JP2738352B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁アクチュエータ
に関し、特にそのアーマチュアの回転構造を改良した電
磁アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電磁アクチュエータとし
ては、アーマチュアと鉄心とで構成される一極の磁極を
有してる。このアクチュエータを動作させるにあたって
は、鉄心に巻装されたコイルを励磁することにより、ア
ーマチュアと鉄心との間に磁気吸引力を発生せしめ、そ
の吸引力を直線もしくは回動運動するようにアーマチュ
アに作用せしめる。それにより、電気接点の開閉動作や
力学的負荷の駆動に利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電磁ア
クチュエータは、アーマチュアのストロークを大きくす
るためには、アクチュエータの構造そのものを大型化し
たり、あるいは大電力化しなければならないという欠点
がある。

【０００４】本発明の目的は、かかる大型化や大電力化
を伴うことなく、アーマチュアの回転ストロークを大き
くできる電磁アクチュエータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁アクチュエ
ータは、軸方向に回転支点部を形成しコイルを巻装する
鉄心部と、前記鉄心部の一端に且つ前記鉄心部の軸方向
に対して直角方向に設けられるとともに一方の面に第１
の磁極面および他方の面に第２の磁極面を形成するアー
マチュアと、前記アーマチュアの中央部に固定されたヒ
ンジ部と、一辺に段差部を形成し且つ前記一辺に対向す
る辺に継手部を形成するとともに中央の辺で前記鉄心部
の前記回転支点部を支持する略Ｅ字形のヨークと、前記
略Ｅ字形のヨークの前記継手部を形成する辺に一端が磁
気的に結合され且つ前記継手部で回動できるようにばね
材で前記略Ｅ字形のヨークに支持される磁性片とを有
し、前記アーマチュアの一端部においては前記アーマチ
ュアの前記第１の磁極面に前記略Ｅ字形のヨークの前記
段差部を形成した一辺の先端部が対向し且つ前記アーマ
チュアの他端部においては前記アーマチュアの前記第２
の磁極面に前記略Ｅ字形のヨークの前記継手部を形成す
る辺に結合された前記磁性片の先端部が対向するように
段違いに配置し、前記アーマチュアの回動動作に対して
前記第１および第２の磁極面に働く磁気吸引力が和動動
作となり、前記略Ｅ字形のヨークに結合された前記磁性
片が前記アーマチュアの全回転ストロークの途中からの
み回転可能な構造に構成される。

【０００６】また、本発明の電磁アクチュエータは、そ
のアーマチュアを鉄心部に一体化して形成してもよく、
あるいはアーマチュアおよび鉄心部を固定構造にすると
ともに、前記略Ｅ字形のヨークおよび前記磁性片を回転
自在に設けてもよい。

【０００７】さらに、本発明の電磁アクチュエータは、
前記アーマチュアあるいは前記略Ｅ字形のヨークの一部
に、電気接点を形成した可動接点ばねと、前記電気接点
に対向する固定接点を形成した固定接点ばねとを有する
ように形成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態を説明するための電磁アクチュエータの斜視図で
ある。図１に示すように、本実施の形態の電磁アクチュ
エータは、コイル１を外側に巻装するとともに下面に軸
方向、すなわち略中心線１５に沿って回転支点部１４を
形成した鉄心部２と、この鉄心部２の一端部に磁気的且
つ機械的に結合され、しかも鉄心部２の軸方向に対して
直角方向に設けられる回転自在なアーマチュア３と、こ
のアーマチュア３の中央部に接合部１２でもって固定さ
れたヒンジ部１３と、一辺に段差部１６を形成し、その
一辺に対向する短かい辺に継手部７を形成するとともに
中央の辺で鉄心部２の回転支点部１４を支持する略Ｅ字
形のヨーク６と、略Ｅ字形のヨーク６の継手部７を形成
する辺に一端が磁気的に結合され、しかも継手部７で回
動できるように板ばね１０で略Ｅ字形のヨーク６に支持
される磁性片１１とを有する。この継手部７における磁
性片１１は、上面を溶接等の方法による接合部８で略Ｅ
字形のヨーク６に固定されたバックストッパ９で回転の
動きが規制されている。また、前述したアーマチュア３
は、略中心線１５に沿って回転するが、略Ｅ字形のヨー
ク６や磁性片１１との間に吸引動作をさせるために、上
面に第１の磁極面４を形成し、下面には第２の磁極面５
を形成している。

