JPH118116A - 挿通型電磁石 - Google Patents
挿通型電磁石Info
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- JPH118116A JPH118116A JP9161073A JP16107397A JPH118116A JP H118116 A JPH118116 A JP H118116A JP 9161073 A JP9161073 A JP 9161073A JP 16107397 A JP16107397 A JP 16107397A JP H118116 A JPH118116 A JP H118116A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヨーク２内に軸方向に移動自在にプランジャ４
を挿通し、ヨーク２の磁極面１ａ、１ｂを軸に内面に形
成し、無通電時にプランジャ４を作動磁極面１ａと対向
しない位置に保持する挿通型電磁石において、永久磁石
７を最も合理的に配置した高性能な電磁石を提供する。 【解決手段】永久磁石７をヨーク２の作動磁極面１ａに
隣接する位置に、プランジャ４の側面に対面させて配置
する。
を挿通し、ヨーク２の磁極面１ａ、１ｂを軸に内面に形
成し、無通電時にプランジャ４を作動磁極面１ａと対向
しない位置に保持する挿通型電磁石において、永久磁石
７を最も合理的に配置した高性能な電磁石を提供する。 【解決手段】永久磁石７をヨーク２の作動磁極面１ａに
隣接する位置に、プランジャ４の側面に対面させて配置
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁石に関し、さ
らに詳しくは、通電によって機械力を発生する電磁石
で、特に微小電気入力によって動作し、小型軽量化を可
能とした電磁石に関する。
らに詳しくは、通電によって機械力を発生する電磁石
で、特に微小電気入力によって動作し、小型軽量化を可
能とした電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者は、プランジャが吸着する固定
鉄心がなく、ヨークの磁極面をプランジャと軸平行なヨ
ーク内面に形成し、コイル無通電時のプランジャの軸直
交端面の軸方向位置を前記磁極面からずらせておく電磁
石を開発し、挿通型電磁石と命名している。この無通電
時にプランジャの側面が対面しない磁極面を作動磁極面
と呼ぶことにする。
鉄心がなく、ヨークの磁極面をプランジャと軸平行なヨ
ーク内面に形成し、コイル無通電時のプランジャの軸直
交端面の軸方向位置を前記磁極面からずらせておく電磁
石を開発し、挿通型電磁石と命名している。この無通電
時にプランジャの側面が対面しない磁極面を作動磁極面
と呼ぶことにする。
【０００３】挿通型電磁石のプランジャの軸方向位置を
磁極面からずらせて作動磁極面をプランジャの側面に対
面させない手段としては、この電磁石を適用する対象装
置に応じてプランジャの位置を決める手段、プランジャ
を付勢して位置決めする手段、又はプランジャの平衡手
段などを用いることができる。この電磁石は、微小な電
力で作動させることができ、所要の吸引力とストローク
において、微小な電力によって高感度の動作を可能と
し、小型、軽量の形状を有し、構成が単純な、性能のよ
い電磁石である。
磁極面からずらせて作動磁極面をプランジャの側面に対
面させない手段としては、この電磁石を適用する対象装
置に応じてプランジャの位置を決める手段、プランジャ
を付勢して位置決めする手段、又はプランジャの平衡手
段などを用いることができる。この電磁石は、微小な電
力で作動させることができ、所要の吸引力とストローク
において、微小な電力によって高感度の動作を可能と
し、小型、軽量の形状を有し、構成が単純な、性能のよ
い電磁石である。
【０００４】特開平８−１８６０２１号公報には、コイ
ル及び永久磁石を同軸に並設すると共に軸方向に沿って
間隔をあけて配設した複数の磁極面を有する磁性体部材
と、この磁性体部材の各磁極面に対して非平衡に対面す
る対極面を有する可動鉄心とからなる電磁石が開示され
ている。この技術において、可動鉄心が磁性体部材の各
磁極面に非平衡に対面すると言うのは、可動鉄心の対磁
極面の磁極面に対して均等に対面しない態様に形成され
ていることを言い、可動鉄心が一方の磁極面に対して対
極面が対面している時他の磁極面に対して対面する対極
面を欠除したものである。例えば、可動鉄心が少なくと
も磁性体部材の全長に対して、磁性体部材の両端の磁極
