(57)【要約】【課題】電磁ソレノイド装置の作動時に消費される電力が低減される電磁ソレノイド装置を提供する。【解決手段】電磁コイル３に励磁電流が供給されると、電磁コイル３によって磁気回路Ｂを回る磁束が発生される。この時、電磁コイル３には、鉄心部２ｃにおいて、鉄心部２ｃを通る永久磁石４の磁束と逆向きの磁束で、且つ永久磁石４の磁束数よりも多量の磁束を発生させるように制御された励磁電流が供給される。従って、鉄心部２ｃを通る磁気回路を回っていた永久磁石４の磁束は、磁気回路Ｂを回る電磁コイル３の磁束によって押し戻されて磁気回路Ｃを回る。その結果、電磁コイル３の磁束と永久磁石４の磁束との合成磁束が出力軸５から吸引部２ｅを通過し、この合成磁束によりコイルばね６の弾性力よりも大きな磁気的引力が発生されるため、コイルばね６の弾性力に抗して出力軸５が吸引部２ｅ側へ移動される。【選択図】      図２
2005217172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体よりなり磁気的引力により移動する出力軸と、
前記出力軸を移動可能に保持する保持部、及び前記出力軸と対向し前記磁気的引力により前記出力軸を吸引する吸引部を備えた磁性体よりなるソレノイド本体と、
前記ソレノイド本体の一部が貫通されるようにして前記ソレノイド本体に装着され前記ソレノイド本体の内部及び前記出力軸を通過する磁気回路を形成する電磁コイルと、
前記出力軸と前記吸引部との間の磁気的引力に対抗する方向に前記出力軸を付勢する弾性部材と
を備えた電磁ソレノイド装置であって、
前記ソレノイド本体の内部を通る磁気回路を形成するように配置された永久磁石を備え、
前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁気は前記ソレノイド本体内で前記電磁コイルの内部を通過する第１磁気回路を形成し、
前記電磁コイルへの通電時において、前記電磁コイルの磁束と前記永久磁石の磁束との合成磁束が前記出力軸を通過する第２磁気回路を形成し、該合成磁束により前記弾性部材の弾性力を超える磁気的引力を発生させ、前記出力軸を前記吸引部側へ移動させるように形成されたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁ソレノイド装置であって、
前記出力軸は、前記吸引部に当接可能であり、
前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁束が発生させる磁気的引力により、前記出力軸が前記吸引部に当接した状態を保つように形成されたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁ソレノイド装置であって、
前記出力軸は、前記吸引部に当接可能であり、
前記ソレノイド本体において、前記第１磁気回路中には間隙が形成され、
前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁束が発生させる磁気的引力により、前記出力軸が前記吸引部に当接した状態を保つように形成されたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁ソレノイド装置であって、
前記間隙は、前記電磁コイルによって跨がれていることを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４に記載の電磁ソレノイド装置であって、
前記電磁コイルは、前記永久磁石の前記出力軸を通過する磁気回路と同じ方向の磁気回路を形成する第１電磁コイルと、前記永久磁石の前記出力軸を通過する磁気回路とは異なる方向の磁気回路を形成する第２電磁コイルとから構成され、
前記第１電磁コイルへの通電時において、前記第１電磁コイルの磁束と前記永久磁石の磁束との合成磁束が前記出力軸を通過する前記第２磁気回路を形成し、該合成磁束により前記弾性部材の弾性力を超える磁気的引力を発生させ、前記出力軸を前記吸引部側へ移動させ、
前記第２電磁コイルへの通電時に前記出力軸が前記吸引部に当接した状態において、前記出力軸を通過する前記永久磁石の磁束と前記第２電磁コイルの磁束との合成磁束による磁気的引力は前記弾性部材の弾性力よりも弱く、前記弾性部材の弾性力により前記出力軸を反吸引部側へ移動させるように形成されたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁ソレノイド装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁力によって作動する電磁ソレノイド装置には、特許文献１にて開示されているものがある。特許文献１にて開示されている電磁ソレノイド装置は、ケーシングと、電磁コイルと、継鉄と、固定鉄心と、軸を備えた可動子と、スプリングと、前記軸を支持する２つの軸受とを備えている。ケーシングは磁性金属材料により円筒状に形成されており、上端及び下端の開口部には該開口部から径方向内側に延設される円環部が備えられている。電磁コイルは円筒状に形成され、前記ケーシングの内部に収容されている。さらに、電磁コイルには、上側から円筒状のヨークが、下側から円筒状の固定鉄心がそれぞれ挿入されている。ヨーク及び固定鉄心にはそれぞれ鍔部が備えられており、電磁コイルの両端を覆っている。各鍔部はその径方向外側が前記ケーシングに当接している。ヨークの内部には可動子が上下動可能に収容されている。この可動子は固定鉄心に遊挿されたスプリングによって上方へ付勢されて、該可動子と前記固定鉄心との間に所定の間隔が設けられている。ヨークの上部及び固定鉄心の下部には軸受が備えられており、可動子に備えられた軸を上下動可能に支持している。
