JP2007173448A - Electromagnetic solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁ソレノイドに関する。 The present invention relates to an electromagnetic solenoid.
従来、電磁ソレノイド、例えば、内燃機関の燃料噴射弁(インジェクタ)用の電磁ソレノイドにおいては、噴射燃料の高圧化の要請から燃料噴射弁を動作させる可動コアの吸引力を高めることが望まれている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electromagnetic solenoid, for example, an electromagnetic solenoid for a fuel injection valve (injector) of an internal combustion engine, it is desired to increase the suction force of a movable core that operates the fuel injection valve in response to a demand for high pressure of the injected fuel. .
そこで、下記の特許文献1においては、可動コアの吸引される方向に複数の吸引ギャップを設け、よって吸引される可動コアと固定側のヨーク(固定コア)が対向する面の面積を大きくすることが提案されている。また、下記の特許文献2においても、同様に、可動コアと固定コアが対向する面の面積を大きくして吸引力を高めることが提案されている。
ところで、電磁ソレノイドにおいては、コイル通電による制御精度を向上させるためにコイル電流の立ち上がり特性、即ち、可動コアの吸引応答性を向上させる必要がある。一般的に、可動コアの吸引応答性は、コイルインダクタンスに反比例して向上することから、コイル巻数を減少させることによって向上する。 Incidentally, in the electromagnetic solenoid, it is necessary to improve the rising characteristics of the coil current, that is, the suction responsiveness of the movable core, in order to improve the control accuracy by energizing the coil. Generally, the suction responsiveness of the movable core is improved in inverse proportion to the coil inductance, and thus is improved by reducing the number of coil turns.
しかしながら、可動コアの吸引力はコイル巻数の2乗に比例することから、可動コアの吸引応答性を向上させるべく、単にコイル巻数を減少させた場合には可動コアの吸引力が減少する。 However, since the attractive force of the movable core is proportional to the square of the number of turns of the coil, if the number of turns of the coil is simply reduced in order to improve the attractive response of the movable core, the attractive force of the movable core decreases.
一方、単に可動コアと固定コアが対向する面の距離(吸引ギャップ)を小さくすれば、可動コアの吸引力を高められると共に、可動コアの吸引応答性を向上させることができる。しかしながら、吸引ギャップを小さくすることは、可動コアの変位量(ストローク量)を小さくすることと等価であり、電磁ソレノイドの特性上、好ましくない。例えば、インジェクタ用の電磁ソレノイドにあっては、可動コアのストローク量を小さくすると、単位時間当たりの燃料噴射量が減少し、インジェクタ用の電磁ソレノイドの性能低下に繋がる。 On the other hand, if the distance (suction gap) between the surfaces of the movable core and the fixed core facing each other is reduced, the suction force of the movable core can be increased and the suction responsiveness of the movable core can be improved. However, reducing the suction gap is equivalent to reducing the displacement amount (stroke amount) of the movable core, which is not preferable in terms of the characteristics of the electromagnetic solenoid. For example, in the case of an electromagnetic solenoid for an injector, if the stroke amount of the movable core is reduced, the fuel injection amount per unit time is reduced, leading to a decrease in the performance of the electromagnetic solenoid for the injector.
このように、従来、電磁ソレノイドにあっては、可動コアの吸引力、吸引応答性およびストローク量の間における相反関係から、可動コアの吸引力およびストローク量を確保しつつ、その吸引応答性を向上させることは困難であった。 As described above, conventionally, in the electromagnetic solenoid, the suction responsiveness of the movable core is ensured from the reciprocal relationship between the suction force, suction responsiveness and stroke amount of the movable core while securing the suction force and stroke amount of the movable core. It was difficult to improve.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、可動コアの吸引力およびストローク量を確保しつつ、その吸引応答性を向上させる電磁ソレノイドを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic solenoid that solves the above-described problems and improves the suction responsiveness while securing the suction force and stroke amount of the movable core.
上記の目的を解決するために、請求項1の電磁ソレノイドにあっては、固定コアの回りに配置される第1のコイルと、前記固定コアに隣接して設けられた可動コアの回りに配置される第2のコイルと、前記固定コアと前記可動コアの間に移動自在に配置される中間コアと、前記第1のコイルが励磁されるとき、前記中間コアを前記固定コアに向けて移動させるべく前記固定コアと前記中間コアの間に形成された間隙からなる第1の吸引部と、前記第2のコイルが励磁されるとき、前記可動コアを前記中間コアに向けて移動させるべく前記中間コアと前記可動コアの間に形成された間隙からなる第2の吸引部と、および前記第2のコイルの外方に配置されると共に、一端が前記中間コアに接合される一方、他端が前記可動コアに当接させられる外部可動コアとを備えるように構成した。
In order to solve the above object, in the electromagnetic solenoid according to
また、請求項2にあっては、さらに、前記外部可動コアの他端を付勢して前記可動コアに当接させる第1のばねと、および前記第1のばねに比して大きなばね係数を有すると共に、前記可動コアを前記固定コアから離間させる方向に付勢する第2のばねとを備えるように構成した。
Further, in
また、請求項3にあっては、前記可動コアは、その一端に外径が縮径された縮径部を備えると共に、前記外部可動コアの他端は前記縮径部に当接されるように構成した。 According to a third aspect of the present invention, the movable core includes a reduced diameter portion whose outer diameter is reduced at one end thereof, and the other end of the outer movable core is in contact with the reduced diameter portion. Configured.
