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【発明の名称】 ロータリーソレノイド
【発明者】 【氏名】山脇 孝之

【氏名】鈴木 譲

【氏名】中村 学

【要約】 【課題】トルクの低下を招くことなく薄型化することが可能であり、電動式のパチンコ機の打球発射装置に好適に用いられるロータリーソレノイドを提供する。

【解決手段】ロータ軸12回りに回動可能に軸支されたロータ6と、ロータ6に対向配置された第1及び第2のヨーク3、4、第1及び第2のヨーク3、4を結合するコア5、及びコア5に巻装したコイル8を含むステータ2とを含むロータリーソレノイド1において、第1のヨーク3と第2のヨーク4のロータ軸方向の寸法を等しく形成し、コア5のロータ軸方向の寸法を第1及び第2のヨーク3、4のロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、コア5に巻装したコイル8の外形のロータ軸方向の寸法を第1及び第2のヨーク3、4のロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、コア5の磁路断面積を第1及び第2のヨーク3、4の磁路断面積と略等しく形成した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
永久磁石により一対の磁極が形成され、ロータ軸回りに回動可能に軸支されたロータと、該ロータに対向配置された軟磁性材からなる第1及び第2のヨーク、該第1及び第2のヨークを結合する軟磁性材からなるコア、及び該コアに巻装したコイルを含むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収納するケースと、を備えたロータリーソレノイドにおいて、
前記第1のヨークと前記第2のヨークのロータ軸方向の寸法を等しく形成し、前記コアのロータ軸方向の寸法を前記第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、前記コアに巻装したコイルの外形のロータ軸方向の寸法を前記第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、前記コアの磁路断面積を前記第1及び第2のヨークの磁路断面積と略等しくしたことを特徴とするロータリーソレノイド。
【請求項2】
前記第1及び第2のヨークのそれぞれと前記コアは、前記第1及び第2のヨークにそれぞれ形成した凸部を前記コアの両端部に形成した凹部に嵌合させて圧入することにより、機械的及び磁気的に結合されることを特徴とする請求項1に記載のロータリーソレノイド。
【請求項3】
電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられ、前記ケースの前記ロータ軸方向の寸法がパチンコ台の厚さ寸法と略等しいことを特徴とする請求項1または2に記載のロータリーソレノイド。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータリーソレノイドに関し、特に電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられるロータリーソレノイドに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動式のパチンコ機の打球発射装置として、ロータリーソレノイドを駆動源として打球杆を回転させてパチンコ球を発射させる構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図5は、特許文献1に記載された電動パチンコ機の打球装置の要部側断面図、図6は、図5に示す打球装置における打球杆の動作説明図、図7は、図5に示す打球装置に用いられるロータリーソレノイドAの分解斜視図である。
【0004】
打球装置Bは、パチンコ台125に、操作ハンドル120を利用者側125aに位置させて取付けられており、操作ハンドル120を握持して回動することによりロータリーソレノイドAに通電すると、コイル106が励磁されてロータ104が所定角度回動し、ロータ104に直結した打球杆110を、図6の実線位置から2点鎖線で示す位置まで回動させ、発射レール127上のパチンコ球128を打撃発射する。打撃後、打球杆110はストッパー111に衝突し、この時点でコイル106への通電を断つと、ロータリーソレノイドAはその励磁力が失われ、打球杆110は自重とディテントトルクにて調整板115側のストッパー124と衝接する迄戻る。打球杆110がストッパー124側に戻った時点でコイル106に再び通電されると、再度、打球杆110は動作し、次のパチンコ球128を打撃する。126はパチンコ台125の前面カバーである。
【0005】
