JPS6043648B2 - 双安定プランジヤー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来の摺動切換え機構を有するスイッチおよび
ワイヤーなどの機械的力伝達機構を用いノて摺動切換え
するいわゆるリモートスイッチなどと結合して、双方向
に移動する双安定フランシャーを実現し、上記スイッチ
を電磁切換えするラッチ機構を有し、応答性に優れ、駆
動能力の大きいものを提供することを目的とするものて
ある。

丁 以下本発明の実施例を図によつて説明する。第１図
に本発明の要部斜視図を示す。図において、ボビン１に
巻装されたソレノイドコイル２からリード線３が引き出
され、ソレノイド２の中心にプランジャー４が遊嵌され
、その両端を逆Ｕ字状の内ヨーク８の外側に出して摺動
自在となつている。このプランジャー４の両端に、磁路
形成とストッパーの役目を有する円板６ａ，６ｂを嵌着
する。円板６ａはその一部を伸長し、Ｌ字状に曲げて、
外部の機械的負荷の駆動のための駆動用ロッド７と結合
される。前記内ヨーク８の背面に、上下の厚み方向に磁
化した永久磁石９を配設し、この永久磁石９に接面する
ように逆Ｕ字形状の外ヨーク１０を配置する。ここで、
５ａは主に衝突音を小さくするための樹脂などからなる
消音用のスペーサーであり、外ヨーク１０と円板６ａま
たは６ｂ間の吸着力を調整する働きも兼ねる。

以上のようにして構成された駆動部分をベース１１に嵌
着する。ベース１１は樹脂などの非磁性の材料によつて
成形され、係止部１１ａ１バネ性を有する爪部１１ｂ１
前記円板６ａ１駆動用ロッド７を動作させるための切欠
きおよび貫通孔１１ｃ、さらにリード線３を固定し、こ
れを外部のプリント配線板などに導くための端子１２を
支持するための突き出し部１１ｄなどを有する。図にお
いて１１ｅは駆動部分を被うためのケースを保持するた
めのテーパー部゛である。

第２図は第１図で示した駆動部を、いわゆるスイッチに
装着した状態の断面図の概略を示す。

同図において、プランジャー４は左側にあり、円板．６
ａはスペーサー５ａを挟んで外ヨーク１０と吸着関係に
あり、プランジャー４はこの状態でラッチング（自己保
持）される。５ｂは内ヨーク８の穴に装着されたスペー
サーであり、内ヨーク８と円板６ａ，６ｂとの消音の働
きをするが、ボビン．１を円筒状に伸長させてスペーサ
ーの役目を兼ねさせてもよい。

プランジャー４の可動ストロークは同図中のＳで与えら
れ、必要なストロークを設定することができる。

また同図において駆動用ロッド７は非磁・性体を選んだ
方が好ましい。図の下半分は、この駆動用ロッド７によ
つて摺動式に駆動されるスイッチ部であり、１５はベー
ス１１を装着するための所定の孔部を有するフレーム、
１６はスイッチの端子１８を植設した端子板、１７は接
触片を保持してスイッチの接続を切換えるための摺動体
であり、この摺動体１７は、前記の駆動用ロッドを挿嵌
するための溝部１７ａを具備している。第３図は、第２
図の側面図を示している。同図においてソレノイドの端
子１２はスイッチの端子１８の位置まで伸長し、駆動部
を結合したスイッチをプリント配線板１９に装着するこ
とも、スイッチ部のみをプリント配線板１９にあらかじ
め装置着しておき、後から駆動部を嵌め込むこともでき
る。図中１３は駆動部の防塵などの働きをするケースで
あり、係止用の爪部１３ａでベース１１のテーパー部１
１ｅに挿着される。以上のように構成してなる本発明の
動作原理を第４図の模式図で説明する。

第４図において主な磁束の流れを矢印で示す。Ｕ字形の
内ヨーク８と外ヨーク１０との間に配置した永久磁石９
により、９のＮ極から出た磁束は外ヨーク１０→円板６
→プランジャー４→内ヨーク８を通つて永久磁石９のＳ
極に入る磁束φ．．１の閉磁路を形成し円板６と外ヨー
ク１０との間には吸引力が働き、円板付きのプランジャ
ー４は左端部でラッチングされる。このため外ヨーク１
０の円板６との対向部はＮ極に磁化されていることにな
る。一方、右側部分についても磁路はできるが、エアギ
ャップのために磁束φＭ２は非常に弱いものである。次
に、ソレノイド２をソレノイドの左端部がＮ極となるよ
うな方向に通電励磁すると、プランジャー４→左側円板
６→外ヨーク１０→エアギャップ→右側円板６を磁路と
する磁束φ。１が形成される。

