JP2005142257A - Solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソレノイドの構造に係わり、特にシャフトと軸受け、可動磁極と軸受けの構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a solenoid, and more particularly to a structure of a shaft and a bearing, a movable magnetic pole and a bearing.
直動型ソレノイドの基本的な構造は磁束を発生させるコイル、磁束の発生により動作する可動磁極、可動磁極に固着したシャフト、可動磁極の動作を阻止する固定磁極、ソレノイドの筐体となるケース、可動磁極の外周或はシャフトの外周と摺動する軸受けから構成されている。 The basic structure of the direct acting solenoid is a coil that generates magnetic flux, a movable magnetic pole that operates by the generation of magnetic flux, a shaft that is fixed to the movable magnetic pole, a fixed magnetic pole that blocks the movement of the movable magnetic pole, a case that serves as a housing for the solenoid, It is composed of a bearing that slides on the outer periphery of the movable magnetic pole or the outer periphery of the shaft.
ところが、最近の直動型ソレノイドは動作の始点と終点の中間地点で1箇所、または2箇所保持することができる3ポジションや4ポジションのタイプも考え出されている。
(例えば特許文献1。)
However, recent direct acting type solenoids have been conceived of a three-position or four-position type that can hold one or two positions at the intermediate point between the start point and the end point of operation.
(For example, Patent Document 1)
しかし、3ポジションや4ポジションのようなソレノイドの場合は特許文献1のように可動磁極の周辺構造が複雑になり、部品点数も増えてくる。したがって、寸法公差の累積によって可動磁極の芯ずれや傾きが起きやすくなる。コイルに通電したとき、可動磁極が軸方向へ動作する力が発生するのと同じに、磁気回路を構成する上で可動磁極を横方向へ引っ張る力も発生するので芯ずれや傾きの影響を受けやすく、動作不良を起こすという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、3ポジションや4ポジションのように構造が複雑化して、部品の累積公差で発生する可動磁極の芯ずれや傾きを最小限に抑えることで安定的な動作を得ることができるソレノイドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the structure is complicated as in the 3 position and 4 position, and the misalignment and inclination of the movable magnetic pole caused by the cumulative tolerance of parts are minimized. An object of the present invention is to provide a solenoid capable of obtaining a stable operation.
上記の課題を解決するために、シャフトと、磁束を発生させるコイルと、前記シャフトが挿通し、かつ段差をもった貫通孔を有し、さらに磁気回路を構成して前記シャフトの軸方向に移動可能な可動磁極と、前記可動磁極とともに磁気回路を構成して、前記可動磁極の軸方向への移動を所定位置で阻止する固定磁極と、前記固定磁極の貫通孔に固着され、筒状に形成されるとともに、内周は前記シャフトが挿通され、外周は前記可動磁極の貫通孔に挿通されている軸受けを有することを特徴とするものとした。 In order to solve the above problems, a shaft, a coil for generating magnetic flux, and a through hole through which the shaft is inserted and having a step, further constitute a magnetic circuit and move in the axial direction of the shaft. A movable magnetic pole, a magnetic circuit together with the movable magnetic pole, a fixed magnetic pole that prevents the movable magnetic pole from moving in an axial direction at a predetermined position, and a cylindrical shape fixed to the through hole of the fixed magnetic pole In addition, the shaft is inserted through the inner periphery, and the bearing has a bearing inserted through the through hole of the movable magnetic pole.
したがって、1つの軸受けで2箇所を挿通し支持するので可動磁極を含む周辺の部品の芯ずれや傾きが抑えられ、安定した動作を得ることができる。また、上記の構成においてさらに前記軸受けを前記シャフトの先端方向へ延長し、前記固定磁極よりも突出させることも可能である。 Therefore, since two places are inserted and supported by one bearing, misalignment and inclination of peripheral parts including the movable magnetic pole can be suppressed, and stable operation can be obtained. Further, in the above configuration, the bearing can be further extended in the direction of the tip of the shaft so as to protrude from the fixed magnetic pole.
