(57)【要約】【課題】  部品点数の削減及び構成の単純化により製造工数の低減及びコストダウンを図るとともに、全体の小型コンパクト化を可能にし、さらに、省スペース性及び汎用性、更には設計自由度を高める。【解決手段】  両端３ｐ，３ｑに磁極を有する永久磁石Ｍにより形成し、かつソレノイド部２の一端２ｓ側に当該ソレノイド部２の軸方向Ｆｃに対して交差する方向Ｆｓへ変位自在に配したプランジャ部３と、ソレノイド部２の励磁により両端５ｓ，５ｔに磁極が発生し、かつ一端５ｓに離間した二つの磁極部５ｓｐ，５ｓｑを有するとともに、当該各磁極部５ｓｐ，５ｓｑをプランジャ部３の両端３ｐ，３ｑ側にそれぞれ配したヨーク部５とを備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド部に通電することによりプランジャ部を変位させるラッチングソレノイドにおいて、両端に磁極を有する永久磁石により形成し、かつ前記ソレノイド部の一端側に当該ソレノイド部の軸方向に対して交差する方向へ変位自在に配したプランジャ部と、前記ソレノイド部の励磁により両端に磁極が発生し、かつ一端に離間した二つの磁極部を有するとともに、当該各磁極部を前記プランジャ部の両端側にそれぞれ配したヨーク部とを備えてなることを特徴とするラッチングソレノイド。
【請求項２】
前記ソレノイド部の両端側に配し、かつ絶縁材により形成した一対のバリア部を備えることを特徴とする請求項１記載のラッチングソレノイド。
【請求項３】
前記ソレノイド部の一端側に配した前記バリア部には、前記プランジャ部を変位自在に支持するガイドレールを有するプランジャガイド部を一体に設けることを特徴とする請求項２記載のラッチングソレノイド。
【請求項４】
前記ヨーク部は、前記ソレノイド部の外側に配し、かつ一端に前記磁極部を有するアウタヨークを備えることを特徴とする請求項１記載のラッチングソレノイド。
【請求項５】
前記ヨーク部は、前記ソレノイド部の内側に配し、かつ一端を前記アウタヨークの他端に結合し又は連続形成するインナヨークを備えることを特徴とする請求項４記載のラッチングソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド部に通電することによりプランジャ部を変位させるラッチングソレノイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソレノイド部とプランジャ部を備えるラッチングソレノイドは、実公昭５２−５０３５６号公報等で知られている。
【０００３】
この種のラッチングソレノイドは、通常、軸方向に配した一対のソレノイドと、この一対のソレノイド間に配した永久磁石と、一対のソレノイドの内側に挿通させたプランジャと、各ソレノイド及び永久磁石を覆うヨークとを備えており、ソレノイドに正方向の励磁電流を流せば、プランジャが軸方向一方に変位するとともに、電流遮断後は変位後の位置が保持される。また、ソレノイドに逆方向の励磁電流を流せば、プランジャが軸方向他方に変位するとともに、電流遮断後は変位後の位置が保持される。
【特許文献１】実公昭５２−５０３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来のラッチングソレノイドは、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、一対のソレノイド、更にはプランジャとは別体の永久磁石等が必要になるなど、部品点数の増加及び構成の複雑化により製造工数の増加及びコストアップを招くとともに、全体の大型化を招き、超小型のラッチングソレノイドを得るにも限界がある。
【０００６】
第二に、プランジャはソレノイドの軸方向へ変位するため、軸方向に広いスペースが取られるとともに、軸方向に対して直交する方向に変位が要求される場合には、プランジャの変位を方向変換する方向変換機構が必要になり、更なるスペースの確保が必要になるなど、省スペース性及び汎用性に劣り、しかも、設計自由度も低くなる。