請求項1に係る電磁ソレノイドにあっては、固定コアの回りに配置される第1のコイルと、固定コアに隣接して設けられた可動コアの回りに配置される第2のコイルと、固定コアと可動コアの間に移動自在に配置される中間コアと、第1のコイルが励磁されるとき、中間コアを固定コアに向けて移動させるべく固定コアと中間コアの間に形成された間隙からなる第1の吸引部と、第2のコイルが励磁されるとき、可動コアを中間コアに向けて移動させるべく中間コアと可動コアの間に形成された間隙からなる第2の吸引部と、および第2のコイルの外方に配置されると共に、一端が中間コアに接合される一方、他端が可動コアに当接させられる外部可動コアとを備えるように構成した、換言すれば、コイルを第1,2のコイルに分割すると共に、第1,2のコイルが励磁されるときに可動コアをそれぞれ移動させる第1,2の吸引部を備えるように構成したので、可動コアの吸引力および変位量(ストローク量)を確保しつつ、その吸引応答性を向上させることができる。
In the electromagnetic solenoid according to
請求項2に係る電磁ソレノイドにあっては、さらに、外部可動コアの他端を付勢して可動コアに当接させる第1のばねと、および第1のばねに比して大きなばね係数を有すると共に、可動コアを固定コアから離間させる方向に付勢する第2のばねとを備えるように構成したので、第1,2のコイルの励磁がオフされたとき、可動コア、外部可動コアおよび中間コアを初期位置に戻すことができる。また、第2のコイルのみが励磁されるとき、第1の吸引部の間隙を保持させることができる。
The electromagnetic solenoid according to
請求項3に係る電磁ソレノイドにあっては、可動コアは、その一端に外径が縮径された縮径部を備えると共に、外部可動コアの他端は縮径部に当接されるように構成したので、第1のコイルのみが励磁されるとき、第2の吸引部の間隙を保持させることができる。
In the electromagnetic solenoid according to
以下、添付図面に即してこの発明に係る電磁ソレノイドを実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out an electromagnetic solenoid according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明に係る電磁ソレノイドの縦断面図である。尚、図1は通電されない状態の電磁ソレノイドを示す。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic solenoid according to the present invention. FIG. 1 shows the electromagnetic solenoid in a state where current is not applied.
図1の電磁ソレノイド10は内燃機関の燃料噴射弁に用いられる電磁ソレノイドである。図1に示すように、電磁ソレノイド10はケースボディ12を備え、その内部にケースボディ12に固定される固定コア14と、固定コア14の周囲に配置される第1のコイル16と、固定コア14に隣接して設けられる可動コア20と、可動コア20の周囲に配置される第2のコイル22と、固定コア14と可動コア20の間に配置される中間コア24と、および第2のコイル22の外方に配置される外部可動コア26を備える。図1に示すように、可動コア20はその一端に外径が縮径された縮径部20aを備え、外部可動コア26の一端26aは中間コア24に接合されると共に、その他端26bは可動コア20の縮径部20aに当接される。
1 is an electromagnetic solenoid used for a fuel injection valve of an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the
また、電磁ソレノイド10は、外部可動コア26の他端26bを付勢して可動コア20の縮径部20aに当接させる第1のばね30と、可動コア20を固定コア14から離間させる方向に付勢する第2のばね32を備える。第2のばね32のばね定数は第1のばね30のそれに比して大きく設定される。例えば、第2のばね32のばね定数は第1のばね30のそれの10倍程度に設定される。
Further, the
第2のばね32のばね定数は第1のばね30のそれに比して大きく設定されると共に、外部可動コア26の一端26aは中間コア24に接続され、他端26bは可動コア20の縮径部20aに当接されることから、図1に示すように、可動コア20、外部可動コア26および中間コア24は、中間コア24が第2のコイル22(具体的には、第2のコイルのコイルホビン52)に当接する位置で固定される。ここで、図1に示すように、中間コア24の軸方向の寸法(厚み)は、中間コア24と固定コア14の間に所定の距離の間隙が形成されるように設定される。また、可動コア20の縮径部20aまでの軸方向の寸法(長さ)および外部可動コア26の軸方向の寸法(長さ)は、可動コア20と中間コア24の間に前記した所定の距離と同一の間隙が形成されるように設定される。
The spring constant of the
従って、固定コア14と中間コア24の間には、第1のコイル16が励磁されるときに中間コア24を固定コア14に向けて移動させるべき間隙からなる第1の吸引部34が形成される。また、中間コア24と可動コア20の間には、第2のコイル22が励磁されるときに可動コア20を中間コア24に向けて移動させるべき間隙からなる第2の吸引部36が形成される。
Accordingly, a
また、電磁ソレノイド10は、外部可動コア26が移動する際にその移動をガイドするための非磁性からなるアウターケース38を備える。また、電磁ソレノイド10はケースボディ12の外部に後述する端子に接続するためのカプラーコネクタ40を備える。
Further, the
可動コア20の一端はバルブシートアッシー44のニードルバルブ46に接続され、可動コア20が第1,2のコイル16,22の励磁によって可動されるとき、ニードルバルブ46の先端に隙間が形成され、そこから燃料が噴射される。尚、ケースボディ12、固定コア14、可動コア20、中間コア24および外部可動コア26は鉄などの軟磁性材からなる。
One end of the
また、第1のコイル16および第2のコイル22は、それぞれ第1のコイルボビン50および第2のコイルボビン52に銅線が巻回されて形成される。尚、第1のコイルボビン50は適宜な方法によってケースボディ12に固定される。
The
以下、図2から図5において第1,2のコイルボビン50,52、中間コア24および外部可動コア26について部品ごとに説明する。
