JP2008306123A - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、移動子を変位させることが可能な電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator capable of displacing a moving element by attracting a movable core to a fixed core by electromagnetic force generated under the excitation action of a solenoid coil.
従来から、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動鉄心を固定鉄心に吸引することにより、前記可動鉄心に連結されたシャフトを軸線方向に沿って変位させる電磁アクチュエータが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electromagnetic actuator that displaces a shaft connected to a movable iron core along an axial direction by attracting the movable iron core to a fixed iron core by an electromagnetic force generated under the excitation action of a solenoid coil.
このような電磁アクチュエータは、例えば、図4に示されるように、その一端部に第1固定磁極1が設けられ、スリーブ2を介して前記第1固定磁極1の外周側に第1プランジャ3が変位自在に配設されると共に、前記第1プランジャ3の外周側には第1コイル4aが設けられている。また、第1コイル4a及び第1プランジャ3の下方には、第2固定磁極5が設けられると共に、前記第2固定磁極5の内部に第2プランジャ6が変位自在に設けられている。なお、電磁アクチュエータの他端部には、第3固定磁極7が設けられている(例えば、特許文献1参照)。
For example, as shown in FIG. 4, such an electromagnetic actuator has a first fixed magnetic pole 1 provided at one end thereof, and a
そして、第1コイル4aを励磁することにより、該第1コイル4a、第1プランジャ3、第1固定磁極1及び第2固定磁極5を巡る磁気回路8が発生し、第1及び第2プランジャ3、6が第3固定磁極7側へと吸引され、それに加えて第2コイル4bを励磁した場合には、前記磁気回路8に加えて前記第2コイル4b、第2プランジャ6、第2固定磁極5及び第3固定磁極7を巡る磁気回路9が新たに発生する。
Then, by exciting the
ところで、特許文献1に係る従来技術においては、第1及び第2コイル4a、4bの励磁作用下に第1及び第2プランジャ3、6を共に変位させる場合に、前記第1プランジャ3を付勢する磁気回路8と、第2プランジャ6を付勢する磁気回路9とがそれぞれ第2固定磁極5を巡る構成となっている。そのため、2つの磁気回路8、9の磁束がそれぞれ互いの磁気回路9、8側に漏洩してしまい、磁気効率が低下してしまうという問題がある。
By the way, in the prior art according to Patent Document 1, when both the first and
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、一組のソレノイド部で生じる磁気回路の磁束の漏洩を抑制することにより、該磁気回路の磁気効率を向上させることが可能な電磁アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an electromagnetic wave capable of improving the magnetic efficiency of the magnetic circuit by suppressing the leakage of magnetic flux of the magnetic circuit that occurs in a set of solenoid parts. An object is to provide an actuator.
前記の目的を達成するために、本発明は、一組のソレノイド部を有し、前記ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
第1ハウジングと、該第1ハウジングの内部に配設される第1コイルと、該第1コイルの励磁作用下に変位する第1可動コアとを有する第1ソレノイドと、
前記第1ハウジングと同軸上に配設される第2ハウジングと、該第2ハウジングの内部に配設される第2コイルと、該第2コイルの励磁作用下に変位する第2可動コアとを有する第2ソレノイドと、
前記第1ソレノイドと第2ソレノイドとの間に配設され、非磁性材料からなる分離部と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an electromagnetic actuator having a set of solenoid parts and capable of displacing a moving element along an axial direction under the excitation action of the solenoid parts.
A first solenoid having a first housing, a first coil disposed inside the first housing, and a first movable core that is displaced under the excitation action of the first coil;
A second housing disposed coaxially with the first housing; a second coil disposed within the second housing; and a second movable core that is displaced under the excitation action of the second coil. A second solenoid having;
A separation portion disposed between the first solenoid and the second solenoid and made of a non-magnetic material;
It is characterized by providing.
