JP2017199768A - 電磁石装置及びそれを備えた移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】より動作安定性の高い電磁石装置及びそれを備えた移動体を提供する。【解決手段】電磁石装置１０は、コイル３が巻き回しされるボビン２と、ボビン２に対して相対的に位置が固定される固定鉄芯５と、固定鉄芯５と対向して配置される可動鉄芯１と、可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に磁路を形成する外函部８と、可動鉄芯１に固定鉄芯５から離れる向きに弾性力を付与する弾性体６と、を備えている。外函部８は、可動鉄芯１に固定鉄芯５へ近づく向きに磁力を付与する永久磁石７が設けられている。可動鉄芯１は、弾性体６の弾性力で固定される第１位置と、永久磁石７の磁力で固定される第２位置との間を、コイル３に生ずる電磁力により移動する。外函部８は、永久磁石７と熱的に接続され、かつ外部に露出している。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁石装置及びそれを備えた移動体に関する。

近年、自動二輪車などの移動体では、ヘルメットなどを収容する収容箱と、蓋となる着座シートとの施錠及び解錠を行う施錠装置が搭載されている。施錠装置は、電磁石装置により、施錠及び解錠が制御される。

この種の電磁石装置に利用可能な構成としては、ケースと、ボビンと、コイルと、可動磁極と、固定磁極と、スプリングと、を備えた構造が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

ケースは、内部にボビンを収納する。ボビンは、コイルが巻回しされている。コイルは、可動磁極の近傍に配置される。可動磁極は、摺動可能に設けられている。固定磁極は、コイルへの通電時に可動磁極を吸引する。特許文献１の構成では、スプリングは、コイルへの通電を停止したときに、可動磁極を通電前の位置まで摺動させる。

特開２０１３−２４７１７２号公報

ところで、電磁石装置では、より動作安定性の高い構造が求められており、上述の特許文献１の電磁石装置の構造だけでは、十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明の目的は、より動作安定性の高い電磁石装置及びそれを備えた移動体を提供することにある。

本発明に係る一態様の電磁石装置は、コイルと、ボビンと、固定鉄芯と、可動鉄芯と、外函部と、弾性体と、を備えている。上記ボビンは、上記コイルが巻き回しされる。上記固定鉄芯は、上記ボビンに対して相対的に位置が固定される。上記可動鉄芯は、上記コイルの軸方向に沿って、上記固定鉄芯と対向して配置される。上記外函部は、内部に上記コイルを収容する。上記外函部は、上記可動鉄芯と上記固定鉄芯との間に磁路を形成する。上記弾性体は、上記可動鉄芯に上記固定鉄芯から離れる向きに弾性力を付与する。上記外函部は、永久磁石が設けられている。上記永久磁石は、上記可動鉄芯に上記固定鉄芯へ近づく向きに磁力を付与する。上記可動鉄芯は、上記弾性体の弾性力で固定される第１位置と、上記永久磁石の磁力で固定される第２位置との間を、上記コイルに生ずる電磁力により上記コイルの軸方向に沿って移動する。上記外函部は、上記永久磁石と熱的に接続され、かつ外部に露出している。

本発明の移動体は、上述の電磁石装置を有する施錠装置と、当該施錠装置を搭載する本体と、を備えている。

本発明の電磁石装置は、より動作安定性を高くできる。

本発明の移動体は、より動作安定性の高い電磁石装置を備えた構造にできる。

図１は、本発明の一実施形態の電磁石装置を示す分解斜視図である。 図２は、同上の電磁石装置を示す断面図である。 図３は、同上の電磁石装置を示す斜視図である。 図４は、同上の電磁石装置の一部破断した要部を示し、図４Ａは、可動鉄芯が第１位置に固定された状態を示し、図４Ｂは、可動鉄芯が第１位置から第２位置に向かって移動している状態を示し、図４Ｃは、可動鉄芯が第２位置に固定された状態を示し、図４Ｄは、可動鉄芯が第２位置から第１位置に向かって移動している状態を示す状態説明図である。 図５は、本発明の一実施形態の移動体を示す模式的図である。

（実施形態１）
以下では、本実施形態の電磁石装置１０を、図１ないし図４に基づいて説明する。図中においては、同じ部材に対し、同じ符号を付して重複する説明を省略する。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、本実施形態を構成する各要素は、複数の要素を一の部材で構成して一の部材が複数の要素を兼ねる態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現してもよい。

本実施形態の電磁石装置１０は、図１ないし図４に示すように、コイル３と、ボビン２と、固定鉄芯５と、可動鉄芯１と、外函部８と、弾性体６と、を備えている。ボビン２は、コイル３が巻き回しされる。固定鉄芯５は、ボビン２に対して相対的に位置が固定される。可動鉄芯１は、コイル３の軸方向に沿って、固定鉄芯５と対向して配置される。外函部８は、内部にコイル３を収容する。外函部８は、可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に磁路を形成する。弾性体６は、可動鉄芯１に固定鉄芯５から離れる向きに弾性力を付与する。外函部８は、永久磁石７が設けられている。永久磁石７は、可動鉄芯１に固定鉄芯５へ近づく向きに磁力を付与する。可動鉄芯１は、弾性体６の弾性力で固定される第１位置と、永久磁石７の磁力で固定される第２位置との間を、コイル３に生ずる電磁力によりコイル３の軸方向に沿って移動する。すなわち、可動鉄芯１は、図２及び図４Ａに示す第１位置と、図４Ｃに示す第２位置との間を移動する。外函部８は、永久磁石７と熱的に接続され、かつ外部に露出している。

本実施形態の電磁石装置１０は、外函部８が永久磁石７と熱的に接続され、かつ外部に露出しているので、より動作安定性を向上させることができる。

以下では、本実施形態の電磁石装置１０について、より詳細に説明する。

電磁石装置１０は、可動鉄芯１とボビン２とコイル３と固定鉄芯５と弾性体６と永久磁石７と外函部８とに加え、封止部４と、ガイドパイプ９と、接続端子１１と、ハーネス１２と、軸受部１３と、を備えている。外函部８は、継鉄８ａと、プレート８ｅと、を有している。電磁石装置１０は、さらに、第１リング１４ａと、第２リング１４ｂと、緩衝部材１５と、カバー１６と、を備えている。