本発明は、固定磁極に固着させた軸受けの内周とシャフト、外周とシャフトに挿通された可動磁極を一緒に挿通支持するので、各部品の寸法公差の累積によって生じる可動磁極の芯ずれ及び傾きを抑えられ、安定した動作を得ることができる。また、前記軸受けを先端側軸方向へ延長することで、さらに安定した動作を得ることができる。 The present invention inserts and supports the inner periphery and shaft of the bearing fixed to the fixed magnetic pole and the movable magnetic pole inserted through the outer periphery and the shaft together, so that the misalignment and inclination of the movable magnetic pole caused by the accumulation of dimensional tolerances of each component. And stable operation can be obtained. Further, a more stable operation can be obtained by extending the bearing in the distal side axial direction.
本発明の実施の形態においては、固定磁極に軸受けを固着し、前記軸受けの内周はシャフトを挿通させ、外周は可動磁極の貫通孔に挿通させてそれぞれ摺動可能に支持することに大きな特徴がある。以下に、この特徴を有する実施例について説明する。 In the embodiment of the present invention, a bearing is fixed to the fixed magnetic pole, the inner periphery of the bearing is inserted through the shaft, and the outer periphery is inserted through the through hole of the movable magnetic pole so as to be slidably supported. There is. An embodiment having this feature will be described below.
図1は、本発明の第1の実施例に係るソレノイドの説明図である。図1において、10はソレノイド、11は第1可動磁極、12は第2可動磁極、13は第1固定磁極、14は第2固定磁極、16はシャフト、18はスペーサ、19は軸受け、20は第1コイル、21は第2コイル、22はスリーブ、23はバネ、27aは上部ケース、27bは下部ケース、28はエアーギャップスペーサ、40は第1ボビン、41は第2ボビンを示す。なお、以下の説明においては、図1の上側を基端側とし、図1の下側を先端側と呼ぶことにする。また、他の図面においても同様とする。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a solenoid according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 10 is a solenoid, 11 is a first movable magnetic pole, 12 is a second movable magnetic pole, 13 is a first fixed magnetic pole, 14 is a second fixed magnetic pole, 16 is a shaft, 18 is a spacer, 19 is a bearing, The first coil, 21 is the second coil, 22 is the sleeve, 23 is the spring, 27a is the upper case, 27b is the lower case, 28 is the air gap spacer, 40 is the first bobbin, and 41 is the second bobbin. In the following description, the upper side of FIG. 1 is referred to as the proximal end side, and the lower side of FIG. 1 is referred to as the distal end side. The same applies to other drawings.
ソレノイド10はシャフト16が3つの停止位置の間を直線的に移動するよう構成されている。また、シャフト16を中間的な位置に停止させずに移動させることも可能である。
本発明の実施の形態においては、固定磁極の貫通孔に固着された軸受けが内周で可動磁極に固着又は挿通されたシャフトに挿通されるとともに、前記軸受けの外周でも可動磁極の貫通孔に挿通していることを特徴とするものである。
以下に、ソレノイド10の主要な構成について説明する。
The
In the embodiment of the present invention, the bearing fixed to the through hole of the fixed magnetic pole is inserted into the shaft fixed or inserted to the movable magnetic pole on the inner periphery, and inserted into the through hole of the movable magnetic pole on the outer periphery of the bearing. It is characterized by that.
