CN102763177A - 电磁阀用螺线管 - Google Patents

Abstract

一种电磁阀用螺线管，是使起因于可动铁心和磁性板之间的间隙的磁阻降低，使磁效率提高的电磁阀用螺线管。为此，在配设在可动铁心的周围而形成磁性框和该可动铁心之间的磁路的磁性板上，形成了沿着该可动铁心的表面向固定铁心的方向延伸的延伸部，在使该可动铁心的外周的与上述磁性板的内周面面对的面对部分的面积Sa和该可动铁心的截面积Sb为K=Sa/Sb，K>1，而且，使上述磁性板的内周面的轴线方向长度为h，使从处于离开固定铁心的位置的可动铁心的吸引力作用面到上述磁性板的前端部的长度为L时，设定成2≤K≤〔h=L时的K的值〕。

Description

电磁阀用螺线管

技术领域

本发明涉及通过励磁线圈的励磁及消磁驱动可动铁心的电磁阀用螺线管，更具体地讲，涉及不用在既存的电磁阀用螺线管上附加特别的零件，通过单纯的结构的变更使磁效率提高的电磁阀用螺线管。

背景技术

以往，例如像由专利文献1等已知的电磁阀用螺线管的那样，已知如下的电磁阀用螺线管：在卷绕了励磁线圈的线圈骨架的中心孔上安装固定铁心，同时，向该中心孔滑动自由地插入可动铁心，在形成为包围上述线圈骨架的罩状的磁性框和上述固定铁心的与可动铁心相反的侧端磁路相连，另外，在上述可动铁心中的和固定铁心的吸引力作用面相反侧的周围，配设了形成上述磁性框和可动铁心之间的磁路的磁性板，通过电流向上述励磁线圈的通断使可动铁心向固定铁心侧吸引，或者，由复位弹簧的加载力使其离开该固定铁心来开闭驱动阀构件，在此电磁阀用螺线管中，使上述磁性板中的和可动铁心的外周面面对的部分沿着可动铁心的表面向固定铁心侧延伸。

在上述电磁阀用螺线管中，从固定铁心通过包围线圈骨架的磁性框及磁性板内到可动铁心，形成了向固定铁心返回的磁路，但成为此磁路中的大的磁阻的是可动铁心和固定铁心之间的间隙、可动铁心和磁性板之间的间隙，另外即使存在磁阻比较大的部分，通过结构的改变使它变小也是比较容易的。

而且，因为上述可动铁心和固定铁心之间的间隙是向励磁线圈通电时的可动铁心的行程量，所以即使通过由阀结构等尽可能减小其行程能够减小磁阻，也是本来必不可缺的，另一方面，上述可动铁心和磁性板之间的间隙也成为大的磁阻，但该间隙是为了使可动铁心不会与该磁性板接触地进行行程所需要的，但是，通过由某些机构减小此磁阻能够使电磁阀用螺线管的磁效率提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-188745号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的技术的课题在于提供一种在既存的电磁阀用螺线管上不用附加特别的零件，通过单纯的结构的变更能使起因于可动铁心和磁性板之间的间隙的磁阻降低，由此使磁效率提高的电磁阀用螺线管。

为了解决课题的手段

为了解决上述课题，根据本发明，提供一种电磁阀用螺线管，具备：卷绕了励磁线圈的线圈骨架；安装在该线圈骨架的中心孔内，在前端具有吸引力作用面的固定铁心；可滑动地插入在该线圈骨架的中心孔内，具有与上述固定铁心的吸引力作用面相向的吸引力作用面，通过向上述励磁线圈通电被该固定铁心吸引，由复位弹簧向离开该固定铁心的方向加载的可动铁心；形成为包围上述线圈骨架的罩状，在上述固定铁心的后端侧由磁路与该固定铁心连接的磁性框；配设在上述可动铁心的周围，形成上述磁性框和该可动铁心之间的磁路的磁性板，其特征在于，

上述磁性板具有外周与上述磁性框接触的板主体；在该板主体的内周侧以沿着上述可动铁心的表面向上述固定铁心的方向延伸的方式形成的延伸部，

在使上述可动铁心的外周的与上述磁性板的内周面面对的面对部分的面积Sa和与该可动铁心的轴线正交的截面的截面积Sb为

K=Sa/Sb，    K>1，

而且，使上述磁性板的内周面的轴线方向长度为h，使从处于由复位弹簧离开固定铁心的位置的可动铁心的上述吸引力作用面到上述磁性板的前端部的长度为L时，使

2≤K≤〔h=L时的K的值〕。

在本发明中最好是，上述磁性板的延伸部从上述板主体延伸的长度比该板主体的厚度大。

在本发明的电磁阀用螺线管的最好的实施方式中，上述固定铁心、可动铁心、线圈骨架的中心孔及磁性板的内孔的各截面形状，是圆形、长圆形或者长方形的任何一种。

根据以上详述的本发明的电磁阀用螺线管，能够得到在既存的电磁阀用螺线管上不用附加特别的零件，通过单纯的结构的变更能使起因于可动铁心和磁性板之间的间隙的磁阻降低，由此使磁效率提高的电磁阀用螺线管。

