JPH06339258A - 多安定電磁石装置 - Google Patents
多安定電磁石装置Info
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- JPH06339258A JPH06339258A JP12411893A JP12411893A JPH06339258A JP H06339258 A JPH06339258 A JP H06339258A JP 12411893 A JP12411893 A JP 12411893A JP 12411893 A JP12411893 A JP 12411893A JP H06339258 A JPH06339258 A JP H06339258A
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Landscapes
- Linear Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小型軽量で製造コストも廉価であり操作性も良
く、かつ電池で作動する多安定電磁石装置を提供する。 【構成】固定子10は、ピッチPの磁極3a、3b、3
cにコイル2a、2bを巻付けたE字形鉄心1、永久磁
石4および磁極片5からなり、可動子20は磁性体7上
に、ピッチ3P/2で形成された複数の磁極8a、8
b、8c…から構成なる。磁極片5の端面長さは少なく
とも3P/2とし、固定子10・可動子20間に常時永
久磁石4の閉磁路を形成させる。コイル2a、2bに同
時に通電(組合わせは3通)し、磁極3a、3b、3c
と磁極8a、8b、8cの何れかの磁極間に、コイルと
永久磁石の磁束を重畳させて吸引力を発生させ可動子2
0を前或は後にステップ駆動させる。
く、かつ電池で作動する多安定電磁石装置を提供する。 【構成】固定子10は、ピッチPの磁極3a、3b、3
cにコイル2a、2bを巻付けたE字形鉄心1、永久磁
石4および磁極片5からなり、可動子20は磁性体7上
に、ピッチ3P/2で形成された複数の磁極8a、8
b、8c…から構成なる。磁極片5の端面長さは少なく
とも3P/2とし、固定子10・可動子20間に常時永
久磁石4の閉磁路を形成させる。コイル2a、2bに同
時に通電(組合わせは3通)し、磁極3a、3b、3c
と磁極8a、8b、8cの何れかの磁極間に、コイルと
永久磁石の磁束を重畳させて吸引力を発生させ可動子2
0を前或は後にステップ駆動させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気信号によって弁と
弁座間の開度を変化させて、所要の流体流量に調整する
流量調整弁装置のように、多段階の機械的安定状態の保
持と、安定状態相互間の移動を電気信号による多安定電
磁石の制御によって実施する多安定電磁石装置に関す
る。
弁座間の開度を変化させて、所要の流体流量に調整する
流量調整弁装置のように、多段階の機械的安定状態の保
持と、安定状態相互間の移動を電気信号による多安定電
磁石の制御によって実施する多安定電磁石装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来は、カム、レバー、ねじ或はラチェ
ット等の機械的機構を、単安定又は双安定電磁石によっ
て駆動する方式(実開昭63−164205公報および
特開昭61−74982号公報)が一般的に利用されて
おり、またモータ、例えばハイブリット型ステップモー
タ駆動方式(特開昭62−118174号公報)も公知
である。
ット等の機械的機構を、単安定又は双安定電磁石によっ
て駆動する方式(実開昭63−164205公報および
特開昭61−74982号公報)が一般的に利用されて
おり、またモータ、例えばハイブリット型ステップモー
タ駆動方式(特開昭62−118174号公報)も公知
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術の多安定電磁装置は、機械的な機構部品が煩雑で、
精密な加工と組立てを必要とし、小型軽量化に限度があ
り、さらに製造価格の高騰が避けられないという欠点が
あった。特に従来の電磁石駆動方式は、駆動方向の正逆
の任意の切替えが困難で、駆動時の騒音発生等、多安定
制御装置として本質的な問題点があった。
技術の多安定電磁装置は、機械的な機構部品が煩雑で、
精密な加工と組立てを必要とし、小型軽量化に限度があ
り、さらに製造価格の高騰が避けられないという欠点が
あった。特に従来の電磁石駆動方式は、駆動方向の正逆
の任意の切替えが困難で、駆動時の騒音発生等、多安定
制御装置として本質的な問題点があった。
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ることを課題とするものである。
ることを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するもので次の技術手段を採った。すなわち、所
定ピッチPで磁極3a,3b,3cを分岐端に形成する
と共に幹部の該磁極間にコイル2a,2bを巻装した断
面E字形鉄心1と、該断面E字形鉄心の幹部延長位置に
一磁極面を固設された永久磁石4と、該永久磁石の他の
