JPH09148128A - 電磁プランジャ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動力が著しく大きく、無音で作動する電
磁プランジャ装置を得ることである。 【解決手段】 作動子と同軸の所定の巾で所定の離間距
離の第１，第２の軟磁性体円柱を外筺内で往復できるよ
うに保持する装置と、外筺内側に固定された円環状の軟
磁性体で作られた第１，第２の磁極とそれ等の外側に設
けた磁路と、第１，第２の磁極間の円環状の空隙に装着
された励磁コイルと、第１の軟磁性体円柱の１端の外周
端部と第１の磁極の内周端部を空隙を介して対向し、第
２の軟磁性体円柱の外周を第２の磁極の内周全巾に空隙
を介して対向して保持する装置と、励磁コイルの通電に
より、第１の軟磁性体円柱が第１の磁極に吸引駆動さ
れ、その区間の初期には第２の軟磁性体円柱と第２の磁
極による駆動力が得られるとともに磁路となる装置とに
より構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】機械装置の部材を設定ストロ
ークだけ、通電制御により駆動させる手段として利用さ
れる。

【０００２】

【従来の技術】同じ目的の為の技術で電磁プランジャと
呼称されている周知の技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の周知の電磁プラ
ンジャには次に述べる３つの解決すべきか題がある。第
１の課題 作動時に大きい衝撃音を発生する。第２の課
題 最も出力を必要とする作動の初期に最も駆動力が小
さく、出力を必要としない作動の終了時に最も駆動力が
大きくなる。第３の課題 同じ大きさで従来の電磁プラ
ンジャより６〜１０倍の出力のものが期待されているが
この手段がない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】作動子と同軸で固着され
た所定の長さで、所定の軸間距離だけ離間した第１，第
２の軟磁性体円柱を外筺内で軸方向に左右に移動できる
ように支持する装置と、外筺内側に固着され、所定の軸
間距離で保持された円環状の軟磁性体で作られた第１，
第２の磁極及びそれらの外側の磁路とよりなる固定子
と、第１，第２の磁極間の円環状の空隙に装着された励
磁コイルと、作動子に連設した装置により後退せしめら
れて、第１，第２の磁極と第１，第２の軟磁性体円柱を
後述する相対位置を抑止部材により停止して保持し、該
停止点において、第１の磁極端部に第１の軟磁性体円柱
の端部が僅かな空隙を介して僅かな距離だけ侵入し、第
２の磁極の内周面と第２の軟磁性体円柱の外周面のほぼ
全幅を僅かな空隙を介して対向するとともに、第２の磁
性体円柱の外側端部を第２の磁極内周端部より僅かな距
離だけ進行方向より後退して保持する装置と、励磁コイ
ルに通電することにより、第１の軟磁性体円柱が第１の
磁極に吸引されて移動される初期より移動の終了する末
期の区間において、第２の磁極の全巾が第２の軟磁性体
円柱の外側に対向して保持される装置と、作動子の軸方
向の移動により駆動される負荷とにより構成されたもの
である。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１以降について本発明の詳細を
説明する。各図面の同一記号のものは同じ作用をする部
材なので、その重複した説明は省略する。図１は外観を
示す図である。円柱状の外筺となる記号２の左右には側
板を兼ねる部材４ａと側板３ｂが固着され、作動子１ｂ
が左右に駆動される。記号４ａ，４ｂは図２につき後述
するようにそれぞれ第１，第２の磁極となる。作動子１
ｂと軟磁性体円柱１ｃは同軸で固定され、空孔３ａを介
して点線Ｂで示すように負荷３が連結される。記号３ｂ
で示す円板の中央空孔により作動子１ｂは矢印Ａ又はそ
の反対方向に滑動するように支持される。記号２ａはス
パイラルスプリングで、円板２ｂを介して作動子１ｂと
軟磁性体円柱１ｃを矢印Ａと反対方向に弾撥し、図示し
ない抑止部材により図示の位置に保持されている。

