JPH0738343B2 - 電磁アクチュエータ装置 - Google Patents
電磁アクチュエータ装置Info
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- JPH0738343B2 JPH0738343B2 JP60226347A JP22634785A JPH0738343B2 JP H0738343 B2 JPH0738343 B2 JP H0738343B2 JP 60226347 A JP60226347 A JP 60226347A JP 22634785 A JP22634785 A JP 22634785A JP H0738343 B2 JPH0738343 B2 JP H0738343B2
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁アクチュエータに対する通電によって発
生する電磁アクチュエータの可動鉄心の機械的変位、あ
るいは、可動鉄心に連結した機構の機械的変位を電気信
号として確認する電磁アクチュエータの動作確認装置に
関する。
生する電磁アクチュエータの可動鉄心の機械的変位、あ
るいは、可動鉄心に連結した機構の機械的変位を電気信
号として確認する電磁アクチュエータの動作確認装置に
関する。
従来、電磁アクチュエータの可動鉄心の変位動作確認の
装置としては、可動鉄心に機械的に連結した電気接点に
よって行う装置が一般的である。
装置としては、可動鉄心に機械的に連結した電気接点に
よって行う装置が一般的である。
また、特開昭51−104223号公報のソレノイド制御システ
ムには、ソレノイドコイルを通して流れる電流のリラク
タンスの急激な変化から生じる突然の変化または変動を
検出する尖端検出回路が開示されている。
ムには、ソレノイドコイルを通して流れる電流のリラク
タンスの急激な変化から生じる突然の変化または変動を
検出する尖端検出回路が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来技術においては次のような問題点が
あった。すなわち、 （１）電気接点による技術 電磁アクチュエータと電気接点を連結する機構部が
複雑化する。
あった。すなわち、 （１）電気接点による技術 電磁アクチュエータと電気接点を連結する機構部が
複雑化する。
電気接点固有の欠点、すなわち、防水、防塵、耐湿
の対策が繁雑であり、電気接点の接触繰返し寿命も考慮
する必要がある。
の対策が繁雑であり、電気接点の接触繰返し寿命も考慮
する必要がある。
電気接点の開閉を電気信号として確認する必要から
外部電源及び信号伝送用電線路を必要とする。
外部電源及び信号伝送用電線路を必要とする。
上記各原因から高価格となる。
（２）特開昭51−104223号公報の技術検出する電流の変
化率或は変動率が小さく、そのため回路に発生する雑音
等の影響を受けやすく検出が困難であり、これを改善す
るためには、回路の複雑化、装置の高価格化は避けられ
なかった。
化率或は変動率が小さく、そのため回路に発生する雑音
等の影響を受けやすく検出が困難であり、これを改善す
るためには、回路の複雑化、装置の高価格化は避けられ
なかった。
そこで、本発明は上述の問題点を解決するために提案さ
れたもので、簡易な構造で高信頼性を有する安価な電磁
アクチュエータの動作確認装置を提供することを目的と
する。
れたもので、簡易な構造で高信頼性を有する安価な電磁
アクチュエータの動作確認装置を提供することを目的と
する。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、 固定鉄心と、該固定鉄心に間隙を介し、接離自在に対面
し、該固定鉄心と共に閉磁路を形成する可動鉄心と、該
固定鉄心に巻き回した電気巻線と、該固定鉄心に固設さ
れ、該閉磁路に磁束を分流させると共に該電気巻線に直
流電流を印加することにより該閉磁路に発生する第１の
磁束とそれぞれ相加、相殺するように重畳させる第２の
磁束を発生する永久磁石とから成る電磁アクチュエータ
と、電流波形検出用抵抗と微分回路とレベルスライス回
