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(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】P2025025692
(43)【公開日】2025-02-21
(54)【発明の名称】位置検出装置
(51)【国際特許分類】
H01F 7/18 20060101AFI20250214BHJP
H01F 7/16 20060101ALI20250214BHJP
【ＦＩ】
H01F7/18 B
H01F7/16 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023130732
(22)【出願日】2023-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】302038741
【氏名又は名称】新電元メカトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000268
【氏名又は名称】オリジネイト弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】高橋 一雄
【テーマコード（参考）】
5E048
【Ｆターム（参考）】
5E048AB08
5E048AB10
5E048AD02
(57)【要約】
【課題】ソレノイドのプランジャの位置検出のための演算処理を簡素化できる位置検出装置を提供する。
【解決手段】本発明は、励磁用のコイル１１に電流１６を流すことで可動磁極としてのプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させ、前記コイル１１に流れる電流１６を止めることで前記プランジャ１２を固定磁極１３から離脱させるソレノイド１００と、前記コイル１１の一方端末１１ａ及び他方端末１１ｂが電気的に接続され、前記コイル１１に電流１６，１７を流す駆動回路５１と、前記駆動回路５１を制御する駆動制御部５２と、前記コイル１１に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部５３と、前記逆起電力検出部５３に基づいて前記プランジャ１２の位置を検出する位置検出部５４を有する位置検出装置である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、励磁用のコイル１１に電流１６を流すことで可動磁極としてのプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させ、前記コイル１１に流れる電流１６を止めることで前記プランジャ１２を固定磁極１３から離脱させるソレノイド１００と、前記コイル１１の一方端末１１ａ及び他方端末１１ｂが電気的に接続され、前記コイル１１に電流１６，１７を流す駆動回路５１と、前記駆動回路５１を制御する駆動制御部５２と、前記コイル１１に発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部５３と、前記逆起電力検出部５３に基づいて前記プランジャ１２の位置を検出する位置検出部５４を有する位置検出装置である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
励磁用のコイルに電流を流すことで可動磁極としてのプランジャを固定磁極に吸着させ、前記コイルに流れる電流を止めることで前記プランジャを固定磁極から離脱させるソレノイド１００と、
前記コイルの一方端末及び他方端末が電気的に接続され、前記コイルに電流を流す駆動回路と、
前記駆動回路を制御する駆動制御部と、
前記コイルに発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、
前記逆起電力検出部に基づいて前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに第１の電圧を印加して電流を流すことで前記プランジャを前記固定磁極に吸着させた状態を維持しながら、前記第１の電圧の印加を第１の期間停止するように前記駆動回路を制御する機能（ｘ）を有し、
前記位置検出部は、前記第１の期間の開始時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末にプラスの電圧が発生し、前記他方端末のプラスの電圧が前記第１の期間の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧と比較され２値化される第１のパルス波形を計測し、前記第１のパルス波形におけるパルス幅が第１の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第１の閾値より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出する機能を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、前記吸着させた状態を維持する際に前記コイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有し、
前記位置検出部は、前記第２の期間の終了時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、前記他方端末の０Ｖの電圧が前記第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、前記第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第２の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出する機能を有することを特徴とする位置検出装置。
前記コイルの一方端末及び他方端末が電気的に接続され、前記コイルに電流を流す駆動回路と、
前記駆動回路を制御する駆動制御部と、
前記コイルに発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、
前記逆起電力検出部に基づいて前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに第１の電圧を印加して電流を流すことで前記プランジャを前記固定磁極に吸着させた状態を維持しながら、前記第１の電圧の印加を第１の期間停止するように前記駆動回路を制御する機能（ｘ）を有し、
