JP2021089923A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】 高い静音性を実現でき、かつ、省電力を実現することが可能なソレノイドを提供すること。【解決手段】 励磁コイル４２に非通電状態では、永久磁石部材２１によって第１の磁気回路１５及び第２の磁気回路１６が生成されるが、磁束は主として第２の磁気回路１６を巡り、第２の磁気回路１６が第１の磁気回路１５より作用し、プランジャ２０は円筒状部４８に最も接近した状態で保持される。励磁コイル４２に永久磁石部材２１と同じ方向の磁束を生成する方向に通電すると、プランジャ２０がベース３０に吸引されて摺動する。さらに、励磁コイル４２への通電を停止すると、第２の磁気回路１６によってプランジャ２０の第２の磁性部材２３が補助磁極４７に吸引されるようにプランジャ２０が摺動する。【選択図】 図６

Description

本発明は、ソレノイドに関し、特に、高い静音性及び節電性を有するソレノイドに関する。

吸着部が平面状に拡がっているソレノイドは、被吸着物を吸着可能な領域の面積が大きく、被吸着物をより確実に保持できることから、様々な構成のソレノイドが発明されている。図１８は、従来技術に係るソレノイドの断面図である。図１８において、９０はソレノイド、９１はフレーム、９２ａ及び９２ａは脚部、９３は底部、９３ａは突出部、９４はサブフレーム、９４ａは透孔、９５は励磁コイル、９６は筒体、９７はシール材、９８は可動鉄心、９９はエアダンパー室である。

図１８は、特開平１０−３１６３５５号公報で開示されているソレノイドである。ソレノイド９０は、オープンフレーム型のソレノイドであり、ヨークと外殻を兼ねるフレーム９１とサブフレーム９４とを備えている。フレーム９１は、一対の脚部９２ａ及び９２ｂと、底部９３とを備えている。底部９３には、その中央に半抜きプレス加工により突出部９３ａが形成されている。さらに、突出部９３ａが挿入されるように、筒体９６の一方の開口端を底部９３にシール材９７を介して押し当てることによって、筒体９６の一方の開口端を気密状態になるようにしている。また、可動鉄心９８を筒体９６の他方の開口端から挿通して、可動鉄心９８の一方の端部、筒体９６の内面、及び、突出部９３ａの内面で形成される空間をエアダンパー室９９としている。可動鉄心９８は、励磁コイル９５に通電すると、底部９３に向かって筒体９６の内部を摺動する。このとき、エアダンパー室９９のエアは圧縮され、筒体９６の内面と可動鉄心９８との僅かな間隙を通り、サブフレーム９４の透孔９４ａを介して外部に少しずつ漏出して行く。

特開２０１１−０７１２４１号公報では、以上の構成にすることによって、可動鉄心９８が挿通されるコイルボビンの中空部の気密構造を、フレーム９１の半抜きプレス加工による突出部９３ａを位置決めガイドにして、シール材９７を介して非磁性材料の筒体９６の一方開口端をフレーム９１の底部９３側に押し当てるだけの簡単な組み立て工程で実現できる、としている。

ところで、ソレノイド９０のようにエアダンパーを用いた構造では、動作時の打撃音を大幅に低減させるためには、透孔９４ａからのエア流出量を十分に小さくなるように構成して、可動鉄心９８の摺動速度が急激に低下させることが必要になる。すなわち、可動鉄心９８が突出部９３ａに接近したときに、非常に低速となって突出部９３ａに対して衝突の衝撃をほとんど与えないようにしなければならない。しかし、可動鉄心９８の摺動速度が非常に低速になると、摺動完了までの時間が過大になり、用途が限定されるなどの副次的な課題を生じることになる。また、サブフレーム９４や筒体９６などは、非常に高い精度で製造しないと動作のバラツキが大きくなるので、高い静音性が求められる場合には、簡単な組み立て工程で実現することは困難になる。さらに、エアダンパーを用いた構造では、エアを急速に強力に押し出すために消費電力も大きくならざるを得ず、省電力という観点においても解決すべき課題が存在する。

