JP2002188745A - 電磁弁用ソレノイド - Google Patents
電磁弁用ソレノイドInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/0603—Multiple-way valves
- F16K31/061—Sliding valves
- F16K31/0613—Sliding valves with cylindrical slides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16K31/0624—Lift valves
- F16K31/0634—Lift valves with fixed seats positioned between movable valve members
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型でありながら吸引力が大きく、しかも経
済性の良い電磁弁用ソレノイドを提供する。 【解決手段】 固定鉄心５、可動鉄心６及びボビン４の
中心孔４ａの断面形状を長円または略長方形にすると共
に、該ボビン４に巻かれた断面が長円または略長方形の
コイル７の短軸側または短辺側の巻外径Ｗと、コイルの
内側の断面積Ｓと同じ断面積の仮想円柱鉄心の直径ｄと
の間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持たせ、該
固定鉄心５及び可動鉄心６の断面における長軸または長
辺の長さａと短軸または短辺の長さｂとの比率を、１．
３≦ａ／ｂ≦３．０となるようにする。
済性の良い電磁弁用ソレノイドを提供する。 【解決手段】 固定鉄心５、可動鉄心６及びボビン４の
中心孔４ａの断面形状を長円または略長方形にすると共
に、該ボビン４に巻かれた断面が長円または略長方形の
コイル７の短軸側または短辺側の巻外径Ｗと、コイルの
内側の断面積Ｓと同じ断面積の仮想円柱鉄心の直径ｄと
の間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持たせ、該
固定鉄心５及び可動鉄心６の断面における長軸または長
辺の長さａと短軸または短辺の長さｂとの比率を、１．
３≦ａ／ｂ≦３．０となるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁用ソレノイ
ドに関するものである。
ドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コイルを巻いたボビン、該ボビンの中心
孔に装着した固定鉄心、これらを囲む磁気枠、ボビンの
中心孔に摺動可能に挿入した可動鉄心、及びその復帰ば
ね等を有するソレノイド部と、複数のポート、これらの
ポートを連通させる通路中の弁座、上記可動鉄心により
駆動され上記弁座を開閉する弁体を有する弁部とを備え
た電磁弁は、特に例示するまでもなく既に知られてい
る。また、複数の電磁弁をマニホールドベースに連接し
て一括制御することも、特に例示するまでもなく既に知
られている。
孔に装着した固定鉄心、これらを囲む磁気枠、ボビンの
中心孔に摺動可能に挿入した可動鉄心、及びその復帰ば
ね等を有するソレノイド部と、複数のポート、これらの
ポートを連通させる通路中の弁座、上記可動鉄心により
駆動され上記弁座を開閉する弁体を有する弁部とを備え
た電磁弁は、特に例示するまでもなく既に知られてい
る。また、複数の電磁弁をマニホールドベースに連接し
て一括制御することも、特に例示するまでもなく既に知
られている。
【０００３】しかし、複数の電磁弁をマニホールド化し
たとき、電磁弁全体が大型で重くなるという問題が生じ
るため、個々の電磁弁のボディ幅を小さくし全体を小型
化することが最重要となる。しかし、全体を小型化する
ために電磁弁のボディ幅を小さくすると、ボディ内に収
容されている電磁弁の弁体を駆動するソレノイドの巻外
径が小さくなり、ソレノイドの巻外径が小さくなるとソ
レノイドの吸引力が減少し、電磁弁の弁体を駆動する駆
動力が低下するという新たな問題が生ずる。また、ソレ
ノイドの吸引力を増大させるためにコイルの巻数を増や
したり鉄心を大径化したりすると、ソレノイドの巻外径
が大きくなると共にコストが増大するといった問題があ
った。したがって、従来の電磁弁用ソレノイドは、小型
化及び吸引力増加に限界があった。
たとき、電磁弁全体が大型で重くなるという問題が生じ
るため、個々の電磁弁のボディ幅を小さくし全体を小型
化することが最重要となる。しかし、全体を小型化する
ために電磁弁のボディ幅を小さくすると、ボディ内に収
容されている電磁弁の弁体を駆動するソレノイドの巻外
径が小さくなり、ソレノイドの巻外径が小さくなるとソ
レノイドの吸引力が減少し、電磁弁の弁体を駆動する駆
動力が低下するという新たな問題が生ずる。また、ソレ
ノイドの吸引力を増大させるためにコイルの巻数を増や
したり鉄心を大径化したりすると、ソレノイドの巻外径
が大きくなると共にコストが増大するといった問題があ
った。したがって、従来の電磁弁用ソレノイドは、小型
化及び吸引力増加に限界があった。
【０００４】本発明は、複数の電磁弁をマニホールド化
するに際し、個々の電磁弁のボディ幅を小さくする場合
でも、ボディ幅と直角方向の電磁弁の奥行には余裕があ
ることに着目し、電磁弁用ソレノイドにおける固定鉄心
及び可動鉄心の断面形状及びボビンの中心孔の形状に工
夫をこらすことにより、上記問題を解決できることを見
出し、しかも、それが上記余裕の範囲内で適切に対処で
きることを確かめ、本発明に至ったものである。
するに際し、個々の電磁弁のボディ幅を小さくする場合
でも、ボディ幅と直角方向の電磁弁の奥行には余裕があ
ることに着目し、電磁弁用ソレノイドにおける固定鉄心
及び可動鉄心の断面形状及びボビンの中心孔の形状に工
夫をこらすことにより、上記問題を解決できることを見
出し、しかも、それが上記余裕の範囲内で適切に対処で
きることを確かめ、本発明に至ったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、小型
でありながら吸引力が大きく、しかも経済性の良い電磁
弁用ソレノイドを提供することにある。
でありながら吸引力が大きく、しかも経済性の良い電磁
弁用ソレノイドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る電磁弁用ソレノイドは、コイルを巻い
たボビンと、該ボビンの中心孔に装着した固定鉄心と、
該ボビンの中心孔に摺動可能に挿入され該ボビンの中心
孔内に吸引力作用面を有し該コイルへの通電により吸引
される可動鉄心と、これらを囲む磁気枠とを有する電磁
弁用ソレノイドにおいて、上記固定鉄心、可動鉄心及び
ボビンの中心孔の断面形状を長円または略長方形にする
と共に、該ボビンに巻かれた断面が長円または略長方形
のコイルの短軸側または短辺側の巻外径Ｗと、コイルの
内側の断面積Ｓと同じ断面積の仮想円柱鉄心の直径ｄと
の間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持たせ、上
記固定鉄心及び可動鉄心の断面における長軸または長辺
の長さａと短軸または短辺の長さｂとの比率を、１．３
≦ａ／ｂ≦３．０としたことを特徴とするものである。
め、本発明に係る電磁弁用ソレノイドは、コイルを巻い
たボビンと、該ボビンの中心孔に装着した固定鉄心と、
該ボビンの中心孔に摺動可能に挿入され該ボビンの中心
孔内に吸引力作用面を有し該コイルへの通電により吸引
される可動鉄心と、これらを囲む磁気枠とを有する電磁
