JPH07153623A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中央に往復駆動されるプランジヤと、プラン
ジヤの対向面が同極性に着磁された永久磁石と、駆動コ
イルと、閉磁気回路を形成する固定ヨークとコ字形のサ
イドヨークと、サイドヨークの底面のＬ字形の補助サイ
ドヨークの折り曲げ部とプランジヤとの間に空隙を設け
た単電源駆動の電磁アクチュエータにおいて、プランジ
ヤが折り曲げ部から固定ヨーク側に駆動される吸引と、
固定ヨークから折り曲げ部に駆動される復帰時の駆動電
流の非対称を防止する。 【構成】 プランジヤの固定ヨーク側の端部にテーパ角
が３０度ないし９０度のテーパと、折り曲げ部側は直角
に切落し、両端接合面に空隙を折り曲げ部側に厚く取り
つけ、プランジヤを折り曲げ部から固定ヨーク側に駆動
するのに２分割巻きした駆動コイル１７ａ，１７ｂの駆
動コイルの巻数又は巻線抵抗を変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸引と復旧の動作を行う
往復駆動するプランジヤと、プランジヤを含む磁気回路
に磁束を形成する永久磁石と、プランジヤを動作させる
プランジヤの周囲に巻回された駆動コイルと、永久磁石
とプランジヤと磁気回路を形成するサイドヨーク、又は
補助サイドヨークからなり、かつ単電源を用いてプラン
ジヤを安定に駆動するよう構成した電磁アクチュエータ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁アクチュエータの外観斜視図
を図１１，図１２に、及び図１２に示す電磁アクチュエ
ータの作動状態を示す縦断面図を図１３に示す。図１３
において、中心にその長軸方向に往復駆動される軟磁性
材からなるプランジヤ１と、プランジヤ１の長軸方向に
対し直角方向にその対向面が同じ極性に着磁された永久
磁石１５ａ，１５ｂと、永久磁石１５ａ，１５ｂに接し
てプランジヤの周囲に巻回された駆動コイル１７と、プ
ランジヤの長軸方向のプランジヤに接して設けられた軟
磁性材からなる固定ヨーク１３と、固定ヨーク１３に接
して前記駆動コイル１７を包み永久磁石１５ａ，１５ｂ
の外側面に接する軟磁性材からなる断面コ字形のサイド
ヨーク１２と、コ字形のサイドヨークの底面に軟磁性材
からなる断面Ｌ字形の補助サイドヨーク１４を取付け、
Ｌ字形補助サイドヨークの先端をプランジヤの長軸の延
長方向へ折り曲げた折り曲げ部１４ａを形成し、プラン
ジヤ１と折り曲げ部１４ａとの間に空隙Ａを設け、プラ
ンジヤの端面にプランジヤの長軸方向と同一方向に取付
けたピンプランジヤを案内する案内孔２１を折り曲げ部
１４ａに設け、プランジヤ１が固定ヨーク１３と折り曲
げ部１４ａとの間で往復駆動されるように構成された図
１２の電磁アクチュエータと、図１２に示すコ字形のサ
イドヨーク１２の底面の一端を前方へ延在させて、先端
をプランジヤの長軸の延長方向へ折り曲げた折り曲げ部
１２ｂを形成し、プランジヤ１と折り曲げ部１２ｂとの
間に空隙を形成して、プランジヤ１が固定ヨーク１３と
折り曲げ部との間で往復駆動されるように構成された図
１１に示す電磁アクチュエータと、図１２に示すＬ字形
の補助サイドヨークの代わりにコ字形補助サイドヨーク
のコ字の開口側をサイドヨーク１２の外周面に接して、
コ字の背面の内側面とプランジヤとの間に空隙を形成し
た電磁アクチュエータ（図示せず）等がある。

【０００３】従来の図１１及び図１２、図１３に示す電
磁アクチュエータは、１つの駆動コイル１７に流す電流
の方向と永久磁石が作る磁界によりプランジヤを駆動し
ている。即ち図１３（ａ）において、固定ヨーク１３に
接合しているプランジヤ１を補助サイドヨーク１４の折
り曲げ部１４ａ方向に移動する復帰の時は、永久磁石１
５ａ，１５ｂ及びコ字形サイドヨーク１２，固定ヨーク
１３，プランジヤ１を通る磁束Φ₁と、永久磁石１５
ａ，１５ｂ、補助サイドヨーク１４と、折り曲げ部１４
ａと空隙Ａを通る磁束Φ₂とにおいて、駆動コイル１７
により磁束Φ₁の方向と逆方向の磁界を作りΦ₂＞Φ₁の
条件にし、プランジヤ１を補助サイドヨークの折り曲げ
部１４ａ方向へ移動させて図１３（ｂ）の状態にし、プ
ランジヤ１の他端は折り曲げ部１４ａの内面に密接し、
復帰状態になる。