特開２０１１−０７１２４１号公報

本発明は、上記課題を解決するために、高い静音性を実現でき、かつ、省電力を実現することが可能な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、コイルワイヤを略円筒状をなすように巻回して形成されると共に空胴部を備えた励磁コイルと、磁性材からなると共に、前記励磁コイルの外周面及び一方の端面の周辺、並びに、前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた固定的磁極構成部材と、前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた部分に対して接近するように、又は、離隔するように摺動可能に設けられたプランジャと、略円筒状に、かつ、中心軸が前記プランジャの摺動方向に平行となるように形成された円筒状部を備えた補助磁極とを有するソレノイドであって、前記プランジャは、少なくとも前記補助磁極に挿通されている部分が略円筒状、又は、略円柱状に形成されると共に、互いに接するように、かつ、前記摺動方向に沿って配置された第１の磁性部材、永久磁石部材及び第２の磁性部材を備え、前記第１の磁性部材、前記永久磁石部材及び前記第２の磁性部材は、前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に遠い側から近い側に向かってこの順序で配列され、前記補助磁極は、前記円筒状部の内周面の前記中心軸の方向における中間領域又はその近傍領域に前記中心軸を環状に囲む環状凹陥部が形成されることによって、前記円筒状部の前記内周面が前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分から遠い側の第１の内周面と、記前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に近い側の第２の内周面とに分割され、前記プランジャが前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も接近した状態にあるときに、前記摺動方向において、前記永久磁石部材と前記第２の磁性部材との境界が前記円筒状部の前記第２の内周面の前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も近い縁辺の近傍に位置し、かつ、前記第１の磁性部材と前記永久磁石部材との境界が前記円筒状部の前記第１の内周面の前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も近い縁辺よりも前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に近いところに位置すると共に、前記円筒状部の前記摺動方向における長さが前記プランジャの前記摺動方向における長さより短く、かつ、前記永久磁石部材の前記摺動方向における長さより長くなるように形成され、前記励磁コイルに通電していないときは、前記永久磁石部材によって、磁束が前記固定的磁極構成部材、前記第２の磁性部材、前記永久磁石部材、前記第１の磁性部材及び前記補助磁極の順に巡って前記固定的磁極構成部材に戻る第１の磁気回路と、磁束が前記第２の磁性部材、前記永久磁石部材、前記第１の磁性部材及び前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍部分及び前記第２の内周面の近傍部分の順に巡って前記第２の磁性部材に戻る第２の磁気回路とが生成され、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも小さいことによって前記第１の磁性部材が前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍に位置し、かつ、前記第２の磁性部材が前記補助磁極の前記第２の内周面の近傍に位置するように前記プランジャが保持され、前記励磁コイルに所定方向に通電したときに、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも大きくなることによって、前記プランジャが摺動して前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に直接的に、又は、緩衝材を介して吸着された状態になるようになされた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、前記プランジャが前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に直接的に、又は、前記緩衝材を介して吸着された状態において、前記励磁コイルに前記所定方向とは逆方向に通電したときに、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも小さくなることによって、前記第１の磁性部材が前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍に位置し、かつ、前記第２の磁性部材が前記補助磁極の前記第２の内周面の近傍に位置するところまで前記プランジャが前記逆方向に摺動するようになされた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１又は請求項２に記載の発明において、前記固定的磁極構成部材は、略円筒状に形成されると共に、第１の開口部、第２の開口部及び中空部を備え、前記励磁コイルが前記中空部に設けられたケースと、略円筒状に形成されると共に一部が前記励磁コイルの前記空胴部に設けられると共に、前記ケースに対して直接的に又は間接的に固定されたベースとを備え、前記プランジャは、前記ベースの前記ケースの前記第１の開口部側に設けられると共に、前記ベースに対して接近するように、又は、離隔するように摺動可能に設けられ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、前記固定的磁極構成部材は、前記ケースの前記第２の開口部側に固定されて前記第２の開口部を閉止すると共に、前記ベースが固定された蓋部材をさらに備え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４に記載の発明において、前記蓋部材は、中央寄りの領域に開口部が形成され、前記ベースは、前記蓋部材の前記開口部への圧入によって前記蓋部材に固定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３乃至請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記プランジャの前記第２の磁性部材は、前記永久磁石部材側に配置された円板状部と、前記ベース側に配置されると共に略円柱状に形成された突出部とを備え、前記ベースは、前記第２の磁性部材に対向する面に凹部が形成され、前記凹部は、前記突出部が進入可能な大きさに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７に記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記補助磁極は、前記摺動方向において前記円筒状部の前記ベースに最も近い部分、又は、前記ベースから最も遠い部分から外側にフランジ状に張り出すように形成されると共に、前記ケースの前記第１の開口部側に固定された環状板部をさらに備えていることを特徴とするソレノイドである。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記プランジャは、前記永久磁石部材の径が前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の前記円板状部の径よりも小さくなるように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１に記載の発明によれば、励磁コイルに通電していない状態では、永久磁石部材の磁束によって第１の磁気回路及び第２の磁気回路が生成されるが、磁束は主として第１の内周面の近傍部分及び第２の内周面の近傍部分を経由する第２の磁気回路を巡るので、第２の磁気回路が主として作用し、第１の磁性部材と第２の磁性部材とが第１の内周面の近傍部分と第２の内周面の近傍部分とに強く吸引され、プランジャが補助磁極の円筒状部に接近した状態で保持される。そして、励磁コイルに対して所定方向に通電して永久磁石部材によって生成された磁束と同方向に磁束が流れるような磁界を発生させると、磁束は主として第１の磁気回路を巡るようになるので、プランジャが固定的磁極構成部材の励磁コイルの空胴部に設けられた部分に吸引されるようにプランジャが摺動する。また、励磁コイルへの通電を停止し、このソレノイドを装着している装置からの反発力によってプランジャが押し返されたときには、永久磁石部材によって生成された第２の磁気回路によって、プランジャが補助磁極の円筒状部に接近したところで呈する。したがって、このソレノイドを、通常時にはプランジャが補助磁極の円筒状部に接近している状態で使用し、必要なときのみ励磁コイルに通電するという用途において使用すると、通常時はコイルに通電しないので節電性が非常に高いものとなる。また、コイルへの通電を停止してプランジャが元の位置に復帰するときにはプランジャがソレノイドを構成する他の部材に衝突することなく停止するので、衝突音が発生せず、高い静音性が実現される。

請求項２に記載の発明によれば、励磁コイルに所定方向とは逆方向に通電することによって、ソレノイドを装着している装置からの反発力がなくても、プランジャを固定的磁極構成部材の励磁コイルの空胴部に設けられた部分から自在に離隔させることができる。ひいては、低消費電力で静音性が高い２方向に動作可能な自己保持型ソレノイドを実現されることができる。

請求項３に記載の発明によれば、ケースとベースとを別体としているので、ケースとベースとの材料や肉厚を個別に設定することができ、設計の自由度が高まると共に、ソレノイドの組立性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ベースとは別部材の蓋部材によってケースの第２の開口部を閉止するので、ベースの役割を磁路に限定することができ、蓋部材としての機能を併せ持つ構成よりも設計の自由度が高まる。

請求項５に記載の発明によれば、蓋部材の開口部にベースを圧入することによって、ベースの一部が外部に露出した状態になる。すなわち、コイルボビンの配置スペースを蓋部材に接するところまで確保でき、摺動方向におけるソレノイド全体の長さに対してベースの長さを相対的に大きくできるようになるので、ターン数が多い長い励磁コイルに対応させることができる。ひいては、ソレノイドの径に比して強い磁界を発生させる励磁コイルを装着することが可能となり、非常に強力な磁力を持つ永久磁石部材を装着した場合においても、第１の磁気回路の磁束を瞬時に打ち消すことができる。

請求項６に記載の発明によれば、プランジャに突出部を形成し、ベース側に凹部を形成することによって励磁コイルに通電して第１の磁気回路の磁束を打ち消すような磁界を発生させたときに、これらの部位を平坦に形成したソレノイドよりも相対的に小さな消費電力でプランジャを摺動させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、永久磁石部材として、磁力が強い一方、比較的に脆いものを採用しても、ソレノイド組立時に永久磁石部材の角部に他の部材が当たって亀裂を生じることを防止できる。

請求項８に記載の発明によれば、環状板部をケースの曲げ加工によって補助磁極全体を固定するので、組立が容易になる上に、円筒状部自体をケースに圧入する場合よりも、摺動方向におけるソレノイドの長さを短くすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（１）である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（２）である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（１）である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（２）である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（３）である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける摺動停止時の磁束の状態を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける逆方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（１）である。 本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける逆方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（２）である。 本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける摺動停止時の磁束の状態を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける引き戻し時の磁束の状態を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドのプランジャを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は分離状態の正面図、（ｅ）は分離状態の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドのベースを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における断面図である。 従来技術に係るソレノイドの断面図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における断面図である。図１において、１０はソレノイド、２０はプランジャ、２１は永久磁石部材、２２は第１の磁性部材、２３は第２の磁性部材、２４ａは円板状部、２４ｂは突出部、２５はシャフト、２６は径小部、２７は径大部、２８は段差面、２９は環状部、３０はベース、３１は中間部、３２は軸受嵌合部、３３は環状突出部、３４は外部突出部、３５はケース３５は本体部、３７は第１の開口部側肉薄部分。３８は第２の開口部側肉薄部分、３９は第１の軸受、４０は蓋部材、４０ａは開口部、４１は縁辺部、４２は励磁コイル、４３はコイルボビン、４４は巻胴部、４５は第１のフランジ部、４６は第２のフランジ部、４７は補助磁極、４８は円筒状部、４８ａは環状凹陥部、４９は環状板部、５０は補助構造部材、５１は先端部、５２は中間部、５３は基端部、５４は可動部材、５５は第２の軸受、５６は緩衝材である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における正面図である。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。さらに、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。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。くわえて、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（１）である。図４において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（２）である。図５において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。

