JPS6350819Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は動作電流を供給することにより可動
鉄芯が吸引されて固定受と接触し、その動作電流
を遮断してもその可動鉄芯の吸引状態が保持され
るようにした自己保持形ソレノイドに関する。

従来この種自己保持形ソレノイドにおいては固
定受に永久磁石が設けられており、動作電流を供
給して可動鉄芯を吸引した状態においてその永久
磁石により可動鉄芯を磁気的に吸着保持し、動作
電流を遮断しても可動鉄芯の動作状態、即ち吸引
した状態が保持されるようにしていた。このよう
な自己保持形ソレノイドにおいては、復帰状態つ
まり固定受から可動鉄芯が離れ、コイルより可動
鉄芯が突出した状態においても前記永久磁石が可
動鉄芯を吸引するように作用しているため、何ら
かの外部衝撃や振動が与えられると可動鉄芯が動
作電流を流さない状態でも吸引されて誤動作して
しまうおそれがあつた。

このような誤動作をなくすために可動鉄芯に消
磁可能な永久磁石を取付けて動作した状態におい
ては永久磁石が着磁されてこれにより動作電流を
遮断してもその着磁された永久磁石によつて可動
鉄芯の動作状態が保持されるが、復帰動作時にお
いてその永久磁石を消磁して可動鉄芯を復帰さ
せ、従つて復帰状態に応じて外部振動などが与え
られても可動鉄芯が吸引されて保持される誤動作
は生じないようにしたものも提案されている。こ
の場合は前述したような誤動作を生じないが、永
久磁石を消磁したり着磁したりするため、そのた
めのエネルギーを必要とし、それだけ消費電力が
多くなる欠点がある。また可動鉄芯にそのような
磁石を取付けることは、特に小形の例えば可動鉄
芯の直径が２〜３ミリの小さなものには機械的に
充分強いものとすることは困難となる。

この考案の目的は外部振動などによつて誤動作
することなく、しかも永久磁石を着磁、消磁する
ことなく消費電力が小さく、しかも吸引力が強い
自己保持形ソレノイドを提供することにある。

以下、この考案による自己保持形ソレノイドを
図面を参照して説明しよう。第１図に示すように
動作及び復帰用コイル１１が設けられ、コイル１
１は例えば両端に鍔を持つ円筒状ボビン１２上に
巻き付けられており、動作電流を供給するための
コイルと復帰電流を供給するためのコイルとを別
個に設けてもよく、或は１個のコイルに対して動
作電流と復帰電流とを逆に供給するようにしても
よい。コイル１１内にいわゆるプランジヤーであ
る可動鉄芯１３が移動自在に配される。可動鉄芯
１３はコイル１１の一端より一端部が外部に突出
し、コイル１１の軸芯に沿つて移動することがで
きる。この例においてはボビン１２内に非磁性
材、例えば銅、真鍮などの厚味の薄い案内円筒体
１４が嵌合され、その案内円筒体１４内に可動鉄
芯１３が移動自在に配されている。

コイル１１の他端部において可動鉄芯１３が吸
引された時にこれを受け止める磁性材の固定受１
５が配され、固定受１５は図においては案内円筒
体１４の端部内に嵌合固定されている。この例に
おいては可動鉄芯１３と固定受１５との対向面は
その対向面積を大きくして吸引力を大とするため
に一方、図においては可動鉄芯１３側が突出し、
他方、即ち固定受１５側がその突出部と嵌合され
る凹部とされている。なおコイル１１の外周面に
は絶縁材のテープ１６が巻き付けられている。

