JPH06196317A

JPH06196317A - ソレノイド

Info

Publication number: JPH06196317A
Application number: JP34229092A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Muraoka; 武村岡; Yoshio Takase; 洋志夫高瀬
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP3304147B2

Abstract

(57)【要約】【目的】消音効果を向上し、保持力の低下を防ぎ、少
ない励磁電流で連続保持を可能とすること。【構成】励磁時、可動鉄心１と固定鉄心２の間に吸引
力Ｆ₂が働き、可動鉄心１は弾性体８に衝突するまで吸
着動作を行う。可動鉄心１が弾性体８に衝突後、可動鉄
心１と補助固定鉄心６間の吸引力Ｆ₃によりＦ₃−Ｆ₀
の力で補助固定鉄心６は可動鉄心１に衝突し、ｂ面で面
吸着する（ｂ面で保持力を出す）。補助固定鉄心６と固
定鉄心２の磁路は、内外周面に沿って平行であると共
に、対向面積が大きいため、補助固定鉄心６は容易に可
動鉄心１吸着位置まで移動する。保持時、補助固定鉄心
６と固定鉄心２は平行磁極であり、両者の隙間は非常に
小さくできる。このため、補助固定鉄心６と固定鉄心２
の磁気抵抗は微少となり、保持（吸着）力の低下を防
ぎ、励磁電流を連続通電可能な保持電流へ下げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイルの励磁により可
動鉄心を固定鉄心に吸引させるようにしたソレノイドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のソレノイドの断面図を示
し、フレーム３内にコイル４が配設されており、また、
フレーム３の底部には固定鉄心２が固着されている。こ
の固定鉄心２の上面は略Ｖ字型に凹設されており、その
凹部の底部には弾性体５が配設してある。

【０００３】また、可動鉄心１がコイル４及びフレーム
３内に上下動自在に配設されており、可動鉄心１の下部
は固定鉄心２の上面と対向し、下部は固定鉄心２の凹部
に吸着するように略Ｖ字型に突設してある。また、可動
鉄心１の上部はフレーム３から突出自在となっている。
ここで、可動鉄心１と固定鉄心２とは直接衝突しないよ
うに両鉄心１，２間にゴム等の弾性体５を介在させ、衝
撃音を吸収するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来例において
は、弾性体５により消音効果はあるが、弾性体５の厚み
分の空隙が生じるので、磁気抵抗が増加し、保持（吸
着）力が低下する。高出力（短時間通電）（低デューテ
ィ比）で、しかも保持時間の長い用途では、吸着後、励
磁電流を下げて、保持を維持することがよく知られてい
るが、弾性体５が介在し、磁気抵抗が大きいため、保持
に必要な電流を連続通電に必要な電流まで下げることが
できない。

【０００５】つまり、連続通電に必要な電流まで下げれ
ば保持が維持できない。言い換えれば、出力アップに限
度がある。また、永久磁石を内蔵したラッチングタイプ
では、無励磁保持力が極端に低下し、保持できないとい
う問題がある。図８及び図９は他の従来例を示し、かか
る従来例では、固定鉄心２をゴム等の弾性体５を介して
フレーム３に対して変位可能とし、可動鉄心１が固定鉄
心２に吸着衝突した際の衝撃力を緩和して、衝撃音を軽
減するようにしたものである。

【０００６】しかしながら、図８及び図９に示す従来例
では、可動鉄心１と固定鉄心２とが直接衝突するため、
消音効果が少ないという問題がある。本発明は、上述の
点に鑑みて提供したものであって、消音効果を向上し、
保持力の低下を防ぎ、少ない励磁電流で連続保持を可能
とすることを目的としたソレノイドを提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、フレームの要
所に固着された固定鉄心と、軸方向に移動可能に配設さ
れ、上記固定鉄心と吸着する可動鉄心と、固定鉄心の外
周に軸方向に移動可能に設けられた補助固定鉄心と、コ
イルの励磁により可動鉄心が固定側の鉄心に吸着される
ときに吸着面に介在させた第１の弾性体と、この第１の
弾性体を介して可動鉄心が固定側の鉄心に吸引される時
に補助固定鉄心の可動鉄心への最終吸着位置へ進行停止
する際に補助固定鉄心の衝撃を和らげる第２の弾性体と
で構成したものである。

