JP3422337B2 - Weak current holding type solenoid - Google Patents
Weak current holding type solenoidInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は一般に微弱電流保持型ソ
レノイドに係り、より詳しくは自動水栓、自動便器洗浄
装置等の洗浄水流路開閉弁に取付けられる微弱電流保持
型ソレノイドの改良に係るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a weak current holding type solenoid, and more particularly to an improvement of a weak current holding type solenoid attached to a flush water passage opening / closing valve of an automatic faucet, an automatic toilet bowl cleaning device or the like. Is.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の微弱電流保持型ソレノイドは、
円環状コイル、円筒状プランジャガイド、円柱状プラン
ジャ、コイルスプリング、ポールコア、弁座パッキン、
及びヨークを備える。弁座パッキンは、自動水栓、自動
便器洗浄装置等の洗浄水流路開閉弁として用いられるダ
イヤフラムユニットと圧接するもので、上記プランジャ
の端部に設けられる。2. Description of the Related Art This type of weak current holding solenoid is
Annular coil, cylindrical plunger guide, cylindrical plunger, coil spring, pole core, valve seat packing,
And a yoke. The valve seat packing is in pressure contact with a diaphragm unit used as a flush water flow passage opening / closing valve of an automatic faucet, an automatic toilet flushing device, etc., and is provided at the end of the plunger.
【0003】上述したヨーク、プランジャ及びポールコ
ア等の各部材は、例えば、鉄等の安価な磁性材料によっ
て構成される。Each of the above-mentioned members such as the yoke, the plunger, and the pole core is made of an inexpensive magnetic material such as iron.
【0004】なお、ポールコアとプランジャとの間に
は、エアギャップが形成されたり、形成されたエアギャ
ップが消滅したりする。An air gap is formed between the pole core and the plunger, or the formed air gap disappears.
【0005】上記構成の微弱電流保持型ソレノイドで
は、上記エアギャップが消滅するに際しては、吸引動作
の立上がり時に比較的大きな第1の電流が、コイルに通
電される。この第1の電流の通電によって生じたプラン
ジャの吸引状態は、上記第1の電流と異なる微弱な第2
の電流がコイルに通電されている間保持され、第2の電
流の通電が停止されることによって解消される。In the weak current holding solenoid having the above structure, when the air gap disappears, a relatively large first current is applied to the coil when the suction operation rises. The attraction state of the plunger caused by the energization of the first current is a weak second state different from the first current.
Is retained while the coil is being energized, and is eliminated by stopping energization of the second current.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
従来の微弱電流保持型ソレノイドでは、上記第2の電流
の値は、コイルに第1の電流を通電することにより生じ
た残留磁気や反吸引方向に付勢されたコイルスプリング
のばね力により決定される。そのため、上記第2の電流
の値を小さくして消費電力の低減を図るには、上記ばね
力を小さなものとする必要がある。By the way, in the conventional weak current holding type solenoid having the above-mentioned structure, the value of the second current is the residual magnetism or anti-attraction generated by passing the first current through the coil. It is determined by the spring force of the coil spring biased in the direction. Therefore, in order to reduce the value of the second current to reduce power consumption, it is necessary to reduce the spring force.
【0007】しかしながら、上記バネ力の大きさは、上
述した残留磁気の大きさにより決定されるため、結局残
留磁気を減少させることができなければ、上記第2の電
流の値を減少させることはできない。However, since the magnitude of the spring force is determined by the magnitude of the residual magnetism described above, if the residual magnetism cannot be reduced eventually, the value of the second current cannot be reduced. Can not.
【0008】そこで、上記第1の電流によって生じた残
留磁気を減少させるために、透磁率が高く(即ち、ヒス
テリシスの立上がりが急峻)且つ残留磁気の小さな磁性
材料を用いてヨークやプランジャ等を形成することが提
案されたが、上記のような磁性材料は高価であるので製
品のコスト高を招来するという問題点があった。Therefore, in order to reduce the residual magnetism generated by the first current, a yoke, a plunger, etc. are formed using a magnetic material having a high magnetic permeability (that is, a sharp rise in hysteresis) and a small residual magnetism. However, there is a problem in that the magnetic material as described above is expensive and thus increases the cost of the product.
