JP3634758B2

JP3634758B2 - Electromagnet unit and solenoid valve using the electromagnet unit

Info

Publication number: JP3634758B2
Application number: JP2001039639A
Authority: JP
Inventors: 博山本
Original assignee: 日本精器株式会社
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP2002246226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動位置で可動鉄心を保持するための電気エネルギー消費の無駄をなくすとともに、コイルの発熱を大幅に小さくすることができる電磁石ユニット及びこの電磁石ユニットを用いた電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁弁等に用いられる電磁石ユニットにおいては、可動鉄心を後端側にばねによって付勢して配設するとともに、先端側に配設した電磁石によって、可動鉄心を付勢力に抗して吸着することにより移動させるようになっている。
【０００３】
すなわち、この電磁石ユニットは、電磁石に通電して可動鉄心を移動させることにより、可動鉄心から延設された作動軸を介して開弁等を行う一方、通電を止めて電磁石を消磁し、可動鉄心をばねの付勢力によって元の位置に復帰させることにより、弁を閉じるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電磁石ユニットでは、開弁状態を保つ場合は、開弁動作を終了した後も可動鉄心をばねに抗して保持する必要があり、このため、動作を終了したにもかかわらず、電磁石の励磁のために通電を続けなければならない。
すなわち、上記従来の電磁石ユニットでは、動作が終了し仕事が済んだ後においてもコイルに電流を流し続けることから、電気エネルギーを無駄に消費するばかりでなく、このエネルギーによって電磁石の温度を上昇させ、コイルや周辺の部品等に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の電磁弁等に用いられる電磁石ユニットが有する問題点に鑑み、移動位置で可動鉄心を保持するための電気エネルギー消費の無駄をなくすとともに、コイルの発熱を大幅に小さくすることができる電磁石ユニット及びこの電磁石ユニットを用いた電磁弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１発明の電磁石ユニットは、先端側と後端側とに移動可能に配設された可動鉄心と、該可動鉄心を巻回し、通電により可動鉄心を励磁するコイルと、可動鉄心の先端側と後端側とにそれぞれ配設され、可動鉄心と対向する吸着面を同じ極性とした１対の永久磁石とを備えた電磁石ユニットにおいて、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この電磁石ユニットは、コイルに通電し、可動鉄心を励磁して引き合う方の永久磁石側に移動させると、可動鉄心が永久磁石に吸着され、コイルの電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイルの発熱を大幅に小さくし、コイルや周辺の部品の寿命を向上させることができる。
また、可動鉄心を復帰させる場合は、コイルに逆向きに通電することにより、可動鉄心を反対側の永久磁石に移動して吸着させ、その位置に保持することができる。
【０００８】
また、本第２発明の電磁石ユニットは、先端側と後端側とに移動可能に配設された可動鉄心と、該可動鉄心を巻回し、通電により可動鉄心を励磁するコイルと、可動鉄心の先端側又は後端側のいずれかの側に配設された永久磁石と、可動鉄心を永久磁石と反対側に付勢するばねとを備えた電磁石ユニットにおいて、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この電磁石ユニットは、コイルに通電し、可動鉄心を励磁して永久磁石側に移動させると、可動鉄心がばねに抗して永久磁石に吸着され、コイルの電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイルの発熱を大幅に小さくし、コイルや周辺の部品の寿命を向上させることができる。
また、可動鉄心を復帰させる場合は、コイルに逆向きに通電することにより、可動鉄心を永久磁石と反発させるとともに、ばねの付勢力により反対側に移動させ、その位置に保持することができる。
【００１０】
そして、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けることにより、可動鉄心を移動させた後、通電を止めた際に、蓄電部材から逆向きの電流がコイルに流れ、可動鉄心を自動的に復帰させることができるとともに、可動鉄心が復帰するまでの時間を簡便かつ低コストに調整することができる。
【００１１】
そして、これらの電磁石ユニットは、電磁弁の弁の駆動機構として用いることができ、それぞれ上記の作用を奏する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁石ユニット及びこの電磁石ユニットを用いた電磁弁の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図２に、本発明の電磁石ユニットの一実施例を示す。
この電磁石ユニットは、図１に示すように、シリンダ１内で、先端２ａ側と後端２ｂ側とに移動可能に配設された可動鉄心２と、可動鉄心２にシリンダ１を介して巻回され、通電により可動鉄心２を励磁するコイル３と、可動鉄心２の先端２ａ側と後端２ｂ側とにそれぞれ配設され、可動鉄心２と対向する吸着面４、５を同じ極性（互いに反発する極性）とした先端側永久磁石６及び後端側永久磁石７とを備えている。
【００１４】
シリンダ１は、非磁性体のチューブによって構成され、可動鉄心２は、先端側に作動軸９を備えて、シリンダ１内に摺動可能に配設されている。
コイル３は、シリンダ１に巻回されることにより、間接的に可動鉄心２の周囲を巻回している。このコイル３は、通電する直流電流を正逆に切り替えることにより、可動鉄心２の先端２ａ側と後端２ｂ側の励磁極性を切り替えることができる。
【００１５】
