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公開番号2025114113
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008586
出願日2024-01-24
発明の名称磁極位置検出システム、磁極位置検出方法、および磁極位置検出プログラム
出願人新電元メカトロニクス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01F 7/18 20060101AFI20250729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】精度よく磁極の位置検出を行いつつ、自己保持型ソレノイドを安定して動作させることのできる磁極位置検出システム等を提供する。
【解決手段】
駆動制御装置2は、ソレノイドコイル201に順方向D1に通電させることで磁極202、203を吸着姿勢S1にする吸着側基本駆動部と、ソレノイドコイル201に逆方向D2に通電させることで磁極202、203を離脱姿勢S2にする離脱側基本駆動部と、ソレノイドコイル201への順方向D1への通電停止後短時間だけ、ソレノイドコイル201に対して順方向D1へ通電させる吸着側短時間駆動部と、ソレノイドコイル201への逆方向D2への通電停止後短時間だけ、ソレノイドコイル201に対して逆方向D2へ通電させる離脱側短時間駆動部とを有し、位置検出装置3は、ソレノイドコイルの短時間の通電停止時に生じる逆起電力に基づいて磁極202、203の相対位置を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石の増磁方向となるソレノイドコイルの順方向への通電によって、可動磁極と固定磁極とが吸着姿勢となった後に、前記吸着姿勢が前記永久磁石によって保持され、かつ、前記永久磁石の減磁方向となる前記ソレノイドコイルの逆方向への通電によって前記可動磁極が前記永久磁石から離脱して、前記可動磁極と前記固定磁極とが離脱姿勢となる自己保持型ソレノイドにおいて、前記可動磁極の位置を検出する磁極位置検出システムであって、
前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢および前記離脱姿勢となるように前記ソレノイドコイルを駆動する駆動電流を該ソレノイドコイルに供給する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する駆動制御装置と、
前記可動磁極の位置を検出する位置検出装置と、
を備え、
前記駆動制御装置は、
前記ソレノイドコイルに対して前記順方向に所定の第一の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢にする吸着側基本駆動部と、
前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向に所定の第二の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記離脱姿勢にする離脱側基本駆動部と、
前記ソレノイドコイルへの前記順方向への前記第一の時間の通電停止後、前記第一の時間よりも短い所定の第三の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記順方向へ通電させる吸着側短時間駆動部と、
前記ソレノイドコイルへの前記逆方向への前記第二の時間の通電停止後、前記第二の時間よりも短い所定の第四の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向へ通電させる離脱側短時間駆動部と、
を有し、
前記位置検出装置は、前記吸着側短時間駆動部および前記離脱側短時間駆動部による前記ソレノイドコイルの通電停止時に生じる逆起電力に基づいて、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を検出する磁極位置検出システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記位置検出装置は、
前記ソレノイドコイルにおける両端の各々の電位を取得するコイル電位取得部と、
前記ソレノイドコイルにおける両端の電位の差分から該ソレノイドコイルの両端間電圧を演算するコイル電圧演算部と、
前記ソレノイドコイルにおける前記両端間電圧から、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を演算する位置演算部と、
を有する請求項１に記載の磁極位置検出システム。
【請求項３】
前記位置検出装置は、
前記ソレノイドコイルにおける両端の各々の電位を取得するコイル電位取得部と、
前記ソレノイドコイルにおける両端の電位の和から該ソレノイドコイルの両端電位加算値を演算するコイル電位加算演算部と、
前記ソレノイドコイルにおける前記両端電位加算値から、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を演算する位置演算部と、
を有する請求項１に記載の磁極位置検出システム。
