JPH0529133A - 電磁石 - Google Patents
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- JPH0529133A JPH0529133A JP3175153A JP17515391A JPH0529133A JP H0529133 A JPH0529133 A JP H0529133A JP 3175153 A JP3175153 A JP 3175153A JP 17515391 A JP17515391 A JP 17515391A JP H0529133 A JPH0529133 A JP H0529133A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電磁石の反発作動特性を利用して電磁石の動作
特性を改善し、併せて永久磁石による磁束と、コイルに
通電したときの磁束の重畳効果を用いて、電磁石の高感
度化と小型・軽量化を図る。 【構成】円筒状ヨーク１・固定鉄心２・コイル３・ガイ
ドパイプ７を備えた固定子１０と、永久磁石４・永久磁
石４の両磁極面に固着された磁極片５、６を備えた可動
子１１とからなり、コイル３に通電したとき磁極片５に
発生する磁束を、磁極片５に発生している永久磁石４の
磁束と同相にして、固定鉄心２と磁極片５とを反発させ
る。
特性を改善し、併せて永久磁石による磁束と、コイルに
通電したときの磁束の重畳効果を用いて、電磁石の高感
度化と小型・軽量化を図る。 【構成】円筒状ヨーク１・固定鉄心２・コイル３・ガイ
ドパイプ７を備えた固定子１０と、永久磁石４・永久磁
石４の両磁極面に固着された磁極片５、６を備えた可動
子１１とからなり、コイル３に通電したとき磁極片５に
発生する磁束を、磁極片５に発生している永久磁石４の
磁束と同相にして、固定鉄心２と磁極片５とを反発させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁弁、電磁リレー、
電磁操作機構等に利用される電磁石に関する。
電磁操作機構等に利用される電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、従来の電磁石は、固定鉄心
に巻装したコイルに通電して、固定鉄心の磁極面と動作
間隙を介して配置した可動鉄心を、可動鉄心に作用させ
たスプリングに抗して吸引保持し、この保持状態をコイ
ルの通電を停止してスプリング力で解除し、動作間隙を
復帰させる構成と機能を持っている。即ち、通電によっ
て固定鉄心と可動鉄心間の磁気吸引力を利用するもので
ある。
に巻装したコイルに通電して、固定鉄心の磁極面と動作
間隙を介して配置した可動鉄心を、可動鉄心に作用させ
たスプリングに抗して吸引保持し、この保持状態をコイ
ルの通電を停止してスプリング力で解除し、動作間隙を
復帰させる構成と機能を持っている。即ち、通電によっ
て固定鉄心と可動鉄心間の磁気吸引力を利用するもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術は、次のような問題点がある。 （１）電磁石の磁気吸引、反発力は、磁極面間の距離
（動作間隔長）の増加によって指数函数的に急激に減少
する。すなわち、従来の磁気吸引力を利用する電磁石で
は、電磁石の吸引動作開始時に最大の動作間隙となって
おり、吸引動作終了時に最小の動作間隙長となる。従っ
て、従来技術の電磁石は、吸引動作開始時に所要電気入
力の増大を余儀なくされ、また、動作終了時に最大の吸
引力を発生するという欠点がある。
従来技術は、次のような問題点がある。 （１）電磁石の磁気吸引、反発力は、磁極面間の距離
（動作間隔長）の増加によって指数函数的に急激に減少
する。すなわち、従来の磁気吸引力を利用する電磁石で
は、電磁石の吸引動作開始時に最大の動作間隙となって
おり、吸引動作終了時に最小の動作間隙長となる。従っ
て、従来技術の電磁石は、吸引動作開始時に所要電気入
力の増大を余儀なくされ、また、動作終了時に最大の吸
引力を発生するという欠点がある。
【０００４】（２）従来の電磁石において、コイルの通
電を停止した場合、固定鉄心と可動鉄心の磁極面の密着
を開放する力は、すべて吸引動作時にスプリングに貯え
られる機械エネルギーによるので、吸引動作時の電気入
力は、スプリングの機械エネルギー分だけ大きくなる。 （３）直流電源で動作させる従来の電磁石は、使用する
鉄心の材質により、残留磁束の影響によって可動鉄心の
開放時の動作信頼性を損なう恐れがあり、その対策にも
電磁石の電気入力を増大させることが多い。
電を停止した場合、固定鉄心と可動鉄心の磁極面の密着
を開放する力は、すべて吸引動作時にスプリングに貯え
られる機械エネルギーによるので、吸引動作時の電気入
力は、スプリングの機械エネルギー分だけ大きくなる。 （３）直流電源で動作させる従来の電磁石は、使用する
鉄心の材質により、残留磁束の影響によって可動鉄心の
開放時の動作信頼性を損なう恐れがあり、その対策にも
電磁石の電気入力を増大させることが多い。
【０００５】本発明は、上記問題点を解消し、高感度で
小型、軽量でしかも安価な反発力を発生させる電磁石を
提供することを課題とするものである。
小型、軽量でしかも安価な反発力を発生させる電磁石を
提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するため、次の技術手段を採った。すなわち、 （ａ） 一方端を底板で閉じ他方端を開口した円筒状ヨ
ーク、ヨーク内に該ヨークと同軸に該底板に突設した固
定鉄心、固定鉄心に巻装したコイル及びヨークの開口部
近傍内側面に固着した非磁性ガイドパイプからなる固定
子と、ヨーク内の開口側に固定鉄心端面と対向してヨー
クと同軸に配設され、軸方向に磁化されると共に両磁極
面それぞれに磁極片を固着した円柱又は中空円柱状の永
久磁石からなる可動子を備え、固定子と可動子間の反発
力を用いることを特徴とする電磁石である。