まず、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド１０の概要について説明する。ソレノイド１０は、図２及び図３に示すように、略円筒状の外観を呈しており、ケース３５、蓋部材４０及び補助構造部材５０によって外殻が形成されている。また、ソレノイド１０は、図１、図４及び図５に示すように、シャフト２５が直進運動する直動型ソレノイドであるが、プランジャを励磁コイル４２の励磁による磁束によって所定位置に保持するのではなく、永久磁石部材２１を設けたことによって生成される磁束によって保持する点に大きな特徴がある。なお、ソレノイド１０においては、プランジャ２０、シャフト２５、ベース３０、ケース３５、励磁コイル４２、コイルボビン４３、及び、補助磁極４７の円筒状部４８の中心軸は、すべて一致している。また、プランジャ２０は、その中心軸に沿って摺動するように構成されている。したがって、プランジャ２０の摺動方向は、シャフト２５、ベース３０、ケース３５、励磁コイル４２、コイルボビン４３、及び、補助磁極４７の円筒状部４８の中心軸方向と一致している。そこで、本件明細書において「中心軸」と記載した場合には、プランジャ２０、シャフト２５、ベース３０、ケース３５、励磁コイル４２、コイルボビン４３、及び、補助磁極４７の円筒状部４８に共通する上述の中心軸を示すものとする。また、特許請求の範囲における「中心軸」もまた、プランジャ、ベース、ケース、励磁コイル、及び、補助磁極の円筒状部において互いに一致している。くわえて、本件明細書及び特許請求の範囲において「摺動方向」と記載した場合には、中心軸と平行な方向を示すものとする。くわえて、ベース３０、プランジャ２０、補助磁極４７、ケース３５及び蓋部材４０は、全て磁性材から形成されており、永久磁石部材２１、又は、励磁コイル４２への通電によって生成される磁束の経路となる。また、この形態に係るソレノイド１０において、磁束の経路となるベース３０、ケース３５及び蓋部材４０は、補助磁極４７のように磁束の流れを調整する能動的な役割を持たない固定的な部材であるので、これら３つの部材のうちいずれか２つ、あるいは、３つ全てを１つの固定的磁極構成部材として一体に形成してもよい。さらに、特許請求の範囲において「固定的磁極構成部材」とした部材は、この形態に係るソレノイド１０のベース３０、ケース３５及び蓋部材４０に相当する部材を示すものとする。

続けて、第１の実施の形態に係るソレノイド１０を構成する各部材について詳しく説明する。図１４は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は断面図である。図１４において、４７ａ及び４７ｂは角部、４８ｂは第２の内周面、４８ｃは第１の内周面、４８ｄは外周面、４９ａは上面、４９ｂは下面であり、その他の符号は図１同じものを示す。くわえて、図１５は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドのプランジャを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図、（ｄ）は分離状態の正面図、（ｅ）は分離状態の断面図である。図１５において、２０ａは貫通孔、２０ｂは外周面、２１ａは貫通孔、２１ｂは外周面、２２ａは貫通孔、２２ｂは外周面、２３ａは貫通孔、２３ｂは外周面であり、その他の符号は図１同じものを示す。さらに、図１６は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドのベースを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は断面図である。図１６において、３０ａは段差面、３１ａ及び３２ａは貫通孔、３３ａは凹部、３３ｂは底面、３４ａは外周面であり、その他の符号は図１同じものを示す。

ソレノイド１０のプランジャ２０は、図１５（ｄ）及び（ｅ）に示すように、それぞれ個別に形成された永久磁石部材２１、第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３の３つの構成部品を永久磁石部材２１の前後に第１の磁性部材２２と第２の磁性部材２３を図１５（ａ）乃至（ｃ）に示すように配置している。また、永久磁石部材２１と第１の磁性部材２２とは、円板状に形成されると共に、中心近傍の領域に貫通孔２０ａと貫通孔２１ａとが形成されている。第２の磁性部材２３は、永久磁石部材２１側に配置される円板状部２４ａと、ベース３０側に配置される突出部２４ｂとを備えている。また、第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１及び第２の磁性部材２３は、互いに接着されては居らず、後述する工程によって一体のものとしている。円板状部２４ａは、円板状に形成されると共に、中心近傍の領域に貫通孔２３ａが形成されている。貫通孔２３ａは、突出部２４ｂまで連続しており、第２の磁性部材２３を中心軸方向に貫通している。なお、永久磁石部材２１、第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３は、例えば外周面に回転防止用のキー溝を形成するなど、完全な円筒状、又は、円柱状でなくてもよい。

なお、ソレノイドの全長を非常に長いものにした場合、第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１、及び、第２の磁性部材２３の円板状部２４ａを比較的長い円柱状又は円筒状にする場合もあるので、これらの径と中心軸方向の長さの比は図１５等に示したものに限られるものではない。また、突出部２４ｂは、図１に示すように、ベース３０に向かって円柱が突出したような形状になされている。突出部２４ｂは、後述するように、ベース３０の凹部３３ａと共に、ソレノイド１０をコニカル型のソレノイドにやや近い推力特性を得るために形成されたものである。なお、ソレノイド１０に求められる特性によっては、突出部２４ｂの先端部近傍にテーパ面を形成する、あるいは、径の異なる複数の円柱をベースに向かって順次径が小さくなるように配置した構成にしてもよい。この場合、ベースにおいても、突出部の構成に対応させるべく、突出部に向かって順次径が小さくなるようにした複数の円柱状空間が連続するものに形成することが好ましい。

また、永久磁石部材２１の外周面２１ｂは、第１の磁性部材２２の外周面２２ｂ及び第２の磁性部材２３の外周面２２ｂよりも僅かに中心寄りに後退している。すなわち、永久磁石部材２１の径は、一般的な永久磁石材料の脆さを考慮して、第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３の径よりも僅かに小さくなるように設定されている。これは、外周面２１ｂと外周面２２ｂ及び外周面２３ｂとが同じ円筒面をなすように形成されていると、ソレノイドの組立工程において、あるいは、使用中にプランジャ２０の外周面２０ｂに衝撃が加わったときに、永久磁石部材２１の角部に亀裂を生じる可能性があることによる。言い換えると、永久磁石部材２１の径が第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３の径よりも小さければ、外周面２１ｂが外周面２２ｂ及び外周面２２ｂより内側に後退し、永久磁石部材２１の角部が他の部材に触れにくい状態になるからである。なお、永久磁石部材２１の径と第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３の径との差は、より強い磁界を得るという観点から、小さい方が好ましいと言える。また、第１の磁性部材２２の径と第２の磁性部材２３の径とは、この実施の形態に係るソレノイド１０では同一であるが、特定の動作特性を得るために両者に多少の差を設けてもよい。

