JP2013039310A - Rotary solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、遊戯球を打ち出す装置に使用され、回転子が所定の回転角度の範囲で往復運動するように構成されたロータリーソレノイドに関する。 The present invention relates to a rotary solenoid that is used, for example, in a device for launching a game ball and configured so that a rotor reciprocates within a predetermined rotation angle range.
従来から遊技球を打ち出す発射装置は多種方式が使用されてきている。図6(a),(b)は最も簡略化されたこの種発射装置の動作原理図を示したものである。装置のベース1の裏面にはロータリーソレノイド2が取り付けられ、ロータリーソレノイド2の回転軸3がベース1を貫通して上面に導出され、この端部にアーム4が取り付けられている。アーム4の先端にはコイルバネ5が装着され、アーム4の回動に伴ってコイルバネ5を介して遊技球6を発射するようになっている。アーム4が回動する回転角度範囲は第1のストッパ7及び第2のストッパ8により設定されている。
図6(a)はアーム4が初期位置に停止している状態で、アーム4はロータリーソレノイド2のコギングトルクにより第1のストッパ7に当接して保持されている。
図6(b)はロータリーソレノイド2の巻線に通電され励磁されることでCW方向にアーム4が回転して、アーム4の先端のコイルバネ5が遊技球6をたたき、遊技球6を発射させた状態を示している。その直後に巻線への通電が遮断され、アーム4は第2のストッパ8に当接することでそれ以上の回転が抑制され、その直後、負(CCW方向)のコギングトルクにより図6(a)の状態に戻る。
Conventionally, various types of launching devices for launching game balls have been used. 6 (a) and 6 (b) show the operation principle of this kind of launching apparatus most simplified. A
FIG. 6A shows a state where the
FIG. 6B shows that the
従来使用されている遊技装置の発射装置としては、例えば特開2004−172353号公報の従来例として記載されたものがある。
図7は2極のインナーロータ型のロータリーソレノイドの構造を示したものであり、同図(a),(b)はそれぞれ平面図,正面図である。ロータリーソレノイドのステータ11は、ロータリーソレノイドの外形を構成する円環状ステータコア12と、ステータコア12の内周の向かい合う位置の2箇所に内方に突出形成された主磁極13と、主磁極13のそれぞれの先端に形成されたステータ突極14と、主磁極13にそれぞれ巻装された巻線15とにより構成され、ステータ11に対向するように設けられたロータ16は、ステータコア12の中心位置に配置されたロータ軸17の周面に各主磁極13のステータ突極14に対向するように固着されたセグメント型のマグネット18とよりなる。このロータリーソレノイドはマグネット磁極数とステータ突極数は同一として構成されている。
As a launching apparatus of a gaming apparatus that has been used in the past, there is one described as a conventional example in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-172353, for example.
FIG. 7 shows the structure of a two-pole inner rotor type rotary solenoid. FIGS. 7A and 7B are a plan view and a front view, respectively. The
図8は図7に示す2極のインナーロータ型のロータリーソレノイドのトルク特性を示すものである。横軸はロータリーソレノイドのロータ16の回転角度であり、縦軸がトルク特性を示しCW方向を正方向としている。図8において、T1はコギングトルク波形、T2は電流値2Aを通電した場合のトルク波形を示す。負のコギングトルクの発生範囲は約90度である。初期位置ではコギングトルクはP点で示す大きさであり、ほぼ25mN・mの負トルクを有していて、そのコギングトルク力により、図6(a)に示すように、アーム4は第1のストッパ7に接触して保持されている。
初期位置での起動トルク値はR点で示され、約50mN・mを得ている。S点は打撃点でのトルクを示し、打撃直後に通電が断たれる。回転角度範囲は215度のR点で通電して、260度のS点で遮断し、約45度の間で巻線に通電していることになる。通電遮断後Q点の負方向のコギングトルク約10mN・mにより初期位置のP点に復帰する。
FIG. 8 shows the torque characteristics of the two-pole inner rotor type rotary solenoid shown in FIG. The horizontal axis represents the rotation angle of the
The starting torque value at the initial position is indicated by point R, and about 50 mN · m is obtained. The point S indicates the torque at the hitting point, and energization is cut off immediately after hitting. The rotation angle range is energized at the R point of 215 degrees, cut off at the S point of 260 degrees, and energized the winding at about 45 degrees. After turning off the power, the point Q returns to the initial point P with a negative cogging torque of about 10 mN · m.
