JPH05283227A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】３ポジションに制御が可能なアクチュエータに
関し、小型でかつ低コストで３ポジションに制御するこ
とを目的とする。 【構成】フィールド内に収納され励磁電流の極性の切り
換えが可能なコイルと、該コイルと同軸内に配置される
可動鉄芯と、該可動鉄芯の両側に所定の間隔をおいてか
つ該可動鉄芯に面した側の磁極が同極となるように配置
される永久磁石と、前記可動鉄芯を中立位置に保持する
保持手段とにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３ポジションに制御が
可能なアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３ポジションに制御するアクチュ
エータとしては、図８および図９に示すように、ダブル
ソレノイド型のものがある。図８に示すダブルソレノイ
ド型のものは、いわゆるスプリングセンタ式といわれる
もので、ケース１内に２つのコイル２，３を備え、ま
た、２つのスプリング４，５を設けたスプール６を備え
ている。

【０００３】コイル２，３に対する非通電時には、スプ
ール６は、スプリング４，５により中立位置に保持さ
れ、一方のコイル２に通電すると、スプール６は一方向
に移動し、他方のコイル３に通電すると、スプール６は
反対方向に移動する。こうして３ポジションに制御する
ようにしている。また、図９に示すダブルソレノイド型
のものは、いわゆる直動型といわれるもので、スプール
７の周囲には２つのコイル８，９が配置される。

【０００４】コイル８，９に対する非通電時には、スプ
ール７は、中立位置に保持され、コイル８、またはコイ
ル９に対する通電により、矢印に示すように、左右方向
に移動する。こうして３ポジションに制御するようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のダブルソレノイド型のアクチュエータは、い
ずれも、コイルを２個配置しなければならないため、大
型となり、小型化が困難であるという問題点があった。
また、２つのコイルに通電するための配線が多いため、
コストも高くなるという問題点もあった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、１つのコイルへの励磁電流の
極性を変えることにより、小型でかつ低コストで３ポジ
ションに制御可能なアクチュエータを供給することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、フィールド内に収納され励磁電流の極性
の切り換えが可能なコイルと、該コイルと同軸内に配置
される可動鉄芯と、該可動鉄芯の前後に所定の間隔をお
いてかつ該可動鉄芯に面した側の磁極が同極となるよう
に配置される永久磁石と、前記可動鉄芯を中立位置に保
持する保持手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】本発明においては、コイルを励磁しない非励磁
状態では、可動鉄芯は保持手段により中立位置に保持さ
れる。コイルを励磁すると、可動鉄芯の一方の端面は永
久磁石に吸引され、他方の端面は永久磁石に反発し、可
動鉄芯は移動する。また、励磁され可動鉄芯が移動して
いる状態で励磁を切ると、保持手段により中立位置に戻
される。一方、極性を切り変えてコイルを励磁すると、
前記とは逆の作用が行われる。

【０００９】このように、コイルに対する励磁電流の極
性を切り換えることにより３ポジションに制御すること
ができる。本発明では吸引力と反発力の相乗作用によ
り、移動力の向上を図ることができると共に、コイルは
１つだけ設ければよいので、小型化を図ることができ
る。また、配線が簡単となり、コストも低減することが
できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は本発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明すると図１において、１１は磁性
体のフィールド（フレーム）であり、フィールド１１内
にコイル１２が収納されている。

【００１１】フィールド１１の外部にはコイル端子１
３，１４が設けられ、これらのコイル端子１３，１４を
介して励磁電流がコイル１２に供給される。コイル端子
１３，１４に印加されるプラス、マイナスの極性を変え
ることにより、励磁電流の逆性を切り換えることができ
る。コイル１２と同軸内で、非磁性体のハウジング１５
内には可動鉄芯１６が移動可能に収納される。

【００１２】ハウジング１５内であって、可動鉄芯１６
の前側（図中左側）および後側（図中右側）には所定の
間隔をおいて、一対の永久磁石１７，１８が配置され、
かつ、可動鉄芯１６に面した側の磁極は同極となるよう
に配置される。すなわち、ＳＮ（前側）とＮＳ（後
側）、または、ＮＳ（前側）とＳＮ（後側）になるよう
に永久磁石１７，１８が配置される。

【００１３】１９は可動鉄芯１６を中立位置に保持する
保持手段としてのリターンスプリングであり、リターン
スプリング１９は永久磁石１７と１８と可動鉄芯１６に
形成した凹部２０の間に介装される。保持手段として
は、コイルスプリングに限らず、板ばねなどの弾性体で
あれば良い。

【００１４】次に、動作を説明する。まず、コイル端子
１３，１４に通電しない非励磁状態においては（図２
（Ａ）、参照）、永久磁石１７，１８の磁力により、可
動鉄芯１６の前側および後側の端面がそれぞれＳ極に磁
化され、Ａ，Ｂ部において、永久磁石１７，１８と可動
鉄芯１６との間に互いに吸引する吸引力が発生する。

【００１５】力のバランスが少しでもくずれると、可動
鉄芯１６は前後どちらかに動くが、リターンスプリング
１９の力によって動くことがなく、中立位置に保持され
る。次に、図２（Ｂ）に示すように、コイル端子１３に
プラスの励磁電流を、コイル端子１４にマイナスの励磁
電流を流すと、右ねじの法則に従って、矢印Ｃで示す磁
束が発生する。

