CN102543356A

CN102543356A - 电磁螺线管

Info

Publication number: CN102543356A
Application number: CN2011103399202A
Authority: CN
Inventors: 新美正巳
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: US8451079B2; DE102011054475A1; JP2012094435A; CN102543356B; US20120105178A1; DE102011054475B4; JP5581973B2

Abstract

本发明提供了一种电磁螺线管，其具有电磁线圈、固定铁芯、可动铁芯、和弹簧线圈。所述弹簧线圈设置在所述固定铁芯与所述可动铁芯之间，并且沿轴向方向朝所述固定铁芯的相反方向向所述可动铁芯供给弹簧力。在所述固定铁芯和所述可动铁芯中的至少一个铁芯中形成有磁吸引表面和配合部，当所述可动铁芯到达所述固定铁芯时，所述磁吸引表面与固定铁芯接触。所述配合部的沿轴向方向与所述磁吸引表面分开预定距离的外周表面与所述弹簧线圈接合。所述磁吸引表面的最外周部分与所述配合部的最外周部分相比定位在内侧。

Description

电磁螺线管

技术领域

本发明涉及配备有可动铁芯的、能够产生电磁力的电磁螺线管，其中所述电磁力由电磁线圈产生以移动可动铁芯。

背景技术

由电磁线圈、固定铁芯、可动铁芯以及弹簧线圈构成的电磁螺线管已经被广泛地公知并使用。电磁线圈在接收到电力时成为电磁体。固定铁芯被电磁线圈产生的磁场磁化。可动铁芯沿电磁螺线管的轴向方向朝磁化的固定铁芯移动。

弹簧线圈布置在固定铁芯与可动铁芯之间以向可动铁芯提供弹簧力，从而使可动铁芯与固定铁芯分离。在可动铁芯通过电磁线圈被供电时所产生的电磁体而移至固定铁芯之后，该结构使得能够通过弹簧线圈的弹簧力沿与固定铁芯相反的轴向方向使可动铁芯与固定铁芯分离。

顺带地，存在这样的现象或干涉：移动可动铁芯的操作电压增大得高于设计电压，并且每次检测操作电压时操作电压都波动，即，操作电压不稳定。

这意味着，磁通量在电磁线圈中产生并形成由电磁线圈、可动铁芯和固定铁芯构成的磁路。从磁路中泄漏的磁通量产生将布置在可动铁芯与固定铁芯之间的弹簧线圈朝向电磁螺线管的直径方向的内侧吸引的力，即朝向磁路吸引的力。结果，被向电磁螺线管的直径方向的内侧吸引的弹簧线圈与可动铁芯干涉并作用为对可动铁芯的阻力。因此，当弹簧线圈与可动铁芯干涉时，难以利用原先通过设计工作计算出的操作电压将可动铁芯向固定铁芯吸引。就此而论，必需向电磁线圈供给比原先设计的通过设计工作确定的操作电压高的增大的操作电压以强制性地移动可动铁芯。

一般，当弹簧线圈被供给到弹簧线圈两端的力压缩时，弹簧线圈在进行压缩的同时朝弹簧线圈的直径方向移位。该压缩改变了弹簧线圈上的位置与可动铁芯之间的距离，并且沿直径方向的距离因而不恒定。因此，来自弹簧线圈的对可动铁芯的该干涉的大小根据弹簧线圈的部分变化或波动，并且可动铁芯的操作因此不稳定。

此外，在例如日本专利特开No.2010-67407中公开的具有可动铁芯的电磁螺线管中，可动铁芯具有锥形部分，该锥形部分从可动铁芯的磁吸引表面沿轴向方向朝固定铁芯突出，当可动铁芯被向固定铁芯吸引时，可动铁芯和固定铁芯在该磁吸引表面处接触在一起。并且，因为产生了更大的朝电磁螺线管的直径方向的内侧吸引弹簧线圈的吸引力，所以移动可动铁芯的操作电压增大更多。

具有上述结构的电磁螺线管被应用于各种领域，例如，在能够起动内燃发动机的起动设备中用作小齿轮推移螺线管。特别地，在汽车领域，必需确保最小操作电压以正确地移动可动铁芯，这是因为即使电磁螺线管在诸如高温和大的振动状况等恶劣条件下工作，也要求电磁螺线管正确地操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够以稳定的操作电压操作的电磁螺线管。

为了实现以上目的，本发明的示例性实施方式提供了一种电磁螺线管，其具有电磁线圈、固定铁芯、可动铁芯、以及弹簧线圈。所述电磁线圈在接收到电力时形成电磁体。所述固定铁芯布置在所述电磁线圈的一个端部处，并且在电力被供给至所述电磁线圈时被磁化。所述可动铁芯构造成在所述电磁线圈的内侧中沿轴向方向朝向和远离所述固定铁芯移动。所述弹簧线圈布置在所述固定铁芯与所述可动铁芯之间，并且沿所述轴向方向朝所述固定铁芯的相反方向向所述可动铁芯施加弹簧力。在电磁线圈中，在所述固定铁芯和所述可动铁芯中的至少一个中形成有磁吸引表面和配合部。当所述可动铁芯被向所述固定铁芯吸引并与所述固定铁芯接触时，所述磁吸引表面与另一个铁芯接触。所述配合部的沿所述轴向方向在与所述固定铁芯相反的方向上与所述磁吸引表面分开预定距离的外周表面与所述弹簧线圈接合。所述磁吸引表面的最外周部分与所述配合部的最外周部分相比定位在直径方向上的内侧。

