JP3063748U - 磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置を
提供する。 【解決手段】 磁石装置は、外カバー１とその内側円周
にコイル２を備え、外カバー１内部には鉄芯３の軸を異
なる位置に移動可能な空間を有し、鉄芯３は、本体とコ
イル内側２の合わせ部分に必要な部分を有している。外
カバー１およびその開口部の定位置は、導磁性に優れた
金属で構成され、外カバー１一端に孔１１が形成され、
孔１１内側円周は鉄芯３外側の面に合わせ、互いに引付
け合う。鉄芯３の内側固定位置に永久磁石４が配設さ
れ、永久磁石４の磁極の一つは導磁に接触し、永久磁石
４周辺内側は鉄芯３の内側の面に合わせ、吸引張付面を
なしている。駆動回路６は、独立設置または外カバーの
片側面設置であり、電源出力ライン６０とコイル２は連
結し、電源を入れた際に正パルス電圧を出力し、電気エ
ネルギーを電容器上にストックし、電源を切ると電流を
放電し、負パルス電圧を出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、磁石装置に関し、特に磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

最も古い磁石とは天然磁石を指す。この天然磁石は磁石化していない鉄くずな どを引付け、鉄くずを最も多く引付ける場所は磁極（Ｐｏｌｅ）と呼ばれる。こ の磁力現象に関する最も早期の科学的研究は、１８１９年にデンマークの科学者 であるハンス・クリスチャン・オーステッド（Ｈａｎｓ Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｏｅｒｓｔｅｄ）が行ったもので、磁石の針が通電している導線に接近した際に 回転する現象に着目したものである。

【０００３】 その後、さまざまな研究から、磁場には磁力線というものがあり、磁力線は磁 石ＭのＮ極（北極）が空気中でＳ極（南極）に戻ることを指しており（図２４参 照）、また、磁場は、導線Ｃをコイル状に巻いて電流ｉを流した際にも、コイル の一端から空気を経由してコイルのもう一端に磁力線が発生し（図２５参照）、 コイル内部には封鎖回路が形成されるものであることも分かった。

【０００４】 磁力線は電子線を正電荷と負電荷に接続した際に、Ｎ極からＳ極に封鎖状に現 れるものであることも分かった。この他、１９世紀初頭には、フランスの物理学 者アンベイが、磁石から発生する磁場とコイルから発生する磁場の原因は同じで あることを発見した。これは、磁石が発生させる磁場の内部あるいは表面に電流 の存在を認めたことからくるものである。 現在、この磁場は既に電磁バルブやソレノイド、リレーなどの製品に広く汎用 されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 図２６は従来の電磁バルブの構造図である。これはコイル１Ｃに磁気が発生し た際の磁力を利用して鉄芯１Ｆを引き込み、開バルブ１Ｖに到達させるものであ るが、このタイプの電磁バルブは、その鉄芯１Ｆ上にバネ１Ｓを配して、反保持 力をもたせなければならず、電磁バルブをオープンの状態に維持するには、コイ ル１Ｃに磁力を接続させ、図２７に示すように、コイルの磁力が鉄芯１Ｃを右に 引付け、鉄芯１Ｆ前端のチップ１Ｐがバルブ回路から離れるようにしなければな らない。しかしながら、バネ１Ｓの外向きの弾力がコイル１Ｃの磁力を低下させ るため、電源の消耗は増大してしまい、長時間強い磁力を通して鉄芯１Ｆを引付 け続けると、エネルギーの浪費となるばかりでなく、電磁バルブが過熱し、ショ ートや損傷の原因となり危険でもあり、そのうえ、使用寿命が短くなるという欠 点をもっている。

【０００６】 したがって、本考案の目的は、磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置を提 供することにあり、常態双方向の定位置で、永久磁石の磁力を利用して保持力を 発生させ、従来の保持タイプ磁石装置が使用してきた、バネで反対方向の保持力 を維持するという欠点を補うものである。

