JP2022102184A - solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、磁気吸引力により磁性体の可動子を直動運動させることで、弁の開閉等を制御するソレノイドに関するものである。 The present disclosure relates to a solenoid that controls the opening and closing of a valve by linearly moving a mover of a magnetic material by a magnetic attraction force.
油圧バルブ、液圧バルブに利用されるソレノイドは、比例ソレノイドとも呼ばれ、コイルに流す電流に応じてプランジャの位置が制御されるものである。電流により発生する電磁力でプランジャに推力を発生させることでバネに逆らって移動させて弁を開状態とし、通電を止めることでバネ力によりもとの位置へ復帰させ弁を閉状態とする。バルブの大きさによってプランジャの移動量が変わるため、大きなバルブになるとストロークが長くなるが、プランジャの位置によらず電流に対して一定の推力を発生させることが望ましい。 Solenoids used in hydraulic valves and hydraulic valves are also called proportional solenoids, and the position of the plunger is controlled according to the current flowing through the coil. By generating thrust in the plunger by the electromagnetic force generated by the electric current, it moves against the spring to open the valve, and by stopping the energization, it returns to the original position by the spring force and the valve is closed. Since the amount of movement of the plunger changes depending on the size of the valve, the stroke becomes longer for a large valve, but it is desirable to generate a constant thrust with respect to the current regardless of the position of the plunger.
推力を一定にするために、略円柱形状に形成された本体部からベースと対向する基端側に有する筒状突出部を内周面全体として奥側に向かって縮径する略逆円錐台形状に形成し、内周面は、プランジャの中心軸に対して、奥側に向かって縮径して全体として略円錐台形状に形成されたベースのテーパ面とほぼ同じ傾斜角に形成されているものがある(例えば、特許文献1)。言い換えると、内周面及びテーパ面をプランジャの中心軸に対して傾斜させた構成としている。 In order to keep the thrust constant, a substantially inverted truncated cone shape that reduces the diameter of the tubular protrusion on the base end side facing the base from the main body formed in a substantially cylindrical shape toward the back side as the entire inner peripheral surface. The inner peripheral surface is formed at an inclination angle almost the same as the tapered surface of the base, which is formed in a substantially truncated cone shape as a whole by reducing the diameter toward the inner side with respect to the central axis of the plunger. There is something (for example, Patent Document 1). In other words, the inner peripheral surface and the tapered surface are inclined with respect to the central axis of the plunger.
このようなソレノイドにあっては、プランジャと筒状突出部(ボス)との重なりが発生する位置にある場合、プランジャからボスへ磁束が流れることになる。その際、磁束の方向に吸引力が発生するため、プランジャ中心軸とボス中心軸が一致している理想的な場合は、半径方向の吸引力が全周にわたって等しく発生し合力がゼロとなりプランジャに半径方向の力は働かない。しかしながら、実際には組立の際にプランジャ中心軸とボス中心軸に軸ずれが発生する。 In such a solenoid, when the plunger and the tubular protrusion (boss) are in a position where the overlap occurs, magnetic flux flows from the plunger to the boss. At that time, since the attractive force is generated in the direction of the magnetic flux, in the ideal case where the central axis of the plunger and the central axis of the boss are aligned, the attractive force in the radial direction is generated equally over the entire circumference and the resultant force becomes zero, so that the plunger becomes a plunger. Radial force does not work. However, in reality, a misalignment occurs between the plunger center axis and the boss center axis during assembly.
軸ずれが発生するとプランジャ-ボス間のギャップに、プランジャ中心軸をz方向とした場合の極座標としたθ方向位置により差が生じる。従ってギャップが最小になるθ方向位置でr方向に吸引力が生じる。また、軸ずれが大きな場合はプランジャとボスが接触して摩擦を生じる。摩擦力はプランジャの移動方向と反対の方向に発生するため、ストロークの行きはプランジャに発生する電磁推力と反対方向、帰りは同方向となる。そのため、同じ電流で同じ電磁推力を発生させても行きと帰りでバルブにかかる推力が異なりヒステリシスが発生し、制御性が悪化するという課題があった。 When an axis shift occurs, a difference occurs in the gap between the plunger and the boss depending on the position in the θ direction as the polar coordinates when the central axis of the plunger is in the z direction. Therefore, a suction force is generated in the r direction at the position in the θ direction where the gap is minimized. Further, when the shaft deviation is large, the plunger and the boss come into contact with each other to cause friction. Since the frictional force is generated in the direction opposite to the moving direction of the plunger, the stroke goes in the opposite direction to the electromagnetic thrust generated in the plunger, and the return is in the same direction. Therefore, even if the same electromagnetic thrust is generated with the same current, the thrust applied to the valve differs between going and returning, and hysteresis occurs, which causes a problem that controllability deteriorates.
本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、軸ずれを抑制し、制御性を向上させたソレノイドを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a solenoid that suppresses axial deviation and improves controllability.
