JP2001358014A - 高感度電磁石 - Google Patents
高感度電磁石Info
- Publication number
- JP2001358014A JP2001358014A JP2000177868A JP2000177868A JP2001358014A JP 2001358014 A JP2001358014 A JP 2001358014A JP 2000177868 A JP2000177868 A JP 2000177868A JP 2000177868 A JP2000177868 A JP 2000177868A JP 2001358014 A JP2001358014 A JP 2001358014A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gap
- peripheral surface
- electromagnet
- iron core
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の電磁石に比して、より微小な電気入力で
強力な吸引力を発生する、小形軽量の高感度電磁石を提
供する。 【解決手段】可動鉄心4が固定鉄心3と離隔した位置に
おける可動鉄心4の外周面とヨーク2の開口部2の内周
面との対向面間に通常の摺動間隙とは異なる大きな径差
を有する間隙9を設け、可動鉄心4が固定鉄心3と接触
した位置における可動鉄心4の外周面とヨーク2の開口
部2の内周面との対向面間は通常の細隙(摺動間隙6)
となるように形成した。
強力な吸引力を発生する、小形軽量の高感度電磁石を提
供する。 【解決手段】可動鉄心4が固定鉄心3と離隔した位置に
おける可動鉄心4の外周面とヨーク2の開口部2の内周
面との対向面間に通常の摺動間隙とは異なる大きな径差
を有する間隙9を設け、可動鉄心4が固定鉄心3と接触
した位置における可動鉄心4の外周面とヨーク2の開口
部2の内周面との対向面間は通常の細隙(摺動間隙6)
となるように形成した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通電によって機械
力を発生する電磁石に関し、特に微少電気入力によって
強力な吸引力を発生すると共に、形状の小形軽量化を目
的とする高感度電磁石に関する。
力を発生する電磁石に関し、特に微少電気入力によって
強力な吸引力を発生すると共に、形状の小形軽量化を目
的とする高感度電磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】図10の模式構造断面図に掲げる従来の
プランジャ型電磁石は、電気エネルギーを機械力に変換
する機能部品として、単純で頑丈な構造と安価な製造コ
ストの特徴によって、社会活動の広範な諸分野に活用さ
れている。
プランジャ型電磁石は、電気エネルギーを機械力に変換
する機能部品として、単純で頑丈な構造と安価な製造コ
ストの特徴によって、社会活動の広範な諸分野に活用さ
れている。
【0003】図10に示すプランジャ型電磁石はボビン
に電線を巻き回したコイル1と、ボビン孔の一方端に同
軸の開口を備えてコイルの外側に磁路を形成するヨーク
2と、ボビン孔の他方端に配置してヨークに連結した固
定鉄心3と、ヨークの開口からボビン孔に変移自在に挿
通した可動鉄心4を備えている。図10の下半分は可動
鉄心4が固定鉄心3に接触した第1の位置を示す、上半
分は可動鉄心4が固定鉄心3から離隔した第2の位置を
示している。可動鉄心4が第2の位置にあるとき、可動
鉄心4と固定鉄心3との間の空間は動作間隙5である。
に電線を巻き回したコイル1と、ボビン孔の一方端に同
軸の開口を備えてコイルの外側に磁路を形成するヨーク
2と、ボビン孔の他方端に配置してヨークに連結した固
定鉄心3と、ヨークの開口からボビン孔に変移自在に挿
通した可動鉄心4を備えている。図10の下半分は可動
鉄心4が固定鉄心3に接触した第1の位置を示す、上半
分は可動鉄心4が固定鉄心3から離隔した第2の位置を
示している。可動鉄心4が第2の位置にあるとき、可動
鉄心4と固定鉄心3との間の空間は動作間隙5である。
【0004】電磁石の吸引力Fは、コイルの通電によっ
て磁路に作用する起磁力をU、磁路の磁気抵抗の逆数で
あるパアミアンスをP、そして可動鉄心の変移量をxと
して、下記の(1)式で算定することができる。
て磁路に作用する起磁力をU、磁路の磁気抵抗の逆数で
あるパアミアンスをP、そして可動鉄心の変移量をxと
して、下記の(1)式で算定することができる。
【0005】F=(U2/2)dP/dx………(1) また、プランジャ型電磁石の磁気回路は、鉄心部の微少
な磁気低抗値を無視し、動作間隙5の磁気抵抗値をRo
とし、可動鉄心の外周とヨークの開口部内周面との摺動
間隙6の磁気抵抗値をRiとし、コイルの通電による起
磁力をEとして、図12に掲げる等価電気回路として表
現することができる。電磁石の磁気吸引力に相当する動
作間隙5の磁気抵抗値Roの消費電力Wは、下記の式で
算定することができる。
な磁気低抗値を無視し、動作間隙5の磁気抵抗値をRo
とし、可動鉄心の外周とヨークの開口部内周面との摺動
間隙6の磁気抵抗値をRiとし、コイルの通電による起