さらに、プランジャ２０は、図１に示すように、その摺動方向に沿って配置された第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１及び第２の磁性部材２３をベース３０に遠い側から近い側に向かってこの順序で配列している。後述するように、永久磁石部材２１、第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３の配列、及び、中心軸方向における長さは、プランジャ２０が他の部材に衝突することなく、補助磁極４７の円筒状部４８に接近したところで停止させるために必要なものとなる。さらに、第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１及び第２の磁性部材２３にそれぞれ形成された円形の貫通孔２２ａ、貫通孔２１ａ及び貫通孔２３ａは、シャフト２５の径小部２６を挿通し、後述する方法によって固定することで、永久磁石部材２１、第１の磁性部材２２及び第２の磁性部材２３を互いに密着させ、かつ、互いの中心軸が一致した状態で固定させるようにすることを目的とする。さらに、貫通孔２２ａ、貫通孔２１ａ及び貫通孔２３ａは、図１５（ｃ）及び（ｅ）に示すように、全て同じ径に形成されている。また、貫通孔２２ａ、貫通孔２１ａ及び貫通孔２３ａは、第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１及び第２の磁性部材２３の母材に対して個別に形成されるが、ソレノイド１０の組立工程の終了後には、これら３つで１つの貫通孔２０ａを構成する。

ベース３０は、図１に示すように、外部突出部３４以外の部分がコイルボビン４３の巻胴部４４の中空部、つまり、励磁コイル４２の空胴部に配置されている。また、ベース３０は、図１６に示すように、円筒状に形成された中間部３１の蓋部材４０側の端面から外部突出部３４が突出している。外部突出部３４は、蓋部材４０の開口部４０ａに圧入して固定されるので、外周面３４ａは蓋部材４０に密着した状態となる。また、中間部３１のプランジャ２０側の端面には、前述したコニカル型に近い構成とするための凹部３３ａが形成されている。凹部３３ａは、第２の磁性部材２３の突出部２４ｂに対応するために円柱状の空間として形成され、かつ、突出部２４ｂが進入可能な大きさに形成されている。凹部３３ａの底面３３ｂは、緩衝材５６に当接するが、突出部２４ｂには直接接触しない。なお、凹部３３ａの形状は、前述のように、図１等に示した形状に限られるものではない。

凹部３３ａを環状に囲むように存在する環状突出部３３は、永久磁石部材２１又は励磁コイル４２への通電によって生成される磁束の主要な経路となる部分である。また、中間部３１及び外部突出部３４には、中心軸に沿って貫通孔３１ａが形成されている。この実施の形態に係るソレノイド１０では貫通孔３１ａに軸受を設けていないが、貫通孔３１ａの外部突出部３４側に軸受を設けることも可能である。貫通孔３１ａの外部突出部３４側に軸受を設けると、この軸受と第２の軸受５５とが互いに遠い部位に位置することから、シャフト２５が中心軸に対して非常に傾きにくくなるので、シャフト２５が中心軸方向に対して傾かないことが強く要求される場合に特に好適な配置となる。軸受嵌合部３２は、中間部３１のプランジャ２０側に連続する形成されており、中間部３１と同じ外径を持つ。また。軸受嵌合部３２には中心軸に沿って貫通孔３２ａが形成されている。貫通孔３２ａの径は、第１の軸受３９を圧入するために、貫通孔３１ａの径よりやや大きくなるように形成されている。したがって、貫通孔３２ａと貫通孔３１ａとの境界には段差面３０ａが形成されるが、段差面３０ａは第１の軸受３９を過剰に深く圧入することを規制するための手段となる。

補助磁極４７は、図１及び図１４に示すように、略円筒状に、かつ、中心軸がプランジャ２０の摺動方向に平行となるように形成された円筒状部４８とケース３５の第１の開口部側肉薄部分３７に固定された環状板部４９とを備えている。円筒状部４８は、中空部にプランジャ２０が挿入されており、プランジャ２０の摺動を規制し、さらにプランジャ２０を所定位置に保持する役割を持つ。すなわち、円筒状部４８は、内周面に環状凹陥部４８ａが形成されている。環状凹陥部４８ａは、中心軸方向において、円筒状部４８の中間領域よりもベース３０に近いところ、つまり、中間領域の近傍領域に内周面を１周するように、つまり、中心軸に直交する円を描くように形成されている。したがって、円筒状部４８は、その内周面が環状凹陥部４８ａによって、ベース３０から遠い側の第１の内周面４８ｃと、ベース３０に近い側の第２の内周面４８ｂとに分割されている。発明者が磁場解析及び実験で得た知見によれば、円筒状部４８の内周面をやや深く彫り込んで環状凹陥部４８ａを形成し、第１の内周面４８ｃと第２の内周面４８ｂとの２つの内周面に分割することによって、環状凹陥部４８ａを形成しない場合よりも、プランジャ２０の摺動を規制すると共にプランジャ２０を所定位置に保持する作用が強力になることが分かった。そこで、本件発明では、第１の磁性部材２２の外周面２２ｂ及び第２の磁性部材２３の外周面２３ｂと環状凹陥部４８ａの底面、つまり最も深い領域とのエアギャップが第１の磁性部材２２の外周面２２ｂと第２の磁性部材２３の外周面２３ｂと第１の内周面４８ｃと第２の内周面４８ｂとのエアギャップよりも十分に大きくなるように、円筒状部４８の内周面ａをやや深く彫り込んでいる。

また、図１及び図５に示すように、第１の内周面４８ｃと第２の内周面４８ｂとは、プランジャ２０の摺動前後のいずれにおいても、第１の磁性部材２２と第２の磁性部材２３とに対してそれぞれ最も近いところに位置する磁性部材となるように構成されている。さらに、補助磁極４７は、図５及び図１４に示すように、プランジャ２０がベース３０に最も接近した状態、つまり、緩衝材５６がベース３０に接した状態にあるときに、プランジャ２０の摺動方向において、永久磁石部材２１と第２の磁性部材２３との境界が円筒状部４８のベース３０に最も近い部分となる角部４７ａの近傍に位置し、かつ、第１の磁性部材２２と永久磁石部材２１との境界が円筒状部４８のベース３０から最も遠い部分となる角部４７ｂよりもベース３０に近いところに位置すると共に、プランジャ２０の摺動方向における円筒状部４８の長さ、つまり中心軸方向における円筒状部４８の長さがプランジャ２０の摺動方向におけるプランジャ２０の長さより短く、かつ、プランジャ２０の摺動方向における永久磁石部材２１の長さより長くなるように形成されている。円筒状部４８をこのような長さにした理由は、後述するソレノイド１０の動作を実現するためである。