コイル１１の外側において磁気ヨーク１７が配
される。磁気ヨーク１７の一端は可動鉄芯１３及
び固定受１５の一方、図においては固定受１５と
磁気的に密に結合され、他端は可動鉄芯１３及び
固定受１５の他方、図においては可動鉄芯１３と
磁気空隙１８を介して結合されている。例えば磁
気ヨーク１７はコ字状に折り曲げられた磁性板２
１と連結板２２とよりなり、コ字状磁性板２１の
両脚部間にボビン１２が嵌合挿入され、ボビン１
２の一端図においては固定受１５側がコ字状磁性
板２１の中間部２１ａと対接され、コ字状磁性板
２１の他端両脚部間にこれらを連結する磁性連結
板２２が接続される。連結板２２の中央部には可
動鉄芯１３、円筒体１４が挿通される円形孔が構
成されている。なお磁気ヨーク１７としては一端
が塞がれた円筒磁性体の開放側を連結磁性板２２
で塞ぐように構成してもよい。

この考案においては先に述べたように磁気ヨー
ク１７の一端と例えば可動鉄芯１３との間に少く
とも一つの磁気空隙１８が構成されており、この
磁気空隙１８が構成された側の磁気ヨーク１７の
端部において複数の永久磁石、図においては二つ
の永久磁石２３₁，２３₂が可動鉄芯１３の移動方
向において配列して設けられる。これら永久磁石
２３₁，２３₂の各一方の磁極、図においてはＮ極
は可動鉄芯１３と磁気的に密に結合し、他方の磁
極Ｓ極は磁気ヨーク１７と密に結合される。即
ち、図においては連結板２２の両側に永久磁石２
３₁，２３₂のＳ極が対接して配され、永久磁石２
３₁，２３₂のＮ極にそれぞれ磁気ヨーク片２４₁，
２４₂が対接され、磁気ヨーク片２４₁，２４₂は
可動鉄芯１３と磁気的に密に結合するように円筒
体１４と対接されている。磁気空隙１８を構成す
るために、図においては連結板２２の可動鉄芯が
挿通される貫通孔を少し大きめに構成してこの可
動鉄芯１３の周面と連結板２２の貫通孔の内周面
との間に磁気空隙１８が構成されている。

永久磁石２３₁，２３₂としては例えば板リング
状の永久磁石を厚味方向に着磁したものを使用
し、同様に磁気ヨーク片２４₁，２４₂も板状のも
のを使用し、これに貫通孔を形成して円筒体１４
が嵌合挿通されるようにする。或は永久磁石２３
_１，２３₂はリング状ではなく、単に方形磁石板を
使用して可動鉄芯１３に対してほゞ等角間隔に配
列して設けてもよい。永久磁石２３₂及び磁気ヨ
ーク片２４とコ字状磁性板２１の内面との間の空
間５１は充分大として永久磁石２３₂の磁束が空
間５１を通つて磁気ヨーク１７との間に閉磁路を
構成しないようにする。

可動鉄芯１３が固定受１５より離れた状態にお
いて磁気空隙１８の空隙長g₂よりも、可動鉄芯１
３及び固定受１５間の空間２５の間隔g₃を充分大
として、この状態においては永久磁石２３₁，２
３₂の磁束の大部分は磁気空隙１８を通るように
する。即ち永久磁石２３₁のＮ極よりの磁束φ₁の
大部分は磁気ヨーク片２４₁、可動鉄芯１３、磁
気空隙１８、連結板２２を通つて永久磁石２３₁
のＳ極に達し、また永久磁石２３₂のＮ極よりの
磁束φ₁′の大部分は磁気ヨーク片２４₂、可動鉄芯
１３、更に磁気空隙１８、連結板２２を通つて永
久磁石２３₂のＳ極に達する。これら永久磁石２
３₁，２３₂の磁束φ₁，φ₁′は磁気空隙１８を同一
方向で通過している。