面の一方の長さだけ短く形成したもの、或は、他方の対
極面となるべき部分に磁気抵抗をもつ非磁性体部を設け
たもの等を挙げることができる。また、可動鉄心はコイ
ルと永久磁石との間に設けた磁極面に対面する部分に非
磁性体部を形成したものでもよい。上記特開平８−１８
６０２１号公報の技術の具体的な構成は、図１０、図１
１に例示するように、 （イ）中空筒状ボビン３ｂに電線を巻装したコイル３ａ （ロ）コイル３ａを囲繞し、ボビン３ｂの中空孔の両端
部にそれぞれ同軸の開口を設けたヨーク２。この開口は
内面磁極面を形成する。その一方は、コイル無通電時
に、プランジャ４と対向しない作動磁極面１ａとし、他
方はプランジャ４が貫通して常に対向している磁極面１
ｂである。 （ハ）ヨーク２の他方の磁極面１ｂに隣接し、ヨーク２
と磁気的に並列磁気回路を形成する永久磁石７ （ニ）ボビン３ｂの中空孔及びヨーク２の各磁極面１
ａ、１ｂが形成する中空孔内を軸方向に移動可能に挿通
したプランジャ４から構成された挿通型電磁石である。
ル及び永久磁石を同軸に並設すると共に軸方向に沿って
間隔をあけて配設した複数の磁極面を有する磁性体部材
と、この磁性体部材の各磁極面に対して非平衡に対面す
る対極面を有する可動鉄心とからなる電磁石が開示され
ている。この技術において、可動鉄心が磁性体部材の各
磁極面に非平衡に対面すると言うのは、可動鉄心の対磁
極面の磁極面に対して均等に対面しない態様に形成され
ていることを言い、可動鉄心が一方の磁極面に対して対
極面が対面している時他の磁極面に対して対面する対極
面を欠除したものである。例えば、可動鉄心が少なくと
も磁性体部材の全長に対して、磁性体部材の両端の磁極
面の一方の長さだけ短く形成したもの、或は、他方の対
極面となるべき部分に磁気抵抗をもつ非磁性体部を設け
たもの等を挙げることができる。また、可動鉄心はコイ
ルと永久磁石との間に設けた磁極面に対面する部分に非
磁性体部を形成したものでもよい。上記特開平８−１８
６０２１号公報の技術の具体的な構成は、図１０、図１
１に例示するように、 （イ）中空筒状ボビン３ｂに電線を巻装したコイル３ａ （ロ）コイル３ａを囲繞し、ボビン３ｂの中空孔の両端
部にそれぞれ同軸の開口を設けたヨーク２。この開口は
内面磁極面を形成する。その一方は、コイル無通電時
に、プランジャ４と対向しない作動磁極面１ａとし、他
方はプランジャ４が貫通して常に対向している磁極面１
ｂである。 （ハ）ヨーク２の他方の磁極面１ｂに隣接し、ヨーク２
と磁気的に並列磁気回路を形成する永久磁石７ （ニ）ボビン３ｂの中空孔及びヨーク２の各磁極面１
ａ、１ｂが形成する中空孔内を軸方向に移動可能に挿通
したプランジャ４から構成された挿通型電磁石である。
【０００５】図１０、１１に示す従来技術の電磁石のプ
ランジャ４は、コイル３ａが無通電の場合、プランジャ
４とヨーク２の間に作用させるスプリング８の抗力、あ
るいはプランジャに作用する流体の圧力等の作用によっ
て、図１０、１１に示すようにプランジャ４の端面４ａ
が作動磁極面１ａの内側の側面にほぼ一致する位置に保
持されている。コイルに所定極性のパルス状通電を実施
して、プランジャ４を駆動してプランジャ位置に変位さ
せ、永久磁石７の起磁力の作用によって図示の横軸直交
磁極面１ｂに吸着して保持することができる。またこの
位置に吸着保持されたプランジャ４は、コイル３ａに逆
極性のパルス状通電を実施してその吸着保磁力を解除
し、プランジャ４に作用するスプリングの抗力、あるい
はプランジャ４に作用する流体の圧力等によって元の位
置に復帰させることができる。
ランジャ４は、コイル３ａが無通電の場合、プランジャ
４とヨーク２の間に作用させるスプリング８の抗力、あ
るいはプランジャに作用する流体の圧力等の作用によっ
て、図１０、１１に示すようにプランジャ４の端面４ａ
が作動磁極面１ａの内側の側面にほぼ一致する位置に保
持されている。コイルに所定極性のパルス状通電を実施
して、プランジャ４を駆動してプランジャ位置に変位さ
せ、永久磁石７の起磁力の作用によって図示の横軸直交
磁極面１ｂに吸着して保持することができる。またこの
位置に吸着保持されたプランジャ４は、コイル３ａに逆
極性のパルス状通電を実施してその吸着保磁力を解除
し、プランジャ４に作用するスプリングの抗力、あるい
はプランジャ４に作用する流体の圧力等によって元の位
置に復帰させることができる。
【０００６】すなわち、図１０又は図１１に示す電磁石
は、自己保持（ラッチング）動作特性を有するものであ
る。
