JP2898240B2 - 軸回転型直流電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁力により出力軸
を所定の角度で反復回動させる軸回転型直流電磁石に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に軸回転型直流電磁石（ロータリソ
レノイド）は、電磁力により出力軸に所定の角度の回動
ストロークを反復して発生させるもので、各種の自動制
御機構等の動力源として広く利用されている。

【０００３】ところで、従来の軸回転型直流電磁石（ロ
ータリソレノイド）としては、プランジャ型電磁石の直
進運動を機械的に回動運動に変換して出力軸を所定の角
度回動させるようにしたものがある（前者）。

【０００４】また、内部にソレノイドコイルを収納した
ケースと、このケース端面側に設けられたアーマチュア
に同芯円上にそれぞれ設けられた深さの異なる複数個の
ボールレースにボールを転動可能に挿入してケース端面
とアーマチュアとを接触させ、ソレノイドコイルの励磁
によりアーマチュアに取付けられた出力軸がアーマチュ
アとは反対側のケースに設けられたベース側に吸引され
ると、ボールがボールレースの浅いところから深いとこ
ろに転動することにより出力軸を回動させ、ソレノイド
コイルの励磁が解かれると出力軸に装着された復帰スプ
リングにより出力軸を元の位置まで回動させるようにし
たものがある（後者）。

【０００５】しかし、前者のようにプランジャの直進運
動を機械的に回動運動に変換するものでは、回動力を負
荷に伝達する接続機構が複雑になり、また全体の構造も
複雑になる。

【０００６】また、後者のようにソレノイドコイルの励
磁により出力軸を復帰スプリングの弾性力に抗して回動
させるものでは、それだけ回動力が減少し、負荷に十分
な回動力が伝達できないため、大きな駆動力を必要とす
る負荷に対しては使用できないという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、最近では大き
な回動力が得られる軸回転型直流電磁石として、図３に
示すように四方が囲まれたフレーム２０のそれぞれ対向
する内面に永久磁石２１ａと２１ｂ、２１ｃと２１ｄを
取付けると共に、隣合せのフレーム内面の一方のコーナ
部に回転板ストッパ２２ａ，２２ｂを取付けて回転板２
３がそのストッパ間を回動できるようにした構成が考え
られている。

【０００８】しかし、このような構成の軸回転型直流電
磁石では大きな回動力が得られるが、回動角度が小さく
なるという問題がある。また、大きな回動角を得るため
の軸回転型直流電磁石として、図４に示すようにコの字
形のフレーム３１の対向する面に極性の異なる２個の永
久磁石３２ａ，３２ｂをそれぞれ取付け、図示しないコ
イルにより回転板３３を停止している側の永久磁石と同
極性になるように通電することで、回転板３３を異極性
の永久磁石側に回動させるようにした構成が考えられて
いる。

【０００９】しかし、このような構成の軸回転型直流電
磁石では大きな回動角が得られるが、回転板３３は１個
の永久磁石の方向に引かれ、或いは反発力を受けるた
め、出力軸に片寄った側圧が掛り、有効な回動力が得ら
れず、しかも耐久性に劣るという問題がある。

【００１０】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は簡単な構造にして回動範囲を大き
くできると共に、出力軸を大きな回動力で回動させるこ
とができる軸回転型直流電磁石を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により軸回転型直流電磁石
を構成するものである。請求項１に対応する発明は、磁
性体からなるコの字形のフレームと、両端部にフランジ
を有し、そのフランジを前記磁性体フレームの底面側と
開口側に向けて設けられたボビンとこのボビンの胴部に
巻装されたコイルと、前記ボビンの中空部及び前記磁性
体フレームの底面に有する軸孔を挿通させて設けられた
出力軸と、この出力軸の端部に中心部が取付けられた長
尺な回転体と、前記フレームの開口側に位置するフラン
ジ上の対向するフレーム内面に左右隣合せに２個１組と
してそれぞれ取付けられた４個の永久磁石と、前記各フ
レーム内面に取付けられた左右隣合せの１組の永久磁石
相互間にそれぞれ設けられた回転体ストッパとを備え、
前記左右隣合せに設けられる２個１組の永久磁石は、磁
極が異なるように、且つ対向するフレーム面側の永久磁
石の磁極とも異なるように配置し、前記回転体は前記コ
イルの通電方向によって定まる磁極を形成する。

