DE112018002646T5

DE112018002646T5 - Proportionalsolenoid, Verfahren zur Herstellung desselben und Verfahren zum Steuern von Eigenschaften des Proportionalsolenoids

Info

Publication number: DE112018002646T5
Application number: DE112018002646.9T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2020-03-05
Also published as: WO2018216603A1; JP7099457B2; CN110678944A; US20200227188A1; CN110678944B; US11177061B2; JPWO2018216603A1

Abstract

Ein Proportionalsolenoid (100) der vorliegenden Erfindung weist ein röhrenförmiges Element (101) auf, bei dem ein erster magnetischer Bereich (12a), der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, ein erster halbmagnetischer Bereich (14a), der an einer von einer adsorptiven Oberfläche (11b) beabstandeten Position vorhanden ist, wobei der erste halbmagnetische Bereich eine Ferritstruktur, eine Martensitstruktur und eine Austenitstruktur aufweist, und ein nichtmagnetischer Bereich (13), der an einer Position vorhanden ist, die weiter von der adsorptiven Oberfläche beabstandet ist als der halbmagnetische Bereich, wobei der nichtmagnetische Bereich vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durchgehend und einstückig ausgebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Proportionalsolenoid, ein Verfahren zur Herstellung desselben sowie ein Verfahren zum Steuern der Eigenschaften eines Proportionalsolenoids.
Technischer Hintergrund
Allgemein ist ein Proportionalsolenoid, das die Position eines bewegbaren Magnetkörpers in Axialrichtung proportional zur Stärke eines elektrischen Stroms steuert, der durch eine Spule fließt, als eine Art von Solenoid bekannt, das elektrischen Strom in eine Linearbewegung des bewegbaren Magnetkörpers umwandelt. Ein solches Proportionalsolenoid wird beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-6925 und der japanischen Patentoffenlegung Nr. 4-263407 offenbart.
Die japanische Patentoffenlegung Nr. 2001-6925 und die japanische Patentoffenlegung Nr. 4-263407 offenbaren jeweils ein Solenoid, das ein in einer Spule montiertes Rohr (zylindrisches Joch) und einen bewegbaren Eisenkern aufweist, der an der Innenumfangsfläche des Rohrs gleitet. Bei diesem Rohr des Solenoids werden eine sich verjüngende Oberfläche, die an einem Ende eines magnetischen Abschnitts, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und eine sich verjüngende Oberfläche, die an einem Ende eines nichtmagnetischen Abschnitts vorgesehen ist, der aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, in einem Zustand miteinander verbunden, in dem diese miteinander in Flächenkotakt stehen. Somit wird in einem Bereich, in dem eine sich verjüngende Oberfläche ausgebildet ist, ein magnetischer Gradient derart erzeugt, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Abschnitt hin zum magnetischen Abschnitt zunimmt, und somit in dem Solenoid eine Anziehungskraftkurve mit einem horizontalen charakteristischen Abschnitt (flacher Bereich) erzeugt wird, in dem ungeachtet der Position des bewegbaren Eisensenkerns eine Anziehungskraft im Wesentlichen konstant ist. Folglich wird in dem horizontalen charakteristischen Abschnitt proportional zur Stärke des elektrischen Stroms eine Anziehungskraft erzeugt, und somit wird die Anziehungskraft (Betrag des elektrischen Stroms) so gesteuert, um die Federkraft einer außerhalb des Solenoids bereitgestellten Feder derart auszugleichen, dass der bewegbare Magnetkörper an einer vorgegebenen Position platziert werden kann.
Bei dem in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-6925 offenbarten Proportionalsolenoid wird das nichtmagnetische Material mittels Auftragsschweißen an die sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts angebracht, der aus dem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und dann gefräst, bis der magnetische Abschnitt freiliegt, so dass die sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts und die sich verjüngende Oberfläche des nichtmagnetischen Abschnitts mechanisch miteinander verbunden werden. Bei dem in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 4-263407 offenbarten Solenoid wird das nichtmagnetische Material an den aus einem Ferromagneten hergestellten magnetischen Abschnitt mittels Hartlöten angefügt, und dann spanend bearbeitet, bis der magnetische Abschnitt derart freilegt, dass die sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts und die sich verjüngende Oberfläche des nichtmagnetischen Abschnitts mechanisch aneinandergefügt werden. Bei dem Proportionalsolenoid ist der Verjüngungswinkel θ (vgl. 7) der oben beschriebenen, sich verjüngenden Oberfläche einer der wichtigsten Faktoren zur Bestimmung der Anziehungskraftkurve, jedoch wird diese sich verjüngende Oberfläche bei einem in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2001-6925 sowie in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 4-263407 beschriebenen Verfahren zum Herstellen des Solenoids mittels spanender Bearbeitung gebildet, und somit ist es leicht, den Verjüngungswinkel θ zu steuern.
Andererseits ist ein Solenoid bekannt, das ein zylindrisches Joch aufweist, das mithilfe eines Magnet-Komposit-Elements mit einem ferromagnetischen Abschnitt und einem nichtmagnetischen Abschnitt hergestellt wird, obwohl es sich bei diesem nicht um ein Proportionalsolenoid handelt, das die Position eines bewegbaren Magnetkörpers in einer Axialrichtung proportional zur Größe des elektrischen Stroms steuert, der durch eine Spule fließt. Ein solches Solenoid wird in der japanischen Patentoffenlegung Nr. 7-11397 offenbart.
Die japanische Patentoffenlegung Nr. 7-11397 offenbart ein Solenoidventil (Solenoid), welches eine Hülse (zylindrisches Joch), die aus einem Magnet-Komposit-Element mit einem ferromagnetischen Abschnitt und einem nicht-magnetischen Abschnitt hergestellt ist, und einen Kolben (bewegbaren Eisenkern) aufweist, der in der Hülse gleitet. Diese Hülse des Solenoidventils wird mittels Kaltbearbeitung durch Umwandlung eines zylindrischen ferromagnetischen Materials erhalten, das mittels partiellem Hochfrequenzerhitzen von nichtmagnetisch (Austenit) in ferromagnetisch (Martensit) umgewandelt wird.
Druckschriften aus dem Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegung Nr.: 2001-6925;
Patentdokument 2: japanische Patentoffenlegung Nr.: 4-263407;
Patentdokument 3: japanische Patentoffenlegung Nr.: 7-11397 .

Darstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
Bei dem in der japanischen Patentoffenlegung 2001-6925 beschriebenen Proportionalsolenoid werden die sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts und die sich verjüngende Oberfläche des nichtmagnetischen Abschnitts jedoch derart mittels Auftragsschweißen aneinandergefügt, dass die mechanische Festigkeit an dem Fügeabschnitt verringert ist, und wenn das Proportionalsolenoid unter hohem Druck verwendet wird, besteht ein Problem dahingehend, dass der Fügeabschnitt bricht. Auf ähnliche Weise wird bei dem in der japanischen Patentoffenlegung 4-263407 offenbarten Solenoid das magnetische Material und das nichtmagnetische Material derart durch ein Lotmaterial aneinandergefügt, dass die mechanische Festigkeit am Fügeabschnitt verringert ist, und wenn das Solenoid unter hohem Druck verwendet wird, besteht ein Problem dahingehend, dass der Fügeabschnitt bricht.
Bei dem in der japanischen Patentoffenlegung 4-263407 offenbarten Solenoid handelt es sich um ein Solenoid, das nur einen ferromagnetischen Abschnitt und einen nichtmagnetischen Abschnitt aufweist, und somit scheint es im Gegensatz zu dem Solenoid, das in der japanischen Patentoffenlegung 2001-6925 und der japanischen Patentoffenlegung 4-263407 offenbart wird, dass nicht davon auszugehen ist, dass das Solenoidventil als Proportionalsolenoid verwendet wird. Mit anderen Worten scheint es, dass bei dem Solenoidventil, das in der japanischen Patentoffenlegung 7-11397 offenbart wird, eine Anziehungskraftkurve mit einem gewünschten, flachen Bereich nicht erhalten werden kann aufgrund der Tatsache, dass das Solenoidventil nur den ferromagnetischen Abschnitt und den nichtmagnetischen Abschnitt aufweist. Wenn die Struktur des Proportionalsolenoids, bei dem der nichtmagnetische Abschnitt und der ferromagnetische Abschnitt mit sich verjüngenden Abschnitten mechanisch miteinander verbunden sind, wie bei der japanischen Patentoffenlegung 2011-6925 und der japanischen Patentoffenlegung 4-263407, scheint es darüber hinaus notwendig zu sein, die sich verjüngende Oberfläche zwischen dem ferromagnetischen Abschnitt und dem nichtmagnetischen Abschnitt mittels Wärmebehandlung auszubilden, aber es scheint schwierig zu sein, die sich verjüngende Oberfläche ausschließlich durch Wärmebehandlung anstelle von spanender Bearbeitung zu bilden.
Die vorliegende Erfindung erfolgt in dem Bestreben, die vorgenannten Probleme zu beheben, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Proportionalsolenoid, dessen Brechen deutlich verringert oder verhindert werden kann, selbst wenn das Proportionalsolenoid unter hohem Druck verwendet wird, und das eine Anziehungskraftkurve mit einem gewünschten flachen Bereich erzielen kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Proportionalsolenoids und ein Verfahren zum Steuern der Eigenschaften eines Proportionalsolenoids anzugeben, um eine Anziehungskraftkurve mit einem gewünschten, flachen Bereich zu erhalten.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Im Ergebnis intensiver Forschung hat die Erfinderin/der Erfinder herausgefunden, dass der halbmagnetische Bereich zwischen dem nichtmagnetischen Bereich und dem magnetischen Bereich gebildet wird, so dass Solenoid-Eigenschaften (Anziehungskraftkurve) ähnlich jenen eines Proportionalsolenoids erhalten werden, bei dem ein nichtmagnetischer Abschnitt und ein ferromagnetischer Abschnitt mechanisch über sich verjüngende Oberflächen miteinander verbunden sind, ohne das stringente Ausbilden einer sich verjüngenden Oberfläche. Der Erfinder hat dann die vorliegende Erfindung abgeschlossen. Das bedeutet, dass ein Proportionalsolenoid gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung einen festen Eisenkern mit einem aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellten, röhrenförmigen Element sowie einen in das röhrenförmige Element eingeschobenen, bewegbaren Magnetkörper aufweist, wobei der bewegbare Magnet in einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements bewegbar ist, wobei das röhrenförmige Element eine adsorptive Oberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche orthogonal zur Axialrichtung ist, wobei die adsorptive Oberfläche dem bewegbaren Magnetkörper zugewandt ist, und ein erster magnetischer Bereich, der die adsorptive Oberfläche aufweist, wobei der erste magnetische Bereich vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, ein erster halbmagnetischer Bereich, der an einer von der absorptiven Oberfläche beabstandeten Position vorhanden ist, wobei der erste halbmagnetische Bereich eine Ferritstruktur, eine Martensitstruktur, und eine Austenitstruktur aufweist, sowie ein nichtmagnetischer Bereich, der an einer Position vorhanden ist, die weiter von der adsorptiven Oberfläche beabstandet ist als der erste halbmagnetische Bereich, wobei der nichtmagnetische Bereich vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durchgehend und einstückig entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements ausgebildet sind.
Bei dem Proportionalsolenoid gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind, wie oben beschrieben, der erste magnetische Bereich, der vorwiegend die ferromagnetische Ferritstruktur aufweist, der erste halbmagnetische Bereich, der die Ferritstruktur, wobei die ferromagnetische Martensitstruktur eine geringfügig schwächere Magnetisierung als die Ferritstruktur hat, und die nichtmagnetische Austenitstruktur aufweist, und der nichtmagnetische Bereich, der vorwiegend die Austenitstruktur aufweist, durchgehend und einstückig ausgebildet. Dementsprechend kann das röhrenförmige Element erzeugt werden kann, welches derartige Strukturen aufweist, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich hin zum ersten magnetischen Bereich zunimmt (die Magnetisierung vom ersten magnetischen Bereich hin zum nichtmagnetischen Bereich abnimmt). Folglich kann das Proportionalsolenoid, dessen Solenoid-Eigenschaften (Anziehungskraftkurve) ähnlich jenen eines Proportionalsolenoids sind, der einen festen Eisenkern aufweist, mit einer zum herkömmlichen Proportionalsolenoid komplett anderen Struktur erhalten werden, bei der es sich um ein Rohr handelt, bei dem durch spanabhebende Bearbeitung gebildete, sich verjüngende Oberflächen eines magnetischen Abschnitts und eines nichtmagnetischen Abschnitts miteinander stoßverbunden werden. Zweckmäßig ist diese Struktur eine Struktur, die in dem oben beschriebenen Patentdokument 3 nicht erhalten werden kann, bei der ein zylindrisches, ferromagnetisches Material mit einer Martensitstruktur wärmebehandelt wird und in eine Austenitstruktur umgewandelt wird. Das röhrenförmige Element des Proportionalsolenoids weist ferner den ersten magnetischen Bereich, den ersten halbmagnetischen Bereich und den nichtmagnetischen Bereich auf, die durchgehend und einstückig entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements ausgebildet sind, und somit weist das röhrenförmige Element keinen Fügeabschnitt mit geringer mechanischer Festigkeit auf. Somit kann ein Bruch (physische Abtrennung) des festen Eisenkerns deutlich verringert oder verhindert werden, selbst wenn das Proportionalsolenoid unter hohem Druck verwendet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Bilden eines magnetischen Bereichs, der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und eines nichtmagnetischen Bereichs, der vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durch Wärmebehandlung eines röhrenförmigen Elements, das aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und das Verfahren umfasst ferner die Herstellung des röhrenförmigen Elements, das aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend die Ferritstruktur aufweist und 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C (Kohlenstoff) enthält, das Anordnen einer Hochfrequenzspule derart, dass sie eine Erwärmungsposition beinhaltend einen Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs des röhrenförmigen Elements umlaufend umgibt, das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder weniger, indem ein elektrischer Strom veranlasst wird, die Hochfrequenzspule zu durchfließen, das Halten eines erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger, das Bilden, durchgehend und einstückig entlang einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements, in dem röhrenformgien Element, des magnetischen Bereichs, des in dem Bereich zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs gebildeten nichtmagnetischen Bereichs, sowie eines halbmagnetischen Bereichs, der zwischen dem magnetischen Bereich und dem nichtmagnetischen Bereich gebildet ist und der einen magnetischen Gradienten derart aufweist, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich durch rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde, zunimmt, und das Einschieben eines bewegbaren Magnetkörpers, der in Axialrichtung bewegbar ist, in das röhrenförmige Element, das den magnetischen Bereich, den halbmagnetischen Bereich und den nichtmagnetischen Bereich aufweist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden wie oben beschrieben der magnetische Bereich, der halbmagnetische Bereich und der nichtmagnetische Bereich durchgehend und einstückig in demselben röhrenförmigen Element entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements gebildet, ohne zwischenliegende Fügeabschnitte. Dementsprechend weist das röhrenförmige Element keinen Fügeabschnitt mit geringer mechanischer Festigkeit auf, und somit ist es möglich, das Proportionalsolenoid anzugeben, dessen Brechen deutlich verringert oder verhindert werden kann, selbst wenn das Proportionalsolenoid unter hohem Druck verwendet wird. Ferner wird beispielsweise an einer Grenze zwischen dem magnetischen Bereich und dem halbmagnetischen Bereich keine aus dem Auftragsschweißen oder dergleichen gebildete Verbindung an einem Grenzbereich zwischen dem magnetischen Bereich und dem halbmagnetischen Bereich gebildet, und somit ist es möglich, Veränderungen der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Verbindung zu verringern oder zu verhindern.
Ferner wird der Abschnitt des röhrenförmigen Elements, das aus dem Verbundmagnetmaterial hergestellt wird, das 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C (Kohlenstoff) enthält, auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300 °C oder weniger erhitzt. Somit werden in dem Abschnitt zum Bilden des nicht-magnetischen Bereichs Karbide, die in dem Verbundmagnetmaterial enthalten sind, der vorwiegend die ferromagnetische Ferritstruktur aufweist, in der Struktur derart gelöst, dass die nichtmagnetische Ferritstruktur auf stabile Weise gebildet wird. Folglich kann in dem Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs der nichtmagnetische Bereich, der die Austenitstruktur aufweist, zuverlässig gebildet werden.
Ferner wird der Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs mithilfe der Hochfrequenzspule rasch auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder weniger erwärmt. Somit kann der Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs intensiv und rasch von der Hochfrequenzspule erwärmt werden, und somit kann das Leiten von Wärme an einen Abschnitt ohne den Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs und den Umfang desselben (ein Abschnitt, in dem der magnetische Bereich gebildet ist) deutlich verringert oder verhindert werden. In der Folge ist es möglich, eine Transformation der Ferritstruktur in dem Abschnitt, in dem der magnetische Bereich gebildet ist, zuverlässig zu verringern oder zu verhindern.
Ferner wird der Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs rasch auf eine Erwärmungstemperatur von 1000°C oder höher und 1.300°C oder weniger erwärmt, und der erwärmte Zustand des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs wird nach dem schnellen Erwärmen für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger beibehalten. Aufgrund des raschen Erwärmens und Haltens dieses Zustands nach dem raschen Erwärmen wird ein Teil der Wärme, die entsteht, wenn der Bereich zum Bilden des nichtmagnetischen Abschnitts erwärmt wird, derart geleitet, dass zusätzlich zur nichtmagnetischen Austenitstruktur eine instabile Struktur, in der Karbide verbleiben, um den Abschnitt zum Bilden des nicht-magnetischen Bereichs (einen Abschnitt, in dem der halbmagnetische Bereich gebildet wird) herum gebildet werden kann. Folglich wird das erwärmte röhrenförmige Element rasch abgekühlt, so dass die instabile Struktur in eine Martensitstruktur überführt werden kann. Eine verhältnismäßig große Wärmemenge wird in den Abschnitt, in dem der halbmagnetische Bereich gebildet wird, in der Umgebung des Bereichs zum Bilden des nicht-magnetischen Bereichs geleitet und somit kann die Menge der Bildung der instabilen Struktur gesenkt werden. Ferner nimmt in dem Abschnitt, in dem der halbmagnetische Bereich gebildet wird, die Menge von Wärmeleitung ab, sobald ein Abstand zum Bereich zur Bildung des nichtmagnetischen Abschnitts zunimmt, und somit kann die Bildungsmenge der instabilen Struktur erhöht werden. In der Folge wird das erwärmte röhrenförmige Element rasch derart abgekühlt, dass in dem Abschnitt, in dem der halbmagnetische Bereich gebildet wird, das Häufigkeitsverhältnis der Austenitstruktur, die nichtmagnetisch ist und eine geringe Magnetisierung hat, von dem nicht-magnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich verringert wird und das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur, die ferromagnetisch ist und eine geringfügig schwächere Magnetisierung hat als die Ferritstruktur, kann vom nichtmagnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich zunehmen. Daher kann ein gradueller magnetischer Gradient, der derart ist, dass die Magnetisierung vom nicht-magnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich zunimmt, auf einfache Weise in dem halbmagnetischen Bereich gebildet werden.
Ferner wird der erwärmte Zustand des Bereichs zum Bilden des nichtmagnetischen Abschnitts für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr gehalten, so dass die Wärme zuverlässig in Dickenrichtung (Radialrichtung) des röhrenförmigen Elements geleitet werden kann, und somit kann der nicht-magnetische Bereich zuverlässig über die gesamte Dicke gebildet werden. Der erwärmte Zustand des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs wird für eine Haltezeit von 20 Sekunden oder weniger gehalten, so dass Wärmeleitung an den Abschnitt ohne den Abschnitt zum Bilden des nicht-magnetischen Bereichs und den Abschnitt ausgenommen den Umfang desselben (den Abschnitt in dem der magnetische Bereich gebildet wird) aufgrund der langen Haltezeit deutlich verringert oder verhindert werden kann.
Ein Verfahren zum Steuern der Eigenschaften eines Proportionalsolenoids gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Bilden eines magnetischen Bereichs, der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und eines nichtmagnetischen Bereichs, der vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durch Wärmebehandlung eines röhrenförmigen Elements, das aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und das Verfahren umfasst ferner das Anordnen einer Hochfrequenzspule derart, dass sie eine Erwärmungsposition beinhaltend einen Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs des röhrenförmigen Elements, das aus dem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend die Ferritstruktur aufweist und 0,3 Massen-&% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger C (Kohlenstoff) enthält, umlaufend umgibt, das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder weniger, indem ein elektrischer Strom veranlasst wird, die Hochfrequenzspule zu durchfließen, das Halten eines erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger, rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde, Bilden, durchgehend und einstückig entlang einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements in dem röhrenförmigen Element, des magnetischen Bereichs, des in dem Bereich zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs gebildeten nichtmagnetischen Bereichs sowie eines halbmagnetischen Bereichs, der zwischen dem magnetischen Bereich und dem nichtmagnetischen Bereich gebildet ist und der einen magnetischen Gradient derart aufweist, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich durch rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde, zunimmt, sowie das Einschieben eines bewegbaren Magnetkörpers, der in Axialrichtung bewegbar ist, in das röhrenförmige Element, welches den magnetischen Bereich, den halbmagnetischen Bereich, und den nichtmagnetischen Bereich aufweist. Die Eigenschaften des Proportionalsolenoids werden durch Anpassen von Erwärmungsposition und/oder Erwärmungsgeschwindigkeit und/oder Erwärmungstemperatur und/oder Haltezeit und/oder eines Haltetemperaturgradienten gesteuert, um eine Verteilung der magnetischen Eigenschaften des röhrenförmigen Elements zu steuern.
Bei dem Verfahren zur Steuerung der Eigenschaften eines Proportionalsolenoids gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu den vorteilhaften Wirkungen des zweiten Aspekts die Erwärmungsposition und/oder die Erwärmungsgeschwindigkeit und/oder die Haltezeit und/oder der Haltetemperaturgradient wie oben beschrieben derart angepasst, dass die Verteilung der magnetischen Eigenschaften des röhrenförmigen Elements gesteuert wird. Somit werden die Erwärmungsposition und/oder die Erwärmungsgeschwindigkeit, und/oder die Haltezeit und/oder der Haltetemperaturgradient derart angepasst, dass die Weite eines flachen Bereichs geändert werden kann, und somit können die Solenoid-Eigenschaften (Anziehungskraftkurve) des Proportionalsolenoids derart gesteuert werden, dass eine Anziehungskraftkurve mit einem gewünschten flachen Bereich erhalten wird.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es wie oben beschrieben möglich, das Proportionalsolenoid, dessen Bruch deutlich verringert oder verhindert werden kann, selbst dann, wenn das Proportionalsolenoid unter hohem Druck verwendet wird, und das in der Lage ist, die Anziehungskraftkurve mit dem gewünschten flachen Bereich zu erhalten, sowie das Verfahren zum Herstellen des Proportionalsolenoids und das Verfahren zum Steuern der Eigenschaften des Proportionalsolenoids bereitzustellen, um die Anziehungsraftkurve mit dem gewünschten flachen Bereich zu erhalten.
Figurenliste

