JPS58158905A - 自己保持型ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は永久磁石の吸引力で吸着保持し、電磁コイルへ
通電することによって永久磁石の吸引力を低減させて可
動鉄心を離反させる自己保持型のソレノイドに関し、例
えば安全装置における手動復帰動作を検知して信号を発
する手段として適するものである。

自己保持型ソレノイドは保持状態を維持する為の電力が
不要なので消費電力やコイル温度上昇が問題になる用途
には適している。特に、安全装置として作動させる目的
には一瞬の通電のみでソレノイドを移動させ得るので省
電力化の面で優れている。

第１図は従来の自己保持型ソレノイドの断面図であって
、同図Ａは吸着保持状態を示し、Ｂはコイルに通電した
瞬間の磁束の状態を示し、Ｃは離反した状態を図示して
いる。ここで、電磁コイル１の中央に固定極２があって
、固定極２と接続し電磁コイル１の外側を包む形のほぼ
対称形のコ字状をした固定継鉄３が設けられている。固
定継鉄３の内側でほぼ対称位置に向かい合った面が同極
の平板状永久磁石４，５が設けられる。そして外周面が
永久磁石４，５の内表面に接し、内側に電磁コイル１の
内径と等しい孔を有する磁性板を積み重ねた積層鉄心６
がある。電磁コイル１と積層鉄心６とは同心上にあって
、非磁性の固定板７と共に非磁性の案内筒８によって一
体にかしめられている。９は可動鉄心で案内筒８の中を
左右に摺動自在で、その左端は固定極２と対向して吸着
面となっている。

さて、吸着保持状態Ａ図では、永久磁石４，６の磁束は
、積層鉄心６．可動鉄心９．固定極２゜固定継鉄３．永
久磁石４・５と流れている。この状態で電磁コイル１に
通電すると第１図Ｂのように永久磁石４，５の磁束を打
消す方向に電磁コイル１の磁束が流れるため吸着面とな
る固定極２と可動鉄心９の接触面の磁束は減少する。良
く知られているように吸引力は磁束の２乗に比例するの
で吸着保持力は急速に低減し、図示していないスプリン
グによって可動鉄心９は引き離されて第１図Ｃのように
なるのである。

さて、自己保持型ソレノイドを安全装置として利用する
場合、復帰させる時は手動操作によって第１図Ｃから第
１図Ａの状態に戻すのであるが、この時、復帰されたこ
とを電磁コイル１に生じる７逆起電力の大きさによって
判断し、予め設定した値以上の逆起電力が発生すれば自
己保持状態に復帰したとしてソレノイドを利用している
装置全体を再始動させるシステムがある。これは、自己
保持型ソレノイドのみを復帰すればシステム全体が再始
動できるという操作の便利性の他に、ソレノイドのみを
復帰して他の装置が始動していない場・合に予測される
不安全性を解消する目的もある。

このような目的に使用される自己保持型ソレノイドでは
逆起電力の検出確実性から見て当然、逆起電力が大きい
ことが望まれる。

第１図の従来例では、積層鉄心６と可動鉄心９とが対向
している部分の空隙磁気抵抗の変化は殆んど無く、固定
＆２と可動鉄心９の対向している吸着面間の磁気抵抗の
変化速度が逆起電力を支配することになる。更に、積層
鉄心６という固定された磁気回路があって、第１図Ｃの
状態でも電磁コイル１と鎖交する磁束量がかなり多く、
しかも前述のように可動鉄心９の移動による磁気抵抗の
変化は１ケ所であるから十分な逆起電力が得られないと
いう問題があった。従って、復帰速度を急速に行わせた
り、逆起電力検出感度を高くする必要があるが、前者は
確実性に乏しく操作速度が遅すぎればソレノイドは復帰
するが他の装置が再始動していないという状態になる危
険性をはらんでいるし、後者は外部のノイズによってソ
レノイドは復帰していないにもかかわらず他の装置が再
始動するという誤動作を生じる可能性がある。

本発明は、以上の点から、自己保持型ソレノイドを復帰
し再吸着保持した時に電磁コイルに生じる逆起電力を高
く得ることが目的である。すなわち、電磁コイルと、電
磁コイル外側の略対称形をした固定継鉄と、電磁コイル
の内側と固定継鉄の内側を摺動する可動鉄心と、固定鉄
心の内面と可動鉄心の間にあって略対称位置に対向固着
した永久磁石を有し、可動鉄心は吸着位置に於て永久磁
石内面と対応した部分を電磁コイル内に位置する部分よ
りも外形寸法を大きく構成したもので、可動鉄心が離反
された位置では永久磁石と可動鉄心の対向面積も少くな
るようにすることによって、離反位置と吸着位置での電
磁コイルへ゛の鎖交磁束の差を大きくすると共に、可動
鉄心の移動による磁気抵抗の変化部分を２カ所にし、こ
の結果、逆起電力は尚い値が得られることになった。