可動鉄芯１は、棒状の外形形状をしている。可動鉄芯１は、可動本体１ａと、突出部１ｂと、軸部１ｃと、を備えている。可動本体１ａは、長尺の円柱状の外形形状をしている。突出部１ｂは、円筒状の外形形状をしている。軸部１ｃは、丸棒状の外形形状をしている。突出部１ｂは、可動本体１ａの長手方向に沿って、可動本体１ａの一端から突出する。突出部１ｂの外径は、可動本体１ａよりも小さい。可動本体１ａと突出部１ｂとは、図２に示すように、突出部１ｂから可動本体１ａへ連なるように、可動本体１ａの長手方向に沿って窪んだ凹所１ｅを有している。凹所１ｅは、突出部１ｂから可動本体１ａに向かうほど開口が狭くなる円錐台形状に形成されている。

軸部１ｃは、可動本体１ａの長手方向に沿って、可動本体１ａの一端と反対側の他端に設けられている。軸部１ｃの外径は、可動本体１ａ及び突出部１ｂよりも小さい。軸部１ｃは、長手方向と直交する方向に貫通する開口部１ｆを備えている。軸部１ｃは、長手方向の中央部に軸周りに窪む軸溝１ｄを有している。

可動鉄芯１は、ガイドパイプ９を介して、ボビン２に収納される。可動鉄芯１は、ガイドパイプ９の内部で移動できるように構成されている。すなわち、可動鉄芯１の外径は、ガイドパイプ９に収納できるように、ガイドパイプ９の内径よりも若干小さい。可動鉄芯１は、図２に示すように、突出部１ｂが可動本体１ａよりも小さく形成されているので、突出部１ｂとガイドパイプ９とに隙間が形成されている。

可動鉄芯１は、可動本体１ａと突出部１ｂと軸部１ｃとが一体的に形成されている。可動鉄芯１は、可動本体１ａと突出部１ｂと軸部１ｃのいずれかが別体に形成されていてもよい。可動鉄芯１は、コイル３により生じる磁束を通す材料で形成されている。可動鉄芯１は、磁束を通す強磁性の剛体が好ましい。可動鉄芯１の材料は、たとえば、電磁軟鉄、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイ、若しくはフェライトである。可動鉄芯１は、楕円柱、若しくは角柱状など種々の外形形状に形成されていてもよい。可動鉄芯１は、被覆膜で被覆されていることが好ましい。被覆膜は、たとえば、ニッケルなどのめっき、窒化処理により形成された窒化膜、フッ素樹脂、若しくは二硫化モリブデンである。被覆膜は、可動鉄芯１とガイドパイプ９との摩擦を低減させることができる。

ボビン２は、図１及び図２に示すように、筒部２ａと、鍔部２ｂと、端子保持部２ｃと、を有している。筒部２ａは、円筒状の外形形状をしている。鍔部２ｂは、筒部２ａの両端部において、筒部２ａの軸方向と垂直な径方向に突出する。鍔部２ｂは、平板環状の外形形状をしている。以下では、２つの鍔部２ｂのうち、一方の鍔部２ｂを第１鍔部２ｄと称し、他方の鍔部２ｂを第２鍔部２ｅと称することもある。筒部２ａは、長手方向の一端に第１鍔部２ｄが設けられている。筒部２ａは、長手方向の一端と反対の他端に第２鍔部２ｅが設けられている。端子保持部２ｃは、図１に示すように、第２鍔部２ｅに設けられている。端子保持部２ｃは、接続端子１１を保持する。端子保持部２ｃは、第１鍔部２ｄに設けられていない。

ボビン２は、樹脂材料で形成される。ボビン２の樹脂材料は、ＰＡ(Poly Amide)樹脂である。ボビン２の樹脂材料は、ＰＡ樹脂だけに限られず、ＰＢＴ(Poly Butylene Terephthalate)樹脂、ＬＣＰ(Liquid Crystal Plastic)樹脂、ＰＥＴ(Poly Ethylene Terephthalate)樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ＰＰ（polypropylene）樹脂、ＳＰＳ(Syndiotactic Poly Styrene)樹脂、若しくはＰＰＳ(Poly Phenylene Sulfide)樹脂でもよい。ボビン２は、樹脂材料で形成される場合、樹脂材料中にガラス繊維が配合されてもよい。ボビン２は、樹脂材料中にガラス繊維が配合されることで、機械的強度が高められる。ボビン２は、たとえば、樹脂材料中に３０重量％のガラス繊維が配合される。樹脂材料中のガラス繊維は、３０重量％だけに限られず、５重量％ないし５０重量％の範囲内で適宜に配合されることが好ましい。

コイル３は、ボビン２の筒部２ａに線材３ａが巻き回しされて形成される。コイル３は、多層ソレノイドコイルを構成している。線材３ａは、表面が絶縁処理された金属線材が好ましい。金属線材は、たとえば、銅線である。金属線材は、たとえば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁材により被膜され、表面の絶縁処理が行われる。

封止部４は、コイル３を封止する。封止部４は、コイル３に加え、ボビン２の一部、接続端子１１及びハーネス１２の一部を封止する。封止部４は、コイル３とボビン２の一部と接続端子１１とハーネス１２の一部を封止することで、電磁石装置１０の電気絶縁性を高める。封止部４は、コイル３とボビン２の一部と接続端子１１とハーネス１２の一部を封止することで、電磁石装置１０の機械的強度を高めることができる。言い換えれば、封止部４は、電磁石装置１０の防水性及び機械的強度を高めることができる。