路と制御信号出力回路とから成り、該電気巻線に印加さ
れる直流電流の過渡的変動波形により変位終了時点を検
出し、動作確認信号を出力する鉄心変位検出装置とを備
えたことを特徴とする電磁アクチュエータ装置である。
し、該固定鉄心と共に閉磁路を形成する可動鉄心と、該
固定鉄心に巻き回した電気巻線と、該固定鉄心に固設さ
れ、該閉磁路に磁束を分流させると共に該電気巻線に直
流電流を印加することにより該閉磁路に発生する第１の
磁束とそれぞれ相加、相殺するように重畳させる第２の
磁束を発生する永久磁石とから成る電磁アクチュエータ
と、電流波形検出用抵抗と微分回路とレベルスライス回
路と制御信号出力回路とから成り、該電気巻線に印加さ
れる直流電流の過渡的変動波形により変位終了時点を検
出し、動作確認信号を出力する鉄心変位検出装置とを備
えたことを特徴とする電磁アクチュエータ装置である。
本発明の作用を第５図により説明する。第５図は本発明
と従来例との作動特性の比較図であり、実験によって求
めたものである。
と従来例との作動特性の比較図であり、実験によって求
めたものである。
第５図（ａ）に示されるように、本発明では永久磁石に
よる第２の磁束の分流磁束と電気巻線に通電することに
よって生じる第１の磁束とをそれぞれ相加、相殺させる
よう重畳すると、全磁束の変化範囲が大きくなり電流の
変化率（第３図のS1に相当するが、第３図では縦軸が電
圧であるのに対し、第５図では電流としているが波形の
変化率は同じと看做すことができる）が増大する。
よる第２の磁束の分流磁束と電気巻線に通電することに
よって生じる第１の磁束とをそれぞれ相加、相殺させる
よう重畳すると、全磁束の変化範囲が大きくなり電流の
変化率（第３図のS1に相当するが、第３図では縦軸が電
圧であるのに対し、第５図では電流としているが波形の
変化率は同じと看做すことができる）が増大する。
永久磁石のない従来技術の場合を参考に第５図（ｂ）に
示す。
示す。
すなわち、従来技術では、 変化率 Δ1/S ４〜６％ であるのに比較し、本発明では、 変化率 Δ2/S 20〜30％ の実績を収めることができた。
本発明は電磁アクチュエータの動作確認用の波形の変化
率を急峻化させて、鉄心変位検出回路の入力信号を増大
させるので、動作確認が容易となり、雑音による誤動作
を防止し、電磁アクチュエータの高感度化を図ることが
でき、増幅回路、雑音除去回路も簡単となり、軽量でし
かも構造が簡単、低価格の電磁アクチュエータを得るこ
とができる。
率を急峻化させて、鉄心変位検出回路の入力信号を増大
させるので、動作確認が容易となり、雑音による誤動作
を防止し、電磁アクチュエータの高感度化を図ることが
でき、増幅回路、雑音除去回路も簡単となり、軽量でし
かも構造が簡単、低価格の電磁アクチュエータを得るこ
とができる。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第１図は、
本発明の一実施例の構成の説明図である。
本発明の一実施例の構成の説明図である。
固定鉄心１は磁極面1aを有し、可動鉄心２は磁極面2aを
有し、間隙を介し接離自在に対面する。
有し、間隙を介し接離自在に対面する。
電気巻線３は固定鉄心１と可動鉄心２より成る閉磁路を
通電によって励磁し磁束φ0を誘起する。スイッチ４は
直流電源10のオンオフ用である。
通電によって励磁し磁束φ0を誘起する。スイッチ４は
直流電源10のオンオフ用である。
固定鉄心１に固着した永久磁石17によって図示の分流磁
束φａとφｂを誘起する。
束φａとφｂを誘起する。
スプリング16は固定鉄心１と可動鉄心２との間に所定間
隔を維持するように可動鉄心２に機械的抗力を作用させ
る。
隔を維持するように可動鉄心２に機械的抗力を作用させ
る。
次に、鉄心変位検出装置５は電気巻線３に直流電流を印
加することにより固定鉄心１に向って可動鉄心２が変位
し、この変位が終了する時点を直流電流の過渡的変動波
形により検出する装置である。
加することにより固定鉄心１に向って可動鉄心２が変位
し、この変位が終了する時点を直流電流の過渡的変動波
形により検出する装置である。