また、先端側永久磁石６及び後端側永久磁石７は、それぞれシリンダ１の端部に外嵌された穴あき円盤状の本体６ａ、７ａと、本体６ａ、７ａに固定された固定コア６ｂ、７ｂとを備え、各固定コア６ｂ、７ｂの対向部が、可動鉄心２の吸着面４、５として形成されている。
これにより、可動鉄心２は、その移動ストロークの両端で、先端側永久磁石６の固定コア６ｂ又は後端側永久磁石７の固定コア７ｂのいずれかに吸着保持される。
【００１６】
また、この先端側永久磁石６と後端側永久磁石７は、継鉄８によって連結されるとともに、先端側永久磁石６の固定コア６ｂの中心の孔には、可動鉄心２の作動軸９が嵌挿されている。
【００１７】
この電磁石ユニットでは、コイル３に直流電流を流すと可動鉄心２が励磁されるが、磁力の向きが同じとなる永久磁石６又は永久磁石７と可動鉄心２との間には吸着力が生じる。
このとき、もう一方の永久磁石７又は永久磁石６は極性が同じであるため、可動鉄心２の他端側でコイル３の励磁によって生じる磁力の向きと永久磁石の磁力の向きが反対になり、可動鉄心２との間に反発力が生じる。
【００１８】
可動鉄心２は、この吸着力と反発力の作用によって、吸着側の永久磁石６又は永久磁石７に向かって移動し吸着される。
可動鉄心２は、永久磁石６又は永久磁石７に一旦吸着されると、コイル３ヘの通電を遮断しても吸着状態がそのまま維持される。
したがって、可動鉄心２の初期位置がどちら側にあっても、可動鉄心２はコイル３に通電される直流電流の向きによって決まった方向に吸着される。
【００１９】
すなわち、この電磁石ユニットでは、コイル３に通電し、可動鉄心２を励磁して引き合う方の永久磁石６又は永久磁石７側に移動させると、可動鉄心２が永久磁石６又は永久磁石７に吸着され、コイル３の電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心２を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイル３の発熱を大幅に小さくし、コイル３や周辺の部品の寿命を向上させることができる。
【００２０】
また、可動鉄心２を復帰させる場合は、コイル３に逆向きに通電することにより、可動鉄心２を反対側の永久磁石６又は永久磁石７に移動して吸着させ、その位置に保持することができる。
【００２１】
一方、上記実施例の電磁石ユニットは、例えば、図２に示す簡単な電気制御回路を組み合わせることにより、電磁石ユニットが作動した直後からの連続通電状態における定常時電流を、従来の電磁石ユニットの１／１００以下とすることができる。
【００２２】
この電気制御回路は、供給電源１０とコイル３との間にコンデンサ１１を直列に接続するとともに、コイル３への通電の有無を検知して作動するスイッチング回路１２を備えている。
すなわち、この電気制御回路は、コイル３に通電して可動鉄心２が励磁されると同時に、制御部に内蔵されたコンデンサ１１、例えば、容量が１００μＦ程度の小形の電解コンデンサが充電され、通電電流が切れるとスイッチング回路１２が切り替わり、コンデンサ１１に蓄えられていたエネルギーを電源として、コイル３に逆向きの電流を流すようにし、可動鉄心２を瞬時に復帰させる。
【００２３】
このとき、コンデンサ１１のエネルギーはコイル３で消費され、コンデンサ１１は短時間でエネルギーを４出し初期状態に戻る。
【００２４】
これにより、可動鉄心２を移動させた後、通電を止めた際に、コンデンサ１１から逆向きの電流がコイル３に流れ、可動鉄心２を自動的に復帰させることができる。
【００２５】
この場合、コイル３の励磁によって可動鉄心２が永久磁石に吸着保持された直後には、コンデンサ１１への充電が完了して充電電流がゼロとなるため、コイル３に流れていた電流もゼロとなる。
すなわち、この電磁石ユニットでは、通電した瞬間だけコイル３に電流が流れ、その後通電が続いても、もはや電流は流れないということになる。
【００２６】
なお、図２に示す電気制御回路は、原理を説明するための制御回路であり、実際の場合は、集積回路を用いたより簡単な無接点電子回路で以て構成することができ、例えば、上記コンデンサによるコイルへの短時間の通電は、簡単なタイマーを用いても実施することができる。
【００２７】
また、上記に説明した電磁石ユニットでは、コイル３への通電が遮断されると同時にコンデンサ１１に蓄えられたエネルギーをコイル３に流すようにしているが、このコンデンサ１１の電流を時間を遅らせてコイル３に流すことにより、可動鉄心２を遅らせて復帰させる遅延機能を付加することができる。
【００２８】
その具体的な方法としては、電気制御回路に、コンデンサ１１の蓄電エネルギーからのごく微弱な電流で作動する簡単な電子ＣＲタイマー（図示省略）を付加し、コイル３への通電が遮断された時点でこのタイマーが計時するようにし、設定した時間の経過後にコンデンサ１１のエネルギーをコイル３に流すようにする。
【００２９】
このように、コンデンサ１１からコイル３への通電を遅延する遅延回路を設けることにより、可動鉄心２が復帰するまでの時間を自在に調整することができ、これにより、例えば、遅延電磁弁の開弁時間等を自由に設定することができる。
【００３０】
次に、図３に、上記電磁石ユニットを、電磁弁の弁の駆動機構として用いるようにした本発明の電磁弁の一実施例を示す。
【００３１】
この電磁弁は、真空回路の真空度を破壊する真空破壊弁であり、電磁石ユニットの作動軸９の先端に、真空側通路１３と大気側通路１４とを遮断する弁１５を備えている。
なお、本実施例の電磁石ユニットは、図１〜図２で説明した電磁石ユニットと基本構成が同じであるため、同一符号を付すことにより、詳しい説明は省略する。
【００３２】
この真空破壊弁では、例えば、コイル３に通電し可動鉄心２を励磁すると、可動鉄心２が先端側永久磁石６の方に移動することにより作動軸９が下降し、弁１５が押し下げられて弁１５が閉じた状態となる。
【００３３】
そして、可動鉄心２が吸着保持された後には、コンデンサ１１への充電が完了して充電電流がゼロとなるため、コイル３に流れていた電流もゼロとなり、スイッチング回路１２が切り替わって、コンデンサ１１がコイル３に逆向きの電流を流そうとするが、遅延回路がコンデンサ１１の電流を遅延してコイル３に流すことから、可動鉄心２は設定時間が経過した後に復帰することになる。
【００３４】
したがって、この真空破壊弁では、コイル３に一瞬通電するだけで、弁１５を閉じるとともに、閉じた弁１５を設定時間だけその状態に保ち、この設定時間の経過後に弁１５を自動的に開くことができる。
