JP3096155B2 - ソレノイドの手動操作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可動鉄心を吸引方向に
付勢動作させるとその付勢を解いても吸引状態を保持
し、可動鉄心の原位置復帰時は前記と逆方向の付勢をま
って復帰させるようにした自己保持型ソレノイドの手動
操作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自己保持型ソレノイド（以下、
単にソレノイドという）は、このソレノイドの電磁コイ
ルに通電される電流が正方向の場合に可動鉄心を吸引
し、一旦可動鉄心を吸引したあとは、前記通電を停止し
ても、前記可動鉄心を吸引位置に保持し、逆に、可動鉄
心の吸引を解除する場合は、電磁コイルに逆方向電流を
流すことにより、可動鉄心を吸引位置から原位置に復帰
させるように構成されており、前記可動鉄心を一旦吸引
したあとは、電磁コイルに通電を行うことなくその吸引
位置に保持させてソレノイドにより消費される電力の低
減化を図るものである。

【０００３】そして、前記ソレノイドは、例えば、実公
昭６１−３８１６６号公報に記載されているものが一般
によく知られており、図６によりその概略構造を説明す
る。図６において、１は有底筒状の磁気ヨークで、その
内側面の底部中央には、頂部に永久磁石２を固着した固
定鉄心３が取付けられており、この固定鉄心３の外周に
は、前記磁気ヨーク１の開口端側に向けて案内筒４が嵌
着され、前記案内筒４には可動鉄心５が磁気ヨーク１の
軸芯に沿って摺動移動可能に挿入されている。又、案内
筒４の外側には磁気ヨーク１との間の空所において、図
示しないコイルボビンに巻回した電磁コイル６が嵌挿さ
れており、更に、前記磁気ヨーク１の開口端は補助ヨー
ク７にて閉鎖されている。更に、可動鉄心５は固定鉄心
３との間で図示しない復帰ばねの付勢力により、固定鉄
心３から離れる方向に所定の空間を保って偏位され、か
つ、図示しないストッパーに受け止められてストローク
調整をはかるようにして、ソレノイド８を構成してい
る。

【０００４】次に前記ソレノイド８の動作は、電磁コイ
ル６に正方向電流を流すと、磁気ヨーク１→固定鉄心３
→可動鉄心５→案内筒４→補助ヨーク７によって閉磁路
が形成され、この閉磁路内を流れる磁束によって可動鉄
心５は、固定鉄心３側に移動し固定鉄心３の永久磁石２
頂部に吸引保持される。前記可動鉄心５が吸引された状
態で通電を断つと、可動鉄心５は永久磁石２の磁気吸引
力により、保持電流を必要とすることなく吸引位置に保
持される。ついで、可動鉄心５を固定鉄心３から離脱
（吸引解除）させるときは、電磁コイル６に逆方向電流
を通電し、閉磁路内に可動鉄心５を原位置復帰させる方
向の磁束が流れて永久磁石２の磁束を打消す。この結
果、永久磁石２による可動鉄心５に対する吸引力が減少
し、可動鉄心５は固定鉄心３との吸引が解かれ、復帰ば
ねの力によって急速に原位置に復帰することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記構成のソレノイド
は、例えば、電動シャッターのブレーキ解放装置や回路
遮断器における投入・遮断装置の駆動手段として使用さ
れている。しかし、前記ソレノイドは、停電とかソレノ
イド使用機器の故障等に際して、可動鉄心を外部から手
動操作するための手段が全く具備されていないため、例
えば、非常時に電動シャッターのブレーキを手動解放し
て、シャッターを閉鎖するということができない場合が
あった。

【０００６】前記の問題を解決するために、例えば、電
動シャッター等の機器に非常用電源（蓄電池等）を特別
に設置し、停電事故、あるいは、機器の点検等に当り、
前記非常用電源をソレノイドに供給してこれを駆動させ
ることが考えられる。しかし、前記非常用電源を各機器
に設置することは、経済的な問題があるばかりか、使用
機器の大形化に伴い設置スペースが損われたり、保守・
管理に手間がかかる等種々の問題があった。

