JPH0117345B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、軸方向に間隔のおかれた磁化可能
な複数の第１の環状磁極片を構成する細長い内側
ステータ構造体と、前記複数の第１の環状磁極片
が内側ステータ構造体の一端に向つて増大する径
を有していることと、内側ステータ構造体に担持
されていて電流が供給された時に前記第１の複数
の磁極片の隣接する磁極片に異なる磁気極性を呈
しせしめる第１の巻線と、前記内側ステータ構造
体を囲んでいる環状アーマチヤと、この環状アー
マチヤが磁化可能材料で形成されておりかつ概略
的にテーパーづけされた内側表面を有しておりそ
れによつて環状アーマチヤは前記第１の巻線に電
流が供給された時に前記内側ステータ構造体の前
記一端に向つて軸方向に移動することと、から成
る形態の電磁装置に関する。

上述のような形状の装置においては、アーマチ
ヤは、例えばバネによつて提供されるような外力
の作用によつてその初期位置に戻らなければなら
ない。バネは装置の構成体内に組込まれており、
この装置はこの装置によつて駆動される例えば弁
機構のような機構の一部を構成するものであつて
よい。しかしながら、場合によつては、機構がそ
の初期位置に復帰するように駆動されることが望
ましい場合がある。このことは、相対的に動作す
る上述のような種類の他の装置を提供することに
よつて達成される。この二つの装置は、一般的
に、端部と端部とを接して取りつけられる。この
解決法は、しかしながら、かさばるばかりでなく
高価にもなり、しかも移動部材の質量を増大せし
めそれによつて駆動速度を減少させてしまう。

二重作動装置を提供するために、上述の形態の
装置において、外側ステータ構造体を組込むこと
が提案される。外側ステータ構造体は、アーマチ
ヤの周辺に位置決めされておりかつ軸方向に間隔
をおかれた磁化可能材料で形成された複数の環状
磁極片と、電流が供給された時に複数の磁極片の
隣接する磁極片に異なる磁気極性を呈しせしめる
ように配置された巻線とを有している。磁極片に
おける孔の径は内側ステータ構造体の一端に向つ
て増大している。

このような構成においては、次のような問題が
生じてしまう。すなわち、アーマチヤが一方の末
端位置にある場合、換言するならば、アーマチヤ
の部分が一方のステータ構造体の磁極片と係合し
ている場合、他方のステータ構造体の巻線が付勢
されアーマチヤが他方の末端位置に向つて移動す
るときに、上記一方のステータ構造体の一部がア
ーマチヤを通る磁束に対する磁気分路を提供する
ことである。これらの磁気分路は、アーマチヤが
上記一方の末端位置にあるので実際には閉じてい
るエア・ギヤツプを含んでいる。したがつて、上
記他方のステータ構造体の巻線が付勢され、かつ
それによつて発生された磁束がもち論最大のサイ
ズである主エア・ギヤツプを通過するという事実
にかかわらずに、エア・ギヤツプと関連する上述
の磁気分路における磁束は、アーマチヤを、上記
一方の末端位置に保持してしまう。

この発明の目的は、上述のような問題点の解消
された、簡単でかつ好都合な構成の、上述のよう
な形態の電磁装置を提供することである。

この発明によれば、概略的にテーパーづけされ
た外側表面を有する環状アーマチヤを囲んでいる
外側ステータ構造体と、この外側ステータ構造体
が軸方向に間隔をおかれた磁化可能な第２の複数
の環状磁極片を有していることと、電流が供給さ
れた時に前記第２の複数の磁極片の隣接する磁極
片に異なる磁気極性を呈しせめるように配置され
た第２の巻線と、前記外側ステータ構造体が前記
内側ステータ構造体に対して軸方向に偏位されて
おりそれによつて前記第１および第２の巻線が付
勢された時に前記内側および外側ステータ構造体
によつて生じた磁束に対して前記アーマチヤにお
ける磁気回路が相互に移動することと、から成る
電磁装置が提供される。

第１図を参照すると、電磁装置は、周面に参照
番号１１で示された磁化可能材料製の径方向に延
びる複数の磁極片を有する内側ステータ構造体１
０を具備している。磁極片１１の末端は、内側ス
テータ構造体１０の一端に向つて減少している径
を有している。隣接する磁極片１１の相互間に
は、巻線を受入れる溝が形成されている。第１図
には巻線は示されていないけれども、巻線を流れ
る電流の方向は点および十字表示によつて示され
ている。隣接する巻線に流れる電流の方向は相互
に逆方向であることがわかるであろう。

