JP2022054166A - Electromagnetic actuator and electromagnetic actuator module - Google Patents

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JP2022054166A JP2020161210A JP2020161210A JP2022054166A JP 2022054166 A JP2022054166 A JP 2022054166A JP 2020161210 A JP2020161210 A JP 2020161210A JP 2020161210 A JP2020161210 A JP 2020161210A JP 2022054166 A JP2022054166 A JP 2022054166A
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雅春 吉田
Masaharu Yoshida
秀一 山木
Shuichi Yamaki
宏彰 中島
Hiroaki Nakajima
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Abstract

To provide an electromagnetic actuator and an electromagnetic actuator module that can be made smaller while reducing the price.SOLUTION: An electromagnetic actuator includes a movable iron core 1 that is provided with an actuating pin 6 at one end and can move linearly in the axial direction, a first solenoid 21 provided at the first position in the axial direction of the movable iron core, a first permanent magnet 31 provided in the first position, a second solenoid 22 provided at a second position separated from the first position in the axial direction of the movable iron core, and a second permanent magnet 32 provided in the second position, and when no current is passed through the first and second solenoids, the movable core is held in a first holding position by a first magnetic circuit based on the first permanent magnet or a second holding position by a second magnetic circuit based on the second permanent magnet, and when the movable core is held in the first holding position, a current with a polarity that cancels the magnetic field by the first permanent magnet is passed through the first solenoid to move and hold the movable core to the second holding position.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、電磁アクチュエータおよび電磁アクチュエータモジュールに関し、特に、ソレノイドにより可動鉄心を直線移動させる電磁アクチュエータおよびその電磁アクチュエータを複数設けて構成した電磁アクチュエータモジュールに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator and an electromagnetic actuator module, and more particularly to an electromagnetic actuator in which a movable iron core is linearly moved by a solenoid and an electromagnetic actuator module in which a plurality of electromagnetic actuators thereof are provided.

従来より、ソレノイド(コイル)により可動鉄心(プランジャ)を直線移動させる電磁アクチュエータが、様々な分野で幅広く利用されている。このような電磁アクチュエータは、一般的に、ソレノイドに対して電流を流すことにより、可動鉄心を初期位置から動作位置に移動させ、可動鉄心に設けた作動ピンの移動により、所望の機能を実行させている。 Conventionally, electromagnetic actuators that linearly move a movable iron core (plunger) by a solenoid (coil) have been widely used in various fields. Such an electromagnetic actuator generally moves a movable iron core from an initial position to an operating position by passing an electric current through a solenoid, and performs a desired function by moving an operating pin provided on the movable iron core. ing.

しかしながら、可動鉄心を動作位置に保持させておくには、ソレノイドに電流を流し続けることになるため消費電力が増大するだけでなく、連続通電に耐えられるソレノイドが必要になるため価格も上昇するといった問題がある。 However, in order to keep the movable iron core in the operating position, not only the power consumption increases because the current continues to flow through the solenoid, but also the price increases because the solenoid that can withstand continuous energization is required. There's a problem.

そこで、従来、ソレノイドに電流を流し続けることなく、可動鉄心を動作位置に保持することができる電磁アクチュエータが求められており、様々な提案がなされている。 Therefore, conventionally, there has been a demand for an electromagnetic actuator capable of holding a movable iron core at an operating position without continuously passing an electric current through a solenoid, and various proposals have been made.

実全平02-107272号公報Jitsuzenpei 02-107272

上述のように、従来、ソレノイドに電流を流し続けることなく、可動鉄心を動作位置に保持することができる電磁アクチュエータが提案されている。しかしながら、従来の電磁アクチュエータは、例えば、可動鉄心を動作位置に保持するための保持機構を設ける必要があるため、構造が複雑になって価格の上昇や大型化を招くといった解決すべき課題がある。 As described above, conventionally, an electromagnetic actuator capable of holding a movable iron core at an operating position without continuously passing a current through a solenoid has been proposed. However, since the conventional electromagnetic actuator needs to be provided with a holding mechanism for holding the movable iron core in the operating position, for example, there is a problem to be solved such that the structure becomes complicated and the price increases and the size increases. ..

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、価格を低廉化すると共に、小型化することができる電磁アクチュエータおよび電磁アクチュエータモジュールの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator and an electromagnetic actuator module that can be reduced in price as well as reduced in price.

本発明に係る一実施形態によれば、一端に作動ピンが設けられ、軸方向に直線移動可能な可動鉄心と、前記可動鉄心の軸方向における第1位置に設けられた第1ソレノイドと、前記第1位置に設けられた第1永久磁石と、前記可動鉄心の軸方向において、前記第1位置と離隔された第2位置に設けられた第2ソレノイドと、前記第2位置に設けられた第2永久磁石と、を備える電磁アクチュエータが提供される。 According to one embodiment of the present invention, a movable iron core provided with an actuating pin at one end and capable of linearly moving in the axial direction, a first solenoid provided at a first position in the axial direction of the movable iron core, and the above-mentioned A first permanent magnet provided at the first position, a second solenoid provided at a second position separated from the first position in the axial direction of the movable iron core, and a second solenoid provided at the second position. An electromagnetic actuator comprising two permanent magnets is provided.

前記第1ソレノイドおよび前記第2ソレノイドに電流を流さないとき、前記可動鉄心は、前記第1永久磁石に基づく第1磁気回路による第1保持位置、または、前記第2永久磁石に基づく第2磁気回路による第2保持位置に保持される。前記可動鉄心が前記第1磁気回路による前記第1保持位置に保持されているとき、前記第1ソレノイドに対して、前記第1永久磁石による磁場を打ち消す極性の電流を流し、前記可動鉄心を前記第2磁気回路による前記第2保持位置に移動させて保持し、或いは、前記可動鉄心が前記第2磁気回路による前記第2保持位置に保持されているとき、前記第2ソレノイドに対して、前記第2永久磁石による磁場を打ち消す極性の電流を流し、前記可動鉄心を前記第1磁気回路による前記第1保持位置に移動させて保持する。 When no current is passed through the first solenoid and the second solenoid, the movable iron core is placed in the first holding position by the first magnetic circuit based on the first permanent magnet or the second magnetism based on the second permanent magnet. It is held in the second holding position by the circuit. When the movable iron core is held in the first holding position by the first magnetic circuit, a current having a polarity that cancels the magnetic field by the first permanent magnet is passed through the first solenoid, and the movable iron core is moved. When the movable iron core is moved to the second holding position by the second magnetic circuit and held in the second holding position by the second magnetic circuit, or when the movable iron core is held in the second holding position by the second magnetic circuit, the second solenoid is referred to. A current having a polarity that cancels the magnetic field generated by the second permanent magnet is passed, and the movable iron core is moved to the first holding position by the first magnetic circuit and held.

本実施形態に係る電磁アクチュエータおよび電磁アクチュエータモジュールによれば、価格を低廉化すると共に、小型化することができるという効果を奏する。 According to the electromagnetic actuator and the electromagnetic actuator module according to the present embodiment, there is an effect that the price can be reduced and the size can be reduced.

本発明の目的および効果は、特に請求項において指摘される構成要素および組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるであろう。前述の一般的な説明および後述の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 The objects and effects of the present invention will be recognized and obtained specifically by using the components and combinations pointed out in the claims. Both the general description described above and the detailed description below are exemplary and descriptive and do not limit the invention described in the claims.

図1は、従来の電磁アクチュエータの例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional electromagnetic actuator. 図2は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the electromagnetic actuator according to the present invention. 図3は、図2に示す電磁アクチュエータの構成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the electromagnetic actuator shown in FIG. 2. 図4は、図2に示す電磁アクチュエータの動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the electromagnetic actuator shown in FIG. 2. 図5は、図4を参照して説明した電磁アクチュエータの動作を拡大する機構の一例を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a mechanism for expanding the operation of the electromagnetic actuator described with reference to FIG. 4. 図6は、図2を参照して説明した電磁アクチュエータを複数設けて構成した電磁アクチュエータモジュールの例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of an electromagnetic actuator module in which a plurality of electromagnetic actuators described with reference to FIG. 2 are provided. 図7は、図2を参照して説明した電磁アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the electromagnetic actuator described with reference to FIG. 2.

