JPH07283025A - 軸回転型直流電磁石 - Google Patents

軸回転型直流電磁石

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JPH07283025A
JPH07283025A JP7731294A JP7731294A JPH07283025A JP H07283025 A JPH07283025 A JP H07283025A JP 7731294 A JP7731294 A JP 7731294A JP 7731294 A JP7731294 A JP 7731294A JP H07283025 A JPH07283025 A JP H07283025A
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electromagnet
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Hiromitsu Watanabe
浩光 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構造にして出力軸を大きな回転力で回転
させることが可能な軸回転型直流電磁石を得ることにあ
る。 【構成】コイル3と、このコイルを支持すると共に、コ
イル3より発生する磁束の磁気回路を形成するフレーム
1と、コイル3に有する中空部を挿通させて設けられた
出力軸7と、この出力軸の端部に取付けられた回転板8
と、この回転板の外周側と対応するフレーム1に密着さ
せ、且つ適宜の間隔を存してそれぞれ配置された1個又
は複数個の永久磁石5およびヨーク6と、回転板8の回
転範囲を規制し、且つ永久磁石5およびヨーク6の磁気
中性点より回転方向にずらせた位置に設けられた回転板
ストッパ4とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電磁力により出力軸を所
定の角度で反復回転させる軸回転型直流電磁石に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に軸回転型直流電磁石(ロータリソ
レノイド)は、電磁力により出力軸に所定の角度の回転
ストロークを反復して発生させるもので、各種の自動制
御機構等の動力源として広く利用されている。
【0003】ところで、従来の軸回転型直流電磁石(ロ
ータリソレノイド)としては、プランジャ型電磁石の直
進運動を機械的に回転運動に変換して出力軸を所定の角
度回転させるようにしたものがある(前者)。
【0004】また、内部にソレノイドコイルを収納した
ケースと、このケース端面側に設けられたアーマチュア
に同芯円上にそれぞれ設けられた深さの異なる複数個の
ボールレースにボールを転動可能に挿入してケース端面
とアーマチュアとを接触させ、ソレノイドコイルの励磁
によりアーマチュアに取付けられた出力軸がアーマチュ
アとは反対側のケースに設けられたベース側に吸引され
ると、ボールがボールレースの浅いところから深いとこ
ろに転動することにより出力軸を回転させ、ソレノイド
コイルの励磁が解かれると出力軸に装着された復帰スプ
リングにより出力軸を元の位置まで回転させるようにし
たものがある(後者)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のように
プランジャの直進運動を機械的に回転運動に変換するも
のでは、回転力を負荷に伝達する接続機構が複雑にな
り、また全体の構造も複雑になる。
【0006】また、後者のようにソレノイドコイルの励
磁により出力軸を復帰スプリングの弾性力に抗して回転
させるものでは、それだけ回転力が減少し、負荷に十分
な回転力が伝達できないため、大きな駆動力を必要とす
る負荷に対しては使用できないという問題がある。
【0007】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は簡単な構造にして出力軸を大きな
回転力で回転させることができる軸回転型直流電磁石を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により軸回転型直流電磁石
を構成するものである。請求項1に対応する発明は、コ
イルと、このコイルを支持すると共に、コイルより発生
する磁束の磁気回路を形成するフレームと、前記コイル
に有する中空部を挿通させて設けられた出力軸と、この
出力軸の端部に取付けられた回転板と、この回転板の外
周側と対応するフレームに密着させ、且つ適宜の間隔を
存してそれぞれ配置された1個又は複数個の永久磁石お
よびヨークと、前記回転板の回転範囲を規制し、且つ前
記永久磁石およびヨークの磁気中性点より回転方向にず
らせた位置に設けられた回転板ストッパとを備えたもの
である。
【0009】請求項2に対応する発明は、コイルと、こ
のコイルを支持すると共に、コイルより発生する磁束の
磁気回路を形成するフレームと、前記コイルに有する中
空部を挿通させて設けられた出力軸と、この出力軸の端
部に取付けられた回転板と、この回転板の外周側と対応
するフレームに密着させ、且つ適宜の間隔を存してそれ