【０００４】次に図１３（ｂ）おいて、プランジヤ１が
補助サイドヨーク１４の折り曲げ部１４ａに接している
状態から固定ヨーク１３の方向に移動させる吸引の時に
は、永久磁石１５ａ，１５ｂからサイドヨーク１２，補
助サイドヨーク１４，補助サイドヨークの折り曲げ部１
４ａとプランジヤ１を経由する磁束Φ₃と、永久磁石１
５ａ，１５ｂと、サイドヨーク１２と、固定ヨーク１３
と、空隙Ａと、プランジヤ１とを通る磁束Φ₄との間で
Φ₄＞Φ₃の条件を満足するよう駆動コイル１７に磁束Φ
₄の方向と同一方向の磁界を形成する電流を流す。

【０００５】この時、磁束Φ₃を形成する磁気回路には
空隙が存在しないため、従ってプランジヤ１の接合面と
折り曲げ部１４ａとの間には非常に強い吸引力が作用し
ている状態にある。一方磁束Φ₄を形成する磁気回路に
は、固定ヨーク１３とプランジヤ１との間には空隙Ａが
存在しており、空隙Ａに磁束Φ₃の値よりも高い磁束を
形成するためには駆動コイル１７に大きな励磁アンペア
ターン（ＡＴ）を必要とし、従って図１３（ａ）に示す
プランジヤの位置から図１３（ｂ）に示す位置に移す復
帰と、図１３（ｂ）のプランジヤの位置から図１３
（ａ）の位置に移動させる吸引の作動を行わせるための
駆動コイルに流す電流の値は、吸引の動作を行う時には
大きな値の電流を必要とし、駆動コイルに流す電流が吸
引と復帰との動作において、吸引する時に駆動コイルに
流す電流は大きな値となり、非対称な励磁電流を必要と
する問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、図１１ない
し図１３に示すような永久磁石に対し一方側に駆動コイ
ルを設置し構成した電磁アクチュエータにおいて、単電
源によりプランジヤを駆動する時、駆動コイルに流す駆
動電流によりプランジヤを吸引又は復帰させるのに、大
きな非対称駆動電流を流さずにプランジヤを安定に駆動
出来る電磁アクチュエータとすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による永久磁石の
片側のみに駆動コイルを巻回して双安定型に形成した電
磁アクチュエータは、プランジヤを吸引側又は復帰側に
往復して駆動するために、駆動コイルに流す吸引の動作
と復帰の動作を行う駆動電流の値をほぼ同じ値にして駆
動出来る電磁アクチュエータとするにある。その第一は
プランジヤの固定ヨークに接する接合面と、サイドヨー
ク又は補助サイドヨークの折り曲げ部に接する接合面と
の面積の比を変え、及びプランジヤの外径からサイドヨ
ーク又は補助サイドヨークの折り曲げ部又は固定ヨーク
に接する接合面方向に、プランジヤの両端にテーパを設
ける。

【０００８】第二には、固定ヨーク側と、サイドヨーク
又は補助サイドヨークの折り曲げ部とプランジヤの接合
面の間に、間隙の長さを調節するため長さの異なる非磁
性の空隙を介挿した構造にし、プランジヤの接合面と、
固定ヨーク、又はサイドヨークの折り曲げ部、又は補助
サイドヨークの折り曲げ部が接合した時の吸引力の値
を、介挿した非磁性材の厚さにより調整する。

【０００９】第三は駆動コイルに互いに逆方向の磁界を
形成する２つの巻線を巻回し、プランジヤを復帰側に移
動させる磁界を作る駆動コイルと、吸引側に駆動する駆
動コイルの巻回数を変えるか、巻線の電気抵抗の値を変
え、非対称な励磁アンペアターンを必要とする復帰状態
から吸引状態、吸収状態から復帰状態にプランジヤを往
復駆動する時に、駆動コイルに流す電流の値を大きな非
対称な電流の値とすることなく励磁を可能にした構成と
する。

