JP2004079565A

JP2004079565A - ソレノイド

Info

Publication number: JP2004079565A
Application number: JP2002233525A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakamura; 中村　信治; Yuya Otsuka; 大塚　祐也
Original assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Current assignee: Sanmei Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】吸着力を低下させずに、コイルの通電時から非通電に切り替える際に残留磁気を瞬時に消磁できるソレノイドを提供すること。
【解決手段】固定鉄心１２の先端面１２ｃを吸着面として形成し、可動鉄心１３の吸着面１３ｃを吸着可能に構成する。固定鉄心１２の吸着面１２ｃには、円周方向に沿ってＶ字状の凹状溝２０Ａを形成する。コイルの通電状態では、固定鉄心１２の吸着面１２ｃと、可動鉄心１３の吸着面１３ｃとは隙間０で吸着し、コイルの通電状態から非通電に切り替える際に、固定鉄心１２の吸着面１２ｃを分割した凹状溝２０Ａによって残留磁気を瞬時に消磁する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定鉄心と可動鉄心とを備えるソレノイドに関し、さらに詳しくは、吸引力を向上できるソレノイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可動鉄心が固定鉄心に対して接近・離隔するように摺動するソレノイドは、コイルの通電により可動鉄心がソレノイドに吸着されることによって、可動鉄心から延設されたピン部をソレノイドから突出する位置に保持できるように構成されている。そしてコイルを非通電状態にすると、通常、可動鉄心はばねの付勢力によって固定鉄心から離隔する方向に摺動される。この際、固定鉄心と可動鉄心との間には、残留磁気が形成されていることから、ばねの付勢力が弱いとコイルの非通電時に可動鉄心は固定鉄心に吸着されたままで離隔しない場合がある。これを防止するために、従来のソレノイド２１では、図８に示すように、通常、固定鉄心２２と可動鉄心２３との間には、約０．３ｍｍ程度の厚みでリング状に形成された消磁スペーサ２５を介在させている。消磁スペーサ２５は、可動鉄心２３が固定鉄心２２に吸着される際に、固定鉄心２２と可動鉄心２３との間に僅かな隙間を形成して残留磁気を消磁するために配置されるものであり、これによって、コイルの非通電時に、可動鉄心２３が固定鉄心２２から瞬時に離隔できるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９のグラフに示すように、固定鉄心２２の可動鉄心２３への吸引力は、固定鉄心２２吸着面と可動鉄心２３の吸着面とのストロークに大いに影響があり、可動鉄心２３が固定鉄心２２に吸着される際の固定鉄心２２と可動鉄心２３との吸着面の隙間が、ほぼ０の場合は、図のグラフの▲１▼で示すように、吸引力が極めて高い位置にあり、逆に、従来の消磁スペーサ（０．３ｍｍの厚み）２５を介在させたときの吸引力は、図のグラフの▲４▼で示すように、ストローク０．３において、▲１▼と比べて、かなり低下することがわかる。
【０００４】
なお、このグラフにおいて、▲２▼は、固定鉄心と可動鉄心との吸着面の隙間を０．１ｍｍで設定した場合のストロークと吸着力との関係を示すものであり、▲３▼は、▲２▼において消磁スペーサを介在させた上で、固定鉄心と可動鉄心との吸着面の隙間を０．１ｍｍで設定した場合のストロークと吸着力との関係を示すものである。
【０００５】