は、自己保持（ラッチング）動作特性を有するものであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の図１０又は図１
１に示す挿通型電磁石では、永久磁石の配置は作動磁極
面１ａとは無関係の位置に配置されていた。これは、固
定鉄心と可動鉄心とが吸着、離隔する旧来の吸引型の電
磁石と同様に、永久磁石が磁気回路中にあれば、どこに
配置されていても作用は同じであるという漏洩磁束を無
視する固定観念に支配されていたからである。ところが
本発明者の創作に係る挿通型電磁石では、永久磁石の位
置によって作用が全く異なることを知見し、本発明を完
成するに至ったのである。
１に示す挿通型電磁石では、永久磁石の配置は作動磁極
面１ａとは無関係の位置に配置されていた。これは、固
定鉄心と可動鉄心とが吸着、離隔する旧来の吸引型の電
磁石と同様に、永久磁石が磁気回路中にあれば、どこに
配置されていても作用は同じであるという漏洩磁束を無
視する固定観念に支配されていたからである。ところが
本発明者の創作に係る挿通型電磁石では、永久磁石の位
置によって作用が全く異なることを知見し、本発明を完
成するに至ったのである。
【０００８】本発明の目的は、挿通型電磁石に永久磁石
を併用する場合に、永久磁石の配置位置を特定すること
によって、従来の永久磁石を併用した挿通型電磁石より
も遥かに性能のよい電磁石を形成することができること
を知見し、このような電磁石を提供することにある。
を併用する場合に、永久磁石の配置位置を特定すること
によって、従来の永久磁石を併用した挿通型電磁石より
も遥かに性能のよい電磁石を形成することができること
を知見し、このような電磁石を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
した技術を提供するもので、その技術手段は、ヨークに
形成する同軸の開口に、軸方向に移動自在にプランジャ
を挿通し、前記ヨークの磁極面を軸に平行な内面に形成
し、無通電時に前記プランジャの側面を前記ヨークの作
動磁極面と対向しない位置に保持する手段を備えた電磁
石において、前記作動磁極面に軸方向に隣接する位置に
プランジャの側面に対向させて永久磁石を配設したこと
を特徴とする挿通型電磁石である。
した技術を提供するもので、その技術手段は、ヨークに
形成する同軸の開口に、軸方向に移動自在にプランジャ
を挿通し、前記ヨークの磁極面を軸に平行な内面に形成
し、無通電時に前記プランジャの側面を前記ヨークの作
動磁極面と対向しない位置に保持する手段を備えた電磁
石において、前記作動磁極面に軸方向に隣接する位置に
プランジャの側面に対向させて永久磁石を配設したこと
を特徴とする挿通型電磁石である。
【００１０】この場合に、前記永久磁石がプランジャ軸
に平行な方向にＮＳ極を有する磁石としてもよく、プラ
ンジャ軸に直角な方向にＮＳ極を有する磁石としてもよ
い。
に平行な方向にＮＳ極を有する磁石としてもよく、プラ
ンジャ軸に直角な方向にＮＳ極を有する磁石としてもよ
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明が対象とする電磁石は、筒
状ボビンに電線を巻装したコイルと、コイルの磁路を形
成しボビンの両端開口部外側に軸平行磁極面を形成した
ヨークと、ボビンの中空孔内に軸方向に移動自在に挿通
したプランジャとからなる電磁石であって、ヨークの作
動磁極面を軸延長方向に延出すると共に、前記プランジ
ャの軸直交端面の無通電時の軸方向位置を前記ヨークの
前記作動磁極面の内側端面と略一致させる手段を備えた
電磁石である。ヨーク及びその開口磁極面は断面が円形
であることが好ましいが、断面が弧状、方形、馬蹄形、
その他の形状であっても差し支えない。
状ボビンに電線を巻装したコイルと、コイルの磁路を形
成しボビンの両端開口部外側に軸平行磁極面を形成した
ヨークと、ボビンの中空孔内に軸方向に移動自在に挿通
したプランジャとからなる電磁石であって、ヨークの作
動磁極面を軸延長方向に延出すると共に、前記プランジ
ャの軸直交端面の無通電時の軸方向位置を前記ヨークの
前記作動磁極面の内側端面と略一致させる手段を備えた
電磁石である。ヨーク及びその開口磁極面は断面が円形
であることが好ましいが、断面が弧状、方形、馬蹄形、
その他の形状であっても差し支えない。
【００１２】ここで、コイルの無通電時のプランジャの
軸方向位置を、上記の指定位置に安定して配置する具体
的手段としては、弁その他定位置に安定停止する部材に
組み込み使用するときはその安定停止位置に合わせ、拘
束位置のない部材に組み込み使用する時は他の位置保持