磁力をEとして、図12に掲げる等価電気回路として表
現することができる。電磁石の磁気吸引力に相当する動
作間隙5の磁気抵抗値Roの消費電力Wは、下記の式で
算定することができる。
【0006】W=Ro(E/Ro+Ri)2………(2) 上記(2)式は、起磁力Eと摺動間隙の磁気低抗値Ri
を一定値とし、動作間隙の磁気抵抗値Roは、磁気抵抗
値Riと(3)式の関係が成立する変数として、下記の
(4)式に変換することができる。
を一定値とし、動作間隙の磁気抵抗値Roは、磁気抵抗
値Riと(3)式の関係が成立する変数として、下記の
(4)式に変換することができる。
【0007】Ro=ηRi………(3) W=E2/Ri{η/(η+1)2}………(4) そして上記(4)式は、η=1の場合のW値を100%
として、η=Ro/Riの値の変化に対応するWの値、す
なわち動作間隙の磁気低抗値Roの変化に対応する電磁
石の吸引力Fの変動状況を算定する式であり、(4)式
によって、図15に掲げるインピーダンス整合グラフを
求めることができる。図15に掲げるインピーダンス整
合グラフを参照して、プランジャ型電磁石の最大吸引力
の発生には、Ro≒Riの条件の成立が必要であり、Ro
<Riの条件の場合の吸引力は、上記のη値の減少に伴
って急激に減少することが明らかである。
として、η=Ro/Riの値の変化に対応するWの値、す
なわち動作間隙の磁気低抗値Roの変化に対応する電磁
石の吸引力Fの変動状況を算定する式であり、(4)式
によって、図15に掲げるインピーダンス整合グラフを
求めることができる。図15に掲げるインピーダンス整
合グラフを参照して、プランジャ型電磁石の最大吸引力
の発生には、Ro≒Riの条件の成立が必要であり、Ro
<Riの条件の場合の吸引力は、上記のη値の減少に伴
って急激に減少することが明らかである。
【0008】図10の模式構造断面図を参照し、従来の
プランジャ型電磁石の技術的な問題点について説明す
る。図10は上半分に可動鉄心の始動時の位置(第2の
位置)、下半分に可動鉄心の吸引完了時の位置(第1の
位置)を示している。まず、図示の動作間隙5のパアミ
アンス値1/Roは、可動鉄心4の右方向への移動にし
たがって増加し、コイルの通電によって前記の(1)式
の吸引力Fを発生して可動鉄心を軸右方向に駆動し、第
1の位置(図10の下半分に示す状態)に保持する。
プランジャ型電磁石の技術的な問題点について説明す
る。図10は上半分に可動鉄心の始動時の位置(第2の
位置)、下半分に可動鉄心の吸引完了時の位置(第1の
位置)を示している。まず、図示の動作間隙5のパアミ
アンス値1/Roは、可動鉄心4の右方向への移動にし
たがって増加し、コイルの通電によって前記の(1)式
の吸引力Fを発生して可動鉄心を軸右方向に駆動し、第
1の位置(図10の下半分に示す状態)に保持する。
【0009】一方、摺動間隙6は、図11の摺動間隙部
分拡大図に示すとおり、軸方向寸法tのヨーク2の開口
部内周面11と、ヨーク2の開口に間隙δを介して同軸
に挿通した半径rpの円柱状可動鉄心4の外周面13に
よって形成され、そのパアミアンス値Pは、間隙で対面
する磁極面の面積と間隙の離隔寸法の比の値であるr p
t/δに比例し、可動鉄心4の軸方向の移動に関係しな
い所定値として算定することができる。したがって、こ
の摺動間隙6のパアミアンス値Pの微分式dP/dxの
値は零であり、摺動間隙6では可動鉄心4に作用する吸
引力Fが発生しないことが明らかである。
分拡大図に示すとおり、軸方向寸法tのヨーク2の開口
部内周面11と、ヨーク2の開口に間隙δを介して同軸
に挿通した半径rpの円柱状可動鉄心4の外周面13に
よって形成され、そのパアミアンス値Pは、間隙で対面
する磁極面の面積と間隙の離隔寸法の比の値であるr p
t/δに比例し、可動鉄心4の軸方向の移動に関係しな
い所定値として算定することができる。したがって、こ
の摺動間隙6のパアミアンス値Pの微分式dP/dxの
値は零であり、摺動間隙6では可動鉄心4に作用する吸
引力Fが発生しないことが明らかである。
【0010】すなわち、従来のプランジャ型電磁石は、
可動鉄心4の移動による動作間隙5のパアミアンス値1
/Roの変動に対して、摺動間隙6のパアミアンス値1
/Riは常に一定値を示し、前述のRo≒Riのインピー
ダンス整合の条件を満足させることが困難である。さら
に摺動間隙6には、軸方向の吸引力を全く発生しない無
効な磁束の通過を必要とする等の技術的な問題点があ
る。
可動鉄心4の移動による動作間隙5のパアミアンス値1
/Roの変動に対して、摺動間隙6のパアミアンス値1
/Riは常に一定値を示し、前述のRo≒Riのインピー
ダンス整合の条件を満足させることが困難である。さら
に摺動間隙6には、軸方向の吸引力を全く発生しない無
効な磁束の通過を必要とする等の技術的な問題点があ
る。
【0011】次に、図13に従来の吸引磁極板付電磁石
を示した。図13において、下半分は可動鉄心が第1の
位置にあり、上半分は可動鉄心が第2の位置にある。図
13の模式構造断面図を参照して検討する。吸引磁極板
付電磁石は、図10に示す従来のプランジャ型電磁石の
可動鉄心4に、可動鉄心の軸方向の移動に伴ってヨーク