従って、消磁スペーサ２５の厚みを小さくすればするほど吸引力が高くなって、効果があるものの、固定鉄心と可動鉄心との吸着時における各吸着面のストロークが小さいと、残留磁気を消磁することができず、コイルを通電状態から非通電に切替える際に、可動鉄心が固定鉄心に吸着されたままで離隔することができない。従って、例えば、ソレノイドを装着する弁体がスプールを往復移動して油圧の切替を行う油圧ラインであれば、可動鉄心からピンを介して接続されたスプールの次の動作を行えず、流体回路にトラブルを生じて、ライン停止の原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、コイルを通電状態から非通電に切り替えたときに残留磁気を瞬時に消磁できてしかも吸引力を低下させないソレノイドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るソレノイドは、上記の課題を解決するために、以下のように構成するものである。すなわち、
請求項１記載の発明では、中空状のコイルアッシと、前記コイルアッシの中空部に配置される固定鉄心と、前記固定鉄心に対して接近・離隔するように摺動可能に配置される可動鉄心とを備えるソレノイドであって、
前記固定鉄心における前記可動鉄心との吸着面に、溝手段を配設したことを特徴とするものである。
【０００８】
又、請求項２記載の発明では、前記溝手段が、十字状に形成されている凹状溝であることを特徴とするものである。
【０００９】
又、請求項３記載の発明では、前記溝手段が、円周方向に形成されている凹状溝であることを特徴とするものであってもよい。
【００１０】
さらに請求項４記載の発明では、前記溝手段が、螺旋状に形成されている凹状溝であることを特徴とするものであってもよい。
【００１１】
又、請求項５記載の発明では、中空状のコイルアッシと、前記コイルアッシの中空部に配置される固定鉄心と、前記固定鉄心に対して接近・離隔するように摺動可能に配置される可動鉄心とを備えるソレノイドであって、
前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸着する際に、前記固定鉄心と前記可動鉄心との吸着面の隙間が、０．１ｍｍ以内に設定されることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、コイルが通電されると固定鉄心と可動鉄心との間には磁束が発生して磁気回路が形成されることとなって、可動鉄心は固定鉄心に吸着移動される。これによって、例えば、可動鉄心から延設されるピンが突出した状態で保持されることとなって所定の作業が行われる。その後、コイルが非通電に切り替わると、固定鉄心と可動鉄心との間に形成されていた磁気回路が解除されて、可動鉄心は、例えば、ばねの付勢力によって、固定鉄心から離れる方向に移動する。
【００１３】
この際、固定鉄心と可動鉄心との吸着面の隙間はほぼ０であり、しかも固定鉄心の可動鉄心との吸着面においては、溝手段が形成されていることから、吸着面を分割することとなって、残留磁気は、コイルの非通電への切り替えと同時に瞬時に消磁されやすい。そのため、可動鉄心が、例えばばねの付勢力によって、可動鉄心は瞬時に固定鉄心から離隔することとなる。
【００１４】
しかも、固定鉄心と可動鉄心との吸着面のほとんどがほぼ０であることから、吸着力は後述のグラフの▲１▼とほぼ同様の値を示すことになり、吸着力を低下させることがない。従って、コイルの通電時における吸着力を確保することができ、例えば、ライン停止となるトラブルを発生することがなく、品質の保持されたソレノイドを提供することができる。
【００１５】
又、請求項２記載の発明によれば、溝手段の具体的形状が、十字状の凹状溝を形成していることから、吸着面を分割して磁気回路を遮断することとなり、コイルの非通電への切替え時に残留磁気を瞬時に消磁することができる。
【００１６】
又、請求項３記載の発明によれば、溝手段の具体的形状が、円周方向に沿った凹状溝で形成されていることから、吸着面を分割して磁気回路を遮断することとなり、請求項２記載の発明と同様に、コイルの非通電への切替え時に残留磁気を瞬時に消磁することができる。
【００１７】
