JP3573561B2 - 釈放型電磁石装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成部品点数が少なく、安価で、磁気回路効率が高く、小型で、性能安定度の高く、かつ、組立性に優れた釈放型電磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の釈放型電磁石装置は特開平５−８２００５および特開平５−１８２５７８に見られるように、ばねに力学的エネルギーを蓄え、可動コアをヨークに吸着させる磁束を発生するために可動コアの外部に立方体状のマグネットが２個設けられている。円柱状の可動コアとマグネットの間には、磁気回路の一部を構成するヨークが、電磁石装置の効率を上げるために設けられている。この釈放型電磁石装置の磁気回路は図１のようになる。磁気回路は可動コア１０５の両側に対向して設けられた１対の立方体状のマグネット１０１、第１のヨーク１０２、第２のヨーク１０３、固定コア１０４、可動コア１０５より構成され、マグネット１０１の磁束が一方は第１のヨーク１０２、固定コア１０４を介し、他方は第２のヨーク１０３を介して、可動コア１０５が固定コア１０４に吸着される。可動コア１０５は軸１０７を介して、ばね力が作用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、可動コア吸着用のマグネットが立方体状であるので、漏洩磁束を少なくするためには可動コア１０５の両側に対向して配置できるよう２個必要であり、かつ、円柱状の可動コア及びコイルと、立方体状のマグネット及びヨークで磁気回路を構成すると、コイル外周部とヨーク間に不要な空間が発生し、かつ、コイル側面が釈放電磁石装置より外部に露出して漏洩磁束が発生しやすい構造となり、磁気シールドのためには別部品が必要であった。また、マグネット１個で磁気回路を構成すると、釈放型電磁石装置が大きくなる等の障害が生じた。
【０００４】
本発明の目的は、磁気回路構成部品数の最小化、磁気回路簡素化による可動コア吸着力の安定化、漏洩磁束最小化による磁気回路効率の向上、不要空間最小化による小形化および部品製造性および組立性の向上を図れる釈放型電磁石装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は上記目的を達成するため、磁気回路を形成するように配設されたマグネットと、該マグネットの両極にそれぞれ磁気的に結合された第１のヨーク及び第２のヨークと、前記コイル内に摺動自在に配設された可動コアと、該可動コアを前記コイルから突出する方向に付勢する付勢手段とを備え、非動作時は、前記マグネットによる磁束で前記可動コアが前記第２のヨークに吸着され、前期コアに作用する吸着力によって前期付勢手段に力学的エネルギーが蓄えられ、動作時は、前記コイルが前記マグネットによる磁束を打ち消すように励磁されて前記付勢手段の力学的エネルギーにより前記可動コアを動作させるように構成した釈放型電磁石装置において、前記可動コア、前記コイル、前記第１のヨーク、前記第２のヨーク及び前記マグネットを各々円形状とし、かつ同心円状に設け、該マグネットは、該コイルの外周に配設し、前記第１のヨーク、第２のヨーク及び前記マグネットで前記可動コア、前記コイルとを覆う構造としたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０００７】
本発明の第１実施例を図２ないし図４により説明する。図２は釈放型電磁石装置の分解見取り図を示し、図３に非動作時と動作時の釈放型電磁石装置の断面図を示す。
【０００８】
本実施例ではコイル６はボビン６ａに巻線６ｂが巻回されて全体として略中空円筒状に形成され、このコイル６の外周には円筒状のマグネット１が配設される。マグネット１はフェライト磁石で円筒の両端面がそれぞれ異なる極性を示すよう軸方向に着磁され、円筒の一方の端面がＮ極、他方の端面がＳ極となる。このマグネット１の両極にはそれぞれ第１のヨーク２および第２のヨーク３が固着される。第１のヨーク２および第２のヨーク３はいずれも底を有する円筒状に形成され、第１のヨーク２にはその底面に可動コア５が突出できるよう穴２ａが設けられ、この穴２ａの周囲には可動コア５をガイドできるよう絞り加工あるいはプレス加工等による立ち上がり部２ｂが形成されている。
【０００９】