【００１０】１．即ち本発明は、軟磁性材からなり往復
駆動されるプランジヤと、該プランジヤの外周に接しプ
ランジヤの長軸方向と直角方向にプランジヤの外周に対
向する面が同極性に着磁された２分割の永久磁石と、永
久磁石の一端に接しプランジヤの外周に巻回された駆動
コイルと、プランジヤの長軸方向の端面に接合する軟磁
性材からなる固定ヨークと、該固定ヨークに接続しプラ
ンジヤと駆動コイルと永久磁石を内部に包み永久磁石の
両外側面に接合する軟磁性材からなる断面がコ字形のサ
イドヨークと、該コ字形サイドヨークのコ字形の一端を
永久磁石を間に駆動コイルの反対側に延在させて先端を
プランジヤの長軸の延長方向に折り曲げ形成した折り曲
げ部と、該折り曲げ部と前記プランジヤの間に空隙を形
成するか、又は前記コ字形のサイドヨークの底面に先端
をプランジヤの長軸方向に折り曲げた折り曲げ部を設け
た軟磁性材からなる断面がＬ字形の補助サイドヨークの
前記折り曲げ部と前記プランジヤとの間に空隙を形成す
るか、又は前記コ字形のサイドヨークの上下外側面に接
合する軟磁性材からなるコ字形補助サイドヨークのコ字
形の背面の内側面とプランジヤとの間に空隙を形成し
て、単電源で駆動コイルを励磁するように構成してなる
電磁アクチュエータにおいて、固定ヨーク及びサイドヨ
ーク又は補助サイドヨーク又はコ字形補助サイドヨーク
に接合する前記プランジヤの接合面とプランジヤの外周
面との間に、テーパ角が１８０度ないし３０度のテーパ
を設けてなることを特徴とする電磁アクチュエータであ
る。

【００１１】２．本発明は、上述の１項に記載の電磁ア
クチュエータにおいて、サイドヨークの折り曲げ部、又
は補助サイドヨークの折り曲げ部、又はコ字形補助サイ
ドヨークのコ字の背面の内側面と、及び固定ヨークに接
合するプランジヤの接合面が、プランジヤの長軸方向に
直角な面と、接合面からプランジヤの外周面にテーパ角
が９０度ないし３０度のテーパを設けたプランジヤから
なることを特徴とする電磁アクチュエータである。

【００１２】３．本発明は、上述の１項又は２項に記載
の電磁アクチュエータにおいて、プランジヤの接合面に
非磁性キャップ、又は空隙を形成する非磁性インサート
を取付けてなることを特徴とする電磁アクチュエータで
ある。

【００１３】４．本発明は、上述の１項又は２項に記載
の電磁アクチュエータにおいて、プランジヤの外周面に
一体にテフロン、又は非磁性金属層を被覆してなること
を特徴とする電磁アクチュエータである。

【００１４】５．本発明は、上述の３項又は４項又は５
項に記載の電磁アクチュエータにおいて、コ字形のサイ
ドヨークの折り曲げ部と、又はＬ字形の補助サイドヨー
クの折り曲げ部と、又はコ字形補助サイドヨークのコ字
の背面の内側面とに接合するプランジヤの接合面に形成
する非磁性の空隙の厚さを、固定ヨークとプランジヤの
接合面との間の非磁性の空隙より厚く形成してなること
を特徴とする電磁アクチュエータである。

【００１５】６．本発明は、上述の１項又は２項に記載
の電磁アクチュエータにおいて、駆動コイルを巻回数の
異なる２つの巻線にし、プランジヤを復帰状態から吸引
状態に駆動する駆動コイルの巻数をプランジヤを吸引状
態から復帰状態に駆動する駆動コイルの巻数より多い巻
回数になるように構成してなることを特徴とする電磁ア
クチュエータである。

【００１６】７．本発明は、上述の１項又は２項に記載
の電磁アクチュエータにおいて、駆動コイルを線径が異
なる２つの巻線にし、プランジヤを復帰状態から吸引状
態に駆動する駆動コイルの巻線径を太くし巻線抵抗を小
さく、プランジヤを吸引状態から復帰状態に駆動する駆
動コイルの巻線径を細く巻線抵抗を大きくし巻線して構
成してなることを特徴とする電磁アクチュエータであ
る。

【００１７】８．本発明は、上述の５項に記載の電磁ア
クチュエータに６項又は７項に記載の電磁アクチュエー
タのいずれか一つ以上を組合わせてなることを特徴とす
る電磁アクチュエータである。

【００１８】

【作用】本発明ではプランジヤが固定ヨークに接合して
いる吸引状態から、サイドヨークの折り曲げ部又は補助
サイドヨークの折り曲げ部又はコ字形補助サイドヨーク
のコ字の背面の内側に接合する復帰状態にする復帰動作
と、復帰状態から吸引状態にする吸引動作を行う時、単
電源により駆動する駆動コイルに流す電流の値を、復帰
動作と吸引動作時に夫々の駆動コイルに流す電流の値が
大きな非対称な値にならないように構成したものであ
り、その第一の例は固定ヨークに接合するプランジヤの
接合面の面積と、折り曲げ部、又はコ字の背面内側に接
するプランジヤの接合面の面積との間に差を設け、互い
に接合した時の吸着力に差を設ける。