さらに、請求項４記載の発明によれば、溝手段の具体的形状が、螺旋状の凹状溝であることから、やはり、請求項２あるいは３記載の発明と同様に、吸着面を分割して磁気回路を遮断することとなって、コイルの非通電への切替え時に残留磁気を瞬時に消磁することができる。
【００１８】
又請求項５記載の発明によれば、コイルの通電時に、固定鉄心と可動鉄心との吸着面が０．１ｍｍの隙間を有していることから、後述のグラフの▲２▼又は▲３▼を示すことになり、コイルの通電時における吸着力を確保しながら、コイルの非通電時への切替え時に０．１ｍｍの隙間によって、残留磁気を消磁しやすく、可動鉄心を固定鉄心から瞬時に離隔することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
実施形態のソレノイド１は、図１に示すように、中空状のボビン４の外周面に巻装するコイル５とコイル５の両側面に配置する磁性体のヨーク６・６を備え、樹脂材料をケース体３として充填して一体的に形成するコイルアッシ２と、コイルアッシアッシ２の中空部に挿入されるパイプ部材１１の一端に配置される固定鉄心１２と固定鉄心１２に吸着可能に摺動される可動鉄心１３とを備えたチューブアッシ１０と、コイルアッシ２とチューブアッシ１０とを連結するキャップ部１５とを備えて構成されている。
【００２１】
コイル５のリード線は、外部に接続することによって、コイル５に通電・非通電してヨーク６・６、固定鉄心１２と可動鉄心１３との間に磁気回路を形成可能としている。
【００２２】
固定鉄心１２はパイプ部材１１の一端部で溶接されてパイプ部材１１と一体的に固着され、一端に雄ねじ部１２１を備えてコイルアッシ２から突出して形成され、図示しない弁体に装着される。さらに固定鉄心１２には軸心部に軸方向に挿通孔１２ａを形成し、図示しないピンを挿通して可動鉄心１３に接続させている。
【００２３】
一方、パイプ部材１１の他端部には、キャップ１６に支持された蓋部材１７が一体的に固着されている。蓋部材１７には軸方向に沿って移動可能な手動操作ピン１８が摺動可能に配置され、可動鉄心１３を手動で摺動可能にしている。そして、固定鉄心１２を弁体に先端部で装着することによって、蓋部材１７を支持するキャップ１６がコイルアッシ２を押圧してチューブアッシ１０がコイルアッシ２に組付けられるとともに、ソレノイド１を弁体に装着することとなる。
【００２４】
可動鉄心１３は、パイプ部材１１内を摺動可能に配置されるとともに、軸方向に沿って数箇所に油の通路として溝１３ａが形成されている。
【００２５】
さらに、可動鉄心１３の固定鉄心１２と対向する面には、突出部１３ｂを形成し、固定鉄心１２の可動鉄心１３と対向する面には、可動鉄心１３の突出部１３ｂを挿入する凹部１２ｂが形成されている。
【００２６】
そして、固定鉄心１２と可動鉄心１３との吸着面は、固定鉄心１２の先端面１２ｃ（以下、吸着面１２ｃという。）と可動鉄心１３の突出部１３ｂの立ち上がり面１３ｃ（以下、吸着面１３ｃという。）との間で形成される。
【００２７】
次に、固定鉄心１２と可動鉄心１３との吸着面において、吸引力を低下させずに残留磁気を瞬時に消磁できるように構成された形態を説明する。
【００２８】
第１の形態のソレノイド１では、図２〜３に示すように、固定鉄心１２の吸着面１２ｃには円周方向に沿って凹状溝２０Ａが形成されている。凹状溝２０Ａの断面形状は、図例のように、Ｖ字状でもよく又Ｕ字状でもよく、さらには角状であってもよい。この凹状溝２０Ａは、吸着面に対して３０〜５０％の割合で形成されていればよく、例えば、幅は約１ｍｍ程度で、深さは約０．５ｍｍ程度であればよい。凹状溝２０Ａ以外の吸着面１３ｃは、コイル５の通電時において、隙間ほぼ０であることから、図９に示すグラフの▲１▼を示すこととなって、ストローク０における吸着力は１０ｋｇ以上で、大きな吸着力を確保でき、しかも、吸着面は凹状溝２０Ａで一部遮断されるため、吸着面を分割してコイル５の通電時から非通電時の切り替え時においては、残留磁気を瞬時に消磁することができる。
【００２９】