Hereinafter, the first and
図2は、第1のコイルボビン50および第2のコイルボビン52の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the
図2に示すように、第1,2のコイルボビン50,52は複数本、具体的には2個の連接部材54によって連接される。また、連接部材54によって連接された第1,2のコイルボビン50,52の間には中間コア24を収容するための収容部56が確保される。ここで、連接部材54は第1,2のコイルボビン50,52の縁部50a,52aの外周からはみ出ないように縁部50a,52aの外周と同一位置あるいはそれよりも内部位置に形成される。尚、インサート成形などの適宜な方法によって第1,2のコイルボビン50,52および連接部材54は一体で形成される。また、第1のコイルボビン50にはその一端に巻回された銅線を接続するための4本の端子60a,60b,60c,60dが備えられる。
As shown in FIG. 2, the first and
図3は、中間コア24の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
図3に示すように、中間コア24はドーナツ状を呈するが、第1,2のコイルボビン50,52の収容部56に収容されるとき、連接部材54に干渉しないようにその外周は部分的にカットされる。また、中間コア24の部分的にカットされない外周部の外径は、図2に示される第1,2のコイルボビンの縁部50a,52aの外径よりも大きく設定される。尚、中間コア24の片端面にはテーパ面24aが形成される。
As shown in FIG. 3, the
図4は、外部可動コア26の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the external
図4に示すように、外部可動コア26は円筒状を呈し、その一端26aは中間コア24に嵌合し、接合されるように、その内径は中間コア24の外径に略等しく設定される。一方、外部可動コア26の他端26bは可動コア20を挿通させるに適した大きさの孔26cが設けられる。上述したように、可動コア20はその一端が縮径されており、外部可動コアの孔26cの大きさは可動コア20の縮径された部位を挿通させるに適した大きさである。
As shown in FIG. 4, the outer
図5は、第1,2のコイル16,22、中間コア24および外部可動コア26の組み付け状態を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing an assembled state of the first and
図5に示すように、最初に第1,2のコイルボビン50,52に銅線62が巻回される。尚、巻回される銅線62の太さを誇張して示した。次いで、中間コア24が連接部材54と干渉しないように第1,2のコイルボビン50,52の収容部56に収容される。従って、中間コア24は収容部56において図中の矢印Aの方向に移動自在である。次いで、外部可動コア26が第2のコイル22側から挿入され、外部可動コア26は中間コア24に嵌合し、接合される(図5では嵌合する直前の状態を示す)。ここで、外部可動コア26が中間コア24に接合されるとしても、外部可動コア26の内径は第2のコイルボビンの縁部52aの外径よりも大きいため、外部可動コア26は第2のコイルボビンの縁部52aや連接部材54と干渉せず、よって中間コア24および外部可動コア26は矢印Aの方向に移動自在とされる。
As shown in FIG. 5, first, a
第1,2のコイル16,22は、第1,2のコイルボビン50,52に銅線62が巻回されて形成されるが、以下にその詳細を説明する。
The first and
図6は、第1のコイルボビン50に銅線62が巻回された状態を模式的に示す説明図である。尚、図6においては、説明の便宜のために第1,2のコイルボビン50,52の一部を切り取って示した。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a state in which the
銅線62は前記した4本の端子の中の1本の端子60bに接続されて図示の方向、具体的には、第1,2のコイルボビン50,52の中心軸線上において第1のコイルボビン50側から見たとき、時計回りに巻回されて4本の端子の中の1本の端子60aに接続される。これにより、第1のコイル16が形成される。
The
図7は、第2のコイルボビン52に銅線62が巻回された状態を模式的に示す説明図である。尚、図6と同様、図7においても、説明の便宜のために第1,2のコイルボビン50,52の一部を切り取って示した。
FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a state in which the
銅線62は前記した4本の端子の中の1本の端子60dに接続され、第1のコイルボビン50および連接部材54を通って第2のコイルボビン52に図示の方向、具体的には、第1,2のコイルボビン50,52の中心軸線上において第1のコイルボビン50側から見たとき、反時計回りに巻回され、連接部材54および第1のコイルボビン50を通って4本の端子の中の1本の端子60cに接続される。これにより、第2のコイル22が形成される。尚、図8のように連接部材54には銅線62を収容する溝64が形成される。これにより、連接部材54を通る銅線62は外部可動コア26と干渉することがない。また、図9のように連接部材54に導体66をインサート成形し、銅線62を接続してもよい。
The
図10は、第1,2のコイルに通電されたときに発生する磁気回路の磁束方向を模式的に示す説明図である。尚、図10中には外部可動コア26も示されるが、説明の便宜のために外部可動コア26の一部を切り取って示した。
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the direction of the magnetic flux generated in the magnetic circuit when the first and second coils are energized. Although the external
4本の端子60a,60b,60c,60dは、第1,2のコイルボビン50,52の外部で電気的に接続される。例えば、4本の端子の中の2本の端子60b,60cが接続され、端子60a,60dを介して第1,2のコイル16,22が直列的に通電されると共に、図6および図7において示される方向に通電されるとき、図10に示されるような方向の磁束70が発生する。
The four