概略的にテーパーしている内側表面を有する環
状のアーマチヤ１２がさらに設けられている。実
際には、アーマチヤ１２の内側表面は一連の階段
形状を構成しており、その側面は磁極片１１に露
呈している。

アーマチヤ１２の外側表面もまた概略的にテー
パーしている形状を有しており、内側表面に形成
されている階段形状に相補する階段形状を有して
いる。

外側ステータ構造体が設けられており、この外
側ステータ構造体は磁化可能材料から形成された
環状部材１３を具備している。環状部材１３はそ
の外側表面において磁極片１４を有しており、磁
極片１４の内側末端部の径は、装置の中心線１５
に関連して考慮すると、磁極片１１の径が増大す
るのにつれて増大する。磁極片１１，１４は軸方
向においては整合しておらず、アーマチヤ１２の
動程およびアーマチヤ１２の厚さを加えた距離だ
け離れている。

磁極片１４間に構成された溝内には巻線が収納
され、これら巻線には電流が供給され磁極片に異
なる磁気極性を引起す。

第１図では、アーマチヤ１２は一方の末端位置
にあるものとして示されている。この位置は、外
側ステータ構造体１３によつて担持されている巻
線を付勢することによつて得られたものであると
仮定している。そこで、アーマチヤを他方の末端
位置に移動させることが要求される。そのため
に、内側ステータ構造体１０に担持されている巻
線が付勢され、かつ外側ステータ構造体１３に担
持されている巻線が消勢される。磁極片１１が磁
化され、隣接する磁極片は異なる磁気極性を有す
る。主磁路が矢印を付された実線で示されてお
り、磁束は磁極片とアーマチヤ１２のステツプ部
との間のギヤツプを横切る。このことにより、ア
ーマチヤ１２に、アーマチヤ１２を第１図に示さ
れるように右方向に移動させる力が与えられる。
しかしながら、外側ステータ構造体によつて磁気
分路が形成されており、これら磁気分路を通る磁
束は点線で示されている。磁気分路は、アーマチ
ヤ１２のステツプ部と磁極片１４との間の閉じた
エア・ギヤツプを含んでいる。このような構成と
なつているので、アーマチヤ１２は一方の末端位
置に留まつてしまうことがわかる。この問題を最
小限のものとするために、第２図に示される構造
が採用されている。

第２図を参照すると、第１図において用いた参
照番号と同一の部分には同一の参照番号が付され
ている。第２図に示す構造では、アーマチヤは、
第１図に示すものとは異なる形態のものであるこ
とに注意されたい。第２図においては、アーマチ
ヤは参照番号１６で示されており、第１図に示さ
れるアーマチヤ１２に比べてステツプ部の数が二
倍となつている。そのために、隣接する磁極片１
１間のアーマチヤ１６を介する主磁気回路は、一
対の磁極片１４が付勢された場合、一対の磁極片
１４間を通る磁束のアーマチヤ１６における主磁
気回路に関して移動するという、実際上の効果が
ある。重複する部分は実質的に半分である。第２
図に示されている磁路は第１図に示されている磁
路と同じ形態のものである。外側ステータ構造体
１３によつて構成された磁極片１４における磁束
の流れは単に図示したにすぎない。というのは、
各磁極片における磁束の流れは実際には実質的に
零であるからである。その結果として、一方の末
端位置から他方の末端位置へのアーマチヤ１６の
運動に実質的に抑制を与えない。同じことが中間
の磁極片に対してもあてはまる。しかし、末端の
磁極片に対してはそうは言えない。というのは、
他方のステータ構造体に担持されている隣接する
巻線からのバランスをとる磁束がないからであ
る。その結果、末端の磁極片には吸引力が生じる
が、しかし磁路が長いために非常に小さい。この
磁路はステータ構造体の全長にわたつて延びてい
る。

アーマチヤ１２，１６は、そのエア・ギヤツプ
が半径方向に延びる表面に沿つて形成されている
けれども、概略的にテーパーづけされた形態のも
のである。第３図に示されている構成において
は、ステータ構造体上の磁極片１７の端部は傾斜
しており、またそれと協働するアーマチヤ１８の
部分も傾斜している。二つのステータ構造体のた
めに生ずるアーマチヤを介する主磁気回路は重複
する。またその磁路は第２図に示されるようなも
のとなる。第４図の構成においては、二つのステ
ータ構造体の磁極片１９の面は傾斜しており、ア
ーマチヤ２０の内側表面および外側表面の傾斜に
対応している。第４図の構成の場合、アーマチヤ
２０の内側表面および外側表面の傾斜はなめらか
なものである。