図7に示すように、ロータリーソレノイドAは、固定子ヨーク103、ロータ104、コイル106から構成され、コイル106はボビン105に巻回されて固定子ヨーク103に装着されている。固定子ヨーク103は、ケイ素鋼帯をコ字形に打ち抜き、これを所定枚数積層固定して形成され、開放された上部の磁極103a、103b間に、受け入れるロータ104の挿入口103cを形成し、下部には、二つ割りしたコイルボビン105を挟持させている。ロータ104は、固定子ヨーク103における磁極103a、103bと対応して二つの突極104a、104bを備えており、突極104a、104b以外は扁平に形成されている。101は取付基板、102は取付基板101と一体的に形成されたハウジングであり、ロータ軸104cは軸受にて軸支され、通孔138に挿通した締付ネジ108にてブラケット107が取付基板101に装着されている。
【0006】
【特許文献1】特開平1−300972号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、パチンコ機に搭載される液晶表示装置の大型化に伴い、パチンコ台125の背後の空間において、液晶表示装置やその回路部品の占める割合が大きくなってきているため、これらの液晶表示装置またはその回路部品がロータリーソレノイドと接触してしまい、パチンコ台125の背面への部品配置に支障をきたす不具合が生じている。このため、ロータリーソレノイドAのロータ軸方向の寸法をパチンコ台125の厚さ寸法(例えば、19mm)に合わせた薄型のロータリーソレノイドが求められている。
【0008】
しかしながら、特許文献1のロータリーソレノイドAの構造において、コイル106またはボビン105のロータ軸方向の寸法を、パチンコ台125の厚さ寸法に合わせることにより薄型化した場合、ロータ104のロータ軸方向の寸法が小さくなってしまい、ロータ104の磁力が低下して所定のトルクが得られず、打球杆110を充分に回動できないという問題がある。また、コイル106のターン数を少なくすると、起磁力が低下して所定のトルクが得られず、打球杆110を充分に回動できないという問題がある。
【0009】
本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、トルクの低下を招くことなく薄型化することが可能であり、電動式のパチンコ機の打球発射装置に好適に用いられるロータリーソレノイド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】
【0010】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。
つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るものである。なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に、(5)項が請求項2に、(6)項が請求項3に、各々相当する。
【0011】
(1)永久磁石により一対の磁極が形成され、ロータ軸回りに回動可能に軸支されたロータと、該ロータに対向配置された軟磁性材からなる第1及び第2のヨーク、該第1及び第2のヨークを結合する軟磁性材からなるコア、及び該コアに巻装したコイルを含むステータと、前記ロータ及び前記ステータを収納するケースと、を備えたロータリーソレノイドにおいて、前記第1のヨークと前記第2のヨークのロータ軸方向の寸法を等しく形成し、前記コアのロータ軸方向の寸法を前記第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく形成するとともに、前記コアに巻装したコイルの外形のロータ軸方向の寸法を前記第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくし、かつ、前記コアの磁路断面積を前記第1及び第2のヨークの磁路断面積と略等しくしたことを特徴とするロータリーソレノイド。
【0012】
本項のロータリーソレノイドによれば、コイルを巻装したコアのロータ軸方向の寸法を、第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法よりも小さく設定し、コイルの外形のロータ軸方向の寸法を、第1及び第2のヨークのロータ軸方向の寸法と略等しくすることにより、ロータのロータ軸方向の寸法及びコイルのターン数のいずれも低減することなく、ロータリーソレノイドを薄型化することが可能になる。
さらに、コアの磁路断面積を第1及び第2のヨークの磁路断面積と略等しくしたことにより、薄型化されたコアにおいても、磁気飽和を防ぐために必要な磁路断面積を確保することが可能となり、起磁力の増大によるコアの磁気飽和を防いで、所望のトルクを得ることができる薄型のロータリーソレノイドを提供することが可能となる。
【0013】