【０００３】
上記のように構成された電磁ソレノイド装置において、電磁コイルに励磁電流が供給されると、該電磁コイルによって発生される磁束はヨークと、可動子と、固定鉄心と、ケーシングとによって形成される磁気回路を回るため、可動子に対して固定鉄心側に向かう磁気的引力が働く。軸を備えた可動子はこの磁気的引力によって、スプリングの弾性力に抗して下方、即ち固定鉄心側へ移動する。そして、電磁コイルへの励磁電流の供給を停止すると、磁束が発生されず磁気的引力が働かないため、可動子はスプリングの弾性力により上方、即ちヨーク側へ移動して原位置に復帰する。
【特許文献１】特開平９−４２９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されている電磁ソレノイド装置において、大きな移動量を得る場合には、多量の磁束が必要とされる。その結果、大きな励磁電流を供給しなければならず、消費電力が大きくなってしまう。また、位置を保持するような用途に使用する場合においては、可動子が原位置から移動した状態を保つために励磁電流を供給し続けなければならないため、この場合も消費電力が大きくなってしまう。よって、上記のように、特許文献１にて開示されている電磁ソレノイド装置では、電磁ソレノイド装置の作動時に消費電力が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁ソレノイド装置の作動時に消費される電力を低減させることができる電磁ソレノイド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、磁性体よりなり磁気的引力により移動する出力軸と、前記出力軸を移動可能に保持する保持部、及び前記出力軸と対向し前記磁気的引力により前記出力軸を吸引する吸引部を備えた磁性体よりなるソレノイド本体と、前記ソレノイド本体の一部が貫通されるようにして前記ソレノイド本体に装着され前記ソレノイド本体の内部及び前記出力軸を通過する磁気回路を形成する電磁コイルと、前記出力軸と前記吸引部との間の磁気的引力に対抗する方向に前記出力軸を付勢する弾性部材とを備えた電磁ソレノイド装置において、前記ソレノイド本体の内部を通る磁気回路を形成するように配置された永久磁石を備え、前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁気は前記ソレノイド本体内で前記電磁コイルの内部を通過する第１磁気回路を形成し、前記電磁コイルへの通電時において、前記電磁コイルの磁束と前記永久磁石の磁束との合成磁束が前記出力軸を通過する第２磁気回路を形成し、該合成磁束により前記弾性部材の弾性力を超える磁気的引力を発生させ、前記出力軸を前記吸引部側へ移動させるように形成された。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁ソレノイド装置において、前記出力軸は、前記吸引部に当接可能であり、前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁束が発生させる磁気的引力により、前記出力軸が前記吸引部に当接した状態を保つように形成された。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電磁ソレノイド装置において、前記出力軸は、前記吸引部に当接可能であり、前記ソレノイド本体において、前記第１磁気回路中には間隙が形成され、前記電磁コイルへの非通電時において、前記永久磁石の磁束が発生させる磁気的引力により、前記出力軸が前記吸引部に当接した状態を保つように形成された。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電磁ソレノイド装置において、前記間隙は前記電磁コイルによって跨がれている。
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４に記載の電磁ソレノイド装置において、前記電磁コイルは、前記永久磁石の前記出力軸を通過する磁気回路と同じ方向の磁気回路を形成する第１電磁コイルと、前記永久磁石の前記出力軸を通過する磁気回路とは異なる方向の磁気回路を形成する第２電磁コイルとから構成され、前記第１電磁コイルへの通電時において、前記第１電磁コイルの磁束と前記永久磁石の磁束との合成磁束磁束が前記出力軸を通過する前記第２磁気回路を形成し、該合成磁束により前記弾性部材の弾性力を超える磁気的引力を発生させ、前記出力軸を前記吸引部側へ移動させ、前記第２電磁コイルへの通電時に前記出力軸が前記吸引部に当接した状態において、前記出力軸を通過する前記永久磁石の磁束と前記第２電磁コイルの磁束との合成磁束による磁気的引力は前記弾性部材の弾性力よりも弱く、前記弾性部材の弾性力により前記出力軸を反吸引部側へ移動させるように形成された。