本発明によれば、第1ソレノイド及び第2ソレノイドからソレノイド部が構成される電磁アクチュエータにおいて、前記第1ソレノイドと第2ソレノイドとの間に非磁性材料からなる分離部を設けている。従って、第1ソレノイドにおける第1コイルの通電作用下に発生する磁気回路の磁束が、前記分離部によって第2ソレノイド側に漏洩することが抑制され、同様に、前記第2ソレノイドを構成する第2コイルの通電作用下に発生する磁気回路の磁束が、前記第1ソレノイド側に漏洩することが抑制される。その結果、第1及び第2ソレノイドでそれぞれ発生する磁気回路の磁気効率を高めることが可能となる。 According to the present invention, in the electromagnetic actuator in which the solenoid portion is constituted by the first solenoid and the second solenoid, the separation portion made of a nonmagnetic material is provided between the first solenoid and the second solenoid. Therefore, the magnetic flux generated by the magnetic circuit generated by the first coil in the first solenoid is prevented from leaking to the second solenoid side by the separation unit, and similarly, the second solenoid that constitutes the second solenoid. Leakage of magnetic flux generated in the magnetic circuit under the energization action of the coil to the first solenoid side is suppressed. As a result, it is possible to increase the magnetic efficiency of the magnetic circuit generated by each of the first and second solenoids.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、ソレノイド部を構成する第1ソレノイドと第2ソレノイドとの間に非磁性材料からなる分離部を設けることにより、その通電作用下に前記第1ソレノイドで発生する磁気回路の磁束が、前記第2ソレノイド側に漏洩することが抑制され、且つ、前記第2ソレノイドで発生する磁気回路の磁束が、前記第1ソレノイド側に漏洩することが抑制されるため、前記第1及び第2ソレノイドにおける磁気回路の磁気効率を高めることができる。 That is, by providing a separation part made of a non-magnetic material between the first solenoid and the second solenoid that constitute the solenoid part, the magnetic flux generated by the first solenoid under the energization action can be applied to the first solenoid. 2 is suppressed from leaking to the solenoid side, and magnetic flux generated by the second solenoid is suppressed from leaking to the first solenoid side. Therefore, the magnetism in the first and second solenoids is suppressed. The magnetic efficiency of the circuit can be increased.
本発明に係る電磁アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 Preferred embodiments of the electromagnetic actuator according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータを示す。
In FIG. 1,
この電磁アクチュエータ10は、図1〜図3に示されるように、第1及び第2ハウジング12、14からなるケーシング16と、前記第1及び第2ハウジング12、14の内部にそれぞれ配設されるソレノイド部18と、前記ケーシング16の開口端を閉塞するエンドカバー20と、前記第1ハウジング12と第2ハウジング14との間に配設される分離ホルダ(分離部)22とを含む。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
