JPS5938015Y2 - ソレノイド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は小型化を図ったソレノイドに関するものであ
る。

ソレノイドの吸引力を増加させるには、移動子、固定子
間を走る磁力線について、その経路が、ソレノイドの作
用方向に直角な面（以下実効作用面と呼、！；）を通過
する量を増加させることが必要である。

その方法の一つとして実効作用面を増加させるのが一般
的である。

もちろん起磁力を増加させる方法もあるが磁気回路の飽
和を考慮したとき設計上は普通最適な磁束密度が設定さ
れているので効果は小さい。

この考案は以上の点に鑑みてなされたもので、所定長の
ストロークを駆動するソレノイドについて従来の設計法
と同一の力を生成するために起磁力を増加させることな
くむしろ少クシ、かつ従来の方法で定められるよりも少
い実効作用面でそれを達成し、ソレノイドの寸法を小型
化することを目的とする。

以下図面に従って本発明を説明する。第１図は従来のソ
レノイドの構造を示す左半分を断面で示した図で、半径
方向の寸法の制約から軸方向の長さを増加させて、２つ
の励磁コイルと２つの作用面を持つ様に構成したもので
、負荷駆動軸（以下駆動軸という）１には移動子２１゜
２２が固定され矢印Ａ方向に吸引力が作用するものであ
るが、固定子３１．３２とは矢印Ａ方向にＬなるストロ
ークを持つものとする。

コイル４１゜４２は固定子３Ｌ３２を励磁する為のもの
であり、また駆動軸１にはバネ等によって、コイル４１
．４２が非励磁のとき図の様子位置に復帰して静止して
いるものとする。

ここで移動子２１゜２２および固定子３１．３２は軟磁
性材より成り、これら以外への磁束の漏洩はないものと
する。

エアギャップ５１．５３の矢印Ａ方向における実効作用
面の面積をＳとして、移動子２１．２２と固定子３１，
３２間のエヤギャップ５３．５４の長さを、今無視し、
空気中の透磁率をＭとし、コイル４１．４２の巻数をＮ
として共に■なる電流を通ずるものとすれば、このソレ
ノイドの引引力Ｆは次式で示される。

第２図はこの考案の一実施例を示す図で、この実施例の
ものは、第１図のソレノイドと比較して次の点が異なる
。

駆動軸１１に固着された移動子２１と固定子３１間のエ
ヤギャップ５１における矢印Ａ方向のギャップストロー
クをｉとし、駆動軸１２に固着された移動子２２と固定
子３２間のエヤギャップ５２におけるギャップストロー
クはＬとするとともに、分割された駆動軸１１．１２は
連結部１０で同軸に遊嵌されており、滑り面１３には例
えば油膜が形成されていて低いまさつ係数の状態におか
れ、駆動軸１１と１２とは軸方向にのみ自由に相対位置
をかえることが出来る。

駆動軸１１．１２とはコイル４Ｌ４２が非励磁の状態に
あるときは負荷の性質筐たはリターンスプリングなどに
よって図示の位置に復帰し静止しているものとする。

このように構成されたソレノイドは、コイル４１．４２
を付勢すると移動子２１と固定子３１の間、および移動
子２１と固定子３２の間でそれぞれ発生する吸引力の和
により駆動軸１１．１２が、矢印方向に押され、エヤギ
ャップ５１が零となったのちは、移動子２２と固定子３
２の間に発生する吸引力のみにより駆動軸１２がエヤギ
ャップ５２が零となるまで矢印Ａ方向に押し出され、こ
の駆動軸１２に連結されている負荷が最大変位りの駆動
を受ける。

ついでコイル４１．４２を消勢すると、図示していない
リターンスプリングにより駆動軸１２及び１１が原状に
復帰し、待機の状態になる。

以下、駆動軸に作用する吸引力について解析する。

ここでエアギャップ５１．５２の矢印Ａ方向における実
効作用面の面積をｕ１コイル４１，４２のターン数をｎ
ｌそれに通ずる電流をｉとすれば、このソレノイドの吸
引力の和ｆは次式で示される。