解決するため、次の技術手段を採った。すなわち、 （ａ） 一方端を底板で閉じ他方端を開口した円筒状ヨ
ーク、ヨーク内に該ヨークと同軸に該底板に突設した固
定鉄心、固定鉄心に巻装したコイル及びヨークの開口部
近傍内側面に固着した非磁性ガイドパイプからなる固定
子と、ヨーク内の開口側に固定鉄心端面と対向してヨー
クと同軸に配設され、軸方向に磁化されると共に両磁極
面それぞれに磁極片を固着した円柱又は中空円柱状の永
久磁石からなる可動子を備え、固定子と可動子間の反発
力を用いることを特徴とする電磁石である。
【０００７】（ｂ） （ａ）の固定子２個を、それぞれ
の開口端面を一致させて同軸に連接すると共に、軸方向
に磁化されかつ両磁極面にそれぞれ第１及び第２の磁極
片を固着した円柱又は中空円柱状の永久磁石からなる可
動子を、両固定鉄心間に両固定鉄心と同軸に両固定鉄心
に交互に接離可能に配設し、各コイルに同時に所定極性
の電流を通電した時、吸着する一方の固定鉄心と第１の
磁極片間に反発力を、離間する他の固定鉄心と第２の磁
極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、或は、離間する
一方の固定鉄心と第１の磁極片間に吸引力を、吸着する
他の固定鉄心と第２の磁極片間に反発力をそれぞれ発生
させるようにしてもよい。
の開口端面を一致させて同軸に連接すると共に、軸方向
に磁化されかつ両磁極面にそれぞれ第１及び第２の磁極
片を固着した円柱又は中空円柱状の永久磁石からなる可
動子を、両固定鉄心間に両固定鉄心と同軸に両固定鉄心
に交互に接離可能に配設し、各コイルに同時に所定極性
の電流を通電した時、吸着する一方の固定鉄心と第１の
磁極片間に反発力を、離間する他の固定鉄心と第２の磁
極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、或は、離間する
一方の固定鉄心と第１の磁極片間に吸引力を、吸着する
他の固定鉄心と第２の磁極片間に反発力をそれぞれ発生
させるようにしてもよい。
【０００８】（ｃ） 一方端を同心円孔を有する底板で
閉じ他方端を開口した円筒状ヨーク及びヨーク内の円孔
側のヨーク内壁に同軸に配設した円筒状コイルからなる
固定子と、ヨークの開口側に配設され軸方向に磁化され
た円柱状永久磁石、永久磁石のヨーク開口側の磁極面に
固着された第１の磁極片、片面が永久磁石の他の磁極面
に固着され他の面がコイル端面に当接すると共に中心部
にコイル内及び円孔に挿通されるにプランジャーを固着
した第２の磁極片からなる可動子とによっても、固定子
と可動子間の反発力を用いることができる。
閉じ他方端を開口した円筒状ヨーク及びヨーク内の円孔
側のヨーク内壁に同軸に配設した円筒状コイルからなる
固定子と、ヨークの開口側に配設され軸方向に磁化され
た円柱状永久磁石、永久磁石のヨーク開口側の磁極面に
固着された第１の磁極片、片面が永久磁石の他の磁極面
に固着され他の面がコイル端面に当接すると共に中心部
にコイル内及び円孔に挿通されるにプランジャーを固着
した第２の磁極片からなる可動子とによっても、固定子
と可動子間の反発力を用いることができる。
【０００９】（ｄ） （ｃ）の固定子２個をそれぞれの
開口端面を一致させて同軸に連設すると共に、（ｃ）の
可動子に替えて（ｃ）の永久磁石の両磁極面に（ｃ）の
第２磁極片を対称に固設した新可動子を挿着し、各コイ
ルに同時に所定極性の電流を通電した時、吸着する一方
のコイルと第１の磁極片間に反発力を、離間する他のコ
イルと第２の磁極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、
或は、離間する一方のコイルと該第１の磁極片間に吸引
力を、吸着する他のコイルと第２の磁極片間に反発力を
それぞれ発生させるようにしてもよい。
開口端面を一致させて同軸に連設すると共に、（ｃ）の
可動子に替えて（ｃ）の永久磁石の両磁極面に（ｃ）の
第２磁極片を対称に固設した新可動子を挿着し、各コイ
ルに同時に所定極性の電流を通電した時、吸着する一方
のコイルと第１の磁極片間に反発力を、離間する他のコ
イルと第２の磁極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、
或は、離間する一方のコイルと該第１の磁極片間に吸引
力を、吸着する他のコイルと第２の磁極片間に反発力を
それぞれ発生させるようにしてもよい。
【００１０】（ｅ） 円筒状ヨークの開口端面に、コイ
ルに通電し可動子を固定子から離間させたとき可動子を
ストップして可動子の一安定位置とすると共にコイルの
通電を停止したときも永久磁石の磁束で可動子をラッチ
するリング状磁極片を設け、コイルの通電電流の極性を
変更したとき可動子がリング状磁極片から固定子側へ変
位し双安定作動するようにすることもできる。
ルに通電し可動子を固定子から離間させたとき可動子を
ストップして可動子の一安定位置とすると共にコイルの
通電を停止したときも永久磁石の磁束で可動子をラッチ
するリング状磁極片を設け、コイルの通電電流の極性を
変更したとき可動子がリング状磁極片から固定子側へ変
位し双安定作動するようにすることもできる。
【００１１】（ｆ） 両端面を同心軸受孔を有する底板
で閉じた円筒状ヨーク、ヨーク軸方向中央部にヨーク内
面に内接して設けられたリング状磁極片、磁極片と両底
板間のヨーク内壁側に同軸に配設された一対のコイルか
らなる固定子と、両軸受孔に挿通されるプランジャー、
プランジャーを囲繞してプランジャーに固設された軸方
向に磁化された永久磁石、永久磁石を囲繞して永久磁石
に固着された円柱状磁性体からなる可動子を備え、各コ
イルに同時に所定極性の電流を通電した時、吸着する一
方の底板と可動子間に反発力を、離間する他の底板と可
動子間に吸引力をそれぞれ発生させるようにしてもよ
い。
で閉じた円筒状ヨーク、ヨーク軸方向中央部にヨーク内
面に内接して設けられたリング状磁極片、磁極片と両底
板間のヨーク内壁側に同軸に配設された一対のコイルか
らなる固定子と、両軸受孔に挿通されるプランジャー、
