形成され、可動子4とシャフト5とがねじ部にて固定されている。
The
シャフト5は、例えばステンレス等の非磁性体によって円柱状に形成されている。シャフト5は、複数の軸受6を介して、ヨーク2の内側に軸方向に移動可能に配設されている。シャフト5の長さは、他端部(図1の左側の端部)がヨーク2から突出する長さに設定されている。軸受6は、例えばすべり軸受である。
The shaft 5 is formed in a cylindrical shape by a nonmagnetic material such as stainless steel. The shaft 5 is disposed inside the
スプリング7は、可動子4の他方面側に配設され、可動子4をマグネット3に向けて押圧するものである。スプリング7は、例えばコイルばねである。保持部材8は、ソレノイド10の外郭を構成するとともに、スプリング7を保持するものである。保持部材8は、例えばステンレス等の非磁性体によって、有底円筒状に形成されている。さらに、保持部材8には、底面中央部に貫通穴8a、および、貫通穴8aの周縁から軸方向に可動子4側に円筒状に突出する突出部8bが形成されている。
The
次に、ソレノイド10における可動子4の作動について説明する。はじめに、図1に示すように、可動子4が第一位置P1に保持されている場合について説明する。この場合、コイル1が通電されていないため、第一磁束M1が発生していない。よって、磁気回路には、第二磁束M2のみが流れている。このとき、可動子4には、第一吸引力F1が図1の左方向に作用する。すなわち、第一吸引力F1は、可動子4が第一位置P1に位置する場合、コイル1が通電されていないとき、第二磁束M2のみによって発生し、可動子4をマグネット3に向けて吸引する吸引力Fである。吸引力Fとは、第一磁束M1および第二磁束M2の少なくとも一方によって生じ、可動子4をコイル1およびマグネット3に向けて吸引する力である。
Next, the operation of the
また、可動子4には、スプリング7から第一押圧力Fs1が図1の左方向に作用している。第一押圧力Fs1は、可動子4が第一位置P1に位置する場合における可動子4に作用するスプリング7からの押圧力Fsである。すなわち、可動子4は、第一吸引力F1および第一押圧力Fs1よって、第一位置P1に保持される。
Further, a first pressing force Fs1 is applied to the
また、シャフト5の他端部には、ソレノイド10の外部から外部部材(図示なし)によって所定外力Fgが図1の右方向に作用する。シャフト5と可動子4とが固定されているため、可動子4に所定外力Fgが作用する。ここで、可動子4が第一位置P1に位置する場合、第一吸引力F1と第一押圧力Fs1との合力が、所定外力Fgより大きくなるように(F1+Fs1>Fg)、第二磁束M2の大きさおよびスプリング7のばね定数等が設定されている。これにより、所定外力Fgが可動子4に作用する場合においても、可動子4が第一位置P1に保持される。
Further, a predetermined external force Fg acts on the other end of the shaft 5 from the outside of the
次に、可動子4が第一位置P1から第二位置P2に移動する場合について説明する。第二位置P2は、図2に示すように、可動子4が外周部材2aの他端面から、コイル1の軸方向において、図2の右側に第一位置P1よりもさらに離れた位置である。可動子4を第一位置P1から第二位置P2に移動させる場合、コイル1が電流値Iαにて所定時間通電される。所定時間は、可動子4が外周部材2aの他端面から離れるために十分な時間である。所定時間は、例えば、0.5秒である。そして、コイル1が電流値Iαにて通電されるにより、図3に示すように、吸引力Fが、第一吸引力F1(点A)から第一磁束M1によって第二吸引力F2(点B)に低下する。第二吸引力F2は、コイル1に電流値Iαが通電されたときの第一位置吸引力Fp1である。第一位置吸引力Fp1は、可動子4が第一位置P1に位置する場合、第一磁束M1および第二磁束M2の少なくとも一方によって発生し、可動子4をコイル1およびマグネット3に向けて吸引する吸引力Fである。
Next, the case where the
ここで、第一位置吸引力Fp1について、図3のグラフを用いて説明する。第一位置吸引力Fp1は、実線にて示されている。第一位置吸引力Fp1は、コイル1に通電される電流値Iに応じて変化する。具体的には、コイル1が通電されず、電流値Iがゼロの場合、第一位置吸引力Fp1は、上述した第一吸引力F1である(点A)。そして、コイル1が通電され、電流値Iがゼロから大きくなると、第一磁束M1が発生する。第一磁束M1と第二磁束M2とは磁気回路を流れる方向が反対方向であることにより(図2参照)、第一磁束M1が第二磁束M2を打ち消すように作用する。これにより、第一位置吸引力Fp1は、第一吸引力F1(点A)から低下する。そして、電流値Iが、ゼロから第一磁束M1と第二磁束M2とが等しくなるまで大きくなると、第一位置吸引力Fp1は、ゼロになる(点C)。さらに、この状態(点C)から電流値Iが大きくなると、第一磁束M1が第二磁束M2より大きくなるため、第一磁束M1による第一位置吸引力Fp1が生じる。したがって、第一位置吸引力Fp1がゼロから大きくなる。すなわち、第二吸引力F2(点B)は、電流値Iαに応じて変化する。