弁用ソレノイドにおいて、上記固定鉄心、可動鉄心及び
ボビンの中心孔の断面形状を長円または略長方形にする
と共に、該ボビンに巻かれた断面が長円または略長方形
のコイルの短軸側または短辺側の巻外径Ｗと、コイルの
内側の断面積Ｓと同じ断面積の仮想円柱鉄心の直径ｄと
の間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持たせ、上
記固定鉄心及び可動鉄心の断面における長軸または長辺
の長さａと短軸または短辺の長さｂとの比率を、１．３
≦ａ／ｂ≦３．０としたことを特徴とするものである。
【０００７】本発明の電磁弁用ソレノイドにおいては、
コイルを巻いたボビンと、該ボビンの中心孔に装着した
固定鉄心と、該ボビンの中心孔に摺動可能に挿入され該
ボビンの中心孔内に吸引力作用面を有し該コイルへの通
電により吸引される可動鉄心と、これらを囲む磁気枠と
を有し、ボディ幅がボディ奥行より短い電磁弁用ソレノ
イドにおいて、ボビンに巻かれたコイルの巻外径Ｗと上
記仮想円柱鉄心の直径ｄとの関係が、ｄ＝（０．４〜
０．８）Ｗになるような断面積の鉄心にすると、電磁弁
用ソレノイドの固定鉄心と可動鉄心の間に働く吸引力を
大きく設計できることは、後述する計算により確認され
ている。
コイルを巻いたボビンと、該ボビンの中心孔に装着した
固定鉄心と、該ボビンの中心孔に摺動可能に挿入され該
ボビンの中心孔内に吸引力作用面を有し該コイルへの通
電により吸引される可動鉄心と、これらを囲む磁気枠と
を有し、ボディ幅がボディ奥行より短い電磁弁用ソレノ
イドにおいて、ボビンに巻かれたコイルの巻外径Ｗと上
記仮想円柱鉄心の直径ｄとの関係が、ｄ＝（０．４〜
０．８）Ｗになるような断面積の鉄心にすると、電磁弁
用ソレノイドの固定鉄心と可動鉄心の間に働く吸引力を
大きく設計できることは、後述する計算により確認され
ている。
【０００８】また、上記により求めた直径ｄの固定鉄心
及び可動鉄心の断面形状は円よりも長円または略長方形
にしたほうが、同じ鉄心断面積であっても吸引力が大き
くなり、更に、上記固定鉄心及び可動鉄心の断面が長円
または略長方形の長軸または長辺の長さａと短軸または
短辺の長さｂとの比率が、１．３≦ａ／ｂ≦３．０とな
るようにすると、投下コストの割には大きな吸引力を得
られることが後述する計算等により確認された。
及び可動鉄心の断面形状は円よりも長円または略長方形
にしたほうが、同じ鉄心断面積であっても吸引力が大き
くなり、更に、上記固定鉄心及び可動鉄心の断面が長円
または略長方形の長軸または長辺の長さａと短軸または
短辺の長さｂとの比率が、１．３≦ａ／ｂ≦３．０とな
るようにすると、投下コストの割には大きな吸引力を得
られることが後述する計算等により確認された。
【０００９】したがって、本発明に係る電磁弁用ソレノ
イドによれば、上述した構成により小型でありながら吸
引力が大きく、しかも経済性の良い電磁弁用ソレノイド
を提供することができる。
イドによれば、上述した構成により小型でありながら吸
引力が大きく、しかも経済性の良い電磁弁用ソレノイド
を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る電磁弁用ソ
レノイドの一実施例を示す縦断正面図である。該実施例
における電磁弁用ソレノイド１は、弁２のボディ３の上
部に取り付けられ、該ボディ３と同じ幅と奥行とを有
し、コイル７を巻いたボビン４と、該ボビン４の中心孔
４ａに装着した固定鉄心５と、該ボビン４の中心孔４ａ
に摺動可能に挿入され、該ボビン４の中心孔４ａ内に吸
引力作用面６ａを有し、該コイル７への通電により固定
鉄心５に吸引される可動鉄心６と、これらを囲む磁気枠
８及び磁気プレート９（磁気枠と一体化できる）と、該
可動鉄心６の先端に固着されるキャップ１１と、該キャ
ップ１１及び磁気プレート９の間に装着される可動鉄心
６の復帰ばね１２とを有している。
レノイドの一実施例を示す縦断正面図である。該実施例
における電磁弁用ソレノイド１は、弁２のボディ３の上
部に取り付けられ、該ボディ３と同じ幅と奥行とを有
し、コイル７を巻いたボビン４と、該ボビン４の中心孔
４ａに装着した固定鉄心５と、該ボビン４の中心孔４ａ
に摺動可能に挿入され、該ボビン４の中心孔４ａ内に吸
引力作用面６ａを有し、該コイル７への通電により固定
鉄心５に吸引される可動鉄心６と、これらを囲む磁気枠
８及び磁気プレート９（磁気枠と一体化できる）と、該
可動鉄心６の先端に固着されるキャップ１１と、該キャ
ップ１１及び磁気プレート９の間に装着される可動鉄心
６の復帰ばね１２とを有している。
【００１１】更に詳述すると、該弁２のボディ３はボデ
ィ幅よりもボディ奥行の方が長くなっており、該ボディ
３の上部側には、上記ボビン４、固定鉄心５、可動鉄心
６、これらを囲む磁気枠８及び磁気プレート９が設けら
れており、該弁２は、圧力流体の入力ポートＰ、出力ポ
ートＡ及び排出ポートＲ、これらのポートを連通させる
通路に互いに背向させて形設した、ポートＰとＡ間の供
給弁座１４及びポートＡとＲ間の排出弁座１５、これら
の弁座１４，１５を開閉させる弁体４１，４６、これら
の弁座の周囲の供給弁室１６及び排出弁室１７、並びに
弁室１６と１７を連通させる連通孔１８，・・を備え、
弁体４１，４６を上記可動鉄心６により駆動するもので
あり、上記弁室１６は上記キャップ１１を固着した可動
鉄心６の先端部分を収納する大きさを有している。
ィ幅よりもボディ奥行の方が長くなっており、該ボディ
３の上部側には、上記ボビン４、固定鉄心５、可動鉄心
６、これらを囲む磁気枠８及び磁気プレート９が設けら
れており、該弁２は、圧力流体の入力ポートＰ、出力ポ
ートＡ及び排出ポートＲ、これらのポートを連通させる
通路に互いに背向させて形設した、ポートＰとＡ間の供
給弁座１４及びポートＡとＲ間の排出弁座１５、これら
の弁座１４，１５を開閉させる弁体４１，４６、これら
の弁座の周囲の供給弁室１６及び排出弁室１７、並びに
弁室１６と１７を連通させる連通孔１８，・・を備え、
弁体４１，４６を上記可動鉄心６により駆動するもので
あり、上記弁室１６は上記キャップ１１を固着した可動
鉄心６の先端部分を収納する大きさを有している。
【００１２】上記ボビン４は上記中心孔４ａを有しコイ
ル７が巻かれるボビン筒部４ｂと該ボビン筒部４ｂの両
端に上記コイル７の上下端を覆うボビン鍔部４ｃ，４ｄ
とで構成されている。上記固定鉄心５は、その下端５ａ
が吸引力作用面になっており、その上端の鍔部５ｃがシ
ール材３２を介してボビン鍔部４ｃの上面に載置され、
固定鉄心５は上記ボビン４に気密に取り付けられてい
る。上記磁気プレート６は、上記ボビン筒部４ｂの下端
から突出している可動鉄心６を取り囲む略ドーナツ形状
をなすと共に、上記ボディ３の上端面と上記ボビン鍔部
４ｄの下面との間にシール材３３，３４を介して気密に
設けられている。
ル７が巻かれるボビン筒部４ｂと該ボビン筒部４ｂの両
端に上記コイル７の上下端を覆うボビン鍔部４ｃ，４ｄ
とで構成されている。上記固定鉄心５は、その下端５ａ
が吸引力作用面になっており、その上端の鍔部５ｃがシ
ール材３２を介してボビン鍔部４ｃの上面に載置され、
固定鉄心５は上記ボビン４に気密に取り付けられてい
る。上記磁気プレート６は、上記ボビン筒部４ｂの下端
から突出している可動鉄心６を取り囲む略ドーナツ形状
をなすと共に、上記ボディ３の上端面と上記ボビン鍔部
４ｄの下面との間にシール材３３，３４を介して気密に
設けられている。
【００１３】上記磁気枠８は、上記固定鉄心５、可動鉄
心６，ボビン４、磁気プレート９を収納するケースを兼
ねており、断面Ｕ字状で上記ボディ３と同じ幅と奥行き