前記位置検出部は、前記第１の期間の開始時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末にプラスの電圧が発生し、前記他方端末のプラスの電圧が前記第１の期間の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧と比較され２値化される第１のパルス波形を計測し、前記第１のパルス波形におけるパルス幅が第１の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第１の閾値より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出する機能を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、前記吸着させた状態を維持する際に前記コイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有し、
前記位置検出部は、前記第２の期間の終了時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、前記他方端末の０Ｖの電圧が前記第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、前記第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第２の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出する機能を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項2】
請求項１において、
前記駆動回路はＨブリッジ回路を有することを特徴とする位置検出装置。
前記駆動回路はＨブリッジ回路を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項3】
請求項１において、
前記逆起電力検出部はコンパレータを有することを特徴とする位置検出装置。
前記逆起電力検出部はコンパレータを有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項において、
前記機能（ｘ）は、
前記コイルの一方端末から他方端末に電流が流れるように前記コイルに第１の電圧を印加する機能（ａ）と、
前記機能（ａ）の前記第１の電圧の印加を停止する機能（ｂ）と、
前記機能（ａ）により前記第１の電圧を印加して前記コイルに前記電流を流すことにより、前記プランジャを前記固定磁極に吸着させながら前記機能（ｂ）により前記第１の電圧の印加を停止した後に前記第１の期間経過時に前記機能（ａ）により前記第１の電圧を前記コイルに印加する機能（ｃ）と、を有し、
前記機能（ｙ）は、
前記コイルに前記逆方向の電流が流れるように前記コイルに前記第２の電圧を印加する機能（ｄ）と、
前記機能（ｄ）の前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｅ）と、
前記コイルに前記電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させながら前記機能（ｄ）により前記第２の電圧を前記コイルに印加した後に前記第２の期間経過時に前記機能（ｅ）により前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｆ）と、を有することを特徴とする位置検出装置。
前記機能（ｘ）は、
前記コイルの一方端末から他方端末に電流が流れるように前記コイルに第１の電圧を印加する機能（ａ）と、
前記機能（ａ）の前記第１の電圧の印加を停止する機能（ｂ）と、
前記機能（ａ）により前記第１の電圧を印加して前記コイルに前記電流を流すことにより、前記プランジャを前記固定磁極に吸着させながら前記機能（ｂ）により前記第１の電圧の印加を停止した後に前記第１の期間経過時に前記機能（ａ）により前記第１の電圧を前記コイルに印加する機能（ｃ）と、を有し、
前記機能（ｙ）は、
前記コイルに前記逆方向の電流が流れるように前記コイルに前記第２の電圧を印加する機能（ｄ）と、
前記機能（ｄ）の前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｅ）と、
前記コイルに前記電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させながら前記機能（ｄ）により前記第２の電圧を前記コイルに印加した後に前記第２の期間経過時に前記機能（ｅ）により前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｆ）と、を有することを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソレノイドにおけるプランジャの位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ソレノイドは、励磁用のコイルに電流を流すことでプランジャを固定磁極に吸着させ、コイルに流れる電流を止めることでプランジャを固定磁極から離脱させるような構成である。このようなソレノイドには様々な用途がある。例えば、自動販売機内のコインメック、安全装置やセキュリティなどのロック機能として多く使用されている。 また複合機やプリンターの給紙装置の部品としても使用されている。
【0003】
一方、ソレノイドの使用時にプランジャが正確な位置にあるかについて検出できることが求められる。特許文献１にはプランジャ位置検出装置が開示されている。
【0004】
しかし、上記のプランジャ位置検出装置では、アナログの信号処理が複雑だったり、回路サイズが大きくなり、コストが高くなる等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５１０７８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の種々の態様は、ソレノイドのプランジャの位置検出のための演算処理を簡素化できる位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下に本発明の種々の態様について説明する。
