JPH0236043B2 - - Google Patents
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- JPH0236043B2 JPH0236043B2 JP59116499A JP11649984A JPH0236043B2 JP H0236043 B2 JPH0236043 B2 JP H0236043B2 JP 59116499 A JP59116499 A JP 59116499A JP 11649984 A JP11649984 A JP 11649984A JP H0236043 B2 JPH0236043 B2 JP H0236043B2
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 14
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1607—Armatures entering the winding
- H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
-
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は機械的安定状態の保持および該機械的
安定状態からの変化を電磁的に操作する装置、例
えば電気施錠ロツク装置、弁棒操作装置、電磁継
電器等に用いられる電磁アクチユエータに関す
る。
安定状態からの変化を電磁的に操作する装置、例
えば電気施錠ロツク装置、弁棒操作装置、電磁継
電器等に用いられる電磁アクチユエータに関す
る。
〔従来の技術〕
従来、第６図に示される単安定電磁アクチユエ
ータおよび第７図に示される双安定電磁アクチユ
エータが用いられている。
ータおよび第７図に示される双安定電磁アクチユ
エータが用いられている。
第６図において軟磁性体から成る固定片１にＳ
磁極面を固定した永久磁石３の磁束１４の作用に
よつて軟磁性体から成る可動片２をそれぞれの磁
極面１ａと２ａとでスプリング５の引張抗力にさ
からつて吸着し機械的安定状態を保持している。
固定片１に巻回した電気巻線４にパルス状電流を
通電し、永久磁石３の磁束１４を打消す磁束１５
を誘起させれば、固定片１と可動片２間の吸着力
は消去されスプリング５の引張力によつて可動片
２が移動変位する。
磁極面を固定した永久磁石３の磁束１４の作用に
よつて軟磁性体から成る可動片２をそれぞれの磁
極面１ａと２ａとでスプリング５の引張抗力にさ
からつて吸着し機械的安定状態を保持している。
固定片１に巻回した電気巻線４にパルス状電流を
通電し、永久磁石３の磁束１４を打消す磁束１５
を誘起させれば、固定片１と可動片２間の吸着力
は消去されスプリング５の引張力によつて可動片
２が移動変位する。
次に第７図において軟磁性体から成る固定片１
はＳ磁極面固定の永久磁石３の磁束１４の作用に
よつて軟磁性体から成る可動片２とそれぞれの磁
極面１ａと２ａとで吸着し機械的安定状態にあ
る。次に固定片１に巻回した電気巻線４ｂにパル
ス信号を通電して永久磁石３の磁束１４を打消す
磁束１５を誘起させれば、可動片２は固定片１に
対し磁極１ｂと２ｂとの吸着状態に変位する。こ
の機械的安定状態から磁極１ａと２ａとの吸着状
態に復帰させるには電気巻線４ａにパルス信号の
通電を行う。
はＳ磁極面固定の永久磁石３の磁束１４の作用に
よつて軟磁性体から成る可動片２とそれぞれの磁
極面１ａと２ａとで吸着し機械的安定状態にあ
る。次に固定片１に巻回した電気巻線４ｂにパル
ス信号を通電して永久磁石３の磁束１４を打消す
磁束１５を誘起させれば、可動片２は固定片１に
対し磁極１ｂと２ｂとの吸着状態に変位する。こ
の機械的安定状態から磁極１ａと２ａとの吸着状
態に復帰させるには電気巻線４ａにパルス信号の
通電を行う。
従来これらの電磁アクチユエータは前述の動作
原理説明からも明らかに次記の欠点をもつてい
る。
原理説明からも明らかに次記の欠点をもつてい
る。
(1) 単安定電磁アクチユエータではスプリング抗
力を必要とし構造が複雑化する。
力を必要とし構造が複雑化する。
(2) このため機械的安定状態保持のため強力な客
磁力をもつ永久磁石を必要とする。
磁力をもつ永久磁石を必要とする。
(3) 電気巻線通電による起磁力に対する磁気回路
の磁気抵抗が本質的に磁気抵抗の大きい永久磁
石を挿入する構造となるため変位のための所要
アンペアターンが大きい。
の磁気抵抗が本質的に磁気抵抗の大きい永久磁
石を挿入する構造となるため変位のための所要
アンペアターンが大きい。
(4) 双安定電磁アクチユエータはスプリング抗力
は必要としないが、電気巻線２個を必要とし装
置の大型、複雑化を招く。
は必要としないが、電気巻線２個を必要とし装
置の大型、複雑化を招く。
本発明は、上記欠点を解消するために提案され
たもので、小型、軽量で構造単純な省電力特性を
もつ電磁アクチユエータを提供することを目的と
する。
たもので、小型、軽量で構造単純な省電力特性を
もつ電磁アクチユエータを提供することを目的と
する。
第１図では本発明の模式図が示される。磁性体
から成る可動片２の磁性体から成る固定片１に対
する機械的変位方向は、矢印２ａ方向に制限され
た構造をもつものとする。
から成る可動片２の磁性体から成る固定片１に対