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、電磁コイルの磁束だけでなく、電磁コイルの磁束と永久磁石の磁束との合成磁束が出力軸を通過する第２磁気回路を形成するため、出力軸を吸引部側へ移動させるために電磁コイルが発生させる磁束を低減させることができる。従って、電磁コイルに消費される電力を低減させることができ、その結果、電磁ソレノイド装置の作動時に消費される電力が低減される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、電磁コイルへの非通電時において、永久磁石の磁束が発生させる磁気的引力により、非通電時でも出力軸を吸引部側へ移動させた状態を保つことができる。従って、電力を消費することなく出力軸を吸引部側へ移動させた状態を保つことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第１磁気回路中には間隙が形成されていることから、電磁コイルへの非通電時に出力軸が吸引部に当接した状態において、永久磁石の磁束は、ソレノイド本体において間隙が形成されているために磁気抵抗が大きくなっている第１磁気回路を回らず、全て吸引部と当接している出力軸を通過する。従って、電磁コイルへの非通電時において、ソレノイド本体に間隙が形成されていない電磁ソレノイド装置よりも、より確実に出力軸を吸引部側に移動させた状態を保つことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、間隙は、電磁コイルによって跨がれていることから、一定の間隔を安定して保持される。
請求項５に記載の発明によれば、第１電磁コイルと第２電磁コイルとは互いに異なる方向の磁気回路を形成する。出力軸を吸引部側へ移動させる場合と、出力軸を反吸引部側へ移動させる場合とでは、電磁コイルによって互いに逆方向の磁気回路を形成する必要があるため、電磁コイルを１つしか備えていない電磁ソレノイド装置では励磁電流を制御して逆方向の磁気回路を形成しなければならない。しかし、請求項４に記載の発明では、第１電磁コイルと第２電磁コイルとを備えていることから、第１電磁コイルへ励磁電流を供給するか第２電磁コイルへ励磁電流を供給するかという、励磁電流の供給先の切換のみで互いに異なる方向の磁気回路を形成することができ、出力軸の制御を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電磁ソレノイド装置の作動時に消費される電力が低減される電磁ソレノイド装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１乃至図３に従って説明する。
図１に示すように、電磁ソレノイド装置１は、ソレノイド本体２と、電磁コイル３と、永久磁石４と、出力軸５と、弾性部材としてのコイルばね６とを備えている。
【００１６】
ソレノイド本体２は磁性体よりなり、上部部材２ａと下部部材２ｂとを備えている。上部部材２ａ及び下部部材２ｂは、平行に延びるように形成され、その端部には、上部部材２ａ及び下部部材２ｂと一体に形成された鉄心部２ｃにて互いに連結されている。また、上部部材２ａの他端には、出力軸５を移動可能に保持するための保持部２ｄが備えられており、下部部材２ｂの他端には、該下部部材２ｂと一体に形成され、該下部部材２ｂから上部部材２ａ側へ突出して前記保持部２ｄと対向する吸引部２ｅが備えられている。
【００１７】
また、前記上部部材２ａ及び前記下部部材２ｂの中間部には、磁石保持部２ｆ，２ｇが互いの部材に向かってそれぞれ突設され、両磁石保持部２ｆ，２ｇの先端部間は所定距離の間隙を形成している。磁石保持部２ｆ，２ｇ間の間隙には永久磁石４が配設されている。永久磁石４は、内部磁束の方向（Ｓ極からＮ極への方向）の長さが両磁石保持部２ｆ，２ｇ間の長さと等しく形成されており、両磁極がそれぞれ磁石保持部２ｆ，２ｇに当接されている。本実施形態では、永久磁石４のＮ極は上部部材２ａの磁石保持部２ｆに当接し、永久磁石４のＳ極は下部部材２ｂの磁石保持部２ｇに当接している。永久磁石４の磁束は、Ｎ極からソレノイド本体２に入り、ソレノイド本体２の内部を通過して永久磁石４のＳ極に戻る磁気回路を形成する。
【００１８】
前記鉄心部２ｃの外周には、該鉄心部２ｃが貫通されるようにして装着される円筒状の電磁コイル３が備えられている。電磁コイル３は、鉄心部２ｃが貫通される筒部３ａと該筒部の両端から外側に向かって延設される鍔部３ｂ，３ｃとからなるインシュレータ３ｄと、該インシュレータ３ｄの筒部３ａに巻回される巻線３ｅとから構成される。この電磁コイル３は、外部の電源から励磁電流が供給されると、供給される励磁電流の方向に応じた方向の磁束を鉄心部２ｃに発生させ、ソレノイド本体２内及び出力軸５を通過する磁気回路を形成する。
【００１９】