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したラッチングソレノイドの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、ソレノイド部２に通電することによりプランジャ部３を変位させるラッチングソレノイド１を構成するに際して、両端３ｐ，３ｑに磁極を有する永久磁石Ｍにより形成し、かつソレノイド部２の一端２ｓ側に当該ソレノイド部２の軸方向Ｆｃに対して交差する方向Ｆｓへ変位自在に配したプランジャ部３と、ソレノイド部２の励磁により両端５ｓ，５ｔに磁極が発生し、かつ一端５ｓに離間した二つの磁極部５ｓｐ，５ｓｑを有するとともに、当該各磁極部５ｓｐ，５ｓｑをプランジャ部３の両端３ｐ，３ｑ側にそれぞれ配したヨーク部５とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような構成を有する本発明に係るラッチングソレノイド１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１０】
（１）  単一のソレノイド部２及び永久磁石Ｍにより形成したプランジャ部３等により、部品点数の削減及び構成の単純化、更には製造工数の低減及びコストダウンを図れるとともに、全体の小型コンパクト化が可能になり、超小型ラッチングソレノイドも容易に実現できる。
【００１１】
（２）  プランジャ部３自身がソレノイド部２の軸方向Ｆｃに対して交差する方向Ｆｓに変位するため、軸方向Ｆｃに広い設置スペースを確保する必要が無いとともに、交差する方向Ｆｓへの方向変換機構も不要になり、省スペース性及び汎用性、更には設計自由度を飛躍的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るラッチングソレノイド１によれば、最良の形態により、ソレノイド部２の両端２ｓ，２ｔ側に配し、かつ絶縁材により形成した一対のバリア部１１，１２を備えるとともに、ソレノイド部２の一端２ｓ側に配したバリア部１１には、プランジャ部３を変位自在に支持するガイドレール１４を有するプランジャガイド部１３を一体に設ける。通常、ソレノイドコイルは、ボビン部の両側に一対のバリア部が一体形成されたコイルボビンに巻回されるが、本発明に係るラッチングソレノイド１は、ソレノイド部２の内側に、可動部となるプランジャ部が存在しないため、コイルボビンにおけるボビン部は不要になり、一対のバリア部１１，１２のみで足りる。これにより、更なる小型化に寄与できるとともに、一方のバリア部１１はプランジャガイド部１３を兼用することから、更なる部品点数の削減及び小型化に寄与できる。
【００１３】
また、ヨーク部５は、ソレノイド部２の外側に配し、かつ一端１５ａに磁極部５ｓｐ，５ｓｑを有するアウタヨーク１５を備えるとともに、ソレノイド部２の内側に配し、かつ一端１６ａをアウタヨーク１５の他端１５ｂに結合し又は連続形成するインナヨーク１６を備える。これにより、アウタヨーク１５，インナヨーク１６及び磁極部５ｓｐ，５ｓｑは一体化が可能であり、更なる部品点数の削減，構造の単純化及び小型コンパクト化に寄与できる。
【実施例】
【００１４】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
まず、本実施例に係るラッチングソレノイド１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１６】
最初に、ラッチングソレノイド１の構成部品について説明する。２は、マグネットワイヤＷを巻回したソレノイド部である。本実施例に用いるソレノイド部２は、ソレノイドコイルのみでありコイルボビンは使用していない。
【００１７】
１１，１２は、ソレノイド部２の両端２ｓ，２ｔ側に配し、かつ合成樹脂等の絶縁材によりそれぞれ一体形成した一対のバリア部である。ところで、通常、ソレノイドコイルは、ボビン部の両側に一対のバリア部が一体形成されたコイルボビンに巻回されるが、本実施例に係るラッチングソレノイド１は、ソレノイド部２の内側に、可動部となるプランジャ部が存在しないため、コイルボビンにおけるボビン部は不要になる。したがって、本実施例に係るラッチングソレノイド１は、コイルボビンからボビン部を除いた一対のバリア部１１，１２のみを用いている。
【００１８】
