JPS642415Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、可動鉄心を往復移動させることが
でき、その移動の一方においても他方においても
それぞれ駆動電流を遮断してもその駆動位置が自
己保持される自己保持形プツシユプルソレノイド
に関する。

従来この種の自己保持形ソレノイドにおいては
例えば可動鉄心に消磁可能な永久磁石を取りつけ
た一方の駆動コイルに電流を流して一方の位置に
可動鉄心を移動した時、その駆動電流により永久
磁石を着磁し、その永久磁石によつてその状態を
保持し、他方の駆動コイルに駆動電流を供給して
先の永久磁石を消磁すると共に可動鉄心を他方に
移動して逆極性に永久磁石を着磁し、駆電流を停
止してもその移動状態が保持されるようにされて
いる。このような従来の自己保持形プツシユプル
ソレノイドにおいては、永久磁石を着磁したり消
磁したりするため、それだけ余分にエネルギーが
消費され、かつ永久磁石を劣化させる。永久磁石
を消磁しない形式のもあるが、従来のものにおい
てはその永久磁石に対して逆磁界を駆動時にかけ
るものであつて、磁石が劣化する。又、その駆動
コイルによる起磁力と永久磁石による磁界とが有
効に利用されないため、それだけ大きな起磁力を
必要とし、駆動コイルの形状が大きくなるか駆動
電流が大きくなる欠点があつた。

この考案は、永久磁石に対して、直接の反磁界
を加えることなく、従つて永久磁石を劣化するお
それがなく長寿命であり、しかも永久磁石の磁界
と駆動コイルによる起磁力とを相時に利用して駆
動することができ、それだけ小型にして駆動電流
を小くすることが可能な自己保持形プツシユプル
ソレノイドを提供するにある。

以下この考案による自己保持形プツシユプルソ
レノイドを図面を参照して説明しよう。第１図及
び第３図に示すようにこのソレノイドの中心部
に、軸方向に移動自在に可動鉄心１１が配され
る。可動鉄心１１は例えば円柱状をしており、そ
の両端面の中心にはこの軸方向にそれぞれ突出し
た軸１２、及び１３が非磁性材で取付けられてい
る。可動鉄心１１はその軸方向に移動自在に、例
えば即ち図において右左に移動自在とされ、その
可動鉄心の移動方向の両側に磁性材の受け部１
４，１５が配され、可動鉄心１１が一方の受け部
１４と衡合して図においてこれより左側への移動
は阻止され、この状態で可動鉄心１１と他方の受
け部１５との間には長さL₁の間隔１６が形成さ
れる。可動鉄心１１が受け部１５側に移動してこ
れに衡合したとき、図において更に右側に移動す
るのが阻止される。これら受け部１４，１５は図
においては可動鉄心１１とほぼ同一の直径を持つ
軸の短い柱状に形成されており、中心部には貫通
孔１７，１８がそれぞれ形成され、貫通孔１７，
１８には軸１２，１３がそれぞれ挿通されてい
る。又、この受け部１４，１５の可動鉄心１１と
の対向面は円錐状の凹面２１，２２とされ、逆に
可動鉄心１１の端面にはこれら円錐状の凹面２
１，２２と嵌合することができるような円錐状凸
部２３，２４が一体に形成されている。

可動鉄心１１及び受け部１４間にわたつてその
外周に駆動コイル２５が設けられ、又可動鉄心１
１受け部１５の外周においてこれらに渡つて駆動
コイル２６が設けられている。これら駆動コイル
２５，２６の外側に同軸心的に解除コイル２７，
２８が巻かれている。可動鉄心１１の移動を案内
するように、例えば真鍮の円筒体２９が設けら
れ、この非磁性の円筒体２９内に可動鉄心１１が
配され、さらにその両側より受け部１４，１５が
嵌合されボビン３１，３２が可動鉄心１１の移動
方向に配列して円筒体２９上に挿通され、ボビン
３１，３２上にそれぞれ駆動コイル２５，２６、
又解除コイル２７，２８が巻かれている。