前記保持部２ｄには保持孔７が形成され、磁性体よりなる前記出力軸５が移動可能に嵌挿されている。保持孔７の内周面は、非磁性体（真鍮，合成樹脂等）よりなる円筒状の保持部材８によって被われている。出力軸５とソレノイド本体２とは共に磁性体よりなるため、電磁コイル３へ励磁電流が供給されることにより出力軸５及びソレノイド本体２を通過する磁気回路が形成されて磁気的引力が発生されると、保持孔７と出力軸５との摺動面には固着力が発生する。電磁コイル３への励磁電流の供給が停止された後でも、この固着力の一部は残留する。残留した固着力は出力軸５の移動を妨げるため、出力軸５と保持部材８との摺動面である保持孔７の内周面に保持部材８を設けることにより、この固着力の影響を低減させて出力軸５の移動を容易にしている。
【００２０】
出力軸５の軸方向両端部には、該端部から外側に向かって延設されるフランジ部５ａ，５ｂが備えられている。出力軸５の上部側のフランジ部５ａと上部部材２ａとの間には、弾性部材としての圧縮されたコイルばね６が備えられ、該コイルばね６は出力軸５のフランジ部５ａを前記吸引部２ｅから遠ざかる方向（図において上方）へ付勢している。フランジ部５ｂは、出力軸５が上方へ移動した際に保持部２ｄと係合し、それ以上の出力軸５の移動を防止する。これにより、出力軸５は、コイルばね６によって付勢されることにより、吸引部２ｅと一定の間隔を空けて保持される。尚、コイルばね６の弾性力は、後述する磁気回路Ｃを回る磁束により発生される磁気的引力よりも小さい。
【００２１】
吸引部２ｅにおいて、前記出力軸５と対向する上端面は、前記保持部材８と同様の非磁性体よりなる当接部材９によって被われている。この当接部材９は、前記保持部材８と同類の働きをするものであり、励磁電流の供給停止後に、出力軸５と吸引部２ｅとの間に働く固着力により出力軸５が吸引部２ｅから離れ難くなることを防止して、出力軸５の移動を容易にしている。
【００２２】
次に、上記のように構成された電磁ソレノイド装置１の動作を説明する。
図１に示すように、出力軸５がコイルばね６の弾性力によって反吸引部２ｅ側に保持され、電磁コイル３に励磁電流が供給されていない非通電時において、出力軸５は吸引部２ｅとの間に一定の間隔を空けて保持されているため、ソレノイド本体２内及び出力軸５のうちでは出力軸５と吸引部２ｅとの間での磁気抵抗が最も大きい。従って、永久磁石４の磁束は、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、鉄心部２ｃ、下部部材２ｂ、及び磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る第１磁気回路としての磁気回路Ａを形成する。
【００２３】
図２に示すように、電磁コイル３に励磁電流が供給されると、電磁コイル３によって、鉄心部２ｃに磁束が発生する。この発生する磁束の方向は、永久磁石４の磁束の方向と同様に下部部材２ｂから上部部材２ａに向かう方向である。また、電磁コイル３により発生する磁束数は、永久磁石４のそれよりも多い。そして、電磁コイル３により発生する磁束は、鉄心部２ｃから、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂを通って再び鉄心部２ｃに至る第２磁気回路としての磁気回路Ｂを形成する。従って、磁気回路Ａを回っていた永久磁石４の磁束は、磁気回路Ｂを回る電磁コイル３の磁束によって押し戻されて、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、磁石保持部２ｇ、及び下部部材２ｂを通ってＳ極に至る第２磁気回路としての磁気回路Ｃを形成する。その結果、電磁コイル３の磁束と永久磁石４の磁束との合成磁束が出力軸５から吸引部２ｅを通過し、この合成磁束によりコイルばね６の弾性力よりも大きな磁気的引力が発生されるため、コイルばね６の弾性力に抗して出力軸５が吸引部２ｅ側へ移動される。そして、出力軸５は当接部材９を介して吸引部２ｅに当接する。
【００２４】
次に、電磁コイル３への励磁電流の供給を停止すると、図３に示すように、電磁コイル３からは磁束が発生されない。出力軸５が当接部材９を介して吸引部２ｅに当接している状態では、ソレノイド本体２内及び出力軸５において特に磁気抵抗が大きい部分がないため、永久磁石４の磁束の一部は、電磁コイル３への通電時に回っていた磁気回路Ｃを回り、残りの磁束は通電前に回っていた磁気回路Ａを回る。コイルばね６の弾性力は、磁気回路Ｃを回る永久磁石４の磁束が発生させる磁気的引力よりも小さいため、出力軸５は当接部材９を介して吸引部２ｅに当接した状態のまま保持される。
【００２５】
図３に示す電磁コイル３への非通電時に出力軸５が保持部２ｄに当接した状態から、図１に示す出力軸５が反吸引部２ｅ側で保持される状態に戻すには、電磁コイル３に励磁電流を供給する。この時、電磁コイル３には、出力軸５及び吸引部２ｅにおいて、磁気回路Ｃを回る永久磁石４の磁束と逆向きの磁束で、且つ磁気回路Ｃを回る永久磁石４の磁束と電磁コイル３が発生させる磁束との合成磁束により発生される磁気的引力よりもコイルばね６の弾性力の方が大きくなるような量の磁束を発生させるように制御された励磁電流が供給される。その結果、コイルばね６の弾性力によって出力軸５が反吸引部２ｅ側へ移動される。