【０００６】図２は図１の横断面図である。図２におい
て、円筒状の軟磁性体（以降は軟鋼と略称する）２は円
環状の軟鋼磁極４ａ，４ｂの磁路となっている。円環状
のコア５ａには励磁コイル５が捲着され、内周面には摺
動部材となる円環状のプラスチック円環５ｂが固着され
ている。磁極４ａ，４ｂの外周は外筺２に固着され、内
周面を軟鋼円柱１ａ，１ｃの外周が僅かな空隙を介して
左右に移動する。側板となる円板３ｂの中央空孔を作動
子１ｂは摺動し、軟鋼円柱１ａ，１ｃは円環５ｂを摺動
する。

【０００７】磁極４ｂの左端の円環状の切欠部４ｃは、
軟鋼円柱１ａが磁極４ｂに吸引されて移動したときに、
切欠部で反対方向の吸引力を発生して側板３ｂと衝合し
て機械音を発生することを防止する為のものである。次
に図４につき動作の説明をする。図４において、従来の
手段によると、軟鋼円柱１ａの点線９ｆの左側を除去し
て矢印９ｅの磁束により、矢印ｃ方向の駆動力を得てい
るが、本発明装置では、磁極４ａ（Ｓ極）による矢印ｃ
方向の力を除去している。従って従来の手段より駆動力
が減少する筈であるが、反対に６倍位の駆動力となって
いる。その理由を次に説明する。

【０００８】磁極４ａの磁極面と軟鋼円柱１ａの外周面
は常時完全に対向しているので、両者間の磁束９ｄの方
向は対向面に垂直となり駆動力を発生しない、磁極４ａ
の左右端の洩れ磁束による駆動力も相殺してほぼ零とな
る。磁極４ｂと軟鋼円柱１ａの左端との対向面の磁束は
図示の記号９ａ，９ｂ，９ｃのようになる。従って磁束
９ａによる駆動力は零となるが、洩れ磁束９ｂ，９ｃに
より矢印ｃ方向の駆動力を発生する。かかる洩れ磁束は
著しく大きい量の磁束９ｄと閉じられた関係となってい
るので、大きい磁束となり、前述した磁極４ａ，４ｂの
両者により駆動力を得る場合の６倍位の駆動力となる有
効な手段となる。

【０００９】対向面の磁束９ａ，９ｄを対向面に垂直と
する為には対向面間の距離を０．２ミリメートル以下と
することが実測により確認されている。磁束の径方向の
分力を全円周につき合成すると、本発明装置はすべて円
形の磁性体なので零となる。従って軟鋼円柱１ａに作用
する径方向の合力は零となるので、軟鋼円柱１ａの軸方
向の移動が円滑となる作用効果がある。図６にその詳細
を示す。図６において、磁極４ａと軟鋼円柱１ｃとの空
隙間の磁束は矢印で示され、径外側方向（矢印Ｅ方向）
となり、軸対称となっているので合成磁束は消滅する。
この為には次の条件が必要となる。第１に純度の高い軟
鋼を使用して、磁気誘導のヒステリシスを除去すること
により印加磁界が零となると、残留磁束も零となるもの
が必要である。第２に径方向の磁束が方向によって差が
なく、合成磁束が零となることが必要となる。この為に
加工終了後にアニールをして、磁気誘導常数を一定の値
とする必要がある。

【００１０】図３は駆動力の特性を示すグラフである。
図３において、よこ軸は作動子の移動ストローク、たて
軸は駆動力である。従来の電磁プランジャの場合には曲
線７となり、同形の本発明装置の場合には曲線８とな
る。本発明装置では初期の駆動力が著しく大きくなり前
述したように有効な手段を得ることができる。図４に示
す手段によると、次に示す問題点がある。駆動の初期に
おいて、矢印９ｅ，９ｇで示す洩れ磁束があるが、磁束
９ｇは軟鋼円柱１ａと磁極４ａ，４ｂを介して閉じら
れ、磁束９ｅも同様に閉じられる。しかし磁束９ｇと９
ｅでは前者の方が磁気回路の抵抗が小さいので、磁束９
ｇは９ｅより大きくなり、従って矢印Ｃと反対方向の駆
動が付加されて、矢印Ｃ方向の駆動力を減少せしめる不
都合を発生する。

