JP2023173945A - ソレノイドアクチュエータ及びソレノイドアクチュエータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制しながら所望の電磁特性が得られるソレノイドアクチュエータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】ソレノイドアクチュエータ１は、コイル３と、コイル３の周りに磁路４を形成するように、軸方向においてエアギャップ１１を隔てて配置される第１固定子１０及び第２固定子２０と、コイル３への通電によって生じる磁力により、第１固定子１０の径方向内側の原位置から第２固定子２０に向かって軸方向に移動するように構成された可動子５０と、を備える。第２固定子２０は、第２ヨーク２４と、磁性体により形成されるとともに、第１固定子１０に向かって軸方向に第２ヨーク２４から突出するように第２ヨーク２４の内周側に設けられた第２プレス部品４０と、を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、ソレノイドアクチュエータ及びソレノイドアクチュエータの製造方法に関する。

従来から、コイルの周りに磁路を形成する固定子を配置し、コイルへの通電によって生じる磁力により可動子を吸引することで、可動子を軸方向に移動可能としたソレノイドアクチュエータが知られている。

例えば特許文献１には、可動子のストローク開始位置（原位置）側に設けられた第１固定子と、可動子のストローク終了位置側に設けられた第２固定子を含む電磁アクチュエータが記載されている。
特許文献１記載の電磁アクチュエータでは、可動子のストローク全長にわたってフラットな吸引特性を実現するために、可動子および第１固定子の外形が工夫されている。具体的には、可動子のストローク終了位置側への移動に伴い、第１固定子と可動子との間の空隙を狭くするようなテーパ部が可動子の外周面に設けられる。他方、第１固定子の第２固定子側の端部には、第１固定子と可動子との間の空隙を拡げるような凸状曲面が設けられる。

特開２０２１－１７４９６２号公報

ところで、コイルへの通電時における原位置からの可動子の移動方向の下流側に配置される第２固定子の先端形状は、ソレノイドアクチュエータの特性に影響する。例えば、電流に対する吸引力の変化がリニアな特性を実現するために、第１固定子に向かって先端形状が先細となる第２固定子が望まれる場合がある。
しかしながら、第２固定子の先細の外形を専ら切削加工により実現しようとすると、ソレノイドアクチュエータの製造コストが増加してしまう。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、製造コストを抑制しながら所望の電磁特性が得られるソレノイドアクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

［１］本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るソレノイドアクチュエータは、
コイルと、
コイルの周りに磁路を形成するように、軸方向においてエアギャップを隔てて配置される第１固定子及び第２固定子と、
コイルへの通電によって生じる磁力により、第１固定子の径方向内側の原位置から第２固定子に向かって軸方向に移動するように構成された可動子と、
を備え、
第２固定子は、
第２ヨークと、
磁性体により形成されるとともに、第１固定子に向かって軸方向に第２ヨークから突出するように第２ヨークの内周側に設けられた第２プレス部品と、
を含む。

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］の構成において、
第２プレス部品は、軸方向において第１固定子に向かって厚さが減少する。

［３］幾つかの実施形態では、上記［２］の構成において、
第２プレス部品は、第２ヨークの先端よりも第１固定子側の軸方向位置から第１固定子に向かって厚さが減少する。

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］～［３］の何れかの構成において、
第２ヨークは、軸方向において第１固定子に向かって厚さが減少する。

［５］幾つかの実施形態では、上記［１］～［４］の何れかの構成において、
第２ヨークは、プレス部品によって形成される。

［６］本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るソレノイドアクチュエータの製造方法は、
コイルと、
コイルの周りに磁路を形成するように、軸方向においてエアギャップを隔てて配置される第１固定子及び第２固定子と、
コイルへの通電によって生じる磁力により、第１固定子の径方向内側の原位置から第２固定子に向かって軸方向に移動するように構成された可動子と、
を備えるソレノイドアクチュエータの製造方法であって、
第１固定子に向かって軸方向に第２ヨークから突出するように第２ヨークの内周側に磁性体製の第２プレス部品を取り付けることで第２固定子を形成する。

［７］幾つかの実施形態では、上記［６］の方法において、
絞り加工により磁性材に凹部を形成し、
凹部の外周縁に沿った打ち抜き加工により、磁性材から凹部を有する磁性筒を分離し、
打ち抜き加工における磁性筒の凹部の外周縁の破断面に対して面取り加工を施すことで、可動子を受け容れるためのキャビティとしての凹部を有し、且つ、軸方向において第１固定子に向かって厚さが減少する第２プレス部品を得る。

［８］幾つかの実施形態では、上記［６］又は［７］の方法において、
絞り加工によりヨーク材に凹部を形成し、
凹部の外周縁に沿った打ち抜き加工により、外周縁を残して凹部をヨーク材から除去し、軸方向において第１固定子に向かって厚さが減少する第２ヨークを得る。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、磁性体により形成される第２プレス部品が、第１固定子に向かって軸方向に第２ヨークから突出することで、第２ヨーク及び第２プレス部品によって形成される第２固定子の全体形状を前述の先細状に近づけることができる。また、第２プレス部品を利用して先細状の第２固定子の全体形状を実現することで、専ら切削加工により先細状の第２固定子を得る場合に比べてソレノイドアクチュエータの製造コストを低減できる。