図10に示されるように、第1,2のコイル16,22の間に配置される中間コア24および外部可動コア26の一部には第1,2のコイル16,22によって発生させられる同一方向(内側から外側への方向)の磁束70が生じる。即ち、第1,2のコイル16,22が発生するそれぞれの磁気回路の一部は中間コア24および外部可動コア26の一部において共有される。換言すれば、中間コア24および外部可動コア26の一部は第1,2のコイル16,22が発生するそれぞれの磁気回路の一部として共通に利用される。
As shown in FIG. 10, the
次いで、電磁ソレノイド10の電気回路について説明する。
Next, the electric circuit of the
図11は電磁ソレノイドの第1,2のコイル16,22の電気回路図である。
FIG. 11 is an electric circuit diagram of the first and
図11に示すように、第1,2のコイル16,22は電気的に直列に接続される。第1,2のコイル16,22には、適宜な電源80、降圧抵抗82およびメインスイッチ84からなる電源手段から電流が供給される。図11に示すように、電源手段は第1のコイル16の上流側に接続される。
As shown in FIG. 11, the first and
また、第2のコイル22の下流側には第2のコイル22への通電をオン・オフするための第1の(NPN型)トランジスタ90が接続される。さらに、第1のコイル16と第2のコイル22の間には分岐点が設けられて第2の(NPN型)トランジスタ92が接続される。尚、上述の如く、第1のコイルボビン50に4本の端子60a,60b,60c,60dを設けて第1,2のコイルボビン50,52に巻回される銅線62を第1,2のコイルボビン50,52の外部で接続されるように構成したのは、第1,2のコイル16,22の間にかかる第2のトランジスタ92を接続するためである。
Further, a first (NPN type)
図示しないコントローラから第1のトランジスタ90のベースにオフ信号が送信されると共に、第2のトランジスタ92のベースにオン信号が送信される場合、第1のコイル16のみに通電される。これにより、第1のコイル16のみが励磁される。以下、第1のコイル16のみに通電される通電を「第1コイル片側通電」という。また、この場合において、第1のコイル16および第2のコイル22を入れ換える、即ち、第2のコイル22を上流側に、第1のコイル16を下流側に接続するとき、第2のコイル22のみが励磁される。以下、第2のコイルのみに通電される通電を「第2コイル片側通電」という。
When an off signal is transmitted from the controller (not shown) to the base of the
一方、図示しないコントローラから第2のトランジスタ92のベースにオフ信号が送信されると共に、第1のトランジスタ90のベースにオン信号が送信される場合、第1のコイルと第2のコイル16の両方に(電気的に直列に)通電される。これにより、第1のコイル16と第2のコイル22の両方が励磁される。以下、第1のコイル16および第2のコイル22に電気的に直列に通電される通電を「直列通電」という。
On the other hand, when an off signal is transmitted from the controller (not shown) to the base of the
次いで、第1コイル片側通電、第2コイル片側通電および直列通電の場合の可動コア20、外部可動コア26および中間コア24の動作について説明する。
Next, operations of the
図12は、第1コイル片側通電されたときの図1と同様な電磁ソレノイド10の縦断面図である。同様に、図13は、第2コイル片側通電されたときの電磁ソレノイド10の縦断面図である。図14は、直列通電されたときの電磁ソレノイド10の縦断面図である。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the
第1コイル片側通電によって第1のコイル16が励磁されると、第1のコイル16の磁気回路によって第1の吸引部34において吸引力が生じる。従って、図12に示すように、中間コア24は、第2のばね32の付勢に抗して固定コア14の方に可動され、固定コア14に当接される。ここで、外部可動コア26の一端26aは中間コア24に接合されると共に、他端26bは可動コア20の縮径部20aに当接されることから、中間コア24の可動に伴って可動コア20も可動される。また、図12に示すように、可動コア20は、中間コア24が吸引される方向に可動されるが、第2のばね32によって固定コア14と離間する方向に付勢されることから、第2の吸引部36の間隙は保持される。
When the
即ち、第1のコイル16が励磁されるとき、可動コア20の変位量(ストローク量)は、第1の吸引部34の間隙における中間コア24の変位量と同一である。これにより、図12に示すように、ニードルバルブ46の先端には第1の吸引部34の間隙における変位量相当の隙間が形成され、燃料が噴射される。
That is, when the
第2コイル片側通電によって第2のコイル22が励磁されると、第2のコイル22の磁気回路によって第2の吸引部36において吸引力が生じる。従って、図13に示すように、可動コア20は、第2のばね32の付勢に抗して中間コア24の方に可動され、中間コア24に当接される。ここで、第1のばね30は外部可動コア26を可動コア20の縮径部20aに当接させるように付勢するが、第2のばね32のばね定数は第1のばね30のそれに比して大きく設定されることから、外部可動コア26は可動コア20の縮径部20aに当接されない。従って、第1の吸引部34の間隙は保持される。
When the
即ち、第2のコイル22が励磁されるとき、可動コア20の変位量(ストローク量)は、第2の吸引部36の間隙における可動コア20の変位量と同一である。これにより、図13に示すように、ニードルバルブ46の先端には第2の吸引部36の間隙における変位量相当の隙間が形成され、燃料が噴射される。
That is, when the
一方、直列通電によって第1のコイル16と第2のコイル22の両方が励磁されると、第1のコイル16の磁気回路によって第1の吸引部34において吸引力が生じると共に、第2のコイル22の磁気回路によって第2の吸引部36において吸引力が生じる。従って、図14に示すように、可動コア20は、第2のばね32の付勢に抗して中間コア24の方に可動され、中間コア24に当接される。次いで、中間コア24は、第2のばね32の付勢に抗して固定コア14の方に可動され、固定コア14に当接される。
On the other hand, when both the