【００３５】
また、従来の真空破壊弁は、計時機構としてエアーダッシュポットタイマーを用いていたが、このため、真空破壊弁の構造が複雑になるばかりでなく、形状も大きくなり、また製造原価も高いものとなっていた。
【００３６】
これに対して、本実施例の真空破壊弁では、遅延回路を備えた電気制御回路によって弁１５の開閉時間を制御できることから、真空破壊弁を小形・軽量化するとともにコストダウンを図り、さらに省電力化を実現することが可能になる。
【００３７】
なお、本発明の電磁弁の構成は、真空破壊弁以外にも採用することができ、例えば、保持型電磁弁（ダブルソレノイド弁）として構成しても効果的である。
従来の保持型電磁弁は２組のパイロット弁を備えているのが一般的で、中にはこの２組のパイロット弁を電磁弁本体の片側にまとめて配置したものもあるが、いずれにしてもパイロット弁が２組必要なことから、これに対応して、電磁石も２組必要になる。
本発明の電磁石ユニットの構成を応用することにより、１組の電磁石とパイロット弁で同様の働きをさせることができ、簡易な機構で、小形・軽量化した保持型電磁弁を提供することができるものとなる。
【００３８】
さらに、図４に、本発明の電磁石ユニットの第２実施例を示す。この場合、第１実施例と同一部材は、同一符号を記すことによりその説明を省略する。
この電磁石ユニットでは、前記第１実施例の電磁石ユニットの２個の電磁石の一方を、可動鉄心を永久磁石と反対側に付勢するばねによって代用している。
すなわち、この電磁石ユニットは、先端２ａ側と後端２ｂ側とに移動可能に配設された可動鉄心２と、該可動鉄心２を巻回し、通電により可動鉄心２を励磁するコイル３と、可動鉄心２の後端２ｂ側に配設された永久磁石１６と、可動鉄心２の後端２ｂ側に配設され、可動鉄心２を永久磁石１６と反対側に付勢するばね１７とを備えている。
可動鉄心２が移動可能に嵌挿されたシリンダ１の先端側には、ばね１７により付勢された可動鉄心２のストッパ１ａが形成されている。
なお、永久磁石１６は、可動鉄心２の先端２ａ側又は後端２ｂ側のいずれの側にも配設することができ、また、ばねは、押圧ばねや引っ張りばねを適宜選択して用いることにより、可動鉄心２の先端２ａ側又は後端２ｂ側のいずれの側にも配設することができる。
【００３９】
かくして、この電磁石ユニットは、コイル３に通電し、可動鉄心２を励磁して永久磁石１６側に移動させると、可動鉄心２がばね１７に抗して永久磁石１６に吸着され、コイル３の電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心２を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイルの発熱を大幅に小さくし、コイルや周辺の部品の寿命を向上させることができる。
また、可動鉄心２を復帰させる場合は、コイル３に逆向きに通電することにより、可動鉄心２を永久磁石１６と反発させるとともに、ばね１７の付勢力により反対側に移動させ、その位置に保持することができる。
【００４０】
以上、本発明の電磁石ユニット及びこの電磁石ユニットを用いた電磁弁について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、電磁石に電気を供給する手段として、コンデンサのほか、制御回路等の他の任意の電力供給手段を用いることができる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００４１】
【発明の効果】
本第１発明の電磁石ユニットによれば、コイルに通電し、可動鉄心を励磁して引き合う方の永久磁石側に移動させると、可動鉄心が永久磁石に吸着され、コイルの電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイルの発熱を大幅に小さくし、コイルや周辺の部品の寿命を向上させることができ、製造コスト及び維持コストの低廉な電磁石ユニットを得ることができる。
【００４２】
また、本第２発明の電磁石ユニットによれば、コイルに通電し、可動鉄心を励磁して永久磁石側に移動させると、可動鉄心がばねに抗して永久磁石に吸着され、コイルの電流を遮断してもその位置に保持されることから、従来のように可動鉄心を保持するための通電が不要となり、これにより、電気エネルギー消費の無駄をなくして省電力化を図るとともに、このエネルギー消費によるコイルの発熱を大幅に小さくし、コイルや周辺の部品の寿命を向上させることができる。
また、可動鉄心を復帰させる場合は、コイルに逆向きに通電することにより、可動鉄心を永久磁石と反発させるとともに、ばねの付勢力により反対側に移動させ、その位置に保持することができる。
【００４３】
そして、両発明の電磁石ユニットは、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けることにより、可動鉄心を移動させた後、通電を止めた際に、蓄電部材から逆向きの電流がコイルに流れ、可動鉄心を自動的に復帰させることができるとともに、可動鉄心が復帰するまでの時間を簡便かつ低コストに調整することができる。
【００４４】
また、両発明の電磁石ユニットは、電磁弁の弁の駆動機構として用いることができ、それぞれ上記の電磁石ユニットの奏する作用効果を発揮する電磁弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁石ユニットの一実施例を示す断面図である。
【図２】同実施例の電気制御回路を示す説明図である。
【図３】本発明の電磁弁の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の電磁石ユニットの第２実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１シリンダ
１ａストッパ
２可動鉄心
２ａ先端
２ｂ後端
３コイル
４吸着面
５吸着面
６先端側永久磁石
７後端側永久磁石
８継鉄
９作動軸
１０電源
１１コンデンサ
１２スイッチング回路
１３真空側通路
１４大気側通
１５弁
１６永久磁石
１７ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnet unit capable of eliminating waste of electric energy consumption for holding a movable iron core at a moving position and greatly reducing the heat generation of a coil, and an electromagnetic valve using the electromagnet unit.