一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの構成を概略的に示す断面図である。 一実施形態に係る、固定子と可動子との間の磁束の受け渡し領域におけるソレノイドアクチュエータの詳細な構造を示す断面図である。 一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの組立手順を示す図である。 一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの組立手順を示す図である。 一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの組立手順を示す図である。 一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの組立手順を示す図である。 一実施形態に係る第２プレス部品の加工手順を示す図である。 一実施形態に係る第２プレス部品の加工手順を示す図である。 一実施形態に係る第２プレス部品の加工手順を示す図である。 一実施形態に係るソレノイドアクチュエータを示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、一実施形態に係るソレノイドアクチュエータの構成を概略的に示す断面図である。
図２は、一実施形態に係る、固定子と可動子との間の磁束の受け渡し領域におけるソレノイドアクチュエータの詳細な構造を示す断面図である。

図１では、ソレノイドアクチュエータの樹脂モールドの図示を省略している。また、コイル３の片側（図中の左側の部分）のみについて磁路４を示しているが、環状に設けられたコイル３の両側（図中の右側の部分）にも同様な磁路４が形成されている。

幾つかの実施形態では、図１に示すように、ソレノイドアクチュエータ１は、コイル３と、コイル３の周りに磁路４を形成するための固定子１０，２０と、コイル３が生成する磁力により軸方向に移動可能な可動子５０と、を含む。

コイル３は、例えば銅又は銅合金等の導体により構成される線材をソレノイドアクチュエータ１の中心軸Ｏ周りに巻くことで構成される。コイル３は、全体として、中心軸Ｏを中心とする略環状である。コイル３には不図示のターミナルが電気的に接続されており、ターミナルを介してコイル３に電力が供給される。コイル３の通電時、可動子５０を吸引するための磁力が生成される。
なお、コイル３は、不図示のボビンに収容されていてもよい。

固定子１０，２０は、ソレノイドアクチュエータ１の軸方向においてコイル３を挟んで両側に位置する第１固定子１０および第２固定子２０を含む。固定子１０，２０は、例えば鉄であってもよい磁性体により構成され、コイル３を取り囲むように中心軸Ｏ周りに環状に設けられる。

第１固定子１０及び第２固定子２０は、コイル３の内周側、かつ、後述の可動子５０の外周側では、軸方向においてエアギャップ１１を隔てて互いに対向するように配置される。
エアギャップ１１は、可動子５０を経由せずに第１固定子１０から第２固定子２０に直接向かう磁束流れを制限し、第１固定子１０から可動子５０を経由して第２固定子２０に向かう磁束を効率的に流すために設けられる。

図１に示す例では、第１固定子１０と第２固定子２０は、コイル３の外周側に位置する当接部１２において当接する。
この場合、第１固定子１０と第２固定子２０が、コイル３の内周側でエアギャップ１１を介して対向し、かつ、コイル３の外周側の当接部１２で当接した状態で、不図示の樹脂モールドによって一体的に成形されてもよい。
なお、第１固定子１０と第２固定子２０との当接部１２の位置は特に限定されず、図１の例のように軸方向におけるコイル３の中央位置に当接部１２が位置してもよいし、コイル３の中央位置とは異なる位置に当接部１２が存在してもよい。

他の実施形態では、ソレノイドアクチュエータ１は第１固定子１０及び第２固定子２０が当接する箇所を有しない。
例えば、ソレノイドアクチュエータ１が、第１固定子１０及び第２固定子２０以外の１以上の他の固定子を含む場合、１以上の他の固定子は、第１固定子１０と第２固定子２０との間に位置し、第１固定子１０及び第２固定子２０とともに磁路４を形成してもよい。こうして、第１固定子１０及び第２固定子の間に他の固定子が介在することで、第１固定子１０及び第２固定子２０が直接当接しない構成になっていてもよい。
また、第１固定子１０及び第２固定子２０を含む複数の固定子の間に空隙が存在してもよい。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、第１固定子１０は、第１ヨーク１４と、第１ヨーク１４の内周側に固定される筒状ガイド３０とを含む。
他の実施形態では、第１固定子１０の全体が一体物で形成される。

第１ヨーク１４の内周側に固定される筒状ガイド３０は、軸方向において、第１固定子１０と第２固定子２０との間のエアギャップ１１を隔てて第２固定子２０と対向する。すなわち、筒状ガイド３０の先端３１は、第２固定子２０の先端２１に接しておらず、エアギャップ１１によって隔てられている。
ここで、エアギャップ１１とは、コイル３の内周側における、第１ヨーク１４及び筒状ガイド３０を含む第１固定子１０と第２固定子２０との間の最小の間隙を意味する。

筒状ガイド３０は、図１及び図２に示すように、第２固定子２０の先端２１と少なくとも部分的にオーバーラップする径方向位置範囲に筒状ガイド３０の先端３１が位置するように配置されてもよい。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４から第２固定子２０側に先端３１が突出するように配置される。すなわち、筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４の先端位置を越えて第２固定子２０側へ軸方向に延在する。
このように、第１ヨーク１４の先端位置を越えて第２固定子２０側へ筒状ガイド３０を延ばすことで、筒状ガイド３０（後述する磁性筒３２）と可動子５０との間の磁気受け渡し面積を確保しやすくなり、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束を増大させることができる。