する機械的変位方向は、矢印２ａ方向に制限され
た構造をもつものとする。
また永久磁石３による磁束Φは漏洩を無視して
磁束Φa、Φbに分流し次式が成立するものとす
る。
磁束Φa、Φbに分流し次式が成立するものとす
る。
Φ＝Φa＋Φb ………(1)
電機巻線４に通電して磁束Φiを誘起させれば、
永久磁石３の内部リアクタンスが大きいので各磁
束は磁路で重畳されて次式の推力Feが可動片２
に作用する。
永久磁石３の内部リアクタンスが大きいので各磁
束は磁路で重畳されて次式の推力Feが可動片２
に作用する。
Fe＝Ｋ｛−（Φi＋Φa）2＋（Φi−Φb）2｝
＝Ｋ｛−Φa2＋Φb2−2Φi×（Φa＋Φb）｝
………(2) ただしＫは比例定数とする。
………(2) ただしＫは比例定数とする。
しかしながら電磁巻線４に無通電時に永久磁石
３によつて固定片１と可動片２の位置を安定して
保持させるいわゆるラツチング特性をもつには次
式の関係が成立することが不可欠である。
３によつて固定片１と可動片２の位置を安定して
保持させるいわゆるラツチング特性をもつには次
式の関係が成立することが不可欠である。
Φb＞Φa ………(3)
次に第２図に示される従来のプランジヤ型電磁
アクチユエータの推力Fpは、周知のように次式
で示される。
アクチユエータの推力Fpは、周知のように次式
で示される。
Fp＝KΦi2 ………(4)
従つて第１図の本発明のラツチング電磁アクチ
ユエータと、第２図の従来のプランジヤ型電磁ア
クチユエータの同一アンペアターン通電に対する
推力の比を算出すれば、 (1)(2)(3)(4)式より Fe／Fp＝−｛Φ2＋2Φ（Φi−Φb）｝／Φi2 ………(5) ただしΦbはΦ〜0.5Φの範囲内でのみ変化し得
る。
ユエータと、第２図の従来のプランジヤ型電磁ア
クチユエータの同一アンペアターン通電に対する
推力の比を算出すれば、 (1)(2)(3)(4)式より Fe／Fp＝−｛Φ2＋2Φ（Φi−Φb）｝／Φi2 ………(5) ただしΦbはΦ〜0.5Φの範囲内でのみ変化し得
る。
ここで、Φi＝１、Φ＝αΦi＝α、Φb＝βΦ＝
α・βとすれば(5)式は次式(6)で表現され、βの変
化に対応するFe／Fpの変化αをパラメータとし
て第３図のグラフで表現される。
α・βとすれば(5)式は次式(6)で表現され、βの変
化に対応するFe／Fpの変化αをパラメータとし
て第３図のグラフで表現される。
Fe／Fp＝−α2＋2α（α・β−１） ………(6)
すなわち、第３図は同一アンペアターンによる
励磁によつて、該アンペアターンより大きな起磁
力の永久磁石３を配置した本発明のラツチング電
磁アクチユエータは、従来のプランジヤ型電磁ア
クチユエータより、βの値、すなわちΦb／Φの
数値を１以下0.5に近接したものに設定し得る構
造にすることによつて、数倍以上の推力を発生し
得ることを示す。このため本発明は省エネルギー
化に資する。
励磁によつて、該アンペアターンより大きな起磁
力の永久磁石３を配置した本発明のラツチング電
磁アクチユエータは、従来のプランジヤ型電磁ア
クチユエータより、βの値、すなわちΦb／Φの
数値を１以下0.5に近接したものに設定し得る構
造にすることによつて、数倍以上の推力を発生し
得ることを示す。このため本発明は省エネルギー
化に資する。
次に本発明の第１の実施例について説明する。
第４図ａ，ｂは本実施例の説明図であり、軟磁性
体から成るコ字状の固定片１に永久磁石３のＳ磁
極面が固定される。この永久磁石３の起磁力によ
つて軟磁性体可動片２を経て第４図ａの吸着状態
にある磁極２ａと１ａとを通過する磁路と、空隙
を介して対面する磁極２ｂと１ｂとを経由する磁
路に磁束１０，１１が分流して機械的安定状態を
保持している。この第４図ａの状態において固定
片１に巻回した電気巻線４にパルス信号の通電を
行い磁束１３を誘起させて、永久磁石３による分
流磁束１１を相殺し、分流磁束１０に重畳すれ
ば、可動片２は磁極２ｂと１ｂとの第４図ｂの吸
着状態に瞬時に変位する。
第４図ａ，ｂは本実施例の説明図であり、軟磁性
体から成るコ字状の固定片１に永久磁石３のＳ磁
極面が固定される。この永久磁石３の起磁力によ
つて軟磁性体可動片２を経て第４図ａの吸着状態
にある磁極２ａと１ａとを通過する磁路と、空隙
を介して対面する磁極２ｂと１ｂとを経由する磁
路に磁束１０，１１が分流して機械的安定状態を
保持している。この第４図ａの状態において固定
片１に巻回した電気巻線４にパルス信号の通電を
行い磁束１３を誘起させて、永久磁石３による分
流磁束１１を相殺し、分流磁束１０に重畳すれ
ば、可動片２は磁極２ｂと１ｂとの第４図ｂの吸
着状態に瞬時に変位する。
つまり単一の電機巻線４でスプリング抗力を必
要としない単純な構造の単安定磁極アクチユエー
タを得ることができる。
要としない単純な構造の単安定磁極アクチユエー
タを得ることができる。
次に前記電気巻線４に逆極性パルス信号を通電
すれば磁束１３が誘起されて再び磁極１ａと２ａ
との吸着状態に復帰させることができて同一構造
でさらに双安定電磁アクチユエータの特性をもた
せることが可能となる。可動片２は切込み部の磁
気飽和部２ｃにおいて磁路断面を縮小し所定量以
上の磁束通過に対する磁気抵抗の増加させる。つ
まり飽和現像によつて通過磁束量を所定量以下に