【００１９】第二の例はプランジヤの端部形状をプラン
ジヤの直径に比べて接合面の径を小さくしてプランジヤ
の先端を接合面方向の先端にテーパ又は段付きテーパを
有する接合面にする。プランジヤの先端の接合面と、固
定ヨーク、及び固定ヨークと反対側のサイドヨーク及び
補助サイドヨークの折り曲げ部、又はコ字形補助サイド
ヨークのコ字の背面の内側の接合する接合面とに、先端
にテーパを形成することにより、テーパの角度によりプ
ランジヤの接合面と固定ヨーク及び折り曲げ部の接合面
との間に、空隙が存在する時の永久磁石が空隙内に作る
磁束と駆動コイルが作る磁界（磁束）に対し、プランジ
ヤの端部形状により反磁界の値を異にし、プランジヤの
端面がプランジヤの長軸に対し直角に切落された形状の
時（テーパ角１８０度）には、プランジヤが固定ヨー
ク、又は折り曲げ部に密接している時は吸着力は非常に
大きいが、プランジヤの接合面と固定ヨーク又は折り曲
げ部との間に空隙が存在すると、プランジヤの端面の反
磁界が大きいためプランジヤ内に生ずる磁束の値が小さ
くなり接合面とプランジヤ間の吸引力は空隙長により急
激に減小する。従って、サイドヨークの折り曲げ部に接
するプランジヤの面は、テーパ角を大きくする。

【００２０】一方プランジヤの端部にテーパを形成して
ある時は、永久磁石の磁束、及び駆動コイルによる磁界
（磁束）は、プランジヤの端部による反磁界の値が小さ
くなるので、プランジヤ内に磁束（磁界）が入りやす
く、かつ空隙長の長さに対する吸引力の低減する値の差
が小さくなり、特に固定ヨークに接するプランジヤの端
部のテーパ角を小さくすることにより、空隙長が長くて
もプランジヤの吸引力を大きくでき、駆動電流を小さく
できる。

【００２１】本発明では、プランジヤの両端部に形成す
るテーパ角の値はサイドヨーク対向側は１８０度ないし
６０度、固定ヨーク対向側は９０度ないし３０度の間が
好ましく、９０度以上では空隙長による吸引力の値の差
が大きくなり、一方３０度以下では空隙長に対する吸引
力の差が小さく、実用上テーパ角は３０度もあればよ
い。

【００２２】又、プランジヤ先端の接合面と折り曲げ
部、及びプランジヤと固定ヨークとの間に非磁性材から
なるキャップ、又はスペーサを介挿することにより、プ
ランジヤの接合面と折り曲げ部の接合面、及びプランジ
ヤの接合面と固定ヨークの接合面が接合した時に互いに
密接した時の吸引力を低減して、プランジヤの吸引動作
及び復帰動作を行う時の過大な駆動電流が必要となるの
を防止する。

【００２３】本発明の電磁アクチュエータのプランジヤ
部分の構造は、折り曲げ部に接するプランジヤの接合面
はテーパ角１８０゜（プランジヤの長軸方向に対し直角
な端面）か、又はテーパ角を９０度にし、折り曲げ部と
プランジヤとの間に介挿し空隙を形成する非磁性材のキ
ャップの厚さを固定ヨーク側より厚くし、一方固定ヨー
クに対向し接合するプランジヤの端部はテーパ角を３０
度ないし６０度と小さい形状とすることが好ましく、又
固定ヨークとプランジヤとの間に介挿する非磁性材キャ
ップの厚さによる空隙の長さは折り曲げ部側より薄くす
ることにより、吸引状態、及び復帰状態におけるプラン
ジヤと固定ヨーク及び折り曲げ部との吸着力を保持し、
吸引動作時のプランジヤの固定ヨーク側への吸引を容易
にし、復帰動作時と吸引動作時の駆動コイルに流れる電
流値の差を小さくする。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の電磁アクチュエータに用い
る両端にテーパを設けたプランジヤ１の斜視図である。
プランジヤ１の固定ヨーク側の接合面１ａ側にはプラン
ジヤの外径から接合面１ａの方向に固定ヨーク側テーパ
２を設けてあり、又プランジヤ１のサイドヨーク、又は
補助サイドヨークの折り曲げ部、又はコ字形補助サイド
ヨークの背面の内側と接する接合面１ｂ側には接合面１
ｂの方向にサイドヨーク側テーパ３を設け、接合面１ｂ
からプランジヤ１の中心を通りピンプランジヤを取付け
る割り溝５と、プランジヤの往復運動により駆動される
外部機構と連結する連結棒を取付ける取付け穴４が設け
られている。

【００２５】図２は本発明の電磁アクチュエータに用い
るプランジヤ１の他の実施例を示す平面図で、固定ヨー
クとプランジヤ１の端面の接合面１ａ側にプランジヤの
長軸方向に対し直角な面と、中心方向に所定のテーパ２
ａを有する段付きのテーパを設けた構造であり、同様に
サイドヨーク、又は補助サイドヨークの折り曲げ部、又
はコ字形補助サイドヨークの背面の内側と接する接合面
１ｂ側には、プランジヤ１の端面に、プランジヤの端面
の長軸方向に直角な面と接合面１ｂ方向にテーパ３ａを
設けた段付きのテーパを設けた形状である。