附图说明

图1是表示具备了本发明的螺线管的电磁阀的实施例的纵剖视图。

图2是上述实施例的半剖侧视图。

图3是上述实施例的分解立体图。

图4是表示了上述实施例中的螺线管的形状参数的说明图。

图5是表示了上述实施例中的可动铁心的形状参数的立体说明图。

图6是表示后述（1）式的关系的坐标图。

图7是表示后述（2）式的关系的坐标图。

具体实施方式

为了实施发明的方式

下面，基于附图详细地说明本发明的实施例。

图1～图3表示具备了本发明的电磁阀用螺线管的电磁阀的实施例，特别是表示包括该电磁阀用螺线管在内的电磁阀的整体的具体的结构例。此电磁阀，如果大体地分，则由切换流体的流路的阀部1、对该阀部1中的阀构件进行切换驱动的螺线管部3构成。上述螺线管部3是由本发明的电磁阀用螺线管构成的。另外，图1及图2表示了螺线管部3中的励磁线圈的消磁时的状态。

上述阀部1具有阀主体10，在该阀主体10内具备了输入口P、输出口A及排出口R连通的阀室11。构成该阀室11的孔，向阀主体10的与上述螺线管部3相反侧的端部开放，在该孔内的周围由密封构件13密封的状态下由阀座体12闭锁。在该阀座体12上设置了与上述输入口P连通的流路14，该流路14的内端在上述阀室11内的中央与位于与排出阀座16相向的位置的供给阀座15连通，该排出阀座16与上述排出口R连通，在上述阀室11内的供给阀座15和排出阀座16之间收容了阀构件17。

上述阀构件17是通过向上述螺线管部3的通电或者通电的解除而与上述供给阀座15及排出阀座16接触或者离开来开闭流路的。为了由该螺线管部3使该阀构件17进行开闭动作，该阀构件17被收容在保持它的保持架18内，将与该保持架18进行了一体化的一对推杆19在跨过排出阀座16的位置在阀主体10中向螺线管部3侧导出，其前端在与形成在阀主体10上的上述螺线管部3之间的凹部10a内与螺线管部3的后述的可动铁心36抵接。另外，在上述阀构件17和阀座体12中的供给阀座15的周围的弹簧承受部20之间，设置了将阀构件17向排出阀座16侧加载的阀弹簧21。另外，图中23是用于将阀座体12固定在阀主体10上的压紧件。

另一方面，上述螺线管部3具备将横截面形状做成了大致矩形状的空心的磁性框30。该磁性框30的一端开放而另一端被封闭，在此磁性框30的内部收容了空心状的线圈骨架32，该线圈骨架32的端部经密封构件31与上述磁性框30的内部抵接，在该线圈骨架32的外周卷绕了励磁线圈33，该励磁线圈33的两端与线圈端子33a（参照图3）连接。

在上述线圈骨架32的做成了长圆形状的中心孔32a内，使形成了法兰部35b的后端侧的端面与磁性框30的内面接触地配设了固定铁心35，另外，在该线圈骨架32的中心孔32a内，在接触和离开上述固定铁心35的方向滑动自由地嵌插了可动铁心36。上述固定铁心35和该可动铁心36，都具有长圆形的截面形状，在该固定铁心35和可动铁心36的相对的端面上，分别形成了平坦的吸引力作用面35a、36a，在向上述励磁线圈33通电时，由作用在该吸引力作用面35a、36a上的磁性吸引力将可动铁心36向固定铁心35吸引。

上述固定铁心35的截面形状，除了形成了上述法兰部35b的后端部分以外是均匀的，另外，上述可动铁心36，除了形成了后述的盖38卡定的法兰部36b的前端部分以外也是均匀的。

上述磁性框30被形成为包围上述线圈骨架32的罩状，通过与固定铁心35的上述吸引力作用面35a的相反侧的后端面接触，由磁路与该固定铁心35相连。另外，该磁性框30，通过在上述可动铁心36的与吸引力作用面36a的相反侧的前端部附近配设在该可动铁心36的周围的空心状的磁性板37，由磁路与该可动铁心36相连。