まず、本発明に係る電磁アクチュエータおよび電磁アクチュエータモジュールの実施形態を詳述する前に、従来の電磁アクチュエータおよびその問題点を、図1を参照して説明する。図1は、従来の電磁アクチュエータの例を示す図であり、図1(a)は、ソレノイドに電流を流し続けることで可動鉄心を動作位置に保持する電磁アクチュエータ100を示し、図1(b)は、保持機構を設けることでソレノイドに電流を流し続けることなく可動鉄心を動作位置に保持する電磁アクチュエータ200を示す。 First, before describing the embodiments of the electromagnetic actuator and the electromagnetic actuator module according to the present invention in detail, the conventional electromagnetic actuator and its problems will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional electromagnetic actuator, and FIG. 1 (a) shows an electromagnetic actuator 100 that holds a movable iron core in an operating position by continuously passing an electric current through a solenoid, and FIG. 1 (b) shows. Shows an electromagnetic actuator 200 that holds a movable iron core in an operating position without continuously passing a current through a solenoid by providing a holding mechanism.

図1(a)および図1(b)において、参照符号101,201は可動鉄心(プランジャ)、102,202はソレノイド(コイル)、131~133,231~233はヨーク、104,204はバネ、251は可動体、252は係止部、そして、106,206は作動ピンを示す。 In FIGS. 1 (a) and 1 (b), reference numerals 101 and 201 are movable iron cores (plungers), 102 and 202 are solenoids (coils), 131 to 133 and 231 to 233 are yokes, and 104 and 204 are springs. 251 indicates a movable body, 252 indicates a locking portion, and 106 and 206 indicate an actuating pin.

図1(a)に示されるように、電磁アクチュエータ100は、一端に作動ピン106が設けられた可動鉄心101、可動鉄心101を覆うように設けられたソレノイド102、バネ104、および、ヨーク131~133を有する。まず、ソレノイド102に電流を流さない初期状態(非動作状態)において、可動鉄心101は、バネ104の反発力により、可動鉄心101の他端(下面)は、ヨーク131の上面に接した初期位置に保持される。 As shown in FIG. 1A, the electromagnetic actuator 100 includes a movable iron core 101 provided with an actuating pin 106 at one end, a solenoid 102 provided so as to cover the movable iron core 101, a spring 104, and a yoke 131 to the same. It has 133. First, in the initial state (non-operating state) in which no current flows through the solenoid 102, the movable iron core 101 is at an initial position where the other end (lower surface) of the movable iron core 101 is in contact with the upper surface of the yoke 131 due to the repulsive force of the spring 104. Is held in.

次に、ソレノイド102に所定の電圧を印加して電流を流すと、ソレノイド102により磁場(磁束,磁界)が発生し、例えば、ヨーク133→作動ピン106→可動鉄心101→ヨーク131→ヨーク132→ヨーク133に向かう磁気回路が形成される。これにより、可動鉄心101は、バネ104を縮めるように上方向に移動、すなわち、可動鉄心101の上面および下面は、初期位置から図1(a)中の破線位置(動作位置)まで移動(直線移動)する。 Next, when a predetermined voltage is applied to the solenoid 102 and a current is passed through the solenoid 102, a magnetic field (magnetic flux, magnetic field) is generated by the solenoid 102. For example, the yoke 133 → the operating pin 106 → the movable iron core 101 → the yoke 131 → the yoke 132 → A magnetic circuit towards the yoke 133 is formed. As a result, the movable iron core 101 moves upward so as to contract the spring 104, that is, the upper surface and the lower surface of the movable iron core 101 move from the initial position to the broken line position (operating position) in FIG. 1 (a) (straight line). Moving.

このように、可動鉄心101が初期位置から動作位置に移動すると、可動鉄心101の一端に設けられた作動ピン106の先端も移動することになり、この作動ピン106の先端の移動に基づいて、例えば、弁の開/閉やスイッチのオン/オフといった様々な機能が実行される。 As described above, when the movable iron core 101 moves from the initial position to the operating position, the tip of the operating pin 106 provided at one end of the movable iron core 101 also moves, and based on the movement of the tip of the operating pin 106, the tip of the operating pin 106 also moves. For example, various functions such as valve opening / closing and switch on / off are performed.

ところで、作動ピン106(可動鉄心101)を動作位置に保持しておきたい場合には、ソレノイド102に対して所定の電圧印加を継続して電流を流し続けることが必要になる。そのため、図1(a)に示す電磁アクチュエータ100は、消費電力の増大を招くだけでなく、連続通電に耐えられる性能を有するソレノイド102も必要になるため価格の上昇を来たすことにもなる。 By the way, when it is desired to keep the operating pin 106 (movable iron core 101) in the operating position, it is necessary to continuously apply a predetermined voltage to the solenoid 102 and continue to flow a current. Therefore, the electromagnetic actuator 100 shown in FIG. 1A not only causes an increase in power consumption, but also requires a solenoid 102 having a performance capable of withstanding continuous energization, which leads to an increase in price.

図1(b)に示されるように、電磁アクチュエータ200は、一端に作動ピン206が設けられた可動鉄心201、可動鉄心201を覆うように設けられたソレノイド202、バネ204、ヨーク231~233、および、保持機構(251,252)を有する。ここで、保持機構は、ソレノイド202に電流を流し続けることなく、可動鉄心201を動作位置に保持するためのもので、可動鉄心201に固着されて可動鉄心201と一緒に移動する可動体251、および、可動体251の係止爪を利用して可動鉄心201を動作位置に保持する係止部252を有する。なお、可動体251の係止爪および係止部252は、本発明に直接関係しないので、その構成は省略する。 As shown in FIG. 1 (b), the electromagnetic actuator 200 includes a movable iron core 201 provided with an actuating pin 206 at one end, a solenoid 202 provided so as to cover the movable iron core 201, a spring 204, and yokes 231 to 233. It also has a holding mechanism (251,252). Here, the holding mechanism is for holding the movable iron core 201 at the operating position without continuing to flow the current to the solenoid 202, and the movable body 251 fixed to the movable iron core 201 and moving together with the movable iron core 201. Further, it has a locking portion 252 that holds the movable iron core 201 in the operating position by utilizing the locking claw of the movable body 251. Since the locking claw and the locking portion 252 of the movable body 251 are not directly related to the present invention, their configurations are omitted.

まず、ソレノイド202に電流を流さない初期状態において、可動鉄心201は、ヨーク231の下面と可動体251の上面の間に設けられたとバネ204の反発力により、初期位置に保持される。次に、ソレノイド202に電流を流すと、ソレノイド202により磁場が発生し、例えば、ヨーク233→作動ピン206→可動鉄心201→ヨーク231→ヨーク232→ヨーク233に向かう磁気回路が形成される。これにより、可動鉄心201は、バネ204を縮めるように上方向に移動し、可動鉄心201の上面および作動ピン206の上面は、図1(b)中の破線位置まで移動する。 First, in the initial state in which no current flows through the solenoid 202, the movable iron core 201 is held in the initial position by the repulsive force of the spring 204 provided between the lower surface of the yoke 231 and the upper surface of the movable body 251. Next, when a current is passed through the solenoid 202, a magnetic field is generated by the solenoid 202, and for example, a magnetic circuit is formed in the direction of the yoke 233 → the operating pin 206 → the movable iron core 201 → the yoke 231 → the yoke 232 → the yoke 233. As a result, the movable iron core 201 moves upward so as to contract the spring 204, and the upper surface of the movable iron core 201 and the upper surface of the actuating pin 206 move to the broken line position in FIG. 1 (b).

このとき、可動体251は係止部252により固定され、これにより、ソレノイド202に流す電流を遮断しても、可動鉄心201を動作位置に保持することができるようになっている。なお、可動鉄心201を動作位置から初期位置に復帰させるには、例えば、ソレノイド202に対して一時的に電流を流し、係止部252における可動体251の係止爪のロックを解除する。 At this time, the movable body 251 is fixed by the locking portion 252, so that the movable iron core 201 can be held at the operating position even if the current flowing through the solenoid 202 is cut off. In order to return the movable iron core 201 from the operating position to the initial position, for example, a current is temporarily passed through the solenoid 202 to unlock the locking claw of the movable body 251 in the locking portion 252.

しかしながら、図1(b)に示す電磁アクチュエータ200は、可動体251および係止部252といった保持機構を設けるため構造が複雑になり、大型化および価格上昇を招くことになる。さらに、機械的な保持機構を設けることにより、信頼性や耐久性が低下するといった面でも問題がある。 However, since the electromagnetic actuator 200 shown in FIG. 1B is provided with a holding mechanism such as a movable body 251 and a locking portion 252, the structure becomes complicated, which leads to an increase in size and price. Further, there is a problem in that reliability and durability are lowered by providing a mechanical holding mechanism.