【００２６】図３にプランジヤ１の端面のテーパの形状
と、プランジヤの接合面が固定ヨーク側に吸引され吸引
状態にあり、駆動コイルにほぼ１００アンペアターン程
の励磁アンペアターンの磁界を加えた時の、固定ヨーク
の接合面とプランジヤの接合面間の空隙長と吸引力との
関係を示す特性図を示す。なお、駆動コイルに加えられ
る励磁アンペアターンの磁界は永久磁石の着磁方向に加
えられる。

【００２７】図３（ａ）に示す（イ）ないし（ホ）の特
性曲線におけるプランジヤの端面形状は、図３（ｂ）の
（イ）ないし（ホ）に対応する。プランジヤの端面のテ
ーパはプランジヤの長軸方向と直角に切落した形状（テ
ーパ角１８０度）（イ）、及びテーパ角９０度（ロ）、
テーパ角６０度（ハ）、テーパ角３０度（ニ）、及び外
周端が長軸方向に直交した面と接合面方向に３０度のテ
ーパ角を組合わせ設けた端部（ホ）を有するプランジヤ
である。

【００２８】本実施例ではプランジヤは軟鋼材で、プラ
ンジヤの直径が７ｍｍ、接合面１ａの直径は４ｍｍ、プ
ランジヤの長さは４０ｍｍで、永久磁石には残留磁束密
度が０．４Ｔのフェライト磁石を用い、図３（ａ）に示
す吸引力の測定にはホースメータを用いた。図３におい
て、プランジヤの端部形状が長軸方向に直角（イ）（テ
ーパ１８０度）のプランジヤでは、プランジヤが固定ヨ
ーク側に接合している時には直径が４ｍｍの接合面の時
に比べて約３倍の接合面積であり、それだけ吸引力は大
となるが、接合面からはなれると急激に吸引力が減少す
る。これはプランジヤの端面が磁束方向に直角で、プラ
ンジヤの長軸方向に通る磁束がプランジヤの面に直角に
入るため、プランジヤ端面に生ずる反磁界の値が大き
く、プランジヤ内に入る磁界が少なくなり、このため図
３（ａ）の（イ）の特性を示すものと思われる。テーパ
角が９０度（ロ）から３０度（ニ）にテーパ角が小さく
なるに従い、空隙長が零の時の吸引力は小さくなるが空
隙長が長くなっても吸引力は急激に低下しない特性を示
す。

【００２９】なお、永久磁石の動作状態での増分比透磁
率の値は２．０以下であり、永久磁石の磁路の長さの１
／２は磁気回路上等価的に空隙と同じである。又空隙長
が１０ｍｍの時においても磁気回路の構成から空隙長に
は少なくとも７０アンペアターン／ｃｍの磁界が加わっ
ているので、プランジヤ、固定ヨーク、サイドヨーク、
補助サイドヨーク等の軟磁性材はほぼ磁気飽和に到達し
ており、図３の特性からすると、磁気回路を形成してい
る磁性材がほぼ磁気飽和に達している時の吸引力は、プ
ランジヤの端部形状に依存することを示している。

【００３０】図４は、プランジヤを駆動するのを容易に
するため、端部にテーパを形成したプランジヤに更にプ
ランジヤのテーパを形成した先端の接合面と固定ヨーク
又はサイドヨークに接合した時の接合面に空隙を形成す
るための樹脂製の非磁性キャップ６ａ，６ｂを取付けた
実施例を示し、図４（ａ）は外観斜視図、図４（ｂ）は
縦断面図、図４（ｃ）はサイドヨーク側の端部に非磁性
キャップを被せた状態を示す斜視図である。プランジヤ
のテーパ形成部分に、キャップ取付け溝６が形成され、
キャップ６ａ，６ｂはキャップ取付け溝６に取付けられ
る。プランジヤの先端に取付けた非磁性キャップによる
固定ヨークとサイドヨークの折り曲げ部とプランジヤ接
合面との厚さは、本発明の電磁アクチュエータのプラン
ジヤでは、固定ヨーク側の空隙を形成するための非磁性
キャップ６ａの厚さをサイドヨーク側に接合するプラン
ジヤの接合面に対し薄く、即ちサイドヨーク側の非磁性
キャップ６ｂの厚さは非磁性キャップ６ａに対し厚さを
厚く形成してある。この様な構成とすることにより、プ
ランジヤと固定ヨーク又はプランジヤとサイドヨークと
の間に、接合時に、接合面に非磁性キャップの厚さだけ
の非磁性層を形成して、特にプランジヤが復帰状態にあ
る時から吸引状態にする時のプランジヤの移動を容易に
する。