【００２６】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）永久磁石４の磁束が出力軸５を通過する磁気回路Ｃを形成するため、出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させるために電磁コイル３が発生させる磁束を低減させることができる。従って、電磁コイル３に消費される電力を低減させることができる。その結果、電磁ソレノイド装置１の作動時に消費される電力を低減させることができる。
【００２７】
（２）電磁コイル３への非通電時に出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、コイルばね６の弾性力は、磁気回路Ｃを回る永久磁石４の磁束により発生される磁気的引力よりも小さいため、非通電時でも出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。従って、電力を消費することなく出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。
【００２８】
（３）電磁コイル３に通電することにより発生される磁束だけでなく、永久磁石４の磁束を利用して出力軸５に作用する磁気的引力を発生させている。従って、電磁コイル３のみを用いた電磁ソレノイド装置よりも多量の磁束を得やすいため、出力軸５の移動量が大きい場合でも、消費電力の増大を抑えることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図４乃至図６に従って説明する。尚、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
図４は本実施形態の電磁ソレノイド装置２０を示す。電磁ソレノイド装置２０はソレノイド本体２１を備える。ソレノイド本体２１は、上部部材２ａと下部部材２ｂとを備え、上部部材２ａ及び下部部材２ｂの端部には、それらと一体に鉄心部２２ａ，２２ｂが形成されている。両鉄心部２２ａ，２２ｂは、互いに他の部材２ｂ，２ａに向かって突設されると共にそれらの先端が対向し、両鉄心部２２ａ，２２ｂの先端間に所定間隔の間隙２３が形成されている。この間隙２３は、出力軸５が反吸引部２ｅ側に保持されている状態の出力軸５と吸引部２ｅとの間の間隔よりも狭く形成されている。また、間隙２３は、出力軸５がコイルばね６の弾性力によって反吸引部２ｅ側に保持され、電磁コイル３に励磁電流が供給されていない非通電時において、永久磁石４の磁束が形成する第１磁気回路としての磁気回路Ｅ中に形成されている。更に、間隙２３は、電磁コイル３によって跨がれている。
【００３１】
出力軸５を反吸引部２ｅ側へ付勢する弾性部材としてのコイルばね２４の弾性力は、後述する第２磁気回路としての磁気回路Ｇ（図５参照）を回る永久磁石４の磁束により発生される磁気的引力よりも小さい。
【００３２】
本実施形態では、上記第１実施形態の電磁ソレノイド装置１において吸引部２ｅの上端面を被っていた当接部材９は備えられていない。本実施形態において当接部材９を備えることも可能であり、その場合には、当接部材９の出力軸５の軸方向の厚さを前記間隙２３よりも薄くする。
【００３３】
上記のように構成された電磁ソレノイド装置２０の動作を説明する。
図４に示すように、出力軸５がコイルばね６の弾性力によって反吸引部２ｅ側に保持され、電磁コイル３に励磁電流が供給されていない非通電時において、ソレノイド本体２１内及び出力軸５では、出力軸５及び吸引部２ｅ間の磁気抵抗よりも間隙２３での磁気抵抗の方が小さい。従って、永久磁石４の磁束は、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、鉄心部２２ａ，２２ｂ、下部部材２ｂ、及び磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る磁気回路Ｅを形成する。
【００３４】
図５に示すように、電磁コイル３に励磁電流が供給されると、電磁コイル３によって、鉄心部２２ａ，２２ｂに磁束が発生する。この発生する磁束の方向は、永久磁石４の磁束の方向と同様に下部部材２ｂから上部部材２ａに向かう方向である。また、電磁コイル３により発生する磁束数は、永久磁石４のそれよりも多い。そして、電磁コイル３が発生する磁束は、鉄心部２２ａから、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂを通って鉄心部２２ｂに至る第２磁気回路としての磁気回路Ｆを形成する。従って、磁気回路Ｅを回っていた永久磁石４の磁束は、磁気回路Ｆを回る電磁コイル３の磁束によって押し戻されて、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂ、磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る磁気回路Ｇを形成する。その結果、電磁コイル３の磁束と永久磁石４の磁束との合成磁束が出力軸５から吸引部２ｅを通過し、この合成磁束によりコイルばね６の弾性力よりも大きな磁気的引力が発生されるため、コイルばね６の弾性力に抗して出力軸５が吸引部２ｅ側へ移動される。そして、出力軸５は吸引部２ｅに当接する。
【００３５】