プランジャーを囲繞してプランジャーに固設された軸方
向に磁化された永久磁石、永久磁石を囲繞して永久磁石
に固着された円柱状磁性体からなる可動子を備え、各コ
イルに同時に所定極性の電流を通電した時、吸着する一
方の底板と可動子間に反発力を、離間する他の底板と可
動子間に吸引力をそれぞれ発生させるようにしてもよ
い。
【００１２】（ｇ） 固鉄心又は固定子と可動子との当
接面が相互に嵌合する凹凸の円錐台形状とすれば好適で
ある。 （ｈ） 固鉄心又は固定子と可動子との間に所定スプリ
ング抗力を作用させてもよい。 （ｉ） 永久磁石の磁極面と磁極片を、微少揺動可能に
弾性体を介して固着してもよい。
接面が相互に嵌合する凹凸の円錐台形状とすれば好適で
ある。 （ｈ） 固鉄心又は固定子と可動子との間に所定スプリ
ング抗力を作用させてもよい。 （ｉ） 永久磁石の磁極面と磁極片を、微少揺動可能に
弾性体を介して固着してもよい。
【００１３】（ｊ） 円筒状ヨークの円周面上軸方向
に、所定の間隔で切欠部を設けてもよい。
に、所定の間隔で切欠部を設けてもよい。
【００１４】
【作用】まず、本発明の第１の実施例の作用を図２によ
って説明する。本実施例は、ヨーク１に固定鉄心２を突
設し、固定鉄心２にコイル３を巻装した固定子と、軸方
向に磁化した永久磁石４の両磁極面にそれぞれ磁極片５
と磁極片６を固着した可動子とから構成されている。各
磁極片５、６の側面はヨーク１の内面と微少間隔を介し
て対面している。図２（ａ）は、コイル３に通電してい
ない場合であり、実線矢印の永久磁石４による磁束のみ
が存在し、固定鉄心２への分流磁束φｍａは、磁極片５
への分流磁束φｍｂより大きいので（φｍｂ側は非磁性
ガイドパイプと摺動のための微少間隔があるために磁気
抵抗が大きい）、可動子の磁極片５は固定鉄心２に吸着
して安定している。この状態において、コイルに通電し
て図示の点線矢印のように、磁極片５に磁束を誘起すれ
ば、前述の永久磁石４による実線矢印の磁束との重畳の
作用によって、固定鉄心２と可動子間に反発力が発生
し、図２（ｂ）に示す可動子の位置に移行しその位置に
保持する（この例では可動子の保持機能については限定
していない）。ここでコイル３の通電を停止すると、図
示φｍａの磁束の作用、可動子の自重、あるいは図示を
略した本発明の他の実施例のスプリング力等によって、
可動子を図２（ａ）に示す位置に復帰させる磁気反発作
用の電磁石として機能することができる。
って説明する。本実施例は、ヨーク１に固定鉄心２を突
設し、固定鉄心２にコイル３を巻装した固定子と、軸方
向に磁化した永久磁石４の両磁極面にそれぞれ磁極片５
と磁極片６を固着した可動子とから構成されている。各
磁極片５、６の側面はヨーク１の内面と微少間隔を介し
て対面している。図２（ａ）は、コイル３に通電してい
ない場合であり、実線矢印の永久磁石４による磁束のみ
が存在し、固定鉄心２への分流磁束φｍａは、磁極片５
への分流磁束φｍｂより大きいので（φｍｂ側は非磁性
ガイドパイプと摺動のための微少間隔があるために磁気
抵抗が大きい）、可動子の磁極片５は固定鉄心２に吸着
して安定している。この状態において、コイルに通電し
て図示の点線矢印のように、磁極片５に磁束を誘起すれ
ば、前述の永久磁石４による実線矢印の磁束との重畳の
作用によって、固定鉄心２と可動子間に反発力が発生
し、図２（ｂ）に示す可動子の位置に移行しその位置に
保持する（この例では可動子の保持機能については限定
していない）。ここでコイル３の通電を停止すると、図
示φｍａの磁束の作用、可動子の自重、あるいは図示を
略した本発明の他の実施例のスプリング力等によって、
可動子を図２（ａ）に示す位置に復帰させる磁気反発作
用の電磁石として機能することができる。
【００１５】即ち、本実施例の電磁石は、可動子の動作
をコイル通電の有無によって操作する単安定動作で、し
かも可動子の反発動作当初に最大力を発生し、しかも永
久磁石の磁気エネルギーを効果的に利用する高感度特性
を発揮することができる。また、本発明の他の実施例に
見られるように、双安定作動するように構成することも
できる。
をコイル通電の有無によって操作する単安定動作で、し
かも可動子の反発動作当初に最大力を発生し、しかも永
久磁石の磁気エネルギーを効果的に利用する高感度特性
を発揮することができる。また、本発明の他の実施例に
見られるように、双安定作動するように構成することも
できる。
【００１６】
【実施例】本発明の第１の実施例の説明図を図１に示
す。図１（ａ）は一部縦断面を示す図、図１（ｂ）は図
１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。本実施例は、一部上述
したように、ヨーク１、固定鉄心２、コイル３、ガイド
パイプ７を備えた固定子１０と、軸方向に磁化した永久
磁石４の両磁極面に磁極片５、６を固着した可動子１１
からなり、図１（ａ）の状態で、コイル３に通電し、磁
極片５に、電磁石による磁束と永久磁石４の磁束を同相
に作用させ、固定子１０と可動子１１間に反発力を発生
させるように構成されている。
す。図１（ａ）は一部縦断面を示す図、図１（ｂ）は図
１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。本実施例は、一部上述
したように、ヨーク１、固定鉄心２、コイル３、ガイド
パイプ７を備えた固定子１０と、軸方向に磁化した永久
磁石４の両磁極面に磁極片５、６を固着した可動子１１
からなり、図１（ａ）の状態で、コイル３に通電し、磁
極片５に、電磁石による磁束と永久磁石４の磁束を同相
に作用させ、固定子１０と可動子１１間に反発力を発生
させるように構成されている。
【００１７】図３は、本発明の第１の実施例の具体例を
示し、図３（ａ）は一部縦断面を示す図、図３（ｂ）は
固定子１０の構成部品、図３（ｃ）は可動子１１の構成
部品をそれぞれ分解して示したものである。さらに、図
１に示す実施例の他の実施例を図４に示すが、ヨーク１
の開口端面に、リング状磁極片９を設けておき、コイル