【００１２】上記請求項１に対応する発明の軸回転型直
流電磁石にあっては、回転板が４個の永久磁石のうち対
向するフレーム内面に取付けられた２個の永久磁石位置
に吸引保持されているとき、回転板が永久磁石の極性と
同極性になるようにコイルを通電すると、回転板は対向
するフレーム内面に取付けられた異極性の２個の永久磁
石位置に吸引されて回動し、回転板ストッパによる停止
位置に保持され、またコイルの通電を停止すると回転板
は永久磁石側に吸引されて回転体ストッパによる停止位
置に保持される。

【００１３】従って、コイルの通電と停止を繰返すこと
により回転体を対向するフレーム内面に取付けられた２
個１組とする永久磁石相互間を往復回動させることがで
きるので、回動範囲を大きくできると共に、出力軸を大
きな回動力で回動させることができる。また、永久磁石
及びフレームに円形部分がないので、構造が簡単になる
ばかりでなく、製作が容易になし得る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１および図２は、本発明による軸
回転型直流電磁石の構成例をそれぞれ示すもので、図１
は平面図であり、図２は側断面図である。

【００１５】図１および図２において、１は鉄等の磁性
体からなるコの字形のフレームで、このフレーム１内に
は両端部にフランジ２ａ，２ｂを有する合成樹脂からな
るボビン２が配置され、このボビン２の胴部にはコイル
３が巻装されている。

【００１６】この場合、ボビン２はそのフランジ２ａ，
２ｂをフレーム１の開口側と底面側に向けて設けられ
る。また、フレーム１の開口側に面するボビン２のフラ
ンジ２ａ上にはフレーム内面の中央部から互いに対向す
る側へ突出する回転板ストッパ４と、この回転板ストッ
パ４を挟む両側に設けられた永久磁石保持部５とがそれ
ぞれ一体的に形成されている。このような形状、構成の
ボビンは金型に合成樹脂等を注入して一体成形すること
により容易に得られる。

【００１７】また、６はボビン２の中空部及びフレーム
１の底面に有する軸孔を挿通させて設けられた出力軸
で、この出力軸６の端部に長尺な回転板７の中心部が取
付けられる。

【００１８】この場合、回転板ストッパ４及び回転板７
の幅は、回転板７の回動範囲に応じて適宜設定されるも
のである。一方、８ａ〜８ｄは回転板ストッパ４を挟む
両側の永久磁石保持部５に保持される２個１組の永久磁
石で、これら各永久磁石８ａ〜８ｄは同一フレーム側で
は隣合せの２個の永久磁石の磁極が異なるように、且つ
対向するフレーム側の対面する永久磁石の磁極と異なる
ように配置される。

【００１９】次に上記のように構成された軸回転型直流
電磁石の作用について述べる。いま、回転板７が例えば
永久磁石８ｂ，８ｃ側の磁界により吸引され、回転板ス
トッパ４による図示位置に停止し、保持されている。こ
の場合、永久磁石８ｂ，８ｃの回転板７に対向する面の
極性がＮ極であるとする。

【００２０】このような状態にあるとき、図示しない直
流電源によりコイル３を回転板７がＮ極となるように通
電すると、回転板７と永久磁石８ｂ，８ｃとの間に反発
力が生じる。従って、回転板７は上記永久磁石８ｂ，８
ｃと対向するフレーム面側の極性がＳ極の永久磁石８
ｄ，８ａ側に吸引されて回動し、回転板ストッパ４の位
置に停止し、吸引保持される。この場合、コイル３の通
電を停止しても回転板７は永久磁石８ｄ，８ａに吸引さ
れた状態になっている。