【0009】従って本発明の目的は、磁気回路が形成さ
れる部材であるヨークやプランジャ等を、鉄等の比較的
安価な磁性材料で形成しても、プランジャの吸引動作の
立上がり時に生じる残留磁気を小さくでき、以て上記部
材を残留磁気の小さな高コストの磁性材料で形成した場
合と同様に、吸引状態保持時の通電量の低減を図ること
が可能な微弱電流保持型ソレノイドを提供することにあ
る。Therefore, an object of the present invention is to provide a residual magnetism generated at the start of the suction operation of the plunger even if the yoke and the plunger, which are members for forming the magnetic circuit, are made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron. To provide a weak current-holding solenoid capable of reducing the energization amount while holding the attracted state, as in the case where the above member is made of a high-cost magnetic material having a small residual magnetism. It is in.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に従う微弱電流保
持型ソレノイドは、電磁石の磁気回路内に、一方向に付
勢されたプランジャを含み、電磁石へプランジャを付勢
と逆方向に吸引するための駆動電流の通電と、これに続
く上記駆動電流よりも小さな電流の通電とによりプラン
ジャを吸引完了位置に保持するようにしたもので、上記
プランジャは、他の部分より透磁率の低い低透磁率部分
を有し、上記低透磁率部分のプランジャにおける位置
は、少なくともプランジャが上記吸引完了位置にあると
き、保持及び吸引に寄与する上記磁気回路内に含まれる
位置であって、吸引時の磁気効率が低下することによっ
て残留磁気を低減し得る位置に選定されている。A weak current-holding solenoid according to the present invention includes a plunger biased in one direction in a magnetic circuit of an electromagnet to attract the plunger to the electromagnet in a direction opposite to the bias. The plunger is held at the suction completion position by the energization of the drive current and the subsequent energization of a current smaller than the above-mentioned drive current.The plunger has a low magnetic permeability lower than that of other parts. The position of the low magnetic permeability portion in the plunger having a portion is a position included in the magnetic circuit that contributes to holding and suction at least when the plunger is in the suction completion position, and the magnetic efficiency during suction is It is selected at a position where the residual magnetism can be reduced by decreasing.
【0011】[0011]
【作用】上記構成によれば、電磁石への駆動電流の通電
によりプランジャの低透磁率部分は、少なくともプラン
ジャの保持及び吸引に寄与する上記磁気回路内に含まれ
る位置であって、吸引時の磁気効率が低下することによ
って残留磁気を低減し得る位置に達する。そのため、上
記駆動電流の通電により生じた残留磁気は、上記低透磁
率部分にて絞られることとなる。よって、磁気回路が形
成される部材を、鉄等の比較的安価な磁性材料で形成し
ても、プランジャの吸引動作の立上がり時に生じる残留
磁気を小さくすることができる。According to the above structure, the low magnetic permeability portion of the plunger due to the supply of the driving current to the electromagnet is at least included in the magnetic circuit that contributes to holding and attracting the plunger. The reduced efficiency reaches a position where the remanence can be reduced. Therefore, the residual magnetism generated by the energization of the drive current is narrowed down in the low magnetic permeability portion. Therefore, even if the member on which the magnetic circuit is formed is made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron, it is possible to reduce the residual magnetism generated at the start of the suction operation of the plunger.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により詳細に
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0013】図1は、本発明の一実施例に係る微弱電流
保持型ソレノイドを示した図である。FIG. 1 is a view showing a weak current holding type solenoid according to an embodiment of the present invention.
【0014】上記微弱電流保持型ソレノイドは、円環状
コイル1、円筒状プランジャガイド3、円柱状プランジ
ャ5、コイルスプリング7、ポールコア9、弁座パッキ
ン11及びヨーク13を備え、例えば、自動水栓、自動
便器洗浄装置等の洗浄水流路開閉弁として用いられるダ
イヤフラムのバルブ本体19に取付けられる。このバル
ブ本体19は、ダイヤフラム押え部材15及びダイヤフ
ラムユニット17を備えている。The weak current holding solenoid is equipped with an annular coil 1, a cylindrical plunger guide 3, a cylindrical plunger 5, a coil spring 7, a pole core 9, a valve seat packing 11 and a yoke 13. For example, an automatic faucet, It is attached to a valve body 19 of a diaphragm used as an opening / closing valve for flushing water in an automatic toilet flushing device. The valve body 19 includes a diaphragm pressing member 15 and a diaphragm unit 17.
【0015】ヨーク13は、鉄等の比較的安価な磁性材
料により図示のように断面がロ字形状を呈するように形
成された枠体である。図1で示す底部に位置する矩形状
の平板の略中心部には、円形穴(貫通孔)22が形成さ
れており、該平板の周縁部には、複数個のボルト取付孔
が形成されている。これらボルト取付孔には、上記微弱
電流保持型ソレノイドをバルブ本体19に取付固定する
ために夫々ボルト21等の締結部材が挿入されている
(図2参照)。The yoke 13 is a frame body made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron so as to have a square cross section as shown in the drawing. A circular plate (through hole) 22 is formed in a substantially central portion of a rectangular flat plate located at the bottom shown in FIG. 1, and a plurality of bolt mounting holes are formed in the peripheral portion of the flat plate. There is. Fastening members such as bolts 21 are inserted into the bolt mounting holes for mounting and fixing the weak current holding solenoid to the valve body 19 (see FIG. 2).
【0016】更に、ヨーク13は、その底部方向からバ
ルブ本体19と共に、ダイヤフラム押え部材15及びダ
イヤフラムユニット17をボルト21により押圧固定
し、水流路の水漏れを防止している。ヨーク13には、
図2の符号27で示す配線を介して電源からコイル1に
励磁電流(後述する第1電流及び第2電流)が通電され
ることにより磁気回路が形成される。Further, the yoke 13 presses and fixes the diaphragm pressing member 15 and the diaphragm unit 17 together with the valve body 19 from the bottom thereof with bolts 21 to prevent water leakage in the water flow passage. On the yoke 13,
A magnetic circuit is formed by supplying an exciting current (a first current and a second current, which will be described later) from the power supply to the coil 1 through the wiring indicated by reference numeral 27 in FIG.