【請求項４】
前記位置検出装置は、
前記ソレノイドコイルにおける両端の各々の電位を取得するコイル電位取得部と、
前記両端の各々の電位から、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を演算する位置演算部と、
を有し、
前記位置演算部は、
前記相対位置を演算する電位として、
前記吸着側短時間駆動部による前記ソレノイドコイルの通電時には、前記順方向の上流側端の電位を演算用の電位として選択し、前記離脱側短時間駆動部による前記ソレノイドコイルの通電時には、前記逆方向の上流側端の電位を演算用の電位として選択する請求項１に記載の磁極位置検出システム。
【請求項５】
永久磁石の増磁方向となるソレノイドコイルの順方向への通電によって、可動磁極と固定磁極とが吸着姿勢となった後に、前記吸着姿勢が前記永久磁石によって保持され、かつ、前記永久磁石の減磁方向となる前記ソレノイドコイルの逆方向への通電によって前記可動磁極が前記永久磁石から離脱して、前記可動磁極と前記固定磁極とが離脱姿勢となる自己保持型ソレノイドにおいて、前記可動磁極の位置を検出する磁極位置検出方法であって、
前記ソレノイドコイルに対して前記順方向に所定の第一の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢にする吸着側基本駆動ステップと、
前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向に所定の第二の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記離脱姿勢にする離脱側基本駆動ステップと、
前記ソレノイドコイルへの前記順方向への前記第一の時間の通電停止後、前記第一の時間よりも短い所定の第三の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記順方向へ通電させる吸着側短時間駆動ステップと、
前記ソレノイドコイルへの前記逆方向への前記第二の時間の通電停止後、前記第二の時間よりも短い所定の第四の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向へ通電させる離脱側短時間駆動ステップと、
前記吸着側短時間駆動ステップおよび前記離脱側時間駆動ステップによる前記ソレノイドコイルの通電停止時に生じる逆起電力に基づいて、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を検出する磁極位置検出ステップと、
を備える磁極位置検出方法。
【請求項６】
永久磁石の増磁方向となるソレノイドコイルの順方向への通電によって、可動磁極と固定磁極とが吸着姿勢となった後に、前記吸着姿勢が前記永久磁石によって保持され、かつ、前記永久磁石の減磁方向となる前記ソレノイドコイルの逆方向への通電によって前記可動磁極が前記永久磁石から離脱して、前記可動磁極と前記固定磁極とが離脱姿勢となる自己保持型ソレノイドにおいて、前記可動磁極の位置を検出するために、コンピュータを、
前記ソレノイドコイルに対して前記順方向に所定の第一の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢にする吸着側基本駆動手段、
前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向に所定の第二の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記離脱姿勢にする離脱側基本駆動手段、
前記ソレノイドコイルへの前記順方向への前記第一の時間の通電停止後、前記第一の時間よりも短い所定の第三の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記順方向へ通電させる吸着側短時間駆動手段、
前記ソレノイドコイルへの前記逆方向への前記第二の時間の通電停止後、前記第二の時間よりも短い所定の第四の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向へ通電させる離脱側短時間駆動手段、および
前記吸着側短時間駆動手段および前記離脱側短時間駆動手段による前記ソレノイドコイルの通電停止時に生じる逆起電力に基づいて、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を検出する磁極位置検出手段
として機能させるための磁極位置検出プログラム。

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可動磁極の位置を検出する磁極位置検出システム、磁極位置検出方法、および磁極位置検出プログラムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電磁力を利用して可動磁極（プランジャ）を動作させることで電気エネルギーを機械的運動に変換する機能部品としてのソレノイドが一般に知られている。ソレノイドは応答性に非常に優れたアクチュエータであるため、自動車、家電、ＯＡ機器、電子錠等の様々な場面で使用されている。