磁極面に固設された磁極片5とを備え該各磁極3a,3
b,3cの端面および該磁極片5の端面を同一平面上に
配列した固定子10と;各該端面に対して微少間隙6を
介して対向しピッチ3P/nで形成された複数の磁極8
a,8b,8c…を備え該固定子10に対して平行にス
テップ移動する可動子20と;からなり、前記磁極片5
の端面の可動子のステップ移動方向長さは該固定子と該
可動子間に常時該永久磁石の起磁力に対する閉磁路を形
成させるよう形成したことを特徴とする多安定電磁石装
置である。但し、nは3の倍数を除く偶数とする。
を解決するもので次の技術手段を採った。すなわち、所
定ピッチPで磁極3a,3b,3cを分岐端に形成する
と共に幹部の該磁極間にコイル2a,2bを巻装した断
面E字形鉄心1と、該断面E字形鉄心の幹部延長位置に
一磁極面を固設された永久磁石4と、該永久磁石の他の
磁極面に固設された磁極片5とを備え該各磁極3a,3
b,3cの端面および該磁極片5の端面を同一平面上に
配列した固定子10と;各該端面に対して微少間隙6を
介して対向しピッチ3P/nで形成された複数の磁極8
a,8b,8c…を備え該固定子10に対して平行にス
テップ移動する可動子20と;からなり、前記磁極片5
の端面の可動子のステップ移動方向長さは該固定子と該
可動子間に常時該永久磁石の起磁力に対する閉磁路を形
成させるよう形成したことを特徴とする多安定電磁石装
置である。但し、nは3の倍数を除く偶数とする。
【0006】該可動子が該固定子10の該各磁極および
該磁極片の端面列に対して垂直方向に移動する帯状磁性
体7面で構成され、該帯状磁性体面上に、該磁極3a,
3b,3cに対し移動しながらそれぞれ対向する磁極8
a1,8a2,8a3…、8b1,8b2,8b3…、
8c1,8c2,8c3…列をそれぞれ所定ピッチPで
配設し、該各列の該磁極は順次該磁極幅だけずらせて配
設すると共に、該磁極片5と常時対向する帯状磁極9を
該列に並設すれば、応用範囲が広く多彩な多安定流量制
御に利用することができる。
該磁極片の端面列に対して垂直方向に移動する帯状磁性
体7面で構成され、該帯状磁性体面上に、該磁極3a,
3b,3cに対し移動しながらそれぞれ対向する磁極8
a1,8a2,8a3…、8b1,8b2,8b3…、
8c1,8c2,8c3…列をそれぞれ所定ピッチPで
配設し、該各列の該磁極は順次該磁極幅だけずらせて配
設すると共に、該磁極片5と常時対向する帯状磁極9を
該列に並設すれば、応用範囲が広く多彩な多安定流量制
御に利用することができる。
【0007】該可動子の移動方向が該固定子10の該各
磁極および該磁極片の端面列に対して角αを形成するよ
うにしてもよい。さらに、該固定子の該磁極に対する該
可動子の該磁極片の現対向位置を検知する検知手段と、
該可動子の各該磁極片を所定位置に移動させるための入
力手段と、該検知手段および該入力手段から該コイル2
a,2bのそれぞれに通電する通電極性を制御する制御
手段を設けると、操作が便利であり、好適である。
磁極および該磁極片の端面列に対して角αを形成するよ
うにしてもよい。さらに、該固定子の該磁極に対する該
可動子の該磁極片の現対向位置を検知する検知手段と、
該可動子の各該磁極片を所定位置に移動させるための入
力手段と、該検知手段および該入力手段から該コイル2
a,2bのそれぞれに通電する通電極性を制御する制御
手段を設けると、操作が便利であり、好適である。
【0008】
【作用】本発明の作用を理解を容易にするため、まず、
従来技術であるハイブリット型ステップモータを代表し
て、公知のソーヤのリニアモータの構成と作用を、図9
に基づいて説明する。図9(a)は、永久磁石4の両磁
極に、それぞれにコイル2aおよび2bを巻装した鉄心
1aおよび1bを固設し、磁極3a,3b,3c,3d
を形成した固定子10と、磁極3a,3b,3c,3d
の各端面と微少間隙6を介して、図示の矢印X方向に移
動可能に、複数の磁極8a,8b,8c…を対向させて
配設した可動子20からなるソーヤのリニアモータの構
成説明図である。また、図9(b)〜図9(e)はその
作動説明図である。
従来技術であるハイブリット型ステップモータを代表し
て、公知のソーヤのリニアモータの構成と作用を、図9
に基づいて説明する。図9(a)は、永久磁石4の両磁
極に、それぞれにコイル2aおよび2bを巻装した鉄心
1aおよび1bを固設し、磁極3a,3b,3c,3d
を形成した固定子10と、磁極3a,3b,3c,3d
の各端面と微少間隙6を介して、図示の矢印X方向に移
動可能に、複数の磁極8a,8b,8c…を対向させて
配設した可動子20からなるソーヤのリニアモータの構
成説明図である。また、図9(b)〜図9(e)はその
作動説明図である。
【0009】図9(b)において、永久磁石4の起磁力
による磁束をφm(実線矢印)とし、コイル2bに図示
極性の通電を実施したときの磁束をφi(点線矢印)と
し、φi≒φmと仮定した場合の磁束分布は、磁極3d
と8gの間では同方向に磁束が重畳されてφi+φmの
磁束が発生するが、磁極3cに対してはφiとφmが逆
方向に互いに相殺して磁束は殆ど零となる。一方、磁極
3aと3bに対しては、コイル2aの通電がないので、
φmは、両磁極にほぼ等量に分流する。