【0017】円筒状プランジャガイド3は、非磁性の金
属材料によって形成されており、その一端部(図1では
下端部)近傍部位が、上記ヨーク13の円形穴(貫通
孔)22に嵌挿された状態で、円環状コイル1の貫通空
間2内に設けられている。これにより、上記プランジャ
ガイド3の図1下端部は、上記ダイヤフラム押え部材1
5が有するフランジ部の内周方向に突出した段部と対向
することとなる。上記プランジャガイド3の下端部の外
周側と、ダイヤフラム押え部材15の段部とによって形
成される空隙部には、Oリング23(図2も併せて参
照)が介装されている。The cylindrical plunger guide 3 is made of a non-magnetic metal material, and a portion near one end portion (lower end portion in FIG. 1) of the cylindrical plunger guide 3 is fitted and inserted into the circular hole (through hole) 22 of the yoke 13. It is provided in the through space 2 of the annular coil 1 in the closed state. As a result, the lower end portion of the plunger guide 3 shown in FIG.
5 is opposed to the step portion projecting in the inner circumferential direction of the flange portion included in 5. An O-ring 23 (see also FIG. 2) is interposed in a gap formed by the outer peripheral side of the lower end of the plunger guide 3 and the step of the diaphragm pressing member 15.
【0018】上記プランジャガイド3の貫通空間4内の
他端部(図1では上方の端部)寄りの部位には、鉄等の
比較的安価な磁性材料から成る円柱状のポールコア9が
嵌挿されており、このポールコア9の外周部には、Oリ
ング25が介装されている。このポールコア9は、図1
に示すように、断面が凸字状に形成されており、ポール
コア9とともにプランジャガイド3の貫通空間4内に設
けられたプランジャ5の空隙部6に介装されている、プ
ランジャ5を図1下方に付勢するためのコイルスプリン
グ7の一端側が取付けられている。ポールコア9とプラ
ンジャ5とは、プランジャ5が図1の一点鎖線より右側
の領域で示す位置にあるときに、図示のようにエアギャ
ップ30を形成するが、このエアギャップ30は、プラ
ンジャ5が図1の一点鎖線より左側の領域で示す位置に
あるときは消滅する。A cylindrical pole core 9 made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron is inserted into a portion of the plunger guide 3 near the other end (upper end in FIG. 1) of the through space 4. An O-ring 25 is provided on the outer peripheral portion of the pole core 9. This pole core 9 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the plunger 5 is formed in a convex shape in cross section, and is inserted into the cavity 6 of the plunger 5 provided in the through space 4 of the plunger guide 3 together with the pole core 9, and the plunger 5 is shown in FIG. One end of a coil spring 7 for urging the coil spring is attached. The pole core 9 and the plunger 5 form an air gap 30 as shown when the plunger 5 is in the position shown in the region on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. 1. When it is in the position shown in the area on the left side of the one-dot chain line, it disappears.
【0019】円柱状プランジャ5は、プランジャガイド
3の貫通空間4内を、図1上下方向に摺動自在に設けら
れているもので、鉄等の比較的安価な磁性材料により形
成されている。上記プランジャ5は、既述のように、図
1上端(図3では左端)に開口部を持つ同心状の空隙部
6を有し、この空隙部6には、前記コイルスプリング7
が、その他端部を固定された状態で介装されている。上
記プランジャ5の外周部の図1下端(図3では右端)寄
りの部位には、前記空隙部6と連通する一対の突抜孔2
8が形成されている。これらの突抜孔28は、上記プラ
ンジャ5と前記プランジャガイド3とのクリアランス
に、水、ゴミ、その他不純物が溜まるのを防止するため
に設けられたものである。プランジャ5の図1下端部
(図3では右端部)には、凹部が形成されており、この
凹部には、図2に示したような形状を呈するダイヤフラ
ムユニット17と当接する弁座パッキン11が設けられ
ている。The cylindrical plunger 5 is provided slidably in the through space 4 of the plunger guide 3 in the vertical direction in FIG. 1, and is made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron. As described above, the plunger 5 has the concentric void portion 6 having an opening at the upper end of FIG. 1 (the left end in FIG. 3), and the coil spring 7 is provided in the void portion 6.
However, it is interposed with the other end fixed. A pair of projecting holes 2 communicating with the void 6 is formed in a portion of the outer peripheral portion of the plunger 5 near the lower end in FIG. 1 (right end in FIG. 3).
8 is formed. These through holes 28 are provided to prevent water, dust, and other impurities from collecting in the clearance between the plunger 5 and the plunger guide 3. A recessed portion is formed at the lower end portion of the plunger 5 in FIG. 1 (right end portion in FIG. 3). It is provided.
【0020】上記プランジャ5の外周部には、図4で示
すような先端が滑らかな曲線状に形成された複数個の突
条部、又は、図5で示すような先端が直線状に形成され
た複数個の突条部が略等間隔で形成されている。プラン
ジャ5の外周部を、このような形状とすることにより、
上記空隙部6と、プランジャ5とプランジャガイド3の
クリアランスとの間で水の循環を生じさせることが可能
となる。On the outer peripheral portion of the plunger 5, a plurality of ridges having a smooth curved end as shown in FIG. 4 or a linear end as shown in FIG. A plurality of ridges are formed at substantially equal intervals. By making the outer peripheral portion of the plunger 5 into such a shape,
Water can be circulated between the gap 6 and the clearance between the plunger 5 and the plunger guide 3.