一方、近年では、遊技装置の複雑化と発射装置の簡略化からロータリーソレノイドの薄型化の要求が強く、例えば、特開2007−307306号公報に記載のように、マグネットの磁極数を6、突極数を6として巻線のコイルエンド高さを低減して薄型化を図るものがある。 On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for thin rotary solenoids due to the complexity of gaming devices and the simplification of launching devices. For example, as described in JP 2007-307306 A, the number of magnetic poles of a magnet is 6 Some have 6 poles to reduce the coil end height of the winding to reduce the thickness.
また、現在では、4極のアウターロータ型のロータリーソレノイドも使用されている。図9はアウターロータ型のロータリーソレノイドを示したものであり、同図(a),(b)はそれぞれ平面図,正面図である。ロータリーソレノイドのステータ21は、バックヨークを構成する円環状ステータコア22と、ステータコア22の外周の4箇所等間隔の位置に外方に突出形成された主磁極23と、主磁極23のそれぞれの先端に形成されたステータ突極24と、主磁極23にそれぞれ巻装された巻線25とにより構成され、ステータ21に対向するように設けられたロータ26は、回転自在に支持された円筒状ロータホルダ27の内周面に各主磁極23のステータ突極24に対向するようにマグネット28を固着してなる。マグネット28は周方向に異なる磁極(N極,S極)が4極着磁された円筒状のものを用いる以外に、円弧状の4個のセグメント型を用いることもできる。4極構造では、ステータ21の4ケ所もの主磁極23にそれぞれ巻線25が施されるため、2極構造に比べて主磁極1ケ所の巻線数が半減され、その結果として、巻線コイルエンドが低く抑えられて、全体として薄型化対応が可能となる。6極構造では更に薄型化が図れることになる。
At present, a four-pole outer rotor type rotary solenoid is also used. FIG. 9 shows an outer rotor type rotary solenoid. FIGS. 9A and 9B are a plan view and a front view, respectively. The
図10は、上記した4極のロータリーソレノイドのトルク特性を示すものであり、コギングトルク波形T1及び通電時のトルク波形T2における各点P,Q、R,Sはそれぞれ図8で説明したものに相当する。この場合、負のコギングトルクの発生範囲は45度であるが、初期位置と打球時位置として使用できる回転角度範囲は約30度と狭くなってしまう。 FIG. 10 shows the torque characteristics of the above-described four-pole rotary solenoid. The points P, Q, R, and S in the cogging torque waveform T1 and the torque waveform T2 during energization are the same as those described in FIG. Equivalent to. In this case, the negative cogging torque generation range is 45 degrees, but the rotation angle range that can be used as the initial position and the hitting position becomes as narrow as about 30 degrees.
図11は、コギングトルク波形T1と逆起電力波形T3の位相の関係を示すものである。逆起電力波形T3はトルク定数の瞬時値と同一と考えられるため、巻線に通電すると得られる通電トルク波形T2は逆起電力と相似形である。ロータリーソレノイドの1回転中のコギングトルクの発生回数はマグネット磁極数の4と突極数の4から最小公倍数は4となり1回転で4サイクルである。一方、逆起電力はマグネット磁極数が4であるから、1回転2サイクルである。また、一般的な突極形状では、逆起電力値の零点とコギングトルクの零点は図11のように一致している。 FIG. 11 shows the phase relationship between the cogging torque waveform T1 and the counter electromotive force waveform T3. Since the counter electromotive force waveform T3 is considered to be the same as the instantaneous value of the torque constant, the energization torque waveform T2 obtained when the coil is energized is similar to the counter electromotive force. The number of occurrences of cogging torque during one rotation of the rotary solenoid is 4 for the number of magnetic poles and 4 for the number of salient poles, and the least common multiple is 4. On the other hand, the counter electromotive force is 4 cycles per rotation because the number of magnet magnetic poles is 4. Further, in a general salient pole shape, the zero point of the counter electromotive force value and the zero point of the cogging torque coincide as shown in FIG.