３に通電し可動子１１を固定子から離間させたとき、可
動子１１をストップして可動子１１の一安定位置とする
と共に、コイル３の通電を停止したときも永久磁石４の
磁束で可動子１１をラッチするようにし、コイル３の通
電電流の極性を変更したとき可動子１１が固定子と吸着
する双安定作動するように構成することもできる。
示し、図３（ａ）は一部縦断面を示す図、図３（ｂ）は
固定子１０の構成部品、図３（ｃ）は可動子１１の構成
部品をそれぞれ分解して示したものである。さらに、図
１に示す実施例の他の実施例を図４に示すが、ヨーク１
の開口端面に、リング状磁極片９を設けておき、コイル
３に通電し可動子１１を固定子から離間させたとき、可
動子１１をストップして可動子１１の一安定位置とする
と共に、コイル３の通電を停止したときも永久磁石４の
磁束で可動子１１をラッチするようにし、コイル３の通
電電流の極性を変更したとき可動子１１が固定子と吸着
する双安定作動するように構成することもできる。
【００１８】図４に示す実施例の作用を図５を用いて説
明する。図５（ｂ）に示すように、コイルの通電を停止
したとき、磁束φma＜磁束φmbであれば、可動子は磁極
片９に吸着保持される。次いで、図５（ｂ）に示すよう
にコイルに通電すれば、φi ＋φma＞φmcの条件が成立
して可動子は図５（ａ）に示す位置に復帰する。
明する。図５（ｂ）に示すように、コイルの通電を停止
したとき、磁束φma＜磁束φmbであれば、可動子は磁極
片９に吸着保持される。次いで、図５（ｂ）に示すよう
にコイルに通電すれば、φi ＋φma＞φmcの条件が成立
して可動子は図５（ａ）に示す位置に復帰する。
【００１９】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図６は、本発明の第２の実施例の説明図であり一部縦断
面を示す図である。図６は、図１の電磁石の固定子１０
の１対を、それぞれの開口端面同士で同軸に連接し、両
固定鉄心２間に可動子１１を配設したものである。なお
図６には単純化のため、可動子１１の動作を外部に伝達
する機構は省略している。１２は固定子１０同士を固定
する固定金具である。
図６は、本発明の第２の実施例の説明図であり一部縦断
面を示す図である。図６は、図１の電磁石の固定子１０
の１対を、それぞれの開口端面同士で同軸に連接し、両
固定鉄心２間に可動子１１を配設したものである。なお
図６には単純化のため、可動子１１の動作を外部に伝達
する機構は省略している。１２は固定子１０同士を固定
する固定金具である。
【００２０】図７は図６に示す実施例の作用説明図であ
る。図示の実線矢印の永久磁石４による磁束と、点線矢
印のコイル３にパルス通電した時の磁束φi2を、第１の
磁極片５では同相に、第２の磁極片６では逆相に重畳さ
せることにより、可動子と左方向固定鉄心２の間に反発
力を又可動子と右方固定鉄心２の間に吸引力をそれぞれ
同時に作用させ、可動子を右方固定鉄心２側に吸着させ
る作用を持つものである。また各コイル３に逆極性の通
電を行うことによって、可動子を図示位置に復帰させる
ものでいわゆるパルス駆動、双安定の高感度電磁石とし
て作用させることができる。
る。図示の実線矢印の永久磁石４による磁束と、点線矢
印のコイル３にパルス通電した時の磁束φi2を、第１の
磁極片５では同相に、第２の磁極片６では逆相に重畳さ
せることにより、可動子と左方向固定鉄心２の間に反発
力を又可動子と右方固定鉄心２の間に吸引力をそれぞれ
同時に作用させ、可動子を右方固定鉄心２側に吸着させ
る作用を持つものである。また各コイル３に逆極性の通
電を行うことによって、可動子を図示位置に復帰させる
ものでいわゆるパルス駆動、双安定の高感度電磁石とし
て作用させることができる。
【００２１】図８は、本発明の第３の実施例である。図
８（ａ）は一部断面を含む説明図であり、図８（ｂ）は
図８（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、図８（ｃ）は図８
（ａ）のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。図８に示す実施
例は、図１の固定鉄心２が無く、可動子１１は永久磁石
４、第１の磁極片５とプランジャーを備えた第２の磁極
片６から構成されている。図４に示すリング状磁極片９
がなければ単安定作動となり、リング状磁極片９を設け
ると双安定作動となる。
８（ａ）は一部断面を含む説明図であり、図８（ｂ）は
図８（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、図８（ｃ）は図８
（ａ）のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。図８に示す実施
例は、図１の固定鉄心２が無く、可動子１１は永久磁石
４、第１の磁極片５とプランジャーを備えた第２の磁極
片６から構成されている。図４に示すリング状磁極片９
がなければ単安定作動となり、リング状磁極片９を設け
ると双安定作動となる。
【００２２】図８に示す実施例は、可動子１１が移動し
てもプランジャーの作用で固定子と可動子１１間の距離
（ギャップ）は一定であり、磁路の磁気抵抗は小さいの
で、図１の構成に比し所要ストローク長の大きい電磁石
に好適である。なお、図９は本第３の実施例の作用説明
図であり、図９（ａ）は可動子と固定子が吸着している
状態、図９（ｂ）は離間している状態の各磁束を示して
いる。図９の作用は、図２と同様であるので説明は省略
する。
てもプランジャーの作用で固定子と可動子１１間の距離
（ギャップ）は一定であり、磁路の磁気抵抗は小さいの
で、図１の構成に比し所要ストローク長の大きい電磁石
に好適である。なお、図９は本第３の実施例の作用説明
図であり、図９（ａ）は可動子と固定子が吸着している
状態、図９（ｂ）は離間している状態の各磁束を示して
いる。図９の作用は、図２と同様であるので説明は省略
する。