この場合、一方のバリア部１１は、ソレノイド部２の一端２ｓ側に配するとともに、他方のバリア部１２は、ソレノイド部２の他端２ｔ側に配する。一方のバリア部１１は、図３及び図１に示すように、ソレノイド部２の一端２ｓに対向する面を矩形に形成するとともに、一端２ｓに対向する面に対して反対側の面には、後述するプランジャ部３を変位自在に支持するガイドレール１４を有するプランジャガイド部１３を一体に設ける。また、バリア部１１の真ん中には、後述するインナヨーク１６の他端１６ｂが挿通する挿通孔２１を形成する。他方のバリア部１２は、図３及び図１に示すように、ソレノイド部２の他端２ｔに対向する面を矩形に形成するとともに、バリア部１２の真ん中には、インナヨーク１６の一端１６ａ側が挿通する挿通孔２２を形成する。このように、ボビン部の無いバリア部１１，１２を採用したため、ソレノイド部２の小型化に寄与できるとともに、特に、一方のバリア部１１はプランジャガイド部１３を兼用することから、更なる部品点数の削減及び小型化に寄与できる。なお、必要によりボビン部を有するコイルボビンを用いても構わない。
【００１９】
３は、永久磁石Ｍにより形成したプランジャ部である。プランジャ部３は丸棒状（円柱状）に形成し、この軸心方向の両端３ｐ，３ｑが磁極（Ｓ極とＮ極）となる。なお、実施例の永久磁石Ｍは、ネオジウム，ホウ素及び鉄を含む焼結希土類磁石を用いた。このプランジャ部３は、ソレノイド部２の一端２ｓ側に配され、ソレノイド部２の軸方向Ｆｃに対して交差する方向Ｆｓへ変位自在となる。即ち、プランジャ部３は、上述したプランジャガイド部１３におけるガイドレール１４により変位自在に支持される。
【００２０】
５は、ヨーク部であり、アウタヨーク１５とインナヨーク１６を備えるとともに、アウタヨーク１５は、更に、メインヨーク１５ｍとストッパ１５ｓからなる。メインヨーク１５ｍとインナヨーク１６は、冷間圧延鋼帯等の磁性材により形成するとともに、ストッパ１５ｓは、非磁性材により形成する。
【００２１】
この場合、メインヨーク１５ｍは、長方形板材をＬ形に折曲形成したものであり、ソレノイド部２の外周面に沿わせる一方の板面１５ｍｆとソレノイド部２の他端２ｔに対向させる他方の板面１５ｍｓを備える。そして、アウタヨーク１５の一端１５ａとなる一方の板面１５ｍｆの先端両側に、直角に折曲した一対の磁極部５ｓｐ，５ｓｑを形成するとともに、他方の板面１５ｍｓの先端中央に、インナヨーク１６の一端１６ａを結合する切欠係合部２４を形成する。また、ストッパ１５ｓは、コの字形に折曲形成する。このストッパ１５ｓの両端側の先端は、メインヨーク１５ｍの磁極部５ｓｐ，５ｓｑの先端に対向する。
【００２２】
他方、インナヨーク１６は、断面矩形の角棒状に形成し、一端１６ａはアウタヨーク１５の他端１５ｂに設けた切欠係合部２４に係合するとともに、他端１６ｂ側は、バリア部１１に設けた挿通孔２１に挿通する。したがって、他端１６ｂ側には、挿通孔２１に挿入した際に、バリア部１１とインナヨーク１６間の位置決めを行う段差部２５を設ける。なお、実施例のヨーク部５は、別体に形成したメインヨーク１５ｍとインナヨーク１６の組合わせにより構成したが、メインヨーク１５ｍとインナヨーク１６は一体形成が可能であり、部品点数の削減，構造の単純化及び小型コンパクト化にも寄与できる。
【００２３】
次に、これらの構成部品を用いたラッチングソレノイド１の組立方法について、各図を参照して説明する。
【００２４】
まず、ソレノイド部２の中心にインナヨーク１６を挿通させ、ソレノイド部２の両端からインナヨーク１６の両端をそれぞれ突出させる。そして、ソレノイド部２の一端２ｓ側のインナヨーク１６の先端を、バリア部１１の挿通孔２１に挿入するとともに、ソレノイド部２の他端２ｔ側のインナヨーク１６の先端を、バリア部１２の挿通孔２２に挿通させる。また、バリア部１１のプランジャガイド部１３におけるガイドレール１４には、プランジャ部３を挿通（収容）させる。
【００２５】
次いで、バリア部１２の外面をメインヨーク１５ｍの板面１５ｍｓ上に載せるとともに、バリア部１２から突出したインナヨーク１６の一端１６ａを、当該板面１５ｍｓに形成した切欠係合部２４に係合させる。この場合、切欠係合部２４にインナヨーク１６の一端１６ａを完全に係合させれば、図２に示すように、バリア部１１の外面にメインヨーク１５ｍの磁極部５ｓｐ，５ｓｑを掛止させることができる。そして、この状態でストッパ１５ｓをバリア部１１の外面に載せ、先端側を磁極部５ｓｐ，５ｓｑに突き合わせる。
【００２６】
よって、この状態において所要個所を接着剤等により固定すれば、図１及び図２に示すラッチングソレノイド１を得ることができる。実施例のラッチングソレノイド１は、超小型のラッチングソレノイドである。因に、図１におけるラッチングソレノイド１の横寸法は、４．８〔ｍｍ〕、縦寸法は、７．０〔ｍｍ〕である。