次に、本発明を実施例に基いて詳しく説明をする。第２
図は一実施例であって、同図Ａは吸着保持状態を示し、
同図Ｂは電磁コイル通電状態を示し、同図Ｃは離反状態
を示している。

ここで、１０１は電磁コイルで、その中央孔に固定極１
０２が臨んでおりＳ−゛固定極１０２は電磁コイル１０
１の外側を略対称形に包み込んだ固定継鉄１０３と電磁
コイル１０１の側面中央で接続している。固定継鉄１０
３の右側の内面には略対称位置に向かい合う側が同極と
なった永久磁石１０４．１０５が設けられている。永久
磁石１０４．１０６はそれ自体で固定継鉄１０３に吸着
はするが向かい合った磁石同士の反発力で対称位置から
移動しやすいのでコイルボビン１０６の右側面を延長し
て成形した支持枠１０７の中に保持される。この時、電
磁コイル１ｏ１の内側の対辺距離よりも永久磁石間の対
辺距離の方が大きくなるように配慮している。電磁コイ
ル１０１を巻回し、永久磁石１０４，１６５を保持した
コイルボビン１０６の中央には段がついた摺動案内孔１
０８が設けられており、この中を可動鉄心１０９が左右
方向に摺動自在に挿入されている、可動鉄心１０９が第
２図Ａのように吸着保持状態にある時、電磁コイル１０
１の中に位置している部分１１０よりも、永久磁石１０
４　、１０５と対応している部分１１１の方が外形寸法
が大きく形成されている。

例えば、部分１１０が丸断面なら、これより直径が大き
な丸断面又は、対辺距離を持つ角断面になっている。更
に、第２図Ａに示した様に、電磁コイル１０１の右側端
から磁石の左側端までの距離よりも、可動鉄心１０９の
部分１１１の左側端までの距離が短く形成されている。

即ち、永久磁石１０４　、１０Ｓと対応した部分１′１
１はその摺動方向の長さが永久磁石よりも電磁コイル１
ｏ１方向に長くなっている。尚、図には可動鉄心１０９
を右方へ引き離す方向に附勢したスプリングを省略して
いる。

さて、第２図Ａで吸着状態では永久磁石１０４゜１０５
の磁束は、可動鉄心１０９．固定極１ｏ２゜固定継鉄１
０３の通路を経て永久磁石に戻る。そして、電磁コイル
１０１に通電すると同図Ｂのように逆方向磁束が発生し
て吸着面である固定極１０２と可動鉄心１０９の接合面
に於ける磁束が減少する。従って、図示しないスプリン
グによる離反力で同図Ｃのように可動鉄心１０９は離反
するのである。

既に述べたように、電磁コイル１０１の中にあった可動
鉄心１０９の部分１１０は径が小さいから第２図Ｃの離
反位置では永久磁石１０４，１０６と対向する面積は激
減している。更に、離反位置から吸着保持位置まで手動
操作で復帰させる時に、永久磁石１０４，１０６にとっ
て磁気抵抗は吸着面間の空隙変化による磁気抵抗の変化
と、可動鉄心１０９の部分１１１との対向面積変化によ
る磁気抵抗の変化とが同時に生じることになる。このよ
うに復帰させる時に、磁束の変化量が大きいばかりでな
く、移動に伴う磁束の変化速度も急激で′ある。この結
果、前述の従来例に比べて同じ仕様の電磁コイル１０１
と永久磁石１０４，１０５を用いても復帰時の逆起電力
を高く確保することが可能となったものである。

第３図は、他の実施例を弁として応用した例を示してい
る。ここで自己保持型ソレノイドは十分なコイルスペー
スを確保することによって、より少い電流で十分な起磁
力を発生することが出来るように配慮したもので、第２
図の例に比べて、固定継鉄１０３の電磁コイル１０１周
辺がふくらんでいる。他は第２図と同様なので部品名称
の説明は省略する。可動鉄心１０９には弁シート１１２
が固着され、スプリング１１３によって常時、離反方向
に附勢されている。弁シート１１２と対応して弁座１１
４が弁ノ・ウジフグ１１６内に形成されており、電磁コ
イル１０１に通電すると弁として閉塞することになる。

一方、１１６は復帰軸であって、これを押し下げること
によって可動鉄心１０９を吸着位置に復帰させ開弁させ
ることが出来るもので、常時はバネ１１７によって弁シ
ート１１２から離れた位置にあり、弁の閉塞動作を妨げ
ないようになっている。

この弁は、例えばガス弁として用い、燃焼が異常になっ
た時に閉塞し、手動復帰によって逆起電力信号で再点火
動作をさせたり、Ｃｏセンサーと連動させて、規定以上
のＣＯを検知すると弁を閉塞すると共に検知回路の電源
をオフし、復帰操作によって再び検知回路も始動させる
などの目的に供されるものである。