ぞれ配置された磁極面の極性が異なる複数個の永久磁石
と、前記回転板の回転範囲を規制し、且つ前記各永久磁
石の磁気中性点より回転方向にずらせた位置に設けられ
た回転板ストッパとを備えたものである。
【0010】
【作用】上記請求項1に対応する発明の軸回転型直流電
磁石にあっては、回転板が永久磁石位置に停止している
とき回転板が永久磁石の極性と同極性になるようにコイ
ルを通電すると、回転板はヨーク側に吸引されて回転板
ストッパによる停止位置に保持され、またコイルの通電
を停止すると回転板は永久磁石側に吸引されて回転板ス
トッパによる停止位置に保持される。
【0011】従って、コイルの通電と停止を繰返すこと
により回転板を永久磁石とヨークとの間を往復回転させ
ることができるので、出力軸を大きな回転力で回転させ
ることができ、また組立部品数および組立工数が非常に
少ないので、構造が簡単になるばかりでなく、製作が容
易にできる。
【0012】また、請求項2に対応する発明の軸回転型
直流電磁石にあっては、回転板が一方の永久磁石位置に
停止しているとき回転板の極性が永久磁石の極性と同極
性になるようにコイルを瞬時通電すると、回転板は他方
の永久磁石側に吸引されて回転板ストッパによる停止位
置に保持され、また回転板の極性が他方の永久磁石の極
性と同極性になるようにコイルを再び瞬時通電すると回
転板は一方の永久磁石側に吸引されて回転板ストッパに
よる停止位置に保持される。
【0013】従って、回転板を無通電で何ずれかの永久
磁石位置に保持することができるので、省電力化を図る
ことができると共に、通電による発熱がなく、しかも瞬
時通電で良いことから、小型なものでも比較的大電流を
流すことができ、強い回転力を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図1および図2は、本発明による軸回転型直流電
磁石の構成例をそれぞれ示すもので、図1は平面図であ
り、図2は側面図である。
【0015】図1および図2において、1は鉄等の磁性
体からなるコ字形のフレームで、このフレーム1内には
両端部にフランジ2a,2bを有する合成樹脂からなる
ボビン2が配置され、このボビン2の胴部にはコイル3
が巻装されている。
【0016】このボビン2は一端部に有するフランジ2
a面の外周縁部を円弧状に切欠いたくぼみをフレーム側
にそれぞれ対向させて設け、また同フランジ2a面のフ
レーム1の一方の開口側に対応する位置に円弧状に突出
させた回転板ストッパ4が形成されている。このような
形状、構成のボビンは金型に合成樹脂等を注入して一体
成形することにより容易に得られる。
【0017】また、5はボビン2の一端部に有するフラ
ンジ2a面の一方のくぼみに設置され、且つフレーム1
の対応する脚部内面に接触させて固定された永久磁石、
6は同じくフランジ2a面の他方のくぼみに設置され、
且つフレーム1の対応する脚部内面に接触させて固定さ
れたヨークで、これら永久磁石5およびヨーク6の対向
面はそれぞれ円弧面に形成されている。
【0018】一方、7はフレーム1の底板に設けられた
穴からボビン2の胴部中空部を挿通させた鉄等の磁性体
からなる出力軸で、この出力軸7のボビン2の胴部より
一端部のフランジ2aより外方に突出する端部に鉄等の
磁性体からなる扇形の回転板8が永久磁石5およびヨー
ク6の円弧面と微小間隙を存して取付けられている。
【0019】この場合、回転板ストッパ4は回転板8の
回転範囲が例えば120度となるようにその大きさおよ
び位置が設定され、また回転板8の大きさは回転板8が
回転板ストッパ4による停止位置にあるとき永久磁石5
およびヨーク6の磁気中性点より回転方向に若干ずれる
ように設定されている。
【0020】次に上記のように構成された軸回転型直流
電磁石の作用について述べる。いま、回転板8が永久磁
石5の磁界により吸引され、回転板ストッパ4による図
示位置に停止し、保持されている。この場合、永久磁石
5の極性が回転板8に対向する面がN極であるとすれ
ば、そのときの磁束の流れは図3に示すようになってい
る。
【0021】このような状態にあるとき、図示しない直
流電源によりコイル3を回転板8がN極方向となるよう
に通電すると、その磁束の流れは図3に示すように永久
磁石5による磁束の流れとは逆方向になり、回転板8と
永久磁石5との間に反発力が生じる。従って、回転板8
はヨーク6側に回転を開始し、同時にヨーク6を通して
流れる磁束によりコーク6がS極となるので、回転板8
はヨーク6側に吸引され、回転板ストッパ4による停止
位置に停止し、保持される。
【0022】次にコイル3の通電を停止すると、回転板
8はヨーク6との間の吸引力が零となり、このとき永久
磁石5の磁力の及ぶ範囲に回転板8が存しているので、
回転板8は永久磁石5側に回転して元の位置に戻って停
止する。
【0023】このような操作を繰返すことにより、回転
板8は永久磁石5とヨーク6との間を往復しながら回転
し、出力軸7を通して負荷を駆動することができる。こ
のように本実施例では、フレーム1内にコイル3が巻装
されたボビン2を設け、このボビン2の一端部に有する
フランジ2a面に回転板ストッパ4を設けると共に、永
久磁石5とヨーク6とをそれぞれフレーム1に接触させ