2の軸直交面に接離するように、軸直交の吸引磁極板7
を配置して構成したものである。吸引磁極板付電磁石の
動作間隙5は、前記の従来のプランジャ型電磁石と同一
の構成で、同一の作用をなす。吸引磁極板付電磁石の摺
動間隙6は、図14に拡大図を図示したように、可動鉄
心4の変移に伴うヨーク2の軸直交面と吸引磁極板の間
隙の離隔寸法xの縮小によって、摺動間隙6のパアミア
ンス値である1/Riを増加させ、コイルの通電によっ
て軸方向の吸引力Fを発生する。
を示した。図13において、下半分は可動鉄心が第1の
位置にあり、上半分は可動鉄心が第2の位置にある。図
13の模式構造断面図を参照して検討する。吸引磁極板
付電磁石は、図10に示す従来のプランジャ型電磁石の
可動鉄心4に、可動鉄心の軸方向の移動に伴ってヨーク
2の軸直交面に接離するように、軸直交の吸引磁極板7
を配置して構成したものである。吸引磁極板付電磁石の
動作間隙5は、前記の従来のプランジャ型電磁石と同一
の構成で、同一の作用をなす。吸引磁極板付電磁石の摺
動間隙6は、図14に拡大図を図示したように、可動鉄
心4の変移に伴うヨーク2の軸直交面と吸引磁極板の間
隙の離隔寸法xの縮小によって、摺動間隙6のパアミア
ンス値である1/Riを増加させ、コイルの通電によっ
て軸方向の吸引力Fを発生する。
【0012】さて、上記の軸直交のヨーク面と吸引磁極
板との間隙のパアミアンス値は、吸引磁極板とヨーク面
との間隙の寸法をx、円板状吸引磁極の半径をraとし
て、(ra−rp)2/xの値に比例する。
板との間隙のパアミアンス値は、吸引磁極板とヨーク面
との間隙の寸法をx、円板状吸引磁極の半径をraとし
て、(ra−rp)2/xの値に比例する。
【0013】従って、図13に示す摺動間隙6のパアミ
アンス値は、上記の吸引磁極板の磁路と、軸方向長tの
ヨークの開口に間隙長δを介して同軸に挿通する半径r
pの円柱状可動鉄心の磁路との並列の磁路として、2rp
t/δ+(ra−rp)2/xの式の数値に比例する。そ
して前記の(1)式にしたがって、この摺動間隙6にお
いて、上記の式の微分式dP/dxの式(ra−rp/
x)2に比例する軸方向の吸引力Fを発生する。
アンス値は、上記の吸引磁極板の磁路と、軸方向長tの
ヨークの開口に間隙長δを介して同軸に挿通する半径r
pの円柱状可動鉄心の磁路との並列の磁路として、2rp
t/δ+(ra−rp)2/xの式の数値に比例する。そ
して前記の(1)式にしたがって、この摺動間隙6にお
いて、上記の式の微分式dP/dxの式(ra−rp/
x)2に比例する軸方向の吸引力Fを発生する。
【0014】しかしながら、上記の各式は、吸引磁極板
7の半径raの値を可動鉄心4の半径rpと変移量xに比
して充分大きい値に設定することによって初めて充分な
効果を発揮できるものであることに留意する必要があ
る。すなわち、従来の吸引磁極板付電磁石は、可動鉄心
の変移量xが吸引磁極板の半径raの値に比して微小で
ある条件の成立により効果を発揮する。したがって、所
要変移量xの増大に伴う吸引磁極板7の形状の大型化
と、構成の複雑化の技術的問題点の発生を避けることが
できない。
7の半径raの値を可動鉄心4の半径rpと変移量xに比
して充分大きい値に設定することによって初めて充分な
効果を発揮できるものであることに留意する必要があ
る。すなわち、従来の吸引磁極板付電磁石は、可動鉄心
の変移量xが吸引磁極板の半径raの値に比して微小で
ある条件の成立により効果を発揮する。したがって、所
要変移量xの増大に伴う吸引磁極板7の形状の大型化
と、構成の複雑化の技術的問題点の発生を避けることが
できない。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来技術に改善を加えたものであって、電磁石を利用
する装置あるいは機械器具の小形軽量化と省エネルギー
化の要望を達成するため、電磁石の性能の高感度化、す
なわち、微少電気入力による強力な吸引力の発生と、形
状の小形軽量化を可能とする高感度電磁石を提供するこ
とを課題とする。
な従来技術に改善を加えたものであって、電磁石を利用
する装置あるいは機械器具の小形軽量化と省エネルギー
化の要望を達成するため、電磁石の性能の高感度化、す
なわち、微少電気入力による強力な吸引力の発生と、形
状の小形軽量化を可能とする高感度電磁石を提供するこ
とを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者は鋭意研究を重ね、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明はボビンに電線を巻き回したコイル
1と、ボビン孔の一方端に同軸の開口を備えてコイルの
外側に磁路を形成するヨーク2と、ボビン孔の他方端に
配置してヨークに連結した固定鉄心3と、ヨークの開口
からボビン孔に変移自在に挿通し固定鉄心に接触する第
1の位置と固定鉄心から離隔した第2の位置間を移動す
る可動鉄心4とからなるプランジャ型電磁石において、
前記第2の位置における可動鉄心外周面とヨーク開口部
内周面との対向面間に間隙を設け、前記第1の位置にお
ける可動鉄心外周面とヨーク開口部内周面との対向面間