次に、電磁コイル３への励磁電流の供給を停止すると、電磁コイル３からは磁束が発生されない。出力軸５が吸引部２ｅに当接している状態においては、ソレノイド本体２１内及び出力軸５において間隙２３での磁気抵抗が最も大きいため、永久磁石４の磁束は、電磁コイル３への通電時と同じく磁気回路Ｇを回り続ける。この時、コイルばね２４の弾性力は、磁気回路Ｇを回る永久磁石４の磁束が発生させる磁気的引力よりも小さいため、出力軸５は吸引部２ｅに当接した状態のまま保持される。
【００３６】
吸引部２ｅに当接した状態の出力軸５を、図４に示される反吸引部２ｅ側に保持される状態に戻すには、図６に示すように、電磁コイル３に励磁電流を供給して磁気回路Ｈを形成する。磁気回路Ｈは、鉄心部２２ｂから、下部部材２ｂ、吸引部２ｅ、出力軸５、及び上部部材２ａを通って鉄心部２２ａに至る。この時、電磁コイル３には、出力軸５及び吸引部２ｅにおいて、磁気回路Ｇを回る永久磁石４の磁束と逆向きの磁束で、且つ永久磁石４の磁束と電磁コイル３が発生させる磁束との合成磁束により発生される磁気的引力よりもコイルばね２４の弾性力が大きくなるような量の磁束を発生させるように制御された励磁電流が供給される。その結果、コイルばね６の弾性力によって、出力軸５は、図６に二点鎖線で示された反吸引部２ｅ側へ移動される。
【００３７】
上記したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態の（１），（３）の効果に加えて、以下の効果をも有する。
（１）電磁コイル３への非通電時に出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、コイルばね２４の弾性力は、磁気回路Ｇを回る永久磁石４の磁束により発生される磁気的引力よりも小さいため、非通電時でも出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。従って、電力を消費することなく出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。
【００３８】
（２）磁気回路Ｅ中に間隙２３が形成されていることから、電磁コイル３への非通電時に出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、永久磁石４の磁束は、ソレノイド本体２において間隙２３が形成されている磁気回路Ｅを回らず、全て吸引部２ｅと当接している出力軸５を通過する磁気回路Ｇを回る。従って、電磁コイル３への非通電時において、ソレノイド本体２に間隙２３が形成されていない上記第１実施形態の電磁ソレノイド装置１よりも、より確実に出力軸５を吸引部２ｅ側に移動させた状態を保つことができる。
【００３９】
（３）巻線３ｅが巻回されると、インシュレータ３ｄの筒部３ａが巻線３ｅによって鉄心部２２ａ，２２ｂ側へ押さえ込まれるため、鉄心部２２ａ，２２ｂが安定して保持される。その結果、鉄心部２２ａ，２２ｂにより形成され、電磁コイル３によって跨がれている間隙２３は、一定の間隔を安定して保たれる。
【００４０】
（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。尚、上記第１及び第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図７は本実施形態の電磁ソレノイド装置３０を示す。鉄心部２２ａ，２２ｂの外周には、該鉄心部２２ａ，２２ｂが貫通されるようにして装着される円筒状の電磁コイル３１が備えられている。電磁コイル３１は、軸方向に沿って並設される第１電磁コイル３２と、第２電磁コイル３３とからなる。電磁コイル３１はインシュレータ３１ａを備えている。インシュレータ３１ａは、鉄心部２２ａ，２２ｂが貫通される筒部３１ｂと、筒部３１ｂの軸方向の中間部において外側に向かって延設される鍔部３１ｃと、筒部３１ｂの両端から外側に向かって延設される鍔部３１ｄ，３１ｅとから構成される。そして、鍔部３１ｃと上側の鍔部３１ｄとにより挟まれた筒部３１ｂに第１電磁コイル３２が巻装されており、鍔部３１ｃと下側の鍔部３１ｅとにより挟まれた筒部３１ｂに第２電磁コイル３３が巻装されている。
【００４２】
また、第１電磁コイル３２と第２電磁コイル３３とは巻回された巻線の巻方向が互いに異なっている。そのため、第１電磁コイル３２に励磁電流が供給されると、図８に示すように、第１電磁コイル３２によって、鉄心部２２ａから、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂを通って鉄心部２２ｂに至る第２磁気回路としての磁気回路Ｋを形成する磁束が発生される。そして、第２電磁コイル３３に第１電磁コイル３２に供給される励磁電流と同様の励磁電流が供給されると、図９に示すように、第２電磁コイル３３によって、鉄心部２２ｂから、下部部材２ｂ、吸引部２ｅ、出力軸５、及び上部部材２ａを通って鉄心部２２ａに至る磁気回路Ｍを形成する磁束が発生される。また、第１電磁コイル３２が発生させる磁束は、図８に示すように、鉄心部２２ａ，２２ｂにおいては、第２磁気回路としての磁気回路Ｌ（Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂ、及び磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る）を回る永久磁石４の磁束と逆向きで、且つ永久磁石の磁束数よりも多量である。更に、第２電磁コイル３３が発生させる磁束は、出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、出力軸５及び吸引部２ｅでは、磁気回路Ｌを回る永久磁石４の磁束と逆向きで、且つ永久磁石４の磁束と合成されることにより、永久磁石４の磁束による磁気的引力をコイルばね２４の弾性力よりも弱める。
