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技術 電磁プランジヤ

出願人 株式会社セコー技研
発明者 伴五紀
出願日 2012年3月8日 (9年2ヶ月経過) 出願番号 2012-070257
公開日 2013年9月19日 (7年8ヶ月経過) 公開番号 2013-188115
状態 拒絶査定
技術分野 電磁石1(アマチュア有) 往復動・振動型電動機
主要キーワード 渦巻スプリング 初期駆動力 プランジヤ バックスプリング 機械音 磁気吸着力 弾撥力 作動子
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年9月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

小型廉価で、無音で作動し、初期駆動力平均駆動力の著しく大きい負荷のリニヤ駆動装置を得ることである。

解決手段

軟鋼円筒内側に外周が固定されて、所定の軸間距離で装着された複数個の軟鋼円環と、該円環を励磁する励磁コイルと、該円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する複数個の円柱を備えた作動子と、励磁コイルの通電により、前記した円柱が磁極吸引されて移動するときに、1部の円柱と磁極が移動区間中に全が対向して大きい磁束を発生して駆動力を著しく増大せしめる手段とにより構成された電磁プランジヤである。

概要

背景

電磁プランジヤが周知の技術である。

概要

小型廉価で、無音で作動し、初期駆動力平均駆動力の著しく大きい負荷のリニヤ駆動装置を得ることである。軟鋼円筒内側に外周が固定されて、所定の軸間距離で装着された複数個の軟鋼円環と、該円環を励磁する励磁コイルと、該円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する複数個の円柱を備えた作動子と、励磁コイルの通電により、前記した円柱が磁極吸引されて移動するときに、1部の円柱と磁極が移動区間中に全が対向して大きい磁束を発生して駆動力を著しく増大せしめる手段とにより構成された電磁プランジヤである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

軟鋼で作られた開口部と対向した底面のある円筒と,該円筒内側に外周が密着固定されるとともに所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第1,第2の円環と,第1,第2の円環N,S磁極励磁するように装着された円環状に捲回された励磁コイルと,第1,第2の円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の第1,第2の円柱具備した作動子と,前記した円筒の開口部に被された蓋体と,励磁コイルの通電により第1の円柱が第1の円環に磁気的に吸引されて移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全が対向して保持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出された前記した作動子と,該作動子に連接された負荷と,第1の円柱の外周面と第1の円環の内周面が対向しないで端部のみが対向するように保持する弾撥スプリングと,励磁コイルに通電することにより弾撥力に抗して第1の円環と第1の円柱間の磁気吸引力により作動子を駆動する装置とにより構成されたことを特徴とする電磁プランジヤ

請求項2

軟鋼で作られた開口部と対向した底面のある円筒と,該円筒内側に外周が密着固定されるとともに所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第1,第2,第3の円環と,第1,第2,第3の円環をN,S磁極に励磁するように,第1,第2,第3の円環の空隙部に装着された円環状に捲回された第1,第2の励磁コイルと,第1,第2,第3の円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の第1第2,第3の円柱を具備した作動子と,前記した円筒の開口部に被冠された蓋体と,第1,第3の円柱の軸方向の長さは第1,第3の円環の軸方向の長さと等しくされ,第2の円柱の軸方向の長さは第2の円環の軸方向の長さの2倍とされ,第1の励磁コイルの通電により第1の円柱が第1の円環に磁気的に吸引されて1方向に移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全巾が対向して保持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出された作動子と,該作動子に連設された負荷と,第2の励磁コイルの通電により第3の円柱が第3の円環に磁気的に吸引されて反対方向に移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全巾が対向して保持されて作動子に連設された負荷を反対方向に移動する装置とにより構成されたことを特徴とする電磁プランジヤ。

技術分野

0001

作動子により負荷往復動する手段として使用される。

背景技術

0002

電磁プランジヤが周知の技術である。

発明が解決しようとする課題

0003

従来周知の手段である電磁プランジヤは次に述べる2つの解決すべき課題となる問題点がある。第1の課題 作動時に大きい衝激音を発生する。第2の課題 最も出力の必要とする初期に最も力が小さく、動作の終了点で最も力が大きくなる不都合がある。