在该电磁螺线管结构中，因为所述磁吸引表面的最外周部分与所述配合部的最外周部分相比定位在直径方向上的内侧，所以能够固定弹簧线圈在直径方向上的位置，并抑制弹簧线圈被配合部的最外周部分沿直径方向移动。这使得能够防止由弹簧线圈提供的对磁吸引表面的最外周部分的干涉。因此，本发明提供了具有移动可动铁芯而没有波动所必需的稳定操作电压的电磁螺线管。

在根据本发明的电磁螺线管中，在所述磁吸引表面与所述配合部的面向所述磁吸引表面的侧部之间形成有小直径部。所述小直径部在直径上小于所述配合部。进一步地，所述小直径部具有直径减小的表面，该直径减小的表面作为形成在所述配合部的面向所述磁吸引表面的端部与所述磁吸引表面的最外周部分之间的外周表面。所述直径减小的表面具有沿所述轴向方向朝所述磁吸引表面直径减小的锥形形状，或者具有沿所述可动铁芯的轴向方向的外周表面。

因为在磁吸引表面与配合部的面向磁吸引表面的侧部之间形成有小直径部并且该小直径部在直径上小于配合部，所以该结构能够保持小直径部分中在弹簧线圈的内表面与可动铁芯之间的距离。该结构使得能够防止从弹簧线圈提供给磁吸引表面的最外周部分的干涉。因此，本发明提供了具有移动可动铁芯所必需的稳定操作电压的电磁螺线管。

在根据本发明的电磁螺线管中，所述小直径部呈具有沿所述可动铁芯移动的轴向方向的外周表面的圆柱形形状。

因为小直径部呈具有沿可动铁芯移动的轴向方向的外周表面的圆柱形形状，所以能够减小小直径部外周表面与弹簧线圈之间的距离的变化。这使得能够防止从弹簧线圈提供给磁吸引表面的最外周部分的干涉。因此，本发明提供了具有移动可动铁芯所必需的稳定操作电压的电磁螺线管。

在根据本发明的电磁螺线管中，所述直径减小的表面在所述轴向方向上的长度比所述可动铁芯中在所述配合部的所述最外周部分与所述磁吸引表面的所述最外周部分之间的在所述直径方向上的长度长。

因为所述直径减小的表面在所述轴向方向上的长度比所述可动铁芯中在所述配合部的所述最外周部分与所述磁吸引表面的所述最外周部分之间的在所述直径方向上的长度长，所以能够防止来自弹簧线圈的对磁吸引表面的最外周部分的干涉，即使在弹簧线圈被压缩在可动铁芯与固定铁芯之间、甚至在相邻的形成弹簧线圈的绕线之间的距离减小的情况下也能如此。因此，本发明提供了具有移动可动铁芯所必需的稳定操作电压的电磁螺线管。

在根据本发明的电磁螺线管中，所述可动铁芯和所述固定铁芯中的一个铁芯具有磁吸引表面。所述可动铁芯和所述固定铁芯中的一个的所述磁吸引表面具有朝所述轴向方向突出的呈锥形形状的突出部，并且另一个铁芯的所述磁吸引表面中形成有孔部，所述突出部与所述孔部配合。

可动铁芯和固定铁芯中的一个具有磁吸引表面，该磁吸引表面具有朝轴向方向突出的呈锥形形状的突出部，并且另一个铁芯的磁吸引表面具有孔部。因为所述突出部与所述孔部配合，所以能够根据可动铁芯与固定铁芯之间的距离通过调节突出部的尺寸和体积来调节吸引力。该结构使得能够提供容易的设计电磁螺线管的工作。

在根据本发明的电磁螺线管中，弹簧线圈由磁性材料制成。

因为弹簧线圈由磁性材料制成，所以当电磁线圈接收到电力时，在相邻的形成弹簧线圈的绕线之间沿弹簧线圈的轴向方向产生吸引力。由此，即使磁吸引表面的面积减小，仍然能够抑制可动铁芯与固定铁芯之间产生的吸引力减小。

在根据本发明的电磁螺线管中，所述配合部的最外周部分与所述磁吸引表面的最外周部分之间在所述直径方向上的距离不小于所述弹簧线圈的绕线直径的0.6倍。

因为配合部的最外周部分与磁吸引表面的最外周部分之间在直径方向上的距离不小于弹簧线圈的绕线直径的0.6倍，所以能够可靠地防止来自弹簧线圈的对磁吸引表面的最外周部分的干涉。

