JPH0737461A - ソレノイドアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成でしかもラッチ期間中に電力を消費
せずかつ故障しにくいラッチ構造を持ったソレノイドア
クチュエータにする。 【構成】固定子１と可動子２とで対称軸を境にした一方
の断面が日の字状の磁気回路を形成し、日の字の２つの
空間にそれぞれ励磁コイル３１，３２を設け、中央の線
に相当する径方向突出部１４に径方向に磁化した永久磁
石１５を設ける。第１の空隙４１の空隙長が第２の空隙
長よりも小さいために永久磁石１５が生成する磁束は第
１の空隙４１を含む磁気回路に多く流れることから、左
向きの電磁吸引力が生じて可動子２を左のラッチ位置で
固定することができる。ラッチを解除するときには励磁
コイル３１，３２に電流を流して、第１の空隙４１の磁
束を減じ第２の空隙４２の磁束を増加させて可動子２を
右方向に移動させる駆動力を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば電磁開閉器の
可動部を駆動する構成のように、電磁力によって可動子
が往復運動をするとともに、移動範囲の両端の位置でい
わゆるラッチされるソレノイドアクチュエータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドアクチュエータはソレノイド
状の励磁コイルに電流を流して磁気回路を励磁して磁束
を生成し、発生した電磁力によって可動子を直線運動さ
せるもので、その両端の位置で可動子を固定する、いわ
ゆるラッチすることが必要とされるのが普通である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】可動子をラッチする方
法には、励磁コイルに電流を流し続けて電磁力によって
固定する方法、機械的なラッチ機構を設ける方法があ
る。しかし、前者の電磁力による方法の場合には、ラッ
チの期間が長いと消費する電力が無視できず、特に電池
で駆動する場合には電池の消耗が速いという問題があ
る。また、機械的なラッチ機構は複雑な機械構造部が必
要となるためにソレノイドアクチュエータが大きくかつ
重くなり、また、故障の原因になりやすいという問題が
ある。

【０００４】この発明の目的はこのような問題を解決
し、簡単な構成でしかもラッチ期間に電力を消費せずか
つ故障しにくいラッチ構造を持ったソレノイドアクチュ
エータを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、軸対称の強磁性体からなる固定
子と、この固定子の軸中心を可動に貫く軸対称の可動子
と、可動子を囲んで配置されたソレノイド状の励磁コイ
ルとからなり、励磁コイルに電流を流して固定子と可動
子とで形成される磁気回路を励磁し、電磁力によって可
動子が軸方向に駆動されるソレノイドアクチュエータに
おいて、固定子が、両端のふた部とこれらを連結する円
筒部とからなる缶状のフレーム、円筒部の軸方向中央部
の内径側に突出するリング状の径方向突出部及び両方の
ふた部中央から内側に向かって軸方向に突出する円筒状
の２つの軸方向突出部からなり、可動子が、フレームの
両方のふた部の中心と軸方向突出部とを可動に貫通する
非磁性体からなる棒状の軸及びこの軸の軸方向中央部に
固定して取付けられた筒状の可動子鉄心からなり、励磁
コイルが、フレームの一方のふた部と径方向突出部との
間の空間に設けられた第１の励磁コイル及び径方向突出
部と他方のふた部との間の空間に設けられた第２の励磁
コイルからなり、径方向突出部の最内径面が可動子鉄心
の外径面に空隙を隔てて対向し、一方の軸方向突出部と
可動子鉄心との間の空隙である第１の空隙と他方の軸方
向突出部と可動子鉄心との空隙である第２の空隙との空
隙長の和が可動子の移動可能距離以上の所定の値に設定
されてなり、径方向突出部の一部が半径方向に磁化され
た永久磁石からなるものとする。又は、このソレノイド
アクチュエータの永久磁石が、径方向突出部の一部とし
て設けられる代わりに、可動子鉄心の軸方向中央部に設
けられ軸方向に磁化されてなるものとする。これらの永
久磁石は、リング状であってもよく、又は、周方向に分
割されたものでもよい。又は、前述のソレノイドアクチ
ュエータおいて、２つの軸方向突出部にまたがってその
外径側に密に接し、可動子鉄心の外径面に所定の間隙を
隔てて非磁性体からなる制動管が設けられてなるものと
する。また、第１及び第２の空隙の空隙長の最小値が零
でない所定の値であるものとする。

