JPS59150407A - 双安定プランジヤー - 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】 本発明は従来の摺動切換え機構を有するスイッチおよび
ワイヤーなどの機械的力伝達機構を用いて摺動切換えす
るいわゆるリモートスイッチなどと結合して、双方向に
移動する双安定プランジャーを実現し、１記スイツチを
電磁切換えするラッチ機能を有し、応答性に優れ、駆動
能力の大きいものを提供することを目的とするものであ
る。

以下本発明の実施例を図によって説明する。第１図に本
発明の要部斜視図を示す。図において、ボビン１に巻装
されたソレノイドコイル２からリード線３が引き出され
７、ソレノイド２の中心にプランジャー４が遊嵌され、
その両端を逆Ｕ字状の内ヨーク８の外側に出して摺動自
在となっているーこのプランジャー４の両端に、磁路形
成とメトツバ−の役目を有する円板６ａ、ｅｂを嵌着す
るｂ円板６ａはその一部を伸長し、Ｌ字状に曲げて、外
部の機械的負荷の駆動のだめの１駆動用ロツド７と結合
される。前記内ヨーク８の背面に、上下の厚み方向に磁
化した永久磁石９を配設し、この永久磁石９に接面する
ように逆Ｕ字形状の外ヨーク１０を配置する。

ここで、５ａは主に衝突音を小さくするだめの樹脂など
からなる消音用のスペーサーであり、外ヨーク１０と円
板６ａまだは６ｂ間の吸着力を調整する働きも兼ねる。

以上のようにして構成された駆動部分をベース１１に嵌
着する。ベース１１は樹脂などの非磁性の材料によって
成形され、係止部１１ａ、バネ性を有する爪部１１ｂ、
前記円板６ａ７．駆動用ロッド７を動作させるだめの切
欠きおよび貫通孔１１Ｃ１さらにリード線３を固定し、
これを外部のプリント配線板などに導くだめの端子１２
を支持するだめの突き出し部１１ｄなどを有する。

図において１１ｅは駆動部分を被うためのケースを保持
するためのテーパ一部である。

第２図は第１図で示しだ駆動部を、いわゆるスイッチに
装着した状態の断面図の概略を示す。同図において、プ
ランジャー４は左側にあり、円板６ａはスペーサ−５８
を挾んで外ヨーク１０と吸着関係にあり、プランジャー
４はこの状態でラッチング（自己保持）される。５ｂは
内ヨーク８の穴に装着されたスペーサーであり、内ヨー
ク８と円板ｅａ、ｅｂとの消音の働きをするが、ボビン
１を円筒状に伸長させてスペーサーの役目を兼ねさせて
もよい。

プランジャー４の可動ストロークは同図中のＳで力えら
れ、必要なストロークを設定することかできる。また同
図において駆動用ロッド７は非磁性体を選んだ方が好ま
しい。図の下半分は、この駆動用ロッド７によって摺動
式に駆動されるスイッチ部であり、１５はベース１１を
装着するだめの所定の孔部を有するフレーム、１６はス
イッチの端子１８を植設した端子板、１７は接触片を保
持してスイッチの接続を切換えるだめの摺動体であり、
この摺動体１７は、前記の駆動用ロンドを挿嵌するだめ
の溝部１．７ａを具備している。

第３図は、第２図の側面図を示している。同図において
、ソレノイドの端子１２はスイッチの端子１８の位置ま
で伸長し、駆動部を結合したスイッチをプリント配線板
１９に装着することも、スイッチ部のみをプリント配線
板１９にあらかじめ装着しておき、後から駆動部を嵌め
込むこともできる。図中１３は駆動部の防塵などの働き
をするケースであり、係止用の爪部１３ａでベース１１
のテーパ一部１１ｅに挿着される。

以上のように構成してなる本発明の動作原理を第４図の
模式図で説明する。第４図において主な磁束の流れを矢
印で示す。Ｕ字形の内ヨーク８と外ヨーク１０との間に
配置した永久磁石９により、９の付極から出だ磁束は外
ヨーク１Ｑ→円板６→プランジャー４→内ヨーク８を通
って永久磁石９のＳ＠に入る磁束Φｍ１の閉磁路を形成
し円板６と外ヨーク１０との間には吸引力が働き、円板
付きのプランジャー４は左端部でラッチングされる。

このために外ヨーク１０の円板６との対向部はＮ極に磁
化されていることになる。一方、右側部分についても磁
路はできるが、エアギャップのために磁束Φｍ２は非常
に弱いものである。