【0021】なお、プランジャ5の外周部の符号Cで示
す角部は、図6に拡大して示すように角切りが施されて
いる。The corner portion of the outer peripheral portion of the plunger 5 indicated by reference numeral C is square-cut as shown in an enlarged view in FIG.
【0022】更に、本実施例に係るプランジャ5では、
その図1下端部(図3では右端部)に、プランジャ5の
軸線方向と平行な方向にc1、プランジャ5の半径方向
にb2の長さを有した断面が矩形状の切欠部29が形成
されている。この切欠部29は、プランジャ5がダイヤ
フラムユニット15と圧接し、ダイヤフラムバルブが自
動水栓、自動便器洗浄装置等の洗浄水流路を閉じている
状態(即ち、プランジャ5の下端部がプランジャガイド
3から突出している状態)では、図1の一点鎖線より右
側の領域で示すようにヨーク13から離間した位置に存
在する。従って、この状態でコイル1から磁束が発生す
ると、この磁束は、ヨーク13の全幅a1を通ることと
なり、ヨーク13の全幅a1に亘る幅を有した磁気回路
が形成される。Further, in the plunger 5 according to this embodiment,
At the lower end of FIG. 1 (the right end in FIG. 3), a notch 29 having a rectangular cross section having a length c1 in the direction parallel to the axial direction of the plunger 5 and a length b2 in the radial direction of the plunger 5 is formed. ing. The notch 29 is in a state in which the plunger 5 is in pressure contact with the diaphragm unit 15 and the diaphragm valve closes the flush water flow passage of the automatic faucet, the automatic toilet bowl cleaning device, etc. (that is, the lower end of the plunger 5 from the plunger guide 3 In the protruding state), it exists at a position separated from the yoke 13 as shown in a region on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. Therefore, when a magnetic flux is generated from the coil 1 in this state, the magnetic flux passes through the entire width a1 of the yoke 13, and a magnetic circuit having a width extending over the entire width a1 of the yoke 13 is formed.
【0023】一方、上記切欠部29は、プランジャ5が
ダイヤフラムユニット17から離間し、ダイヤフラムバ
ルブが上記洗浄水流路を開いている状態(即ち、プラン
ジャ5の下端部とヨーク13の底面とが面一の状態)で
は、図1の一点鎖線より左側の領域で示すようにヨーク
13と対向する位置に存在している。従って、この状態
でコイル1から磁束が発生すると、この磁束は、ヨーク
13の全幅a1から切欠部29の前記長さc1を差し引い
た幅a2を通ることとなるので磁束が絞り込まれること
となり、ヨーク13中の幅a2に亘る幅を有した磁気回
路が形成される。よって、磁気抵抗が等価的に増加した
こととなる。On the other hand, the notch 29 is in a state where the plunger 5 is separated from the diaphragm unit 17 and the diaphragm valve opens the cleaning water flow path (that is, the lower end of the plunger 5 and the bottom surface of the yoke 13 are flush with each other). (State), as shown in the region on the left side of the alternate long and short dash line in FIG. Therefore, when a magnetic flux is generated from the coil 1 in this state, the magnetic flux passes through the width a2 obtained by subtracting the length c1 of the notch 29 from the total width a1 of the yoke 13, so that the magnetic flux is narrowed down. A magnetic circuit having a width extending over the width a2 in 13 is formed. Therefore, the magnetic resistance is equivalently increased.
【0024】上記構成の微弱電流保持型ソレノイドにお
いても、従来の微弱電流保持型ソレノイドにおけると同
様な通電が行われる。まず、時刻t1で、図7の符号3
1で示す第1電流をコイル1に通電すると、前記切欠部
29は、ヨーク13から離間した位置にあるので、コイ
ル1から発生した磁束は、ヨーク13の全幅a1を通る
こととなる。これによってプランジャ5は、図1の一点
鎖線より右側の領域で示す位置から上方に吸引され、図
1の一点鎖線より左側の領域で示す位置へと変位する。In the weak current holding solenoid having the above structure, the same energization as in the conventional weak current holding solenoid is performed. First, at time t 1 , reference numeral 3 in FIG.
When the first current indicated by 1 is applied to the coil 1, the notch 29 is located away from the yoke 13, so that the magnetic flux generated from the coil 1 passes through the entire width a 1 of the yoke 13. As a result, the plunger 5 is sucked upward from the position shown in the region on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. 1 and displaced to the position shown in the region on the left side of the alternate long and short dash line in FIG.
【0025】プランジャ5が上記位置に達すると、前記
切欠部29は、ヨーク13と対向する位置にくることと
なるので、コイル1から発生した磁束は、前記幅a2を
通ることとなる。When the plunger 5 reaches the above-mentioned position, the notch 29 comes to a position facing the yoke 13, so that the magnetic flux generated from the coil 1 passes through the width a2.