また、筒状ガイド３０は、原位置における可動子５０の後端５１まで、または、可動子５０の後端５１を越えて第２固定子２０とは反対側へと軸方向に延在してもよい。
図１に示す例示的な実施形態では、筒状ガイド３０は、原位置における可動子５０の後端５１を越えて第２固定子２０とは反対側へと軸方向に延在している。すなわち、筒状ガイド３０の先端３１とは反対側の基端３３は、原位置における可動子５０の後端５１から第２固定子２０とは反対側へ軸方向に突出している。このように、原位置における可動子５０の後端５１を越えて第２固定子２０とは反対側まで筒状ガイド３０を延ばすことで、筒状ガイド３０（後述する磁性筒３２）と可動子５０との間の磁気受け渡し面積を確保しやすくなる。その結果、可動子５０を経由する磁路４の全体としての磁気抵抗が低下し、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束を増大させることができる。

幾つかの実施形態では、図２に示すように、筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４の第１貫通穴１５の内壁に接触する外周面を有する磁性筒３２と、磁性筒３２の内周面に形成される非磁性層３４と、を含む。

磁性筒３２は、例えば鉄であってもよい磁性体により構成され、エアギャップ１１を隔てて第２固定子２０と対向する。すなわち、第１ヨーク１４及び筒状ガイド３０を含む第１固定子１０の磁性体部分のうち磁性筒３２が、第２固定子２０の先端２１に最も近接して配置される。
径方向における磁性筒３２の位置範囲は、磁性筒３２との間にエアギャップ１１を形成する第２固定子２０の先端２１の径方向の位置範囲と少なくとも部分的にオーバーラップしていてもよい。

筒状ガイド３０の非磁性層３４は、可動子５０の外周面に対向するように磁性筒３２の内周面に設けられる。
これにより、筒状ガイド３０は、非磁性層３４に可動子５０を摺接させることで可動子５０を軸方向に案内することができる。
なお、非磁性層３４は、例えば、銅やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の低摩擦材料によって構成してもよい。非磁性層３４は、例えば、焼結や含浸等の施工方法によって筒状ガイド３０の内面に成膜されてもよい。例示的な実施形態では、非磁性層３４は、焼結により形成される銅合金の多孔質層にＰＴＦＥを含む樹脂材を含浸することで形成される。

一般に、可動子の径方向位置を拘束して可動子を軸方向に案内するガイド（軸受）は、ヨークと可動子との間の径方向の磁気ギャップとは別の場所に設けられる。この場合、可動子の径方向位置を規制するガイドに対してヨークの軸心が偏芯していると、可動子と可動子の外周側のヨークとの間の磁気ギャップもその影響を受ける。このため、ガイド（軸受）に対するヨークの軸ずれの影響を考慮して、可動子と可動子の外周側のヨークとの間に比較広い磁気ギャップを確保する必要がある。
この点、図２に示す実施形態のように、非磁性層３４によって可動子５０を軸方向に案内するガイド機能を実現可能な筒状ガイド３０を第１ヨーク１４の内周側に固定すれば、筒状ガイド３０に対する第１ヨーク１４の軸ずれの影響を実質的に無くすことができる。このため、筒状ガイド３０と可動子５０との間に確保すべき径方向隙間ｔｒは、可動子５０の組付けが可能な程度の大きさで足りる。その結果、第１固定子１０と可動子５０との間の磁気ギャップを減少させ、第１固定子１０から可動子５０に向かう磁束を増大させることができる。
なお、この場合における第１固定子１０と可動子５０との間の磁気ギャップとは、上述の径方向隙間ｔｒと、非磁性層３４の厚さとの合計である。

図２に示すように、筒状ガイド３０の磁性筒３２と第２固定子２０（第２プレス部品４０）との間の最小距離ｄ１は、原位置における可動子５０と第２固定子２０（第２プレス部品４０）との最小距離ｄ２よりも大きい。

このように、ｄ１＞ｄ２の関係を満たすことで、磁性筒３２と第２固定子２０とのギャップにおける磁気抵抗が、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間のギャップにおける磁気抵抗よりも大きくなる。その結果、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束を増大させることができる。
なお、従来、環状の可動子を内周側からガイドを介してヨークに支持する構成も提案されている。この点、ソレノイドアクチュエータ１では、可動子５０の径方向外側に筒状ガイド３０が位置するので、上述した従来の提案構造に比べて、筒状ガイド３０の磁性筒３２と可動子５０との間の環状の磁気ギャップの面積を大きく確保できる。これは、磁気ギャップの面積が、磁気ギャップの周長と軸方向長さとの積で表されるところ、磁気ギャップが径方向外側に形成される場合に磁気ギャップの周長が相対的に大きくなるためである。こうして、磁性筒３２と可動子５０との間の磁気受け渡し面積（磁気ギャップの面積）が増加することで、磁路４の全体としての磁気抵抗が低下し、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束も増大させることができる。
よって、原位置における可動子５０と第１固定子１０及び第２固定子２０との磁気の受け渡し（図２の矢印参照）を効果的に行うことが可能となり、コンパクトかつ高推力のソレノイドアクチュエータ１を実現できる。

幾つかの実施形態では、図２に示すように、筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４の先端位置Ｘ＿ｙｏｋｅを越えて第２固定子２０側へ軸方向に延在する。筒状ガイド３０の磁性筒３２と第２固定子２０（第２プレス部品４０）との間の最小距離ｄ１は、第１ヨーク１４と第２固定子２０（第２プレス部品４０）との間の最小距離ｄ３よりも小さくてもよい。
第１ヨーク１４の先端位置Ｘを越えて第２固定子２０側へ筒状ガイド３０を延ばすことで、筒状ガイド３０の磁性筒３２と可動子５０との間の磁気受け渡し面積を確保しやすくなり、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束を増大させることができる。
他方、筒状ガイド３０の先端を第２固定子２０に近づけ過ぎると、可動子５０を経由せずに磁性筒３２と第２固定子２０との間を流れる磁束が増大し、結果的に可動子５０と第２固定子２０との間における磁束が減少してしまうおそれがある。この点、上述したｄ１＞ｄ２の関係を満たすように筒状ガイド３０（磁性筒３２）の先端位置について制限を課すことで、原位置にある可動子５０と第２固定子２０との間を流れる磁束を十分に確保できる。

