JPH0727615Y2

JPH0727615Y2 - 電磁石

Info

Publication number: JPH0727615Y2
Application number: JP1986068039U
Authority: JP
Inventors: 康男上野
Original assignee: 国際技術開発株式会社
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2001-05-06
Also published as: JPS62180910U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本考案は、一般に広く利用される電気力を機械力に変換
するためのアクチュエータに関するものであり、比較的
動作ストロークが長く長寿命で特に電流の増減によりス
ピンドルの位置を容易に制御し得るごとき電磁石に関す
るものである。

（ロ）従来の技術一般の電磁石としては、コイルを囲むヨークの一端に穴
を設け、他端にはスピンドルとほぼ同じ直径の鉄芯を植
設し、コイルに通電することによりコイル内の内部でス
ピンドルと鉄芯が互いに引き合い、作動力を出す第１の
タイプと、ヨークの両端に穴を設け、固定鉄芯をもた
ず、スピンドルはヨーク両端面を通って動くことができ
るようにした第２のタイプがある。

（ハ）考案が解決しようとする問題点第１のタイプの電磁石は最終吸引力は強いが一定以上の
作動力を必要とする負荷を動作させ得るストロークは比
較的短く、動作完了時に固定鉄芯とスピンドルとが衝突
するために生ずる音が高く、使用場所によっては問題と
なる。

第２のタイプは第１のタイプの電磁石を改良したもの
で、動作完了時に発生する音はなく、またスピンドルの
形状を工夫することにより動作ストロークを長くするこ
ともできるが、動作力が比較的小さいためヨークとスピ
ンドルとに働く吸引力の偏りによってスピンドルとガイ
ドパイプ間に働く摩擦力が大きく、前進と後退時の作動
力の差が比較的大きく、コイルに流す電流の増減によっ
て、スピンドルの位置を制御するなどのことは、現実的
にかなり困難である。

（ニ）問題点を解決するための手段本考案はコイルの両端面にリング状のスペーサーを設
け、該スペーサーの中心穴内をスピンドルが、摺動し、
スペーサーの外径と同径で円筒状に形成した穴をヨーク
両端面に設けることにより極めて簡単な構造で従来の問
題点を解決し、寿命も大幅に長くできるごとくなしたも
のである。

（ホ）作用上記のごとく構成することにより、スピンドルとヨーク
との対向面積を大きくし、そのかわり対向距離を長くし
て、スピンドルがガイドパイプとの嵌合隙間により多少
偏心した場合でもスピンドルとヨークとの間に働く吸引
力の不釣合が小さく、従ってガイドパイプとスピンドル
とに働く摩擦力を大幅に減少させ、適当なバネ定数のス
プリングでスピンドルを付勢することによりコイルに流
す電流によって、スプリングに抗してスピンドルを作動
させて任意の位置で停止させることができる。

（ヘ）実施例以下図について本考案の構造を説明する。

第１図は本考案の一実施例の構造を示す側面図、第２図
はその断面斜視図である。

第１図において、１はコイル、２はコイル枠となるボビ
ン、３はコイル１の両端面と側面をつなぐごとく構成し
たヨーク、４はスピンドル、５はスピンドル４の動作の
ためのガイドパイプである。ボビン２の両端面には、リ
ング状のスペーサー６が設けられ、該スペーサー６の内
径部には、前記ガイドパイプ５が固定され、外径部に
は、ヨーク３の両端面から形成された円筒部７が嵌合し
ている。また、スピンドル４はその一端の２面をカット
した斜平面部８を形成している。

第１図に示す実施例の作用を以下に説明する。

スピンドル４が第１図における実線の位置にあるときに
コイル１が通電すると、ヨーク３の円筒部７とスピンド
ル４の斜平面部８との間に生ずる吸引力のスピンドル４
の軸方向成分によりスピンドル４は実線の位置から点線
の位置まで作動する。この場合、円筒部７とスピンドル
４との距離ｄは従来の電磁石の場合、通常ガイドパイプ
５の厚さに等しく約0.3mm程度であり、この間に働く吸
引力はスピンドル４を軸方向に動かす力の２〜３倍であ
る。従って、もしガイドパイプ５とスピンドル４との嵌
合隙間が0.2mmあったとすれば、この隙間の一方にスピ
ンドル４が偏って作動する場合、一方の隙間ｄは0.3m
m、他方の隙間ｄは0.5mmとなる。ヨーク３とスピンドル
４との間に働く吸引力のFrの軸方向成分Ｆの３倍とすれ
ば、この場合にスピンドル４とガイドパイプ５との間に
働く吸引力Fpは磁束密度がヨークの材料として部分的に
飽和しない範囲で次式で算出することができる。

