JP5550022B2 - ロータリーソレノイド - Google Patents
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Description
この種ロータリーソレノイドでは、用途によっては小型ながら適度な自己保持力と動作速度の特性が要求される場合があり、使用されるマグネットとして高価な希土類の焼結材料が使用されるのが普通である。
(1)主磁極が一方のマグネットと同極に励磁され、他方のマグネットを吸引する
(2)固定ヨークの立ち上げられた両端の突起部端面には主磁極と逆の磁界が生じるため、他方の突起部端面は他方のマグネットに反発力を与える
(3)一方の突起部端面は一方のマグネットに吸引力を与える
この3つの力は同一スイング方向に作用するので、強力な電磁力が得られることになる。
特に、スイングヨークが正逆の一方側(若しくは他方側)に揺動してストッパにより規制された際、両マグネットの少なくとも何れかは、一方側(若しくは他方側)の突起部或いは主磁極に対し軸方向に重なる部分を有する構成とするのが望ましい。
(1)グレード(残留磁束密度等)の低いボンドマグネット等で、従来と同様の出力特性が得られる。または、従来と同じグレードのマグネットの場合には、厚み等を大幅(半分近く)に小さく設計できるため、マグネットの材料費を大きく低減できる。
(2)マグネットの材質や形状変更で、スイング部の慣性モーメントが低減されるため、ロータリーソレノイドとしての応答時間を短くできる。または、電磁コイルの通電電流が低減でき効率アップとなる。
(3)外周ケース部を磁性体で構成する必要がないので、安価な樹脂材料等で構成できる。
(4)スイングヨークを直接出力軸に固定することで、部品数が低減できる。
(5)マグネットに樹脂を配合したボンドマグネットとして、2個のマグネットを一体に成形できる。
図6の(a)は無通電状態で、左側のマグネット52と主磁極41間には磁気吸引力Pが生じている。また、右側のマグネット51と突起部31間にも磁気吸引力Qが生じている。このPとQの電磁力はほぼ同一回転方向であるためP+Qの吸引力が残留した状態でスイングヨーク50がストッパ14により強制的に停止されている。
この実施形態に示すものは、スイングヨークに固定された一対のマグネットの外側外周縁と固定ヨークの突起部を共に円弧状にすることで、マグネット外側外縁部と突起部端面の相関する面積を増加させ、動作スイング角度±θの2点の停止位置で磁気吸引反発力を更に増加させるようにしたものである。
例えば、スイングヨークに固着された一対のマグネットは、無通電時の自己保持状態において、内側縁部を電磁コイルの主磁極のセンタに一致させるだけでなく、主磁極に対しマグネットの一部が上下方向にオーバーラップするだけでもよく、要は、マグネットの磁気センタが主磁極のセンタからずれる形態で近接していれば、磁気吸引力が作用し、保持力を得ることができるものである。さらに、マグネットはその外側縁部を固定ヨークの突起部の端面センタに一致させる以外に、外側縁部が突起部端面に一部または全部をオーバーラップさせてもよく、或いは全くオーバーラップすることなく近接させる形態でもよく、十分な磁気吸引力を得ることができるのは明らかである。
さらには、外周ケース部を磁性材料にて形成することも可能である。この場合、外周ケース部とスイングヨーク及びマグネットとの間隙は、固定ヨークの突起部とマグネット間の間隙(g2)に比較して大幅に大きいため、磁束は専らマグネットと突起部との間を通ることになり、上述した実施形態の場合と同様の作用効果が得られる上、磁性体ケースによるシールド効果が発揮されることになる。なお、外周ケース部を磁性材料で形成する場合は、ストッパは非磁性材料で構成される。
14,15 ストッパ
30,60 固定ヨーク
31,32,61,62 突起部
40 電磁コイル
41 主磁極
50,70,80 スイングヨーク
51,52,71,72,81,82 マグネット
Claims (7)
- 中心に主磁極を有する電磁コイルと、該電磁コイルを支持すると共に前記主磁極と磁気的に結合された固定ヨークと、単極着磁された2個のマグネットと、該両マグネットを互いに異なる磁極が前記電磁コイルにエアギャップを介して対向するよう並置した状態で固着する平面部を有するスイングヨークと、該スイングヨークを回動自在に支持し前記平面部に直交すると共に前記主磁極と平行な出力軸とを有し、前記スイングヨークを前記出力軸の中心と前記主磁極の中心とを結ぶ中心線に対して正逆方向にそれぞれ所定の角度θ揺動させるようにしたロータリーソレノイドにおいて、
前記固定ヨークには、前記電磁コイルの外周位置の両側において前記主磁極とほぼ同じ高さに立ち上げた突起部がそれぞれ形成され、
該両突起部はそれぞれ、前記スイングヨークの揺動範囲において、前記両マグネットの互いの隣り合うそれぞれの内側縁部のうち一方のマグネットの内側縁部が前記主磁極に最も近接するときに、他方のマグネットにおける前記内側縁部との反対側の外側縁部に最も近接するよう配置されており、
かつ、前記スイングヨークの揺動を正逆方向にそれぞれ所定の角度θの範囲に規制するストッパが設けられ、