(2)好ましくは、上記(1)に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記コアの磁路断面積は略一定であるとともに、前記第1及び第2のヨークの磁路断面積の最小値と略等しいものである。
本項のロータリーソレノイドによれば、最小限のスペースを用いて、コアを薄型化するとともに、磁気飽和を防ぐために必要な磁路断面積を確保することが可能となり、起磁力の増大によるコアの磁気飽和を防いで、所望のトルクを得ることができる薄型のロータリーソレノイドを提供することが可能となる。
【0014】
(3)上記(2)に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第1及び第2のヨークは、前記ロータに対向する面を有する磁極部と、前記磁極部と前記コアとを連結するアーム部とを備えており、該アーム部は略一定の磁路断面積を有するとともに、前記第1及び第2のヨークの磁路断面積の最小値は、前記アーム部の磁路断面積に相当するものであってもよい。
【0015】
(4)好ましくは、上記(1)から(3)に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第1及び第2のヨーク並びに前記コアは、同一の軟磁性材料からなる所定形状の板状部材をロータ軸方向に積層することにより構成され、前記第1及び第2のヨーク並びに前記コアのロータ軸方向の寸法は、それそれの構成要素を構成する前記板状部材の厚さ寸法及び/又はその積層数により決定されるものである。
【0016】
(5)上記(1)から(4)のいずれか1項に記載のロータリーソレノイドにおいて、前記第1及び第2のヨークのそれぞれと前記コアは、前記第1及び第2のヨークにそれぞれ形成した凸部を前記コアの両端部に形成した凹部に嵌合させて圧入することにより、機械的及び磁気的に結合されることを特徴とするロータリーソレノイド。
本項のロータリーソレノイドによれば、第1のヨーク、第2のヨーク、及びコアを別体に形成し、かつ、第1のヨークと第2のヨークに凸部を設け、コアに凹部を設けて結合する構造としたため、コイルを巻回したボビンにコアを挿入することにより、容易にコイルをコアに巻装することが可能となる。
【0017】
(6)上記(1)から(5)に記載のロータリーソレノイドにおいて、電動式のパチンコ機の打球発射装置に用いられ、前記ケースの前記ロータ軸方向の寸法がパチンコ台の厚さ寸法と略等しいことを特徴とするロータリーソレノイド。
本項のロータリーソレノイドによれば、電動式のパチンコ機において、パチンコ台の背後の空間を占有しないため、他の部品との干渉を回避することができるとともに、打球杆の回動のために十分なトルクを発生させる打球発射装置を実現することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明は、このように構成したので、コイルの起磁力を大きくしてもコアに磁気飽和を生じさせることなく、ロータリーソレノイドを薄型化することが可能となる。また、それによって、電動パチンコ機において、打球杆を回動させるロータリーソレノイドのトルクの低下を招くことなく、そのロータリーソレノイドを収容するケースの寸法をパチンコ台の厚さと略等しい寸法に合わせて、パチンコ台の背後の空間を占有しない、薄型の打球発射装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態におけるロータリーソレノイドの斜視図、図2は、図1に示すロータリーソレノイドの分解斜視図、図3は、図1に示すロータリーソレノイドのケースを取り除いた状態の平面図、図4は、図3の側面図である。
【0020】
図2に示すように、ロータリーソレノイド1は、ロータ軸をなすシャフト12、円筒状のスリーブ13、及び中空円筒状の永久磁石14から構成されるロータ6と、第1のヨーク3及び第2のヨーク4、第1のヨーク3及び第2のヨーク4を連結するコア5、及びボビン7に巻回されてコア5に巻装されたコイル8から構成されるステータ2と、容器10及び蓋11から構成されて内部にロータ6及びステータ2を収納するケース9とを備えている。
【0021】
ロータ6において、シャフト12は、大径部12bと小径部12cからなる二段軸構造(図4参照)を有しており、シャフト12の小径部12cの先端部には、その外周面にねじ部12aが形成されている。シャフト12は、大径部12bをスリーブ13の中央に圧入することによりスリーブ13に装着される。また、永久磁石14は、その内周面に複数の凹部14aが形成されており(図3参照)、スリーブ13の外周面に形成した複数の凸部13aを永久磁石14の内周面に形成した凹部14aに嵌め合わせ、接着剤にてスリーブ13の外周面に固着される。
【0022】