による磁束をφm(実線矢印)とし、コイル2bに図示
極性の通電を実施したときの磁束をφi(点線矢印)と
し、φi≒φmと仮定した場合の磁束分布は、磁極3d
と8gの間では同方向に磁束が重畳されてφi+φmの
磁束が発生するが、磁極3cに対してはφiとφmが逆
方向に互いに相殺して磁束は殆ど零となる。一方、磁極
3aと3bに対しては、コイル2aの通電がないので、
φmは、両磁極にほぼ等量に分流する。
【0010】従って、図9(b)に示す磁束分布によっ
て、磁極3dと8gの間には(φi+φm)2 に比例す
る電磁吸引力が作用し、図9(b)の状態から図9
(c)に示す磁極配置に移動し整列する。以下同様にし
て、図9(c)に示すような極性の通電を行なえば図9
(d)の状態に移動し、さらに図9(e)の状態から図
9(b)の状態に移動する。
て、磁極3dと8gの間には(φi+φm)2 に比例す
る電磁吸引力が作用し、図9(b)の状態から図9
(c)に示す磁極配置に移動し整列する。以下同様にし
て、図9(c)に示すような極性の通電を行なえば図9
(d)の状態に移動し、さらに図9(e)の状態から図
9(b)の状態に移動する。
【0011】従来のソーヤのリニアモータは、磁極3a
に対して磁極8bを注目すれば、図9(b)に示す磁極
3aに対して磁極8bが対向する位置から、図9
(c)、図9(d)、図9(e)およびその次のステッ
プ(図9(b)に相当)と4ステップの移動で磁極8c
は磁極3aに対向する。磁極8d,8e…も同様であ
る。すなわち、同一方向の移動に際して、4ステップの
移動で1サイクルを構成するよう磁極配置が形成され、
1対のコイル2a,2bの何れかに正、逆方向の通電を
行うによって、固定子10と可動子20間の任意の移動
を操作するものである。
に対して磁極8bを注目すれば、図9(b)に示す磁極
3aに対して磁極8bが対向する位置から、図9
(c)、図9(d)、図9(e)およびその次のステッ
プ(図9(b)に相当)と4ステップの移動で磁極8c
は磁極3aに対向する。磁極8d,8e…も同様であ
る。すなわち、同一方向の移動に際して、4ステップの
移動で1サイクルを構成するよう磁極配置が形成され、
1対のコイル2a,2bの何れかに正、逆方向の通電を
行うによって、固定子10と可動子20間の任意の移動
を操作するものである。
【0012】上述の従来技術の作動原理を参照して、本
願発明の作用を説明する。図1は本願の第1の実施例の
構成、作動説明図であり、図1(a)は構成説明図、図
1(b)〜図1(e)はその作動説明図である。本実施
例は図1(a)に示すように、E字形鉄心1の分岐端に
所定のピッチPで磁極3a,3b,3cを形成すると共
に、E字形鉄心1の幹部の各磁極間に1対のコイル2
a,2bを巻着し、鉄心1の幹部の延長位置に永久磁石
4を介して磁極片5を固設し、各磁極の端面および磁極
片の端面を同一平面上に配列した固定子10と、各端面
に対して微少間隙6を介して対向しピッチ3P/2で磁
性体7上に形成された複数の磁極8a,8b,8c…を
備え該固定子10に対して平行にステップ移動する可動
子20とからなり、磁極片5の端面の可動子のステップ
移動方向長さは少なくとも3P/2となるように構成す
れば好適であり、可動子20が移動しても固定子10と
可動子20間に常時永久磁石4の閉磁路が形成されるよ
うになっている。
願発明の作用を説明する。図1は本願の第1の実施例の
構成、作動説明図であり、図1(a)は構成説明図、図
1(b)〜図1(e)はその作動説明図である。本実施
例は図1(a)に示すように、E字形鉄心1の分岐端に
所定のピッチPで磁極3a,3b,3cを形成すると共
に、E字形鉄心1の幹部の各磁極間に1対のコイル2
a,2bを巻着し、鉄心1の幹部の延長位置に永久磁石
4を介して磁極片5を固設し、各磁極の端面および磁極
片の端面を同一平面上に配列した固定子10と、各端面
に対して微少間隙6を介して対向しピッチ3P/2で磁
性体7上に形成された複数の磁極8a,8b,8c…を
備え該固定子10に対して平行にステップ移動する可動
子20とからなり、磁極片5の端面の可動子のステップ
移動方向長さは少なくとも3P/2となるように構成す
れば好適であり、可動子20が移動しても固定子10と
可動子20間に常時永久磁石4の閉磁路が形成されるよ
うになっている。
【0013】図1(b)〜図1(e)によりその作動を
説明する。図1(b)において、コイル2a、2bに図
示極性の電流を同時に通電したときの磁束φi(点線矢
印)と永久磁石4の起磁力による磁束φm(実線矢印)
の重畳、相殺作用によって、磁極3bと8cの間にのみ
(φi+φm)2 に比例するの電磁吸引力が誘起され図
1(c)の磁極配置に移動する。以下同様に、図1
(c)から図1(d)に、図1(d)から図1(b)、
或は図1(e)から図1(f)、図1(f)から図1
(g)、さらに図1(g)から図1(e)へと、コイル
2a,2bへの通電極性の組合わせ変えることにより順
次移動させることができる。なお、コイル2a,2bに
同時に通電したときの磁束φi(点線矢印)は磁気抵抗
の大きい永久磁石4を通過せず、最寄りの対向する磁極
端面を介して固定子・可動子間に閉磁路を形成する。