この時、内ヨーク８を通る磁束φ。２が形成されるが、
内ヨーク８がＵ字形状で片端オープンにしてあるのとＵ
字形状の底面に穴や切溝部を設けて磁気抵抗を大きくし
てあるので磁束φ。

２は弱くなる。

また外ヨーク１０のオープン側にも磁束は出るが、この
磁束φ。１は漏洩磁束であり、無視される。

従つて左側円板６の外ヨーク１０との対向面は磁束φＣ
１によつてＮ極となり、永久磁石９によつて外ヨーク１
０の該当部にできているＮ極との間で大きな反発力が働
くことになる。一方、右側部分では磁束φ。

１によつて外ヨーク１０の該当部がＮ極に、円板６の対
向面がＳ極に磁化され、両者間に吸引力が働くことにな
る。

この状態において、左側での永久磁石９による吸引力よ
りも大きな反発力となるようにソレノイド２を励磁する
と、外ヨーク１０と円板６との間の反発力により急激に
円板付プランジャー４は脱進し右方向に移動する。プラ
ンジャー４が右方向に移動して行くと、この左側での反
発力は小さくはなるが働きつづけ、一方、右側では前述
のφＣ１による吸引力が働き、また磁束φ．．２による
吸引力も加わるので、プランジャー４を引き続き右方向
に移動させる力は、ストロークの中ほどから急増するこ
とになる。このようにしてストロークの途中においても
ほぼ一定の力で、プランジャー４は右方向に動作し続け
て、円板６が外ヨーク１０のスペーサー５ａに当つて、
止まる。

ここでソレノイド２の励磁をやめれば、今度は閉磁路と
なつた磁束φ．Ｎ２の吸引力によつて、円板付プランジ
ャー４は右端でラッチングされる。

次に、ソレノイド２に逆方向の励磁電流を流す−と、右
側で反発力が作用し、左側で吸引力が作用し、円板付プ
ランジャー４は左方向に動く。以上述べたように励磁電
流の方向を切り換えることによつてプランジャー４は右
に、左に動作し、通電を停止しても左右の安定位置でラ
ッチングされる。プランジャー４の動作方向の選択は、
ソレノイド２を内ヨーク８の内側で２つのコイルにして
、励磁するソレノイドを切換えて行なつてもよい。

以上述べたように本発明の構成によれば、極めて効率的
にプランジャー４を駆動でき、かつ瞬時的に動作が完了
し、また大きな駆動力を発揮する双安定のプランジャー
が得られる。なお、プランジャー４の両端の円板６は、
該当する磁路の磁気抵抗を下げ、かつ外ヨーク１０の対
向面との間の反発力、吸引力を有効に生かす働きをして
いる。

第５図は、前述した内ヨーク８の磁気抵抗を大きくする
ための実施例を示し、図において８ａ，８ａ″はプラン
ジャー４とスペーサー５ｂを通すための穴であり、８ｂ
はベース１１の該当装着孔で支持するための突起部であ
る。

８ｃは切欠き溝を示し、８ｄも同様な目的のための穴部
を示している。

また本目的のために、第６図に示すように内ヨーク８を
２つに分割して実施してもよい。

あるいは第２図に示すように磁石を分割してもよい。第
６図は、本発明を上下方向の高さを低くするために横形
にし、同時に、プランジャー４の同軸方向の機械的負荷
を駆動するためにプランジャー４を長手方向に伸長した
場合の実施例を示す。また併せて、内ヨーク８ｅ，８ｆ
の内側で２ボビン２コイルにしたときの実施例をも示し
ている。本構成によれば、長手方向に２つのコイルを配
置しても、励磁により外ヨーク１０を通る主磁束φ。１
を余り減少させることがなく２コイル化に極めて有利で
ある。

同図において、プランジャー４は外ヨーク１０の巾寸法
よりも突出するように伸長され、外ヨーク１０とそれぞ
れの内ヨーク８ｅ，８ｆとの間には円板６ａ，６ｂが固
着され双安定動作をする。

非磁性材のベース１１には外ヨーク１０、内ヨーク８ｅ
，８ｆを嵌着支持するための該当孔１１Ｃ″が設けられ
ており、その孔部１１Ｃ″に外ヨーク１０、内ヨーク８
ｅ，８ｆの突起部１０ｂ，８ｂを嵌着する。また１１ｆ
は、組立て作業性のためにヨークの該当部を逆Ｕ字形状
に切欠いて、そこに嵌めたスペーサーを支持するように
突出させた支持台である。また、実施上の都合によつて
は、本図に示すように永久磁石を９ａ，９ｂのように並
べて配置してもよい。