この第1及び第2ハウジング12、14は、断面略U字状の有底筒状に形成され、その軸線方向(矢印A、B方向)に沿ってそれぞれ所定長さを有する。
The first and
第1ハウジング12は、同一直径からなる筒状に形成され、その内部にはソレノイド部18を構成する第1コイル24が配設されると共に、その一端部に軸線と略直交して半径内方向に延在した底部12aを備える。なお、第1ハウジング12は、前記底部12aが第2ハウジング14側(矢印A方向)となるように配設される。
The
また、底部12aの中央部には、ソレノイド部18を構成する第1プランジャ(第1可動コア)26が挿通される第1孔部28が形成される。
Further, a
一方、第1ハウジング12の他端部は、第2ハウジング14から離間する方向(矢印B方向)に向かって開口し、円盤状のエンドカバー20によって閉塞される。このエンドカバー20の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部18のシャフト32が挿通される挿通孔34が形成されている。
On the other hand, the other end of the
第2ハウジング14は、同一直径からなる筒状に形成され、その内部にはソレノイド部18を構成する第2コイル36が配設されると共に、その一端部には軸線と略直交して半径内方向に延在した底部14aを有する。この底部14aの中央部には、ソレノイド部18の固定コア52の一部が挿通される第2孔部40が形成される。
The
一方、第2ハウジング14の他端部は、第1ハウジング12側(矢印B方向)に向かって開口している。
On the other hand, the other end of the
ソレノイド部18は、第1ハウジング12の内部に設けられ、その外周面に第1コイル24が巻回された合成樹脂製の第1ボビン42と、該第1ボビン42の外側を囲繞する合成樹脂製の第1カバー44と、前記第1ボビン42の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる第1プランジャ26とを有する第1ソレノイド18aと、第2ハウジング14の内部に設けられ、その外周面に第2コイル36が巻回された合成樹脂製の第2ボビン46と、該第2ボビン46の外側を囲繞する合成樹脂製の第2カバー48と、前記第2ボビン46の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる第2プランジャ(第2可動コア)30とを有する第2ソレノイド18bと、該第2ハウジング14の底部14aにキャップナット50を介して連結される固定コア52と、前記第1及び第2ボビン42、46の内周側に配設されて前記第1及び第2プランジャ26、30を変位自在にガイドするガイド体54と、前記第1プランジャ26の内部に挿通されると共に、第2プランジャ30に連結されるシャフト32とから構成される。
The
第1及び第2ボビン42、46は、その両端部に半径外方向へと拡径した第1拡径部56a、56b及び第2拡径部58a、58bがそれぞれ形成されており、第1拡径部56a、56b及び第2拡径部58a、58bは、第1及び第2カバー44、48の張出部60a、60bに覆われている。
The first and
また、第1及び第2ボビン42、46の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔64a、64bがそれぞれ形成される。そして、第1ボビン42における貫通孔64aには、円筒状に形成されたガイド体54が配設され、第2ボビン46における貫通孔64bには、前記ガイド体54の一部と該ガイド体54の端部に接続された固定コア52が配設される。
Further, through
第1及び第2カバー44、48の張出部60a、60bには、第1及び第2ハウジング12、14の底部12a、14aに臨む側面に環状溝を介してOリング等の弾性部材66がそれぞれ装着され、該弾性部材66が前記底部12a、14aに当接される。
An
また、前記張出部60a、60bの内周側にはOリング等の弾性部材68がそれぞれ装着され、ガイド体54の外周面に当接される。
Further,
これにより、第1ボビン42は、第1ハウジング12の底部12aと、後述するガイド体54の拡径部72との間に弾性挟持され、第2ボビン46は、第2ハウジング14の底部14aと、後述するリング状の第2ホルダ104との間に弾性挟持されるので、第1及び第2ボビン42、46の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めをすることが可能となる。
As a result, the
ガイド体54は、略一定直径からなり、その内部に第1及び第2プランジャ26、30が挿通される円筒状のガイド部70と、該ガイド部70の端部に形成され、半径外方向に拡径した拡径部72とを有する。このガイド体54は、ガイド部70が第2ハウジング14側(矢印A方向)、拡径部72が第1ハウジング12側(矢印B方向)となるように配置され、前記ガイド部70の端部が、固定コア52に対して固着されている。また、拡径部72は、第1カバー44の外周径と略同等に形成され、該第1カバー44の端部とエンドカバー20との間となるように配置されている。
The