【０００６】

【作用】この発明の構成において、固定子を、両端のふ
た部とこれらを連結する円筒部とからなる缶状のフレー
ム、円筒部の軸方向中央部の内径側に突出するリング状
の径方向突出部及び両方のふた部中央から内側に向かっ
て軸方向に突出する円筒状の２つの軸方向突出部で構成
し、可動子を、フレームの両方のふた部の中心と軸方向
突出部とを可動に貫通する非磁性体からなる棒状の軸及
びこの軸の軸方向中央部に固定して取付けられた筒状の
可動子鉄心で構成することによって、一方の軸方向突出
部と可動子鉄心との間の空隙である第１の空隙と径方向
突出部を含む磁気回路と、他方の軸方向突出部と可動鉄
心との間の空隙である第２の空隙と径方向突出部を含む
磁気回路との、２つの磁気回路が形成される。

【０００７】励磁コイルを、フレームの一方のふた部と
径方向突出部との間の空間に設けられた第１の励磁コイ
ル及び径方向突出部と他方のふた部との間の空間に設け
られた第２の励磁コイルとで構成することによって、２
つの磁気回路のそれぞれに第１と第２の励磁コイルが配
されてそれぞれの磁気回路ごとに励磁することができ
る。第１の空隙と第２の空隙との空隙長の和を可動子の
移動可能距離以上の所定の値に設定し、径方向突出部の
一部を半径方向に磁化された永久磁石で構成することに
よって、永久磁石が生成する磁束は２つの磁気回路に分
流するが、可動子が一方に移動してラッチの状態になっ
たとき、空隙長の違いによって２つの磁気回路の磁気抵
抗が偏り、空隙長の小さい方の磁気回路により多くの磁
束が流れる。その結果、この空隙に大きな電磁力が働い
て可動子をラッチした位置に固定するのに必要なラッチ
力を発生させることができる。ラッチを解除するときに
は、２つの励磁コイルに同じ方向に電流を流して励磁
し、その起磁力によって発生する磁束をラッチされてい
る側の空隙の磁束を減らすようにすると、もう一方の側
の空隙の磁束は増えるので、可動子をラッチしておくた
めの電磁吸引力は減少し、ある一定の起磁力以上に励磁
されると可動子を今までラッチされていた位置とは反対
側の方向に移動する駆動力が働き、ラッチが解除される
とともに可動子は反対側のラッチ位置まで移動する。こ
の位置で止まったときに励磁を切ると、永久磁石が生成
する磁束だけが残って最初のラッチ位置と同様に、この
位置でラッチ力が働いてラッチを維持することができ
る。

【０００８】永久磁石を径方向突出部の一部として設け
る代わりに、可動子鉄心の軸方向中央部に軸方向に磁化
した永久磁石を設けると、この場合も永久磁石が生成す
る磁束によって、両側のラッチ位置で励磁電流なしにラ
ッチを維持するに必要な電磁吸引力が得られ、励磁コイ
ルを前述と同じように励磁することによってラッチが解
かれるとともに可動子を反対方向へ移動させる駆動力が
得られる。

【０００９】永久磁石は、周方向全体に磁束を生成する
リング状としても、周方向に分割して磁束の生成を周方
向の一部に限定するようにしてもよく、必要とする磁束
量に応じて選択される。また、円筒状の非磁性体の制動
管を２つの軸方向突出部にまたがってその外径側に密に
接し、可動子鉄心の外径面との間に所定の間隙を隔てて
設けることによって、可動子が移動するときの第１と第
２の空隙の空隙長の変化による空気の移動はこの間隙を
通って行われるが、間隙を小さく設定して空気の移動を
制限することによって第１と第２の空隙の間に圧力差が
生じてこれが可動子の移動を妨げる制動力となって働
く。

【００１０】第１の空隙及び第２の空隙の空隙長の最小
値を零でない所定の値に設定すると、ラッチの状態での
電磁吸引力が制限され、その結果ラッチを解除し反対方
向に駆動する駆動力が得られる起磁力の範囲が広くな
る。

【００１１】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示すソレノイドアクチュエー
タの断面図である。この図において、ソレノイドアクチ
ュエータは、強磁性体からなる固定子１、可動子２及び
ソレノイド状の励磁コイル３とからなっいていずれも同
軸対称構造になっている。