【０００３】
ここでソレノイドの一種として自己保持型ソレノイドというものが知られている。この自己保持型ソレノイドにおいては、ソレノイドコイルを通電させると可動磁極が固定磁極に吸着されるとともに、吸着後には永久磁石によって可動磁極の吸着状態が保持されるようになっている。このため、永久磁石によって可動磁極が吸着保持されている間はソレノイドコイルの通電が不要となり、ソレノイドコイルからの発熱を抑えることができるとともに、省エネ性能が非常に高くなっている。
【０００４】
ところで上述した自己保持型ソレノイドにおいてはソレノイドが使用されている機器を正確に動作させるため、可動磁極が固定磁極に吸着された吸着位置に配置されているのか、もしくは可動磁極が固定磁極から離脱した離脱位置に配置されているのかについては常に把握する必要がある。すなわちソレノイドコイルに通電した際に何らかの原因で可動磁極の吸着・離脱ができなかった場合は異常な状態を保持してしまうことになるため、可動磁極の状態を検知するニーズがあり、可動磁極の位置を検出するためのセンサを設ける等の対応が必要となる。しかしこの場合、装置の複雑化、コストアップ、設置スペースの増大等の問題が生じ得る。
【０００５】
そこで例えば特許文献１に記載されているようにソレノイドコイルに対して短時間の通電を行い、その際にソレノイドコイルに流れる電流の応答波形から可動磁極の位置を検出する手法が存在している。特許文献１に記載の手法を用いることで、可動磁極の位置を検出するためのセンサ等の部品を別途設ける必要がなくなり、簡易な手法で精度よく可動磁極の位置検出が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平４－１９６２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に記載したような短時間通電による可動磁極の位置検出を行う場合、通電のオンオフが外乱となってソレノイドが振動的になるなど、ソレノイドに不安定動作を生じる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、ソレノイドコイルに発生する逆起電力を用いて精度よく磁極の位置検出を行いつつ、自己保持型ソレノイドを安定して動作させることのできる磁極位置検出システム、磁極位置検出方法、および磁極位置検出プログラムを提供する。
【０００９】
本発明の一態様に係る磁極位置検出システムは、永久磁石の増磁方向となるソレノイドコイルの順方向への通電によって、可動磁極と固定磁極とが吸着姿勢となった後に、前記吸着姿勢が前記永久磁石によって保持され、かつ、前記永久磁石の減磁方向となる前記ソレノイドコイルの逆方向への通電によって前記可動磁極が前記永久磁石から離脱して、前記可動磁極と前記固定磁極とが離脱姿勢となる自己保持型ソレノイドにおいて、前記可動磁極の位置を検出する磁極位置検出システムであって、前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢および前記離脱姿勢となるように前記ソレノイドコイルを駆動する駆動電流を該ソレノイドコイルに供給する駆動回路と、前記駆動回路を制御する駆動制御装置と、前記可動磁極の位置を検出する位置検出装置と、を備え、前記駆動制御装置は、前記ソレノイドコイルに対して前記順方向に所定の第一の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記吸着姿勢にする吸着側基本駆動部と、前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向に所定の第二の時間通電させることで前記可動磁極および前記固定磁極を前記離脱姿勢にする離脱側基本駆動部と、前記ソレノイドコイルへの前記順方向への前記第一の時間の通電停止後、前記第一の時間よりも短い所定の第三の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記順方向へ通電させる吸着側短時間駆動部と、前記ソレノイドコイルへの前記逆方向への前記第二の時間の通電停止後、前記第二の時間よりも短い所定の第四の時間だけ、前記ソレノイドコイルに対して前記逆方向へ通電させる離脱側短時間駆動部と、を有し、前記位置検出装置は、前記吸着側短時間駆動部および前記離脱側短時間駆動部による前記ソレノイドコイルの通電停止時に生じる逆起電力に基づいて、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を検出する。
【００１０】
上記の磁極位置検出システムでは、前記位置検出装置は、前記ソレノイドコイルにおける両端の各々の電位を取得するコイル電位取得部と、前記ソレノイドコイルにおける両端の電位の差分から該ソレノイドコイルの両端間電圧を演算するコイル電圧演算部と、前記ソレノイドコイルにおける前記両端間電圧から、前記可動磁極と前記固定磁極との相対位置を演算する位置演算部と、を有してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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