JP3138236B2 - 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、電磁石に関し、さ
らに詳しくは、通電によって機械力を発生する電磁石
で、特に微小電気入力によって動作し、小型軽量化を可
能とした電磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コイル通電によってプランジャを
直線運動させる電磁石は、図３に一例を示すように、プ
ランジャ３を固定鉄心８に吸着する形式のものであっ
た。これに対して本発明者は、プランジャが吸着する固
定鉄心がなく、ヨークの磁極面をプランジャと軸平行な
ヨーク内面に形成し、コイル無通電時のプランジャの軸
直交端面の軸方向位置を前記磁極面のうちの一方の磁極
面からずらせておく形式の電磁石を開発し、これを挿通
型電磁石と命名している。なお、本発明においては上記
一方の磁極面、すなわち、無通電時にプランジャの側面
がずれて対面しない磁極面を作動磁極面と呼ぶことにす
る。

【０００３】挿通型電磁石のプランジャの軸方向位置を
磁極面からずらせて作動磁極面をプランジャの側面に対
面させないようにする手段としては、この電磁石を適用
する対象装置に応じてプランジャの位置を決める手段、
プランジャを付勢して位置決めする手段、又はプランジ
ャの平衡手段などを用いることができる。この電磁石
は、微小な電力で作動させることができ、所要の吸引力
とストロークにおいて、微小な電力によって高感度の動
作を可能とし、小型、軽量の形状を有し、構成が単純
な、性能のよい電磁石である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような挿通型電磁
石を製造する場合において、ヨークの上記した作動磁極
面の軸方向寸法は、電磁石の性能及びプランジャのスト
ロークによって変化する。従って、各設計ごとに異なる
寸法のヨークを製造する必要がある。また、この作動磁
極面を形成するために、ヨークの形状が複雑となり、磁
性材料の絞り成形等によって成形することが困難になる
場合がある。さらに、絞り成形等によって板厚の異なる
ヨークを形成することは容易ではない。このような事情
から、ヨークを多数の部品を組み合わせて形成するよう
にしたり、又は射出成形等により一体製造する技術もあ
るが、何れもコストが高いという欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、上記ヨー
クの作動磁極面の寸法を簡単な部材で形成することを可
能とし、ヨーク全体を簡単な形状にして製造を容易に
し、安価で高性能な電磁石を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
した技術を提供するもので、その技術手段は、ヨークに
形成する同軸の開口に、軸方向に移動自在にプランジャ
を挿通し、前記ヨークの磁極面を軸に平行な内面に形成
し、無通電時に前記プランジャの側面を前記ヨークの作
動磁極面と対向しない位置に保持する手段を備えた電磁
石において、前記ヨークの作動磁極面の軸方向寸法を増
加する磁極片を付加したことを特徴とする電磁石であ
る。この電磁石は、ヨークを簡単な形状に成形し、作動
磁極面すなわち作動磁極面の軸方向長さ寸法は別体のリ
ング状の板からなる磁極片の部品によって形成する。こ
のリング状の磁極片は簡単に製造することができ、また
１枚でもよく、複数枚を重ねて形成してもよい。さら
に、このようなリング状の磁極片として、前記リング状
の磁極片が作動磁極面を形成する筒を延出した筒つき磁
極片とすれば、ヨークの形状がさらに簡単になり、ま
た、任意の長さの筒を延出した形状のものを製作するこ
とによって、多くの異なる設計の電磁石に対応すること
ができる。この筒の延出は、リング状の磁極片の一方の
面側からのみ延出する形状でもよく、両方の面から延出
する形状でもよい。もちろんこの時延出する長さがそれ
ぞれ異なるものでも差し支えない。