[0002]
[Prior art]
In an electromagnet unit used in a conventional solenoid valve or the like, the movable iron core is urged and arranged on the rear end side by a spring, and the movable iron core is attracted against the urging force by the electromagnet arranged on the front end side. To move it.
[0003]
That is, this electromagnet unit opens the valve etc. via an operating shaft extending from the movable iron core by energizing the electromagnet and moving the movable iron core, while de-energizing the electromagnet by de-energizing the movable iron core. Is returned to its original position by the biasing force of the spring, so that the valve is closed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional electromagnet unit, in order to keep the valve open state, it is necessary to hold the movable iron core against the spring even after the valve opening operation is finished. In order to excite the electromagnet, the energization must be continued.
That is, in the conventional electromagnet unit, since the current continues to flow through the coil even after the operation is finished and the work is completed, not only is electric energy consumed wastefully, but the temperature of the electromagnet is increased by this energy, There was a problem of adversely affecting the coil and surrounding parts.
[0005]
In view of the problems of the electromagnet unit used in the above-described conventional electromagnetic valve, the present invention eliminates the waste of electric energy consumption for holding the movable iron core at the moving position and significantly reduces the heat generation of the coil. It is an object of the present invention to provide an electromagnet unit that can perform the above and an electromagnetic valve using the electromagnet unit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electromagnet unit according to the first aspect of the present invention includes a movable iron core movably disposed at a front end side and a rear end side, and a coil that winds the movable iron core and energizes the movable iron core by energization. And a pair of permanent magnets arranged on the front end side and the rear end side of the movable iron core and having the same polarity as the attracting surface opposite to the movable iron core , a power storage member when the coil is energized An electric control circuit for charging current to the coil in a reverse direction at the time of cutting off the energization to the coil, and storing the electric power of the power storage member for delaying the energization from the power storage member to the coil A delay circuit including an electronic CR timer operated by energy is provided .
