JPH0752690B2

JPH0752690B2 - 電磁アクチュエ−タ

Info

Publication number: JPH0752690B2
Application number: JP62-500538A
Authority: JP
Inventors: 常男上津原
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1995-06-05
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: AU6835087A; KR910006944Y1; WO1988005207A1; JPH0752690B1; US4859975A; AU602328B2; EP0294481A1; EP0294481A4; US4859975B1

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及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、電磁弁、
電磁ポンプ、電磁施錠装置、電磁継電器、電磁クラッチ
等に用いられる電磁アクチュエータに関する。

［従来の技術］一般に、電磁弁等には第10図に示されるような電磁アク
チュエータが用いられている。

この電磁アクチュエータはヨーク２に固定される固定鉄
心１と、この固定鉄心１に対して矢印11方向に接離自在
に設けられる可動鉄心３と、この可動鉄心３を囲繞する
ように巻回され、通電されることにより第１の磁束８を
発生する電気巻線７とからなる。

しかし、この電磁アクチュエータは比較的低感度で、微
小電流で所要の吸引力を得ることが困難なこともあるた
め、本発明者は、PCT/JP84/00084,PCT/JP85/00313,PCT/
JP85/00314,PCT/JP85/00536において微少電流で大きな
吸引力を発生する電磁アクチュエータを提案した。

この電磁アクチュエータは第10図に示される上述の従来
装置に、さらに、例えば、第１図ないしは第４図に示さ
れるように電気巻線７により誘起される第１の磁束８に
対して第２の磁束９（9a、9b）を分流させて並列に作用
させるようにヨーク２あるいは可動鉄心３に永久磁石５
を設けることを特徴とするものである。

ここで、第１図、第２図及び第３図（ａ），（ｂ）の装
置は可動鉄心３は固定鉄心１に対して矢印11方向に変位
可能に設けられる。

第４図（ａ），（ｂ）の装置は軸13aと軸受13bを介して
固定鉄心１に対して可動鉄心３を矢印11方向に回転変位
可能に設けられる。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上述の本発明者によって既に提案された第１図
ないし第４図に示される従来装置は電気巻線７及び永久
磁石５の起磁力あるいは可動鉄心３と固定鉄心１あるい
はヨーク２の磁極面との間の間隙の磁気抵抗、永久磁石
５の磁気抵抗等の数値の組合せによっては、必ずしも微
少電力で大きな吸引力を発生する、いわゆる高感度の特
性を得ることができないという問題点があった。

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、微少電流で大きな吸引力
を発生する単安定の電磁アクチュエータを容易に製造す
ることのできる技術を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、ヨークに固定される固定鉄心と、該固定鉄心
に対して間隙d₂を介して接離自在に設けられるとともに
ヨークとの間に間隙d₁を有する可動鉄心と、該固定鉄心
から該可動鉄心の一部に亙ってこれらを囲繞するように
巻回され、通電されることにより第１の磁束を発生する
ように励磁する電気巻線と、該第１の磁束に対して第２
の磁束を分流させて並列に作用させるように該固定鉄心
のヨークの可動鉄心側に永久磁石を設ける単安定型電磁
アクチュエータにおいて、該第１の磁束を発生し、該可動鉄心の吸引を開始した時
点で、次式（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件を満たすこと
を特徴とする電磁アクチュエータである。

（ａ）0.5＞R₁/R₀＞0.1 （ｂ）φ_p/φ_０＞0.5 （ｃ）R_p/R₀＞0.25 ここで、 R₁＝可動鉄心の磁極面とヨークの磁極面との間に間隙d₁
の磁気抵抗を含み、永久磁石により誘起される一方の分
流磁束の磁路の磁気抵抗 R₂＝可動鉄心の磁極面と固定鉄心の磁極面との間の間隙
d₂の磁気抵抗を含み永久磁石により誘起される他方の分
流磁束の磁路の磁気抵抗 R₀＝R₁＋R₂ φ_０＝電気巻線の通電による磁束＝F₀/R₀ φ_ｐ＝F_p/R_p F₀＝電気巻線の通電による起磁力 F_p＝永久磁石の起磁力 R_p＝永久磁石の磁気抵抗とする。