手段を用いる。適用対象装置との位置決め手段として
は、例えば、弁座、ストッパ、押しぼたん、リレー、接
点、スイッチ装置又はラッチング装置の位置設定手段等
がある。プランジャの付勢手段としては、例えば、重
力、バランスウエイト、弾性ばね力、流体圧力、又はゴ
ム弾性力等による付勢手段がある。また、プランジャの
平衡手段としては、例えば、流体の浮遊力、電磁力の附
加等の手段がある。例えば、電磁石のヨーク側とプラン
ジャとの間に作用させるスプリング抗力、あるいは永久
磁石等による磁気力を採用する。
軸方向位置を、上記の指定位置に安定して配置する具体
的手段としては、弁その他定位置に安定停止する部材に
組み込み使用するときはその安定停止位置に合わせ、拘
束位置のない部材に組み込み使用する時は他の位置保持
手段を用いる。適用対象装置との位置決め手段として
は、例えば、弁座、ストッパ、押しぼたん、リレー、接
点、スイッチ装置又はラッチング装置の位置設定手段等
がある。プランジャの付勢手段としては、例えば、重
力、バランスウエイト、弾性ばね力、流体圧力、又はゴ
ム弾性力等による付勢手段がある。また、プランジャの
平衡手段としては、例えば、流体の浮遊力、電磁力の附
加等の手段がある。例えば、電磁石のヨーク側とプラン
ジャとの間に作用させるスプリング抗力、あるいは永久
磁石等による磁気力を採用する。
【００１３】また、ヨークの作動磁極面の軸方向延長端
にプランジャ端部に対向する軸直角磁極面を設けると、
平面プランジャ型の電磁石の特性を合わせもつ電磁石を
得ることができ好ましい。以下、図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例の構
成を示す模式構成図で、挿通型電磁石に永久磁石７を併
用する場合に、最も適切に永久磁石７の位置を定めた実
施例を示している。実施例の電磁石は、 （ａ）筒状ボビン３ｂに電線を巻装したコイル３ａ （ｂ）このコイル３ａを囲繞し上記ボビン３ｂの両端開
口に隣接して開口を設けたヨーク２ （ｃ）ヨーク２と同軸に配設され直線運動するプランジ
ャ４ （ｄ）コイル３ａが無通電の時に、プランジャ４の一方
の端面がヨーク２の一方の開口内周面である軸平行磁極
面（作動磁極面１ａ）の内側端部と軸方向で略一致する
位置に保持する抗力作用手段、例えばスプリング８ （ｅ）作動磁極面１ａに隣接する位置に、プランジャ４
の一方の端部近傍のプランジャ周面に非磁性体間隙を介
して対面させた永久磁石７から構成されている。
にプランジャ端部に対向する軸直角磁極面を設けると、
平面プランジャ型の電磁石の特性を合わせもつ電磁石を
得ることができ好ましい。以下、図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例の構
成を示す模式構成図で、挿通型電磁石に永久磁石７を併
用する場合に、最も適切に永久磁石７の位置を定めた実
施例を示している。実施例の電磁石は、 （ａ）筒状ボビン３ｂに電線を巻装したコイル３ａ （ｂ）このコイル３ａを囲繞し上記ボビン３ｂの両端開
口に隣接して開口を設けたヨーク２ （ｃ）ヨーク２と同軸に配設され直線運動するプランジ
ャ４ （ｄ）コイル３ａが無通電の時に、プランジャ４の一方
の端面がヨーク２の一方の開口内周面である軸平行磁極
面（作動磁極面１ａ）の内側端部と軸方向で略一致する
位置に保持する抗力作用手段、例えばスプリング８ （ｅ）作動磁極面１ａに隣接する位置に、プランジャ４
の一方の端部近傍のプランジャ周面に非磁性体間隙を介
して対面させた永久磁石７から構成されている。
【００１４】ヨーク２は、一方の端部に作動磁極面１
ａ、他方の端部に他の磁極面１ｂを備え、これらの磁極
面１ａ、１ｂは電磁石の軸に平行なヨークの内面に形成
されている。これらの磁極面１ａ、１ｂは、プランジャ
４の外周より少し大きい内側断面を有しており、間隙を
介してプランジャ４がその中を直線往復運動をする。作
動磁極面１ａは、コイル３ａに通電していない時にはプ
ランジャ４の外周面には対面しておらず、通電した時、
プランジャ４を軸方向に移動させてプランジャ４を作動
させる。他方の磁極面１ｂは通電時も無通電時もプラン
ジャ４が挿通しており、常にプランジャ４の外周に対面
している。
ａ、他方の端部に他の磁極面１ｂを備え、これらの磁極
面１ａ、１ｂは電磁石の軸に平行なヨークの内面に形成
されている。これらの磁極面１ａ、１ｂは、プランジャ
４の外周より少し大きい内側断面を有しており、間隙を
介してプランジャ４がその中を直線往復運動をする。作
動磁極面１ａは、コイル３ａに通電していない時にはプ