第１のヨーク２および第２のヨーク３は電磁鋼板、磁気軟鉄等の磁性体により形成され、マグネット１との機械的接触によりマグネット１と磁気的に結合されるとともに、第１のヨーク２および第２のヨーク３の底面がコイル６のそれぞれの端面と機械的接触してコイル６にも磁気的に結合される。第２のヨーク３の底面にはコイル６の位置決め用の打ち出し部３ａが形成される。マグネット１と第１のヨークおよび第２のヨークとの固着は、第１のヨークおよび第２のヨークをボビン６ａにネジ、カシメ等により固着した後、これらの外表面にシリコン樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂層（図示せず）を形成することにより行う。コイル６内には中空円筒状の可動コア５が摺動自在に配設される。可動コア５も電磁鋼板、磁気軟鉄等の磁性体により形成される。これによりマグネット１の一方の極から第１のヨーク２、可動コア５、第２のヨーク３を介してマグネット１の他方の極に至る磁気回路が形成される。また、コイル６の磁束も第１のヨーク２、第２のヨーク３を介して流れるので、コイル６の一方の極から第１のヨーク２、可動コア５、第２のヨーク３を介してコイル６の他方の極に至る磁気回路も同時に形成される。そのため、コイル６による磁束とマグネット１による磁束が実質的に同じ磁気回路を形成する。
【００１０】
可動コア５の内部には可動コア５をコイル６から突出する方向に付勢する付勢手段としてのばね８が設けられ、ばね８は可動コアに荷重を作用させている。可動コア５の先端には動作棒９が設けられており、動作棒９より釈放型電磁石装置の出力が取り出せるようになっている。動作棒９を非磁性材で構成することにより、漏洩磁束による金属付着等を防止できる。非磁性材としては燐青銅、ステンレス鋼等の金属材料、あるいはポリプロピレン系樹脂、ナイロン系樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の機械的強度および耐久性に優れた合成樹脂が用いられる。動作棒９の耐食性、耐久性が要求される場合にはステンレス鋼、ポリプロピレン系樹脂、ナイロン系樹脂、ＰＢＴ等が望ましい。
【００１１】
本実施例の釈放型電磁石装置は、非動作時は図３（ａ）に示すようにマグネット１による磁束で可動コア５が第２のヨーク３に吸着されるとともに可動コア５に作用する吸着力によってばね８に力学的エネルギーが蓄えられる。具体的にはばね８が圧縮されることにより弾性力としてエネルギーが蓄えられる。動作時は図３（ｂ）に示すようにコイル６はマグネット１による磁束と逆方向の磁束を発生するよう励磁され、マグネット１による磁束が打ち消されてばねの力学的エネルギーにより可動コア５が第１のヨーク２から突出する。
【００１２】
また、図４に本実施例の釈放型電磁石装置の磁気回路の簡略化したモデルを示す。釈放型電磁石装置の磁気回路は、マグネット１、第１のヨーク２、第２のヨーク３、及びコイル６より構成される。図４中の実線矢印はマグネット１による磁束を示し、非動作時の磁束は、一方が第１のヨーク２を介し、他方が第２のヨーク３を介して可動コア５に流れる。可動コア５と第１のヨーク２は接触しており、可動コア５と第２のヨーク３との間は小さなギャップを設けてある。可動コア５には、ばね８により可動コア５に作用する吸着力とは逆の方向のばね力が作用しており、可動コア５のガイドはコイル６のボビンによりなされる。動作時はコイル６に電流を流すことにより、図４及び図５中の破線矢印に示されるような、マグネット１による磁束とは逆方向の磁束が発生し、コイル６による磁束がマグネット１による磁束を打ち消すことにより、可動コア５に作用する吸着力が減少し、ばね力が吸着力より大きくなり、可動コア５が突出する。可動コア５の先端には動作棒９が設けられており、動作棒９より釈放型電磁石装置の出力が取り出せるようになっている。動作棒９を非磁性材で構成することにより、漏洩磁束による金属付着等を防止できる。釈放型電磁石装置の動作後のリセットは外部より動作棒９または可動コア５を押すことにより、可動コア５を第１のヨーク２に再吸着させることによりなされる。マグネット１を釈放型電磁石装置の外周部に配置することにより、リセット時に可動コア５が第１のヨーク２に吸着する際の衝撃力がマグネット１に作用するのを防止でき、マグネット１の破壊及び保磁力の変化の発生を防止できる。
【００１３】
また、第１のヨーク２、第２のヨーク３及びマグネット１をコイル６と同様な円柱形状とすることにより、釈放型電磁石装置内に不要なスペースが生じることがなく、かつ、磁気回路の磁路が外部に発生しにくいため漏洩磁束を最小限にすることができ、高い磁気効率が得られる。可動コア５の吸着力は、磁気回路構成部品の接触部接触面積により大きく影響されるが、マグネット１と第１のヨーク２、第２のヨーク３及び第１のヨーク２と可動コア５の接触面を釈放型電磁石装置の円周方向とすることにより、部品寸法精度のばらつきが各磁気回路構成部品の接触面に影響しにくく、そのため、動作が安定し、かつ、組立性に優れた釈放型電磁石装置を得ることが可能となる。
【００１４】
本発明は上記の実施例に限るものではなく、例えば第１のヨーク２、第２のヨーク３、マグネット１およびコイル６を多角形の筒状としてもよい。
【００１５】
本発明の第２実施例を図５により説明する。
【００１６】