ここで、発射装置に於ける動作回転角度範囲が、発射される遊技球初速度に大きく影響することを説明する。
2個の物体が衝突する場合、第1の物体の質量m1、第2の物体の質量m2、第1の物体の初期速度v1、第2の物体の初期速度v2、第1の物体の衝突後速度v1’、 第2の物体の衝突後速度v2’とすれば、「運動量保存の法則」から次の(1)式が成立する。
m1・v1+m2・v2=m1・v1’+m2・v2’ ・・・・・(1)
また、第1の物体が回転運動している場合は、衝突直前の角速度をω、慣性モーメントをJとすれば、「エネルギー保存の法則」から、(J・ω2)/2=(m1・v1 2)/2であるから、第1の物体の質量は等価的に次の(2)式で表される。
m1=(ω2/v1 2)・J ・・・・・(2)
一方、第1の物体の初期速度は、回転半径をrとすれば、v1=r・ωと表せる。よって、次の(3)式が得られる。
m1=(ω2/(r・ω)2)・J=J/r2 ・・・・・(3)
また、第1の物体の質量m1と第2の物体の質量m2の衝突による反発係数をeとすると、次の(4)式が得られる。
e=(v2’― v1’)/(v1−v2) ・・・・・(4)
第2の物体は衝突直前に停止しているものとすると、v2=0であるから、第2の物体の衝突直後の速度は、(1)式と(4)式から、
v2’=(m1・(1+e)・v1)/(m1+m2)
と表せる。
第1の物体をアーム、第2の物体を遊技球と考えると、
v2’={m1/(m1+m2)}・(1+e)・r・ω
と表せる。
遊技球の質量は5.5gと言われている。またロータリーソレノイドを含むアームの慣性モーメントをJ=700g・cm2、アームの回転半径をr=7cmとすると、m1=14gと計算される。両者の質量は比率的に無視できる値では無いので遊技球の初速度に影響を与える。
Here, it will be described that the operation rotation angle range in the launching device greatly affects the initial velocity of the game ball to be launched.
When two objects collide, the mass m 1 of the first object, the mass m 2 of the second object, the initial velocity v 1 of the first object, the initial velocity v 2 of the second object, Assuming that the post-collision speed v 1 ′ and the second post-collision speed v 2 ′, the following equation (1) is established from “the law of conservation of momentum”.
m 1 · v 1 + m 2 · v 2 = m 1 · v 1 '+ m 2 · v 2 ' (1)
Further, when the first object is rotating, assuming that the angular velocity immediately before the collision is ω and the moment of inertia is J, (J · ω 2 ) / 2 = (m 1 Since v 1 2 ) / 2, the mass of the first object is equivalently expressed by the following equation (2).
m 1 = (ω 2 / v 1 2 ) · J (2)
On the other hand, the initial velocity of the first object can be expressed as v 1 = r · ω, where r is the radius of rotation. Therefore, the following equation (3) is obtained.
m 1 = (ω 2 / (r · ω) 2 ) · J = J / r 2 (3)
Further, when the restitution coefficient due to the collision between the mass m 1 of the first object and the mass m 2 of the second object is e, the following equation (4) is obtained.
e = (v 2 '- v 1') / (v 1 -v 2) ····· (4)
Assuming that the second object is stopped immediately before the collision, v 2 = 0. Therefore, the speed immediately after the collision of the second object is obtained from the equations (1) and (4):
v 2 ′ = (m 1 · (1 + e) · v 1 ) / (m 1 + m 2 )
It can be expressed.
Considering the first object as an arm and the second object as a game ball,
v 2 '= {m 1 / (m 1 + m 2 )} · (1 + e) · r · ω
It can be expressed.
The mass of the game ball is said to be 5.5 g. If the inertia moment of the arm including the rotary solenoid is J = 700 g · cm 2 , and the rotation radius of the arm is r = 7 cm, m 1 = 14 g is calculated. Since the mass of both is not a value that can be ignored in proportion, it affects the initial velocity of the game ball.