【００２１】次に図示しない直流電源によりコイル３を
回転板７がＳ極となるように通電すると、今度は回転板
７と永久磁石８ｄ，８ａとの間に反発力が生じ、回転板
７は前述とは逆に永久磁石８ｂ，８ｃ側に回動して元の
位置に戻って停止する。

【００２２】このような操作を繰返すことにより、回転
板７は永久磁石８ｂ，８ｃと８ｄ，８ａとの間を往復し
ながら回動し、出力軸７を通して負荷を駆動することが
できる。

【００２３】このように本実施例では、磁性体からなる
コの字形のフレーム１内に、両端部にフランジ２ａ，２
ｂを有し、且つ胴部にコイル３が巻装されたボビン２を
フランジ２ａ，２ｂがフレーム１の底面側と開口側に向
けて設け、このボビン２の中空部及びフレーム１の底面
に有する軸孔を挿通させて出力軸６を回動自在に設ける
と共に、この出力軸６の端部に長尺な回転板７の中心部
を取付け、さらにフレーム１の開口側に位置するフラン
ジ２ａ上の対向するフレーム内面に４個の永久磁石８ａ
〜８ｄを左右隣合せに２個１組としてそれぞれ取付け、
各フレーム内面に取付けられた左右隣合せの１組の永久
磁石相互間にそれぞれ回転板ストッパ４を設ける構成と
したものである。

【００２４】従って、コイル３の通電により長尺な回転
板７をフレームの対向する内面に回転板ストッパ４を挟
んでその左右両隣に設けられた２個１組とする永久磁石
８ａ〜８ｄのうち、対面する永久磁石間を往復回動させ
ることができるので、回動範囲を大きくできると共に、
出力軸を大きな回転力で回動させることができ、また組
立部品数および組立工数が非常に少ないので、構造が簡
単になるばかりでなく、製作が容易になし得る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡単
な構造にして回動範囲を大きくできると共に、出力軸を
大きな回動力で回動させることができる軸回転型直流電
磁石を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による軸回転型直流電磁石の実施の形態
の一部を断面して示す平面図。

【図２】同実施例を示す側断面図。

【図３】大きな回動力を得るようにした従来の軸回転型
直流電磁石を一部断面して示す平面図。

【図４】大きな回動角を得るようにした従来の軸回転型
直流電磁石を一部断面して示す平面図。

【符号の説明】

１……コの字形の磁性体からなるフレーム、 ２……ボビン、 ２ａ，２ｂ……フランジ、 ３……コイル、 ４……回転板ストッパ、 ５……永久磁石保持部、 ６……出力軸、 ７……回転板、 ８ａ〜８ｄ……永久磁石。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体からなるコの字形のフレームと、
   両端部にフランジを有し、そのフランジを前記磁性体フ
   レームの底面側と開口側に向けて設けられたボビンとこ
   のボビンの胴部に巻装されたコイルと、前記ボビンの中
   空部及び前記磁性体フレームの底面に有する軸孔を挿通
   させて設けられた出力軸と、この出力軸の端部に中心部
   が取付けられた長尺な回転体と、前記フレームの開口側
   に位置するフランジ上の対向するフレーム内面に左右隣
   合せに２個１組としてそれぞれ取付けられた４個の永久
   磁石と、前記各フレーム内面に取付けられた左右隣合せ
   の１組の永久磁石相互間にそれぞれ設けられた回転体ス
   トッパとを備え、 前記左右隣合せに設けられる２個１組の永久磁石は、磁
   極が異なるように、且つ対向するフレーム面側の永久磁
   石の磁極とも異なるように配置し、 前記回転体は前記コイルの通電方向によって定まる磁極
   を形成するようにしたことを特徴とする軸回転型直流電
   磁石。