【０００７】前記ヨークの作動磁極面の軸方向外側端部
近傍に、ヨークの中空端面をふさぐ蓋部材を備えると、
プランジャのストッパ、プランジャの付勢手段の座、あ
るいは、プランジャの直線運動のストロークエンドにお
ける吸引力減少を補償する補助手段などとして有益であ
る。前記蓋部材は、ヨークもしくは前記筒つき磁極片に
連結した磁性体、ヨークもしくは前記筒つき磁極片に磁
気抵抗を調節する非磁性体を介して連結した磁性体、及
びヨークもしくは前記筒つき磁極片に連結した非磁性体
の何れかとすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明が対象とする電磁石は、筒
状ボビンに電線を巻装したコイルと、コイルの磁路を形
成しボビンの両端開口部外側に軸平行磁極面を形成した
ヨークと、ボビンの中空孔内に軸方向に移動自在に挿通
したプランジャとからなる電磁石であって、ヨークの作
動磁極面を軸延長方向に延出すると共に、前記プランジ
ャの軸直交端面の無通電時の軸方向位置を前記ヨークの
前記作動磁極面の内側端面と略一致させる手段を備えた
電磁石である。ヨーク及びその開口磁極面は断面円筒形
が好ましいが、断面弧状、方形、その他の形状であって
も差し支えない。

【０００９】ここで、コイルの無通電時のプランジャの
軸方向位置を、上記の指定位置に安定して配置する具体
的手段としては、弁その他定位置に安定停止する部材に
組み込み使用するときはその安定停止位置に合わせ、拘
束位置のない部材に組み込み使用する時は他の位置保持
手段を用いる。適用対象装置との位置決め手段として
は、例えば、弁座、ストッパ、押しぼたん、リレー、接
点、スイッチ装置又はラッチング装置の位置設定手段等
がある。プランジャの付勢手段としては、例えば、重
力、バランスウエイト、弾性ばね力、流体圧力、又はゴ
ム弾性力等による付勢手段がある。また、プランジャの
平衡手段としては、例えば、流体の浮遊力、電磁力の附
加等の手段がある。例えば、電磁石のヨーク側とプラン
ジャとの間に作用させるスプリング抗力、あるいは永久
磁石等による磁気力を採用する。

【００１０】また、ヨークの作動磁極面の軸方向延長端
にプランジャ端部に対向する軸直角磁極面を設けると、
平面プランジャ型の電磁石の特性を合わせもつ電磁石を
得ることができ好ましい。以下、図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例の構
成を示す模式的構成図である。実施例の電磁石は、筒状
ボビンに電線を巻装したコイル１、このコイル１を囲繞
し上記ボビンの両端開口に隣接して開口を設けたヨーク
２、ヨーク２と同軸に配設され直線運動するプランジャ
３とから構成されている。ヨーク２は、一方の端部に作
動磁極面４、他方の端部に他の磁極面５を備え、これら
の磁極面は軸に平行なヨークの内面に形成されている。
これらの磁極面４、５は、プランジャ３の外周より少し
大きい内側断面を有しており、間隙を介してプランジャ
３がその中を直線運動する。作動磁極面４は、コイルに
通電していない時にはプランジャ３の外周面には対面し
ておらず、通電した時、プランジャ３を吸引するように
軸方向に移動させてプランジャ３を作動させる。従来の
固定鉄心のような、プランジャの端面を吸着する端面を
有しない。他方の磁極面５は通電時も無通電時もプラン
ジャが挿通しており、常に対面している。従来の固定鉄
心がプランジャの端面を吸着する形式の電磁石では、吸
引開始時にプランジャと固定鉄心の吸着面とが最も離れ
ており、初期吸引力を大きくすることが困難であるが、
図１に示す実施例では、初期吸引力が大きく終期吸引力
が小さくなる形式であり、小さな電源及び電力で大きな
初期吸引力を発生するものである。例えば、電磁弁等で
は初期吸引力の大きさが、作動を支配することからもう
なづける。