永久磁石14は、Nd−Fe−B系のボンド磁石から形成され、永久磁石14の外周部は一対のN極とS極からなる2極着磁となっている。スリーブ13は、磁性材料(例えば純鉄)から形成されて永久磁石14のバックヨークとして機能している。また、シャフト12の小径部12cにはDカット12dが施されており、シャフト12に取り付けるパチンコ機の打球杆(図示は省略する)に施されたDカットと嵌合させることにより、シャフト12と打球杆との位置合わせに用いられる。
【0023】
ステータ2において、第1のヨーク3及び第2のヨーク4は、互いに同一形状を有して左右対称に対をなすように配置されており(図3参照)、それぞれロータ6に対向する平面視円弧状の磁極面3c、4cを有する磁極部3b、4bと、磁極部3b、4bとコア5とを連結する略角柱状のアーム部3a、4aとを備えている。コア5は、略角柱状に形成され、コイル8を巻回したボビン7にコア5を挿入することによりコイル8が巻装されており、その一側面5bの両端部には、凹部5aが形成さている。そして、第1及び第2のヨーク3、4のアーム部3a、4aの端面3d、4dには、それぞれ凸部3e、4eが形成されており、この凸部3e、4eをコア5の凹部5a、5aにそれぞれ嵌合させて圧入することにより、コア5が第1のヨーク3及び第2のヨーク4と機械的及び磁気的に結合される。また、コア5が挿入されるボビン7の一方のフランジには端子部7aが一体に形成され、端子部7aにはコイル8に給電するための端子ピン7bが植設されている。
【0024】
図4に示すように、第1のヨーク3及び第2のヨーク4並びにコア5は、軟磁性材料である鋼板(例えば、冷間圧延鋼板(SPC)、電気亜鉛メッキ鋼板(SEC)、ケイ素鋼板などの電磁鋼板)をそれぞれ所定形状に打ち抜き、所定枚数を積層して構成されている。所定形状に打ち抜かれた鋼板には、複数のカシメ部(図示は省略する)が形成されており、このカシメ部は一方の面側に突出する凸部と、他方の面が凹んだ凹部を形成しており、隣接する一方の鋼板の凸部を他方の鋼板の凹部に嵌合させて圧着することにより相互に密着固定されて積層されている。なお、冷間圧延鋼板(SPC)は、他の鋼板に比べて安価であるため、ロータリーソレノイド1を安価に製作できる点で、本実施形態における第1及び第2のヨーク3、4並びにコア5を構成する材料として好ましいものである。
【0025】
以上のように構成されたロータ6及びステータ2を有するロータリーソレノイド1の構成は、次のようなものである。ロータ6は、図3に示すように、ステータ2の第1のヨーク3の磁極面3cと第2のヨーク4の磁極面4cとの間に所定の空隙を有しつつ、玉軸受15、16にて回動可能に軸支されている。そして、玉軸受15、16は、図2に示すように、それぞれ軸受ホルダー17、18に圧入にて装着され、軸受ホルダー17は、非磁性材(例えば、アルミ合金)から形成される容器10の開口19に圧入され、軸受ホルダー18は、同様に非磁性材(例えば、アルミ合金)から形成される蓋11の開口20に圧入にて装着される。また、ステータ2の第1のヨーク3の孔3f及び第2のヨーク4の孔4fには、非磁性材(例えば、真鍮、オーステナイト系ステンレス鋼)からなるピン22が、それぞれ圧入により取り付けられており、これらのピン22は、容器10と蓋11を取り付ける際に、その両端がそれぞれ容器10の孔10aと蓋11の孔11aに位置決めされることにより、容器10と蓋11の軸線を合わせるための位置決め用として用いられる。また、スリーブ13と軸受16の間には、予圧を付与するためのコイルばね21が介装される。
そして、蓋11を容器10に合わせた後、蓋11の外周縁11bを複数個所カシメて結合させることにより、ケース9の内部にロータ6及びステータ2が収納されたロータリーソレノイド1(図1参照)が構成される。
【0026】
本実施形態におけるロータリーソレノイド1は、電動式パチンコ機の打球発射装置に好適に適用されるものであり、その場合、ケース9のロータ軸方向の寸法L(図1参照)が、パチンコ台(例えば、図5に示すパチンコ台125)の厚さ寸法(例えば、19mm)と同じになるように形成され、パチンコ台の背後に突出しない薄型の打球発射装置を実現するものである。以下、図3及び図4を参照して、このような薄型化を可能とする本実施形態の構成の特徴について詳述する。
【0027】
ロータリーソレノイド1において、第1のヨーク3、第2のヨーク4、及びコア5は、いずれも同じ厚さ寸法の冷間圧延鋼板(SPC)を所定形状に打ち抜き、それらの鋼鈑を積層することにより構成されており、第1のヨーク3と第2のヨーク4は、同じ枚数(図4に示す例では9枚)の鋼鈑を積層し、コア5は、第1及び第2のヨーク3、4よりも少ない枚数(図4に示す例では6枚)の鋼鈑を積層して形成している。したがって、第1及び第2のヨーク3、4の積層厚さ寸法(すなわち、ロータ軸方向の寸法)Bは同一の寸法であり、これに対して、図4に示すように、コア5の積層厚さ寸法(すなわち、ロータ軸方向の寸法)bは、第1及び第2のヨーク3、4の積層厚さ寸法Bよりも小さいものである。
【0028】