幾つかの実施形態では、原位置（Ｘ＝０）における可動子５０（後述するプランジャ５２）は、筒状ガイド３０の先端３１の位置を越えて第２固定子２０側へ軸方向に延在する。すなわち、原位置における可動子５０の先端部は、筒状ガイド３０から第２固定子２０側へ軸方向に突出している。
これにより、磁性筒３２と第２固定子２０との間の最小距離ｄ１よりも、可動子５０と第２固定子２０との最小距離ｄ２が小さいという上述の関係（ｄ１＞ｄ２）を成立させやすくなる。

図２に示す例示的な実施形態では、原位置（Ｘ＝０）における可動子５０の先端部は、軸方向に関して第２固定子２０とオーバーラップする。すなわち、原位置（Ｘ＝０）における可動子５０の先端部は、第２固定子２０（第２プレス部品４０）によって画定されるキャビティ２８内に侵入している。
これにより、磁性筒３２と第２固定子２０との間の最小距離ｄ１よりも、可動子５０と第２固定子２０との最小距離ｄ２が小さいという上述の関係（ｄ１＞ｄ２）をより一層成立させやすくなる。

図２に示す例示的な実施形態では、可動子５０（プランジャ５２）の外周面は、基準点５５よりも先端側において、先端に向って外径が減少するテーパ状であるテーパ面５６を含む。
可動子５０が原位置Ｘ０にあるとき、可動子５０の外周面のうちテーパ状の先端領域（テーパ面５６）の境界を示す基準点５５は筒状ガイド３０の径方向内側に位置する。

第１固定子１０の第１ヨーク１４は、例えば鉄であってもよい磁性体によって形成され、第２固定子２０とともにコイル３を取り囲むように配置される。第１ヨーク１４は、コイル３の外周側で当接部１２において第２固定子２０と当接してもよい。
第１ヨーク１４は、筒状ガイド３０を受け入れるための第１貫通穴１５を有する。第１貫通穴１５は、ソレノイドアクチュエータ１の中心軸Ｏと同心の円形穴であってもよい。

第１ヨーク１４の第１貫通穴１５の内壁は、図１に示すように、筒状ガイド３０の外周面と接触する接触領域１５ａと、筒状ガイド３０の外周面と接触しない非接触領域１５ｂとを含む。非接触領域１５ｂは、軸方向において接触領域１５ａと隣り合う。非接触領域１５ｂは、軸方向において、接触領域１５ａを挟んで第２固定子２０とは反対側に位置する。

幾つかの実施形態では、第１貫通穴１５の内径は、接触領域１５ａと非接触領域１５ｂとで同一である。すなわち、第１貫通穴１５の内壁には、第１ヨーク１４に対する筒状ガイド３０の軸方向位置を規制してしまう段差が設けられていない。
このため、第２固定子２０に対する筒状ガイド３０の軸方向の位置決めを第１貫通穴１５の内壁の段差が阻害してしまうことがない。よって、第１ヨーク１４への筒状ガイド３０の組付けに際し、筒状ガイド３０の先端３１の軸方向位置の調整を適切に行うことが可能となり、エアギャップ１１を高精度に管理することが容易になる。

幾つかの実施形態では、第２固定子２０は、図１及び図２に示すように、第２ヨーク２４と、第２ヨーク２４の内周側に固定される第２プレス部品４０と、を含む。

第２ヨーク２４は、例えば鉄であってもよい磁性体によって形成され、第１固定子１０とともにコイル３を取り囲むように配置される。第２ヨーク２４は、コイル３の外周側で当接部１２において第１固定子１０と当接してもよい。
第２ヨーク２４は、第２プレス部品４０を受け入れるための第２貫通穴２５を有する。第２貫通穴２５は、ソレノイドアクチュエータ１の中心軸Ｏと同心の円形穴であってもよい。

図１に示す例示的な実施形態では、第２プレス部品４０は、円筒部４１と、肩部４２とを含むプレス成形品である。

図１に示す実施形態のように、第２固定子２０のうちエアギャップ１１に直接関係する第２プレス部品４０を第２ヨーク２４とは別に設けることで、第２固定子２０全体が一体物で構成される場合に比べて、エアギャップ１１をより高精度に管理しやすくなる。
例えば、第１ヨーク１４への筒状ガイド３０の組付けに際して、第２固定子２０の基準面２２（すなわち、第２ヨーク２４のうち第１固定子１０とは反対側の軸方向端面２２）を基準として筒状ガイド３０の先端３１の位置を調整する場合について考える。この場合、第２ヨーク２４の軸方向端面２２に対して筒状ガイド３０の先端３１の軸方向位置を調整した後、第２ヨーク２４への第２プレス部品４０の組付けに際して第２ヨーク２４の軸方向端面２２に対して第２プレス部品４０を軸方向に位置合わせしてもよい。それにより、エアギャップ１１に実質的に影響を与えるのは、第２固定子２０のうち第２プレス部品４０の寸法（第２ヨーク２４の基準面２２からエアギャップ１１までの第２プレス部品４０の軸方向寸法）のみとなり、高精度なエアギャップ１１を容易に形成できる。