【0008】
［１］励磁用のコイルに電流を流すことで可動磁極としてのプランジャを固定磁極に吸着させ、前記コイルに流れる電流を止めることで前記プランジャを固定磁極から離脱させるソレノイドと、
前記コイルの一方端末及び他方端末が電気的に接続され、前記コイルに電流を流す駆動回路と、
前記駆動回路を制御する駆動制御部と、
前記コイルに発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、
前記逆起電力検出部に基づいて前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに第１の電圧を印加して電流を流すことで前記プランジャを前記固定磁極に吸着させた状態を維持しながら、前記第１の電圧の印加を第１の期間停止するように前記駆動回路を制御する機能（ｘ）を有し、
前記位置検出部は、前記第１の期間の開始時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末にプラスの電圧が発生し、前記他方端末のプラスの電圧が前記第１の期間の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧と比較され２値化される第１のパルス波形を計測し、前記第１のパルス波形におけるパルス幅が第１の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第１の閾値より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出する機能を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、前記吸着させた状態を維持する際に前記コイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有し、
前記位置検出部は、前記第２の期間の終了時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、前記他方端末の０Ｖの電圧が前記第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、前記第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第２の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出する機能を有することを特徴とする位置検出装置。
前記コイルの一方端末及び他方端末が電気的に接続され、前記コイルに電流を流す駆動回路と、
前記駆動回路を制御する駆動制御部と、
前記コイルに発生する逆起電力を検出する逆起電力検出部と、
前記逆起電力検出部に基づいて前記プランジャの位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに第１の電圧を印加して電流を流すことで前記プランジャを前記固定磁極に吸着させた状態を維持しながら、前記第１の電圧の印加を第１の期間停止するように前記駆動回路を制御する機能（ｘ）を有し、
前記位置検出部は、前記第１の期間の開始時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末にプラスの電圧が発生し、前記他方端末のプラスの電圧が前記第１の期間の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧と比較され２値化される第１のパルス波形を計測し、前記第１のパルス波形におけるパルス幅が第１の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第１の閾値より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出する機能を有し、
前記駆動制御部は、前記コイルに電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、前記吸着させた状態を維持する際に前記コイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有し、
前記位置検出部は、前記第２の期間の終了時に前記コイルに発生する逆起電力を前記逆起電力検出部により検出することで前記コイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、前記他方端末の０Ｖの電圧が前記第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、前記第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いと前記プランジャが離脱位置にあると検出し、前記パルス幅が前記第２の閾値幅より長いと前記プランジャが吸着位置にあると検出する機能を有することを特徴とする位置検出装置。
【0009】
本発明の一態様に係る上記［１］の位置検出装置によれば、駆動制御部は、コイルに第１の電圧を印加して電流を流すことでプランジャを固定磁極に吸着させた状態を維持しながら、第１の電圧の印加を第１の期間停止するように駆動回路を制御する機能（ｘ）を有する。つまり、コイルの一方端末から他方端末に電流が流れるようにコイルに第１の電圧を印加した後、第１の電圧の印加を停止することで第１の期間の開始時にコイルに逆起電力が発生する。この逆起電力を逆起電力検出部により検出することでコイルの他方端末にプラスの電圧が発生し、前記この他方端末のプラスの電圧が第１の期間の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧と比較され２値化される第１のパルス波形を計測し、第１のパルス波形におけるパルス幅が第１の閾値幅より長いとプランジャが吸着位置にあると検出し、パルス幅が第１の閾値幅より短いとプランジャが離脱位置にあると検出する機能を位置検出部が有する。