永久磁石17の分流磁束φa,φｂと、電気巻線３に通電し
たときの磁束φ0は、第１図に示すようにφ0とφｂは相
加され、φ0とφａは相殺されるように重畳され、可動
鉄心２は固定鉄心１に吸着される。このとき第５図で説
明したように、本願の特徴ある作用効果を奏するのであ
る。なお、固定鉄心１から可動鉄心２を離間させるに
は、電気巻線３に逆方向の直流を通電し、磁束φ0を第
１図とは逆向きに発生させる。
たときの磁束φ0は、第１図に示すようにφ0とφｂは相
加され、φ0とφａは相殺されるように重畳され、可動
鉄心２は固定鉄心１に吸着される。このとき第５図で説
明したように、本願の特徴ある作用効果を奏するのであ
る。なお、固定鉄心１から可動鉄心２を離間させるに
は、電気巻線３に逆方向の直流を通電し、磁束φ0を第
１図とは逆向きに発生させる。
以下、鉄心変位検出装置５の構成を第２図を参照して説
明する。
明する。
直流電源10の正極はスイッチ４の一端に接続され、スイ
ッチ４の他端は鉄心変位検出装置５の端子5cと抵抗R1と
コンデンサC1と抵抗R2の直列接続回路を介して直流電源
10の負極に接続される。
ッチ４の他端は鉄心変位検出装置５の端子5cと抵抗R1と
コンデンサC1と抵抗R2の直列接続回路を介して直流電源
10の負極に接続される。
抵抗R1は電流波形検出用抵抗で、コンデンサC1と抵抗R2
の直列接続回路は微分回路６を構成する。
の直列接続回路は微分回路６を構成する。
電気巻線３の一端は鉄心変位検出装置５の端子5aを介し
て抵抗R1とコンデンサC1の接続中点に接続される。
て抵抗R1とコンデンサC1の接続中点に接続される。
電気巻線３の他端は鉄心変位検出装置５の端子5b,5dを
介して直流電源10の負極に接続される。
介して直流電源10の負極に接続される。
この微分回路６を構成するコンデンサC1と抵抗R2の接続
中点はレベルスライス回路７、制御信号出力回路８およ
び鉄心変位検出装置５の出力端子5eを介して図示されな
いシーケンス制御装置に接続される。
中点はレベルスライス回路７、制御信号出力回路８およ
び鉄心変位検出装置５の出力端子5eを介して図示されな
いシーケンス制御装置に接続される。
スイッチ４の他端はさらに禁止パルス出力回路９を介し
て制御信号出力回路８に接続される。
て制御信号出力回路８に接続される。
次に、本実施例の動作について第３図の波形図を参照し
て説明する。
て説明する。
スイッチ４がオフの状態で、電気巻線３が無通電の状態
では、固定鉄心１と可動鉄心２の対面する磁極面1a、2a
の間はスプリング16の機械的抗力によって第１図に示さ
れるように所定の間隙を維持している。
では、固定鉄心１と可動鉄心２の対面する磁極面1a、2a
の間はスプリング16の機械的抗力によって第１図に示さ
れるように所定の間隙を維持している。
この状態において、スイッチ４をT1時点でオン状態にす
ると効果電圧S1は第３図に示されるように指数函数的に
上昇してT3時点でピークに達する。
ると効果電圧S1は第３図に示されるように指数函数的に
上昇してT3時点でピークに達する。
その後、T4時点で所定値まで減少し、再度、指数函数的
上昇カーブに転じ、T6時点で飽和する。
上昇カーブに転じ、T6時点で飽和する。
ここにおいてT3時点が可動鉄心２の変位開始時点、T4時
点が変位終了で固定鉄心１と可動鉄心２の各磁極面吸着
の時点である。
点が変位終了で固定鉄心１と可動鉄心２の各磁極面吸着
の時点である。
このT4時点における電圧S1の変化率は顕著になり、動作
の確認が容易となると共に、電磁アクチュエータの高感
度動作を可能とすることができる。
の確認が容易となると共に、電磁アクチュエータの高感
度動作を可能とすることができる。
本実施例では可動鉄心２の変位終了時点は、固定鉄心１
と可動鉄心２の磁極面吸着の時点としたが、吸着に限定
せず可動鉄心が停止した時点を変位終了時点と考えてよ
い。
と可動鉄心２の磁極面吸着の時点としたが、吸着に限定
せず可動鉄心が停止した時点を変位終了時点と考えてよ
い。
電気巻線３に直流電流を通電して発生する電圧S2と抵抗
R1の降下電圧S1の合計は直流電源10の電源電圧であり、