第1プランジャ26は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第1コイル24に臨むガイド体54の内部に変位自在に設けられている。この第1プランジャ26は、軸線方向に沿って延在し、後述するシャフト32が挿通されるシャフト孔74を有する本体部76と、エンドカバー20側(矢印B方向)となる前記本体部76の端部に拡径して形成されたフランジ部78とを含む。シャフト孔74は、本体部76の内部を軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。
The
また、フランジ部78は、ガイド体54の拡径部72とエンドカバー20との間となるように配置され、前記フランジ部78と拡径部72との間には、ガイド溝を介して第1リターンスプリング82が介装される。第1リターンスプリング82は、フランジ部78を介して第1プランジャ26が固定コア52から離間する方向(矢印B方向)へと付勢している。
The
第2プランジャ30は、磁性金属製材料から形成され、第2コイル36に臨むガイド体54の内部に変位自在に設けられている。この第2プランジャ30は、第1プランジャ26に臨む一端部にねじ穴84が形成され、該第1プランジャ26に挿通されたシャフト32のねじ部86が螺合される。これにより、第2プランジャ30とシャフト32とが同軸上となるように連結される。また、第2プランジャ30の他端部は、固定コア52に臨むように配置され、該固定コア52側(矢印A方向)に向かって徐々に縮径したテーパ部88が形成される。テーパ部88は、先細状に形成され、その端部には固定コア52との間に第2リターンスプリング90が介装される。
The
また、第2プランジャ30は、第1プランジャ26と略同一直径で形成され、該第1プランジャ26と共にガイド体54のガイド部70に沿って変位自在に案内される。
The
固定コア52は、磁性金属製材料からなる円柱状に形成され、その一端部には、略中央部にねじ部92が突出して形成され、他端部には、第2プランジャ30のテーパ部88に対応してテーパ状に窪んだ凹部94が形成される。
The fixed
凹部94は、第2プランジャ30側(矢印B方向)に向かって徐々に拡径するように形成され、該第2プランジャ30の端部との間に介装された第2リターンスプリング90は、前記該第2プランジャ30を前記固定コア52から離間させる方向(矢印B方向)へと付勢している。
The
また、固定コア52の外周径は、該固定コア52の他端部側が若干だけ縮径して形成され、その半径内方向に窪んだ縮径部96には、ガイド体54のガイド部70が装着されて固着される。すなわち、ガイド体54の一端部は、固着された固定コア52によって閉塞されることとなる。これにより、ガイド体54の固着された固定コア52の外周面が、第2ボビン46の内周面に対して当接して保持される。
Further, the outer diameter of the fixed
そして、固定コア52は、そのねじ部92を第2ハウジング14の第2孔部40に挿通させ、前記第2ハウジング14の外部から前記ねじ部92に対してワッシャ98を挿通させた後、キャップナット50を螺合させることにより前記第2ハウジング14の底部14aに対して固定される。
The fixed
シャフト32は、非磁性材料から形成され、第1プランジャ26のシャフト孔74に挿通されると共に、第2プランジャ30側(矢印A方向)となる一端部に形成されたねじ部86を介して該第2プランジャ30に連結される。また、シャフト32の一端部側には、ねじ部86の近傍に半径外方向に拡径した鍔部100を備え、前記鍔部100の直径が前記第1及び第2プランジャ26、30の外周径と略同等に形成されると共に、該鍔部100が前記第1プランジャ26と第2プランジャ30との間に配置される。
The
一方、シャフト32の他端部は、エンドカバー20の挿通孔34に挿通され、該エンドカバー20の端面から外部に突出している。
On the other hand, the other end of the
分離ホルダ22は、非磁性材料から所定厚さを有する円盤状に形成され、前記第1ハウジング12と第2ハウジング14との間に配設される。分離ホルダ22の内周面は、ガイド体54のガイド部70に当接し、前記第1及び第2ハウジング12、14と同軸上に配置される。
The
また、第1ハウジング12の他端部には、外径が第1ハウジング12の内径と略同一となるリング状の第1ホルダ102が前記第1ハウジング12と同軸で嵌挿され、同様に、第2ハウジング14の他端部には、外径が第2ハウジング14の内径と略同一となるリング状の第2ホルダ104が前記第2ハウジング14と同軸で嵌挿されている。この際、第1ホルダ102は、ガイド体54の拡径部72とエンドカバー20との間に配置され、その一側端面が拡径部72の端面に隣接されて例えば、固着される。また、第2ホルダ104は、第2カバー48の張出部60bと分離ホルダ22との間に挟持される。
In addition, a ring-shaped
本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータ10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The