これに加え、駆動制御部は、コイルに電流を流さないことでプランジャを固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、上記の吸着させた状態を維持する際にコイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有する。つまり、第２の期間の終了時にコイルに逆起電力が発生する。この逆起電力を逆起電力検出部により検出することでコイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、この他方端末の０Ｖの電圧が第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、この第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いとプランジャが離脱位置にあると検出し、パルス幅が第２の閾値幅より長いとプランジャが吸着位置にあると検出する機能を位置検出部が有する。
上述したように駆動電流の方向を変えることにより、プランジャの吸着状態と離脱状態のいずれもコイルの１つの同じ端末（他方端末）の電圧を利用してプランジャの位置検出が行われる。このため、簡素化した信号処理によりプランジャの位置を検出することができる。
これに加え、駆動制御部は、コイルに電流を流さないことでプランジャを固定磁極から離脱させた状態を維持しながら、上記の吸着させた状態を維持する際にコイルに流す電流とは逆方向の電流を、第２の電圧を第２の期間印加して流すように制御する機能（ｙ）を有する。つまり、第２の期間の終了時にコイルに逆起電力が発生する。この逆起電力を逆起電力検出部により検出することでコイルの他方端末に０Ｖの電圧が発生し、この他方端末の０Ｖの電圧が第２の期間の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧と比較され２値化される第２のパルス波形を計測し、この第２のパルス波形におけるパルス幅が第２の閾値幅より短いとプランジャが離脱位置にあると検出し、パルス幅が第２の閾値幅より長いとプランジャが吸着位置にあると検出する機能を位置検出部が有する。
上述したように駆動電流の方向を変えることにより、プランジャの吸着状態と離脱状態のいずれもコイルの１つの同じ端末（他方端末）の電圧を利用してプランジャの位置検出が行われる。このため、簡素化した信号処理によりプランジャの位置を検出することができる。
【0010】
［２］上記［１］において、
前記駆動回路はＨブリッジ回路を有することを特徴とする位置検出装置。
前記駆動回路はＨブリッジ回路を有することを特徴とする位置検出装置。
【0011】
［３］上記［１］において、
前記逆起電力検出部はコンパレータを有することを特徴とする位置検出装置。
前記逆起電力検出部はコンパレータを有することを特徴とする位置検出装置。
【0012】
［４］上記［１］から［３］のいずれか一項において、
前記機能（ｘ）は、
前記コイルの一方端末から他方端末に電流が流れるように前記コイルに第１の電圧を印加する機能（ａ）と、
前記機能（ａ）の前記第１の電圧の印加を停止する機能（ｂ）と、
前記機能（ａ）により前記第１の電圧を印加して前記コイルに前記電流を流すことにより、前記プランジャを前記固定磁極に吸着させながら前記機能（ｂ）により前記第１の電圧の印加を停止した後に前記第１の期間経過時に前記機能（ａ）により前記第１の電圧を前記コイルに印加する機能（ｃ）と、を有し、
前記機能（ｙ）は、
前記コイルに前記逆方向の電流が流れるように前記コイルに前記第２の電圧を印加する機能（ｄ）と、
前記機能（ｄ）の前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｅ）と、
前記コイルに前記電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させながら前記機能（ｄ）により前記第２の電圧を前記コイルに印加した後に前記第２の期間経過時に前記機能（ｅ）により前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｆ）と、を有することを特徴とする位置検出装置。
前記機能（ｘ）は、
前記コイルの一方端末から他方端末に電流が流れるように前記コイルに第１の電圧を印加する機能（ａ）と、
前記機能（ａ）の前記第１の電圧の印加を停止する機能（ｂ）と、
前記機能（ａ）により前記第１の電圧を印加して前記コイルに前記電流を流すことにより、前記プランジャを前記固定磁極に吸着させながら前記機能（ｂ）により前記第１の電圧の印加を停止した後に前記第１の期間経過時に前記機能（ａ）により前記第１の電圧を前記コイルに印加する機能（ｃ）と、を有し、
前記機能（ｙ）は、
前記コイルに前記逆方向の電流が流れるように前記コイルに前記第２の電圧を印加する機能（ｄ）と、
前記機能（ｄ）の前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｅ）と、
前記コイルに前記電流を流さないことで前記プランジャを前記固定磁極から離脱させながら前記機能（ｄ）により前記第２の電圧を前記コイルに印加した後に前記第２の期間経過時に前記機能（ｅ）により前記第２の電圧の印加を停止する機能（ｆ）と、を有することを特徴とする位置検出装置。
【0013】
［５］上記［２］において、
前記Ｈブリッジ回路は、
電源と、
前記電源のプラス端子に電気的に接続された第１のスイッチング素子の一方端と、
前記コイルの一方端末に電気的に接続された前記第１のスイッチング素子の他方端及び第２のスイッチング素子の一方端と、
前記第１のスイッチング素子の一方端及び前記電源のプラス端子に電気的に接続された第３のスイッチング素子の一方端と、
前記コイルの前記他方端末に電気的に接続された前記第３のスイッチング素子の他方端及び第４のスイッチング素子の一方端と、
前記電源のマイナス端子に電気的に接続された前記第２のスイッチング素子の他方端及び前記第４のスイッチング素子の他方端と、を有し、
前記駆動制御部が前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子の各々をオンにし、且つ前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子の各々をオフにするように制御した場合に前記第１の電流が流れ、
前記駆動制御部が前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子の各々をオフにし、前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子の各々をオンにするように制御した場合に前記第２の電流が流れることを特徴とする位置検出装置。