とを有し、その下端が環状の凹溝に装着されたシール部
材３１を介して上記ボディ３の上部に気密に取り付けら
れており、このために上記固定鉄心５、ボビン４、磁気
プレート９は上記磁気枠８の上端とボディ３の上端との
間にサンドイッチ状に挟持されて固定される。
心６，ボビン４、磁気プレート９を収納するケースを兼
ねており、断面Ｕ字状で上記ボディ３と同じ幅と奥行き
とを有し、その下端が環状の凹溝に装着されたシール部
材３１を介して上記ボディ３の上部に気密に取り付けら
れており、このために上記固定鉄心５、ボビン４、磁気
プレート９は上記磁気枠８の上端とボディ３の上端との
間にサンドイッチ状に挟持されて固定される。
【００１４】上記可動鉄心６は、上記可動鉄心６の上端
６ａが吸引力作用面になっており、その下方先端部分に
凹部４０を有し、該凹部４０に上記供給弁座１４を開閉
する供給弁体４１が摺動可動に挿入され、該供給弁体４
１は凹部４０の底面との間に縮設された第１弁ばね４２
によって供給弁座１４を閉鎖する方向に付勢され、キャ
ップ１１の係止部１１ａに係止している。排出弁座１５
を開閉する排出弁体４６は、ばね座４７との間に縮設し
た第２弁ばね４８によって排出弁座１５を閉鎖する方向
に付勢され、排出弁体４６を駆動する押圧部材４９の先
端は、連通孔１８，・・を通って上記キャップ１１の係
止部１１ａに当接している。上記ばね座４７は押さえ板
３６により上記ボディ３からの飛出しが防止されている
と共に、環状の凹溝に装着されたシール材３７により上
記ボディ３に気密に取り付けられている。なお、上記実
施例の弁２は３ポート弁となっているが、本発明の電磁
弁用ソレノイド１はこれに限定されるものではない。
６ａが吸引力作用面になっており、その下方先端部分に
凹部４０を有し、該凹部４０に上記供給弁座１４を開閉
する供給弁体４１が摺動可動に挿入され、該供給弁体４
１は凹部４０の底面との間に縮設された第１弁ばね４２
によって供給弁座１４を閉鎖する方向に付勢され、キャ
ップ１１の係止部１１ａに係止している。排出弁座１５
を開閉する排出弁体４６は、ばね座４７との間に縮設し
た第２弁ばね４８によって排出弁座１５を閉鎖する方向
に付勢され、排出弁体４６を駆動する押圧部材４９の先
端は、連通孔１８，・・を通って上記キャップ１１の係
止部１１ａに当接している。上記ばね座４７は押さえ板
３６により上記ボディ３からの飛出しが防止されている
と共に、環状の凹溝に装着されたシール材３７により上
記ボディ３に気密に取り付けられている。なお、上記実
施例の弁２は３ポート弁となっているが、本発明の電磁
弁用ソレノイド１はこれに限定されるものではない。
【００１５】図２は、上記実施例における電磁弁用ソレ
ノイド１の固定鉄心５、可動鉄心６，ボビン４の分解斜
視図である。図２に示すように、本実施例に係る電磁弁
用ソレノイド１は、上記固定鉄心５及び可動鉄心６の断
面形状及び上記ボビンの中心孔の形状を長円にすると共
に該ボビンに巻かれた長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗ
を上記ボディ幅に略等しい長さにしている。なお、上記
実施例では、上記固定鉄心５及び可動鉄心６の断面形状
及び上記ボビンの中心孔の形状を長円にしているが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、上記固定鉄心５
及び可動鉄心６の断面形状及び上記ボビンの中心孔の形
状を略長方形にしても良いが、この場合、該ボビンに巻
かれた略長方形のコイルの短辺側の巻外径Ｗを上記ボデ
ィ幅に略等しい長さにする。
ノイド１の固定鉄心５、可動鉄心６，ボビン４の分解斜
視図である。図２に示すように、本実施例に係る電磁弁
用ソレノイド１は、上記固定鉄心５及び可動鉄心６の断
面形状及び上記ボビンの中心孔の形状を長円にすると共
に該ボビンに巻かれた長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗ
を上記ボディ幅に略等しい長さにしている。なお、上記
実施例では、上記固定鉄心５及び可動鉄心６の断面形状
及び上記ボビンの中心孔の形状を長円にしているが、必
ずしもこれに限定されるものではなく、上記固定鉄心５
及び可動鉄心６の断面形状及び上記ボビンの中心孔の形
状を略長方形にしても良いが、この場合、該ボビンに巻
かれた略長方形のコイルの短辺側の巻外径Ｗを上記ボデ
ィ幅に略等しい長さにする。
【００１６】また、後述する計算根拠に基づき、断面が
長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗとコイルの内側の断面
積Ｓ（＝πｄ２／４）と同じ断面積の仮想円柱鉄心の直
径ｄとの間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持た
せ、上記固定鉄心及び可動鉄心の長円の長軸または該略
長方形の長辺の長さをａ、上記固定鉄心及び可動鉄心の
断面における長軸の長さａと短軸の長さｂとの比率を、
１．３≦ａ／ｂ≦３．０となるようにしている。
長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗとコイルの内側の断面
積Ｓ（＝πｄ２／４）と同じ断面積の仮想円柱鉄心の直
径ｄとの間に、ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持た
せ、上記固定鉄心及び可動鉄心の長円の長軸または該略
長方形の長辺の長さをａ、上記固定鉄心及び可動鉄心の
断面における長軸の長さａと短軸の長さｂとの比率を、
１．３≦ａ／ｂ≦３．０となるようにしている。
【００１７】上記実施例において、コイル７に非通電の
ときは、第１弁ばね４２の付勢力によって供給弁体４１
が供給弁座１４を閉鎖し、押圧部材４９で押圧された排
出弁体４６が排出弁座１５を開放するので、ポートＡと
Ｒが連通している（図１左半分参照）。コイル７に通電
すると、固定鉄心５が復帰ばね１２の付勢力に抗して可
動鉄心６を吸引するので、供給弁体４１が供給弁座１４
を開放するとともに第２弁ばね４８の付勢力により排出
弁体４６が排出弁座１５を閉鎖して、ポートＰとＡが連
通する（図１右半分参照）。
ときは、第１弁ばね４２の付勢力によって供給弁体４１
が供給弁座１４を閉鎖し、押圧部材４９で押圧された排
出弁体４６が排出弁座１５を開放するので、ポートＡと
Ｒが連通している（図１左半分参照）。コイル７に通電
すると、固定鉄心５が復帰ばね１２の付勢力に抗して可
動鉄心６を吸引するので、供給弁体４１が供給弁座１４
を開放するとともに第２弁ばね４８の付勢力により排出
弁体４６が排出弁座１５を閉鎖して、ポートＰとＡが連
通する（図１右半分参照）。
【００１８】次に、前述の数値限定の計算根拠を述べ
る。図３は、鉄心形状の最適化を計算により求めるため
に、本発明に係る電磁弁用ソレノイドのコイル形状パラ
メータを示した平面図であり、図４は図３のＹ−Ｙ線断
面図、図５は長方形断面をもつコイルモデルを示す図で
ある。図３〜図４において、固定鉄心５及び可動鉄心６
の断面形状及びボビン４の中心孔４ａの形状は長円をし
ており、ボビン４に巻かれた断面が長円（または略長方
形）のコイル７の短軸側及び長軸側の巻外径をそれぞれ
Ｗ及びＬとし、該コイル７の高さをＨ、固定鉄心５と可
動鉄心６の距離をχとし、上記固定鉄心及び可動鉄心の
長円の短軸の長さをｄｎとし、上記巻外径Ｗを上記ボデ
ィ幅に略等しい長さにしている。
る。図３は、鉄心形状の最適化を計算により求めるため
に、本発明に係る電磁弁用ソレノイドのコイル形状パラ
メータを示した平面図であり、図４は図３のＹ−Ｙ線断