【０００８】また、請求項２においては、第１の弾性体
を可動鉄心と固定鉄心との吸着面に配設し、第２の弾性
体を固定鉄心の可動鉄心への吸引方向とは反対方向に押
し付けるように配設し、可動鉄心の吸着最終位置で可動
鉄心と補助固定鉄心とを面吸着させたものである。さら
に、請求項３においては、第１の弾性体を可動鉄心と補
助固定鉄心との吸着面に配設し、第２の弾性体をエアー
ダンパーにて構成し、この第２の弾性体により補助固定
鉄心を可動鉄心側に付勢させ、可動鉄心の吸着最終位置
で可動鉄心と固定鉄心とを面吸着させたものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、吸引動作の衝撃を弾性体で受
けるため、消音効果があり、寿命を向上できる。また、
最終的に鉄心同士が面吸着するため、保持（吸着）力の
低下を防ぐことができ、高出力（低デューティ比）タイ
プにおいても、励磁電流をダウンさせることにより、連
続保持（通電）が可能となる。更に、ラッチングタイプ
においても、無励磁保持力を低下することなく、消音効
果が得られるものである。

【００１０】また、請求項２においても、請求項１と同
様に、吸引動作の衝撃を弾性体で受けるため、消音効果
があり、寿命を向上できる。また、最終的に鉄心同士が
面吸着するため、保持（吸着）力の低下を防ぐことがで
き、高出力（低デューティ比）タイプにおいても、励磁
電流をダウンさせることにより、連続保持（通電）が可
能となる。更に、ラッチングタイプにおいても、無励磁
保持力を低下することなく、消音効果が得られるもので
ある。

【００１１】更に、請求項３においては、可動鉄心の吸
引動作の衝撃を第２の弾性体及びエアーダンパーからな
る第１の弾性体で受けるため、消音効果があると共に、
可動鉄心と固定鉄心の吸着面の寿命アップとなる。ま
た、最終的に可動鉄心と固定鉄心同士が面吸着するた
め、磁気抵抗の増加がなく、保持（吸着）力の低下がな
いので、高出力（低デューティ比）タイプにおいて、励
磁電流をダウンさせることにより、連続保持（通電）が
可能となる。更に、ラッチングタイプにおいても、無励
磁保持力を低下することなく、消音効果が得られる。ま
た、ストロークエンドで可動鉄心に制動がかかるので、
被制御物への緩動作用が可能となる。また、第１の弾性
体のダンパー構造が、可動鉄心の動作に直接影響しない
ので、外部出力への影響がないものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に本実施例のソレノイドの断面図を示す。
尚、図１の左側は励磁前の状態を示し、右側は保持状態
を示している。また、図２は本実施例のソレノイドの吸
引力特性を示す図である。図１に示すように、フレーム
３、コイル４、円柱状の可動鉄心１等は従来と同様に構
成されており、円柱状の固定鉄心２はフレーム３の底部
に固着され、固定鉄心２の外周には円筒状の補助固定鉄
心６が上下動自在に配設されている。

【００１３】この補助固定鉄心６の下部はフランジ９が
周設されており、このフランジ９の上面とコイル４の下
端との間にバネ定数の低いリング状のゴム等の弾性体７
が設けてある。また、可動鉄心１と固定鉄心２とが直接
衝突しないように、可動鉄心１と固定鉄心２の間にゴム
等の弾性体８を介在させている。次に、動作について説
明する。

【００１４】励磁前補助固定鉄心６は、弾性体７によりＦ₀の力でフレーム
３のａ面に押しつけられている。励磁コイル４に電流を印加すると、可動鉄心１と固定鉄心２
の間に吸引力Ｆ₂が働き、可動鉄心１は弾性体８に衝突
するまで吸着動作を行う。なお、この位置が外部負荷側
より見たストローク０の位置である。

【００１５】補助固定鉄心６移動可動鉄心１が弾性体８に衝突後、可動鉄心１と補助固定
鉄心６間の吸引力Ｆ₃によりＦ₃−Ｆ₀の力で補助固定
鉄心６は可動鉄心１に衝突し、ｂ面で面吸着する（ｂ面
で保持力を出す）。なお、可動鉄心１が弾性体８に衝突
前に補助固定鉄心６が移動し、補助固定鉄心６が可動鉄
心１と衝突したとしても、他の一端がフリーであるた
め、衝撃をほとんど受けない。

