JP2012119367A

JP2012119367A - ソレノイド

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Publication number: JP2012119367A
Application number: JP2010265219A
Authority: JP
Inventors: Akio Shimada; 暁生島田
Original assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Current assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP5712419B2

Abstract

【課題】推力の安定性を増大し、コントロールストローク領域の長さをさらに伸ばすことが可能な構造を有するソレノイドを提供すること。
【解決手段】ソレノイド１０は、固定磁極２０の筒状部２５の先端側に推力調整部２１を設けたことによって、コイル３８に通電して可動磁極４０に対して固定磁極２０への吸引力を生じて摺動しているときに、推力が変化することを低減できる。また、同様の構造を有する従来技術に係るソレノイドよりもコントロールストローク領域の長さを伸ばすことができる。また、推力調整部２１の厚さは全体にわたって均一であるので、固定磁極２０を切削加工などによって簡単に形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドに関し、特に一定の推力が要求されるソレノイドに関する。

固定磁極に対して可動磁極が瞬時に吸着するストロークが短いソレノイドに対して、可動磁極の吸着まで時間を要する、すなわちストロークが長いソレノイドは、可動磁極の動作中の推力（吸引力）の強さと安定性が同時に求められるものが多い。特に、比例ソレノイドでは、コントロールストローク領域の長さ、並びに、コントロールストローク領域における吸引力の強さ及び安定性が同時に要求されていることが特に多い。

そこで、長いストロークを持つソレノイドにおいて、吸引力等を改善するために様々な構造が提案されている。図６は、従来技術に係るソレノイドの構造を示す断面図である。図６において、５０はソレノイド、５１は固定ヨーク、５２は凸部、５３は可動ヨーク、５４は突出部、５４ａは外周面、５４ｂは内周面、５４ｃは端面、５５は中央部、５６は先端である。

図６は、特開２００６−２２２１９９公報に開示されているソレノイドを示している。図６に示すように、ソレノイド５０の固定ヨーク５１の先端面の縁部には、軸方向に突出した環状の凸部５２が形成されており、この凸部５２の外周面は、先端側に向かうほど径方向内側に位置するように所定角度で傾斜したテーパ状に形成されている。また、可動ヨーク５３は、その先端面の縁部に固定ヨーク５１側に突出した突出部５４を有している。突出部５４は、可動ヨーク５３の全周に亘って環状に形成されており、その外周面５４ａは可動ヨーク５３の軸線ＡＬとほぼ平行に延出する。一方、突出部５４の内周面５４ｂは、先端側に向かうほど径方向外側に位置するように、可動ヨーク５３の軸線ＡＬに対して所定角度θで傾斜したテーパ状に形成される。突出部５４の先端には、可動ヨーク５３の軸線ＡＬとほぼ直交する方向に延出する端面５４ｃが形成されている。

以上のように、可動ヨーク５３の先端に内周面５４ｂが傾斜した環状の突出部５４が形成されたソレノイド５０では、可動ヨーク５３の突出部５４の端面５４ｃから固定ヨーク５１の先端へと軸方向に流れる軸方向磁束Φ１が、可動ヨーク５３の突出部５４の外周面５４ａから固定ヨーク５１の凸部５２の内周面へと径方向に流れる径方向磁束Φ２よりも小さくなる（Φ１＜Φ２）。これは、突出部５４の内周面５４ｂが、固定ヨーク５１側に向かうほど径方向外側に位置するように傾斜しているため、突出部５４を流れる磁束の向きが径方向外側へと変化することと、可動ヨーク５３の先端の中央部５５と固定ヨーク５１の先端５６との間隔が従来よりも大きくなることによる。

以上の構成によれば、ソレノイド５０を大型化せずに推力を高めることができるが、吸引力の安定性を増大し、コントロールストローク領域の長さをさらに伸ばすことはできない。