ランジャ４の外周面には対面しておらず、通電した時、
プランジャ４を軸方向に移動させてプランジャ４を作動
させる。他方の磁極面１ｂは通電時も無通電時もプラン
ジャ４が挿通しており、常にプランジャ４の外周に対面
している。
【００１５】なお、図１において、５は非磁性体のガイ
ドパイプ、９は非磁性体のスペーサで、スプリング８の
座又はプランジャ４のストッパである。図１では、電磁
石の軸方向と同軸にＮＳ極を有するリング状の永久磁石
７を装着している。図２は別の実施例を示しており、全
体構成は図１と同様であるが、永久磁石７のＮＳ極の方
向が電磁石の軸方向に直角な方向に向いており、ヨーク
２の作動磁極面１ａと非磁性体リング１０を介して隣接
しており、また、作動磁極面１ａの先端側に磁性体の蓋
１１を備えている。この磁性体の蓋１１は、プランジャ
４が移動する時の終端において牽引力が著しく減退する
のを補償する作用をなすと共に、コイルの通電を遮断し
た時に永久磁石がプランジャ４を蓋１１に吸引して保持
し、いわゆる、自己保持単安定型電磁石として作用する
補助磁極面１ｃをなすものである。もちろん、蓋１１は
スプリング８を支承する座としての作用も兼用する。
ドパイプ、９は非磁性体のスペーサで、スプリング８の
座又はプランジャ４のストッパである。図１では、電磁
石の軸方向と同軸にＮＳ極を有するリング状の永久磁石
７を装着している。図２は別の実施例を示しており、全
体構成は図１と同様であるが、永久磁石７のＮＳ極の方
向が電磁石の軸方向に直角な方向に向いており、ヨーク
２の作動磁極面１ａと非磁性体リング１０を介して隣接
しており、また、作動磁極面１ａの先端側に磁性体の蓋
１１を備えている。この磁性体の蓋１１は、プランジャ
４が移動する時の終端において牽引力が著しく減退する
のを補償する作用をなすと共に、コイルの通電を遮断し
た時に永久磁石がプランジャ４を蓋１１に吸引して保持
し、いわゆる、自己保持単安定型電磁石として作用する
補助磁極面１ｃをなすものである。もちろん、蓋１１は
スプリング８を支承する座としての作用も兼用する。
【００１６】図３の実施例は、図１の実施例の変形で、
図２と同様に補助磁極面１ｃを備えるほかに、他の磁極
面１ｂの先端側にも補助磁極面１ｄを備えたものであ
る。この例は、復帰の時、吸引力の減退を補償すると共
に、永久磁石による自己保持双安定型電磁石である。図
４、図５は図１の実施例の動作説明図、図１２、図１３
はこれと対比される図１０の従来例の動作説明図であ
る。また、図６、図７は図２に示す実施例の動作説明図
である。
図２と同様に補助磁極面１ｃを備えるほかに、他の磁極
面１ｂの先端側にも補助磁極面１ｄを備えたものであ
る。この例は、復帰の時、吸引力の減退を補償すると共
に、永久磁石による自己保持双安定型電磁石である。図
４、図５は図１の実施例の動作説明図、図１２、図１３
はこれと対比される図１０の従来例の動作説明図であ
る。また、図６、図７は図２に示す実施例の動作説明図
である。
【００１７】図４は図１に示す実施例の無通電時の永久
磁石による磁気回路の磁束分布を示し、図５はその通電
時のコイル及び永久磁石のよる磁気回路の磁束分布を示
すものである。同様に、図１２は図１０に示す従来例の
無通電時の永久磁石による磁気回路の磁束分布を示し、
図１３はその通電時のコイル及び永久磁石のよる磁気回
路の磁束分布を示すものである。図４において、永久磁
石７のヨークを通る磁束φmbはφ1 とφ2 に分かれて分
流し、φ1 は永久磁石に帰還し、φ2 は他の磁極面１ｂ
を経てプランジャ４内を通るループを形成する。作動磁
極面１ａを通る磁束φmaはプランジャ４を経て永久磁石
に帰還する。プランジャ４の牽引に寄与する磁束はφma
であり、磁気回路の各部の抵抗を勘案すると、このφma
は他の磁束より大きい。
磁石による磁気回路の磁束分布を示し、図５はその通電
時のコイル及び永久磁石のよる磁気回路の磁束分布を示
すものである。同様に、図１２は図１０に示す従来例の
無通電時の永久磁石による磁気回路の磁束分布を示し、
図１３はその通電時のコイル及び永久磁石のよる磁気回
路の磁束分布を示すものである。図４において、永久磁
石７のヨークを通る磁束φmbはφ1 とφ2 に分かれて分
流し、φ1 は永久磁石に帰還し、φ2 は他の磁極面１ｂ
を経てプランジャ４内を通るループを形成する。作動磁
極面１ａを通る磁束φmaはプランジャ４を経て永久磁石
に帰還する。プランジャ４の牽引に寄与する磁束はφma
であり、磁気回路の各部の抵抗を勘案すると、このφma
は他の磁束より大きい。