第４図は、第３図の実施例に於けるコイルボビン１０６
の外観図であり、各部の名称は第２図に基づいて説明し
た通りである。

この例では永久磁石１０４　、１０５は平板状の２枚で
あるが、対向した４枚でも良いし、円筒状の磁石で内面
と外面に着磁したものでも良い。もちろん、円筒状磁石
の場合は固定継鉄も円筒状になる。更に、第２図で説明
した可動鉄心１０９の部分１１１の長さが永久磁石１０
４，１０５よりも電磁コイル側に長く形成した点は、本
発明の目的とする逆起電力の増加を果すための必須要件
ではないが、第２図Ｂに示したように電磁コイル１０１
による磁束が通り易くする磁気回路の役割を果すもので
、同じ起磁力で多くの電磁コイル磁束を生じさせると共
に、永久磁石へ作用する減磁界を少し７でも緩和させる
ためのものである。又、固定極１０２も省略は可能で、
この場合は固定継鉄１０３の底面内側の中央部が可動鉄
心１０９と以上、実施例に基づいて説明したように、末
完　　　−明では、略対称形をした固定継鉄の内側に電
磁コイルと永久磁石を摺動方向に直列に配置し、その中
央部を可動鉄心が移動する構成で、特に、電磁コイル内
にある可動鉄心の部分よりも、永久磁石と対応する可動
鉄心の方がその寸法を大きく形成したことを特徴とする
ものであるから、既述のように復帰操作に伴う逆起電力
を高く得ることが出来る。このことは、本発明の自己保
持型ソレノイドを用いた装置として誤動作を少なくし信
頼性の向上をもたらすものである。

又、従来例に示したような積層鉄心が無いので単に構成
が簡単になるばかりでなく、磁石と積層鉄心間の接合部
の空隙ばらつきや、積層時の同心度のばらつきなど吸着
保持力のばらつきに影響する因子が無いから吸薫保持力
の均一化を図ることが出来る。更に、可動鉄心が永久磁
石と対向する部分を電磁コイル側に長く形成することに
よって、電磁コイルにとって磁気抵抗が少くなっており
、少い電流値でソレノイドを離反させることが出来ると
共に永久磁石の減磁を最少限にすることが出来る。

コイルボビンの側面に永久磁石の支持枠を設けることに
よって、組立が容易であり使用中に永久磁石が移動する
ことも防止出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の自己保持型ソレノイドの断面図でＡは
吸着保持状態、Ｂは電磁コイル通電状態。 Ｃは離反状態を示し、第２図は本発明の一実施例の自己
保持型ソレノイドの断面図でＡは吸着状態。 Ｂは電磁コイル通電状態、Ｃは離反状態を示し、第３図
は他の実施例を弁装置として応用した場合の断面図、第
４図は第３図のコイルボビンの外観斜視図である。 １０１・・・・・・電磁コイル、１０３・・・・・・固
定継鉄、１０９・・・・・・可動鉄心、１０４　、１０
５・・・・・・永久磁石、１１０・・・・・・可動鉄心
の電磁コイル内に位置する部分、１１１・・・・・・可
動鉄心の永久磁石と対応する部分、１ｏ６・・・・・・
コイルボビン、１０７・・・・・・磁石支持枠、１０８
・・・・・・摺動案内孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁コイルと、電磁コイル外側の略対称形の固定
   継鉄と、電磁コイルの内側及び固定継鉄の内側を摺動自
   在に設けられた可動鉄心と、固定継鉄の内面と可動鉄心
   の間にあって略対称位置に対向固着した永久磁石とを有
   し、可動鉄心は吸着位置に於ける電磁コイル内の部分よ
   り同位置に於ける永久磁石と対応した部分の方をその外
   形寸法が大きくした自己保持型ソレノイド。
2. （２）固定継鉄の内部では永久磁石は電磁コイルよりも
   可動鉄心が離反する方向の位置に設けられ、吸着位置に
   於て可動鉄心の永久磁石と対応する部分の摺動方向長さ
   は永久磁石よりも電磁コイル側に長い特許請求の範囲第
   １項記載の自己保持型ソレノイド。
3. （３）永久磁石は平板状で、可動鉄心が吸着位置で永久
   磁石と対応する部分には永久磁石面とほぼ平行の平担部
   が設けられている特許請求の範囲第１項記載の自己保持
   型ソレノイド。
4. （４）電磁コイルを巻回するコイルボビンには、その一
   方の側面に永久磁石を対向保持する磁石支持枠を形成す
   ると共に、可動鉄心の摺動案内孔を中央に設けた特許請
   求の範囲第１項記載の自己保持型ソレノイド。