本開示に係るソレノイドは、筒状のケース、ケースの内部に位置するコアおよびケースの内部に位置し、コアに向かって突出するボスを有し、軸方向に筒状の空間が形成された固定子と、
固定子の筒状の空間内に配置され、軸方向に沿って移動可能な可動子と、を備え、
ボスは、ボス底部およびボス底部からコアに向かって軸方向に先細り形状に突出するボス爪部を有し、径方向における可動子とボス爪部との間に軸ずれを抑制する軸ずれ抑制部を有することを特徴とするものである。
The solenoid according to the present disclosure has a cylindrical case, a core located inside the case, a boss located inside the case, and a boss protruding toward the core, and a fixed cylindrical space is formed in the axial direction. With a child
It is equipped with a mover, which is arranged in the cylindrical space of the stator and can move along the axial direction.
The boss has a boss claw portion that protrudes in an axially tapered shape from the boss bottom portion and the boss bottom portion toward the core, and an axial misalignment suppressing portion that suppresses axial misalignment between the movable element and the boss claw portion in the radial direction. It is characterized by having.
本開示のソレノイドによれば、軸ずれを抑制し、制御性を向上させることができる。 According to the solenoid of the present disclosure, it is possible to suppress the axial deviation and improve the controllability.
以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、構成の省略、または、構成の簡略化がなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are shown schematically, and for convenience of explanation, the configuration is omitted or the configuration is simplified. Further, the interrelationship between the sizes and positions of the configurations and the like shown in different drawings is not always accurately described and can be changed as appropriate. Further, in the description shown below, similar components are illustrated with the same reference numerals, and their names and functions are the same. Therefore, detailed description of them may be omitted to avoid duplication.
実施の形態1.
図1は、本開示の実施の形態1に係るソレノイドを示す断面図、図2は、本開示の実施の形態1に係るカットモデルのソレノイドを示す斜視図である。
本開示の実施の形態1におけるソレノイド100は、軸方向に筒状の空間を形成する固定子1と、固定子1の空間内に設けられ磁気吸引力を発生させるコイル3と、固定子1の空間内のコイル3よりも内側に配置され軸方向に沿って移動可能な可動子2と、を備える。軸方向は可動子2の移動方向と一致する方向であり、軸方向に垂直な方向を径方向とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solenoid according to the first embodiment of the present disclosure, and FIG. 2 is a perspective view showing a solenoid of a cut model according to the first embodiment of the present disclosure.
The
固定子1は、円筒状のケース11と、ケース11の内部に位置するコア12と、ケース11の内部に位置するボス13とを備え、軸方向に筒状の空間が形成されている。筒状の空間の軸方向の一方の端面には、固定子1の外側と空間内とを貫通させる第1の開口部a1が設けられる。また、固定子1の軸方向の他方の端面には、後述する可動子2のシャフト21を空間内から外側に貫通可能とする第2の開口部a2が設けられる。
The
固定子1はさらにカラー14を備える。カラー14は、コア12と可動子2との間に設けられ、コア12に固定される。そしてカラー14の軸方向におけるボス13側の端部は、コア12よりもボス13側へ伸び、その先端は、径方向において外側に向かう方向である外径側(以下、単に「外径」、「外径側」という。)へ曲げられた構造となっている。このように配置されることにより、プランジャ22はカラー14を滑り移動することとなる。なお、カラー14は磁気回路中での磁気ギャップとなり磁束を低下させるため薄いほうが望ましい。
The
可動子2は、シャフト21と、プランジャ22と、によって構成され、固定子1の空間内に配置される。具体的には、固定子1の空間内の一部を軸方向に仕切るように配置されるコア12よりも径方向において内側に向かう方向である内径側(以下、単に「内径」、「内径側」という。)の空間に配置される。シャフト21は、例えばSUS304の非磁性材料からなり、円柱形状に構成される。プランジャ22は、磁性体材料からなり、円筒形状に構成される。すなわち、可動子2は、シャフト21が例えば圧入によりプランジャ22に挿入されて構成される。そして、可動子2の移動方向の一方からシャフト21が張り出している。さらに、後述する可動子2の移動により、シャフト21は、固定子1の外側へ張り出すことができる。シャフト21の軸方向およびプランジャ22の軸方向は、可動子2の移動方向と一致する。
The
可動子2は、固定子1の空間内に配置されるが、このときプランジャ22とコア12との間には、直接接するのを回避するために非磁性材料からなるカラー14が配置される。カラー14の表面は、例えばフッ素によってコーティングされている。