となり、吸引力Ｆ以上の力でガイドパイプ５とスピンド
ル４は吸引されていることになる。両者の間の摩擦係数
を0.2としても 0.2×1.35F ＝0.25F 即ち吸引力Ｆの約25％の摩擦力が働いていることとな
り、スピンドル４の前進、後退により逆向きの力となる
のでコイル１に流す電流によってスピンドル４の位置を
制御することはかなり困難である。これに対し、第１図
に示す実施例の場合はスペーサー６を設けることによっ
てヨーク３の円筒部７とスピンドル４との間の距離ｄ
は、実験的に適当な値として1.7mmと定めた。この場合
に前述と同様にガイドパイプ５とスピンドル４との隙間
を0.2mmとして同様の計算をすると、摩擦力は 0.2×0.19F ＝0.038F となり摩擦力は吸引力Ｆの４％以下となるのでスピンド
ル４の位置をコイルに流す電流によって制御することが
十分可能になる。またスペーサー６によりヨーク３とス
ピンドル４との距離が大きくなり、このままでは磁気抵
抗大きくなるがヨーク３に円筒部７を設けて、スピンド
ル４との対向面積を２倍程度大きくすることによってこ
れを補い、実質的な吸引力の低下を防止することができ
る。

また、摩擦力が小さいということはスピンドル４及びガ
イドパイプ５の摺動面の摩耗を少なくし、電磁石として
の寿命を大幅にのばすことができる。従って従来電磁石
の寿命が一般に装置全体の寿命より短い為に稼働中にそ
の交換等の作業が必要であったが、本考案の電磁石は寿
命が従来の電磁石の数倍も長くなるので、多くの場合こ
のような交換作業は不要となる。

またスピンドル４は先端部に２方向からのカットした斜
平面部８でカットしたごとき形状となっているがこの形
状による吸引力発生の理由を補足説明する。スピンドル
４の吸引作動ストロークによって円筒部７と体面するス
ピンドル４の外周長が増加するのでこのバーミュアンス
の増加率がその位置における吸引力に比例したものとな
る。従ってこの形状のスピンドル４は製作が簡単なわり
には、作動ストローク全般において吸引力の設定が容易
であるという特徴をもっている。

スピンドルの形状としては、この他に先端外径を円錐状
にしたもの及び、逆に先端面に円錐状の穴を設けたもの
等がある。特に前者は加工が容易であること、後者は作
動ストローク内で吸引力を一定に保てること及びスピン
ドルとガイドパイプとの嵌合長が長いので作動を安定性
がよいという利点を有する。このような各種スピンドル
についても本考案は、スピンドルの作動における摩擦力
を軽減するうえで極めて有効である。

第３図は本考案の他の実施例の構造を示す部分断面斜視
図である。

第３図においてスペーサー６はボビン２と一体化して形
成されている。このようにすると、部品価格及び組立工
数を軽減することができ、性能的には第１図、第２図の
場合と同様である。

（ト）考案の効果以上の説明で明らかなごとく、本考案の電磁石は簡単な
構造で従来の電磁石の欠点を排し、コイルに流す電流に
よってスピンドルの位置を規制することができるごとく
なした上、通常の使用状態においてもその寿命を大幅に
長くすることができるのものであり、その実用的効果か
極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構造を示す側断面図であ
り、第２図、第３図は本考案の他の実施例の構造を示す
部分斜視図である。１……コイル、２……ボビン、３……ヨーク、４……ス
ピンドル、５……ガイドパイプ、６……スペーサー、７
……円筒部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】コイルと、これを囲むヨークと、該ヨーク
の両端面に設けられた穴を挿通するスピンドルとによっ
てなる電磁石において、コイルの両端面にリング状のス
ペーサーを設け、該スペーサーの中心穴内をスピンドル
が摺動し、スペーサの外径と同径で円筒状に形成した穴
をヨークの両端面に設けて、スピンドルとの対向面積を
大きくするための円筒部を形成したことを特徴とする電
磁石。