この状態で可動鉄芯１３を吸引するには、コイ
ル１１に動作電流を供給し、この動作電流にもと
ずきコイル１１より発生する磁束が磁気空隙１８
を磁束φ₁，φ₁′と逆方向に通るようにする。即ち
第２図に示すようにコイル１１に動作電流を流す
ことによつて磁束φ₃が発生し、この磁束φ₃は点
線のように可動鉄芯１３、空間２５、固定受１
５、磁性板２１、連結板２２、磁気空隙１８、可
動鉄芯１３なる閉径路を通り、その磁気空隙１８
を通る方向は、第１図における永久磁石２３₁，
２３₂の磁束が磁気空隙１８を通る方向と逆方向
とされている。従つて永久磁石２３₁，２３₂の磁
束φ₁，φ₁′は第２図に実線で示すようにその向き
が変えられて永久磁石２３₁の磁束の大部分はＮ
極、磁気ヨーク片２４₁、可動鉄芯１３、間隔２
５、固定受１５、磁性板２１、連結板２２、永久
磁石２３₁のＳ極なる閉磁路を通り、同様に永久
磁石２３₂の磁束の大部分はそのＮ極、磁気ヨー
ク片２４₂、可動鉄芯１３、間隔２５、固定受１
５、磁性板２１、連結板２２、永久磁石２３₂の
Ｓ極なる閉磁路を通る。従つてこれら磁束φ₁，
φ₁′も空間２５を、コイル１１の動作電流に基づ
く磁束φ₃と同一方向で通り、可動鉄芯１３を吸
引する力はφ₃＋φ₁＋φ₁′に比例したものとなり、
動作電流に基づく磁束φ₃のみによる吸引よりも
大きな吸引力が作用することになる。

このようにして吸引された可動鉄芯１３は第３
図に示すように固定受１５と対接し、この状態に
おいては間隔２５がゼロとなり、従つて永久磁石
２３₁，２３₂の磁束φ₁，φ₁′の磁気空隙１８を通
る第１図に示した閉磁路よりも、第２図に示した
可動鉄芯１３及び固定受１５が接し、その接触面
を切つて通る閉磁路、即ち第３図の実線で示す閉
磁路の方が磁気的に小さくなり、この後者の閉磁
路をφ₁，φ₁′は主として通る。従つて動作電流を
遮断しても磁束φ₁，φ₁′によつて可動鉄芯１３は
その吸引状態つまり動作状態が保持される。

この状態で可動鉄芯１３を復帰させるにはコイ
ル１１に復帰電流を流し、これにより第３図に点
線で示すように動作時に発生した磁束φ₃と逆方
向の磁束φ₃′を発生させる。この磁束φ₃′によつて
永久磁石の磁束φ₁，φ₁′と逆方向で磁束φ₁＋φ₁′と
磁束φ₃′とがほゞ打消し合つた状態において可動
鉄芯１３の吸引力はほゞゼロとなり、可動鉄芯に
つながれた負荷、或は復帰用ばね、又は可動鉄芯
１３の自重で固定受１５から離れて第１図に示し
た復帰状態となる。この状態においては永久磁石
２３₁，２３₂の磁束の大部分は第１図に示すよう
に磁気空隙１８を通つて可動鉄芯１３に対する吸
引作用は与えない。

以上述べたようにこの考案の実施例によれば、
可動鉄芯１３が吸引された状態において永久磁石
２３₁，２３₂によつて可動鉄芯１３が動作状態に
保持され、動作電流を遮断することができる。ま
た可動鉄芯１３が復帰した状態において永久磁石
２３₁，２３₂の磁束は空間２５を通ることなく、
可動鉄芯１３に対して固定受側に吸引する力が何
ら作用しないため外部振動や衝撃が与えられても
誤つて可動鉄芯１３が固定受１５側に移動してし
まうおそれはない。また永久磁石２３₁，２３₂を
着磁したり消磁したりするようなこともなく、こ
のためのエネルギーを消費する必要がなく、それ
だけ消費電力が小さく、更に動作時において永久
磁石２３₁，２３₂の磁束も可動鉄芯１３を吸引す
るように作用するため、それだけ吸引力が大きく
なる。