永久磁石の着磁は、個片の状態で実施されても、ヨーク
を付けた状態で実施されてもよい。次に１４は、外ヨー
ク１０の開放側の漏洩磁束φＣ１″を有効に生かすため
設ける補助ヨークであり、内ヨーク８の磁路とはならな
いように十分な距離をとつて、外ヨーク１０の突起部１
０ｂ″に補助ヨーク１４の溝部１４ａを嵌めて結合され
る。

第７図は、前述の外ヨーク１０からの漏洩磁束φＣ１″
をスイッチ部のフレームを用いて有効化するための実施
例を示す。同図において外ヨーク１０の嵌着と、駆動用
ロッドを兼ねた円板６ａの貫ｌ通のためとの必要最小限
の孔部以外のフレーム１５の天面部が磁路として利用さ
れる。９ｃは、さらに駆動力とラツチングカとを大きく
するために内ヨーク８ｅ，８ｆと継鉄の役目をするフレ
ーム１５との間に配設した永久磁石である。

よソー層強力なプランジャーが要請される場合には、さ
らに永久磁石を増やし、径方向に磁化された円筒状の磁
石とし、ヨークについては漏洩磁束を無くすために円筒
状のヨークを用いて能率を上げればよい。但し、内ヨー
クについてはソレノイド励磁のときに発生する磁束のう
ち外ヨークを磁路とする磁束φＣ１を多くするための切
欠き溝や穴部が施されている必要がある。また、構成要
素の６ａ，６ｂは、必ずしも円板状でなく、矩形や長方
形であつてもよい。

さらに、駆動すべき機械的負荷の挙動によつては、円板
６ｂも伸長して駆動用ロッド化し、摺動体１７にも駆動
用ロッド挿嵌のための溝部１７ａを追加して、両駆動用
ロッド化して円滑な摺動を得ることができる。

第８図は、スイッチのフレーム内に駆動部を配置した本
発明の実施例を示す。

同図において内ヨーク８、外ヨーク１０はスイッチの端
子板１６の該当孔部に嵌着支持され、駆動のために伸長
されたプランジャー４ａはその端部に切り込み溝を設け
、そこにＥリングなどの止め輪４ｂを挿入するなどの方
法で、スイッチの摺動体１７と結合され、右方向、左方
向に駆動制御される。第９図は本発明の他の実施例を示
す要部斜視図であり、双安定プランジャーによる駆動力
をリモートワイヤー２０を介して、スイッチ２２に装着
された操作部２１に伝達し、スイッチ２２を遠隔駆動す
ることができる。

遠隔駆動されるものは必ずしもスイッチでなく他のメカ
ニズムであつてもよい。第１０図に本発明に他の実施例
を示す。

横形にした双安定プランジャーとリモートワイヤー２０
によつてマニュアル操作のできる操作部２３とを連繋し
たものであり、双安定プランジャーのスペーサー５ａ，
５ｂを厚くしラツチングカを弱くし。ておけば、操作部
２３はマニュアル操作によるオン・オフ動作と、双安定
プランジャーによる電磁駆動の併用とができる。操作部
２３は、単に操作機構のみを有するものであつてもよい
し、説明したようなスイッチ機能を有するものでもよい
。さ・らにリモートワイヤー２０を介して他のスイッチ
部２２などと連繋させてもよい。以上述べたように、本
発明による双安定プランジャーは、永久磁石の力をプラ
ンジャーのラツチングカとソレノイドの励磁時にプラン
ジャーの駆動力を増大させるという両面で活用し、かつ
効率的な磁気回路を構成することによつて、数１０ｍＳ
のパルス電圧印加で瞬寺動作し、しかも消費電力が小さ
い、また双方向で自己保持するので、プランジャーを保
持するための電力が不要であるという特徴を有する省エ
ネルギータイプで小型軽量の双安定プランジャーが得ら
れ、かつベース部と組み合せることによつて凡用性のあ
る駆動部が実現フでき、スイッチなどの被駆動部を周辺
電子回路からの電気信号によつてロジックコントロール
できるという大きな効果を持つ。