【0026】プランジャ5が上記位置へと変位した時点
(t2)で、コイル1への通電を上記第1電流31から
図7の符号33で示す第2電流に切換える。この第2電
流の値は、コイルスプリング7の付勢力に対抗できる大
きさの保持力をコイル1から得られるように設定されて
いる。When the plunger 5 is displaced to the above position (t2), the coil 1 is energized to switch from the first current 31 to the second current indicated by reference numeral 33 in FIG. The value of the second current is set so that the coil 1 can obtain a holding force of a magnitude that can oppose the biasing force of the coil spring 7.
【0027】次に、時刻t3で上記第2電流の通電を停
止すれば、コイルスプリング7の付勢力により、プラン
ジャ5は、上記位置(即ち、図1の一点鎖線より左側の
領域で示す位置)から元の位置(即ち、図1の一点鎖線
より右側の領域で示す位置)へと復帰する。Next, when the supply of the second current is stopped at the time t3, the plunger 5 is moved to the above position by the urging force of the coil spring 7 (that is, the position shown in the region on the left side of the alternate long and short dash line in FIG. 1). To the original position (that is, the position shown in the area on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. 1).
【0028】〔1〕プランジャ5が、上記第2電流の通
電によって、図1の一点鎖線より左側の領域で示す位置
にて保持されているときには、下記の式で示す関係が
成立する。[1] When the plunger 5 is held at the position shown in the region on the left side of the alternate long and short dash line in FIG. 1 by the energization of the second current, the relationship shown by the following formula is established.
【0029】Fi+Fr+Ff>Fs+Fg……(1)
但し、Fi:第2電流により発生するプランジャ5を吸
引する力
Fr:第1電流により発生した残留磁気によるプランジ
ャ5を吸引する力
Ff:プランジャ5とプランジャガイド3との間に生ず
る摩擦力
Fs:ラッチ時(ダイヤフラムバルブが上記洗浄水流路
を閉じているとき)におけるコイルスプリング7のバネ
力
Fg:プランジャ5の自重
ここで、本実施例に係る微電流保持ソレノイドが、図1
に示すように、垂直方向に動作するダイヤフラムバルブ
に取付けられており、プランジャ5が垂直方向に動作す
るときは、Ff=0となる。Fi + Fr + Ff> Fs + Fg (1) However, Fi: Force to attract the plunger 5 generated by the second current Fr: Force to attract the plunger 5 due to the residual magnetism generated by the first current Ff: The plunger 5 and the plunger Frictional force Fs generated with the guide 3: Spring force of the coil spring 7 at the time of latching (when the diaphragm valve closes the washing water passage): Self weight of the plunger 5 Here, a slight current according to the present embodiment The holding solenoid is
As shown in (4), it is attached to a diaphragm valve that operates in the vertical direction, and when the plunger 5 operates in the vertical direction, Ff = 0.
【0030】又、本実施例に係る微電流保持ソレノイド
が、水平方向に動作するダイヤフラムバルブに取付けら
れていて、プランジャ5が水平方向に動作するときは、
Fg=0となる。Further, when the minute current holding solenoid according to the present embodiment is attached to the diaphragm valve which operates in the horizontal direction and the plunger 5 operates in the horizontal direction,
Fg = 0.
【0031】〔2〕プランジャ5が、図1の一点鎖線よ
り右側の領域で示す位置にあるときには、下記の(2)
式で示す関係が成立するようなバネ力Fsの設定が必要
である。[2] When the plunger 5 is in the position shown in the area on the right side of the alternate long and short dash line in FIG. 1, the following (2)
It is necessary to set the spring force Fs so that the relationship shown by the formula is established.
【0032】Fr+Ff<Fs+Fg……(2)
一般に、Fr》Ff、Fr》Fgであるため、Ff≒0、Fg
≒0と考えれば、上記式は、
Fi+Fr>Fs……(3)
と簡単化できる。Fr + Ff <Fs + Fg (2) Generally, since Fr >> Ff and Fr >> Fg, Ff≈0, Fg
Considering ≈0, the above equation can be simplified as Fi + Fr> Fs (3).
【0033】ここで、上記吸引力Frとともにバネ力Fs
に対抗してプランジャ5の上記吸引状態の保持が可能な
吸引力Fiの最小値が得られる第2電流の値(即ち、第
2電流の最小値のこと。以下、「限界電流Ih」とい
う)を求めるために、
Fi+Fr=Fs (即ち、Fi=Fs−Fr)……(4)
と想定する。Here, together with the suction force Fr, the spring force Fs.
The value of the second current that obtains the minimum value of the suction force Fi capable of holding the above-mentioned suction state of the plunger 5 (that is, the minimum value of the second current, hereinafter referred to as "limit current Ih"). In order to obtain, it is assumed that Fi + Fr = Fs (that is, Fi = Fs-Fr) (4).
【0034】次に、バネ力Fsの、上記吸引力Frに対す
るマージンをm倍に設定すると、
Fs=mFr………………(5)
で表現することができる。(5)式を(4)式のFsに代
入して整理すると、
Fi=Fs−Fr=(m−1)Fr……(6)
が得られる。Next, if the margin of the spring force Fs with respect to the attraction force Fr is set to m times, it can be expressed as Fs = mFr. By substituting Eq. (5) into Fs of Eq. (4) and rearranging, Fi = Fs-Fr = (m-1) Fr (6) is obtained.