説明する。図1(b)において、コイル2a、2bに図
示極性の電流を同時に通電したときの磁束φi(点線矢
印)と永久磁石4の起磁力による磁束φm(実線矢印)
の重畳、相殺作用によって、磁極3bと8cの間にのみ
(φi+φm)2 に比例するの電磁吸引力が誘起され図
1(c)の磁極配置に移動する。以下同様に、図1
(c)から図1(d)に、図1(d)から図1(b)、
或は図1(e)から図1(f)、図1(f)から図1
(g)、さらに図1(g)から図1(e)へと、コイル
2a,2bへの通電極性の組合わせ変えることにより順
次移動させることができる。なお、コイル2a,2bに
同時に通電したときの磁束φi(点線矢印)は磁気抵抗
の大きい永久磁石4を通過せず、最寄りの対向する磁極
端面を介して固定子・可動子間に閉磁路を形成する。
【0014】可動子を連続して同一方向に移動させる場
合、例えば磁極3aに注目すると、可動子の3ステップ
の移動で磁極8a,8b,8c…と順次対向して行くこ
とが分かる。ここで、本発明の装置と従来のハイブリッ
ト型ステップモータを比較する。本発明と従来例がほぼ
同一の外形寸法を持つと仮定すれば、本願は1対のコイ
ルの双方に同時通電を実施するのに対し、従来例では1
対のコイルの一方にのみ通電することに本質的な相違が
ある。周知の通り、電磁装置の機械的作用力はコイルへ
の入力アンペアターンの2乗、換言すれば、コイル部分
の容積の2乗に比例するので、本発明は従来例に比し外
形寸法が同一であれば、殆ど2倍以上の作用力を発揮す
るし、作用力を同一とすれば本願の方がより小型、軽量
化することができる。
合、例えば磁極3aに注目すると、可動子の3ステップ
の移動で磁極8a,8b,8c…と順次対向して行くこ
とが分かる。ここで、本発明の装置と従来のハイブリッ
ト型ステップモータを比較する。本発明と従来例がほぼ
同一の外形寸法を持つと仮定すれば、本願は1対のコイ
ルの双方に同時通電を実施するのに対し、従来例では1
対のコイルの一方にのみ通電することに本質的な相違が
ある。周知の通り、電磁装置の機械的作用力はコイルへ
の入力アンペアターンの2乗、換言すれば、コイル部分
の容積の2乗に比例するので、本発明は従来例に比し外
形寸法が同一であれば、殆ど2倍以上の作用力を発揮す
るし、作用力を同一とすれば本願の方がより小型、軽量
化することができる。
【0015】また、本発明では可動子の移動は上述のよ
うに3ステップで1サイクルを構成するのに対し、従来
例では4ステップで1サイクルを構成するので、制御回
路も含めて本発明の装置の方がより単純な構成となり、
製造コストの低減が可能となる。図2には、本願の第2
の実施例を示したものである。図2(a)は平面の説明
図、図2(b)は図2(a)のA−A矢視断面図、図2
(c)は図2(a)のB−B矢視断面図である。図1で
は、固定子10の磁極3a,3b,3cの配列と、可動
子20の磁極8a,8b,8c…の配列が、可動子20
の移動方向と全て平行しているが、本実施例では固定子
10aの磁極3a,3b,3cの配列が可動子20aの
移動方向に対して直交するよう構成されている。
うに3ステップで1サイクルを構成するのに対し、従来
例では4ステップで1サイクルを構成するので、制御回
路も含めて本発明の装置の方がより単純な構成となり、
製造コストの低減が可能となる。図2には、本願の第2
の実施例を示したものである。図2(a)は平面の説明
図、図2(b)は図2(a)のA−A矢視断面図、図2
(c)は図2(a)のB−B矢視断面図である。図1で
は、固定子10の磁極3a,3b,3cの配列と、可動
子20の磁極8a,8b,8c…の配列が、可動子20
の移動方向と全て平行しているが、本実施例では固定子
10aの磁極3a,3b,3cの配列が可動子20aの
移動方向に対して直交するよう構成されている。
【0016】すなわち、図2(a)に示すように、可動
子20aは、帯状磁性体7面上に、固定子10aの磁極
3a,3b,3cおよび磁極片5の端面列と直交する方
向に、所定ピッチPで磁極8a1,8a2,8a3…、
磁極8b1,8b2,8b3…、磁極8c1,8c2,
8c3…を3列に形成し、各列の磁極は順次各磁極幅だ
けずらせて配設すると共に、磁極片5と常時対向する帯
状磁極9を各磁極列に平行に配設したものである。本実
施例の作動は、図1のものと同一である。
子20aは、帯状磁性体7面上に、固定子10aの磁極
3a,3b,3cおよび磁極片5の端面列と直交する方
向に、所定ピッチPで磁極8a1,8a2,8a3…、
磁極8b1,8b2,8b3…、磁極8c1,8c2,
8c3…を3列に形成し、各列の磁極は順次各磁極幅だ
けずらせて配設すると共に、磁極片5と常時対向する帯
状磁極9を各磁極列に平行に配設したものである。本実
施例の作動は、図1のものと同一である。
【0017】図3は図2(c)の磁極片5の代わりにコ
イル2a,2bを巻着した鉄心1を備えたものであり、
また、図4は、図3の永久磁石を可動子側へ置換したも
のである。図3、図4のように構成すれば、図1、図2
の例に比較して駆動力を増強させることができ、また、
永久磁石の位置による制約を避けることが可能となり商
品適用範囲の多様化を図ることができる。
イル2a,2bを巻着した鉄心1を備えたものであり、