面図、図５は長方形断面をもつコイルモデルを示す図で
ある。図３〜図４において、固定鉄心５及び可動鉄心６
の断面形状及びボビン４の中心孔４ａの形状は長円をし
ており、ボビン４に巻かれた断面が長円（または略長方
形）のコイル７の短軸側及び長軸側の巻外径をそれぞれ
Ｗ及びＬとし、該コイル７の高さをＨ、固定鉄心５と可
動鉄心６の距離をχとし、上記固定鉄心及び可動鉄心の
長円の短軸の長さをｄｎとし、上記巻外径Ｗを上記ボデ
ィ幅に略等しい長さにしている。
【００１９】また、図３においてハッチングで示した円
５０は直径ｄの仮想円柱鉄心の断面であり、上記固定鉄
心５及び可動鉄心６は該仮想円柱鉄心を扁平に変形して
断面形状が長円の鉄心にしたものであり、したがって上
記固定鉄心５及び可動鉄心６の断面積Ｓは（πｄ２／
４）である。なお、磁気枠８やボビン筒部４ｂの板厚
は、その板厚がボディ幅に対しかなり小さいことと計算
を容易にするために省略してある。
５０は直径ｄの仮想円柱鉄心の断面であり、上記固定鉄
心５及び可動鉄心６は該仮想円柱鉄心を扁平に変形して
断面形状が長円の鉄心にしたものであり、したがって上
記固定鉄心５及び可動鉄心６の断面積Ｓは（πｄ２／
４）である。なお、磁気枠８やボビン筒部４ｂの板厚
は、その板厚がボディ幅に対しかなり小さいことと計算
を容易にするために省略してある。
【００２０】図３〜図４において、コイル７の固定鉄心
５と可動鉄心６の間に働く吸引力Ｆは、コイル７の巻数
をＮ，コイル７を流れる電流をＩ、固定鉄心５及び可動
鉄心６の断面積をＳ、空気の透磁率をμ、固定鉄心５と
可動鉄心６の間の距離をχ、定数をＫとし、該固定鉄心
５と可動鉄心６の間の距離χを一定とすると、 Ｆ＝Ｋ（ＮＩ）２Ｓ ・・・・（１） （但
し、Ｋ＝μ／２χ２） で表される。図３〜図４において、コイル７の短軸側
（または短辺側）の巻外径Ｗ及びコイル７の高さＨを一
定とし、コイル７の長軸側（または長辺側）の巻外径Ｌ
を変数とすると、Ｌ＞Ｗである。
５と可動鉄心６の間に働く吸引力Ｆは、コイル７の巻数
をＮ，コイル７を流れる電流をＩ、固定鉄心５及び可動
鉄心６の断面積をＳ、空気の透磁率をμ、固定鉄心５と
可動鉄心６の間の距離をχ、定数をＫとし、該固定鉄心
５と可動鉄心６の間の距離χを一定とすると、 Ｆ＝Ｋ（ＮＩ）２Ｓ ・・・・（１） （但
し、Ｋ＝μ／２χ２） で表される。図３〜図４において、コイル７の短軸側
（または短辺側）の巻外径Ｗ及びコイル７の高さＨを一
定とし、コイル７の長軸側（または長辺側）の巻外径Ｌ
を変数とすると、Ｌ＞Ｗである。
【００２１】コイルの巻数Ｎは、コイルの線径をＡとす
ると、 Ｎ＝（Ｗ−ｄｎ）Ｈ／２Ａ２ ・・・・（２） で表される。また、コイルの抵抗値Ｒは、コイルの平均
巻直径をＢ、コイルの単位長さ当た りの抵抗値をｒとすると、Ｒ＝πＢＮｒ ・・・・（３） で表される。 次に、消費電力をＰとすると、Ｐ＝Ｉ２Ｒ ・・・・（４） で表される。（１）式に（３）、（４）式を代入し、次
式を得る。 Ｆ＝ＫＮ２Ｉ２Ｓ＝ＫＮ２ＳＰ／Ｒ＝ＫＮ２ＳＰ／πＢＮｒ ＝ＫＮＰＳ／πＢｒ＝Ｋ１ＮＳ／Ｂｒ ・・・・（５） （但し、Ｋ１＝ＫＰ／π、Ｐ＝一定） （５）式に（２）式を代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ１（Ｗ−ｄｎ）ＨＳ／２Ａ２Ｂｒ ＝Ｋ２（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒ ・・・・（６） （但し、Ｋ２＝Ｋ１Ｈ／２、Ｈ＝一定）
ると、 Ｎ＝（Ｗ−ｄｎ）Ｈ／２Ａ２ ・・・・（２） で表される。また、コイルの抵抗値Ｒは、コイルの平均
巻直径をＢ、コイルの単位長さ当た りの抵抗値をｒとすると、Ｒ＝πＢＮｒ ・・・・（３） で表される。 次に、消費電力をＰとすると、Ｐ＝Ｉ２Ｒ ・・・・（４） で表される。（１）式に（３）、（４）式を代入し、次
式を得る。 Ｆ＝ＫＮ２Ｉ２Ｓ＝ＫＮ２ＳＰ／Ｒ＝ＫＮ２ＳＰ／πＢＮｒ ＝ＫＮＰＳ／πＢｒ＝Ｋ１ＮＳ／Ｂｒ ・・・・（５） （但し、Ｋ１＝ＫＰ／π、Ｐ＝一定） （５）式に（２）式を代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ１（Ｗ−ｄｎ）ＨＳ／２Ａ２Ｂｒ ＝Ｋ２（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒ ・・・・（６） （但し、Ｋ２＝Ｋ１Ｈ／２、Ｈ＝一定）
【００２２】したがって、Ｗ、Ｈ、Ｓ、Ｐを一定とし、
Ｌ＞ＷでＬを変数とすると、吸引力Ｆは、Ｆ＝Ｋ２（Ｗ
−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒで表すことができる。一方、コイ
ルの単位長さ当たりの抵抗ｒは、コイルの導電率をσ、
コイルの断面積をＣ、コイルの線径をＡとすると、 ｒ＝１／σＣ＝４／σπＡ２ ・・・・（７） で表されるから、（６）式に（７）式を代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ２（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒ＝Ｋ２σπ（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／４Ｂ ＝Ｋ３（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ｂ ・・・・（８） （但し、Ｋ３＝Ｋ２σπ／４、σ＝一定）
Ｌ＞ＷでＬを変数とすると、吸引力Ｆは、Ｆ＝Ｋ２（Ｗ
−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒで表すことができる。一方、コイ
ルの単位長さ当たりの抵抗ｒは、コイルの導電率をσ、
コイルの断面積をＣ、コイルの線径をＡとすると、 ｒ＝１／σＣ＝４／σπＡ２ ・・・・（７） で表されるから、（６）式に（７）式を代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ２（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ａ２Ｂｒ＝Ｋ２σπ（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／４Ｂ ＝Ｋ３（Ｗ−ｄｎ）Ｓ／Ｂ ・・・・（８） （但し、Ｋ３＝Ｋ２σπ／４、σ＝一定）
【００２３】次に、コイルの平均巻長さからコイル寸法
と吸引力及び仮想鉄心との関係を表すため、長円鉄心コ
イルを図５に示す長方形断面積をもつコイルモデルに置
き換える。図５には、固定鉄心及び可動鉄心を断面略長
方形とし、その短辺及び長辺の長さをそれぞれｄｎ及び
ｙとし、ボビン４に巻かれた断面略長方形のコイル７の
短辺側の巻外径をＷとし、平均巻長さｕを示す導線を略
長方形の導線５２で示した場合の、コイル寸法が示され
ている。固定鉄心及び可動鉄心は断面略長方形であるこ
とから、その断面積Ｓはｄｎとｙの積であり、一方、固
定鉄心及び可動鉄心の断面積Ｓは一辺の長さがｄの仮想
正方形断面の鉄心の断面積（ｄ２）と等しいことから、
次式を得る。 Ｓ＝ｙｄｎ＝ｄ２ ・・・・（９） したがって、 ｙ＝ｄ２／ｄｎ ・・・・（１０） となる。
と吸引力及び仮想鉄心との関係を表すため、長円鉄心コ
イルを図５に示す長方形断面積をもつコイルモデルに置
き換える。図５には、固定鉄心及び可動鉄心を断面略長
方形とし、その短辺及び長辺の長さをそれぞれｄｎ及び
ｙとし、ボビン４に巻かれた断面略長方形のコイル７の
短辺側の巻外径をＷとし、平均巻長さｕを示す導線を略
長方形の導線５２で示した場合の、コイル寸法が示され
