JPH1075557A - 電磁プランジヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型廉価で、無音で作動し、初期駆動力と平
均駆動力の著しく大きい負荷のリニヤ駆動装置を得るこ
とである。 【解決手段】軟鋼円筒内側に外周が固定されて、所定の
軸間距離で装着された複数個の軟鋼円環と、該円環を励
磁する励磁コイルと、該円環内周面と０．２ミリメート
ル位以下の空隙を介して外周面が対向する複数個の円柱
を備えた作動子と、励磁コイルの通電により、前記した
円柱が磁極に吸引されて移動するときに、１部の円柱と
磁極が移動区間中に全巾が対向して大きい磁束を発生し
て駆動力を著しく増大せしめる手段とにより構成された
電磁プランジヤである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】作動子により負荷を往復動す
る手段として使用される。

【０００２】

【従来の技術】電磁プランジヤが周知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来周知の手段である
電磁プランジヤは次に述べる２つの解決すべき課題とな
る問題点がある。第１の課題 作動時に大きい衝激音を
発生する。第２の課題 最も出力の必要とする初期に最
も力が小さく、動作の終了点で最も力が大きくなる不都
合がある。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】第１の手段 軟鋼で作られ
た開口部と対向した底面のある円筒と，該円筒内側に外
周が密着固定されるとともに所定の離間距離で設けられ
た軟鋼製の第１，第２の円環と，第１，第２の円環Ｎ，
Ｓ磁極に励磁するように装着された円環状に捲回された
励磁コイルと，第１，第２の円環内周面と０．２ミリメ
ートル位以下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の
第１，第２の円柱を具備した作動子と，前記した円筒の
開口部に被冠された蓋体と，励磁コイルの通電により第
１の円柱が第１の円環に磁気的に吸引されて移動したと
きに，第２の円環と第２の円柱は常に全巾が対向して保
持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出され
た前記した作動子と，該作動子に連接された負荷と，第
１の円柱の外周面と第１の円環の内周面が対向しないで
端部のみが対向するように保持する弾撥スプリングと，
励磁コイルに通電することにより弾撥力に抗して第１の
円環と第１の円柱間の磁気吸引力により作動子を駆動す
る装置とにより構成されたものである。第２の手段 軟
鋼で作られた開口部と対向した底面のある円筒と，該円
筒内側に外周が密着固定されるとともに所定の離間距離
で設けられた軟鋼製の第１，第２，第３の円環と，第
１，第２，第３の円環をＮ，Ｓ磁極に励磁するように，
第１，第２，第３の円環の空隙部に装着された円環状に
捲回された第１，第２の励磁コイルと，第１，第２，第
３の円環内周面と０．２ミリメートル位以下の空隙を介
して外周面が対向する軟鋼製の第１，第２，第３の円柱
を具備した作動子と，前記した円筒の開口部に被冠され
た蓋体と，第１，第３の円柱の軸方向の長さは第１，第
３の円環の軸方向の長さと等しくされ，第２の円柱の軸
方向の長さは第２の円環の軸方向の長さの２倍とされ，
第１の励磁コイルの通電により第１の円柱が第１の円環
に磁気的に吸引されて１方向に移動したときに，第２の
円環と第２の円柱は常に全巾が対向して保持されるとと
もに端部が前記した蓋体の外部に突出された作動子と，
該作動子に連設された負荷と，第２の励磁コイルの通電
により第３の円柱が第３の円環に磁気的に吸引されて反
対方向に移動したときに，第２の円環と第２の円柱は常
に全巾が対向して保持されて作動子に連設された負荷を
反対方向に移動する装置とにより構成されたものであ
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】励磁コイルに通電することによ
り、円環状の軟鋼製の第１の磁極を磁路として第２の磁
極により作動子となる軟鋼製の円柱を吸引して、作動子
をバックスプリングに抗して駆動することにより、作動
子に連設する負荷をリニヤ駆動し、通電を断つことによ
り作動子と負荷をスプリングバックする。該スプリング
を除去し、励磁コイルを２組とし、第１の励磁コイルの
通電により作動子と負荷を１方向に駆動し、第２の励磁
コイルの通電により同じ構成の磁極と円柱により反対方
向に作動子と負荷を駆動する。上記した作動中に機械音
の発生がなく、初期の駆動力が大きく、電磁プランジヤ
の１０倍位の駆動力が得られる。従って小型化すること
ができる。

【０００６】

【実施例】図１以降について本発明の詳細を説明する。
各図面の同一記号のものは同じ作用をする部材なので、
その重複した説明は省略する。図１は外観を示す図であ
る。円筒状の外筺となる記号２の上端には側板２ａが固
着され、作動子１が上下に駆動され、作動子１の上端に
は図示しない負荷が連設されている。図２は図１の横断
面図である。図２において、軟鋼製の円筒２は外筺を兼
ねた磁路となる。円筒２の内周面には円環状の磁極４
ａ，４ｂが突出して設けられる。磁極４ａ，４ｂの巾は
等しく、それ等の離間距離は設定された巾とされ、磁極
４ａ，４ｂの間には円環状の励磁コイル５が装着され
る。