環状板部４９は、円筒状部４８のベース３０側の端部からフランジ状に拡がるように形成されており、ケース３５の第１の開口部（図１において下側の開口部）の近傍部分に設けられた第１の開口部側肉薄部分３７に挿入した上で、第１の開口部側肉薄部分３７を曲げ加工することによってケース３５に固定される。また、環状板部４９は、補助磁極４７の固定手段としての役割の他に、円筒状部４８とケース３５という２つの磁路を接続する役割も持ち、永久磁石部材２１、又は、励磁コイル４２への通電によって生成される磁束の経路となる。なお、後述するように、補助磁極４７は、図１４に示した形状に限られるものではなく、円筒状部４８の内周面４８ｂが円筒状で、かつ、中心軸がプランジャ２０の摺動方向に平行となるように形成され、環状板部４９がケース３５に固定されているのであれば、例えば、円筒状部４８の外周面４８ｄをテーパ面にする、あるいは、環状板部４９の上面４９ａ又は下面４９ｂをテーパ面にするなど、要求される推力特性等に応じて異なる形状に形成することが可能である。

ケース３５は、図１に示すように、円筒状に形成された本体部３６と、第１の開口部、つまり補助構造部材５０を設ける側の開口部の内周面側の肉を切削して形成された第１の開口部側肉薄部分３７と、第２の開口部、つまり蓋部材４０を設ける側の開口部の内周面側の肉を切削して形成された第２の開口部側肉薄部分３８を備えている。第１の開口部側肉薄部分３７は、補助磁極４７の環状板部４９と補助構造部材５０とをこの順序で挿入した後、曲げ加工することによって環状板部４９及び補助構造部材５０の縁辺部を固定する。第２の開口部側肉薄部分３８も同様に、蓋部材４０をこの順序で挿入した後、曲げ加工することによって蓋部材４０の縁辺部を固定する。

蓋部材４０は、ケース３５の第２の開口部を閉止すると共に、ベース３０を所定位置に固定する、さらに永久磁石部材２１、又は、励磁コイル４２への通電によって生成される磁束の経路という３つの役割を果たす。すなわち、蓋部材４０は、略円板状に形成されており、縁辺部４１には、第２の開口部側肉薄部分３８の曲げ加工で固定することを容易にするために、周縁に向かって肉厚が薄くなるようなテーパ面が形成されている。また、中央寄りの領域に形成された円形の開口部には、前述のように、ベース３０の外部突出部３４が圧入され、この圧入によってベース３０が蓋部材４０に固定される。シャフト２５は、プランジャ２０を構成する第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１及び第２の磁性部材２３をベース３０に遠い側から近い側に向かってこの順序で一体化し、かつ、摺動可能に保持するものである。コイルボビン４３は、略円筒状に形成された巻胴部４４の両端部に略円板状に形成された第１のフランジ部４５と第２のフランジ部４６とが設けられている。第１のフランジ部４５は補助磁極４７に接しており、第２のフランジ部４６は蓋部材４０に接しており、コイルボビン４３は補助磁極４７と蓋部材４０とに挟持されている。励磁コイル４２は、コイルボビン４３の巻胴部４４にコイルワイヤを巻回することによって形成されている。なお、このコイルワイヤに接続されたリード線については、記載を省略している。

シャフト２５は、蓋部材４０側に配置されると共に相対的に径が大きい略円柱状に形成された径大部２７と、補助構造部材５０側に配置されると共に相対的に径が小さい略円柱状に形成された径小部２６と、径小部２６の径大部２７とは反対側となる先端部に設けられると共にかしめ加工される環状部２９を備えている。径大部２７は、第１の軸受３９によって摺動可能に支持されており、大部分がベース３０の貫通孔３１ａの内部に挿入された状態になっている。また、径大部２７の径小部２６とは反対側となる先端部及びその近傍部分は、励磁コイル４２に通電していない状態において。外部突出部３４から外部に突出している。径小部２６には、ベース３０に遠い側から近い側に向かって、可動部材５４、第１の磁性部材２２、永久磁石部材２１、第２の磁性部材２３及び緩衝材５６がこの順序で挿通され、かつ、固定されている。すなわち、径小部２６に対して、緩衝材５６、第２の磁性部材２３、永久磁石部材２１、第１の磁性部材２２、可動部材５４の順序で挿通した後、環状部２９をかしめ加工することによって、これら挿通されたものが径大部２７と径小部２６との段差面２８と環状部２９とに挟持された状態になる。環状部２９のかしめ加工による固定は、これら挿通されたものを互いに密着できる上に、圧入と比べて永久磁石部材２１に亀裂や欠け生じにくいという利点がある。

可動部材５４は、非磁性材からなり、中心軸がプランジャ２０の摺動方向に平行となるような略円筒状に形成されている。また、可動部材５４は、第２の軸受５５によって摺動可能に支持されている。したがって、シャフト２５は、可動部材５４を介して第２の軸受５５によって摺動可能に支持されていると言える。補助構造部材５０は、プランジャ２０及びシャフト２５を第２の軸受５５を介して摺動可能に支持する役割を持ち、さらに、プランジャ２０等を塵埃等から保護するケースとしての役割も併せ持っている。また、補助構造部材５０は、先端部５１、中間部５２及び基端部５３を備えており、すべて非磁性材からなる。先端部５１は、略円板状に形成されており、第２の軸受５５を圧入して固定するために、中央寄りの領域に貫通孔が形成されている。また、先端部５１は、中心軸方向において、この貫通孔の長さを第２の軸受５５の長さよりもやや長くするために、肉厚が中間部５２の肉厚よりもかなり大きくなるように形成されている。中間部５２は、中心軸がプランジャ２０の摺動方向に平行となるような略円筒状に形成されており、プランジャ２０の摺動に必要な空間を確保する役割を持つ。基端部５３は、中間部５２の先端部５１とは反対側の端部に形成されており、ケース３５に固定される部分である。また、基端部５３は、第１の開口部側肉薄部分３７の曲げ加工で固定することを容易にするために、周縁に向かって肉厚が薄くなるようなテーパ面が形成されている。