以下、本発明に係る電磁アクチュエータおよび電磁アクチュエータモジュールの実施形態を、添付図面を参照して詳述する。図2は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施例を示す図であり、図2(a)は、可動鉄心が第1保持位置に保持されている状態を示し、図2(b)は、可動鉄心が第2保持位置に保持されている状態を示す。 Hereinafter, embodiments of the electromagnetic actuator and the electromagnetic actuator module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the electromagnetic actuator according to the present invention, FIG. 2A shows a state in which the movable iron core is held in the first holding position, and FIG. 2B shows a state in which the movable iron core is held in the first holding position. The state where the movable iron core is held in the second holding position is shown.

図2(a)および図2(b)において、参照符号1は可動鉄心(プランジャ)、21は第1ソレノイド(下部コイル)、22は第2ソレノイド(上部コイル)、31は第1永久磁石(下部永久磁石)、32は第2永久磁石(上部永久磁石)、4はバイパス部、51は第1ベース(下部ベース)、52は第2ベース(上部ベース)、6は作動ピン、そして、7はガイドピンを示す。なお、バイパス部4,第1ベース51,第2ベース52および可動鉄心1は、例えば、1%ケイ素鋼等の磁性材料で構成することができる。すなわち、バイパス部4,第1ベース51および第2ベース52は、磁性体部を構成する。また、作動ピン6およびガイドピン7の材料や可動鉄心1と第1および第2ベース51,52との間の間隙等は、例えば、可動鉄心1の保持位置による第1および第2永久磁石による磁気回路(MC31,MC31’,MC32,MC32’)の強さ(吸引力)の設定に基づいて最適なものが選択される。 In FIGS. 2 (a) and 2 (b), reference numeral 1 is a movable iron core (plunger), 21 is a first solenoid (lower coil), 22 is a second solenoid (upper coil), and 31 is a first permanent magnet (31). (Lower permanent magnet), 32 is the second permanent magnet (upper permanent magnet), 4 is the bypass part, 51 is the first base (lower base), 52 is the second base (upper base), 6 is the working pin, and 7 Indicates a guide pin. The bypass portion 4, the first base 51, the second base 52, and the movable iron core 1 can be made of a magnetic material such as 1% silicon steel. That is, the bypass portion 4, the first base 51 and the second base 52 form a magnetic material portion. Further, the materials of the actuating pin 6 and the guide pin 7, the gap between the movable iron core 1 and the first and second bases 51 and 52, and the like are, for example, due to the first and second permanent magnets depending on the holding position of the movable iron core 1. The optimum one is selected based on the setting of the strength (attraction force) of the magnetic circuit (MC31, MC31', MC32, MC32').

可動鉄心1は、その軸方向(上下方向)に直線移動可能とされ、可動鉄心1の一端(上面)には、作動ピン6が設けられ、可動鉄心1の他端(下面)には、ガイドピン7が設けられている。ここで、作動ピン6は、可動鉄心1の軸方向における直線移動を、その電磁アクチュエータの外部に作用させるものであり、また、ガイドピン7は、可動鉄心1の軸方向における直線移動を安定させるためのものである。なお、作動ピン6,可動鉄心1およびガイドピン7に関しては、後に、図3を参照して詳述する。また、図2(a)および図2(b)において、ガイドピン7は、可動鉄心1の他端に接する部分のみが描かれ、ガイドピン7の下方部分(下面等)は省略されている。 The movable iron core 1 can be linearly moved in the axial direction (vertical direction), an actuating pin 6 is provided at one end (upper surface) of the movable iron core 1, and a guide is provided at the other end (lower surface) of the movable iron core 1. A pin 7 is provided. Here, the actuating pin 6 causes the linear movement of the movable iron core 1 in the axial direction to act on the outside of the electromagnetic actuator, and the guide pin 7 stabilizes the linear movement of the movable iron core 1 in the axial direction. Is for. The working pin 6, the movable iron core 1 and the guide pin 7 will be described in detail later with reference to FIG. Further, in FIGS. 2A and 2B, only a portion of the guide pin 7 in contact with the other end of the movable iron core 1 is drawn, and a lower portion (lower surface or the like) of the guide pin 7 is omitted.

図2(a)および図2(b)に示されるように、可動鉄心1の軸方向における下方位置(第1位置)には、可動鉄心1を覆うように第1ソレノイド21が設けられ、さらに、第1ソレノイド21を覆うように第1永久磁石31が設けられている。さらに、可動鉄心1の軸方向における上方位置(第2位置)には、可動鉄心1を覆うように第2ソレノイド22が設けられ、さらに、第2ソレノイド22を覆うように第2永久磁石32が設けられている。ここで、第1ソレノイド21および第2ソレノイド22に電流を流さないとき、可動鉄心1は、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31による第1保持位置、または、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32による第2保持位置に保持される。 As shown in FIGS. 2A and 2B, a first solenoid 21 is provided at a lower position (first position) of the movable iron core 1 in the axial direction so as to cover the movable iron core 1. A first permanent magnet 31 is provided so as to cover the first solenoid 21. Further, at the upper position (second position) of the movable iron core 1 in the axial direction, a second solenoid 22 is provided so as to cover the movable iron core 1, and a second permanent magnet 32 is further provided so as to cover the second solenoid 22. It is provided. Here, when no current is passed through the first solenoid 21 and the second solenoid 22, the movable iron core 1 is moved to the first holding position by the first magnetic circuit MC31 based on the first permanent magnet 31 or to the second permanent magnet 32. It is held in the second holding position by the second magnetic circuit MC32 based on the above.

すなわち、図2(a)に示される状態では、第1永久磁石31の磁場(磁束,磁界)により、第1永久磁石31の上面(一端)→バイパス部4→可動鉄心1→第1ベース51→第1永久磁石31の下面(他端)に向かう第1磁気回路MC31が形成され、この第1磁気回路MC31により、可動鉄心1が第1保持位置に保持される。なお、可動鉄心1が第1保持位置に保持されているとき、第2永久磁石32の磁場により、第2永久磁石32の上面→第2ベース52→作動ピン6→可動鉄心1→バイパス部4→第2永久磁石32の下面に向かう第2磁気回路MC32’も形成されているが、この第2磁気回路MC32’は、磁路の中に作動ピン6を含み、或いは、第2ベース52の下面と可動鉄心1の一端との間の間隙を含むため、第1磁気回路MC31よりも弱くなっており、可動鉄心1は、第1磁気回路MC31による第1保持位置に安定して保持されることになる。 That is, in the state shown in FIG. 2A, due to the magnetic field (magnetic flux, magnetic field) of the first permanent magnet 31, the upper surface (one end) of the first permanent magnet 31 → the bypass portion 4 → the movable iron core 1 → the first base 51. → The first magnetic circuit MC31 toward the lower surface (the other end) of the first permanent magnet 31 is formed, and the movable iron core 1 is held in the first holding position by the first magnetic circuit MC31. When the movable iron core 1 is held in the first holding position, the magnetic field of the second permanent magnet 32 causes the upper surface of the second permanent magnet 32 → the second base 52 → the actuating pin 6 → the movable iron core 1 → the bypass portion 4. → A second magnetic circuit MC32'directing to the lower surface of the second permanent magnet 32 is also formed, but this second magnetic circuit MC32'includes an actuating pin 6 in the magnetic path, or has a second base 52. Since it contains a gap between the lower surface and one end of the movable iron core 1, it is weaker than the first magnetic circuit MC31, and the movable iron core 1 is stably held in the first holding position by the first magnetic circuit MC31. It will be.