次に、ソレノイド２をソレノイドの左端部がＮ極となる
ような方向に通電励磁すると、プランジャ−４→左側円
板６→外ヨーク１０→エアギャップ→右側円板６を磁路
とする磁束ψｃ１が形成される。この時−内ヨーク８を
通る磁束Φ。２が形成されるが、内ヨーク８がＵ字形状
で片端オープンにしであるのとＵ字形状の底面に穴や切
溝部を設けて磁気抵抗を大きくしであるので磁束Φ。２
は弱くなる。まだ外ヨーク１ｏのオープン側にも磁束は
出るが、この磁束Φ。１は漏洩磁束であり、無視される
。従って左側円板６の外ヨーク１０との対向面は磁束Φ
。１によってＮ極となり、永久磁石９によって外ヨーク
１０の該当部にできているＮ極との間で大きな反発力が
働くことになる。

一方、右側部分では磁束ψｃ１によって外ヨーク１ｏの
該当部がＮ極に、円板６０対向面がＳ極に磁化され、両
者間に吸引力が働く仁とになる。

この状態において、左側での永久磁石９による吸引力よ
りも大きな反発力となるようにソレノイド２を励磁する
と、外ヨーク１０と円板６との間の反発力により急激に
円板付プランジャー４は脱進し右方向に移動する。

プランジャー４が右方向に移動して行くと、この左側で
の反発力は小さくはなるが働きつづけ、一方、右側では
前述のΦ。１による吸引力が働き、また磁束Φ、による
吸引力も加わるので、プランジャー４を引き続き右方向
に移動させる力は、ストロークの中はどから急増するこ
とになる。

このようにしてストロークの途中においてもほぼ一定の
力で、プランジャー４は右方向に動作し続けて、円板６
が外ヨーク１０のスペーサー５ａに当って、止まる。

ここでソレノイド２の励磁をやめれば、今度は閉磁路と
なった磁束Φッの吸引力によって、円板付プランジャー
４は右端でラッチングされる。

次に、ソレノイド２に逆方向の励磁電流を流すと、右側
で反発力が作用し、左側で吸引力が作用し、円板伺プラ
ンジャー４は左方向に動く。

以上述べたように励磁電流の方向を切シ換えることによ
ってプランジャー４は右に、左に動作し、通電を停止し
ても左右の安定位置でラッチングされる。

プランジャー４の動作方向の選択は、ソレノイド２を内
ヨーク８の内側で２つのコイルにして、励磁するソレノ
イドを切換えて行なって船よい。

以上述べたように本発明の構成によれば、極めて効率的
にプランジャー４を駆動でき、かつ瞬時的に動作が完了
し、また大きな駆動力を発揮する双安定のプランジャー
が得らねる。

なお、グランジャー４の両端の円板６は、該当する磁路
の磁気抵抗を下げ、かつ外ヨーク１００対向面との間の
反発力、吸引力を有効に生かす働きをしている。

第５図は、前述した内ヨーク８の磁気抵抗を大きくする
だめの実施例を示し、図において８ａ。

８　ａ’はプランジャー４どスペーサー５ｂを通すだめ
の穴であシ、８ｂはベース１１の該当装着孔で支持する
だめの突起部である。８Ｃは切欠き溝を示し、８ｄも同
様な目的のだめの穴部を示している０ また本目的のだめに、第６図に示すように内ヨーク８を
２つに分割して実施してもよい。あるいは第２図に示す
ように磁石を分割してもよい。

第６図は、本発明を上下方向の高さを低くするために横
形にし、同時に、プランジャー４の同軸方向の機械的負
荷を駆動するためにプランジャー４を長手方向に伸長し
た場合の実施例を示す。寸だ併せて、内ヨーク８ｅ、ｓ
ｆの内側で２ボビン２コイルにしたときの実施例をも示
している。

本構成によれば、長手方向に２つのコイルを配置しても
、励磁により外ヨーク１０を通る主磁束Φ。１を余り減
少させることがなく２コイル化に極めて有利である。

同図において、プランジャー４は外ヨーク１０の巾寸法
よりも突出するように伸長され、外ヨーク１０とそれぞ
れの内ヨークｓｅ、ｓｆとの間には円板ｅａ、ｅｂが固
着され双安定動作をする。

非磁性材のベース１１には外ヨーク１０．内ヨーク８ｅ
、ｓｆを嵌着支持するだめの該小孔１１０′が設けられ
ており、その孔部１１Ｃ′に外ヨーク１ｏ、内ヨークｓ
ｅ、ｓｆの突起部１０ｂ、ａｂを嵌着する。また１１ｆ
は、組立て作業性のためにヨークの該当部を逆Ｕ字形状
に切欠いて、そこに嵌めたスペーサーを支持するように
突出させた支持台である。

まだ、実施上の都合によっては、本図に示すように永久
磁石を９ａ、９ｂのように並べて配置してもよい。永久
磁石の着磁は、個片の状態で実施されても、ヨークを付
けた状態で実施されてもよい。