上述磁性板37具有：具有矩形的外周形状的板主体37a、以在该板主体37a的内周侧沿着上述可动铁心36的表面向上述固定铁心35侧延伸的方式一体地形成的延伸部37b、做成了长圆形状的内孔37c，上述板主体37a的外周面在上述磁性框30的开口端侧与该磁性框30的内周面接触。上述延伸部37b，以越向前端侧厚度逐渐变薄的方式形成，另外，该延伸部37b从板主体37a延伸的长度，被形成得比该板主体37a的厚度大。上述磁性板37的内孔37c遍及全长地具有均匀的孔形状，该磁性板37的内周面37d，与上述可动铁心36的外周面的一部分在经间隙a尽可能接近的状态下面对。

上述线圈骨架32的中心孔32a和磁性板37的内孔37c是相同形状。另外，在上述可动铁心36的阀部1侧的前端外周，从吸引力作用面36a侧嵌装了由合成树脂构成的上述盖38，其通过卡定在该可动铁心36的前端的法兰部36b上，不会向前方脱落，在该盖38和上述磁性板37和之间安装了复位弹簧39，由该复位弹簧39对该可动铁心36向离开固定铁心35的方向加载。

因此，形成了从上述固定铁心35通过包围线圈骨架32的磁性框30及磁性板37内到可动铁心36，进而，从该可动铁心36经间隙b返回到上述固定铁心35的磁路。上述间隙b相当于向励磁线圈33通电时的可动铁心36的行程。另外，在可动铁心36的外周面和磁性板37的内周面37d之间，形成了为了使该可动铁心36不会与磁性板37接触地进行行程所需要的上述间隙a（参照图4）。

上述螺线管部3，通过使上述磁性框30的一部分30a折曲卡定，被安装在阀主体10的上部，由此，被配设在如下的位置：上述可动铁心36的前端在与阀主体10中的上述螺线管部3之间的凹部10a内，相对于与上述阀构件17的保持架18进行了一体化的一对推杆19的前端抵接。

在具有上述结构的电磁阀中，在对励磁线圈33非通电时，如图1及图2所示，由于由复位弹簧39的加载力使可动铁心36向离开固定铁心35的位置移动，经推杆19推压阀构件17，所以该阀构件17闭锁供给阀座15，排出阀座16被开放。另外，安装在上述盖38和磁性板37之间的可动铁心36的复位弹簧39，其加载力被设定得比将阀构件17向排出阀座16侧加载的阀弹簧21的加载力大。

另一方面，如果向上述励磁线圈33通电而对其进行励磁，则由于可动铁心36反抗该复位弹簧39的加载力地被固定铁心35吸附，所以阀构件17由阀弹簧21的加载力开放上述供给阀座15，同时，排出阀座16被闭锁。

在图1～图3所示的实施例中，将固定铁心35、可动铁心36、线圈骨架32的中心孔32a及磁性板37的内孔37c的截面形状做成了作为使两个相向的半圆的端部彼此由直线连结的形状的长圆形，但该截面形状不限定于上述长圆形，也可以做成图5所示的可动铁心36的那样的圆形，或者也可以做成大致长方形。

在上述电磁阀中，与以往的电磁阀用螺线管相比，因为仅通过实施单纯的结构的变更使起因于可动铁心36和磁性板37之间的间隙a的磁阻降低，所以参照图4～图7采用了下面说明的那样的结构。另外，在图4及5中，为了方便，表示了可动铁心36、固定铁心35及磁性板37的内孔37c的截面形状是圆形的情况，但该截面形状是长圆形、矩形也是同样的。

使上述磁阻降低的结构，结论上，如图5所示，在使上述可动铁心36的外周的与上述磁性板37的内周面37d面对的面对部分36c（斜线的部分）的面积S_a和与该可动铁心36的轴线正交的截面的截面积S_b为：

K=S_a/S_b，    K>1

而且，如图4所示，使上述磁性板37的内周面37d（因此可动铁心36的面对部分36c）的轴线方向长度为h，使从处于由复位弹簧39离开固定铁心35的位置的可动铁心36的上述吸引力作用面36a到上述磁性板37的前端部37e的长度为L时，成为：

2≤K≤〔h=L时的K的值〕。

如果使用数式进一步具体地说明上述的关系，则首先，上述可动铁心36的外周面和磁性板37的内周面37d之间的间隙a中的磁阻R_a及固定铁心35和可动铁心36之间的间隙（可动铁心36的行程）b中的磁阻R_b被表示为