さらに、第１の実施の形態に係るソレノイド１０の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（１）である。図４において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の動作を示す断面図（２）である。図５において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。さらに、図６は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（１）である。図６において１５は第１の磁気回路、１６は第２の磁気回路であり、その他の符号は図１と同じものを示す。くわえて、図７は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（２）である。図７において用いた符号は、すべて図６と同じものを示す。また、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける順方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（３）である。図８において用いた符号は、すべて図６と同じものを示す。また、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける摺動停止時の磁束の状態を示す模式図である。図９において用いた符号は、すべて図６と同じものを示す。なお、図６乃至図９に記載した矢印付きの曲線は磁束を示すが、概略のみを記載したものであり、実際の磁束はこれらの記載に限られるものではない。

ソレノイド１０は、励磁コイル４２に通電していない状態では、図６に示すように、永久磁石部材２１の磁束によって第１の磁気回路１５及び第２の磁気回路１６が生成されている。第１の磁気回路１５は、永久磁石部材２１から、第１の磁性部材２２、円筒状部４８の第１の内周面４８ｃの近傍部分、環状板部４９、ケース３５、蓋部材４０、ベース３０、第２の磁性部材２３を経由し、永久磁石部材２１に戻る回路であり、第２の磁気回路１６は、永久磁石部材２１から、第１の磁性部材２２、円筒状部４８の第１の内周面４８ｃの近傍部分、円筒状部４８の第２の内周面４８ｂの近傍部分、第２の磁性部材２３を経由し、永久磁石部材２１に戻る回路である。なお、この２つの磁気回路以外も磁気回路は存在するが、微弱なものであり、敢えて考慮する必要はない。前述のように、円筒状部４８に環状凹陥部４８ａを形成したことに加えて、ベース３０と第２の磁性部材２３とのエアギャップが第１の磁性部材２２の外周面２２ｂ及び第２の磁性部材２３の外周面２３ｂと円筒状部４８の第１の内周面４８ｃ及び第２の内周面４８ｂとのエアギャップよりも相当に大きいことから、磁束は主として第２の磁気回路１６を巡ることになる。したがって、プランジャ２０は円筒状部４８に最も接近している図６の状態のままで強く保持される。

図６に示す状態において、励磁コイル４２に永久磁石部材２１と同じ方向の磁束を生成する方向に通電すると、図７に示すように、励磁コイル４２を取り囲んでいる第１の磁気回路１５の磁束が第２の磁気回路１６の磁束を上回る。このとき、第２の磁性部材２３とベース３０との対抗する角部近傍に磁束が集中するので、プランジャ２０がベース３０に強く吸引されて摺動する。図８に示すように、緩衝材５６がベース３０に当接したところでプランジャ２０は停止するが、中心軸方向に十分な肉厚を持つ緩衝材５６を設けているので、プランジャ２０の打撃音は十分に低減される。また、図９に示すように、励磁コイル４２への通電を停止すると、第１の磁気回路１５が第２の磁気回路１６がよりも強く作用するので、プランジャ２０がベース３０に吸引されて摺動し、最後には図６に示す状態に復帰する。このとき、プランジャ２０はどこにも当接せずに停止するので、打撃音を生じることがない。なお、プランジャ２０がベース３０に吸引されて図６の状態に戻るときの吸引力はあまり強くないので、プランジャ２０を図６に示す位置に復帰させる補助的手段として、復帰用スプリングの弾発力や負荷装置からの反発力を利用することも可能である。また、外部からの衝撃などによって第１の磁性部材２２が円筒状部４８の第１の内周面４８ｃから遠ざかり始めるところまで過剰に摺動すると、第１の磁性部材２２の外周面２２ｂ及び第２の磁性部材２３の外周面２３ｂと円筒状部４８の第１の内周面４８ｃ及び第２の内周面４８ｂとの間に強力な吸引力が作用するので、プランジャ２０は遠ざかる方向にそれ以上摺動せず、逆に図６に示す位置に直ちに戻る。

発明者は、ソレノイド１０のような構成を有する実施例に対する実験や、実施例を解析モデルとして磁場解析を行ったところ、以下のような知見を得た。まず、補助磁極については、プランジャがベースに最も接近した状態にあるとき、つまり、図１におけるプランジャ２０とベース３０との位置関係にあるときに、（１）プランジャの摺動方向において、永久磁石部材と第２の磁性部材との境界が円筒状部のベースに最も近い部分の近傍に位置し、かつ、（２）第１の磁性部材と永久磁石部材との境界が円筒状部のプランジャのベースから最も遠い部分よりもベースに近いところに位置すると共に、（３）円筒状部の摺動方向における長さがプランジャの前記摺動方向における長さより短く、かつ、永久磁石部材の前記摺動方向における長さより長い必要があることが分かった。これらの条件は、逆に言うならば、プランジャがベースに最も接近した状態にあるとき、（１）プランジャの摺動方向において、永久磁石部材と第２の磁性部材との境界が円筒状部のベースに最も近い部分（図１４における角部４７ａに相当）の近傍に位置していないと、エアギャップが大きすぎて第２の磁気回路を流れる磁束が非常に微弱なものになる。ひいては、励磁コイルに通電して、第１の磁気回路を逆方向に巡る逆方向磁束を生成させても動かない。（２）第１の磁性部材と永久磁石部材との境界が円筒状部のプランジャのベースから最も遠い部分よりもさらにベースから遠いところに位置すると、励磁コイルに通電して、第１の磁気回路を逆方向に巡る逆方向磁束を生成させた時点において、磁束の流れができて、プランジャが押し戻す力が働く。ひいては、励磁コイルに通電して、第１の磁気回路を逆方向に巡る逆方向磁束を生成させても動かない。（３）円筒状部の摺動方向における長さがプランジャの摺動方向における長さより長いと、第１の磁性部材又は第２の磁性部材と円筒状部との間の磁束がプランジャの摺動方向と直交する方向、又は、直交する方向に近い方向に流れるので、プランジャを摺動させる力にならない。さらに、円筒状部の摺動方向における長さが永久磁石部材の摺動方向における長さより短いと、やはり、第１の磁性部材又は第２の磁性部材と円筒状部との間の磁束がプランジャの摺動方向と直交する方向、又は、直交する方向に近い方向に流れるので、プランジャを摺動させる力にならない。（４）円筒状部の内周面に中心軸を取り囲む（中心軸と直交する円を描くように１周する）環状凹陥部を軽視して、円筒状部の内周面を２つに分割すると、補助磁極によるプランジャの保持力が増大する。そこで、低消費電力で静音性が高い自己保持可能なソレノイドを実現するためには、上述のような条件を満たす必要があると言える。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおいては、励磁コイル４２に通電していない状態では、永久磁石部材２１の磁束によって第１の磁気回路１５及び第２の磁気回路１６が生成されるが、磁束は主として第２の磁気回路１６を巡るので、第２の磁気回路１６が第１の磁気回路１５よりも強く作用し、プランジャ２０は円筒状部４８に最も接近している状態のままで強く保持される。そして、励磁コイル４２に永久磁石部材２１と同じ方向の磁束を生成する方向に通電すると、プランジャ２０がベース３０に強く吸引されて摺動する。さらに、励磁コイル４２への通電を停止すると、第２の磁気回路１６によってプランジャ２０の第２の磁性部材２３が補助磁極４７に吸引されるようにプランジャ２０が摺動する。しかし、第１の磁性部材２２が補助磁極４７から遠ざかり始めるところまで摺動すると、今度は第１の磁性部材２２が補助磁極４７の円筒状部４８に吸引され、この吸引力によってプランジャ２０の過剰な摺動が阻止される。したがって、プランジャ２０は、ソレノイド１０を構成する他の部材に衝突することなく停止する。したがって、ソレノイド１０の動作時における衝突音が発生せず、高い静音性が実現される。また、プランジャ２０に突出部２４ｂを形成し、ベース３０のプランジャ２０側に凹部３３ａを形成することによって、いわゆるコニカル型のソレノイドにやや近い構成となり、励磁コイル４２に通電して第１の磁気回路１５の磁束を打ち消すような磁界を発生させたときに、フラット型のソレノイドよりも相対的に小さな消費電力でプランジャ２０を摺動させることができる。さらに、永久磁石部材２１として、磁力が強い一方、比較的に脆いものを採用しても、例えばソレノイド１０の組立時に永久磁石部材１８の角部に他の部材が当たって亀裂を生じることを防止できる。さらに、環状板部４９をケース３５の曲げ加工によって補助磁極４７全体を固定するので、組立が容易になる上に、円筒状部４８自体をケース３５に圧入する場合よりも、摺動方向におけるソレノイド１０の長さを短くすることができる。くわえて、蓋部材４０の開口部にベースを圧入することによって、ベースの一部が外部に露出した状態になる。すなわち、コイルボビンの配置スペースを蓋部材に接するところまで確保でき、摺動方向におけるソレノイド全体の長さに対してベースの長さを相対的に大きくできるようになるので、ターン数が多い長い励磁コイルに対応させることができる。ひいては、ソレノイドの径に比して強い磁界を発生させる励磁コイルを装着することが可能となる。以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドは、低消費電力で静音性が高い自己保持可能なソレノイドである。