［作用］本発明者は実験及び理論的解析によって以下の知見を得
た。

まず、本発明者提案の上述の従来装置の磁気回路模式図
である第５図及び第６図において磁束計算を行う。

可動鉄心３は磁極面3aとヨーク２の磁極面2aとの間に間
隙d₁を有し、磁極面3bと固定鉄心１の磁極面1aとの間に
間隙d₂を有し、可動鉄心３は矢印11方向に移動可能とす
る。

また、一方のＳ磁極面をヨーク２に固定した永久磁石５
は、その他方のＮ磁極面が間隙ｇを介し、可動鉄心３に
対面する。

ここで、電気巻線７の図示方向の通電による第１の磁束
８に対して、分流し並列に作用する永久磁石５によって
誘起される第２の磁束9a,9bは、全て間隙d₁とd₂とを通
過するものと考えれば、第５図及び第６図の等価磁気回
路は第７図に示される。

ここで、第５図、第６図の等価磁気回路は第７図、第９
図において起電力F₁は図示点線で囲った位置と異なる
が、計算は便宜上F₀の位置において算出した。

ただし、 F₀;電気巻線７通電時の起磁力 F_p;永久磁石５の起磁力 S ;間隙d₁,d₂の断面積 S_p;間隙ｇの断面積 L_p;永久磁石５の磁化方向長 μ₀;間隙d₁,d₂の透磁率 μ_r;永久磁石５の可逆透磁率 R₁;間隙d₁の磁気抵抗＝（d₁/μ_０）Ｓを含み、永久磁石
５により誘起される一方の分流磁束9aの磁路の磁気抵抗 R₂;間隙d₂の磁気抵抗＝（d₂/μ_０）Ｓを含み、永久磁石
５により誘起される他方の分流磁束9bの磁路の磁気抵抗 R_p;永久磁石５の磁気抵抗＝（L_p/μ_ｒ）S_p ここで、空隙ｇの磁気抵抗（g/μ_０）S_pはR_pに含めて考
える。

次に、第７図の回路について、重ねの定理を適用し、永
久磁石５によって誘起される第２の磁束9a,9bと電気巻
線７の通電による第１の磁束８を各々独立して求めてみ
る。

まず、永久磁石によって誘起される第２の磁束9a,9bを
求める。

第８図の等価回路で間隙d₁,d₂を通過する第２の磁束9a,
9bを各々φ_１、φ_２とすれば、次の２方程式が成立す
る。

F_p＝R_p（φ_１＋φ_２）＋R₁・φ_１ …（１） R₁・φ_１＝R₂・φ_２ …（２）したがって、（１），（２）式より φ_１＝R₂・F_p/｛R_p（R₁＋R₂）＋R₁・R₂｝ …（３） φ_２＝R₁・F_p/｛R_p（R₁＋R₂）＋R₁・R₂｝ …（４）次に、電気巻線７によって誘起される第１の磁束８を求
める。

第９の等価回路で、永久磁石５の内部を通る磁束を
φ_４、空隙d₂を通る磁束をφ_３とすれば次の（５）式が
成立し、これを解いてφ_３、φ_４の値を求められる。

F₀＝（R₁＋R₂）φ_３＋R₁・φ_４ …（５） R_p・φ_４＝R₂・φ_３ …（６）したがって、 φ_３＝R_p・F₀/｛（R₁＋R₂）R_p＋R₁・R₂｝ …（７） φ_４＝R₂・F₀/｛（R₁＋R₂）R_p＋R₁・R₂｝ …（８）となる。

次に、可動鉄心３に作用する電磁力Ｐについて計算す
る。

第５図に電磁アクチュエータの可動鉄心３に作用する電
磁力Ｐは間隙d₁のみに発生し、第６図の双安定動作型の
電磁アクチュエータでは間隙d₁とd₂に発生し、それぞれ
間隙d₁、d₂を通過する磁束の自乗に比例する。