附图说明

将参照附图通过示例的方式描述本发明的非限制性优选实施方式，附图中：

图1是示出根据本发明第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管和电磁继电器的电磁开关的横截面的视图；

图2是示出配备有根据本发明第一示例性实施方式的电磁开关的起动设备的横截面的视图，该电磁开关配备有电磁螺线管和电磁继电器；

图3是示出根据本发明第一示例性实施方式的间隙X、形成弹簧线圈的线圈的直径、以及电磁螺线管的可动铁芯的操作压力之间的关系的曲线图；

图4是示出根据本发明第一示例性实施方式的间隙X、形成弹簧线圈的线圈的直径、以及使电磁螺线管的可动铁芯移动的操作压力之间的关系的曲线图，并且图4示出了当弹簧线圈由磁性材料和非磁性材料制成时的比较结果；

图5是示出根据本发明第二示例性实施方式的配备有电磁螺线管和电磁继电器的电磁开关的横截面的视图；

图6是示出根据本发明第三示例性实施方式的配备有电磁螺线管和电磁继电器的电磁开关的横截面的视图；以及

图7是示出根据本发明第三示例性实施方式的改型的配备有电磁螺线管的电磁开关的横截面的视图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本发明的多个实施方式。在以下对这些多个实施方式的描述中，相同的参考符号或数字在多个附图中始终指示相同或等同的组成部件。

第一示例性实施方式

将参照图1至图4对根据本发明第一示例性实施方式的电磁螺线管10进行描述。

第一示例性实施方式将电磁螺线管10应用于起动例如安装于机动车辆的内燃发动机的起动设备。在以下描述中，各图中朝向右侧的方向指示朝向起动马达的方向，而各图中朝向左侧的方向指示朝向小齿轮的方向。

图1是示出根据本发明第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的横截面的视图。图2是示出配备有根据本发明第一示例性实施方式的具有电磁螺线管10的电磁开关1的起动设备的横截面的视图。

如图2中所示，电磁开关1安装于起动设备2，该起动设备2用于起动机动车辆(未示出)的内燃发动机。

电磁开关1配备有电磁螺线管10和电磁继电器20。电磁螺线管10通过换挡杆(或变速杆)3将小齿轮4推向内燃发动机(未示出)的齿圈。电磁继电器20允许和停止向起动马达5的电流供给。

在电磁开关1中，电磁螺线管10和电磁继电器20沿着电磁开关1的轴向方向串联布置。电磁螺线管10和电磁继电器20组装在一起并存放在开关壳体11中。该开关壳体11形成电磁开关1的外部罩壳。特别地，开关壳体11具有形成电磁螺线管10和电磁继电器20的磁路的一部分的功能。

当根据本发明第一示例性实施方式的电磁开关1安装于具有怠速停止功能的机动车辆时，电磁开关1可独立地推动小齿轮4和向马达5供给电力。当车辆在交通信号前停止时，怠速停止功能可自动地停止机动车辆的内燃发动机以节省油耗并减少空气污染。如之前说明的，电磁开关1具有关于电磁螺线管10和电磁继电器20两者的功能。

电磁螺线管10包括激励线圈12、可动铁芯13、固定铁芯14、和弹簧线圈15。激励线圈12在接收到电力时产生电磁力。螺线管可动铁芯13沿着轴向方向在激励线圈12的内侧运动。固定铁芯14沿着轴向方向布置成靠近起动马达5并与可动铁芯13分开。弹簧线圈15布置在可动铁芯13与固定铁芯14之间。

如图1中所示，激励线圈12中具有呈圆柱形的穿孔12a，可动铁芯13穿过该穿孔12a沿着激励线圈12的纵向方向向固定铁芯14移动或从固定铁芯14移动。激励线圈12还具有绕线筒12d，当沿着轴向方向观察时，绕线筒12d在穿孔12a的两端处具有凸缘部12b和12c。

导电线12e在凸缘部12b和12c之间缠绕在穿孔的外周上从而形成电磁线圈。在根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10的结构中，绕线筒12d由具有电绝缘性的树脂制成。导电线12e为漆包线，其中电线用具有电绝缘功能的瓷釉覆盖。

电磁螺线管10中的可动铁芯13由诸如铁的磁性物质制成，并且具有带底部的圆柱形构件。在可动铁芯13中在沿着轴线方向靠近可动铁芯13的端部处形成有开口部分13a。

另一方面，在可动铁芯13的另一端部处形成有磁吸引表面13b，当电磁螺线管10的可动铁芯13向起动马达移动并接触固定铁芯14时，磁吸引表面13b靠近固定铁芯14。

可动铁芯13的磁吸引表面13b的形状和功能是根据本发明第一示例性实施方式的电磁螺线管10的重要特征之一。稍后将详细说明可动铁芯13的磁吸引表面13b的特征。

驱动轴16穿过开口部分13a插入可动铁芯13的内侧。该驱动轴16与变速杆3接合。在驱动轴16的一端处形成有钩部16a，并且该钩部16a与变速杆3接合。在驱动轴16的另一端处形成有接触部16b。该接触部16b与沿着轴向方向朝向起动马达形成的驱动弹簧17接触。

