JPS5923367Y2 - 電磁石 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電磁石に関するものであり、特に電流を変化さ
せることにより、プランジャーの運動を任意に制御し得
る電磁石に関するものである。

従来、一般に使用されている電磁石の作動は一定電流の
ＯＮ、ＯＦＦによって一定ストロークを間欠的に往復す
るものであり、作動速度の制御も困難であり、特にスト
ロークの中間位置での停止等は全く不可能であった。

本考案はこれらの点を改良し、電磁石のコイルに流す電
流の増減により、プランジャーの運動を任意に制御し得
る極めて有用な電磁石を提供するものである。

以下図についてその構造を説明する。

第１図は本考案の一実施例の構造を示す側断面図である
。

第１図において、コイル１には内側にガイドパイプ２を
有し、外部にヨーク３が組合わされている。

又ヨーク３にはコイル１の両端面に対応する２つの面に
穴４を設け、プランジャー５は該穴４に対し、その主要
な動作範囲で嵌合状態を保つことが出来るに充分な長さ
を有し、該穴４及びパイプ３の中をゆるく摺動出来るご
とく設けられ、更に該プランジャー５の一方の端には深
さによって連続的に断面積の変化する穴が設けられてい
る。

又プランジャー５の反対側には、負荷スプリング７が連
結され、プランジャー５を図における右側に引張る様付
勢されている。

図はプランジャー５の定常状態を示しており、コイル１
に通電すると吸引力か゛働き、プランジャー５は負荷ス
プリング７に抗して図の位置から左方向に移動する。

従ってプランジャー５の主要な動作範囲はプランジャー
５の作動ストロークで示され、穴６の底からヨーク３の
外側の面までの距離になる。

第２図は従来の電磁石の構造を示す側断面図であり、プ
ランジャー５′には穴６は設けられていない。

プランジャー５′は図の定常状態でヨーク３の左側の穴
４から外れており、従ってその主要な動作範囲において
プランジャー５′はヨーク３と接触が保たれずに離れた
状態になっている。

他の従来例として、先端部を先細としたタイプノフラン
ジャーも存在するが、この場合もヨークとプランジャー
は離れており、その距離は一定ではない。

第１図において、今ヨーク３にいどむプランジャー５の
断面積をＳ、ヨーク３、プランジャー５で構成される磁
路の長さをｌ、材料の透磁率をμ、コイル１の巻数をＮ
、電流を■、プランジャー５のストロークをＸとすると
この電磁石に発生する吸引力Ｆは となる。

尚、ｄＳ、ｄＸはプランジャ一断面績Ｓ、ストロークＸ
の変化量を示す。

上式で明らかなごとく、吸引力はプランジャー断面積の
変化率 比例することになるので、該変化率を適当に設定するこ
とにより、プランジャー５のストローク内の各位置にお
ける吸引力を任意に定めることが出来る。

これに対し、第２図における従来の電磁石はヨーク３の
左側の部分とプランジャー５′が離れており、この場合
プランジャー５′に働く吸引力の強さは、 となって、ヨーク３とプランジャー５′の先端との距離
、Ｘの２乗に反比例するものとなる。

第３図は電磁石の吸引力特性を表わすグラフである。

第３図においてＦは吸引力、Ｘはプランジャーの作動ス
トロークを示す。

この場合Ｘの値は、第１図の場合はプランジャー゛５に
設けた穴６の底からヨーク３の外側までの距離とし、第
２図の場合はプランジャー５′の端面からヨーク３の外
側までの距離を示すものとする。

又Ａ−Ａ’は従来の電磁石の特性カーブ、Ｂ−Ｂ′、ｃ
−ｃ’、Ｄ−Ｄ’は本考案による電磁石の各電流値にお
ける特性カーブを示すものであり、Ｅ−Ｅ’は負荷特性
である。

従来の電磁石はカーブＡ−Ａ’に示すごとく、ストロー
クＸが増加するにつれて吸引力Ｆは一様に減少する。

従ってストロークＸのある位置Ａ１点において負荷とつ
り合っており、Ａ１点より左側では吸引力の方が負荷よ
り大きくなるので、一度動きだしたプランジャーは途中
で停止することなく、Ｘ−０の点まで作動してしまう。