ている。固定鉄心及び可動鉄心は断面略長方形であるこ
とから、その断面積Ｓはｄｎとｙの積であり、一方、固
定鉄心及び可動鉄心の断面積Ｓは一辺の長さがｄの仮想
正方形断面の鉄心の断面積（ｄ２）と等しいことから、
次式を得る。 Ｓ＝ｙｄｎ＝ｄ２ ・・・・（９） したがって、 ｙ＝ｄ２／ｄｎ ・・・・（１０） となる。
【００２４】平均巻長さｕを示す導線５２は、断面略長
方形の鉄心５と断面略長方形の巻外径の中間位置にある
ことから、該導線５２は断面略長方形となりその短辺及
び長辺の長さは、それぞれ（Ｗ＋ｄｎ）／２及びｄ２／
ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ）／２となる。したがって、平均巻長
さｕは、 ｕ＝〔（Ｗ＋ｄｎ）／２〕×２＋〔ｄ２／ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ）／２〕×２ ＝Ｗ＋ｄｎ＋２ｄ２／ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ） ＝２〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１１） 一方、コイルの平均巻直径がＢの場合の平均巻長さｕ
は、ｕ＝πＢとなるから、この式に（１１）式を代入し
て、次式を得る。 Ｂ＝ｕ／π＝２〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕／π ・・・・（１２） （９）、（１２）式を（８）式に代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ４（Ｗ−ｄｎ）ｄ２／〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１３） （但し、Ｋ４＝Ｋ３π／２）
方形の鉄心５と断面略長方形の巻外径の中間位置にある
ことから、該導線５２は断面略長方形となりその短辺及
び長辺の長さは、それぞれ（Ｗ＋ｄｎ）／２及びｄ２／
ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ）／２となる。したがって、平均巻長
さｕは、 ｕ＝〔（Ｗ＋ｄｎ）／２〕×２＋〔ｄ２／ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ）／２〕×２ ＝Ｗ＋ｄｎ＋２ｄ２／ｄｎ＋（Ｗ−ｄｎ） ＝２〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１１） 一方、コイルの平均巻直径がＢの場合の平均巻長さｕ
は、ｕ＝πＢとなるから、この式に（１１）式を代入し
て、次式を得る。 Ｂ＝ｕ／π＝２〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕／π ・・・・（１２） （９）、（１２）式を（８）式に代入し、次式を得る。 Ｆ＝Ｋ４（Ｗ−ｄｎ）ｄ２／〔Ｗ＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１３） （但し、Ｋ４＝Ｋ３π／２）
【００２５】更に、（１３）式の巻外径Ｗを１とし、
ｄ、ｄｎを巻外径に対する比で表すと、次式を得る。 Ｆ／Ｋ＝（１−ｄｎ）ｄ２／〔１＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１４） （但し、０＜ｄｎ＜ｄ＜Ｗ＝１、Ｋ＝Ｋ４＝一定）固定
鉄心及び可動鉄心を断面正方形または円とした場合、ｄ
ｎ＝ｄであるから、（１４）式は次のようになる。 Ｆ／Ｋ＝（１−ｄ）ｄ２／〔１＋ｄ〕 ・・・・（１５） （但し、０＜ｄ＜Ｗ＝１、Ｋ＝Ｋ４＝一定）（１５）式
でｄを０〜１の間で変化させると、ｄ＝０．６１８で吸
引力Ｆが最大となる。すなわち、（１５）式のｄは、コ
イルの巻外径Ｗを１とした場合のコイルの巻外径Ｗに対
する鉄心径の割合であるから、鉄心径ｄとコイルの巻外
径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）が０．６１８になったときに吸
引力Ｆは最大となる。
ｄ、ｄｎを巻外径に対する比で表すと、次式を得る。 Ｆ／Ｋ＝（１−ｄｎ）ｄ２／〔１＋ｄ２／ｄｎ〕 ・・・・（１４） （但し、０＜ｄｎ＜ｄ＜Ｗ＝１、Ｋ＝Ｋ４＝一定）固定
鉄心及び可動鉄心を断面正方形または円とした場合、ｄ
ｎ＝ｄであるから、（１４）式は次のようになる。 Ｆ／Ｋ＝（１−ｄ）ｄ２／〔１＋ｄ〕 ・・・・（１５） （但し、０＜ｄ＜Ｗ＝１、Ｋ＝Ｋ４＝一定）（１５）式
でｄを０〜１の間で変化させると、ｄ＝０．６１８で吸
引力Ｆが最大となる。すなわち、（１５）式のｄは、コ
イルの巻外径Ｗを１とした場合のコイルの巻外径Ｗに対
する鉄心径の割合であるから、鉄心径ｄとコイルの巻外
径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）が０．６１８になったときに吸
引力Ｆは最大となる。
【００２６】そこで、ｄ／Ｗを０〜１の間で変化させた
ときの吸引力Ｆとｄ／Ｗ＝０．６１８のときの最大吸引
力Ｆとの比率（すなわち、ｄ／Ｗ＝０．６１８のときの
最大吸引力Ｆに対するｄ／Ｗを０〜１の間で変化させた
ときの吸引力Ｆの割合）を求めると図６に示すグラフの
ようになる。図６のグラフから、最大吸引力に対する吸
引力Ｆの割合が７５％以上を適正範囲とすると、鉄心径
ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）が０．４〜
０．８の範囲が設計に適した範囲と言える。すなわち、
鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）を０．
４〜０．８の範囲にすると、コイルの巻外径Ｗが同じ大
きさでも大きな吸引力を得られるので、電磁弁のボディ
幅に制限があってボビンに巻かれたコイルの巻外径Ｗを
ボディ幅に略等しい長さ以上に大きくできない場合で
も、設計に適した大きな吸引力が得られる。
ときの吸引力Ｆとｄ／Ｗ＝０．６１８のときの最大吸引
力Ｆとの比率（すなわち、ｄ／Ｗ＝０．６１８のときの
最大吸引力Ｆに対するｄ／Ｗを０〜１の間で変化させた
ときの吸引力Ｆの割合）を求めると図６に示すグラフの
ようになる。図６のグラフから、最大吸引力に対する吸
引力Ｆの割合が７５％以上を適正範囲とすると、鉄心径
ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）が０．４〜
０．８の範囲が設計に適した範囲と言える。すなわち、
鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）を０．
４〜０．８の範囲にすると、コイルの巻外径Ｗが同じ大
きさでも大きな吸引力を得られるので、電磁弁のボディ
幅に制限があってボビンに巻かれたコイルの巻外径Ｗを
ボディ幅に略等しい長さ以上に大きくできない場合で
も、設計に適した大きな吸引力が得られる。
【００２７】そして、鉄心径ｄの円柱鉄心の断面積はπ
ｄ２／４であることから、鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗ
との比率（ｄ／Ｗ）を０．４〜０．８の範囲に設計する
ことは、同じ大きさのコイルの巻外径Ｗに対し大きな吸
引力を得られる鉄心断面積の範囲を設計することでもあ
る。次に、鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／
Ｗ）が０．４〜０．８の範囲に設計された仮想円柱鉄心
の鉄心断面積Ｓに対し、該鉄心断面積Ｓの大きさを一定