【００１１】本発明の手段によると、図５に示す手段に
より上述した不都合を除去することができる。次にその
説明をする。図５において、軟鋼円柱１ａ，１ｃは点線
１ｄ，１ｈで示す間の区間（記号１ｆで示す）だけ離間
され、軟鋼円柱１ａ，１ｃが構成される。記号１ｆ部も
軟鋼である。図５において、磁極４ｂと軟鋼円柱１ａと
の間の磁束、又これによる矢印Ｃ方向の駆動力は図４の
場合と全く同様である。軟鋼円柱１ｃの左端は磁極４ａ
の左端より矢印９ｋの巾だけ後退しているので、矢印９
ｈで示す磁束による駆動力が付加されて駆動力を増大す
る作用効果がある。

【００１２】互いに反対方向の駆動力を得る本発明の技
術を２個組合わせて構成すると負荷を往復動せしめる装
置とすることができる。この場合には図１のスプリング
２ａは不要となる。

【００１３】

【実施例】図２に示した寸法のものを試作して、励磁コ
イルの通電を１０００アンペアターンとしたときに１０
ｋｇｗの駆動力を得ることができる。従来の手段に比較
すると初期の駆動力は１０倍を越える値となる。

【００１４】

【発明の効果】従来の手段と比較して初期の駆動力は１
０倍以上で平均値でも６倍以上の駆動力が得られる効果
がある。又動作中の機械音の発生が著しく小さくなる効
果がある。必要により、往復駆動のできる手段も、付加
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の外観図

【図２】本発明装置の横断面図

【図３】本発明装置と周知の電磁プランジャの駆動力特
性のグラフ

【図４】本発明装置と類似した装置の駆動力発生の機構
の説明図

【図５】本発明装置の駆動力発生の機構の説明図

【図６】径方向の磁束による吸引力の説明図

【符号の説明】

１ｂ 作動子 ２ 外筺 ４ａ，４ｂ 磁極 ２ａ スプリング ３ 負荷 ３ｂ 側板 ５ 励磁コイル １ａ，１ｃ 軟鋼円柱 ９ａ，９ｂ，９ｃ，… 磁束を示す矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動子と同軸で固着された所定の長さで、
   所定の軸間距離だけ離間した第１，第２の軟磁性体円柱
   を外筐内で軸方向に左右に移動できるように支持する装
   置と、外筺内側に固着され、所定の軸間距離で保持され
   た円環状の軟磁性体で作られた第１，第２の磁極及びそ
   れらの外側の磁路とよりなる固定子と、第１，第２の磁
   極間の円環状の空隙に装着された励磁コイルと、作動子
   に連設した装置により後退せしめられて、第１，第２の
   磁極と第１，第２の軟磁性体円柱を後述する相対位置を
   抑止部材により停止して保持し、該停止点において、第
   １の磁極端部に第１の軟磁性体円柱の端部が僅かな空隙
   を介して僅かな距離だけ侵入し、第２の磁極の内周面と
   第２の軟磁性体円柱の外周面のほぼ全幅を僅かな空隙を
   介して対向するとともに、第２の磁性体円柱の外側端部
   を第２の磁極内周端部より僅かな距離だけ進行方向より
   後退して保持する装置と、励磁コイルに通電することに
   より、第１の軟磁性体円柱が第１の磁極に吸引されて移
   動される初期より移動の終了する末期の区間において、
   第２の磁極の全巾が第２の軟磁性体円柱の外側に対向し
   て保持される装置と、作動子の軸方向の移動により駆動
   される負荷とにより構成されたことを特徴とする電磁プ
   ランジャ装置。