Here, the first position suction force Fp1 will be described using the graph of FIG. The first position suction force Fp1 is indicated by a solid line. The first position attractive force Fp1 changes according to the current value I applied to the
ここで、第二吸引力F2と第一押圧力Fs1との合力が所定外力Fgより小さくなるように(F2+Fs1<F3)、電流値Iαの範囲Ihが設定されている。範囲Ihは、電流制御装置に供給される電圧のばらつきやコイル1の温度変化等によって、電流値Iαが変化する範囲である。このように、コイル1が通電されることにより、可動子4を第一位置P1に保持する第一吸引力F1が第二吸引力F2に変更されることにより、第二吸引力F2と第一押圧力Fs1との合力が所定外力Fgより小さくなるため、可動子4が第一位置P1から第二位置P2へ移動する。
Here, the range Ih of the current value Iα is set so that the resultant force of the second suction force F2 and the first pressing force Fs1 is smaller than the predetermined external force Fg (F2 + Fs1 <F3). The range Ih is a range in which the current value Iα changes due to variations in voltage supplied to the current control device, temperature changes of the
可動子4が第二位置P2に位置する場合、図2に示すように、可動子4には、所定外力Fgと第一押圧力Fs1より大きい第二押圧力Fs2とが作用する。第二押圧力Fs2は、可動子4が第一位置P1から第二位置P2に移動した場合、スプリング7が圧縮されることにより生じる押圧力Fsである。さらに、この場合、可動子4には、第二位置吸引力Fp2(特許請求の範囲の第三吸引力に相当)が作用する。第二位置吸引力Fp2は、可動子4が第二位置P2に位置する場合に、少なくとも第二磁束M2によって発生する可動子4をコイル1およびマグネット3に向けて吸引する吸引力Fである。可動子4が第二位置P2に位置する場合は、可動子4が第一位置P1に位置するときに比べ、可動子4とコイル1およびマグネット3とが離れているため、可動子4に作用する磁束の密度が低い。したがって、第二位置吸引力Fp2の大きさは、第一位置吸引力Fp1の大きさ以下になる。第二位置吸引力Fp2は、図3にて一点破線にて示されている。第二位置吸引力Fp2は、第一位置吸引力Fp1と同様に、電流値Iによって生じる第一磁束M1に変化に応じて変化する。
When the
また、本実施形態においては、可動子4が第二位置P2に位置する場合、コイル1が通電されないように設定されている。これにより、可動子4には、図3に示す点Dにおける第二位置吸引力Fp2が作用する。点Dにおける第二位置吸引力Fp2は、電流値Iがゼロであるため、第二磁束M2のみによって発生する。
これらにより、第二位置P2は、具体的には、第二位置吸引力Fp2と第二押圧力Fs2との合力と、所定外力Fgとがつり合う場合には、それらの力がつり合う位置、あるいは、所定外力Fgが第二位置吸引力Fp2と第二押圧力Fs2との合力よりも大きい場合には、可動子4の他方面が突出部8bの端面8b1(図2参照)に突き当たる位置、あるいは、所定外力Fgを発生する外部部材が可動子4を所定量X1だけ図2の右方向に移動させる場合、第一位置P1から所定量X1だけ図2の右方向に離れた位置である。本実施形態においては、図2に示すように、第二位置P2は、第一位置P1から所定量X1だけ図2の右方向に離れた位置である。そして、可動子4は、所定外力Fgが作用している間は、第二位置P2に位置する。
Moreover, in this embodiment, when the needle |
Accordingly, the second position P2 is specifically the position where the resultant force of the second position suction force Fp2 and the second pressing force Fs2 and the predetermined external force Fg are balanced, or When the predetermined external force Fg is larger than the resultant force of the second position suction force Fp2 and the second pressing force Fs2, the position where the other surface of the
さらに、可動子4が、第二位置P2から第一位置P1に復帰する場合について説明する。可動子4は、図2に示すように、第二位置P2に保持されている状態から、所定外力Fgが取り除かれたときに、第二位置P2から第一位置P1に復帰する。所定外力Fgが取り除かれることにより、可動子4には、図2の左向きに作用する第二位置吸引力Fp2および第二押圧力Fs2のみが作用するためである。