にしておいてその形状が長円になるように変化させ、ボ
ビンに巻かれた断面が長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗ
を一定の長さ（ボディ幅に略等しい長さ）にした場合
に、吸引力の大きさを示す指標及び投下コストを考慮し
た吸引力の大きさを示す指標が鉄心断面の形状変化（断
面が長円の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂの変化）によ
りどのようになるかを計算により求めると、表１及び表
２に示すようになる。
ｄ２／４であることから、鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗ
との比率（ｄ／Ｗ）を０．４〜０．８の範囲に設計する
ことは、同じ大きさのコイルの巻外径Ｗに対し大きな吸
引力を得られる鉄心断面積の範囲を設計することでもあ
る。次に、鉄心径ｄとコイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／
Ｗ）が０．４〜０．８の範囲に設計された仮想円柱鉄心
の鉄心断面積Ｓに対し、該鉄心断面積Ｓの大きさを一定
にしておいてその形状が長円になるように変化させ、ボ
ビンに巻かれた断面が長円のコイルの短軸側の巻外径Ｗ
を一定の長さ（ボディ幅に略等しい長さ）にした場合
に、吸引力の大きさを示す指標及び投下コストを考慮し
た吸引力の大きさを示す指標が鉄心断面の形状変化（断
面が長円の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂの変化）によ
りどのようになるかを計算により求めると、表１及び表
２に示すようになる。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表１及び表２において、ａ及びｂは固定鉄
心及び可動鉄心の断面が長円の長軸及び短軸の長さ、Ｓ
１は固定鉄心及び可動鉄心の断面積（ｍｍ２）、Ｓ２は
ボビンに巻かれたコイルの断面積（ｍｍ２）、ＮＩはコ
イルの巻数Ｎとコイルに流れる電流Ｉとの積、βは上記
Ｓ１とＳ２との和（β＝Ｓ１＋Ｓ２）である。該固定鉄
心及び可動鉄心の断面積Ｓ１（ｍｍ２）は、鉄心径ｄと
コイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）を０．４〜０．８
の範囲に設計した鉄心断面積であり、該鉄心断面積Ｓ１
は巻外径Ｗがボディ幅に略等しい長さにしていることか
ら実際のボディ幅の寸法から求められる実際の鉄心断面
積（ｍｍ２）であり、表１及び表２では該鉄心断面積Ｓ
１の大きさが４５．４ｍｍ２及び９１．６ｍｍ２の場合
で、該鉄心断面積Ｓ１を一定にして鉄心形状を変化させ
た場合の吸引力の大きさを示す指標及び投下コストを考
慮した吸引力の大きさを示す指標をそれぞれ計算してい
る。
心及び可動鉄心の断面が長円の長軸及び短軸の長さ、Ｓ
１は固定鉄心及び可動鉄心の断面積（ｍｍ２）、Ｓ２は
ボビンに巻かれたコイルの断面積（ｍｍ２）、ＮＩはコ
イルの巻数Ｎとコイルに流れる電流Ｉとの積、βは上記
Ｓ１とＳ２との和（β＝Ｓ１＋Ｓ２）である。該固定鉄
心及び可動鉄心の断面積Ｓ１（ｍｍ２）は、鉄心径ｄと
コイルの巻外径Ｗとの比率（ｄ／Ｗ）を０．４〜０．８
の範囲に設計した鉄心断面積であり、該鉄心断面積Ｓ１
は巻外径Ｗがボディ幅に略等しい長さにしていることか
ら実際のボディ幅の寸法から求められる実際の鉄心断面
積（ｍｍ２）であり、表１及び表２では該鉄心断面積Ｓ
１の大きさが４５．４ｍｍ２及び９１．６ｍｍ２の場合
で、該鉄心断面積Ｓ１を一定にして鉄心形状を変化させ
た場合の吸引力の大きさを示す指標及び投下コストを考
慮した吸引力の大きさを示す指標をそれぞれ計算してい
る。
【００３１】すなわち、表１及び表２において、αは上
記（１）式の左辺に示す吸引力Ｆを（１）式の右辺に示
す定数Ｋで除した値であり、該αは吸引力Ｆの大きさに
比例することから吸引力Ｆの大きさを示す数値であり、
固定鉄心及び可動鉄心の断面積Ｓ１が設計により与えら
れ、コイルの巻数Ｎとコイルに流れる電流Ｉとの積ＮＩ
が計算により求められると、（１）式よりα＝Ｆ／Ｋ＝
（ＮＩ）２Ｓ１となるから、αは計算により求めること
ができる。表１及び表２において、ＮＯ．１〜６の行
は、鉄心断面の形状を円から長円にすると共にその長円
の扁平度を変化させた場合の、すなわち長円における長
軸ａと短軸ｂとの比ａ／ｂを変化させた場合の計算値を
それぞれ示している。
記（１）式の左辺に示す吸引力Ｆを（１）式の右辺に示
す定数Ｋで除した値であり、該αは吸引力Ｆの大きさに
比例することから吸引力Ｆの大きさを示す数値であり、
固定鉄心及び可動鉄心の断面積Ｓ１が設計により与えら
れ、コイルの巻数Ｎとコイルに流れる電流Ｉとの積ＮＩ
が計算により求められると、（１）式よりα＝Ｆ／Ｋ＝
（ＮＩ）２Ｓ１となるから、αは計算により求めること
ができる。表１及び表２において、ＮＯ．１〜６の行
は、鉄心断面の形状を円から長円にすると共にその長円
の扁平度を変化させた場合の、すなわち長円における長
軸ａと短軸ｂとの比ａ／ｂを変化させた場合の計算値を
それぞれ示している。
【００３２】そして、ＮＯ．１の行は、ａ／ｂ＝１の場
合、すなわち鉄心断面形状が円の場合を示しており、Ｎ
Ｏ．２〜６の行に行くにしたがって扁平度が大きい長円
になっており、表１及び表２から扁平度が大きい長円に
なるにしたがって吸引力Ｆの大きさを示す数値であるα
の値が大きくなって行くことがわかる。また、βは鉄心
断面積Ｓ１とコイル断面積Ｓ２との和（β＝Ｓ１＋
Ｓ２）であることから、βが大きくなればなるほど投下
コストが大きくなることは明らかであり、表１及び表２
から扁平度が大きい長円になるにしたがって投下コスト
の大きさを示す数値であるβの値が大きくなって行くこ
とがわかる。したがって、表１及び表２に示すα及びβ
の計算値から、鉄心断面形状は円よりも長円にした方が
吸引力が大きくなり、しかも扁平度が大きい長円になる
にしたがって吸引力が増大して行くが、扁平度が大きい
長円になるにしたがって投下コストの大きさを示す数値
であるβの値も大きくなって行くことがわかる。
合、すなわち鉄心断面形状が円の場合を示しており、Ｎ
Ｏ．２〜６の行に行くにしたがって扁平度が大きい長円
になっており、表１及び表２から扁平度が大きい長円に
なるにしたがって吸引力Ｆの大きさを示す数値であるα
の値が大きくなって行くことがわかる。また、βは鉄心
断面積Ｓ１とコイル断面積Ｓ２との和（β＝Ｓ１＋
Ｓ２）であることから、βが大きくなればなるほど投下
コストが大きくなることは明らかであり、表１及び表２
から扁平度が大きい長円になるにしたがって投下コスト
の大きさを示す数値であるβの値が大きくなって行くこ
とがわかる。したがって、表１及び表２に示すα及びβ
の計算値から、鉄心断面形状は円よりも長円にした方が
吸引力が大きくなり、しかも扁平度が大きい長円になる
にしたがって吸引力が増大して行くが、扁平度が大きい
長円になるにしたがって投下コストの大きさを示す数値
であるβの値も大きくなって行くことがわかる。
【００３３】表１及び表２において、α１〜α６及びβ
１〜β６は、それぞれＮＯ．１〜６の行におけるα及び
βの値であり、ｘはＮＯ．１〜６の行におけるαの値α
１〜α６をそれぞれＮＯ．１の行におけるαの値α１で
除した値であり、ｙはＮＯ．１〜６の行におけるβの値
β１〜β６をそれぞれＮＯ．１の行におけるβの値β １
で除した値である。そして、ｘはＮＯ．１〜６の行にお
けるαの値α１〜α６を基準となるＮＯ．１の行に示す