特開２００６−２２２１９９公報

本発明は、上記課題を解決するために、ソレノイドにおいて、推力の安定性を増大し、コントロールストローク領域の長さをさらに伸ばすことが可能な構造を有するソレノイドを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、コイルと、該コイルの近傍に配置されると共に筒状部が形成された固定磁極と、前記コイルへの通電時に先端側が前記筒状部に進入して前記固定磁極に吸着される可動磁極とを有するソレノイドにおいて、前記固定磁極は、前記筒状部の内周面のうち少なくとも前記筒状部の先端部から第１の距離内にある第１の領域が前記可動磁極の中心軸と平行な面となるように形成され、前記筒状部の外周面のうち前記筒状部の前記先端部から第２の距離内にある第２の領域が前記可動磁極の中心軸と平行な面となるように形成され、前記筒状部の前記外周面のうち前記筒状部の前記先端部から前記第２の距離を超え、かつ、前記筒状部の前記先端部から第３の距離内にある第３の領域が前記筒状部の肉厚が前記筒状部の基端側に向かって漸次増大するような傾斜面に形成され、前記第１の距離が前記第２の距離よりも長いことを特徴とするソレノイドである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コイルの近傍に配置されると共に、前記可動磁極が摺動可能に挿入されている筒状部が形成された補助磁極をさらに有することを特徴とするソレノイドである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記補助磁極は、前記筒状部が前記固定磁極の前記筒状部に向かって延在していることを特徴とするソレノイドである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記補助磁極は、前記筒状部に前記固定磁極の前記筒状部寄りの部分の肉厚が薄くなるような段差部が形成されていることを特徴とするソレノイドである。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前前記補助磁極は、前記筒状部と前記固定磁極の前記筒状部との間隙が前記固定磁極の前記筒状部の前記第１の領域と前記第２の領域との間の肉厚よりも大きくなるように配置されていることを特徴とするソレノイドである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記固定磁極は、前記筒状部の中空部に段差部が形成され、前記固定磁極の前記筒状部の前記段差部に当接するように設けられたエアギャップブッシュをさらに有することを特徴とするソレノイドである。

請求項７に記載の発明は、請求項６にいずれか一項に記載の発明において、前記固定磁極は、前記第３の距離が前記第１の距離から前記エアギャップブッシュの厚さを差し引いた長さと等しい又はほぼ等しいことを特徴とするソレノイドである。

請求項１に記載の発明によれば、内周面のうち少なくとも筒状部の先端部から第１の距離内にある第１の領域が可動磁極の中心軸と平行な面であり、筒状部の外周面のうち筒状部の先端部から第２の距離内にある第２の領域が可動磁極の中心軸と平行な面であるので、両者の間の部分は肉厚が一定であり、かつ、可動磁極の中心軸と平行になる。そして、筒状部の外周面のうち先端部から前記第２の距離を超え、かつ、筒状部の先端部から第３の距離内にある第３の領域が筒状部の肉厚が前記筒状部の基端側に向かって漸次増大するような傾斜面に形成しているので、筒状部の外周面は可動磁極の中心軸と平行な平坦面と登り勾配になるような傾斜面とが連続する構成になり、内周面は少なくともこの平坦面と平行となる。この構成は、発明者の知見によると、第２の距離内にある部分の肉厚が一定で可動磁極の中心軸と平行な部分によって、推力に寄与する磁束量の変化を低減する効果があるので、吸着力の変化を低減する、つまり、推力の安定性を増大し、同時にコントロールストローク領域の長さをさらに伸ばすことができる。

請求項２に記載の発明によれば、補助磁極によって空間に放射される磁束を補足できるので、ストローク全体に渡って推力を増大できるので、推力調整のために可動磁極の吸着方向と直交する又はこれに近い方向への磁束の流れを増大させることによる推力の損失を補うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、補助磁極の筒状部が固定磁極の筒状部の先端側に向かって延在しているので、空間に放射される磁束を補足でき、さらに固定磁極の筒状部と補助磁極との間の空間を有効に活用できるので、ソレノイドを大型化せずに推力の増大と安定性とを確保することができる。

請求項４に記載の発明によれば、補助磁極の筒状部に固定磁極の筒状部寄りの部分の肉厚が薄くなるような段差部を形成することによって補助磁極と固定磁極との間を流れる寄生的な磁束の流れを低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、補助磁極の筒状部と固定磁極の筒状部との間隙を可動磁極の筒状部の第１の領域と第２の領域との間の肉厚よりも大きくなるようにしたことによって補助磁極と固定磁極との間を流れる寄生的な磁束の流れを低減することができる。

