メカトロニクス情報誌
2010 年 4 月 15 日 発行

めかとろ通信

第 15 号

AC ソレノイドの置き換え

ソレノイドには AC 型と DC 型があります。それぞれ特徴があり、使いこなすにはその特性をよく理解することが重要です。当社のソレノイドは DC 型です。今回は AC 型に比べて DC 型の劣る部分を補いながら、DC 型の特徴を生かす使い方を考えます。

■ AC ソレノイドの特徴
AC ソレノイドは DC ソレノイドに比較してストロークが大きにも焼損したり、焼損に至らないまでも、大きなうなり音きいとされています。AC ソレノイドは、起動位置のギャップを発生することがあります。このような特性から、安全性、が大きいところで大きな駆動電流が流れ、その電流に応じた信頼性を要求される用途への適用には十分な検討、配慮が必大きな推力が発生します。これが突入電流です。作動後、ギャッ要です。また、作動最終点のギャップを十分小さくしないとプが狭くなると電流が減少し、小さな電流で保持します。ソ

うなり音が発生する為、この部分に緩衝材等を設置することレノイドはギャップが狭いところで推力が上昇しますから、が出来ません。ですから、大きな作動音が避けられません。

小さな電流でも十分な保持力が得られます。このように自動起動時に発生する突入電流は保持時の定格電流の数倍から数的にギャップの変化に応じて駆動電流が変化し、大きなスト十倍に達するものもあります。このため、起動位置や作動途ロークと駆動力、保持力と省電力が実現できる優れものです。

中でのロック時にはコイルの温度上昇が、定常状態の数十倍

ところが、作動中に機械的な過負荷や何らかの障害が発生から数百倍に達し、容易に焼損に至ることが分かります。高し、作動ストロークの途中でロックされた場合には、大きな頻度で ON/OFF を繰り返すような用途は突入電流が頻繁に流駆動電流が流れ続け、コイルの焼損に至ります。また、最終れる為、温度上昇が大きくなり注意が必要です。

端付近で何らかの物質を噛みこむなどギャップが変化したと■ DC ソレノイドの場合
DC ソレノイドはそのコイルに流れる電流と、可動子のただし、起動位置のギャップの大きいところでは推力が大ギャップの間に関係はありません。従って、機械的な過負荷、きく取れず、作動ストロークが限定されます。磁極の形状な障害等でロックが発生した場合でも、コイルの焼損に至るよ

どで工夫し、大ストローク域の推力を改善したものも存在しうな発熱は発生しません。突入電流が発生しませんから、高ますが、AC ソレノイドには及びません。

頻度で駆動しても温度が急上昇するようなことはありません。

このようにコイル焼損に対する安全性は高く、作動音を抑また、異物の噛みこみなどでギャップが広がってもうなりをえることも可能ですが、大きなギャップとなる大ストローク発生するようなことはありません。従って、最終端付近に緩時の推力は AC ソレノイドに比べて見劣りがします。

衝材を設けて作動音の低減を行うことも問題ありません。

AC ソレノイドと DC ソレノイドの外観

4EC 型

ストローク − 吸引力特性図
5mm で 10N の負荷を連続通電で駆動したい。

200100DC ソレノイド

50
吸引力 [N]

Shindengen Mechatronics Co.,Ltd.

＜ ソレノイドの使用テクニック ＞

新電元メカトロニクス株式会社

10%
2025%
10AC ソレノイド

10N50%

5100% 連続定格
図 -1201

Shindengen Mechatronics Co.,Ltd.

新電元メカトロニクス

234
ストローク [mm]5mm6

図 -2

＜ ソレノイドの使用テクニック ＞

AC ソレノイドの置き換え

DC ソレノイドを使う際に AC ソレノイドのギャップ変化

5mm で 10N の負荷を駆動し、最終ストロークで連続保持しによる駆動電流の自動変化と同じことを外部駆動回路で行えます。図 2 の特性図をご覧ください。連続定格において最終ば、起動時の推力不足を補うことが可能です。この機能の実位置では負荷の 10N を大きく上回る推力が発生しますが、現のためにさまざまな方法が考案されていますが今回は効率5mm 位置では 5N ほどしかありません。このとき、25% 定も良く、設定の自由度が高い、PWM 方式を具体的な回路と格に相当する電圧を加えれば、20N の推力を発生します。た共にご紹介します。ソレノイドを 4EC として、ストロークだし、連続での保持が出来ません。

■ 駆動条件の検討
起動時には 25% 定格の推力が必要ですから、25％の短時ものが #28 の 26V ですから、これを選択します。24V で起間定格で起動、吸着後の保持期間は連続定格で通電と電圧を動し、吸着後、25% デューティで PWM 制御すれば連続で切り替える必要があります。電源を 24V とし、カタログか保持が可能となります。

ら 24V において 25% 定格のコイルを選択します。最も近い■ 駆動回路の例
このために設計した回路を図 3 に示します。タイマを 2電流を制御します。フライホイルダイオード D5 は高速なも個使用し、タイマ 1 が起動時間の設定、タイマ 2 が PWM 用のが必要です。の発振器です。ここでは入手の容易な汎用タイマを使用して最近はマイコンが制御に使用されることも多く、PWM 出います。起動時間は予め、予測した値で固定します。ここで力が直接得られる品種もあります。またここに使用した以外は約 0.5 秒に設定しています。作動終了を何らかのセンサでのタイマ IC や電源用の IC でも構成が可能です。これは一例検出し、その結果で切り替えてもいいのですが、起動に失敗とお考えください。不明な点はお問い合わせください。

した場合の安全対策と24V調整が可能としてあり

CNT 5

U1 555

D2
D1N60ます。周波数は作動音

D1N60

R6380Ω 2W

タイマ 210k

1 GND VDD 82 TRG DCH 73 OUT TH 64 RES

U2PS+

R2(RA)
10k
R3(RB1)

SOL

VR(RB2)20kB

CNT 5555

D4
D1N60

D5
D3S4M

C5(Ct2)
C30.1

D3
D1N60

SOL 4EC#28 13.8Ω

デューティは VR にて4 RES

C2 0.1

ティ制御されます。

ZD1 RD5.6E

10uF 50V

イマ 2 によりデュー

1 GND VDD 8
2 TRG DCH 7
3 OUT TH 6

D1

タイマ 1のタイマの動作後、タ47k

式で算出できます。こC4(Ct1)
10uF 35V タンタルす。時間は図中の計算

R1

してもタイマは必要で

C1

Shindengen Mechatronics Co.,Ltd.

■ DC ソレノイドの欠点を補う工夫

SOL

0.0047uF
フィルム

Q1 FETが気にならないように
R4220

約 10KHz に設定しました。この信号で FETを駆動し、ソレノイド

2SK2415R5100

t[on]=0.693*RA*Ct2
t[off]=0.693*(RB1+RB2)*Ct2
Duty=t[on]/(t[on]+t[off])

t1=1.1*R1*C4(吸引時間)

PS-図 -3■ 最後に
当社では DC ソレノイドを生産しております。DC ソレノが、今回ご紹介したような工夫により、置き換えられること

イドの AC ソレノイドに対する最大のメリットは安全性だとも多く、信頼性の向上が図れます。ぜひ一度ご検討ください。

考えます。そのまま置き換えることが困難な場合もあります■この資料の内容は改良の為、お断り無く変更することがありますのでご了承ください「めかとろ通信」に関するお問い合わせは2010 年 4 月現在

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