同一形状で同一構造のロータリーソレノイドとアームを使用した場合では、遊技球の衝突直後の初速度は、打撃時のアーム角速度によりほぼ決まると言える。アーム角速度を大きく取るには、起動トルクを大きくとることと、回転角度範囲を広く取ることが重要であり、これにより、アームの加速領域を長くし、アームと球技球の衝突直前のアーム角速度ωを大きくすることができ、球技球の初速度を大きくすることができる。 When a rotary solenoid and an arm having the same shape and the same structure are used, it can be said that the initial velocity immediately after the collision of the game ball is almost determined by the arm angular velocity at the time of hitting. In order to increase the arm angular velocity, it is important to increase the starting torque and to widen the rotation angle range, thereby extending the acceleration region of the arm and increasing the arm angular velocity ω immediately before the collision between the arm and the ball game ball. Can be increased, and the initial speed of the ball game ball can be increased.
特開2004−172353号公報のような2極のロータリーソレノイドの構造では、巻線がステータ主磁極の2ケ所に集中するため、コイルエンドが高くなるという欠点が生じ、結果的にロータリーソレノイドの薄型化には対応できない。 In the structure of the two-pole rotary solenoid as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-172353, since the windings are concentrated at two places on the stator main magnetic pole, there is a drawback that the coil end becomes high, resulting in a thin rotary solenoid. It is not possible to cope with the conversion.
また、特開2007−307306号公報に記載のものは、マグネットの磁極数を6、突極数を6として薄型化が可能であるが、コギングトルクが負に連続して発生する角度が30度であり、使用できる回転角度範囲は20度程度と推定される。上述したように回転角度範囲が狭いと、アームの加速領域が不十分で、打撃時の角速度を大きくできない。結果として遊技球の初速が得られにくいという欠点がある。 Further, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-307306 can be thinned by setting the number of magnetic poles of the magnet to 6 and the number of salient poles to 6, but the angle at which the cogging torque is continuously generated negatively is 30 degrees. The usable rotation angle range is estimated to be about 20 degrees. As described above, if the rotation angle range is narrow, the acceleration region of the arm is insufficient, and the angular velocity at the time of impact cannot be increased. As a result, there is a drawback that it is difficult to obtain the initial speed of the game ball.
また、従来の4極の構造については、図10と図11に示すように、初期位置での逆起電力値が小さいので起動トルクが小さいことと、動作角度範囲が狭いことで加速性が悪いという大きな問題がある。加速性が悪いと遊技球の初速度が小さくなり、目的の位置まで飛ばせない状態も発生する。更に、速度が小さいため、巻線に通電される時間が長くなり、ロータリーソレノイド自体の温度上昇値も大きくなってしまう。また、遊技機器を設置する店舗では、大きな電力設備が必要になるため、省エネルギー化も重要視される。 Further, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the conventional four-pole structure has poor acceleration performance due to the small starting torque and the narrow operating angle range because the back electromotive force value at the initial position is small. There is a big problem. If the acceleration is poor, the initial velocity of the game ball becomes small, and a state where it cannot fly to the target position also occurs. Furthermore, since the speed is low, the time for energizing the windings becomes long, and the temperature rise value of the rotary solenoid itself also increases. In addition, in stores where game machines are installed, large power facilities are required, so energy saving is also important.
本発明は、上記問題点に留意してなされたものであり、4極構造で上述した問題点を解決し、薄型で高効率に駆動可能で、回転角度範囲も大きく設定できるロータリーロレノイドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and provides a rotary lorenoid that solves the above-mentioned problems with a four-pole structure, can be driven thinly and with high efficiency, and can set a large rotation angle range. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明のロータリーソレノイドにあっては、4極構造でコイルエンド高さを低減し、コギングトルクが連続して負となる発生範囲を45度から広げる構造で、逆起電力波形とコギングトルク波形の位相をシフトするために、マグネットと突極の空隙を不均一にする。結果的に初期位置での逆起電力値が大きく得られることで、起動トルクも大きくなり、動作角度範囲の広がりとの相乗効果で遊技球の初速度を大きく取ることが出来る。 In order to achieve the above object, the rotary solenoid of the present invention has a four-pole structure that reduces the coil end height and expands the generation range where the cogging torque is continuously negative from 45 degrees. In order to shift the phase of the electromotive force waveform and the cogging torque waveform, the gap between the magnet and the salient pole is made non-uniform. As a result, a large back electromotive force value at the initial position is obtained, so that the starting torque is also increased, and the initial velocity of the game ball can be increased by a synergistic effect with the expansion of the operating angle range.