[1] Eine Schnittansicht, die ein Proportionalsolenoid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] Ein Schaubild, das eine Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[3] Eine Schnittansicht, die einen festen Eisenkern gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[4] Eine vergrößerte Schnittansicht, die den Umfang eines Wärmebehandlungsbereichs R des festen Eisenkerns gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Schaubild, das die Magnetisierung um den Wärmebereich R und die Häufigkeitsverhältnisse von Strukturen zeigt.
[5] Eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung des festen Eisenkerns gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[6] Ein Schaubild, das einen Temperaturverlauf zeigt, der auf einen Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs des festen Eisenkerns gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angelegt wurde.
[7] Eine Schnittansicht, die ein Proportionalsolenoid eines Vergleichsbeispiels zeigt.
[8] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 in einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[9] 9(a) ist ein Schaubild, das Prüfstücke zeigt, die zur Magnetisierungsmessung verwendet werden. 9(b) ist ein Schaubild, das ein Prüfstück zeigt, das zur Messung der Vickershärte, Röntgenbeugungsmessung (XRD) und FE-SEM-Messung verwendet wird.
[10] Ein Schaubild, das die Messergebnisse der Magnetisierung und die Vickershärte von Beispiel 1 in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[11] Ein Schaubild, das die Röntgenbeugungsergebnisses aus Beispiel 1 in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[12] Ein vergrößertes Schaubild, das die Umgebung von 2θ/θ = 82 Grad in dem Schaubild eines halbmagnetischen Bereichs und eines magnetischen Bereichs in 11 zeigt.
[13] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 in einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[14] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 2, Beispiel 3a und Beispiel 3b in einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[15] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 3a und Beispiel 3b in einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[16] Ein Schaubild, das die Anziehungskraftkurven von Beispiel 4a und Beispiel 4b in einem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[17] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 5a, Beispiel 5b, Beispiel 5c und Beispiel 5d im vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[18] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven von Beispiel 6a, Beispiel 6b, Beispiel 6c und Beispiel 6d im vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[19] Ein Schaubild, das Anziehungskraftkurven aus Beispiel 7a, Beispiel 7b und Beispiel 7c im vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[20]Ein Schaubild, das Veränderungen der Magnetisierung mit Abstand zu einer adsorptiven Oberfläche aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 9c im fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[21] Ein Schaubild, das Veränderungen der Vickers Härte mit Abstand zur adsorptiven Oberfläche aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c im fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[22] Fotografien, die FE-SEM-Bilder der Bereiche aus Beispiel 8a, Beispiel 8b, und Beispiel 8c im fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
[23] Ein Schaubild, das Veränderungen bei der Menge von Karbiden mit Abstand zur adsorptiven Oberfläche aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c im fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
[24] Fotografien, die einen Zustand zeigen, bei dem Toner rund um den halbmagnetischen Bereich des Querschnitts des festen Eisenkerns aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c in dem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung adsorbiert wird.
[25] Eine Fotografie, bei der die Bildung des halbmagnetischen Bereichs und des nichtmagnetischen Bereichs durch Korrosionsbehandlung des Querschnitts des festen Eisenkerns aus Beispiel 8b in dem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung bestätigt wurde.