【００４３】
尚、鉄心部２２ａ，２２ｂにより形成される間隙２３は、出力軸５がコイルばね６の弾性力によって反吸引部２ｅ側に保持され、第１電磁コイル３２及び第２電磁コイル３３のいずれにも励磁電流が供給されていない非通電時において、永久磁石４の磁束が形成する第１磁気回路としての磁気回路Ｊ中に形成されている。更に、間隙２３は、電磁コイル３１によって跨がれている。
【００４４】
本実施形態では、上記第２実施形態と同様に、上記第１実施形態の電磁ソレノイド装置１において、吸引部２ｅの上端面を被っていた当接部材９は備えられていない。
上記のように構成された電磁ソレノイド装置３０の動作を説明する。
【００４５】
図７に示すように、出力軸５がコイルばね６の弾性力によって反吸引部２ｅ側に保持され、第１電磁コイル３２及び第２電磁コイル３３のいずれにも励磁電流が供給されていない非通電時において、ソレノイド本体２１内及び出力軸５では、出力軸５及び吸引部２ｅ間の磁気抵抗よりも間隙２３の磁気抵抗の方が小さい。従って、永久磁石４の磁束は、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、鉄心部２２ａ，２２ｂ、下部部材２ｂ、及び磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る磁気回路Ｊを形成する。
【００４６】
図７に示すように、第１電磁コイル３２に励磁電流が供給されると、第１電磁コイル３２によって、磁気回路Ｋを形成する磁束が発生する。この発生する磁束は、永久磁石４の磁束の方向と同様に下部部材２ｂから上部部材２ａに向かう方向である。また、第１電磁コイル３２により発生する磁束数は、永久磁石４のそれよりも多い。従って、磁気回路Ｊを回っていた永久磁石４の磁束は、磁気回路Ｋを回る第１電磁コイル３２の磁束によって押し戻されて、Ｎ極から、磁石保持部２ｆ、上部部材２ａ、出力軸５、吸引部２ｅ、下部部材２ｂ、及び磁石保持部２ｇを通ってＳ極に至る磁気回路Ｌを形成する。その結果、第１電磁コイル３２の磁束と永久磁石４の磁束との合成磁束が出力軸５から吸引部２ｅを通過し、この合成磁束によりコイルばね６の弾性力よりも大きな磁気的引力が発生されるため、コイルばね２４の弾性力に抗して出力軸５が吸引部２ｅ側へ移動される。そして、出力軸５は吸引部２ｅに当接する。
【００４７】
次に、第１電磁コイル３２への励磁電流の供給を停止すると、第１電磁コイル３２からは磁束が発生されない。出力軸５が吸引部２ｅに当接している状態においては、ソレノイド本体２１内及び出力軸５において間隙２３での磁気抵抗が最も大きいため、永久磁石４の磁束は、第１電磁コイル３２への通電時と同じく磁気回路Ｌを回り続ける。この時、コイルばね２４の弾性力は、磁気回路Ｌを回る永久磁石４の磁束が発生させる磁気的引力よりも小さいため、出力軸５は、吸引部２ｅに当接した状態のまま保持される。
【００４８】
吸引部２ｅに当接した状態の出力軸５を、図７に示される反吸引部２ｅ側に保持される状態に戻すには、図９に示すように、第２電磁コイル３３に励磁電流を供給して磁気回路Ｍを形成する。この時、第２電磁コイル３３は、出力軸５及び吸引部２ｅにおいて、磁気回路Ｌを回る永久磁石４の磁束と逆向きの磁束で、且つ永久磁石４の磁束と第２電磁コイル３３が発生させる磁束との合成磁束により発生される磁気的引力よりもコイルばね２４の弾性力が大きくなるような磁束を発生させている。その結果、コイルばね２４の弾性力によって、出力軸５は、図９に二点鎖線で示された反吸引部２ｅ側へ移動される。
【００４９】
上記したように、本実施形態によれば、前記第１実施形態の（１），（３）の効果に加えて、以下の効果をも有する。
（１）第１電磁コイル３２及び第２電磁コイル３３への非通電時に出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、コイルばね２４の弾性力は、磁気回路Ｌを回る永久磁石４の磁束により発生される磁気的引力よりも小さいため、非通電時でも出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。従って、電力を消費することなく出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させた状態を保つことができる。
【００５０】
（２）磁気回路Ｊ中に間隙２３が形成されていることから、電磁コイル３１への非通電時に出力軸５が吸引部２ｅに当接した状態において、永久磁石４の磁束は、ソレノイド本体２において間隙２３が形成されている磁気回路Ｊを回らず、全て吸引部２ｅと当接している出力軸５を通過する磁気回路Ｌを回る。従って、電磁コイル３１への非通電時において、ソレノイド本体２に間隙２３が形成されていない前記第１実施形態の電磁ソレノイド装置１よりも、より確実に出力軸５を吸引部２ｅ側に移動させた状態を保つことができる。