封止部４は、樹脂材料で形成される。封止部４の樹脂材料は、たとえば、ＰＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ＰＥＴ樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ樹脂、ＳＰＳ樹脂、若しくはＰＰＳ樹脂が好ましい。封止部４は、樹脂材料で形成される場合、樹脂材料中にガラス繊維が配合されることで、機械的強度が高められてもよい。封止部４は、たとえば、樹脂材料中に３０重量％のガラス繊維が配合される。樹脂材料中のガラス繊維は、３０重量％だけに限られず、５重量％ないし５０重量％の範囲内で適宜に配合されることが好ましい。

固定鉄芯５は、長尺の外形形状をしている。固定鉄芯５は、固定本体５ａと、鍔体５ｂと、突起部５ｃと、を備えている。固定本体５ａは、円筒状の外形形状をしている。固定本体５ａは、台座部５ｄと、枠部５ｅと、突設部５ｆと、先端部５ｇと、を有している。台座部５ｄは、円筒状の外形形状をしている。枠部５ｅは、台座部５ｄにおける端部において、台座部５ｄの周りに設けられている。枠部５ｅは、円環板状の外形形状をしている。突設部５ｆは、台座部５ｄの端部から長手方向の外方へ突出している。突設部５ｆは、台座部５ｄから離れるにつれ、先細りする円錐台状の外形形状をしている。突設部５ｆは、長手方向に空洞が形成されている。突設部５ｆの外径は、台座部５ｄよりも小さい。先端部５ｇは、円筒状の外形形状をしている。先端部５ｇは、突設部５ｆにおける台座部５ｄと反対側に設けられる。

鍔体５ｂは、円環状の外形形状をしている。鍔体５ｂは、台座部５ｄの外周に設けられている。鍔体５ｂは、固定本体５ａ周りの外方へ向かって、突出する。鍔体５ｂは、台座部５ｄにおける枠部５ｅと接して設けられている。鍔体５ｂは、枠部５ｅよりも固定本体５ａ周りの外方へ突出している。鍔体５ｂは、軸周りに窪んだ周溝５ｈを備えている。鍔体５ｂの外径は、台座部５ｄよりも大きい。鍔体５ｂの外径は、ガイドパイプ９の内径よりも若干小さい。

突起部５ｃは、円柱状の外形形状をしている。突起部５ｃは、固定本体５ａの長手方向に沿って、固定本体５ａの一端から外方へ突出している。固定鉄芯５は、固定本体５ａの先端部５ｇが可動鉄芯１と対向する向きに配置される。固定鉄芯５は、長手方向に貫通する孔部５ａａを有している。固定鉄芯５は、突起部５ｃが継鉄８ａに固定される。

固定鉄芯５は、固定本体５ａと鍔体５ｂと突起部５ｃとが一体的に形成されている。固定鉄芯５は、コイル３により生じる磁束を通す材料で形成されている。固定鉄芯５は、磁束を通す強磁性の剛体が好ましい。固定鉄芯５の材料は、たとえば、ステンレス、鉄、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイ、若しくはフェライトが好ましい。固定鉄芯５は、可動鉄芯１と同じ材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。固定鉄芯５は、表面に被膜が形成されていてもよい。固定鉄芯５の被膜としては、たとえば、亜鉛めっきが挙げられる。

弾性体６は、たとえば、コイルばねである。弾性体６は、一端が固定鉄芯５における先端部５ｇに挿通される。弾性体６は、一端が固定鉄芯５の鍔体５ｂと接触するように配置される。弾性体６は、一端と反対の他端が可動鉄芯１の突出部１ｂに挿通される。弾性体６は、他端が可動鉄芯１の可動本体１ａと接触するように配置される。弾性体６は、可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に圧縮状態で設けられる。弾性体６は、必ずしも可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に配置される構成だけに限られない。弾性体６は、コイルばねだけに限られず、可動鉄芯１と固定鉄芯５とが離れる向きに弾性力を付与できる構成であればよい。弾性体６は、たとえば、板ばねでもよい。弾性体６の材料は、たとえば、ステンレスである。

永久磁石７は、円環平板状の外形形状をしている。永久磁石７は、厚み方向に貫通する貫通孔７ｃｃを有している。貫通孔７ｃｃは、固定鉄芯５における突起部５ｃの外径より若干大きく形成されている。永久磁石７の厚みは、固定本体５ａの長手方向に沿って、鍔体５ｂと突起部５ｃとの間よりも薄い。永久磁石７は、固定鉄芯５の突設部５ｆが貫通孔７ｃｃに挿通された状態で、第１面７ａａが継鉄８ａに直接接触していること好ましい。永久磁石７は、外函部８に磁力で付いている。永久磁石７は、固定鉄芯５の突起部５ｃが貫通孔７ｃｃに挿通された状態で、第１面７ａａと反対の第２面７ａｂが固定鉄芯５の鍔体５ｂと接触しないように隙間が形成されていることが好ましい。すなわち、永久磁石７は、コイル３から離れるように配置されている。永久磁石７は、第１面７ａａと第２面７ａｂとの間の外周が外函部８と接触していない。永久磁石７は、第１面７ａａがＳ極であり、第２面７ａｂがＮ極である。永久磁石７は、第１面７ａａがＮ極であり、第２面７ａｂがＳ極でもよい。

永久磁石７は、希土類磁石である。希土類磁石は、ネオジム磁石である。ネオジム磁石は、主として、ネオジムを含む、ネオジム−鉄−ボロン合金である。希土類磁石は、ネオジム磁石だけに限られず、サマリウム鉄窒素磁石、サマリウムコバルト磁石、若しくはプラセオジム磁石でもよい。永久磁石７は、希土類磁石だけに限られず、フェライト磁石でもよい。永久磁石７は、表面がめっき処理されていてもよい。

継鉄８ａは、基底部８ｂと、第１側部８ｃと、第２側部８ｄと、を有している。基底部８ｂは、長尺の矩形平板状の外形形状をしている。基底部８ｂは、中央部に貫設孔８ａｂを有している。貫設孔８ａｂは、基底部８ｂの厚み方向に貫通する。基底部８ｂは、長手方向の一側縁に沿って第１側部８ｃが設けられ、一側縁と反対の他側縁に第２側部８ｄが設けられている。第１側部８ｃと第２側部８ｄとは、対向するように配置されている。