Below, the main structures of the
第1可動磁極11は摺動可能に設けられた磁極の1つであり、先端側が突起形状、基端側が凹陥形状となっている。その基端側と先端側の形状は第1固定磁極13の凹陥形状、第2可動磁極12の突出形状とそれぞれ向かい合うように設けられている。
The first movable
また、第1可動磁極11は、非磁性材料で形成されたシャフト16が挿通されており、シャフト16が挿通されている先端側の貫通孔には段差が設けられ、軸受け19の外周が挿通している。
第1可動磁極11の外周は基端側よりも先端側を大きくし、軸方向の中央付近で段差が設けられているので、第1コイル20が非通電磁には、段差端面において、非磁性材料によって形成されたスペーサ18を介して、第2固定磁極14に当接されている。
The first movable
Since the outer periphery of the first movable
さらに、第1可動磁極11と第1固定磁極13との間にはエアーギャップが存在している。第1コイル20に通電したときにはエアーギャップを通過した磁束によって、第2固定磁極14、下部ケース27b及び第1固定磁極13とともに1つの磁気回路を構成し、第1可動磁極11と第1固定磁極13との間に吸引力が発生するので、第1可動磁極11はシャフト16を先端側に向かって押す。したがって、第1可動磁極11は段差をもった貫通孔で軸受け19の外周と摺動し、シャフト16は軸受け19の内周に対して摺動しながら移動するので、第1可動磁極11は第2固定磁極13に当接した状態となる。
Further, an air gap exists between the first movable
第2可動磁極12は突起形状をしており、第1可動磁極11とそれぞれ向かい合うように設けられている。磁極部の外周は基端側が大きくなるような段差が設けられており、バネ23が挿通されて、段差端面ではバネ23の一端を係止している。さらに第1可動磁極11よりも基端側へ配され、中央の貫通孔には非磁性材料で形成されたシャフト16が挿通、固着されている。
The second movable
第2可動磁極12と第1可動磁極11との間にはエアーギャップが存在している。第2コイル21に通電したときにはエアーギャップを通過した磁束によって、第2固定磁極14、下部ケース27b、上部ケース27a及び第1可動磁極11とともに1つの磁気回路を構成し、第2可動磁極12と第1可動磁極11との間で吸引力が発生する。このため、第2可動磁極12はシャフト16をさらに先端側に向かって押し、同時に第2可動磁極12に固着しているシャフト16は固定磁極13の貫通孔に固着された軸受け19の内周に対して摺動しながら移動するので、第2可動磁極12と第1可動磁極11は当接した状態となる。
An air gap exists between the second movable
以上のように第1コイル20のみに通電したときには第1可動磁極11は段差をもった貫通孔と軸受け19の外周に対して摺動し、かつシャフト16は軸受け19の内周に対して摺動しながら移動する。第2コイル21に通電したときには軸受け19の内周に対してシャフト16が摺動しながら移動する。
As described above, when only the
第1固定磁極13は固定的に設けられた磁極の1つであり、磁極部は凹陥形状となっている。第1可動磁極11の突出形状とは向かい合うように設けられており、中央の貫通孔には軸受け19が固着されている。また、上部ケース27a、及び下部ケース27bとともにソレノイド10の筐体を形成している。
The first fixed
第2固定磁極14は、固定的に設けられた磁極の1つであり、第1可動磁極11を取り巻くように設けられ、バネ23の一端を係止している。また、コイル20の非通電時には第1可動磁極11の外周段差の端面がスペーサ18を介して当接している。
The second fixed
シャフト16は非磁性材料で形成され、第1可動磁極11、第2可動磁極12、第1固定磁極13、軸受け19に挿通されている。また、シャフト16は軸方向の中央付近で太くなるような段差が設けられており、この段差では第1可動磁極11の貫通孔の段差と当接している。このため、第1コイル20に通電したときに第1可動磁極11に押されることによって、シャフト16も先端側に向かって移動する。このときシャフト16は軸受け19の内周と摺動しながら移動する。
The
スペーサ18は、非磁性材料で形成された輪状の形状をしており、第1可動磁極11の外周の段差と第2固定磁極14との間に介在するように設けられているとともに、第1可動磁極11に挿通されている。
The
軸受け19は第1固定磁極13の貫通孔に固着されており、非磁性材料で形成されている。軸受け19の内周はシャフト16を挿通し、外周は第1可動磁極11の段差をもった貫通孔を挿通しているので、第1コイル20に通電したときには軸受け19の外周に対して第1可動磁極11の貫通孔で摺動し、かつ軸受け19の内周に対してはシャフト16と摺動しながら移動する。また、第2コイル21に通電したときには軸受け19の内周に対してシャフト16のみが摺動しながら移動する。このことから軸受け19は2つの移動体を1つで支持している形となるので第1可動磁極11と第2可動磁極12の芯ずれや傾きは最小限に抑えることができる。