又、図４に示すように、固定鉄心１２の先端面１２ｃから可動鉄心１３側に突出する円環状の突出部１４を形成して、突出部１４の先端面１４ａに上述の凹状溝２０Ａを形成してもよい。この形態では、突出部の先端面１４ａが可動鉄心１３の吸着面１３ｃを吸着することとなるから、吸着面１４ａとして形成されることとなる。
【００３０】
なお、凹状溝は、図５に示すように、固定鉄心１２の吸着面１４ａに形成される十字状の凹状溝２０Ｂであってもよい。つまり、半径方向の四方に凹状溝２０Ｂを形成するものであってもよい。この凹状溝２０Ｂの場合でも、断面形状は、Ｖ字状でもよく又Ｕ字状でもよく、さらには角状であってもよい。さらに、半径方向に等角度で形成すれば、十字状を２箇所以上に形成してもよく、又、半径方向に形成する溝を、円周方向に沿って複数形成するものでもよい。
【００３１】
この十字状の溝２０Ｂは、図２に示すソレノイド１の場合では、固定鉄心１２の先端面１２ｃに形成するものであってもよい。
【００３２】
さらに、図６に示すように、固定鉄心１２の先端面１２ｃから突出する突出部１４の吸着面１４ａに形成した螺旋状の凹状溝２０Ｄであってもよい。この螺旋状の凹状溝２０Ｄにおいても、図２に示すソレノイド１の場合では、固定鉄心１２の先端面１２ｃに形成するものであってもよい。
【００３３】
いずれにしても、吸着面に対する３０〜５０％程度の面積で形成すれば、吸着力は確保できて、残留磁気を瞬時に消磁することができる。
【００３４】
次に、上記のように形成されたソレノイド１の作用について説明する。
【００３５】
コイル５が非通電の状態では、可動鉄心１３は、図示しない弁体内のばね部材により、図示しないピンを介して固定鉄心１２から離隔する位置に移動されている。
【００３６】
そして、コイル５が通電されると、ソレノイド１には、ヨーク６、固定鉄心１２、可動鉄心１３との間に磁束が流れて磁気回路が形成される。これによって、可動鉄心１３は固定鉄心１２に吸着され、可動鉄心１３の吸着面１３ｃが固定鉄心１２の吸着面１２ｃ（又は１４ａ）に隙間０ｍｍで吸着される。このときの吸着力は、図９のグラフの▲１▼に示すように、１０ｋｇ以上となり、例えば、図示しない弁体内で作用されるスプールを充分な吸着力で保持することができる。
【００３７】
次にコイル５を非通電に切り替えて可動鉄心１３を固定鉄心１２から離隔させる。この際、可動鉄心１３の吸着面１３ｃは固定鉄心１２の吸着面１２ｃ（又は１４ａ）に対して接触していることから、通常では、残留磁気によって離れにくい状態にある。しかし、ソレノイド１では、固定鉄心１２の吸着面１２ｃ（又は１４ａ）に凹状溝２０Ａ（又は２０Ｂ、２０Ｄ）を形成していることから、吸着面１２ｃ（又は１４ａ）全面に対して分割することができ、吸着力の弱い部位あるいは吸着力の働かない部位を有することとなって、残留磁気を瞬時に消磁しやすい。そのため、可動鉄心１３は、固定鉄心１２から瞬時に離隔することができ、例えば、可動鉄心１３から図示しないピンを介して接続されているスプールを、瞬時に次の位置に移動させることができる。従って、トラブルを生じさせることがなく、安定した作用を行うことができる。
【００３８】
第２の形態のソレノイド８は、図９のグラフの▲２▼又は▲３▼で示すものを構成する。すなわち、非磁性体で形成された消磁スペーサ２５を介在させて固定鉄心１２の吸着面１４ａと可動鉄心１３の吸着面１３ｃとの間の隙間を０．１ｍｍ以内に形成する。例えば、図７に示すように、固定鉄心１２先端部１２ｃから可動鉄心１３側に突出する突出部１４を形成し、突出部１４の外周面に係合するように厚み０．３ｍｍの消磁スペーサ２５を配置する。そして、突出部１４の先端面１４ａを先端面１２ｃからの高さ０．２ｍｍに形成すると、消磁スペーサ２５と突出部１４の先端面（吸着面）１４ａとの間に０．１ｍｍ以内の段差が形成される。
【００３９】
