JPH0423403B2 - - Google Patents
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- JPH0423403B2 JPH0423403B2 JP61115440A JP11544086A JPH0423403B2 JP H0423403 B2 JPH0423403 B2 JP H0423403B2 JP 61115440 A JP61115440 A JP 61115440A JP 11544086 A JP11544086 A JP 11544086A JP H0423403 B2 JPH0423403 B2 JP H0423403B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- permanent magnet
- iron core
- core
- magnetic pole
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、機械的安定状態の保持および該機械
的安定状態からの変位を電磁的に操作する装置、
例えば、電磁施錠装置、弁棒操作装置、電磁継電
器、電磁クラツチ等に用いられる電磁アクチユエ
ータに関する。
的安定状態からの変位を電磁的に操作する装置、
例えば、電磁施錠装置、弁棒操作装置、電磁継電
器、電磁クラツチ等に用いられる電磁アクチユエ
ータに関する。
従来、PCT／JP84／00084、PCT／JP85／
00313、PCT／JP85／00314、PCT／JP85／
00536において本発明者は微小電流で大きな推力
を発生する電磁アクチユエータを提案した。
00313、PCT／JP85／00314、PCT／JP85／
00536において本発明者は微小電流で大きな推力
を発生する電磁アクチユエータを提案した。
この電磁アクチユエータは第６図に示されるよ
うに固定鉄心１と、該固定鉄心１に対して矢印１
４ａまたは１４ｂ方向に変移する可動鉄心２と、
通電時に該可動鉄心２に第１の磁束８を作用させ
るように巻回された電気巻線４と、該第１の磁束
８に第２の磁束９を分流させ、並列に作用させる
ように該固定鉄心１に設けられた永久磁石５とか
ら成るものである。
うに固定鉄心１と、該固定鉄心１に対して矢印１
４ａまたは１４ｂ方向に変移する可動鉄心２と、
通電時に該可動鉄心２に第１の磁束８を作用させ
るように巻回された電気巻線４と、該第１の磁束
８に第２の磁束９を分流させ、並列に作用させる
ように該固定鉄心１に設けられた永久磁石５とか
ら成るものである。
しかし、上述の従来装置は永久磁石による第２
の磁束の左右の分流比を所要範囲に限定する手段
を設けていないため、必ずしも高感度の特性を得
ることができないという問題点があつた。
の磁束の左右の分流比を所要範囲に限定する手段
を設けていないため、必ずしも高感度の特性を得
ることができないという問題点があつた。
そこで、本発明は上述の問題点を解決するため
に提案されたもので、より高感度の特性を有し、
微電流で大きな推力を発生する電磁アクチユエー
タを提供することを目的とする。
に提案されたもので、より高感度の特性を有し、
微電流で大きな推力を発生する電磁アクチユエー
タを提供することを目的とする。
まず、第１図ａを参照して本発明の原理を説明
する。
する。
永久磁石５による磁束９の左側の固定鉄心１へ
の分流をφma、右側の固定鉄心１への分流を
φmbとし、電気巻線４の通電による磁束８をφi
とする。
の分流をφma、右側の固定鉄心１への分流を
φmbとし、電気巻線４の通電による磁束８をφi
とする。
ここで、φiとφmbが同一方向に作用した場合、
可動鉄心２と左右各々の固定鉄心１との間の吸引
力Fa、Fbは次式で示される。
可動鉄心２と左右各々の固定鉄心１との間の吸引
力Fa、Fbは次式で示される。
Fa＝Ｋ（φi−φma）2 ……(1)
Fb＝Ｋ（φi＋φmb）2 ……(2)
ここで、可動鉄心２の磁極面２ａ，２と、左右
の各々の固定鉄心１の磁極面１ａ，１ｂとの間隙
長を各々d1、d2および永久磁石５の磁極面５ａと
の間隙長Δ、各磁極面の面積をＳ、間隙の透磁率
をμ、電気巻線４の通電電流をＩ、永久磁石５の
起磁力をHp、比例定数をＫとする。
の各々の固定鉄心１の磁極面１ａ，１ｂとの間隙
長を各々d1、d2および永久磁石５の磁極面５ａと
の間隙長Δ、各磁極面の面積をＳ、間隙の透磁率
をμ、電気巻線４の通電電流をＩ、永久磁石５の
起磁力をHp、比例定数をＫとする。
ここで、単純化するため、磁路を形成する磁性