Furthermore, the case where the needle |
本実施形態によれば、第一面1aと、第一面1aとは異なる第二面1bと、径方向外側の周面を延びる外周面1cと、径方向内側の周面に延びる内周面1dとを有し、かつ、通電されることにより第一磁束M1を発生する筒状のコイル1と、コイル1の外周面1cに沿って延びる外周部材2aと、コイル1の内周面1dに沿って延びる内周部2b1と、コイル1の第一面1aに沿って延び、かつ、外周部材2aの一端部と内周部2b1の一端部とを連結する端面部2b2と、を備え、第一磁束M1が流れる磁気回路を形成するヨーク2と、コイル1の第二面1bに対向し、かつ、ヨーク2の内周部2b1に接触するとともに、ヨーク2の外周部材2aからコイル1の径方向に所定距離離れて配設され、第一磁束M1が流れる方向と反対方向に磁気回路を流れる第二磁束M2を発生するマグネット3と、マグネット3に対向するとともに、ヨーク2の外周部材2aと接触可能に、かつ、マグネット3からコイル1の軸方向に所定距離離れて配設された磁性体の可動子4と、を備えたソレノイド10であって、可動子4は、ヨーク2の外周部材2aに接触する第一位置P1と、ヨーク2の外周部材2aから、コイル1の軸方向において、第一位置P1よりもさらに離れた第二位置P2との間を移動し、可動子4が第一位置P1に位置する場合、コイル1が通電されていないとき、第二磁束M2によって発生し、可動子4をマグネット3に向けて吸引する第一吸引力F1により、第一位置P1に保持され、コイル1が通電されておらず、可動子4が第一吸引力F1によって第一位置P1に保持されている場合、第一吸引力F1が可動子4に対して作用する方向と反対方向に、第一吸引力F1より小さい所定外力Fgが外部部材によって可動子4に作用するとき、コイル1が通電されて第一磁束M1が発生することにより、第一吸引力F1が所定外力Fgより小さい第二吸引力F2に変更されることにより、第一位置P1から第二位置P2に移動し、可動子4が第二位置P2に位置する場合、外部部材による所定外力Fgと、少なくとも第二磁束M2によって発生し、可動子4をマグネット3に向けて吸引する第二位置吸引力Fp2とが可動子4に作用するとき、所定外力Fgが取り除かれることにより、第二位置P2から第一位置P1に移動する。
これによれば、円板状に形成されたマグネット3がその一方面をコイル1の他端面に対向するように配設され、円板状に形成された可動子4がその一方面をマグネット3の他方面に対向するように配設されているため、可動子4がコイル1の内周面1d内側に配設されている場合に比べて、マグネット3によって生じる第二磁束M2が作用する可動子4の面積(吸着面積)を大きくすることができる。よって、コイル1の大型化を招くことなく可動子4に作用する吸引力Fを比較的大きくすることができる。
さらに、可動子4に作用する吸引力Fを比較的大きくするために、マグネット3の材料を、比較的高コストである磁束密度の高い材料に変更することを回避することができる。
また、マグネット3は、可動子4に固定されていないため、可動子4が移動する場合においても移動せず、かつ、可動子4から所定距離離れて配設されている。これにより、可動子4が移動して、可動子4と外周部材2aとが接触するときに発生する衝撃が、マグネット3に直接的に作用しない。よって、マグネット3の割れの発生が抑制されるため、ソレノイド10の信頼性を向上することができる。
According to this embodiment, the 1st surface 1a, the
According to this, the disk-shaped
Furthermore, in order to make the attractive force F acting on the
Further, since the
また、ソレノイド10において、ヨーク2の内周部2b1のマグネット3が接触する部位には、コイル1の径方向に延びるフランジ部2c1が、ヨーク2の外周部材2aからコイル1の径方向に所定距離離れて全周に亘って形成されている。
これによれば、フランジ部2c1によって、内周部2b1の他端面とマグネット3の一方面とが接触する面積を大きくすることができるため、第二磁束M2をさらに大きくすることができる。よって、可動子4に作用する吸引力Fをさらに大きくすることができる。
Further, in the
According to this, since the area where the other end surface of the inner peripheral portion 2b1 and one surface of the
また、ソレノイド10において、可動子4をマグネット3に向けて押圧するスプリング7をさらに備え、スプリング7の押圧力Fsは、可動子4が第一位置P1に位置するとき、スプリング7の第一押圧力Fs1と第二吸引力F2との合力の大きさが所定外力Fgの大きさよりも小さくなるように設定されている。
これによれば、スプリング7が可動子4をマグネット3に向けて押圧するため、可動子4を第二位置P2から第一位置P1に確実に復帰させることができる。
また、例えばソレノイド10が車両に用いられた場合において、車両の走行によって生じる振動がソレノイド10に作用する場合においても、可動子4を第一位置P1に確実に保持することができる。
The
