特開 2022-141553 電磁石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022141553

(43)【公開日】2022-09-29

(54)【発明の名称】電磁石

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/06 20060101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

H01F7/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021076801

(22)【出願日】2021-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】521184379

【氏名又は名称】石川 文男

(72)【発明者】

【氏名】石川 文男

【テーマコード（参考）】

5E048

【Ｆターム（参考）】

5E048AA06

5E048AB10

(57)【要約】

【課題】電磁石の磁力より強い磁力を持つマグネット（ネオジューム磁石等）と これに反発する電磁石を有する装置において マグネットを電磁石に押し付けた時 反発力がなくなり 逆に電磁石の鉄芯に引き付けられたままになる事がある。
本発明は この様な事が 起こらない構造の電磁石とする事にある。
【解決手段】電磁石の鉄芯の端面を コイルの端面より少し内側に配置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁石とマグネットを組み合わせて反発力を利用する構造において 電磁石の鉄芯の先端が コイルの端より１ｍｍ以上 内側にある電磁石構造。

【請求項2】

鉄芯の先端が コイルの内側にあり 鉄芯の先端が コイルの端より２ｍｍから５ｍｍの範囲内にある請求項１の電磁石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は マグネットと電磁石間の反発力を利用する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の装置の文献として レーダー駆動用電磁アクチュエーターがある（特許文献１）。そこで使われている電磁石は 図７の様に ボビンにコイルを巻き ボビンの穴に鉄芯を入れている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－７８８２

【特許文献2】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】

【非特許文献2】

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

電磁石の磁力より強い磁力を持つマグネット（ネオジューム磁石等）と これに反発する電磁石を有する装置において マグネットを電磁石に押し付けた時 反発力がなくなり 逆に電磁石の鉄芯に引き付けられたままになる事がある。
本発明は この様な事が 起こらない構造の電磁石を作る事にある。

【課題を解決するための手段】

電磁石の鉄芯の端面を コイルの端面より少し内側になる様に配置する。

【発明の効果】

マグネットが 電磁石の近くに来ても 電磁石に引き付けられる事は なくなる。
（同極性の磁石は反発する）と言う単純なルールで考えれるので 設計の自由度が増す。

【実施例001】

図１は 本発明の電磁石１２の断面図であり、コイル４は 鍔３を付けた円筒状巻き枠２（７φｘ２２）に ポリウレタン線（０．２９φ）を３５ｍ巻いた。（コイルの抵抗値 ９Ω）
鉄芯１は 軟鉄の棒（６φｘ２２）の端に 鉄芯ストッパー６（２０φ）を嵌合した。
２０ｘ４０ｘ０．７の鉄板（市販トランスの芯材）を コの字状に折り曲げ 中央に６φ穴を開けた板５を鉄芯１に挿入する事で 反発力を２０％程大きくできた。
鉄芯１の端部は コイル巻き枠２の鍔３の表面より ３ｍｍ内側に収めた。

【002】

一般に ソレノイド状のコイルの磁力は コイルの端部より数ミリ内側より外側に向かって 順次小さくなる事が知られている。
その為 端部付近の鉄芯は弱い磁石になり 同極性のマグネットが近づくと 反発せずに ついには引き合う様になると考えている。
そこで 電磁石の最も強い部分を マグネットの正面にする必要があり 本発明の電磁石は この弱い電磁石部分の鉄芯を除去した事になる。

【003】

図２は 巻き枠の表面から鉄心１まで位置を変えた３種類の電磁石について 反発力を測定したデータである。（電磁石の断面と測定方法も添付）
又 電流が流れてない状態（電磁石ではなく、ただの鉄芯）での引力も 同時に測定した。

【004】

巻き枠の鍔の上面と 鉄芯表面間の距離が２ｍｍの電磁石は 巻き枠の鍔面から３．４ｍｍ以内にマグネットが近づくと 引力が働き マグネットは電磁石に吸い寄せられてしまう。（電磁石には反発する方向に電流が流れているのに）
そこで この電磁石は マグネットを３．４ｍｍ以内に近付けない様に設計する必要がある。

