ソレノイドの技術説明


作動周期 保持回路
最大ON時間 整流用ダイオード
アンペア・ターン (AT) 作動周期とアンペア・ターン
標準放熱板 標準外作動周期と電圧の求め方
安全率 コイルの電蝕
温度とコイル抵抗の変化 絶縁種別(参考)
応答時間 単位の換算について (参考)
接点保護 オームの法則と電力 (参考)

作動周期 文書の先頭へ

 ソレノイドの機械的出力は、コイルの励磁電流に比例しますが、コイルの温度上昇や磁気飽和により限界があります。作動周期が少なければ温度上昇も小さく、大きな励磁電流を流すことができるので大きな出力が得られます。
 作動周期は下式で表されます。
作動周期=    ON時間    ×100(%)
ON時間+OFF時間
最大ON時間 文書の先頭へ

 ソレノイドは、連続定格で使用したときコイルの発熱と周囲に発散する熱とが等しくなって飽和します。しかし、ソレノイドが100%以下の作動周期で使用されると、コイルの発熱が周囲への発散より大きくなりコイルは焼けてしまうことがあります。これを避けるため、コイルが焼損せずに使用しつづけることのできる最も長い時間が最大ON時間です。
アンペア・ターン (AT) 文書の先頭へ

 コイルに流れる電流とコイルの巻数の積をアンペア・ターンといいます。

 アンペア・ターン = コイル電流×コイル巻数

 ソレノイドの機械的出力は、 このアンペア・ターンに比例しますので、アンペア・ターンが大きければ大きい程出力は大きくなります。
しかし、コイル温度上昇や磁気飽和の関係で作動周期10%より大きなアンペア・ターンを加えることはあまり得策ではありません。
標準放熱板 文書の先頭へ

 コイルの発熱を抑え、より大きなアンペア・ターンでの動作を可能にするため、ソレノイドに密着して取付けられるもので、一般的には取付板で代用されています。
プッシュプルソレノイド、 ロータリーソレノイドのコイルデータは、周囲温度20℃で標準放熱板が付いた場合を示しています。(小型プッシュプルソレノイド・チューブラソレノイド・オープンフレームソレノイド・自己保持型ソレノイドは標準放熱板に取り付けない場合のコイルデータになっています。)
 標準放熱板が付かない場合は、 おおよその目安として、コイルデータ内の電圧の50%以下に制限することが必要です。詳しくは実験でご確認下さい。
安全率 文書の先頭へ

 コイルの発熱や電圧変動による出力の低下の問題を避けるため、必要な出力に対し1.5倍の余裕をみるようにして下さい。(オープンフレームソレノイド及び自己保持型ソレノイドは1.3倍)
 なお、この値は使用条件によっては小さくすることも可能ですが、コイルの発熱や電圧変動範囲を良く加味して決める必要があります。
温度とコイル抵抗の変化 文書の先頭へ

 このカタログに記載のコイルデータや特性データは、全て周囲温度20℃を基準としています。
 コイルに電圧が印加されるとコイル温度が上昇します。これによりコイル抵抗が増加しアンペア・ターンは減少します。
 コイル温度とコイル抵抗及びアンペア・ターンとの関係は下表の通りです。
コイル温度 抵抗係数 アンペア・ターン比
-40 0.764 1.309
-20 0.843 1.186
0 0.921 1.086
20 1 1
40 1.079 0.927
60 1.157 0.864
80 1.236 0.809
100 1.314 0.761
120 1.393 0.718
 この表のアンペア・ターン比を用いて温度変化後の出力を求めることもできます。各製品の”選定の仕方”の項をご参照下さい。
  なお、 ソレノイドのコイル温度上昇を知りたい場合は、実際の使用状態で温度上昇前後のコイル抵抗と周囲温度を測定し、次の計算式で求めることができます。
  
t = (R2-R1) × (234.5 + t1) + t1 - t2
R1

t: 温度上昇(℃)
t1: 初期の周囲温度(℃)
t2: 最終の周囲温度(℃)
R1: 初期のコイル抵抗(Ω)
R2: 最終のコイル抵抗(Ω)
応答時間 文書の先頭へ