課題を解決するための手段

0004

第1の手段軟鋼で作られた開口部と対向した底面のある円筒と,該円筒内側に外周が密着固定されるとともに所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第1,第2の円環と,第1,第2の円環N,S磁極励磁するように装着された円環状に捲回された励磁コイルと,第1,第2の円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の第1,第2の円柱具備した作動子と,前記した円筒の開口部に被された蓋体と,励磁コイルの通電により第1の円柱が第1の円環に磁気的に吸引されて移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全が対向して保持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出された前記した作動子と,該作動子に連接された負荷と,第1の円柱の外周面と第1の円環の内周面が対向しないで端部のみが対向するように保持する弾撥スプリングと,励磁コイルに通電することにより弾撥力に抗して第1の円環と第1の円柱間の磁気吸引力により作動子を駆動する装置とにより構成されたものである。第2の手段 軟鋼で作られた開口部と対向した底面のある円筒と,該円筒内側に外周が密着固定されるとともに所定の離間距離で設けられた軟鋼製の第1,第2,第3の円環と,第1,第2,第3の円環をN,S磁極に励磁するように,第1,第2,第3の円環の空隙部に装着された円環状に捲回された第1,第2の励磁コイルと,第1,第2,第3の円環内周面と0.2ミリメートル位以下の空隙を介して外周面が対向する軟鋼製の第1,第2,第3の円柱を具備した作動子と,前記した円筒の開口部に被冠された蓋体と,第1,第3の円柱の軸方向の長さは第1,第3の円環の軸方向の長さと等しくされ,第2の円柱の軸方向の長さは第2の円環の軸方向の長さの2倍とされ,第1の励磁コイルの通電により第1の円柱が第1の円環に磁気的に吸引されて1方向に移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全巾が対向して保持されるとともに端部が前記した蓋体の外部に突出された作動子と,該作動子に連設された負荷と,第2の励磁コイルの通電により第3の円柱が第3の円環に磁気的に吸引されて反対方向に移動したときに,第2の円環と第2の円柱は常に全巾が対向して保持されて作動子に連設された負荷を反対方向に移動する装置とにより構成されたものである。

発明の効果

0005

無音で負荷を駆動し、初期の駆動力が大きくその後の駆動力の低下の少ない負荷のリニヤ駆動装置が得られる。駆動力は従来の手段の10倍位となる効果がある。構成が簡素化されるので廉価で量産性がある。往復して負荷を駆動することができ、このときにスプリングを必要としない利点がある。作動子の円柱と磁極間の空隙を0.2ミリメートル以内とすることにより、両者の磁気吸着力消滅せしめるので軸受が不要となる利点がある。

図面の簡単な説明

0006

本発明装置の外観図本発明装置の断面図作動子の移動距離吸引力グラフ磁極により発生する磁束の説明図本発明による他の実施例の説明図

0007

励磁コイルに通電することにより、円環状の軟鋼製の第1の磁極を磁路として第2の磁極により作動子となる軟鋼製の円柱を吸引して、作動子をバックスプリングに抗して駆動することにより、作動子に連設する負荷をリニヤ駆動し、通電を断つことにより作動子と負荷をスプリングバックする。該スプリングを除去し、励磁コイルを2組とし、第1の励磁コイルの通電により作動子と負荷を1方向に駆動し、第2の励磁コイルの通電により同じ構成の磁極と円柱により反対方向に作動子と負荷を駆動する。上記した作動中に機械音の発生がなく、初期の駆動力が大きく、電磁プランジヤの10倍位の駆動力が得られる。従って小型化することができる。

0008

図1以降について本発明の詳細を説明する。各図面の同一記号のものは同じ作用をする部材なので、その重複した説明は省略する。図1外観を示す図である。円筒状の外筺となる記号2の上端には側板2aが固着され、作動子1が上下に駆動され、作動子1の上端には図示しない負荷が連設されている。図2図1横断面図である。図2において、軟鋼製の円筒2は外筺を兼ねた磁路となる。円筒2の内周面には円環状の磁極4a,4bが突出して設けられる。磁極4a,4bの巾は等しく、それ等の離間距離は設定された巾とされ、磁極4a,4bの間には円環状の励磁コイル5が装着される。

0009

円筒2の上側には、側板2aが締着される。側板2aの中央部の空孔は軸受となり、軟鋼製の作動子となる円柱1を上下に滑動するように支持している。記号2bで示す部分が前記した空孔の軸受である。円柱1には径の大きい円柱1a,1bが切削加工で作られ、円柱1bの巾は磁極4bと同じくされ、円柱1aの巾は円柱1bの2倍となっている。円柱1a,1bの外周と、磁極4a,4bの内周とは0.2ミリメートルの空隙を介して対向し、円柱1の上端には負荷Bが連設される。

0010

円柱1bは図示のようにそれ等の下端が、磁極4bの上端と僅かの巾だけ対向している。円柱1aの外周面は磁極4aと空隙を介して対向する。上述した構成とする為の手段を次に説明する。円筒2をプレス加工により作り、軟鋼で作られた円環状の磁極4bを上方より圧入固定し、次に円環状に捲回された励磁コイル5を上方より圧入する。励磁コイル5の端子は図示していないが円筒2の空孔より外部に導出されている。次に円環状の磁極4aを上方より圧入固定する。