上述においては二つの永久磁石２３₁，２３₂に
対して磁気空隙１８を共通に設けたが、これらに
対して別々に設けてもよい。即ち例えば第４図に
示すように磁気ヨーク１７としてその磁性板２１
を連結する連結板２２₁，２２₂を設け、これらを
間隔を置いて可動鉄芯１３の移動方向に配列して
磁性板２１にそれぞれ連結する。この連結板２２
_１，２２₂を可動鉄芯１３が貫通する孔を僅か大と
し、孔の内周面と可動鉄芯１３の外周面との間に
磁気空隙１８₁，１８₂をそれぞれ形成する。連結
板２２₁，２２₂の対向する面に永久磁石２３₁，
２３₂の同一極、Ｎ極をそれぞれ対接させ、これ
ら永久磁石２３₁，２３₂の他方の極、Ｓ極を磁気
ヨーク片２４の両面に接触させ、磁気ヨーク片２
４は可動鉄芯１３と磁気的に密に結合させる。こ
のようにして永久磁石２３₁，２３₂はそれぞれの
一方の磁極は磁気ヨーク１７と磁気的に密に結合
し、他方の磁極は可動鉄芯１３と磁気的に密に結
合し、かつこれら永久磁石２３₁，２３₂の磁束は
可動鉄芯１３が復帰した状態において磁気空隙１
８₁，１８₂をそれぞれ同一方向に通ることにな
る。この場合における動作も第１図の場合と同様
であるので説明は省略する。

永久磁石は２個に限らず、更に多くすることも
できる。例えば第５図に示すように永久磁石２３
_１乃至２３₄の４個を用いてこれらを可動鉄芯１３
の移動方向に配列し、その配列の各隣接するもの
はそれぞれ磁気ヨーク片で連結し、永久磁石配列
の両外側にも磁気ヨーク片を連結し、これら磁気
ヨーク片の一つおきのものを連結板２２₁，２２₂
とし、その他の磁気ヨーク片を磁気ヨーク片２４
_１乃至２４₃として可動鉄芯１３と磁気的に密に結
合するようにしている。この永久磁石配列の両側
の磁気ヨーク片を連結板２２とした例を第６図に
対応する部分に同一符号を付けて示す。

上述においては永久磁石を可動鉄芯１３側に設
けたが、固定受１４側に設けてもよい。例えば第
７図に第１図と対応する部分に同一符号を付けて
示すが、この例においては可動鉄芯１３は磁性板
２１の連結板２２と反対側から外部に突出され、
連結板２２側に固定受１５を配した場合である。
固定受１５は連結板２２の貫通孔に挿通され、そ
の連結板２２の孔の内周面と固定受１５の外周面
との間に磁気空隙１８を構成し、可動鉄芯１３と
コ字状磁性板２１の中間部との磁気的結合は密に
されている。連結板２２の両側に永久磁石２３₁，
２３₂を配し、例えば一方の磁極Ｓを対接させ、
他方の磁極Ｎに対して磁気ヨーク片２４₁，２４₂
をそれぞれ対接させる。磁気ヨーク片２４₁，２
４₂は固定受１５と磁気的に密に結合させる。図
においては磁気ヨーク片２４₁の中央部に固定受
１５の一端面を対接させており、磁気ヨーク片２
４₂の中心孔に固定受１５が円筒体１４を介して
挿通し近接されている。

この場合においても可動鉄芯１３が磁気ヨーク
１７から離れた復帰状態においては永久磁石２３
_１，２３₂の磁束はそれぞれ磁気空隙１８を同一方
向に通り、固定受１５及び可動鉄芯１３間の間隔
２５にはこれら永久磁石の磁束は通らない。コイ
ル１１に動作電流を流すと、その動作電流に基づ
く磁束は可動鉄芯１３、間隔２５、固定受１５を
通るとともに磁気空隙１８を永久磁石２３₁，２
３₂の磁束と反対方向に通過して可動鉄芯１３が
吸引されるとともにその吸引のために永久磁石２
３₁，２３₂の磁束も寄与するようになり、かつ可
動鉄芯１３が固定受１５に接触した状態において
動作電流を流しても、これら永久磁石２３₁，２
３₂は磁気ヨーク１７、可動鉄芯１３、固定受１
５の接触面を切つて通り、磁気空隙１８をほとん
ど通らないでその可動鉄芯１３の吸引状態が保持
される。