続けて、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける逆方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（１）である。図１０において、１１はソレノイドであり、その他の符号は図６と同じものを示す。また、図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける逆方向励磁時の磁束の状態を示す模式図（２）である。図１１において用いた符号は、すべて図１０と同じものを示す。さらに、図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける摺動停止時の磁束の状態を示す模式図である。図１２において用いた符号は、すべて図１０と同じものを示す。くわえて、図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドにおける引き戻し時の磁束の状態を示す模式図である。図１３において用いた符号は、すべて図１０と同じものを示す。

本発明の第２の実施の形態に係るソレノイド１１は、２方向において自己保持可能なソレノイドで、図示しない励磁コイルの駆動回路に特徴を有しており、励磁コイルに対して２方向に通電することが可能である。その他の構成は、図１、図４及び図５に示した第１の実施の形態に係るソレノイドと同じであるので、各部材の説明は省略する。ソレノイド１１は、図１０に示すように、緩衝材５６がベース３０に当接してプランジャ２０がベース３０に最も接近しているときに、励磁コイル４２を逆励磁し、つまり、永久磁石部材２１によって発生している磁束の流れを打ち消す方向に通電し、第１の磁気回路１５を逆方向に巡る逆方向磁束を生成させる。逆方向の磁束によって第１の磁気回路１５が打ち消され、又は、ほぼ打ち消される。その一方、第２の磁気回路１６には逆方向の磁束の影響が軽微である。言い換えると、ソレノイド１０において図７に示す方向に磁束を生成するように励磁コイル４２に対して通電する電流方向を順方向、あるいは、順方向を所定方向とするならば、図１０のソレノイド１１では、順方向又は所定方向とは逆方向に通電する。なお、励磁コイル４２への通電手順は、（１）順方向に通電、（２）通電を停止、（３）逆方向に通電の手順でも、（１）順方向に通電、（２）逆方向に通電の手順でもよく、ソレノイド１１の用途などに応じて適宜選択可能である。

励磁コイル４２に対してよって逆方向に通電することによって、図１１に示すように、第２の磁気回路１６の磁束によって、第２の磁性部材２３の円板状部２４ａが円筒状部４８に吸引され、プランジャ２０はベース３０から急速に離隔し、図１２に示す位置まで摺動する。なお、プランジャ２０が自体の加速度と外部からの衝撃や振動などによって図１３に示す位置まで過剰に摺動したとしても、第１の磁性部材２２の外周面２２ｂ及び第２の磁性部材２３の外周面２３ｂと円筒状部４８の第１の内周面４８ｃ及び第２の内周面４８ｂとの間に強力な吸引力が作用するので、プランジャ２０は遠ざかる方向にそれ以上摺動せず、逆に図６に示す位置に直ちに戻る。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイド１１によれば、図示しない励磁コイルの駆動回路において励磁コイルへの通電方向を適宜変更することによって、多様な用途に対応可能な２方向自己保持型のソレノイドを提供することができる。

続けて、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図１７は、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドにおける非励磁状態における断面図である。図１７において、１２はソレノイド、６０は補助磁極、６１は円筒状部、６１ａは環状凹陥部、６２は環状板部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

本発明の第３の実施の形態に係るソレノイド１２は、補助磁極６０の円筒状部６１の内周面に形成した環状凹陥部６１ａの形状に変更を加えたものである。なお、環状板部６２及びその他の部材の構成は図１等に示したソレノイド１０と同じである。

以上のように、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイド１２によれば、円筒状部６１の環状凹陥部６１ａの形状を僅かに変更するだけで、細かい動作特性を変更あることが可能である。なお、ソレノイドの用途等に応じて、補助磁極の環状板部を設けない一方、円筒状部の外径をケース３５の第１の開口部側肉薄部分３７の内径と同じものにしておき、円筒状部を第１の開口部側肉薄部分３７に直接固定するようにしてもよい。

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、本発明の各実施の形態に係るソレノイド１０乃至１３において、補助磁極を２つの部材の組み合わせによって実現するなど、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構成にすることが可能である。