【0035】ここで、Fi及びFrは、Here, Fi and Fr are
【数1】 [Equation 1]
【数2】 のように表現される。[Equation 2] Is expressed as.
【0036】上記(6)式のFiに(7)式を代入し、且
つ上記(6)式のFrに(8)式を代入すると、Substituting the equation (7) into Fi in the equation (6) and substituting the equation (8) into Fr in the equation (6),
【数3】
が成立する。上記(9)式は、本実施例に係る微弱電流
保持型ソレノイドのような前記切欠部29を備えた微弱
電流保持型ソレノイドに対して適用される関係式であ
る。[Equation 3] Is established. The above equation (9) is a relational expression applied to a weak current holding solenoid having the cutout portion 29, such as the weak current holding solenoid according to the present embodiment.
【0037】一方、従来の微弱電流保持型ソレノイドの
ような、前記切欠部29のない微弱電流保持型ソレノイ
ドに対しては、限界電流をIh´磁気抵抗をQ´、残留
磁束密度をBr´と表すことにより、上記(9)式と同
様なOn the other hand, such as conventional weak current hold solenoid, for the notch without 29 weak current hold solenoid, the limiting current Q'the I h 'reluctance, the remanence B r By expressing it as', the same as in the above equation (9)
【数4】 で表現することができる。[Equation 4] Can be expressed as
【0038】上記(9)式をIhについて解き、Solving the above equation (9) for Ih,
【数5】 を得る。[Equation 5] To get
【0039】同様に、上記(10)式をIh´について解
き、Similarly, solving the above equation (10) for Ih ',
【数6】 を得る。[Equation 6] To get
【0040】ここで、切欠部29があるときの残留磁束
密度Brと、切欠部がないときの残留磁束密度Br´との
比をとり、
Br/Br´=b……(13)
とし、切欠部29があるときの磁気抵抗Qと、切欠部が
ないときの磁気抵抗Q´との比、換言すれば、切欠部2
9があるときの透磁率μと、切欠部がないときの透磁率
μ´との比をとり、
Q/Q´=μ´/μ=q……(14)
とする。Here, the ratio of the residual magnetic flux density Br when the notch 29 is present and the residual magnetic flux density Br ′ when the notch is not present is given by: Br / Br ′ = b. The ratio of the magnetic resistance Q when the portion 29 is present and the magnetic resistance Q ′ when there is no cutout portion, in other words, the cutout portion 2
The ratio of the magnetic permeability μ when 9 is present and the magnetic permeability μ ′ when there is no notch is taken as Q / Q ′ = μ ′ / μ = q (14).
【0041】上記(11)式によって求められたIhを、
上記(12)式によって求められたIh´で除算し、その
商に対して(13)式のb及び(14)式のqを夫々代入す
ると、
Ih/Ih´=(QBr)/(Q´Br´)=qb……(15)
が得られる。上記(15)式を解くことによってIh/Ih
´が求まる。ここで、上記(14)式で表現されたμ´
は、図8に示すように、磁界強度H1において生じる従
来の微電流保持型ソレノイドのB(磁束密度)−H(磁
界強度)特性曲線35と、該特性曲線35における最大
磁束密度を示す点47とを結ぶ線分48の横軸に対する
傾き(−tanθ´)で表現される。又、上記(14)式で
表現されたμは、上記と同様に磁界強度H1において生
じる本実施例の微電流保持型ソレノイドのB−H特性曲
線37と、該特性曲線37における最大磁束密度を示す
点49とを結ぶ線分50の横軸に対する傾き(−tan
θ)で表現される。Ih obtained by the above equation (11) is given by
Dividing by Ih 'obtained by the above equation (12) and substituting b of the equation (13) and q of the equation (14) into the quotient, Ih / Ih' = (QBr) / (Q ' Br ') = qb (15) is obtained. By solving the above equation (15), Ih / Ih
´ is needed. Here, μ ′ expressed by the above equation (14)
As shown in FIG. 8, a B (magnetic flux density) -H (magnetic field strength) characteristic curve 35 of a conventional low-current-holding solenoid generated at a magnetic field strength H1 and a point 47 showing the maximum magnetic flux density in the characteristic curve 35. It is expressed by the inclination (−tan θ ′) of the line segment 48 connecting with and with respect to the horizontal axis. Further, μ expressed by the above equation (14) is the BH characteristic curve 37 of the slight current holding type solenoid of this embodiment, which is generated in the magnetic field strength H1 in the same manner as described above, and the maximum magnetic flux density in the characteristic curve 37. The slope of the line segment 50 connecting the point 49 shown with respect to the horizontal axis (-tan
θ).
【0042】上記(13)式で表現されたBr´は、図8
に示すように、上記線分48を原点Oまで平行移動して
得られた線分52と上記特性曲線35との交点の縦軸の
座標値で表され、同様にBrは、上記線分50を原点O
まで平行移動して得られた線分54と上記特性曲線37
との交点の縦軸の座標値で表される。ここで、上記Ih
/Ih´(即ち、プランジャに切欠部を備えた微弱電流
保持型ソレノイドにおける限界電流値Ihと、プランジ
ャに切欠部を備えていない微弱電流保持型ソレノイドに
おける限界電流値Ih´との比)が1より小さいか否
か、即ち、Ih<Ih´であるか否かを、図8により確認
する。Br 'represented by the above equation (13) is shown in FIG.