【００１６】補助固定鉄心６と固定鉄心２の磁路は、そ
れぞれの内外周面に沿って平行であると共に、対向面積
が大きいため、補助固定鉄心６の位置による磁気抵抗の
変化は微少となり、補助固定鉄心６は容易に可動鉄心１
吸着位置まで移動可能となる。なお、磁気抵抗が変化す
れば、補助固定鉄心６と固定鉄心２間に吸引力が作用
し、移動を困難にする。

【００１７】保持（吸着）完了保持時、ソレノイドの主磁束は、可動鉄心１→補助固定
鉄心６→固定鉄心２→フレーム３→可動鉄心１の経路と
なる。補助固定鉄心６と固定鉄心２は平行磁極であり、
補助固定鉄心６の位置に関係なく、ほぼ同じであるた
め、補助固定鉄心６と固定鉄心２の隙間は非常に小さく
することができる。

【００１８】このため、補助固定鉄心６と固定鉄心２の
磁気抵抗は微少となり、保持（吸着）力が低下すること
を防ぎ、励磁電流を連続通電可能な保持電流へ下げるこ
とができる。尚、ソレノイドの構造が従来の図７のよう
な場合、連続通電可能電流にすると、保持力が図２に示
すｇまで下がり、保持が不可能となる。しかし、本実施
例のような構造とすることで、保持力は図２に示すｈと
なり、保持が可能となるものである。

【００１９】このように、本実施例では、吸引動作の衝
撃を弾性体８で受けるために、消音効果がある。つま
り、寿命が向上する。すなわち、可動鉄心１の吸着後、
補助固定鉄心６が可動鉄心１に衝突するが、衝突エネル
ギーが小さいので、無視することができる。また、最終
的に可動鉄心１と補助固定鉄心６とが面吸着するため、
保持（吸着）力の低下を防ぐことができるため、高出力
（低デューティ比）タイプにおいても、励磁電流をダウ
ンさせることにより、連続保持（通電）が可能となるも
のである。

【００２０】更に、ラッチングタイプにおいても、無励
磁保持力を低下することなく、消音効果が得られるもの
である。（実施例２）図３に実施例２のソレノイドの断面図を示
す。本実施例では、固定鉄心２の外周部に、その外周部
に沿って変位可能なフランジ９を有する補助固定鉄心６
を設け、補助固定鉄心６の下端とフレーム３の底部との
間に、内部に空気溜まり１２があるバネ定数の低い弾性
体１０を介在させている。

【００２１】上記弾性体１０は、内部の空気溜まり１２
内にある空気は、外部の空気と細い通路でつながるよう
に弾性体１０に小さな穴（弁を設けてもよい）を穿設し
たり、固定部に溝等を設けている。また、可動鉄心１と
補助固定鉄心６が直接衝突しないように可動鉄心１と補
助固定鉄心６との間に弾性体１１を介在させている。
尚、本実施例では、弾性体１０をブロー状に形成してい
るが、内部に空気溜まり１２が設けられた形状であれ
ば、どのような形状でも良い。

【００２２】次に、本実施例におけるソレノイドの動作
について説明する。無励磁状態（図３の状態）補助固定鉄心６は、バネ定数の低い弾性体１０によりＦ
₀の力でコイル４の下端面に押し付けられている。ここ
で、Ｆ₀は、弾性体１０の復原力を示している。

【００２３】可動鉄心１と補助固定鉄心６が衝突した
場合（図４の状態）コイル４に電流を印加すると、可動鉄心１と固定鉄心
２、補助固定鉄心６間に吸引力が生じ、可動鉄心１は吸
引され、可動鉄心１は、可動鉄心１と補助固定鉄心６間
に介在された弾性体１１に衝突する。この際、弾性体１
１、補助固定鉄心６を介して衝突力は、弾性体１０及び
弾性体１１の空気溜まり１２内の空気に圧縮力を伝え
る。弾性体１０内の空気は、細い通路を通して外の空気
とつながっているが、急激な圧縮のため、瞬間的に高圧
となり、可動鉄心１が固定鉄心２に衝突する前に、可動
鉄心１に急激に制動をかける。