電圧S2は降下電圧S1の変化に対応してT1時点とT4時点で
ピークを有する。
R1の降下電圧S1の合計は直流電源10の電源電圧であり、
電圧S2は降下電圧S1の変化に対応してT1時点とT4時点で
ピークを有する。
ここで、直流電源により電圧S2は鉄心変位検出装置５を
構成する微分回路６に入力され、微分信号S3として出力
される。
構成する微分回路６に入力され、微分信号S3として出力
される。
この微分信号S3はレベルスライス回路７に入力され、レ
ベルスライスされ、さらに整形されてT1〜T2時点間およ
びT4〜T5時点間で所定値の方形波パルスを有する信号S4
として出力される。
ベルスライスされ、さらに整形されてT1〜T2時点間およ
びT4〜T5時点間で所定値の方形波パルスを有する信号S4
として出力される。
ここで、T1〜T2時点間の方形波パルスに対して立上がら
ないように禁止パルス発生回路９から信号が制御信号出
力回路８に入力され、T4〜T5時点間の方形波パルスにの
み対応してT4〜T5時点間の方形波パルスを有する信号S5
として出力端子5eから図示されないシーケンス制御装置
に出力される。
ないように禁止パルス発生回路９から信号が制御信号出
力回路８に入力され、T4〜T5時点間の方形波パルスにの
み対応してT4〜T5時点間の方形波パルスを有する信号S5
として出力端子5eから図示されないシーケンス制御装置
に出力される。
このT4〜T5時点間の方形波パルスによって固定鉄心１と
可動鉄心２の各磁極面同士の吸着の時点が確認される。
可動鉄心２の各磁極面同士の吸着の時点が確認される。
次に、本発明に使用される電磁アクチュエータの例を第
４図に示す。
４図に示す。
この電磁アクチュエータは、永久磁石を利用してラッチ
ング動作を行う電磁石であり、一端に開口を有する円筒
状固定鉄心１に可動鉄心２、永久磁石17および筒状の非
磁性体ガイドチューブ18を備えている。
ング動作を行う電磁石であり、一端に開口を有する円筒
状固定鉄心１に可動鉄心２、永久磁石17および筒状の非
磁性体ガイドチューブ18を備えている。
すなわち、第４図に示すように固定鉄心１と可動鉄心２
が離間しているの状態において、永久磁石17aによる磁
束はφma,φmbに分流する。
が離間しているの状態において、永久磁石17aによる磁
束はφma,φmbに分流する。
このため、電気巻線３の通電による磁束φｉと分流磁束
はφma,φmbとの重畳効果によって、例えば電気巻線３
の直流電流の極性を第４図に示すようにして通電すれ
ば、磁極面1aと2aが吸着される方向へ可動鉄心２が変位
する。
はφma,φmbとの重畳効果によって、例えば電気巻線３
の直流電流の極性を第４図に示すようにして通電すれ
ば、磁極面1aと2aが吸着される方向へ可動鉄心２が変位
する。
また、磁極面1aと2aが吸着しているときに電気巻線３に
第４図と逆極性の通電を実施すれば磁極面1aと2aは第４
図に示すように離隔状態に復旧する。この吸着時に、第
１図において説明したように、磁束φmaまたはφmbの存
在により、電磁石の高感度動作を可能とすると同時に、
第３図および第５図のT4時点の降下電圧S1は極めて大き
くなり動作の確認が容易となる。
第４図と逆極性の通電を実施すれば磁極面1aと2aは第４
図に示すように離隔状態に復旧する。この吸着時に、第
１図において説明したように、磁束φmaまたはφmbの存
在により、電磁石の高感度動作を可能とすると同時に、
第３図および第５図のT4時点の降下電圧S1は極めて大き
くなり動作の確認が容易となる。
本発明は、下記の効果を奏し、産業、民生の諸分野に大
きく貢献できる。
きく貢献できる。
（１）装置が無接点化し、さらに、電気巻線に通電され
る直流電流の過渡的変動波形の変化率を拡大することが
できるので電磁アクチュエータの動作確認の信頼性が飛
躍的に向上する。また電磁アクチュエータの高感度化を
図ることができる。
る直流電流の過渡的変動波形の変化率を拡大することが
できるので電磁アクチュエータの動作確認の信頼性が飛
躍的に向上する。また電磁アクチュエータの高感度化を
図ることができる。
