JPS6355771B2 - - Google Patents

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つ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
であつて、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があつて、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つた面が同極
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とは同心上にあつて、非磁性の固定板７と
共に非磁性の案内筒８によつ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、その左側は固定極２と対向して吸着面
となつている。

さて、吸着保持状態Ａ図では、永久磁石４，５
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
プリングによつて可動鉄心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つて
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
逆起電力の大きさによつて判断し、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別利性の他に、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
電力が大きくなることが望まれる。

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、固定極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
れた磁気回路があつて、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つた。従つて、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つてソレノイド
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
動鉄心の間にあつ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つて、
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
起電力は高い値が得られることになつた。

次に、本発明を実施例に基いて詳しく説明をす
る。第２図は一実施例であつて、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１０２が臨んでおり、固定極１０２は電磁
コイル１０１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１０３の右側の内側には略対
称位置に向かい合う側が同極となつた永久磁石１
０４，１０５が設けられている。永久磁石１０
４，１０５はそれ自体で固定継鉄１０３に吸着は
するが向かい合つ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１０１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１０４，１０５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１０
８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１０１の中に位置している部分１
１０よりも、永久磁石１０４，１０５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
断面になつている。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１０４，１０５と対応した部分１１
１はその摺動方向の長さが永久磁石よりも電磁コ
イル１０１方向に長くなつている。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１０
４，１０５の磁束は、可動鉄心１０９、固定極１
０２、固定継鉄１０３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。従つて、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
つた可動鉄心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１０４，１０
５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１０４，１０５にとつて磁気抵抗は
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１０４，１０
５を用いても復帰時の逆起電力を高く確保するこ
とが可能となつたものである。

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つて、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によつて常時、離
反方向に附勢されている。弁シート１１２と対応
して弁座１１４が弁ハウジング１１５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
あつて、これを押し下げることによつて可動鉄心
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によつて弁シート
１１２から離れた位置にあり、弁の閉塞動作を妨
げないようになつている。

この弁は、例えばガス弁として用い、燃焼が異
常になつた時に閉塞し、手動復帰によつて逆起電
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
によつ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図は説明した可動鉄心１０９の
部分１１１の長さが永久磁石１０４，１０５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に必須要件で
はないが、第２図Ｂに示したように電磁コイル１
０１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との
吸着接触面になる。

以上、実施例に基づいて説明したように、本発
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着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つ
て、電磁コイルにとつて磁気抵抗が少くなつてお
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
ることによつて、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、１０４，１０５……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、１０６……コイルボビン、１０７……磁
石支持枠、１０８……摺動案内孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つ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 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 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 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。