即ち、第1のコイル16と第2のコイル22の両方が励磁されるとき、可動コア20の変位量(ストローク量)は、第2の吸引部36の間隙における可動コア20の変位量と第1の吸引部34の間隙における中間コア24の変位量が加算されたものとなる。換言すれば、第1,2のコイル16,22が励磁されるとき、可動コア20は第1,2の吸引部34,36それぞれによって移動させられる。これにより、図14に示すように、ニードルバルブ46の先端には第1の吸引部34の間隙と第2の吸引部36の間隙の総和相当の隙間が形成され、燃料が噴射される。
That is, when both the
また、上記において、第1,2のコイル16,22の励磁がオフされると、第1,2の吸引部34,36における吸引力は消失し、可動コア20をはじめ、外部可動コア26および中間コア24は、第1,2のばね30,32の付勢力によって図1に示す初期位置に戻される。
In the above description, when the excitation of the first and
次に、可動コア20の吸引力および吸引応答性について説明する。
Next, the suction force and suction response of the
一般的に、電磁ソレノイドにおける可動コアの吸引力Fは、
F=1/2×M2×μ0×S/X2 (式1)
で表される(M:起磁力、μ0:空気の透磁率、S:可動コアと固定コアの対向面積、X:固定コアと可動コアの距離(吸引部の距離))。また、起磁力Mは、
M=N×I (式2)
で表される(N:コイル巻数、I:コイル電流)。従って、吸引力Fは、コイル巻数Nの2乗およびコイル電流Iの2乗に比例する。
Generally, the attractive force F of the movable core in an electromagnetic solenoid is
F = 1/2 × M 2 × μ0 × S / X 2 (Formula 1)
(M: magnetomotive force, μ0: air permeability, S: facing area between the movable core and the fixed core, X: distance between the fixed core and the movable core (distance of the attracting portion)). The magnetomotive force M is
M = N × I (Formula 2)
(N: number of coil turns, I: coil current). Therefore, the attractive force F is proportional to the square of the coil winding number N and the square of the coil current I.
また、コイル電流Iの立ち上がり特性を示す過渡式I(t)は、
I(t)=E/R(1−exp(−t/τ)) (式3)
で表される(t:時間、E:印加電圧、R:等価直列抵抗、τ:時定数)。可動コアの移動は、時定数τ未満の時間tでは開始されず、時定数τ以上の時間tで開始される。即ち、t=τのときのコイル電流Iは作動点電流であり、時定数τは、可動コアの吸引応答性を示す定数である。具体的には、時定数τが小さいとき、可動コアの吸引応答性は向上する。
Further, the transient formula I (t) indicating the rising characteristic of the coil current I is
I (t) = E / R (1-exp (−t / τ)) (Formula 3)
(T: time, E: applied voltage, R: equivalent series resistance, τ: time constant). The movement of the movable core is not started at the time t less than the time constant τ, but is started at the time t greater than or equal to the time constant τ. That is, the coil current I when t = τ is the operating point current, and the time constant τ is a constant indicating the suction responsiveness of the movable core. Specifically, when the time constant τ is small, the suction responsiveness of the movable core is improved.
また、時定数τは、
τ=L/R (式4)
で表される(L:コイルインダクタンス)。式3および式4から分かるように、可動コアの吸引応答性はコイルインダクタンスLに反比例する。尚、コイルインダクタンスLは、
L=μr×N2×Si/l (式5)
で表される(μr:磁気回路の透磁率、Si:コイル内側断面積、l:コイルの巻き幅長)。即ち、コイルインダクタンスLはコイル巻数Nの2乗に比例する。
The time constant τ is
τ = L / R (Formula 4)
(L: coil inductance). As can be seen from
L = μr × N 2 × Si / l (Formula 5)
(Μr: magnetic circuit permeability, Si: coil cross-sectional area, l: coil winding width). That is, the coil inductance L is proportional to the square of the number of coil turns N.
ここで、上記の式1から式5を前提に、可動コアの吸引力および吸引応答性について、例えば、コイル巻数Nの単一のコイル(コイルインダクタンスL)からなると共に、吸引部の距離をXに設定された従来の電磁ソレノイドと、コイル巻数Nのコイルを分割してそれぞれコイル巻数N/2の第1,2のコイル16,22(それぞれ、コイルインダクタンスL/4)からなると共に、第1の吸引部34の距離および第2の吸引部36の距離をそれぞれX/2に設定された電磁ソレノイド10とを対比して説明する。
Here, on the premise of the
図15は、吸引部の吸引力と距離との関係を示すグラフである。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the suction force of the suction portion and the distance.