第１側部８ｃは、矩形平板状の外形形状をしている。第１側部８ｃは、第１固定部８ｃａを有している。第１固定部８ｃａは、第１側部８ｃの短手方向の一方において、第１側部８ｃの長手方向に沿った基底部８ｂ側に配置されている。第１固定部８ｃａは、半円板状の外形形状をしている。第１固定部８ｃａは、第１通孔８ｃｂを有している。第１通孔８ｃｂは、第１固定部８ｃａの厚み方向に貫通する。

第２側部８ｄは、矩形平板状の外形形状をしている。第２側部８ｄは、第２固定部８ｄａを有している。第２固定部８ｄａは、第２側部８ｄの短手方向の一方において、第２側部８ｄの長手方向に沿った基底部８ｂと反対側に配置されている。第２固定部８ｄａは、半円板状の外形形状をしている。第２固定部８ｄａは、第２通孔８ｄｂを有している。第２通孔８ｄｂは、第２固定部８ｄａの厚み方向に貫通する。第１側部８ｃ及び第２側部８ｄは、第１通孔８ｃｂ及び第２通孔８ｄｂに各別に通したねじにより、電磁石装置１０を外部に部材に固定できる。

継鉄８ａは、側面視において、基底部８ｂと第１側部８ｃと第２側部８ｄとでＣ字状の外形形状に形成されている。継鉄８ａは、固定鉄芯５の突起部５ｃが貫設孔８ａｂに挿入される。固定鉄芯５は、突起部５ｃが貫設孔８ａｂに挿入されることで、継鉄８ａに位置決めされる。

継鉄８ａは、基底部８ｂと第１側部８ｃと第２側部８ｄとが一体的に形成される。継鉄８ａは、たとえば、金属板の打ち抜き加工及び折り曲げ加工により形成される。継鉄８ａは、コイル３と磁気的に結合するように構成されている。継鉄８ａの材料は、磁性金属材料である。継鉄８ａの磁性金属材料は、たとえば、亜鉛メッキ鋼板である。継鉄８ａは、コイル３で生じる電磁力を増強させる。継鉄８ａは、永久磁石７の磁力により永久磁石７が付いている。

プレート８ｅは、平板状の外形形状をしている。プレート８ｅは、中央部に軸孔８ｅａを備えている。軸孔８ｅａは、プレート８ｅの厚み方向に貫通する。軸孔８ｅａの内径は、軸受部１３の外径よりも若干大きい。プレート８ｅは、軸受部１３が軸孔８ｅａに挿通される。プレート８ｅは、軸受部１３を固定する。

プレート８ｅは、金属板の打ち抜き加工で形成される。プレート８ｅの材料は、磁性金属材料である。プレート８ｅの磁性金属材料は、たとえば、亜鉛メッキ鋼板である。プレート８ｅの材料は、継鉄８ａと同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。プレート８ｅは、コイル３で生ずる電磁力を増強させる。

ガイドパイプ９は、円筒状の外形形状をしている。ガイドパイプ９は、可動鉄芯１の一部、固定鉄芯５の一部、弾性体６及び軸受部１３の一部を収納する。ガイドパイプ９は、内部で可動鉄芯１の可動本体１ａが移動できるように構成されている。ガイドパイプ９は、可動本体１ａの移動を案内する。ガイドパイプ９は、ボビン２の筒部２ａに挿通される。ガイドパイプ９は、コイル３の軸方向において、永久磁石７及び軸受部１３を介して、継鉄８ａとプレート８ｅとの間に配置される。

ガイドパイプ９は、円筒状だけに限られない。ガイドパイプ９の形状は、可動鉄芯１、ボビン２及び固定鉄芯５の外形形状に合わせて種々の形状にされてもよい。ガイドパイプ９は、筒状に形成する場合、内形を内部に収納する可動鉄芯１の外形と相似形で若干大きな形状とすることが好ましい。ガイドパイプ９の材料としては、たとえば、黄銅、銅、ＪＩＳ Ｇ４３０４で規定されたＳＵＳ４０３のステンレス、若しくは樹脂である。

ガイドパイプ９は、内部で可動鉄芯１が摺動しても、ガイドパイプ９の機械的強度を保てる構成であればよい。ガイドパイプ９は、可動鉄芯１との摩擦を低減させるために、表面コーティング材が内面に形成されていてもよい。表面コーティング材は、ニッケルなどのめっき、窒化処理により形成された窒化膜、フッ素樹脂、若しくは二硫化モリブデンの被膜が好ましい。

接続端子１１は、図１に示すように、ボビン２から導出したコイル３の線材３ａと電気的かつ機械的に接続される。接続端子１１は、電磁石装置１０の内部に配置されるコイル３と、電磁石装置１０の外部に導出するハーネス１２と、を電気的に接続させる。接続端子１１は、一対設けられている。接続端子１１は、一対の接続端子１１のうちの一方が、ボビン２から導出した線材３ａの一端と電気的に接続される。接続端子１１は、一対の接続端子１１のうちの他方が、ボビン２から導出した線材３ａの一端と反対の他端と電気的に接続される。接続端子１１は、ハーネス１２の電線１２ａと電気的かつ機械的に接続される。

接続端子１１は、たとえば、平板状の金属板により形成される。接続端子１１は、金属板の打ち抜き加工、折り曲げ加工及び押圧加工が施されて形成される。接続端子１１の材料は、導電性の高い材料が好ましい。接続端子１１の材料は、たとえば、黄銅である。接続端子１１の材料は、黄銅だけに限られず、リン青銅、鉄、若しくはステンレスでもよい。接続端子１１は、表面をスズや銀でめっき処理されていてもよい。