は細隙としたことを特徴とする高感度電磁石である。こ
こで間隙とは、通常のヨークの開口部内周面と可動鉄心
外周面との間に形成される摺動間隙とは異なる大きな径
差を有する隙間をいい、細隙とは、通常の摺動間隙と同
様の隙間をいう。
に本発明者は鋭意研究を重ね、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明はボビンに電線を巻き回したコイル
1と、ボビン孔の一方端に同軸の開口を備えてコイルの
外側に磁路を形成するヨーク2と、ボビン孔の他方端に
配置してヨークに連結した固定鉄心3と、ヨークの開口
からボビン孔に変移自在に挿通し固定鉄心に接触する第
1の位置と固定鉄心から離隔した第2の位置間を移動す
る可動鉄心4とからなるプランジャ型電磁石において、
前記第2の位置における可動鉄心外周面とヨーク開口部
内周面との対向面間に間隙を設け、前記第1の位置にお
ける可動鉄心外周面とヨーク開口部内周面との対向面間
は細隙としたことを特徴とする高感度電磁石である。こ
こで間隙とは、通常のヨークの開口部内周面と可動鉄心
外周面との間に形成される摺動間隙とは異なる大きな径
差を有する隙間をいい、細隙とは、通常の摺動間隙と同
様の隙間をいう。
【0017】そして、前記間隙はヨーク開口部内周面を
大径にして成形し、前記細隙は可動鉄心の外径を大径に
して形成してもよく、又は前記間隙はヨーク開口部内周
面と対向する部分の可動鉄心の外径を小径にして形成し
てもよい。また、前記間隙の反固定鉄心側の端部は前記
第2の位置におけるヨーク開口の外側端面位置とするこ
とが好ましく、さらに前記細隙の離隔寸法を可動鉄心の
固定鉄心方向への移動に伴って縮小するように、細隙で
対向するヨーク開口部内周面と可動鉄心外周面の一方又
は双方を、軸方向に対する傾斜面として形成して可動鉄
心に作用する吸引力特性の改善を図ることができる。
大径にして成形し、前記細隙は可動鉄心の外径を大径に
して形成してもよく、又は前記間隙はヨーク開口部内周
面と対向する部分の可動鉄心の外径を小径にして形成し
てもよい。また、前記間隙の反固定鉄心側の端部は前記
第2の位置におけるヨーク開口の外側端面位置とするこ
とが好ましく、さらに前記細隙の離隔寸法を可動鉄心の
固定鉄心方向への移動に伴って縮小するように、細隙で
対向するヨーク開口部内周面と可動鉄心外周面の一方又
は双方を、軸方向に対する傾斜面として形成して可動鉄
心に作用する吸引力特性の改善を図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参酌して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の実施例の縦断面図
で、上半分に可動鉄心の始動時の位置(第2の位置)、
そして下半分に可動鉄心の吸引完了時の位置(第1の位
置)を示す。図2は図1の正面図である。
施の形態を説明する。図1は本発明の実施例の縦断面図
で、上半分に可動鉄心の始動時の位置(第2の位置)、
そして下半分に可動鉄心の吸引完了時の位置(第1の位
置)を示す。図2は図1の正面図である。
【0019】図1に掲げる実施例は、ボビンに電線を巻
き回したコイル1と、ボビン孔の一方端に同軸の開口を
備えてコイルの外側に磁路を形成するヨーク2と、ボビ
ン孔の他方端に配置してヨークに連結する固定鉄心3
と、ヨークの開口からボビン孔に変移自在に挿通して固
定鉄心に接離する可動鉄心4とで構成されている。そし
て固定鉄心3と可動鉄心4の端面の間の動作間隙5と、
ヨークの開口部内周面11と可動鉄心の外周面13との
間に摺動間隙6を形成する従来のプランジャ型電磁石に
改善を加えたものである。その特徴は可動鉄心4が第2
の位置(図1の上半分の状態)における可動鉄心4の外
周面13とヨーク2の開口部内周面11との対向面間に
間隙9を設け、第1の位置(図1の下半分の状態)にお
ける可動鉄心大径部4の外周面15とヨーク2の開口部
内周面11との対向面間は細隙6としたことである。ヨ
ーク2の開口部内側面の軸方向長さは電磁石の所要スト
ローク長に対応して設定することが望ましい。
き回したコイル1と、ボビン孔の一方端に同軸の開口を
備えてコイルの外側に磁路を形成するヨーク2と、ボビ
ン孔の他方端に配置してヨークに連結する固定鉄心3
と、ヨークの開口からボビン孔に変移自在に挿通して固
定鉄心に接離する可動鉄心4とで構成されている。そし
て固定鉄心3と可動鉄心4の端面の間の動作間隙5と、
ヨークの開口部内周面11と可動鉄心の外周面13との
間に摺動間隙6を形成する従来のプランジャ型電磁石に
改善を加えたものである。その特徴は可動鉄心4が第2
の位置(図1の上半分の状態)における可動鉄心4の外
周面13とヨーク2の開口部内周面11との対向面間に
間隙9を設け、第1の位置(図1の下半分の状態)にお
ける可動鉄心大径部4の外周面15とヨーク2の開口部
内周面11との対向面間は細隙6としたことである。ヨ
ーク2の開口部内側面の軸方向長さは電磁石の所要スト
ローク長に対応して設定することが望ましい。
【0020】図1に示す実施例のヨーク2の開口部内周
面と可動鉄心4とが対向する部分を模式的に図3に示し
た。図1に示す実施例は、図10に示す従来技術のプラ