Modi zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Proportionalsolenoid 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Ausgestaltung des Proportionalsolenoids)
Wie in 1 gezeigt bildet das Proportionalsolenoid 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Abschnitt eines hydraulischen Steuerventils aus, das einen Hydraulikschalter 100a aufweist (schematisch durch eine Zweipunktstrichlinie in 1 gezeigt). Das Proportionalsolenoid 100 weist einen röhrenförmigen festen Eisenkern 1, der für ein Solenoid verwendet wird, eine Stabanordnung 2, die in den röhrenförmigen festen Eisenkern 1 eingesteckt wird, und hintere Beschlagteile 3 auf. Der feste Eisenkern 1 ist ein Beispiel eines „röhrenförmigen Elements“ in den Ansprüchen. Die Stabanordnung 2 ist ein Beispiel eines „bewegbaren Magnetkörpers“ in den Ansprüchen.
Der feste Eisenkern 1 ist ein röhrenförmiges Element, das sich in einer Axialrichtung (Z-Achsenrichtung) erstreckt. Der feste Eisenkern 1 weist ein Loch 11 auf, das sich in Z-Achsenrichtung erstreckt und in das die Stabanordnung 2 derart eingeschoben wird, dass sie in Z-Achsenrichtung bewegbar ist. Das Loch 11 ist an der Seite der Richtung Z2 gebildet und weist eine große Aufnahme 11a in einer Radialrichtung (A-Richtung) orthogonal zur Axialrichtung auf. Ferner ist an einem Ende der Aufnahme 11a an der Seite der Z1-Richtung eine adsorptive Oberfläche 11b bereitgestellt, die von einem Kontaktabschnitt 21a (unten beschrieben) der Stabanordnung 2 kontaktiert wird. Diese adsorptive Oberfläche 11b ist im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche bereitgestellt, die sich in der A-Richtung orthogonal zur Z-Achsenrichtung erstreckt, und eine zugewandte Oberfläche 21b (unten beschrieben) der Stangenanordnung 2 ist der adsorptiven Oberfläche 11b in der Z-Achsenrichtung zugewandt. Die Aufnahme 11a erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung an der Seite der Richtung Z2. Ein Lager 4 zum korrekten Halten der Position der Stabanordnung 2 in der A-Achsenrichtung wird in der Seite der Richtung Z1 bezüglich der adsorptiven Oberfläche 11b des Lochs 11 eingeschoben. Die Ausgestaltung des röhrenförmigen festen Eisenkerns 1, der für ein Solenoid verwendet wird, wird untenstehend ausführlich beschrieben.
Die Stabanordnung 2 weist einen bewegbaren Eisenkern 21, der in A-Richtung breit ist, und einen stabförmigen Stab 22, der sich in Z-Achsenrichtung erstreckt, um den bewegbaren Eisenkern 21 zu durchdringen. Der bewegbare Eisenkern 21 hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahme 11a. Ferner ist der Kontaktabschnitt 21a, der die adsorptive Oberfläche 11b berührt, an der Endoberfläche (zugewandte Oberfläche 21b) des bewegbaren Eisenkerns 21 an der Seite der Richtung Z1 angeordnet. Ein direkter Kontakt zwischen der zugewandten Oberfläche 21b des bewegbaren Eisenkerns 21 und der adsorptiven Oberfläche 11b wird durch den Kontaktabschnitt 21a deutlich verringert oder verhindert. Ferner ist eine geneigte Oberfläche 21c umlaufend an einem Ende der zugewandten Oberfläche 21b des bewegbaren Eisenkerns 21 in der A-Richtung bereitgestellt. Diese geneigte Oberfläche 21c ist vorgesehen, um die Seite der Richtung Z1 des bewegbaren Eisenkerns 21 geringfügig zu verjüngen. Im Wesentlichen sind die gesamte adsorptiven Oberfläche 11b und im Wesentlichen die gesamte zugewandte Oberfläche 21b einander in Z-Achsenrichtung zugewandt. Somit ist es möglich, eine Anziehungskraft, die zwischen der adsorptiven Oberfläche 11b und der zugewandten Oberfläche 21b angreift, zu erhöhen.
Die Stabanordnung 2 ist aus einem nichtmagnetischen Material und einem Ferromagnet hergestellt. Beispielsweise ist der Stab 22 aus einem nichtmagnetischen Material (wie etwa SUS304) hergestellt, und der bewegbare Eisenkern 21 ist aus einem ferromagnetischen Karbonstahl (wie etwa SUM23) hergestellt.
Die hinteren Beschlagteile 3 sind mit der Aufnahme 11a verbunden und weisen ein Loch 3a auf, in das ein Ende des Stabs 22 der Stabanordnung 2 an der Seite der Richtung Z2 eingeschoben wird. In dem Loch 3a ist ferner ein Lager 4 angeordnet, so dass die Stabanordnung 2 drehbar um ihre Achse gelagert ist. Bei dem Proportionalsolenoid 100 kann es sein, dass das Lager 4 nicht bereitgestellt ist. Mittels Schweißen wird ein Ende der hinteren Beschlagteile 3 an der Seite der Richtung Z1 an ein Ende des röhrenförmigen, festen Eisenkerns 1, der für ein Solenoid verwendet wird, an der Seite der Richtung Z2 angefügt.
Bei dem Proportionalsolenoid 100 umgibt eine Spule 110b am Umfang einen Bereich des festen Eisenkerns 1, der zumindest einen Wärmebehandlungsbereich R aufweist. Ferner wird der feste Eisenkern 1 in einem Zustand befestigt, bei dem der feste Eisenkern 1 um einen vorgegebenen Spalt von der Spule 100b getrennt ist. Bei dem Hydraulikschalter 100a ist eine Feder (nicht gezeigt) angeordnet, die eine Drängungskraft in einer Z2-Richtung bezüglich der Stangenanordnung 2 erzeugt.
Bei dem hydraulischen Steuerventil, welches das Proportionalsolenoid 100 aufweist, wird der nachfolgende Betrieb durchgeführt. Zuerst durchfließt ein elektrischer Strom einer vorgegebenen Stärke die Spule 100b, so dass ein Magnetfeld einer vorgegebenen Stärke erzeugt wird. Von diesem Magnetfeld werden sowohl der feste Eisenkern 1 als auch der bewegbare Eisenkern 21 magnetisiert. In der Folge wirkt eine Anziehungskraft auf den bewegbaren Eisenkern 21, so dass der bewegbare Eisenkern 21 in einer Z1-Richtung zu dem festen Eisenkern 1 gezogen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie unten beschrieben, der feste Eisenkern 1 wärmebehandelt, so dass er einen halbmagnetischen Bereich 14 aufweist, in dem die Magnetisierung in einem schwachen Verlauf abnimmt, ähnlich einem festen Eisenkern (vgl. 7), bei dem ein magnetischer Bereich mittels spanabhebender Bearbeitung verringert wird, und somit zeigt die Anziehungskraft in der Z1-Richtung, die auf den bewegbaren Eisenkern 21 einwirkt, eine Anziehungskraftkurve mit einem flachen Bereich, in dem die Anziehungskraft ungeachtet der Position des bewegbaren Eisenkerns 21, entsprechend der Stärke des elektrischen Stroms, der die Spule 110b durchfließt, im Wesentlichen konstant ist. Somit kann in der Stabanordnung 2 in dem flachen Bereich eine Anziehungskraft proportional zur Stärke des elektrischen Stroms erzeugt werden, der durch die Spule 100b fließt.
In dieser Schrift gibt die Bezeichnung „die Anziehungskraftkurve ist im Wesentlichen konstant“ an, dass der Wert der Anziehungskraft innerhalb von ± 10% liegt. Ferner bezieht sich die Bezeichnung „flacher Bereich“ auf einen Bereich oder die Länge desselben, in dem eine Anziehungskraft an einer vorgegebenen Position (beispielsweise einer Position von 1,0 mm zur adsorptiven Oberfläche 11b in dem unten beschriebenen Beispiel) in dem flachen Bereich als Referenz-Anziehungskraft verwendet wird, und die Anziehungskraft liegt innerhalb von ± 10% der Referenz-Anziehungskraft.
Daher wird, wie in 1 gezeigt, die Stärke des elektrischen Stroms, der durch die Spule 100b fließt, derart geändert, dass eine Federkraft in der Z2-Richtung proportional zur Verlagerungsmenge der außerhalb des Proportionalsolenoids 100 bereitgestellten Feder die in der Z1-Richtung erzeugte Anziehungskraft ausgleicht, und somit kann sich die zugewandte Oberfläche 21b des bewegbaren Eisenkerns 21 an einer Position befinden, die von der adsorptiven Oberfläche 11b um einen vorgegebenen Abstand D in Z-Achsenrichtung beabstandet ist. Folglich wird das Vorstehausmaß des bewegbaren Eisenkerns 21 in dem Hydraulikschalter 100a derart geändert, dass die Höhe des Drucks (Hydraulikdruck) von Öl, das durch den Hydraulikschalter 100a strömt, geändert werden kann.
Das Proportionalsolenoid 100 gemäß dieser Ausführungsform kann zweckmäßig für Anwendungen genutzt werden, bei denen die Größe des Hydraulikdrucks von Hochdruck-Öl von 30 MPa oder mehr und 40 MPa oder weniger, und ferner beispielsweise 45 MPa oder weniger, geändert wird, und selbst wenn ein Zyklustest, bei dem wiederholt ein solcher Hochdruck angelegt wird, für eine Million Mal durchgeführt wird, das Solenoid nicht bricht. Der feste Eisenkern 1 des Proportionalsolenoids 100 der vorliegenden Erfindung weist ferner ein ausreichendes Zeitstandverhalten ohne Brechen auf, selbst wenn ein sehr hoher Druck von etwa 150 MPa aufgebracht wird.
(Struktur des festen Eisenkerns)
Die Struktur des röhrenförmigen festen Eisenkerns 1, der für ein Solenoid verwendet wird, wird ausführlich unter Bezugnahme auf die 3 und 4(a) bis 4(d) beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht des festen Eisenkerns 1 in der Z-Achsenrichtung, 4(a) ist eine vergrößerte Schnittansicht um den Wärmebehandlungsbereich R des festen Eisenkerns 1 (des festen Eisenkerns 1, der Solenoideigenschaften zeigt, die jeweils Verjüngungswinkeln θ von 60 Grad, 45 Grad und 30 Grad eines Vergleichsbeispiels entsprechen (einem Proportionalsolenoid, bei dem sich verjüngende Oberflächen eines magnetischen Abschnitts und eines nichtmagnetischen Abschnitts, die durch spanabhebende Bearbeitung gebildet wurden, miteinander stoßverbunden werden), in einer Aufsicht, 4(b) ist ein Schaubild, das die Magnetisierung von jedem festen Eisenkern 1 zeigt, der in 4 (a) gezeigt ist, 4(c) zeigt die Vickershärte (HV) des festen Eisenkerns 1, der Solenoideigenschaften zeigt, die einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad des Vergleichsbeispiels entsprechen, und 4(d) ist ein Schaubild, das Häufigkeitsverhältnis von jeder Struktur des festen Eisenkerns 1 zeigt, der Solenoideigenschaften zeigt, die einem Verjüngungswinkel von 45 Grad des Vergleichsbeispiels entsprechen.
Wie in den 3 und 4(a) bis 4(d) gezeigt, wird der feste Eisenkern 1 aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt, aufweisend einen magnetischen Bereich 12, der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist (α-Fe-Phase), bei der es sich um einen Ferromagneten handelt, einen nichtmagnetischen Bereich 13, der vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist (γ-Fe-Phase), bei der es sich um ein nichtmagnetisches Material handelt, sowie den halbmagnetischen Bereich 14, der zwischen dem magnetischen Bereich 12 und dem nichtmagnetischen Bereich 13 gebildet ist und eine Martensitstruktur (Ms-Phase) aufweist, bei der es sich um einen Ferromagneten handelt. Der magnetische Bereich 12 ist ein Bereich, der auf einfache Weise durch ein externes Magnetfeld magnetisiert werden kann, und der nichtmagnetische Bereich 13 ist ein Bereich, der kaum durch ein externes Magnetfeld magnetisiert werden kann. Eine Grenze 14a zwischen dem halbmagnetischen Bereich 14 und dem nichtmagnetischen Bereich 13 ist eine Position, bei der das Auftreten der Martensitstruktur in Z1-Richtung oder Z2-Richtung vom nichtmagnetischen Abschnitt 13 beginnt. Eine Grenze 14b zwischen dem halbmagnetischen Bereich 14 und dem magnetischen Bereich 12 ist eine Position, an der das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur gleich dem Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur wird. Das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur ist an der Seite des halbmagnetischen Bereichs 14 größer als an der Grenzseite 14b, und das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur ist an der Seite des magnetischen Bereich 12 größer als an der Grenze 14b. Die Position von jedem Bereich in 4(a) entspricht im Wesentlichen einem in 4(b) gezeigten Magnetisierungswert.
Der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Bereich 14 sind in dem Wärmebehandlungsbereich R vorgesehen, der an der Seite der Richtung Z1 (Seite der adsorptiven Oberfläche 11b) der Aufnahme 11 vorgesehen ist. Der magnetische Bereich 12 ist in einem anderen Bereich vorgesehen als der Wärmebehandlungsbereich R. Der Wärmebehandlungsbereich R ist an einer Position beabstandet in der Z2-Richtung von der adsorptiven Oberfläche 11b vorgesehen. Darüber hinaus ist der Wärmebehandlungsbereich ganzheitlich in der A-Richtung von der Innenoberfläche 11c des röhrenförmigen Eisenkerns 1 vorgesehen, der für ein Solenoid verwendet wird, zur Außenoberfläche 11d desselben. Wie oben beschrieben handelt es sich bei der Grenze 14b zwischen dem halbmagnetischen Bereich 14 und dem magnetischen Bereich 12 um die Position, an der das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur gleich dem Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur wird, die Martensitstruktur geringfügig in dem magnetischen Bereich 12 nahe der Grenze 14 vorhanden ist, und der magnetische Bereich 12 nahe der Grenze 14b von der Wärmebehandlung betroffen ist. Zum Zwecke der vereinfachten Beschreibung werden in dieser Schrift der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Bereich 14 als Wärmebehandlungsbereich R betrachtet. Ferner meint in dieser Beschreibung der Ausdruck, dass der magnetische Bereich 12 „vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist“, dass die meisten Bereiche, die nicht von der Wärmebehandlung betroffen sind, im Wesentlichen nur die Ferritstruktur beinhalten, und dass selbst in einem Abschnitt, der von der Wärmebehandlung betroffen ist, die Ferritstruktur 50% oder mehr beträgt. Ferner gibt der Ausdruck, dass der nichtmagnetische Abschnitt 13 „vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist“, an, dass der nichtmagnetische Bereich 13 im Wesentlichen die Austenitstruktur aufweist, und dass keine Ferritstruktur oder Martensitstruktur vorhanden ist.
Der magnetische Bereich 12, der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Bereich 14 sind durchgehend und einstückig entlang der Z-Achsenrichtung im selben festen Eisenkern 1 ohne Fügeabschnitte gebildet. Das bedeutet, dass der magnetische Bereich 12, der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Bereich 14 durchgehend und einstückig ohne das Durchführen einer Fügeverarbeitung wie etwa Schweißen oder Löten ausgebildet werden. Die Wärmebehandlung mittels Hochfrequenzerhitzen wird an dem Verbundmagnetmaterial, der den festen Eisenkern 1 darstellt, durchgeführt, und kann den magnetischen Bereich 12, der vorwiegend die Ferritstruktur aufweist, und den nichtmagnetischen Bereich 13 bilden, der vorwiegend die Austenitstruktur aufweist, bilden, so dass der magnetische Bereich 12, der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Bereich 14 durchgehend und einstückig ausgebildet werden. In der Folge hat der feste Eisenkern 1 gemäß dieser Ausführungsform ein ausreichendes Zeitstandverhalten, anders als ein fester Eisenkern mit Fügeabschnitten, selbst wenn das Proportionalsolenoid 100 für Anwendungen genutzt wird, bei denen die Größe des Hydraulikdrucks von Hochdruck-Öl von 30MPa oder mehr geändert wird. Darüber hinaus wird zwischen dem magnetischen Bereich 12 und dem halbmagnetischen Bereich 14 keine aus dem Auftragsschweißen oder dergleichen resultierende Verbindung an einem Grenzbereich gebildet, und somit ist es möglich, Veränderungen der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Verbindung zu verringern oder zu verhindern. Die konkrete Zusammensetzung des Verbundmagnetmaterials, das den festen Eisenkern 1 darstellt, wird unten beschrieben.
Ein Paar halbmagnetischer Bereiche 14 ist derart gebildet, um den nichtmagnetischen Bereich 13 in Z-Achsenrichtung sandwichartig zu umschließen. Das bedeutet, dass der halbmagnetische Bereich 14 einen ersten halbmagnetischen Bereich 14c, der sich an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b bezüglich des nichtmagnetischen Bereichs 13 befindet, und einen zweiten halbmagnetischen Bereich 14d aufweist, der sich an der Seite gegenüberliegend der adsorptiven Oberfläche 11b bezüglich des nichtmagnetischen Bereichs 13 befindet. Ein Paar magnetischer Bereiche 12 sind derart gebildet, um den nichtmagnetischen Bereich 13 und den halbmagnetischen Bereich 14 (Wärmebehandlungsbereich R) in der Z-Achsenrichtung sandwichartig zu umschließen. Das bedeutet, dass der magnetische Bereich 12 einen ersten magnetischen Bereich 12a, welcher die adsorptive Oberfläche 11b aufweist und sich an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b bezüglich des ersten halbmagnetischen Bereichs 14c befindet, und einen zweiten halbmagnetischen Bereich 12b aufweist, der sich an der Seite gegenüberliegend der adsorptiven Oberfläche 11b bezüglich des zweiten halbmagnetischen Bereichs 14d befindet. Die Wärmeleitung ist in Z-Achsenrichtung abhängig von der Form des festen Eisenkerns 1 zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung verscheiden, und somit ist es nicht unbedingt notwendig, dass die jeweiligen Bereiche in Z-Achsenrichtung strukturell symmetrisch gebildet werden. Beispielsweise können sich die Abstände L1 (unten beschrieben) an der Seite der Z1-Richtung und der Seite der Z2-Richtung voneinander unterscheiden, während Abstände L2 (unten beschrieben) an der Seite der Z1-Richtung und der Seite der Z2-Richtung voneinander verschieden sein können. Unter dem ersten magnetischen Bereich 12a, dem ersten halbmagnetischen Bereich 14c, dem zweiten magnetischen Bereich 12b, und dem zweiten halbmagnetischen Bereich 14d sind nur der erste magnetische Bereich 12a und der erste halbmagnetische Bereich 14c vorwiegend in Solenoideigenschaften (Anziehungskraftkurve) involviert, die für das Proportionalsolenoid 100 erforderlich sind.
Wie in 4(c) gezeigt, wird der feste Eisenkern derart bereitgestellt, dass die Härteverteilung von Bereich zu Bereich variiert, und konkret die Vickershärte (HV) im Bereich von 200 ≦ HV ≦ 600 liegt. Ferner wird der feste Eisenkern 1 derart hergestellt, dass in dem magnetischen Bereich 12 und dem nichtmagnetischen Bereich 13 die Vickershärte (HV) 200 ^ HV ≦ 300 beträgt, und in dem halbmagnetischen Bereich 14 das lokale Maximum der Vickershärte (HV) 400 ≦ HV ≦ 600 beträgt.
Bei dieser Ausführungsform hat der halbmagnetische Bereich 14 (der erste halbmagnetische Bereich 14c und der zweite halbmagnetische Bereich 14d) einen derart sanften magnetischen Gradienten, dass die Magnetisierung von nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 (dem ersten magnetischen Bereich 12a und dem zweiten magnetischen Bereich 12b) zunimmt. Ferner hat, wie in 4 (c) gezeigt, der halbmagnetische Bereich 14 einen Härtegradienten derart, dass die Härte vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs des halbmagnetischen Bereichs 14 zunimmt. Dies zeigt, dass das Häufigkeitsverhältnis der Austenitstruktur, die eine verhältnismäßig geringe Härte hat (Vickershärte (HV) von etwa 200 bis 300) als mechanischer Härte abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur, die eine verhältnismäßig hohe Härte (Vickershärte(HV) von etwa 400 oder mehr) hat, zunimmt. Der halbmagnetische Bereich 14 hat einen Härtegradienten derart, dass die Härte vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 an der Seite des magnetischen Bereichs 12 des halbmagnetischen Abschnitts 14 abnimmt. Dies zeigt, dass das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur mit verhältnismäßig hoher Härte abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur mit einer verhältnismäßig geringen Härte (Vickershärte (HV) von etwa 200 bis 300 zunimmt. Das bedeutet, dass der halbmagnetische Bereich 14 einen Härtegradienten derart hat, dass die Härte vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt, das lokale Maximum der Vickershärte (HV) 400 oder mehr erreicht, und die Härte dann abnimmt.
Die obige Veränderung der Vickershärte HV untermauert die nachfolgende Beschreibung der Häufigkeitsverhältnisse der Strukturen. Das bedeutet, dass wie in 4(d) gezeigt, an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs des halbmagnetischen Bereichs 14, das Häufigkeitsverhältnis der nichtmagnetischen Austenitstruktur (γ-FE-Phase) vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der ferromagnetischen Martensitstruktur (Ms-Phase) vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt. An der Seite des magnetischen Bereichs 12 des halbmagnetischen Bereichs 14 nimmt das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 ab, und das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur (α-Fe-Phase), das ferromagnetischer ist als die Martensitstruktur, nimmt vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zu. Dies zeigt an, dass das lokale Maximum des Häufigkeitsverhältnisses der Martensitstruktur in dem halbmagnetischen Bereich 14 vorhanden ist. Aufgrund dieser Strukturgestaltung, bei der die nichtmagnetische Austenitstruktur zu der Ferritstruktur geändert wird, während die Martensitstruktur im Übermaß vorhanden ist, hat der halbmagnetische Bereich 14 einen derart sanften magnetischen Gradienten, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt, wie in 4(b) gezeigt ist. In der Folge kann in dem halbmagnetischen Bereich 14 die Magnetisierung entsprechend einem Bereich gebildet werden, in dem die sich verjüngende Oberfläche aus dem Stand der Technik gebildet wird. Der halbmagnetische Bereich 14 wird zweckmäßig derart geändert, dass das Proportionalsolenoid 100 gemäß dieser Ausführungsform im Wesentlichen die gleichen Solenoideigenschaften (Anziehungskraftkurve) erzielen kann wie jene des Proportionalsolenoids des Vergleichsbeispiels, bei dem die sich verjüngenden Oberflächen des magnetischen Abschnitts, die durch spanabhebende Bearbeitung gebildet wurden, miteinander stoßverbunden werden.
Die Menge von Karbiden in jeder Struktur ist folgendermaßen. Wie unten beschrieben enthält das Verbundmagnetmaterial, das den festen Eisenkern 1 darstellt (ein unten beschriebenes, röhrenförmiges Element 101) vor der Wärmebehandlung 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an Kohlenstoff. 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an Kohlenstoff wird in der Ferritstruktur nur geringfügig gelöst, und somit ist in dem magnetischen Bereich 12, der wie unten beschrieben nicht im Wesentlichen mit Wärme mittels Hochfrequenzerhitzen beaufschlagt wurde, Kohlenstoff, der nicht ausreichend aufgelöst wurde, als Karbide vorhanden, und es wird eine große Menge von Karbiden detektiert. In einem Bereich hingegen, der mittels Hochfrequenzerhitzen mit Wärme beaufschlagt wird, werden Karbide (Kohlenstoff) in der Struktur gelöst, um eine Austenitstruktur zu bilden, und somit ist in dem nichtmagnetischen Bereich 13 kein oder nur sehr wenig Karbid vorhanden. In der Martensitstruktur wird ein Teil des Kohlenstoffs gelöst, und der Rest wird als Karbide angelagert. Der halbmagnetische Bereich 14 hat daher weniger Karbide als der magnetische Bereich 12 und mehr Karbide als der nichtmagnetische Bereich 13. Das bedeutet, dass die Karbide, die in dem halbmagnetischen Bereich 14 vorhanden sind, der die Ferritstruktur, die Martensitstruktur und die Austenitstruktur aufweist, mehr sind als die Karbide, die in dem nichtmagnetischen Bereich 13 vorhanden sind, der vorwiegend die Austenitstruktur aufweist, und weniger sind als die Karbide, die in dem magnetischen Bereich 12 vorhanden sind, der vorwiegend die Ferritstruktur aufweist. Ferner gibt die vorgenannte Strukturausgestaltung, bei der das lokale Maximum der Martensitstruktur in dem halbmagnetischen Bereich 14 vorhanden ist, an, dass die Karbide, die in dem halbmagnetischen Bereich 14 vorhanden sind, schrittweise vom magnetischen Bereich 12 hin zu nichtmagnetischen Bereich 13 abnehmen.
Der halbmagnetische Bereich 14 ist derart eingerichtet, dass ein Abstand L1 zwischen der Mitte O des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung und ein Ende (Begrenzung 14a) des halbmagnetischen Bereichs 14 an der Seite des magnetischen Bereichs von der Innenoberfläche 11c hin zur Außenoberfläche 11d zunimmt. Ferner ist der halbmagnetische Bereich 14 derart eingerichtet, dass ein Abstand L2 zwischen der Mitte O des nicht-magnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung und ein Ende (Grenze 14b) des halbmagnetischen Bereichs 14 an der Seite des magnetischen Bereichs 12 von der Innenoberfläche 11c hin zur Außenoberfläche 11d zunimmt.
Wenn ein durch die Begrenzung 14a zwischen dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 und der Innenoberfläche 11c des festen Eisenkerns 1 definierter Winkel θx ist (was im Wesentlichen dem Verjüngungswinkel θ des herkömmlichen Proportionalsolenoids entspricht) hat der Winkel θx eine kleine Korrelation mit der Größe des Verjüngungswinkels θ des Proportionalsolenoids des Vergleichsbeispiels, der die entsprechenden Solenoideigenschaften hat. Hingegen haben die Abstände L1, die dem Abstand des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung entsprechen, zweckmäßig eine Korrelation mit dem Verjüngungswinkel θ des Proportionalsolenoids des entsprechenden Vergleichsbeispiels. Konkret neigen die Abstände L1, die dem Abstand des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung entsprechen, dazu, abzunehmen, sobald der Verjüngungswinkel θ des entsprechenden Vergleichsbeispiels zunimmt. Ferner ist an einer von der adsorptiven Oberfläche 11b beabstandeten Position der halbmagnetische Bereich 14 gebildet. Das bedeutet, das Ende (Grenze 14b) des halbmagnetischen Bereichs 14 auf der Seite der Z1-Richtung befindet sich an der Position, die von der adsorptiven Oberfläche 11b in Z-Achsenrichtung beabstandet ist.
(Zusammensetzung des Verbundmagnetmaterials)
Die Zusammensetzung des Verbundmagnetmaterials, das den röhrenförmigen festen Eisenkern 1 darstellt, der für ein Solenoid verwendet wird, wird nun beschrieben.
Das Verbundmagnetmaterial, das den festen Eisenkern 1 darstellt, ist eine Eisenlegierung, die 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C enthält. Das Verbundmagnetmaterial, das den festen Eisenkern 1 darstellt, ist bevorzugt eine Eisenlegierung, die 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C, 0,1 Massen-% oder mehr und 3 Massen-% der weniger an Si (Silizium), 0,1 Massen-% oder mehr und 4 Massen-% oder weniger an Mn (Mangan), 4 Massen-% oder weniger an Nic (Nickel), 4 Massen-% oder mehr und 20 Massen-% oder weniger an Cr (Chrom), 2 Massen-% oder weniger an Al (Aluminium), einen Fe-Rest (Eisen) und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Ferner bevorzugt ist das Verbundmagnetmaterial eine Eisenlegierung, die 0,30 Massen-% oder mehr und 1,20 Massen-% oder weniger an C, 0,10 Massen-% oder mehr und 3,0 Massen-% oder weniger an Si (Silizium), 0,10 Massen-% oder mehr und 4,0 Massen-% oder weniger an Mn (Mangan), 4,0 Massen-% oder weniger an Ni (Nickel), 4,0 Massen-% oder mehr und 20,0 Massen-% oder weniger an Cr (Chrom), 2,0 Massen-% oder weniger an Al (Aluminium), einen Rest Fe (Eisen) und unvermeidbare Verunreinigungen enthält. Nachfolgend bezeichnet der Prozentsatz „%“ des Gehalts eines Elements Massenprozent.
C: 0,30 % oder mehr und 1,20 % oder weniger
C ist ein wirksames Element zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 13 als Austenit-bildendes Element. Beträgt C weniger als 0,30 %, ist es schwierig, den nichtmagnetischen Bereich 13 auszubilden. Wenn C 1,20 % übersteigt, nimmt die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) ab. Somit ist der prozentuale Gehalt von C 0,30 % oder mehr und 1,20 % oder weniger.
Si: 0,10% oder mehr und 3,0% oder weniger
Si ist ein Element, das Wirkungen zum Verbessern der weichmagnetischen Eigenschaften und zum Verringern der Koerzivität in dem Verbundmagnetmaterial hat. Ist Si kleiner als 0,10 % ist die Wirkung zum Verbessern der weichmagnetischen Eigenschaften klein, und wenn Si 3,0 % übersteigt, nimmt die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) ab. Somit beträgt der Gehalt an Si bevorzugt 0,10 % oder mehr und 3,0 % oder weniger. Ein ferner bevorzugter Bereich des prozentualen Gehalts an Si beträgt 0,30 % oder mehr und 2,5 % oder weniger.
Mn: 0,10 % oder mehr und 4,0 % oder weniger
Mn ist ein wirksames Element zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 13 als Austenit-bildendes Element. Ist Mn kleiner als 0,10 %, ist die Wirkung zur Bildung des nichtmagnetischen Bereichs 13 klein, und wenn Mn 4,0 % übersteigt, nimmt die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) ab. Somit beträgt der prozentuale Gehalt an Mn bevorzugt 0,10 % oder mehr und 4,0 % oder weniger.
Ni: 4,0 % oder weniger
Ni ist ein wirksames Element zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 13 als Austenit-bildendes Element. Wenn Ni 4,0 % übersteigt, nimmt die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) deutlich ab. Somit beträgt der prozentuale Gehalt an Ni bevorzugt 4,0 % oder weniger. Ni ist verhältnismäßig teuer, und somit kann es sein, dass es nicht in dem Verbundmagnetmaterial enthalten ist.
Cr: 4,0 % oder mehr und 20,0 % oder weniger
Cr ist ein Element, das Wirkungen zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit des Verbundmagnetmaterials und des Erhöhens der elektrischen Widerstandskraft hat. Cr hat ferner eine Wirkung zum Stabilisieren der Austenitstruktur des nichtmagnetischen Bereichs 13. Beträgt Cr weniger als 4,0 %, sind die Wirkungen zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit, zum Erhöhen der elektrischen Widerstandskraft und zum Stabilisieren der Austenitstruktur klein. Wenn Cr 20,0 % übersteigt, nimmt die Sättigungsmagnetisierung des Verbundmagnetmaterials deutlich ab, und die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) nimmt ab. Somit beträgt der prozentuale Gehalt an Cr bevorzugt 4,0 % oder mehr und 20,0 % oder weniger.
Al: 2,0 % oder weniger
Al ist ein Element, das Wirkungen zum Verbessern der weichmagnetischen Eigenschaften und zum Verringern der Koerzivität in dem Verbundmagnetmaterial hat. Wenn Al 2,0% übersteigt, bilden sich Einschlüsse bzw. Inklusionen, und die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials (fester Eisenkern 1) nimmt ab. Somit beträgt der prozentuale Gehalt an Al bevorzugt 2,0 % oder weniger. Al bildet wie oben beschrieben Einschlüsse und somit kann es sein, dass Al nicht in dem Verbundmagnetmaterial enthalten ist.
Unvermeidbare Verunreinigungen
Die unvermeidbaren Verunreinigungen umfassen Elemente wie P (Phosphor), S (Schwefel), O (Sauerstoff) und N (Stickstoff). Diese Verunreinigungselemente können jeweils in einem Bereich von 0,1 % oder weniger als Bereich enthalten sein, der die magnetischen Eigenschaften und die Bearbeitbarkeit des Verbundmagnetmaterials nicht beeinflusst.
(Verfahren zur Herstellung des Verbundmagnetmaterials)
Es wird nun in Kurzform ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmagnetmaterials beschrieben, das den festen Eisenkern 1 ausbildet.
Die Rohmaterialien, die derart eingewogen wurden, dass die in dem obigen Zusammensetzungsbereich liegen, werden mittels Vakuum gelöst, und dann mithilfe eines Formwerkzeug gegossen, um einen Stahlbarren herzustellen. Dann wird der Stahlbarren auf eine vorgegebene Temperatur (etwa 1.000 °C) erhitzt und geschmiedet, und wird dann auf ein vorgegebene Temperatur (etwa 1.00°C) erhitzt und warmgewalzt. Somit wird ein warmgewalztes Material mit einer vorgegebenen Dicke erzeugt. Dann wird das warmgewalzte Material poliert und gereinigt, und dann beispielsweise in einer Inertgashülle geglüht (etwa 900°C). Schlussendlich wird ein Kaltwalzen durchgeführt, um ein stabförmiges Verbundmagnetmaterial zu erzeugen, das vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist.
(Verfahren zum Herstellen des Proportionalsolenoids)
Ein Verfahren zur Herstellung des Proportionalsolenoids 100 wird nun unter Bezugnahme auf die 1 und 4 bis 6 beschrieben.
Zunächst wird, wie in 5 gezeigt, ein röhrenförmiges Element 101 mithilfe des vorgenannten, stabförmigen Verbundmagnetmaterials hergestellt. An diesem Punkt wird der Wärmebehandlungsbereich R (vgl. 4) nicht in dem röhrenförmigen Element 101 gebildet, und das gesamte röhrenförmige Element 101 weist vorwiegend eine Ferritstruktur auf.
Als in 6 gezeigte Erwärmungsstufe wird eine Hochfrequenz-Induktionserwärmungseinrichtung 102 genutzt, um an dem röhrenförmigen Element 101 eine Hochfrequenz-Wärmebehandlung durchzuführen. Die Hochfrequenz-Induktionserwärmungseinrichtung 102 weist eine Hochfrequenz-Beaufschlagungseinheit 102a, eine Hochfrequenzspule 102b, eine Drehbühne 102c, eine Befestigungs-Spanneinrichtung 102d, und ein Strahlungsthermometer 102e auf. Die Hochfrequenz-Beaufschlagungseinheit 102a hat eine Funktion zum Steuern der Stärke von Wechselstrom, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt. Die Drehbühne 102 c hat eine Funktion zur Rotation um eine Drehachse mit einer vorgegebenen Drehzahl. Die Befestigungs-Spanneinrichtung 102d hat eine Funktion zum Befestigen des röhrenförmigen Elements 101 an der Drehbühne 102c.
Das Strahlungsthermometer 102e hat eine Funktion zum Messen der Temperatur eines wärmebehandelten Abschnitts auf kontaktlose Weise. Um eine exakte Temperaturmessung mithilfe des Strahlungsthermometers 102e durchzuführen, ist es bevorzugt eine Schwarzkörperfarbe (wie etwa JSC3, hergestellt von der Japan Sensor Corporation) auf die Außenoberfläche des röhrenförmigen Elements 101 aufgetragen. Ferner ist es bevorzugt, das Strahlungsthermometer 102e zuvor zu kalibrieren, indem die Temperatur mithilfe eines Thermoelements, das in der Lage ist, die Temperatur genauer zu messen, und des Strahlungsthermometers 102e gemessen wird und die Temperaturdaten des Thermoelements und die Temperaturdaten des Strahlungsthermometers 102e vergleichen werden (wenn die Temperatur von dem Thermoelement gemessen wird, kann das röhrenförmige Element 101 nicht gedreht werden). Somit ist es möglich, die exakte Temperatur auf kontaktlose Weise mittels des Strahlungsthermometers 102e zu messen. Ferner ist es möglich, die Temperatur des wärmebehandelten Abschnitts durch Bestätigen des Wärmeverhaltens des röhrenförmigen Elements 101 mit thermischer Analyse mittels einer Simulation zu messen.
Als konkretes Hochfrequenz-Erhitzungsverfahren wird zunächst das röhrenförmige Element auf der Drehbühne 102c derart platziert, dass eine Richtung, in der sich eine Drehachse erstreckt, mit der Z-Achsenrichtung zusammenfällt, in der sich das röhrenförmige Element 101 erstreckt. Dann wird das röhrenförmige Element durch die Befestigungs-Spanneinrichtung 102d an der Drehbühne 102c befestigt.
Danach wird die Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet, dass sie eine Erwärmungsposition H (ein Bereich, der der Hochfrequenzspule 102b zugewandt ist) des röhrenförmigen Elements 101, das einen Abschnitt R1 zum Ausbilden eines nichtmagnetischen Bereichs aufweist, umlaufend umgibt. Die Dicke h der Hochfrequenzspule 102b in der Z-Achsenrichtung kann zweckmäßig entsprechend den Abmessungen des Wärmebehandlungsbereichs R und des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs in der Z-Achsenrichtung gewählt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet, dass eine adsorptive Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101 und ein Ende der Hochfrequenzspule 102b an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b (Seite der Richtung Z1) in Z-Achsenrichtung voneinander getrennt sind. Dementsprechend kann der Umfang (ein Abschnitt, in dem der halbmagnetische Bereich 14 gebildet wird) des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs, in dem sich das Ende der Hochfrequenzspule 192b befindet, von der adsorptiven Oberfläche 11b beabstandet sein, und somit kann der magnetische Bereich 12 zwischen dem halbmagnetischen Bereich 14 und der adsorptiven Oberfläche 11b sichergestellt werden. In der Folge kann in dem Proportionalsolenoid 100 eine Anziehungskraftkurve erhalten werden, in der ein flacher Bereich gebildet ist.
Konkret wird die Hochfrequenzspule 102b bevorzugt derart angeordnet, dass ein Abstand t zwischen der adsorptiven Oberfläche 11b und einem Ende der Hochfrequenzspule 102b an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b 1 mm oder mehr und 3 mm oder weniger beträgt und die Hochfrequenzspule 102b wird ferner derart angeordnet, dass der Abstand t 1,5 mm oder mehr und 2,5 mm oder weniger beträgt. Die Mitte O1 der Hochfrequenzspule 102b in der Z-Achsenrichtung ist die Mitte der Erwärmungsposition H in der Z-Achsenrichtung, die von der Hochfrequenzspule 102b erwärmt wird. Beispielsweise wenn die Dicke h 10 mm beträgt befindet sich die Mitte der Erwärmungsposition an einer von der adsorptiven Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101 um einen Abstand d von 6 mm oder mehr und 8 mm oder weniger entfernten Position, und befindet sich ferner bevorzugt an einer Position, die um einen Abstand D von 6,5 mm oder mehr und 7,5 mm oder weniger entfernt ist.
Der Wärmebehandlungsbereich R ist ein Bereich, der in Z-Achsenrichtung geringfügig größer ist als die Erwärmungsposition H, wohingegen der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs in Z-Achsenrichtung kleiner ist als die Erwärmungsposition H, und diese Positionen können durch Ändern der Erwärmungsposition H (Bewegen der Erwärmungsposition H in der Z-Achsenrichtung) geändert werden. Somit kann die Positionsbeziehung zwischen der Stabanordnung 2 (bewegbarer Eisenkern 21) und dem magnetischen Bereich 12, dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 variiert werden. In der Folge wird die Erwärmungsposition H derart geändert, dass es möglich ist, die Größe der Reichweite (Solenoideigenschaften) des flachen Bereichs der Anziehungskraftkurve in dem Proportionalsolenoid 10 zu ändern.
Dann wird, während das röhrenförmige Element 101 mit der vorgegebenen Drehzahl (beispielsweise 200 UpM) von der Drehbühne 102c gedreht wird, ein Wechselstrom veranlasst, durch die Hochfrequenzspule 102b zu fließen, mit einer vorgegebenen Stromstärke und Frequenz. Somit werden der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs und die Umgebung (Erwärmungsposition H) rasch von außerhalb des röhrenförmigen Elements 101 erhitzt (Erwärmungsschritt). Zu diesem Zeitpunkt handelt es sich bei der Frequenz beispielsweise um eine hohe Frequenz von 40 kHz oder mehr und 80 kHz oder weniger. Ferner ist die Stärke von Wechselstrom, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, derart geändert, dass eine Erwärmungsgeschwindigkeit zumindest in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 100°C/Sekunde oder mehr (bevorzugt 150°C/Sekunde oder mehr) und 250°C/Sekunde oder weniger (bevorzugt 200°C/Sekunde oder weniger) beträgt.
Im Bereich der oben beschriebenen Erwärmungsgeschwindigkeit ist es leicht, eine instabile Struktur zu bilden, in der Karbide verbleiben, zusätzlich zu einer nichtmagnetischen Austenitstruktur, durch die Wärmebehandlung an der Seite, an der die Erwärmungsgeschwindigkeit niedrig ist. Das bedeutet, dass der halbmagnetische Bereich 14 auf einfache Weis durch rasches Abkühlen nach der Wärmebehandlung gebildet wird, und dass der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) mit einer Anziehungskraftkurve, bei der die Reichweite des flachen Bereichs klein ist, auf einfache Weise erhalten werden kann. Konkret wird in dem Fall einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 100°/Sekunde oder mehr und 170°/Sekunde oder weniger, ein Proportionalsolenoid 100, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel von θ oder weniger als 45 Gad entspricht, auf einfache Weise erhalten.
An der Seite, an der die Erwärmungsgeschwindigkeit hoch ist, ist es schwierig, durch die Wärmebehandlung zusätzlich zu einer Austenitstruktur eine instabile Struktur zu bilden, in der Karbide verbleiben. Das bedeutet, dass der halbmagnetische Abschnitt 14 nicht einfach durch schnelles Abkühlen nach der Wärmebehandlung gebildet werden kann, und dass der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100), der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Spanne des flachen Bereichs groß ist, auf einfache Weise erhalten wird. Konkret wird im Falle einer Erwärmungsgeschwindigkeit von mehr als 170°C/Sekunde und 250°C/Sekunde oder weniger auf einfache Weise ein Proportionalsolenoid 100 erhalten, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad entspricht.
In dieser Schrift kann anstelle der Formulierung, dass es leicht ist, zusätzlich zu einer nichtmagnetischen Austenitstruktur durch Wärmebehandlung eine instabile Struktur zu bilden, in der Karbide verbleiben und der halbmagnetische Bereich 14 auf einfache Weise durch rasches Abkühlen nach der Wärmebehandlung gebildet wird, die einfache Formulierung verwendet werden, dass der halbmagnetische Bereich 14 auf einfache Weise gebildet werden kann. Ferner werden die Eigenschaften des Proportionalsolenoids der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf den Verjüngungswinkel θ des herkömmlichen Proportionalsolenoids (Vergleichsbeispiel) erörtert, dies bedeutet jedoch nur, dass die Solenoideigenschaften einem herkömmlichen Proportionalsolenoid entsprechen, das einen vorgegebenen Verjüngungswinkel θ hat. Das bedeutet, dass dies nicht bedeutet, dass der Winkel θx (vgl. 4), der von der Grenze zwischen dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 und der Innenoberfläche 11c des festen Eisenkerns 1 definiert wird (Vgl. 4), und ein Winkel θy, der von einer Grenze zwischen dem halbmagnetischen Bereich 14 und dem magnetischen Bereich 12 und der Innenoberfläche 11 des festen Eisenkerns 1 definiert wird (vgl. 4), in dem Proportionalsolenoid 100 der vorliegenden Erfindung die gleichen sind wie der Verjüngungswinkel θ des entsprechenden herkömmlichen (Vergleichsbeispiel) Proportionalsolenoids.
In dem Erwärmungsschritt wird der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs R1 (Erwärmungsposition H) erwärmt, bis eine Erwärmungstemperatur in dem Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs R1 1.000°C oder höher und 1.300 °C oder weniger erreicht. Es ist einfach, den halbmagnetischen Bereich 14 an der Seite zu bilden, an der die Erwärmungstemperatur in der Erwärmungstemperaturspanne höher ist, und somit wird der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Erstreckung des flachen Bereichs auf einfache Weise erhalten wird. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Proportionalsolenoid 100, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von weniger als 45 Grad entspricht, auf einfache Weise erhalten werden kann. Darüber hinaus ist es schwierig, den halbmagnetischen Bereich 14 an der Seite zu bilden, in dem die Erwärmungstemperatur niedriger ist, und somit wird auf einfache Weise der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Erstreckung des flachen Bereichs groß ist. Das bedeutet beispielsweise, dass auf einfache Weise ein Proportionalsolenoid 100 erhalten wird, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid entspricht, das einen Verjüngungswinkel θ von 45 Grad oder mehr hat.
Dann wird, nachdem die Erwärmungstemperatur in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 1.000°C oder mehr und 1.300°C oder weniger erreicht hat, der erwärmte Zustand des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs (Erwärmungsposition H) für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger gehalten (Halteschritt). Zum zuverlässigen Leiten von Wärme in der Dickenrichtung (Radialrichtung) des röhrenförmigen Elements 101 und zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs 13 beträgt die Haltezeit bevorzugt 10 Sekunden oder mehr und ferner bevorzugt mehr als 10 Sekunden. Zum zuverlässigen deutlichen Verringern oder Verhindern der Wärmeleitung an einen Abschnitt (einen Abschnitt, in dem sich der magnetische Bereich 12 befindet) ausgenommen den Wärmebehandlungsbereich R beträgt die Haltezeit bevorzugt 15 Sekunden oder weniger. Es ist leicht, den halbmagnetischen Bereich 14 an der Seite auszubilden, an der die Haltezeit in der Haltezeitspanne länger ist, und somit wird auf einfache Weise der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Erstreckung des flachen Bereichs klein ist. Das bedeutet, dass auf einfache Weise ein Proportionalsolenoid 100 erhalten wird, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von weniger als 45 Grad entspricht. Ferner ist es schwierig, den halbmagnetischen Bereich 14 an der Seite zu bilden, auf der die Haltezeit kürzer ist, und somit wird auf einfache Weise der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Erstreckung des flachen Bereichs groß ist. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Proportionalsolenoid 100 erhalten wird, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad oder mehr entspricht.
Bei dem in 6 gezeigten Halteschritt wird bevorzugt, die Stärke von Wechselstrom, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, derart zu ändern, dass der Haltetemperaturgradient, zumindest des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs, innerhalb eines Haltetemperaturgradienten-Bereichs von -20°C/Sekunde oder mehr und 5°C/Sekunde oder weniger liegt. Es wird ferner bevorzugt, die Stärke von Wechselstrom, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, derart zu ändern, dass der Haltetemperaturgradient, zumindest des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs, innerhalb eines Haltetemperaturgradienten-Bereichs -15°C/Sekunde oder mehr und 0°C/Sekunde oder weniger liegt. Es wird ferner bevorzugt, die Stärke von Wechselstrom, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, derart zu ändern, dass der Haltetemperaturgradient, zumindest des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs, innerhalb eines Haltetemperaturgradienten-Bereichs von -10°C/Sekunde oder mehr und 0°C/Sekunde oder weniger liegt.
Die Stärke an Wechselstrom, der beim Halteschritt durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, ist kleiner als die Stärke von Wechselstrom, der beim Erwärmungsschritt durch die Hochfrequenzspule 102b fließt. Wird der Haltetemperaturgradient nahe an 0°C/Sekunde (oder 5°c/Sekunde) gebracht, wird auf einfache Weise der halbmagnetische Bereich 14 gebildet, und somit wird auf einfache Weise der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, bei der die Erstreckung des flachen Bereichs klein ist. Das bedeutet, dass auf einfache Weise ein Proportionalsolenoid 100 erhalten wird, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von beispielsweise weniger als 45 Grad hat. Wenn der Haltetemperaturgradient verringert wird (näher an -10°C/Sekunde oder -20°C/Sekunde gebracht wird), ist es nicht leicht, den halbmagnetischen Bereich 14 zu bilden, und somit wird auf einfache Weise der feste Eisenkern 1 (Proportionalsolenoid 100) erhalten, der eine Anziehungskraftkurve hat, in der die Erstreckung des flachen Bereichs groß ist. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Proportionalsolenoid 100 erhalten wird, das einem herkömmlichen Proportionalsolenoid mit einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad oder mehr entspricht. Obgleich ein Beispiel, bei dem die Stärke von elektrischem Strom wie unten beschrieben verändert wird, als Mittel zum Steuern des Haltetemperaturgradienten beschrieben wird, kann der Haltetemperaturgradient auch dadurch gesteuert werden, indem Kühlwasser, das eine angepasste Strömungsrate oder dergleichen hat, während dem Erwärmen des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Abschnitts des röhrenförmigen Elements 101, beispielsweise zusätzlich zum Verändern der Stärke von elektrischen Strom, veranlasst wird, im Inneren des röhrenförmigen Elements 101 zu strömen.
Durch die oben beschriebene Wärmebehandlung wird die ferromagnetische Ferritstruktur in eine Austenitstruktur in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs überführt, und dann werden die Karbide, die in dem Verbundmagnetmaterial enthalten sind, vollständig in der Austenitstruktur gelöst. Diese Austenitstruktur ist temperaturstabil, und somit wird eine nichtmagnetische Austenitstruktur in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs stabil gebildet. Ferner wird im Umfang Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs (dem Umfang des nichtmagnetischen Bereichs 13; Positionen, die in 4 mit „I“ bezeichnet sind) zusätzlich zu der nichtmagnetischen Austenitstruktur, eine instabile Struktur gebildet, in der Karbide verbleiben (vorwiegend M₂₃ C₆ , bei denen M ein Metall ist, welches das Verbundmagnetmaterial bildet, wie etwa Fe). In der Umgebung des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs ist die Menge an Wärmeleitung groß, und somit nimmt die Menge instabiler Strukturbildung ab. Hingegen nimmt die Menge an Wärmeleitung mit zunehmendem Abstand vom Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs ab, und das Ausmaß einer Bildung instabiler Strukturen nimmt zu.
An Positionen hingegen, die von dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs beabstandet sind (Positionen, die in 4 mit „II“ bezeichnet werden), wird keine stabile Austenitstruktur gebildet, und es wird nur eine instabile Struktur gebildet. Ferner wird an Positionen, die weiter von dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs beabstandet sind (Positionen, die in 4 mit „III“ bezeichnet werden), die Wärme des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs nicht ausreichend geleitet, und es wird nur teilweise eine instabile Struktur gebildet, wohingegen die Ferritstruktur in dem restlichen Abschnitt verbleibt. Ferner kommt es an Positionen, die sich in ausreichender Entfernung zum Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs befinden (Positionen, die in 4 mit „IV“ bezeichnet werden) zu keiner Transformation von der Ferritstruktur in die Austenitstruktur.
Nachdem die Haltezeit verstrichen ist, wird das röhrenförmige Element 101 rasch durch Stoppen des elektrischen Stroms, der durch die Hochfrequenzspule 102b fließt, und Eintauchen des röhrenförmigen Elements 101 in einen Wassertank (nicht gezeigt) in der Umgebung des Hochfrequenzinduktionserhitzers 102 (Wasserkühlschritt, gezeigt in 6) abgekühlt. Der Begriff „rasches Abkühlen“ bezieht sich auf eine Abkühlgeschwindigkeit von 150°C/Sekunde oder mehr. Abhängig von der Größe des Wassertanks kann es sich bei der Temperatur des Kühlwassers um Raumtemperatur handeln. Nachdem der elektrische Strom an die Hochfrequenzspule 102b gestoppt wurde, bis das röhrenförmige Element in dem Wassertank angeordnet ist, wird ein Luftkühlung durchgeführt. Ist die Zeit zur Luftkühlung lang, neigt die Anziehungskraftkurve insgesamt dazu, abzunehmen, und somit ist eine Luftkühlungszeit je besser, desto kürzer sie ist. Die Luftkühlzeit liegt innerhalb 5 Sekunden und konkret beträgt sie etwa 0,5 Sekunden oder mehr und 5 Sekunden oder weniger. Ein rasches Kühlverfahren ist nicht auf Wasserkühlung beschränkt. Beispielsweise kann das erwärmte, röhrenförmige Element rasch mittels Luftkühlung gekühlt werden.
Die stabile Austenitstruktur, die in der Lage ist, ihre Struktur selbst nach einem raschen Abkühlen beizubehalten, wird in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs gebildet, und somit wird in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs der nichtmagnetische Bereich 13 gebildet, der vorwiegend die nichtmagnetische Austenitstruktur aufweist (vgl. 4(a)).
Hingegen wird die instabile Struktur um den Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs (an den Positionen, die in 4(a) mit „I“ bezeichnet sind, durch rasches Abkühlen in eine Martensitstruktur transformiert. Somit wird der nichtmagnetische Bereich 14 gebildet. In dem halbmagnetischen Bereich 14 gibt es in der Umgebung des nichtmagnetischen Bereichs 13 nur wenige instabile Strukturen, und somit nimmt die Bildungsmenge der Martensitstruktur, die durch Transformation erhalten wurde, ab. Andererseits nimmt die instabile Struktur zu, sobald ein Abstand zum nichtmagnetischen Bereich 13 zunimmt, und somit nimmt das Ausmaß der Bildung der Martensitstruktur, die durch Transformation erhalten wurde, zu. Folglich nimmt, wie in 4(d) gezeigt, an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs 13 des halbmagnetischen Bereichs 14 das Häufigkeitsverhältnis der Austenitstruktur vom nichtmagnetischen Abschnitt 13 hin zum magnetischen Bereich 12 ab, und das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur nimmt vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zu.
An den Positionen, die weiter von dem nichtmagnetischen Bereich 13 (den Positionen, die in 4(aa) mit „III“ bezeichnet sind) beabstandet sind, wird die nur teilweise ausgebildete Struktur in eine Martensitstruktur transformiert und ist in Koexistenz mit der Ferritstruktur. An den Positionen, die weiter von dem nichtmagnetischen Bereich 13 in dem halbmagnetischen Bereich 14 beabstandet sind, nimmt die instabile Struktur hin zum magnetischen Bereich 12 ab, und somit ist das Häufigkeitsverhältnis an der Seite des magnetischen Bereichs 12 des halbmagnetischen Bereichs 14, vom nicht-magnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich ab, wohingegen das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt.
An der Seite des halbmagnetischen Bereichs des magnetischen Bereichs 12 ist das Häufigkeitsverhältnis kleiner gleich dem Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur, und an den Positionen, die sich in ausreichender Entfernung zum Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs befinden (den Positionen, die in 4 mit „IV“ bezeichnet sind), kommt es nicht zu einer Transformation in eine Martensitstruktur, und somit ist nur die Ferritstruktur vorhanden.
Der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs und sein Umfang werden von außerhalb des röhrenförmigen Elements 101 erhitzt, so dass die Seite der Außenoberfläche 11d des röhrenförmigen Elements stärker von der Wärme betroffen ist als die Seite der Innenoberfläche 11c des röhrenförmigen Elements. Daher ist der halbmagnetische Bereich 14 zweckmäßig derart eingerichtet, dass der Abstand L1 zwischen der Mitte 0 des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs 13 von der Innenoberfläche 11c hin zur Außenoberfläche 11d und der Abstand L2 zwischen der Mitte O des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung und dem Ende (14b) des halbmagnetischen Bereichs 14 an der Seite des magnetischen Bereichs 12 zunehmen.
Jedoch handelt es sich bei der Begrenzung 14a um die Position, bei der das Vorkommen der Martensitstruktur beginnt, in einem Bereich, in dem die Struktur sich durchgehend von dem nichtmagnetischen Bereich 13 zum halbmagnetischen Bereich 14 verändert, und ferner zum magnetischem Bereich 12, und somit, wenn der Winkel der von der Grenze 14a zwischen dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 und der Innenoberfläche 11c des röhrenförmigen Elements 101 θx beträgt (entsprechend dem Verjüngungswinkel θ des herkömmlichen Proportionalsolenoids), ist es beispielsweise schwierig, die Grenze 14a korrekt zu bestimmen und den Winkel θx zu messen. Jedoch hat, wie in den unten beschriebenen Beispiel 8a bis 8c gezeigt, wenn die Begutachtung durch ein simples Verfahren erfolgt, verglichen mit dem Proportionalsolenoid mit Eigenschaften ähnlich jenen des herkömmlichen Proportionalsolenoids der Winkel θx keine Korrelation mit der Größe des Verjüngungswinkels θ, und scheint etwa 70 Grad oder mehr und 85 Grad oder weniger zu betragen. Dies zeigt, dass die Solenoideigenschaften (Anziehungskraftkurve) des Proportionalsolenoids 100 der vorliegenden Erfindung anders als beim herkömmlichen Proportionalsolenoid nicht vom Verjüngungswinkel θ zwischen dem magnetischen Abschnitt und dem nichtmagnetischen Abschnitt bestimmt werden, sondern die Strukturveränderung des röhrenförmigen Elements 101, die verschiedenen Bedingungseinstellungen beim Verfahren zur Herstellung des Proportionalsolenoids 100 der vorliegenden Erfindung geschuldet ist, in hohem Maße zu den Solenoideigenschaften beiträgt, und es überhaupt nicht vom herkömmlichen Verfahren zur Herstellung des Solenoids auszugehen ist (bspw. Patentdokument 3). Die Abstände L1, die dem Abstand des nichtmagnetischen Bereichs 13 in der Z-Achsenrichtung entsprechen, haben zweckmäßig eine Korrelation mit dem entsprechenden Verjüngungswinkel θ. Konkret neigen die Abstände L1 dazu, sich zu verringern, sobald der entsprechende Verjüngungswinkel θ zunimmt.
Somit werden der röhrenförmige feste Eisenkern 1, der für ein Solenoid umfassend den halbmagnetischen Bereich 14, mit einem derart sanften magnetischen Gradienten, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Abschnitt 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt, und einen solchen Härtegradienten, dass die Härte zunimmt und dann abnimmt, der magnetische Bereich 12 sowie der nichtmagnetische Bereich 13 hergestellt.
Wie oben ausführlich beschrieben werden Erwärmungsgeschwindigkeit und/oder Erwärmungstemperatur und/oder die Haltezeit und/oder der Haltetemperaturgradient zweckmäßig innerhalb des obigen Bereichs verändert, so dass die Verteilung der magnetischen Eigenschaften des festen Eisenkerns 1 zur Verteilung von gewünschten Magneteigenschaften geändert (gesteuert) werden kann. Somit ist es möglich, eine Anziehungskraftkurve mit geeigneten Solenoideigenschaften, wie etwa der Länge des flachen Bereichs, zu erhalten. Ferner wird die Erwärmungsposition H derart geändert, dass die Solenoideigenschaften des festen Eisenkerns 1 zu geeigneten Solenoideigenschaften geändert (gesteuert) werden können. Unter diesen wird in dem obigen Bereich der Haltetemperaturgradient derart geändert, dass die Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 100 am stärksten geändert werden kann. Darüber hinaus wird die Erwärmungsgeschwindigkeit derart geändert, dass die Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 100 stark verändert werden kann, obwohl sie schwächer ist als in dem Fall, bei dem der Haltetemperaturgradient verändert wird. Ferner ist die Änderungsmenge dann am kleinsten, wenn die Haltezeit und die Erwärmungsposition H geändert werden. Daher, wenn die Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 100 stark verändert werden soll, wird beispielsweise der Haltetemperaturgradient verändert, und wenn die Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 100 leicht verändert werden soll, werden die Haltezeit und die Erwärmungsposition H derart verändert, dass es möglich wird, eine gewünschte Anziehungskraftkurve zu erzielen. Das bedeutet, dass zumindest eine oder eine beliebige Kombination aus Erwärmungsgeschwindigkeit, Erwärmungstemperatur, der Haltezeit, der Erwärmungsposition H und dem Haltetemperaturgradienten derart geändert wird, dass in dem Proportionalsolenoid 100 eine gewünschte Anziehungskraftkurve erzielt werden kann.
Danach werden, in einem Zustand, bei dem die Stabanordnung 2, die in Z-Achsenrichtung bewegbar ist, und das Lager 4, bei Bedarf in den röhrenförmigen, festen Eisenkern 1 eingeschoben, der für ein Solenoid verwendet wird, das den magnetischen Bereich 12, den halbmagnetischen Bereich 14, und den nichtmagnetischen Bereich 13 aufweist, die hinteren Beschlagteile 3 an ein Ende des festen Eisenkerns 1 an der Seite der Z2-Richtung angeschweißt. Somit wird das Proportionalsolenoid 100 hergestellt.
(Erstes Beispiel)
Es wird nun ein erstes Beispiel unter Bezugnahme auf die 1, 5 und 7 bis 9 beschrieben. Beim ersten Beispiel wurde ein Proportionalsolenoid 100 aus Beispiel 1 hergestellt, das der ersten Ausführungsform entspricht und eine ähnliche Anziehungskraftkurve (Solenoideigenschaften) zu jenem aus Vergleichsbeispiel 1 hat, mit einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad, dessen Anziehungskraftkurve gemessen, die Magnetisierung und die Vickershärte eines festen Eisenkerns 1 wurden gemessen, und die Kristallstruktur wurde analysiert.
(Proportionalsolenoid aus Beispiel 1)
Zunächst wurde mittels des Herstellungsverfahren der vorgenannten Ausführungsform ein Proportionalsolenoid 100 hergestellt, das den röhrenförmigen festen Eisenkern 1 aufweist, welcher für ein Solenoid aus Beispiel 1 verwendet wurde. Konkret wurde ein röhrenförmiges Element 101 unter Verwendung eines stabförmigen Verbundmagnetmaterials hergestellt, das aus einer Fe-Cr-Ni-Mn-Al-C-Legierung (YEP-FA1, hergestellt von Hitachi Metalls, Ltd.) hergestellt ist. Dann wurde an dem röhrenförmigen Element 101, bei dem es sich vor der Wärmebehandlung um den festen Eisenkern 1 gehandelt hat, eine Wärmebehandlung mittels einer Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung 102 durchgeführt, beinhaltend eine Hochfrequenzspule 102b mit einer Dicke h (vgl. 5) von 10 mm in einer Z-Achsenrichtung.
Konkret wurde die Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet, dass eine adsorptive Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101 und ein Ende der Hochfrequenzspule 102b an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b voneinander um einen Abstand t von 2,5 mm in der Z-Achsenrichtung getrennt waren (vgl. 5). Das bedeutet, dass die Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet wurde, dass die Mitte 01 (vgl. 5) der Hochfrequenzspule 102b in Z-Achsenrichtung sich an der Mitte einer Erwärmungsposition H in Z-Achsenrichtung um einen Abstand d (vgl. 5) von 7,5 mm in der Z-Achsenrichtung zur adsorptiven Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101 beabstandet befand. Die Dicke (= (Außendurchmesser - Innendurchmesser)/2) des festen Eisenkerns 1 an der Erwärmungsposition H betrug 2,4 mm.
Dann wurde veranlasst, dass ein Wechselstrom die Hochfrequenzspule 102b mit 40 kHz durchfließt, während das röhrenförmige Element 101 mit 2000 UpM um eine Drehbühne gedreht wurde. Ferner wurde die Stärke eines Wechselstrom, der die Hochfrequenzspule 102b durchfließt, auf 80 A eingestellt, so dass eine Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, bei der es sich um eine Erwärmungsgeschwindigkeit in einem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs handelt, 190°C/Sekunde betrug.
Dann wurde, nachdem die Erwärmungstemperatur in dem Abschnitt R1 1.250°C erreicht hatte, der Erwärmungszustand des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 10 Sekunden beibehalten. In diesem Halteschritt wurde die Stärke des Wechselstroms, der durch die Hochfrequenzspule 102b geflossen ist, auf 55 A eingestellt, so dass eine Haltetemperaturgeschwindigkeit, die den Haltetemperaturgradienten des Bereichs zum Bilden des nichtmagnetischen Abschnitts R1 angibt, 0°C/Sekunde betrug. Dann wurde, nachdem die Haltezeit verstrichen war, das röhrenförmige Element 101 schnell gekühlt, indem der elektrische Strom, der durch die Hochfrequenzspule 102b floss, gestoppt wurde, und das röhrenförmige Element 101 in einen Wassertank (nicht gezeigt) in der Umgebung der Hochfrequenzerwärmungseinrichtung 102 getaucht wurde. Somit wurde der röhrenförmige feste Eisenkern 1 aus Beispiel 1 hergestellt. Die Zeit (Luftkühlzeit) ab dem Stoppen des elektrischen Stroms bis zum Eintauchen in den Wassertank betrugt etwa 2 Sekunden.
Dann wurden in einem Zustand, bei dem eine aus SUM23 (Carbonstahl) (bewegbarer Eisenkern 21) hergestellte Stabanordnung 2 und ein Lager 4 derart in den röhrenförmigen, festen Eisenkern 1, der für ein Solenoid verwendet wird, eingeschoben wurde, um in einer Axialrichtung bewegbar zu sein, hintere Beschlagteile 3 an ein Ende des festen Eisenkerns 1 an der Seite der Richtung Z2 angeschweißt. Somit wurde das Proportionalsolenoid 100 hergestellt, das den festen Eisenkern 1 aus Beispiel 1 aufweist.
Es wurde ein Proportionalsolenoid 300 hergestellt, das einen festen Eisenkern 301 aufweist, der für ein Solenoid aus dem in 7 gezeigten Vergleichsbeispiel verwendet wird. Konkret wurde der röhrenförmige feste Eisenkern 301 hergestellt, der einen magnetischen Abschnitt 312, der aus dem gleichen stabförmigen Verbundmagnetmaterial hergestellt ist wie jenem, das für den festen Eisenkern 1 aus Beispiel 1 verwendet wird, und einen nichtmagnetischer Abschnitt 313 aufweist, der aus SUS304 hergestellt ist (der JIS-Normen erfüllt). Bei dem röhrenförmigen festen Eisenkern 301 aus Vergleichsbeispiel 1 wurden der magnetische Abschnitt 312 und der nichtmagnetische Abschnitt 313 mittels Hartlöten aneinandergefügt, so dass ein Verjüngungswinkel θ, der von einer sich verjüngenden Fügefläche 301a und der Innenoberfläche 311c des festen Eisenkerns 301 gebildet wird, 45 Grad betrug. Dann, in einem Zustand, bei dem die gleiche Stabanordnung 2 wie in Beispiel 1 in den festen Eisenkern 301 eingeschoben wurde, so dass die in Axialrichtung bewegbar ist, wurden hintere Beschlagteile 3 an ein Ende des festen Eisenkerns 301 an der Seite der Richtung Z2 geschweißt. Somit wurde das Proportionalsolenoid 300 hergestellt, das den festen Eisenkern 301 des Vergleichsbeispiels 1 aufweist.
(Messung der Anziehungskraft)