逆起電力波形の半周期の平均値よりも、使用する回転角度範囲での逆起電力平均値が大きな範囲で使用することで、高効率に遊技球の初速度を確保できることになる。 By using the counter electromotive force average value in the range of the rotation angle to be used in a range larger than the average value of the half cycle of the counter electromotive force waveform, the initial velocity of the game ball can be secured with high efficiency.
本発明によれば、以下に記載のような優れた特徴を有し遊技球発射装置用としても好適なロータリーソレノイドが構成できる。
(1)ロータリーソレノイドを4極構造とし、巻線のコイルエンド部分を薄くでき、例えば薄型の遊技機器にも適用できる。
(2)初期位置で起動トルクが大きく取れて、アームの加速性が向上し、遊戯機器に適用した場合には、遊技球の初速度を向上させることができる。
(3)例えば遊戯機器に適用した場合における初期位置と打球時位置の動作角度範囲を広げることができ、遊技球の初速度を向上できる。
(4)初期位置と打球時位置間の負のコギングトルク特性が適正に得られ、アームを安定して駆動できる。
(5)通電時間が短縮され、ロータリーソレノイド自体の発熱を低減できる。また、高効率化が図れる。
According to the present invention, a rotary solenoid having excellent features as described below and suitable for a game ball launching device can be configured.
(1) The rotary solenoid has a four-pole structure, and the coil end portion of the winding can be made thin. For example, the rotary solenoid can be applied to a thin game machine.
(2) A large starting torque can be obtained at the initial position, the acceleration of the arm is improved, and when applied to a game machine, the initial speed of the game ball can be improved.
(3) For example, when applied to a game machine, the operating angle range between the initial position and the hitting ball position can be expanded, and the initial velocity of the game ball can be improved.
(4) A negative cogging torque characteristic between the initial position and the hitting position can be appropriately obtained, and the arm can be driven stably.
(5) The energization time is shortened and the heat generation of the rotary solenoid itself can be reduced. Moreover, high efficiency can be achieved.
以下、図面によって本発明の実施形態について説明する。
<一実施形態>
本発明によるロータリーソレノイドの一実施形態を図1〜図5を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<One Embodiment>
An embodiment of a rotary solenoid according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の一実施形態によるロータリーソレノイドの構造を示したものである。ロータリーソレノイドのベースとなるハウジング30に軸受ボックス32が固定され、この軸受ボックス32にステータ34が支持されている。ステータ34は回転中心と同心状に配置されバックヨークとなる円環状ステータコア35と、ステータコア35の外周の4箇所等間隔の位置に径方向外方に向けて突出形成された4個の主磁極36と、主磁極36のそれぞれの先端に形成されたステータ突極37と、各主磁極36にそれぞれ巻装された巻線38とにより構成されている。ステータ34に対向するように設けられたロータ40は、回転自在に支持された円筒状周壁を有する逆カップ状のロータホルダ41と、ロータホルダ41の周壁内周面に各主磁極36のステータ突極37に対向するように装着された円筒状マグネット42と、ロータホルダ41の天壁の中央部に固着された回転軸43とにより構成されている。回転軸43はステータコア35の内周部に挿通され、軸受ボックス32において回転自在に支持されている。実際には、軸受ボックス32の一部がステータコア35に内嵌され、回転軸43がこの軸受ボックス32に保持された軸受にて支持されている。マグネット42は周方向に異なる磁極が4極着磁された円筒状のものが用いられているが、これ以外に、円弧状の4個のセグメント型マグネットを用いることもできる。
FIG. 1 shows a structure of a rotary solenoid according to an embodiment of the present invention. A
ここで、ステータ34の各ステータ突極37外周面とロータ40のマグネット42内周面との間の空隙には、不均一部分44が設けられている。より具体的には、ステータ突極37の外周部の一部を切除した形状にすることにより不均一部分44が形成され、この切除した形状がステータ突極37の周方向中心部から時計方向側に向かうに従い徐々に切除深さを大きくした形に設定されている。こうすることで、トルク特性とコギングトルク特性の位相がずれ、更に連続する負のコギングトルクの発生範囲を増加させるように構成することができる。
Here, a
図3は、本発明のロータリーソレノイドのコギングトルク波形T1と逆起電力波形T3の位相関係を示すものである。図11の従来の均一空隙のものと比較して、コギングトルク波形T1と逆起電力波形T3の位相関係がずれていることが分かる。図3のVaは逆起電力波形の半周期の平均値であり、Veは初期位置と打撃時位置の角度範囲での逆起電力波形の平均値である。従来の均一空隙のものは、Va>Veであるが、本発明のものはVa<Veであることが分かる。その結果、本発明では初期位置での逆起電力値が大きい点から起動するため、起動トルクも大きな値が得られる。 FIG. 3 shows the phase relationship between the cogging torque waveform T1 and the counter electromotive force waveform T3 of the rotary solenoid of the present invention. It can be seen that the phase relationship between the cogging torque waveform T1 and the counter electromotive force waveform T3 is deviated from that of the conventional uniform gap shown in FIG. In FIG. 3, Va is an average value of a half cycle of the counter electromotive force waveform, and Ve is an average value of the counter electromotive force waveform in an angle range between the initial position and the position at the time of hitting. It can be seen that the conventional uniform gap has Va> Ve, but the present invention has Va <Ve. As a result, in the present invention, starting is performed from the point where the back electromotive force value at the initial position is large, so that a large starting torque can be obtained.
