JPS601814A - 永久磁石内蔵型ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は永久磁石を付設したソレノイドに係り、特に低
電力用のソレノイドに関する。

永久磁石を付設したソレノイドには、永久磁石の吸引力
で自己保持し、電磁コイルへ通電することによって永久
磁石の吸引力を低減させて可動鉄心を離反させる、いわ
ゆる自己保持型ソレノイドと、電磁コイルへの通電によ
る吸引力と永久磁石の吸引力とで吸着状態を保持する非
自己保持型ツレ・ノイドとがあるが、本発明はいずれの
ソレノイドにも適するものである。

従来例の構成とその問題点 自己保持型ソレノイドは吸引された位置を維持する為の
電力が不要であるため、電力消費やコイル温度上昇が問
題りなる用途に適している。特に、吸引状態を解除する
には一瞬の通電で良いから電池電源を用いる場合に有利
である。しかし、通電による起磁力は永久磁石の磁束を
打消す方向に作用するので永久磁石が減磁して吸着保持
力の低下を生じる恐れがある。特に、保持力が低い永久
磁石や、低温減磁が生じやすい永久磁石を用いた場合、
及び着磁方向の板厚が薄い永久磁石を用いると減磁を生
じる可能性が高い。このため、通電減磁を少なくする構
成として第１図に示すような従来例があった。ここで、
１０１はコ字型をした固定継鉄で、その底面中央に永久
磁石１０２が位置し、その上部には断面がＴ字型の補助
継鉄１０３が設けられている。補助継鉄１０３の外周で
固定継鉄１０１との間の空間には電磁コイル１０４が位
置している。固定継鉄１０１の脚部端面と補助継鉄１０
３の上端面は同一平面に加工されていて、これら端面と
接触又は離反する板状の可動鉄心１０６が対応している
。この可動鉄む１０６は軸１０６によってその動きが伝
えられると共に、図示していないスプリングによって常
時離反する方向に附勢されている。第１図で（Ａ）は吸
着保持状態を示し、永久磁石１０２の磁束Ａによって可
動鉄心１０６は吸引されている。次に電磁コイル１０４
に通電すると補助継鉄１０３の底部外周と固定継鉄１０
１の脚部内面との空隙１０７が永久磁石１０２の厚さよ
りも小さく設定しているので、電磁コイル１０４の磁束
Ｂと永久磁石１０２の磁束は前記空隙１０７を通ること
になる。これが第１図（Ｂ）の状態である。従って、可
動鉄心１０５の吸着面の磁束は激減又は方向が逆転する
から通電と同時に吸着保持力が低減し、スプリングのカ
によって同図（Ｃ）のように可動鉄心１０５が離反する
ものである。このように空隙１０７ｉ永久磁石１ｏ２の
磁気抵抗よりも少くすることによって、通電時に永久磁
石１０２の中を逆方向の磁束が通ることを防止して通電
による減磁作用を低減させるものであった。

この従来例では吸着面が固定継鉄１０１の両脚部端面と
補助継鉄１０３の中央端面と３カ所あるので、この吸着
面高さが同一平面上にあることが必要で、この高さの不
揃いや表面荒さが荒いと吸着保持力が低下する。従って
これら吸着面を組立後に研磨加工して均一な面にする必
要があり高価になっていた。

また第１図と同じ構成で第２図（Ａ）のように、小さい
磁力の永久磁石１０２の磁束Ａと電磁コイル１０４に通
電する微少直流電流によって生じる磁束Ｃによって町動
鉄藷１０５を吸着保持し、電磁コイル１０４への電流供
給を停止すると、可動鉄心１０５の吸着面の磁束は磁束
Ａだけとなって吸着保持力が減少し、図示していない可
動鉄心１０５を常時離反する方向に附勢しているスプリ
ングの力によって同図（Ｂ）のように、可動鉄心１０５
が離反する非自己保持型ソレノイドとして使用する従来
例の場合も、吸着面が固定継鉄１０１の両脚部端面と補
助継鉄１０３の中央端面と３ケ所あるので、この吸着面
高さが同一平面上にあることが必要で、この高さの不揃
いや表面荒さが荒いと吸着保持力が低下する。したがっ
てこれら吸着面を組立後に研磨加工して均一な面にする
必要があり、高価になっていた。

