tsurfの機械設計研究室

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わかりやすい電磁弁の仕組みと原理 基礎編

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機械設計歴20年以上のtsurfと言います

 

今回は以下に関する記事です

わかりやすい電磁弁の仕組みと原理 基礎編

 

 

⇩本記事は機械設計初心者の方で以下の方にオススメです⇩

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とある
初心者機械設計者

エア配管系統図を頼まれたけど

エアシリンダーやエアブローの動作に使う

電磁弁って何だ?

 

 

 

⇩本記事を読むと以下が わかります⇩

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管理人TSURF

直動のポペット式の

2ポート弁をモデルに

役割と動作原理をわかりやすく説明します

 

 

①結論

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電磁弁とは

主にエアや液体を流すバルブを電気的に開閉する機器です

 

電磁弁は 流体の自動弁やエア機器を駆動させるために必要なもので

機械には ほぼ必須のものです

 

原理は簡単で 後述するノーマルクローズというタイプの場合

スプリングで弁を閉じ 電磁石の要領でバルブの開閉を行います

 

また今回は電磁弁の基本原理を御理解いただきたいので

直動式ポペット式の2方向弁をモデルに電磁弁開閉の仕組みと

電磁弁のエア配管記号を以下の手順で解説します

 

②電磁弁の基本的な仕組み

注意点

以下で電磁弁の基本的な仕組みを説明しますが

説明のモデルは直動ポペット式の2方向弁を使います

 

直動式 コイルの通電による電磁力のみでバルブの開閉を行う方式
ポペット式 弁座にプランジャーが垂直に駆動する方式
2方向弁 流体を通すか 通さないかの2択式バルブ

<補足 2方向弁は液体やエアブローなどに用います>

 

 

なぜ直動ポペット式の2方向弁を使い解説するかというと 

電磁弁の仕組みを解説する上で シンプルでわかりやすいからです

 

注意点として 

実際に使う電磁弁は 特に エアシリンダー駆動用のものは 

内部パイロット スプール式 5方向弁です

 

エアブロー用のものでも 有効断面積の関係から

内部パイロット スプール式 3方向弁を使うかもしれません

 

 

ノーマルクローズタイプ

ノーマルクローズとは 通電していない状態でバルブが閉じているタイプです

図1を御参照ください

 

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非通電時

図のように

スプリングによりプランジャーが 弁座に押し付けられて

流路が閉じ 流体の流れが止まります

通電時

通電すると 図のように 

コイルに電流が流れ固定鉄心が電磁石となります

すると プランジャーが 電磁石化した固定鉄心に吸い寄せられ

流路が開き流体が流れます

 

よって 

停電などにより電力の供給が止まると自動的にバルブが閉じます

 

 

 

ノーマルオープンタイプ

ノーマルオープンとは 通電していない状態でバルブが開いているタイプです

図2を御参照ください

 

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非通電時

図のように

スプリングでプランジャーが 上に押し上げられ

流路が開いていて 流体が流れます

通電時

通電すると 図のように 

コイルに電流が流れ固定鉄心が電磁石となります

すると プランジャーが

電磁石化した固定鉄心の同極反発で押し下げられて

流路が閉じ 流体の流れが止まります

 

よって

停電などにより電力の供給が止まると自動的にバルブが開きます

 

③ノーマルクローズとノーマルオープンの使い分け

直動型の電磁弁の特徴として ずっと通電していると

コイルが焼き切れたり スプリングが変形して戻らなくなって

しまったりといったケースが稀にあります

 

ですので 以下のように使い分けましょう

ノーマル
クローズ

●常時閉だが 必要な時だけ開くバルブ

●停電時や装置停止時に必ず止まって欲しいバルブ

ノーマル
オープン

●常時開だが 必要な時だけ閉じるバルブ

●停電時に開いていても問題ないバルブ

 

 

 

 

 

④電磁弁記号とその見方

エア配管系統図を作成するときの電磁弁の記号です

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ノーマルクローズとノーマルオープンをそれぞれ記載しました

ノーマルクローズの例でいうと 

向かって右側⇒スプリングの絵がありますが 非通電時でスプリング駆動をして

流路がシャットされているという図になっています

 

向かって左側⇒電磁石の絵があります 通電時 電磁石が磁力化し

バルブが開いているという図になっています

 

 

 

 

 

⑤まとめ

●電磁弁とは 電磁石とスプリングを利用した 流体制御機器です

●一般的にノーマルクローズは

非通電時スプリングにより 流路を常時シャットしています

通電時に電磁石により 流路をオープンします

●ノーマルオープンは

非通電時 スプリングにより 流路を常時オープンしています

通電時に電磁石により 流路をシャットします

●それぞれ メリット デメリットがあり 使い分けます

 

 

 

本記事は以上です

最後までお読み頂きありがとうございます