驱动弹簧17的一端与接触部16b接触。驱动弹簧17的另一端覆盖电磁螺线管10的可动铁芯13的开口部分13a。进一步地，驱动弹簧17的内径部分与盖18接触，驱动轴16穿过盖18插入。该结构使得能够借助于电磁螺线管10通过换挡杆3将小齿轮4推向内燃发动机(未示出)的齿圈。当小齿轮4与齿圈接触时，驱动弹簧17受到压缩，从而在受压缩的驱动弹簧17中积聚压缩力。当小齿轮4的齿与齿圈的齿正确啮合时，驱动弹簧17将小齿轮4推向齿圈，并且小齿轮4和齿圈最终啮合在一起。

固定铁芯14包括圆环形盘部14a和芯部14b，盘部14a在其中央部分处具有孔。芯部14b配合到盘部14a的孔中。在配备有图1中所示的电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的结构中，盘部14a包括多个薄板，并且这些薄板堆叠。芯部14b的结构是根据本发明的电磁开关1的特征之一，稍后将详细描述对芯部14b的结构的说明。

弹簧线圈15是由绕线构成的压缩弹簧。弹簧线圈15的一端和另一端分别与形成在可动铁芯13中的接合部13c和形成在固定铁芯14中的接合部14c接合。弹簧线圈15向可动铁芯13提供弹簧力，使得可动铁芯13沿着电磁螺线管10的轴向方向朝向小齿轮与固定铁芯14分离。例如，弹簧线圈15由诸如铁的磁性材料制成。

接下来将提供对电磁继电器20的描述。

电磁继电器20包括两个端子螺栓21和22、触头盖23、一对固定触头24和25、活动触头26、开关线圈28、开关线圈28的可动铁芯27、固定铁芯14、以及开关复位弹簧29。特别地，固定铁芯14也是形成电磁螺线管10的部件。因此，固定铁芯14由电磁螺线管10和电磁继电器20共用。

两个端子螺栓21和22连接至马达5的供电电路。端子螺栓21和22固定至触头盖23。该两个端子螺栓21和22与所述一对固定触头24和25组装在一起。活动触头26将固定触头24和25电连接在一起以及断开固定触头24与固定触头25的电连接。开关线圈28的可动铁芯27驱动活动触头26。开关线圈28在接收到电力时产生电磁力。当从开关线圈28沿着轴向方向观察时固定铁芯14靠近开关线圈28布置并远离可动铁芯27。开关复位弹簧29布置在可动铁芯27与固定铁芯14之间。在图1所示的电磁开关1中，电磁螺线管10和电磁继电器20使用固定铁芯14作为磁路的一部分。

端子螺栓21和22插入并固定于形成在触头盖23中的螺栓孔30和31，使得固定触头24和25沿着轴向方向朝向小齿轮布置。垫圈32和33固定于端子螺栓21和22以及触头盖23，使得当从与固定触头24和25相对的方向观察时，垫圈32和33沿着起动马达的轴向方向与触头盖23的侧表面接触。

触头盖23由绝缘树脂制成且沿着触头盖的外周具有沟槽35。由橡胶制成的“O”符号形状的环(例如，O形圈)34配合至沟槽35。触头盖23组装至电磁开关壳体11的开口部。电磁开关壳体11的内圆周表面与触头盖23的外周通过O型圈34密封。

固定触头24和25形成通过活动触头26电连接和电断开的固定触头对。如图1中所示，固定触头24和25被强制性地插入在端子螺栓21和22的前部处。

开关线圈28具有形成在其中央部分中的呈圆柱形形状的穿孔28a。可动铁芯27移动穿过开关线圈28的穿孔28a的内圆周表面。开关线圈28还具有绕线筒28d，绕线筒28具有凸缘部28b和28c。导电线28e在凸缘部28b和28c之间缠绕在穿孔的外周表面上。在图1中所示的根据第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的结构中，绕线筒28d由绝缘树脂制成。导电线28e为漆包线，其中电线用具有电绝缘功能的瓷釉覆盖。

电磁开关的活动触头26和可动铁芯27通过杆状柱塞轴36共同沿着轴向方向运动。活动触头26布置成沿着固定触头24和25的轴向方向靠近触头盖23。触头弹簧37布置在触头盖23与可动铁芯26之间且当从活动触头26观察时沿着轴向方向靠近小齿轮。触头弹簧37强制性地将活动触头26压向小齿轮(未示出)。

开关复位弹簧29是通过卷绕丝线形成的压缩弹簧线圈。开关复位弹簧29的一端配合于可动铁芯27的配合部27a，开关复位弹簧29的另一端配合于形成在固定铁芯14中的配合部14d。开关复位弹簧29强制性地将可动铁芯27沿着电磁开关1的轴向方向推向起动马达(未示出)，使得可动铁芯27与固定铁芯14分离。开关复位弹簧29强制性地推动可动铁芯26，使得可动铁芯26与形成在触头盖23的内部底表面上的凸部23a接触，同时触头弹簧37受到压缩。在根据图1中所示的第一示例性实施方式的电磁开关1的结构中，开关复位弹簧29由诸如铁或钢的磁性材料制成。