【０００７】本発明は、前記の問題点に鑑み、ソレノイ
ドの可動鉄心を外部から迅速・確実に手動操作できる手
段を具備し、停電時等の非常時に前記ソレノイドを手動
操作してソレノイド使用機器を円滑に操作可能とした自
己保持型ソレノイドの手動操作装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のソレノイドの手動操作装置は、中空円筒状
のヨークと、永久磁石の両側に一対の磁性部材を配設し
て前記ヨークの軸芯にその軸方向に沿って移動可能に配
置した可動鉄心と、前記可動鉄心の外側に、該可動鉄心
との間で所定の間隙を保って磁気ヨーク内に収容・配置
した電磁コイルと、前記電磁コイルの下側において、外
周縁を磁気ヨークの下端内側に嵌着した可動鉄心の吸引
・復帰用の固定鉄心と、前記電磁コイルと可動鉄心との
間隙に、可動鉄心の吸引時は永久磁石の周縁を開放し、
可動鉄心の復帰時は可動鉄心の一方の磁性部材にまたが
って前記永久磁石の周縁を囲繞するように遊嵌した消磁
リングと、前記消磁リングの永久磁石側から遠ざかる方
向の端部に可動鉄心を遊嵌した状態で嵌着されて、該可
動鉄心の端部から外方に突出させた非磁性材料からなる
消磁リング保持筒と、更に、可動鉄心の固定鉄心から遠
ざかる方向の端部側において、該可動鉄心と所定の間隔
を保って配置し、かつ、前記可動鉄心を手動操作により
固定鉄心側に押動して吸引させるための手動投入（吸
引）用の操作釦と、前記手動投入操作釦と共動可能に嵌
合保持され、かつ、消磁リング保持筒の突出端と常時当
接して、消磁リングを可動鉄心の吸引解除時永久磁石が
囲繞できる位置まで移動させる可動鉄心の原位置復帰用
の操作釦とにより構成してある。

【０００９】

【作用】前記の構成によれば、ソレノイドの可動鉄心を
停電時等において手動操作する場合は、可動鉄心の固定
鉄心と反対側に位置する端部との間において、間隔を保
って配置した手動投入操作釦を、手動で圧縮ばねの力に
抗して可動鉄心側に押動し、該可動鉄心を固定鉄心側に
移動させることにより、可動鉄心を永久磁石の吸引力に
て固定鉄心に吸引させることができ、又、可動鉄心の吸
引を手動で解除するときは、復帰用操作釦を押動して消
磁リングを、可動鉄心を構成する一対の磁性部材間に介
挿した永久磁石の周縁まで移動させるとともに、これを
前記磁性部材間にまたがって囲繞させることにより、前
記永久磁石の磁束を、前記消磁リングによりループ（短
絡）させて軽減し、これにより、永久磁石の吸引力が弱
められて、可動鉄心をその復帰ばねの力により原位置に
自動復帰させることが可能となるため、停電時等におい
て、自己保持型ソレノイドの手動操作を迅速・容易に行
うことができるので至便である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５によ
り説明する。図１において、１１は本発明の手動操作装
置を備えた自己保持型ソレノイドである。１２は電磁コ
イル１３を巻装した筒状ボビンを示し、このボビン１２
の一方の開口端（図１の下部）には、後述する可動鉄心
１７の下部を収容する凹穴１４ａと、可動鉄心１７の下
部に突出する可動ロッド１９が貫通する縦孔ａとを設け
た固定鉄心１４を備え、他方の開口端（図１の上部側）
にはボビン１２の中空孔を塞がないようにして補助ヨー
ク１５がボビン１２の上方に配置されている。又、前記
電磁コイル１３の外側には、該コイル１３を囲繞する中
空円筒状の磁気ヨーク１６が、前記補助ヨーク１５と固
定鉄心１４とにまたがって嵌着保持されている。そし
て、固定鉄心１４は図１のように、ボビン１２の下部に
緩衝材を介して磁気ヨーク１６の下部開口端に嵌合保持
され、又、補助ヨーク１５は、その上部に載せたシール
部材を介して磁気ヨーク１６の上部開口端内側に止着し
た止輪１５ａにて、ボビン１２上に載置固定される。