【００１８】図５に示すように、コイル３ａに通電する
と、コイルによる磁束φi と上記永久磁石の磁束φmaと
が重畳し、大きな牽引力を発生する。これに対して、図
１２では、永久磁石７のヨークを通る磁束φmdはφ3 と
φ4 のように分流し、φ3 は永久磁石に帰還し、φ4 は
プランジャ４、作動磁極面１ａを経る経路を形成する。
プランジャ４を通る磁束φmcは他の磁極面１ｂとプラン
ジャ４を経て帰還する。この時、プランジャ４の牽引に
寄与する磁束はφmdであり、磁気回路の各部の抵抗を勘
案すると、このφmdは他の磁束に比べて著しく小さい。
と、コイルによる磁束φi と上記永久磁石の磁束φmaと
が重畳し、大きな牽引力を発生する。これに対して、図
１２では、永久磁石７のヨークを通る磁束φmdはφ3 と
φ4 のように分流し、φ3 は永久磁石に帰還し、φ4 は
プランジャ４、作動磁極面１ａを経る経路を形成する。
プランジャ４を通る磁束φmcは他の磁極面１ｂとプラン
ジャ４を経て帰還する。この時、プランジャ４の牽引に
寄与する磁束はφmdであり、磁気回路の各部の抵抗を勘
案すると、このφmdは他の磁束に比べて著しく小さい。
【００１９】図１３に示すように、コイル３ａに通電す
ると、コイルによる磁束φi とφmdとが重畳してプラン
ジャを牽引するが、この牽引力は、図５の牽引力に比べ
て小さい。すなわち、本発明の実施例の図１に示す電磁
石は、同じ仕様で永久磁石の位置のみが異なる図１０の
電磁石に比し、プランジャを牽引する力が著しく大きく
なる。
ると、コイルによる磁束φi とφmdとが重畳してプラン
ジャを牽引するが、この牽引力は、図５の牽引力に比べ
て小さい。すなわち、本発明の実施例の図１に示す電磁
石は、同じ仕様で永久磁石の位置のみが異なる図１０の
電磁石に比し、プランジャを牽引する力が著しく大きく
なる。
【００２０】図６、図７は図２の実施例の作動説明図
で、図６は無通電時、図７はコイル通電時の磁束分布を
示すものである。図４、図５の説明と同様に、大きな牽
引力を得られることが容易に理解されるであろう。従
来、永久磁石を併用する吸着型電磁石においては、固定
鉄心を含む磁気回路のどこに永久磁石を設置しても、そ
の併設効果は原理的に等価のものであった。本発明で
は、挿通型電磁石において永久磁石をヨークの作動磁極
面に隣接する位置に設け、永久磁石の他方の磁極に磁性
体の磁極片からなる磁路を設けることによって、永久磁
石の磁束の漏洩が少なく、ヨークの作動磁極面のコイル
による磁束に重畳する永久磁石の分流磁束が大きくな
り、プランジャの初期吸引力を著しく増大させることが
できる。
で、図６は無通電時、図７はコイル通電時の磁束分布を
示すものである。図４、図５の説明と同様に、大きな牽
引力を得られることが容易に理解されるであろう。従
来、永久磁石を併用する吸着型電磁石においては、固定
鉄心を含む磁気回路のどこに永久磁石を設置しても、そ
の併設効果は原理的に等価のものであった。本発明で
は、挿通型電磁石において永久磁石をヨークの作動磁極
面に隣接する位置に設け、永久磁石の他方の磁極に磁性
体の磁極片からなる磁路を設けることによって、永久磁
石の磁束の漏洩が少なく、ヨークの作動磁極面のコイル
による磁束に重畳する永久磁石の分流磁束が大きくな
り、プランジャの初期吸引力を著しく増大させることが
できる。
【００２１】また、上記構成の電磁石の構成を次記のよ
うに変更して、それぞれの固有の特徴を発揮させること
ができる。 （ａ）軸平行磁極面１ａの内側端面に所要軸方向長のリ
ング状磁極片を付加して、軸平行磁極面１ａの軸方向寸
法を所要値に設定する。 （ｂ）前記リング状磁極片が軸平行磁極面１ａを形成す
る所要軸方向長の筒を延出した筒付き磁極片とする。
うに変更して、それぞれの固有の特徴を発揮させること
ができる。 （ａ）軸平行磁極面１ａの内側端面に所要軸方向長のリ
ング状磁極片を付加して、軸平行磁極面１ａの軸方向寸
法を所要値に設定する。 （ｂ）前記リング状磁極片が軸平行磁極面１ａを形成す
る所要軸方向長の筒を延出した筒付き磁極片とする。
【００２２】（ｃ）前記軸平行磁極面１ａの軸方向外側
端部に、該ヨークの中空端面を塞ぐ蓋部材を備えた磁極
とする。 （ｄ）前記蓋部材は、該ヨークもしくは前記筒付き磁極
片に連結する磁性体、該ヨークもしくは前記筒付き磁極
片に所要磁気抵抗値の非磁性体、あるいは該ヨークもし
くは前記筒付き磁極片に連結する非磁性体からなる群か
ら選ばれるいずれかとする。
端部に、該ヨークの中空端面を塞ぐ蓋部材を備えた磁極
とする。 （ｄ）前記蓋部材は、該ヨークもしくは前記筒付き磁極