【005】

鍔の上面と鉄芯表面間の距離が６ｍｍの時電磁石は 巻き枠の鍔面にマグネットが接触した時 反発力は最大となる。（この反発力は上記２ｍｍ内側の時のピーク値の１．５倍になっている）
マグネットが電磁石に当たり反発を始めた後 １０ｍｍ程の間 反発力を大きくしたいので鉄芯の位置は 巻き枠の鍔の上面より３～６ｍｍ内側が最適と考える。

【006】

図３は 図２と同様の測定方法で この電磁石１２にかける電圧を２．５ｖ、３．０ｖ、４．５ｖとした時の 反発力の測定データである。
電圧が大いほど 反発力のカーブの形状は変わらないが 反発力は強くなっている。 電圧が４．５ｖでは マグネットがコイルの巻き枠の鍔に当たっても 反発力を保持している。

【007】

図２、図３のデータより（カーブの形は コイルの電圧（電流）ではなく 鉄芯の位置が巻き枠のどこにあるかで決まる）事がわかった。

【008】

図４は 本発明の電磁石１２を実装した しーそー（自称）装置のコントロールユニットであり 図５は コントロールユニットの回路図である。
このユニットに電源電圧がかかると コントロール基板のタイマーＩＣが動作し 電磁石１２に ０．５秒程電流を流す。電磁石１２は マグネット１５と同極性になり 反発して可動部７を押し上げる。
押し上げられた可動部７は 数秒の後 落ちて来て 可動部７の下部が 押圧検知器９のボタン１６を押し 検知した信号が出る。この信号はタイマーＩＣを動作させ 可動部を押し上げる。
以後 この動作を 電源電圧が切れるまで 繰り返す。

【009】

図６は この電磁石１２を搭載した しーそー装置の外観である。
可動部７には しーそーの様に回転軸１４があり マグネット１５の反対側には 重りを付けている為 この重りを調整する事で 可動部７が降りて来るまでの時間を数秒と長くする。
この為 ボタン１６にかかる押圧は 可動部７の重量と比べて 非常に小さい。

【010】

背板の右上には 人検知基板１３がある。
このしーそーの装置に 人が近付くと 設定した時間（１０秒程度）コントロール基板に電源を供給し 可動部７が 上下動をする。
この可動部７は 導光体で構成されており 上下動をしている間 ＬＥＤ１１で発光する。
又 人検知基板１６には メロディＩＣも付加されており 可動部７が上下動をしている間 メロディを流す。

【011】

図７は 従来の電磁石の構造である。
マグネットと電磁石の反発力を利用する装置だが 電磁石の鉄芯１は 本発明とは異なり コイルの端面より 突き出ている。

【図1】図１は 本発明の実施形態１の電磁石の断面図

【図2】図２は 本発明の実施形態１の電磁石を含む各種鉄芯形状の電磁石での反発力の測定データ

【図3】図３は 本発明の実施形態１の電磁石の電源電圧を変化させた反発力の測定データ

【図4】図４は 本発明の電磁石を実装したしーそー（自称）コントロールユニットの外形図

【図5】図５は しーそー（自称）コントロールユニットの回路図

【図6】図６は 本発明の電磁石を実装したしーそー装置の外観図。

【図7】図７ は従来の電磁石の構造。

【符号の説明】

１：鉄芯
２：巻き枠
３：巻き枠の鍔
４：コイル
５：コイルカバー（軟鉄）
６：鉄芯ストッパー（軟鉄）
７：可動部（導光板）
８：ＬＥＤ
９：押圧検知器
１０：コントロール部取り付け板
１１：電磁石取り付け板
１２：電磁石
１３：人検知基板
１４：回転軸
１５：マグネット
１６：ボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】