これらコイルの更に外側において、磁気ヨーク
３３，３４がそれぞれ配される。例えば磁気ヨー
ク３３として円筒状部３３ａがコイル２５，２７
の外周に設けられ、円筒状部３３の一端面は磁性
材の端板３３ｂで１体に塞がれ、その端板３３ｂ
の中心部に受け部１４が構成されている。このよ
うにして磁気ヨーク３３の一端は受け部１４と、
磁気的に密に結合されている。円筒状部３３の他
端面は磁性材の円板状端板３３ｃで塞さがれ、端
板３３ｃには中心孔３４が形成され、中心孔３４
の内周面と可動鉄心１１との間にはリング状の磁
気空隙３５が形成されている。磁気ヨーク３３は
このように円筒状部３３ａ、端板３３ｂ，３３ｃ
により構成された場合である。同様にして磁気ヨ
ーク３４も円筒状部３４と、受け部１５と磁気的
に連結された端板３４ｂと、更に磁気ヨーク３３
側の端板３４ｃとより構成され、端板３４ｃに中
心孔３７が形成され、この中心孔３７の内周面と
可動鉄心１１との間にリング状磁気空隙３８が形
成される。

これら磁気ヨーク３３，３４と一方の磁極が密
に結合し、他方の磁極が可動鉄心１１と磁気的に
密に結合した永久磁石４１，４２が設けられる。
例えば磁気ヨーク３３，３４間において板状磁気
ヨーク３９が配され、板状磁気ヨーク３９の中心
部に円形孔が形成され、これに非磁性円筒体２９
が嵌合され、磁気ヨーク３９と可動鉄心１１とは
磁気的に密に結合される。この磁気ヨーク３９と
端板３３ｃとの間に永久磁石４１がはさまれて互
に接着され、又磁気ヨーク３９と端板３４ｃとの
間に永久磁石４２が挾まれて互に接着される。こ
の永久磁石４１，４２は図において鉄心１１の移
動方向に着磁され、かつ互に逆極性とされてい
る。また永久磁石４１，４２は円板状をしてお
り、中心孔が形成されこの中心孔４３，４４の内
周面と可動鉄心１１との間には、それぞれリング
状の磁気空隙３６，３７と同種の空隙が形成され
ている。

コイル２５乃至２８は第２図に示すように接続
される。即ち駆動コイル２５、解除コイル２７の
一端は互に接続され、また駆動コイル２６、解除
コイル２８の一端は互に接続されてこれらのコイ
ルの各接続点は、互に接続されて端子４５に接続
される。駆動コイル２５の他端と解除コイル２８
の他端は端子４６に接続され、駆動コイル２６の
他端及び解除コイル２７の他端は端子４７に接続
される。端子４５は例えば直流電源４８の一端に
接続され、切替スイツチ４９により電源４８の他
端は端子４６，４７、さらにこれらのいずれにも
接続されない位置の三つの位置に切替接続され
る。

コイル２５、乃至２８のいずれにも電流が供給
されず、即ち切替スイツチ４９は中立点に位置さ
れた状態において、第１図に示したように可動鉄
心１１が受け部１４と衡合した状態においては永
久磁石４１の磁束φ₁は点線で示すようにＮ極よ
り磁気ヨーク３３の筒状部３３ａ、端板３３ｂ、
受け部１４、可動鉄心１１、更に板状磁気ヨーク
３９、永久磁石４１のＳ極というように通つてこ
の磁力により可動鉄心１１は受け部１４に吸着保
持される。一方磁石ヨークの端板３４ｃと可動鉄
心１１との磁気空隙３８は、可動鉄心１１と受け
部１５との間隔L₁よりも小さく選定されており、
従つて永久磁石４２のＮ極よりの磁束φ₂は磁気
ヨーク３４の端板３４ｃ、磁気空隙３８、可動鉄
心１１、板状磁気ヨーク３９、永久磁石４２のＳ
極を通る。この磁束φ₂は可動鉄心１１を受け部
１５側に吸引する作用は全くない。このようにし
て可動鉄心１１は受け部１４側に吸着保持され
る。

この状態より可動鉄心１１を受け部１５側に移
動させるには、第２図においてスイツチ４９を端
子４７側に接続すればよい。このようにすると、
解除コイル２７から第３図に示すように磁束φ₃
が発生し、これは可動鉄心１１、磁気空隙３６、
磁気ヨーク端板３３ｃ、筒状部３３ａ、端板３３
ｂ受け部１４、可動鉄心なる閉磁路を通り、これ
は永久磁石４１による磁束φ₁と逆方向であり、
永久磁石４１により可動鉄心１１を受け部１４側
に吸引する作用が打ち消される。