このように固定受１５側に更に多くの永久磁石
を配列して保持することもでき、その例を第８図
に対応する部分に同一符号を付けて示す。

上述においては永久磁石としては可動鉄芯１３
の移動方向に着磁されたものを使用したが、例え
ば第９図に示すように可動鉄芯１３の移動方向と
直角方向に着磁された永久磁石を使用することも
できる。即ち、例えば磁気ヨーク１７の磁性板２
１の中間部２１ａに貫通孔が形成され、その貫通
孔に可動鉄芯１３が挿通され、可動鉄芯１３の周
面とその貫通孔の内周面との間に磁気空隙１８が
構成される。中間部２１ａの両側に、これと間隔
をおいて永久磁石２３₁，２３₂がそれぞれ配され
る。永久磁石２３₁，２３₂はそれぞれ可動鉄芯１
３の移動方向と直角に着磁されており、例えばそ
の一端Ｓ極はこの可動鉄芯１３と密に結合され、
他端Ｎ極は磁性片２７₁，２７₂をそれぞれ介して
磁気ヨーク１７と連結されている。この場合の動
作も先に述べた場合と同様であることは明らかで
あるからその説明は省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による自己保持形ソレノイド
の一例を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞ
れ第１図の動作の説明に供するための図、第４図
乃至第９図はそれぞれこの考案による自己保持形
ソレノイドの他の例を示す断面図である。 １１……動作及び復帰コイル、１２……ボビ
ン、１３……可動鉄芯、１４……非磁性案内円筒
体、１５……固定受、１６……絶縁テープ、１７
……磁気ヨーク、１８……磁気空隙、２１……コ
字状磁性板、２２……連結板、２３₁乃至２３₄…
…永久磁石、２４₁乃至２４₃……磁気ヨーク片。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 動作及び復帰用コイルと、その動作及び復帰用
   コイルの一端から端部を突出させてそのコイル内
   においてその軸芯方向に移動自在に配された可動
   鉄芯と、その可動鉄芯の一端と対向して上記動作
   及び復帰用コイルの他端部において設けられ、上
   記可動鉄芯が吸引された位置でこれを受け止める
   磁性材の固定受と、上記動作及び復帰用コイルの
   外側に配され、一端が上記可動鉄芯及び固定受の
   一方と磁気的に密に結合し、他端が上記可動鉄芯
   及び固定受の他方と少なくとも一つの磁気空隙を
   介して結合した磁気ヨークと、その磁気ヨークの
   上記磁気空隙側の端部において上記可動鉄芯の移
   動方向に配列され、一方の磁極が上記可動鉄芯及
   び固定受の他方と磁気的に密に結合され、他方の
   磁極が上記磁気ヨークと磁気的に密に結合された
   複数の永久磁石とを具備し、上記可動鉄芯が上記
   固定受から離れた復帰状態において、上記磁気空
   隙の空隙長は上記可動鉄芯及び固定受間の間隔よ
   りも大とされ、上記各永久磁石の磁束の大部分は
   上記磁気空隙を同一方向で通過し、上記可動鉄芯
   が上記固定受と接触した動作状態で上記各永久磁
   石の磁束の大部分は上記磁気空隙を通ることなく
   上記可動鉄芯及び固定受をその接触面を切つて通
   るように上記磁気空隙長及び永久磁石の磁極方向
   が選定されている自己保持形ソレノイド。