請求項６に記載の発明によれば、固定磁極の筒状部の段差部に当接するようにエアギャップブッシュを設けたので、比例ソレノイドにおいて不要となる可動磁極の固定磁極への吸着直前の過大な推力の発生を防止できる。ひいては、可動磁極の元の位置への復帰時間を短縮できると共に、復帰用のスプリングを小さくしてソレノイドの小型化を図ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、第３の距離が第１の距離からエアギャップブッシュの厚さを差し引いた長さと等しい又はほぼ等しいので、固定磁極の筒状部の先端側から見て登り勾配となる外周面の傾斜面の終端と筒状部の内周面における可動磁極の中心軸と平行な面の終端とが可動磁極の中心軸上において同じ位置となる。したがって、外周面の傾斜面の終端が可動磁極の停止位置と一致するので、外周面の傾斜面を過剰に形成することがなくなる。

本発明の実施の形態に係るソレノイドの断面図であり、（ａ）は非通電状態、（ｂ）は通電状態を示す。本発明の実施の形態に係るソレノイドを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。本発明の実施例と比較例との主要部の構成を示す断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は比較例、（ｃ）は本発明の実施例を示す。本発明の実施例と比較例との比較実験の結果を示すグラフである。磁場解析を行った別の比較例における主要部の構成を示す断面図である。従来技術に係るソレノイドの構造を示す断面図である。

以下に、本発明の実施の形態に係るソレノイドを図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るソレノイドの断面図であり、（ａ）は非通電状態、（ｂ）は通電状態を示す。図１において、１０はソレノイド、２０は固定磁極、２１は推力調整部、２２は外周面、２３は内周面、２４は先端面、２５は筒状部、２６は傾斜面、２７は鍔状部、２８は貫通孔、２９はエアギャップブッシュ、３０は補助磁極、３１は筒状部、３２は先端面、３３は鍔状部、３４は貫通孔、３５は段差部、３６はケース、３７はかしめ部、３８はコイル、３９はボビン、４０は可動磁極、４１はシャフト、４２はエンドキャップ、４３は鍔状部である。また、図２は、本発明の実施の形態に係るソレノイドを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。図２において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。なお、図１を始めとする各図面において、スプリング、リング、スリーブ、引き出し（リード）線、接続端子は、本発明と関連性の薄い部品であるので、記載と説明を省略する。さらに、コイル３８については、線条を繰り返し巻回した細かい態様の記載を省略する。

図２に示すように、ソレノイド１０は、略円筒形状のケース３６に内部構造が収納されている。ケース３６は、シャフト４１が突出する側の開口部は固定磁極２０の鍔状部２７によって閉止されており、反対側の開口部はエンドキャップ４２をかしめ部３７でかしめることによって閉止されている。また、図１に示すように、ソレノイド１０の内部構造は、直動する構成要素として、可動磁極４０及びシャフト４１を設けている。また、直動する構成要素と共に磁気回路を構成して直動する構成要素を作動及び支持する固定的構成要素として、固定磁極２０、補助磁極３０及びケース３６を設けている。

このような構成を持つソレノイド１０は、コイル電流の大きさを適宜調整して、図示していないスプリングの弾発力と可動磁極４０の推力とが拮抗している状態を作り出すことによって、可動磁極の位置を任意に制御することができる、いわゆる比例ソレノイドとして使用されるものである。なお、ケース３６の大きさ又は外形等は図２に示したものに限定されるものではなく、防水性、防油性など求められる機能に応じて適宜変更することが可能である。また、本発明に係るソレノイドは、比例ソレノイドとして使用されるものに限られるものではなく、吸引力の安定性と、コントロールストローク領域の長さが必要とされるチューブラソレノイドなどのソレノイドに好ましく適用できる。

次に、ソレノイド１０の直動する構成要素について述べる。ソレノイド１０の可動磁極４０は、長く肉厚の円筒状に形成されており、中心軸に沿って形成された中空部にはシャフト４１が嵌合されている。また、後述するように、コイル３８へ通電すると、固定磁極２０及び補助磁極３０の貫通孔の内部を摺動して固定磁極２０に吸着される。このときの吸着力が推力となる。なお、固定磁極２０の筒状部２５の内部にはエアギャップブッシュ２９が挿入されているので、可動磁極４０が固定磁極２０に突き当たって直接接触することはない。