【００１２】固定子１は、継鉄を兼ねる缶状のフレーム
１１、フレーム１１の図の左右のふた部の内側に取付け
られた軸方向内側に分かって突出して設けられた軸方向
突出部１２，１３、フレーム１１の軸方向中央部に内径
側に突出して設けられた径方向突出部１４及びその内径
側端に固定され半径方向に磁化された永久磁石１５から
なっている。

【００１３】可動子２は、フレーム１１の両端のふた部
の中心を貫く非磁性体からなる棒状の軸２１及びこれの
軸方向中央に同軸に固定された円筒状の鉄心２２とから
なる。固定子１も可動子２も軸方向にも対称になってい
る。すなわち、これらは図の左右方向の中心線に対して
左右対称構造である。ただ、可動子２は左右方向に移動
するのでそれぞれの中心線は一致しない。後述のＡ−Ａ
断面は固定子１の対称面であり、図では可動子２が最も
左側に移動した状態にあるので、その対称面はＡ−Ａ断
面よりも左側にある。励磁コイル３は２つのソレノイド
状のコイル３１，３２が、固定子１と可動子２との間の
空間に設けられている。図から明らかなように、励磁コ
イル３もＡ−Ａ断面に対して対称である。一般に、励磁
コイル３は動かないので固定子の一部とされるのが普通
であるがここでは区別しておく。

【００１４】軸方向突出部１２と鉄心２１との間に第１
の空隙４１が、軸方向突出部１３と鉄心２１との間には
第２の空隙４２がそれぞれ形成さている。図では空隙４
１が小さく空隙４２が大きくなっているが、これは可動
子２が左の方に移動して停止した位置にあるからであ
る。すなわち、この図では可動子２が左の位置で固定さ
れたいわゆるラッチされた状態を示している。それでも
空隙４１の空隙長が零でないのは可動子２は図示しない
機構によってこの位置に停止しているもので、ラッチの
状態にあっても空隙４１が所定の空隙長が保たれるよう
にラッチ位置が設定されている。

【００１５】永久磁石１５が生成する磁束は矢印を持つ
鎖線で示すように、径方向突出部１４に入って左右に分
かれて磁束５１と５２になり、フレーム１１内を通り軸
方向突出部１２，１３を通って可動子鉄心２１に入り永
久磁石１５に戻る。すなわち、左右に分かれた２つの磁
気回路が形成される。空隙４２に比べて空隙４１の方が
狭いために左の磁気回路の方が右の磁気回路に比べて磁
気抵抗が小さいことから１本の磁束線で示す右の磁気回
路にに流れる磁束５２に比べ２本の磁束線で示す左の磁
気回路の方に流れる磁束５１の方が大きい。したがっ
て、空隙４２で発生する電磁力に比べ空隙４１で発生す
る電磁力の方が大きく、その結果、可動部２には左向き
の力としてのラッチ力が与えられているためにその位置
に固定されラッチが維持されている。可動子２はラッチ
力を上回る力が作用しない限りこの位置に固定されるこ
とになる。励磁コイル３には電流は流れていないのでラ
ッチ期間中に電力の消耗はない。

【００１６】図２は図１のＡ−Ａ断面図である。この図
において、永久磁石１５はリング状をしており、前述の
ように半径方向に磁化されている。したがって、磁束は
全周にわたって生成するので、永久磁石１５が生成する
磁束を大きな値にしたいときにはこのような構成が採用
される。図３は図２とは別の実施例を示す図１のＡ−Ａ
断面図である。この図の図２との違いは永久磁石１５Ａ
が周方向に並べられた４つのブロックからなっているこ
とである。永久磁石１５Ａが存在する周方向空間が図２
に比べて小さいから生成する磁束は図２に比べて小さい
が高価な永久磁石の使用量が少ないという利点を持って
いる。したがって、図２と図３との使い分けは、必要と
する磁束が小さいときには図３でよくより多く必要とす
るときには図２が適している。なお、図３において、永
久磁石１５Ａの断面形状は、内径側、外径側とも円弧状
で幅方向の面は平行な直線からなっているが、このよう
な形状にこだわるものではなく、扇状でもよく、長方形
断面にして鉄心２２や径方向突出部１４をこの形状に合
わせて加工する構成を採用することもできる。