【００２３】図１０は、本発明の第４の実施例である。
すなわち、図１０（ａ）は図８の固定子を円筒状ヨーク
１の開口端面を一致させて同軸に連設して固定子を形成
し、永久磁石４の両磁極面に、図８の第２の磁極片６を
それぞれ設けたものを可動子として双安定作動するよう
にしたものである。図１１は作用説明図であり、図１１
（ａ）、図１１（ｂ）はそれぞれの安定位置と、各磁束
分布を示している。
すなわち、図１０（ａ）は図８の固定子を円筒状ヨーク
１の開口端面を一致させて同軸に連設して固定子を形成
し、永久磁石４の両磁極面に、図８の第２の磁極片６を
それぞれ設けたものを可動子として双安定作動するよう
にしたものである。図１１は作用説明図であり、図１１
（ａ）、図１１（ｂ）はそれぞれの安定位置と、各磁束
分布を示している。
【００２４】図１２は、本発明の第５の実施例である。
両端面を同心軸受孔を有する底板１ｂ、１ｃで閉じた円
筒状ヨーク１ａ、ヨークに軸方向中央部にヨーク内面に
内接して設けられたリング状磁極片９ａ、磁極片と両底
板間のヨーク内壁側に同軸に配設された一対のコイル３
からなる固定子と、両軸受孔に挿通されるプランジャー
１３、プランジャー１３を囲繞してプランジャー１３に
固設された軸方向に磁化された永久磁石４、永久磁石４
を囲繞して固着された円柱状磁性体１４からなる可動子
を備え、双安定作動するものである。本実施例の特徴は
各安定状態での吸着保持力を大きくすることができるこ
とである。
両端面を同心軸受孔を有する底板１ｂ、１ｃで閉じた円
筒状ヨーク１ａ、ヨークに軸方向中央部にヨーク内面に
内接して設けられたリング状磁極片９ａ、磁極片と両底
板間のヨーク内壁側に同軸に配設された一対のコイル３
からなる固定子と、両軸受孔に挿通されるプランジャー
１３、プランジャー１３を囲繞してプランジャー１３に
固設された軸方向に磁化された永久磁石４、永久磁石４
を囲繞して固着された円柱状磁性体１４からなる可動子
を備え、双安定作動するものである。本実施例の特徴は
各安定状態での吸着保持力を大きくすることができるこ
とである。
【００２５】図１３は図１２の作用説明図であり、図１
３（ａ）、図１３（ｂ）はそれぞれの安定位置と、各磁
束分布を示している。図１４は、本発明の電磁石におい
て、固定鉄心２と可動子１１との当接部を、相互に嵌合
する凹凸の円錐台形状に構成した実施例であり、可動子
１１のセンタリングを円滑に実施することができ、復帰
用のスプリングが不要となり、また、電磁石の高感度化
と、動作信頼性を向上させることができる。本実施例の
他の例として、図３（ａ）のように構成してもよい。
３（ａ）、図１３（ｂ）はそれぞれの安定位置と、各磁
束分布を示している。図１４は、本発明の電磁石におい
て、固定鉄心２と可動子１１との当接部を、相互に嵌合
する凹凸の円錐台形状に構成した実施例であり、可動子
１１のセンタリングを円滑に実施することができ、復帰
用のスプリングが不要となり、また、電磁石の高感度化
と、動作信頼性を向上させることができる。本実施例の
他の例として、図３（ａ）のように構成してもよい。
【００２６】図１５は、円筒状ヨーク１ａの円周面上軸
方向に、所定の間隔で切欠部１５を設けた実施例であ
り、円筒状ヨーク１ａをこのような形状にすると、プレ
ス加工で製造可能となり、絞り加工よりも安価である。
図４は又本発明の他の実施例の説明図でもある。すなわ
ち、可動子１１の永久磁石４と第１及び第２の磁極片
５、６とを微少揺動可能に、弾性体８を介して固着した
ものである。弾性体８を設けることによって、可動子１
１を構成する部品の加工精度等のバラツキに起因する電
磁石性能のバラツキを吸収し安定化させることができ、
さらに固定子と可動子１１の吸着動作時の衝撃力や打撃
音を緩和することができる。
方向に、所定の間隔で切欠部１５を設けた実施例であ
り、円筒状ヨーク１ａをこのような形状にすると、プレ
ス加工で製造可能となり、絞り加工よりも安価である。
図４は又本発明の他の実施例の説明図でもある。すなわ
ち、可動子１１の永久磁石４と第１及び第２の磁極片
５、６とを微少揺動可能に、弾性体８を介して固着した
ものである。弾性体８を設けることによって、可動子１
１を構成する部品の加工精度等のバラツキに起因する電
磁石性能のバラツキを吸収し安定化させることができ、
さらに固定子と可動子１１の吸着動作時の衝撃力や打撃
音を緩和することができる。
【００２７】また、図示を省略したが、固定子と可動子
の間に所定のスプリング抗力を作用させることができ
る。例えば、図１の電磁石に適用すれば、単安定動作を
双安定動作とさせることができる。また、図６のような
双安定電磁石に適用すると、吸引力と反発力との間にス
プリングによるバイアス力を作用させることが可能とな
り、所要の吸引力特性を得ることができる。
の間に所定のスプリング抗力を作用させることができ
る。例えば、図１の電磁石に適用すれば、単安定動作を
双安定動作とさせることができる。また、図６のような
双安定電磁石に適用すると、吸引力と反発力との間にス
プリングによるバイアス力を作用させることが可能とな
り、所要の吸引力特性を得ることができる。
【００２８】本実施例では、ヨーク１、１ａに円筒状の
ものを用いたが、このヨークは、必ずしもその断面が円
の必要はなく、上述のように一部欠けた形状でもよく、
永久磁石や非磁性ガイドパイプ、磁極片もまた、軸直交
断面形状にこだわる必要はない、また、非磁性ガイドパ
イプは可動子側に固定してもよい。
ものを用いたが、このヨークは、必ずしもその断面が円
の必要はなく、上述のように一部欠けた形状でもよく、
永久磁石や非磁性ガイドパイプ、磁極片もまた、軸直交
断面形状にこだわる必要はない、また、非磁性ガイドパ
イプは可動子側に固定してもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、次のような優れた効果を奏す
る。 （イ）電磁反発力 一般に機械系運動は、運動開始時に大きな作用力を必要
とし、運動の経過とともに作用力を一定とするか、或は