【００１１】そして、前記可動鉄心１７は図１で示すよ
うに、固定鉄心１４側に第１の磁性部材ｂを、補助ヨー
ク１５側には第２の磁性部材ｃをそれぞれ備え、かつ、
これら２つの磁性部材ｂ，ｃ間に永久磁石１８を介して
形成されており、その組立に際しては、図１のように、
固定鉄心１４の縦孔ａを貫通する前記可動ロッド１９の
ほぼ中央部に形成した係止段部ｄに第１の磁性部材ｂを
嵌挿保持させ、つづいて、可動ロッド１９の上方端から
前記第１の磁性部材ｂ上に永久磁石１８を遊合して乗載
し、最後に、可動ロッド１９の上部側に設けたねじ部ｅ
に第２の磁性部材ｃを図１で示すように、可動ロッド１
９を第２の磁性部材ｃ上に突出させることなく螺着して
組立てるもので、電磁コイル１３を巻装したボビン１２
の中空孔内に所定の間隙ｆを保って移動可能に遊嵌され
ている。

【００１２】２０は固定鉄心１４の下側に止輪ｇを介し
て止着した有底筒状の軸受部材で、その中心部底面には
固定鉄心１４の縦孔ａと連通する透孔を穿孔して可動ロ
ッド１９を縦孔ａとともに良好に貫通・支持する。２１
は前記可動鉄心１７の外周とボビン１２の中空孔との間
の間隙ｆに嵌挿した消磁リングで、この消磁リング２１
は図１で示すように、その上方端は真鍮等の非磁性材料
を用いて筒状に形成した消磁リング保持筒２２に、可動
鉄心１７の第２の磁性部材ｃの外周縁において、補助ヨ
ーク１５と対応する位置で嵌着することにより、可動鉄
心１７に遊嵌保持される。この際、前記消磁リング２１
の下方端とその保持筒２２との結合関係は、図１で示す
ように、可動鉄心１７が吸引される前の状態では、消磁
リング２１と保持筒２２との接合部ｈを永久磁石１８の
上端周縁と合致させて、前記永久磁石１８と可動鉄心１
７の第１の磁性部材ｂとの一部が、前記消磁リング２１
にて囲繞できるようになし、又、図２で示すように、可
動鉄心１７を固定鉄心１４に吸引させた場合は、消磁リ
ング２１の下端縁が永久磁石１８の上端縁側に位置し
て、前記消磁リング２１により永久磁石１８を囲繞しな
いように設定されている。

【００１３】前記可動鉄心１７の吸引前と吸引後におけ
る消磁リング２１の可動鉄心１７に対する遊嵌位置は、
消磁リング２１の下端と固定鉄心１４との間に介挿した
リング復帰ばね２３の付勢力と、消磁リング保持筒２２
の上端と当接してその上動を規制するソレノイド１１の
後述するキャップ２４とによって設定される。そして、
前記キャップ２４は、固定、可動鉄心１４，１７及び電
磁コイル１３等からなるソレノイド本体Ａを内蔵した磁
気ヨーク１６をその外側から被覆・収容した外被ケース
２５の、上部開口端周縁に形成した鍔部２６外周のねじ
部２７に螺着されている。

【００１４】前記外被ケース２５は、ソレノイド本体Ａ
を内蔵した磁気ヨーク１６を、その下方端を外被ケース
２５内下部の係止部２８に係載させて収容することによ
り、その下部開口端を軸受部材２０によって閉鎖でき、
又、上部開口端は鍔部２６外周のねじ部２７に螺着した
キャップ２４により閉鎖できるように形成してあるの
で、ソレノイド本体Ａを水や塵埃の侵入から確実に保護
することができる。そして、前記鍔部２６に螺着したキ
ャップ２４は、図１で示すように、鍔部２６のねじ部２
７と螺合するねじ部を内側に螺設した外筒２９と、外被
ケース２５の上部開口端の内周面に摺接する内筒３０
と、消磁リング保持筒２２の上端縁を受止めて前記内筒
３０の内側に抜脱不能に嵌挿した可動鉄心１７の手動復
帰操作釦３１と、前記消磁リング保持筒２２の開口端内
周面に摺接可能に嵌合されて、前記手動復帰操作釦３１
に抜脱不能に係止させた可動鉄心１７の手動投入操作釦
３２とによって構成され、前記キャップ２４を外被ケー
ス２５に螺合することにより、キャップ２４には前記手
動復帰及び手動投入の各操作釦３１，３２が抜脱不能に
一体的に具備されているため、ソレノイド１１の上部を
手動操作可能とした状態で、良好に閉鎖することができ
る。