The
第1コイル20は、非磁性材料で形成された第1ボビン40を筐体とし、第1可動磁極11の磁極部外周を取り巻くように設けられている。また、通電されたときには第1可動磁極11、第1固定磁極13、下部ケース27b及び第2固定磁極14を巡る磁気回路に磁束を供給する。
The
第2コイル21は、非磁性材料で形成された第2ボビン41を筐体とし、第1可動磁極11の磁極部及び第2可動磁極12の磁極部外周を取り巻くように設けられている。また、通電されたときには、第2可動磁極12、第1可動磁極11、第2固定磁極14、下部ケース27b、上部ケース27aを巡る磁気回路に磁束を供給する。
The
バネ23はスリーブ22の内周に収納され、第1可動磁極11に挿通されているとともに、その両端は第2固定磁極14の基端側端面と第2可動磁極12の磁極部外周の段差端面に係止されている。また、第1コイル20または第2コイル21の非通電状態において、軽く押し縮められた状態にあり、その反発力によってシャフト16を基端側に付勢することができる。また、第1コイル20に通電したときには、第2可動磁極12によって強く押し縮められる。さらに第1コイル20と第2コイル21と同時に通電したときはさらに強く押し縮められる。
The
したがって、第1コイル20にのみ通電した後に非通電状態に戻すと、第2可動磁極12に固着したシャフト16は基端側へ素早く移動し、これにつれてシャフト16と段差をもった貫通孔で当接している第1可動磁極11もシャフト16に押され同じ方向へ移動する。
Therefore, when only the
さらに第1コイル20及び第2コイル21に同時に通電した後に非通電状態に戻した場合でも同じように移動する。
また、第1コイル20及び第2コイル21に同時に通電した後に、第2コイル21のみを非通電状態に戻した場合には、第2可動磁極12と第1可動磁極11との間の吸着力は消滅し、バネ23によって付勢されたシャフト16は基端側へ移動する。このとき第1コイル20によって発生する磁束により、第1可動磁極11と第1固定磁極13の間の吸着力は維持されており、第1可動磁極11は第1固定磁極13に対して吸着状態にある。したがって、第1可動磁極11に挿通しているシャフト16は基端側の段差において、第1可動磁極11の中央部の貫通孔段差に当接した状態で停止する。
Further, even when the
Further, when only the
上部ケース27a及び下部ケース27bは、磁気回路が構成可能な材料で形成されており、さらに第1固定磁極13とともにソレノイド10の筐体を形成する。また、下部ケース27bは第2固定磁極14と当接する部分の肉厚を他の部分よりも薄くし、第1コイル20と固定磁極13とで第2固定磁極14を保持するようにしている。
The
図2は、本発明の第2の実施例に係るソレノイドの説明図である。図2において、符号は図1と同じものを示す。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a solenoid according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the reference numerals indicate the same as in FIG.
図2は図1と基本構造が同じであるが、軸受け19を先端側へ伸ばした場合の一例を示す断面図である。この第2の実施例の特徴は軸受け19を軸方向に長く取ることで、シャフト16の挿通される距離が長くなり、第2可動磁極12の芯ずれや傾きを最小限に抑え、より安定した動作を得ることができる点である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example in which the
図3は、本発明の第3の実施例に係るソレノイドの説明図である。図3において、50はソレノイド、51は可動磁極、53は固定磁極、56はシャフト、56aはシャフトのV溝、59は軸受け、60はコイル、62はボール、63はバネ、64はキャップ、67はケースを示す。 FIG. 3 is an explanatory view of a solenoid according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 50 is a solenoid, 51 is a movable magnetic pole, 53 is a fixed magnetic pole, 56 is a shaft, 56a is a V groove of the shaft, 59 is a bearing, 60 is a coil, 62 is a ball, 63 is a spring, 64 is a cap, 67 Indicates a case.