すなわち、Ｐ＝φ²/2μ_０・Ｓ …（９）ただし、 P;可動鉄心３に作用する電磁力 φ；間隙d₁、d₂を通過する磁束したがって、上述の（４），（７），（９）式から第５
図の単安定動作型電磁アクチュエータの可動鉄心３に働
く力をP_sとすれば、 P_s＝（1/2μ_０・Ｓ） ×（R₁・F_P＋R_P・F₀）²/｛R_p（R₁＋R₂）＋R₁・R₂｝^２…
（10）また、（３），（４），（７），（８）及び（９）式か
ら間隙d₁、d₂を通過する磁束をφ_d1、φ_d2、第６図の双
安定電磁アクチュエータの可動鉄心３に働く力をP_dとす
れば P_d＝1/（２μ_０・Ｓ）×（φ_d2 ²−φ_d1 ²）＝（R₁・F_P＋R_P・F₀）^２−｛R₂（F_P−F₀） −R_P・F₀｝²/2μ_０・Ｓ｛R_p（R₁＋R₂）＋R₁・R₂｝^２ …
（11）ここで、間隙d₁を通過する磁束φ_d1; φ_d1＝φ_１−φ_４−φ_３間隙d₂を通過する磁束φ_d2; φ_d2＝φ_２＋φ_３また、Ｐ、P_s、P_dの方向は可動鉄心３が移動する右方向
を正とする。

次に、本発明者提案の第５図及び第６図に示される従来
装置と、可動鉄心３の断面積、間隙d₁、d₂の長さ及び電
気巻線７の通電による起磁力が同一である第10図に示さ
れる従来装置について各々の可動鉄心３に作用する力の
比較を行う。

すなわち、第10図の従来装置の磁気抵抗R₀、磁束φ_０及
び可動鉄心３に作用する力P₀は各々次式で示される。

R₀＝R₁＋R₂ …（12） φ_０＝F₀/R₀ …（13） P₀＝φ₀ ²/2μ_０・Ｓ＝F₀ ²/2μ_０・Ｓ・R₀ ²…（14）したがって、（10），（11）及び（14）式から電気巻線
７に図示の通電を行った場合、可動鉄心３に作用する力
の比は次式で示される。

P_s/P₀ ＝（R₁・F_p＋R_p・F₀）²/｛R_p（R₁＋R₂）＋R₁・R₂｝^２×（R₀/F₀）^２＝（１＋R₁・F_p/R_p・F₀）²/（１＋R₁・R₂/R_p・R₀）^２…
（15） P_d/P₀ ＝（R₁・F_p＋R_p・F₀）^２−｛R₂（F_p−F₀）−R_p・F₀｝^２ ×（R₀/F₀）²/（R_p・R₀＋R₁・R₂）^２＝（１＋R₁・F_p/R_p・F₀）^２−（１＋R₂/R_p −R₂・F_p/R_p・F₀）²/（１＋R₁・R₂/R₀・R_p）^２…（16）と表現される。

ここで、（15），（16）式について、正規化グラフのた
めのパラメータ選択を行う。

まず、磁気抵抗R₁、R₂及びR_pの値をR₀で除して、次式の
通り無次元化する。

R₁/R₀＝d₁/d …（17） R₂/R₀＝１−（d₁/d） …（18） R_p/R₀＝μ_０・SL_p/μ_ｒ・S_p・ｄ …（19）ここで、ｄ＝d₁＋d₂とする。

次に、永久磁石５の大きさを示すパラメータとして、φ
_ｐ＝F_p/R_pの式の両辺を基準的磁束φ_０＝F₀/R₀で除した
次式の値を採用する。

φ_p/φ_０＝R₀・F_p/R_p・F₀ …（20）（17），（18），（20）式を（15），（16）式に代入す
れば、 φ_p/φ_０及びR_p/R₀の２のパラメータと、d₁/d（≒R₁/
R₀）を変数とした電磁アクチュエータの可動鉄心３に作
用する力の大きさを正規化グラフに表現できる次式が求
められる。