図中のAはコイル巻数Nのコイルの吸引力曲線、Bはコイル巻数N/2のコイルの吸引力曲線である。式1および式2からも明らかであるが、このように、吸引部における吸引力は、コイル巻数の2乗に比例すると共に、吸引部の距離の2乗に反比例する。
In the figure, A is an attractive force curve of a coil having N coil turns, and B is an attractive force curve of a coil having N / 2 coil turns. As is apparent from
電磁ソレノイド10においては、第1,2のコイル16,22のコイル巻数はそれぞれN/2に、第1の吸引部34の距離および第2の吸引部36の距離はそれぞれX/2に設定される。
In the
従って、第1,2の吸引部34,36それぞれにおける吸引力は、コイル巻数N、吸引部の距離Xに設定された吸引部の吸引力と同一である(図中のa点およびb点の関係に相当)。
Accordingly, the suction force in each of the first and
ここで、第1のコイル16と第2のコイル22の両方が励磁されるとき、可動コア20の変位量(ストローク量)は、第2の吸引部36の間隙における可動コア20の変位量と第1の吸引部34の間隙における中間コア24の変位量とが加算されたものとなる。従って、第1の吸引部34の距離および第2の吸引部36の距離をそれぞれX/2に設定したとしても、可動コア20の変位量(ストローク量)としては、Xが確保される。
Here, when both the
図16は、コイル電流の立ち上がり特性、即ち、可動コアの吸引応答性を示すグラフである。 FIG. 16 is a graph showing the rising characteristics of the coil current, that is, the suction response of the movable core.
図中のAは、従来の電磁ソレノイド(コイルインダクタンスLのコイル)に通電した場合の電流立ち上がり曲線を示す。図中のBは、第1,2のコイルからなる電磁ソレノイド10(それぞれ、コイルインダクタンスL/4のコイル)に直列通電した場合の電流立ち上がり曲線を示す。式3および式4からも明らかであるが、作動点電流に到達するまでの時間はコイルインダクタンスLに比例する。即ち、可動コアの吸引応答性はコイルインダクタンスLに反比例して向上する。
A in the figure shows a current rising curve when a conventional electromagnetic solenoid (a coil having a coil inductance L) is energized. B in the figure shows a current rising curve when the
上述したように、第1,2のコイル16,22は、それぞれコイル巻数N/2に設定されると共に、電気的に直列に接続される。この場合、式5から、第1,2のコイル16,22のコイルインダクタンスの総和はL/2となる。
As described above, the first and
従って、図16に示すように、電磁ソレノイド10における作動点電流到達時間は、従来の電磁ソレノイドにおける作動点電流到達時間の1/2倍となる。即ち、電磁ソレノイド10の可動コア20の吸引応答性は、従来の電磁ソレノイドの可動コアの吸引応答性に比して2倍向上する。
Accordingly, as shown in FIG. 16, the operating point current arrival time in the
このように、第1実施例に係る電磁ソレノイド10にあっては、コイル巻数Nのコイルをそれぞれコイル巻数N/2の第1,2のコイルに分割すると共に、第1,2のコイルが励磁されるときに可動コア20をそれぞれ移動させる距離X/2の間隙からなる第1,2の吸引部34,36を備えるように構成したので、可動コア20の吸引力および変位量(ストローク量)を確保しつつ、その吸引応答性を向上させることができる。
As described above, in the
さらに、外部可動コア26の他端26bを付勢して可動コア20に当接させる第1のばね30と、および第1のばね30に比して大きなばね係数を有すると共に、可動コア20を固定コア14から離間させる方向に付勢する第2のばね32を備えるように構成したので、第1,2のコイル16,22の励磁がオフされたとき、可動コア20、外部可動コア26および中間コア24を初期位置に戻すことができる。また、第2のコイル22のみが励磁されるとき、第1の吸引部34の間隙を保持することができる。
Further, the
また、可動コア20は、その一端に外径が縮径された縮径部20aを備えると共に、外部可動コア26の他端26bは縮径部20aに当接されるように構成したので、第1のコイル16のみが励磁されるとき、第2の吸引部36の間隙を保持することができる。
In addition, the
また、中間コア24および外部可動コア26の一部は第1,2のコイル16,22が発生するそれぞれの磁気回路の一部として共通に利用されるように構成したので、電磁ソレノイド10を第1,2のコイル16,22から構成するときにも電磁ソレノイド10の小形化を図ることができる。
In addition, since the
次いで、この発明の第2実施例に係る電磁ソレノイドについて説明する。 Next, an electromagnetic solenoid according to a second embodiment of the present invention will be described.
図17は、第2実施例に係る電磁ソレノイドの第1,2のコイルの電気回路図である。第2実施例にあっては、第1,2のコイルの電気回路のみ相違させた。尚、電気回路図においても第1実施例と共通の構成については、同一の符号を付した。以下、第2実施例に係る電磁ソレノイドの第1,2のコイルの電気回路図について説明する。 FIG. 17 is an electric circuit diagram of the first and second coils of the electromagnetic solenoid according to the second embodiment. In the second embodiment, only the electric circuits of the first and second coils are different. In the electric circuit diagram, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment. Hereinafter, an electric circuit diagram of the first and second coils of the electromagnetic solenoid according to the second embodiment will be described.