図２に示す例示的な実施形態では、第２プレス部品４０の円筒部４１の先端部分は凸状の湾曲面４４と、テーパ面４６とを含む。
円筒部４１の頂点４５は、第２プレス部品４０のうち、軸方向において、第１固定子１０に最も近い部位である。湾曲面４４は、頂点４５において、テーパ面４６に接続される。第２固定子２０の先端２１は、径方向内側に位置する湾曲面４４と、径方向外側に位置するテーパ面４６とを含む円筒部４１の先端部分によって形成される。

湾曲面４４は、例えば、第２プレス部品４０の絞り加工に起因しただれ（shear droop）によって形成してもよい。また、テーパ面４６は、例えば、抜き打ち加工に起因した破断面を面取りすることで形成してもよい。
湾曲面４４及びテーパ面４６の形成方法については、後で詳述する。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、第２プレス部品４０は、第２ヨーク２４から第１固定子１０側に突出するように設けられる。
すなわち、第２プレス部品４０の円筒部４１が形成する第２固定子２０の先端２１は、軸方向において、第２ヨーク２４の先端と第１固定子１０との間に位置する。

ソレノイドアクチュエータには、例えばリニアソレノイドのように、電流に対する吸引力の変化がリニアな特性を持つことが望ましいものがある。このリニア特性を実現するためには、コイルへの通電時における原位置からの可動子の移動方向の下流側に配置される第２固定子の先端はエアギャップに向かって先細状とするのが有利である。
この点、上述のように、エアギャップ１１を形成する第２プレス部品４０を第２ヨーク２４から軸方向に突出させることで、第２ヨーク２４及び第２プレス部品４０によって形成される第２固定子２０の全体形状を前述の先細状に近づけることができる。

図２に示す実施形態では、第２プレス部品４０は、軸方向において第１固定子１０に向かって厚さが減少する。すなわち、第２プレス部品４０の先端部分は、第１固定子１０に近づくにつれて厚さが減少する。
これにより、第２プレス部品４０が第２ヨーク２４から軸方向に突出する構成と相まって、第２固定子２０の全体形状を前述の先細状により一層近づけることができる。なお、図２に示す例では、第２プレス部品４０の上記厚さ分布は、湾曲面４４及びテーパ面４６によって実現される。

なお、第２プレス部品４０の厚さ減少の開始点Ｐ１は、第２ヨーク２４の先端よりも第１固定子１０側に位置してもよい。すなわち、第２プレス部品４０は、第２ヨーク２４の先端よりも第１固定子１０側の軸方向位置から第１固定子１０に向かって厚さが減少してもよい。
図２に示す例では、湾曲面４４の軸方向範囲がテーパ面４６よりも広く、第２プレス部品４０の厚さ減少の開始点Ｐ１は、湾曲面４４の頂点４５とは反対側の端である。他の実施形態では、テーパ面４６の軸方向範囲が湾曲面４４よりも広く、第２プレス部品４０の厚さ減少の開始点Ｐ１は、テーパ面４６の頂点４５とは反対側の端である。

第２ヨーク２４の先端を境として第２ヨーク２４の厚さがゼロとなることで第２固定子２０全体としての厚さが第１固定子１０に向かって減少する。さらに、上述のように、第２ヨーク２４の先端よりも第１固定子１０側においても、第２プレス部品４０の厚さの減少によって、第２固定子２０全体としての厚さが第１固定子１０に向かって減少する。
よって、第２ヨーク２４及び第２プレス部品４０によって形成される第２固定子２０の全体形状を前述の先細状により一層近づけることができる。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、第２ヨーク２４は、エアギャップ１１に向かって厚さｔが減少する。すなわち、第２ヨーク２４は、エアギャップ１１側の先端領域に、エアギャップ１１に向かって厚さｔが減少する先細部２６を有する。
ここで、第２ヨーク２４の厚さｔとは、第２ヨーク２４の径方向における寸法である。

このように、エアギャップ１１に近づくにつれて減少する厚さ分布を第２ヨーク２４が有することで、第２プレス部品４０が第２ヨーク２４から第１固定子１０側に突出する構成と相まって、第２固定子２０の全体形状を前述の先細状により一層近づけることができる。

第２ヨーク２４は、プレス成形によって形成可能である。すなわち、第２プレス部品４０だけでなく、第２ヨーク２４もプレス部品によって構成してもよい。
第２プレス部品４０とともに第２固定子２０を構成する第２ヨーク２４もプレス部品により形成されることで、専ら切削加工により先細状の第２固定子２０を得る場合に比べてソレノイドアクチュエータ１の製造コストをより一層低減できる。

コイル３への通電時、上記構成の第１固定子１０及び第２固定子２０によりコイル３の周りに形成される磁路４に磁束が流れる（図２の矢印参照）。
その結果、可動子５０は、図１の矢印Ｂで示すように、第１固定子１０の径方向内側の原位置から、第２固定子２０側に軸方向に移動する。第２固定子２０は、コイル３への通電時に軸方向に接近してくる可動子５０を受け容れるためのキャビティ２８を第２固定子２０の径方向内側に形成する。図１に示す実施形態では、キャビティ２８は、第２固定子２０のうち第２プレス部品４０によって画定される。