仮想円柱鉄心のαの値α１で除した値であり基準となる
仮想円柱鉄心の吸引力に対する長円になった場合の吸引
力の大きさの割合を示す数値であることから吸引力の大
きさを示す指標と言うことができ、表１及び表２から扁
平度が大きい長円になるにしたがってｘの値が大きくな
って行くことがわかる。
１〜β６は、それぞれＮＯ．１〜６の行におけるα及び
βの値であり、ｘはＮＯ．１〜６の行におけるαの値α
１〜α６をそれぞれＮＯ．１の行におけるαの値α１で
除した値であり、ｙはＮＯ．１〜６の行におけるβの値
β１〜β６をそれぞれＮＯ．１の行におけるβの値β １
で除した値である。そして、ｘはＮＯ．１〜６の行にお
けるαの値α１〜α６を基準となるＮＯ．１の行に示す
仮想円柱鉄心のαの値α１で除した値であり基準となる
仮想円柱鉄心の吸引力に対する長円になった場合の吸引
力の大きさの割合を示す数値であることから吸引力の大
きさを示す指標と言うことができ、表１及び表２から扁
平度が大きい長円になるにしたがってｘの値が大きくな
って行くことがわかる。
【００３４】また、ｙはＮＯ．１〜６の行におけるβの
値β１〜β６を基準となるＮＯ．１の行に示す仮想円柱
鉄心のβの値β１で除した値であり基準となる仮想円柱
鉄心の投下コストの大きさに対する長円になった場合の
投下コストの大きさの割合を示す数値であることから投
下コストの大きさを示す指標と言うことができ、表１及
び表２から扁平度が大きい長円になるにしたがってｙの
値が大きくなって行くことがわかる。
値β１〜β６を基準となるＮＯ．１の行に示す仮想円柱
鉄心のβの値β１で除した値であり基準となる仮想円柱
鉄心の投下コストの大きさに対する長円になった場合の
投下コストの大きさの割合を示す数値であることから投
下コストの大きさを示す指標と言うことができ、表１及
び表２から扁平度が大きい長円になるにしたがってｙの
値が大きくなって行くことがわかる。
【００３５】表１及び表２を見ると、扁平度が大きい長
円になるにしたがってｘ及びｙの値が大きくなってお
り、したがって扁平度が大きい長円になるにしたがって
基準となる仮想円柱鉄心に対し吸引力は増大して行くが
投下コストも増大して行くことがわかる。したがって、
投下コストの増大を避けながら大きな吸引力を得られる
最適な鉄心形状を設計上得ることができるかどうかを検
討するために、投下コストを考慮した吸引力の指標を考
えてみる。
円になるにしたがってｘ及びｙの値が大きくなってお
り、したがって扁平度が大きい長円になるにしたがって
基準となる仮想円柱鉄心に対し吸引力は増大して行くが
投下コストも増大して行くことがわかる。したがって、
投下コストの増大を避けながら大きな吸引力を得られる
最適な鉄心形状を設計上得ることができるかどうかを検
討するために、投下コストを考慮した吸引力の指標を考
えてみる。
【００３６】ｘは吸引力の大きさを示す指標であり、ｙ
は投下コストの大きさを示す指標であるが、指標の重要
性としては吸引力の大きさを示す指標ｘのほうが投下コ
ストの大きさを示す指標ｙより重要である。そこで、指
標の重要性の重み付けを加えるために、吸引力の大きさ
を示す指標ｘを２乗してその値と投下コストの大きさを
示す指標ｙとの比率を求めたものが表１及び表２におけ
るｘ２／ｙである。
は投下コストの大きさを示す指標であるが、指標の重要
性としては吸引力の大きさを示す指標ｘのほうが投下コ
ストの大きさを示す指標ｙより重要である。そこで、指
標の重要性の重み付けを加えるために、吸引力の大きさ
を示す指標ｘを２乗してその値と投下コストの大きさを
示す指標ｙとの比率を求めたものが表１及び表２におけ
るｘ２／ｙである。
【００３７】表１及び表２を見ると、長軸ａと短軸ｂと
の比率ａ／ｂをＮＯ．１〜６の行に示すように変化させ
た場合に、上記計算で求めたｘ２／ｙの値もＮＯ．１〜
６の行に示すように変化しているが、該ｘ２／ｙの値が
基準となるＮＯ．１の行に示す仮想円柱鉄心のときのｘ
２／ｙの値（ｘ２／ｙ＝１）からどの程度変化している
かを明確にするためにその差を取ったのが表１及び表２
における（ｘ２／ｙ−１）である。（ｘ２／ｙ−１）は
指標の重要性の重み付けを加えながら投下コスト対する
吸引力の大きさの割合を示しているから、投下コストを
考慮した吸引力の指標ということができ、（ｘ２／ｙ−
１）の値が大きいほど投下コストの割には大きな吸引力
が得られることを示している。
の比率ａ／ｂをＮＯ．１〜６の行に示すように変化させ
た場合に、上記計算で求めたｘ２／ｙの値もＮＯ．１〜
６の行に示すように変化しているが、該ｘ２／ｙの値が
基準となるＮＯ．１の行に示す仮想円柱鉄心のときのｘ
２／ｙの値（ｘ２／ｙ＝１）からどの程度変化している
かを明確にするためにその差を取ったのが表１及び表２
における（ｘ２／ｙ−１）である。（ｘ２／ｙ−１）は
指標の重要性の重み付けを加えながら投下コスト対する
吸引力の大きさの割合を示しているから、投下コストを
考慮した吸引力の指標ということができ、（ｘ２／ｙ−
１）の値が大きいほど投下コストの割には大きな吸引力
が得られることを示している。
【００３８】そして、表１及び表２における（ａ／ｂ）
と（ｘ２／ｙ−１）の関係をそれぞれグラフにしたもの
が図７及び図８である。すなわち、図７及び図８は、断
面長円鉄心の断面積Ｓ１を一定の大きさ（Ｓ１＝４５．
４ｍｍ２及びＳ１＝９１．６ｍｍ２）にした状態で長円
の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、
投下コストを考慮した吸引力の指標（ｘ ２／ｙ−１）を
示している図と言える。図７及び図８を見ると、（ｘ２
／ｙ−１）の値は長円の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂ
の変化に対し３０％付近をピークに山形に変化し、ａ／
ｂが１．３≦ａ／ｂ≦３．０の範囲では（ｘ２／ｙ−
１）の値は２０％以上となるが、ａ／ｂが１．３より小
さかったりあるいはａ／ｂが３．０より大きいと（ｘ２
／ｙ−１）の値は２０％より小さい値となることから、
投下コストの割に大きな吸引力を得るためにはａ／ｂが
１．３≦ａ／ｂ≦３．０の範囲になるように設計するの
が適している。
と（ｘ２／ｙ−１）の関係をそれぞれグラフにしたもの
が図７及び図８である。すなわち、図７及び図８は、断
面長円鉄心の断面積Ｓ１を一定の大きさ（Ｓ１＝４５．
４ｍｍ２及びＳ１＝９１．６ｍｍ２）にした状態で長円
の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、
投下コストを考慮した吸引力の指標（ｘ ２／ｙ−１）を
示している図と言える。図７及び図８を見ると、（ｘ２
／ｙ−１）の値は長円の長軸ａと短軸ｂとの比率ａ／ｂ
の変化に対し３０％付近をピークに山形に変化し、ａ／
ｂが１．３≦ａ／ｂ≦３．０の範囲では（ｘ２／ｙ−
１）の値は２０％以上となるが、ａ／ｂが１．３より小
さかったりあるいはａ／ｂが３．０より大きいと（ｘ２
／ｙ−１）の値は２０％より小さい値となることから、
投下コストの割に大きな吸引力を得るためにはａ／ｂが
１．３≦ａ／ｂ≦３．０の範囲になるように設計するの
が適している。
【００３９】図９は、本発明に係る電磁弁用ソレノイド
の別の実施例を示す縦断正面図である。図９に示す実施
例は、図１に示す実施例に比して、可動鉄心６を案内す
る金属案内管６１を設けていることと、固定鉄心５が挿
入される中心孔を有する環状の磁気補助板６２をボビン
鍔部４ｃと磁気枠８との間に設けている点で相違し、そ
のほかの構成は基本的に図１に示す実施例と同じであ
る。
の別の実施例を示す縦断正面図である。図９に示す実施