Dann wurde mithilfe der Proportionalsolenoide 100 und 300 aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 eine Messung der Anziehungskraftkurve durchgeführt. Konkret wurden der feste Eisenkern 1 (301) und eine Spule 100b in einem Zustand befestigt, in dem die Spule 100b derart angeordnet ist, dass sie einen vorgegebenen Bereich des röhrenförmigen festen Eisenkerns 1 (301), der für ein Solenoid verwendet wird, radial umgab. Als Spule 100b wurde eine Spule mit einem rechteckigen Abschnitt mit einem Drahtdurchmesser von 0,48 mm, einer Anzahl von Windungen von 560, und einem Widerstandswert von 5,38 Ω verwendet. Dann wurde eine Anziehungskraft an einem Abstand D zur adsorptiven Oberfläche 11b gemessen, die dann erzeugt wird, wenn ein elektrischer Strom von 1,4 A veranlasst wurde, durch die Spule zu fließen, und ein Magnetfeld erzeugt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde mithilfe einer Wägezelle (LCE-A-500N, hergestellt von Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd.) eine Anziehungskraftkurve gemessen. Ferner wurde der Abstand D (Schlaglänge) von der adsorptiven Oberfläche 11b mithilfe eines Verlagerungssensorkopfes (ZX-LD40, hergestellt von der OMRON Corporation) und eines Verstärkers (ZX-LD11N 2M, hergestellt von der OMRON Corporation) gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 und 8 dargestellt. [Tabelle 1]