P_s/P₀ ＝（１＋d₁・φ_p/d・φ_０）^２＝／｛１＋R₀/R_P（d₁/d−d₁ ²/d²）｝^２ …（21） P_d/P₀ ＝（1＋d_１・φ_ｐ/d・φ_０）^２−｛1＋（1−d₁/d）×（R₀
/R_p −φ_p/φ_０）²/｛1＋R₀/R_p（d₁/d−d₁ ²/d²）｝^２ …（2
2）ここで、永久磁石５の磁気抵抗R_pは可逆透磁率μ_ｒに反
比例し、永久磁石５の磁化方向長に比例する。

また、μ_ｒは真空の透磁率μ_０に近い値が多いので、
（19）式でS_p＝Ｓと仮定すれば、 R_p/R₀≒L_p/d となり、通常、L_p＞ｄと選定する場合が多いが、ここで
はR_p/R₀の数値として1/3ないし４の範囲について検討す
る。

次に、永久磁石５の磁化の強さをJ_P、電気巻線７の通電
による磁束密度をＢとすれば、 φ_p/φ_０＝（J_p・S_p）／（Ｂ・Ｓ）の関係が成立する。

ここで、J_pはフェライト磁石で、0.4（Ｔ）、鋳造磁石
で0.8（Ｔ）、希土類磁石で1.0（Ｔ）であるから、φ_p/
φ_０の値は、種々の数値に設定できるが、ここでは0.5
から４の範囲について検討する。

第５図に示される単安定動作型電磁アクチュエータの可
動鉄心３に作用する電磁力は漏洩磁束を無視すれば、上
述のように（21）式で示される。

このため、φ_p/φ_０の種々の値（0.5、1.0、2.0、4.0）
に対し、R_P/R₀の値をパラメータとし、R₁/R₀の値を変数
としてP_s/P₀の値は第11図（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）のグラフに表示したように算出できる。

また、第６図に示される双安定動作型電磁アクチュエー
タの可動鉄心３に作用する電磁力の大きさも、また、
（22）式から同様に第12図（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）のグラフ表示の通りとなる。

ここで、第11図と第12図に掲げた各（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）のグラフについて説明する。第11図は、
第５図に示した構成の電磁アクチュエータの吸引力特性
を示すグラフで、縦軸のP_s/P₀の数値は、第５図の電磁
アクチュエータと、第５図の電磁アクチュエータから永
久磁石を除去した同一寸法、仕様の第10図に示した電磁
アクチュエータの電気巻線に第10図示極性の磁束を誘起
させた場合のそれぞれの可動鉄心に作用する吸引力P_sと
P₀の比を示し、横軸はR₁とR₀の比で、近似的には間隙d₁
の磁気抵抗と間隙d₁とd₂の和の比である。そしてR₁/R₀
＝０の点は、第５図において、d₁＝０すなわち、d₁がd₂
に対し無視しうるほど微少である状態を示し、R₁/R₀＝
１の点は、間隙d₂の零の点、すなわち、固定鉄心１と可
動鉄心３の両磁極面が密着した状態を示している。そし
てR₁/R₀＝０とR₁/R₀＝１の中間の数値は、電磁アクチュ
エータの所定動作間隙d₂が所定間隙長から密着に到る中
途の位置を示す。

また、図に記入した１、２、３、４の数字は、永久磁石
の内部磁気抵抗R_pと前述のR₀比が、グラフの左欄に掲げ
た条件の場合の曲線で、R₁/R₀の数値が大きいほどP_s/P₀
が大きいことを示している。更に、 φ_p/φ_０＝（J_p・S_p）／（Ｂ・Ｓ）すなわち、永久磁石によって誘起される全磁束と電気巻
線通電によって誘起される全磁束の比の変化によるP_s/P
₀の変化については、第11図の（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）の各グラフにφ_p/φ_０の値を0.5から４
までについて例示した通り、その数値が大きいほどP_s/P
₀が大きくなる。次に第６図の構成の本発明の装置の吸
引力特性P_d/P₀の変化は第12図に掲げた通りであるが、
その表現は第11図の場合と類似のため詳細説明は略す
る。