制限する磁気飽和部２ｃを設けえることにより磁
極面２ｂ，１ｂは空隙磁気抵抗減少にため磁極２
ａ，１ａに比し大きな磁極対向面積を有する。
すれば磁束１３が誘起されて再び磁極１ａと２ａ
との吸着状態に復帰させることができて同一構造
でさらに双安定電磁アクチユエータの特性をもた
せることが可能となる。可動片２は切込み部の磁
気飽和部２ｃにおいて磁路断面を縮小し所定量以
上の磁束通過に対する磁気抵抗の増加させる。つ
まり飽和現像によつて通過磁束量を所定量以下に
制限する磁気飽和部２ｃを設けえることにより磁
極面２ｂ，１ｂは空隙磁気抵抗減少にため磁極２
ａ，１ａに比し大きな磁極対向面積を有する。
上記方法により磁束１０／磁束１１の数値を調
節し磁束１１＝磁束１２の条件に一致するパルス
電流を第４図ａの図矢印方向に電気巻線４に通電
することにより、第４図ｂ図示可動片２の位置に
変位させることが可能である。可動片２の変位の
ための推力は磁束１０／磁束１１の調節によつて
大きく変動することは第３図によつて明瞭であ
る。第５図ａ，ｂは本発明の第２の実施例の説明
図で、軟磁性体から成るコ字状固定片１にＳ磁極
を固定した永久磁石３の起磁力は間隙を介し軟磁
性体から成る可動片２を経て、さらに磁極２ａと
１ａとの間隙を通過する磁束１１と磁極２ｂと１
ａの間隙を通過する磁束１０に分流され磁極対向
面積が大きく磁気抵抗の少ない第５図ａの可動片
２の位置で機械的安定状態にある。
節し磁束１１＝磁束１２の条件に一致するパルス
電流を第４図ａの図矢印方向に電気巻線４に通電
することにより、第４図ｂ図示可動片２の位置に
変位させることが可能である。可動片２の変位の
ための推力は磁束１０／磁束１１の調節によつて
大きく変動することは第３図によつて明瞭であ
る。第５図ａ，ｂは本発明の第２の実施例の説明
図で、軟磁性体から成るコ字状固定片１にＳ磁極
を固定した永久磁石３の起磁力は間隙を介し軟磁
性体から成る可動片２を経て、さらに磁極２ａと
１ａとの間隙を通過する磁束１１と磁極２ｂと１
ａの間隙を通過する磁束１０に分流され磁極対向
面積が大きく磁気抵抗の少ない第５図ａの可動片
２の位置で機械的安定状態にある。
ただし可動片２は永久磁石３の磁極対面部に磁
束１０または磁束１１の一方に対し、所定値以上
の磁束に対し磁気飽和を示す加工、例えば方形ヒ
ステリシス材の挿入、または当該部分の磁路断面
縮少等が実施されている磁気飽和部２ｃを設け特
性の改善をはかることもできる。
束１０または磁束１１の一方に対し、所定値以上
の磁束に対し磁気飽和を示す加工、例えば方形ヒ
ステリシス材の挿入、または当該部分の磁路断面
縮少等が実施されている磁気飽和部２ｃを設け特
性の改善をはかることもできる。
上記方法により、固定片１に対する可動片２の
機械的双安定状態である第５図ａ，ｂ図示位置を
電磁巻線４に通電する微小パルス信号の極性に対
応して可逆自在に所定の推力で操作することがで
きる。従来の単安定電磁アクチユエータでストロ
ーク２mmの推力１Kgでは20W、双安定電磁アクチ
ユエータで15Wを必要とするが何れも本実施例で
は5W程度に改善できた。
機械的双安定状態である第５図ａ，ｂ図示位置を
電磁巻線４に通電する微小パルス信号の極性に対
応して可逆自在に所定の推力で操作することがで
きる。従来の単安定電磁アクチユエータでストロ
ーク２mmの推力１Kgでは20W、双安定電磁アクチ
ユエータで15Wを必要とするが何れも本実施例で
は5W程度に改善できた。
本発明は以上説明したように単安定あるいは双
安定の電磁アクチユエータを提供することを可能
とし、産業、民生分野に大きく貢献できる。
安定の電磁アクチユエータを提供することを可能
とし、産業、民生分野に大きく貢献できる。
(1) 単一コイルでスプリング等の機構が不要とな
り、構造単純、小型、軽量で長寿命である。
り、構造単純、小型、軽量で長寿命である。
(2) 機械的安定状態を保持する保持力（磁気吸着
力）および機械的安定状態からの変位のための
推力の選定が容易である。
力）および機械的安定状態からの変位のための
推力の選定が容易である。
(3) 推力が大きく、保持電流が不要であるため省
エネルギー特性をもつている。
エネルギー特性をもつている。
(4) 操作用電線が２線式でできる。
(5) 短時間の通電ですむので温度上昇が少なく小
型軽量となる。
型軽量となる。
第１図は本発明の模式図、第２図は従来の電磁
アクチユエータの模式図、第３図は第１図の本発
明の磁束と推力との関係説明図、第４図ａ，ｂは
本発明の第１の実施例の説明図、第５図ａ，ｂは
本発明の第２の実施例の説明図、第６図、第７図
は従来の電磁アクチユエータの説明図である。 １……固定片、２……可動片、３……永久磁
石、４……電気巻線。
アクチユエータの模式図、第３図は第１図の本発
明の磁束と推力との関係説明図、第４図ａ，ｂは
本発明の第１の実施例の説明図、第５図ａ，ｂは
本発明の第２の実施例の説明図、第６図、第７図
は従来の電磁アクチユエータの説明図である。 １……固定片、２……可動片、３……永久磁
石、４……電気巻線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の磁極を有する軟磁性体からなる固定片
と、該固定片に一方の磁極面を固定した永久磁石
と、該永久磁石の他方の磁極面並びに該固定片の