図17に示すように、第1のコイル16の上流側には第1実施例と同様の電源手段が設けられる。かかる電源手段と第1のコイル16の間には分岐点が設けられており、電源手段は第3の(NPN型)トランジスタ94を介して第2のコイル22に接続される。第1のコイル16の下流側は、第4の(NPN型)トランジスタ96を介して接地されると共に、第1のコイル16と第4のトランジスタ96の間には分岐点が設けられて第5の(NPN型)トランジスタ98を介して第2のコイル22に接続される。
As shown in FIG. 17, the same power supply means as that of the first embodiment is provided on the upstream side of the
図17の電気回路において、図示しないコントローラから第3,4のトランジスタ94,96のベースにオフ信号が送信されると共に、第5のトランジスタ98のベースにオン信号が送信される場合、第1,2のコイル16,22は電気的に直列に通電される。即ち、上記した直列通電とされる。
In the electric circuit of FIG. 17, when an off signal is transmitted from the controller (not shown) to the bases of the third and
一方、第3,4のトランジスタ94,96のベースにオン信号が送信されると共に、第5のトランジスタ98のベースにオフ信号が送信される場合、第1,2のコイル16,22は電気的に並列に通電される(以下、「並列通電」という)。
On the other hand, when an ON signal is transmitted to the bases of the third and
また、第3,5のトランジスタ94,98のベースにオフ信号が送信されると共に、第4のトランジスタ96のベースにオン信号が送信される場合、第1コイル16にのみ通電される。即ち、上記した第1コイル片側通電とされる。
Further, when an off signal is transmitted to the bases of the third and
また、第4,5のトランジスタ96,98のベースにオフ信号が送信されると共に、第3のトランジスタ94のベースにオン信号が送信される場合、第2のコイル22のみに通電される。即ち、上記した第2コイル片側通電とされる。
Further, when an off signal is transmitted to the bases of the fourth and
尚、並列通電によって第1,2のコイル16,22の両方が励磁される場合の可動コア20、外部可動コア26および中間コアの動作は、直列通電によって第1,2のコイル16,22の両方が励磁される場合と同様である。従って、並列通電の場合の可動コア20の変位量(ストローク量)について、第2の吸引部36の間隙における可動コア20の変位量と第1の吸引部34の間隙における中間コア24の変位量が加算される点は、直列通電の場合と同様である。
The operations of the
次いで、並列通電の場合の可動コア20の吸引力と吸引応答性について説明する。
Next, the suction force and suction response of the
並列通電における第1,2のコイル16,22それぞれのコイル電流Iは、直列通電における第1,2のコイルのコイル電流Iの2倍である。従って、式1および式2から、並列通電における第1,2のコイル16,22それぞれの起磁力Mは直列通電における第1,2のコイル16,22の起磁力Mの2倍、並列通電における第1,2の吸引部34,36における吸引力はそれぞれ直列通電の場合の4倍となる。
The coil current I of each of the first and
また、並列通電にあっては、第1,2のコイル16,22のコイルインダクタンスはそれぞれL/4である。従って、式3および式4から、並列通電における可動コア20の吸引応答性は、直列通電の場合に比して2倍、従来の電磁ソレノイドの可動コアの吸引応答性に比して4倍向上する。尚、図16のCは、第1,2のコイル16,22からなる電磁ソレノイド10に並列通電した場合の第1,2のコイル16,22それぞれの電流立ち上がり曲線を示す。
In parallel energization, the coil inductances of the first and
このように、第2実施例に係る電磁ソレノイドにあっては、コイル巻数Nのコイルをそれぞれコイル巻数N/2の第1,2のコイル16,22に分割し、第1,2のコイル16,22が励磁されるときに可動コア20をそれぞれ移動させる距離X/2の間隙からなる第1,2の吸引部34,36を備えると共に、第1のコイル16および第2のコイル22を電気的に並列に通電(並列通電)させるように構成したので、可動コア20の変位量(ストローク量)を確保しつつ、その吸引力および吸引応答性を向上させることができる。
As described above, in the electromagnetic solenoid according to the second embodiment, the coil having the coil turn number N is divided into the first and
以上の如く、この発明の第1および第2実施例に係る電磁ソレノイドにあっては、固定コア(14)の回りに配置される第1のコイル(16)と、前記固定コアに隣接して設けられた可動コア(20)の回りに配置される第2のコイル(22)と、前記固定コアと前記可動コアの間に移動自在に配置される中間コア(24)と、前記第1のコイルが励磁されるとき、前記中間コアを前記固定コアに向けて移動させるべく前記固定コアと前記中間コアの間に形成された間隙からなる第1の吸引部(34)と、前記第2のコイルが励磁されるとき、前記可動コアを前記中間コアに向けて移動させるべく前記中間コアと前記可動コアの間に形成された間隙からなる第2の吸引部(36)と、および前記第2のコイルの外方に配置されると共に、一端(26a)が前記中間コアに接合される一方、他端(26b)が前記可動コアに当接させられる外部可動コア(26)とを備えるように構成した。 As described above, in the electromagnetic solenoid according to the first and second embodiments of the present invention, the first coil (16) disposed around the fixed core (14) and the fixed core are adjacent to each other. A second coil (22) disposed around the movable core (20) provided, an intermediate core (24) movably disposed between the fixed core and the movable core, and the first coil A first suction part (34) comprising a gap formed between the fixed core and the intermediate core to move the intermediate core toward the fixed core when the coil is excited; A second suction portion (36) comprising a gap formed between the intermediate core and the movable core to move the movable core toward the intermediate core when the coil is excited; and the second Arranged outside the coil and one end While 26a) is bonded to the intermediate core, the other end (26b) is configured with an outer movable core to be brought into contact with the movable core (26).