According to this, since the
In addition, for example, when the
また、ソレノイド10において、可動子4には、所定外力Fgが作用する非磁性体のシャフト5が固定されている。
これによれば、可動子4には、所定外力Fgが作用するシャフト5が固定されているため、所定外力Fgを可動子4に確実に作用させることができる。
Further, in the
According to this, since the shaft 5 on which the predetermined external force Fg acts is fixed to the
なお、上述した実施形態において、ソレノイドの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、第一磁束M1および第二磁束M2の磁気回路を流れる方向を、図1および図2に示す方向とはそれぞれ逆方向になるように、コイル1およびマグネット3を構成するようにしても良い。
また、可動子4が第二位置P2に位置する場合に、コイル1に通電するようにしても良い。また、可動子4を第二位置P2から第一位置P1に復帰させる場合に、コイル1に通電するようにしても良い。この場合、第一磁束M1および第二磁束M2の少なくとも一方によって生じる第二位置吸引力Fp2によって、可動子4が第二位置P2から第一位置P1に移動する。
In the above-described embodiment, an example of the solenoid is shown, but the present invention is not limited to this, and other configurations can be adopted. For example, the
Further, when the
また、上述した実施形態において、ソレノイド10は、スプリング7を備えているが、スプリング7を備えないようにしても良い。この場合、可動子4が第二位置P2から第一位置P1に復帰することができるように、第二位置吸引力Fp2がゼロにならないように、電流値Iの範囲Ihを設定すると良い。また、ソレノイド10の姿勢を、コイル1より上方に可動子4が位置するようにして、可動子4の自重にて、可動子4が第二位置P2から第一位置P1に復帰できるようにすると良い。
In the embodiment described above, the
また、上述した実施形態において、シャフト5は、図1および図2に示すように、他端部がヨーク2から突出するように配設されているが、図4に示すように、保持部材8から突出するようにしても良い。この場合、軸受6を保持部材8の貫通穴8aに配設すると良い。また、シャフト5がソレノイド10の外郭から突出しないように、シャフト5の長さを設定しても良い。また、シャフト5を備えずに、所定外力Fgを可動子4に直接的に作用させるようにしても良い。
In the above-described embodiment, the shaft 5 is disposed such that the other end projects from the
また、上述した実施形態において、図1および図2に示すように、内周部2b1の他端にフランジ部2c1が形成されているとともに、マグネット3の一方面とフランジ部2c1の端面とが接触するように配設され、可動子4の一方面と外周部材2aの他端面とが接触可能に配設されている。これに代えて、図4に示すように、外周部材2aの他端にフランジ部材2dのフランジ部2d1を、外周部材2aの他端から径方向内側に突出するように、内周部2b1から径方向に所定距離離れて全周に亘って形成するとともに、マグネット3の一方面とフランジ部2d1の端面とが接触するように配設され、可動子4の一方面と内周部2b1の他端面とが接触可能に配設されるようにしても良い。この場合、マグネット3は、内周部2b1から径方向に所定距離離れて配設される。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a flange portion 2c1 is formed at the other end of the inner peripheral portion 2b1, and one surface of the
また、上述した実施形態において、フランジ部2c1およびフランジ部2d1の一方とマグネット3とが接触しているが、ヨーク2がフランジ部材2cおよびフランジ部材2dを備えないようにして、外周部材2aおよび内周部2b1の一方の他端面とマグネット3とを接触させるようにしても良い。
また、上述した実施形態において、シャフト5が軸受6を介して支持されているが、軸受6を備えないようにしても良い。この場合、ヨーク2の内周面または貫通穴8aにてシャフト5を支持するようにしても良い。
In the above-described embodiment, one of the flange portion 2c1 and the flange portion 2d1 and the
In the above-described embodiment, the shaft 5 is supported via the
また、上述した実施形態において、コイル1は、円筒状に形成されているが、これに代えて、径方向断面形状を筒状に形成するようにしても良い。また、マグネット3および可動子4は、円板状に形成されているが、これに限定されず、平面視が方形状の板状に形成するようにしても良い。また、マグネット3および可動子4の外表面が曲面を有するように形成しても良い。