複数の磁極に間〓を介してそれぞれ対面して設置
され、該永久磁石の起磁力に対して並列の磁気回
路を形成する磁極を有する軟磁性体からなる可動
片と、該固定片と該可動片の磁気回路を直列に励
磁するように該固定片に巻回された電気巻線とか
らなり、該電気巻線に通電することにより該固定
片と該可動片相互間に機械的変位を発生させる電
磁アクチユエータにおいて、 前記可動片に、前記永久磁石による前記並列の
磁気回路の磁束配分を調節する切込み部又は方形
ヒステリシス材からなる磁気抵抗調節部を介装し
たことを特徴とする電磁アクチユエータ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116499A JPS60261111A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電磁アクチユエ−タ |
| PCT/JP1985/000314 WO1986000168A1 (en) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | Electromagnetic actuator |
| EP85902666A EP0185769B1 (en) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | Electromagnetic actuator |
| DE8585902666T DE3575631D1 (de) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | Elektromagnetischer betaetiger. |
| US06/824,019 US4706055A (en) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | Electromagnetic actuator having reluctance adjusting means |
| AU44079/85A AU578102B2 (en) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | Electromagnetic actuator |
| KR1019860700036A KR900000430B1 (ko) | 1984-06-08 | 1985-06-04 | 전자 액츄에이터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116499A JPS60261111A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電磁アクチユエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60261111A JPS60261111A (ja) | 1985-12-24 |
| JPH0236043B2 true JPH0236043B2 (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=14688644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59116499A Granted JPS60261111A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 電磁アクチユエ−タ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4706055A (ja) |
| EP (1) | EP0185769B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60261111A (ja) |
| KR (1) | KR900000430B1 (ja) |
| AU (1) | AU578102B2 (ja) |
| DE (1) | DE3575631D1 (ja) |
| WO (1) | WO1986000168A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3989400A (en) * | 1975-07-21 | 1976-11-02 | Rank Industries Ltd. | Pulling eye |
| JPS61107627A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | 武井 信子 | 電磁駆動装置 |
| DE4215145A1 (de) * | 1992-05-08 | 1993-11-11 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Linearmotor |
| US5550606A (en) * | 1994-08-23 | 1996-08-27 | Eastman Kodak Company | Camera with magnetically movable light blocking shield |
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