発明の目的 本発明は、低電力で機能すると共に、研磨加工を必要と
しない安価な永久磁石内蔵型ソレノイドを得ることを目
的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、電磁コイル外側の
略対称形の固定継鉄と、電磁コイルの内外に摺動自在に
設けられた可動鉄心と、固定継鉄の内面と可動鉄心との
間にあって、可動鉄心軸心に対して略対称位置に同磁極
を対向固定した永久磁石と、前記永久磁石と電磁コイル
の間にあって、かつ永久磁石よυ電磁コイルに近接して
可動鉄心を中心に略対称形の補助継鉄とを有し、補助継
鉄は可動鉄心、固定継鉄、補助継鉄、可動鉄心をめぐる
磁路の磁気的空隙が、可動鉄心、固定継鉄、永久磁石、
可動鉄心をめぐる磁路の磁気的空隙よりも小さくなる寸
法にすることによって、電磁コイルの磁束が永久磁石を
直接通ることがなく、磁気的空隙の小さい固定継鉄、補
助継鉄、可動鉄心、固定継鉄をめぐる磁路を通るので、
自己保持ソレノイドとして使用する際、永久磁石の減磁
を防止するのみならず、電磁コイルに小さい電流を流す
だけで作動する。非自己保持ソレノイドとして使用する
際も、上記同様電磁コイルの磁束は、磁気的空隙の大き
い永久磁石の部分を通らずに、磁気的空隙の小さい固定
継鉄、補助継鉄、可動鉄心、固定継鉄の経路を通るので
、低電力で吸着保持するように作用すると共に、自己保
持型、非自己保持型いずれのソレノイドとして使用する
場合も、吸着保持状態では永久磁石の磁束を補助継鉄・
可動鉄心・固定継鉄の底部に流し吸着接触面を１ケ所に
限定することによって、従来例のような組立後研磨を不
要なものにしている。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第３図を用いて説明する。第
３図は自己保持型ソレノイドの実施例を示す縦断面図で
あって、同図（Ａ）は吸着自己保持状態、（Ｂ）は通電
した瞬間の状態を示し、同図（Ｃ）　ｆｌ離反状態を示
している。ここで有底円筒形Ω固定継鉄１の中央底面に
は固定鉄心２が固定されている。

その固定鉄心２の外周面にはＯリング３を挿入して、さ
らに外側の非磁性円筒４にＯリング３は密着している。

さらに固定鉄心２と同心状で非磁性円筒４の外側にコイ
ルボビン５に巻回した電磁コイル６が納められ、電磁コ
イル６のすぐ上部でかつ固定鉄心２と同心状に、円環状
の補助継鉄７の外周面を固定継鉄１の内周面に内接させ
て積み重ね、さらに補助継鉄７の上部に非磁注弾注体８
を積み重ね、非磁注弾注体８の上に円環状で内周面がＮ
極、外周面がＳ極になるように着磁した永久磁石９が固
定しである。可動鉄心ＩＣＩｊ、非磁性円筒４の内部で
摺動自在に挿入しである。ここで補助継鉄７の内周面と
可動鉄心１０の間の磁気的空隙は、補助継鉄７の内径と
可動鉄心１０の外径とによって定められるが、この部分
の磁気的空隙よりも永久磁石９を介した固定継鉄１の内
周面とｉ１動鉄心１０との間の磁気的空隙の方が大きく
なるように径方向の寸法が定められている。したがって
第３図（Ａ）の吸着保持状態では永久磁石９の磁束Ａ［
可動鉄心１ｏから、固定鉄心２・固定鉄心１０を経て永
久磁石９へ戻る経路を流れているが、同図（Ｂ）のよう
に電磁コイル６に通電すると、その磁束Ｂは固定鉄心２
・可動鉄心１０・補助継鉄γ固定継鉄１・固定鉄心２と
いう経路を通り、可動鉄心１０の吸着面１１には永久磁
石９の磁束人とは逆方向に流れている。この結果、吸着
保持力は激減するので図示していない別設のスプリング
の力によって、可動鉄心ＩＣＩｊ固定鉄心２から離反し
て第３図（ｃ）のようになるよう作用する。