て対向配設し、且つボビン2の胴部内を挿通させた出力
軸7の端部に回転板8を取付けて、コイル3の通電また
は停止により回転板8を永久磁石5とヨーク6との間を
往復回転するようにしたので、出力軸を大きな回転力で
回転させることができ、また組立部品数および組立工数
が非常に少ないので、構造が簡単になるばかりでなく、
製作が容易にできる。また、永久磁石5とヨーク6とを
同一形状にして、これらの取付け位置を相互に入替える
ことにより回転体8を右回転させたり、左回転させるこ
とが可能となる。
【0024】また、回転角度を設定するためには、必要
な回転角度が得られるような大きさに形成された扇形の
回転板を必要数だけ用意しておくことにより、他の構成
部品や材料を変更することなく簡単に組立ができるの
で、数種の商品の品揃えに際し、材料、部品の在庫管理
等の面でも極めて有効である。
【0025】なお、上記実施例では1個の永久磁石と1
個のヨークとを用いる場合について述べたが、回転角度
や回転力に応じてそれぞれを複数個用いて組合せるよう
にしてもよい。
【0026】図4は本発明の他の実施例を示す平面図
で、図1と同一部品には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる点について述べる。本実施例で
は、図4に示すように図1のヨーク6に代えて永久磁石
9を設けるようにしたものである。即ち、ボビン2の一
端部に有するフランジ2a面の一方のくぼみに回転板8
との対向面がN極の永久磁石5を設置し、またフランジ
2a面の他方のくぼみに回転板8との対向面がS極の永
久磁石9を設置したもので、他の構成については図1と
同じである。
【0027】このような構成の軸回転型直流電磁石にお
いて、回転板8がN極の永久磁石5位置に停止している
とき、図示しない直流電源によりコイル3を回転板8が
N極方向となるように通電すると、前記実施例同様に回
転板8と永久磁石5との間に反発力が生じるので、回転
板8はS極の永久磁石9側に回転すると同時に、永久磁
石9に吸引されて回転板ストッパ4による停止位置に停
止する。
【0028】この場合、コイル3の通電を停止しても、
S極の永久磁石9により吸引されたているので、その位
置に保持される。次にコイル3を回転板8がS極方向と
なるように通電すると、回転板8と永久磁石9との間に
反発力が生じるので、回転板8は前述の場合とは逆にN
極の永久磁石5側に回転すると同時に、永久磁石5に吸
引されて回転板ストッパ4による停止位置に停止し、そ
の位置に保持される。
【0029】従って、このような構成の軸回転型直流電
磁石にあっては、無通電で永久磁石5,9の何ずれか一
方に保持されるので、省電力化を図ることができると共
に、通電による発熱がなく、しかも瞬時通電で良いこと
から、小型なものでも比較的大電流を流すことができ、
強い回転力の出力を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡単
な構造にして出力軸を大きな回転力で回転させることが
できる軸回転型直流電磁石を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による軸回転型直流電磁石の一実施例を
示す平面図。
【図2】同実施例を示す側面図。
【図3】同実施例において、磁束の流れによる作用を説
明するための側面図。
【図4】本発明の他の実施例を示す平面図。
【符号の説明】
1……フレーム、2……ボビン、2a,2b……フラン
ジ、3……コイル、4……回転板ストッパ、5,9……
永久磁石、6……ヨーク、7……出力軸、8……回転
板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コイルと、このコイルを支持すると共
    に、コイルより発生する磁束の磁気回路を形成するフレ
    ームと、前記コイルに有する中空部を挿通させて設けら
    れた出力軸と、この出力軸の端部に取付けられた回転板
    と、この回転板の外周側と対応するフレームに密着さ
    せ、且つ適宜の間隔を存してそれぞれ配置された1個又
    は複数個の永久磁石およびヨークと、前記回転板の回転
    範囲を規制し、且つ前記永久磁石およびヨークの磁気中
    性点より回転方向にずらせた位置に設けられた回転板ス
    トッパとを備えたことを特徴とする軸回転型直流電磁
    石。
  2. 【請求項2】 コイルと、このコイルを支持すると共
    に、コイルより発生する磁束の磁気回路を形成するフレ
    ームと、前記コイルに有する中空部を挿通させて設けら
    れた出力軸と、この出力軸の端部に取付けられた回転板
    と、この回転板の外周側と対応するフレームに密着さ
    せ、且つ適宜の間隔を存してそれぞれ配置された磁極面
    の極性が異なる複数個の永久磁石と、前記回転板の回転
    範囲を規制し、且つ前記各永久磁石の磁気中性点より回
    転方向にずらせた位置に設けられた回転板ストッパとを
    備えたことを特徴とする軸回転型直流電磁石。
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