【０００７】 本考案の別の目的は、全く新しい磁石装置を提供することにより、瞬間的なパ ルス電圧（０．０１秒）のみで、鉄芯の位置を変更することができるため、長時 間の通電は不必要であるため過熱や損傷を防止し、その危険性を避け、使用寿命 を長くする効果を増進させることにある。

【０００８】 本考案のさらに別の目的は、磁石装置の駆動回路の電源を入れた際に、正パル ス電圧を出力させ、電気エネルギーを電容器上にストックさせ、また、電源を切 った際に電流を放電させ、負パルス電圧を出力させることにより、瞬間的な正負 パルス電圧を利用して、前記磁石装置のコイルの通磁および磁力方向の変更を完 了させ、鉄芯を移動させ、常態で予定の開閉常態を保持させるものであり、また 、節電機能をもたせるものである。

【０００９】 本考案のさらに別の目的は、構造が簡単であるため、コストが低く、ソレノイ ドや電磁バルブ、リレーなどの各製品に運用し易い磁石装置を提供することであ る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の磁石装置によると、外カバーと、前記外カバーの内側円周に設けられ るコイルと、駆動回路とを備える磁気回路変更可能二重固定位置の磁石装置であ って、 前記外カバーは、内部に鉄芯の軸を異なる位置に動かすことの可能な空間を有 し、前記鉄芯は、本体と、前記コイル内側の合わせ部分に必要な部分とを有して おり、 前記外カバーおよびその開口部の定位置は、導磁性に優れた金属で構成されて おり、前記外カバーの一端に孔が設けられており、前記孔の内側円周は前記鉄芯 の外側面に合わせ、互いに引付け合う構造となっており、 前記鉄芯の内側固定位置に永久磁石が配設され、前記永久磁石の磁極の一つは 導磁に接触しており、前記永久磁石の周辺内側は、前記鉄芯の内側の面に合わせ 、吸引張付面をなしており、 前記駆動回路は、独立設置または前記外カバーの片側面設置が可能であり、電 源出力ラインと前記コイルとが連結しており、電源を入れたとき、正パルス電圧 を出力し電気エネルギーを電容器上にストックすることが可能で、電源を切ると 、電流を放電し負パルス電圧を出力し、また、前記正／負パルス電圧を利用して 前記コイルに磁力方向を変えさせ、前記鉄芯に推力や引力が発生することにより 前記鉄芯の位置を移動させ、前記永久磁石は磁路を変換させながら、前記鉄芯は 常時一定の位置を保つことを特徴とする。

【００１１】 したがって、電磁バルブ、ソレノイド、リレーなどの磁石装置を応用し、双方 向で磁力を利用して保持力を発生させ、バネを使用することなく、また、連続電 流も必要としないで、鉄芯位置を変更させることができる。さらに、長時間の使 用からくる過熱や破損を防ぎ、また、節電機能にも優れている。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 まず、図１および図２に示すように、本考案の一実施例による磁石装置は以下 を包括する。

【００１３】 外カバー１はその必要性に応じて、円筒形、方形、平形またはその他の形状を とることができ、また、その内周にはコイル２が配され、外カバー１内部には鉄 芯３がその軸を異なる位置に動かせるように空間が残してあり、この鉄芯３は常 態時において、本体とコイル２内側に少なくとも部分接続しているものである。 この外カバー１および開口部の定位カバー１０は導磁性のよい金属で構成されて おり、その外側軸には孔１１が形成してあり、この孔１１の内側周囲は、鉄芯３ の外側面３Ｌに合わせて、相互に張り付き引付け合う面を構成している。

【００１４】 前記鉄芯３は、定位カバー１の内側の永久磁石４を包括しており、この永久磁 石４の磁極の一つ（Ｓ極）は定位カバーと接触して導磁しており、定位カバー１ ０内側面の永久磁石４周辺は、鉄芯３の内側面３Ｒに合わせて、相互に張り付き 引付け合う面を構成している。