【００１７】図４は可動子２が図１の位置に固定された
ラッチの状態にあるときのソレノイドアクチュエータ内
の磁束分布をコンピュータによってシミュレーションし
た結果を示す磁束分布図である。断面構造は図１と同じ
であり、下の水平線が対称軸位置であり、磁界計算上の
座標は同軸円筒座標であり、図の左右の方向が軸方向、
上向きの方向が半径方向である。計算に供されたソレノ
イドアクチュエータの主な諸元は、フレーム１１の外径
が１１４mm、フレーム１１の長さが２０４mm、永久磁石
１５はＮｄ系プラスティック磁石、空隙４１の空隙長は
３mmである。磁路内の曲線は磁束線を表す。なお、永久
磁石１５は図２のように全周にわたって存在するものと
している。図で明らかなように、永久磁石１５が生成し
た磁束は両側の磁気回路に分かれて流れるが、空隙４１
の空隙長の方が短いために左の磁気回路により多くの磁
束が流れることが分かる。

【００１８】ラッチを解いて可動子２を右方向に移動す
るためには励磁コイル３に電流を流して可動子２に右側
への駆動力となる電磁力を与える。図５は励磁コイル３
に電流を流すことによって生ずる起磁力によって生成さ
れる磁束の流れを示す説明図であり、磁束の流れ以外は
図１と同じなので磁束線を明らかにするために部材の符
号と平行斜線の記載を省略してある。この図において、
励磁コイル３に図示の方向に励磁電流を流すと、左の磁
気回路に磁束５３、右の磁気回路に磁束５４がそれぞれ
生成される。そして、左の磁気回路の磁束５３は図１の
磁束５１とは反対方向、右の磁気回路の磁束５４は磁束
５２とは同方向である。したがって励磁コイル３に励磁
電流が流れることによって、空隙４１の磁束は減少し空
隙４２の磁束は増加することになる。

【００１９】図６は励磁電流を変えてソレノイドアクチ
ュエータ内の磁束分布を図４と同じ方法で求めた磁束分
布図であり、図６（ａ）は励磁コイル３の電流による起
磁力が１．０ｋＡＴ、図６（ｂ）は２．０ｋＡＴ、図６
（ｃ）は４．０ｋＡＴ、図６（ｄ）は８．０ｋＡＴの場
合のものである。起磁力が０の場合が前述の図４なの
で、図４から始めて図６の上から下に順に見てゆくと起
磁力を増加させていったときの磁束分布の変化が分か
る。図４に対して図６（ａ）では右の磁気回路の磁束が
増加し左の磁気回路の磁束が減少しているのが分かる。
図６（ｂ）では左右の磁気回路の磁束が略等しくなり、
図６（ｃ）では右の磁気回路の磁束の方がはるかに大き
くなっている。この図までは左右の磁気回路の磁束はい
ずれも永久磁石１５が生成したものが分流する形になっ
ており、励磁コイル３の起磁力の大きさによって永久磁
石１５が生成する磁束の左右の分担が変わったと言って
よい。更に、図６（ｄ）になると、励磁コイル３の起磁
力が生成する磁束が永久磁石１５の磁束を上回って永久
磁石１５を通らない磁束成分があることが分かる。

【００２０】図７は励磁コイル３の起磁力と可動子２に
かかる電磁力との関係を示すグラフであり、横軸は起磁
力（ｋＡ）、縦軸は可動２にかかる電磁吸引力（kgｆ）
であり、値が正なのは右方向の力、負なのは左方向の力
である。ラッチ力は起磁力が零のときでＦ_l ＝約１５kg
ｆである。起磁力ＡＴが大きくなると略放物線状に電磁
吸引力Ｆが大きくなって起磁力ＡＴ_max ＝４．７５ｋＡ
のときに最大値Ｆ_max＝８．８４kgｆとなる。したがっ
て、励磁コイル３をＡＴ_max に近い値で励磁すれば可動
子２をＦ_max に近い力で図１の右方向に駆動する駆動力
が得られることになる。

【００２１】図６（ｄ）のように起磁力ＡＴが余り大き
くなるとかえって電磁吸引力は減少してしまう。したが
って、実用上は前述の起磁力ＡＴ_max 以上の起磁力を励
磁コイル３に与える必要はない。図８は空隙４１の空隙
長を零にしたときの励磁コイル３の起磁力に対する電磁
吸引力の関係を示すグラフであり、図９は空隙長４１が
零のソレノイドアクチュエータの起磁力が零のときの磁
束分布図である。図８の図７との違いは、関係を表す曲
線の他に縦軸の目盛りが図７の１０倍になっていること
である。また、図９も空隙４１，４２の寸法以外は全て
図４及び図６と同じである。