幾つかの実施形態では、可動子５０は、図１に示すように、ソレノイドアクチュエータ１の出力軸であるシャフト５４の端部に設けられるプランジャ５２である。
プランジャ５２は、シャフト５４が圧入される貫通穴を有する。シャフト５４は、シャフト５４の軸芯とプランジャ５２の軸芯とが一致するように、プランジャ５２の貫通穴に圧入される。

可動子５０としてのプランジャ５２は、例えば鉄であってもよい磁性体により形成され、シャフト５４の外周側に取り付けられる。
プランジャ５２の直径は、シャフト５４の直径よりも大きく、第１固定子１０の筒状ガイド３０の内径よりも小さい。また、プランジャ５２の直径は、第２固定子２０によって形成されるキャビティ２８の直径よりも小さい。

コイル３が非励磁状態であるとき、不図示のスプリングによってシャフト５４は矢印Ｂとは反対方向に付勢され、可動子５０としてのプランジャ５２は第１固定子１０（筒状ガイド３０）の径方向内側に位置する。このとき、プランジャ５２は、実質的に筒状ガイド３０の径方向内側に位置していればよく、プランジャ５２の端部が、第１固定子１０（筒状ガイド３０）から第２固定子２０側に突出していてもよい。
これに対し、コイル３への通電時、可動子５０としてのプランジャ５２は第２固定子２０の径方向内側に形成されるキャビティ２８に侵入する。このとき、プランジャ５２は、少なくとも一部がキャビティ２８内に位置していればよく、プランジャ５２の残りの部分が、キャビティ２８から第１固定子１０側に突出していてもよい。

上記構成のプランジャ５２が固定されるシャフト５４は、第２固定子２０を貫通してソレノイドアクチュエータ１の外部へと延びる。シャフト５４は、ソレノイドアクチュエータ１の作動によって矢印Ｂの方向へと移動し、不図示の外部機器にソレノイドアクチュエータ１の駆動力を伝達する。
ソレノイドアクチュエータ１によって駆動される外部機器は特に限定されないが、例えば、車両のエンジンの吸気バルブや排気バルブのバルブタイミングを油圧によって制御するスプールであってもよい。

シャフト５４は、軸受によって第２固定子２０側に摺動可能に支持されてもよい。
図１に示す実施形態では、第２固定子２０の一部を構成する第２プレス部品４０のうち径方向内側の部位が軸受部５３として機能し、シャフト５４は第２プレス部品４０の軸受部５３によって摺動自在に支持される。

続けて、図３Ａ～図３Ｄを参照して、上記構成のソレノイドアクチュエータ１の製造方法について述べる。

図３Ａ～図３Ｄは、一実施形態に係るソレノイドアクチュエータ１の製造方法の一部の工程を示す図である。

はじめに、第１ヨーク１４と、第２固定子２０の一部である第２ヨーク２４とをコイル３の周りに配置しておく（図３Ａ参照）。そして、第２ヨーク２４の基準面２２に対して筒状ガイド３０を軸方向に位置決めする。

筒状ガイド３０の位置決めに際して、治具１２０を用いて、基準面２２に対して筒状ガイド３０の先端３１が所望の軸方向位置に存在する状態を実現してもよい。
図３Ａに示す実施形態では、第１ヨーク１４の第１貫通穴１５に対する筒状ガイド３０の挿入に先立って、筒状ガイド３０の位置決め用の治具１２０を予め設置しておく。
治具１２０は、平坦面１００および略円筒形状の凸部１２２を有する。凸部１２２は、平坦面１００の内周側に位置し、平坦面１００から上方に突出して設けられる。治具１２０は、治具１２０の平坦面１００が第２ヨーク２４の基準面２２に接触し、かつ、治具１２０の凸部１２２が第２ヨーク２４の内周側に位置するように設置される。このとき、治具１２０の凸部１２２の上端面１２４は、第２ヨーク２４の基準面２２に対して、平坦面１００からの凸部１２２の突出量だけ高い位置に存在する。
この後、図３Ａに示すように、第２ヨーク２４とは反対側から第１ヨーク１４の第１貫通穴１５に筒状ガイド３０を挿入する。筒状ガイド３０の先端３１が治具１２０の凸部１２２の上端面１２４に接触したとき、図３Ｂに示すように、筒状ガイド３０の挿入を停止する。
こうして、第２固定子２０の一部を構成する第２ヨーク２４の基準面２２に対して筒状ガイド３０が軸方向に位置決めされる。

位置決めされた筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４に対して不動となるように、第１ヨーク１４の内周側に固定される。
第１ヨーク１４に対する筒状ガイド３０の固定は、圧入または溶接により行うことができる。筒状ガイド３０を第１ヨーク１４の第１貫通穴１５に圧入する場合、上述した筒状ガイド３０の位置決めと、第１ヨーク１４に対する筒状ガイド３０の固定とが同時に実施される。これに対し、第１ヨーク１４に対して第１円筒部材３０を溶接で固定する場合、第１円筒部材３０の位置決めの後、第１ヨーク１４に対する第１円筒部材３０の固定が実施される。

次に、図３Ｃに示すように、第２固定子２０の一部を構成する第２プレス部品４０を、第２ヨーク２４の第２貫通穴２５に挿入し、第２ヨーク２４に対して第２プレス部品４０を位置決め及び固定する。
具体的には、第２プレス部品４０は、第１固定子１０に向かって軸方向に第２ヨーク２４から突出するように、第２ヨーク２４の内周側に取り付けられる。