【００１５】 駆動回路６については、独立設置または外カバー１の片側面設置のどちらも可 能であり、その電源出力ライン６０と前記コイル２は連結しており、電源を入れ た際に、正パルス電圧を出力し、電気エネルギーを電容器上にストックすること ができ、また、電源を切ると、電流を放電し、負パルス電圧を出力するしくみと なっている。また、これら一瞬（０．０１秒）の正／負パルス電圧を利用して、 前記コイル２に磁力方向を変えさせ、鉄芯３に推力や引力が発生することにより その位置を移動させ、永久磁石４は磁路を変換させながら、前記鉄芯３に常態で 予定位置を保持させるものである。

【００１６】 図１および図２に示すように、鉄芯３は磁力に吸付けられる金属で構成された 部分の中空のポール状のもので、永久磁石４は円柱形となっており、それに対す る鉄芯３の中空位置に配した設計となっている。 前記の永久磁石４の磁極（Ｓ極とＮ極）に導磁リング５が配されており、磁力 を増強する効果を担っている。

【００１７】 図３は、まだ磁力を通していない場合に磁力線の状態を示すもので、電源がオ フになっている場合、コイル２は磁力を発生しておらず、永久磁石４の磁力線は Ｎ極（北極）→導磁リング５→鉄芯３→定位カバー吸引面１３と経由してＳ極に 戻り、閉鎖磁力回路を形成している。この図の点線は、永久磁石４の磁力線経路 を示すものであり、永久磁石４は、鉄芯３を右に引付け保持力を提供して鉄芯３ をこの位置に引付け続けるものである。また、図４は、正パルス電圧を通して磁 力線が発生した状態を示すものであり、適切な電圧がコイル２に加えられると、 永久磁石４に大きな磁力が発生し（矢印線で表示）、永久磁石４のもともとの磁 力経路（点線で表示）が消され、引付面１３に排斥現象が発生し、永久磁石４の 磁力がコイル２の磁力方向に沿って変化し、鉄芯３がコイル磁力と永久磁石磁力 の磁力を受けて、図５に示すように左側に押し出される。ここで、鉄芯３は永久 磁石４が、Ｎ極→導磁リング５→鉄芯３→引付面１２→外カバー１→定位カバー １０を経由し、Ｓ極の封鎖磁路に戻るだけで、この位置で固定状態を保つことが できる。このとき、コイル２に再度磁力を通す必要なしに、鉄芯３を左のこの位 置で保つことができるのである。

【００１８】 図６は、図２が、負パルス電圧が磁力線を引き起こした状態の図であり、鉄芯 ３を左側から右側に移動させたい場合、コイル２の磁力線路は必ず、図５に示す 永久磁石の磁力線方向と反対方向を経由しなければならない。図４はコイル２に 正パルス電圧を供給しており、図６は負パルス電圧を供給して、磁力線路（矢印 実線で示す）は、鉄芯３に対して引き戻す作用を働かせ、対する永久磁石４の磁 力路線（点線で示す）は、元の永久磁石力線路を打ち消し、引付面１２の排斥現 象を引き起こし、続いて図７に示すように右側に移動させる。このときコイル２ が電圧を供給し続ける必要はなく、永久磁石４の引付面１３は鉄芯３を右に引付 けるのである。磁力線は最も次回ルートを通るため、鉄芯３は永久磁石４が、Ｎ 極から導磁リング５→鉄芯３→定位カバー引付面１３を経由し、Ｓ極に戻る磁路 を通るだけで、図８に示すような位置に固定することができ、鉄芯３を右Ｒに保 持することができるのである。