Abstand D	Anziehungskraftkurve	Anziehungskraft	Relativverhältnis
(mm)	(N) aus Beispiel 1	(N) aus Vgl.-Beispiel 1	(%)
0,0	36,2	33,7	7,6
(adsorptive Oberfläche)	36,2	33,7	7,6
0,5	30,1	28,8	4,3
1,0	28,1	27,5	2,2
(Referenzposition)	28,1	27,5	2,2
1,5	27,9	27,6	1,1
2,0	27,6	28,1	1,8
2,5	26,0	27,9	6, 6
3,0	23,0	25,9	11,2

Wie in TABELLE 1 und 8 gezeigt, wurden die Ergebnisse der Anziehungskraftmessung erhalten, dass das Relativverhältnis der Anziehungskraft des Proportionalsolenoids 100 aus Beispiel 1 zur Anziehungskraft des Proportionalsolenoids 300 aus Vergleichsbeispiel 1 (= | Anziehungskraft aus Beispiel 1 - Anziehungskraft aus Vergleichsbeispiel 1|/Anziehungskraft aus Vergleichsbeispiel 1 × 100) (%) 10 % oder weniger betrug, in einem Bereich, in dem der Abstand D 2,5 mm oder weniger betrug, wie in Tabelle 1 gezeigt. Konkret lag die Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 100 aus Beispiel 1 innerhalb ± 10% einer Anziehungskraft an einer Position, bei der der Abstand D 1,0 mm betrug, in dem Bereich, bei dem der Abstand D 0,5 mm bis 2,5 mm betrug und einen flachen Bereich von 2,0 mm oder mehr hatte, und die Relativbeziehung zwischen der Anziehungskraft bei 0,0 mm und der Anziehungskraft an einer Grenze zwischen dem flachen Bereich und einem Bereich, bei dem es sich nicht um den flachen Bereich aus Beispiel 1 handelt (beispielsweise 0,5 mm und 2,5 mm in TABELLE 1) 10% oder weniger betrug, und somit konnte bestätigt werden, dass das Proportionalsolenoid 100 aus Beispiel 1 im Wesentlichen die gleiche Leistung zeigt wie das Proportionalsolenoid 300 aus Vergleichsbeispiel 1.
Folglich konnte bestätigt werden, dass ein Proportionalsolenoid mit einer ähnlichen Anziehungskraftkurve (Solenoideigenschaften) wie jener des Vergleichsbeispiels 1 mit einem Verjüngungswinkel θ von 45 Grad durch die Wärmebehandlung hergestellt werden kann. Ferner hat der feste Eisenkern 1 aus Beispiel 1 keinen Fügeabschnitt durch Löten oder dergleichen, und somit kann der feste Eisenkern 1 aus Beispiel 1, anders als der feste Eisenkern 301 aus Vergleichsbeispiel 1, zweckmäßig hohem Druck standhalten, ohne zu brechen, selbst wenn er für Anwendungen zum Einsatz kommt, bei denen ein hoher Druck aufgebracht wird, wie in den unten beschriebenen Beispielen 4a bis 4c gezeigt.
(Messung von Magnetisierung und Vickershärte)
Als nächstes wurden beispielhaft die Magnetisierung und die Vickershärte als mechanische Festigkeit für den röhrenförmigen festen Eisenkern 1 gemessen, der für ein Solenoid aus Beispiel 1 verwendet wird. Konkret wurde ein Prüfstück von 2,5 mm (Z-Achsenrichtung) an jeder von insgesamt 11 Messpositionen ausgefräst, und es wurden mithilfe eines Vibrationsprobenmagnetometers (VSM-5-20, hergestellt von der Toei Industry Co., Ltd.) die Magnetisierungseigenschaften gemessen. Genauer wurden, wie in 9 (a) gezeigt, in einem Zustand, bei dem Oberflächen der Prüfstücke an der Seite der adsorptiven Oberfläche sich jeweils an Positionen der adsorptiven Oberfläche 11b und Positionen befinden, die in Z-Achsenrichtung von der adsorptiven Oberfläche 11b um 1,7 mm, 2,7 mm, 4,0 mm, 6,6 mm, 7,5 mm, 8,9 mm, 11,7 mm, 12,9 mm, 13,8 mm und 16 mm beabstandet waren, die Prüfstücke ausgefräst. Die Dickenrichtung von jedem der Prüfstücke, die eine Dicke von 2 mm hatten, wurde als gemessene Magnetisierungsrichtung herangezogen (dargestellt durch einen weißen Pfeil in 9(a)). Die Magnetisierung wurde dann, wenn ein externes Magnetfeld mit maximal 0,4 MA/m angelegt wurde und ein Magnetfeld von 0,4 MA/m angelegt wurde, als Magnetisierung des Prüfstücks definiert. Ferner wurde mit einem Messmodus in Vollschleife und einer Messtemperatur von 23°C eine Magnetisierungsmessung durchgeführt. Die Messergebnisse sind in TABELLE 2 und 10 gezeigt.