片に連結する磁性体、該ヨークもしくは前記筒付き磁極
片に所要磁気抵抗値の非磁性体、あるいは該ヨークもし
くは前記筒付き磁極片に連結する非磁性体からなる群か
ら選ばれるいずれかとする。
【００２３】図８に示す形状の電磁石を永久磁石の配置
位置を変えて吸引力の試験を行い、結果を図９に示し
た。その仕様は次の通りである。 ストローク長 ：２．０ｍｍ コイル電線公称直径 ：０．４５ｍｍφ コイル電線ターン数 ：９２０ コイル抵抗 ：５．０オーム 可動鉄心径 ：７．０ｍｍφ 円環状永久磁石外径 ：２０ｍｍφ 円環状永久磁石内径 ：１２ｍｍφ 円環状永久磁石軸方向長：５ｍｍ 円環状永久磁石磁化方向：軸方向磁化 円環状永久磁石材質 ：異方性フェライト 印加電圧 ：１．８Ｖ コイル通電電流 ：０．３６Ａ コイル通電電力 ：０．６５Ｗ 図９は、ストローク２ｍｍの水道用ダイヤフラム弁のパ
イロット電磁弁に使用する挿通型電磁石の励磁アンペア
ターン（ＡＴ）と吸引力との関係を示す実測グラフで、
曲線２１は永久磁石を、作動磁極面の軸方向に隣接する
位置に配設した例を示し、曲線２２は同じ仕様の挿通型
電磁石と永久磁石を用い、図１０に示すように、永久磁
石の配置位置を他の磁極面１ｂに隣接する位置に配置し
た比較例の値である。図９は本発明の効果が非常に大き
いことを示している。
位置を変えて吸引力の試験を行い、結果を図９に示し
た。その仕様は次の通りである。 ストローク長 ：２．０ｍｍ コイル電線公称直径 ：０．４５ｍｍφ コイル電線ターン数 ：９２０ コイル抵抗 ：５．０オーム 可動鉄心径 ：７．０ｍｍφ 円環状永久磁石外径 ：２０ｍｍφ 円環状永久磁石内径 ：１２ｍｍφ 円環状永久磁石軸方向長：５ｍｍ 円環状永久磁石磁化方向：軸方向磁化 円環状永久磁石材質 ：異方性フェライト 印加電圧 ：１．８Ｖ コイル通電電流 ：０．３６Ａ コイル通電電力 ：０．６５Ｗ 図９は、ストローク２ｍｍの水道用ダイヤフラム弁のパ
イロット電磁弁に使用する挿通型電磁石の励磁アンペア
ターン（ＡＴ）と吸引力との関係を示す実測グラフで、
曲線２１は永久磁石を、作動磁極面の軸方向に隣接する
位置に配設した例を示し、曲線２２は同じ仕様の挿通型
電磁石と永久磁石を用い、図１０に示すように、永久磁
石の配置位置を他の磁極面１ｂに隣接する位置に配置し
た比較例の値である。図９は本発明の効果が非常に大き
いことを示している。
【００２４】本発明の電磁石は、小さな電磁力で大きな
初期吸引力を得ることができ、高感度の電磁石として小
型軽量で微少電力で作動するものである。
初期吸引力を得ることができ、高感度の電磁石として小
型軽量で微少電力で作動するものである。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、挿通型電磁石に永久磁
石を併用する場合に、極めて性能のよい電磁石を形成す
ることができるようになった。
石を併用する場合に、極めて性能のよい電磁石を形成す
ることができるようになった。
【図１】実施例の電磁石の縦断図である。
【図２】他の実施例の縦断面図である。
【図３】他の実施例の縦断面図である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】本発明の動作説明図である。
【図６】本発明の動作説明図である。
【図７】本発明の動作説明図である。
【図８】試験に供した電磁石の断面図である。
【図９】実施例及び比較例のＡＴと吸引力との試験結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】従来技術の電磁石の断面図である。
【図１１】従来技術の電磁石の断面図である。
【図１２】従来技術の作動説明図である。
【図１３】従来技術の作動説明図である。
１ コイル １ａ 作動磁極面 １ｂ 他の磁極面 ２ ヨーク ３ａ コイル ３ｂ ボビン ４ プランジャ ７ 永久磁石 ８ スプリング ９ 蓋（スペーサ） １０ 非磁性体リング １１ 磁性体 ２１、２２ 曲線
Claims (3)
- 【請求項１】 ヨークに形成する周軸の開口に、軸方向
に移動自在にプランジャを挿通し、前記ヨークの磁極面
を開口内面に形成し、無通電時に前記プランジャの側面
を前記ヨークの作動磁極面と対向しない位置に保持する
手段を備えた電磁石において、前記作動磁極面の軸方向
に隣接する位置に、永久磁石をプランジャ側面に対向さ
せて配設したことを特徴とする挿通型電磁石。 - 【請求項２】 前記永久磁石がプランジャ軸に平行な方
向にＮＳ極を有する磁石であることを特徴とする挿通型