次に１４は、外ヨーク１０の開放側の漏洩磁束Φ。１′
を有効に生かすため設ける補助ヨークであり、内ヨーク
８の磁路とはならないように十分な距離をとって、外ヨ
ーク１０の突起部１ｏｂ′に補助ヨーク１４の溝部１４
ａを嵌めて結合される。

第７図は、前述の外ヨーク１０からの漏洩磁束Φ。ｌを
スイッチ部のフレ・−ムを用いて有効化するだめの実施
例を示す。同図において外ヨーク１０の嵌着と、駆動用
ロッドを兼ねた円板６ａの貫通のだめとの必要最小限の
孔部以外のフレーム１５０天面部が磁路として利用され
る。

９Ｃは、さらに駆動力とラノチング力とを大きくするた
めに内ヨーク、ｓｅ、ｓｆと継鉄の役目をするフレーム
１６との間に配設した永久磁石である。より一層強力な
プランジャーが要請される場合には、さらに永久磁石を
増やし、径方向に磁化された円筒状の磁石とし、ヨーク
については漏洩磁束を無くすだめに円筒状のヨークを用
いて能率を上げればよい。但し、内ヨークについてはツ
レ　□ノイド励磁のときに発生する磁束のうち外ヨーク
を磁路とする磁束Φ。１を多くするだめの切欠き溝や穴
部が施されている必要がある。

また、構成要素の６ａ、ｅｂは、必ずしも円板状でなく
、矩形や長方形であってもよい。

さらに、駆動すべき機械的負荷の挙動によっては、円板
６ｂも伸長して駆動用ロッド化し、摺動用１了にも駆動
用ロッド挿嵌のだめの溝部１７ａを追加して、両側動用
ロッド化して円滑な摺動を得ることができる。

第８図は、スイッチのフレーム内に駆動部を配置した本
発明の他の実施例を示す。同図において内ヨーク８．外
ヨーク１ｏはスイッチの端子板１６の該当孔部に嵌着支
持され、駆動のために伸長されたプランジャー４ａはそ
の端部に切り込み溝を設け、そこにＥ　ＩＪングなどの
止め輪４ｂを挿入するなどの方法で、スイッチの摺動体
１７と結合され、右方向、左方向に駆動制御される。

第９図は本発明の他の実施例を示す要部斜視図であり、
双安定プランジャーによる駆動力をリモートワイヤー２
０を介して、スイッチ２２に装着された操作部２１に伝
達し、スイッチ２２を遠隔駆動することができる６、遠
隔駆動されるものは必ずしもスイッチでなく他のメカニ
ズノ・であってもよい。

第１０図に本発明の他の実施例を示す。横形にした双安
定プランジャーとリモートワイヤー２０によってマニュ
アル操作のできる操作部２３とを連繋したものであり、
双安定プランジャーのスペーサーｓａ、　５ｂを厚くし
ラソチング力を弱くしておけば、操作部２３はマニュア
ル操作によるオン・オフ動作と、双安定プランジャーに
よる電磁駆動の併用とができる。操作部２３は、単に操
作機構のみを有するものであっても」：いし、説明した
ようにスイッチ機能を有するものでもよい。さらにリモ
ートワイヤー２０を介して他のスイッチ部２２などと連
繋させてもよい。

以上述べたように、本発明による双安定プランジャーは
、永久磁石の力をプランジャーのラノチングカとソレノ
イドの励磁時にグランジャーの駆動力を増大させるとい
う両面で活用し、かつ効率的な磁気回路を構成すること
にょ−）て、数１０ｍＳのパルス電圧印加で瞬時動作し
、しかも消費電力が小さい、まだ双方向で自己保持する
ので、プランジャーを保持するだめの電力が不要である
という特徴を有する省エネルギータイプで小型軽量の落
安定プランジャーが得られ、かつベース部と組み合せる
ことによって凡用性のある、駆動部が実現でき、スイッ
チなどの被駆動部を周辺電子回路からの電気信号によっ
てロジックコントロールできるという大きな効果を持つ
。

また従来のリモートワイヤースイッチなどと簡便に組合
せられ、前述のベース部をリモートスイッチ用に成形す
ると、そのスイッチ部、ワイヤ一部ともそのｉｔ利用で
きて、新だにこれ等のパーツを製作する必要がないとい
う工業上の大きなメリットが生捷れる。

さらに駆動力の増強も簡便に実施でき、使用される電子
機器における双安定プランジャーの配置上の自由度が大
きく、かつ給電にプリント配線板が使用できるので、配
線の省線化にも効果を発揮する。