An einer Messposition wurde ein Prüfstück von 17,0 mm (Z-Achsenrichtung) × 5,0 mm (A-Richtung) × 2,0 mm (Dickenrichtung) ausgefräst, und die Vickershärte wurde mithilfe eines Vickershärtenmessgeräts (HMV-1AD, hergestellt von der Shimadzu Corporation) gemessen. Konkret wird, wie in 9(b) gezeigt, das Prüfstück in einem Zustand ausgefräst, bei dem sich eine Oberfläche an der Seite des Prüfstücks an der Position der adsorptiven Oberfläche 11b befand. Dann wurde die Außenumfangsoberflächenseite (Oberfläche, bei der an der Seite der 9(b) eine Schraffur ausgebildet ist, spiegelpoliert, und es wurde die Vickershärte gemessen, in Intervallen von 0,5 mm in Z-Achsenrichtung. Als Messbedingungen wurden eine Prüfkraft von 4,903 N und eine Lastzeit von 15 Sekunden verwendet. Die Messergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.
[TABELLE 2]

Abstand D (mm)	Magnetisierung (T)	MAGNETISMUS
0,0 (adsorptive Oberfläche)	1,41	FERROMAGNETISCH
2,7	1,06	HALBMAGNETISCH
7,5	0,002	NICHTMAGNETISCH
12,9	0,82	HALBMAGNETISCH
16	1,41	FERROMAGNETISCH

Wie in Tabelle 2 und 10 gezeigt, wurden solche Ergebnisse der Magnetisierungsmessung und der VickersHärtemessung erhalten, dass in dem Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs (nichtmagnetischen Bereichs 13) in der Umgebung der Mitte der Erwärmungsposition H (einem Abstand D von der adsorptiven Oberfläche 11b = 7,5 mm) die Magnetisierung ausreichend auf 0,01 T oder weniger verringert war, und die Vickershärte auf etwa HV220 verringert war. Somit konnte bestätigt werden, dass der nichtmagnetische Bereich 13 vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, die nichtmagnetisch ist und eine verhältnismäßig kleine Vickershärte hat. Ein Abstand D von 0,0 mm in Tabelle 2 entspricht einem Abstand D von 0 mm von der adsorptiven Oberfläche, angedeutet durch die Horizontalachse in 9, und die Abstände D in Tabelle 2 entsprechen Abständen D von der adsorptiven Oberfläche, angedeutet durch die Horizontalachse in 9.
Hingegen nahm dann, sobald ein Abstand zum Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs R1 zunahm, die Magnetisierung zu, und die Vickershärte steigt auf etwa HV450 an. Somit konnte bestätigt werden, dann an der Seite des nichtmagnetischen Abschnitt des halbmagnetischen Bereichs 14 das Häufigkeitsverhältnis der Austenitstruktur vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur, die ferromagnetisch ist und eine hohe Vickershärte hat, vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt.
Sobald ein Abstand vom Abschnitt R1 zur Bildung des nichtmagnetischen Bereichs (nichtmagnetischer Bereich 13) weiter zunahm, nahm die Magnetisierung leicht zu, und die Vickershärte verringerte sich auf etwa HV220. Somit konnte bestätigt werden, dass an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs des halbmagnetischen Bereichs 14 das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur von nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur, die ferromagnetisch ist und eine verhältnismäßig geringe Vickershärte hat, zunimmt.
In der Folge konnte bestätigt werden, dass der halbmagnetische Bereich 14 einen magnetischen Gradienten derart hat, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt, und in dem halbmagnetischen Bereich 14, ein Härtegradient derart, dass die Härte (Vickershärte) zunimmt und dann abnimmt erhalten wird, also der halbmagnetische Bereich 14 das lokale Maximum der Vickershärte aufweist, und der halbmagnetische Bereich 14 das lokale Maximum des Häufigkeitsverhältnisses der Martensitstruktur aufweist.
(Analyse der Kristallstruktur)
Der magnetische Bereich 12, der halbmagnetische Bereich 14 und der nichtmagnetische Bereich 13 des röhrenförmigen festen Eisenkerns 1, der für das Proportionalsolenoid 100 aus Beispiel 1 verwendet wird, wurden mittels Röntgenbeugung analysiert.
Konkret wurde ähnlich der eingangs genannten Vickershärtemessung ein Prüfstück (vgl. 9(b)) von 17,0 mm (Z-Achsenrichtung) × 5,0 mm (A-Richtung) × 2,0 mm (Dickenrichtung) ausgefräst, und es wurde eine Röntgenbeugungsmessung (XRD-Messung) an der Position (magnetischer Bereich 12) der adsorptiven Oberfläche 11b, eine Position (halbmagnetischer Bereich 14) von 2 mm zur adsorptiven Oberfläche 11b, und einer Position (nichtmagnetischer Bereich 13) von 8 mm zur adsorptiven Oberfläche 11b durchgeführt. Für die Messung wurde ein Röntgenbeugungsmessgerät verwendet (SmartLab, hergestellt von der Rigaku Corporation), bei einer Röntgenstrahlquelle handelte es sich um einen Cu-Strahl, bei einer Detektionseinrichtung handelte es sich um eine Halbleiterdetektionseinrichtung, und ein Rastermodus betrug 2θ/θ.
Die Messergebnisse sind in 11 dargestellt. In 11 ist eine Peak-Position, die an der Ferritstruktur basiert ist (α-Fe), durch eine gepunktete Linie angezeigt, und eine Peak-Position, die an der Austenitstruktur basiert ist (γ-Fe), ist durch eine durchgezogene Linie angezeigt. In dem magnetischen Bereich wurde ein α-Fe-Peak beobachtet, und in dem nichtmagnetischen Bereich 13 wurde ein γ-Fe-Peak beobachtet. Ausgehend von diesen konnte bestätigt werden, dass der magnetische Bereich 12 und der nichtmagnetische Bereich 13 vorwiegend eine Ferritstruktur bzw. eine Austenitstruktur aufweisen. Ferner wurden in dem halbmagnetischen Bereich 14 sowohl α-Fe als auch γ-Fe-Peaks beobachtet.
Als nächstes wurde, um zu bestätigen, ob in dem halbmagnetischen Bereich 14 eine Martensitstruktur vorhanden ist oder nicht, eine Ebene (211) (2θ/θ ist nahe bei 82 Grad) eines Kristalls lokal an den Positionen des magnetischen Bereichs 12 und des halbmagnetischen Bereichs 14 gemessen. Die Ergebnisse sind in 12 gezeigt. Die Peak-Position des halbmagnetischen Bereichs 14 hat sich nicht zur Peak-Position des magnetischen Bereichs 12 (Ferritstruktur) verändert. Das bedeutet, dass der halbmagnetische Bereich 14 nicht Peakverlagert wurde. Ferner war die Halbwertsbreite am Peak des halbmagnetischen Bereichs 14 größer als die Halbwertsbreite am Peak des magnetischen Bereich 12. Hierbei handelt es sich um Eigenschaften, die in der Röntgenbeugung der Martensitstruktur vorhanden sind. Ausgehend von diesen Ergebnissen konnte bestätigt werden, dass die Martensitstruktur in dem halbmagnetischen Bereich 14 vorhanden ist.
Werden die Ergebnisse der Vickershärtenmessung und die Ergebnisse der Röntgenbeugungsmessung kombiniert, konnte bestätigt werden, dass in dem halbmagnetischen Bereich 14 die Ferritstruktur, die Martensitstruktur und die Austenitstruktur vorhanden sind, und der halbmagnetische Bereich 14 das lokale Maximum der Martensitstruktur aufweist.
(Zweites Beispiel)
Es wird nun ein zweites Beispiel beschrieben. Beim zweiten Beispiel wurde ein Proportionalsolenoid 100 aus Beispiel 2 hergestellt, das der eingangs genannten Ausführungsform entspricht und eine ähnliche Anziehungskraftkurve (Solenoideigenschaften) zu jener des Vergleichsbeispiels 2 hat, mit einem Verjüngungswinkel θ von 30 Grad, dessen Anziehungskraftkurve gemessen wurde.
(Proportionalsolenoid aus Beispiel 2)
Zunächst wurde mittels des Herstellungsverfahrens der vorgenannten Ausführungsform ein Proportionalsolenoid 100 hergestellt, das den röhrenförmigen festen Eisenkern 1 aufweist, welcher für ein Solenoid aus Beispiel 2 verwendet wurde. In Beispiel 2 wurde eine Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet, dass eine adsorptive Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101, bei dem es sich um einen vorbehandelten festen Eisenkern handelt, und ein Ende einer Hochfrequenzspule 102b an der Seite der adsorptiven Oberfläche 11b (Seite der Richtung Z1) voneinander um einen Abstand t von 1,5 mm in Z-Achsenrichtung beabstandet. Das bedeutet, dass die Hochfrequenzspule 102b derart angeordnet wurde, dass sich die Mitte O1 der Hochfrequenzspule 102b in der Z-Achsenrichtung an der Mitte einer Erwärmungsposition H in Z-Achsenrichtung beabstandet um einen Abstand von 6,5 mm in Z-Achsenrichtung von der adsorptiven Oberfläche 11b des röhrenförmigen Elements 101 befand. Ferner wurde, nachdem eine Erwärmungstemperatur in einem Abschnitt R1 zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs 1.250°C erreicht hatte, der erwärmte Zustand des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 15 Sekunden gehalten. Hiervon abgesehen wurde das Proportionalsolenoid 100, das den röhrenförmigen, festen Eisenkern 1 aus Beispiel 2 aufweist, auf die gleiche Weise hergestellt wie beim dem oben beschriebenen Beispiel 1. Das bedeutet, dass bei einem Verfahren zur Herstellung des festen Eisenkerns 1 aus Beispiel 3 die Erwärmungsposition H und die Haltezeit sich von jenen beim Verfahren zur Herstellung des festen Eisenkerns aus Beispiel 1 unterscheiden.
Ferner wurde ein Proportionalsolenoid 300 hergestellt, das einen röhrenförmigen festen Eisenkern 301 aufweist, welcher für ein Solenoid aus Vergleichsbeispiel 2, gezeigt in 7, verwendet wird. Konkret ist abgesehen davon, dass ein magnetischer Abschnitt 312 und ein nichtmagnetischer Abschnitt 313 derart miteinander verlötet wurden, dass der Verjüngungswinkel θ 30 Grad betrug, das Proportionalsolenoid 300, das den röhrenförmigen festen Eisenkern 301 des Vergleichsbeispiels 2 aufweist, auf die gleiche Weise hergestellt wie bei dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel 1.

Dann wurde mithilfe des Proportionalsolenoids 100 und 300 aus Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 eine Anziehungskraftmessung auf die gleiche Weise wie in dem ersten, oben beschriebenen Beispiel durchgeführt. Die Messergebnisse sind in Tabelle 3 und 13 gezeigt.
[TABELLE 3]

ABSTAND D (mm)	ANZIEHUNGSKRAFT (N) AUS BEISPIEL 2	ANZIEHUNGSKRAFT (N) AUS VGL.-BSP. 2	RELATIVVERHÄLTNIS (%)
0,0	36,3	40,3	9,9
(adsorptive Oberfläche)	36,3	40,3	9,9
0,5	30,7	31,6	3,0
1,0	28,4	27,6	2,9
1,5	26,8	25,4	5,5
2,0	24,6	24,1	2,1
2,5	21,4	22,9	6,8
3,0	17,5	20,7	15,5

Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden solche Ergebnisse der Anziehungskraftmessung erhalten, dass wenn ein Abstand D zur adsorptiven Oberfläche 11b 2,5 mm oder weniger betrug, die Relativbeziehung (= |Anziehungskraft aus Beispiel 2 - Anziehungskraft aus Vergleichsbeispiel 2|/Anziehungskraft aus Vergleichsbeispiel 2 × 100) (%) der Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids aus Beispiel 2 zur Anziehungskraftkurve des Proportionalsolenoids 300 aus Vergleichsbeispiel 2 10% oder weniger betrugen. Somit konnte bestätigt werden, dass das Proportionalsolenoid 100 aus Beispiel 2 die gleiche Leistung erzielen kann wie das Proportionalsolenoid 300 aus Vergleichsbeispiel 2. Folglich konnte bestätigt werden, dass ein Proportionalsolenoid mit einer ähnlichen Anziehungskraftkurve (Solenoideigenschaften) wie jenen des Vergleichsbeispiels 2 mit einem Verjüngungswinkel θ von 30 Grad mittels Wärmebehandlung hergestellt werden kann. Ferner wird der röhrenförmige feste Eisenkern 1, der für ein Solenoid aus Beispiel 2 verwendet wird, nicht hartgelötet, und somit kann der röhrenförmige feste Eisenkern 1 aus Beispiel 2 zweckmäßig hohem Druck standhalten, ohne zu brechen, selbst wenn er für Anwendungen zum Einsatz kommt, bei denen ein hoher Druck aufgebracht wird.
Unterschiede zwischen dem Verfahren zur Herstellung des Proportionalsolenoids aus Beispiel 1 und dem Verfahren zur Herstellung des Proportionalsolenoids aus Beispiel 2 sind die Erwärmungsposition H und die Haltezeit. Den 8 und 13 kann entnommen werden, dass der feste Eisenkern 1 aus Beispiel 2, der eine Anziehungskraftkurve hat, die sich von der des festen Eisenkerns 1 aus Beispiel 1 unterscheidet, hergestellt werden kann, indem diese unterschiedlich ausgestaltet werden.
(Drittes Beispiel)
Es wird nun ein drittes Beispiel beschrieben. Beim dritten Beispiel wurde ein Proportionalsolenoid 100 hergestellt, das einen festen Eisenkern jeweils aus Beispiel 3a und Beispiel 3b aufweist, bei dem eine Haltezeit oder ein Haltetemperaturgradient sich von jenen des röhrenförmigen festen Eisenkerns 1 unterschieden, der für ein Solenoid des oben beschriebenen zweiten Beispiels verwendet wurde, und es wurde dessen Anziehungskraftkurve gemessen.
(Proportionalsolenoid aus Beispiel 3a und Beispiel 3b)
Das Proportionalsolenoid 100, das den festen Eisenkern 1 aus Beispiel 3a aufweist, wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie der röhrenförmige feste Eisenkern 1, der für ein Solenoid des oben beschriebenen Beispiels 2 verwendet wurde, mit der Ausnahme, dass die Haltezeit auf 9 Sekunden eingestellt wurde. Ferner wurde das Proportionalsolenoid 100, das den festen Eisenkern 1 aus Beispiel 3b aufweist, auf die gleiche Weise hergestellt wie der röhrenförmige Eisenkern 1, der für das Solenoid des oben beschriebenen Beispiels 2 verwendet wurde, mit der Ausnahme, dass eine Haltetemperaturgeschwindigkeit, die den Haltetemperaturgradienten angibt, auf -10°C/Sekunde eingestellt wurde.
Proportionalsolenoid aus Vergleichsbeispiel 3a und Vergleichsbeispiel 3b)
Ein Proportionalsolenoid 300 (vgl. 7), das einen röhrenförmigen festen Eisenkern 301 aufweist, der für ein Solenoid aus Vergleichsbeispiel 3a verwendet wird, wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie bei dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel 2, mit der Ausnahme, dass ein magnetischer Abschnitt 312 und ein nichtmagnetischer Abschnitt 313 derart miteinander hartgelötet wurden, dass der Verjüngungswinkel θ 45 Grad betrug. Ferner wurde ein Proportionalsolenoid 300 aus Vergleichsbeispiel 3b, das einen festen Eisenkern 301 aufweist, auf dieselbe Weise wie in dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein magnetischer Abschnitt 312 und ein nichtmagnetischer Abschnitt 313 miteinander hartgelötet wurden, so dass der Verjüngungswinkel θ 60 Grad betrug.
(Messung der Anziehungskraft)

Dann wurde mithilfe der Proportionalsolenoide 100 und 300 aus Beispiel 3a und Beispiel 3b und Vergleichsbeispiel 3a und Vergleichsbeispiel 3b eine Messung der Anziehungskraft auf dieselbe Weise wie in dem oben beschriebenen zweiten Beispiel durchgeführt. Ferner wurde eine Anziehungskraft (Referenz-Anziehungskraft) an einer Referenzposition erhalten, bei der ein Abstand D zu einer adsorptiven Oberfläche 11b 1 mm betrug. Dann wurde ein Bereich, in dem eine Relativbeziehung (= |Anziehungskraft bei Abstand D - Referenzanziehungskraft | Referenzanziehungskraft × 100) zur Referenz-Anziehungskraft (%) 10 % oder weniger betrug, als flacher Bereich definiert, und es wurde die Länge des flachen Bereichs erhalten. Die Messergebnisse sind in TABELLE 4 und den 14 und 15 gezeigt.
[TABELLE 4]

	Erwärmungsbedingungen		Haltebedingungen		Abstand D (mm) zur Adsorptionsoberfläche	Referenzanziehung s-kraft	Flacher Bereich (mm)
	Erwärmungsgeschwindigkeit (°C/sek.)	Erwärmungstemperatur (°C)	Haltetemperaturgradient (°C/sek.)	Haltezeit (sek.)	Abstand D (mm) zur Adsorptionsoberfläche	Referenzanziehung s-kraft	Flacher Bereich (mm)
BSP. 2	190	1250	0,0	15	6,5	28,4	1,2
BSP. 3a			0,0	9		26,1	2,0
BSP. 3b			- 10	15		21,8	3,0