体の磁気抵抗、および、漏洩磁束を無視すれば、 φi＝Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1＋d2） ……(3) φma＝Hp・μ・Ｓ／（d1＋Δ） ……(4) φmb＝Hp・μ・Ｓ／（d2＋Δ） ……(5) となる。
体の磁気抵抗、および、漏洩磁束を無視すれば、 φi＝Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1＋d2） ……(3) φma＝Hp・μ・Ｓ／（d1＋Δ） ……(4) φmb＝Hp・μ・Ｓ／（d2＋Δ） ……(5) となる。
ここで電気巻線４の通電時に可動鉄心２に作用
する実効力をFtとすると、 Ft＝Fb−Fa＝ Ｋ｛Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1＋d2）｝2 ×〔２（Hp／Ｎ・Ｉ）×｛（d1＋d2）／（d1＋Δ） ＋（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝ −｛（d1＋d2）／（d1＋Δ）｝2 −｛（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝2（Hp／Ｎ・Ｉ）2〕
……(6) ここで、本発明装置と同一形状、寸法の従来装
置のの可動鉄心２に作用する電磁力をFc、スプ
リングにより可動鉄心２に作用する抗力をFsと
すれば、周知のように電気巻線４通電時に可動鉄
心２に作用する実効力Foは、 Fo＝Fc−Fs＝Ｋ｛（Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1 ＋d2）｝2−Fs ……(7)となる。
する実効力をFtとすると、 Ft＝Fb−Fa＝ Ｋ｛Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1＋d2）｝2 ×〔２（Hp／Ｎ・Ｉ）×｛（d1＋d2）／（d1＋Δ） ＋（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝ −｛（d1＋d2）／（d1＋Δ）｝2 −｛（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝2（Hp／Ｎ・Ｉ）2〕
……(6) ここで、本発明装置と同一形状、寸法の従来装
置のの可動鉄心２に作用する電磁力をFc、スプ
リングにより可動鉄心２に作用する抗力をFsと
すれば、周知のように電気巻線４通電時に可動鉄
心２に作用する実効力Foは、 Fo＝Fc−Fs＝Ｋ｛（Ｎ・Ｉ・μ・Ｓ／（d1 ＋d2）｝2−Fs ……(7)となる。
ここで、単純化のためにFsを無視し、(6)式と
(7)式の比を求めれば、 Ft／Fo≒｛Ａ（Hp／Ｎ・Ｉ）2 ＋2B（Hp／Ｎ・Ｉ）｝ ……(8) Ａ＝｛（d1＋d2）／（d1＋Δ）｝2 −｛（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝2 ……(9) Ｂ＝（d1＋d2）／（d1＋Δ） ＋（d1＋d2）／（d2＋Δ） ……(10) を得ることができる。
(7)式の比を求めれば、 Ft／Fo≒｛Ａ（Hp／Ｎ・Ｉ）2 ＋2B（Hp／Ｎ・Ｉ）｝ ……(8) Ａ＝｛（d1＋d2）／（d1＋Δ）｝2 −｛（d1＋d2）／（d2＋Δ）｝2 ……(9) Ｂ＝（d1＋d2）／（d1＋Δ） ＋（d1＋d2）／（d2＋Δ） ……(10) を得ることができる。
ここで、以上の関係をHp／Ｎ・Ｉをパラメー
タとして、（d1＋Δ）／（d1＋d2）の変化で、
Ft／Foをグラフにて求めると第５図に示される
ようになる。
タとして、（d1＋Δ）／（d1＋d2）の変化で、
Ft／Foをグラフにて求めると第５図に示される
ようになる。
この第５図から本発明装置は該電気巻線通電
時、（d1＋Δ）／（d1＋d2）の数値が0.2以上1.0以
下の範囲で、かつ、Hp／Ｎ・Ｉの数値が0.2以上
2.0以下の場合高感度の特性を得ることができる
を知見した。
時、（d1＋Δ）／（d1＋d2）の数値が0.2以上1.0以
下の範囲で、かつ、Hp／Ｎ・Ｉの数値が0.2以上
2.0以下の場合高感度の特性を得ることができる
を知見した。
次に、(6)式を変形すると、
Ft＝Ｋ｛μ・Ｓ／（d1＋d2）｝2（2B
・Hp・Ｎ・Ｉ−Ａ・Hp2） ……（11）
となる。
ここで、Ｋ、μ、Ｓ、d1＋d2、Hp、Ｎを設計
上設定すれば、実効力は電流Ｉに比例し、しか
も、ある電流値で動作する電磁アクチユエータを
製作できるので、過電流継電器の瞬時引き外し装
置等に応用できる。