As shown in, the coordinate value of the vertical axis of the intersection of the line segment 52 obtained by translating the line segment 48 to the origin O and the characteristic curve 35 is represented by Br. Origin O
And the characteristic curve 37
It is represented by the coordinate value on the vertical axis of the intersection point with. Where Ih above
/ Ih '(that is, the ratio of the limiting current value Ih in the weak current holding solenoid having the notch in the plunger to the limiting current value Ih' in the weak current holding solenoid not having the notch in the plunger) is 1 Whether or not it is smaller, that is, whether or not Ih <Ih 'is confirmed by FIG.
【0043】上記(14)式より、q=μ´/μであるか
ら、q=μ´/μ=−tanθ´/−tanθとなり、図8よ
り|−tanθ´|>|−tanθ|であるから、|−tanθ
´|/|−tanθ|>1である。これは、前記最大磁束
密度を示す点49が、前記B−H特性曲線35によって
囲まれた領域内に存在し、前記B−H特性曲線37が前
記B−H特性曲線35によって囲まれた領域内に存在す
ることをも示している。又、図8よりBr<Br´、即
ち、b=Br/Br´<1である。つまり、図8のような
不飽和領域では、1/q>bであるため、1>qbとな
り、(15)式より、Ih/Ih´<1が成立する。From the above equation (14), q = μ '/ μ, so q = μ' / μ = -tan θ '/-tan θ, and from FIG. 8, | -tan θ'|> | -tan θ | From | −tan θ
′ | / | −tan θ |> 1. This is because the point 49 indicating the maximum magnetic flux density exists in the area surrounded by the B-H characteristic curve 35, and the B-H characteristic curve 37 is surrounded by the B-H characteristic curve 35. It also indicates that it exists within. Further, from FIG. 8, Br <Br ', that is, b = Br / Br'<1. That is, in the unsaturated region as shown in FIG. 8, 1 / q> b, and therefore 1> qb, and Ih / Ih ′ <1 holds from the equation (15).
【0044】よって、本実施例に係る微弱電流保持型ソ
レノイドに通電する限界電流値Ihも、従来の微弱電流
保持型ソレノイドに通電する限界電流値Ih´より小さ
くすることが可能である。Therefore, the limiting current value Ih for energizing the weak current holding solenoid according to this embodiment can be made smaller than the limiting current value Ih 'for energizing the conventional weak current holding solenoid.
【0045】従って、プランジャ5に切欠部29を設け
た方が、第1電流の通電により生じた残留磁気を抑制す
ることができ、それにより、コイルスプリング7の付勢
力を小さくできる。よって、第2電流を小さくできるの
で、消費電力量を低減することが可能となる。Therefore, when the notch 29 is provided in the plunger 5, it is possible to suppress the residual magnetism generated by the energization of the first current, thereby reducing the biasing force of the coil spring 7. Therefore, since the second current can be reduced, it is possible to reduce power consumption.
【0046】上記内容は、あくまでも本発明の一実施例
に係るものであって、本発明が上記内容にのみ限定され
ることを意味するものではない。本実施例では、プラン
ジャ5の先端部に形成される切欠部29の形状を矩形状
として説明したが、テーパ形状としてもよい。いずれに
しても切欠部分を設けることにより、材料コストが軽減
する。又、切欠部29に、透磁率の小さな材料を充填す
ることとしても差支えない。The above description relates to one embodiment of the present invention and does not mean that the present invention is limited to the above description. In the present embodiment, the shape of the notch 29 formed at the tip of the plunger 5 is described as a rectangular shape, but it may be a tapered shape. In any case, the material cost is reduced by providing the cutout portion. Further, the notch 29 may be filled with a material having a low magnetic permeability.
【0047】この場合は上述した実施例のように、プラ
ンジャ5の上端面201と符号202で示す部位との間
がプランジャガイド3に当接してなくても、上記プラン
ジャ5の上端面201からその近傍にかけての部位をプ
ランジャガイド3に当接させ、且つ、切欠部29に透磁
率の小さな材料をプランジャガイド3に当接可能な状態
で充填させることによってガタ防止効果を向上させるこ
とができる。なお、上記実施例では、切欠部29が吸引
開始時にはヨーク13に対向する位置に達する構造とし
たが、吸引開始時に少々ヨーク13に達しても、前述し
た条件Ih/Ih´を成立させることができる。In this case, even if the space between the upper end surface 201 of the plunger 5 and the portion indicated by the reference numeral 202 is not in contact with the plunger guide 3 as in the above-mentioned embodiment, the upper end surface 201 of the plunger 5 is removed. The rattling prevention effect can be improved by contacting the plunger guide 3 with a portion in the vicinity and filling the notch 29 with a material having a low magnetic permeability so as to contact the plunger guide 3. Although the notch 29 reaches the position facing the yoke 13 at the start of suction in the above embodiment, the above condition I h / I h ′ is satisfied even if the notch 29 reaches the yoke 13 at the start of suction. be able to.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁気回路が形成される部材であるヨークやプランジャ等
を、鉄等の比較的安価な磁性材料で形成しても、プラン
ジャの吸引動作の立上がり時に生じる残留磁気を小さく
でき、以て上記部材を残留磁気の小さな高コストの磁性
材料で形成した場合と同様に、吸引状態保持時の通電量
の低減を図ることが可能な微弱電流保持型ソレノイドを
提供することができる。As described above, according to the present invention,
Even if the yoke, plunger, etc. that form the magnetic circuit are made of a relatively inexpensive magnetic material such as iron, the residual magnetism generated at the start of the suction operation of the plunger can be reduced, and the above-mentioned members remain. It is possible to provide a weak current-holding solenoid capable of reducing the amount of energization during holding of the attracted state, as in the case of being formed of a high-cost magnetic material having small magnetism.