【００１９】 本実施例の最大の特色は、コイル２から発生する磁力を使って鉄芯３の位置を 変えることにあり、また、磁力線には最短ルートを通る特性もあることから、同 時に永久磁石４の磁路をも変更させ、逆向きのコイル磁力をさらに加えることな く、鉄芯３を永久磁石４の磁力で一定の位置に保持することができるのである。 つまり、同等の磁力をもった永久磁石で磁石装置を構成しており、本実施例に最 大の保持力を得させるものである。このため、本実施例は従来の保持型磁石装置 がバネを使って反対向きの保持力を提供しなければならなかったのに対し（バネ の反対向き保持力の大きさがすなわち正方向磁力が発生させた保持力からマイナ スされるものである）、本実施例では双方向ともに永久磁石の磁力から発生した 保持力を利用し、磁路を変更することができるのである。

【００２０】 また、本実施例が位置を変更させる際に、パルス電圧（０．０１秒）を加えて 鉄芯３の位置を変更するわけであるが、電流を連続して流す必要がないため、節 電にもなり、過熱やショート、損傷なども起こらないため、その危険性もなくな り、使用寿命も増加するという効果がある。

【００２１】 本実施例の駆動回路６については、図１および図２に示すように、外カバー１ の側面の適当な場所に設置してもよいし、独立して設置させて、その電源出力線 ６０およびコイル２の通電を図ってもよい。図１７および図１８は、本実施例の 交流電源の駆動回路およびその詳細図である。ソケット６１を交流電源に接続す ると、充電回路が、交流電源を高圧直流に整流させ、スイッチ方式で低圧直流に 変換し、コイル２を通って蓄電器Ｃ１１にチャージされ、この充電電流がコイル ２に磁力を発生させ、鉄芯３の位置を変更させることとなる。また、交流電源に 引き続き接続すると、蓄電器Ｃ１１から漏れた電流（ほとんどない）の補充のみ を行い、蓄電器Ｃ１１は一定の電圧を保つこととなる。交流電源が切れると、放 電回路がシグナルを受け取り、スイッチＳＷをつなげて、蓄電器Ｃ１１が放電し た電流をコイル２に流し、負パルス電圧を発生させ、図６に示すように、鉄芯３ はコイル磁力の引付力を受けて図８に示す右側位置に戻るのである。

【００２２】 交流電源の駆動回路６の詳細な回路図実施例については図１７および図１８に 示すとおりである。各電子オリジナル部品の機能説明については、中橋式整流器 ＢＤは、整流ユニット６２、インダクタンスＬ１、Ｌ２、および蓄電器Ｃ１、Ｃ ２が電波分離ユニット６３を構成し、二極体ＺＤおよび蓄電器Ｃ９が電圧安定ユ ニット６４を構成、また、蓄電器Ｃ３および抵抗Ｒ２は、電源スイッチが入れら れてから０．０１〜０．５秒してから、全効率出力を開始し、正パルス電圧を提 供し、その後、１０００分の１の効率出力で蓄電器から漏電した電流を補填し、 ＮＡＮＤ ＧＡＴＥにオシレータユニット６５および触発ユニット６６を構成さ せ、変圧器Ｔ１から出された直流高圧は、二極体Ｄ３を経過して低圧直流に変換 され、充電回路が提供する低圧直流は、コイル２を通って蓄電器Ｃ１１に充電さ れる。また、交流電源が切断されると、放電回路がシグナルを受け取り、Ｑ３、 Ｑ４で構成されているスイッチＳＷがオンとなり、蓄電器Ｃ１１の放電電流がコ イルに負パルス電圧を提供する。ここで、抵抗Ｒ９、蓄電器Ｃ６と電晶体Ｑ２は 、充電回路が進行中にスイッチのＱ３、Ｑ４に導電させない以外にも、Ｄ２、Ｃ １０、Ｒ８は、電圧がうまく放電されるようにさせ、また、Ｒ１０は放電限流の 役割を果たし、Ｃ１２とＣ７は電波分離の役割を果たす。