ンジャ型電磁石の摺動間隙6を間隙9に変更したもので
ある。すなわち、図3に示すように、ヨーク2の開口部
内周面11の径を大きくして、ヨーク2の開口部内周面
11と、これに同軸に挿通した半径rpの可動鉄心4の
外周面13との間に間隙9を設けた。そして可動鉄心4
が第1の位置にあるとき、所定細隙δを介してヨーク2
の開口部内周面11に対面する大径部8を可動鉄心4を
設けた。この大径部8は可動鉄心の半径rpより大きい
半径rbの大径部外周面15を有する。間隙9は可動鉄
心4が第2の位置にあるとき、ヨーク2の開口部内周面
11と可動鉄心4の外周面13との間に形成されてお
り、可動鉄心4が第1の位置に移動したときはヨーク2
の開口部内周面11と可動鉄心4の大径部8の外周面1
5とは微小間隙δをもつ細隙となるようにする。このた
めには、可動鉄心4の通常径r pの部分と大径部rbの部
分との境界、すなわち可動鉄心4が第2の位置にあると
きの間隙9の反固定鉄心側端部は、ヨーク2の外側端面
12と一致していると最適である。
面と可動鉄心4とが対向する部分を模式的に図3に示し
た。図1に示す実施例は、図10に示す従来技術のプラ
ンジャ型電磁石の摺動間隙6を間隙9に変更したもので
ある。すなわち、図3に示すように、ヨーク2の開口部
内周面11の径を大きくして、ヨーク2の開口部内周面
11と、これに同軸に挿通した半径rpの可動鉄心4の
外周面13との間に間隙9を設けた。そして可動鉄心4
が第1の位置にあるとき、所定細隙δを介してヨーク2
の開口部内周面11に対面する大径部8を可動鉄心4を
設けた。この大径部8は可動鉄心の半径rpより大きい
半径rbの大径部外周面15を有する。間隙9は可動鉄
心4が第2の位置にあるとき、ヨーク2の開口部内周面
11と可動鉄心4の外周面13との間に形成されてお
り、可動鉄心4が第1の位置に移動したときはヨーク2
の開口部内周面11と可動鉄心4の大径部8の外周面1
5とは微小間隙δをもつ細隙となるようにする。このた
めには、可動鉄心4の通常径r pの部分と大径部rbの部
分との境界、すなわち可動鉄心4が第2の位置にあると
きの間隙9の反固定鉄心側端部は、ヨーク2の外側端面
12と一致していると最適である。
【0021】前述のパアミアンス整合の観点から、可動
鉄心の軸方向の移動時の間隙9のパアミアンス値は、前
記動作間隙5のパアミアンス値に、略一致させるように
形成することが望ましいことが明らかである。
鉄心の軸方向の移動時の間隙9のパアミアンス値は、前
記動作間隙5のパアミアンス値に、略一致させるように
形成することが望ましいことが明らかである。
【0022】ここで、貫通形(図11参照)、吸引磁極
型(図14参照)、ならびに挿通形(図3参照)の三型
式の代表的な形状の間隙磁路のパスミアンス値と吸引力
比例値の算定式を対比して表1に掲げる。
型(図14参照)、ならびに挿通形(図3参照)の三型
式の代表的な形状の間隙磁路のパスミアンス値と吸引力
比例値の算定式を対比して表1に掲げる。
【0023】したがって、貫通形間隙磁路のパスミアン
ス値は、可動鉄心の軸方向の変移量xとの関係式P=r
pt/δによって、可動鉄心の半径rpと間隙の軸方向長
tと間隙の離隔寸法δを一定とすれば、変移量Xに無関
係に一定値を示し、貫通形間隙磁路において可動鉄心に
作用する磁気吸引力は、吸引力比例式dP/dx=0が
成立するため、前記11)式によって零であって作用し
ないことが明らかである。
ス値は、可動鉄心の軸方向の変移量xとの関係式P=r
pt/δによって、可動鉄心の半径rpと間隙の軸方向長
tと間隙の離隔寸法δを一定とすれば、変移量Xに無関
係に一定値を示し、貫通形間隙磁路において可動鉄心に
作用する磁気吸引力は、吸引力比例式dP/dx=0が
成立するため、前記11)式によって零であって作用し
ないことが明らかである。
【0024】次に、吸引磁極型間隙磁路のパスミアンス
値は、可動鉄心の軸方向の変移量xとの関係式P=(r
a−rb)2/xによって、raの値をパラメータ、そし
て、r b=1として算定して、図16のグラフに掲げ、
またこの間隙において可動鉄心作用する磁気吸引力は、
吸引力比例式dP/dx={(ra−rb)/X)}2に
よってraの値をパラメータ、そしてrb=1として算定
し図17のグラフに示すことができる。
値は、可動鉄心の軸方向の変移量xとの関係式P=(r
a−rb)2/xによって、raの値をパラメータ、そし
て、r b=1として算定して、図16のグラフに掲げ、
またこの間隙において可動鉄心作用する磁気吸引力は、
吸引力比例式dP/dx={(ra−rb)/X)}2に
よってraの値をパラメータ、そしてrb=1として算定
し図17のグラフに示すことができる。
【0025】さらに、図1に掲げる実施例の磁路は、図
3に示す押通形間隙磁路を形成し、ヨークの開口部内周
面11と可動鉄心大径部外周面15との間のパスミアン
ス値は、可動鉄心4の軸右方向の変移量をxとして、P
=(rb十0.5δ)x/δ式で算出する値に比例し、
この微分式dP/dxは、可動鉄心大径部の半径rbを
パラメータ、そして間隙の寸法δを変数として可動鉄心
の変移xに関係しないK=(rb+0.5δ)/δの式
で算定し図18のグラフに示すことができる。