ここで、第２プレス部品４０の位置決めに際して、治具１３０を用いて、第２ヨーク２４の基準面２２に対して第２プレス部品４０の先端部分（すなわち、第２固定子２０の先端２１）が所望の軸方向位置に存在する状態を実現してもよい。
治具１３０は、平坦面１３２と、平坦面１３２によって取り囲まれた凹部１３４を有する。凹部１３４の深さは、第２プレス部品４０の軸受部５３を受け入れ可能な寸法に設定される。治具１３０は、治具１３０の平坦面１３２が、第２ヨーク２４の基準面２２、および、第２プレス部品４０の肩部４２に接触するように設置される。
このように治具１３０の平坦面１３２に、第２ヨーク２４の基準面２２と、第２プレス部品４０の肩部４２とを接触させることで、第２ヨーク２４に対して第２プレス部品４０の先端部分（すなわち、第２固定子２０の先端２１）が軸方向に位置決めされる。

こうして位置決めされた第２プレス部品４０は、第２ヨーク２４に対して不動となるように、第２ヨーク２４の内周側に固定される。その結果、第１固定子１０（第１ヨーク１４及び筒状ガイド３０）と、第２固定子２０（第２ヨーク２４及び第２プレス部品４０）とにより、コイル３の周りに磁路４（図３参照）が形成される。
第２ヨーク２４に対する第２プレス部品４０の固定は、圧入または溶接により行うことができる。筒状ガイド３０を第１ヨーク１４の第１貫通穴１５に圧入する場合、上述した筒状ガイド３０の位置決めと、第１ヨーク１４に対する筒状ガイド３０の固定とが同時に実施される。

その後、図３Ｄに示すように、第１固定子１０および第２固定子２０に対して、可動子５０としてのプランジャ５２を組み付ける。
なお、この段階での可動子５０（プランジャ５２）の軸方向位置は特に限定されない。可動子５０（プランジャ５２）は、不図示のスプリングを組み付けることで、第１固定子１０（筒状ガイド３０）の径方向内側の原位置に位置するように取り付けられてもよい。
また、図３Ｄに示す例では、第２固定子２０の第２プレス部品４０によってシャフト５４を摺動自在に支持している。

最後に、第１固定子１０及び第２固定子２０を不図示の樹脂モールドで一体的に成形し、ソレノイドアクチュエータ１を得ることができる。

図３Ａ～図３Ｄを参照して説明した上述の方法によれば、第１ヨーク１４への筒状ガイド３０の組付けに際して、第２固定子２０の基準面２２に対して筒状ガイド３０の軸方向の位置決めを行うことで、エアギャップ１１に影響を与える関係部品を減らすことができる。これにより、エアギャップ１１を高精度に管理することが可能となり、吸引特性に優れたソレノイドアクチュエータ１を安価に実現できる。

次に、第２固定子２０を構成する第２プレス部品４０及び第２ヨーク２４の加工方法について述べる。

図４Ａ～図４Ｃは、一実施形態に係る第２プレス部品４０の加工手順を示す図である。
最初に、図４Ａに示すように、板状の磁性材２００に対して絞り加工により凹部２０２を形成する。具体的には、ダイ３００上に載置した磁性材２００に対してパンチ３０２を下降させる。パンチ３０２は、磁性材２００を押圧しながら、ダイ３００の空洞部へと侵入していく。この際、ダイ３００の空洞部の周辺の磁性材２００が空洞部内へと引き込まれ、凹部２０２が形成される。凹部２０２は、完成後の第２プレス部品４０の円筒部４１が画定するキャビティ２８に相当する。
次に、図４Ｂに示すように、凹部２０２の外周縁に沿った打ち抜き加工を行い、凹部２０２を有する磁性筒２１０を磁性材２００の他の部分から分離する。具体的には、ダイ３１０上に載置した絞り加工後の磁性材２００に対してパンチ３１２を下降させる。ダイ３１０は、図４Ａに示すダイ３００よりも内径が大きく、磁性筒２１０の外周面との間に僅かなクリアランスＣが形成される。パンチ３１２は、ダイ３１０の内径に略一致する外径を有し、図４Ａに示すパンチ３０２よりも外径が大きい。ダイ３１０とパンチ３１２とによって、凹部２０２の外周縁において破断されて、破断面２１２が形成される。
続けて、図４Ｃに示すように、必要に応じて、磁性筒２１０の破断面２１２の面取りを行う。これにより、凸状の湾曲面４４とテーパ面４６とが頂点４５において接続された円筒部４１が形成される。湾曲面４４は、図４Ａに示す絞り加工の際に磁性筒２１０の凹部２０２の内周縁に生じるだれ（shear droop）に起因する。テーパ面４６は、破断面２１２の面取り加工に起因する。この後、肩部４２及び軸受部５３が形成され、第２プレス部品４０が完成する。

絞り加工におけるだれ（shear droop）に起因した湾曲面４４は、第１固定子１０に近づくにつれて径方向外側に向かって湾曲し、第１固定子１０に近づくにつれて減少する第２プレス部品４０の厚さ分布の実現に寄与する。
こうして、低コストであるプレス成形によって第２プレス部品４０の上述した厚さ分布の実現が可能となり、第２プレス部品４０が第２ヨーク２４から軸方向に突出する構成と相まって、第２固定子２０の全体形状を前述の先細状により一層近づけることができる。また、上記図４Ａ～図４Ｃに示す例では、順送プレスを用いた第２プレス部品４０の加工が可能であり、第２プレス部品４０の製造コストをさらに低減できる。