以上のように本発明は、複雑な構成パーツもなく、組立
も容易で、小型軽量、安価かつ節電化。

省エネルギー化、省線化が実現でき、かつまた駆動確実
な双安定プランジャーを提供することがで、き、工業的
価値の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の双安定プランジャーの一実施例を示す
要部斜視図、第２図はスイッチに装着させた場合の実施
例を示す断面図、第３図は第２図の実施例の側面図、第
４図は本発明の実施例における動作説明図、第５図は本
発明による内ヨークの実施例の斜視図、第６図は本発明
の他の実施例を示す要部斜視図、第７図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第８図はスイッチに内蔵化した実
施例を示す断面図、第９図は遠隔駆動を行う場合の本発
明の実施例の斜視図、第１０図はマニュアル操作の操作
部を遠隔駆動する場合の実施例の斜視図である。 １　・・・ボビン、２・・　ソレノイドコイル、３　・
・リード線、４，４ａ・・・・・・プランジャー、５ａ
。 ６ｂ・・・・スペーサ、６ａ、ｅｂ・・・・・円板、７
・・・・・駆動用ロッド、ｓ、ｓｅ、ｓｆ・・・・−内
ヨーク、８ａ、８ａ・・・・穴、８ｂ・・　突出部、８
Ｃ・・・・切欠き溝、ｓ　ｄ−穴部、９．９ａ、９ｂ、
９ｃｍ・・・永久磁石、１ｏ・　外ヨーク、１０ｂ、１
ｏｂ’・・・・突出部、１１・・・・・・ベース、１１
ａ　　・　係止部、１１ｂ・・・爪部、１１ｃ・・・・
・貫通孔、１１ｄ・・・・・・突き出し部、１１ｅ・・
・・・テーパ一部、１１ｆ・・・・支持台、１２・・・
・−・端子、１３・・・・ケース、１３ａ・・・・・・
爪部、１４・・・・・・補助ヨーク、１４ａ・・・・・
溝部、１５−・・フレーム、ベロ・・・端子板、１７・
・　摺動体、１８・・・・端子、１９・・・・・プリン
ト配線板、２０・・・リモートワイヤー、２１・・・・
・操作部、２２・・・スイッチ、２３・・・・操作部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１ａ 第２図 第３図 第４図 第５図 θＣ 第６図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｕ字形状の内ヨークと、この内ヨークの内仰］に
   励磁コイルを巻装したソレノイドを配置し、内ヨークの
   外側に設けるＵ字形状の外ヨークと、内ヨークと外ヨー
   クの間に配設する永久磁石と、内ヨークの長さよりも長
   いプランジャー、およびこのプランジャーの両端に固着
   しだ円板でプランジャーを構成し、非磁性の端子板まだ
   は嵌合係止用爪部を有する非磁性のベースに、前記内ヨ
   ーク。 外ヨークを用いて挿入結合させて一体化したことを特徴
   とする双安定プランジャー０ （２）可動プランジャ一端の円板の一部をベース方向に
   伸長し、ベースの貫通孔を通〔７て外部スイッチなどの
   駆動棒としたことを特徴とする特ｉｔ’Ｔ’請求の範囲
   第１項記載の双安定プランジャー。 （３）　　内ヨークの永久磁石に接する底面に、磁気抵
   抗を増すだめの穴、または切溝部を設け、まだは一部の
   みで永久磁石に接面させて、エアギャップを形成させた
   ことを特徴とする！［！ｊπ１請求の範囲第１項記載の
   双安定プランジャー。 （４）　　外ヨークを伸長し、スイッチ部の磁性料から
   なるフレームに尚接係止さ」ト、このフレームを外ヨー
   クの補助閉磁路としたことを！１１ト徴どする特許請求
   の範囲第１項記載の双安定プランジャー。 （６）　　内ヨ〜りを可動プランジャーの長手方向に拡
   げ、２つのソレノイドコイルを内ヨークの内（ｔｉｌｌ
   に配したことを特徴とする％ｔ’７「ｌ請求の範囲第１
   項記載の双安定プランジャー。 （６）メカニカルな遠隔操作のだめのリモートワイヤー
   の可動部と前記１駆動棒とを結合させて、ワイヤーを１
   駆動し、このワイヤーを介して、スイッチ、操作部など
   を電磁制御できるようにし７たことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記ｄ・ｋの双安定プランジャ＝。 （７）　　外ヨークに可動プランジャーが貫通ずるよう
   に穴を開け、伸長した可動プランジャーの端部をスイッ
   チの摺動体の一部と係止し、外ヨーク、内ヨークはスイ
   ッチの端子板に嵌合係止させ、フレームの内側で摺動体
   を駆動制御させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の双安定プランジャー。