なお、ソレノイド部18を構成する第1及び第2コイル24、36が共に通電されていないオフ状態では、図1に示されるように、第1及び第2リターンスプリング82、90の弾発力によって第1及び第2プランジャ26、30が固定コア52から離間する方向(矢印B方向)に付勢された状態(シャフト32の先端位置は第1の位置となる)にある。
In the off state where both the first and
先ず、図示しない電源を付勢して第1コイル24に通電することによりソレノイド部18を構成する第1ソレノイド18aが励磁されてオン状態となり、図2に示されるような第1磁気回路Cが発生する。この第1磁気回路Cは、第1ハウジング12、第1ホルダ102、第1プランジャ26を順次経由して前記第1ハウジング12に復帰する磁束を有する。
First, by energizing a power source (not shown) and energizing the
そして、この第1磁気回路Cによって発生する電磁力により、第1プランジャ26は、第1リターンスプリング82の弾発力に抗して固定コア52側(矢印A方向)に向かって吸引される。これにより、第1プランジャ26の変位作用下にシャフト32の鍔部100が固定コア52側(矢印A方向)に向かって押圧され、且つ、該鍔部100と共に第2プランジャ30が第2リターンスプリング90の弾発力に抗して固定コア52側(矢印A方向)へと変位する。この際、第1及び第2プランジャ26、30は、その外周側に配設されたガイド体54のガイド部70に沿って一直線上に変位するように案内される。
The
この第1プランジャ26は、該第1プランジャ26のフランジ部78がガイド体54の拡径部72に当接する位置まで変位して停止(シャフト32の先端位置は第2の位置となる)する(図2参照)。
The
さらに、第1ソレノイド18aの第1コイル24に加え、第2ソレノイド18bの第2コイル36に対して通電することにより、図3に示されるように、第2ハウジング14、第2ホルダ104、第2プランジャ30及び固定コア52を順次経由して前記第2ハウジング14へと復帰する磁束を有した第2磁気回路Dが新たに発生する。
Further, by energizing the
これにより、第2プランジャ30は、固定コア52との間に生じる吸引力によって吸引され、そのテーパ部88が固定コア52の凹部94に向かって変位して該凹部94の内壁面に当接することにより停止する(図3参照)。この場合、第1プランジャ26は、そのフランジ部78がガイド体54の拡径部72に当接して前記固定コア52側への変位が規制されているため、シャフト32と共に第2プランジャ30のみが前記固定コア52側(矢印A方向)に向かって変位する。
As a result, the
すなわち、シャフト32の鍔部100が、第1プランジャ26の端面から離間し、該鍔部100と前記第1プランジャ26の端面との間にクリアランスが形成された状態(シャフト32の先端位置は第3の位置となる)となる。
That is, the
次に、第2コイル36に対する電流の供給を停止すると、第2磁気回路Dによる固定コア52側(矢印A方向)への吸引力が滅勢し、第2リターンスプリング90の弾発力によって第2プランジャ30が固定コア52から離間する方向(矢印B方向)へと変位する。その結果、第2プランジャ30は、シャフト32と共に第1プランジャ26側(矢印B方向)に向かって変位し、前記シャフト32の鍔部100が前記第1プランジャ26の端面に当接して停止(シャフト32の先端位置は第2の位置となる)する。この場合、第1コイル24の励磁作用下に第1プランジャ26は固定コア52側(矢印A方向)に向かって付勢されているため、前記第1プランジャ26がエンドカバー20側へと変位することはない。
Next, when the supply of current to the
さらに、第1コイル24に対する電流の供給を停止すると、第1磁気回路Cによる第1プランジャ26の固定コア52側への吸引力も滅勢され、第1リターンスプリング82の弾発力によって前記第1プランジャ26がエンドカバー20側(矢印B方向)に向かってさらに変位する。これにより、第1プランジャ26のフランジ部78がエンドカバー20に当接して停止(シャフト32の先端位置は第1の位置となる)する。
Further, when the supply of current to the
上述したように、シャフト32の先端位置が3つの位置を得ることが可能となる。これにより、シャフト32の作動ストロークをロングストロークとすることができると共に、例えば、前記シャフト32の先端で流量制御する場合、2段階に流量制御することが可能となり、多流量の制御あるいは所定流量を高精度に制御することが可能となる。
As described above, it is possible to obtain three positions of the tip end of the
ここで、本実施の形態では、特に第1ソレノイド18aが設けられる第1ハウジング12と、第2ソレノイド18bが設けられる第2ハウジング14との間に、非磁性材料からなる分離ホルダ22が介在しているため、前記第1ソレノイド18aで発生した第1磁気回路Cの磁束が、前記第2ソレノイド18b側(矢印A方向)に漏洩することが防止され、同様に、前記第2ソレノイド18bで発生した第2磁気回路Dの磁束が、前記第1ソレノイド18a側(矢印B方向)に漏洩することが防止される。