Wie in TABELLE 4 und 14 gezeigt, wurden solche Ergebnisse der Anziehungskraftkurve erhalten, dass in den Proportionalsolenoiden 100 aus Beispiel 2, Beispiel 3a und Beispiel 3b Anziehungskraftkurven mit flachen Bereichen, deren Längen sich voneinander unterscheiden, erhalten wurden. Folglich konnte bestätigt werden, dass die Proportionalsolenoide 100 mit den unterschiedlichen Anziehungskraftkurven hergestellt werden können, indem beim Hochfrequenzerhitzen, dem der röhrenförmige, feste Eisenkern unterzogen wird, die Haltezeit oder der Haltetemperaturgradient bezüglich der Hochfrequenz unterschiedlich gestaltet werden.
Aus den Ergebnissen aus Beispiel 2 und Beispiel 3a konnte bestätigt werden, dass die flachen Bereiche länger werden, wenn die Haltezeit verringert wird. Ferner konnte aus den Ergebnissen aus Beispiel 2 und Beispiel 3b bestätigt werden, dass der flache Bereich länger wird, wenn der Haltetemperaturgradient verringert wird. Dies ist zweckmäßig, da die Menge an Wärme, die von einem Abschnitt R1 zum bilden des nichtmagnetischen Bereichs an einen anderen Bereich verringert wurde, und somit ein halbmagnetischer Bereich 14 (instabile Struktur) nicht in hohem Maße ausgebildet wurde.
Wie in den 14 und 15 gezeigt, wurden in den Proportionalsolenoiden 100 aus Beispiel 2, Beispiel 3a und Beispiel 3b Anziehungskraftkurven erzielt, die jeweils denen aus Vergleichsbeispiel 2, Vergleichsbeispiel 3a und Vergleichsbeispiel 2b ähneln. Folglich konnte bestätigt werden, dass eine gewünschte Anziehungskraftkurve auf geeinigte Weise geschaffen werden kann, indem die Haltezeit oder der Haltetemperaturgradient beim Hochfrequenzerhitzen, das auf den röhrenförmigen, festen Eisenkern angewendet wird, geändert werden.
(Viertes Beispiel)
Es wird nun ein viertes Beispiel beschrieben. Beim vierten Beispiel wurde ein Proportionalsolenoid 100 hergestellt, das einen festen Eisenkern 1 aus jedem der Beispiele 4a, 4b, 5a bis 5d, 6a bis 6d, und 7a bis 7c aufweist, bei dem Parameter (Halteposition H, eine Erwärmungsgeschwindigkeit, eine Erwärmungstemperatur, eine Haltezeit, und ein Haltetemperaturgradient) sich von jenen aus dem röhrenförmigen, festen Eisenkern 1 unterscheiden, die für ein Solenoid aus dem oben beschriebenen zweiten Beispiel verwendet werden, und dessen Anziehungskraftkurve gemessen.
(Proportionalsolenoide aus Beispiel 4a bis Beispiel 7c)

Wie in Beispiel 4a und Beispiel 4b wurden die Proportionalsolenoide 100, die die festen Eisenkerne 1 mit unterschiedlichen Erwärmungsgeschwindigkeiten aufweisen, hergestellt, als Beispiel 5a bis Beispiel 5d wurden die Proportionalsolenoide 100, die die festen Eisenkerne 1 mit unterschiedlichen Erwärmungsgeschwindigkeiten aufweisen, hergestellt, als Beispiel 6a bis Beispiel 6d wurden die Proportionalsolenoide 100, die feste Eisenkerne 1 mit unterschiedlichen Haltetemperaturgradienten aufweisen, hergestellt, und als Beispiel 7a bis 7c wurden die Proportionalsolenoide 100, die die festen Eisenkerne 1 mit unterschiedlichen Erwärmungspositionen H aufweisen, hergestellt. Konkret wurden, wie in TABELLE 5 gezeigt, durch das Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Ausführungsform die jeweiligen Proportionalsolenoide 100 auf die gleiche Weise hergestellt wie der röhrenförmige feste Eisenkern 1, der für ein Solenoid aus Beispiel 2 verwendet wird, mit Ausnahme der Bedingungen (unterstrichene Abschnitte in der Tabelle), die sich von jenen aus Beispiel 2 unterscheiden. Bei der Herstellung der festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 4a bis Beispiel 7c wurde die Erwärmungstemperatur unterschiedlich zu jener bei der Herstellung der festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 2, Beispiel 3a und Beispiel 3b gestaltet. Dann wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3a und Beispiel 3b die Messung der Anziehungskraftkurve durchgeführt. Die Messergebnisse sind in 16 bis 19 gezeigt.
[TABELLE 5]

	Erwärmungsbedingungen		Haltebedingungen		Erwärmungsposition
	Erwärmungsgeschwindigkeit (°C/sek.)	Erwärmungstemperatur (°C)	Haltezeit (sek.)	Haltetemperaturgradient	Abstand t (mm) zur Adsorptionsoberfläche
Bsp. 4a	120	1200	10	0	2,5
Bsp. 4b	180	1200	10	0	2,5
Bsp. 5a	190	1200	5	0	2,5
Bsp. 5b	190	1200	10	0	2,5
Bsp. 5c	190	1200	15	0	2,5
Bsp. 6a	190	1200	20	0	2,5
Bsp. 6b	190	1200	10	-5	2,5
Bsp. 6c	190	1200	10	-10	2,5
Bsp. 6d	190	1200	10	-15	2,5
Bsp. 7a	190	1200	10	0	1,5
Bsp. 7b	190	1200	10	0	2,5
Bsp. 7c	190	1200	10	0	3,5

Wie in den 16 bis 19 gezeigt, konnte bestätigt werden, dass die Proportionalsolenoide 100, die unterschiedliche Anziehungskraftkurven besitzen, hergestellt werden können, indem die jeweiligen Parameter (Erwärmungsgeschwindigkeit, Haltezeit, Haltetemperaturgradient, und Erwärmungspositionen (H)) auf verschiedene Werte variiert werden.
Wie in 16 gezeigt, konnte bestätigt werden, dass in Beispiel 4b, bei dem die Erwärmungsgeschwindigkeit höher ist, ein flacher Bereich länger wird und der entsprechende Verjüngungswinkel θ dazu neigt, größer zu werden als jener in Beispiel 4a, in dem die Erwärmungsgeschwindigkeit niedriger ist. Wie in 17 gezeigt, konnte bestätigt werden, dass in dem Beispiel (zum Beispiel Beispiel 5a), bei dem die Haltezeit kürzer ist, ein flacher Bereich länger wird als jener in dem Beispiel (zum Beispiel Beispiel 5d), bei dem die Haltezeit länger ist. Wie in 18 gezeigt, konnte bestätigt werden, dass in dem Beispiel (zum Beispiel Beispiel 6d), bei dem der Haltetemperaturgradient kleiner ist, ein flacher Bereich länger wird und der entsprechende Verjüngungswinkel θ dazu neigt, größer zu werden als jener in dem Beispiel (beispielsweise Beispiel 6a), bei dem der Haltetemperaturgradient größer ist. Wie in 19 gezeigt, konnte bestätigt werden, dass in dem Beispiel (beispielsweise Beispiel 7c), bei dem die Erwärmungsposition H weiter von einer adsorptiven Oberfläche entfernt ist, ein flacher Bereich länger wird und der entsprechende Verjüngungswinkel θ dazu neigt, größer zu werden als jener in dem Beispiel (beispielsweise Beispiel 7a), bei dem die Erwärmungsposition H näher an der adsorptiven Oberfläche liegt.
Ferner konnte aus Beispiel 1 (Erwärmungsgeschwindigkeit von 190°C/s und eine Erwärmungstemperatur von 1250°C), gezeigt in 8 und Beispiel 5a (eine Erwärmungsgeschwindigkeit von 120°C/Sek. und eine Erwärmungstemperatur von 1250°C), gezeigt in 19, beispielsweise bestätigt werden, dass die Proportionalsolenoide 100, die unterschiedliche Anziehungskraftkurven besitzen, auch hergestellt wurden, indem zwei oder mehr der Parameter (Erwärmungstemperatur, Erwärmungsgeschwindigkeit, Haltezeit, Haltetemperaturgradient und die Erwärmungsposition H) verändert wurden.
(Fünftes Beispiel)
Es wird nun ein fünftes Beispiel beschrieben. Beim fünften Beispiel wurden röhrenförmige feste Eisenkerne 1, die für ein Solenoid aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8 verwendet wurden, die Anziehungskraftkurven ähnlich denen aus Beispiel 2, Beispiel 3a und Beispiel 3b haben, mit entsprechenden Verjüngungswinkeln θ von 30 Grad, 45 Grad und 60 Grad hergestellt, und die Magnetisierung, die Druckbeständigkeit und die Vickershärte wurden gemessen. Ferner wurde eine Strukturüberwachung mittels einem FE-SEM durchgeführt, und es wurde ausgehend von den Ergebnissen der Überwachung ein Vergleich der Menge von Karbiden durchgeführt. Ferner wurden eine Überwachung von θx, eine Querschnittsbeobachtung eines nicht-magnetischen Bereichs mithilfe einer Korrosionsbehandlung, und eine Querschnittsüberwachung eines halbmagnetischen Bereichs mithilfe der Korrosionsbehandlung durchgeführt.
(Feste Eisenkerne aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c)
Als Beispiel 8a wurde ein röhrenförmiger, fester Eisenkern 1, der für ein Solenoid mit einem entsprechenden Verjüngungswinkel θ von 30 Grad verwendet wird, auf die gleiche Weise hergestellt wie in dem oben beschriebenen Beispiel 2. Wie in den Beispielen 8b und 8c wurden feste Eisenkerne 1 mit entsprechenden Verjüngungswinkeln θ von 45 Grad und 60 Grad auf die gleiche Weise hergestellt wie bei dem oben beschriebenen Beispiel 3a bzw. 3b. Die Dicken (= (Außendurchmesser - Innendurchmesser)) der festen Eisenkerne 1 aus den Beispielen 8a bis 8c betrugen 2,4 mm.
(Messung der Magnetisierung)
Dann wurde mithilfe der festen Eisenkerne 1 aus den Beispielen 8a bis 8c die Magnetisierungsmessung auf die gleiche Weise durchgeführt wie in dem oben beschriebenen ersten Beispiel. Die Messergebnisse sind in 20 gezeigt.
Als Ergebnisse der Magnetisierungsmessung wurde bestätigt, dass die festen Eisenkerne 1, die unterschiedliche Magnetisierungen haben, erhalten werden können, indem zumindest eine der Erwärmungsbedingungen, d.h. Haltezeit und Haltetemperaturgradient, unterschiedlich gestaltet werden können. Aufgrund dieser Unterschiede bei der Magnetisierung können bei den Proportionalsolenoiden 100, bei denen die festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 8a bis Beispiel 8c verwendet werden, unterschiedliche Anziehungskraftkurven erhalten werden.
(Druckbeständigkeitsmessung)
(Feste Eisenkerne aus Referenzbeispiel und aus Vergleichsbeispiel 4)
Bei der Druckbeständigkeitsmessung wurde zunächst ein fester Eisenkern aus Vergleichsbeispiel 4 als Vergleichsbeispiel von Beispiel 8a bis Beispiel 8c hergestellt. Der feste Eisenkern aus Vergleichsbeispiel 4 weist einen magnetischen Abschnitt, der aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das aus einer stabförmigen Fe-Cr-Ni-Mn-Al-C-Legierung hergestellt ist, und einen nichtmagnetischen Abschnitt auf, der aus SUS304 hergestellt wird, so dass ein Verjüngungswinkel θ, der von einer sich verjüngenden Fügeoberfläche und der Innenoberfläche des festen Eisenkerns definiert wird, 45 Grad beträgt, ähnlich dem festen Eisenkern 301 (vgl. 7) aus Vergleichsbeispiel 1. Als konkretes Verfahren zur Herstellung des festen Eisenkerns aus Vergleichsbeispiel 4 wurde ein nichtmagnetisches Material an eine sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, hartgelötet, so dass die sich verjüngende Oberfläche des magnetischen Abschnitts und eine sich verjüngende Oberfläche des nichtmagnetischen Abschnitts aneinandergefügt wurden, zur Herstellung des festen Eisenkerns aus Vergleichsbeispiel 4. Ferner wurde als Referenzbeispiel von Beispiel 8a bis Beispiel 8c ein fester Eisenkern auf die gleiche Weise hergestellt wie bei dem Verfahren zur Herstellung des festen Eisenkerns aus Beispiel 8a bis Beispiel 8c, abgesehen davon, dass keine Hochfrequenzbehandlung durchgeführt wurde.

Um die Druckbeständigkeit der festen Eisenkerne aus Beispiel 8a bis Beispiel 8c, dem Referenzbeispiel und dem Vergleichsbeispiel 4 zu messen, wurde eine Prüfung der statischen Brucheigenschaften durchgeführt. Bei der Prüfung der statischen Brucheigenschaften wurde ein Ende der festen Eisenkerne verschlossen, und das andere Ende wurde mit einem festen, mit einer Druckpumpe (UP-21, hergestellt von RIKEN POWER) verbundenen Eisenkern verbunden. Dann wurde die Druckpumpe derart angesteuert, dass ein Druck in jedem der festen Eisenkerne anstieg. Der Maximaldruck, der von der Druckpumpe angelegt werden konnte, betrug 150 MPa. Ein Druck zum Zeitpunkt des Brechens des festen Eisenkerns wurde als Berstdruck definiert. Ferner wurde visuell das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Ausbuchtung (Verformung) und von Brechen überwacht. Die Messergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
[TABELLE 6]

	BERSTDRUCK	Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Ausbuchtung oder von Bruch
BEISPIEL 8a	mind. 150 MPa	Nicht vorhanden
BEISPIEL 8b	mind. 150 MPa	Nicht vorhanden
BEISPIEL 8c	mind. 150 MPa	Nicht vorhanden
REFERENZBEISPIEL	mind. 150 MPa	Nicht vorhanden
VGL.-BEISPIEL 4	30 MPa	Vorhanden

Als Ergebnisse der Druckbeständigkeitsmessung brach der feste Eisenkern nicht, selbst wenn der maximale Druck (150 MPa), der maximal von der Druckpumpe aufgebracht werden konnte, aufgebracht wurde, und es konnten, wie beim Referenzbeispiel, weder Ausbuchtung noch Bruch beobachtet werden. Das bedeutet, dass sich herausgestellt hat, dass die Beispiele 8a bis 8c einen Berstdruck (min. 150 MPa) haben, der größer ist als zumindest 150 MPa. Bei Vergleichsbeispiel 4 hingegen traten Ausbuchtung und Bruch aus einem gelöteten Fügeabschnitt bei einem Druck (Berstdruck) von 30 MPa auf. Somit konnte bestätigt werden, dass der feste Eisenkern 1 der vorliegenden Ausführungsform selbst unter hohem Druck ausreichend Verwendung finden kann, ohne dass sich seine Druckbeständigkeit vor und nach der Wärmebehandlung verringert. Ferner wurde ein Zyklustest (Beschleunigungstest) durchgeführt, bei dem ein hoher Druck von 40 MPa wiederholt eine Million Mal aufgebracht wurde, und ein Zyklustest, bei dem ein hoher Druck von 45 MPa wiederholt eine Million Mal aufgebracht wurde. Der feste Eisenkern 1 der vorliegenden Ausführungsform zeigte ein ausreichendes Zeitstandverhalten ohne Ausbuchtung (Verformung) oder Bruch.
(Messung der Vickershärte)
Die Vickershärte von jedem der röhrenförmigen, festen Eisenkerne 1, die für die Proportionalsolenoide aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c verwendet wurden, die entsprechende Verjüngungswinkel θ von 30, 45 und 60 Grad haben, wurde gemessen.
Konkret wurde ein Prüfstück (vgl. 9B) von 17,0 mm (Z-Achsenrichtung) × 5,0 mm (A-Richtung) × 2,0 mm (Dickenrichtung) aus jedem der festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c ausgefräst, auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Beispiel. Dann wurde die Außenumfangsoberflächenseite (Oberfläche, bei der an der Seite der 9(b) eine Schraffur ausgebildet ist) des festen Eisenkerns 1 des ausgefrästen Prüfstücks für die Vickershärtenmessung spiegelpoliert.
Dann wurde die Vickershärte aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c auf die gleiche Weise gemessen wie in Beispiel 1. Die Messergebnisse sind in 21 gezeigt.
Wenn die Ergebnisse der in 21 gezeigten Vickershärtenmessung in Zusammenschau mit den Ergebnissen der Magnetisierungsmessung betrachtet werden, wurde in der Umgebung der Mitte (Abstand D zur adsorptiven Oberfläche 11b = 6,5mm) der Erwärmungsposition H, die Magnetisierung ausreichend auf 0,01 T oder weniger verringert, und die Vickershärte (HV) wurde auf etwa 250 oder weniger verringert. Somit konnte bestätigt werden, dass der magnetische Bereich 13 vorwiegend die Austenitstruktur aufweist, die nichtmagnetisch ist und eine verhältnismäßig kleine Vickershärte hat.
Sobald sich hingegen ein Abstand von der Mitte der Erwärmungsposition H vergrößerte, nahm die Magnetisierung zu, und die Vickershärte (HV) erhöhte sich auf etwa 450 bis 500 oder mehr. Somit konnte bestätigt werden, dass an der Seite des nichtmagnetischen Bereichs 13 des halbmagnetischen Bereichs 14, das Häufigkeitsverhältnis der Austenitstruktur vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur, die ferromagnetisch ist und eine hohe Vickershärte hat, vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich zunimmt.
Sobald sich der Abstand von der Mitte der Erwärmungsposition H weiter vergrößerte, nahm die Magnetisierung geringfügig zu, und die Vickershärte (HV) verringerte sich auf etwa 220. Somit konnte bestätigt werden, dass an der Seite des magnetischen Bereichs 12 des halbmagnetischen Bereichs 14 das Häufigkeitsverhältnis der Martensitstruktur vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 abnimmt, und das Häufigkeitsverhältnis der Ferritstruktur, die ferromagnetisch ist und eine verhältnismäßig kleine Vickershärte hat, vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt.
Folglich konnte bestätigt werden, dass der halbmagnetische Bereich 14 einen magnetischen Gradienten derart, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich 13 hin zum magnetischen Bereich 12 zunimmt, und in dem halbmagnetischen Bereich 14 einen Härtegradient derart aufweist, dass die Härte (Vickershärte) zunimmt und dann abnimmt, erhalten wird, d.h., dass der halbmagnetische Bereich 14 das lokale Maximum der Vickershärte hat, und der halbmagnetische Bereich 14 das lokale Maximum des Häufigkeitsverhältnisses der Martensitstruktur hat.
(Beobachtung der Metallstruktur)
Als nächstes wurden aus der oben beschriebenen Vickershärtenmessung die Positionen des magnetischen Bereichs 12, des halbmagnetischen Bereichs 14 und des nichtmagnetischen Bereichs 13 von jedem der Beispiele 8a, 8b und 8c geschätzt, und die Metallstruktur wurde für jeden der Abschnitte überwacht. Konkret wurde eine Platte von 17,0 mm (Z-Achsenrichtung) × 5,0 mm (A-Richtung) × 2,0 mm (Dickenrichtung) aus jedem der festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 8a, Beispiel 8b und Beispiel 8c ausgefräst, auf die gleiche Weise wie bei der Vickershärtenmessung, und wurde einer Korrosionsbehandlung mit Pikrinsäure unerzogen. Die Beobachtung erfolgte mithilfe eines FE-SEM (JSM-7001F, hergestellt von JEOL Ltd.) und eines EDX (JED-1200 SD10, hergestellt von JEOL Ltd.) bei einer Beschleunigungsspannung von 15 kV und einer Arbeitsstrecke (W.D.) von 10 mm. Jedes FE-SEM-Bild ist in 22 gezeigt.
In 22 ist zu sehen, dass der nichtmagnetische Bereich 13 die Eigenschaften der Austenitstruktur hat, die eine verhältnismäßig hohe Kristallkorngröße und eine klare Korngrenze besitzt. In dem magnetischen Bereich 13 war keine Anlagerung von Karbiden zu erkennen, aber in dem halbmagnetischen Bereich 14 und dem magnetischen Bereich 12 konnte eine Anlagerung von Karbiden beobachtet werden. Die Karbide wurden durch einen Elektronenrückstreuungs-Detektionsmodus der FE-SEM bestätigt, und auch die Zusammensetzung der Karbide wurde durch die EDX bestätigt. In dem magnetischen Bereich 12 wurden mehr Karbide bestätigt als in dem halbmagnetischen Bereich 14.
(Überwachung der Karbidmenge)