前記Ｈブリッジ回路は、
電源と、
前記電源のプラス端子に電気的に接続された第１のスイッチング素子の一方端と、
前記コイルの一方端末に電気的に接続された前記第１のスイッチング素子の他方端及び第２のスイッチング素子の一方端と、
前記第１のスイッチング素子の一方端及び前記電源のプラス端子に電気的に接続された第３のスイッチング素子の一方端と、
前記コイルの前記他方端末に電気的に接続された前記第３のスイッチング素子の他方端及び第４のスイッチング素子の一方端と、
前記電源のマイナス端子に電気的に接続された前記第２のスイッチング素子の他方端及び前記第４のスイッチング素子の他方端と、を有し、
前記駆動制御部が前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子の各々をオンにし、且つ前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子の各々をオフにするように制御した場合に前記第１の電流が流れ、
前記駆動制御部が前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子の各々をオフにし、前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子の各々をオンにするように制御した場合に前記第２の電流が流れることを特徴とする位置検出装置。
【発明の効果】
【0014】
本発明の種々の態様によれば、ソレノイドのプランジャの位置検出のための演算処理を簡素化できる位置検出装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一態様に係る位置検出装置を説明するためのブロック図であり、位置検出装置がソレノイドのコイルに電気的に接続された状態を示す模式図である。
【図2】プランジャが固定磁極から離脱した状態のソレノイドを示す模式図である。
【図4】コイルに流す駆動電流のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下では、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0017】
図１は、本発明の一態様に係る位置検出装置を説明するためのブロック図であり、位置検出装置がソレノイドのコイル１１に電気的に接続された状態を示す模式図である。図１は、可動磁極としてのプランジャ１２が固定磁極１３に吸着された状態のソレノイドを示している。図２は、プランジャ１２が固定磁極１３から離脱した状態のソレノイドを示す模式図である。
【0018】
ソレノイド１００は、図１に示すように励磁用のコイル１１に駆動電流１６を流すことで可動磁極としてのプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させ、コイル１１に流れる駆動電流１６を止めることで図２に示すようにプランジャ１２を固定磁極１３から離脱させるように構成されている。詳細には、棒状のプランジャ１２及びそのプランジャ１２の外側に巻かれたコイル１１がケース１０内に配置され、ケース１０におけるプランジャ１２の先端側には固定磁極１３が配置されている。プランジャ１２の基端側には復帰ばね２１を取り付ける復帰ばね取付板２２が形成されている。復帰ばね２１は、プランジャ１２の基端側のケース１０の端部と復帰ばね取付板２２との間に配置されている。図１に示すように、コイル１１に駆動電流を流して磁化させたプランジャ１２が固定磁極１３に吸着されると、復帰ばね２１が縮んだ状態となる。図２に示すようにコイル１１に流す駆動電流を停止して磁化していないプランジャ１２が固定磁極１３に吸着される力を失うと復帰ばね２１が伸びる力によってプランジャ１２が固定磁極１３から離脱され、復帰ばね２１が伸びた状態となり、プランジャ１２が固定磁極１３から離脱する。
【0019】
図１に示す位置検出装置は駆動回路５１を有し、この駆動回路５１はコイル１１の一方端末１１ａ及び他方端末１１ｂが電気的に接続されている。駆動回路５１からコイル１１に駆動電流１６，１７を流すことができる。この駆動回路５１は駆動制御部５２に電気的に接続されており、駆動制御部５２によって駆動回路５１の動作を制御する。また、位置検出装置は逆起電力検出部５３を有し、逆起電力検出部５３によりコイル１１に発生する逆起電力を検出することができる。逆起電力検出部５３は位置検出部５４に電気的に接続されており、位置検出部５４は逆起電力検出部５３で検出された逆起電力に基づいてプランジャ１２の位置を検出することができる。
【0020】
駆動制御部５２は、コイル１１に図５に示す第１の電圧Ｖ１を印加して図１及び図４に示す駆動電流１６を流すことでプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させた状態を維持しながら、第１の電圧Ｖ１の印加を図５に示す第１の期間Ｔ１停止するように駆動回路５１を制御する機能（ｘ）を有する。つまり、機能（ｘ）は、プランジャ１２を固定磁極１３に吸着させる吸着駆動を行い、吸着後、吸着保持できる程度に吸着駆動を短時間休止する機能である。
【0021】
ここでの第１の期間Ｔ１は、その期間Ｔ１だけ第１の電圧Ｖ１の印加を停止してもプランジャ１２が固定磁極１３に吸着された状態を維持できる期間である。なお、図４は、コイル１１に流す駆動電流のタイミングチャートである。プランジャ１２を固定磁極１３に吸着させる吸着駆動のときは図１に示す矢印の方向に駆動電流１６を流し、吸着保持のときは駆動電流１６を停止する第１の期間Ｔ１を間欠的に設けている。図５は、図１に示すコイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに図４に示す吸着保持の駆動電流を流すために、コイル１１に印加する第１の電圧Ｖ１のタイミングチャートを含む図である。
【0022】
駆動回路５１は、例えば図８（Ａ）、（Ｂ）に示すＨブリッジ回路を有する。このＨブリッジ回路は電源６０及びコイル１１を有し、電源６０のプラス端子に第１のスイッチング素子６１の一方端が電気的に接続されている。コイル１１の一方端末１１ａには第１のスイッチング素子６１の他方端及び第２のスイッチング素子６２の一方端が電気的に接続されている。第１のスイッチング素子６１の一方端及び電源６０のプラス端子には第３のスイッチング素子６３の一方端が電気的に接続されている。コイル１１の他方端末１１ｂには第３のスイッチング素子６３の他方端及び第４のスイッチング素子６４の一方端が電気的に接続されている。電源６０のマイナス端子には第２のスイッチング素子６２の他方端及び第４のスイッチング素子６４の他方端が電気的に接続されている。