その為、作動終点で停止する場合は大きな衝撃力を生ず
ることとなり、音及び耐久性の上で障害を来たす原因と
なる。

一方本考案の電磁石の場合はプランジャー断面積の変化
率をストロークＸに比例するごとく定めた場合を考える
と、吸引特性カーブＢ−Ｂ’、ＣＣ’、Ｄ−Ｄ’が右上
りとなっている為、比較的コイルに流す電流値の小さな
場合の特性カーブＢＢ′、がＢ１点で負荷とつり合って
いる場合、Ｂ１点より左側では吸引力の方が負荷より小
さくなるので、この位置より左側にプランジャーを吸引
作動させることは出来ない。

そこでコイルに流す電流値を少し増加させ、特性カーブ
がｃ−ｃ’となるようにするとＣ１点の右側では吸引力
が負荷より強くなるためプランジャーはＣ１点まで作動
して止る。

同様にして更にコイルに流す電流値を増して特性カーブ
がＤ−Ｄ’となる様にするとプランジャーはＢ１点まで
作動して止まる。

又電流を減少させるとその電流値に応じて、プランジャ
ーは逆向きに動き各々の位置において停止する。

即ちコイルに流す電流を増減させることによって、プラ
ンジャーを任意の位置まで作動させて停止させることが
出来る。

更にプランジャーの断面積の変化率を種々に設定するこ
とにより任意の吸引特性カーブを得ることか一出来る。

第４図にプランジャーの形状とそれに対応する吸引特性
カーブを示す。

第４図Ａは一様な吸引力を得るべきものであり、プラン
ジャーの断面積変化率は一定であり、断面積Ｓはストロ
ークＸの１次関数となる。

第４図Ｂは一定範囲で吸引力が一様であり、他の範囲で
吸引力はストロークに比例する形状であり、プランジャ
ーの面積変化はストロークＸの対数関係の部分と２次関
数の部分を有する。

第４図Ｃは第４図Ｂを更に発展させたものである。

その他必要に応じて任意の特性カーブが得られることは
明らかであり、穴の正断面形状の変化、偏心、及び穴内
面の細かい段差等がある場合も特に本考案の主旨と外れ
るものではない。

特に従来の電磁石と比較して使用可能なストロークを極
めて長くすることが出来るという大きな利点もある。

一例としてプランジャー直径１２ｍｍの電磁石の場合、
穴の深さは３Ｑｍｍ程度が適当であり、この時吸引力は
入力１８Ｗで４００ ｇｒ組以上値を示す有効ストロー
クは３０ ｍｍにもなる。

又、この時のヨークの全長は約５Ｑｍｍ程度である。

これに対し、従来長いストロークのソレノイドを作る為
に用いられた方法の一つとして、コイル両端のヨークの
プランジャー通過穴の縁に筒状の張出し部を設けそれに
応じてプランジャーを長くしたものがあるが、本発明の
ごとく任意の特性カーブを得ることが出来るものではな
い。

又、この場合プランジャーの全長がかなり長くなるとい
う欠点がある。

前例のごとく、吸引力４００ ｇｒ以上ストローク３０
ｍｍの性能を出す為にはヨークの全長は１００ｍｍ程度
となり、必要な電力も３０Ｗを超えるものとなる。

以上の説明で明らかなごとく、本考案の電磁石はプラン
ジャーの形状を変化させることだけで、吸引特性を任意
に変えることが出来、コイル電流の変化に応じてプラン
ジャーを連続的に作動させることか出来るものであり、
電磁石の応用範囲を著しく広め、その実用的な効果は極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構造を示す側断面図であり
、第２図は従来の電磁石の構造を示す側断面図であり、
第３図はその吸引特性を示すグラフであり、第４図は本
考案の種々な実施例における形状と特性の対比図である
。 １・・・・・・コイル、３・・・・・・ヨーク、４・・
・・・・穴、５・・・・・・プランジャー、６・・・・
・・穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コイルとヨークを有し、該コイル端面に対応するヨーク
   の２つの面にプランジャーの通過すべき穴を設けた電磁
   石において、プランジャーはその主要な動作範囲におい
   て前記ヨークの２つの面に設けた穴の位置でヨークと摺
   動可能に接触した状態を保つに充分な長さを有し、がっ
   一方の端に深さによって断面積の変化する穴を設けたこ
   とを特徴とする電磁石。