また、図2(b)に示される状態では、第2永久磁石32の磁場により、第2永久磁石32の上面→第2ベース52→可動鉄心1→バイパス部4→第2永久磁石32の下面に向かう第2磁気回路MC32が形成され、この第2磁気回路MC32により、可動鉄心1が第2保持位置に保持される。なお、可動鉄心1が第2保持位置に保持されているとき、第1永久磁石31の磁場により、第1永久磁石31の上面→バイパス部4→可動鉄心1→ガイドピン7→第1ベース51→第1永久磁石31の下面に向かう第1磁気回路MC31’も形成されているが、この第1磁気回路MC31’は、磁路の中にガイドピン7を含み、或いは、可動鉄心1の他端と第1ベース51の上面との間の間隙を含むため、第2磁気回路MC32よりも弱くなっており、可動鉄心1は、第2磁気回路MC32による第2保持位置に安定して保持されることになる。 Further, in the state shown in FIG. 2B, the magnetic field of the second permanent magnet 32 causes the upper surface of the second permanent magnet 32 → the second base 52 → the movable iron core 1 → the bypass portion 4 → the lower surface of the second permanent magnet 32. The second magnetic circuit MC32 toward the head is formed, and the movable iron core 1 is held in the second holding position by the second magnetic circuit MC32. When the movable iron core 1 is held in the second holding position, the magnetic field of the first permanent magnet 31 causes the upper surface of the first permanent magnet 31 → bypass portion 4 → movable iron core 1 → guide pin 7 → first base 51. → A first magnetic circuit MC31'directing to the lower surface of the first permanent magnet 31 is also formed, but this first magnetic circuit MC31'includes a guide pin 7 in the magnetic path, or other than the movable iron core 1. It is weaker than the second magnetic circuit MC32 because it includes a gap between the end and the upper surface of the first base 51, and the movable iron core 1 is stably held in the second holding position by the second magnetic circuit MC32. Will be.

ここで、図2(a)に示す可動鉄心1が第1磁気回路MC31により第1保持位置に保持されているとき、第2磁気回路MC32は、第2ベース52から作動ピン6を介して可動鉄心1に向かうように描かれているが、例えば、第2ベース52の下面と可動鉄心1の上面(一端)の間隙(ギャップ)が狭い、或いは、可動鉄心1が移動する距離が短い場合には、作動ピン6を経由することなく、第2磁気回路MC32を第2ベース52から直接可動鉄心1に向かうものとして考えることができる。これは、図2(b)に示す可動鉄心1が第2磁気回路MC32により第2保持位置に保持されているときの第1磁気回路MC31も同様であり、ガイドピン7を経由することなく、第1磁気回路MC31を可動鉄心1から直接第1ベース51に向かうものとして考えてもよい。 Here, when the movable iron core 1 shown in FIG. 2A is held in the first holding position by the first magnetic circuit MC 31, the second magnetic circuit MC 32 is movable from the second base 52 via the actuating pin 6. It is drawn toward the iron core 1, but for example, when the gap between the lower surface of the second base 52 and the upper surface (one end) of the movable iron core 1 is narrow, or the distance that the movable iron core 1 moves is short. Can be thought of as directing the second magnetic circuit MC 32 from the second base 52 to the movable iron core 1 without going through the actuating pin 6. This also applies to the first magnetic circuit MC31 when the movable iron core 1 shown in FIG. 2B is held in the second holding position by the second magnetic circuit MC32, without going through the guide pin 7. The first magnetic circuit MC 31 may be considered as going directly from the movable iron core 1 to the first base 51.

図3は、図2に示す電磁アクチュエータの構成を説明するための図である。ここで、図3(a)は、図2(a)に示す電磁アクチュエータを上方から見た図であり、図3(b)~図3(d)は、作動ピン6,可動鉄心1およびガイドピン7の例を説明するための図である。なお、図3(b)~図3(d)において、図2(a)および図2(b)の説明でも述べたように、ガイドピン7は、可動鉄心1の他端に接する部分のみが描かれ、ガイドピン7の下方部分は省略されている。これは、後述する図4~図7でも同様である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the electromagnetic actuator shown in FIG. 2. Here, FIG. 3A is a view of the electromagnetic actuator shown in FIG. 2A as viewed from above, and FIGS. 3B to 3D are an actuating pin 6, a movable iron core 1, and a guide. It is a figure for demonstrating the example of pin 7. As described in FIGS. 2 (a) and 2 (b) in FIGS. 3 (b) to 3 (d), the guide pin 7 has only a portion in contact with the other end of the movable iron core 1. It is drawn and the lower part of the guide pin 7 is omitted. This also applies to FIGS. 4 to 7 described later.

図3(a)に示されるように、第1ソレノイド21および第2ソレノイド22は、可動鉄心1を覆うような円筒形状とされ、さらに、第1永久磁石31および第2永久磁石32は、それぞれ対応する第1ソレノイド21および第2ソレノイド22を覆うような円筒形状とされている。なお、バイパス部4,第1ベース51および第2ベース52も円筒形状とされている。ただし、これら第1および第2永久磁石31,32、第1および第2ソレノイド21,22、第1および第2ベース51,52およびバイパス部4は、必ずしも円筒形状にする必要はなく、例えば、多角筒形状等であってもよいのはいうまでもない。 As shown in FIG. 3A, the first solenoid 21 and the second solenoid 22 have a cylindrical shape so as to cover the movable iron core 1, and the first permanent magnet 31 and the second permanent magnet 32 are respectively. It has a cylindrical shape that covers the corresponding first solenoid 21 and the second solenoid 22. The bypass portion 4, the first base 51 and the second base 52 also have a cylindrical shape. However, the first and second permanent magnets 31, 32, the first and second solenoids 21 and 22, the first and second bases 51 and 52 and the bypass portion 4 do not necessarily have to have a cylindrical shape, for example. Needless to say, it may have a polygonal cylinder shape or the like.

図3(b)に示す例において、可動鉄心1は、円柱形状として形成され、可動鉄心1の一端には、金属よりなる作動ピン6がろう付け等により固着して設けられ、また、可動鉄心1の他端には、金属よりなるガイドピン7がろう付け等により固着して設けられている。ここで、作動ピン6およびガイドピン7は、例えば、図2(a)および図2(b)を参照して説明したように、第1磁気回路MC31および第2磁気回路MC32として無視することができる場合には、プラスチック等の合成樹脂や他の様々な材料で形成することができる。なお、作動ピン6およびガイドピン7を合成樹脂で形成する場合、作動ピン6およびガイドピン7は、接着剤等を使用して可動鉄心1に固着して設けられることになる。 In the example shown in FIG. 3B, the movable iron core 1 is formed in a cylindrical shape, and an operating pin 6 made of metal is fixedly provided to one end of the movable iron core 1 by brazing or the like, and the movable iron core 1 is also provided. A guide pin 7 made of metal is fixedly provided at the other end of 1 by brazing or the like. Here, the actuating pin 6 and the guide pin 7 can be ignored as the first magnetic circuit MC31 and the second magnetic circuit MC32, for example, as described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). If possible, it can be made of synthetic resin such as plastic or various other materials. When the working pin 6 and the guide pin 7 are made of synthetic resin, the working pin 6 and the guide pin 7 are provided by being fixed to the movable iron core 1 by using an adhesive or the like.

図3(c)に示す例において、可動鉄心1は、円筒形状として形成され、この円筒形状の可動鉄心1の内側に、作動ピン6およびガイドピン7として機能する1本のピンが挿入されるようになっている。なお、図示していないが、可動鉄心1,作動ピン6およびガイドピン7を1つの部材として形成することも可能である。 In the example shown in FIG. 3 (c), the movable iron core 1 is formed as a cylindrical shape, and one pin functioning as an actuating pin 6 and a guide pin 7 is inserted inside the cylindrical movable iron core 1. It has become like. Although not shown, it is also possible to form the movable iron core 1, the actuating pin 6 and the guide pin 7 as one member.

図3(d)に示す例において、ガイドピン7の下方部分は、第1ベース51に固着されており、円筒形状の可動鉄心1の内部に摺動可能として挿入されている。作動ピン6は、その下面近傍部分が円筒形状の可動鉄心1の内部に挿入して固定され、可動鉄心1と同様に移動するようになっている。すなわち、可動鉄心1が第1保持位置から第2保持位置(破線位置)まで上方向に移動するとき、作動ピン6は、可動鉄心1と一緒に上方向に移動する。このとき、ガイドピン7は、第1ベース51によりそのままの位置に固定され、ガイドピン7の上方部分が可動鉄心1の内部を摺動することで、可動鉄心1の移動を安定させるようになっている。なお、作動ピン6は、可動鉄心1の軸方向における直線移動を、その電磁アクチュエータの外部に作用させるものであり、また、ガイドピン7は、可動鉄心1の軸方向における直線移動を安定させるためのものであるのは、前述した通りである。 In the example shown in FIG. 3D, the lower portion of the guide pin 7 is fixed to the first base 51 and is slidably inserted inside the cylindrical movable iron core 1. The lower surface portion of the actuating pin 6 is inserted and fixed inside the cylindrical movable iron core 1 so as to move in the same manner as the movable iron core 1. That is, when the movable iron core 1 moves upward from the first holding position to the second holding position (broken line position), the actuating pin 6 moves upward together with the movable iron core 1. At this time, the guide pin 7 is fixed in the same position by the first base 51, and the upper portion of the guide pin 7 slides inside the movable iron core 1 to stabilize the movement of the movable iron core 1. ing. The actuating pin 6 causes the linear movement of the movable iron core 1 in the axial direction to act on the outside of the electromagnetic actuator, and the guide pin 7 is for stabilizing the linear movement of the movable iron core 1 in the axial direction. It is as described above.