漸減させることが望ましい。本発明は、従来の吸引型電
磁石が動作間隙の介在のために、運動開始時に微少な作
用力を発生し、運動終了時に過大な作用力を発生すると
いう欠点を除去し、運動開始時に最大の作用力を発生す
る電磁反発力を利用して、電磁石の動作特性を大きく改
善することができる。
る。 （イ）電磁反発力 一般に機械系運動は、運動開始時に大きな作用力を必要
とし、運動の経過とともに作用力を一定とするか、或は
漸減させることが望ましい。本発明は、従来の吸引型電
磁石が動作間隙の介在のために、運動開始時に微少な作
用力を発生し、運動終了時に過大な作用力を発生すると
いう欠点を除去し、運動開始時に最大の作用力を発生す
る電磁反発力を利用して、電磁石の動作特性を大きく改
善することができる。
【００３０】（ロ）永久磁石のエネルギー利用
コイルに通電して発生する電磁石のエネルギーに、永久
磁石のエネルギーを重畳することにより、高感度動作を
可能とする。 （ハ）多様な作動特性 通電作動型（コイル通電の有無による）、パルス作動型
（コイルに対するパルス通電の極性による作動）或は、
パルス歩進型（コイルに対するパルス通電回数で歩進す
る作動）など、単安定、双安定或は多安定作動の電磁石
の製造が可能である。
磁石のエネルギーを重畳することにより、高感度動作を
可能とする。 （ハ）多様な作動特性 通電作動型（コイル通電の有無による）、パルス作動型
（コイルに対するパルス通電の極性による作動）或は、
パルス歩進型（コイルに対するパルス通電回数で歩進す
る作動）など、単安定、双安定或は多安定作動の電磁石
の製造が可能である。
【００３１】しかも、小型、軽量で単純・頑丈な構造の
電磁石の量産が可能である。
電磁石の量産が可能である。
【図１】本発明の第１の実施例の説明図であり、図１
（ａ）は一部縦断面を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）
のＡ−Ａ矢視図である。
（ａ）は一部縦断面を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）
のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】本発明の第１の実施例の作用説明図であり、図
２（ａ）はコイルに通電していない時の可動子の単安定
位置、図２（ｂ）はコイルに通電した時の可動子の状態
を示す（可動子の保持機構については図示していな
い）。
２（ａ）はコイルに通電していない時の可動子の単安定
位置、図２（ｂ）はコイルに通電した時の可動子の状態
を示す（可動子の保持機構については図示していな
い）。
【図３】本発明の第１の実施例を示し、図３（ａ）は一
部縦断面を示す図、図３（ｂ）は固定子の構成部品、図
３（ｃ）は可動子の構成部品を示す。
部縦断面を示す図、図３（ｂ）は固定子の構成部品、図
３（ｃ）は可動子の構成部品を示す。
【図４】図１に示す実施例の他の実施例であり、図４
（ａ）は一部縦断面を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）
のＢ−Ｂ矢視図である。図４（ａ）はまた、永久磁石の
磁極面と磁極片とを微少揺動可能に弾性体を介して固着
した実施例でもある。
（ａ）は一部縦断面を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）
のＢ−Ｂ矢視図である。図４（ａ）はまた、永久磁石の
磁極面と磁極片とを微少揺動可能に弾性体を介して固着
した実施例でもある。
【図５】図４の作用説明図であり、図５（ａ）は可動子
の一安定位置、図５（ｂ）は可動子の他の安定位置を示
す。
の一安定位置、図５（ｂ）は可動子の他の安定位置を示
す。
【図６】本発明の第２の実施例の説明図であり、一部縦
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図７】図６の作用説明図である。
【図８】本発明の第３の実施例の説明図であり、図８
（ａ）は一部縦断面を示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）
のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、は図８（ｃ）は図８（ａ）の
Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。
（ａ）は一部縦断面を示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）
のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、は図８（ｃ）は図８（ａ）の
Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。
【図９】図８の作用説明図であり、図９（ａ）は固定子
と可動子が吸着している状態、図９（ｂ）は固定子と可
動子が離間している状態を示す。
と可動子が吸着している状態、図９（ｂ）は固定子と可
動子が離間している状態を示す。
【図１０】本発明の第４の実施例の説明図であり、図１
０（ａ）は一部縦断面を示す図、図１０（ｂ）は図１０
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、は図１０（ｃ）は図１
０（ａ）のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。
０（ａ）は一部縦断面を示す図、図１０（ｂ）は図１０
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図、は図１０（ｃ）は図１
０（ａ）のＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ矢視図である。
【図１１】図１０の作用説明図であり、図１１（ａ）は
固定子と可動子の一安定位置、図１１（ｂ）は固定子と