ここで（２）式の値と（１）式の値とを等しくするもの
とすれば となる。

しかしてこの（３）式より、アンペアターーンｎｉとＮ
Ｉとを同じにすれば、この実施例のものは従来のものに
比較して実効作用面積を了にすることが出来る。

また、アンペパターンｎｉを４ ＴＮＩに減らしても実効作用面Ｕはなお「Ｓに減少させ
ることが出来る。

、Ｌ つぎに駆動軸１１．１２かｉ１矢印Ａ方向に移動すれば
、エヤギャップ５１は零トなってコイル４１による吸引
力はもう増加しなくなる。

このときのエアギャップ５２の寸法はＬ／２ であるか
ら、コイル４２によるエヤギャップ５２部分の吸引力ｆ
Ｘは１ 、 １ となる。

ここで前記の状態と同様に旧＝、／””■４ Ｕ−τＳならばｆＸ＝τＦとなり、（１）式の値とほと
んどかわらない。

また、ｆＸ＝Ｆとする条件を考慮すれば、ｕ（ｎｉ）２
−７Ｓ（ＮＩ）２ であって実効作用面ｕ＝Ｓとするな
らば起磁力ｎｉはΣＮＩにすることが出来、また起磁力
ｎ１＝ＮＩとするならば実効作用面ｕ−−！−８にする
ことが出来る。

いずれにしてもこの実施例のソレノイドは駆動軸を２分
割してエヤギャップ長の異なる２つの移動子と固定子で
構成したので、一定のギャップ長とした従来のソレノイ
ドに比較して実効作用面の面積寸たは、起磁力もしくは
その双方を小さくすることが出来るのでソレノイドの小
型化が可能となる。

第３図はこの考案の他の実施例を示す図で、固定子を一
体に構成するとともに、駆動軸を磁路を形成する部材と
して構成を簡略化したもので前記実施例のエアギャップ
５３．５４はｔ トメーｃエヤギャップ５０に置換され
ており、駆動軸１１と１２との突合せ面１４はエヤギャ
ップ５０の中央部に位置する。

このようにすると、エヤギャップ５１が接触した後負荷
軸１２のみが移動して突合せ面１４が開いたとき、この
面に発生する吸引力によってギャップ５２間で発生する
吸引力を減殺されることがない。

以上説明した実施例では移動子の数を２個とし、固定子
との間に形成するエヤギャップを２個処とした例を示し
たが、移動子の数は２個に限定されるものではなく、３
個以上の複数個に分割しても良いことはいうまでもない
。

例えばｍ個の異なる移動子と固定子の組を設けてＬなる
ストロークを駆動するときにはｍ組の移動子と固定子の
作用方向のエアギャップをＬずつ異ならせた構成として
も良く、さらにはそのエアギャップＬをｍ等分するので
なくｍ個に不等分割しても基本的な作用にはかわりがな
く、それぞれのギャップ長に応じた作用実効面積、起磁
力となるように設定すれば良いＯ この考案は以上説明したように、連結部において軸方向
に変位可能なように同軸に縦に連結された複数の負荷駆
動軸と、これらの負荷駆動軸にそれぞれ固着された複数
の移動子と、これらの移動子の各吸着面とそれぞれ長さ
の異なるエヤギャップを介して対向せる複数の吸着面を
有する固定子と、この固定子に装着され付勢時に上記各
可動子と固定子との吸着面の間に磁気吸引力を発生させ
る複数のコイルとを備え、上記数数のエヤギャップの長
さを、上記付勢時に上記各移動子が移動する方向に向っ
て順次広いギャップ長に構成したことを特徴とするもの
で、従来のソレノイドに比較して小形化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複数の駆動部より成るソレノイドの一半
を断面で示した正面図、第２図および第３図はそれぞれ
この考案の一実施例の一半を断面で示した正面図である
。 図において１．１１．１２は負荷駆動軸、１０は連結部
、１３は滑り面、１４は突合せ面、２１゜２２は移動子
、３１．３２は固定子、４１．４２は励磁コイル、５１
，５２はエヤギャップである。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）連結部において軸方向に変位可能に同軸に従に連
   結された複数の負荷駆動軸と、これらの負荷駆動軸にそ
   れぞれ固着された複数の移動子と、これらの移動子の各
   吸着面とそれぞれ長さの異なるエヤギャップを介して対
   向せる複数の吸着面を有する固定子と、この固定子に装
   着され付勢時に上記各移動子と固定子の吸着面の間に磁
   気吸引力を発生させる複数のコイルとを備え、上記複数
   のエヤギャップの長さを、上記付勢時に上記各移動子が
   移動する方向に向って順次広いギャップ長に構成したこ
   とを特徴とするソレノイド。
2. （２）負荷駆動軸を付勢時に発生する磁束の通路となる
   ように構成した実用新案登録請求の範囲第１項記載のソ
   レノイド。