前述の本発明の解析による（21）式と（22）式及び第11
図と第12図のグラフから、第５図と第６図の構成の電磁
アクチュエータが、同一外径寸法の第10図の構成の電磁
アクチュエータに比し同一入力でより大きい吸引力を発
生する。いわゆる、高感度動作特性は、R₁/R₀、φ₀/φ
_ｐ並びにR_p/R₀の数値の選択組み合わせによって決定さ
れることが明らかである。

微電力で最大の吸引力を発生し、かつ経済的な電磁アク
チュエータを製作するためには、更に電磁アクチュエー
タの具体的動作について次の検討を加える必要がある。

（Ａ）電磁アクチュエータに通電していない場合、第５
図示の単安定型では、可動鉄心３には永久磁石５による
磁束9bの作用に基づく磁気吸引力が図示11、右方に作用
し、第６図の双安定型では、可動鉄心３の永久磁石によ
る磁束9aの２乗と9bの２乗の差の作用に基づく磁気吸引
力が図示の11方向に作用している。したがって、動作間
隙長さd₂を安定に保持するため、単安定型では第１図に
示すスプリング等の図示11右方向の抗力を作用させ固定
片２の連結部（図示していない）に当接させておく必要
があり、双安定型では第２図に示すように、可動鉄心を
ヨーク２に当接させ永久磁石の磁束を9b＜9aとして両者
を吸着保持させることが不可欠である。ただし、9b≧9
a、すなわちR₁/R₀≧0.5の条件では単安定型と同じく第
２図に示すようにスプリング抗力を作用させる必要があ
る。

（Ａ）電磁アクチュエータに通電して誘起する磁束の作
用による吸引力は、例えば第10図の装置では、間隙d₂に
おいてのみ図示11右方向に有効な吸引力を発生し、間隙
d₁では図示11方向には無効となるが、前述の通り一般的
には、d₁部の磁気抵抗は無視し得るほど小さく考え計算
の単純化を図ることは周知のとおりである。しかし、前
述の解析のように、R₁/R₀の値が0.5を超過し、間隙d₁が
d₂に比較して大きな値となる場合には間隙d₁に消費され
る電気巻線の通電による起磁力の無効分を無視できない
ので、（１−R₁/R₀）^２＝（R₂/R₀）^２を起磁力有効率と
定義して、前述の（21）式、又は（22）式に乗じて、吸
引力特性を補正する必要がある。

補正した式は次の通りである。

P_s/P₀ ＝（１＋αｘ）^２（１−x²）／｛１＋1/β（ｘ−x²）｝
^２ …（23） P_d/P₀ ＝（１＋αｘ）^２−｛１＋（１−ｘ）（1/β −α）｝²/｛１＋1/β（ｘ−x²）｝^２ …（24）ここでｘ＝R₁/R₀、α＝φ_p/φ_０、 β＝R_P/R₀ である。

式（23）及び式（24）に数値を代入してグラフ化すれ
ば、第13図（ａ）（ｂ）、第14図（ａ）（ｂ）が得られ
る。

上記第13図（ｂ）、第14図（ｂ）のスプリング抗力は当
然電磁アクチュエータの動作感度と動作特性を損う方向
に作用し、更に上記（Ｂ）項もまた、 R₁/R₀＞0.5 の範囲では動作性能を大きく低減させP_s/P₀およびP_d/P₀
の値は何れも R₁/R₀＝0.5 の近傍で最大値を示す。

第13図（ｂ）にｘ＝R₁/R₀を変数とし、α＝φ_p/φ_０＝
２、そしてβ＝R_P/R₀の値を１と２とした場合の単安定
型電磁石の動作特性の前記（Ａ）及び（Ｂ）項に基づく
補正による動作感度低減の状況を例示し、また第14図
（ｂ）には双安定型のα＝２、β＝２の場合のそれを例
示したが、何れもR₁/R₀＝0.5で、R_s/P₀およびP_d/P₀の値
が最大値を示し、さらに製造実技上R₁/R₀＞0.5では動作
間隙の保持がスプリングのみとなり保持が不安定となる
ので量産が困難になるという問題が発生する。