【００２４】ここで、Ｆ₀は、瞬間的に弾性体１０の復
原力＋弾性体１０内の空気圧となる。可動鉄心１の保持状態へ（図５の状態）上記で瞬間的に高圧となった弾性体１０内の空気は、
細い通路を通ってゆっくり外部に出るため、可動鉄心１
は徐々に固定鉄心２に近づき、最終的に可動鉄心１と固
定鉄心２が直接面吸着する（ストローク０の位置）。

【００２５】ここでは、弾性体１０内の空気が抜けるに
従い、徐々に可動鉄心１が固定鉄心２に近付く。また、
Ｆ₀は弾性体１０の復原力を示している。そして、弾性
体１０内の空気は、細い通路を通ってゆっくり抜け、大
気圧を維持する。保持（吸着）完了保持時、ソレノイドの主磁束は、可動鉄心１→固定鉄心
２→フレーム３→可動鉄心１と完全に閉磁路となり、保
持（吸着）力が低下することを防ぎ、励磁電流を連続通
電可能な保持電流で下げることができる。

【００２６】復帰動作可動鉄心１の動作に直接関係するダンパー機構を持って
いないので、コイル４の電流を断つと、可動鉄心１は外
部復帰力により、速やかに初期位置に戻る。また、補助
固定鉄心６は弾性体１０の復原力（復原力により弾性体
１０内の空気溜まり１２は負圧となる）と、弾性体１０
内の空気溜まり１２への外部からの空気供給により、図
３の初期位置に移動し、復帰完了となる。

【００２７】尚、図６は本実施例のソレノイドの吸引力
特性を示し、上述のように弾性体１０の空気溜まり１２
の圧力が減り、合成負荷（＝外部負荷＋弾性体１０の復
原力）＋空気圧が図６に示すＦ₂以下になると、可動鉄
心１はストローク０に近づき、空気圧の下がり具合に合
わせてストローク０まで移動する。最終的に空気圧は大
気圧となり、負荷は図６に示すｋとなる。連続通電時の
保持力ｈは、ｋより大きいので、保持可能となる。

【００２８】このように本実施例では、可動鉄心１の吸
引動作の衝撃を弾性体１１及びエアーダンパーからなる
弾性体１０で受けるため、消音効果があると共に、可動
鉄心１と固定鉄心２の吸着面の寿命アップとなる。ま
た、最終的に可動鉄心１と固定鉄心２同士が面吸着する
ため、磁気抵抗の増加がなく、保持（吸着）力の低下が
ないので、高出力（低デューティ比）タイプにおいて、
励磁電流をダウンさせることにより、連続保持（通電）
が可能となる。

【００２９】更に、ラッチングタイプにおいても、無励
磁保持力を低下することなく、消音効果が得られる。ま
た、ストロークエンドで可動鉄心１に制動がかかるの
で、被制御物への緩動作用が可能となる。また、弾性体
１０のダンパー構造が、可動鉄心１の動作に直接影響し
ないので、外部出力への影響がないものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述のように、フレームの要所
に固着された固定鉄心と、軸方向に移動可能に配設さ
れ、上記固定鉄心と吸着する可動鉄心と、固定鉄心の外
周に軸方向に移動可能に設けられた補助固定鉄心と、コ
イルの励磁により可動鉄心が固定側の鉄心に吸着される
ときに吸着面に介在させた第１の弾性体と、この第１の
弾性体を介して可動鉄心が固定側の鉄心に吸引される時
に補助固定鉄心の可動鉄心への最終吸着位置へ進行停止
する際に補助固定鉄心の衝撃を和らげる第２の弾性体と
で構成したものであるから、吸引動作の衝撃を弾性体で
受けるため、消音効果があり、寿命を向上できる。ま
た、最終的に鉄心同士が面吸着するため、保持（吸着）
力の低下を防ぐことができ、高出力（低デューティ比）
タイプにおいても、励磁電流をダウンさせることによ
り、連続保持（通電）が可能となる。更に、ラッチング
タイプにおいても、無励磁保持力を低下することなく、
消音効果が得られる効果を奏するものである。