電磁コイル６に通電した時に生じる永久磁石９の磁束Ａ
を打消す方向の磁束Ｂは、第３図（Ｂ）に示したように
永久磁石９自体を流れることがなく、永久磁石９と共通
の磁気回路の中で打消す方向に流れているのみであるか
ら、永久磁石９には減磁方向の磁界がほとんど加わらす
減磁を防止することが可能になっている。もちろん、吸
着する部分は可動鉄心１０の端面１１と固定鉄心２の上
端面１２のみなので組立後に平面度を出すだめの研磨加
工の必要も無くなった。

また永久磁石９を円環状とし、固定継鉄１の内面を永久
磁石９の外周面に内接させることにより、同図（Ａ）の
ように永久磁石９の磁束Ａの磁路の磁気抵抗を小さくす
ることができ、その結果、必要な自己保持吸着力を得る
ための永久磁石を、小型化することが可能である。

また補助継鉄７・を円環状とし、固定継鉄１の内面に補
助継鉄７の外周面を内接させることにより同図（Ｂ）の
ように永久磁石９の磁束Ａを打消すための電磁コイル６
による磁束Ｂの磁路の磁気抵抗を小さくすることができ
、その結果、電磁コイル６の寸法を小型化することが可
能となる。

また固定鉄心２にＯリングを挿入し、その外周に密着し
て非磁性円筒４を挿入して、さらに同心状に電磁コイル
６を挿入、補助継鉄・非磁注弾注体８・永久磁石９を積
み重ね、その外側に固定継鉄１を同心状に配置した構成
のため、結果、各部品の相対位置がバラツキなく定まる
ため、組立てがし易く、かつ特注が安定してバラツキを
押さえられ、量産をよりし易くできる。

第３図の実施例では固定継鉄１は有底円筒形であったが
コ字型でも良いし、永久磁石９は円環状でなく複数個に
分割されて、同極を対向配置する構成でもよい。また固
定鉄心２は省略が可能で、固定継鉄１の底面が吸着面と
なってもよりし、底面を加工によって一部だけ突き出し
た構成でもよい。

第４図は非自己保持型ソレノイドの実施例を示すもので
、同図（Ａ）は電磁コイル６に通電し、電磁コイル６の
磁束Ｂと永久磁石９の磁束Ａとで図示していないスプリ
ングのカに打勝って、可動鉄心１０を吸着保持している
状態、（Ｂ）は電磁コイル６への通電を停止し、スプリ
ングのカで可動鉄心１゜が離反した状態を示している。

構成は第３図と同じであり、永久磁石９の磁力および電
磁コイル６の巻線仕様が異なるだけであり、同じ部品に
同番号を附し、構成の説明は省略する。この場合も第３
図の自己保持型ソレノイドと同様、吸着する部分は可動
鉄心１０の端面１１と固定鉄心２の上端面１２のみなの
で組立後に平面度を出すための研磨加工の必要も無くな
った。

また永久磁石９を円環状とし、固定鉄心１の内面に永久
磁石９の外周面が接する構成とし、第４図（Ａ）のよう
に永久磁石９の磁束Ａの磁路の磁気抵抗を小さくし、結
果、永久磁石を小型にし、ソレノイド全体の小型化がで
きる。

また補助継鉄７を円環状とし、固定継鉄１の内面に補助
継鉄７の外周面が接する構成とし、同図（Ｂ）のように
電磁コイル６による磁束Ｂの磁路の磁気抵抗を小さくし
、結果、可動鉄心１０を吸着保持するための電磁コイル
６による起磁力は小さくて良いことになり、したがって
電磁コイル６を小型化できたり、低電力通電で吸着保持
が可能となる。組立やすさについては第３図の自己保持
型ソレノイドと同様である。

なお第３図、第４図の実施例のソレノイドを、たとえば
家庭用ガス機器のガス通路の安全遮断を行なうソレノイ
ドパルプに応用する場合、可動鉄心１ｏの吸着面１１と
は反対側の端面に弁ゴムを装着し、ガス流路閉止用の弁
座を有したボディに取付ければ、簡単に安全遮断弁を構
成することができる。まだこの場合、ガス通路外にガス
が洩出しないようにするために、非磁性円筒４の内側は
固定鉄心２との間をＯリング３で気密にシールしている
ため、遮断弁として構成する際、ボディと非磁性円筒と
の間を、○リングのような固定パツキンでシールするだ
けで、簡単確実で信頼性の高いシール構造が可能である
。