すなわち、上述の検討と装置の試作、実験の結果から、
本発明者は本発明の電磁アクチュエータがパルス状駆動
電源によって高感度ラッチグ動作特性を発揮する条件と
してR₁/R₀の値が0.5の近傍で最高吸引力で発生すること
を見出し、実用装置の量産にあたっては加工の寸法ばら
つきを考慮して、０＜R₁/R₀＜0.5の条件が不可欠と判断
した。

なお、R₁/R₀が０の直近ではヨークと可動鉄心との隙間d
₁が過小となり可動鉄心の円滑な動作を阻害するか、又
は固定鉄心と可動鉄心との隙間d₂が過大となり永久磁石
の分流磁束が過小となるので、R₁/R₀＞0.1とするのが好
ましい。

次に、第11図と第12図の各グラフを参照し、R₁/R₀＝0.5
でφ_p/φ_０＝0.5の場合、R_p/R₀の値の如何に拘らずP_s/P
₀、P_d/P₀の値が１以下となり、φ_０＝1.0の場合はR_p/R₀
の値を大きくすればP_s/P₀、P_d/P₀の値が１以上となり高
感度動作特性を得られることからφ_p/φ_０＝0.5の条件
を求めた。

更に、第11図と第12図の各グラフからR₁/R₀＝0.5、φ_p/
φ_０＝４の場合にはR_p/R₀＝1/3以下としてもP_s/P₀、P_d/
P₀とも１以上の高感度特性を発揮できることから、R_p/R
₀＞0.25の条件を求めた。

以上は電磁アクチュエータの作動を理論的に解析したも
のであるが、実際の電磁アクチュエータの設計・制作に
あたってはCut and Tryが必要であり、本発明者は上述
の検討と各種電磁アクチュエータの試作実験の結果か
ら、P_s/P₀あるいはP_d/P₀が略１に等しいか、または１よ
り大きい値となる条件（１より小さいと効果は少な
い）、すなわち、微電力で大きい吸引力を発生させる電
磁アクチュエータを設計製作するための好適条件を知見
した。すなわち、（ａ）0.5＞R₁/R₀＞0.1 さらに、上述の（ａ）の式に加えて次式（ｂ）条件を満
たすことにより高感度特性を得られることを見出した。

（ｂ）φ_p/φ_０＞0.5 また、上述の（ａ）（ｂ）式に加えて次式（ｃ）の条件
を満たすとさらに適確に、高感度特性を得られることを
見出した。

（ｃ）R_p/R₀＞0.25 ［実施例］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。

本発明の実施例は第１図ないし第４図に示される従来装
置と構成は共通するが以下の点において異なる。

次式（ａ）の条件を満たすように構成される。

（ａ）0.5＞R₁/R₀＞0.1 ここで、 R₁＝可動鉄心の磁極面とヨーク磁極面との間の間隙d₁の
磁気抵抗を含み、永久磁石５により誘起される一方の分
流磁束9aの磁路の磁気抵抗 R₂＝可動鉄心の磁極面と固定鉄心の磁極面との間の間隙
d₂の磁気抵抗を含み、永久磁石５により誘起される他方
の分流磁束9bの磁路の磁気抵抗 R₀＝R₁＋R₂ とする。

さらに、上述の（ａ）式に加えて次式（ｂ）の条件を満
たすとより高感度特性を得られる。

（ｂ）φ_p/φ_０＞0.5 ここで、 φ_０＝電気巻線の通電による磁束 φ_ｐ＝R₀・F_P/R_P・F₀ F₀＝電気巻線の通電による起磁力 F_p＝永久磁石の起磁力とする。