【0023】
図１に示す駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオンにし、且つ第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオフにするように制御した場合に、駆動電流１６が流れる（図８（Ａ）参照）。
【0024】
図１に示す駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオフにし、第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオンにするように制御した場合に、駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れる（図８（Ｂ）参照）。このように駆動回路５１としてのＨブリッジ回路は駆動制御部５２の指令により、コイル１１に流れる電流方向を切り替えることができる（図８（Ａ）、（Ｂ）参照）。
【0025】
上記の機能（ｘ）は、以下の機能（ａ）～（ｃ）を有する。
・機能（ａ）：コイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに電流１６が流れるようにコイル１１に第１の電圧Ｖ１を印加する機能。
・機能（ｂ）：上記の機能（ａ）の第１の電圧Ｖ１の印加を停止する機能。
・機能（ｃ）：上記の機能（ａ）により第１の電圧Ｖ１を印加してコイル１１に電流１６を流すことにより、プランジャ１１を固定磁極１３に吸着させながら上記の機能（ｂ）により第１の電圧Ｖ１の印加を停止した後に第１の期間Ｔ１経過時に上記の機能（ａ）により第１の電圧Ｖ１をコイル１１に印加する機能。
・機能（ａ）：コイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに電流１６が流れるようにコイル１１に第１の電圧Ｖ１を印加する機能。
・機能（ｂ）：上記の機能（ａ）の第１の電圧Ｖ１の印加を停止する機能。
・機能（ｃ）：上記の機能（ａ）により第１の電圧Ｖ１を印加してコイル１１に電流１６を流すことにより、プランジャ１１を固定磁極１３に吸着させながら上記の機能（ｂ）により第１の電圧Ｖ１の印加を停止した後に第１の期間Ｔ１経過時に上記の機能（ａ）により第１の電圧Ｖ１をコイル１１に印加する機能。
【0026】
上記の機能（ａ）～（ｃ）を以下に詳細に説明する。
まず、上記の機能（ａ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｎ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に第１の電圧Ｖ１が印加され、コイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに吸着駆動の電流１６を流す機能である。例えば、図８（Ａ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオンにし、且つ第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオフにするように制御することで、吸着駆動の電流１６がコイル１１に流れる。
まず、上記の機能（ａ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｎ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に第１の電圧Ｖ１が印加され、コイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに吸着駆動の電流１６を流す機能である。例えば、図８（Ａ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオンにし、且つ第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオフにするように制御することで、吸着駆動の電流１６がコイル１１に流れる。
【0027】
上記の機能（ｂ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｆｆ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に第１の電圧Ｖ１の印加が停止され、上記の吸着駆動の電流１６を流さないようにする機能である。例えば、図８（Ａ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１、第２のスイッチング素子６４、第３のスイッチング素子６２及び第４のスイッチング素子６３の各々をオフにするように制御することで、吸着駆動の電流１６が流れない。
【0028】
上記の機能（ｃ）は、例えば、図１に示すプランジャ１１を固定磁極１３に吸着させながら上記の機能（ｂ）により第１の電圧Ｖ１の印加を停止した後に、図３に示す第１の期間Ｔ１経過時に駆動Ｏｎ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に再び第１の電圧Ｖ１が印加され、コイル１１の一方端末１１ａから他方端末１１ｂに吸着駆動の電流１６を流す機能である。
なお、図３は、図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１に送信する駆動信号のタイミングチャートである。
なお、図３は、図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１に送信する駆動信号のタイミングチャートである。
【0029】
位置検出部５４は、図５に示す第１の期間Ｔ１の開始時（吸着駆動から駆動休止の時）にコイル１１に発生する逆起電力（コイル１１の両端の電圧変化）を逆起電力検出部５３により検出することでコイル１１の他方端末１１ｂに図５に示すプラスの電圧Ｖ２が発生し、コイル１１の他方端末１１ｂのプラスの電圧Ｖ２が第１の期間Ｔ１の終わりに向けて低下する際に第１の基準電圧３３と比較され２値化される第１のパルス波形３１，３２を計測し、第１のパルス波形３１，３２におけるパルス幅３１ａが第１の閾値幅３５より長いとプランジャ１２が吸着位置にあると検出し、パルス幅３２ａが第１の閾値３５より短いとプランジャ１２が離脱位置にあると検出する機能を有する（図５参照）。なお、第１の閾値幅３５は、離脱位置の時の検出パルス幅と吸着位置の時の検出パルス幅の中間程度とするとよい。