図2は、本発明によるロータリーソレノイドのトルク特性を示すものである。横軸はロータリーソレノイドの回転角度であり、縦軸がトルク特性を示しCW方向を正方向としている。同図においてT1はコギングトルク特性、T2は電流値2Aを通電した場合のトルク特性を示す。初期位置ではコギングトルクT1の大きさはP点であり、ほぼ50mN・mの負トルクを有しており、このロータリーソレノイドを図6で説明した遊戯機器の発射装置に適用した場合、P点のコギングトルク力により、図6のアーム4は第1のストッパ7に接触して保持される。初期位置での起動トルク値はR点で示され、約180mN・mを得ている。S点は打撃点でのトルクを示し、打撃直後に通電が切断され、Q点の負方向のコギングトルクにより、初期位置のP点に復帰する。連続する負のコギングトルクの発生範囲は52度であり、回転角度範囲は約42度を確保できる。
FIG. 2 shows the torque characteristics of the rotary solenoid according to the present invention. The horizontal axis represents the rotation angle of the rotary solenoid, and the vertical axis represents torque characteristics, with the CW direction being the positive direction. In the figure, T1 represents cogging torque characteristics, and T2 represents torque characteristics when a current value of 2A is energized. At the initial position, the cogging torque T1 has a point P, which has a negative torque of approximately 50 mN · m. When this rotary solenoid is applied to the game machine launching device described with reference to FIG. The
図4は、前記図9で説明した従来の4極構造のロータリーソレノイドと本発明の一実施形態によるロータリーソレノイドとの起動特性をシミュレーションにより比較したものである。横軸は通電開始後の時間を示し、上段は機械的な回転角度、下段はアーム4の回転角速度をそれぞれ示す。
FIG. 4 shows a comparison of the starting characteristics of the conventional four-pole rotary solenoid described in FIG. 9 and the rotary solenoid according to the embodiment of the present invention by simulation. The horizontal axis indicates the time after the start of energization, the upper row indicates the mechanical rotation angle, and the lower row indicates the rotation angular velocity of the
従来のロータリーソレノイドにおいては、特性曲線H1、H2に示すように、回転角度が所定角度(例えば40度)に達する迄に約28msを要していたのに対し、本発明のロータリーソレノイドにおいては、特性曲線H3,H4に示すように、起動から16msで所定角度(機械角約40度)に達し、その時の角速度は50rad/sである。従来の4極のロータリーソレノイドの約2倍の角速度が得られ、遊技球の初速度も2倍近くが得られることがわかる。 In the conventional rotary solenoid, as shown in the characteristic curves H1 and H2, it takes about 28 ms for the rotation angle to reach a predetermined angle (for example, 40 degrees), whereas in the rotary solenoid of the present invention, As shown in the characteristic curves H3 and H4, a predetermined angle (mechanical angle of about 40 degrees) is reached in 16 ms from the start, and the angular velocity at that time is 50 rad / s. It can be seen that the angular velocity about twice that of the conventional four-pole rotary solenoid can be obtained, and the initial velocity of the game ball can be almost doubled.