（２）さらに、前項の変化率の拡大利用によって、電磁
アクチュエータに付帯する動作確認のための雑音除去の
対策、機構、装置が簡素化され、構造が単純化する。
アクチュエータに付帯する動作確認のための雑音除去の
対策、機構、装置が簡素化され、構造が単純化する。
（３）鉄心変位検出装置を電磁アクチュエータ制御用操
作線の電源側に設置することによって、従来装置では不
可欠であった動作確認のための電気信号用電線路を省略
できるので、特に遠方操作用電磁アクチュエータにおい
て大きな経済効果を発揮できる。
作線の電源側に設置することによって、従来装置では不
可欠であった動作確認のための電気信号用電線路を省略
できるので、特に遠方操作用電磁アクチュエータにおい
て大きな経済効果を発揮できる。
（４）以上により電磁アクチュエータの小型軽量化、低
価格化並びに動作信頼性の向上に大きく貢献できる。
価格化並びに動作信頼性の向上に大きく貢献できる。
第１図は本発明の一実施例の構成の説明図、第２図は第
１図の実施例を構成する鉄心変位検出装置の説明図、第
３図は第１図の実施例における信号波形図、第４図は第
１図に使用される電磁アクチュエータの他の例の説明
図、第５図は本発明の作用説明図であり、本発明と従来
例の作動特性を比較したグラフである。 １…固定鉄心 ２…可動鉄心 ３…電気巻線 ４…スイッチ ５…鉄心変位検出装置 17、17a…永久磁石
１図の実施例を構成する鉄心変位検出装置の説明図、第
３図は第１図の実施例における信号波形図、第４図は第
１図に使用される電磁アクチュエータの他の例の説明
図、第５図は本発明の作用説明図であり、本発明と従来
例の作動特性を比較したグラフである。 １…固定鉄心 ２…可動鉄心 ３…電気巻線 ４…スイッチ ５…鉄心変位検出装置 17、17a…永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上津原 常男 埼玉県浦和市白幡３丁目１―９ (72)発明者 飯尾 謙二 福岡県鞍手郡宮田町竜徳32―２ 岩崎技研 工業株式会社九州事務所内 (56)参考文献 特開 昭51−104223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−69555（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−49421（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】固定鉄心と、該固定鉄心に間隙を介し、接
離自在に対面し、該固定鉄心と共に閉磁路を形成する可
動鉄心と、該固定鉄心に巻き回した電気巻線と、該固定
鉄心に固設され、該閉磁路に磁束を分流させると共に該
電気巻線に直流電流を印加することにより該閉磁路に発
生する第１の磁束とそれぞれ相加、相殺するように重畳
させる第２の磁束を発生する永久磁石とから成る電磁ア
クチュエータと、 電流波形検出用抵抗と微分回路とレベルスライス回路と
制御信号出力回路とから成り、該電気巻線に印加される
直流電流の過渡的変動波形により変位終了時点を検出
し、動作確認信号を出力する鉄心変位検出装置とを備え
たことを特徴とする電磁アクチュエータ装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226347A JPH0738343B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 電磁アクチュエータ装置 |
| CN86106547.6A CN1003670B (zh) | 1985-10-11 | 1986-10-06 | 电磁调节器的动作确认装置 |
| PCT/JP1986/000513 WO1987002506A1 (en) | 1985-10-11 | 1986-10-08 | Device for confirming operation of electromagnetic actuator |
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