また、図4は、図3の永久磁石を可動子側へ置換したも
のである。図3、図4のように構成すれば、図1、図2
の例に比較して駆動力を増強させることができ、また、
永久磁石の位置による制約を避けることが可能となり商
品適用範囲の多様化を図ることができる。
【0018】上述の多安定電磁石装置は、可動子の移動
方向が、固定子の磁極および磁極片の端面列に対し、平
行又は直交方向であったが、図5に示す本願の第3の実
施例は、所定角度αを形成させたものである。なお、図
5(a)は固定子の側断面およびそれに対応する可動子
の幅方向断面の説明図、図5(b)は図5(a)のA−
A矢視断面図である。このような構成にすることによ
り、従来の機械的なねじ機構に代えて、電気的に操作可
能な電磁ねじ機構として作用させることが可能である。
この第3の実施例は上述の第1、第2の実施例と同様作
動させることができるので動作説明は省略する。
方向が、固定子の磁極および磁極片の端面列に対し、平
行又は直交方向であったが、図5に示す本願の第3の実
施例は、所定角度αを形成させたものである。なお、図
5(a)は固定子の側断面およびそれに対応する可動子
の幅方向断面の説明図、図5(b)は図5(a)のA−
A矢視断面図である。このような構成にすることによ
り、従来の機械的なねじ機構に代えて、電気的に操作可
能な電磁ねじ機構として作用させることが可能である。
この第3の実施例は上述の第1、第2の実施例と同様作
動させることができるので動作説明は省略する。
【0019】図6は、本発明装置を制御する制御ブロッ
ク図である。固定子の磁極に対する可動子の磁極片の現
対向位置を検知する検知手段17と、可動子の各磁極片
を所定位置に移動させるための入力手段18と、検知手
段17および入力手段18からコイル2a,2bのそれ
ぞれに通電する通電極性を制御する制御手段19を設け
たものである。すなわち、検知手段12によって、磁極
3a,3b,3cと、磁極8a,8b,8c…との関係
位置を求め、図1(b)〜図1(g)に示すように、コ
イル2a、2bに3様の極性の何れか所要の1様式の通
電を同時に行なって所定の方向に可動子20を移動させ
ることができる。
ク図である。固定子の磁極に対する可動子の磁極片の現
対向位置を検知する検知手段17と、可動子の各磁極片
を所定位置に移動させるための入力手段18と、検知手
段17および入力手段18からコイル2a,2bのそれ
ぞれに通電する通電極性を制御する制御手段19を設け
たものである。すなわち、検知手段12によって、磁極
3a,3b,3cと、磁極8a,8b,8c…との関係
位置を求め、図1(b)〜図1(g)に示すように、コ
イル2a、2bに3様の極性の何れか所要の1様式の通
電を同時に行なって所定の方向に可動子20を移動させ
ることができる。
【0020】
【実施例】本発明の具体的な実施例を図7に示す。図7
は図2の可動子20aを円筒状に形成したパルス駆動の
回転型多安定電磁石装置である。図7(a)は一部断面
の説明図であり、図7(b),(c),(d),
(e),(e)はそれぞれ、図7(a)のC−C,D−
D,E−E,F−F断面図である。
は図2の可動子20aを円筒状に形成したパルス駆動の
回転型多安定電磁石装置である。図7(a)は一部断面
の説明図であり、図7(b),(c),(d),
(e),(e)はそれぞれ、図7(a)のC−C,D−
D,E−E,F−F断面図である。
【0021】固定子10aは、薄肉の非磁性体パイプ1
1の管内に、鉄心1に巻装した1対のコイル2a,2b
と、それぞれのコイルを挾持し鉄心に連接した凸状の磁
極3a,3b,3cと、一方の極性磁極を鉄心1に他方
の極性磁極を円板状の磁極片5に連接する軸方行に磁化
された円環状永久磁石4とを、非磁性体軸12によって
同軸に固定して形成する。
1の管内に、鉄心1に巻装した1対のコイル2a,2b
と、それぞれのコイルを挾持し鉄心に連接した凸状の磁
極3a,3b,3cと、一方の極性磁極を鉄心1に他方
の極性磁極を円板状の磁極片5に連接する軸方行に磁化
された円環状永久磁石4とを、非磁性体軸12によって
同軸に固定して形成する。
【0022】可動子は、円筒状磁性体の内面に、固定子
の各磁極3a,3b,3cおよび磁極片5に対し、非磁
性体パイプ11を介して各磁極8a1〜8a4、8b1
〜8b4、8c1〜8c4および帯状磁極9から形成さ
れている。図7(b)、(c)、(d)は、可動子の各
磁極8a1〜8a4、8b1〜8b4、8c1〜8c4
と固定子の磁極3a,3b,3cとの位相関係を示した
ものである。すなわち、3ステップの移動より、固定子
の磁極と可動子の磁極が対向を繰返すよう構成されてい
る。
の各磁極3a,3b,3cおよび磁極片5に対し、非磁
性体パイプ11を介して各磁極8a1〜8a4、8b1
〜8b4、8c1〜8c4および帯状磁極9から形成さ
れている。図7(b)、(c)、(d)は、可動子の各
磁極8a1〜8a4、8b1〜8b4、8c1〜8c4
と固定子の磁極3a,3b,3cとの位相関係を示した
ものである。すなわち、3ステップの移動より、固定子
の磁極と可動子の磁極が対向を繰返すよう構成されてい
る。
【0023】本実施例においては、磁極数を固定子、可