3に示す押通形間隙磁路を形成し、ヨークの開口部内周
面11と可動鉄心大径部外周面15との間のパスミアン
ス値は、可動鉄心4の軸右方向の変移量をxとして、P
=(rb十0.5δ)x/δ式で算出する値に比例し、
この微分式dP/dxは、可動鉄心大径部の半径rbを
パラメータ、そして間隙の寸法δを変数として可動鉄心
の変移xに関係しないK=(rb+0.5δ)/δの式
で算定し図18のグラフに示すことができる。
【0026】さて、図1に掲げる本発明の電磁石は、上
記間隙磁路のパスミアンス値と吸引力比例値の算定式
を、上記可動鉄心大径部の半径rbと間隙の寸法δの選
定手段に適用して、可動鉄心4の軸方向の変移に伴って
増加する動作間隙5のパスミアンス値Pa対し、間隙9
のパスミアンス値Pに略一致させるインピーダンス整合
手段を実施して、さらに間隙9において発生する上記K
=(rb十0.5δ)/δ式に比例する磁気吸引力を、
動作間隙5において発生する軸方向の吸引力に重畳させ
ることができます。
記間隙磁路のパスミアンス値と吸引力比例値の算定式
を、上記可動鉄心大径部の半径rbと間隙の寸法δの選
定手段に適用して、可動鉄心4の軸方向の変移に伴って
増加する動作間隙5のパスミアンス値Pa対し、間隙9
のパスミアンス値Pに略一致させるインピーダンス整合
手段を実施して、さらに間隙9において発生する上記K
=(rb十0.5δ)/δ式に比例する磁気吸引力を、
動作間隙5において発生する軸方向の吸引力に重畳させ
ることができます。
【0027】すなわち、図1に掲げる本発明の電磁石
は、従来技術の電磁石に比して、より微小な電気入力に
よって高吸引力を発生するを提供する高感度電磁石こと
ができる。
は、従来技術の電磁石に比して、より微小な電気入力に
よって高吸引力を発生するを提供する高感度電磁石こと
ができる。
【0028】図4は間隙9の反固定鉄心側の端部の形状
をヨーク2の開口部内周面に設けた傾斜面21及び可動
鉄心4に設けた傾斜面41によって、傾斜をもつ形状と
したもので、上記微小電力で強力な吸引力を発生する効
果は同等である。図5は図1の実施例の大径部8の外側
にさらに大径の吸引磁極板7を取付け、可動鉄心4の吸
着保持力を高めるようにした例を示したものである。
をヨーク2の開口部内周面に設けた傾斜面21及び可動
鉄心4に設けた傾斜面41によって、傾斜をもつ形状と
したもので、上記微小電力で強力な吸引力を発生する効
果は同等である。図5は図1の実施例の大径部8の外側
にさらに大径の吸引磁極板7を取付け、可動鉄心4の吸
着保持力を高めるようにした例を示したものである。
【0029】次に、図6に示す実施例は、前記のプラン
ジャ型電磁石において、可動鉄心4が第2の位置にある
ときに、ヨーク2の開口部内周面11に間隙を介して対
向する可動鉄心4の外周面13の一部を同軸の小径部1
4に形成し、間隙9を形成した電磁石である。
ジャ型電磁石において、可動鉄心4が第2の位置にある
ときに、ヨーク2の開口部内周面11に間隙を介して対
向する可動鉄心4の外周面13の一部を同軸の小径部1
4に形成し、間隙9を形成した電磁石である。
【0030】間隙9は、図7に模式拡大図を示すよう
に、可動鉄心4が第2の位置にあるとき、半径rpの可
動鉄心4の外周面13に半径rcの小径部14を形成し
たものである。このような単純な構成によって、図1に
示す実施例と同様の作用をなし、高感度の電磁石を提供
することができる。ただし、図7に図示する可動鉄心4
の半径rpは、動作間隙5で対向する固定鉄心3の先端
の軸直交磁極面半径より大きい半径に設定することが望
ましい。
に、可動鉄心4が第2の位置にあるとき、半径rpの可
動鉄心4の外周面13に半径rcの小径部14を形成し
たものである。このような単純な構成によって、図1に
示す実施例と同様の作用をなし、高感度の電磁石を提供
することができる。ただし、図7に図示する可動鉄心4
の半径rpは、動作間隙5で対向する固定鉄心3の先端
の軸直交磁極面半径より大きい半径に設定することが望
ましい。
【0031】ヨーク2の開口部内周面11、及びこの開
口部内周面11に間隙を介して対向する可動鉄心4の外
周面13の一方又は双方を、図8に例示するように、可
動鉄心の軸方向に対する形斜面21及び/又は41とし
て形成することしてもよい。式dP/dx=(rb+
0.5δ)/δに示すとおり、可動鉄心4に作用する吸
引力は、可動鉄心4の半径rbと間隙長δの設定値によ
って選定できることから、上記の形斜面21、41の形
状と傾斜角度を適切に選定することによって、可動鉄心
4の移動に伴う可動鉄心4の半径rbと間隙長δの変化
を調整して、所要の吸引力特性を選択することができ
る。
口部内周面11に間隙を介して対向する可動鉄心4の外
周面13の一方又は双方を、図8に例示するように、可
動鉄心の軸方向に対する形斜面21及び/又は41とし
て形成することしてもよい。式dP/dx=(rb+
0.5δ)/δに示すとおり、可動鉄心4に作用する吸
引力は、可動鉄心4の半径rbと間隙長δの設定値によ
って選定できることから、上記の形斜面21、41の形
状と傾斜角度を適切に選定することによって、可動鉄心
4の移動に伴う可動鉄心4の半径rbと間隙長δの変化