図5は本発明の他の実施形態によるロータリーソレノイドの構造を示したものである。図5において、図1と同一符号のものは同一もしくは相当するものを示すものとする。
この実施形態では、ステータ突極36とマグネット42との空隙が周方向において均一の状態でも、トルク特性とコギングトルク特性の位相をずらすことが可能な構造を提供するものである。すなわち、この実施形態では、ハウジング30におけるマグネット42の端面との対応する位置の内周側に軟磁性材料からなる金属体50を配置したことを特徴とするものである。具体的には、この金属体50は、図5(a)に示すように、固定子34の一つの主磁極36のステータ突極37の中央から反時計方向に偏倚した部分に軸方向に対向して配置されている。
FIG. 5 shows a structure of a rotary solenoid according to another embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
This embodiment provides a structure capable of shifting the phases of torque characteristics and cogging torque characteristics even when the gap between the stator
このように、軟磁性材料からなる金属体50を設けることにより、この金属体50にマグネット磁極が吸引されることで、ロータとステータとの周方向エアギャップの磁束分布に不均一性が生じ、上述したステータ突極とマグネットとの空隙磁束分布が不均一に生じるトルク特性とコギングトルク特性の位相関係と同等の特性を得ることが可能となる。
Thus, by providing the
上述のような金属体50は、図5(a)のように、一つの主磁極36のステータ突極37に対応して設ける以外に、同図に1点鎖線に示すように、隣り合う2つの主磁極36のそれぞれのステータ突極37に対応して2つの金属体50,52を設けるようにしてもよい。
また、一実施形態のような空隙の不均一性構造と、他の実施形態のような軟磁性材料の金属体配置構造とを組み合わせる方法も有効な手段である。
As shown in FIG. 5A, the
Further, a method of combining the non-uniform structure of voids as in one embodiment and the metal body arrangement structure of soft magnetic material as in other embodiments is also an effective means.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した範囲において種々の変形が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range described in the claim.
本発明によれば、薄形の遊技機器に組み込まれる発射装置の動力源として使用されるロータリーソレノイドとして、最適な構造・形態・特徴を保有するため、薄形形状、高トルクによる消費電力の低減、回転角度の増加による球技球の初速度アップ等、全ての特性面の改善がコストアップせずに達成できるという、格別の効果を有するロータリーソレノイドが構成されることになり、広く適用が可能である。 According to the present invention, as a rotary solenoid used as a power source of a launching device incorporated in a thin gaming machine, it has an optimal structure, form, and features, so it has a thin shape and low power consumption due to high torque. It is possible to apply a wide range of rotary solenoids that have a special effect that all characteristics can be improved without increasing costs, such as increasing the initial speed of a ball game ball by increasing the rotation angle. is there.
34 ステータ
36 主磁極
37 ステータ突極
38 巻線
40 ロータ
42 マグネット
44 不均一空隙
50,52 金属体
34
Claims (4)
前記マグネットの磁極数を4、前記ステータ突極の数を4とし、回転角45度区間の範囲を超えて負のコギングトルクが連続して生じ、この角度内で回転角動作範囲を35度以上に設定し、逆起電力波形の半周期の平均値よりも、使用する回転角度範囲での逆起電力平均値が大きくなるように設定したことを特徴とするロータリーソレノイド。 A rotor having a ring-shaped magnet integrated with an output shaft that is rotatably supported and having NS magnetic poles magnetized in the circumferential direction on the inner circumferential surface, and a gap between the inner circumference and the radial direction of the magnet. A stator having a winding on each main magnetic pole extending in the inner circumferential direction from the stator salient pole, and energizing the winding to cause the output shaft to have a predetermined In the rotary solenoid that rotates in the rotation angle range,
The number of magnetic poles of the magnet is 4 and the number of stator salient poles is 4, and negative cogging torque is continuously generated beyond the range of 45 ° rotation angle, and the rotation angle operating range is 35 ° or more within this angle. A rotary solenoid characterized in that the average value of the counter electromotive force in the rotation angle range to be used is larger than the average value of the half cycle of the counter electromotive force waveform.
A rotary solenoid according to any one of claims 1 to 3, wherein an output shaft of the rotor is connected to an arm of a launching device, and a game ball is launched through the arm by the rotation of the rotary solenoid. Game ball launcher.
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