The
コイル3は、インシュレータ(図示なし)に巻線され、銅線が600ターン巻かれている。そして、円筒形状に形成、樹脂でモールドされ、固定子1の空間内に固定される。具体的には、固定子1の空間内の一部を軸方向に仕切るように配置されるコア12よりも外径側の空間内に固定される。
The
ソレノイド100における可動子2の動作について説明する。
図示しない外部電源によってコイル3が通電されると、コイル3に起磁力が発生し、図1の矢印で示す磁束Mが発生する。ケース11は、SPCC、コア12は、S40C、ボス13は、磁性ステンレス、の磁性体材料がそれぞれ用いられ、シャフト21は、非磁性材料が用いられる。このため、磁束Mは、シャフト21からボス13には流れない。したがって、磁束Mの磁路は、シャフト21以外の磁性体材料が用いられた構成部分によって形成される。図示した磁束Mの磁路は、可動子2からシャフト21が張り出す方向(図1における上部から下部に向かう方向)にコイル3を見た時、コイル3に時計回りに通電した場合の経路である。
The operation of the
When the
図1に図示したコイル3への通電による磁束Mの発生により、可動子2は、ボス13側に吸引される。例えばバルブに利用される場合には、固定子1の第2の開口部から張り出したシャフト21の先にバルブ(図示なし)が設置されている。このとき、プランジャ22が吸引されることにより固定子1の第2の開口部から張り出したシャフト21によってバルブを開口し開状態とすることができる。そして、コイル3の通電をやめると、プランジャ22とボス13との軸方向間にもうけられた図示しないバネのバネ力によりシャフト21はもとの位置へ戻される。これによりバルブは閉状態となる。このように、コイル3の通電により可動子2を直動運動させ、バルブの開閉を制御することができる。
The
なお、上記の開閉動作により、シャフト21の先に設置してあるバルブの開閉により流れを制御する媒体であるオイルが外部に漏れないようにコイル3とコア12、ケース11との接触面にはOリング(図示なし)が設置されている。
It should be noted that the contact surface between the
ここで、固定子1を構成するコア12、ボス13についてさらに説明する。
Here, the
コア12は、ケース11における端部の一方に設けられ、第1の開口部a1から第2の開口部a2に向かう方向にケース11の空間内部に円筒形状に突出し、固定子1の空間の一部を軸方向に仕切るように配置される。
The
ボス13は、第2の開口部a2側からコア12側に向かって軸方向に突出する円柱状のボス底部133と、ボス底部133からさらにコア12側に向かって先細り形状に突出する円筒状のボス爪部131と、を有する。円柱状のボス底部133は、シャフト21が固定子1の外側へ張り出すための開口部を有しており、この開口部が固定子1の第2の開口部a2となる。
The
ボス13とコア12とは、軸方向に対向し、ボス13のボス爪部131とコア12とは軸方向に空間を保っている。そして、径方向における可動子2とボス爪部131との間に可動子2とボス13との軸ずれを抑制する軸ずれ抑制部を有する。本開示の実施の形態1においては、軸ずれ抑制部は、可動子2とボス爪部131との間、すなわちボス爪部131に設けられている。
The
ボス爪部131について図3を用いてさらに説明する。図3は、図1中破線で囲まれたX1の領域の拡大図である。ボス爪部131は、その内壁132がボス13の中心軸と平行な筒状に形成される。すなわち、軸方向の断面において、内壁132と中心軸とは平行である。そして、ボス爪部131は、コア12側の内径よりも小さな内径をボス底部133側に有するように構成される。言い換えると、ボス爪部131は、コア12からボス底部133に向かって軸方向にボス爪部131の内径が小さくなっている。
The
さらに具体的に言うと、平行な面である内壁132は、階段状の段差構造となる段差1312を有している。すなわち、図3に示すように内壁132は、内径が異なる内壁を有している。説明の便宜上、この段差1312よりも軸方向上部(紙面上方側)の内壁132を内壁上部1321とし、段差よりも軸方向下部(紙面下方側)の内壁132を内壁下部1322と定義する。段差1312は、内壁下部1322の内径と内壁上部の1321の内径とを異ならせることにより形成されている。
More specifically, the
内壁上部1321は、ボス13の中心軸に対して軸方向断面が平行な面となるように構成されている。そして、プランジャ中心軸をz方向とした場合の極座標とした場合におけるプランジャ22と内壁上部1321との間のθ方向におけるギャップの大きさは一様となっている。同じく、内壁下部1322は、ボス13の中心軸に対して平行な面となるように構成されており、プランジャ中心軸をz方向とした場合の極座標とした場合におけるプランジャ22と内壁下部1322との間のθ方向におけるギャップの大きさも一様となっている。
The inner wall
そして、内壁下部1322の内径と内壁上部の1321の内径とは、異なっており、具体的には、内壁下部1322の内径と内壁上部の1321の内径よりも小さい径となるように構成されている。すなわち、上記でも述べたようにコア12から軸方向に離れる方向におけるボス13の内壁132の内径が小さくなっている。これにより、プランジャ22と内壁上部1321との間のθ方向におけるギャップは、プランジャ22と内壁下部1322との間のθ方向におけるギャップよりも大きくなっている。なお、段差1312の位置は、ストローク距離、爪の長さ、外側面の傾斜の度合いなどにより決定され、構成される。
The inner diameter of the inner wall
ここでプランジャ22が吸引される際の磁束、吸引力、推力について図4を用いて説明する。図4は、プランジャ22とボス13のみを図示した模式図である。図4に示すボス爪部131は、一定の径である場合を示している。図4のA~Cはそれぞれボス13に対するプランジャ22の位置が異なっており、図4に示した実線の矢印は、磁束の方向を示しており、破線の矢印は吸引力の方向を示している。またプランジャ22からボス13に向かう矢印が推力の方向を示している。
Here, the magnetic flux, the attractive force, and the thrust when the
図4のAは、プランジャ22とボス13とが角同士の対向となる場合を示している。各部材内では、基本的に磁路断面積が確保されているため磁気抵抗は低くなっているが、図4のAに示した位置関係においては、プランジャ22とボス13とは角同士の対向となる。また、磁束がプランジャ22の角からボス13の先端へ流れる部分では空気層の磁気ギャップとなっている。このため、このため図4のAに示した位置においては、磁気抵抗が大きくなる。
FIG. 4A shows a case where the