を調整して、所要の吸引力特性を選択することができ
る。
【0032】なお、図6の本発明の構成に、さらに図9
に示すように吸引磁極板7を取付けて可動鉄心4の吸着
保持力をさらに改善することとしてもよい。
に示すように吸引磁極板7を取付けて可動鉄心4の吸着
保持力をさらに改善することとしてもよい。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】本発明の電磁石は、従来技術の電磁石に
比較して、微少電気入力によって強力な吸引力を発生す
るので、装置や機械器具の小形軽量化と省エネルギー化
に貢献することができる。
比較して、微少電気入力によって強力な吸引力を発生す
るので、装置や機械器具の小形軽量化と省エネルギー化
に貢献することができる。
【0035】本発明の電磁石は、従来技術の電磁石に比
較して (a)同一外形々状の同一電気入力の電磁石では吸引力
が倍増する。
較して (a)同一外形々状の同一電気入力の電磁石では吸引力
が倍増する。
【0036】(b)同一電気入力の同一吸引力の電磁石
では外形寸法を半減できる。
では外形寸法を半減できる。
【0037】(c)同一吸引力の同一外形寸法の電磁石
では電気入力が半減する。ことを可能とする優れた効果
を奏する。
では電気入力が半減する。ことを可能とする優れた効果
を奏する。
【図1】実施例の縦断面図である。
【図2】実施例の正面図である。
【図3】図1の部分説明図である。
【図4】図1の部分説明図である。
【図5】本発明の実施例の電磁石模式構造断面図であ
る。
る。
【図6】本発明の別の実施例の電磁石模式構造断面図で
ある。
ある。
【図7】図6の部分説明図である。
【図8】図6の部分説明図である。
【図9】図6の部分説明図である。
【図10】従来技術の電磁石の説明図である。
【図11】従来技術の電磁石の説明図である。
【図12】従来の電磁石の磁路の等価電気回路説明図で
ある。
ある。
【図13】別の従来技術の電磁石の説明図である。
【図14】別の従来技術の電磁石の説明図である。
【図15】インピーダンス整合説明グラフである。
【図16】変位量xとパアミアンスPとの関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図17】変位量dP/dxとの関係を示すグラフであ
る。
る。
【図18】摺動間隙の隙間δと(rp+0.5δ)/δ
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
1 コイル 2 ヨーク 3 固定鉄心 4 可動鉄心 5 動作間隙 6 摺動間隙 7 吸引磁極板 8 大径部 9 間隙 11 開口部内周面 12 ヨーク外側端面 13 可動鉄心外周面 14 小径部 15 大径部外周面 21、41 傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上津原 常男 浦和市白幡3丁目1番9号2−601 Fターム(参考) 3H106 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 EE16 EE22 GA11 GA15 GA21 5E048 AA08 AD04 CA04
Claims (5)
- 【請求項1】 ボビンに電線を巻き回したコイル1と、
ボビン孔の一方端に同軸の開口を備えてコイルの外側に
磁路を形成するヨーク2と、ボビン孔の他方端に配置し
てヨークに連結した固定鉄心3と、ヨークの開口からボ
ビン孔に変移自在に挿通し固定鉄心に接触する第1の位
置と固定鉄心から離隔した第2の位置間を移動する可動
鉄心4とからなるプランジャ型電磁石において、前記第
2の位置における可動鉄心外周面とヨーク開口部内周面
との対向面間に間隙を設け、前記第1の位置における可
動鉄心外周面とヨーク開口部内周面との対向面間は細隙
としたことを特徴とする高感度電磁石。 - 【請求項2】 前記間隙はヨーク開口部内周面を大径に
して成形し、前記細隙は可動鉄心の外径を大径にして形
成したことを特徴とする請求項1記載の高感度電磁石。 - 【請求項3】 前記間隙はヨーク開口部内周面と対向す
る部分の可動鉄心の外周面を小径にして形成したことを
特徴とする請求項1記載の高感度電磁石。 - 【請求項4】 前記間隙の反固定鉄心側の端部は前記第
2の位置におけるヨーク開口の外側端面に軸方向で一致
する位置としたことを特徴とする請求項1〜3の何れか
に記載の高感度電磁石。 - 【請求項5】 前記細隙の離隔寸法を可動鉄心の固定鉄
心方向への移動に伴って縮小するように、細隙で対向す
るヨーク開口部内周面と可動鉄心外周面の一方又は双方
を、軸方向に対する傾斜面として形成したことを特徴と