【００２７】
次に、本実施例に係るラッチングソレノイド１の動作について、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
【００２８】
なお、プランジャ部３の磁極は、図５（ａ），（ｂ）において、右端がＳ極、左端がＮ極となる。今、図５（ａ）に示すように、ソレノイド部２に直流電圧（例えば、５〔Ｖ〕）を印加し、ソレノイド部２を正方向に励磁したものとする。これにより、ヨーク部５の他端５ｔとなるインナヨーク１６の他端１６ｂにはＳ極が発生し、かつヨーク部５の一端５ｓとなるアウタヨーク１５の磁極部５ｓｐ，５ｓｑには、Ｎ極が発生する。この結果、プランジャ部３のＳ極は、図５（ａ）に示す右方向へ変位して磁極部５ｓｐ（Ｎ極）に吸引される。そして、この状態において、ソレノイド部２に対する直流電圧の印加を解除しても、永久磁石Ｍを用いたプランジャ部３は、磁極部５ｓｐに吸引されるため、変位後の右位置に保持される。
【００２９】
一方、この状態において、図５（ｂ）に示すように、ソレノイド部２に逆極性の直流電圧を印加し、ソレノイド部２を逆方向に励磁したものとする。これにより、インナヨーク１６の他端１６ｂにはＮ極が発生し、かつアウタヨーク１５の磁極部５ｓｐ，５ｓｑにはＳ極が発生する。この結果、プランジャ部３のＮ極は、図５（ｂ）に示す左方向へ変位して磁極部５ｓｑ（Ｓ極）に吸引される。そして、この状態において、ソレノイド部２に対する直流電圧の印加を解除しても、永久磁石Ｍを用いたプランジャ部３は、磁極部５ｓｐに吸引されるため、変位後の左位置に保持される。
【００３０】
ところで、実施例の場合、プランジャ部３の変位ストロークは１〔ｍｍ〕程度となる。したがって、例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、プランジャ部３にシャッタ３１を固着すれば、シャッタ３１を図５（ａ）に示す第一位置Ｘａと図５（ｂ）に示す第二位置Ｘｂへ選択的に変位させることができ、光ファイバにおける光路の開閉や光路の切換等に利用することができる。
【００３１】
このような本実施例に係るラッチングソレノイド１によれば、単一のソレノイド部２及び永久磁石Ｍにより形成したプランジャ部３等を利用するため、部品点数の削減及び構成の単純化、更には製造工数の低減及びコストダウンを図れるとともに、全体の小型コンパクト化が可能になり、特に、超小型ラッチングソレノイド１を容易に実現することができる。また、プランジャ部３自身がソレノイド部２の軸方向Ｆｃに対して交差する方向Ｆｓに変位するため、軸方向Ｆｃに広い設置スペースを確保する必要が無いとともに、交差する方向Ｆｓへの方向変換機構も不要になり、省スペース性及び汎用性、更には設計自由度を飛躍的に高めることができる。
【００３２】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好適な実施例に係るラッチングソレノイドの縦断正面図、
【図２】同ラッチングソレノイドの外観側面図、
【図３】同ラッチングソレノイドにおける構成部品の斜視図、
【図４】同ラッチングソレノイドの外観平面図、
【図５】同ラッチングソレノイドの動作説明図、
【符号の説明】
【００３４】
１      ラッチングソレノイド
２      ソレノイド部
２ｓ    ソレノイド部の一端
２ｔ    ソレノイド部の他端
３      プランジャ部
３ｐ    プランジャ部の端
３ｑ    プランジャ部の端
５      ヨーク部
５ｓ    ヨーク部の一端
５ｔ    ヨーク部の他端
５ｓｐ  磁極部
５ｓｑ  磁極部
１１    バリア部
１２    バリア部
１３    プランジャガイド部
１４    ガイドレール
１５    アウタヨーク
１５ａ  アウタヨークの一端
１５ｂ  アウタヨークの他端
１６    インナヨーク
１６ａ  インナヨークの一端
Ｍ      永久磁石
Ｆｃ    ソレノイド部の軸方向
Ｆｓ    ソレノイド部の軸方向
【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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