In the above-described embodiment, the
1…コイル、1a…第一面、1b…第二面、1c…外周面、1d…内周面、2…ヨーク、2a…外周部材(外周部)、2b1…内周部、2b2…端面部(連結部)、2c1…フランジ部、3…マグネット、4…可動子、5…シャフト、6…軸受、7…スプリング、10…ソレノイド、F1…第一吸引力、F2…第二吸引力、Fg…所定外力、Fp1…第一位置吸引力、Fp2…第二位置吸引力(第三吸引力)、Fs1…第一押圧力、Fs2…第二押圧力、G1…第一隙間、G2…第二隙間、G3…第三隙間、I…電流値、M1…第一磁束、M2…第二磁束、P1…第一位置、P2…第二位置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コイルの外周面に沿って延びる外周部と、前記コイルの内周面に沿って延びる内周部と、前記コイルの第一面に沿って延び、かつ、前記外周部の一端部と前記内周部の一端部とを連結する連結部と、を備え、前記第一磁束が流れる磁気回路を形成するヨークと、
前記コイルの第二面に対向し、かつ、前記ヨークの外周部および内周部のうちの一方に接触するとともに、前記ヨークの外周部および内周部のうちの他方から前記コイルの径方向に所定距離離れて配設され、前記第一磁束が流れる方向と反対方向に前記磁気回路を流れる第二磁束を発生するマグネットと、
前記マグネットに対向するとともに、前記ヨークの外周部および内周部のうちの他方と接触可能に、かつ、前記マグネットから前記コイルの軸方向に所定距離離れて配設された磁性体の可動子と、を備えたソレノイドであって、
前記可動子は、
前記ヨークの外周部および内周部のうちの他方に接触する第一位置と、前記ヨークの外周部および内周部のうちの他方から、前記コイルの軸方向において、前記第一位置よりもさらに離れた第二位置との間を移動し、
当該可動子が前記第一位置に位置する場合、前記コイルが通電されていないとき、前記第二磁束によって発生し、当該可動子を前記マグネットに向けて吸引する第一吸引力により、前記第一位置に保持され、
前記コイルが通電されておらず、当該可動子が前記第一吸引力によって前記第一位置に保持されている場合、前記第一吸引力が当該可動子に対して作用する方向と反対方向に、前記第一吸引力より小さい所定外力が外部部材によって当該可動子に作用するとき、前記コイルが通電されて前記第一磁束が発生することにより、前記第一吸引力が前記所定外力より小さい第二吸引力に変更されることにより、前記第一位置から前記第二位置に移動し、
当該可動子が第二位置に位置する場合、前記外部部材による前記所定外力と、少なくとも前記第二磁束によって発生し、当該可動子を前記マグネットに向けて吸引する第三吸引力とが当該可動子に作用するとき、前記所定外力が取り除かれることにより、前記第二位置から前記第一位置に移動するソレノイド。 A first surface; a second surface different from the first surface; an outer peripheral surface extending from a radially outer peripheral surface; and an inner peripheral surface extending to a radially inner peripheral surface; A cylindrical coil that generates the first magnetic flux by
An outer peripheral portion extending along an outer peripheral surface of the coil, an inner peripheral portion extending along an inner peripheral surface of the coil, an end portion extending along the first surface of the coil, and one end portion of the outer peripheral portion and the inner portion A yoke that forms a magnetic circuit through which the first magnetic flux flows, and a coupling portion that couples one end of the peripheral portion;
Opposite the second surface of the coil and in contact with one of the outer peripheral portion and inner peripheral portion of the yoke and from the other of the outer peripheral portion and inner peripheral portion of the yoke in the radial direction of the coil A magnet that is disposed at a predetermined distance and generates a second magnetic flux that flows through the magnetic circuit in a direction opposite to the direction in which the first magnetic flux flows;