電磁石。 - 【請求項３】 前記永久磁石がプランジャ軸に直角な方
向にＮＳ極を有する磁石であることを特徴とする挿通型
電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16107397A JP3182510B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 挿通型電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16107397A JP3182510B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 挿通型電磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118116A true JPH118116A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3182510B2 JP3182510B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=15728119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16107397A Expired - Fee Related JP3182510B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 挿通型電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182510B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289430A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-04 | Hitachi Ltd | 電磁石およびそれを用いた開閉装置の操作機構 |
| JP2007103243A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Toshiba Corp | 電磁アクチュエータおよび開閉器 |
| CN104019266A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-03 | 哈尔滨工业大学 | 双稳态直动式含永磁电磁阀 |
| US11227736B2 (en) | 2016-06-17 | 2022-01-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electromagnetic device and electromagnetic relay equipped with electromagnetic device |
-
1997
- 1997-06-18 JP JP16107397A patent/JP3182510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002289430A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-04 | Hitachi Ltd | 電磁石およびそれを用いた開閉装置の操作機構 |
| JP2007103243A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Toshiba Corp | 電磁アクチュエータおよび開閉器 |
| CN104019266A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-03 | 哈尔滨工业大学 | 双稳态直动式含永磁电磁阀 |
| US11227736B2 (en) | 2016-06-17 | 2022-01-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electromagnetic device and electromagnetic relay equipped with electromagnetic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3182510B2 (ja) | 2001-07-03 |
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