ハーネス１２は、電線１２ａと、コネクタ１２ｂと、を備えている。電線１２ａは、芯線と、絶縁被覆と、を備えている。芯線の材料は、たとえば、銅などの金属材料である。絶縁被覆の材料は、たとえば、塩化ビニルである。電線１２ａは、コイル３に給電できるように、２本設けられている。コネクタ１２ｂは、外部からコイル３に電力を給電するコネクタと電気的及び機械的に接続できるように構成されている。

軸受部１３は、開口１３ｃｃを有する円筒状の外形形状をしている。軸受部１３は、第１溝１３ａと、第２溝１３ｂと、を備えている。第１溝１３ａと第２溝１３ｂとは、軸受部１３の長手方向に沿って、並んで設けられている。第１溝１３ａは、軸受部１３の一端部において、軸受部１３の外周に沿って設けられている。第２溝１３ｂは、軸受部１３の一端と反対の他端において、軸受部１３の外周に沿って設けられている。軸受部１３は、可動鉄芯１の軸部１ｃが開口１３ｃｃに挿通される。軸受部１３は、可動鉄芯１の可動本体１ａが突出しないように、開口１３ｃｃが可動本体１ａの外径よりも小さい。言い換えれば、軸受部１３は、軸部１ｃの軸受を構成している。軸受部１３は、コイル３により生じる磁束を通す材料で形成されている。軸受部１３は、磁束を通す強磁性の剛体が好ましい。軸受部１３の材料は、たとえば、ステンレス、鉄、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイ、若しくはフェライトが好ましい。軸受部１３は、表面が亜鉛メッキされていることが好ましい。軸受部１３は、プレート８ｅと別体に形成される構成だけに限られず、プレート８ｅと一体的に形成される構成でもよい。

第１リング１４ａ及び第２リング１４ｂのそれぞれは、円環状の外形形状をしている。第１リング１４ａ及び第２リング１４ｂのそれぞれは、可撓性リングである。可撓性リングは、たとえば、Ｏリングである。可撓性リングは、たとえば、径方向断面がＯ字形状のＯリングだけに限られず、径方向断面がＸ字形状のＸリングでもよい。可撓性リングは、シール材としての機能を果たす。

第１リング１４ａは、図２に示すように、固定鉄芯５の周溝５ｈに収容される。第１リング１４ａは、周溝５ｈから突出した部分が、ガイドパイプ９の内壁と接触する。第１リング１４ａは、固定鉄芯５とガイドパイプ９との間の気密性を高める。第２リング１４ｂは、軸受部１３の第１溝１３ａに収容される。第２リング１４ｂは、第１溝１３ａから突出した部分が、ガイドパイプ９の内壁と接触する。第２リング１４ｂは、ガイドパイプ９と軸受部１３との間の気密性を高める。第１リング１４ａと第２リング１４ｂとは、電磁石装置１０の内部の空洞１０ａａが、孔部５ａａを除いて外部と通じないように設けられていることが好ましい。第１リング１４ａ及び第２リング１４ｂは、可動鉄芯１と固定鉄芯５とガイドパイプ９と軸受部１３とで囲まれる空洞１０ａａへ、水、塵及びごみが入り込むことを抑制する。

可撓性リングは、ニトリルゴムである。可撓性リングの材料としては、ニトリルゴムだけに限られず、フッ素ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、若しくはクロロプレンゴムでもよい。

緩衝部材１５は、円環板状の外形形状をしている。緩衝部材１５は、軸部１ｃに挿入される。緩衝部材１５は、弾性を有している。緩衝部材１５は、軸部１ｃが圧入されるように構成されている。緩衝部材１５は、可動鉄芯１が固定鉄芯５から離れる際に、軸受部１３の衝突の衝撃を吸収することで、動作音の発生を抑制する。緩衝部材１５は、コイル３の通電により可動鉄芯１が磁化され、可動鉄芯１と軸受部１３とが付いたままの状態となることを防止できる。緩衝部材１５は、たとえば、合成ゴムである。合成ゴムの材料としては、たとえば、エチレンプロピンゴム、若しくはニトリルゴムが好ましい。

カバー１６は、環状の外形形状をしている。カバー１６は、内部が空洞に形成されている。カバー１６は、頭部１６ａと、基部１６ｂと、を備えている。頭部１６ａは、基部１６ｂと反対側が可動鉄芯１の軸溝１ｄに嵌め入れられる。基部１６ｂは、頭部１６ａと反対側が軸受部１３の第２溝１３ｂに嵌め入れられる。カバー１６は、可動鉄芯１と軸受部１３とに保持される。

カバー１６は、頭部１６ａと基部１６ｂとが一体的に形成されている。カバー１６は、ゴム弾性を有する樹脂材料で形成される。カバー１６の樹脂材料は、クロロプレンゴムである。カバー１６の樹脂材料は、クロロプレンゴムだけに限られない。カバー１６の樹脂材料は、フッ素ゴム、ウレタンゴム、若しくはシリコーンゴムでもよい。電磁石装置１０は、可動鉄芯１の移動に伴って、可動鉄芯１と軸受部１３とに保持されたカバー１６の形状が変形する。カバー１６は、可動鉄芯１と軸受部１３との隙間から電磁石装置１０の空洞１０ａａへ、水、塵及びごみが入り込むことを抑制する。

以下では、本実施形態の電磁石装置１０の動作について、簡単に説明する。

本実施形態の電磁石装置１０は、図１及び図３で示すハーネス１２から接続端子１１を介して、ボビン２に形成されたコイル３へ通電できるように構成されている。電磁石装置１０は、コイル３への通電に伴い電磁力を生じる。電磁石装置１０は、可動鉄芯１、固定鉄芯５、継鉄８ａ、プレート８ｅ及び軸受部１３が、コイル３により生じる磁束を通す磁路を形成する。言い換えれば、本実施形態の電磁石装置１０は、可動鉄芯１、固定鉄芯５、継鉄８ａ、プレート８ｅ及び軸受部１３が磁気回路を形成する。