【００１６】Ａ部では、永久磁石１７の磁力と、フィー
ルド１１の磁力により、可動鉄芯１６の前側の端面がＳ
極に磁化され、永久磁石１７との間で吸引力が発生す
る。Ｂ部では、フィールド１１の磁力により、可動鉄芯
１６の後側の端面がＮ極に磁化され、永久磁石１８との
間で反発力が発生する。こうして、可動鉄芯１６は、矢
印Ｄで示すように、吸引力と反発力の相乗作用により、
前側（図中左側）に移動する。

【００１７】次に、図２（Ｃ）に示すように、コイル端
子１３にマイナスの励磁電流を、コイル端子１４にプラ
スの励磁電流を、流して、励磁電流の極性を切り換える
と、磁束の流れが矢印Ｅで示すように、逆方向になる。
Ａ部においては、フィールド１１の磁力により、可動鉄
芯１６の前側の端面がＮ極に磁化され、永久磁石１７と
の間で反発力が発生する。

【００１８】Ｂ部においては、永久磁石１８の磁力とフ
ィールド１１の磁力により、可動鉄芯１６の後側の端面
がＳ極に励磁され、永久磁石１８との間で吸引力が発生
する。こうして、可動鉄芯１６は矢印Ｆで示すように、
吸引力と反発力の相乗作用により、後側（図中右側）に
移動する。

【００１９】図２（Ｂ），図２（Ｃ）において、励磁電
流を流すのをやめると、リターンスプリング１９によ
り、図２（Ａ）に示すように、可動鉄芯１６は中立位置
に戻る。こうして、１つのコイル１２で３ポジションの
制御を行うことができる。コイル１２は１つだけ配置す
れば良いので、小型化を図ることができ、配線も多くな
らないので、コストを低減することができる。

【００２０】次に、図３は本発明の第２実施例を示す図
である。本実施例は飽和型の例を示す。図３において、
１５Ａはハウジングであり、このハウジング１５Ａは強
磁性体で形成されている。ハウジング１５Ａに磁束短絡
路１５Ｂを形成し、有効磁束２１を増やし、短絡磁束分
流２２を減らすようにしている。

【００２１】本実施例においても、前記実施例と同様な
効果を得ることができる。次に、図４は本発明の第３実
施例を示す図である。本実施例は非飽和型の例を示す。
図４において、１５Ａはハウジングであり、ハウジング
１５Ａは前記第２実施例と同様に強磁性体で形成されて
いる。

【００２２】ハウジング１５Ａに非磁性体の磁束しゃ断
リング１５Ｃを設けて、有効磁束２１を増加させてい
る。本実施例においても、前記実施例と同様な効果を得
ることができる。次に、図５は本発明の第４実施例を示
す図である。図５において、フィールド３１，コイル３
２および可動鉄芯３３は、それぞれ横長となるように構
成されている。

【００２３】前記実施例のハウジングがなく、フィール
ド３１がハウジングを兼ねている。可動鉄芯３３にはス
プール３３Ａが一体に形成されている。フィールド３１
に対して所定の間隔をおいて、永久磁石３４，３５がそ
れぞれ配置されている。動作は、図１，図３および図４
と同様である。なお、第１実施例〜第４実施例とも、フ
ィールドと可動鉄芯の位置関係は、図６に示すように、
可動鉄芯４１がフィールド４２の内側になるように配置
する必要がある。

【００２４】すなわち、可動鉄芯４１の端面の磁束密度
が大きいことが必要である。なお、図中４３はコイル、
４４，４５は永久磁石を示す。図７に示すように、可動
鉄芯４１がフィールド４２の外側になると、コイル４３
の励磁による可動鉄芯４１の両端面の磁束が非常に小さ
いため、３ポジション制御を行うことができない。

【００２５】すなわち、コイル４３の励磁による可動鉄
芯４１の両端面の磁束密度が小さいため、両端面がＮ極
となり、３ポジション制御を行うことができない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、１つのコイルへの励磁電流の極性と切り換えること
により、３ポジションに制御するようにしたため、小型
化を図ることができ、配線も多くならないので、コスト
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図

【図２】動作説明図

【図３】本発明の第２実施例を示す図

【図４】本発明の第３実施例を示す図

【図５】本発明の第４実施例を示す図

【図６】フィールドと可動鉄芯の位置関係を示す図

【図７】３ポジション制御ができない例の説明図

【図８】従来例を示す図

【図９】他の従来例を示す図

【符号の説明】

１１，３１，４２：フィールド １２，３２，４３：コイル １３，１４：コイル端子 １５，１５Ａ：ハウジング １５Ｂ：磁束短絡路 １５Ｃ：磁束しゃ断リング １６，３３，４１：可動鉄芯 １７，１８，３４，３５，４４，４５：永久磁石 １９：リターンスプリング（保持手段） ２０：凹部 ２１：有効磁束 ２２：短絡磁束分流 ３３Ａ：スプール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィールド内に収納され励磁電流の極性の
   切り換えが可能なコイルと、該コイルと同軸内に配置さ
   れる可動鉄芯と、該可動鉄芯の前後に所定の間隔をおい
   てかつ該可動鉄芯に面した側の磁極が同極となるように
   配置される永久磁石と、前記可動鉄芯を中立位置に保持
   する保持手段とを備えたことを特徴とするアクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】前記フィールドと前記可動鉄芯との間に非
   磁性体のハウジングを備えたことを特徴とする請求項１
   のアクチュエータ。
3. 【請求項３】前記ハウジングを強磁性体とし、前記ハウ
   ジングに磁束短絡路を形成したことを特徴とする請求項
   ２のアクチュエータ。
4. 【請求項４】前記ハウジングを強磁性体とし、前記ハウ
   ジングに非磁性体の磁束しゃ断リングを設けたことを特
   徴とする請求項２のアクチュエータ。