図4は、図2に示す電磁アクチュエータの動作を説明するための図であり、図4(a)は、第1ソレノイド21および第2ソレノイド22に電流を流さないとき、可動鉄心1が第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31による第1保持位置に保持されている状態を示す。図4(b)は、可動鉄心1が第1保持位置に保持されているとき、第1ソレノイド21に所定の電圧を印加して電流を流し、第1永久磁石31による磁場を打ち消して、可動鉄心1が第1保持位置から第2保持位置に移動した状態を示し、図4(c)は、可動鉄心1が第2保持位置に保持されているとき、第2ソレノイド22に所定の電圧を印加して電流を流し、第2永久磁石32による磁場を打ち消して、可動鉄心1が第2保持位置から第1保持位置に移動した状態を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the electromagnetic actuator shown in FIG. 2, and FIG. 4 (a) shows that the movable iron core 1 is the first when no current is passed through the first solenoid 21 and the second solenoid 22. The state of being held in the first holding position by the first magnetic circuit MC31 based on the permanent magnet 31 is shown. FIG. 4B shows that when the movable iron core 1 is held in the first holding position, a predetermined voltage is applied to the first solenoid 21 to pass a current, and the magnetic field generated by the first permanent magnet 31 is canceled to move. A state in which the iron core 1 is moved from the first holding position to the second holding position is shown, and FIG. 4 (c) shows a predetermined voltage applied to the second solenoid 22 when the movable iron core 1 is held in the second holding position. It shows a state in which the movable iron core 1 is moved from the second holding position to the first holding position by applying an electric current and canceling the magnetic field generated by the second permanent magnet 32.

まず、図2(a)および図2(b)を参照して説明したように、第1ソレノイド21および第2ソレノイド22に電流を流さないとき、可動鉄心1は、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31による第1保持位置、または、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32による第2保持位置のいずれかの位置に安定して保持される。なお、図4(a)は、この2つの安定状態のうち、可動鉄心1が第1保持位置に保持されている様子を示している。 First, as described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b), the movable iron core 1 is based on the first permanent magnet 31 when no current is passed through the first solenoid 21 and the second solenoid 22. It is stably held at either the first holding position by the first magnetic circuit MC31 or the second holding position by the second magnetic circuit MC32 based on the second permanent magnet 32. Note that FIG. 4A shows how the movable iron core 1 is held in the first holding position in the two stable states.

図4(b)に示されるように、まず、図4(a)のように、可動鉄心1が第1保持位置に保持されているとき、第1ソレノイド21に対して、第1永久磁石31による磁場を打ち消す極性の電流を流す。すなわち、第1ソレノイド21には、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31を打ち消す方向の電圧(第1極性の電圧)が印加されて第1極性の電流が流される。これにより、第1ソレノイド21には磁場が発生し、この第1ソレノイド21の磁場により、第1ベース51→第1永久磁石31→バイパス部4→可動鉄心1に生じる第1ソレノイド磁気回路MC21が形成され、第1永久磁石31による第1磁気回路MC31を打ち消す(弱める)ように機能する。 As shown in FIG. 4 (b), first, as shown in FIG. 4 (a), when the movable iron core 1 is held in the first holding position, the first permanent magnet 31 with respect to the first solenoid 21 A current with a polarity that cancels the magnetic field caused by the magnetism is passed. That is, a voltage (voltage of the first polarity) in the direction of canceling the first magnetic circuit MC31 based on the first permanent magnet 31 is applied to the first solenoid 21, and a current of the first polarity is passed. As a result, a magnetic field is generated in the first solenoid 21, and the magnetic field of the first solenoid 21 causes the first solenoid magnetic circuit MC21 generated in the first base 51 → the first permanent magnet 31 → the bypass portion 4 → the movable iron core 1. It is formed and functions to cancel (weaken) the first magnetic circuit MC31 by the first permanent magnet 31.

その結果、可動鉄心1は、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31による第1保持位置から解放される。このとき、可動鉄心1は、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32により、上方向(第2永久磁石32側)に吸引され、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32による第2保持位置まで移動(直線移動)して保持される。すなわち、可動鉄心1が第2保持位置に移動した後、第1ソレノイド21に流す電流を遮断しても、可動鉄心1は、そのまま第2保持位置に保持される。 As a result, the movable iron core 1 is released from the first holding position by the first magnetic circuit MC31 based on the first permanent magnet 31. At this time, the movable iron core 1 is attracted upward (on the side of the second permanent magnet 32) by the second magnetic circuit MC 32 based on the second permanent magnet 32, and is attracted by the second magnetic circuit MC 32 based on the second permanent magnet 32. 2 Moves to the holding position (moves linearly) and is held. That is, even if the current flowing through the first solenoid 21 is cut off after the movable iron core 1 has moved to the second holding position, the movable iron core 1 is held in the second holding position as it is.

これは、図2(b)を参照して説明したように、可動鉄心1が第2保持位置に在るとき、第2永久磁石32の磁場による第2磁気回路MC32は、第1永久磁石31の磁場による第1磁気回路MC31’よりも強いため、可動鉄心1は、第2磁気回路MC32による第2保持位置に安定して保持される。なお、第1ソレノイド21に対して、第1永久磁石31に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流した後、直ちに第1ソレノイド21に流す電流を遮断するのが消費電力低減の面で好ましい。 This is because, as described with reference to FIG. 2B, when the movable iron core 1 is in the second holding position, the second magnetic circuit MC32 due to the magnetic field of the second permanent magnet 32 is the first permanent magnet 31. Since it is stronger than the first magnetic circuit MC31'due to the magnetic field of the above, the movable iron core 1 is stably held at the second holding position by the second magnetic circuit MC32. From the viewpoint of reducing power consumption, it is preferable to immediately cut off the current flowing through the first solenoid 21 after passing a current having a polarity of canceling the magnetic field based on the first permanent magnet 31 through the first solenoid 21.

ここで、可動鉄心1が第1保持位置に保持されているとき、第1ソレノイド21に対して、第1永久磁石31に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流すと共に、第2ソレノイド22に対して、第2永久磁石32に基づく磁場を増強する極性(第1極性とは逆の第2極性)の電流を流すのが高速動作の面で好ましい。すなわち、第1保持位置から解放された可動鉄心1に対して、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32だけでなく、第2ソレノイド22の磁場による第2ベース52→可動鉄心1→バイパス部4→第2永久磁石32に向かう第2ソレノイド磁気回路MC22’を形成することにより、可動鉄心1に対して、第2磁気回路MC32および第2ソレノイド磁気回路MC22’の両方を機能させて吸引することで、より高速な動作が可能になる。 Here, when the movable iron core 1 is held in the first holding position, a current having a polarity for canceling the magnetic field based on the first permanent magnet 31 is passed through the first solenoid 21, and the current is applied to the second solenoid 22. In terms of high-speed operation, it is preferable to pass a current having a polarity (second polarity opposite to that of the first polarity) that enhances the magnetic field based on the second permanent magnet 32. That is, for the movable iron core 1 released from the first holding position, not only the second magnetic circuit MC32 based on the second permanent magnet 32 but also the second base 52 by the magnetic field of the second solenoid 22 → the movable iron core 1 → bypass. By forming the second solenoid magnetic circuit MC22'directing from the part 4 to the second permanent magnet 32, both the second magnetic circuit MC32 and the second solenoid magnetic circuit MC22' function with respect to the movable iron core 1 to attract the movable iron core 1. By doing so, faster operation becomes possible.