Als nächstes wurde bei der FE-SEM-Beobachtung unter jeder Behandlungsbedingung das Verhältnis einer Karbidmengenfläche zur Gesamtüberwachungsfläche bestätigt. Das Verhältnis (%) der Menge von Karbiden ist in Tabelle 7 und in 23 gezeigt.
[Tabelle 7]

ABSTAND D (mm)	MENGE VON KARBIDEN (%)
ABSTAND D (mm)	Beispiel 8a (entspricht 30 Grad)	Beispiel 8b (entspricht 45 Grad)	Beispiel 8c (entspricht 60 Grad)
1	4,80	5,37	5, 65
2	3,86	4,26	4,77
3	1,68	2,34	3,18
4	1,20	1,33	1,44
5	0,00	0,00	0,00

Aus den Überwachungsergebnissen, die in Tabelle 7 und in 23 gezeigt sind, hat sich bestätigt, dass in jedem der Beispiele 8a bis 8c die Mengen an Karbiden schrittweise vom magnetischen Bereich 12 hin zum nicht-magnetischen Bereich 13 abnimmt, und das in dem nichtmagnetischen Bereich 13 kein Karbid detektiert wurde. Ferner wurde in Beispiel 8a, entsprechend einem Verjüngungswinkel θ von 30 Grad und mit dem längeren flachen Bereich, eine Abnahme bei der Menge von Karbiden in einem Stadium beobachtet, in dem der Abstand D zur adsorptiven Oberfläche 11b kleiner war (D=3 mm, beispielsweise) verglichen mit Beispiel 8c entsprechend einem Verjüngungswinkel θ von 60 Grad und mit dem kürzeren flachen Bereich. In dem magnetischen Bereich 12 wird Kohlenstoff nicht in der Ferritstruktur gelöst und somit wird eine große Menge Kohlenstoff als Karbide detektiert. In dem halbmagnetischen Bereich 14 wird ein Teil des Kohlenstoffs in der Martensitstruktur gelöst, und nur der Kohlenstoff, der nicht in der Martensitstruktur gelöst ist, wird als Karbid detektiert. Somit nimmt in dem halbmagnetischen Bereich 14 die Menge von detektierten Karbiden weiter ab, verglichen mit dem magnetischen Bereich 12. In dem nichtmagnetischen Bereich 13 ist Kohlenstoff in der Austenitstruktur gelöst und somit wird kein Karbid detektiert.
(Beobachtung des Winkels θx)

Als nächstes wird der Winkel θx (vgl. 4), der von der Grenze 14a zwischen dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 und der Innenoberfläche 11c des festen Eisenkerns 1 definiert wird, beobachtet. Konkret wurde als erstes jeder der festen Eisenkerne 1 aus Beispiel 8a bis Beispiel 8c in Axialrichtung geschnitten, zum Zwecke der Beobachtung. Dann wurde in der Umgebung (vgl. 4) des Wärmebehandlungsbereichs R an der gefrästen Oberfläche ein Magnet an die Seite der adsorptiven Oberfläche 11b angebracht, eine kleine Menge Toner als Magnetpulver nahe der Mitte des nichtmagnetischen Bereichs platziert und schrittweise auf beide Seiten mithilfe eines Baumwolltupfers verteilt, zum Aufbringen von Schwingung, eine Grenze, an der der Toner adsorbiert wurde, also die Grenze 14a zwischen dem nichtmagnetischen Bereich 13 und dem halbmagnetischen Bereich 14 wurde bildhaft dargestellt, und es wurde der Winkel θx beobachtet. Der zylindrische feste Eisenkern 1 wurde derart gefräst, dass der Winkel θx an jeder von zwei Grenzen 14a (einem Messpunkt 1 und einem Messpunkt 2) gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 und in 24 gezeigt.
[TABELLE 8]

	Entsprechender Verjüngungswinkel θ	Messpunkt 1	Messpunkt 2
Beispiel 8a	entspricht 30 Grad	79,8 Grad	80,9 Grad
Beispiel 8b	Entspricht 45 Grad	76,3 Grad	79,9 Grad
Beispiel 8c	Entspricht 60 Grad	74,0 Grad	75,0 Grad

Als Messergebnisse wurde ermittelt, dass der Winkel θx in jedem der Beispiele 8a bis 8c keine Korrelation mit dem Verjüngungswinkel θ des entsprechenden Vergleichsbeispiels hat, und ungefähr 70 bis 85 Grad beträgt.
(Beobachtung des nichtmagnetischen und des halbmagnetischen Bereichs)
Als nächstes wurde die Bildung des nichtmagnetischen Bereichs 13 und des halbmagnetischen Bereichs 14 unter Verwendung der Korrosionsbehandlung beobachtet. Eine Abweichung der Metallstruktur kann als Abweichung des Farbkontrastes mithilfe der Korrosionsbehandlung beobachtet werden. Konkret wurde der feste Eisenkern 8b, der in Z-Achsenrichtung gefräst wurde, für ein Stunde bei 650°C wärmebehandelt, und wurde dann der Korrosionsbehandlung mit Pikrinsäure unterzogen. Dann wurde der feste Eisenkern 1 aus Beispiel 8b begutachtet, nachdem die Korrosionsbehandlung mit Pikrinsäure begutachtet wurde. Die Ergebnisse der Begutachtung sind in 25 gezeigt.
Wie in 25 gezeigt konnte bestätigt werden, dass der nichtmagnetische Bereich 13 und der halbmagnetische Beriech 14 durchgehend und einstückig in dem festen Eisenkern 1 aus Beispiel 8b gebildet wurden.
[Modifikationsbeispiele]
Die zu diesem Zeitpunkt offenbarten Ausführungsformen und Beispiele sind in jedweder Hinsicht als beispielhaft und nicht beschränkend zu betrachten. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zeigt sich nicht durch die obige Beschreibung der Ausführungsform und der Beispiele, sondern durch den Schutzumfang der Patentansprüche, und alle Modifizierungen (Modifikationsbeispiele) innerhalb der Bedeutung und der Reichweite, die dem Schutzumfang der Patentansprüche entsprechen, sind ebenfalls umfasst.
Während beispielsweise in der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel genannt wurde, bei dem der halbmagnetische Bereich 14 an der Position gebildet wird, die von der adsorptiven Oberfläche 11b in Z-Achsenrichtung entfernt liegt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. In der vorliegenden Erfindung können sich der halbmagnetische Bereich und die adsorptive Oberfläche in Z-Achsenrichtung überlappen.
Während in der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt wurde, in dem das erwärmte, röhrenförmige Element 101 rasch durch Wasserkühlung abgekühlt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. In der vorliegenden Erfindung kann das erwärmte, röhrenförmige Element beispielsweise mittels Ölkühlung gekühlt werden.
Während der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder niedriger erwärmt wurde, wird der erwärmte Zustand des Abschnitts R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs für die Haltezeit aufrechterhalten, so dass der Haltetemperaturgradient des Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs innerhalb eines Haltetemperaturgradienten im Bereich von -20°/Sekunde oder mehr und 5°C/Sekunde oder weniger liegt, in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. In der vorliegenden Erfindung kann die Erwärmungsposition, die den Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs aufweist, rasch auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder niedriger erhitzt werden, und der erwärmte Zustand der Erwärmungsposition kann für die Haltezeit aufrechterhalten werden, so dass der Haltetemperaturgradient an der Erwärmungsposition innerhalb eines Haltetemperaturgradienten von - 20°C/Sekunde oder mehr und 5°C/Sekunde oder weniger liegt. Das bedeutet, dass die Erwärmungsposition und der Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs als derselbe Bereich angesehen werden können.
Während in der vorgenannten Ausführungsform das Beispiel gezeigt ist, bei dem der Abschnitt R1 zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs rasch erhitzt wurde, während das röhrenförmige Element 101 mit einer vorgegebenen Drehzahl gedreht wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs rasch erwärmt werden, ohne dass sich das röhrenförmige Element dreht.
Ferner kann die Anziehungskraftkurve durch Ändern der Abmessungen des bewegbaren Eisenkerns 21 oder Ändern der Abmessungen des röhrenförmigen Elements durch Hobeln verändert werden. Das bedeutet, dass verschiedene Änderungen in der Verteilung der magnetischen Eigenschaften des röhrenförmigen Elements und der Solenoideigenschaften des Proportionalsolenoids vorgenommen werden können, indem zusätzlich zu dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren die Abmessungen verändert werden.
Ferner kann die Hochfrequenz-Erwärmungseinrichtung der vorliegenden Ausführungsform nicht nur eine Funktion zum Steuern der Stärke des Wechselstroms, der durch die Hochfrequenzspule fließt, haben, sondern auch eine Funktion zum Steuern (Veranlassen) der Frequenz des Wechselstroms (variabel). Die Bildungszustände des halbmagnetischen Bereichs und des nichtmagnetischen Bereichs durch Hochfrequenzerhitzung können auch durch Verändern der Frequenz des Wechselstroms geändert werden, und die Solenoideigenschaften des Proportionalsolenoids können zweckmäßig gesteuert werden.
Bezugszeichenliste

1:: fester Eisenkern (röhrenförmiges Element)
2:: Stabanordnung (bewegbarer Magnetkörper)
11b:: adsorptive Oberfläche
12:: magnetischer Bereich
12a:: magnetischer Bereich (erster magnetischer Bereich)
12b:: magnetischer Bereich (zweiter magnetischer Bereich)
13:: nichtmagnetischer Bereich
14:: halbmagnetischer Bereich
14a:: halbmagnetischer Bereich (erster halbmagnetischer Bereich)
14b:: halbmagnetischer Bereich (zweiter halbmagnetischer Bereich)
100:: Proportionalsolenoid
101:: röhrenförmiges Element
Z:: Axialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 20016925 [0004, 0007]
JP 4263407 [0004]
JP 711397 [0005, 0006]

Claims

Proportionalsolenoid (100), aufweisend einen festen Eisenkern (1) mit einem aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellten, röhrenförmigen Element (101) und einem in das röhrenförmige Element eingeschobenen, bewegbaren Magnetkörper (2), wobei der bewegbare Magnetkörper in einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements bewegbar ist; wobei das röhrenförmige Element eine adsorptive Oberfläche (11b) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche orthogonal zur Axialrichtung bereitgestellt ist, wobei die adsorptive Oberfläche dem bewegbaren Magnetkörper zugewandt ist; und ein erster magnetischer Bereich (12a), der die adsorptive Oberfläche aufweist, wobei der erste magnetische Bereich vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, ein erster halbmagnetischer Bereich (14c), der an einer von der absorptiven Oberfläche beabstandeten Position vorhanden ist, wobei der erste halbmagnetische Bereich eine Ferritstruktur, eine Martensitstruktur und eine Austenitstruktur aufweist, und ein nichtmagnetischer Bereich (13), der an einer Position vorhanden ist, die weiter von der adsorptiven Oberfläche beabstandet ist als der erste halbmagnetische Bereich, wobei der nichtmagnetische Bereich vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durchgehend und einstückig entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements ausgebildet sind.
Proportionalsolenoid nach Anspruch 1, wobei eine Vickershärte (HV) des röhrenförmigen Elements in einem Bereich von 200 ≦ HV ≦ 600 variiert; und die Vickershärte (HV) in dem ersten magnetischen Bereich und dem nichtmagnetischen Bereich 200 ≦ HV ≦ 300 beträgt, und der erste halbmagnetische Bereich ein lokales Maximum der Vickershärte (HV) im Bereich von 400 ≦ HV ≦ 600 hat.
Proportionalsolenoid nach Anspruch 2, wobei der erste halbmagnetische Bereich ein lokales Maximum eines Häufigkeitsverhältnisses der Martensitstruktur aufweist.
Proportionalsolenoid nach Anspruch 1, wobei eine Menge von Karbiden, die in dem ersten halbmagnetischen Bereich vorhanden ist, größer ist als eine Menge von Karbiden, die in dem nichtmagnetischen Bereich vorhanden sind, und kleiner ist als eine Menge von Karbiden, die in dem ersten halbmagnetischen Bereich vorhanden ist.
Proportionalsolenoid nach Anspruch 4, wobei die Menge von Karbiden, die in dem ersten halbmagnetischen Bereich vorhanden ist, schrittweise vom ersten halbmagnetischen Bereich hin zum nichtmagnetischen Bereich abnimmt.
Proportionalsolenoid nach Anspruch 1, wobei der erste magnetische Bereich, der erste halbmagnetische Bereich, der nichtmagnetische Bereich, ein zweiter halbmagnetischer Bereich (14d), der an einer Position vorhanden sind, die weiter von der adsorptiven Oberfläche beabstandet ist als der nichtmagnetische Bereich, wobei der zweite halbmagnetische Bereich eine Ferritstruktur, eine Martensitstruktur und eine Austenitstruktur aufweist, und ein zweiter magnetischer Bereich (12), der an einer Position weiter beabstandet von der adsorptiven Oberfläche als der zweite halbmagnetische Bereich vorhanden ist, wobei der zweite halbmagnetische Bereich vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, durchgehend und einstückig entlang der Axialrichtung des röhrenförmigen Elements ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids (100), umfassend das Bilden eines magnetischen Bereichs (12), der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und eines nichtmagnetischen Bereichs (13), der vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durch Wärmebehandlung eines röhrenförmigen Elements (101), das aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen des röhrenförmigen Elements, das aus dem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend die Ferritstruktur aufweist und 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C (Kohlenstoff) enthält, Anordnen einer Hochfrequenzspule (102b) derart, dass sie eine Erwärmungsposition (H) mit einem Abschnitt (R1) zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs des röhrenförmigen Elements umlaufend umgibt; rasches Erwärmen des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder weniger, indem ein elektrischer Strom veranlasst wird, die Hochfrequenzspule zu durchfließen; Halten eines erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger; Bilden, durchgehend und einstückig entlang einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements, in dem röhrenformgien Element, des magnetischen Bereichs, des in dem Bereich zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs gebildeten nichtmagnetischen Bereichs, und eines halbmagnetischen Bereichs (14), der zwischen dem magnetischen Bereich und dem nichtmagnetischen Bereich gebildet ist und der einen magnetischen Gradient derart aufweist, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich durch rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde, zunimmt; und Einschieben eines bewegbaren Magnetkörpers (2), der in Axialrichtung bewegbar ist, in das röhrenförmige Element, das den magnetischen Bereich, den halbmagnetischen Bereich und den nichtmagnetischen Bereich aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 7, wobei das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs auf die Erwärmungstemperatur mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 100°/Sekunde oder mehr und 250°/Sekunde oder weniger umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 7, wobei das Halten des erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs das Halten des erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs für die Haltezeit derart umfasst, dass ein Haltetemperaturgradient des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs innerhalb eines Haltetemperaturgradienten-Bereichs von -10 °C/Sekunde oder mehr und 0°/Sekunde oder weniger liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 8, wobei das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs auf die Erwärmungstemperatur mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 150°C/Sekunde oder mehr und 200°C/Sekunde oder weniger umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 7, wobei das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs das rasche Erwärmen des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs während des Drehens des röhrenförmigen Elements mit einer vorgegebenen Drehzahl umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 7, wobei der magnetische Bereich eine adsorptive Oberfläche (11b) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche orthogonal zur Axialrichtung vorgesehen ist, wobei die adsorptive Oberfläche dem bewegbaren Magnetkörper zugewandt ist; und das Anordnen der Hochfrequenzspule das Anordnen der Hochfrequenzspule derart umfasst, dass die adsorptive Oberfläche und ein Ende der Hochfrequenzspule an einer Seite der adsorptiven Oberfläche in Axialrichtung voneinander getrennt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Proportionalsolenoids nach Anspruch 7, wobei das Verbundmagnetmaterial eine Eisenlegierung ist, die 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger an C, 0,1 Massen-% oder mehr und 3 Massen-% oder weniger an Si (Silizium), 0,1 Massen-% oder mehr und 4 Massen-% oder weniger an Mn (Mangan), 4 Massen-% oder weniger an Ni (Nickel), 4 Massen-% oder mehr und 20 Massen-% oder weniger an Cr (Chrom), 2 Massen-% oder weniger an Al (Aluminium), einen Rest an Fe (Eisen) und unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.
Verfahren zum Steuern von Eigenschaften eines Proportionalsolenoids (100), umfassend das Bilden eines magnetischen Bereichs (12), der vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, und eines nichtmagnetischen Bereichs (13), der vorwiegend eine Austenitstruktur aufweist, durch Wärmebehandlung eines röhrenförmigen Elements (101), das aus einem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend eine Ferritstruktur aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen einer Hochfrequenzspule (102b) derart, dass sie eine Erwärmungsposition (H) beinhaltend einen Abschnitt (R1) zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs des röhrenförmigen Elements, das aus dem Verbundmagnetmaterial hergestellt ist, das vorwiegend die Ferritstruktur aufweist und 0,3 Massen-% oder mehr und 1,2 Massen-% oder weniger C (Kohlenstoff) enthält, umlaufend umgibt; rasches Erwärmen des Abschnitts zum Bilden eines nichtmagnetischen Bereichs auf eine Erwärmungstemperatur von 1.000°C oder höher und 1.300°C oder weniger, indem ein elektrischer Strom veranlasst wird, die Hochfrequenzspule zu durchfließen; Halten eines erwärmten Zustands des Abschnitts zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs für eine Haltezeit von 5 Sekunden oder mehr und 20 Sekunden oder weniger; rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde; Bilden, durchgehend und einstückig entlang einer Axialrichtung des röhrenförmigen Elements in dem röhrenförmigen Element, des magnetischen Bereichs, des in dem Bereich zum Bilden des nichtmagnetischen Bereichs gebildeten nichtmagnetischen Bereichs sowie eines halbmagnetischen Bereichs, der zwischen dem magnetischen Bereich und dem nichtmagnetischen Bereich gebildet ist und einen magnetischen Gradienten derart aufweist, dass die Magnetisierung vom nichtmagnetischen Bereich hin zum magnetischen Bereich durch rasches Abkühlen des röhrenförmigen Elements, das erwärmt wurde, zunimmt; und Einschieben eines bewegbaren Magnetkörpers (2), der in Axialrichtung bewegbar ist, in das röhrenförmige Element, das den magnetischen Bereich, den halbmagnetischen Bereich und den nichtmagnetischen Bereich aufweist; wobei die Eigenschaften des Proportionalsolenoids durch Anpassen der Erwärmungsposition und/oder Erwärmungsgeschwindigkeit und/oder Erwärmungstemperatur und/oder Haltezeit und/oder eines Haltetemperaturgradienten gesteuert werden, um eine Verteilung von magnetischen Eigenschaften des röhrenförmigen Elements zu steuern.