【００３１】また、請求項２においては、第１の弾性体
を可動鉄心と固定鉄心との吸着面に配設し、第２の弾性
体を固定鉄心の可動鉄心への吸引方向とは反対方向に押
し付けるように配設し、可動鉄心の吸着最終位置で可動
鉄心と補助固定鉄心とを面吸着させたものであるから、
請求項１と同様に、吸引動作の衝撃を弾性体で受けるた
め、消音効果があり、寿命を向上できる。また、最終的
に鉄心同士が面吸着するため、保持（吸着）力の低下を
防ぐことができ、高出力（低デューティ比）タイプにお
いても、励磁電流をダウンさせることにより、連続保持
（通電）が可能となる。更に、ラッチングタイプにおい
ても、無励磁保持力を低下することなく、消音効果が得
られるものである。

【００３２】更に、請求項３においては、第１の弾性体
を可動鉄心と補助固定鉄心との吸着面に配設し、第２の
弾性体をエアーダンパーにて構成し、この第２の弾性体
により補助固定鉄心を可動鉄心側に付勢させ、可動鉄心
の吸着最終位置で可動鉄心と固定鉄心とを面吸着させた
ものであるから、可動鉄心の吸引動作の衝撃を第２の弾
性体及びエアーダンパーからなる第１の弾性体で受ける
ため、消音効果があると共に、可動鉄心と固定鉄心の吸
着面の寿命アップとなる。また、最終的に可動鉄心と固
定鉄心同士が面吸着するため、磁気抵抗の増加がなく、
保持（吸着）力の低下がないので、高出力（低デューテ
ィ比）タイプにおいて、励磁電流をダウンさせることに
より、連続保持（通電）が可能となる。更に、ラッチン
グタイプにおいても、無励磁保持力を低下することな
く、消音効果が得られる。また、ストロークエンドで可
動鉄心に制動がかかるので、被制御物への緩動作用が可
能となる。また、第１の弾性体のダンパー構造が、可動
鉄心の動作に直接影響しないので、外部出力への影響が
ないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のソレノイドの断面図である。

【図２】同上の吸引力特性を示す図である。

【図３】同上の実施例２のソレノイドの無励磁状態にお
ける断面図である。

【図４】同上の可動鉄心と弾性体との衝突時における要
部断面図である。

【図５】同上の可動鉄心の保持状態を示す要部断面図で
ある。

【図６】同上の吸引力特性を示す図である。

【図７】従来例のソレノイドの断面図である。

【図８】他の従来例のソレノイドの断面図である。

【図９】更に他の従来例のソレノイドの断面図である。

【符号の説明】

１可動鉄心２固定鉄心３フレーム４コイル６補助固定鉄心７弾性体８弾性体９フランジ１０弾性体１１弾性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームの要所に固着された固定鉄心
と、軸方向に移動可能に配設され、上記固定鉄心と吸着
する可動鉄心と、固定鉄心の外周に軸方向に移動可能に
設けられた補助固定鉄心と、コイルの励磁により可動鉄
心が固定側の鉄心に吸着されるときに吸着面に介在させ
た第１の弾性体と、この第１の弾性体を介して可動鉄心
が固定側の鉄心に吸引される時に補助固定鉄心の可動鉄
心への最終吸着位置へ進行停止する際に補助固定鉄心の
衝撃を和らげる第２の弾性体とで構成したことを特徴と
するソレノイド。
【請求項２】第１の弾性体を可動鉄心と固定鉄心との
吸着面に配設し、第２の弾性体を固定鉄心の可動鉄心へ
の吸引方向とは反対方向に押し付けるように配設し、可
動鉄心の吸着最終位置で可動鉄心と補助固定鉄心とを面
吸着させたことを特徴とする請求項１記載のソレノイ
ド。
【請求項３】第１の弾性体を可動鉄心と補助固定鉄心
との吸着面に配設し、第２の弾性体をエアーダンパーに
て構成し、この第２の弾性体により補助固定鉄心を可動
鉄心側に付勢させ、可動鉄心の吸着最終位置で可動鉄心
と固定鉄心とを面吸着させたことを特徴とする請求項１
記載のソレノイド。