１０ ソレノイド
１１ ソレノイド
１２ ソレノイド
１５ 第１の磁気回路
１６ 第２の磁気回路
２０ プランジャ
２０ａ 貫通孔
２０ｂ 外周面
２１ 永久磁石部材
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 外周面
２２ 第１の磁性部材
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 外周面
２３ 第２の磁性部材
２３ａ 貫通孔
２３ｂ 外周面
２４ａ 円板状部
２４ｂ 突出部
２５ シャフト
２６ 径小部
２７ 径大部
２８ 段差面
２９ 環状部
３０ ベース
３０ａ 段差面
３１ 中間部
３１ａ 貫通孔
３２ 軸受嵌合部
３２ａ 貫通孔
３３ 環状突出部
３３ａ 凹部
３３ｂ 底面
３４ 外部突出部
３４ａ 外周面
３５ ケース
３６ 本体部
３７ 第１の開口部側肉薄部分
３８ 第２の開口部側肉薄部分
３９ 第１の軸受
４０ 蓋部材
４０ａ 開口部
４１ 縁辺部
４２ 励磁コイル
４３ コイルボビン
４４ 巻胴部
４５ 第１のフランジ部
４６ 第２のフランジ部
４７ 補助磁極
４７ａ 角部
４７ｂ 角部
４８ 円筒状部
４８ａ 環状凹陥部
４８ｂ 第２の内周面
４８ｃ 第１の内周面
４８ｄ 外周面
４９ 環状板部
４９ａ 上面
４９ｂ 下面
５０ 補助構造部材
５１ 先端部
５２ 中間部
５３ 基端部
５４ 可動部材
５５ 第２の軸受
５６ 緩衝材
６０ 補助磁極
６１ 円筒状部
６１ａ 環状凹陥部
６２ 環状板部
７０ 固定的磁極構成部材
７１ ベース部
７２ 中間部
７３ 軸受嵌合部
７４ 蓋部
７５ 縁辺部分
９０ ソレノイド
９１ フレーム
９２ａ 脚部
９２ａ 脚部
９３ 底部
９３ａ 突出部
９４ サブフレーム
９４ａ 透孔
９５ 励磁コイル
９６ 筒体
９７ シール材
９８ 可動鉄心
９９ エアダンパー室

Claims (8)

1. コイルワイヤを略円筒状をなすように巻回して形成されると共に空胴部を備えた励磁コイルと、磁性材からなると共に、前記励磁コイルの外周面及び一方の端面の周辺、並びに、前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた固定的磁極構成部材と、前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた部分に対して接近するように、又は、離隔するように摺動可能に設けられたプランジャと、略円筒状に、かつ、中心軸が前記プランジャの摺動方向に平行となるように形成された円筒状部を備えた補助磁極とを有するソレノイドであって、
   前記プランジャは、少なくとも前記補助磁極に挿通されている部分が略円筒状、又は、略円柱状に形成されると共に、互いに接するように、かつ、前記摺動方向に沿って配置された第１の磁性部材、永久磁石部材及び第２の磁性部材を備え、前記第１の磁性部材、前記永久磁石部材及び前記第２の磁性部材は、前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に遠い側から近い側に向かってこの順序で配列され、
   前記補助磁極は、前記円筒状部の内周面の前記中心軸の方向における中間領域又はその近傍領域に前記中心軸を環状に囲む環状凹陥部が形成されることによって、前記円筒状部の前記内周面が前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分から遠い側の第１の内周面と、記前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に近い側の第２の内周面とに分割され、前記プランジャが前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も接近した状態にあるときに、前記摺動方向において、前記永久磁石部材と前記第２の磁性部材との境界が前記円筒状部の前記第２の内周面の前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も近い縁辺の近傍に位置し、かつ、前記第１の磁性部材と前記永久磁石部材との境界が前記円筒状部の前記第１の内周面の前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に最も近い縁辺よりも前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に近いところに位置すると共に、前記円筒状部の前記摺動方向における長さが前記プランジャの前記摺動方向における長さより短く、かつ、前記永久磁石部材の前記摺動方向における長さより長くなるように形成され、
   前記励磁コイルに通電していないときは、前記永久磁石部材によって、磁束が前記固定的磁極構成部材、前記第２の磁性部材、前記永久磁石部材、前記第１の磁性部材及び前記補助磁極の順に巡って前記固定的磁極構成部材に戻る第１の磁気回路と、磁束が前記第２の磁性部材、前記永久磁石部材、前記第１の磁性部材及び前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍部分及び前記第２の内周面の近傍部分の順に巡って前記第２の磁性部材に戻る第２の磁気回路とが生成され、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも小さいことによって前記第１の磁性部材が前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍に位置し、かつ、前記第２の磁性部材が前記補助磁極の前記第２の内周面の近傍に位置するように前記プランジャが保持され、
   前記励磁コイルに所定方向に通電したときに、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも大きくなることによって、前記プランジャが摺動して前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に直接的に、又は、緩衝材を介して吸着された状態になるようになされたことを特徴とするソレノイド。
2. 前記プランジャが前記固定的磁極構成部材の前記励磁コイルの前記空胴部に設けられた前記部分に直接的に、又は、前記緩衝材を介して吸着された状態において、前記励磁コイルに前記所定方向とは逆方向に通電したときに、前記第１の磁気回路の磁束が前記第２の磁気回路よりも小さくなることによって、前記第１の磁性部材が前記補助磁極の前記第１の内周面の近傍に位置し、かつ、前記第２の磁性部材が前記補助磁極の前記第２の内周面の近傍に位置するところまで前記プランジャが前記逆方向に摺動するようになされたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 前記固定的磁極構成部材は、略円筒状に形成されると共に、第１の開口部、第２の開口部及び中空部を備え、前記励磁コイルが前記中空部に設けられたケースと、略円筒状に形成されると共に一部が前記励磁コイルの前記空胴部に設けられると共に、前記ケースに対して直接的に又は間接的に固定されたベースとを備え、
   前記プランジャは、前記ベースの前記ケースの前記第１の開口部側に設けられると共に、前記ベースに対して接近するように、又は、離隔するように摺動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のソレノイド。
4. 前記固定的磁極構成部材は、前記ケースの前記第２の開口部側に固定されて前記第２の開口部を閉止すると共に、前記ベースが固定された蓋部材をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のソレノイド。
5. 前記蓋部材は、中央寄りの領域に開口部が形成され、
   前記ベースは、前記蓋部材の前記開口部への圧入によって前記蓋部材に固定されていることを特徴とする請求項４に記載のソレノイド。
6. 前記プランジャの前記第２の磁性部材は、前記永久磁石部材側に配置された円板状部と、前記ベース側に配置されると共に略円柱状に形成された突出部とを備え、
   前記ベースは、前記第２の磁性部材に対向する面に凹部が形成され、前記凹部は、前記突出部が進入可能な大きさに形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載のソレノイド。
7. 前記補助磁極は、前記摺動方向において前記円筒状部の前記ベースに最も近い部分、又は、前記ベースから最も遠い部分から外側にフランジ状に張り出すように形成されると共に、前記ケースの前記第１の開口部側に固定された環状板部をさらに備えていることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載のソレノイド。
8. 前記プランジャは、前記永久磁石部材の径が前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の前記円板状部の径よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載のソレノイド。

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