また従来のリモートワイヤースイッチなどと簡便に組合
せられ、前述のベース部をリモートスイ１ツチ用に成形
すると、そのスイッチ部、ワイヤー部ともそのまま利用
できて、新たにこれ等のパーツを製作する必要がないと
いう工業上の大きなメリットが生まれる。さらに駆動力
の増強も簡便に実施でき、使用さ・れる電子機器におけ
る双安定プランジャーの配置上の自由度が大きく、かつ
給電にプリント配線板が使用できるので、配線の省線化
にも効果を発揮する。

以上のように本発明は、複雑な構成パーツもなく、組立
も容易で、小型軽量、安価かつ節電化、省エネルギー化
、省線化が実現でき、かつまた駆動確実な双安定プラン
ジャーを提供することができ、工業的価値の大なるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の双安定プランジャーの一実施例を示す
要部斜視図、第２図はスイッチに装着させた場合の実施
例を示す断面図、第３図は第２図の実施例の側面図、第
４図は本発明の実施例における動作説明図、第５図は本
発明による内ヨークの実施例の斜視図、第６図は本発明
の他の実施例を示す要部斜視図、第７図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第８図はスイッチに内蔵化した実
施例を示す断面図、第９図は遠隔駆動を行う場合の本発
明の実施例の斜視図、第１０図はマニュアル操作の操作
部を遠隔駆動する場合の実施例の斜視図である。 １・・・・・・ボビン、２・・・・・・ソレノイドコイ
ル、３・・・・・・リード線、４，４ａ・・・・・・プ
ランジャー、５ａ，５ｂ・・・・・・スペーサ、６ａ，
６ｂ・・・・・円板、７・・・駆動用ロッド、８，８ｅ
，８ｆ・・・・・・内ヨーク、８ａ，８ａ″・・・・穴
、８ｂ・・・・突出部、８ｃ・・・・切欠き溝、８ｄ・
・・・・穴部、９，９ａ，９ｂ，９ｃ・・・永久磁石、
１０・・・・・・外ヨーク、１０ｂ，１０ｂ″・・・・
・・突出部、１１・・・・・・ベース、１１ａ・・・・
・・係止部、１１ｂ・・・・爪部、１１ｃ・・・・・・
貫通孔、１１ｄ・・突き出し部、１１ｅ・・・・・・テ
ーパー部、１１ｆ・・支持台、１２・・・・・・端子、
１３・・・・・・ケース、１３ａ・・爪部、１４・・・
・・・補助ヨーク、１４ａ・・・・・・溝部、１５・・
・・フレーム、１６・・・・・・端子板、１７・・・・
・摺動体、１８・・・・・・端子、１９・・・・・・プ
リント配線板、２０・・・・・リモートワイヤー、２１
・・・・・・操作部、２２・・・・スイッチ、２３・・
・・・・操作部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｕ字形状の内ヨークと、この内ヨークの内側に励磁
   コイルを巻装したソレノイドを配置し、内ヨークの外側
   に設けるＵ字形状の外ヨークと、内ヨークと外ヨークの
   間に配設する永久磁石と、内ヨークの長さよりも長いプ
   ランジャー、およびこのプランジャーの両端に固着した
   円板でプランジャーを構成し、非磁性の端子板または嵌
   合係止用爪部を有する非磁性のベースに、前記内ヨーク
   、外ヨークを用いて挿入結合させて一体化したことを特
   徴とする双安定プランジャー。 ２ 可動プランジャー端の円板の一部をベース方向に伸
   長し、ベースの貫通孔を通して外部スイッチなどの駆動
   棒としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   双安定プランジャー。 ３ 内ヨークの永久磁石に接する底面に、磁気抵抗を増
   すための穴、または切溝部を設け、または一部のみで永
   久磁石に接面させて、エアギャップを形成させたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の双安定プランジ
   ャー。 ４ 外ヨークを伸長し、スイッチ部の磁性材からなるフ
   レームに当接係止させ、このフレームを外ヨークの補助
   閉磁路としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の双安定プランジャー。 ５ 内ヨークを可動プランジヤーの長手方向に拡げ、２
   つのソレノイドコイルを内ヨークの内側に配したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の双安定プランジ
   ャー。 ６ メカニカルな遠隔操作のためのリモートワイヤーの
   可動部と前記駆動棒とを結合させて、ワイヤーを駆動し
   、このワイヤーを介して、スイッチ、操作部などを電磁
   制御できるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の双安定プランジャー。 ７ 外ヨークに可動プランジャーが貫通するように穴を
   開け、伸長した可動プランジャーの端部をスイッチの摺
   動体の一部と係止し、外ヨーク、内ヨークはスイッチの
   端子板に嵌合係止させ、フレームの内側で摺動体を駆動
   制御させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の双安定プランジャー。