【００２３】 図１９および図２０は、直流電源の駆動回路であり、充電／放電原理とその構 造は、前記の交流電源と同様であり、変圧の必要もないため、構造がより単純で あるため詳細は省くこととする。

【００２４】 前に戻り、図９および図１０であるが、これは本考案の別の実施例による磁石 装置であり、図１および図２に示した実施例以外の事実上の形状と位置に変化を 加えたものであるが、その原理は皆同じである。つまり、鉄芯３’には実芯柱体 が配してあり、永久磁石４’および導磁リング５’がリングを形成し、永久磁石 ４’は、鉄芯３’を内含方式により配している。このため、コイル２に磁力を通 したりオフにしたりすると、永久磁石４’の磁力方向変化は図１１〜図１６に示 すとおりとなり、前記図３〜図８の作用と全く同じであるため、ここでの詳細は 省くこととする。

【００２５】 上記複数の実施例は本考案による磁石装置の実施例であり、導磁リング５また は５’と鉄芯３または３’については、外付け、内蔵方式の別に関わらず、鉄芯 との透き間の大きさで保持力の大小を変更することができる。このため、製造時 にそのニーズに応じたデフォルト設定をすることができる。また、永久磁石の磁 力が強い場合は、導磁リングを用いる必要がないため体積を縮小し、コストを減 少させることができる。

【００２６】 上記複数の実施例から分かるように、本考案はコイル磁力の力を利用して鉄芯 の位置を変更するものであり、また、駆動回路が提供する正パルス電圧の電流を 利用し、蓄電器にストックし、負パルス電圧が必要なときに、これら電気エネル ギーを再度取り出し、鉄芯位置の変更に利用することができるものである。また 、もう一歩進み、永久磁石の磁路を変更し、鉄芯を状態でデフォルト位置に保持 するため、電力を消耗することなく、節電機能に優れ、また、過熱やショート、 損傷の防止ともなり、安全性があり、構造も簡単であるため、製造コストも低く 使用寿命を延ばすといった効果もある。本考案の磁石装置は、電磁バルブ、ソレ ノイド、リレーなどにオンオフの機能として運用することができ、便利で実用性 に優れた機能を有している。

【００２７】 図２１は、本考案の一実施例による磁石装置の鉄芯３の前端から孔１１までピ ストン３１を接続し、ソレノイドとした場合の使用状態を示すものである。 図２２は、本考案の一実施例による磁石装置の外カバー１前端に、バルブシー ト１４を設け、鉄芯３の先端をピストン３２と接続し、孔１１内で作動させるこ とにより、電磁バルブＶとして応用した例である。

【００２８】 図２３は、本考案の一実施例による磁石装置に絶縁台１５を設け、鉄芯３を孔 １１の絶縁ポール３３まで延ばし、Ｃ接点で接続させたり切替ポール１６を動か し、ａ接点またはｂ接点を動かす形態をとったもので、リレーＲＬとしての使用 例である。

【００２９】 上記複数の使用例からも分かるように、本交錯の構造は簡単であり、また、さ まざまな製品に運用できるため、製品の実用性と安全性をアップさせる全く新し い磁石装置であるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による磁石装置の鉄芯位置が
右に移動している状態を示す構造図である。