動子とも4個としたが必要に応じて増減することができ
る。次に本発明を流量調節弁に適用した一実施例を図8
により説明する。図8(a)は縦断面図、図8(b)は
図8(a)の平面図、図8(c),(d),(e),
(f)はそれぞれ、図8(a)のG−G,H−H,I−
I,J−J矢視断面図を示す。本実施例は図7の固定子
と可動子を入替えたもので、外側が固定子、内側が可動
子となっている。
動子とも4個としたが必要に応じて増減することができ
る。次に本発明を流量調節弁に適用した一実施例を図8
により説明する。図8(a)は縦断面図、図8(b)は
図8(a)の平面図、図8(c),(d),(e),
(f)はそれぞれ、図8(a)のG−G,H−H,I−
I,J−J矢視断面図を示す。本実施例は図7の固定子
と可動子を入替えたもので、外側が固定子、内側が可動
子となっている。
【0024】固定子は、非磁性体ケース15aと固定し
た円筒状磁性体1cの筒内に、薄肉の非磁性体パイプ1
1を同軸に挿入し、円筒状磁性体1cの内側と非磁性体
パイプ11の外側との空間に、それぞれ円環状の磁極片
5、軸方向に磁化した円環状の永久磁石4、磁極片3
c、コイル2b、磁極片3b、コイル2a、磁極片3
a、そして円板状非磁性カバー15bの順に積重ねて円
筒状磁性体1cの端面を閉止、固定して形成する。
た円筒状磁性体1cの筒内に、薄肉の非磁性体パイプ1
1を同軸に挿入し、円筒状磁性体1cの内側と非磁性体
パイプ11の外側との空間に、それぞれ円環状の磁極片
5、軸方向に磁化した円環状の永久磁石4、磁極片3
c、コイル2b、磁極片3b、コイル2a、磁極片3
a、そして円板状非磁性カバー15bの順に積重ねて円
筒状磁性体1cの端面を閉止、固定して形成する。
【0025】本実施例の可動子は、本実施例の図5に示
すように可動子の磁極の配列を所定角度αをもたせるた
めに円筒形磁極面上に形成した。可動子は、非磁性体パ
イプ11内に摺動自在に挿通され、図8(c)、
(d)、(e)に示すように、可動子の各磁極8a1
〜,8b1〜,8c1〜は、固定子の磁極3a,3b,
3cとの間に所定の位相関係が得られるよう構成されて
いる。また、可動子には、固定子・可動子間に永久磁石
4の閉磁路を常時形成させるために、磁極片5に微少間
隙を介して対向する帯状磁極9を備えている。固定子・
可動子の各磁極の配置を詳しく説明する。
すように可動子の磁極の配列を所定角度αをもたせるた
めに円筒形磁極面上に形成した。可動子は、非磁性体パ
イプ11内に摺動自在に挿通され、図8(c)、
(d)、(e)に示すように、可動子の各磁極8a1
〜,8b1〜,8c1〜は、固定子の磁極3a,3b,
3cとの間に所定の位相関係が得られるよう構成されて
いる。また、可動子には、固定子・可動子間に永久磁石
4の閉磁路を常時形成させるために、磁極片5に微少間
隙を介して対向する帯状磁極9を備えている。固定子・
可動子の各磁極の配置を詳しく説明する。
【0026】固定子の各磁極3a,3b,3cは図8
(a)に示すように、G−G、H−H、I−Iの同一平
面上に配設され、これに対向する可動子の各磁極8a1
〜,8b1〜,8c1〜は、可動子のステップ回転と共
にその軸方向に所定の変移を行うように可動子の周上に
その軸と角度αを形成させて配列されている。弁部は、
弁棒21を介して可動子に固設した弁ゴム13、弁ゴム
13で押圧して流体の流れを閉止する弁座14、弁ゴム
13とケース15a間に設けたスプリング16等から構
成される。
(a)に示すように、G−G、H−H、I−Iの同一平
面上に配設され、これに対向する可動子の各磁極8a1
〜,8b1〜,8c1〜は、可動子のステップ回転と共
にその軸方向に所定の変移を行うように可動子の周上に
その軸と角度αを形成させて配列されている。弁部は、
弁棒21を介して可動子に固設した弁ゴム13、弁ゴム
13で押圧して流体の流れを閉止する弁座14、弁ゴム
13とケース15a間に設けたスプリング16等から構
成される。
【0027】次に、本実施例の流量調節弁の作動を説明
する。コイル2a,2bに通電していない場合には、図
8(a)の中心軸右側に示すように、弁座14はスプリ
ング16を介して弁ゴム13によって押圧され、流体の
流れは閉止されている。ここで、2a,2bに所定極性
の電流を通電し、固定子・可動子間に所定の回転変移を
発生させ、図8(a)の中心軸左側に示すように、弁ゴ
ム13と弁座14間の開口を制御して、流体の流量を所
定値に調整する。
する。コイル2a,2bに通電していない場合には、図
8(a)の中心軸右側に示すように、弁座14はスプリ
ング16を介して弁ゴム13によって押圧され、流体の
流れは閉止されている。ここで、2a,2bに所定極性
の電流を通電し、固定子・可動子間に所定の回転変移を
発生させ、図8(a)の中心軸左側に示すように、弁ゴ
ム13と弁座14間の開口を制御して、流体の流量を所
定値に調整する。
【0028】例えば、弁ゴム13と弁座14間の最大離
間距離を2mmと仮定すれば、本実施例では所定極性の
1パルス通電によって可動子は30°の回転変移が可能
であり、可動子の1回転(360°)によって、12ス
テップの変移操作となり、弁の全閉状態の1ステップを
除外し、少なくとも11ステップの機械的な静止、安定