下面要对根据图1、图3和图4中示出的第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的特征加以说明。

可动铁芯13和固定铁芯14中的至少一个具有磁吸引表面13b和配合部13c。特别地，如图1所示，磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e相比定位在内侧。形成在可动铁芯13和固定铁芯14中的至少一个上的磁吸引表面13b与另一个铁芯接触。当电力被供给至激励线圈12时，可动铁芯13被向固定铁芯14吸引并与固定铁芯14接触。配合部13c与卷绕在外周上的弹簧线圈15配合。弹簧线圈15形成为与磁吸引表面13b分开预定的距离。现在要详细说明配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的该结构特征。

当电力供给到激励线圈221并且可动铁芯12被向固定铁芯14吸引并与固定铁芯14接触时，形成在电磁螺线管10的可动铁芯13上的磁吸引表面13b与固定铁芯14接触。配合部13c与弹簧线圈15配合。配合部13c形成在可动铁芯13的外周表面上，其中该外周表面与可动铁芯13的磁吸引表面13b相对。配合部13c呈圆柱形形状并且形成在可动铁芯13的外周表面上。

进一步地，如图1所示，磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e相比定位在内侧。也就是说，如图1所示，在磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e之间形成间隙“X”。

在根据图1中所示的第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的结构中，在磁吸引表面13b与配合部13c的朝向固定铁芯14和磁吸引表面13b的方向的侧部之间形成有小直径部13f。该小直径部13f在直径上小于配合部13c。

小直径部13f的外径与磁吸引表面13b的最外周部分13d具有相同的直径。平行于电磁螺线管10的可动铁芯13的可移动轴线形成有直径减小的表面13g(直径减小部分)，其中该直径减小的表面13g是可动铁芯13的外周表面，在该外周表面处，磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e连接在一起。也就是说，小直径部13f的外径比配合部13c的最外周部分13e的外径小两倍的间隙“X”。另外，小直径部13f的在电磁开关1的轴向方向上的长度“Y”比间隙“X”长。

电磁螺线管10的可动铁芯13的磁吸引表面13b具有面对固定铁芯14的突出部19。磁吸引表面13b的突出部19呈锥形形状。在固定铁芯14的芯部14b中形成有凹部或孔部14e。固定铁芯14的孔部14e面对电磁螺线管10的可动铁芯13。突出部19插入并配合到固定铁芯14的孔部14e。

在根据图1中所示的第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的结构中，当可动铁芯13被向固定铁芯14吸引并且可动铁芯13的磁吸引表面13b与固定铁芯14接触时，呈锥形形状的突出部19的表面不与固定铁芯14的孔部14e的内表面P接触。

现在对根据第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的动作和效果加以说明。

当推动小齿轮4的请求传送到电磁螺线管10时，作为电力的预定电压被供给至激励线圈12。激励线圈12产生电磁力，并由此形成磁路，该磁路通过激励线圈12、固定铁芯14、电磁螺线管10的可动铁芯13、以及开关壳体11。电磁螺线管10的可动铁芯13被在激励线圈12中产生的电磁力吸向固定铁芯14。也就是说，可动铁芯30克服弹簧线圈15的弹簧力向固定铁芯14移动。

布置在固定铁芯14与电磁螺线管10的可动铁芯13之间的弹簧线圈15在可动铁芯13与固定铁芯14之间被压缩。进一步地，弹簧线圈15被在固定铁芯14与电磁螺线管10的可动铁芯13的磁吸引表面13b之间穿过的磁通沿着直径方向——即，沿磁吸引表面13b的外周部分13d的方向——吸向电磁开关1的内侧。

当磁吸引表面13b的外周部分13d不定位在配合部13c的最外周部分13e的内侧时，由弹簧线圈15产生的干涉被供给到外周部分13d。该结构需要比在设计工作中预先设定的操作电压高的操作电压以移动电磁螺线管10的可动铁芯13。

如前所述，在图1中所示的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的结构中，磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e相比定位在内侧。这种改进的结构使得能够防止弹簧线圈15被配合部13c的最外周部分13e沿电磁开关1的径向方向朝内侧移动。而且，图1中所示的电磁开关1的这种结构使得能够防止来自于弹簧线圈15的对磁吸引表面13b的最外周部分13d的干涉。

因为在图1中所示的电磁开关1的结构中，电磁螺线管10中的可动铁芯13被向固定铁芯14吸引并与固定铁芯14接触而没有来自于弹簧线圈15的沿直径方向朝内的干涉，所以能够防止可动铁芯13的操作电压增大。

下面，将参照图3和图4对实验结果加以说明，所述实验结果显示了根据第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10和电磁继电器20的电磁开关1的上述效果。