ソレノイド50はシャフト56が2つの停止位置の間を直線的に移動するよう構成されている。
本発明の実施例においては、固定磁極53の貫通孔に固着された軸受け59が内周で可動磁極51に挿通保持されているシャフト56を挿通し、外周では可動磁極51の貫通孔に挿通されていることを特徴とするものである。
以下に、ソレノイド50の主要な構成について説明する。
The
In the embodiment of the present invention, the bearing 59 fixed to the through hole of the fixed
Below, the main structures of the
可動磁極51は摺動可能に設けられた磁極の1つであり、磁極部は突出形状となっている。先端側は固定磁極53と向かい合うように設けられている。
The movable
また、可動磁極51は、非磁性材料で形成されたシャフト56が挿通し、先端側は段差をもった貫通孔に軸受け59の外周が挿通されている。可動磁極51の外周から軸中心に向かって貫通孔が設けられ、バネ63とボール62が収納されている。ボール62はバネ63で付勢されてシャフト56のV溝56aと当接しているので、シャフト56との位置を保持することができる。
The movable
さらに、可動磁極51と固定磁極53との間にはエアーギャップが存在している。ケース67、及び固定磁極53とともに磁気回路を構成し、コイル60に通電したときにはこの回路に磁束が供給され、可動磁極51と固定磁極53との間に吸引力が発生する。このため可動磁極51はシャフト56を先端側に向かって押す。それと同時に可動磁極51は段差をもった貫通孔と軸受け59の外周と摺動しながら移動し、かつシャフト56も軸受け59の内周と摺動しながら移動し、可動磁極51と固定磁極53は当接した状態となる。
Furthermore, an air gap exists between the movable
シャフト56は非磁性材料で形成され、可動磁極51、軸受け59、固定磁極53に挿通されている。また、可動磁極51の外周から軸中心に向かって設けられた貫通孔に収納されたバネ63とバネ63に付勢されたボール62がV溝56aの位置でシャフト56と可動磁極51を保持しているので、コイル60に通電したときには可動磁極51が移動することによって、シャフト56も先端側に向かって移動する。このときシャフト56は軸受け59の内周に対して摺動しながら移動する。
The
したがって、可動磁極51が固定されている状態で、先端側或いは基端側方向にボール62とV溝56aで保持している力以上の負担がシャフト56にかかるとボール62はV溝56aから押し出されてバネ63を押し込む。そうすると、シャフト56はボール62に保持された状態から開放されて可動磁極51との位置関係がずれ、先端側あるいは基端側に移動することになる。しかし、その場合においてもシャフト56と可動磁極51は軸受け59の内周及び外周で挿通支持されているので芯ずれをすることはない。
Therefore, when the movable
軸受け59は固定磁極53の貫通孔に固着されており、非磁性材料で形成されている。軸受け59の内周はシャフト56を挿通し、外周は可動磁極51の段差をもった貫通孔を挿通しているので、コイル60に通電したときには軸受け59の外周に対して可動磁極51は貫通孔で摺動し、かつシャフト56は軸受け19の内周に対して摺動しながら移動する。また、シャフト56がV溝56aにおいてボール62に保持された状態から開放されて可動磁極51との位置関係がずれ、先端側あるいは基端側に移動することになってもシャフト56と可動磁極51は軸受け59の内周と外周で挿通されているので、シャフト56及び可動磁極51が芯ずれをすることはない。
The
固定磁極53は固定的に設けられた磁極のひとつであり、磁極部は凹陥形状となっている。中心の貫通孔では軸受け59が固着されている。また、ケース67とともにソレノイド50の筐体を形成している。
The fixed
コイル60は、固定磁極53の磁極部と可動磁極51の磁極部の外周を取り巻くように設けられている。また、通電されたときには可動磁極51、固定磁極53、ケース67を巡る磁気回路に磁束を供給する。
The
バネ63は可動磁極51の外周から軸中心に向かって設けられた貫通孔に収納され、ボール62を付勢し、一端はキャップ64に係止している。
The
ボール62は可動磁極51の外周から軸中心に向かって設けられた貫通孔に収納され、バネ63に付勢されてシャフト56のV溝56aと当接している。
The
ケース67は、磁気回路が可能な材料で形成されており、さらに固定磁極53とともにソレノイド50の筐体を形成する。
The
キャップ64は可動磁極51の基端側端面から外周にかけて覆うように設けられている。中心は貫通孔が設けられており、シャフト56が挿通されている。また、キャップ64の内周はバネ63の一端を係止している。
The