【0030】
上記の第１の期間Ｔ１の開始時、即ち図３に示す駆動ＯｎからＯｆｆ時に、コイル１１の両端電圧が逆に大きく振れ、その後徐々に収束する。具体的には、図５に示すように、コイル端末１１ｂが逆に大きく振れ、その後徐々に収束する。コイル１１に溜まったエネルギーやインダクタンスによりこの電圧の振れ方や収束の様子が異なり、プランジャ１２が吸着位置にあると、エネルギーが高いため振れが大きく、インダクタンスが高いため収束が緩やかになる。また、逆起電力検出部５３は図７に示すコンパレータを有する。逆起電力によるコイル１１の他方端末１１ｂからの信号をコンパレータによって電圧変化を第１の基準電圧３３と比較して２値化する。つまり、２値化信号のパルス幅を計測することにより、プランジャ１２の位置を検出することができる。なお、パルス幅とは、駆動がＯｎからＯｆｆへの切り換わりから図５に示すコイル端末１１ｂの電圧が第１の基準電圧３３を横切るまでのＨＩＧＨレベルのパルスの幅を意味し、このパルス幅で離脱位置か吸着位置を判定する。
【0031】
上記のように第１の期間Ｔ１だけ第１の電圧Ｖ１の印加を停止してもプランジャ１２が固定磁極１３に吸着された状態は維持されるはずであるが、何らかの原因でプランジャ１２が固定磁極１３から離脱される場合も想定される。そのような場合に、位置検出部５４の上記の機能によりプランジャ１２の吸着状態が保持されているか否かを検出することが可能となる。
【0032】
駆動制御部５２は、図４に示すようにコイル１１に駆動電流１６を流さないことで図２に示すようにプランジャ１２を固定磁極１３から離脱させた状態を維持しながら、上記のプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させた状態を維持する際にコイル１１に流す駆動電流１６とは逆方向の電流１７を、図６に示すように第２の電圧Ｖ３を第２の期間Ｔ２印加して流すように制御する機能（ｙ）を有する。つまり、機能（ｙ）は、プランジャ１２を固定磁極１３から離脱させた状態を保持する程度（即ち吸着方向に動かない程度に）短時間（第２の期間Ｔ２）の吸着駆動を行う機能である。なお、逆方向の電流１７は、図１に示すようにコイル１１の他方端末１１ｂから一方端末１１ａに流れる電流である。
【0033】
ここでの第２の期間Ｔ２は、その期間Ｔ２だけ第２の電圧Ｖ３をコイル１１に印加してもプランジャ１２が固定磁極１３から離脱した状態を維持できる期間である。なお、図６は、図２に示すプランジャ１２の固定磁極１３からの離脱のために図４に示すコイル１１に流す駆動電流を停止しながら、吸着駆動とは逆方向の電流１７を間欠的に流すためにコイル１１に印加する第２の電圧Ｖ３のタイミングチャートを含む図である。
【0034】
上記の機能（ｙ）は、以下の機能（ｄ）～（ｆ）を有する。
・機能（ｄ）：コイル１１に駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れるようにコイル１１に第２の電圧Ｖ３を印加する機能。
・機能（ｅ）：上記の機能（ｄ）の第２の電圧Ｖ３の印加を停止する機能。
・機能（ｆ）：コイル１１に駆動電流１６を流さないことでプランジャ１２を固定磁極１３から離脱させながら、上記の機能（ｄ）により第２の電圧Ｖ３をコイル１１に印加した後に第２の期間Ｔ２経過時に上記の機能（ｅ）により第２の電圧Ｖ３の印加を停止する機能。
・機能（ｄ）：コイル１１に駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れるようにコイル１１に第２の電圧Ｖ３を印加する機能。
・機能（ｅ）：上記の機能（ｄ）の第２の電圧Ｖ３の印加を停止する機能。
・機能（ｆ）：コイル１１に駆動電流１６を流さないことでプランジャ１２を固定磁極１３から離脱させながら、上記の機能（ｄ）により第２の電圧Ｖ３をコイル１１に印加した後に第２の期間Ｔ２経過時に上記の機能（ｅ）により第２の電圧Ｖ３の印加を停止する機能。
【0035】
上記の機能（ｄ）～（ｆ）を以下に詳細に説明する。
まず、上記の機能（ｄ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｆｆ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に印加される第２の電圧Ｖ３が停止された後に、コイル１１の他方端末１１ｂから一方端末１１ａに離脱用駆動の電流１７、即ち駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れるようにコイル１１に第２の電圧Ｖ３を印加する機能である。例えば、図８（ｂ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオフにし、第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオンにするように制御することで、駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れる。
まず、上記の機能（ｄ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｆｆ時の駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に印加される第２の電圧Ｖ３が停止された後に、コイル１１の他方端末１１ｂから一方端末１１ａに離脱用駆動の電流１７、即ち駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れるようにコイル１１に第２の電圧Ｖ３を印加する機能である。例えば、図８（ｂ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１及び第４のスイッチング素子６４の各々をオフにし、第２のスイッチング素子６２及び第３のスイッチング素子６３の各々をオンにするように制御することで、駆動電流１６とは逆方向の電流１７が流れる。
【0036】