A magnetic mover that faces the magnet and is capable of contacting the other of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the yoke and spaced from the magnet in a predetermined distance in the axial direction of the coil; A solenoid comprising
The mover is
From the first position in contact with the other of the outer peripheral portion and inner peripheral portion of the yoke and the other of the outer peripheral portion and inner peripheral portion of the yoke, in the axial direction of the coil, further than the first position Move between the distant second positions,
When the mover is positioned at the first position, the first attracting force is generated by the second magnetic flux and attracts the mover toward the magnet when the coil is not energized. Held in position,
When the coil is not energized and the mover is held in the first position by the first suction force, the direction in which the first suction force acts on the mover is opposite to When a predetermined external force smaller than the first attractive force acts on the mover by an external member, the first magnetic force is generated by energizing the coil, whereby the first attractive force is smaller than the predetermined external force. By changing to the suction force, it moves from the first position to the second position,
When the movable element is located at the second position, the predetermined external force by the external member and the third attractive force that is generated by at least the second magnetic flux and attracts the movable element toward the magnet are the movable element. A solenoid that moves from the second position to the first position when the predetermined external force is removed.
前記スプリングの押圧力は、前記可動子が前記第一位置に位置するとき、前記スプリングの押圧力と前記第二吸引力との合力の大きさが前記所定外力の大きさよりも小さくなるように設定されている請求項1または請求項2記載のソレノイド。 A spring that presses the mover toward the magnet;
The pressing force of the spring is set so that the magnitude of the resultant force of the pressing force of the spring and the second suction force is smaller than the magnitude of the predetermined external force when the mover is located at the first position. The solenoid according to claim 1 or 2, wherein
Priority Applications (1)
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