[0007]
In this electromagnet unit, when the coil is energized and the movable iron core is excited and moved to the attracting permanent magnet side, the movable iron core is attracted to the permanent magnet and is held in that position even if the coil current is cut off. Therefore, it is not necessary to energize to hold the movable iron core as in the prior art, thereby eliminating the waste of electric energy consumption and saving power, and greatly reducing the heat generation of the coil due to this energy consumption, The life of the coil and surrounding parts can be improved.
When returning the movable iron core, by energizing the coil in the opposite direction, the movable iron core can be moved and attracted to the permanent magnet on the opposite side and held in that position.
[0008]
The electromagnet unit according to the second aspect of the invention includes a movable iron core movably disposed at the front end side and the rear end side, a coil wound around the movable iron core and energizing the movable iron core by energization, In an electromagnet unit having a permanent magnet disposed on either the front end side or the rear end side and a spring that biases the movable iron core to the opposite side of the permanent magnet , the power storage member is charged when the coil is energized. In addition, an electrical control circuit is provided for flowing current from the power storage member in the reverse direction to the coil when the power supply to the coil is interrupted, and the electrical control circuit uses the stored energy of the power storage member to delay the power supply from the power storage member to the coil. A delay circuit including an electronic CR timer that operates is provided .
[0009]
In this electromagnet unit, when the coil is energized and the movable iron core is excited and moved to the permanent magnet side, the movable iron core is attracted to the permanent magnet against the spring and is held in that position even if the coil current is cut off. Therefore, it is not necessary to energize to hold the movable iron core as in the prior art, thereby eliminating the waste of electric energy consumption and saving power, and significantly reducing the heat generation of the coil due to this energy consumption. In addition, the life of the coil and surrounding parts can be improved.
When returning the movable iron core, the coil can be repelled from the permanent magnet by energizing the coil in the opposite direction, and moved to the opposite side by the biasing force of the spring and held in that position.
[0010]
An electric control circuit is provided that charges the power storage member when the coil is energized and flows current from the power storage member to the coil in the reverse direction when the coil is de-energized. The electric control circuit energizes the power from the power storage member to the coil. By providing a delay circuit consisting of an electronic CR timer that operates with the energy stored in the power storage member for delaying the current, a reverse current from the power storage member is applied to the coil when the energization is stopped after moving the movable core. The flow and the movable iron core can be automatically restored, and the time until the movable iron core is restored can be adjusted easily and at low cost.
[0011]
And these electromagnet units can be used as a valve drive mechanism of an electromagnetic valve, and each have the above-mentioned action.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an electromagnet unit of the present invention and a solenoid valve using the electromagnet unit will be described below with reference to the drawings.
[0013]
1 to 2 show an embodiment of an electromagnet unit of the present invention.
As shown in FIG. 1, this electromagnet unit is wound around a movable iron core 2 disposed in a cylinder 1 so as to be movable between a front end 2 a side and a rear end 2 b side. The coil 3 that excites the movable iron core 2 by energization, and the suction surfaces 4 and 5 that are respectively disposed on the front end 2a side and the rear end 2b side of the movable iron core 2 and that face the movable iron core 2 have the same polarity (repulsive to each other). A leading end side permanent magnet 6 and a trailing end side permanent magnet 7.
[0014]
The cylinder 1 is composed of a non-magnetic tube, and the movable iron core 2 is provided with an operating shaft 9 on the tip side and is slidably disposed in the cylinder 1.
The coil 3 is indirectly wound around the movable iron core 2 by being wound around the cylinder 1. The coil 3 can switch the excitation polarity on the front end 2a side and the rear end 2b side of the movable iron core 2 by switching the direct current to be passed forward and backward.
[0015]
Moreover, the front end side permanent magnet 6 and the rear end side permanent magnet 7 are each a perforated disc-shaped main body 6a, 7a that is externally fitted to the end of the cylinder 1, and a fixed core 6b that is fixed to the main body 6a, 7a, 7b, and opposing portions of the fixed cores 6b and 7b are formed as the suction surfaces 4 and 5 of the movable iron core 2, respectively.
Thereby, the movable iron core 2 is attracted and held by either the fixed core 6b of the front end side permanent magnet 6 or the fixed core 7b of the rear end side permanent magnet 7 at both ends of the moving stroke.
[0016]
Further, the front end side permanent magnet 6 and the rear end side permanent magnet 7 are connected by a yoke 8, and the operating shaft 9 of the movable iron core 2 is inserted into the center hole of the fixed core 6 b of the front end side permanent magnet 6. It is inserted.