図4のBは、図4のAに図示した状態から可動子2がよりボス13側に移動した場合を示している。図4のBの場合、プランジャ22とボス13の内壁132が対向するため対向面積が増加し磁気抵抗が減少する。このため移動前よりも磁束が流れやすくなる。このとき、プランジャ中心軸をz方向とした場合における半径方向に吸引力が働くが、プランジャ22の中心軸とボス13の中心軸が一致している理想的な場合は、半径方向の吸引力が全周にわたって等しく発生し、打消しあうことにより合力がゼロとなる。よって、プランジャ22に半径方向の力は働かない。したがって、コイル3に電流を通電すると可動子2には図4のAの状態よりもよりボス13側へ動こうとする力が働き、結果として推力が発生することになる。
FIG. 4B shows a case where the
仮に、軸ずれが発生するとプランジャ-ボス間のギャップにθ方向位置(プランジャ中心軸をz方向とした場合の極座標)により差が生じる。従ってギャップが最小になるθ方向位置でr方向に吸引力(以下、「サイドフォース」ともいう。)が生じる。この力によりプランジャは上部本体に設置してあるプランジャ22のすべり面であるカラーに押し付けられるため摩擦力が増加する。また、軸ずれが大きな場合はプランジャ22とボス13が接触して摩擦を生じる。よって摩擦力が増加するとプランジャ22に発生する推力に影響を及ぼす。具体的には、摩擦力はプランジャ22の移動方向と反対の方向に発生するため、ストロークの行きはプランジャ22に発生する電磁推力と反対方向、帰りは同方向になる。このため、同じ電流で同じ電磁推力を発生させても行きと帰りでバルブにかかる推力が異なりヒステリシスが発生し、制御性が悪化する。したがって、このr方向のサイドフォースを抑制することが望ましい。
If an axis shift occurs, the gap between the plunger and the boss will differ depending on the position in the θ direction (polar coordinates when the central axis of the plunger is in the z direction). Therefore, a suction force (hereinafter, also referred to as “side force”) is generated in the r direction at the position in the θ direction where the gap is minimized. By this force, the plunger is pressed against the collar, which is the sliding surface of the
図4のCは、図4のBの状態からさらにプランジャ22がボス13側に近づいた場合を示している。図4のCに示すようにプランジャ22がボス底部133に近づくと、プランジャ22のボス13との対向面からからボス底部133へ磁束が流れるようになり大きな推力を発生する。このように推力発生には、ボス13とプランジャ22との磁気ギャップの大きさ変化が関係する。
C in FIG. 4 shows a case where the
また、上記で述べた磁気ギャップの大きさ変化とは別にボス13の磁気飽和が関係する成分がある。
図4のAに示すような位置においては、磁束がプランジャ22とボス13の先端との角同士の対向であり、さらに空気層の磁気ギャップとなっているため、ボス13の磁気飽和の影響は少ない。これに対し、図4のBに示すような位置においてはプランジャ22が移動してボス13と重なり対抗面ができるため磁気飽和しやすくなっている。さらに図4のCに示す位置においては、ボス爪部131の根本に近い太い部分に流れ込むことになるため磁気飽和しにくく磁束量が多くなる。そして、プランジャ22が下方へいくほど磁束量が多くなるので結果としてプランジャ22には下へ動こうとする力が働くことになる。
Further, apart from the change in the size of the magnetic gap described above, there is a component related to the magnetic saturation of the
At the position shown in FIG. 4A, the magnetic flux is opposite to each other at the corners of the
したがって、推力発生においては、磁気ギャップの大きさ変化とボス13の磁気飽和の成分とを考慮する必要がある。
Therefore, in the generation of thrust, it is necessary to consider the change in the size of the magnetic gap and the component of the magnetic saturation of the
また、図4でAからCに分けたように、ソレノイドの推力はプランジャ22の位置により、主に3つの領域に分けることができる。例えばプランジャ22とボス13が遠い領域(図4のA)、ボス13の内壁132がプランジャ22と重なる領域(図4のB)、プランジャ22からボス底部133へ磁束が流れる領域(図4のC)である。このうち、図3のCに示した領域においては、ボス爪部131の根本に近い太い部分に流れ込むことになるため磁気飽和しにくく磁束量が多くなる一方で、大きな推力を発生する。この推力はプランジャ22とボス爪部131との対向面の軸方向間の距離が狭まると急激に大きくなるため制御が比較的難しい。よって、プランジャ22の位置によらず一定の推力が得られるようにするためには、図4のBで示したような領域をメインに使用することが望ましい。
Further, as shown by dividing A to C in FIG. 4, the thrust of the solenoid can be mainly divided into three regions depending on the position of the
本開示の実施の形態1の構成とした場合における効果を説明する。
実施の形態1のボス13は、上記でも述べたように筒状のケース11、ケース11の軸方向の一端に設けられるコア12、およびケース11の軸方向の他端に設けられコア12に向かって軸方向に突出するボス13を有する固定子1と、固定子1の空間内に配置され、軸方向に可動自在な可動子2と、を有している。この構成により、コイル3の磁気吸引力を利用して可動子2を移動自在に制御することができる。
また、可動子2の外径面とボス爪部131との径方向間に軸ずれ抑制部を有している。
よって、可動子2の軸ずれを抑制することができ、同じ電流で同じ電磁推力を発生させた場合におけるプランジャ22の往復における推力のヒステリシス発生を抑制することができる。
したがって、制御性を向上させることができる。
The effect in the case of the configuration of the first embodiment of the present disclosure will be described.
