JP2545211B2 - 双安定形高速回転制御ソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２つの安定位置をもち、電気信号を機械的
な回転変位に直接変換できる双安定形高速回転制御ソレ
ノイドに関する。

（従来の技術） 電気信号を機械的な変位に変換して種々の制御を行う
電磁装置が知られている。

例えば、実開昭57−66505号「電磁装置の構造」は、
基部，先端部が対向するように曲げられた左右一対の極
片より形成されたヨークと、下端側で前記基部に揺動す
るように枢支され上端が前記極片の内側面に接触するこ
となく対応する凸の曲線であるＴ字形の可動片と、前記
可動片の上端の中心に前記極片の先端間の間隙をとおり
上方向に延出する非磁性体のストッパと、前記ヨークの
極片の一方の先端を一極にしたときに他方の先端を他極
に、一方の先端を前記他極にしたときに他方の先端を前
記一極にする励磁コイルとから構成されている。

この構造によれば、可動片が両極片に接触しないの
で、移動の際の離脱が容易になり、ストロークに対し吸
引力がほぼ一定の特性を有し、さらに高速化を可能にし
ている。

（発明が解決しようとする問題点） このような電磁装置で、二者択一の機構を作動させる
場合には、通常、一方側にスプリングで付勢しておい
て、他方に変位させるとともに前記電磁装置を用い、復
帰は前記スプリングで行う構成がとられている。このた
め、前記他方に変位させておく場合には、常時通電して
おかなければならないので、余分な電力が必要であっ
た。

また、このような電磁装置では、通常、電気信号を機
械的な揺動運動に変換していたが、直接回転運動に変換
できないので、用途によっては運動変換機構が必要にな
り、その電磁装置が組み込まれる装置が大形になるとい
う問題点があった。

さらに、このような電磁装置を精密機械の制御に用い
る場合には、小形化が要請されるので、組立が難しく製
造に手間がかかるとともに、可動鉄心や永久磁石が露出
しているので、塵や埃が付着して誤動作の原因になると
いう問題点があった。

本発明の目的は、誤動作がなく、小形でかつ製作容易
であって、２つの安定位置をもち、電気信号を機械的な
回転変位に直接変換できる双安定形高速回転制御ソレノ
イドを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明による双安定形高速
回転制御ソレノイドを実施例と対応させて示すと次のと
おりである。

すなわち本発明による双安定形高速回転制御ソレノイ
ドは、 巻線が施された筒状部をもつボビン（２）と、 軸受（５）を挿入する挿入用孔（81）をもち前記ボビ
ン（２）の下側に挿入される磁性体の基板（８）と、 前記ボビン（２）の両側で断面がＵの字形になるよう
な突き出し部（62,62）をもつ肩部（61）が内側に向く
ように配置された第１および第２の側板（6A,6B）と、 前記第１および第２の側板（6A,6B）の肩部（61,61）
間で先端部（41,42）が突き出し部（62,62）に挟まれた
状態で揺動する可動鉄心（４）と、 前記第１および第２の側板（6A,6B）の突き出し部（6
2,62）の外側にそれぞれ設けられている第１および第２
の吸着板（10,10）と、 前記第１および第２の側板（6A,6B）に対応して配置
された第１および第２の永久磁石（7A,7B）と、 前記第１および第２の側板（6A,6B）と第１および第
２の永久磁石（7A,7B）を挟持する第１および第２の脚
（31,32）と前記各脚（31,32）を連結する底板とからな
るヨーク（３）と、 Ｕの字形で２つの軸受孔（53,54）をもち、脚（51,5
2）端が前記磁性体の基板（８）の孔に挿入された状態
で前記ボビン（２）の下側と前記ヨーク（３）の底板部
で挟持固定される軸受（５）と、 前記軸受（５）の２つの軸受孔（53,54）で軸受けさ
れ、その間で前記可動鉄心（４）に結合し前記可動鉄心
（４）の回転中心軸と出力軸を兼ねる回転軸（９）と、 前記可動鉄心（４）は前記第１または第２の側板（6
A,6B）側の第１および第２の吸着板（10,10）にそれぞ
れ吸着される２つの安定位置をもち、 前記出力軸から機械的な回転変位を直接出力するよう
に構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して、実施例について本発明を詳
細に説明する。

第１図は、本発明による双安定形高速回転制御ソレノ
イドの全体の構成を示した図である。

第２図〜第10図は、前記実施例の各部を取り出して示
した図であって、第２図はボビン，第３図はヨーク，第
４図は可動鉄心，第５図は軸受，第６図は側板，第７図
は永久磁石，第８図は基板，第９図は回転軸，第10図は
吸着板をそれぞれ示した図である。