上記の機能（ｅ）は、例えば、図３に示す駆動Ｏｆｆの駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に第２の電圧Ｖ３の印加が停止され、上記の吸着駆動の電流１７を流さないようにする機能である。例えば、図８（Ｂ）に示すように、駆動制御部５２が第１のスイッチング素子６１、第２のスイッチング素子６４、第３のスイッチング素子６２及び第４のスイッチング素子６３の各々をオフにするように制御することで、吸着駆動の電流１６が流れない。
【0037】
上記の機能（ｆ）は、例えば、図１に示すプランジャ１１を固定磁極１３から離脱させながら、上記の機能（ｄ）により第２の電圧Ｖ３をコイル１１に印加した後に、図３に示す第２の期間Ｔ２経過時に上記の機能（ｅ）により駆動Ｏｆｆの駆動信号を図１に示す駆動制御部５２から駆動回路５１へ送信することで、駆動回路５１からコイル１１に第２の電圧Ｖ３の印加が停止され、コイル１１の他方端末１１ｂから一方端末１１ａに流す吸着駆動の電流１７を停止する機能である。
【0038】
図１に示す位置検出部５４は、第２の期間Ｔ２の終了時にコイル１１に発生する逆起電力（コイル１１の両端の電圧変化）を逆起電力検出部５３により検出することでコイル１１の他方端末１１ｂに図６に示す０Ｖの電圧が発生し、コイル１１の他方端末１１ｂの０Ｖの電圧が図６に示す第２の期間Ｔ２の終了時から徐々にプラスに上昇する際に第２の基準電圧４３と比較され２値化される第２のパルス波形４１，４２を計測し、第２のパルス波形４１，４２におけるパルス幅４１ａが第２の閾値幅４５より短いと前記プランジャ１２が離脱位置にあると検出し、前記パルス幅４２ａが前記第２の閾値幅４５より長いと前記プランジャ１２が吸着位置にあると検出する機能を有する（図６参照）。なお、第２の閾値幅４５は、離脱位置の時の検出パルス幅と吸着位置の時の検出パルス幅の中間程度とするとよい。また、第２の閾値幅４５は、第１の閾値幅３５と異なる。
【0039】
上記の第２の期間Ｔ２の終了時、即ち図３に示す駆動ＯｎからＯｆｆ時に、コイル１１の両端電圧が逆に大きく振れ、その後徐々に収束する。具体的には、図６に示すように、コイル端末１１ａが逆に大きく振れ、その後徐々に収束する。コイル１１に溜まったエネルギーやインダクタンスによりこの電圧の振れ方や収束の様子が異なり、プランジャ１２が離脱位置にあると、エネルギーが低いため大きく振れ、インダクタンスが低いため収束が速くなる。つまり、逆起電力によるコイル１１の他方端末１１ｂからの信号を図７に示すコンパレータによって電圧変化を第２の基準電圧４３と比較して２値化され、２値化信号のパルス幅を計測することにより、プランジャ１２の位置を検出することができる。なお、パルス幅とは、駆動がＯｎからＯｆｆへの切り換わりから図６に示すコイル端末１１ｂの電圧が第２の基準電圧４３を横切るまでのＨＩＧＨレベルのパルスの幅を意味し、このパルス幅で離脱位置か吸着位置を判定する。また、第２の基準電圧４３は、第１の基準電圧３３と異なっていてもよいし、同じでもよい。
【0040】
また、上述したように、図２に示すプランジャ１２の離脱状態を維持しながら、前述したプランジャ１２を固定磁極１３に吸着させる際にコイル１１に流す駆動電流１６とは逆方向の電流１７を流す理由は、コイル両端電位差はコイル端末電圧の差分であり、駆動電流の方向を切り換えないと演算が必要となるため、詳細には、コイル両端末の電圧（コイル１１の一方端末１１ａとコイルの他方端末１１ｂの両方）を用いて演算を行ったり、２つの比較器を用いる等、アナログの信号処理が複雑になり、回路構成が複雑化し、回路サイズが大きくなり、製品コストが高くなるためである。別言すれば、吸着駆動の電流１６とは逆方向の電流１７に切り換えることで、コイル端末１１ｂの電圧のみを用いて逆起電力の検出ができるため、アナログ回路はコンパレータのみでよく、プランジャの位置検出のための演算等の処理を簡素化することができる。
【0041】
上記のように第２の期間Ｔ２だけ第２の電圧Ｖ３をコイル１１に印加してもプランジャ１２が固定磁極１３から離脱した状態は維持されるはずであるが、何らかの原因でプランジャ１２が固定磁極１３に吸着される場合も想定される。そのような場合に、位置検出部５４の上記の機能によりプランジャ１２の離脱状態が保持されているか否かを検出することが可能となる。
【0042】
図９は、図８に示すＨブリッジ回路の詳細を示す図である。
図９に示すＨブリッジ回路は、第１のスイッチング素子６１及び第３のスイッチング素子６３がＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、第２のスイッチング素子６２及び第４のスイッチング素子６４がＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。
図９に示すＨブリッジ回路は、第１のスイッチング素子６１及び第３のスイッチング素子６３がＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、第２のスイッチング素子６２及び第４のスイッチング素子６４がＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。
【0043】
【符号の説明】
【0044】
１１ 励磁用のコイル
１１ａ コイルの一方端末
１１ｂ コイルの他方端末
１２ プランジャ
１３ 固定磁極
１６ 駆動電流
１７ 逆方向の電流
３１，３２ 第１のパルス波形
３１ａ，３２ａ パルス幅
３３ 第１の基準電圧
３５ 第１の閾値幅
４１，４２ 第２のパルス波形
４１ａ，４２ａ パルス幅
４３ 第２の基準電圧
４５ 第２の閾値幅
５１ 駆動回路
５２ 駆動制御部
５３ 逆起電力検出部
５４ 位置検出部
Ｖ１ 第１の電圧
Ｖ２ プラスの電圧
Ｖ３ 第２の電圧
Ｔ１ 第１の期間
Ｔ２ 第２の期間
１１ａ コイルの一方端末
１１ｂ コイルの他方端末
１２ プランジャ
１３ 固定磁極
１６ 駆動電流
１７ 逆方向の電流
３１，３２ 第１のパルス波形
３１ａ，３２ａ パルス幅
３３ 第１の基準電圧
３５ 第１の閾値幅
４１，４２ 第２のパルス波形
４１ａ，４２ａ パルス幅
４３ 第２の基準電圧
４５ 第２の閾値幅
５１ 駆動回路
５２ 駆動制御部
５３ 逆起電力検出部
５４ 位置検出部
Ｖ１ 第１の電圧
Ｖ２ プラスの電圧
Ｖ３ 第２の電圧
Ｔ１ 第１の期間
Ｔ２ 第２の期間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】