一方端子４５，４７間に電源４８が接続されて
駆動コイル２６に駆動電源が流れ、この電流によ
る磁束φ₄が可動鉄心１１、板状磁気ヨーク３９、
永久磁石４２、磁気ヨーク３４の筒状部３４ａ、
端板３４ｂ、受け部１５、間隔１６、可動鉄心１
１なる閉ループを通り、これにより可動鉄心１１
は受け部１５側に吸引される。この時磁気空隙３
８においては、永久磁石４２の磁束φ₂と、駆動
コイル２６による磁束φ₄中の磁気空隙３８を通
ろうとする分とが互に逆向きとなり、従つて磁束
φ₂は第４図に示すように磁束φ₄と同一方向に同
一通路を通るようになる。このため可動鉄心１１
は受け部１５側に吸引される。つまり、永久磁石
４２のφ₂と駆動コイル２６による磁束φ₄との和
によつて可動鉄心１１を受け部１５側に吸引する
ことになり、駆動コイル２６の磁束φ₄のみによ
る場合よりも吸引力は大きくなる。

この状態でスイツチ４９を中立点に戻し、コイ
ル２６，２７に対する通電を停止すると、永久磁
石４２による磁束φ₂は第４図に示すように、可
動鉄心１１、受け部１５を通つて可動鉄心１１を
受け部１５側に吸着保持する作用をする。一方永
久磁石４１による磁束φ₁は永久磁石４１のＮ極
より磁気ヨーク端板３３ｃ、磁気空隙３６、可動
鉄心１１、板状磁気ヨーク３９を通り永久磁石４
１のＳ極に入り、可動鉄心１１、受け部１４間を
通らないため、可動鉄心１１に吸引作用を全く与
えない。

この状態より第１図に示した状態に可動鉄心１
１を戻すには、第２図においてスイツチ４９を端
子４６側に投入すれば先の場合と同様に解除コイ
ル２８の磁束によつて永久磁石４２の磁束φ₂を
打消してその保持力をなくし、かつ駆動コイル２
５による磁束が第１図において磁束φ₁と同様の
通路を同一方向に通つて永久磁石４１に磁束と加
算して可動鉄心１１を受け部１４に吸引すること
になる。

以上述べたようにこの考案による自己保持形プ
ツシユプルソレノイドの実施例によると、可動鉄
心１１の移動位置が永久磁石４１，４２の一方に
よつてそれぞれ自己保持されるため駆動電流を停
止してもその位置が保持され、しかもこの保持状
態から他方の位置に可動鉄心を移動させる場合
に、そのための駆動磁界がこれら永久磁石自身に
同一極性で印加され、減磁する方向でないためこ
れら永久磁石を劣化する恐れはない。またその吸
引時に、一方の永久磁石の磁束と駆動コイルの磁
束とが同一の同一通路を同一方向に通り、それだ
け大きな吸引力が可動鉄心に作用し、それだけ駆
動コイルを小さくし、あるいは駆動電流を減少す
ることが可能となる。

第５図に示すように磁気ヨーク３３，３４にお
いて端板３３ｃ，３４ｃをそれぞれその内周面を
筒状部２９に密接させて可動鉄心１１と磁気的に
密に結合させ、端板３３ｃ，３４ｃの外周と筒状
部３３ａ，３４ａとの間にそれぞれリング状磁気
空隙３６，３８を形成し、更に板状磁気ヨーク３
９の内周面と可動鉄心１１との間にリング状磁気
空隙５１を形成し、板状磁気ヨーク３９の外周面
と磁気ヨーク３３，３４の筒状部３３ａ，３４ａ
とを磁気的に密結合させてもよい。

更に永久磁石を各駆動コイル２５，２６と対応
して複数用いてもよい。例えば第６図に示すよう
に、第１図に示した構成において磁気ヨーク端板
３３ｃ，３４ｃの各コイル２５，２６側に永久磁
石５２，５３の一極をそれぞれ対接させ、これら
永久磁石５２，５３の他極に板状磁気ヨーク５
４，５５を対接続させる。永久磁石５２，５３は
永久磁石４１，４２に対して逆極性とされ、つま
り同一極が対向され、磁気ヨーク５４，５５に筒
状体２９が挿通され、磁気ヨーク５４，５５の内
周面は可動鉄心１１と磁気的に密に結合され、外
周面と磁気ヨーク３３，３４の筒状部３３ａ，３
４ａとの間にそれぞれ磁気空隙が形成される。第
５図に示した構成においても複数の永久磁石を用
いることができ、例えば第７図に示すように、磁
気ヨーク端板３３ｃと永久磁石４１との間に永久
磁石５２を磁気ヨーク５４を介して介在させ、磁
気ヨーク端板３４ｃと永久磁石４２との間に永久
磁石５３を磁気ヨーク５５を介して介在させる。
磁気ヨーク５４，５５の内周面を可動鉄心１１と
磁気的に密に結合させる。