As described above, the
Further, an axial deviation suppressing portion is provided between the outer diameter surface of the
Therefore, it is possible to suppress the axial deviation of the
Therefore, controllability can be improved.
また、ボス13の内壁132は、ボス13の中心軸に対して平行な面から円筒状に形成されている。よってプランジャ22と内壁132との間のθ方向におけるギャップの大きさは一様となる。これにより半径方向の吸引力が全周にわたって等しく発生し、打消しあうことにより合力がゼロとすることができ、サイドフォースを抑制することができる。さらに、ボス爪部131のうちコア12側の内径よりも小さな内径をボス底部133側に有している。これにより、プランジャ22がボス13の上方にある場合はボス爪部131の細い部分を磁束が流れることになる。このため、磁気抵抗が大きくなり、よりサイドフォースをより抑制することができる。さらに、飽和しやすく磁束量が少ないが、プランジャ22が下のほうに位置する場合はボス爪部131の根本に近い太い部分に流れ込むことになるため磁気飽和しにくく磁束量が多くなる。そして、プランジャ22が下方へいくほど磁気飽和しにくく磁束量が多くなり、結果としてプランジャ22には下へ動こうとする力が働くことになる。よって、ボス13の磁気飽和の変化を利用し、より安定した推力を取得することができる。
Further, the
また、ボス13の内壁132は、階段状の段差構造を有している。これにより、内壁上部1321とプランジャ22との間のギャップを増加させることができる。よって、ギャップを増加させた部分において特にプランジャ22の中心軸をz方向とした場合の極座標で表した場合におけるr方向に生ずるサイドフォースをより抑制することができる。また、内壁下部1322においては、内壁上部1321に比べてプランジャ22への下方へ働く力が大きくなるため、内壁上部1321よりも磁束が通りやすい構造となりプランジャ22に働く下方への力を発揮させることができる。すなわち、特に内壁上部1321のようなサイドフォースの影響を受けやすい部分におけるプランジャ22との間のギャップを大きくし、プランジャ22を可動させる下向きの力が大きくなる内壁下部1322においては、プランジャ22との間のギャップを小さくする段差構造とする。これによりサイドフォースの影響が大きいところにおいてはサイドフォースを抑制でき、サイドフォースよりも下向きの力の影響が大きくなるところにおいては、下向きの力を維持する構造となる。よって、サイドフォース抑制と推力取得の双方の機能を兼ね備えることが可能となり、サイドフォースを抑制しつつより安定した推力を取得することができる。さらに、ボス13の内壁132を段差構造とすることで、面自体を軸に平行に構成することができる。よって、加工のしやすさを確保するとともに加工後の寸法管理を容易にすることができる。
Further, the
また、ボス13のボス爪部131は先細り形状となっている。これによりプランジャ22が下方へいくほど磁気飽和しにくく磁束量を増加させるような構造となり、結果としてプランジャ22には下へ動こうとする力が働くことになる。よって、ボス13の磁気飽和の変化を利用し、より安定した推力を取得する効果を奏する。
Further, the
また、コア12とプランジャ22の間には、カラー14が配置される。これにより、コア12とプランジャ22が直接接することがない。よって、摩擦力を低減することができる。さらに、カラー14は非磁性材料から構成されるためコア12とプランジャ22はともに磁性体材料であるので磁束が流れる場合における密着力による摩擦力を低減することができる。そして、摩擦力低減により、可動子2の動作の妨げを抑制する効果を奏する。したがって、摩擦力低減により、推力のヒステリシスをより低減する効果を奏する。
Further, a
また、コイル3とコア12、ケース11との接触面にはOリングが設置される。これにより、開閉動作により、シャフト21の先に設置してあるバルブの開閉により流れを制御する媒体であるオイルが外部に漏れることを防止することができる。
Further, an O-ring is installed on the contact surface between the
なお、ケース11は、SPCC、コア12は、S40C、ボス13は、磁性ステンレス、の磁性体材料がそれぞれ用いられると説明したが、必ずしも、上記で示した材料で構成する必要はなく、他の磁性体材料でも効果を奏する。磁気特性がいいものを選択し使用することにより推力特性は向上する。一方で磁気特性がよいものを使用した場合にはコストが増加する可能性がある。そのため、使用材料は、磁気特性と機械特性、そしてコストにより適宜選択変更されるものである。可動子2についても同様である。また、ケース11とボス13とは別体で作製される説明をしたが、同一部品で同時に作製してもよい。
It has been explained that the
また、通電方向を可動子2からシャフト21が張り出す方向(図1における上部から下部に向かう方向)にコイル3を見た時、コイル3に時計回りに通電した場合して説明したが、反時計回りに通電してもよい。この場合には、磁束Mの向きが反対となるが、可動子2と固定子1に磁気吸引力が発生して、可動子2はシャフト21の張り出す方向に移動する。よって上記で述べた同様の効果を奏する。
Further, when the
実施の形態2.