アーマチヤの移動を迅速に行わせるために、一
方のステータ構造体の巻線は、他方のステータ構
造体の巻線が消勢される以前に付勢される。上記
他方のステータ構造体によつて生じた磁束は、こ
の他方のステータ構造体の巻線が消勢されるま
で、アーマチヤを保持する。巻線を充分に付勢し
た場合には、電流を最大値に達することを可能に
する。電流スイツチング装置は、上記他方の巻線
が消勢される以前には、上記一方の巻線における
電流がその最大値に達しないように、構成されて
もよい。

消費電力を節約するために、アーマチヤが一度
その末端位置の一方に移動した場合には、電流パ
ルスを供給してその末端位置に保持するようにす
ることも可能である。この例の場合には上記他方
の巻線が付勢される時刻は、上記一方の巻線が付
勢される時刻に比べてあまりに早期であつてはな
らない。というのは、あまりに早期の場合には、
アーマチヤは、上記一方の巻線が付勢される以前
に、他方の末端位置に移動してしまうからであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の問題点を示す電磁装置の概略
図、第２図は、アーマチヤが一方の末端位置に留
まる可能性を最小限とする電磁装置を示す図、第
３図および第４図は、アーマチヤおよびステータ
構造体を具備する装置の他の形態を示す図であ
る。 １０…内側ステータ構造体、１１，１４，１
７，１９…磁極片、１２，１６，１８，２０…ア
ーマチヤ、１３…外側ステータ構造体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に間隔のおかれた磁化可能な複数の第
   １の環状磁極片を構成する細長い内側ステータ構
   造体と、前記第１の磁極片が前記内側ステータ構
   造体の一端に向つて増大している径を有している
   ことと、前記内側ステータ構造体に担持されてい
   て電流が供給された時に前記第１の複数の磁極片
   の隣接する磁極片に異なる磁気極性を呈しせしめ
   る第１の巻線と、前記内側ステータ構造体を囲ん
   でおりかつ概略的にテーパーづけされた外側表面
   を有する環状アーマチヤと、前記環状アーマチヤ
   は磁化可能材料から形成されておりかつ概略的に
   テーパーづけされた内側表面を有しておりそれに
   よつて前記第１の巻線に電流が供給された時に前
   記内側ステータ構造体の前記一端に向つて軸方向
   に移動することと、前記環状アーマチヤを囲んで
   いる外側ステータ構造体と、前記外側ステータ構
   造体が軸方向に間隔をおかれた磁化可能な第２の
   複数の環状磁極片を有していることと、電流が供
   給された時に前記第２の複数の磁極片の隣接する
   磁極片に異なる磁気極性を呈しせしめるように配
   置された第２の巻線と、前記外側ステータ構造体
   が前記内側ステータ構造体に対して軸方向に偏位
   されておりそれによつて前記第１および第２の巻
   線が付勢された時に前記内側および外側ステータ
   構造体によつて生じた磁束に対して前記アーマチ
   ヤにおける磁気回路が相互に移動することと、か
   ら成る電磁装置。 ２ 前記アーマチヤの前記内側表面および外側表
   面はそれぞれ前記内側ステータ構造体および外側
   ステータ構造体の前記磁極片に露呈される面を限
   定するような階段形状をなしており、前記内側ス
   テータ構造体の前記磁極片に露呈しておりかつ吸
   引される前記アーマチヤの前記内側表面上の前記
   面は前記外側ステータ構造体の前記磁極片に露呈
   しておりかつ吸引される前記アーマチヤの前記外
   側表面上の前記面に関して軸方向に偏位している
   ことから成る、特許請求の範囲第１項に記載の電
   磁装置。 ３ 前記磁極片の磁極面および前記アーマチヤ上
   の前記面は共に半径方向にあることから成る、特
   許請求の範囲第２項に記載の電磁装置。 ４ 前記磁極片の磁極面および前記アーマチヤ上
   の前記面は装置の長手軸方向に傾斜していること
   から成る、特許請求の範囲第２項に記載の電磁装
   置。 ５ 前記アーマチヤの前記内側および外側表面は
   なめらかであり、前記内側および外側ステータ構
   造体の前記磁極片の、前記アーマチヤの前記内側
   および外側表面に露呈された、前記面は傾斜して
   おり、前記内側および外側ステータ構造体の前記
   磁極片は軸方向に相互に偏位していることから成
   る、特許請求の範囲第１項に記載の電磁装置。