【００２２】これらの図において、空隙長４１の空隙長
が零のために左の磁気回路の磁気抵抗が著しく小さいた
めに永久磁石１５が生成する磁束の殆どが左の磁気回路
に流れ、しかも図４では左の励磁コイル３１が設けられ
ている空間での漏れ磁束成分がかなりあるが図９では非
常に少ないという違いもある。その結果、空隙４１の磁
束密度が図４の場合に比べてはるかに大きくなり電磁吸
引力が大きくなっている。図８でのラッチ力はＦ_l ＝約
１５０kgｆと図７のＦ_l の１０倍の値になっている。一
方、最大電磁吸引力Ｆは、Ｆ_max ＝８．９４kgｆ、この
ときの起磁力ＡＴは、ＡＴ_max ＝３．７５ＡＴとなる。
すなわち、Ｆ_max 、ＡＴ_max ともに図７の場合と余り変
わらないことが分かる。

【００２３】更に、図７では電磁吸引力Ｆが正になる起
磁力の範囲は、２〜７．５ｋＡＴと広い範囲であるのに
対して、図８の場合には２．７〜４．５ｋＡＴと狭い範
囲になっいる。このことは、ラッチを解除するための励
磁コイル３に流す電流の値の許容範囲が広いことを示し
ており、ラッチ状態での最小空隙長を３mm程度の値にし
ておく方が励磁電流の制御が容易であるという利点があ
ると言える。

【００２４】図１０はこの発明の別の実施例を示すソレ
ノイドアクチュエータの断面図、図１１はそのＢ−Ｂ断
面図であり、図１、図２と同じ部材には同じ符号を、類
似の部材には添字Ｂを付けて詳しい説明を省く。図１０
の図１との違いは、永久磁石の位置が図１では固定子１
の一部であったのに対して、図１０では可動子鉄心２２
Ｂと一体に設けられていることである。したがって、径
方向突出部１４Ｂには永久磁石が設けられていず、鉄心
２２Ｂの中央部に永久磁石２３が設けられている。この
位置に永久磁石２３を設けるのは図の左右対称性を維持
するためである。

【００２５】図１と同様に、この図では可動子２Ｂが左
側にラッチされている状態であり、そのため空隙４１は
空隙４２に比べて小さな空隙長になっている。磁気回路
の中の矢印付きの鎖線で示す磁束は左の磁気回路の磁束
５５だけを示しているが、もちろん僅かではあるが右の
磁気回路にも磁束は流れている。図１２は図１０のソレ
ノイドアクチュエータにおいて、励磁コイル３に電流を
流すことによって生ずる起磁力によって生成される磁束
の流れを示す説明図であり、断面構成は図１０と同じで
ある。この図は図５と類似であるので詳しい説明を省く
が、図５の磁束５３がこの図の磁束５６に、図５の磁束
５４がこの図の磁束５７にそれぞれ相当する。

【００２６】図１３は図１０のソレノイドアクチュエー
タにおいて、励磁コイル３に流す電流を変えて磁束分布
を求めた磁束分布図であり、それぞれの起磁力ＡＴの値
は、図１３（ａ）がＡＴ＝０、図１３（ｂ）がＡＴ＝
１．７５ｋＡＴ、図１３（ｃ）がＡＴ＝２．５ｋＡＴ、
図１３（ｄ）がＡＴ＝５．０ｋＡＴである。前述の図４
及び図６の場合と同様に、図１３（ａ）では、永久磁石
２３が生成する磁束の殆どが左の磁気回路を流れてお
り、起磁力を大きくしてゆくとともに、右の磁気回路の
磁束が大きくなる。

【００２７】図１４は図１０のソレノイドアクチュエー
タの起磁力ＡＴと電磁吸引力Ｆとの関係を示すグラフで
あり、図７に類似で横軸、縦軸も同じなので詳しい説明
を省く。ラッチ時の電磁吸引力はＦ_l ＝１６．８kgｆ、
最大電磁吸引力Ｆ_max ＝１．３kgｆ、このときの起磁力
ＡＴ_max ＝５．０ｋＡＴである。ラッチ力はＦ_l ＝１
６．８kgｆでラッチ状態を維持し、ラッチ状態を解いて
可動子２Ｂを駆動するのに最大１．３kgｆの電磁吸引力
を発生させることができる。