以下に、実施の形態2に係るソレノイドについて図5、図6を用いて説明する。図5は、本開示の実施の形態2に係るソレノイドを示す断面図、図6は、本開示の実施の形態2に係るカットモデルのソレノイドを示す斜視図である。
Hereinafter, the solenoid according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the solenoid according to the second embodiment of the present disclosure, and FIG. 6 is a perspective view showing the solenoid of the cut model according to the second embodiment of the present disclosure.
本開示の実施の形態2は、実施の形態1とカラー14の形状が異なっている。実施の形態1においてカラー14は、コア12の内壁に設置されコア12から下方へはみ出した部分は外側へ曲げた構造をとっていた。一方で実施の形態2では、コア12よりもボス13側へ軸方向に延びた部分が曲げられずにそのまま延びた構造をしている。その他の構成は実施の形態1と同様である。
The second embodiment of the present disclosure differs from the first embodiment in the shape of the
カラー14について図7を用いてさらに詳細に説明する。図7は、図5中破線で囲まれたX2の領域の拡大図である。
軸方向と垂直な方向である径方向とした場合において、カラー14は、プランジャ22とコア12との径方向間に設けられる。カラー14の軸方向のボス13側の端部は、コア12よりもボス13側に延びている。そして、カラー14は、コア12とボス13とに固定されている。すなわち、実施の形態2においては、カラー14は、ボス爪部との径方向間に位置することになり、可動子2とボス13との軸ずれを抑制する軸ずれ抑制部となる。
The
The
そして、カラー14におけるボス13側の軸方向先端は、ボス爪部131の内壁132が有する段差1312(段差面)と接した状態となっている。言い換えると、コア12とボス13とは、カラー14を介して固定されている。
The axial tip of the
ここで本実施の形態2におけるソレノイド100の組み立てに関して説明する。
まずケース11へボス13を圧入する。次にボス13へカラー14を圧入する。そして、ケース11をコア12にカシメにより固定する。
Here, the assembly of the
First, the
また、ソレノイド100の組み立てにおいて、ボス13とケース11、コア12とケース11、の組み立ては圧入またはカシメで固定される。従来は別々に組み立てられることが多いが、別々に組み立てるとボス13とコア12の中心軸のずれが大きくなる。ケース11、コア12、ボス13を組み立てた後で、さらにカラー14を設置すると、ボス13とコア12の中心軸ずれが発生したままカラー14を設置することになる。このため、カラー14とコア12との間に隙間が発生したり、カラー14が変形してプランジャ22とボス13の中心軸ずれが解消しないまま組み上げられたりしてしまうことになる。そして、コア12にカラー14が、カラー14にプランジャ22側面が接触している構成となっているため、プランジャ22の中心軸とボス13の中心軸のずれは大きくなることになる。このずれが大きいとプランジャ22の側面と内壁132との対向ギャップには、周方向で分布ができる。
Further, in the assembly of the
電流を流して推力を発生させている状況では、プランジャ22とボス13が引き合う軸に平行方向の推力とプランジャ22とボス13が引き合う軸に垂直な方向のサイドフォースが発生する。プランジャ22とボス13の中心軸のずれがない理想的な場合は、サイドフォースは釣り合ってゼロとなるが、上記のようにギャップに分布があるとギャップが狭い方向のサイドフォースが強まるため釣り合ってゼロにはならず、一方向に強く吸引されることになる。この吸引力によりプランジャ22は、カラー14に強く押し付けられるため摩擦力が増加し出力である推力が減少してしまう。プランジャ22とカラー14が接触してしまう場合も同様である。
In a situation where a current is passed to generate a thrust, a thrust in a direction parallel to the axis in which the
この実施の形態2では上記のとおり、カラー14によりコア12とボス13が繋がった構造となっている。このためコア12とボス13の中心軸のずれが小さく、プランジャ22とカラー14、プランジャ22とボス13の摩擦力が低減される。
In the second embodiment, as described above, the
よって、カラー14によりコア12とボス13が繋がった構造とすることで、プランジャ22とボス13の軸ずれを抑えられ、サイドフォースを低減させることができる。
したがって、推力のヒステリシスを低減し、制御性を向上させることができる効果を奏する。
Therefore, by forming the structure in which the
Therefore, it has the effect of reducing the hysteresis of the thrust and improving the controllability.
また、上記で説明した順序で組み立てることで、部品の加工寸法に起因した寸法誤差をカシメ部で吸収することができる。コア12、カラー14、ボス13の中心軸合わせを基準とした組み立てとなっているため中心軸の軸ずれが少なくなる。
Further, by assembling in the order described above, the dimensional error caused by the processing dimension of the part can be absorbed by the caulked portion. Since the assembly is based on the alignment of the core 12, the
また、図5では、コア12とケース11が側面同士(垂直面)で接しているが、水平面同士で接するようにすれば、ボスやケースの寸法誤差(真円度などを含む)が大きい場合にも隙間なく接するように構成できる。ボスの寸法公差についてもここでの吸収が可能である。
Further, in FIG. 5, the
なお、カラー14におけるボス13側の軸方向先端は、ボス爪部131の内壁132が有する段差1312と接した状態として説明したが、必ずしもボス爪部131に段差1312を設ける必要はない。段差1312を設けない場合においてもカラー14によってコア12とボス13とを固定する構成になっていればよく、この場合においてはカラー14のみが軸ずれ抑制部となり、可動子2とボス13との軸ずれを抑制する効果を奏する。
Although the axial tip of the
実施の形態3.