【００１５】なお、図１において、３３は可動鉄心１７
と軸受部材２０との間に介挿した可動鉄心１７の原位置
復帰ばね、３４は可動鉄心１７の上端に止着した緩衝材
３５と手動投入操作釦３２との間に介挿した操作釦復帰
ばね、３６はソレノイド１１の図示しない使用機器に設
けた取付部材で、ソレノイド１１は、例えば、取付部材
３６の透孔３７に挿入し、外被ケース２５の胴部下側か
ら、その上部側に設けたねじ部に締付ナット３８を螺合
することにより取付けることができる。更に、３９は消
磁リング保持筒２２の胴部外周のほぼ中央に設けた前記
保持筒２２の下動範囲を規制するための係止段部で、こ
の係止段部３９が補助ヨーク１５の上端に当接したと
き、可動鉄心１７の吸引時における消磁リング２１の位
置を、永久磁石１８の周縁が、図４で示すように、その
上下部に位置する第１及び第２の磁性部材ｂ，ｃ間にま
たがって囲繞できるように設定するものである。

【００１６】次に、本発明装置の動作について説明す
る。最初にソレノイド１１を通電により動作させる場合
は、図１において電磁コイル１３に、可動鉄心１７を固
定鉄心１４に吸引させる方向の正方向電流を供給する。
この結果、磁気ヨーク１６→補助ヨーク１５→消磁リン
グ２１→可動鉄心１７の第１の磁性部材ｂ→固定鉄心１
４よりなる閉磁路が形成され、この閉磁路内を流れる磁
束によって可動鉄心１７に吸引力が作用し、該可動鉄心
１７は固定鉄心１４側に原位置復帰ばね３３の力に抗し
て吸引され固定鉄心１４に吸引する。

【００１７】このようにして、可動鉄心１７が固定鉄心
１４に吸引されると、可動鉄心１７に嵌着した可動ロッ
ド１９も同時に移動し、その先端に連結される図示しな
い負荷部材（例えば、電動シャッターのブレーキ投入、
解放レバーとか、回路遮断器の投入・引外し杆）を作動
させる。

【００１８】そして、前記可動鉄心１４が固定鉄心１７
に吸引されると電磁コイル１３への通電を断っても、永
久磁石１８の磁束が前記閉磁路内に透過され続けるた
め、可動鉄心１７は図２のように、永久磁石１８の吸引
により吸引状態が保持される。

【００１９】このように、ソレノイド１１は電磁コイル
１３への通電を断っても通電停止後は永久磁石１８の吸
引力により、原位置復帰ばね３３の力に打勝って、自己
保持状態を維持するものである。

【００２０】次に、負荷部材を可動鉄心１７が吸引され
る前の状態、即ち、原位置に復帰させる場合について説
明する。この場合は、可動鉄心１７を固定鉄心１４に吸
引保持させている永久磁石１８の吸引力を、原位置復帰
ばね３３の力が勝るように軽減させればよいことにな
る、このため、ソレノイド１１は図２の状態で、電磁コ
イル１３に吸引時の通電電流より小さく、かつ、通電方
向が逆向きの電流を瞬時通電し、永久磁石１８の磁束を
打消す磁束を誘起させる。このため、可動鉄心１７に対
する永久磁石１８の吸引力が減少し、もしくは、零にな
ると、復帰ばね３３の付勢力により、可動鉄心１７は吸
引が解かれて固定鉄心１４から離脱し、図１に示すよう
に、緩衝材３５を介して手動投入操作釦３２の下端縁に
受け止められることにより、原位置に復帰する。