ボビン２は、第２図に示すように、本体20につば21,2
2が一体に成形されている。本体20は角柱状をしてお
り、中心に中空部20aが形成されている。つば21,22の側
面には、突起23が植設されており、制御対象装置に取付
ける際に位置決めを容易にしている。つば21,22には端
子ピンを挿入する孔24が穿設されている。つば22の下側
の中空部20aの開口には後述する軸受５の位置決めに関
連する爪25,25が設けられている。爪25,25の外側には軸
受５の脚51,52の先端を受け入れる孔が設けられてお
り、爪25,25の外側は軸受５の脚51,52の内側の位置決め
として働く。

なお爪25,25の先端に溝が設けられているがこれは、
軸受として働くのではなく回転軸に対する逃げ部を構成
している。（第２図（ｄ））。脚26は組立時に位置決め
をするために設けられている。

ヨーク３は、第３図に示すように、磁性体金属板の両
側を曲げ起こして、脚31,32を形成したものである。底
面には十字形の開口33および切欠34,35が設けられてい
る。さらに、底面には、回転軸９を受ける凹部38が形成
されている。左右の脚31,32には、取付位置決め用の開
口36および切欠37が設けられている。

可動鉄心４は、第４図に示すように、上側には肩部4
1,42が設けられており、下側には回転軸９が圧入される
孔43が穿設されている。

軸受５は、第５図に示すように、両側をＵの字形に曲
げ起こして、脚51,52が形成されており、これらの脚51,
52には、出力軸９を回動自在に支持するための孔53,54
が穿設されている。また、各脚51,52には、位置決めの
ための突出部55,56が設けられている。

側板６は、第６図に示すように、上端に肩部61が曲げ
起こされており、肩部61には、左右に突出し部62,62が
設けられている。また、側板６の中央には孔63が穿設さ
れている。この側板６は、第１図に示すように左右に側
板6A,6Bとして配置される。

永久磁石７は、第７図に示すように、直方体の形状を
しており、第７図（ｂ）に示す方向に着磁して、一方の
極に識別のための彩色が施してある。この永久磁石７
は、第１図に示すように左右の側板6A,6Bの外側に7A,7B
として配置されている。

基板８は、第８図に示すように、磁性体金属板の中央
に軸受用の孔81が設けられており、四隅に位置決め用の
切欠82が設けられている。

回転軸９は、非磁性体材料で成形されており、可動鉄
心４の揺動中心軸となり、本発明によるソレノイドの出
力軸になる（第９図）。この回転軸９には大径の出力部
91が設けられており、この出力部91には制御対象物に対
して接続が容易になるように摺り落とし部92が形成され
ている。また、回転軸９の中径の部分には摺り落とし部
93が設けられており、この摺り落とし部93は、可動鉄心
４の孔43の上側の直線部に合わせて圧入される。回転軸
９の小径部94は、軸受５の第５図左側の孔53に挿入さ
れ、この回転軸９は軸受５に対して滑らかに回転する。

吸着板10は、第10図に示すように、板状の部材であっ
て、左右の側板6A,6Bの突き出部62,62の間に挿入され
る。この吸着板10は、可動鉄心４が揺動したときに側板
6Aまたは側板6Bの肩部61と接触して、磁気的な吸着力を
増加させる働きをしている。

次に、本発明による双安定形高速回転制御ソレノイド
の組立手順を説明する。

第11図は、本発明による双安定形高速回転制御ソレノ
イドの実施例の可動鉄心，軸受，回転軸の組立状態を示
した図である。

まず、ボビン２の筒状部20には、巻線機等により第２
図（ａ）に示すように巻線28が施される。次に可動鉄心
４と回転軸９と軸受５の関係を第11図を参照して説明す
る。鉄心４は軸受５の脚内で回転軸に回転自在に支持さ
れている軸９に一体に結合されている。つまり、可動鉄
心４は回転軸９の中径部の摺り落とし部93の位置まで圧
入され、回転軸９は中径部と小径部94により軸受５に滑
らかに回転するように支持される。

第11図に示した可動鉄心４の組立は、ボビン２の下側
から中空部20a内に挿入され、ボビン２の軸受部25に回
転軸９が当接される。

そして、ボビン２の下側のつば22の脚26の間には磁気
回路を形成する基板８が組込まれ、前記可動鉄心組立が
完全に位置決めされる。

こののち、ヨーク３をその開口33に軸受５が嵌合する
ように挿入する。さらに、ボビン２の両側に、側板6A,6
Bを挿入する。この側板6A,6Bの間には、予め吸着板10が
挿入されている（第１図（ａ））。各側板6A,6Bの外側
に永久磁石7A,7Bが挿入される。