【０００７】円筒２の上側には、側板２ａが締着され
る。側板２ａの中央部の空孔は軸受となり、軟鋼製の作
動子となる円柱１を上下に滑動するように支持してい
る。記号２ｂで示す部分が前記した空孔の軸受である。
円柱１には径の大きい円柱１ａ，１ｂが切削加工で作ら
れ、円柱１ｂの巾は磁極４ｂと同じくされ、円柱１ａの
巾は円柱１ｂの２倍となっている。円柱１ａ，１ｂの外
周と、磁極４ａ，４ｂの内周とは０．２ミリメートルの
空隙を介して対向し、円柱１の上端には負荷Ｂが連設さ
れる。

【０００８】円柱１ｂは図示のようにそれ等の下端が、
磁極４ｂの上端と僅かの巾だけ対向している。円柱１ａ
の外周面は磁極４ａと空隙を介して対向する。上述した
構成とする為の手段を次に説明する。円筒２をプレス加
工により作り、軟鋼で作られた円環状の磁極４ｂを上方
より圧入固定し、次に円環状に捲回された励磁コイル５
を上方より圧入する。励磁コイル５の端子は図示してい
ないが円筒２の空孔より外部に導出されている。次に円
環状の磁極４ａを上方より圧入固定する。

【０００９】円柱１ａ，１ｄ，１ｂを上方より挿入し、
次に側板２ａを円筒２の上端に締着する。記号６で示す
ものは渦巻スプリングで円柱１ａ，１ｂ，１ｄを上方に
弾撥して図示の位置に保持している。励磁コイル５に通
電すると磁束は磁極４ａ→円柱１ａ→円柱１ｄ→円柱１
ｂ→磁極４ｂ→円筒２→と通って閉回路となるので磁束
量が大きく、従って矢印Ａ方向の作動子となる円柱１の
駆動力は大きくなり、負荷Ｂを矢印Ａ方向に駆動する。
通電を停止するとスプリングバックして、図示の状態に
復帰する。上述した動作において、円柱１ａと磁極４ａ
間では上下方向の吸引力はないが、空隙部の対向面積が
大きいので磁気抵抗が著しく小さく磁力線の量が大きく
なる。この磁力線は円柱１ｂと磁極４ｂの対向部の洩れ
磁束となり矢印Ｃの方向となり矢印Ａ方向の駆動力に大
きく寄与する。従って従来のこの種のリニヤ駆動装置の
１０倍位の駆動力を得ることができる特徴がある。図２
の点線１ｃで示すように軟磁性体円柱１ａと１ｂを１体
化合して構成しても同じ作用効果がある。

【００１０】図３のグラフは、負荷駆動力でよこ軸は作
動子１の移動距離、たて軸は吸引力である。周知の電磁
プランジヤでは、曲線７で示すように初期の吸引力が小
さく、終了時の吸引力が最大となる。本発明装置では、
曲線８で示すように初期の吸引力が大きく、次に漸増す
る。従って大きい負荷の駆動を行なうことができる特徴
がある。上述した作用を図４について説明する。図４に
おいて、磁極４ｂ，円柱１ｂは断面を示し、対向部には
矢印の磁力線１２ａ，１２ｂ，１２ｃが発生する。この
とき磁極４ｂはＮ極に励磁され、円柱１ｂは磁気誘導に
よりＳ極に励磁される。対向部の磁力線９ａは矢印Ａ方
向の吸引力に余り影響がないが、矢印１２ｂ，１２ｃの
磁力線により矢印Ａ方向の吸引力が得られる。矢印１２
ａの磁力線による吸引力は励磁コイルの電流の２乗に比
例し、矢印１２ｂ，１２ｃの磁力線による吸引力は電流
の１乗に比例する。又空隙長が０．２ミリメートル以下
となると、矢印１２ａの磁力線は対向面に垂直となり吸
引力が消失するので、図３のグラフの曲線８に示すよう
に初期の吸引力が大きく平坦な吸引力となる特徴があ
る。以上の説明より理解されるように、通電の制御によ
り、負荷の直線的な駆動を無音で、初期の駆動力の大き
いモードで行なうことができる特徴がある。

【００１１】次に図５の実施例について説明する。図５
において、円筒２，側板２ａは図２の同一記号のものと
同じ部材である。磁極７ａ，７ｂ，７ｃも図２の磁極４
ａ，４ｂと同じ構成のもので、その励磁コイル８ａ，８
ｂも励磁コイル５に対応する同じ構成のものである。作
動子１に連設する円柱９ｃ，９ｂはそれぞれ図２の円柱
１ｂ，１ａに対応するものでその作用も同じである。