例は、図１に示す実施例に比して、可動鉄心６を案内す
る金属案内管６１を設けていることと、固定鉄心５が挿
入される中心孔を有する環状の磁気補助板６２をボビン
鍔部４ｃと磁気枠８との間に設けている点で相違し、そ
のほかの構成は基本的に図１に示す実施例と同じであ
る。
【００４０】上記金属案内管６１は、ボビン４の中心孔
４ａ内に設けられると共に、その上端は固定鉄心５の外
周に設けた環状溝６３に装着できるように折り曲げられ
ており、該折り曲げ箇所で固定鉄心５の環状溝６３に図
の６４で示すように溶接されている。該金属案内管６１
の下端は外方に折り曲げられて鍔部６５を構成し、該鍔
部６５とボビン鍔部４ｄとの間には磁気プレート９が設
けられ、該鍔部６５とボディ３の上端面との間には環状
の凹溝に装着されたシール材３３が設けられている。
４ａ内に設けられると共に、その上端は固定鉄心５の外
周に設けた環状溝６３に装着できるように折り曲げられ
ており、該折り曲げ箇所で固定鉄心５の環状溝６３に図
の６４で示すように溶接されている。該金属案内管６１
の下端は外方に折り曲げられて鍔部６５を構成し、該鍔
部６５とボビン鍔部４ｄとの間には磁気プレート９が設
けられ、該鍔部６５とボディ３の上端面との間には環状
の凹溝に装着されたシール材３３が設けられている。
【００４１】図１０は、本発明に係る電磁弁用ソレノイ
ドの更に別の実施例を示す縦断正面図である。図１０に
示す実施例は、図１に示す実施例に比して、固定鉄心５
の上方に可動鉄心６を設けている点、固定鉄心５に可動
鉄心６に連結した押棒７０が通る貫通孔７１を設けてい
る点、固定鉄心５の上端にボビン鍔部４ｃの上面に載置
される鍔部５ｃを設けないで、その代わりに可動鉄心６
が挿入される中心孔を有する環状の磁気補助板６２をボ
ビン鍔部４ｃと磁気枠８との間に設けている点、磁気枠
８の上端の可動鉄心６が衝突する箇所に弾性を有するク
ッション７２を設けている点、本発明の電磁弁用ソレノ
イドにより駆動される弁体を５つのポートを有するスプ
ール弁の弁体７４とした点、ボディ３にエンドプレート
７３を設け、該エンドプレート７３と弁体７４との間に
復帰バネ７５を設けた点、該復帰バネ７５により弁体７
４及び押し棒７０を介して可動鉄心６を上方位置に復帰
させ、コイル７への通電による吸引力により可動鉄心６
を下方位置に移動させている点で相違し、そのほかの構
成は基本的に図１に示す実施例と同じである。
ドの更に別の実施例を示す縦断正面図である。図１０に
示す実施例は、図１に示す実施例に比して、固定鉄心５
の上方に可動鉄心６を設けている点、固定鉄心５に可動
鉄心６に連結した押棒７０が通る貫通孔７１を設けてい
る点、固定鉄心５の上端にボビン鍔部４ｃの上面に載置
される鍔部５ｃを設けないで、その代わりに可動鉄心６
が挿入される中心孔を有する環状の磁気補助板６２をボ
ビン鍔部４ｃと磁気枠８との間に設けている点、磁気枠
８の上端の可動鉄心６が衝突する箇所に弾性を有するク
ッション７２を設けている点、本発明の電磁弁用ソレノ
イドにより駆動される弁体を５つのポートを有するスプ
ール弁の弁体７４とした点、ボディ３にエンドプレート
７３を設け、該エンドプレート７３と弁体７４との間に
復帰バネ７５を設けた点、該復帰バネ７５により弁体７
４及び押し棒７０を介して可動鉄心６を上方位置に復帰
させ、コイル７への通電による吸引力により可動鉄心６
を下方位置に移動させている点で相違し、そのほかの構
成は基本的に図１に示す実施例と同じである。
【００４２】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、小型でありながら吸引力が大きく、しかも経済性の
良い電磁弁用ソレノイドを提供することができる。
ば、小型でありながら吸引力が大きく、しかも経済性の
良い電磁弁用ソレノイドを提供することができる。
【図１】本発明に係る電磁弁用ソレノイドの一実施例を
示す縦断正面図である。
示す縦断正面図である。
【図２】同実施例における電磁弁用ソレノイドの固定鉄
心、可動鉄心，ボビンの分解斜視図である。
心、可動鉄心，ボビンの分解斜視図である。
【図３】鉄心形状の最適化を計算により求めるために、
本発明に係る電磁弁用ソレノイドのコイル形状パラメー
タを示した平面図である。
本発明に係る電磁弁用ソレノイドのコイル形状パラメー
タを示した平面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】長方形断面をもつコイルモデルを示す図であ
る。
る。
【図６】コイルの巻外径Ｗに対する鉄心径ｄの割合（ｄ
／Ｗ）を変化させた場合の吸引力の最大吸引力に対する
割合を示す図である。
／Ｗ）を変化させた場合の吸引力の最大吸引力に対する
割合を示す図である。
【図７】断面長円鉄心の断面積Ｓ１を一定の大きさ（Ｓ
１＝４５．４ｍｍ２）にした状態で長円の長軸ａと短軸
ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、投下コストを考
慮した吸引力の指標（ｘ２／ｙ−１）を示す図である。
１＝４５．４ｍｍ２）にした状態で長円の長軸ａと短軸
ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、投下コストを考
慮した吸引力の指標（ｘ２／ｙ−１）を示す図である。
【図８】断面長円鉄心の断面積Ｓ１を一定の大きさ（Ｓ
１＝９１．６ｍｍ２）にした状態で長円の長軸ａと短軸
ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、投下コストを考
慮した吸引力の指標（ｘ２／ｙ−１）を示す図である。
１＝９１．６ｍｍ２）にした状態で長円の長軸ａと短軸
ｂとの比率ａ／ｂを変化させた場合の、投下コストを考
慮した吸引力の指標（ｘ２／ｙ−１）を示す図である。
【図９】本発明に係る電磁弁用ソレノイドの別の実施例
を示す縦断正面図である。
を示す縦断正面図である。
【図１０】本発明に係る電磁弁用ソレノイドの更に別の
実施例を示す縦断正面図である。
実施例を示す縦断正面図である。
１ 電磁弁用ソレノイド ３ ボディ ４ ボビン ４ａ ボビンの中心孔 ５ 固定鉄心 ６ 可動鉄心 ７ コイル ８ 磁気枠 ９ 磁気プレート １２ 復帰ばね Ｐ，Ａ，Ｒ ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松 本 拓 実 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3H106 DA22 DB02 DB12 DB22 DB32 DC02 DD03 EE34 GB03 5E048 AA08 AB01 AD02 CA04
Claims (1)
- 【請求項１】コイルを巻いたボビンと、該ボビンの中心
孔に装着した固定鉄心と、該ボビンの中心孔に摺動可能
に挿入され該ボビンの中心孔内に吸引力作用面を有し該
コイルへの通電により吸引される可動鉄心と、これらを
囲む磁気枠とを有する電磁弁用ソレノイドにおいて、 上記固定鉄心、可動鉄心及びボビンの中心孔の断面形状
を長円または略長方形にすると共に、 該ボビンに巻かれた断面が長円または略長方形のコイル
の短軸側または短辺側の巻外径Ｗと、コイルの内側の断
面積Ｓと同じ断面積の仮想円柱鉄心の直径ｄとの間に、
ｄ＝（０．４〜０．８）Ｗの関係を持たせ、 上記固定鉄心及び可動鉄心の断面における長軸または長
辺の長さａと短軸または短辺の長さｂとの比率を、１．
３≦ａ／ｂ≦３．０とした、ことを特徴とする電磁弁用
ソレノイド。
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