【００２８】この実施例によるソレノイドアクチュエー
タの場合も、前述の空隙４１の最小空隙長を零にする代
わりに３mm程度の隙間を残す構成を採用したものであ
り、これを零にした場合との違いは概ね前述と同様であ
る。図１５はこの発明の別の実施例を示すソレノイドア
クチュエータの断面図、図１６は図１５のＣ−Ｃ断面図
である。図１５は制動管６がある点を除いて図１０と同
じであり、図１６は図１１とは断面位置が異なる。すな
わち、図１１では可動子２Ｂの左右対称面であるＢ−Ｂ
断面に対する断面図であるのに対して、図１６は固定子
１Ｂの左右対称面であるＣ−Ｃ断面である。図１５、図
１６において、制動管６は軸方向突出部１２，１３の外
径に密着し、鉄心２２Ｂ及び永久磁石２３に対しては僅
かの間隙を隔てて配置された円筒状をしたものである。
これまでの断面図では、特に断らなかったが軸方向突出
部１２，１３と可動子鉄心２２又は２２Ｂとは外径が同
じものとして図示してある。それは、これらの間で外径
寸法を特に変える必然性がないからである。したがっ
て、図１５、図１６における鉄心２２Ｂや永久磁石２３
が図１０、図１１のそれらと同じとすると軸方向突出部
１２，１３の外径寸法は、異なることになるが、僅かな
差なので符号は同じものとしてある。

【００２９】制動管６を設けることによって、第１の空
隙４１と第２の空隙４２とが制動管６と鉄心２２Ｂとの
間の間隙６１を介してだけ連通している状態になってお
り、制動管６と軸方向突出部１２，１３との接触部や固
定子１と軸２１との接触部からの空気の漏れはないもの
とすると、第１の空隙４１と第２の空隙４２との空気は
密封された状態になっている。今、可動子２Ｂが図１５
の状態からラッチが解除されて右方向に駆動され移動し
たとすると、空隙４１の空隙長は大きくなり空隙４２は
小さくなる。間隙６１の寸法が小さいために空隙４１，
４２の体積の変化に対応した空気の移動が抵抗を受けて
空隙４１，４２の間で圧力差が生ずる。この圧力差は可
動子２Ｂの駆動力を減殺する制動力として働く。この制
動力は可動子２Ｂの移動速度が大きければ大きいほど大
きくなる。すなわち、制動管６を設けることによって駆
動力が働き可動子２Ｂに移動したときに急激な移動を妨
げる制動が働くことになる。そのため、反対の位置で停
止するときの衝撃力が緩和されて部材の損耗が少なくな
る。

【００３０】制動管６を設けるのは図１０の構成のソレ
ノイドアクチュエータだけに限るものではなく、図１の
構成のものに対して適用しても同様の効果を上げること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】この発明は前述のような構成を採用する
ことによって、永久磁石が生成する磁束によって可動子
のラッチを維持するための電磁吸引力が得られるととに
も、ラッチを解除して反対方向へ移動させるための駆動
力は励磁コイルに電流を流して励磁することによって得
られる。したがって、ラッチ力を得るのに電力を必要と
せず、又は、複雑な機械的なラッチ機構も不要になると
いう効果が得られる。また、制動管を設けることによっ
て簡単な構造でソレノイドアクチュエータ自身に制動作
用を持たせることができるという効果が得られる。ま
た、電磁吸引力が発生する空隙の最小空隙長を零でない
所定の値にすることによって、ラッチ時の電磁吸引力を
低減して、ラッチを解除して可動子を移動させる際の駆
動力を得るに必要な起磁力の許容範囲が広くなるので、
励磁コイルに流す電流の制御が容易になるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すソレノイドアクチュエ
ータの断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】図２とは別の実施例を示す図１のＡ−Ａ断面図