該スイングヨークが正逆の一方側(若しくは他方側)に揺動して前記ストッパにより規制された際、一方側(若しくは他方側)の前記マグネットの揺動方向における磁気中心が一方側(若しくは他方側)の前記突起部の揺動方向における中心より他方側(若しくは一方側)に位置し、他方側(若しくは一方側)の前記マグネットの揺動方向における磁気中心が前記主磁極の中心より他方側(若しくは一方側)に位置していることを特徴とするロータリーソレノイド。 - 前記スイングヨークが正逆の一方側(若しくは他方側)に揺動して前記ストッパにより規制された際、前記両マグネットの少なくとも何れかは、一方側(若しくは他方側)の前記突起部或いは前記主磁極に対し軸方向に重なる部分を有していることを特徴とする請求項1に記載のロータリソレノイド。
- 該スイングヨークが正逆の一方側(若しくは他方側)に揺動して前記ストッパにより規制された際、一方側(若しくは他方側)の前記マグネットにおける一方側の外側縁部が一方側(若しくは他方側)の前記突起部の揺動方向におけるほぼ中心に位置していることを特徴とする請求項1に記載のロータリーソレノイド。
- 該スイングヨークが正逆の一方側(若しくは他方側)に揺動して前記ストッパにより規制された際、他方側(若しくは一方側)の前記マグネットにおける一方側の内側縁部が前記主磁極のほぼ中心に位置していることを特徴とする請求項1に記載のロータリーソレノイド。
- 中心に主磁極を有する電磁コイルと、該電磁コイルを支持すると共に前記主磁極と磁気的に結合された固定ヨークと、単極着磁された2個のマグネットと、該両マグネットを互いに異なる磁極が前記電磁コイルにエアギャップを介して対向するよう並置した状態で固着する平面部を有するスイングヨークと、該スイングヨークを回動自在に支持し前記平面部に直交すると共に前記主磁極と平行な出力軸とを有し、前記スイングヨークを前記出力軸の中心と前記主磁極の中心とを結ぶ中心線に対して正逆方向にそれぞれ所定の角度θ揺動させるようにしたロータリーソレノイドにおいて、
前記固定ヨークには、前記電磁コイルの外周位置の両側において前記主磁極とほぼ同じ高さに立ち上げた突起部がそれぞれ形成され、
該両突起部はそれぞれ、前記スイングヨークの揺動範囲において、前記両マグネットの互いの隣り合うそれぞれの内側縁部のうち一方のマグネットの内側縁部が前記主磁極に最も近接するときに、他方のマグネットにおける前記内側縁部との反対側の外側縁部に最も近接するよう配置されており、
前記2個のマグネットのそれぞれの隣り合う内側縁部は前記出力軸の中心を通る近似直線部を形成しており、該両マグネットは、それぞれの前記近似直線部が、前記出力軸の中心を通り該スイングヨークを2等分する中央線に対して、正逆方向にそれぞれ前記所定の角度θとほぼ同じになるように前記スイングヨークに配置され、前記スイングヨークが一方側又は他方側に揺動して停止した際、前記スイングヨークにおける他方側又は一方側の前記マグネットの内側縁部の近似直線部は前記主磁極のほぼ中心に一致するように構成されることを特徴とするロータリーソレノイド。 - 前記2個のマグネットはそれぞれほぼ長方形状に形成され、前記2個のマグネットは、それぞれの隣り合う内側縁部の近似直線部が前記スイングヨークの中央線に対して正逆方向に前記所定の角度θとほぼ同じになるように配置され、前記突起部端面の前記出力軸を中心とした角度が前記出力軸中心と主磁極中心とを結ぶ直線に対してほぼ2θの角度を有していることを特徴とした請求項5に記載のロータリーソレノイド。
- 中心に主磁極を有する電磁コイルと、該電磁コイルを支持すると共に前記主磁極と磁気的に結合された固定ヨークと、単極着磁された2個のマグネットと、該両マグネットを互いに異なる磁極が前記電磁コイルにエアギャップを介して対向するよう並置した状態で固着する平面部を有するスイングヨークと、該スイングヨークを回動自在に支持し前記平面部に直交すると共に前記主磁極と平行な出力軸とを有し、前記スイングヨークを前記出力軸の中心と前記主磁極の中心とを結ぶ中心線に対して正逆方向にそれぞれ所定の角度θ揺動させるようにしたロータリーソレノイドにおいて、
前記固定ヨークには、前記電磁コイルの外周位置の両側において前記主磁極とほぼ同じ高さに立ち上げた突起部がそれぞれ形成され、
該両突起部はそれぞれ、前記スイングヨークの揺動範囲において、前記両マグネットの互いの隣り合うそれぞれの内側縁部のうち一方のマグネットの内側縁部が前記主磁極に最も近接するときに、他方のマグネットにおける前記内側縁部との反対側の外側縁部に最も近接するよう配置されており、
前記固定ヨークの両突起部はそれぞれ、前記両マグネットのそれぞれの外側縁部の形状に沿って形成され、前記スイングヨークが一方側に揺動した際、一方側の前記突起部は一方側の前記マグネットの前記外側縁部とほぼ全長に渡って対峙し、前記スイングヨークが他方側に揺動した際、他方側の前記突起部は他方側の前記マグネットの前記外側縁部とほぼ全長に渡って対峙することを特徴とするロータリーソレノイド。
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