0011

円柱1a,1d,1bを上方より挿入し、次に側板2aを円筒2の上端に締着する。記号6で示すものは渦巻スプリングで円柱1a,1b,1dを上方に弾撥して図示の位置に保持している。励磁コイル5に通電すると磁束は磁極4a→円柱1a→円柱1d→円柱1b→磁極4b→円筒2→と通って閉回路となるので磁束量が大きく、従って矢印A方向の作動子となる円柱1の駆動力は大きくなり、負荷Bを矢印A方向に駆動する。通電を停止するとスプリングバックして、図示の状態に復帰する。上述した動作において、円柱1aと磁極4a間では上下方向の吸引力はないが、空隙部の対向面積が大きいので磁気抵抗が著しく小さく磁力線の量が大きくなる。この磁力線は円柱1bと磁極4bの対向部の洩れ磁束となり矢印Cの方向となり矢印A方向の駆動力に大きく寄与する。従って従来のこの種のリニヤ駆動装置の10倍位の駆動力を得ることができる特徴がある。図2点線1cで示すように軟磁性体円柱1aと1bを1体化合して構成しても同じ作用効果がある。

0012

図3のグラフは、負荷駆動力でよこ軸は作動子1の移動距離、たて軸は吸引力である。周知の電磁プランジヤでは、曲線7で示すように初期の吸引力が小さく、終了時の吸引力が最大となる。本発明装置では、曲線8で示すように初期の吸引力が大きく、次に漸増する。従って大きい負荷の駆動を行なうことができる特徴がある。上述した作用を図4について説明する。図4において、磁極4b,円柱1bは断面を示し、対向部には矢印の磁力線12a,12b,12cが発生する。このとき磁極4bはN極に励磁され、円柱1bは磁気誘導によりS極に励磁される。対向部の磁力線9aは矢印A方向の吸引力に余り影響がないが、矢印12b,12cの磁力線により矢印A方向の吸引力が得られる。矢印12aの磁力線による吸引力は励磁コイルの電流の2乗に比例し、矢印12b,12cの磁力線による吸引力は電流の1乗に比例する。又空隙長が0.2ミリメートル以下となると、矢印12aの磁力線は対向面に垂直となり吸引力が消失するので、図3のグラフの曲線8に示すように初期の吸引力が大きく平坦な吸引力となる特徴がある。以上の説明より理解されるように、通電の制御により、負荷の直線的な駆動を無音で、初期の駆動力の大きいモードで行なうことができる特徴がある。

0013

次に図5の実施例について説明する。図5において、円筒2,側板2aは図2の同一記号のものと同じ部材である。磁極7a,7b,7cも図2の磁極4a,4bと同じ構成のもので、その励磁コイル8a,8bも励磁コイル5に対応する同じ構成のものである。作動子1に連設する円柱9c,9bはそれぞれ図2の円柱1b,1aに対応するものでその作用も同じである。

0014

励磁コイル8bが通電されると、円柱9cが磁極7cに吸引され、図示の状態で停止する。磁気的な吸引力で停止するので機械音の発生はない。次に励磁コイル8aに通電すると、磁極7bと円柱9b間の大量の磁束は磁極7aと円柱9a,10aを通るので、磁極7aによる円柱9aの磁気吸引力は著しく増大し、従って矢印D方向の負荷Bの駆動も増大して負荷を駆動する。以上の説明より理解されるように、励磁コイル8a,8bを交互に通電することにより作動子1に連設した負荷Bは矢印D,E方向に駆動され、その駆動力は周知の電磁プランジヤの10倍位となる作用効果がある。図4の駆動力となる磁束12b,12cは飽和することなく、励磁電流に比例して増大するので、励磁コイルが焼損する限界まで大きい駆動力を得ることができる特徴がある。

実施例

0015

図5の円柱9a,9b,9cの外周と磁極7a,7b,7cの内周との空隙長を0.2ミリメートル以内とすると、空隙長が変化しても磁束密度に変化が無くなる。従って径方向の吸引力に変化がないので互いに自由に滑動できるようになる。この事実は磁極7a,7b,7cが軸受を兼ねる作用を有するので、円柱と磁極面滑剤で処理することにより全体の構成を簡素化でき廉価に作ることができる特徴がある。

0016

1円柱状の作動子
1a,1b,1c,1d,9a,9b,9c,10a,10b軟磁性体円柱
4a,4b,7a,7b,7c磁極
2a側板
B負荷
5,8a,8b励磁コイル
2b軸受
7,8吸引力の曲線
12a,12b,12c磁力線
2軟鋼円筒

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