【００３１】図５は、プランジヤ１と固定ヨーク、サイ
ドヨークの間に空隙を形成する他の実施例で、プランジ
ヤの先端に、プランジヤの長軸方向にインサート取付け
溝７ａを設け、インサート取付け溝７ａにインサート７
を挿入しプランジヤの先端に空隙を形成した例である。

【００３２】図６はサイドヨーク側のキャップを示し、
プランジヤの直径の外周にキャップ取付け溝６を設け、
キャップ取付け溝６にプランジヤ１の直径より大きな径
を持つ非磁性キャップ６ｄを取付けた例を示す。

【００３３】図７は、プランジヤ１の外周をテフロン９
で包み、プランジヤの固定ヨーク側には３０度のテーパ
を設け、折り曲げ部側にテーパが９０度で、接合面の厚
さを厚くしたプランジヤの例を示す。

【００３４】図８はプランジヤの一方の固定ヨークに接
合する端部にはテーパ角が３０度のテーパを設け、折り
曲げ部には段付テーパとプランジヤの外周に非磁性金属
の銅をメッキし更にクロムをメッキして空隙を形成した
例である。

【００３５】図９は、プランジヤ１に非磁性キャップ６
ｄと非磁性インサート７とピンプランジヤ８と駆動機構
に連接する連結棒を取付けた一実施例を示す。図９に示
す例ではサイドヨークの折り曲げ部に接するプランジヤ
の端部は、テーパ角が１８０度の形状で接合面の非磁性
キャップの厚さを厚くした形状にしてある。

【００３６】本発明において、プランジヤの端部に固定
ヨーク、又はサイドヨーク、補助サイドヨークの折り曲
げ部、及びコ字形補助サイドヨークに接する非磁性イン
サート、又は非磁性キャップの接合面の厚さは、吸引状
態、及び復帰状態において駆動コイルに流れる電流が零
の時の、固定ヨークとプランジヤ、及びプランジヤとサ
イドヨーク間に作用する必要とする吸引力の値によって
決まるが、本実施例では固定ヨーク側が０．１ｍｍない
し０．３ｍｍ、サイドヨークの折り曲げ部側に接合する
部分の厚さは０．２ｍｍないし０．８ｍｍである。

【００３７】なお、非磁性キャップ、及び非磁性インサ
ートの固定ヨーク側との間に形成する空隙の厚さは、プ
ランジヤの大きさ、及び磁気回路の長さにより異なる
が、本実施例に比べてプランジヤが小さく磁気回路の長
さが短い時には、非磁性キャップ及び非磁性インサート
の厚さを薄くする必要があるので、非磁性金属によるメ
ッキにより非磁性層を形成するのが非磁性層の厚さを制
御する上で容易であり、一方プランジヤが大きく磁気回
路の長さが長い時は、非磁性キャップ及び非磁性インサ
ートの厚さをより厚くすればよい。

【００３８】図１０は、単電源で駆動する駆動コイルを
２つの駆動コイル１７ａ，１７ｂに分割して巻回し、か
つ駆動コイル１７ａ，１７ｂは巻回数を異にし、プラン
ジヤを復帰状態から吸引状態に駆動する駆動コイル１７
ａと、吸引状態から復帰状態にプランジヤを駆動する駆
動コイル１７ｂは、駆動コイル１７ｂに対し駆動コイル
１７ａの巻線数を大きくし、駆動コイル１７ａ，１７ｂ
の抵抗値をほぼ同じにして、流れる電流が同じでも駆動
コイル１７ａ側の励磁アンペアターンを大きくし復帰状
態から吸引状態への吸引力を大きくする。

【００３９】又、駆動コイル１７ａと駆動コイル１７ｂ
を巻回する線径を変えてほぼ同じ巻回数でも巻線抵抗の
差により同じ電源で駆動する時の駆動コイル１７ａと駆
動コイル１７ｂに流れる電流値の値を変え励磁アンペア
ターンを変える。例えば復帰状態から吸引状態に駆動す
る駆動コイル１７ａの巻線には、駆動コイル１７ｂに対
し線径を太くして同じ巻線数にし、駆動コイル１７ｂに
は駆動コイル１７ａに巻回した線径より細い線を巻回す
る。

【００４０】単一電源駆動を目的とした本発明の電磁ア
クチュエータでは、駆動コイルが一つの巻線により形成
する時はプランジヤに吸引して復帰の動作を行わせる時
の駆動コイルの電流方向を変えるには４個のスイッチを
必要とするが、駆動コイルを２巻線することにより、単
電源でも２つのスイッチで夫々の駆動コイルを切替える
ことが出来、電磁アクチュエータの切替え動作が容易に
なり、又前述した様に駆動コイルの巻線数、及び巻線径
を変えて２つの駆動コイルを形成することにより、単電
源でも非対称励磁を容易に調整可能となる。