上設定すれば、実効力は電流Ｉに比例し、しか
も、ある電流値で動作する電磁アクチユエータを
製作できるので、過電流継電器の瞬時引き外し装
置等に応用できる。
本発明は上述の知見に基づいて成立するもの
で、固定鉄心と、該固定鉄心に対して変移する可
動鉄心と、通電時に該可動鉄心に第１の磁束を作
用させるように巻回された電気巻線と、該第１の
磁束に第２の磁束を並列に分流させて作用させる
ように該固定鉄心または該可動鉄心に設けた永久
磁石とから成る電磁アクチユエータを改良するも
ので、 該可動鉄心の一方の端面側磁極面から対面する
該固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗値および該可動
鉄心の側面側磁極面から該永久磁石の磁極面間の
磁気抵抗値の和と、該可動鉄心の両端面側磁極面
から各々対面する該固定鉄心の磁極面間の磁気抵
抗値の和との比が0.2以上1.0以下で、かつ、該永
久磁石起磁力と、該電気巻線の通電による起磁力
の比が0.2以上2.0以下とする手段を設けることを
特徴とする電磁アクチユエータである。
で、固定鉄心と、該固定鉄心に対して変移する可
動鉄心と、通電時に該可動鉄心に第１の磁束を作
用させるように巻回された電気巻線と、該第１の
磁束に第２の磁束を並列に分流させて作用させる
ように該固定鉄心または該可動鉄心に設けた永久
磁石とから成る電磁アクチユエータを改良するも
ので、 該可動鉄心の一方の端面側磁極面から対面する
該固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗値および該可動
鉄心の側面側磁極面から該永久磁石の磁極面間の
磁気抵抗値の和と、該可動鉄心の両端面側磁極面
から各々対面する該固定鉄心の磁極面間の磁気抵
抗値の和との比が0.2以上1.0以下で、かつ、該永
久磁石起磁力と、該電気巻線の通電による起磁力
の比が0.2以上2.0以下とする手段を設けることを
特徴とする電磁アクチユエータである。
〔作用〕
本発明によれば、可動鉄心の一方の端面側磁極
面から対面する固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗値
および該可動鉄心の側面側磁極面から該永久磁石
の磁極面間の磁気抵抗値の和と、該可動鉄心の両
端面側磁極面から各々対面する該固定鉄心の磁極
面間の磁気抵抗値の和との比が0.2以上1.0以下
で、かつ、該永久磁石起磁力と、該電気巻線通電
による起磁力の比が0.2以上2.0以下とする手段を
設けるため、常に高特性の特性を得る。
面から対面する固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗値
および該可動鉄心の側面側磁極面から該永久磁石
の磁極面間の磁気抵抗値の和と、該可動鉄心の両
端面側磁極面から各々対面する該固定鉄心の磁極
面間の磁気抵抗値の和との比が0.2以上1.0以下
で、かつ、該永久磁石起磁力と、該電気巻線通電
による起磁力の比が0.2以上2.0以下とする手段を
設けるため、常に高特性の特性を得る。
このため、常に微電力で大きな推力を発生す
る。
る。
以下、本発明を図面を参照してその実施例に基
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図ａ，ｂ，ｃは本発明の第１の実施例の説
明図である。
明図である。
本実施例は固定鉄心１と、該固定鉄心１に対し
て変移する可動鉄心２と、通電時に該可動鉄心２
に第１の磁束８を作用させるように巻回された電
気巻線４と、第１の磁束８に第２の磁束９を並列
に分流させて作用させるように固定鉄心１または
可動鉄心２に設けた永久磁石５とから成る。
て変移する可動鉄心２と、通電時に該可動鉄心２
に第１の磁束８を作用させるように巻回された電
気巻線４と、第１の磁束８に第２の磁束９を並列
に分流させて作用させるように固定鉄心１または
可動鉄心２に設けた永久磁石５とから成る。
さらに、可動鉄心２の一方の端面側磁極面２ａ
または２ｂから対面する固定鉄心１の磁極面１ａ
または１ｂ間の磁気抵抗値および可動鉄心２の側
面側磁極面２ｃから永久磁石５の磁極面５ａ間の
磁気抵抗値の和と、可動鉄心２の両端面側磁極面
２ａ，２ｂから各々対面する固定鉄心１の磁極面
１ａ，１ｂ間の磁気抵抗値の和との比が0.2以上
1.0以下とする手段であるスプリング３を可動鉄
心２の両側に配設する。
または２ｂから対面する固定鉄心１の磁極面１ａ
または１ｂ間の磁気抵抗値および可動鉄心２の側
面側磁極面２ｃから永久磁石５の磁極面５ａ間の
磁気抵抗値の和と、可動鉄心２の両端面側磁極面