【００１１】図１に示す実施例では、ヨーク２は、コイ
ル１の端部に接するフランジ状の部材で内面に他方の磁
極面５を形成した部材２ｂと、コイル１の周囲を囲繞し
コイルの他方の端部に接する絞り部を有するカップ状の
薄板からなる部材２ａとを組み合わせて形成されてい
る。そして、その絞り部の内面に作動磁極面４を形成し
ている。さらに、軸に平行な作動磁極面４を形成するた
めに、軸方向外側に延出する筒状部を形成している。そ
して、絞り部のコイルの端部と接する面にリング状の板
からなる磁極片１１を介装している。この磁極片１１
は、ヨーク２の作動磁極面４の磁極面の軸方向寸法を増
加するものである。このリング状の磁極片１１を付加す
ることにより、例えば、ヨーク２のカップ状の薄板から
なる部材２ａを厚さの一様な磁性材料の絞り加工等によ
り安価に製造し、作動磁極面の軸方向寸法を任意の寸法
に容易に形成することができる。このリング状の磁極片
１１は、プランジャ３の外周と所定のギャップを有する
内面を備えていればよく、その他の形状、厚さ、枚数等
は実情に応じて定めればよく限定されない。また図１の
ヨーク２の作動磁極面４の最先端には、ヨーク２の内面
をふさぐ蓋２１が設けられている。この蓋２１は、例え
ば、プランジャ３が飛び出すのを防止するためプランジ
ャの端面７を受けるストッパ、又はプランジャ３の作動
前の位置決めをするスプリング等の座、又はこの電磁石
がプランジャ移動のストロークエンドにおいて駆動力が
小さくなるので吸引力を補償する補助磁極面などの何れ
かに用いることができる。それぞれの必要に応じて、材
質、形状、取付け方等を定めるとよい。

【００１２】図２の実施例は、図１の実施例のリング状
の磁極片１１を、同じ内径の筒体１３を延出した筒つき
磁極片１２としたもので、図１よりもさらにヨーク２の
カップ状の薄板からなる部材２ａの製作加工が容易とな
る。本発明の電磁石は、小さな電磁力で大きな初期吸引
力を得ることができ、高感度の電磁石として小型軽量で
微少電力で作動するものである。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、挿通型電磁石のヨーク
を簡単な形状にして製造を容易にし、作動磁極面の寸法
を簡単な形状の部材で任意に製作することができ、安価
で高性能な小型、軽量の電磁石を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の電磁石の縦断図である。

【図２】他の実施例の縦断面図である。

【図３】従来の電磁石の縦断面図である。

【符号の説明】

１ コイル ２ ヨーク ２ａ、２ｂ （ヨークの）部材 ３ プランジャ ４ 作動磁極面 ５ 他の磁極面 ７ （プランジャの）端面 ８ 固定鉄心 １１、１２ 磁極片 １３ 筒体 ２１ 蓋

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨークに形成する同軸の開口に、軸方向
   に移動自在にプランジャを挿通し、前記ヨークの磁極面
   を開口内面に形成し、無通電時に前記プランジャの側面
   を前記ヨークの作動磁極面と対向しない位置に保持する
   手段を備えた電磁石において、前記ヨークの作動磁極面
   の軸方向寸法を増加する磁極片を付加したことを特徴と
   する電磁石。
2. 【請求項２】 前記リング状の磁極片が作動磁極面を形
   成する筒を延出した筒つき磁極片であることを特徴とす
   る請求項１記載の電磁石。
3. 【請求項３】 前記ヨークの前記作動磁極面の軸方向外
   側端部近傍に、ヨークの中空端面をふさぐ蓋部材を備え
   たことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁石。
4. 【請求項４】 前記蓋部材は、ヨークもしくは前記筒つ
   き磁極片に連結した磁性体、ヨークもしくは前記筒つき
   磁極片に電気抵抗を調節する非磁性体を介して連結した
   磁性体、及びヨークもしくは前記筒つき磁極片に連結し
   た非磁性体からなる群から選ばれた何れかであることを
   特徴とする請求項３記載の電磁石。