【００４１】図１０は、又プランジヤの形状を固定ヨー
ク側がテーパ角３０度に形成し、固定ヨーク１３側との
接合面に非磁性キャップ６ａを介挿し、又Ｌ字形補助サ
イドヨーク１４の折り曲げ部１４ａに対向するプランジ
ヤの接合面に非磁性キャップ６ｂを取付け、プランジヤ
の端面はテーパ角９０度に形成した例であり、折り曲げ
部１４ａに接するキャップの厚さは固定ヨーク１３に接
する厚さのほぼ２倍にした例である。

【００４２】図１０（ａ）は吸引状態にあり、図１０
（ｂ）は復帰状態にある例を示す。従って本発明の電磁
アクチュエータは、プランジヤの両側端部の形状とプラ
ンジヤ先端にかぶせる非磁性キャップの接合面の厚さに
より、プランジヤとサイドヨーク間の非磁性層の間隔を
調整して、プランジヤの駆動コイルに流す電流が零状態
における吸着力を調整し、プランジヤを復帰状態から吸
引状態、吸引状態から復帰状態への駆動を容易にし、更
に駆動コイルを２分割して吸引側の駆動コイルと復帰側
の駆動コイルに分離することにより、駆動コイル間の巻
線数の比をかえるか、巻線径を変えて巻線抵抗を変え、
又これらの条件を組合せることにより単電源で駆動して
も大きな非対称な励磁電流とせずに動作する電磁アクチ
ュエータが得られた。

【００４３】

【発明の効果】本発明による電磁アクチュエータは、プ
ランジヤの両端部の形状をヨーク側に接合する端部にテ
ーパを設けた形状にし、又プランジヤの先端とヨークと
の間に空隙を形成するための非磁性のキャップ、又は非
磁性のスペーサを取付けて吸引状態と復帰状態において
プランジヤがヨークに接合する接合面の空隙の間隔を変
えた構造にし、又駆動コイルを２分割巻にして吸引動作
時に電流を流す駆動コイルと復帰動作に電流を駆動コイ
ルとに分離し、２分割巻線の巻線比と抵抗比を変えるこ
とにより、単電源で駆動しても吸引及び復帰動作におい
て電流値をほぼ対称にして駆動出来る電磁アクチュエー
タが得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁アクチュエータに用いるプラ
ンジヤの一実施例を示す外観斜視図。

【図２】本発明による電磁アクチュエータに用いるプラ
ンジヤの一実施例を示す平面図。

【図３】プランジヤの端部形状及び固定ヨークとプラン
ジヤとの距離と吸引力との関係を示す図で、図３（ａ）
はプランジヤの端部の形状及び固定ヨーク端面とプラン
ジヤの接合面間の距離（ストローク）による固定ヨーク
とプランジヤの吸引力を示す特性図、図３（ｂ）は図３
（ａ）に示すプランジヤ端部形状を示す平面図。

【図４】プランジヤの端部に非磁性キャップを取付けた
図で、図４（ａ）は外観斜視図、図４（ｂ）は縦方向断
面図、図４（ｃ）はサイドヨーク側の折り曲げ部に接合
するプランジヤの端部の外観斜視図。

【図５】プランジヤの接合面に空隙を形成するためのイ
ンサートを取付ける図で、図５（ａ）は外観斜視図、図
５（ｂ）は縦方向断面図。

【図６】サイドヨークの折り曲げ部に接合するプランジ
ヤの端部に取付ける非磁性キャップの一実施例を示す図
で、図６（ａ）は外観斜視図、図６（ｂ）は縦方向断面
図。

【図７】プランジヤをテフロンで被覆し非磁性の空隙を
形成した縦方向断面図。

【図８】プランジヤの周囲に非磁性金属層を形成して、
非磁性の空隙を形成した例を示す縦断面図。

【図９】本発明による電磁アクチュエータに用いるプラ
ンジヤの構造を示す図で、図９（ａ）は外観斜視図、図
９（ｂ）は縦方向断面図。

【図１０】本発明の駆動コイルを２分割巻線にした電磁
アクチュエータを示す図で、図１０（ａ）は吸引状態に
ある時の縦方向断面図。図１０（ｂ）は復帰状態にある
時の縦方向断面図。