シャフト４１は、丸棒状に形成されており、可動磁極４０の中空部に中間部が嵌合されている。さらに、先端部が固定磁極２０の貫通孔を通って外部に露出している。コイル３８へ通電していないときには、図示していないスプリングの弾発力によってエンドキャップ４２側に付勢され、基端部がエンドキャップ４２に当接した状態となる。また、コイル３８へ通電しているときには、固定磁極２０の貫通孔から大きく突出した状態となる。

さらに、直動する構成要素を作動及び支持するソレノイド１０の固定的な構成要素について説明する。固定磁極２０は、円盤状に形成された鍔状部２７と、鍔状部２７からエンドキャップ４２側に向かって形成された筒状部２５とを備えている。鍔状部２７は、ケース３６のシャフト４１の先端部側に圧入によって嵌合される部分であり、外面中央に凹部が形成されている。筒状部２５は、可動磁極４０の動作に大きな影響を持つ部分であり、可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に沿ってエンドキャップ４２側に延在している。また、筒状部２５の中空部は、シャフト４１の先端部側が縮径するような段差部４９が形成されており、段差部４９に当接するようにエアギャップブッシュ２９を挿入してある。なお、ソレノイド１０の用途によっては、エアギャップブッシュ２９を省略してもよい。

さらに、筒状部２５は、その先端側を推力調整部２１としている。推力調整部２１は、本発明の中核となる部分であり、ソレノイド１０の推力を安定させると共に、コントロールストローク領域を長くする役割を持つ。また、推力調整部２１は、可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に沿ってエンドキャップ４２側に筒状に延びている。推力調整部２１の外周面２２と内周面２３とは、可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に対して平行な円筒状の面となっている。したがって、推力調整部２１の厚さは全体にわたって均一となっている。推力調整部２１の外周面２２よりも鍔状部２７寄りの面は鍔状部２７に向かって登り勾配となるような傾斜面２６として形成されている。傾斜面２６は、推力の急増を緩和する役割を持つ。なお、推力調整部２１の外周面２２と傾斜面２６とは連続的に形成されており、後述する理由によって両者の間には段差部を形成していない。

補助磁極３０は、外部への磁束の発散を低減して推力を増大させる機能を持つ。また、補助磁極３０は、円環状に形成された鍔状部３３と、鍔状部３３から固定磁極２０側に向かって形成された筒状部３１とを備えている。鍔状部３３は、ケース３６のかしめ部３７側に圧入によって嵌合されている。さらに、エンドキャップ４２がかしめ部３７で固定されていることによって、鍔状部３３も固定磁極２０側に押さえつけられるように固定されている。

筒状部３１は、その中空部を可動磁極４０が摺動するものである。また、コイル３８への通電時に可動磁極４０の外周面の広い範囲への磁束の流れを生成して、可動磁極４０のストロークの変化に伴って発生する推力の増減を抑制する役割を果たす。すなわち、可動磁極４０と固定磁極２０との間を流れる磁束のうち、可動磁極４０の推力に寄与する磁束量の全磁束量に対する割合は、ストロークに応じて急変しやすい。筒状部３１は、可動磁極４０の外周面と広い面積において対向しているので、空中に拡散するなどして推力に寄与しない磁束の発生を抑制して、補助磁極３０、可動磁極４０及び固定磁極２０を流れる磁束量を増大する。ひいては、これらを流れる磁束量が増大することによって、可動磁極４０の推力に寄与する磁束量の全磁束量に対する割合の変化を相対的に小さくする効果を持っている。

なお、筒状部３１は、比例ソレノイド以外の用途などにおいては、固定磁極２０側に向かって延在する長さをさらに短くしてもよい。さらに、段差部３５から固定磁極２０側の部分のすべてを省略してもよい。また、比例ソレノイドとして使用する場合には、特に推力の安定性が求められるので、筒状部３１を推力調整部２１に向けて長く延ばすことが望ましい。ただし、筒状部３１の先端面３２と推力調整部２１の先端面２４とが接近しすぎると、コイル３８への通電時に、ケース３６、補助磁極３０及び固定磁極２０を流れる寄生的な磁気回路を生じるので、先端面３２と先端面２４との間隙は推力調整部２１の厚さよりも大きくすることが望ましい。