２ａ，２ｂから各々対面する固定鉄心１の磁極面
１ａ，１ｂ間の磁気抵抗値の和との比が0.2以上
1.0以下とする手段であるスプリング３を可動鉄
心２の両側に配設する。
これにより、永久磁石５の磁束９の分流比が所
範囲に限定される。
範囲に限定される。
さらに、永久磁石５の起磁力と、電気巻線４の
通電による起磁力の比が0.2以上2.0以下とする手
段として電気巻線４の巻数を調整する。
通電による起磁力の比が0.2以上2.0以下とする手
段として電気巻線４の巻数を調整する。
あるいは永久磁石５の起磁力が所要のものを用
いてもよい。
いてもよい。
本実施例は、三位置安定で高感度電磁アクチユ
エータとし適用できる。
エータとし適用できる。
次に、本発明の第２の実施例を第２図を参照し
て説明する。
て説明する。
永久磁石５による第２の磁束９の左右の分流比
を所要範囲に限定する手段は可動鉄心２の片方の
スプリング３と反対側の非磁性体６ａとにより構
成される。
を所要範囲に限定する手段は可動鉄心２の片方の
スプリング３と反対側の非磁性体６ａとにより構
成される。
永久磁石５は非磁性体６ａに接触し、可動鉄心
２は非磁性体６ａに対して接離する。
２は非磁性体６ａに対して接離する。
次に、本発明の第３の実施例を第３図を参照し
て説明する。
て説明する。
第２図の実施例と同様に、永久磁石５による第
２の磁束９の左右の分流比を所要範囲に限定する
手段は可動鉄心２の片方のスプリング３と反対側
の非磁性体６ｂとにより構成される。
２の磁束９の左右の分流比を所要範囲に限定する
手段は可動鉄心２の片方のスプリング３と反対側
の非磁性体６ｂとにより構成される。
永久磁石５は非磁性体６ｂとは接触せずに、離
隔して配設されるのでラツチング特性を得やす
い。
隔して配設されるのでラツチング特性を得やす
い。
第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄは、本実施例の永久磁石
磁極面の模式構造図である。
磁極面の模式構造図である。
第２図、第３図の実施例と同様に永久磁石５の
周期には磁性体は配設されていない。
周期には磁性体は配設されていない。
第４図ａは第１図の実施例の永久磁石５の説明
図で、永久磁石５の周囲には磁性体は配設されて
いない。
図で、永久磁石５の周囲には磁性体は配設されて
いない。
これに対して第４図ｂの実施例では永久磁石５
の全面に磁性体７ａを接して配設される。
の全面に磁性体７ａを接して配設される。
第４図ｃの実施例では永久磁石５の両側面に接
して磁性体７ｂが配設される。
して磁性体７ｂが配設される。
第４図ｄの実施例では永久磁石５と所要間隙を
介して磁性体７ｃが配設される。
介して磁性体７ｃが配設される。
従つて、永久磁石５の磁束９の一部分または大
部分は、磁性体７ａ，７ｂ，７ｃに分流し、ラツ
チング保磁力を減少させる。
部分は、磁性体７ａ，７ｂ，７ｃに分流し、ラツ
チング保磁力を減少させる。
特に、第４図ｂの実施例では保磁力は消去し、
通電時動作、停電時スプリング力による復帰特性
を有する。
通電時動作、停電時スプリング力による復帰特性
を有する。
さらに、ソレノイド通電による磁束８も磁性体
７ａ，７ｂ，７ｃに分流し、永久磁石５の磁束を
相殺する方向に作用するため、高感度特性を発揮
する。
７ａ，７ｂ，７ｃに分流し、永久磁石５の磁束を
相殺する方向に作用するため、高感度特性を発揮
する。
本発明は以上説明したように、磁気回路におけ
る磁気抵抗値および永久磁石および電磁石起磁力
を所要範囲に限定する手段を設けるため、常に高
特性の特性を得る。
る磁気抵抗値および永久磁石および電磁石起磁力
を所要範囲に限定する手段を設けるため、常に高
特性の特性を得る。
このため、常に微電流で大きな推力を発生する
という効果を奏する。
という効果を奏する。
第１図ａ，ｂ，ｃは本発明の第１の実施例の説
明図、第２図は本発明の第２の実施例の説明図、
第３図は本発明の第３の実施例の説明図、第４図
ａ，ｂ，ｃ，ｄは本実施例を構成する永久磁石の
取付状態説明図、第５図は電磁アクチユエータの
特性説明図、第６図は従来装置の説明図である。 １……固定鉄心、２……可動鉄心、３……スプ
リング、４……電気巻線、５……永久磁石、６
ａ，６ｂ……非磁性体、７ａ，７ｂ，７ｃ……磁
性体、８……第１の磁束、９……第２の磁束。
明図、第２図は本発明の第２の実施例の説明図、
第３図は本発明の第３の実施例の説明図、第４図
ａ，ｂ，ｃ，ｄは本実施例を構成する永久磁石の
取付状態説明図、第５図は電磁アクチユエータの
特性説明図、第６図は従来装置の説明図である。 １……固定鉄心、２……可動鉄心、３……スプ