【図２】本考案の一実施例による磁石装置の鉄芯位置が
左に移動している状態を示す構造図である。

【図３】図１において、まだ磁力が与えられていないと
きの通常の磁力線を示す図である。

【図４】図１に正パルス電圧がオンになったときの磁力
線を示す図である。

【図５】鉄芯が左に移動したあとの磁力線を示す図であ
る。

【図６】図２において、負パルス電圧がオンになったと
きの磁力線を示す図である。

【図７】図２に磁力が発生した後を示す図である。

【図８】鉄芯が右に移動した後の磁力線を示す図であ
る。

【図９】本考案の別の実施例による磁石装置の鉄芯位置
が右に移動している状態を示す構造図である。

【図１０】本考案の別の実施例による磁石装置の鉄芯位
置が左に移動している状態を示す構造図である。

【図１１】図９において、まだ磁力が与えられていない
ときの通常の磁力線を示す図である。

【図１２】図９に正パルス電圧がオンになったときの磁
力線を示す図である。

【図１３】鉄芯が左に移動したあとの磁力線を示す図で
ある。

【図１４】図１０において、負パルス電圧がオンになっ
たときの磁力線を示す図である。

【図１５】図１０に磁力が発生した後を示す図である。

【図１６】鉄芯が右に移動した後の磁力線を示す図であ
る。

【図１７】本考案の一実施例による磁石装置の交流電源
を示す駆動回路図である。

【図１８】本考案の一実施例による磁石装置の交流電源
の駆動回路を示す詳細電気回路図である。

【図１９】本考案の一実施例による磁石装置の直流電源
を示す駆動回路図である。

【図２０】本考案の一実施例による磁石装置の直流電源
の駆動回路を示す詳細電気回路図である。

【図２１】本考案をソレノイドに運用したときの一実施
例を示す状態図である。

【図２２】本考案を電磁バルブに運用したときの一実施
例を示す状態図である。

【図２３】本考案をリレーに運用したときの一実施例を
示す状態図である。

【図２４】一般の永久磁石を示す磁力線図である。

【図２５】一般のソレノイドを示す磁力線図である。

【図２６】従来の電磁バルブが閉まっている状態を示す
電磁バルブ構造図である。

【図２７】従来の電磁バルブが開いている状態を示す電
磁バルブ構造図である。

【符号の説明】

１ 外カバー １０ 定位カバー １１ 孔 １２、１３ 引付面 １４ バルブルート １５ 絶縁台 １６ 切替ポール ２ コイル ３、３’ 鉄芯 ３１ 作動ポール ３２ ピストン ３３ 絶縁ポール ４、４’ 永久磁石 ５、５’ 導磁リング ６ 駆動回路 ６０ 電源出力線 ６１ ソケット ６２ 整流ユニット ６３ 電波分離ユニット ６４ 電圧安定ユニット ６５ オシレータユニット ６６ 触発ユニット ６７ 駆動ユニット Ｓ ソレノイド Ｖ 電磁バルブ ＲＬ リレー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外カバーと、前記外カバーの内側円周に
   設けられるコイルと、駆動回路とを備える磁気回路変更
   可能二重固定位置の磁石装置であって、 前記外カバーは、内部に鉄芯の軸を異なる位置に動かす
   ことの可能な空間を有し、前記鉄芯は、本体と、前記コ
   イル内側の合わせ部分に必要な部分とを有しており、 前記外カバーおよびその開口部の定位置は、導磁性に優
   れた金属で構成されており、前記外カバーの一端に孔が
   形成されており、前記孔の内側円周は前記鉄芯の外側面
   に合わせ、互いに引付け合う構造となっており、 前記鉄芯の内側固定位置に永久磁石が配設され、前記永
   久磁石の磁極の一つは導磁に接触しており、前記永久磁
   石の周辺内側は、前記鉄芯の内側の面に合わせ、吸引張
   付面をなしており、 前記駆動回路は、独立設置または前記外カバーの片側面
   設置が可能であり、電源出力ラインと前記コイルとが連
   結しており、電源を入れたとき、正パルス電圧を出力し
   電気エネルギーを電容器上にストックすることが可能
   で、電源を切ると、電流を放電し負パルス電圧を出力
   し、また、前記正／負パルス電圧を利用して前記コイル
   に磁力方向を変えさせ、前記鉄芯に推力や引力が発生す
   ることにより前記鉄芯の位置を移動させ、前記永久磁石
   は磁路を変換させながら、前記鉄芯は常時一定の位置を
   保つことを特徴とする磁石装置。