以下に、実施の形態3に係るソレノイドについて図8を用いて説明する。図8は、本開示の実施の形態3に係るソレノイドの要部を示す断面図である。
本開示の実施の形態3におけるボス13は、その内壁132に段差を有している。そしてその段が3段となっており、実施の形態1~2とはボス13の形状が異なっている。その他の構成は実施の形態1~2と同様であるため説明を省略する。
Hereinafter, the solenoid according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main part of the solenoid according to the third embodiment of the present disclosure.
The
図8に示すように段差1312を複数有することにより、内壁132、内壁下部1322、内壁上部1321の間の内径差が生じ、ボス爪部131の軸方向の長さ方向を細かく調節することが可能となる。よって、プランジャ22とボス13とのギャップ変化、ボス13のボス爪部131での磁気飽和の具合を調節できる。
したがって、実施の形態1~2と同様の効果に加え、プランジャ22の位置によらず推力をより一定に保つことができる効果を奏する。
As shown in FIG. 8, by having a plurality of
Therefore, in addition to the same effects as those of the first and second embodiments, the effect that the thrust can be kept more constant regardless of the position of the
なお、カラー14については、実施の形態2と同様にコア12よりもボス13側へはみ出した部分が曲げられずにそのまま延びた構造のものを示しているが、実施の形態1で説明したコア12から下方へはみ出した部分は外側へ曲げた構造であってもよい。また、カラー14の段部は複数ある段差のうちいずれの段差に接するように配置してもよい、これらの場合にも同様の効果を奏する。
The
実施の形態4.
以下に、実施の形態4に係るソレノイドについて図9を用いて説明する。図9は、本開示の実施の形態4に係るソレノイドの要部を示す断面図である。
本開示の実施の形態4におけるボス13は、ボス爪部131の内壁のうち、カラー14と接する面以外の内壁上部1321が軸に対し傾斜しており、実施の形態1~3とはボス13の形状が異なっている。その他の構成は実施の形態1~3と同様であるため説明を省略する。
Embodiment 4.
Hereinafter, the solenoid according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of the solenoid according to the fourth embodiment of the present disclosure.
In the
このように、カラー14と接しない面である内壁上部1321を斜面とすることにより、内壁上部1321とプランジャ22との間のギャップを増加させることができる。よって、プランジャ22の中心軸をz方向とした場合の極座標で表した場合におけるr方向に生ずるサイドフォースをより抑制することができる。
したがって実施の形態1~3と同様に軸ずれを抑制し、制御性を向上させることができる効果を奏する。
In this way, by making the inner wall
Therefore, as in the first to third embodiments, it is possible to suppress the axial deviation and improve the controllability.
実施の形態5.
以下に、実施の形態5に係るソレノイドについて図10を用いて説明する。図10は、本開示の実施の形態5に係るソレノイドの要部を示す断面図である。
実施の形態1~4ではボス13はボス爪部131の内外径が爪先と根元で異なった形状をしていたが、本開示の実施の形態5におけるボス13は、半径方向の厚さが一定の円筒で形成される。その他の構成は実施の形態1~4と同様であるため説明を省略する。
Embodiment 5.
Hereinafter, the solenoid according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of the solenoid according to the fifth embodiment of the present disclosure.
In the first to fourth embodiments, the
ボス13について図11を用いてさらに以下で説明する。図11は、本開示の実施の形態5に係るソレノイドの要部を示す断面図である。内壁132を中心方向からみた場合を示している。図11に示すように、ボス13は、周方向幅が先端へ行くほど狭くなるような爪が並んだ構造をしている。すなわち、ボス13の断面積を周方向の幅によって変化させており、コア12からボス底部133へ向かう方向に断面積が増加している。そして、コア12に向けて幅が細くなる三角形状を周方向に繰り返した形状となっている。周方向とは、ボス13が構成する筒状の外周に沿った方向である。
The
ボス13は平板材料から絞り加工により作製され、各部の厚さは一定である。平板に先端へ行くほど幅が狭くなる爪部に相当する形状の外周を持つ穴を空けておき、爪部が平板に垂直になるように絞り加工を行うことで作製することができる。さらに、ボス13の厚さはケース11の厚さと同じである。そして、大きさの異なる2か所の絞り加工を平板に行うことで、ケース11、ボス13を同一部品で同時に作製でき、ケース11とボス13とは繋がっている。
The
また、プランジャ22との関係においては、プランジャ22との対向面積が実施の形態1~4のボス13の形状と比較し小さくなっている。
Further, in relation to the
本開示の実施の形態5の構成とした場合における効果を説明する。
実施の形態5では、コア12に向けて幅が細くなる三角形状を周方向に繰り返した形状となっている。これにより、プランジャ22に対して径方向にボス爪部131をみたとき、ボス爪部131がある場合とない場合が周方向に交互に繰り返される。したがって、プランジャ22とボス13の径方向間において磁気抵抗を大きくすることなる。よって、プランジャ22の中心軸をz方向とした場合の極座標で表した場合におけるr方向に生ずるサイドフォースをより抑制することができる。したがって実施の形態1~4と同様に軸ずれを抑制し、制御性を向上させることができる効果を奏する。
The effect in the case of the configuration of the fifth embodiment of the present disclosure will be described.