图3是示出根据本发明第一示例性实施方式的间隙X、形成弹簧线圈15的线圈的直径、以及移动电磁螺线管10的可动铁芯13的操作电压之间的关系的曲线图。图4是示出根据本发明第一示例性实施方式的间隙X、形成弹簧线圈15的线圈的直径、以及移动电磁螺线管10的可动铁芯13的操作电压之间的关系的曲线图。

在图3中，水平线指示以形成弹簧线圈15的绕线的直径除间隙X得到的比值，其中间隙X为磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e之间的距离。换言之，水平轴指示间隙X是形成弹簧线圈15的绕线的直径的多少倍。所得的比值称为“值α”。图3和图4中的竖直轴指示移动电磁螺线管10的可动铁芯13的操作电压。也就是说，当弹簧线圈15由具有恒定直径的绕线制成时，若值α增大越多，则间隙X增大越多，并且可动铁芯13的磁吸引表面13b的面积减小越多。

当水平线的值为零时，即，间隙X为零并且磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e在电磁开关1的直径方向上彼此对齐时，需要8.7V的操作电压来移动电磁螺线管10的可动铁芯13。当值α逐渐增大时，该操作电压逐渐减小。如图3中所示，当值α进一步增大并超过0.6时，操作电压快速变化。也就是说，当值α超过0.6时，操作电压的变化率增大，并且当值α超过0.8时，操作电压再次增大，如图3中所示。

对上述现象可作如下考虑：

当值α增大时，弹簧线圈15对磁吸引表面13b的最外周部分13d的干涉减小。当值α为0.6时，弹簧线圈15对可动铁芯13的干涉消除。当值α超过0.8时，尽管没有干涉从弹簧线圈15对可动铁芯13产生，但是因为磁吸引表面13b的吸力由于磁吸引表面13b面积的减小而减小，所以移动可动铁芯13的操作电压增大。

因此，根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10具有在0.6至0.8范围内的值α。

图4示出了弹簧线圈由磁性材料(或磁性物质)制成时与弹簧线圈由非磁性材料(或非磁性物质)制成时的比较结果。顺带地，图3示出了弹簧线圈15由磁性材料制成时的检测结果，如前所述。当由非磁性材料制成的弹簧线圈与由磁性材料制成的弹簧线圈具有相同的直径时，这些弹簧线圈具有相同的弹簧线圈。

与弹簧线圈15由磁性材料制成时的操作电压相比较，当弹簧线圈15由非磁性材料制成时，操作压力较低，即使值α为零(α＝0)亦如此，因为不会发生将弹簧线圈15朝直径方向的内侧吸引的现象。

在图4所示的使用由非磁性材料制成的弹簧线圈15的情况下，当值α超过0.4时，操作电压增大较多。这意味着通过由激励线圈12产生的电磁力将彼此相邻的绕线沿由磁性材料制成的弹簧线圈15的轴向方向吸引的力。也就是说，因为在相邻的形成由磁性材料制成的弹簧线圈15的绕线之间产生的吸引力补偿了由于磁吸引表面13b的面积减小而减小的力。因此，即使值α超过0.4，对应于值α的增大的操作电压仍然减小。然而，因为当弹簧线圈15由非磁性材料制成时，不会在相邻的绕线之间沿弹簧线圈15的轴向方向产生吸引力，所以当值α超过0.4时，吸引力由于磁吸引表面13b的面积减小而减小。结果，操作电压因此减小。

(第一示例性实施方式的效果)

根据本发明第一示例性实施方式的安装于电磁开关1的电磁螺线管10具有以下改进的结构。

可动铁芯13中的磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e相比定位在内侧。该结构使得能够抑制弹簧线圈15被形成在可动铁芯13中的配合部13c的最外周部分13e沿直径方向向内侧移动。另外，该结构使得能够防止来自弹簧线圈15的对磁吸引表面13b的最外周部分13d的干涉。

因此，电磁螺线管10的可动铁芯13能够被向固定铁芯14吸引并与固定铁芯14接触，而没有从弹簧线圈15提供的朝向电磁开关1的直径方向的内侧的任何影响。这使得能够防止移动电磁螺线管10的可动铁芯13的操作电压增大。

根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10还具有这样的改进结构：小直径部13f呈柱形形状，其具有大致平行于可动铁芯13朝固定铁芯14的移动方向的外周表面。该结构使得能够减小小直径部13f的外周表面与弹簧线圈15之间的距离或间隙的变化，并且因此能够可靠地防止来自弹簧线圈15的对可动铁芯13的干涉。

在根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10的该改进结构中，直径减小的表面13g在轴向方向上的长度比可动铁芯13中的配合部13c的最外周部分13e与磁吸引表面13b的最外周部分13d之间在直径方向上的长度长。此改进的结构使得能够可靠地防止从电磁螺线管10的弹簧线圈传递到可动铁芯13的干涉，即使在弹簧线圈15被压缩在可动铁芯13与固定铁芯14之间并且相邻的形成弹簧线圈15的绕线之间的距离由此减小的情况下亦如此。