さらに、図4(c)に示されるように、可動鉄心1が第2保持位置に保持されているとき、第2ソレノイド22に対して、第2永久磁石32による磁場を打ち消す極性(第1極性)の電流を流す。これにより、第2ソレノイド22には磁場が発生し、この第2ソレノイド22の磁場により、第2ベース52→第2永久磁石32→バイパス部4→可動鉄心1に生じる第2ソレノイド磁気回路MC22が形成され、第2永久磁石32による第2磁気回路MC32を打ち消すように機能する。 Further, as shown in FIG. 4 (c), when the movable iron core 1 is held in the second holding position, the polarity (first polarity) that cancels the magnetic field generated by the second permanent magnet 32 with respect to the second solenoid 22. ) Current flow. As a result, a magnetic field is generated in the second solenoid 22, and the magnetic field of the second solenoid 22 causes the second solenoid magnetic circuit MC 22 generated in the second base 52 → the second permanent magnet 32 → the bypass portion 4 → the movable iron core 1. It is formed and functions to cancel the second magnetic circuit MC32 by the second permanent magnet 32.

その結果、可動鉄心1は、第2永久磁石32に基づく第2磁気回路MC32による第2保持位置から解放される。このとき、可動鉄心1は、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31により、下方向に吸引され、第1永久磁石31に基づく第1磁気回路MC31による第1保持位置まで移動して保持される。すなわち、可動鉄心1が第1保持位置に移動した後、第2ソレノイド22に流す電流を遮断しても、可動鉄心1は、そのまま第1保持位置に保持される。 As a result, the movable iron core 1 is released from the second holding position by the second magnetic circuit MC32 based on the second permanent magnet 32. At this time, the movable iron core 1 is attracted downward by the first magnetic circuit MC31 based on the first permanent magnet 31, and moves to and holds the first holding position by the first magnetic circuit MC31 based on the first permanent magnet 31. Will be done. That is, even if the current flowing through the second solenoid 22 is cut off after the movable iron core 1 has moved to the first holding position, the movable iron core 1 is held in the first holding position as it is.

これは、図2(a)を参照して説明したように、可動鉄心1が第1保持位置に在るとき、第1永久磁石31の磁場による第1磁気回路MC31は、第2永久磁石32の磁場による第2磁気回路MC32’よりも強いため、可動鉄心1は、第1磁気回路MC31による第1保持位置に安定して保持される。なお、第2ソレノイド22に対して、第2永久磁石32に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流した後、直ちに第2ソレノイド22に流す電流を遮断するのが消費電力低減の面で好ましいのは、前述した通りである。 This is because, as described with reference to FIG. 2A, when the movable iron core 1 is in the first holding position, the first magnetic circuit MC31 by the magnetic field of the first permanent magnet 31 is the second permanent magnet 32. Since it is stronger than the second magnetic circuit MC32'due to the magnetic field of the above, the movable iron core 1 is stably held in the first holding position by the first magnetic circuit MC31. From the viewpoint of reducing power consumption, it is preferable to immediately cut off the current flowing through the second solenoid 22 after passing a current having a polarity of canceling the magnetic field based on the second permanent magnet 32 through the second solenoid 22. , As mentioned above.

ここで、可動鉄心1が第2保持位置に保持されているとき、第2ソレノイド22に対して、第2永久磁石32に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流すと共に、第1ソレノイド21に対して、第1永久磁石31に基づく磁場を増強する極性の電流を流すのが高速動作の面で好ましいのも、前述した通りである。 Here, when the movable iron core 1 is held in the second holding position, a current having a polarity for canceling the magnetic field based on the second permanent magnet 32 is passed through the second solenoid 22, and the current is applied to the first solenoid 21. As described above, it is preferable to pass a current having a polarity that enhances the magnetic field based on the first permanent magnet 31 in terms of high-speed operation.

図5は、図4を参照して説明した電磁アクチュエータの動作を拡大する機構の一例を模式的に示す図であり、図5(a)は、上述した図4(a)に対応し、図5(b)は、上述した図4(b)に対応する。図5(a)および図5(b)に示されるように、電磁アクチュエータの動作を拡大する機構は、動作拡大ピン81~83により構成され、てこの原理を利用して作動ピン6の先端の移動距離を拡大するようになっている。 FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a mechanism for enlarging the operation of the electromagnetic actuator described with reference to FIG. 4, and FIG. 5 (a) corresponds to FIG. 4 (a) described above and is a diagram. 5 (b) corresponds to FIG. 4 (b) described above. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the mechanism for expanding the operation of the electromagnetic actuator is composed of operation expansion pins 81 to 83, and the tip of the operation pin 6 is used by utilizing this principle. It is designed to increase the distance traveled.

すなわち、ピン82には、3つの支点8a~8cが設けられ、支点8aには、下面が第2ベース52の上面に固着されたピン81の先端が回転可能に設けられ、支点8bには、作動ピン6の先端が回転可能に設けられ、そして、支点8cには、ピン83の下端が回転可能に設けられている。 That is, the pin 82 is provided with three fulcrums 8a to 8c, the fulcrum 8a is provided with the tip of the pin 81 whose lower surface is fixed to the upper surface of the second base 52 so as to be rotatable, and the fulcrum 8b is provided with the tip thereof. The tip of the actuating pin 6 is rotatably provided, and the lower end of the pin 83 is rotatably provided at the fulcrum 8c.

ここで、支点8aから支点8bまでの距離をLとし、支点8bから支点8cまでの距離をL×2とする。このとき、図5(a)から図5(b)のように、可動鉄心1(作動ピン6の先端)が距離Dだけ上方に移動すると、ピン83の先端は、D×3の距離だけ上方に移動する。このピン83の先端を作動ピン6の先端として適用することにより、電磁アクチュエータによる可動鉄心1の移動距離(作動距離)を3倍に拡大することが可能になる。なお、図5(a)および図5(b)に示す電磁アクチュエータの動作を拡大する機構は、単なる例であり、知られている様々な手法を適用して実現することができるのはいうまでもない。 Here, the distance from the fulcrum 8a to the fulcrum 8b is L, and the distance from the fulcrum 8b to the fulcrum 8c is L × 2. At this time, as shown in FIGS. 5A to 5B, when the movable iron core 1 (the tip of the operating pin 6) moves upward by the distance D, the tip of the pin 83 moves upward by the distance D × 3. Move to. By applying the tip of the pin 83 as the tip of the working pin 6, the moving distance (working distance) of the movable iron core 1 by the electromagnetic actuator can be tripled. It should be noted that the mechanism for expanding the operation of the electromagnetic actuator shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is merely an example, and it goes without saying that it can be realized by applying various known methods. Nor.

図6は、図2を参照して説明した電磁アクチュエータを集積した例を示す図であり、図6(a)は、複数の電磁アクチュエータを同一平面で集積化した電磁アクチュエータモジュールの例を示し、図6(b)は、複数の電磁アクチュエータを多層化するように配置して集積化した電磁アクチュエータモジュールの例を示す。 FIG. 6 is a diagram showing an example in which electromagnetic actuators described with reference to FIG. 2 are integrated, and FIG. 6A shows an example of an electromagnetic actuator module in which a plurality of electromagnetic actuators are integrated in the same plane. FIG. 6B shows an example of an electromagnetic actuator module in which a plurality of electromagnetic actuators are arranged and integrated so as to have multiple layers.

図6(a)に示す電磁アクチュエータモジュールは、図2(a)を参照して説明した本実施例の電磁アクチュエータを1つのユニット(電磁アクチュエータ)10とし、2個の電磁アクチュエータ10を固定して構成したものである。もちろん固定する電磁アクチュエータ10の数は2個に限定されるものではなく、必要に応じてさらに多数の電磁アクチュエータ10を集積して電磁アクチュエータモジュールを構成することができるのはいうまでもない。 In the electromagnetic actuator module shown in FIG. 6 (a), the electromagnetic actuator of this embodiment described with reference to FIG. 2 (a) is regarded as one unit (electromagnetic actuator) 10, and two electromagnetic actuators 10 are fixed. It is configured. Of course, the number of electromagnetic actuators 10 to be fixed is not limited to two, and it goes without saying that a larger number of electromagnetic actuators 10 can be integrated to form an electromagnetic actuator module as needed.