要するに板状磁気ヨークと永久磁石とを交互に
配列し、その永久磁石を隣接するものは同極を対
向させ、これら板状磁気ヨークに永久磁石の配列
をコイル２５，２６間に配し、その中心の板状磁
気ヨーク３９を可動鉄心又は磁気ヨーク３３，３
４と磁気的に密に結合させ、これを基準に順次他
の板状磁気ヨークを磁気ヨーク３３，３４又は可
動鉄心に磁的に密結合させることを交互に行わせ
ればよい。

上述の説明から理解されるように、例えば第１
図において、磁気ヨーク３９の部分で左右に二分
割すればプツシユプル形でない、つまり可動鉄心
が一端から出入する形式のソレノイドであり、こ
のソレノイドの三個を可動鉄心の出入側を互に突
き合せて連結すると共に可動鉄心を１本に１体と
したものが第１図の実施例である。この点より一
端からのみ可動鉄心が出入する形式のソレノイド
を２個用いその受け部側を互に連結してプツシユ
プル形にすることもできる。その例を第８図に示
す。即ち受け部１４，１５側を互に連結し、かつ
磁気ヨーク端板３３ｂ，３４ｂを１本の磁気ヨー
ク５６とし、可動鉄心１１を１１ａ，１１ｂに二
分割し、これらを受け部１４，１５の貫通孔を通
した非磁性材の連結棒５７で互に連結する。永久
磁石はコイルの可動鉄心移動方向における何れの
側に配してもよく、例えば第９図に示すように磁
気ヨーク５６と磁気ヨーク端板３３ｂ，３４ｂと
の間に永久磁石４１，４２をそれぞれ介在させて
もよい。

上述において磁気ヨーク３３，３４としては、
その円筒状のものを用いたがコジ状磁気力を用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による自己保持形プツシユプ
ルソレノイドの１例を示す断面図、第２図はその
コイルに対する通電制御のための接続図、第３図
及び第４図はそれぞれ可動鉄心を移動させる時の
動作状態を説明するための図、第５図乃至第９図
はそれぞれこの考案によるプツシユプル形ソレノ
イドの他の例を示す断面図である。 １１：可動鉄心、１４，１５：受け部、２５，
２６：駆動コイル、２７，２８：解除コイル、３
３，３４：磁気ヨーク、３９：板状磁気ヨーク、
４１，４２：永久磁石、３６，３８：磁気空隙。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸方向に移動自在に配された可動鉄心と、その
   可動鉄心と衡合してその移動を制限する磁性材の
   第１、第２受け部と、これら可動鉄心及び第１、
   第２受け部の外周上に可動鉄心の移動方向に配列
   して設けられた第１、第２駆動コイル及び第１、
   第２解除コイルと、その第１駆動コイル及び第１
   解除コイルの外側に配され、一端が上記第１受け
   部又は可動鉄心と磁気的に密に結合され、他端が
   上記可動鉄心又は第１受け部と第１磁気空隙を介
   して対向している第１磁気ヨークと、上記第２駆
   動コイル及び第２解除コイルの外側に配され、一
   端が上記第２受け部又は可動鉄心と磁気的に密に
   結合され、他端が上記可動鉄心又は第２受け部と
   第２磁気空隙を介して対向している第２磁気ヨー
   クと、上記第１磁気ヨークの上記磁気空隙側の端
   部に一方の磁極が密に結合し、他方の磁極が磁気
   空隙を介して上記可動鉄心又は第１受け部と磁気
   的に結合した第１永久磁石と、上記第２磁気ヨー
   クの上記磁気空隙側の端部に一方の磁極が磁気的
   に密に結合され、他方の端部が磁気空隙を介して
   上記可動鉄心又は第２受け部と磁気的に結合した
   第２永久磁石とを具備する自己保持形プツシユプ
   ルソレノイド。