可動子の他の安定位置を示す。
固定子と可動子の一安定位置、図１１（ｂ）は固定子と
可動子の他の安定位置を示す。
【図１２】本発明の第５の実施例の説明図であり、図１
２（ａ）は一部縦断面を示す図、図１２（ｂ）は図１２
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図である。
２（ａ）は一部縦断面を示す図、図１２（ｂ）は図１２
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図である。
【図１３】図１２の作用説明図であり、図１３（ａ）は
固定子と可動子の一安定位置、図１３（ｂ）は固定子と
可動子の他の安定位置を示す。
固定子と可動子の一安定位置、図１３（ｂ）は固定子と
可動子の他の安定位置を示す。
【図１４】本発明の固定子と可動子との当接面の実施例
の説明図であり、図１４（ａ）は吸着時、図１４（ｂ）
は離間時を示す。
の説明図であり、図１４（ａ）は吸着時、図１４（ｂ）
は離間時を示す。
【図１５】本発明の円筒状ヨークの一実施例の説明図で
あり、図１５（ａ）は外形図、図１５（ｂ）は図１５
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図である。
あり、図１５（ａ）は外形図、図１５（ｂ）は図１５
（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ矢視図である。
１、１ａ ヨーク
１ｂ、１ｃ 底板
２ 固定鉄心
３ コイル
４ 永久磁石
５ 第１の磁極片
６ 第２の磁極片
７ ガイドパイプ
８ 弾性体
９、９ａ リング状磁極片
１０ 固定子
１１ 可動子
１２ 固定金具
１３ プランジャー
１４ 円柱状磁性体
１５ 切欠部
φi 、φi2、φma、φmb、φmc…磁束
Claims (10)
- 【請求項１】 一方端を底板で閉じ他方端を開口した円
筒状ヨーク、該ヨーク内に該ヨークと同軸に該底板に突
設した固定鉄心、該固定鉄心に巻装したコイル及び該ヨ
ークの開口部近傍内側面に固着した非磁性ガイドパイプ
からなる固定子と、該ヨーク内の開口側に該固定鉄心端
面と対向して該ヨークと同軸に配設され、軸方向に磁化
されると共に両磁極面それぞれに磁極片を固着した円柱
又は中空円柱状の永久磁石からなる可動子を備え、該固
定子と該可動子間の反発力を用いることを特徴とする電
磁石。 - 【請求項２】 前記固定子２個を、それぞれの開口端面
を一致させて同軸に連接すると共に、軸方向に磁化され
かつ両磁極面にそれぞれ第１及び第２の磁極片を固着し
た円柱又は中空円柱状の永久磁石からなる可動子を、該
両固定鉄心間に該両固定鉄心と同軸に該両固定鉄心に交
互に接離可能に配設し、前記各コイルに同時に所定極性
の電流を通電した時、吸着する一方の固定鉄心と該第１
の磁極片間に反発力を、離間する他の固定鉄心と該第２
の磁極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、或は、離間
する一方の固定鉄心と該第１の磁極片間に吸引力を、吸
着する他の固定鉄心と該第２の磁極片間に反発力をそれ
ぞれ発生させる請求項１記載の電磁石。 - 【請求項３】 一方端を同心円孔を有する底板で閉じ他
方端を開口した円筒状ヨーク及び該ヨーク内の該円孔側
の該ヨーク内壁に同軸に配設した円筒状コイルからなる
固定子と、該ヨークの開口側に配設され軸方向に磁化さ
れた円柱状永久磁石、該永久磁石の該ヨーク開口側の磁
極面に固着された第１の磁極片、片面が該永久磁石の他
の磁極面に固着され他の面が該コイル端面に当接すると
共に中心部に該コイル内及び該円孔に挿通されるにプラ
ンジャーを固着した第２の磁極片からなる可動子を備
え、該固定子と該可動子間の反発力を用いることを特徴
とする電磁石。 - 【請求項４】 前記固定子２個をそれぞれの開口端面を
一致させて同軸に連設すると共に、前記可動子に替えて
前記永久磁石の両磁極面に前記第２磁極片を対称に固設
した新可動子を挿着し、前記各コイルに同時に所定極性
の電流を通電した時、吸着する一方のコイルと該第１の
磁極片間に反発力を、離間する他のコイルと該第２の磁
極片間に吸引力をそれぞれ発生させる、或は、離間する
一方のコイルと該第１の磁極片間に吸引力を、吸着する
他のコイルと該第２の磁極片間に反発力をそれぞれ発生
させる請求項３記載の電磁石。 - 【請求項５】 前記円筒状ヨークの開口端面に、前記コ
イルに通電し前記可動子を前記固定子から離間させたと
き該可動子をストップして該可動子の一安定位置とする
と共に該コイルの通電を停止したときも該永久磁石の磁
束で該可動子をラッチするリング状磁極片を設け、該コ
イルの通電電流の極性を変更したとき該可動子が該リン
グ状磁極片から該固定子側へ変位し双安定作動する請求
項１又は３記載の電磁石。 - 【請求項６】 両端面を同心軸受孔を有する底板で閉じ
た円筒状ヨーク、該ヨーク軸方向中央部に該ヨーク内面
に内接して設けられたリング状磁極片、該磁極片と該両
底板間の該ヨーク内壁側に同軸に配設された一対のコイ
ルからなる固定子と、該両軸受孔に挿通されるプランジ
ャー、該プランジャーを囲繞して該プランジャーに固設
された軸方向に磁化された永久磁石、該永久磁石を囲繞
して該永久磁石に固着された円柱状磁性体からなる可動
子を備え、該各コイルに同時に所定極性の電流を通電し
た時、吸着する一方の該底板と該可動子間に反発力を、
離間する他の該底板と該可動子間に吸引力をそれぞれ発
生させることを特徴とする電磁石。 - 【請求項７】 前記固鉄心又は固定子と前記可動子との
当接面が相互に嵌合する凹凸の円錐台形状である請求項
１から６の何れか一つの項記載の電磁石。 - 【請求項８】 前記固鉄心又は固定子と前記可動子との
間に所定スプリング抗力を作用させた請求項１から６の
何れか一つの項記載の電磁石。 - 【請求項９】 前記永久磁石の磁極面と前記磁極片を、
微少揺動可能に弾性体を介して固着した請求項１から６