本実施例は図５（ｂ）に示すように、第１のヨーク２２を円盤状とし、第２のヨーク２３を底を有する円筒状として、その深さ寸法をコイル６の高さ寸法と第１のヨーク２２の板厚寸法を加えた寸法としたものである。また、第２のヨーク２３の内径はマグネット１の外形より多少大きい寸法（マグネット１を装着するのに必要なクリアランスを有する寸法）に設定される。第２のヨーク２３には１対のツメ２３ａとコイル６のリード線６ｃの引き出し穴２３ｂが設けられる。一方、第１のヨーク２２には第１実施例と同様に可動コア５が突出するための穴２２ａと立ち上がり部２２ｂが設けられ、さらにツメ２３ａと係合する切り欠き２２ｃが設けられる。本実施例では図５（ａ）に示すように第２のヨーク２３内にマグネット１、コイル６、ばね８、可動コア５、動作棒９が組み込まれる。第２のヨーク２３の底面にはコイル６の位置決め用の打ち出し部２３ｃが形成される。第１のヨーク２２は切り欠き２２ｃをツメ２３ａと係合させた状態でコイル６の上面に載置され、その後ツメ２３ｂを折り曲げることにより第１のヨークが第２のヨークに固着される。コイル６のリード線は引き出し穴２３ｂから引き出される。なお、図５（ｂ）ではばね８、可動コア５、動作棒９の図示を省略してある。
【００１７】
本発明の第３実施例を図６により説明する。
【００１８】
本実施例は図６（ｂ）に示すように、第１のヨーク３２及び第２のヨーク３３を円盤状とし、中空円筒状マグネット３１の高さ寸法をコイル６の高さ寸法と一致させたものである。また、マグネット３１の内径はコイル６の外形より多少大きい寸法（コイル６を装着するのに必要なクリアランスを有する寸法）に設定される。第２のヨーク３３にはコイル６の位置決め用の打ち出し部３３ａが設けられる。一方、第１のヨーク３２には第１実施例と同様に可動コア５が突出するための穴３２ａと立ち上がり部３２ｂが設けられ、さらにコイル６のリード線を引き出す切り欠き３２ｃが設けられる。本実施例では図６（ａ）に示すようにマグネット３１内に、コイル６、ばね８、可動コア５、動作棒９が組み込まれる。第１のヨーク３２はコイル６の上面に載置され、その後接着剤または樹脂等により第１のヨーク３２、マグネット３１、第２のヨーク３３が固着される。なお、図６（ｂ）ではばね８、可動コア５、動作棒９の図示を省略してある。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、下記の効果を備えた釈放型電磁石装置を得ることができる。
【００２０】
１．磁気回路構成部品数の最小化。
【００２１】
２．磁気回路簡素化による可動コア吸着力の安定化。
【００２２】
３．漏洩磁束最小化による磁気回路効率の向上。
【００２３】
４．不要空間最小化による小形化。
【００２４】
５．部品製造性および組立性の向上
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の釈放型電磁石装置の磁気回路を示した図である。
【図２】本発明の第１実施例における釈放型電磁石装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例における釈放型電磁石装置の断面図で同図（ａ）は非動作時、同図（ｂ）は動作時の状態をそれぞれ示す図である。
【図４】本発明の第１実施例における釈放型電磁石装置の磁気回路モデル図である。
【図５】本発明の第２実施例における釈放型電磁石装置の構成を示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。
【図６】本発明の第３実施例における釈放型電磁石装置の釈放型電磁石装置の構成を示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は分解斜視図である。
【符号の説明】
１、３１‥‥マグネット
２、２２、３２‥‥第１のヨーク
３、２３、３３‥‥第２のヨーク
５‥‥可動コア
６‥‥コイル
８‥‥ばね
９‥‥動作棒

Claims (1)

1. 磁気回路を形成するように配設されたマグネットと、該マグネットの両極にそれぞれ磁気的に結合された第１のヨーク及び第２のヨークと、前記コイル内に摺動自在に配設された可動コアと、該可動コアを前記コイルから突出する方向に付勢する付勢手段とを備え、
   非動作時は、前記マグネットによる磁束で前記可動コアが前記第２のヨークに吸着され、前期コアに作用する吸着力によって前期付勢手段に力学的エネルギーが蓄えられ、
   動作時は、前記コイルが前記マグネットによる磁束を打ち消すように励磁されて前記付勢手段の力学的エネルギーにより前記可動コアを動作させるように構成した釈放型電磁石装置において、
   前記可動コア、前記コイル、前記第１のヨーク、前記第２のヨーク及び前記マグネットを各々円形状とし、かつ同心円状に設け、
   該マグネットは、該コイルの外周に配設し、
   前記第１のヨーク、第２のヨーク及び前記マグネットで前記可動コア、前記コイルとを覆う構造としたことを特徴とする釈放型電磁石装置。

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