また、上述の（ａ）（ｂ）に加えて次式（ｃ）の条件を
満たすとよりさらに、適確に高感度特性を得られる。

（ｃ）R_p/R₀＞0.25 ここで、 R_p＝永久磁石の磁気抵抗とする。

これらの条件式を満たす具体的手段は、まず、R₁/R₀の
数値の調整に対しては、間隙d₁、d₂の磁極面の切削加工
等による間隙断面や離隔距離の調整や、固定鉄心、ヨー
ク、あるいは可動鉄心の磁極面の溶着またはめっき等に
よる非磁性体膜の厚さの選定によって行う。次いでφ_p/
φ_０の数値の調整は電気巻線の７の通電の数値或は電線
巻数の調整、永久磁石の材質や寸法の選定によって行
い、そして最後にR_p/₀の値は永久磁石５のＮ、Ｓ磁極面
方向長さの調整等によって実施することができる。

［発明の効果］本発明は以上説明したように、微電力で大きい吸引力を
発生させる電磁アクチュエータを製作するための指針を
提供したので、電磁アクチュエータの設計製作に優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明者が提案した従来装置及び本発明の第１
の実施例の説明図、第２図は本発明者が提案した従来装
置及び本発明の第２の実施例の説明図、第３図は本発明
者が提案した従来装置及び本発明の第３の実施例の説明
図、第４図（ａ）は本発明者が提案した従来装置及び本
発明の第４の実施例の第４図（ｂ）におけるＡ−Ａ断面
図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の装置の説明図、第５
図及び第６図は本発明者が提案した従来装置の模式構造
図、第７図、第８図及び第９図は等価磁気回路図、第10
図は他の従来装置の説明図、第11図（ａ）（ｂ）（ｃ）
（ｄ）は第５図の本発明者が提案した従来装置の電磁力
の説明図、第12図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は第６図の
本発明者が提案した従来装置の電磁力の説明図、第13図（ａ）（ｂ）および第14図（ａ）（ｂ）は本発明
の作用説明図である。１……固定鉄心２……ヨーク３……可動鉄心４……スプリング５……永久磁石７……電気巻線８……第１の磁束９（9a、9b）……第２の磁束 11……矢印 d₁、d₂……間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上津原常男埼玉県浦和市白幡３丁目１番９号２−601 (56)参考文献特開昭56−48105（ＪＰ，Ａ) 実開昭53−4249（ＪＰ，Ｕ) 実開昭53−98952（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヨーク（２）に固定される固定鉄心（１）
と、該固定鉄心（１）に対して間隙d₂を介して接離自在
に設けられるとともにヨーク（２）との間に間隙d₁を有
する可動鉄心（３）と、該固定鉄心（１）から該可動鉄
心（３）の一部に亙ってこれらを囲繞するように巻回さ
れ、通電されることにより第１の磁束（８）を発生する
ように励磁する電気巻線（７）と、該第１の磁束（８）
に対して第２の磁束（9a、9b）を分流させて並列に作用
させるように該固定鉄心のヨークの可動鉄心側に永久磁
石（５）を設ける単安定型電磁アクチュエータにおい
て、該第１の磁束（８）を発生し、該可動鉄心（３）の吸引
を開始した時点で、次式（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の条件
を満たすことを特徴とする電磁アクチュエータ。（ａ）0.5＞R₁/R₀＞0.1 （ｂ）φ_p/φ_０＞0.5 （ｃ）R_p/R₀＞0.25 ここで、 R₁＝可動鉄心の磁極面とヨークの磁極面との間に間隙d₁
の磁気抵抗を含み、永久磁石により誘起される一方の分
流磁束の磁路の磁気抵抗 R₂＝可動鉄心の磁極面と固定鉄心の磁極面との間の間隙
d₂の磁気抵抗を含み永久磁石により誘起される他方の分
流磁束の磁路の磁気抵抗 R₀＝R₁＋R₂ φ_０＝電気巻線の通電による磁束＝F₀/R₀ φ_ｐ＝F_p/R_p F₀＝電気巻線の通電による起磁力 F_p＝永久磁石の起磁力 R_p＝永久磁石の磁気抵抗とする。