在根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10的该改进的结构中，呈锥形形状的突出部19形成在电磁螺线管10的可动铁芯13的磁吸引表面13b中。因为能够根据可动铁芯13与固定铁芯14之间的距离通过调节突出部19的尺寸和体积来调节可动铁芯13向固定铁芯14的吸引力，所以能够提供容易的设计电磁螺线管10的工作。

在根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10的改进的结构中，弹簧线圈15由磁性材料制成。这使得能够通过由激励线圈12产生的电磁力沿轴向方向在相邻的形成弹簧线圈15的绕线之间产生吸引力。由此能够增大在电磁螺线管10的可动铁芯13与固定铁芯14之间产生的吸引力。另外，即使磁吸引表面13b的面积减小，也能够防止在可动铁芯13与固定铁芯14之间产生的吸引力减小。

在根据第一示例性实施方式的电磁螺线管10的改进的结构中，可动铁芯13中的磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e之间的距离为不小于弹簧线圈15的绕线直径的0.6倍的值。这使得能够可靠地防止来自弹簧线圈15的对于电磁螺线管10的可动铁芯13的干涉。

第二示例性实施方式

将参照图5对配备有电磁螺线管10-1和电磁继电器20的电磁开关1-1加以说明。

图5为示出根据本发明第二示例性实施方式的配备有电磁螺线管10-1和电磁继电器20的电磁开关1-1的截面的视图。

在根据图1中所示的第一示例性实施方式的配备有电磁螺线管10-1的电磁开关1-1的结构中，小直径部13f形成在磁吸引表面13b与配合部13c的面对固定铁芯14的侧部之间。小直径部13f在直径上小于配合部13c。进一步地，直径减小的表面13g(或直径减小的部分)形成为几乎平行于电磁螺线管10-1的可动铁芯13的移动轴线，其中直径减小的表面13g为可动铁芯13的外周表面，在该外周表面处，磁吸引表面13b的最外周部分13d与配合部13c的最外周部分13e连接在一起。

另一方面，第二示例性实施方式显示了直径减小的表面13g-1(直径减小的部分)具有沿轴向方向朝磁吸引表面13b形成的锥形形状的结构。第二示例性实施方式的其他部件与第一示例性实施方式的部件相同，为简洁起见在此省略对这些相同部件的说明。

图5示出了根据第二示例性实施方式的电磁开关的截面。如图5中清楚地示出的，直径减小的表面13g-1(直径减小的部分)具有沿轴向方向朝磁吸引表面13b形成的锥形形状。

图5中所示的该结构使得能够防止移动可动铁芯13的操作电压增大，因为电磁螺线管10-1的可动铁芯13能够在不受来自弹簧线圈15的朝电磁螺线管10-1的轴向方向的内侧的任何干涉的情况下被向固定铁芯14吸引。

第三示例性实施方式

将参照图6对配备有电磁螺线管和电磁继电器的电磁开关加以说明。

图6为示出根据本发明的第三示例性实施方式的配备有电磁螺线管10-2和电磁继电器20的电磁开关1-2的截面的视图。

在根据第一和第二示例性实施方式的配备有电磁螺线管10-2和电磁继电器20的电磁开关1-2的结构中，电磁螺线管10-2的可动铁芯13的磁吸引表面13b具有突出部19，突出部19具有沿轴向方向朝固定铁芯14突出的锥形形状。

另一方面，第三示例性实施方式显示磁吸引表面13b-1没有突出部。第二示例性实施方式的其他部件与第一示例性实施方式的部件相同，为简洁起见在此省略对这些相同部件的说明。

在图6中所示的根据第三示例性实施方式的配备有电磁螺线管10-2和电磁继电器20的电磁开关1-2的结构中，磁吸引表面13b-1没有突出部，即，具有平坦表面。

具体地，图6示出了直径减小的表面13g(直径减小的部分)形成为大致平行于电磁螺线管10-2的可动铁芯13的移动轴线的结构。

图7为示出根据本发明的第三示例性实施方式的变型的配备有电磁螺线管10-3的电磁开关1-3的截面的视图。

图7示出直径减小的表面13g-1(直径减小的部分)具有沿轴向方向朝磁吸引表面13b形成的锥形形状的结构。

与图1中所示的第一示例性实施方式的结构相似，图6和图7中所示的根据第三实施方式的电磁螺线管的结构使得能够将电磁螺线管10-3的可动铁芯13向固定铁芯14吸引并与固定铁芯14接触而不存在来自弹簧线圈15的沿直径方向向内的影响。这使得能够防止移动可动铁芯13的操作电压增大。

(其他变型)

之前描述的第一到第三示例性实施方式示出了电磁螺线管应用于安装到起动马达上的电磁螺线管，其中通过起动马达来起动机动车辆的内燃发动机。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。根据本发明的电磁螺线管可适用于可动铁芯通过激励线圈所产生的磁力沿电磁螺线管的轴向方向移动的多种应用。例如，根据本发明的电磁螺线管可应用于在第一示例性实施方式中说明的电磁继电器。