【００５１】
（３）第１電磁コイル３２と第２電磁コイル３３とは互いに異なる方向の磁気回路を形成する。出力軸５を吸引部２ｅ側へ移動させる場合と、出力軸５を反吸引部２ｅ側へ移動させる場合とでは、電磁コイルによって互いに逆方向の磁気回路を形成する必要がある。そのため、電磁コイル３を１つ備えただけの上記第１及び第２実施形態の電磁ソレノイド装置１，２０では励磁電流を制御して互いに逆方向の磁気回路Ｂ，Ｆ及び磁気回路Ｈ，Ｍを形成しなければならない。しかし、本実施形態の電磁ソレノイド装置３０は、第１電磁コイル３２と第２電磁コイル３３とを備えていることから、第１電磁コイル３２へ励磁電流を供給するか第２電磁コイル３３へ励磁電流を供給するかという、励磁電流の供給先の切換のみで互いに異なる磁気回路Ｋ，Ｍを形成することができ、出力軸５の制御を容易に行うことができる。
【００５２】
（４）第１電磁コイル３２及び第２電磁コイル３３がインシュレータ３１ａの筒部３１ｂに巻回されると、筒部３１ｂは第１電磁コイル３２及び第２電磁コイル３３によって鉄心部２２ａ，２２ｂ側へ押さえ込まれるため、鉄心部２２ａ，２２ｂが安定して保持される。その結果、鉄心部２２ａ，２２ｂによって形成され、電磁コイル３１によって跨がれている間隙２３は、一定の間隔を安定して保たれる。
【００５３】
尚、本発明の各実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記第１実施形態では、出力軸５は、吸引部２ｅ側へ移動すると、吸引部２ｅに当接するが、当接しないように構成してもよい。この場合、電磁コイル３への励磁電流の供給を停止すると、永久磁石４の磁束は、図１に示す磁気回路Ａを回るため、出力軸５は、コイルばね６の弾性力により反吸引部２ｅ側へ移動される。
【００５４】
○上記第１実施形態では、コイルばね６の弾性力は、図３に示すように、磁気回路Ｃを回る永久磁石４の磁束により発生される磁気的引力よりも小さく形成されているが、大きく形成されていてもよい。この場合、電磁コイル３への励磁電流の供給を停止すると、コイルばね６の弾性力により、出力軸５は反吸引部２ｅ側へ移動される。
【００５５】
○上記第２及び第３実施形態では、間隙２３は、電磁コイル３，３１によって跨がれているが、跨がれない構成であってもよい。その場合、第２実施形態においては磁気回路Ｅ中に、第３実施形態においては磁気回路Ｊ中に間隙２３を形成する。
【００５６】
○上記第１実施形態において、電磁コイル３を上記第３実施形態の電磁コイル３１に変えてもよい。
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
【００５７】
（イ）請求項２に記載の電磁ソレノイド装置であって、前記電磁コイルへの非通電時に前記出力軸が前記吸引部に当接した状態において、前記永久磁石の磁束の一部は前記出力軸を通る磁気回路を形成し、前記弾性部材の弾性力は、前記永久磁石の磁束の一部による磁気的引力よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【００５８】
（ロ）請求項３又は請求項４に記載の電磁ソレノイド装置であって、前記ソレノイド本体において、前記電磁コイルが挿入されている部分には、前記電磁コイルへの非通電時に前記出力軸が前記吸引部に当接した状態において、前記永久磁石の磁束は、前記出力軸を通過する磁気回路を形成し、前記弾性部材の弾性力は、前記永久磁石の磁束による磁気的引力よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態の電磁ソレノイドを示す断面図。
【図２】第１実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【図３】第１実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【図４】第２実施形態の電磁ソレノイドを断面図。
【図５】第２実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【図６】第２実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【図７】第３実施形態の電磁ソレノイドを示す断面図。
【図８】第３実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【図９】第３実施形態の電磁ソレノイドの動作を示す断面図。
【符号の説明】
【００６０】
２，２１…ソレノイド本体、２ｄ…保持部、２ｅ…吸引部、３，３１…電磁コイル、４…永久磁石、５…出力軸、６，２４…弾性部材としてのコイルばね、２３…間隙、３２…第１電磁コイル、３３…第２電磁コイル、Ａ，Ｅ，Ｊ…第１磁気回路としての磁気回路、Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇ，Ｋ，Ｌ…第２磁気回路としての磁気回路、Ｍ…磁気回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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