ケース３６は、略円筒状に形成されており、シャフト４１の先端部側の内周面には、固定磁極２０の鍔状部２７を圧入するための段差部が形成されている。また、エンドキャップ４２側はかしめによって変形し、エンドキャップ４２の鍔状部４３及び補助磁極３０の鍔状部３３の周側面に密着している。コイル３８は、コイルボビン３９に巻回されたコイルワイヤであり、両端部は図示していないが、引き出し線としてケース３６の外部に引き出されている。コイルボビン３９は、固定磁極２０の鍔状部２７と補助磁極３０の鍔状部３３とに挟まれた状態で固定されている。

エアギャップブッシュ２９は、固定磁極２０の筒状部２５の内部に固定磁極２０と可動磁極４０との間に介在するように設けられている。可動磁極４０が固定磁極２０に対して非常に接近すると、ソレノイド１０の推力は非常に大きくなるが、比例ソレノイドにとってこの非常に大きな推力は必要ないものとなる。エアギャップブッシュ２９の厚さは、推力が過大になるストロークに合わせて設定されており、これを設けることによって可動磁極４０の可動範囲を狭めている。また、可動磁極４０が固定磁極２０に吸着されないようにすると、図示していないスプリングによってエンドキャップ４２側に復帰する時間を短縮できる利点がある。また、図示していないスプリングの負荷を低減し、ひいてはソレノイド１０の小型化を図ることができる利点もある。

なお、推力調整部２１の先端面２４から傾斜面２６の鍔状部２７側の終端までの可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に沿った長さと、推力調整部２１の先端面２４からエアギャップブッシュ２９の可動磁極４０側の面までの可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に沿った長さとは、等しくなるように設定している。これは、傾斜面２６が可動磁極４０の推力を調整するものであって、可動磁極４０の可動範囲を超えて形成しても無意味であることによる。すなわち、ギャップブッシュ２９の可動磁極４０側の面は、可動磁極４０の停止位置となるので、この面に合わせて傾斜面２６を形成すれば不要な切削加工をすることなくなるという利点がある。なお、ギャップブッシュ２９を設けない場合には、筒状部２５の内周面のうち、推力調整部２１の先端面２４から傾斜面２６の鍔状部２７側の終端までの可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸に沿った長さよりも長くなる部分を傾斜面として形成してもよい。このような傾斜面は、比例ソレノイド以外のソレノイドにおいて、推力調整に有用となる場合がある。

エンドキャップ４２は、シャフト４１の基端側を閉止する蓋である。ケース３６のかしめ部３７をかしめることによって鍔状部４３がケース３６に固定される。なお、ソレノイド１０の用途によっては、エンドキャップ４２を肉厚の磁性材で形成して磁気回路の一部とし、補助磁極３０を省略してもよい。さらに、エンドキャップ４２と補助磁極３０との両方を磁気回路の一部としてもよい。

さらに、ソレノイド１０の動作について説明する。コイル３８に通電していないときには、図１（ａ）に示すように、図示していないスプリングの弾発力によって、シャフト４１が基端側に押圧され、基端部がエンドキャップ４２に当接した状態となる。コイル３８に通電すると、固定磁極２０、ケース３６、補助磁極３０及び可動磁極４０に磁気回路を生成することによって、可動磁極４０に対して固定磁極２０への吸引力を生じて摺動し、図１（ｂ）に示すように、可動磁極４０がエアギャップブッシュ２９に当接した状態となる。なお、本発明においては、固定磁極２０に推力調整部２１を設けたことによって、可動磁極４０の摺動時における推力の変動が低減され、結果としてコントロールストロークが長くなっている。

次に、本発明の実施例及び比較例の実験結果について説明する。図３は、本発明の実施例と比較例との主要部の構成を示す断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は比較例、（ｃ）は本発明の実施例を示す。図３において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。なお、図３に記入した寸法単位はｍｍである。また、図４は、本発明の実施例と比較例との比較実験の結果を示すグラフである。なお、図４において、ｘ軸の原点は、可動磁極４０がエアギャップブッシュ２９に当接したときのストロークとなり、それぞれ固定磁極から（ａ）が１．６ｍｍ、（ｂ）及び（ｃ）が２．０ｍｍの距離となる。