これによって、コイル５の通電時に、消磁スペーサ２５の先端面が、可動鉄心１３の吸着面１３ｃに当接して、固定鉄心１２の吸着面１４ａと可動鉄心１３の吸着面１３ｃとの間に０．１ｍｍ以内の隙間を形成することができる。従って、図９におけるグラフの▲３▼を示すことになり、吸着力をそれほど低下させずに、コイルの通電時から、非通電に切り替える際に、残留磁気を瞬時に消磁して可動鉄心１３を固定鉄心１２から瞬時に離隔することができる。
【００４０】
上記のように、第１の形態（図１から図５に示す形態）のソレノイドでは、固定鉄心１２の吸着面１２ｃ（又は１４ａ）に、凹状溝２０Ａ（又は２０Ｂ、２０Ｄ）を形成することによって、固定鉄心１２の吸着面１２ｃ（又は１４ａ）の一部に隙間を有して吸着面１２ｃ（又は１４ａ）を分割することとなって、残留磁気は、コイル５の通電時から非通電への切り替え時と同時に瞬時に消磁されやすい。そのため、可動鉄心１３は、固定鉄心１２から離隔する方向への付勢力によって、可動鉄心１３は瞬時に固定鉄心から離隔することとなる。
【００４１】
しかも、固定鉄心１２と可動鉄心１３との吸着面のほとんどがほぼ０であることから、吸着力は後述のグラフの▲１▼とほぼ同様の値を示すことになり、吸着力を低下させることがない。従って、品質の保持されたソレノイド１を提供することができる。
【００４２】
又、第２の形態（図７に示す形態）によれば、固定鉄心１２と可動鉄心１３との間に非磁性体の消磁スペーサを介在させることによって吸着面（１４ａ・１３ｃ）間の隙間を０．１ｍｍ以内に形成する。これによって、コイル５の通電時に固定鉄心１２の吸着面１４ａと可動鉄心１３の吸着面１３ｃとには０．１ｍｍ以内の隙間を形成することとなり。吸着力は、グラフ９の▲３▼のようになって、▲１▼よりは低下するものの、従来の▲４▼に比べて大きな吸着力を確保出来るとともに、０．１ｍｍ以内の隙間を形成することによってコイル５の通電時から非通電への切り替え時に発生する残留磁気を瞬時に消磁できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態によるソレノイド全体を示す正面断面図である。
【図２】図１における要部拡大断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２における固定鉄心の別の形態を示す正面断面図である。
【図５】図３における固定鉄心に形成された凹状溝の別の形態を示す平面断面図である。
【図６】図３における固定鉄心に形成された凹状溝の別の形態を示す平面断面図である。
【図７】第２の形態のソレノイドの別の形態を示す正面断面図である。
【図８】従来のソレノイドの吸着部を示す正面断面図である。
【図９】可動鉄心と固定鉄心の吸着面ストロークと吸着力とを示すグラフである。
【符号の説明】
１　ソレノイド
２　コイルアッシ
５　コイル
１０　チューブアッシ
１２　固定鉄心
１２ｂ　凹部
１２ｃ　先端面（吸着面）
１３　可動鉄心
１３ｂ　突出部
１３ｃ　立ち上がり面（吸着面）
１４　突出部
１４ａ　先端面（吸着面）
２０Ａ　円周状の凹状溝
２０Ｂ　十字状の凹状溝
２０Ｄ　螺旋状の凹状溝

Claims

中空状のコイルアッシと、前記コイルアッシの中空部に配置される固定鉄心と、前記固定鉄心に対して接近・離隔するように摺動可能に配置される可動鉄心と、を備えるソレノイドであって、
前記固定鉄心における前記可動鉄心との吸着面に、溝手段を配設したことを特徴とするソレノイド。
前記溝手段が、十字状に形成されている凹状溝であることを特徴とする請求項１記載のソレノイド。
前記溝手段が、円周方向に形成されている凹状溝であることを特徴とする請求項１記載のソレノイド。
前記溝手段が、螺旋状に形成されている凹状溝であることを特徴とする請求項１記載のソレノイド。
中空状のコイルアッシと、前記コイルアッシの中空部に配置される固定鉄心と、前記固定鉄心に対して接近・離隔するように摺動可能に配置される可動鉄心と、を備えるソレノイドであって、
前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸着する際に、前記固定鉄心と前記可動鉄心との吸着面の隙間が、０．１ｍｍ以内に設定されることを特徴とするソレノイド。