最後に、各部材の露出部分等を樹脂で固定して、可動
部分が露出しないように密封固定する。

次に、前記双安定形高速回転制御ソレノイドの動作を
説明する。

永久磁石7A,7Bは、第１図に示すような極性に配置さ
れており、コイルに通電されていないときには一方の側
板側、例えば、側板6A側に吸着されている。このとき、
側板6AはＳ極，可動鉄心４はＮ極になっている。

ここで、コイル28にパルス幅10ms程度の電気信号を短
時間通電して、可動鉄心４の先端にＳ極が、軸受端にＮ
極が発生するようにすれば、側板6Aに対しては反発力，
側板6Bに対しては吸引力が作用して、可動鉄心４は側板
6Aから離反して、側板6B側に移動する。可動鉄心４が中
立位置を通過したときには、すでに前記通電は停止され
ており、今度は側板6B側に吸引されて保持される。

このとき、出力軸９は、角度が約10度程度回動する。

側板6B側から側板6A側への移動も、前記説明と逆の極
性が発生するように通電することにより同様な動作で行
われる。

このように、本発明では、磁石に対して反発，吸引の
両方の作用を同時に使うので、応答速度（約2ms位）が
極めて速くなるとともに、パルス幅の小さな信号で駆動
できるようになった。しかも、吸着板10を用いているの
で、吸着力が大きく信頼性を向上させることができる。

本発明による双安定形高速回転制御ソレノイドは、二
者択一の機構に好適に使用でき、トリガマクネットの代
わりになり、復帰機構を必要としない。例えば、カメラ
のオートフォーカス機構，シャッタ走行機構、またはオ
ーディオ装置のオートリバース機構，選曲機構等に使用
することができる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明によれば、可動鉄
心に吸着板を用いたので磁気的な吸着力を増加させるこ
とができるとともに、第１および第２の永久磁石を用い
て双安定形としたので、二者択一の機構に好適に使用す
ることができる。

また、可動鉄心の回動中心が出力軸になるので、電気
信号を直接機械的な回転変位に変換でき、種々の用途に
対応できるようになった。

可動鉄心は、前記ボビンの下側と前記基板の軸受挿入
用孔と前記ヨークの底板で狭持されＵの字形で２つの軸
受孔をもつ軸受で正確に支持されている。

すなわち、回転軸は前記軸受の２つの軸受孔で軸受け
されその間で前記可動鉄心に結合し前記可動鉄心の回転
中心軸と出力軸を兼ねる構造となっており、この軸から
正確で高速な回転を取り出すことができる。

さらに、可動部分に露出部がないので、塵や埃がつい
て誤動作をする心配がないとともに、ねじ等を使用する
ことなく組立ることができるので、小形でかつ製作が容
易になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による双安定形高速回転制御ソレノイ
ドの全体の構成を示した図である。 第２図〜第10図は、前記実施例の各部を取り出して示し
た図であって、第２図はボビン，第３図はヨーク，第４
図は可動鉄心，第５図は軸受，第６図は側板，第７図は
永久磁石，第８図は基板，第９図は回転軸，第10図は吸
着板をそれぞれ示した図である。 第11図は、本発明による双安定形高速回転制御ソレノイ
ドの実施例の可動鉄心，軸受，回転軸の組立状態を示し
た図である。 ２……ボビン、３……ヨーク ４……可動鉄心、５……軸受 ６……側板、７……永久磁石 ８……基板、９……回転軸 10……吸着板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻線が施された筒状部をもつボビンと、 軸受を挿入する挿入用孔をもち、前記ボビンの下側に挿
   入される磁性体の基板と、 前記ボビンの両側で断面がＵの字形になるような突き出
   し部をもつ肩部が内側に向くように配置された第１およ
   び第２の側板と、 前記第１および第２の側板の肩部間で先端部が突き出し
   部に挟まれた状態で揺動する可動鉄心と、 前記第１および第２の側板の突き出し部の外側にそれぞ
   れ設けられている第１および第２の吸着板と、 前記第１および第２の側板に対応して配置された第１お
   よび第２の永久磁石と、 前記第１および第２の側板と第１および第２の永久磁石
   を挟持する第１および第２の脚と前記各脚を連結する底
   板とからなるヨークと、 Ｕの字形で２つの軸受孔をもち、脚端が前記磁性体の基
   板の孔に挿入された状態で前記ボビンの下側と前記ヨー
   クの底板部で挟持固定される軸受と、 前記軸受の２つの軸受孔で軸受けされ、その間で前記可
   動鉄心に結合し前記可動鉄心の回転中心軸と出力軸を兼
   ねる回転軸と、 前記可動鉄心は前記第１または第２の側板側の第１およ
   び第２の吸着板にそれぞれ吸着される２つの安定位置を
   もち、 前記出力軸から機械的な回転変位を直接出力するように
   構成した双安定形高速回転制御ソレノイド。