この実験では、従来技術に係る比例ソレノイドにおいて一般的に見られるところの、固定磁極２０の筒状部２５に傾斜面２６を形成した比較例と、本発明に係る固定磁極２０の筒状部２５の先端側に推力調整部２１を設けた実施例との推力を測定して比較した。比較例については、図３（ａ）及び（ｂ）に示す構成としている。また、実施例は、図３（ｃ）に示すように、推力調整部２１を設け、可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸方向の長さを０．７ｍｍ、厚さを０．３ｍｍ、推力調整部２１の先端面２４と筒状部３１の先端面３２との間隙を２．７ｍｍとした。また、以上説明した部分以外の構成は、それぞれ図１に示すものとした。

以上の実験の結果、図４に示すように、本発明の実施例（ｃ）では、可動磁極４０がエアギャップブッシュ２９に当接したときのストローク２．０ｍｍから１３．０ｍｍまでの範囲において、推力の変動が０．１Ｎ以下となった。したがって、本発明の実施例（ｃ）では、２．０ｍｍから１３．０ｍｍまでの範囲が比例ソレノイドのコントロークストローク領域として十分実用性があることが分かった。これに対して、比較例（ａ）及び（ｂ）では、推力の変動が０．１Ｎ以下となる範囲が８．０ｍｍ以下となり、コントロールストローク領域が本発明の実施例（ｃ）よりも相当に狭いものになった。また、本発明の実施例（ｃ）の場合、２．０ｍｍから１３．０ｍｍまでの範囲の中間領域におけるストロークの変動が０．１Ｎよりもかなり小さいものとなり、中間領域のおける変動が０．１Ｎに近かった比較例（ｂ）よりも推力の安定性が高かった。

図５は、磁場解析を行った別の比較例における主要部の構成を示す断面図である。図５において、４４は薄型推力調整部、４５は段差部、４６はくちばし状推力調整部、４７は第２傾斜面、４８は内周傾斜面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

発明者は、図４に示した本発明の実施例（ｃ）の推力調整部２１に近い構成を持つ別の比較例を想定し、想定した比較例の固定磁極の構成に対して磁場解析を行って評価した。比較例とした固定磁極は、まず、図５（ａ）に示すように、推力調整部の肉厚を薄くした薄型推力調整部４４とし、傾斜面２６との間に段差部４５を形成したもの。次に、図５（ｂ）に示すように、推力調整部をくちばし状に先端がとがったくちばし状推力調整部４６としたもの。なお、傾斜面２６とこのくちばし状推力調整部４６の第２傾斜面４７とは傾斜角が若干異なるものとした、さらに、図５（ｃ）に示すように、筒状部２５の内周面２３側に内周傾斜面４９を形成している。推力調整部２１は、図１と同じ長さで、かつ、同じ厚さであるが、内周傾斜面４９を形成したことによって、図１のものよりも筒状部２５の外周面側に若干寄っている。

以上について発明者が解析した結果によれば、図５の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のいずれもが推力の変動を低減する能力において、図４に示した本発明の実施例（ｃ）に劣っていた。これは、図５の（ａ）及び（ｂ）のものよりも推力調整部２１の方が肉薄に形成されていることによるものと推測される。さらに、図５の（ｃ）のものは、推力調整部４８と可動磁極４０との間隙が推力調整部２１と可動磁極４０との間隙よりも大きく、この間隙の差が効果を低減しているものと推測される。また、段差部４５又は内周傾斜面４９は、可動磁極等の構成によって多少異なるが、逆に推力の変動要因になることが分かった。また、内周傾斜面４９の形成範囲や形成位置を順次変えながら解析したところ、内周傾斜面４９のような傾斜面を推力調整部２１及び傾斜面２６を設けた範囲、つまり、筒状部２５を外周側から見て推力調整部２１又は傾斜面２６と重なり合う範囲に設けると、推力の変動要因になりやすいことが分かった。したがって、筒状部２５の内周面は、筒状部２５を外周側から見て推力調整部２１又は傾斜面２６と重なり合う範囲において、可動磁極４０及びシャフト４１の中心軸と平行な面とすることが望ましい。