する請求項1〜4の何れかに記載の高感度電磁石。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000177868A JP2001358014A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 高感度電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000177868A JP2001358014A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 高感度電磁石 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001358014A true JP2001358014A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18679393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000177868A Pending JP2001358014A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 高感度電磁石 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001358014A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003514376A (ja) * | 1999-11-09 | 2003-04-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電磁石式アクチュエータ |
JP2010278403A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Denso Corp | リニアアクチュエータ |
JP2014240671A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 日本電産トーソク株式会社 | 電磁弁 |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000177868A patent/JP2001358014A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003514376A (ja) * | 1999-11-09 | 2003-04-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電磁石式アクチュエータ |
JP2010278403A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Denso Corp | リニアアクチュエータ |
JP2014240671A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 日本電産トーソク株式会社 | 電磁弁 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4571189B2 (ja) | ロング比例ストロークフォースモータ | |
CN105531788B (zh) | 电磁继电器 | |
JPH0785449B2 (ja) | 電磁アクチュエータ | |
US3987385A (en) | Constant force solenoid | |
JP5738209B2 (ja) | 電磁継電器 | |
JPWO2015111354A1 (ja) | 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 | |
EP3239995A1 (en) | Solenoid | |
JP2001358014A (ja) | 高感度電磁石 | |
CN1511368A (zh) | 自动对中线性电动机 | |
JP4594468B2 (ja) | 電磁石 | |
JP2018142529A (ja) | 電磁継電器 | |
CN101615477A (zh) | 双锥型盘式比例电磁铁 | |
IL199290A (en) | Lockable magnetic solenoid and its optimization method | |
US11551897B2 (en) | Electromagnetic system | |
JPH0276206A (ja) | プランジャー型電磁石鉄心 | |
CN207968292U (zh) | 一种不等宽度永磁体的大推力直线电机 | |
US20120256716A1 (en) | Solenoid housing with elongated center pole | |
CN100468597C (zh) | 起动用电磁开关 | |
JP2001006925A (ja) | 2方向性比例ソレノイド | |
JP5697552B2 (ja) | 電磁アクチュエータおよびそれを用いた電磁リレー | |
JP3033897B1 (ja) | 電磁石 | |
CN214505174U (zh) | 一种快速响应大行程电磁铁 | |
RU2543512C1 (ru) | Линейный электродвигатель | |
JP3557309B2 (ja) | パンチソレノイド | |
JP2999721B2 (ja) | 電磁石 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030916 |