 ソレノイドの応答時間は、電圧を印加してから所定のストロークに達する時間をいいます。
 このカタログに記載のデータは全てコイル温度20℃、無負荷のときの参考値を示しています。
 応答時間は、コイルに直列に抵抗をつなぎオシロスコープ等でコイルの電流波形を見ることによって知ることができます。  電流波形は図1に示されるようにa点にむかって上昇し、a点に達するとアーマチュアまたはプランジャが動作しはじめ、磁極間のスキマが急激に減少することによりインダクタンスが変化し、電流波形に大きなくぼみ(b点)となって表われます。b点に達した後電流は上昇し
電流=   電圧  
コイル抵抗
の値に定まります。

 図1の0からb点迄が応答時間になります。
 なお、負荷をつけた場合は、応答時間が長くなりますので実機でご確認下さい。

接点保護 文書の先頭へ
 ソレノイドは高いインダクタンスを持った誘導負荷であるため、制御用の接点にはアークが発生し、 接点が破壊されることがありますので、適切な接点保護を行って下さい。
 抵抗値、 コンデンサの値はお客様の回路で確認の上定数をお決め下さい。

保持回路 文書の先頭へ
 大きな出力が必要でありながらスペースに制約がある場合に、動作時のみに非常に高い電圧を印加し、その後コイルの発熱をおさえるため印加電圧を下げて使用するための回路です。
 ソレノイドが動作した後、コイルに直列抵抗を挿入し分圧させる方法や、ON時間をチョッピングし平均電圧を下げる方法等があります。
 また、用途によっては、 ダブルコイル型と言う動作用と保持用の2つのコイルを持つものもあります。 これは、動作時に両コイルを通電し、保持時は保持コイルのみの通電で使用するものです。
整流用ダイオード 文書の先頭へ
 ソレノイドの駆動源が交流の場合は直流に変換する整流体が必要になりますが、整流方式は全波整流を基本として設計して下さい。
 また、整流体をお選びになるときはソレノイドの駆動電圧の3倍以上の尖頭逆電圧のものをご使用下さい。
 新電元では、 ソレノイド駆動用のシリコン整流体も用意してありますので、下記の表中からご指定下さい。
ソレノイド電流
[ V (A)]
R
IDC
交流入力電圧 VAC
200V以下
1 D2SBA60
1〜2 D3SBA60
2〜3.5 D5SBA60
3.5〜8 D10XB60

※ フィン付き(詳細は新電元半導体カタログをご参照下さい。)

作動周期とアンペア・ターン 文書の先頭へ
作動周期とアンペア・ターンとの関係は次のようになっています。
作動周期 100% 50% 25% 10%
アンペア・ターン 1 √2 2 √10
電圧 1 √2 2 √10
電力 1 2 4 10
標準外作動周期と電圧の求め方 文書の先頭へ
コイルデータにない作動周期でご使用になる場合の電圧は、下式で求めることができます。


  E1:作動周期100%の時の電圧 (VDc)
  E2:作動周期α2の時の電圧 (VDc)
 α1:100%の作動周期
 α2:使用したい作動周期

 コイルの電蝕 文書の先頭へ
 高温高湿の雰囲気でケースをアース接続して使用する場合、接続の方法によっては電蝕によりコイルが断線することがありますので次の点にご注意ください。
 (1) 電源の(+)側をアースして下さい。

(2) 電源の(+)側をアース出来ない場合、またはやむを得ず電源の(-)側をアースする場合は電源の(+)側にスイッチを入れ、コイルを(-)側にして下さい。

(3) 電源の(-)側をアースし、 かつ(-)側にスイッチを入れることは避けて下さい。

絶縁種別(参考) 文書の先頭へ
絶縁種別 最高許容温度
Y種 90℃
A種 105℃
E種 120℃
B種 130℃
F種 155℃
H種 180℃
単位の換算について (参考) 文書の先頭へ
1N(ニュートン) = 0.102 (kgf) = 102 (gf)
1Kgf = 9.807 (N)
1N・m =10.197 (Kgf.cm)
1MPa =10.197 (kgf/cm2)
1Kgf/cm2 = 0.098 (MPa)
オームの法則と電力 (参考) 文書の先頭へ

 I: 電流 (A)
R: 抵抗 (Ω)
E: 電圧 (V)
P: 電力 (W)