【０００９】さらに、略Ｅ字形のヨーク６は段差部１６
を形成しているので、その段差部１６を含む辺の先端部
はアーマチュア３の一端部において磁極面４に対向し、
逆にアーマチュア３の他端部においては略Ｅ字形のヨー
ク６の継手部７を形成する辺に結合された磁性片１１の
先端部が磁極面５に対向するように段違いに配置されて
いる。

【００１０】かかる電磁アクチュエータにおいて、コイ
ル１への通電により鉄心部２が回転し、それに伴ってア
ーマチュア３が回動動作を行うと、第１および第２の磁
極面４，５に働く磁気吸引力は和動動作となるが、板ば
ね１０に機械的に接合された磁性片１１は、略Ｅ字形の
ヨーク６の短かい一辺の上面に固定されたバックストッ
パ９とその裏面に機械的に接合された板ばね１０とに挟
まれているので、アーマチュア３の全回転ストロークの
途中からのみ回転可能になる。すなわち、コイル１への
通電により、鉄心部２，ヨーク６，継手部７，磁性片１
１，アーマチュア３によって形成される磁路が短絡し、
段差部１６を含む磁路が間隙の大きさから後で短絡す
る。

【００１１】次に、上述した電磁アクチュエータの具体
的な動作を図２を参照して説明する。

【００１２】図２は図１に示すアーマチュア，ヨーク間
隙とそのステージ別磁気吸引力特性図である。図２に示
すように、Ａ−Ａ’断面およびＢ−Ｂ’断面は、共に図
１に示すヨーク，アーマチュア，磁性片を中心とする主
要部のステージ別の各断面を表わす。また、磁気吸引力
特性（イ）は磁極面４の磁気吸引力、（ロ）は磁極面５
の磁気吸引力であり、特性（ハ）は（イ）と（ロ）を合
成したアーマチュア３の回転力である。

【００１３】まず、Ａステージにおいて、Ｂ−Ｂ’断面
からみたヨーク６と磁極面４を有するアーマチュア３の
端面との間隙（＝Ｘ）は、最大となっている。このと
き、Ａ−Ａ’断面からみたヨーク６に磁気結合してなる
磁性片１１とアーマチュア３の他端の磁極面５との間隙
も最大になっているが、この間隙は前記間隙Ｘよりも小
さく設定されている。ここで、鉄心部２がコイル１によ
り磁化され始めると、磁極面４，５は、それぞれに磁気
吸引力が発生する。すなわち、Ａステージに示すとお
り、磁極面５に発生する磁気吸引力（ロ）は、磁極面４
に発生する磁気吸引力（イ）に比べ、初期の磁極面との
間隙の差により大きくなっている。

【００１４】ついで、Ｂステージに至ると、磁極面５の
磁気吸引力（ロ）は最大値を迎え、ついにアーマチュア
３と磁性片１１は接触する。

【００１５】最後に、Ｃステージになると、磁極面４の
磁気吸引力（イ）はさらに増大し、アーマチュア３の磁
極面４とヨーク６とが接触する。このとき、磁性片１１
はアーマチュア３の回転の妨げとならないように、板ば
ね１０の弾性により屈曲せしめられる。すなわち、磁性
片１１がアーマチュア３の回転の妨げとならないように
設定されている。

【００１６】要するに、Ａ〜Ｃ各ステージにおけるアー
マチュア３の合成回転力は、磁極面４，５とで発生する
吸引力の和で示される。これは、従来の一極の磁極面で
発生する磁気吸引力を利用する構造に比べ、アーマチュ
ア３の回転ストロークを格段に大きくできることにな
る。

【００１７】本実施の形態の電磁アクチュエータは、単
に回動部を出力とすればよいが、アーマチュア３あるい
は略Ｅ字形のヨーク６の一部に、電気接点を形成した可
動接点ばねと、かかる電気接点に対向する固定接点を形
成した固定接点ばねとを有する構造とすれば、簡単に電
磁リレーを形成することができる。