Here, in the present embodiment, a
以上のように、本実施の形態では、ソレノイド部18を構成する第1ソレノイド18a及び第2ソレノイド18bを、非磁性材料からなる分離ホルダ22によって磁気的に互いに分離させることにより、前記第1及び第2ソレノイド18a、18bで発生する第1及び第2磁気回路C、Dの磁束が、前記分離ホルダ22によって該第1及び第2磁気回路C、D側に互いに漏洩することが防止される。そのため、第1及び第2磁気回路C、Dにおける磁気効率をそれぞれ高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本発明に係る電磁アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Note that the electromagnetic actuator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…電磁アクチュエータ 12…第1ハウジング
14…第2ハウジング 16…ケーシング
18…ソレノイド部 18a…第1ソレノイド
18b…第2ソレノイド 20…エンドカバー
22…分離ホルダ 24…第1コイル
26…第1プランジャ 30…第2プランジャ
32…シャフト 36…第2コイル
42…第1ボビン 44…第1カバー
46…第2ボビン 48…第2カバー
52…固定コア 54…ガイド体
70…ガイド部 72…拡径部
74…シャフト孔 76…本体部
78…フランジ部 82…第1リターンスプリング
88…テーパ部 90…第2リターンスプリング
94…凹部 102…第1ホルダ
104…第2ホルダ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
第1ハウジングと、該第1ハウジングの内部に配設される第1コイルと、該第1コイルの励磁作用下に変位する第1可動コアとを有する第1ソレノイドと、
前記第1ハウジングと同軸上に配設される第2ハウジングと、該第2ハウジングの内部に配設される第2コイルと、該第2コイルの励磁作用下に変位する第2可動コアとを有する第2ソレノイドと、
前記第1ソレノイドと第2ソレノイドとの間に配設され、非磁性材料からなる分離部と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。 In an electromagnetic actuator having a set of solenoid parts and capable of displacing the moving element along the axial direction under the excitation action of the solenoid parts,
A first solenoid having a first housing, a first coil disposed inside the first housing, and a first movable core that is displaced under the excitation action of the first coil;
A second housing disposed coaxially with the first housing; a second coil disposed within the second housing; and a second movable core that is displaced under the excitation action of the second coil. A second solenoid having;
A separation portion disposed between the first solenoid and the second solenoid and made of a non-magnetic material;
An electromagnetic actuator comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2007
- 2007-06-11 JP JP2007154092A patent/JP2008306123A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2020035876A (en) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | Kyb株式会社 | Solenoid actuator and electromagnetic proportional valve |
JP7079176B2 (en) | 2018-08-29 | 2022-06-01 | Kyb株式会社 | Solenoid actuator and electromagnetic proportional valve |
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