In the fifth embodiment, the shape is such that a triangular shape whose width narrows toward the
また、ボス13の断面積を周方向の幅によって、コア12からボス底部133へ向かう方向に断面積が増加させている。これにより、プランジャ22が下方へいくほど磁気飽和しにくく磁束量を増加させるような構造となり、結果としてプランジャ22には下へ動こうとする力が働くことになる。よって、ボス13の磁気飽和の変化を利用し、より安定した推力を取得する効果を奏する。さらに、断面積の変化に加え、プランジャ22との対抗面積も小さくなるため、磁気抵抗の調節幅が大きくなり、磁気飽和の変化を大きくすることができる。従って推力一定の調節がし易くなるとともに、大きな推力を得ることができる。
Further, the cross-sectional area of the
また、カラー14は内壁132に接するように構成されており、プランジャ22とボス13の中心軸のずれを低減する。さらに、上記で述べたような形状にボス13を構成することにより内壁132の長さを長くとることができる。よってカラー14と接する長さも長くすることが可能となる。これにより、カラー14による軸ずれ抑制の効果をより高めることができる。さらに組み立て時の不用意な力による組み立てずれを抑えることができる効果を奏する。
Further, the
また、ボス13とケース11は同時に作製されるため、ボス13とケース11の中心軸のずれを低減できる効果を奏する。また、作業コストも低減できる。
Further, since the
実施の形態6.
以下に、実施の形態6に係るソレノイドについて図12および図13を用いて説明する。図12および図13は、本開示の実施の形態6に係るソレノイドの要部を示す断面図である。実施の形態5ではボス13は内壁上部1321と内壁下部1322の内径は同じであったが、実施の形態6では内径が異なり内壁上部1321の方が大きく、階段状の構造となっている。実施の形態2と同様に、内径の大きい内壁上部1321の内側にカラー14を接するように配置しており、これによりコア12とボス13を連結し、プランジャ22とボス13の軸ずれを低減している。その他の構成は実施の形態1~5と同様であるため説明を省略する。
Embodiment 6.
Hereinafter, the solenoid according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. 12 and 13 are cross-sectional views showing a main part of the solenoid according to the sixth embodiment of the present disclosure. In the fifth embodiment, the
このように構成することにより、実施の形態1~5と同様に制御性を向上させることができる効果に加え、より磁気抵抗の調節幅が大きく、より軸ずれを防止できる効果を奏する。 With such a configuration, in addition to the effect that the controllability can be improved as in the first to fifth embodiments, the effect that the adjustment range of the magnetic resistance is larger and the axis deviation can be further prevented can be obtained.
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not exemplified are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 固定子、2 可動子、3 コイル、11 ケース、12 コア、13 ボス、14 カラー、21 シャフト、22 プランジャ、100 ソレノイド、131 ボス爪部、132 内壁、133 ボス底部、1312 段差、1321 内壁上部、1322 内壁下部。 1 Stator, 2 Movable, 3 Coil, 11 Case, 12 Core, 13 Boss, 14 Collar, 21 Shaft, 22 Plunger, 100 Solenoid, 131 Boss Claw, 132 Inner Wall, 133 Boss Bottom, 1312 Step, 1321 Inner Wall Top , 1322 Lower part of inner wall.
Claims (13)
前記固定子の前記筒状の空間内に配置され、前記軸方向に沿って移動可能な可動子と、
を備え、
前記ボスは、ボス底部および前記ボス底部から前記コアに向かって前記軸方向に先細り形状に突出するボス爪部を有し、
径方向における前記可動子と前記ボス爪部との間に軸ずれを抑制する軸ずれ抑制部を有する
ことを特徴とするソレノイド。 A stator having a cylindrical case, a core located inside the case, a boss located inside the case and protruding toward the core, and a cylindrical space formed in the axial direction.
A movable element arranged in the cylindrical space of the stator and movable along the axial direction, and a movable element.
Equipped with
The boss has a boss bottom and a boss claw portion that protrudes from the boss bottom toward the core in an axially tapered shape.
A solenoid characterized by having an axial misalignment suppressing portion for suppressing axial misalignment between the movable element and the boss claw portion in the radial direction.
前記ボス爪部は、内壁が前記ボスの中心軸と平行な筒状であり、前記ボス爪部のうち前記コア側の内径よりも小さな内径を前記ボス底部側に有する
ことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド。 The axis misalignment suppressing portion is provided on the boss claw portion and is provided.
The boss claw portion has an inner wall having a tubular shape parallel to the central axis of the boss, and has an inner diameter smaller than the inner diameter of the core side of the boss claw portion on the boss bottom side. The solenoid according to 1.
請求項6に記載のソレノイド。 The solenoid according to claim 6, wherein the core and the boss are fixed via the collar.
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