電磁石装置１０は、コイル３へ通電し励磁状態にされた場合、可動鉄芯１が固定鉄芯５に引き付けられ、可動鉄芯１の軸部１ｃが縮むようにボビン２に収納される。電磁石装置１０では、可動鉄芯１が固定鉄芯５に引き付けられた場合、弾性体６が圧縮されて弾性体６が縮んだ状態となる。電磁石装置１０では、可動鉄芯１が固定鉄芯５に引き付けられた場合、可動鉄芯１が永久磁石７に磁力で引き付けられる。すなわち、電磁石装置１０では、可動鉄芯１が第１位置から第２位置に移動する。電磁石装置１０は、コイル３への通電が止められても、弾性体６の弾性力に抗して、可動鉄芯１が永久磁石７に引き付けられた状態が維持される。

次に、電磁石装置１０は、逆起電力が生ずるようにコイル３へ通電し励磁状態にされた場合、可動鉄芯１が永久磁石７と反発し、弾性体６の弾性力により、可動鉄芯１の軸部１ｃがボビン２から突出する。電磁石装置１０では、コイル３の電磁力に加え、可動鉄芯１が弾性体６により弾性力が付与された場合、可動鉄芯１が永久磁石７から離れる。すなわち、電磁石装置１０では、可動鉄芯１が第２位置から第１位置に移動する。電磁石装置１０は、コイル３への通電が止められても、弾性体６の弾性力により、可動鉄芯１と固定鉄芯５とが離れた状態を維持する。弾性体６は、伸びた状態となる。可動鉄芯１は、固定鉄芯５と離れた状態において、軸部１ｃがボビン２の外部に延びるように突出する。言い換えれば、電磁石装置１０は、電磁エネルギを機械的な運動に変換している。

本実施形態の電磁石装置１０は、弾性体６と永久磁石７とを備える構成により、弾性体６と永久磁石７とを備えていない構成と比較して、強い力で可動鉄芯１を移動させることができる。

以下では、本実施形態の電磁石装置１０と、比較例の電磁石装置と、を比較して説明する。

ところで、電磁石装置は、コイルへの通電により発熱する。電磁石装置では、使用環境によって、コイルへの通電により、たとえば、１２０℃になることもある。永久磁石は、温度が高くなれば、磁力が低下する傾向にある。特に、電磁石装置では、小型化のため、フェライト磁石と比較して磁力の強いネオジム磁石を永久磁石に使用する場合、たとえば、９０℃で脱磁し始める傾向にある。電磁石装置は、永久磁石の磁力が低下すれば、動作が不安定化するおそれがある。

本実施形態の電磁石装置１０では、永久磁石７からの熱を放熱できるように、外函部８が永久磁石７と接触している。ここで、永久磁石７からの熱を放熱できるように、外函部８が永久磁石７と接触しているとは、外函部８が永久磁石７と直接接触している場合だけに限られない。外函部８が永久磁石７と接触しているとは、たとえば、熱伝導シートを介して、外函部８が永久磁石７と間接的に接触していてもよい。熱伝導シートは、たとえば、熱伝導性のフィラーが樹脂材料に含有された構成である。

本実施形態の電磁石装置１０では、永久磁石７は、板状の外形形状をしている。永久磁石７は、厚み方向に貫通する貫通孔７ｃｃを有する。固定鉄芯５は、貫通孔７ｃｃを貫通して、永久磁石７を保持している。固定鉄芯５は、外函部８に突き合わされた状態で外函部８と接することが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０は、固定鉄芯５が外函部８に突き合わされた状態で外函部８と接することで、可動鉄芯１の移動に伴う力で永久磁石７が損傷することを低減できる。

本実施形態の電磁石装置１０では、固定鉄芯５は、固定本体５ａと、鍔体５ｂと、を有する。固定本体５ａは、第２位置において、可動鉄芯１と外函部８とに当たる。鍔体５ｂは、固定本体５ａの周りで永久磁石７の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０では、第２位置において、可動鉄芯１と外函部８とに当たる固定本体５ａと、固定本体５ａの周りで永久磁石７の少なくとも一部を覆う鍔体５ｂとを有することで、永久磁石７が損傷することをより低減できる。

本実施形態の電磁石装置１０では、鍔体５ｂは、コイル３の軸方向に沿って、永久磁石７との間に隙間を形成していることが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０では、鍔体５ｂは、コイル３の軸方向に沿って、永久磁石７との間に隙間を形成していることで、可動鉄芯１の可動に伴って可動鉄芯１が固定鉄芯５と当たっても、永久磁石７に力が加わることを抑制できる。鍔体５ｂは、永久磁石７に力が加わることを抑制できるので、永久磁石７が損傷することを防止できる。

本実施形態の電磁石装置１０では、永久磁石７は、ネオジム磁石であることが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０は、永久磁石７がネオジム磁石であることで、フェライト磁石と比較して磁力が強く、フェライト磁石と同じ磁力で永久磁石７の小型化を図ることができる。すなわち、電磁石装置１０は、永久磁石７がネオジム磁石であることで、電磁石装置１０全体の小型化に寄与することができる。

本実施形態の電磁石装置１０では、弾性体６は、可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に配置されていることが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０では、弾性体６は、可動鉄芯１と固定鉄芯５との間に配置されていることで、可動鉄芯１が固定鉄芯５から離れる向きに力を加えることができる。

本実施形態の電磁石装置１０では、ボビン２は、内部に可動鉄芯１と固定鉄芯５とが対向して配置されている。固定鉄芯５は、孔部５ａａを有している。孔部５ａａは、可動鉄芯１の移動に応じて、可動鉄芯１とボビン２と固定鉄芯５とで囲まれる空洞１０ａａに流体を吸引する。空洞１０ａａには、ボビン２に沿うように、流体を通す通路が形成されていることが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０は、可動鉄芯１とボビン２と固定鉄芯５とで囲まれる空洞１０ａａに外気を吸引する孔部５ａａを有していることで、永久磁石７の昇温を抑制できる。電磁石装置１０は、永久磁石７の昇温を抑制させることで、永久磁石７の磁力が低下することを抑制できる。本実施形態の電磁石装置１０では、空洞１０ａａに、ボビン２に沿うように、外気を通す通路が形成されていることで、永久磁石７を効率よく冷却させることができる。通路は、可動鉄芯１の可動本体１ａ及び突出部１ｂと、固定鉄芯５の固定本体５ａ及び鍔体５ｂの外形形状によって構成される。