状態の保持ができる。従って、可動子の1回転当たり、
2mm÷11=0.18mmの精密で的確な多段階の流
量制御が可能となる。
間距離を2mmと仮定すれば、本実施例では所定極性の
1パルス通電によって可動子は30°の回転変移が可能
であり、可動子の1回転(360°)によって、12ス
テップの変移操作となり、弁の全閉状態の1ステップを
除外し、少なくとも11ステップの機械的な静止、安定
状態の保持ができる。従って、可動子の1回転当たり、
2mm÷11=0.18mmの精密で的確な多段階の流
量制御が可能となる。
【0029】本流量調節弁は何等かの原因によってコイ
ルへの通電が停止されても、スプリング抗力によって弁
を閉止させ、フェイルセーフ機能を発揮させることがで
きる。本発明の実施例では、固定子の磁極ピッチをP、
可動子の磁極ピッチを3P/2に形成したが、可動子の
磁極ピッチは3P/n(nは3の倍数を除く偶数)に形
成しても同様な作用効果を奏するものである。
ルへの通電が停止されても、スプリング抗力によって弁
を閉止させ、フェイルセーフ機能を発揮させることがで
きる。本発明の実施例では、固定子の磁極ピッチをP、
可動子の磁極ピッチを3P/2に形成したが、可動子の
磁極ピッチは3P/n(nは3の倍数を除く偶数)に形
成しても同様な作用効果を奏するものである。
【0030】
【発明の効果】本発明は、従来技術に比して、次のよう
な顕著な効果を発揮して、産業、民生の広範な諸分野に
貢献することができる。 (1)多段階機械的位置の精密で的確な電気制御ができ
る。 (2)電磁装置に高感度特性をもたせて、装置の小型、
軽量化、或は省エネルギー化により電池電源を利用する
ことができる。 (3)構成が単純で頑丈である。 (4)動作時に騒音を発生しない。 (5)量産に適し製造コストの低減が可能である。
な顕著な効果を発揮して、産業、民生の広範な諸分野に
貢献することができる。 (1)多段階機械的位置の精密で的確な電気制御ができ
る。 (2)電磁装置に高感度特性をもたせて、装置の小型、
軽量化、或は省エネルギー化により電池電源を利用する
ことができる。 (3)構成が単純で頑丈である。 (4)動作時に騒音を発生しない。 (5)量産に適し製造コストの低減が可能である。
【図1】本発明の第1の実施例の側断面の説明図であ
り、図1(a)は可動子、固定子の各磁極片の対向位置
関係示し、図1(b)〜図1(g)はコイルの通電方向
と可動子のステップ駆動の関係を示したものである。
り、図1(a)は可動子、固定子の各磁極片の対向位置
関係示し、図1(b)〜図1(g)はコイルの通電方向
と可動子のステップ駆動の関係を示したものである。
【図2】本発明の第2の実施例の説明図であり、図2
(a)は平面の説明図、図2(b)は図2(a)のA−
A矢視断面図、図2(c)は図2(a)のB−B矢視断
面図である。
(a)は平面の説明図、図2(b)は図2(a)のA−
A矢視断面図、図2(c)は図2(a)のB−B矢視断
面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の応用例の説明図であ
り、永久磁石を固定子側に設けたものである。
り、永久磁石を固定子側に設けたものである。
【図4】本発明の第2の実施例の応用例の説明図であ
り、永久磁石を可動子側に設けたものである。
り、永久磁石を可動子側に設けたものである。
【図5】本発明の第3の実施例の説明図であり、図5
(a)は固定子の側断面およびそれに対応する可動子の
幅方向断面の説明図、図5(b)は図5(a)のA−A
矢視断面図である。
(a)は固定子の側断面およびそれに対応する可動子の
幅方向断面の説明図、図5(b)は図5(a)のA−A
矢視断面図である。
【図6】本発明を制御する制御ブロック図である。
【図7】本発明の一実施例の構造説明図であり、図7
(a)は縦断面を示す。図7(b)は図7(a)のC−
C矢視断面図、図7(c)は図7(a)のD−D矢視断
面図、7(d)は図7(a)のE−E矢視断面図、図7
(e)は図7(a)のF−F矢視断面図である。
(a)は縦断面を示す。図7(b)は図7(a)のC−
C矢視断面図、図7(c)は図7(a)のD−D矢視断
面図、7(d)は図7(a)のE−E矢視断面図、図7
(e)は図7(a)のF−F矢視断面図である。
【図8】本発明を流量調節弁に適用した一実施例の構造
説明図であり、図8(a)は縦断面図、図8(b)は図
8(a)の平面図、図8(c)は図8(a)のG−G矢
視断面図、図8(d)は図8(a)のH−H矢視断面
図、図8(e)は図8(a)のI−I矢視断面図、図8
(f)は図8(a)J−J矢視断面図である。
説明図であり、図8(a)は縦断面図、図8(b)は図
8(a)の平面図、図8(c)は図8(a)のG−G矢
視断面図、図8(d)は図8(a)のH−H矢視断面
図、図8(e)は図8(a)のI−I矢視断面図、図8
(f)は図8(a)J−J矢視断面図である。
【図9】従来例の側断面の説明図であり、図9(a)は
可動子、固定子の各磁極片の対向位置関係示し、図9
(b)〜図9(e)はコイルの通電方向と可動子のステ
ップ駆動の関係を示したものである。
可動子、固定子の各磁極片の対向位置関係示し、図9
(b)〜図9(e)はコイルの通電方向と可動子のステ