この際、コア5の積層厚さ寸法bは、必要とするトルクから概略算出されるコイル8のターン数等に基づいて、コア5に巻装したコイル8の外形のロータ軸方向の寸法wが、第1及び第2のヨーク3、4の積層厚さ寸法Bと略等しくなるように設定されている。
したがって、本実施形態におけるロータリーソレノイド1では、ロータ軸方向の寸法Lがパチンコ台の厚さ寸法(例えば、19mm)と同じになるように形成されたケース9に対して、第1及び第2のヨーク3、4のロータ軸方向の寸法Bを、ケース9の内側寸法と略等しくなるように構成して、使用可能な厚さを最大限に利用しても、コイル8のターン数を、必要とするトルクに対応する起磁力を発生するために要するターン数から低減することなく、コイル8を含むステータ2の全体を、ケース9内に収めることが可能となる。
【0029】
同時に、本実施形態において、コア5の幅寸法aは、コア5の磁路断面積(a×b)を、第1及び第2のヨーク3、4のアーム部3a、4aの磁路断面積(A×B)と略等しくするために必要な寸法に設定されている。
本実施形態では、第1及び第2のヨーク3、4中の磁路断面積は、アーム部3a、4aにおける略一定の断面積(A×B)から、磁極部3b、4bの磁極面3c、4cに向かって増大するものであり、最小値であるアーム部3a、3bの断面積(A×B)は、第1及び第2のヨーク3、4が、少なくとも使用範囲の最大の起磁力に対して飽和しない程度の大きさを有するものである。したがって、コア5の磁路断面積(a×b)を、アーム部3a、3bの磁路断面積(A×B)と等しくすることによって、必要とする幅寸法aを最小限に留めつつ、薄型化されたコア5における磁気飽和を防ぐことができる。
【0030】
以上、説明したように、本実施形態におけるロータリーソレノイド1は、ロータ6に対向する第1のヨーク3及び第2のヨーク4の積層厚さ寸法Bに比してコイル8を巻装したコア5の積層厚さ寸法bを小さく、かつ、コア5の断面積(a×b)を第1のヨーク3及び第2のヨーク4のアーム部3a、4aの断面積(A×B)と等しくなるように設定した構成のため、コイル8の起磁力を大きくしてもコア5が磁気飽和を生じることなくロータリーソレノイド1を薄型化できる結果、このロータリーソレノイド1を電動式パチンコ機の打球発射装置に適用した場合、ロータ6及びステータ2を収納するケース9のロータ軸方向の寸法を、パチンコ台の厚さ寸法と略等しい寸法に合わせることができる。
なお、本発明のロータリーソレノイドは本実施形態に限定されるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態におけるロータリーソレノイドを示す斜視図である。
【図2】図1に示すロータリーソレノイドの分解斜視図である。
【図3】図1のケースを取り除いた状態を示した平面図である。
【図4】図3の側面図である。
【図5】従来の電動パチンコ機における打球装置の要部側断面図である。
【図6】図5に示す打球装置における打球杵の動作説明図である。
【図7】図5に示す打球装置に用いられる従来のロータリーソレノイドの分解斜視図である。
【符号の説明】
【0032】
1:ロータリーソレノイド、2:ステータ、3:第1のヨーク、4:第2のヨーク、5:コア、6:ロータ、8:コイル、9:ケース、12:シャフト(ロータ軸)、14:永久磁石

【出願人】 【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベア株式会社
【出願日】 平成19年2月19日(2007.2.19)
【代理人】 【識別番号】100068618
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫

【識別番号】100104145
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 嘉夫

【識別番号】100080908
【弁理士】
【氏名又は名称】舘石 光雄

【識別番号】100109690
【弁理士】
【氏名又は名称】小野塚 薫

【識別番号】100135035
【弁理士】
【氏名又は名称】田上 明夫

【識別番号】100131266
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼ 昌宏

【識別番号】100093193
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 壽夫

【識別番号】100104385
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 勉

【識別番号】100093414
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 祐輔


【公開番号】 特開2008−200201(P2008−200201A)
【公開日】 平成20年9月4日(2008.9.4)
【出願番号】 特願2007−38187(P2007−38187)