[0017]
In this electromagnet unit, when a direct current is passed through the coil 3, the movable iron core 2 is excited. However, an attractive force is generated between the permanent magnet 6 or the permanent magnet 7 and the movable iron core 2 having the same magnetic force direction.
At this time, since the other permanent magnet 7 or the permanent magnet 6 has the same polarity, the direction of the magnetic force generated by the excitation of the coil 3 on the other end side of the movable core 2 is opposite to the direction of the magnetic force of the permanent magnet. A repulsive force is generated between the movable core 2.
[0018]
The movable iron core 2 is moved and attracted toward the attracting-side permanent magnet 6 or the permanent magnet 7 by the action of the attracting force and the repulsive force.
Once the movable iron core 2 is attracted to the permanent magnet 6 or the permanent magnet 7, the attracted state is maintained as it is even when the coil 3 is de-energized.
Therefore, regardless of which side the initial position of the movable iron core 2 is, the movable iron core 2 is attracted in a direction determined by the direction of the direct current supplied to the coil 3.
[0019]
That is, in this electromagnet unit, when the coil 3 is energized and the movable iron core 2 is excited and moved toward the attracting permanent magnet 6 or permanent magnet 7, the movable iron core 2 is attracted to the permanent magnet 6 or permanent magnet 7. Since the coil 3 is held at that position even when the current is cut off, it is not necessary to energize the movable core 2 as in the prior art, thereby eliminating power consumption and reducing power consumption. In addition, the heat generation of the coil 3 due to this energy consumption can be significantly reduced, and the life of the coil 3 and surrounding components can be improved.
[0020]
Further, when the movable iron core 2 is returned, by energizing the coil 3 in the opposite direction, the movable iron core 2 can be moved and attracted to the opposite permanent magnet 6 or permanent magnet 7 and held in that position. it can.
[0021]
On the other hand, the electromagnet unit of the above embodiment, for example, by combining a simple electric control circuit shown in FIG. 2, the steady-state current in a continuous energization state immediately after the electromagnet unit is operated is reduced to 1 / of that of the conventional electromagnet unit. 100 or less.
[0022]
The electric control circuit includes a switching circuit 12 that operates by detecting whether or not the coil 3 is energized while connecting a capacitor 11 in series between the power supply 10 and the coil 3.
That is, this electric control circuit energizes the coil 3 to excite the movable iron core 2, and at the same time, the capacitor 11 built in the control unit, for example, a small electrolytic capacitor having a capacity of about 100 μF is charged. When the circuit breaks, the switching circuit 12 is switched, and the energy stored in the capacitor 11 is used as a power source so that a reverse current flows through the coil 3 to instantaneously return the movable core 2.
[0023]
At this time, the energy of the capacitor 11 is consumed by the coil 3, and the capacitor 11 outputs 4 energy in a short time and returns to the initial state.
[0024]
Thereby, after moving the movable iron core 2, when energization is stopped, a reverse current flows from the capacitor 11 to the coil 3, and the movable iron core 2 can be automatically returned.
[0025]
In this case, immediately after the movable iron core 2 is attracted and held by the permanent magnet by the excitation of the coil 3, the charging to the capacitor 11 is completed and the charging current becomes zero, so that the current flowing through the coil 3 is also zero. Become.
That is, in this electromagnet unit, a current flows through the coil 3 only at the moment of energization, and no longer flows even if energization continues thereafter.
[0026]
Note that the electric control circuit shown in FIG. 2 is a control circuit for explaining the principle. In practice, the electric control circuit can be configured by a simple contactless electronic circuit using an integrated circuit. The short-time energization of the coil by the capacitor can be performed using a simple timer.
[0027]
Further, in the electromagnet unit described above, the energy stored in the capacitor 11 is caused to flow to the coil 3 at the same time as the energization to the coil 3 is cut off. The delay function of delaying and returning the movable iron core 2 can be added.
[0028]
As a specific method, a simple electronic CR timer (not shown) that operates with a very weak current from the stored energy of the capacitor 11 is added to the electric control circuit, and the power supply to the coil 3 is cut off. Then, the timer measures the time, and the energy of the capacitor 11 is caused to flow through the coil 3 after the set time has elapsed.
[0029]
Thus, by providing the delay circuit for delaying the energization from the capacitor 11 to the coil 3, the time until the movable iron core 2 returns can be freely adjusted. Valve time etc. can be set freely.
[0030]
Next, FIG. 3 shows an embodiment of the electromagnetic valve of the present invention in which the electromagnet unit is used as a drive mechanism for the electromagnetic valve.