R_a=C·a/S_a

R_b=C·b/S_b

但是，C=1/μ=1/μ_ｏ·μ_s

μ=透磁率［H/m］

μ_ｏ=真空的透磁率=4π×10^-7［H/m］

μ_s=比透磁率。

而且，如果使上述两磁阻R_a、R_b的合成磁阻为R_t，则是

R_t=R_a＋R_b=C（a/S_a＋b/S_b），在此，如果视为C≈1，则能够表示为

R_t≈（a·S_b＋b·S_a）/S_a·S_b。

在上式中，磁性板37的内周面37d和可动铁心36之间的间隙a、固定铁心35和可动铁心36之间的间隙b，都是使磁效率下降的因素，但间隙b是实际的可动铁心36的行程，一般地被设计成a≤b。而且，在上述间隙b以外的部分（间隙a等）中，因为需要磁阻至少不比用于可动铁心的行程的上述间隙b大，所以当简化由上式进行的计算的时候，作为a=b，则能够得到下式。

R_t′=（S_b＋S_a）/S_a·S_b

但是，R_t′=R_t/b

在此，如上所述，使图5所示的上述可动铁心36的外周的面对部分36c的面积S_a和该可动铁心36的截面积Sb为

K=S_a/S_b，    K>1，

也就是说，使S_a是S_b的K倍，如果将其代入上述Rt′的式中之后进行整理，则得到

R_t′×S_b=R_t″=（K＋1）/K=1/Ｙ

Ｙ=K/（K＋1）    …（1）。

根据上述（1）式，Ｙ越大效率越高。

因此，如果为了看上述（1）式中的K变化时的Ｙ的变化率，将该式进行微分，则得到

Ｙ′=1/（K＋1）²    …（2）。

图6及图7是为例将上述（1）式的Ｙ及（2）式的Ｙ′的变化进行可视化的坐标图，根据图7，当K≥2时变化率的变动变小，该变化率为10%以下，能够得到65%以上的效率。

因此，如上所述，如果如图4所示的那样设定长度L，则成为

2≤K≤〔h=L时的K的值〕    …（3），这是有效地希望的。

另外，根据图6及图7，当K≥3时能够得到75%以上的效率，当K≥4时能够得到80%以上的效率，如果没有磁性板的制造上的问题，则这些能够称为更希望的范围。

另外，如果基于上述的（3）式使K的值为接近〔h=L时的K的值〕，则存在产生从磁性板37的延伸部37b的前端向固定铁心35泄漏的磁通的可能性，这是因为受到固定铁心35、可动铁心36的形状等的各种参数的影响，所以不能够笼统地说明成为怎样的值，在产生这样的磁通的泄漏的可能性在某种程度上增大K的值的情况下，需要由实验等预先求出为了抑制从磁性板37的延伸部37b的前端直接向固定铁心35泄漏的磁通所需要的距离d，使

2≤K≤〔h=L－d时的K的值〕。

另外，在此情况下，尽可能减薄磁性板37的延伸部37b的前端侧等，对于其形状也存在考虑的余地。

符号说明：

30：磁性框

32：线圈骨架

32a：中心孔

33：励磁线圈

35：固定铁心

36：可动铁心

36c：面对部分

35a、36a：吸引力作用面

37：磁性板

37a：板主体

37b：延伸部

37c：内孔

37d：内周面

39：复位弹簧

Claims (3)

1.一种电磁阀用螺线管，具备：卷绕了励磁线圈的线圈骨架；安装在该线圈骨架的中心孔内，在前端具有吸引力作用面的固定铁心；可滑动地插入在该线圈骨架的中心孔内，具有与上述固定铁心的吸引力作用面相向的吸引力作用面，通过向上述励磁线圈通电被该固定铁心吸引，由复位弹簧向离开该固定铁心的方向加载的可动铁心；形成为包围上述线圈骨架的罩状，在上述固定铁心的后端侧由磁路与该固定铁心连接的磁性框；配设在上述可动铁心的周围，形成上述磁性框和该可动铁心之间的磁路的磁性板，其特征在于，

上述磁性板具有外周与上述磁性框接触的板主体；在该板主体的内周侧以沿着上述可动铁心的表面向上述固定铁心的方向延伸的方式形成的延伸部，

在使上述可动铁心的外周的与上述磁性板的内周面面对的面对部分的面积Sa和与该可动铁心的轴线正交的截面的截面积Sb为

K=Sa/Sb，    K>1，

而且，使上述磁性板的内周面的轴线方向长度为h，使从处于由复位弹簧离开固定铁心的位置的可动铁心的上述吸引力作用面到上述磁性板的前端部的长度为L时，使

2≤K≤〔h=L时的K的值〕。

2.如权利要求1记载的电磁阀用螺线管，其特征在于，上述磁性板的延伸部从上述板主体延伸的长度比该板主体的厚度大。

3.如权利要求1或2记载的电磁阀用螺线管，其特征在于，上述固定铁心、可动铁心、线圈骨架的中心孔及磁性板的内孔的各截面形状，是圆形、长圆形或者长方形的任何一种。

Images