【００１２】励磁コイル８ｂが通電されると、円柱９ｃ
が磁極７ｃに吸引され、図示の状態で停止する。磁気的
な吸引力で停止するので機械音の発生はない。次に励磁
コイル８ａに通電すると、磁極７ｂと円柱９ｂ間の大量
の磁束は磁極７ａと円柱９ａ，１０ａを通るので、磁極
７ａによる円柱９ａの磁気吸引力は著しく増大し、従っ
て矢印Ｄ方向の負荷Ｂの駆動も増大して負荷を駆動す
る。以上の説明より理解されるように、励磁コイル８
ａ，８ｂを交互に通電することにより作動子１に連設し
た負荷Ｂは矢印Ｄ，Ｅ方向に駆動され、その駆動力は周
知の電磁プランジヤの１０倍位となる作用効果がある。
図４の駆動力となる磁束１２ｂ，１２ｃは飽和すること
なく、励磁電流に比例して増大するので、励磁コイルが
焼損する限界まで大きい駆動力を得ることができる特徴
がある。

【００１３】図５の円柱９ａ，９ｂ，９ｃの外周と磁極
７ａ，７ｂ，７ｃの内周との空隙長を０．２ミリメート
ル以内とすると、空隙長が変化しても磁束密度に変化が
無くなる。従って径方向の吸引力に変化がないので互い
に自由に滑動できるようになる。この事実は磁極７ａ，
７ｂ，７ｃが軸受を兼ねる作用を有するので、円柱と磁
極面を滑剤で処理することにより全体の構成を簡素化で
き廉価に作ることができる特徴がある。

【００１４】

【発明の効果】無音で負荷を駆動し、初期の駆動力が大
きくその後の駆動力の低下の少ない負荷のリニヤ駆動装
置が得られる。駆動力は従来の手段の１０倍位となる効
果がある。構成が簡素化されるので廉価で量産性があ
る。往復して負荷を駆動することができ、このときにス
プリングを必要としない利点がある。作動子の円柱と磁
極間の空隙を０．２ミリメートル以内とすることによ
り、両者の磁気吸着力を消滅せしめるので軸受が不要と
なる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の外観図

【図２】本発明装置の断面図

【図３】作動子の移動距離と吸引力のグラフ

【図４】磁極により発生する磁束の説明図

【図５】本発明による他の実施例の説明図

【符号の説明】

１ 円柱状の作動子 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，
１０ｂ 軟磁性体円柱 ４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ，７ｃ 磁極 ２ａ 側板 Ｂ 負荷 ５，８ａ，８ｂ 励磁コイル ２ｂ 軸受 ７，８ 吸引力の曲線 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ 磁力線 ２ 軟鋼円筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟鋼で作られた開口部と対向した底面のあ
   る円筒と，該円筒内側に外周が密着固定されるとともに
   所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第１，第２の円環
   と，第１，第２の円環Ｎ，Ｓ磁極に励磁するように装着
   された円環状に捲回された励磁コイルと，第１，第２の
   円環内周面と０．２ミリメートル位以下の空隙を介して
   外周面が対向する軟鋼製の第１，第２の円柱を具備した
   作動子と，前記した円筒の開口部に被冠された蓋体と，
   励磁コイルの通電により第１の円柱が第１の円環に磁気
   的に吸引されて移動したときに，第２の円環と第２の円
   柱は常に全巾が対向して保持されるとともに端部が前記
   した蓋体の外部に突出された前記した作動子と，該作動
   子に連接された負荷と，第１の円柱の外周面と第１の円
   環の内周面が対向しないで端部のみが対向するように保
   持する弾撥スプリングと，励磁コイルに通電することに
   より弾撥力に抗して第１の円環と第１の円柱間の磁気吸
   引力により作動子を駆動する装置とにより構成されたこ
   とを特徴とする電磁プランジヤ。
2. 【請求項２】軟鋼で作られた開口部と対向した底面のあ
   る円筒と，該円筒内側に外周が密着固定されるとともに
   所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第１，第２，第３
   の円環と，第１，第２，第３の円環をＮ，Ｓ磁極に励磁
   するように，第１，第２，第３の円環の空隙部に装着さ
   れた円環状に捲回された第１，第２の励磁コイルと，第
   １，第２，第３の円環内周面と０．２ミリメートル位以
   下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の第１，第
   ２，第３の円柱を具備した作動子と，前記した円筒の開
   口部に被冠された蓋体と，第１，第３の円柱の軸方向の
   長さは第１，第３の円環の軸方向の長さと等しくされ，
   第２の円柱の軸方向の長さは第２の円環の軸方向の長さ
   の２倍とされ，第１の励磁コイルの通電により第１の円
   柱が第１の円環に磁気的に吸引されて１方向に移動した
   ときに，第２の円環と第２の円柱は常に全巾が対向して
   保持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出さ
   れた作動子と，該作動子に連設された負荷と，第２の励
   磁コイルの通電により第３の円柱が第３の円環に磁気的
   に吸引されて反対方向に移動したときに，第２の円環と
   第２の円柱は常に全巾が対向して保持されて作動子に連
   設された負荷を反対方向に移動する装置とにより構成さ
   れたことを特徴とする電磁プランジヤ。