リング、４……電気巻線、５……永久磁石、６
ａ，６ｂ……非磁性体、７ａ，７ｂ，７ｃ……磁
性体、８……第１の磁束、９……第２の磁束。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定鉄心と、該固定鉄心に対して変移する可
動鉄心と、通電時に該可動鉄心に第１の磁束を作
用させるように巻回された電気巻線と、該第１の
磁束に第２の磁束を並列に分流させて作用させる
ように該固定鉄心または該可動鉄心に設けた永久
磁石とから成る電磁アクチユエータにおいて、 該可動鉄心の一方の端面側磁極面から対面する
該固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗値および該可動
鉄心の側面磁極面から該永久磁石の磁極面間の磁
気抵抗値の和と、該可動鉄心の両端面側磁極面か
ら各々対面する該固定鉄心の磁極面間の磁気抵抗
値の和との比が0.2以上1.0以下で、かつ、該永久
磁石起磁力と、該電気巻線の通電による起磁力の
比が0.2以上2.0以下とする手段を設けることを特
徴とする電磁アクチユエータ。 ２ 該永久磁石の全面に磁性体を接して配設した
特許請求の範囲第１項記載の電磁アクチユエー
タ。 ３ 該永久磁石の両側面に接して磁性体を配設し
た特許請求の範囲第１項記載の電磁アクチユエー
タ。 ４ 該永久磁石と所要間隙を介して磁性体を配設
した特許請求の範囲第１項記載の電磁アクチユエ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115440A JPS62271404A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 電磁アクチュエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115440A JPS62271404A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 電磁アクチュエ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62271404A JPS62271404A (ja) | 1987-11-25 |
| JPH0423403B2 true JPH0423403B2 (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=14662611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61115440A Granted JPS62271404A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 電磁アクチュエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62271404A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0427132Y2 (ja) * | 1988-01-27 | 1992-06-30 | ||
| JP5229182B2 (ja) * | 2009-10-12 | 2013-07-03 | 株式会社デンソー | クラッチ機構 |
| JP2014101902A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Denso Corp | クラッチ機構 |
| JP5910472B2 (ja) | 2012-11-23 | 2016-04-27 | 株式会社デンソー | クラッチ機構 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57186312A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-16 | Kamiya Denshi Kogyo Kk | Bistable keep solenoid |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP61115440A patent/JPS62271404A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62271404A (ja) | 1987-11-25 |
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