以上説明したように、この実施の形態に係るソレノイド１０は、固定磁極２０の筒状部２５の先端側に推力調整部２１を設けたことによって、コイル３８に通電して可動磁極４０に対して固定磁極２０への吸引力を生じて摺動しているときに、推力が変化することを低減できる。また、同様の構造を有する従来技術に係るソレノイドよりもコントロールストローク領域の長さを伸ばすことができる。また、推力調整部２１の厚さは全体にわたって均一であるので、固定磁極２０を切削加工などによって簡単に形成することができる。さらに、補助磁極３０の筒状部３１を推力調整部２１に向かって長く延びるように形成して、可動磁極４０の外周面と広い面積において対向させて、空中に拡散するなどして推力に寄与しない磁束の発生を抑制し、補助磁極３０、可動磁極４０及び固定磁極２０を流れる磁束量を増大する。ひいては、これらを流れる磁束量が増大することによって、可動磁極４０の推力に寄与する磁束量の全磁束量に対する割合の変化を相対的に小さくすることができる。

なお、本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、ケースを有底円筒状の形状にする、ケースを略ロ字状のフレームにする、双方向ソレノイドとしてコイルを２個備えた構造とする、補助磁極をケースの外側に設ける、可動磁極の先端部を円錐台形状に形成すると共に固定磁極の筒状部の中空部の奥側を可動磁極の先端部に合わせて円錐台形状に形成する、シャフトを設けずに可動磁極の一部がケースの外部に突出した構成にする、シャフトをバルブの弁体と一体的に設ける、可動磁極と固定磁極との間隙を油路の一部として利用する、などの構成については、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。

１０ソレノイド
２０固定磁極
２１推力調整部
２２外周面
２３内周面
２４先端面
２５筒状部
２６傾斜面
２７鍔状部
２８貫通孔
２９エアギャップブッシュ
３０補助磁極
３１筒状部
３２先端面
３３鍔状部
３４貫通孔
３５段差部
３６ケース
３７かしめ部
３８コイル
３９ボビン
４０可動磁極
４１シャフト
４２エンドキャップ
４３鍔状部
４４薄型推力調整部
４５段差部
４６くちばし状推力調整部
４７第２傾斜面
４８内周傾斜面
４９段差部
５０ソレノイド
５１固定ヨーク
５２凸部
５３可動ヨーク
５４突出部
５４ａ外周面
５４ｂ内周面
５４ｃ端面
５５中央部
５６先端

Claims

コイルと、該コイルの近傍に配置されると共に筒状部が形成された固定磁極と、前記コイルへの通電時に先端側が前記筒状部に進入して前記固定磁極に吸着される可動磁極とを有するソレノイドにおいて、
前記固定磁極は、前記筒状部の内周面のうち少なくとも前記筒状部の先端部から第１の距離内にある第１の領域が前記可動磁極の中心軸と平行な面となるように形成され、
前記筒状部の外周面のうち前記筒状部の前記先端部から前記第２の距離内にある第２の領域が前記可動磁極の中心軸と平行な面となるように形成され、
前記筒状部の前記外周面のうち前記筒状部の前記先端部から前記第２の距離を超え、かつ、前記筒状部の前記先端部から第３の距離内にある第３の領域が前記筒状部の肉厚が前記筒状部の基端側に向かって漸次増大するような傾斜面に形成され、
前記第１の距離が前記第２の距離よりも長いことを特徴とするソレノイド。
前記コイルの近傍に配置されると共に、前記可動磁極が摺動可能に挿入されている筒状部が形成された補助磁極をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
前記補助磁極は、前記筒状部が前記固定磁極の前記筒状部に向かって延在していることを特徴とする請求項２に記載のソレノイド。
前記補助磁極は、前記筒状部に前記固定磁極の前記筒状部寄りの部分の肉厚が薄くなるような段差部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のソレノイド。
前記補助磁極は、前記筒状部と前記固定磁極の前記筒状部との間隙が前記固定磁極の前記筒状部の前記第１の領域と前記第２の領域との間の肉厚よりも大きくなるように配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のソレノイド。
前記固定磁極は、前記筒状部の中空部に段差部が形成され、
前記固定磁極の前記筒状部の前記段差部に当接するように設けられたエアギャップブッシュをさらに有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のソレノイド。
前記固定磁極は、前記第３の距離が前記第１の距離から前記エアギャップブッシュの厚さを差し引いた長さと等しい又はほぼ等しいことを特徴とする請求項６に記載のソレノイド。