以下では、孔部５ａａを有する電磁石装置１０が永久磁石７の昇温を抑制できることについて、より詳細に説明する。

図４Ａでは、電磁石装置１０において、コイル３の通電がオフ状態であり、可動鉄芯１が弾性体６の弾性力により第１位置にある。電磁石装置１０は、永久磁石７の第１面７ａａがＳ極であり、第２面７ａｂがＮ極となるように、永久磁石７が配置されている。

次に、図４Ｂでは、電磁石装置１０において、コイル３に通電されことで、可動鉄芯１における永久磁石７側がＳ極となり、反対側がＮ極となる。電磁石装置１０では、可動鉄芯１と、固定鉄芯５及び永久磁石７の磁力による吸引力で、弾性体６の弾性力に抗して、可動鉄芯１が固定鉄芯５に向かって移動する。電磁石装置１０では、可動鉄芯１が固定鉄芯５に向かって移動することで、空洞１０ａａの空気が孔部５ａａから外部に流出する。図４Ｂでは、流体たる空気の流れを白抜きの矢印で例示している。電磁石装置１０では、可動鉄芯１の凹所１ｅと、凹所１ｅに対応するように突出する固定鉄芯５の突設部５ｆとで、ボビン２に沿うように、外気を通す通路が形成される。

次に、図４Ｃでは、コイル３の通電がオフ状態としても、弾性体６の弾性力に抗して、永久磁石７の磁力により、可動鉄芯１が永久磁石７に吸着された第２位置にある状態が維持される。

次に、図４Ｄでは、図４Ｂでコイル３の通電とは逆極性に通電されることで、可動鉄芯１の極性を変える。電磁石装置１０では、コイル３の通電とは逆極性に通電されることで、可動鉄芯１の永久磁石７側がＮ極となり、反対側がＳ極となる。電磁石装置１０では、可動鉄芯１と、固定鉄芯５及び永久磁石７の磁力による反発力並びに弾性体６の弾性力で、可動鉄芯１が固定鉄芯５から離れるように移動する。電磁石装置１０では、可動鉄芯１が固定鉄芯５から離れるように移動することで、外部の空気が孔部５ａａから空洞１０ａａに流入する。図４Ｃでは、空気の流れを白抜きの矢印で例示している。

電磁石装置１０は、可動鉄芯１が固定鉄芯５から離れるように移動すれば、コイル３の通電をオフ状態としても、弾性体６の弾性力により可動鉄芯１が図４Ａで示す第１位置に維持される。

電磁石装置１０は、可動鉄芯１の移動に伴って空洞１０ａａへ空気の流入と流出がされることで、コイル３及び永久磁石７の昇温を抑制できる。電磁石装置１０は、可動鉄芯１の移動に伴って空洞１０ａａへ空気の流入と流出がされることで、可動鉄芯１の移動の促進を図ることもできる。

本実施形態の電磁石装置１０では、永久磁石７は、コイル３の軸方向に沿って、コイル３よりも外函部８の近くに配置されていることが好ましい。

本実施形態の電磁石装置１０は、永久磁石７が、コイル３の軸方向に沿って、コイル３よりも外函部８の近くに配置されていることで、より永久磁石７の放熱効率を高めることができる。

以下では、電磁石装置１０の組立工程について、簡単に説明する。

電磁石装置１０の組立工程では、たとえば、射出成形により予めボビン２が形成されている。接続端子１１は、ボビン２とは別途に、金属板の打ち抜き加工及び折り曲げ加工により形成されている。ボビン２の端子保持部２ｃには、接続端子１１が圧入される。

次に、組立工程では、ボビン２の筒部２ａに線材３ａが巻き回しされてコイル３が形成される。筒部２ａに巻き回しされたコイル３の線材３ａは、接続端子１１と機械的に固定され、かつ電気的に接続される。接続端子１１は、ハーネス１２の電線１２ａと電気的に接続される。ハーネス１２は、ボビン２及び接続端子１１と別途に形成されている。

次に、組立工程では、射出成形により、コイル３が形成されたボビン２を封止部４で封止される。封止部４は、コイル３を封止するようにボビン２と一体的に形成される。言い換えれば、コイル３が形成されたボビン２を２次成形することで、モールドコイルを形成している。

継鉄８ａは、ボビン２や接続端子１１とは別途に、金属製の平板の打ち抜き加工及び曲げ加工により形成される。継鉄８ａは、基底部８ｂの貫設孔８ａｂに、永久磁石７を介して、固定鉄芯５の突起部５ｃが挿入される。固定鉄芯５は、第１リング１４ａが周溝５ｈに予め挿入されている。固定鉄芯５は、永久磁石７の貫通孔７ｃｃ及び継鉄８ａの貫設孔８ａｂに突起部５ｃが挿通される。

次に、組立工程では、ガイドパイプ９が固定鉄芯５を囲むように永久磁石７に載せ置かれる。ガイドパイプ９は、継鉄８ａと別途に形成されている。ガイドパイプ９は、第１リング１４ａを介して、固定鉄芯５に圧入される。ガイドパイプ９は、内部に弾性体６を収納する。弾性体６は、予め形成されている。組立工程では、ガイドパイプ９が載せ置かれた継鉄８ａに、ボビン２の筒部２ａが挿入される。ボビン２は、継鉄８ａに載せ置かれる。