【００２１】前記のようにすることによってはじめて可
動鉄心１７は固定鉄心１４との吸引状態が解かれ、復帰
ばね３３の付勢力によって原位置に急速復帰するもので
ある。これにより、可動ロッド１９に連接される図示し
ない負荷部材を原位置に戻すことができる。

【００２２】次に、ソレノイド１１を停電時とか、機器
の点検等に際して手動で吸引させたり、復帰する場合に
ついて説明する。はじめに、図１で示す可動鉄心１７の
吸引前の状態で、キャップ２４を構成する手動投入操作
釦３２を指で押すなどして、可動鉄心１７を原位置復帰
ばね３３の力に抗して下方に押動し、可動鉄心１７を図
３で示すように、固定鉄心１４に永久磁石１８の吸引力
を利用して吸引させる。このように、本発明において
は、可動鉄心１７を手動で吸引させる場合は、ソレノイ
ド１１の上部を水等の浸入から保護するために被覆した
キャップ２４に、可動鉄心１７の上部において抜脱しな
いように嵌合保持させた手動投入操作釦３２を押すだけ
の簡単な操作で、容易に可動鉄心１７を手動で固定鉄心
１４に吸引させることができる。

【００２３】つづいて、固定鉄心１４に吸引されている
可動鉄心１７を手動で吸引を解いて原位置に復帰させる
場合について説明する。この場合は、図２で示すよう
に、可動鉄心１７が固定鉄心１４に吸引している状態
で、キャップ２４の手動復帰操作釦３１を押し下げる。
すると、前記操作釦３１は該釦３１と抜脱不能に嵌合保
持されている手動投入操作釦３２と共動して下降し、復
帰操作釦３１下端に当接している消磁リング保持筒２２
を、リング復帰ばね２３の力に抗して降下させ、前記消
磁リング保持筒２２の係止段部３９が、補助ヨーク１５
の上端と図４で示すように当接すると、前記保持筒２２
に嵌着した消磁リング２１は、図４のように、可動鉄心
１７の第１，第２磁性部材ｂ，ｃ間にまたがって永久磁
石１８を囲繞する位置に到達することとなる。

【００２４】前記のように、消磁リング２１が永久磁石
１８の周囲を囲むと、永久磁石１８の磁束の一部は、図
４で示すように、永久磁石１８→第１の磁性部材ｂ→消
磁リング２１→第２の磁性部材ｃのルートで磁束Φａが
流れることとなる。即ち、永久磁石１８の磁束Φｍは、
その一部が消磁リング２１の存在によりループ（短絡）
されて、消磁リング２１を流れる磁束Φａに分流され、
永久磁石１８の吸引力に寄与しない磁束となってしま
う。従って、永久磁石１８は前記分流磁束Φａにより吸
引力が軽減されてしまい、原位置復帰ばね３３の力が打
勝つと、可動鉄心１７を簡単に原位置に復帰させること
ができる。

【００２５】前記のように、可動鉄心１７を手動で原位
置に戻すとき、本発明は、消磁リング２１を用いて永久
磁石１８の磁束の一部を短絡させ、これを吸引力として
寄与させないように構成してあるため、可動鉄心１７は
原位置復帰ばね３３の力が永久磁石１８の軽減された吸
引力に打勝つことにより、容易に手動復帰させることが
できる。なお、図１，２において、通電により可動鉄心
１７を吸引・復帰する場合、消磁リング２１は前記のよ
うに、可動鉄心１７との間でループするように配置され
ていないため、永久磁石１８の吸引力が軽減して可動鉄
心１７の吸引・復帰操作に支障を与えるようなことは全
くない。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、電磁コイ
ルに正方向電流を通電して可動鉄心を固定鉄心に吸引さ
せ、可動鉄心の吸引後は前記電流の通電を停止させて
も、可動鉄心に設けた永久磁石の吸引力によって吸引状
態を保持し、逆に、可動鉄心を原位置に復帰させるとき
は、逆方向電流を電磁コイルに通電して可動鉄心を吸引
保持させている永久磁石の吸引力を軽減させて可動鉄心
を原位置に復帰させるようにしたソレノイドにおいて、
前記可動鉄心と電磁コイルとの間に所定寸法の間隙を形
成し、この間隙には、可動鉄心に設けた永久磁石の磁束
を短絡させる消磁リングを、可動鉄心に沿って移動可能
に遊嵌し、前記可動鉄心の手動復帰時、前記消磁リング
を可動鉄心の永久磁石を囲繞する位置まで移動させ、こ
の消磁リングにて、永久磁石の磁束を短絡させて吸引力
を軽減させるようにしたので、前記ソレノイドを停電時
とか始業時前の点検等において、容易に手動操作するこ
とができるため至便である。