さらに、前記外部可動コアの他端を付勢して前記可動コアに当接させる第1のばね(30)と、および前記第1のばねに比して大きなばね係数を有すると共に、前記可動コアを前記固定コアから離間させる方向に付勢する第2のばね(32)とを備えるように構成した。 Furthermore, the first spring (30) that urges the other end of the external movable core to abut against the movable core, and a spring coefficient larger than that of the first spring, and the movable core And a second spring (32) for urging in the direction away from the fixed core.
また、前記可動コアは、その一端に外径が縮径された縮径部(20a)を備えると共に、前記外部可動コアの他端(26b)は前記縮径部に当接されるように構成した。 The movable core includes a reduced diameter portion (20a) whose outer diameter is reduced at one end thereof, and the other end (26b) of the outer movable core is configured to be in contact with the reduced diameter portion. did.
尚、上記において、第1のコイルボビン50において端子60bに接続された銅線62を時計回りに巻回し、第2のコイルボビン52において端子60dに接続された銅線62を反時計回りに巻回すると共に、端子60bと端子60cを接続して通電するように構成したが、中間コア24および外部可動コア26の一部に同一方向(内側から外側への方向または内側から外側への方向)の磁束が発生されるように、即ち、中間コア24および外部可動コア26の一部が第1,2のコイルが発生する磁気回路において共通の磁路となるように銅線の巻回方向および端子の接続を選択すれば、銅線の巻回方向および端子の接続は上記に限られるものではない。
In the above, the
また、上記において、燃料噴射弁用の電磁ソレノイドとして説明したが、それ以外の用途に使用される電磁ソレノイド、例えば、内燃機関の吸排気弁の開閉機構に使用される電磁ソレノイドに適用してもよい。 In the above description, the electromagnetic solenoid for the fuel injection valve has been described. However, the present invention may be applied to an electromagnetic solenoid used for other purposes, for example, an electromagnetic solenoid used for an intake / exhaust valve opening / closing mechanism of an internal combustion engine. Good.
10:電磁ソレノイド、14:固定コア、16:第1のコイル、20:可動コア、20a:縮径部、22:第2のコイル、24:中間コア、26:外部可動コア、26a:一端、26b:他端、30:第1のばね、32:第2のばね、34:第1の吸引部、36:第2の吸引部 10: electromagnetic solenoid, 14: fixed core, 16: first coil, 20: movable core, 20a: reduced diameter portion, 22: second coil, 24: intermediate core, 26: external movable core, 26a: one end, 26b: the other end, 30: the first spring, 32: the second spring, 34: the first suction part, 36: the second suction part
Claims (3)
b.前記固定コアに隣接して設けられた可動コアの回りに配置される第2のコイルと、
c.前記固定コアと前記可動コアの間に移動自在に配置される中間コアと、
d.前記第1のコイルが励磁されるとき、前記中間コアを前記固定コアに向けて移動させるべく前記固定コアと前記中間コアの間に形成された間隙からなる第1の吸引部と、
e.前記第2のコイルが励磁されるとき、前記可動コアを前記中間コアに向けて移動させるべく前記中間コアと前記可動コアの間に形成された間隙からなる第2の吸引部と、
および
f.前記第2のコイルの外方に配置されると共に、一端が前記中間コアに接合される一方、他端が前記可動コアに当接させられる外部可動コアと、
を備えることを特徴とする電磁ソレノイド。 a. A first coil disposed around a fixed core;
b. A second coil disposed around a movable core provided adjacent to the fixed core;
c. An intermediate core movably disposed between the fixed core and the movable core;
d. A first suction part comprising a gap formed between the fixed core and the intermediate core to move the intermediate core toward the fixed core when the first coil is excited;
e. A second suction part comprising a gap formed between the intermediate core and the movable core to move the movable core toward the intermediate core when the second coil is excited;
And f. An outer movable core disposed outside the second coil and having one end joined to the intermediate core and the other end abutted against the movable core;
An electromagnetic solenoid comprising:
g.前記外部可動コアの他端を付勢して前記可動コアに当接させる第1のばねと、
および
h.前記第1のばねに比して大きなばね係数を有すると共に、前記可動コアを前記固定コアから離間させる方向に付勢する第2のばねと、
を備えることを特徴とする請求項1記載の電磁ソレノイド。 further,
g. A first spring that urges the other end of the external movable core to abut against the movable core;
And h. A second spring having a large spring coefficient compared to the first spring and biasing the movable core in a direction of separating the movable core from the fixed core;
The electromagnetic solenoid according to claim 1, further comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008093448A1 (en) | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Optical Comb, Inc. | Wavelength scanning light source and optical coherence tomography device |
JP2014120521A (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Electromagnetic solenoid and solenoid valve device including the same |
US8973894B2 (en) | 2011-07-05 | 2015-03-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Solenoid and solenoid valve |
-
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- 2005-12-21 JP JP2005367875A patent/JP2007173448A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008093448A1 (en) | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Optical Comb, Inc. | Wavelength scanning light source and optical coherence tomography device |
US8973894B2 (en) | 2011-07-05 | 2015-03-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Solenoid and solenoid valve |
JP2014120521A (en) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Electromagnetic solenoid and solenoid valve device including the same |
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