図6(b)に示す電磁アクチュエータモジュールは、複数の電磁アクチュエータ10を多層化するように配置して集積化したものである。図6(b)では、二層の構成としているが、さらに多層化して電磁アクチュエータモジュールを構成することも可能である。なお、複数の電磁アクチュエータ10を多層化した場合、例えば、作動ピン6の先端位置を揃えるには、各層の電磁アクチュエータ10における作動ピン6の長さを調整する必要がある。このように、複数の電磁アクチュエータを多層化して集積化した電磁アクチュエータによれば、複数の電磁アクチュエータの作動ピン6を高密度化することが可能になる。 The electromagnetic actuator module shown in FIG. 6B is formed by arranging and integrating a plurality of electromagnetic actuators 10 in a multi-layered manner. In FIG. 6B, the two-layer configuration is used, but it is also possible to further increase the number of layers to form the electromagnetic actuator module. When a plurality of electromagnetic actuators 10 are multi-layered, for example, in order to align the tip positions of the actuating pins 6, it is necessary to adjust the length of the actuating pins 6 in the electromagnetic actuators 10 of each layer. As described above, according to the electromagnetic actuator in which a plurality of electromagnetic actuators are multi-layered and integrated, it is possible to increase the density of the actuating pins 6 of the plurality of electromagnetic actuators.

図7は、図2を参照して説明した電磁アクチュエータの変形例を示す図であり、ソレノイドおよび永久磁石の組を2つから3つに変更したものに相当する。すなわち、前述した電磁アクチュエータは、第1位置に設けられた第1ソレノイド21および第1永久磁石31、並びに、第2位置に設けられた第2ソレノイド22および第2永久磁石32の2組で構成されているが、図7に示す変形例では、さらに、第3位置に設けられた第3ソレノイド23および第3永久磁石33が追加されている。ここで、図7(a)は、可動鉄心1が、第1永久磁石31の磁場により第1保持位置に保持されている状態を示し、図7(b)は、可動鉄心1が、第3永久磁石33の磁場により第3保持位置に保持されている状態を示し、そして、図7(c)は、可動鉄心1が、第2永久磁石32の磁場により第2保持位置に保持されている状態を示す。 FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the electromagnetic actuator described with reference to FIG. 2, and corresponds to a change in the set of the solenoid and the permanent magnet from two to three. That is, the above-mentioned electromagnetic actuator is composed of two sets of a first solenoid 21 and a first permanent magnet 31 provided at the first position, and a second solenoid 22 and a second permanent magnet 32 provided at the second position. However, in the modification shown in FIG. 7, a third solenoid 23 and a third permanent magnet 33 provided at the third position are further added. Here, FIG. 7A shows a state in which the movable iron core 1 is held at the first holding position by the magnetic field of the first permanent magnet 31, and FIG. 7B shows a state in which the movable iron core 1 is held at the third holding position. The state of being held in the third holding position by the magnetic field of the permanent magnet 33 is shown, and FIG. 7 (c) shows that the movable iron core 1 is held in the second holding position by the magnetic field of the second permanent magnet 32. Indicates the state.

図7(a)~図7(c)に示される変形例の電磁アクチュエータにおいては、隣接する2組のソレノイドおよび永久磁石を、例えば、図2(a)および図2(b)における第1ソレノイド21および第1永久磁石31と、第2ソレノイド22および第2永久磁石32に対応させることになる。 In the modified electromagnetic actuators shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), two sets of adjacent solenoids and permanent magnets are used, for example, the first solenoid in FIGS. 2 (a) and 2 (b). It corresponds to 21 and the first permanent magnet 31 and the second solenoid 22 and the second permanent magnet 32.

すなわち、図7(a)を図2(a)に対応させると共に、図7(b)を図2(b)に対応させ、図7(a)および図7(b)における第1ソレノイド21,第1永久磁石31および第3ソレノイド23および第3永久磁石33を、図2(a)および図2(b)における第1ソレノイド21,第1永久磁石31および第2ソレノイド22および第2永久磁石32と見なす。さらに、図7(b)を図2(a)に対応させると共に、図7(c)を図2(b)に対応させ、図7(b)および図7(c)における第3ソレノイド23,第3永久磁石33および第2ソレノイド22および第2永久磁石32を、図2(a)および図2(b)における第1ソレノイド21,第1永久磁石31および第2ソレノイド22および第2永久磁石32と見なす。これにより、図7(a)~図7(c)に示す3組のソレノイド21~23および永久磁石31~33を備える電磁アクチュエータも理解されるであろう。 That is, FIG. 7 (a) corresponds to FIG. 2 (a), FIG. 7 (b) corresponds to FIG. 2 (b), and the first solenoid 21 in FIGS. 7 (a) and 7 (b), The first permanent magnet 31, the third solenoid 23, and the third permanent magnet 33 are the first solenoid 21, the first permanent magnet 31, the second solenoid 22, and the second permanent magnet in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Consider 32. Further, FIG. 7 (b) corresponds to FIG. 2 (a) and FIG. 7 (c) corresponds to FIG. 2 (b), and the third solenoid 23 in FIGS. 7 (b) and 7 (c), The third permanent magnet 33, the second solenoid 22, and the second permanent magnet 32 are the first solenoid 21, the first permanent magnet 31, the second solenoid 22, and the second permanent magnet in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Consider 32. Thereby, an electromagnetic actuator including three sets of solenoids 21 to 23 and permanent magnets 31 to 33 shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c) will also be understood.

なお、図7(a)~図7(c)に示す3組のソレノイドおよび永久磁石を備える電磁アクチュエータは単なる例であり、より多くの組のソレノイドおよび永久磁石を備えるように構成することもできる。このように、ソレノイドおよび永久磁石の組の数を増加することにより、作動ピン6の先端の位置を細かく制御することが可能になる。 The electromagnetic actuator including the three sets of solenoids and permanent magnets shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c) is merely an example, and may be configured to include more sets of solenoids and permanent magnets. .. By increasing the number of sets of solenoids and permanent magnets in this way, it becomes possible to finely control the position of the tip of the actuating pin 6.

上述したように、本実施形態の電磁アクチュエータによれば、簡単な構成により価格の低廉化および小型化を図ることができる。また、係止部やバネを不要とすることにより、信頼性や耐久性を確保することも可能である。さらに、複数の保持位置に対して可動鉄心を保持しているとき、ソレノイドに電流を流し続ける必要がないため、低消費電力化を図ることができる。 As described above, according to the electromagnetic actuator of the present embodiment, the price can be reduced and the size can be reduced by a simple configuration. It is also possible to ensure reliability and durability by eliminating the need for locking portions and springs. Further, when the movable iron core is held for a plurality of holding positions, it is not necessary to keep the current flowing through the solenoid, so that the power consumption can be reduced.

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 Although the embodiments have been described above, all the examples and conditions described here are described for the purpose of assisting the understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technique, and the examples and conditions described in particular are described. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such description in the specification indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various modifications, replacements and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1,101,201 可動鉄心(プランジャ)
4 バイパス部(磁性体部)
6,106,206 作動ピン
7 ガイドピン
10,100,200 電磁アクチュエータ
21 第1ソレノイド(下部コイル)
22 第2ソレノイド(上部コイル)
23 第3ソレノイド(中間部コイル)
31 第1永久磁石(下部永久磁石)
32 第2永久磁石(上部永久磁石)
33 第3永久磁石(中間部永久磁石)
51 第1ベース(下部ベース,磁性体部)
52 第2ベース(上部ベース,磁性体部)
81~83 動作拡大ピン
102,202 第2ソレノイド(コイル)
131~133,231~233 ヨーク
104,204 バネ
251 可動体
252 係止部
1,101,201 Movable iron core (plunger)
4 Bypass part (magnetic material part)
6,106,206 Actuating pin 7 Guide pin 10,100,200 Electromagnetic actuator 21 First solenoid (lower coil)
22 Second solenoid (upper coil)
23 Third solenoid (intermediate coil)
31 First permanent magnet (lower permanent magnet)
32 Second permanent magnet (upper permanent magnet)
33 Third permanent magnet (middle permanent magnet)
51 First base (lower base, magnetic material part)
52 Second base (upper base, magnetic material part)
81-83 Operation expansion pin 102,202 Second solenoid (coil)
131-133,231-233 York 104,204 Spring 251 Movable body 252 Locking part

Claims (15)