[0031]
This electromagnetic valve is a vacuum breaking valve that breaks the vacuum degree of the vacuum circuit, and includes a valve 15 that shuts off the vacuum side passage 13 and the atmosphere side passage 14 at the tip of the operating shaft 9 of the electromagnet unit.
In addition, since the electromagnet unit of a present Example has the same basic structure as the electromagnet unit demonstrated in FIGS. 1-2, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[0032]
In this vacuum breaker valve, for example, when the coil 3 is energized and the movable iron core 2 is excited, the movable iron core 2 moves toward the tip side permanent magnet 6 so that the operating shaft 9 is lowered and the valve 15 is pushed down. 15 will be in the closed state.
[0033]
Then, after the movable iron core 2 is held by suction, the charging to the capacitor 11 is completed and the charging current becomes zero. Therefore, the current flowing through the coil 3 is also zero, and the switching circuit 12 is switched to switch the capacitor 11. However, since the delay circuit delays the current of the capacitor 11 and flows it through the coil 3, the movable core 2 returns after the set time has elapsed.
[0034]
Therefore, in this vacuum breaking valve, the coil 15 is closed only by energizing the coil 3 for a moment, and the closed valve 15 is kept in the state for a set time, and the valve 15 is automatically opened after the set time has elapsed. Can do.
[0035]
In addition, the conventional vacuum break valve used an air dashpot timer as the timing mechanism, but this not only complicates the structure of the vacuum break valve but also increases the shape and the manufacturing cost. It was.
[0036]
On the other hand, in the vacuum breaker valve of this embodiment, since the opening / closing time of the valve 15 can be controlled by an electric control circuit having a delay circuit, the vacuum breaker valve can be reduced in size and weight, and the cost can be reduced. Electricity can be realized.
[0037]
In addition, the structure of the solenoid valve of the present invention can be adopted in addition to the vacuum breaker valve, and for example, it is effective to be configured as a holding solenoid valve (double solenoid valve).
Conventional holding type solenoid valves generally have two sets of pilot valves, and some of these two sets of pilot valves are arranged together on one side of the solenoid valve body. Since two pilot valves are required, two sets of electromagnets are also required.
By applying the configuration of the electromagnet unit of the present invention, the same function can be achieved by a pair of electromagnets and a pilot valve, and a small and lightweight holding type solenoid valve can be provided with a simple mechanism. It will be a thing.
[0038]
FIG. 4 shows a second embodiment of the electromagnet unit of the present invention. In this case, the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
In this electromagnet unit, one of the two electromagnets of the electromagnet unit of the first embodiment is substituted by a spring that biases the movable iron core to the side opposite to the permanent magnet.
That is, this electromagnet unit includes a movable iron core 2 movably disposed on the front end 2a side and the rear end 2b side, a coil 3 that winds the movable iron core 2 and excites the movable iron core 2 by energization, and a movable A permanent magnet 16 disposed on the rear end 2b side of the iron core 2 and a spring 17 disposed on the rear end 2b side of the movable iron core 2 and biasing the movable iron core 2 opposite to the permanent magnet 16 are provided. Yes.
A stopper 1a of the movable core 2 urged by a spring 17 is formed on the tip side of the cylinder 1 in which the movable core 2 is movably fitted.
The permanent magnet 16 can be disposed on either the front end 2a side or the rear end 2b side of the movable core 2, and the spring can be selected by appropriately selecting a pressing spring or a tension spring. The movable core 2 can be disposed on either the front end 2a side or the rear end 2b side.
[0039]
Thus, in this electromagnet unit, when the coil 3 is energized, the movable iron core 2 is excited and moved to the permanent magnet 16 side, the movable iron core 2 is attracted to the permanent magnet 16 against the spring 17, and the current of the coil 3 is increased. Since it is held in that position even if it is cut off, it is not necessary to energize to hold the movable iron core 2 as in the prior art. This eliminates waste of electric energy consumption and saves power. The heat generation of the coil due to energy consumption can be greatly reduced, and the life of the coil and surrounding parts can be improved.
When returning the movable core 2, the coil 3 is energized in the opposite direction so that the movable core 2 is repelled from the permanent magnet 16 and moved to the opposite side by the urging force of the spring 17 and held in that position. can do.
[0040]
As mentioned above, although the electromagnet unit of this invention and the solenoid valve using this electromagnet unit were demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the structure described in the said Example, For example, an electromagnet is used. As the means for supplying electricity, in addition to a capacitor, other arbitrary power supply means such as a control circuit can be used, and the configuration can be appropriately changed without departing from the spirit of the means.
[0041]
【The invention's effect】
According to the electromagnet unit of the first invention, when the coil is energized and the movable iron core is excited and moved toward the attracting permanent magnet, the movable iron core is attracted to the permanent magnet and the coil current is cut off. Since it is held in that position, it is not necessary to energize to hold the movable iron core as in the prior art. This eliminates waste of electric energy consumption and saves power, and the coil generates heat due to this energy consumption. The life of coils and peripheral parts can be improved significantly, and an electromagnet unit with low manufacturing cost and low maintenance cost can be obtained.