発明の効果 以上のように本発明の永久磁石内蔵型ソレノイドによれ
ば次の効果が得られる。

（１）電磁コイル外側の略対称形の固定継鉄内側に永久
磁石の同磁極を対向固定し、永久磁石より電磁コイルに
近接して可動鉄心の軸心を中心に、略対称形の補助継鉄
を配し、可動鉄心が吸着状態時永久磁石を介した固定継
鉄、可動鉄心間の磁気的空隙より、補助継鉄を介した固
定継鉄・可動鉄心間の磁気的空隙が小さい構成としてい
るので、電磁コイルの磁束は、磁気抵抗の大きい永久磁
石を通らず、磁気抵抗の小さい補助継鉄を通って、−ケ
所の可動鉄心吸着面を通るように作用し、従来例のよう
に平面度を確保するだめの組立後の研磨加工を必要とせ
ず安価な永久磁石内蔵型ソレノイドの提供が可能になっ
たものである。

（２）電磁コイルの磁束が直接永久磁石を通らないので
、自己保持型ソレノイドとして使用する場合にも、永久
磁石減磁の恐れがない。

（３ン　電磁コイルの磁束が電磁コイルに近くて磁気的
空隙が小さい補助継鉄を通り、可動鉄心吸着面に作用す
るので、電磁コイルに加える電力は低電力でよい。

（４）補助継鉄を永久磁石から離した構成としているの
で、可動鉄心吸着保持状態で、可動鉄心の吸着面以外に
漏洩する磁束を少なくかつ、吸着面に有効に作用し、永
久磁石の小型化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は従来の永久磁
石内蔵型ソレノイドの自己保持型ソレノイドの吸着保持
状態。 通電状態、離反状態を示す縦断面図、第２図（Ａ）。 （Ｂ）は同非自己保持型ソレノイドの吸着保持状態。 離反状態を示す縦断面図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）　
、　ＣＧ）は本発明の一実施例における永久磁石内蔵型
ソレノイドの自己保持型ソレノイドの吸着保持状態１通
電状態、離反状態を示す縦断面図、第４図（Ａ）　、　
（Ｂ）は同非自己保持ソレノイドの吸着保持状態、離反
状態を示す縦断面図である。 １・・・・・・固定継鉄、６・・・・・・電磁コイル、
７・・・・・・補助継鉄、９・・・・・・永久磁石、１
ｏ゛°゛°°可動鉄心〇代理人の氏名　弁理士　中　尾
　敏　男　ほか１名第１図 第２図 ０１ 第３図 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁コイルと、この電磁コイル外側の略対称形の
   固定継鉄と、前記電磁コイルの内側に摺動自在に設けら
   れた可動鉄心と、前記固定継鉄の内面と前記可動鉄心の
   間にあって略対称位置に同磁極を対向固定した永久磁石
   と、前記永久磁石と電磁コイルの間にあって、かつ永久
   磁石より電磁コイルに近接して前記可動鉄心を中心に略
   対称形の補助継鉄とを有し、この補助継鉄は前記可動鉄
   心が吸着状態で電磁コイル通電時、前記可動鉄心、固定
   継鉄、補助継鉄、可動鉄心をめぐる磁路の磁気的空隙が
   、前記可動鉄心、固定継鉄、永久磁石、可動鉄心をめぐ
   る磁路の磁気的空隙よりも小さくなる寸法にした永久磁
   石内蔵型ソレノイド。
2. （２）永久磁石を円環状とし、固定継鉄の内面を永久磁
   石外周面に内接させた特許請求の範囲第１項記載の永久
   磁石内蔵型ソレノイド。
3. （３）補助継鉄を円環状とし、固定継鉄の内面に補助継
   鉄外周面を内接させた特許請求の範囲第２項記載の永久
   磁石内蔵型ソレノイド。
4. （４）電磁コイル内面に非磁性円筒を挿入し、非磁性円
   筒の同軸内部に固定鉄心と可動鉄心とを有し、固定鉄心
   外周の○リング溝に○リングを挿入し、非磁性円筒外側
   に電磁コイル、補助継鉄、永久磁石、固定継鉄を同心軸
   上に設けた特許請求の範囲第１項記載の永久磁石内蔵型
   ソレノイド。