【００１８】図３は本発明の第２の実施の形態を説明す
るための電磁アクチュエータにおけるヨーク，磁性片の
断面図である。図３に示すように、本実施の形態は前述
した第１の実施の形態、特にそのＡ−Ａ’断面における
継手部７の構造を改良したものであり、その他の構造は
同様である。すなわち、略Ｅ字形のヨーク１７の一辺を
長くしてバックストッパの機能を兼ねさせるものであ
り、そのためのヨーク１７に形成される継手部は、ヨー
ク１７に磁気結合するとともにアーマチュア３の磁極面
５に対向する磁性片１８と、ヨーク１７には接合部２１
で結合され且つ磁性片１８には接合部２０で結合される
ヒンジばね１９とで形成される。この継手部の機能は、
前述した第１の実施の形態と同様であるが、ヨーク１７
がバックストッパの機能を兼ねているので、部品点数を
少なくできる利点がある。

【００１９】以上、２つの実施の形態について説明した
が、本発明はこれらの他にも、各種の変形が可能であ
る。例えば、上述した実施の形態では、鉄心部およびア
ーマチュアを回転するようにしているが、アーマチュア
および鉄心部を固定構造にし、略Ｅ字形のヨークおよび
磁性片を回転自在に設けても同様に実現することができ
る。また、アーマチュアは、鉄心部に一体化して直角に
形成してもよく、単に磁気的に結合する構造であっても
よい。さらに、磁性片を含む最初に短絡される磁路の一
部に切欠きなどの磁気しぼり部を形成したり、あるいは
他方の磁路の磁気抵抗を大きくすることにより、図２の
Ｃステージに示した他方の磁気吸引力を高めることで実
現してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁アク
チュエータは、アーマチュアの両端にヨークに対向する
２組の磁極面を設け、そのアーマチュアの回動に際し
て、それぞれの磁気吸引力が和動でありながら、継手部
の作用を機能せしめてアーマチュアの全ストロークでの
回動力を合成せしめることにより、ストロークを大幅に
延長することができるので、構造を大きくしたり、ある
いは大電力を用いる必要がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電磁アクチュ
エータの斜視図である。

【図２】図１に示すアーマチュア，ヨーク間隙とそのス
テージ別磁気吸引力特性図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を説明するための電
磁アクチュエータにおけるヨーク，磁性片の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ コイル ２ 鉄心部 ３ アーマチュア ４，５ 磁極面 ６，１６ ヨーク ７ 継手部 ８，１２，１９，２０ 接合部 ９ バックストッパ １０ 板ばね １１，１７ 磁性片 １３ ヒンジ部 １４ 回転支点部 １８ ヒンジばね

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に回転支点部を形成しコイルを巻
   装する鉄心部と、前記鉄心部の一端に且つ前記鉄心部の
   軸方向に対して直角方向に設けられるとともに一方の面
   に第１の磁極面および他方の面に第２の磁極面を形成す
   るアーマチュアと、前記アーマチュアの中央部に固定さ
   れたヒンジ部と、一辺に段差部を形成し且つ前記一辺に
   対向する辺に継手部を形成するとともに中央の辺で前記
   鉄心部の前記回転支点部を支持する略Ｅ字形のヨーク
   と、前記略Ｅ字形のヨークの前記継手部を形成する辺に
   一端が磁気的に結合され且つ前記継手部で回動できるよ
   うにばね材で前記略Ｅ字形のヨークに支持される磁性片
   とを有し、前記アーマチュアの一端部においては前記ア
   ーマチュアの前記第１の磁極面に前記略Ｅ字形のヨーク
   の前記段差部を形成した一辺の先端部が対向し且つ前記
   アーマチュアの他端部においては前記アーマチュアの前
   記第２の磁極面に前記略Ｅ字形のヨークの前記継手部を
   形成する辺に結合された前記磁性片の先端部が対向する
   ように段違いに配置し、前記アーマチュアの回動動作に
   対して前記第１および第２の磁極面に働く磁気吸引力が
   和動動作となり、前記略Ｅ字形のヨークに結合された前
   記磁性片が前記アーマチュアの全回転ストロークの途中
   からのみ回転可能な構造とすることを特徴とする電磁ア
   クチュエータ。
2. 【請求項２】 前記アーマチュアは、前記鉄心部に一体
   化して形成される請求項１記載の電磁アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記アーマチュアおよび前記鉄心部は固
   定構造にするとともに、前記略Ｅ字形のヨークおよび前
   記磁性片を回転自在に設けた請求項１記載の電磁アクチ
   ュエータ。
4. 【請求項４】 前記アーマチュアあるいは前記略Ｅ字形
   のヨークの一部に、電気接点を形成した可動接点ばね
   と、前記電気接点に対向する固定接点を形成した固定接
   点ばねとを有する請求項１記載の電磁アクチュエータ。