第２プレス部品４０と同様に、第２ヨーク２４もプレス成形によって作製してもよい。
例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示した手順と同様に、磁性体により構成されるヨーク材に絞り加工を施して凹部を形成し、凹部の外周縁に沿った打ち抜き加工により、外周縁を残して凹部をヨーク材から除去し、軸方向において第１固定子１０に向かって厚さが減少する第２ヨーク２４を得てもよい。
こうして、低コストであるプレス成形によって第２ヨーク２４の上述した厚さ分布の実現が可能となり、第２プレス部品４０が第２ヨーク２４から軸方向に突出する構成と相まって、第２固定子２０の全体形状を前述の先細状により一層近づけることができる。

以上述べたソレノイドアクチュエータ１の具体的な構造例について、図５を参照して説明する。

図５は、一実施形態に係るソレノイドアクチュエータを示す断面図である。
同図に示すように、ソレノイドアクチュエータ１は、コイル３と、第１固定子１０及び第２固定子２０と、可動子５０（プランジャ５２）とを含む。
コイル３は、銅又は銅合金等の導体により構成される線材をボビン６０に巻き回して形成される。ボビン６０は、第１固定子１０及び第２固定子２０に実質的に囲まれる。しかし、第１固定子１０（第１ヨーク１４）には一部の周方向範囲において切欠きが設けられており、第１ヨーク１４の切欠きにおいてボビン６０のターミナル保持部６２が露出する。ボビン６０のターミナル保持部６２は、ターミナル６４の基端部が埋設される。ターミナル６４は、ボビン６０の内部においてコイル３を構成する線材と電気的に接続される。
また、ソレノイドアクチュエータ１では、コイル３及びボビン６０と、第１固定子１０及び第２固定子２０とが、樹脂モールド７０に一体的に成形されて、樹脂モールド７０に埋設される。なお、ターミナル６４は、ボビン６０のターミナル保持部６２から樹脂モールド７０を貫通し、樹脂モールド７０に設けられた凹部７２に突出しており、凹部７２に嵌合する外部端子と電気的に接続可能となっている。
なお、樹脂モールド７０は、原位置にある可動子５０（プランジャ５２）の後端５１に接触する凸部（不図示）を有していてもよい。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ ソレノイドアクチュエータ
３ コイル
４ 磁路
１０ 第１固定子
１１ エアギャップ
２０ 第２固定子
２４ 第２ヨーク
２８ キャビティ
４０ 第２プレス部品
４１ 円筒部
４２ 肩部
４４ 湾曲面
５０ 可動子
２００ 磁性材
２１０ 磁性筒
２１２ 破断面

Claims (8)

1. コイルと、
   前記コイルの周りに磁路を形成するように、軸方向においてエアギャップを隔てて配置される第１固定子及び第２固定子と、
   前記コイルへの通電によって生じる磁力により、前記第１固定子の径方向内側の原位置から前記第２固定子に向かって前記軸方向に移動するように構成された可動子と、
   を備え、
   前記第２固定子は、
   第２ヨークと、
   磁性体により形成されるとともに、前記第１固定子に向かって前記軸方向に前記第２ヨークから突出するように前記第２ヨークの内周側に設けられた第２プレス部品と、
   を含む
   ソレノイドアクチュエータ。
2. 前記第２プレス部品は、前記軸方向において前記第１固定子に向かって厚さが減少する
   請求項１に記載のソレノイドアクチュエータ。
3. 前記第２プレス部品は、前記第２ヨークの先端よりも前記第１固定子側の軸方向位置から前記第１固定子に向かって前記厚さが減少する
   請求項２に記載のソレノイドアクチュエータ。
4. 前記第２ヨークは、前記軸方向において前記第１固定子に向かって厚さが減少する
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のソレノイドアクチュエータ。
5. 前記第２ヨークは、プレス部品によって形成される
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のソレノイドアクチュエータ。
6. コイルと、
   前記コイルの周りに磁路を形成するように、軸方向においてエアギャップを隔てて配置される第１固定子及び第２固定子と、
   前記コイルへの通電によって生じる磁力により、前記第１固定子の径方向内側の原位置から前記第２固定子に向かって前記軸方向に移動するように構成された可動子と、
   を備えるソレノイドアクチュエータの製造方法であって、
   前記第１固定子に向かって前記軸方向に第２ヨークから突出するように前記第２ヨークの内周側に磁性体製の第２プレス部品を取り付けることで前記第２固定子を形成する
   ソレノイドアクチュエータの製造方法。
7. 絞り加工により磁性材に凹部を形成し、
   前記凹部の外周縁に沿った打ち抜き加工により、前記磁性材から前記凹部を有する磁性筒を分離し、
   前記打ち抜き加工における前記磁性筒の前記凹部の前記外周縁の破断面に対して面取り加工を施すことで、前記可動子を受け容れるためのキャビティとしての前記凹部を有し、且つ、前記軸方向において前記第１固定子に向かって厚さが減少する前記第２プレス部品を得る
   請求項６に記載のソレノイドアクチュエータの製造方法。
8. 絞り加工によりヨーク材に凹部を形成し、
   前記凹部の外周縁に沿った打ち抜き加工により、前記外周縁を残して前記凹部を前記ヨーク材から除去し、前記軸方向において前記第１固定子に向かって厚さが減少する前記第２ヨークを得る
   請求項６又は７に記載のソレノイドアクチュエータの製造方法。

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