以上のように本ソレノイドの実施例について説明したが、ソレノイドの動作を安定させるためには可動磁極の芯ずれや傾きを最小限に抑えることが必要なのである。実施例1で示したように第1コイル20に通電すると第1可動磁極11、第1固定磁極13、下部ケース27b、第2固定磁極14の間で磁気回路が構成される。
As described above, the embodiment of the solenoid has been described. However, in order to stabilize the operation of the solenoid, it is necessary to minimize the misalignment and inclination of the movable magnetic pole. As shown in the first embodiment, when the
しかし、このとき各部品はさまざまな方向へ磁力を発生している。第1可動磁極11と第1固定磁極13の磁極部ではお互いに突出形状と凹陥形状となっている関係からシャフト16の軸方向へ引っ張る力と軸方向とは90°ずれた横方向へ引っ張る力、及び斜め方向へ引っ張る力が同時に発生している。
However, at this time, each component generates magnetic force in various directions. In the magnetic pole portions of the first movable
また、第1可動磁極11と第2固定磁極14の関係をみると、お互いに横方向へ引っ張る力のみが発生している。このことから第1可動磁極11が芯ずれや傾きを生じることはやむを得ず、くわえて第2可動磁極12も上部ケース27aと同様の磁気回路を構成するので動作する上での影響を受けやすい。しかし、以上の実施例においては、軸受け19が第1可動磁極11と第2可動磁極12の両者を支持するような形をとったので、芯ずれや傾きを最小限に抑えられ、スムーズな動作を得ることができた。
Further, looking at the relationship between the first movable
10 ソレノイド
11 第1可動磁極
12 第2可動磁極
13 第1固定磁極
14 第2固定磁極
16 シャフト
18 スペーサ
19 軸受け
20 第1コイル
21 第2コイル
22 スリーブ
23 バネ
27 ケース
27a 上部ケース
27b 下部ケース
28 ギャップスペーサ
40 第1ボビン
41 第2ボビン
50 ソレノイド
51 可動磁極
53 固定磁極
56 シャフト
56a V溝
59 軸受け
60 コイル
62 ボール
63 バネ
64 キャップ
67 ケース
10
50
Claims (2)
磁束を発生させるコイルと、
前記シャフトが挿通し、かつ段差をもった貫通孔を有し、さらに磁気回路を構成して前記シャフトの軸方向に移動可能な可動磁極と、
前記可動磁極とともに磁気回路を構成して、前記可動磁極の軸方向への移動を所定位置で阻止する固定磁極と、
前記固定磁極の貫通孔に固着され、筒状に形成されるとともに、内周は前記シャフトが挿通され、外周は前記可動磁極の貫通孔に挿通されている軸受けを有することを特徴とするソレノイド。 A shaft,
A coil for generating magnetic flux;
A movable magnetic pole that has a through-hole through which the shaft is inserted and has a step, and that is further movable in the axial direction of the shaft by constituting a magnetic circuit;
A fixed magnetic pole that constitutes a magnetic circuit together with the movable magnetic pole and prevents the movement of the movable magnetic pole in the axial direction at a predetermined position;
A solenoid fixed to a through hole of the fixed magnetic pole, formed in a cylindrical shape, and having a bearing through which the shaft is inserted through an inner periphery and through the through hole of the movable magnetic pole.
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