[0042]
Further, according to the electromagnet unit of the second invention, by energizing the coil, is moved to the permanent magnet side by exciting the movable iron core is attracted to the permanent magnet movable iron core against the spring, the current of the coil Since it is held in that position even if it is shut off, it is not necessary to energize to hold the movable iron core as in the past, thereby eliminating power consumption and reducing power consumption. It is possible to greatly reduce the heat generation of the coil due to, and improve the life of the coil and surrounding parts.
When returning the movable iron core, the coil can be repelled from the permanent magnet by energizing the coil in the opposite direction, and can be moved to the opposite side by the biasing force of the spring and held in that position.
[0043]
The electromagnet unit of both invention is to charge the storage member when energization of the coil, an electrical control circuit for supplying a current from said power storage member when energized interruption of the coil in the opposite direction to the coil is provided, the electrical control circuit By providing a delay circuit consisting of an electronic CR timer that operates with the energy stored in the electricity storage member for delaying energization from the electricity storage member to the coil, when the energization is stopped after the movable iron core is moved, A reverse current flows through the coil and the movable iron core can be automatically restored, and the time until the movable iron core is restored can be adjusted easily and at low cost.
[0044]
Moreover, the electromagnet unit of both inventions can be used as a drive mechanism of a valve of an electromagnetic valve, and an electromagnetic valve that exhibits the operational effects of the electromagnet unit can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electromagnet unit of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an electric control circuit of the same embodiment;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the electromagnetic valve of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the electromagnet unit of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 1a Stopper 2 Movable iron core 2a Front end 2b Rear end 3 Coil 4 Suction surface 5 Suction surface 6 Front end side permanent magnet 7 Rear end side permanent magnet 8 Relay 9 Actuating shaft 10 Power supply 11 Capacitor 12 Switching circuit 13 Vacuum side passage 14 Atmosphere Side passage 15 Valve 16 Permanent magnet 17 Spring

Claims

先端側と後端側とに移動可能に配設された可動鉄心と、該可動鉄心を巻回し、通電により可動鉄心を励磁するコイルと、可動鉄心の先端側と後端側とにそれぞれ配設され、可動鉄心と対向する吸着面を同じ極性とした１対の永久磁石とを備えた電磁石ユニットにおいて、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けたことを特徴とする電磁石ユニット。A movable iron core movably disposed on the front end side and the rear end side, a coil wound around the movable iron core and energizing the movable iron core by energization, and disposed on the front end side and the rear end side of the movable iron core, respectively. In the electromagnet unit comprising a pair of permanent magnets having the same polarity as the attracting surface opposite to the movable iron core , the power storage member is charged when the coil is energized, and the current is supplied from the power storage member when the coil is deenergized. Provided with an electric control circuit that causes the coil to flow in the reverse direction, and provided with a delay circuit comprising an electronic CR timer that operates with the energy stored in the power storage member for delaying energization from the power storage member to the coil. Features an electromagnet unit.

先端側と後端側とに移動可能に配設された可動鉄心と、該可動鉄心を巻回し、通電により可動鉄心を励磁するコイルと、可動鉄心の先端側又は後端側のいずれかの側に配設された永久磁石と、可動鉄心を永久磁石と反対側に付勢するばねとを備えた電磁石ユニットにおいて、コイルへの通電時に蓄電部材に充電するとともに、コイルへの通電遮断時に前記蓄電部材から電流を逆向きにコイルに流す電気制御回路を設け、該電気制御回路に蓄電部材からコイルへの通電を遅延させるための蓄電部材の蓄電エネルギーで作動する電子ＣＲタイマーからなる遅延回路を設けたことを特徴とする電磁石ユニット。A movable iron core movably disposed on the front end side and the rear end side, a coil wound around the movable iron core and energizing the movable iron core by energization, and either the front end side or the rear end side of the movable iron core In the electromagnet unit provided with a permanent magnet disposed on the coil and a spring for biasing the movable iron core to the opposite side of the permanent magnet , the power storage member is charged when the coil is energized, and the power storage is performed when the coil is deenergized. An electric control circuit for flowing current from the member in the reverse direction to the coil is provided, and the electric control circuit is provided with a delay circuit composed of an electronic CR timer that operates with the energy stored in the power storage member for delaying energization from the power storage member to the coil. An electromagnet unit characterized by that.

請求項１又は２記載の電磁石ユニットを弁の駆動機構に用いたことを特徴とする電磁弁。 3. An electromagnetic valve using the electromagnet unit according to claim 1 as a valve drive mechanism.