ップ駆動の関係を示したものである。
1,1a,1b 鉄心 1c 円筒状
磁性体 2a,2b コイル 3a,3b,
3c 磁極(固定子) 4 永久磁石 5 磁極片(固定子) 6 間隙 7 帯状磁性体(可動子) 8a,8a1,8a2,8a3,8b,8b1,8b
2,8b3,8c,8c1,8c2,8c3
磁極(可動子) 9 帯状磁極 10,10a
固定子 11 非磁性体パイプ 12 非磁性
体軸 13 弁ゴム 14 弁座 15a 非磁性体ケース 15b 非磁性体カバー 16 スプリング 17 検知手段 18 入力手段 19 制御手段 20,20a 可動子 21 弁棒 φi コイル通電による磁束 φm 永久磁石の磁束
磁性体 2a,2b コイル 3a,3b,
3c 磁極(固定子) 4 永久磁石 5 磁極片(固定子) 6 間隙 7 帯状磁性体(可動子) 8a,8a1,8a2,8a3,8b,8b1,8b
2,8b3,8c,8c1,8c2,8c3
磁極(可動子) 9 帯状磁極 10,10a
固定子 11 非磁性体パイプ 12 非磁性
体軸 13 弁ゴム 14 弁座 15a 非磁性体ケース 15b 非磁性体カバー 16 スプリング 17 検知手段 18 入力手段 19 制御手段 20,20a 可動子 21 弁棒 φi コイル通電による磁束 φm 永久磁石の磁束
Claims (4)
- 【請求項1】 所定ピッチ(P)で磁極(3a,3b,
3c)を分岐端に形成すると共に幹部の該磁極間にコイ
ル(2a,2b)を巻装した断面E字形鉄心(1)と、
該断面E字形鉄心の幹部延長位置に一磁極面を固設され
た永久磁石(4)と、該永久磁石の他の磁極面に固設さ
れた磁極片(5)とを備え該各磁極(3a,3b,3
c)の端面および該磁極片(5)の端面を同一平面上に
配列した固定子(10)と;各該端面に対して微少間隙
(6)を介して対向しピッチ3P/nで形成された複数
の磁極(8a,8b,8c…)を備え該固定子(10)
に対して平行にステップ移動する可動子(20)と;か
らなり、前記磁極片(5)の端面の可動子のステップ移
動方向長さは該固定子と該可動子間に常時該永久磁石の
起磁力に対する閉磁路を形成させるよう形成したことを
特徴とする多安定電磁石装置。但し、nは3の倍数を除
く偶数とする。 - 【請求項2】 該可動子が該固定子(10)の該各磁極
および該磁極片の端面列に対して垂直方向に移動する帯
状磁性体(7)面で構成され、該帯状磁性体面上に、該
磁極(3a,3b,3c)に対し移動しながらそれぞれ
対向する磁極(8a1,8a2,8a3…)、(8b
1,8b2,8b3…)、(8c1,8c2,8c3
…)列をそれぞれ所定ピッチ(P)で配設し、該各列の
該磁極は順次該磁極幅だけずらせて配設すると共に、該
磁極片(5)と常時対向する帯状磁極(9)を該列に並
設した請求項1記載の多安定電磁石装置。 - 【請求項3】 該可動子の移動方向が該固定子(10)
の該各磁極および該磁極片の端面列に対して角(α)を
形成した請求項2記載の多安定電磁石装置。 - 【請求項4】 該固定子の該磁極に対する該可動子の該
磁極片の現対向位置を検知する検知手段と、該可動子の
各該磁極片を所定位置に移動させるための入力手段と、
該検知手段および該入力手段から該コイル(2a,2
b)のそれぞれに通電する通電極性を制御する制御手段
を備えた請求項2から4の何れか一つの項記載の多安定
電磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12411893A JPH06339258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 多安定電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12411893A JPH06339258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 多安定電磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339258A true JPH06339258A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14877372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12411893A Withdrawn JPH06339258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 多安定電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06339258A (ja) |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP12411893A patent/JPH06339258A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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