JP2001358014A - 高感度電磁石 - Google Patents
高感度電磁石Info
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- 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
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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 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030916 |