【図４】図１のソレノイドアクチュエータの励磁なしの
ときの磁束分布図

【図５】図１のソレノイドアクチュエータの起磁力で生
成される磁束分布の説明図

【図６】図４に対して順次大きくなる起磁力に応じたそ
れぞれの磁束分布図

【図７】図１のソレノイドアクチュエータの起磁力と電
磁吸引力の関係を示すグラフ

【図８】図７に対してラッチ側の空隙を零にしたときの
起磁力と電磁吸引力の関係を示すグラフ

【図９】図４に対して左側の空隙の寸法を零にしたとき
の磁束分布図

【図１０】この発明の別の実施例を示すソレノイドアク
チュエータの断面図

【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面図

【図１２】図１０のソレノイドアクチュエータの起磁力
で生成される磁束分布の説明図

【図１３】図１０のソレノイドアクチュエータにおい
て、順次大きくなる起磁力に応じたそれぞれの磁束分布
図

【図１４】図１０のソレノイドアクチュエータの起磁力
と電磁吸引力との関係を示すグラフ

【図１５】この発明の更に別の実施例を示すソレノイド
アクチュエータの断面図

【図１６】図１５のＣ−Ｃ断面図

【符号の説明】

１，１Ｂ 固定子 １１，１１Ｂ フレーム １２，１３ 軸方向突出部 １４，１４Ｂ 径方向突出部 １５ 永久磁石 ２，２Ｂ 可動子 ２１ 軸 ２２，２２Ｂ 可動子鉄心 ２３ 永久磁石 ３，３１，３２ 励磁コイル ４１，４２ 空隙 ６ 制動管 ６１ 間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 輝雄 名古屋市東区葵３丁目15−31号住友生命千 種ビル 株式会社愛知電機製作所内 (72)発明者 国友 進 愛知県春日井市東野町５丁目20−20 株式 会社国友電気製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸対称の強磁性体からなる固定子と、この
   固定子の軸中心を可動に貫く軸対称の可動子と、可動子
   を囲んで配置されたソレノイド状の励磁コイルとからな
   り、励磁コイルに電流を流して固定子と可動子とで形成
   される磁気回路を励磁し、電磁力によって可動子が軸方
   向に駆動されるソレノイドアクチュエータにおいて、固
   定子が、両端のふた部とこれらを連結する円筒部とから
   なる缶状のフレーム、円筒部の軸方向中央部の内径側に
   突出するリング状の径方向突出部及び両方のふた部中央
   から内側に向かって軸方向に突出する円筒状の２つの軸
   方向突出部からなり、可動子が、フレームの両方のふた
   部の中心と軸方向突出部とを可動に貫通する非磁性体か
   らなる棒状の軸及びこの軸の軸方向中央部に固定して取
   付けられた筒状の可動子鉄心からなり、励磁コイルが、
   フレームの一方のふた部と径方向突出部との間の空間に
   設けられた第１の励磁コイル及び径方向突出部と他方の
   ふた部との間の空間に設けられた第２の励磁コイルから
   なり、径方向突出部の最内径面が可動子鉄心の外径面に
   空隙を隔てて対向し、一方の軸方向突出部と可動子鉄心
   との間の空隙である第１の空隙と他方の軸方向突出部と
   可動子鉄心との空隙である第２の空隙との空隙長の和が
   可動子の移動可能距離以上の所定の値に設定されてな
   り、径方向突出部の一部が半径方向に磁化された永久磁
   石からなることを特徴とするソレノイドアクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】請求項１記載のソレノイドアクチュエータ
   の永久磁石が、径方向突出部の一部として設けられる代
   わりに、可動子鉄心の軸方向中央部に設けられ軸方向に
   磁化されてなることを特徴とするソレノイドアクチュエ
   ータ。
3. 【請求項３】永久磁石が、リング状であることを特徴と
   する請求項１又は２記載のソレノイドアクチュエータ。
4. 【請求項４】永久磁石が、周方向に分割されてなること
   を特徴とする請求項１又は２記載のソレノイドアクチュ
   エータ。
5. 【請求項５】２つの軸方向突出部にまたがってその外径
   側に密に接し、可動子鉄心の外径面に所定の間隙を隔て
   て非磁性体からなる制動管が設けられてなることを特徴
   とする請求項１，２，３又は４記載のソレノイドアクチ
   ュエータ。
6. 【請求項６】第１及び第２の空隙の空隙長の最小値が零
   でない所定の値であることを特徴とする請求項１，２，
   ３，４又は５記載のソレノイドアクチュエータ。