一端に作動ピンが設けられ、軸方向に直線移動可能な可動鉄心と、
前記可動鉄心の軸方向における第1位置に設けられた第1ソレノイドと、
前記第1位置に設けられた第1永久磁石と、
前記可動鉄心の軸方向において、前記第1位置と離隔された第2位置に設けられた第2ソレノイドと、
前記第2位置に設けられた第2永久磁石と、を備え、
前記第1ソレノイドおよび前記第2ソレノイドに電流を流さないとき、前記可動鉄心は、前記第1永久磁石に基づく第1磁気回路による第1保持位置、または、前記第2永久磁石に基づく第2磁気回路による第2保持位置に保持され、
前記可動鉄心が前記第1磁気回路による前記第1保持位置に保持されているとき、前記第1ソレノイドに対して、前記第1永久磁石による磁場を打ち消す極性の電流を流し、前記可動鉄心を前記第2磁気回路による前記第2保持位置に移動させて保持し、或いは、
前記可動鉄心が前記第2磁気回路による前記第2保持位置に保持されているとき、前記第2ソレノイドに対して、前記第2永久磁石による磁場を打ち消す極性の電流を流し、前記可動鉄心を前記第1磁気回路による前記第1保持位置に移動させて保持する、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
A movable iron core with a working pin at one end that can move linearly in the axial direction,
A first solenoid provided at the first position in the axial direction of the movable iron core, and
The first permanent magnet provided at the first position and
A second solenoid provided at a second position separated from the first position in the axial direction of the movable iron core, and
A second permanent magnet provided at the second position is provided.
When no current is passed through the first solenoid and the second solenoid, the movable iron core is placed in the first holding position by the first magnetic circuit based on the first permanent magnet or the second magnetism based on the second permanent magnet. It is held in the second holding position by the circuit and
When the movable iron core is held in the first holding position by the first magnetic circuit, a current having a polarity that cancels the magnetic field by the first permanent magnet is passed through the first solenoid, and the movable iron core is moved. Moved to the second holding position by the second magnetic circuit and held, or
When the movable core is held in the second holding position by the second magnetic circuit, a current having a polarity that cancels the magnetic field of the second permanent magnet is passed through the second solenoid, and the movable core is moved to the second solenoid. Moved to the first holding position by the first magnetic circuit and held.
An electromagnetic actuator characterized by that.
前記可動鉄心が前記第1保持位置に保持されているとき、前記第1ソレノイドに対して、前記第1永久磁石に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流した後、直ちに前記第1ソレノイドに流す電流を遮断する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。
When the movable iron core is held in the first holding position, a current having a polarity that cancels the magnetic field based on the first permanent magnet is passed through the first solenoid, and then a current is immediately passed through the first solenoid. To block,
The electromagnetic actuator according to claim 1.
前記可動鉄心が前記第1保持位置に保持されているとき、前記第1ソレノイドに対して、前記第1永久磁石に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流すと共に、前記第2ソレノイドに対して、前記第2永久磁石に基づく磁場を増強する極性の電流を流した後、直ちに前記第1ソレノイドに流す電流を遮断すると共に、前記第2ソレノイドに流す電流を遮断する、
ことを特徴とする請求項2に記載の電磁アクチュエータ。
When the movable iron core is held in the first holding position, a current having a polarity for canceling the magnetic field based on the first permanent magnet is passed through the first solenoid, and the second solenoid is referred to by the second solenoid. Immediately after passing a current having a polarity that enhances the magnetic field based on the second permanent magnet, the current flowing through the first solenoid is cut off, and the current flowing through the second solenoid is cut off.
The electromagnetic actuator according to claim 2.
前記可動鉄心が前記第2保持位置に保持されているとき、前記第2ソレノイドに対して、前記第2永久磁石に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流した後、直ちに前記第2ソレノイドに流す電流を遮断する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。
When the movable iron core is held in the second holding position, a current having a polarity that cancels the magnetic field based on the second permanent magnet is passed through the second solenoid, and then a current is immediately passed through the second solenoid. To block,
The electromagnetic actuator according to claim 1.
前記可動鉄心が前記第2保持位置に保持されているとき、前記第2ソレノイドに対して、前記第2永久磁石に基づく磁場を打ち消す極性の電流を流すと共に、前記第1ソレノイドに対して、前記第1永久磁石に基づく磁場を増強する極性の電流を流した後、直ちに前記第2ソレノイドに流す電流を遮断すると共に、前記第1ソレノイドに流す電流を遮断する、
ことを特徴とする請求項4に記載の電磁アクチュエータ。
When the movable iron core is held in the second holding position, a current having a polarity for canceling the magnetic field based on the second permanent magnet is passed through the second solenoid, and the first solenoid is referred to by the first solenoid. Immediately after passing a current having a polarity that enhances the magnetic field based on the first permanent magnet, the current flowing through the second solenoid is cut off, and the current flowing through the first solenoid is cut off.
The electromagnetic actuator according to claim 4.
前記可動鉄心の軸方向における、前記第1永久磁石および前記第2永久磁石の両端には、それぞれ前記第1磁気回路および前記第2磁気回路を構成する磁性材料よりなる磁性体部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
At both ends of the first permanent magnet and the second permanent magnet in the axial direction of the movable iron core, magnetic material portions made of magnetic materials constituting the first magnetic circuit and the second magnetic circuit are provided, respectively. Yes,
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 5.
前記第1永久磁石は、前記第1ソレノイドを覆うように設けられ、
前記第2永久磁石は、前記第2ソレノイドを覆うように設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
The first permanent magnet is provided so as to cover the first solenoid.
The second permanent magnet is provided so as to cover the second solenoid.
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein the electromagnetic actuator according to claim 1.
前記第1位置および前記第2位置は、前記可動鉄心の軸方向において、互いに離隔された複数の位置における隣接する2つの位置である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
The first position and the second position are two adjacent positions at a plurality of positions separated from each other in the axial direction of the movable iron core.
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 7.
前記複数の位置は、前記第1位置および前記第2位置の他に第3位置を含み、
前記第3位置には、第3ソレノイドおよび第3永久磁石が設けられ、
前記第1ソレノイド,前記第2ソレノイドおよび前記第3ソレノイドに電流を流さないとき、前記可動鉄心は、前記第1磁気回路による前記第1保持位置、前記第2磁気回路による前記第2保持位置、または、前記第3永久磁石に基づく第3磁気回路による第3保持位置に保持される、
ことを特徴とする請求項8に記載の電磁アクチュエータ。
The plurality of positions include a third position in addition to the first position and the second position.
A third solenoid and a third permanent magnet are provided at the third position.
When no current is passed through the first solenoid, the second solenoid, and the third solenoid, the movable iron core has the first holding position by the first magnetic circuit, the second holding position by the second magnetic circuit, and the like. Alternatively, it is held at the third holding position by the third magnetic circuit based on the third permanent magnet.
The electromagnetic actuator according to claim 8.
前記可動鉄心の一端に設けられた前記作動ピンは、前記可動鉄心の軸方向における直線移動を、当該電磁アクチュエータの外部に作用させる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
The actuating pin provided at one end of the movable iron core causes the linear movement of the movable iron core in the axial direction to act on the outside of the electromagnetic actuator.
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 9, wherein the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 9.
前記可動鉄心の他端には、前記可動鉄心の軸方向における直線移動を安定させるガイドピンが設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
At the other end of the movable iron core, a guide pin for stabilizing the linear movement of the movable iron core in the axial direction is provided.
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 10, wherein the electromagnetic actuator according to claim 10.
さらに、
前記可動鉄心の軸方向における直線移動の距離を拡大する拡大機構部を、備える、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
moreover,
An expansion mechanism unit for expanding the distance of linear movement of the movable iron core in the axial direction is provided.
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 11.
前記拡大機構部は、前記可動鉄心の軸方向における直線移動の距離を、てこの原理を適用して拡大する、
ことを特徴とする請求項12に記載の電磁アクチュエータ。
The expansion mechanism unit expands the distance of linear movement of the movable iron core in the axial direction by applying the principle of the lever.
The electromagnetic actuator according to claim 12.
請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータを複数備える、
ことを特徴とする電磁アクチュエータモジュール。
The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 13 is provided.
An electromagnetic actuator module characterized by that.
複数の前記電磁アクチュエータは、多層化するように配置され、それぞれの前記電磁アクチュエータにおける前記可動鉄心は、高密度化して配置される、
ことを特徴とする請求項14に記載の電磁アクチュエータモジュール。
The plurality of electromagnetic actuators are arranged in a multi-layered manner, and the movable iron core in each of the electromagnetic actuators is arranged in a high density.
The electromagnetic actuator module according to claim 14.
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