の何れか一つの項記載の電磁石。 - 【請求項１０】 前記円筒状ヨークの円周面上軸方向
に、所定の間隔で切欠部を設けた請求項１から６の何れ
か一つの項記載の電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3175153A JPH0529133A (ja) | 1991-05-13 | 1991-07-16 | 電磁石 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-107259 | 1991-05-13 | ||
| JP10725991 | 1991-05-13 | ||
| JP3175153A JPH0529133A (ja) | 1991-05-13 | 1991-07-16 | 電磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529133A true JPH0529133A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=26447299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3175153A Pending JPH0529133A (ja) | 1991-05-13 | 1991-07-16 | 電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529133A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511823A (ja) * | 2008-12-13 | 2012-05-24 | カムコン・オイル・リミテッド | 多安定電磁式アクチュエータ |
| DE102017101623A1 (de) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Eto Magnetic Gmbh | Ersatzstromversorgungsvorrichtung |
| JP2018186230A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社ミクニ | 電磁アクチュエータ |
| WO2019110338A1 (de) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | Eto Magnetic Gmbh | Elektromagnetische aktuatorvorrichtung, aktuatorsystem und verwendung einer aktuatorvorrichtung bzw. eines aktuatorsystems |
| CN109962701A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 中国船舶重工集团公司七五〇试验场 | 一种基于电磁感应原理的水陆两用按键 |
| JP2021089923A (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 新電元メカトロニクス株式会社 | ソレノイド |
-
1991
- 1991-07-16 JP JP3175153A patent/JPH0529133A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511823A (ja) * | 2008-12-13 | 2012-05-24 | カムコン・オイル・リミテッド | 多安定電磁式アクチュエータ |
| US8710945B2 (en) | 2008-12-13 | 2014-04-29 | Camcon Oil Limited | Multistable electromagnetic actuators |
| DE102017101623A1 (de) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Eto Magnetic Gmbh | Ersatzstromversorgungsvorrichtung |
| JP2018186230A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社ミクニ | 電磁アクチュエータ |
| US10902985B2 (en) | 2017-04-27 | 2021-01-26 | Mikuni Corporation | Electromagnetic actuator |
| WO2019110338A1 (de) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | Eto Magnetic Gmbh | Elektromagnetische aktuatorvorrichtung, aktuatorsystem und verwendung einer aktuatorvorrichtung bzw. eines aktuatorsystems |
| CN109962701A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 中国船舶重工集团公司七五〇试验场 | 一种基于电磁感应原理的水陆两用按键 |
| CN109962701B (zh) * | 2017-12-26 | 2023-08-15 | 中国船舶重工集团公司七五〇试验场 | 一种基于电磁感应原理的水陆两用按键 |
| JP2021089923A (ja) * | 2019-12-03 | 2021-06-10 | 新電元メカトロニクス株式会社 | ソレノイド |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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