在之前描述的第一至第三示例性实施方式中，绕线筒12d由树脂制成。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。绕线筒由金属构件或金属性构件形成也是可以的。当绕线筒由金属材料制成时，绕线筒的表面涂覆有电绝缘涂料是可接受的。

另外，之前描述的第一至第三示例性实施方式使用由漆包线制成的线12e，其中在漆包线中，电线涂覆有绝缘瓷釉。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。线12e由铝线制成也是可以的。

在之前描述的第一至第三示例性实施方式中，固定铁芯14的盘部14a具有多个薄板叠置的堆叠结构。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。固定铁芯14的盘部14a由单个构件制成也是可以的。

在之前描述的第一至第三示例性实施方式中，电磁螺线管10和电磁继电器20使用作为共同磁路的固定铁芯14。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。电磁螺线管10和电磁继电器20中的每一个使用作为各自磁路的固定铁芯也是可以的。

在之前描述的第一至第三示例性实施方式中，触头盖23由树脂制成为绝缘构件。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。触头盖由金属构件制成并且在触头盖与端子螺栓之间设置绝缘构件也是可以的。

在之前描述的第一实施方式中，呈锥形形状的突出部19的表面不与形成在固定铁芯14的芯部14b中的孔部14e的内表面接触。然而，本发明的主题不受以上示例性实施方式的限制。呈锥形形状的突出部19的表面可以与形成在固定铁芯14的芯部14b中的孔部14e的内表面接触，以便使用突出部18的表面作为磁吸引表面13b的一部分。

尽管已经详细描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员可以理解，根据本公开的总体教导可以研制出对这些细节的多种改型及替代实施方式。因此，所公开的特定配置仅意在说明而非限制本发明的范围，本发明的范围具有权利要求及其所有等同替代的全部范围。

Claims

1.一种电磁螺线管，包括：

电磁线圈，所述电磁线圈在接收到电力时形成电磁体；

固定铁芯，所述固定铁芯布置在所述电磁线圈的一个端部处，并且在电力被供给至所述电磁线圈时被磁化；

可动铁芯，所述可动铁芯构造成在所述电磁线圈的内侧中沿轴向方向朝向和远离所述固定铁芯移动；以及

弹簧线圈，所述弹簧线圈布置在所述固定铁芯与所述可动铁芯之间，并且沿所述轴向方向朝所述固定铁芯的相反方向向所述可动铁芯施加弹簧力，

其中，在所述固定铁芯和所述可动铁芯中的至少一个中形成有磁吸引表面和配合部，当所述可动铁芯被向所述固定铁芯吸引并与所述固定铁芯接触时，所述磁吸引表面与另一个铁芯接触，并且所述配合部的沿所述轴向方向在与所述固定铁芯相反的方向上与所述磁吸引表面分开预定距离的外周表面与所述弹簧线圈接合，并且

所述磁吸引表面的最外周部分与所述配合部的最外周部分相比定位在直径方向上的内侧。

2.如权利要求1所述的电磁螺线管，其中，在所述磁吸引表面与所述配合部的面向所述磁吸引表面的侧部之间形成有小直径部，并且所述小直径部在直径上比所述配合部小，

所述小直径部具有直径减小的表面，所述直径减小的表面作为所述配合部的面向所述磁吸引表面的端部与所述磁吸引表面的最外周部分之间的外周表面，并且所述直径减小的表面是沿所述轴向方向朝所述磁吸引表面直径减小的锥形形状和沿所述可动铁芯的轴向方向的外周表面中的一种。

3.如权利要求2所述的电磁螺线管，其中，所述小直径部呈具有沿所述可动铁芯移动的轴向方向的外表面的圆柱形形状。

4.如权利要求2所述的电磁螺线管，其中，所述直径减小的表面在所述轴向方向上的长度比所述可动铁芯中在所述配合部的最外周部分与所述磁吸引表面的最外周部分之间在直径方向上的长度长。

5.如权利要求1所述的电磁螺线管，其中，所述可动铁芯和所述固定铁芯中的一个具有所述磁吸引表面，并且所述可动铁芯和所述固定铁芯中的一个的所述磁吸引表面具有朝所述轴向方向突出的呈锥形形状的突出部，在另一个铁芯的所述磁吸引表面中形成有孔部，所述突出部与所述孔部配合。

6.如权利要求1所述的电磁螺线管，其中，所述弹簧线圈由磁性材料制成。

7.如权利要求1所述的电磁螺线管，其中，所述配合部的最外周部分与所述磁吸引表面的最外周部分之间在直径方向上的距离不小于所述弹簧线圈的绕线直径的0.6倍。

8.如权利要求7所述的电磁螺线管，其中，所述配合部的最外周部分与所述磁吸引表面的最外周部分之间在直径方向上的距离在不小于所述弹簧线圈的绕线直径的0.6倍到所述弹簧线圈的绕线直径的0.8倍的范围内。