【図1】本発明の一実施例に係る微弱電流保持型ソレノ
イドを示す図。FIG. 1 is a diagram showing a weak current holding type solenoid according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の微弱電流保持型ソレノイドと、自動水
栓、自動便器洗浄装置等の洗浄水流路開閉弁として用い
られるダイヤフラムバルブとを示した図。FIG. 2 is a view showing the weak current holding type solenoid of FIG. 1 and a diaphragm valve used as a flush water flow path opening / closing valve of an automatic faucet, an automatic toilet bowl cleaning device, and the like.
【図3】本発明の一実施例に係るプランジャの断面図。FIG. 3 is a sectional view of a plunger according to an embodiment of the present invention.
【図4】図3のA―A線方向から見たプランジャの部分
断面図。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the plunger seen from the direction of line AA in FIG.
【図5】図3のB―B線方向から見たプランジャの部分
断面図。5 is a partial cross-sectional view of the plunger seen from the direction of the line BB in FIG.
【図6】図3の符号Cで示す部位の部分拡大断面図。6 is a partially enlarged cross-sectional view of a portion indicated by reference sign C in FIG.
【図7】コイルに通電する励磁電流を示した説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an exciting current supplied to a coil.
【図8】本実施例に係る微弱電流保持型ソレノイドのB
―H特性と、従来の微弱電流保持型ソレノイドのB―H
特性とを比較した図。FIG. 8 is a weak current holding solenoid B according to the present embodiment.
-H characteristic and BH of conventional weak current holding solenoid
The figure which compared the characteristic.
Claims (4)
れたプランジャを含み、電磁石へプランジャを付勢と逆
方向に吸引するための駆動電流の通電と、これに続く前
記駆動電流よりも小さな電流の通電とによりプランジャ
を吸引完了位置に保持するようにしたソレノイドにおい
て、 前記プランジャは、他の部分より透磁率の低い低透磁率
部分を有し、 前記低透磁率部分のプランジャにおける位置は、少なく
ともプランジャが前記吸引完了位置にあるとき、保持及
び吸引に寄与する前記磁気回路内に含まれる位置であっ
て、吸引時の磁気効率が低下することによって残留磁気
を低減し得る位置に選定されていることを特徴とする微
弱電流保持型ソレノイド。1. A magnetic circuit of an electromagnet includes a plunger biased in one direction, and a drive current for attracting the plunger to the electromagnet in a direction opposite to the bias is applied, and the following drive current is applied. In the solenoid adapted to hold the plunger at the suction completion position by applying a small current, the plunger has a low magnetic permeability portion having a lower magnetic permeability than the other portions, and the position of the low magnetic permeability portion in the plunger. Is a position included in the magnetic circuit that contributes to holding and suction at least when the plunger is at the suction completion position.
As a result, the magnetic efficiency during suction decreases and
A weak current holding solenoid, which is selected in a position that can reduce
ドにおいて、 前記低透磁率部分が、切欠部であることを特徴とする微
弱電流保持型ソレノイド。2. The weak current holding solenoid according to claim 1, wherein the low magnetic permeability portion is a cutout portion.
ドにおいて、 前記低透磁率部分が、プランジャを形成する磁性材料よ
りも透磁率の低い材料により形成されることを特徴とす
る微弱電流保持型ソレノイド。3. The weak current holding type solenoid according to claim 1, wherein the low magnetic permeability portion is formed of a material having a magnetic permeability lower than that of a magnetic material forming the plunger. solenoid.
載の微弱電流保持型ソレノイドにおいて、 前記低透磁率部分のプランジャでの位置が、プランジャ
が吸引開始時の位置にあるとき、前記磁気回路内に前記
低透磁率部分が含まれないように選定されていることを
特徴とする微弱電流保持型ソレノイド。4. The weak current-holding solenoid according to claim 1, wherein the position of the low magnetic permeability portion of the plunger at the plunger is at the position when the plunger starts suctioning. A weak current-holding solenoid, characterized in that the low magnetic permeability portion is not included in the magnetic circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12685594A JP3422337B2 (en) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Weak current holding type solenoid |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP12685594A JP3422337B2 (en) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Weak current holding type solenoid |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH07312311A JPH07312311A (en) | 1995-11-28 |
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| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4347601B2 (en) | 2003-04-14 | 2009-10-21 | 横浜ゴム株式会社 | Wheel information acquisition system and wheel mounting position information setting device |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP12685594A patent/JP3422337B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07312311A (en) | 1995-11-28 |
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