【００２７】又、本発明の手動操作装置は、可動鉄心と
電磁コイルとの間に、可動鉄心の移動に妨げとならない
ように消磁リングが遊嵌されており、しかも、前記消磁
リングはソレノイドの外から容易に移動させることがで
きるように構成されているので、停電時等においても迅
速・確実に外部からソレノイドの手動操作が行い得、ソ
レノイド使用機器を停電時とか、点検等に際して円滑・
良好に操作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手動操作装置を備えた自己保持型ソレ
ノイドの縦断面図である。

【図２】図１に示す自己保持型ソレノイドの吸引状態を
示す縦断面図である。

【図３】本発明の手動操作装置にて可動鉄心を固定鉄心
に吸引させた状態を示す自己保持型ソレノイドの縦断面
図である。

【図４】本発明の手動操作装置を操作して可動鉄心の固
定鉄心に対する吸引を解いて可動鉄心を原位置復帰させ
る状態を示す自己保持型ソレノイドの縦断面図である。

【図５】可動鉄心の要部を示す斜視図である。

【図６】従来の自己保持型ソレノイドの概略構成を示す
説明図である。

【符号の説明】

１１ ソレノイド １３ 電磁コイル １４ 固定鉄心 １７ 可動鉄心 １８ 永久磁石 ２１ 消磁リング ２２ 消磁リング保持筒 ２４ キャップ ３１ 手動復帰操作釦 ３２ 手動投入操作釦 ｂ 第１の磁性部材 ｃ 第２の磁性部材 ｆ 間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 武秀 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機 株式会社内 審査官 植松 伸二 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 7/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁コイル内に可動鉄心が移動可能に配
   置され、この可動鉄心の移動方向の一方に可動鉄心を吸
   引・復帰させる固定鉄心を備え、この固定鉄心と電磁コ
   イルとの外側に閉磁路形の磁気ヨークを嵌挿してなるソ
   レノイドにおいて、前記可動鉄心は一対の磁性部材と、
   該磁性部材間に介在させた永久磁石とによって形成し、
   この可動鉄心を前記電磁コイル内に、該コイルの内周面
   と所定の間隙を保って挿入し、前記可動鉄心と電磁コイ
   ルとの間隙には、可動鉄心を手動復帰させるとき、前記
   第１、第２の磁性部材間に介挿した永久磁石の磁束を短
   絡させる消磁リングを移動可能に遊嵌したことを特徴と
   するソレノイドの手動操作装置。
2. 【請求項２】 前記消磁リングを遊嵌した間隙には、消
   磁リングを常に永久磁石の位置から遠ざける方向に付勢
   するリング復帰ばねと、前記リング復帰ばねの反対側に
   おいて、消磁リングと連結されて可動鉄心に嵌挿した非
   磁性材料からなる消磁リング保持筒とを遊嵌し、前記消
   磁リング保持筒の頂部には、消磁リングを復帰ばねに抗
   して永久磁石の周縁を囲繞する位置まで押動可能とした
   手動操作釦を取付け、この手動操作釦により、前記消磁
   リングを可動鉄心の永久磁石が囲繞できる位置まで移動
   して、前記永久磁石の磁束を短絡させ、可動鉄心を、固
   定鉄心に対する吸引力を軽減させて原位置復帰させるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載のソレノイドの
   手動操作装置。