組立工程では、ガイドパイプ９に可動鉄芯１を挿入させる。可動鉄芯１は、ボビン２、接続端子１１、継鉄８ａやガイドパイプ９とは別途に形成されている。可動鉄芯１は、可動本体１ａと接するように軸部１ｃ回りに緩衝部材１５が挿入されている。次に、基底部８ｂと対向するようにプレート８ｅが被せられる。プレート８ｅは、軸受部１３が予め嵌め込まれている。軸受部１３は、第２リング１４ｂが第２溝１３ｂに嵌め込まれている。プレート８ｅは、継鉄８ａの第１側部８ｃ及び第２側部８ｄに固着される。

最後に、カバー１６の一端が軸受部１３の第２溝１３ｂに嵌め入れられ、一端と反対の他端が可動鉄芯１の軸溝１ｄに嵌め入れられることで、電磁石装置１０が組み立てられる。

（実施形態２）
図５に示す本実施形態の移動体３０は、図１に示す電磁石装置１０を有する施錠装置３２が搭載されている。実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の移動体３０は、図５に示すように、実施形態１の電磁石装置１０を有する施錠装置３２と、施錠装置３２を搭載する本体３１と、を備えている。

本実施形態の移動体３０は、実施形態１の電磁石装置１０を有する施錠装置３２を搭載することで、より動作安定性を高めることができる。

以下では、施錠装置３２を搭載した移動体３０について、簡単に説明する。

移動体３０は、自動二輪車である。自動二輪車は、本体３１と施錠装置３２とに加え、制御装置３３を備えている。本体３１は、座席シート３０ａと、収納箱３０ｂと、を有している。収納箱３０ｂは、たとえば、ヘルメットなどが収納できるように構成されている。座席シート３０ａは、収納箱３０ｂの蓋を兼ねている。施錠装置３２は、電磁石装置１０に加え、連結部３２ａと、引掛固定部３２ｂと、を有している。連結部３２ａは、電磁石装置１０における可動鉄芯１の開口部１ｆに挿通された回転軸と連結される。引掛固定部３２ｂは、連結部３２ａが引き掛けられるように構成されている。

施錠装置３２は、制御装置３３の制御回路からの指令により、電磁石装置１０の可動鉄芯１を移動させる。施錠装置３２は、電磁石装置１０における可動鉄芯１の移動により、可動鉄芯１と連結された連結部３２ａが座席シート３０ａの引掛固定部３２ｂに引っ掛かる位置と座席シート３０ａの引掛固定部３２ｂに引っ掛からない位置とに移動させることができる。

制御装置３３は、たとえば、本体３１に搭載されたマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータは、適宜のプログラムで駆動するように構成されている。施錠装置３２は、座席シート３０ａの開閉を施錠する構成だけに限られない。施錠装置３２は、小物入れ箱の開閉を施錠する構成でもよい。

移動体３０では、可動鉄芯１が永久磁石７に引き付けられ、可動鉄芯１が縮むようにボビン２に収納された状態で、座席シート３０ａの開閉を行うことができる。

移動体３０は、自動二輪車だけに限られず、自動車、電車などの車両の他、航空機、若しくは船舶であってもよい。電磁石装置１０は、永久磁石７の昇温を抑制できる限り、空気だけに限られず、油などの流体であってもよい。

本発明は、上述の実施形態だけに限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲で、種々変更することができる。

１ 可動鉄芯
２ ボビン
３ コイル
５ 固定鉄芯
５ａａ 孔部
５ａ 固定本体
５ｂ 鍔体
６ 弾性体
７ 永久磁石
８ 外函部
１０ 電磁石装置
１０ａａ 空洞
３０ 移動体
３１ 本体
３２ 施錠装置

Claims (9)

1. コイルと、該コイルが巻き回しされるボビンと、該ボビンに対して相対的に位置が固定される固定鉄芯と、前記コイルの軸方向に沿って前記固定鉄芯と対向して配置される可動鉄芯と、内部に前記コイルを収容し前記可動鉄芯と前記固定鉄芯との間に磁路を形成する外函部と、前記可動鉄芯に前記固定鉄芯から離れる向きに弾性力を付与する弾性体と、を備え、
   前記外函部は、前記可動鉄芯に前記固定鉄芯へ近づく向きに磁力を付与する永久磁石が設けられており、
   前記可動鉄芯は、前記弾性体の弾性力で固定される第１位置と、前記永久磁石の磁力で固定される第２位置との間を、前記コイルで生ずる電磁力により前記コイルの軸方向に沿って移動し、
   前記外函部は、前記永久磁石と熱的に接続され、かつ外部に露出している電磁石装置。
2. 前記永久磁石は、厚み方向に貫通する貫通孔を有する板状の外形形状をしており、
   前記固定鉄芯は、前記貫通孔に挿通され前記外函部に突き合わされた状態で前記外函部と接することで、前記永久磁石を保持している請求項１に記載の電磁石装置。
3. 前記固定鉄芯は、前記第２位置において前記可動鉄芯と前記外函部とに当たる固定本体と、該固定本体の周りで前記永久磁石の少なくとも一部を覆う鍔体と、を有する請求項２に記載の電磁石装置。
4. 前記鍔体は、前記コイルの軸方向に沿って、前記永久磁石との間に隙間を形成している請求項３に記載の電磁石装置。
5. 前記永久磁石は、ネオジム磁石である請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電磁石装置。
6. 前記弾性体は、前記可動鉄芯と前記固定鉄芯との間に配置されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電磁石装置。
7. 前記ボビンは、内部に前記可動鉄芯と前記固定鉄芯とが対向して配置されており、
   前記固定鉄芯は、前記可動鉄芯の移動に応じて、前記可動鉄芯と前記ボビンと前記固定鉄芯とで囲まれる空洞に流体を吸引する孔部を有し、
   前記空洞には、前記ボビンに沿うように、前記流体を通す通路が形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電磁石装置。
8. 前記永久磁石は、前記コイルの軸方向に沿って、前記コイルよりも前記外函部の近くに配置されている請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電磁石装置。
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電磁石装置を有する施錠装置と、該施錠装置を搭載する本体と、を備えた移動体。

Images