【図１１】コ字形のサイドヨークの一端を折り曲げて形
成した折り曲げ部を設けた従来の電磁アクチュエータを
示す外観斜視図。

【図１２】Ｌ字形の補助サイドヨークの一端を折り曲げ
部にした従来の電磁アクチュエータを示す外観斜視図。

【図１３】図１２に示す電磁アクチュエータの図で、図
１３（ａ）は吸引状態にある時の縦方向断面図、１３
（ｂ）は復帰状態にある時の縦方向断面図。

【符号の説明】

１，１１ プランジヤ １ａ，１ｂ 接合面 ２，２ａ 固定ヨーク側テーパ ３，３ａ サイドヨーク側テーパ ４ 取付け穴 ５ 割り溝 ６ キャップ取付け溝 ６ａ，６ｂ，６ｃ 非磁性キャップ ７ インサート ７ａ インサート取付け溝 ８ ピンプランジヤ ９ 連結棒 １２ コ字形のサイドヨーク １２ａ トップヨーク １２ｂ 折り曲げ部 １３ 固定ヨーク １４ Ｌ字形補助サイドヨーク １４ａ 折り曲げ部 １５ａ，１５ｂ 永久磁石 １６ ピンプランジヤ １７，１７ａ，１７ｂ 駆動コイル １８ コイルボビン １９ ねじ ２１ 案内孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟磁性材からなり往復駆動されるプラン
   ジヤと、該プランジヤの外周に接しプランジヤの長軸方
   向と直角方向にプランジヤの外周に対向する面が同極性
   に着磁された２分割の永久磁石と、永久磁石の一端に接
   しプランジヤの外周に巻回された駆動コイルと、プラン
   ジヤの長軸方向の端面に接合する軟磁性材からなる固定
   ヨークと、該固定ヨークに接続しプランジヤと駆動コイ
   ルと永久磁石を内部に包み永久磁石の両外側面に接合す
   る軟磁性材からなる断面がコ字形のサイドヨークと、該
   コ字形サイドヨークのコ字形の一端を永久磁石を間に駆
   動コイルの反対側に延在させて先端をプランジヤの長軸
   の延長方向に折り曲げ形成した折り曲げ部と、該折り曲
   げ部と前記プランジヤの間に空隙を形成するか、又は前
   記コ字形のサイドヨークの底面に先端をプランジヤの長
   軸方向に折り曲げた折り曲げ部を設けた軟磁性材からな
   る断面がＬ字形の補助サイドヨークの前記折り曲げ部と
   前記プランジヤとの間に空隙を形成するか、又は前記コ
   字形のサイドヨークの上下外側面に接合する軟磁性材か
   らなるコ字形補助サイドヨークのコ字形の背面の内側面
   とプランジヤとの間に空隙を形成して、単電源で駆動コ
   イルを励磁するように構成してなる電磁アクチュエータ
   において、固定ヨーク及びサイドヨーク又は補助サイド
   ヨーク又はコ字形補助サイドヨークに接合する前記プラ
   ンジヤの接合面とプランジヤの外周面との間に、テーパ
   角が１８０度ないし３０度のテーパを設けてなることを
   特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁アクチュエータにお
   いて、サイドヨークの折り曲げ部、又は補助サイドヨー
   クの折り曲げ部、又はコ字形補助サイドヨークのコ字の
   背面の内側面と、及び固定ヨークに接合するプランジヤ
   の接合面が、プランジヤの長軸方向に直角な面と、接合
   面からプランジヤの外周面にテーパ角が９０度ないし３
   ０度のテーパを設けたプランジヤからなることを特徴と
   する電磁アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１、又は請求項２記載の電磁アク
   チュエータにおいて、プランジヤの接合面に非磁性キャ
   ップ、又は空隙を形成する非磁性インサートを取付けて
   なることを特徴とする電磁アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項１、又は請求項２記載の電磁アク
   チュエータにおいて、外周面に一体にテフロン、又は非
   磁性金属層を被覆したプランジヤからなることを特徴と
   する電磁アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項３、又は請求項４記載の電磁アク
   チュエータにおいて、コ字形のサイドヨークの折り曲げ
   部と、又はＬ字形の補助サイドヨークの折り曲げ部と、
   又はコ字形補助サイドヨークのコ字の背面の内側面とに
   接合するプランジヤの接合面に形成する非磁性の空隙の
   厚さを、固定ヨークとプランジヤの接合面との間の非磁
   性の空隙より厚く形成してなることを特徴とする電磁ア
   クチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１、又は請求項２記載の電磁アク
   チュエータにおいて、駆動コイルを巻回数の異なる２つ
   の巻線にし、プランジヤを復帰状態から吸引状態に駆動
   する駆動コイルの巻数をプランジヤを吸引状態から復帰
   状態に駆動する駆動コイルの巻数より多い巻回数になる
   ように構成してなることを特徴とする電磁アクチュエー
   タ。
7. 【請求項７】 請求項１、又は請求項２記載の電磁アク
   チュエータにおいて、駆動コイルを線径が異なる２つの
   巻線により形成し、プランジヤを復帰状態から吸引状態
   に駆動する駆動コイルの巻線径を太くし巻線抵抗を小さ
   く、プランジヤを吸引状態から復帰状態に駆動する駆動
   コイルの巻線径を細く巻線抵抗を大きく巻線して構成し
   てなることを特徴とする電磁アクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項５記載の電磁アクチュエータに請
   求項６又は請求項７記載の電磁アクチュエータのいずれ
   か一つ以上を組合わせてなることを特徴とする電磁アク
   チュエータ。