JP2023173951A - ソレノイドアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】固定子と可動子との間で効率的に磁束を受け渡すことが可能なソレノイドアクチュエータを提供する。【解決手段】ソレノイドアクチュエータ１は、コイル３と、第１ヨーク１４、および、第１ヨーク１４の内周側に固定される筒状ガイド３０を含む第１固定子１０と、コイル３の周りに第１固定子１０とともに磁路４を形成するように、軸方向において第１固定子１０に対向して配置される第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。筒状ガイド３０は、第１ヨーク１４の内周面に接して設けられる磁性筒３２と、磁性筒３２の内周面を覆う非磁性層３４と、を含む。磁性筒３２と第２固定子２０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との最小距離ｄ２よりも大きい。【選択図】図２

Description

本開示は、ソレノイドアクチュエータに関する。

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、ソレノイドアクチュエータは、コンパクト性を損なわずに高い推力を実現することが求められる。そのため、固定子と可動子との間で効率的に磁束を受け渡すことができるように、固定子や可動子の形状を改善することが望まれる。
この点、特許文献１では、フラットな吸引特性の実現を目的とした可動子および第１固定子の外形の工夫が提案されているが、固定子と可動子との間での磁束の受け渡しの効率化の観点から改善の余地が残されている。

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、固定子と可動子との間で効率的に磁束を受け渡すことが可能なソレノイドアクチュエータを提供することを目的とする。

［１］本発明の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、
第１ヨーク、および、第１ヨークの内周側に固定される筒状ガイドを含む第１固定子と、
コイルの周りに第１固定子とともに磁路を形成するように、軸方向において第１固定子に対向して配置される第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、
筒状ガイドは、
第１ヨークの内周面に接して設けられる磁性筒と、
磁性筒の内周面を覆う非磁性層と、
を含み、
筒状ガイドの磁性筒と第２固定子との間の最小距離ｄ１は、原位置における可動子と第２固定子との最小距離ｄ２よりも大きい。

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］の構成において、
筒状ガイドは、第１ヨークの先端位置を越えて第２固定子側へ軸方向に延在する。

［３］幾つかの実施形態では、上記［１］又は［２］の構成において、
可動子は、原位置において、筒状ガイドの先端位置を越えて第２固定子側へ軸方向に延在する。

［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、
可動子の先端部は、原位置において、軸方向に関して第２固定子とオーバーラップする。

［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、
筒状ガイドは、原位置における可動子の後端まで、または、可動子の後端を越えて第２固定子とは反対側へと軸方向に延在する。

［６］幾つかの実施形態では、上記［１］～［５］の何れかの構成において、
第１ヨークは、筒状ガイドが圧入される第１貫通穴を有し、
第１貫通穴の内壁は、
磁性筒の外周面との接触領域と、
軸方向において接触領域を挟んで第２固定子とは反対側において接触領域の隣に位置する非接触領域と、
を含み、
第１貫通穴の径は、接触領域と非接触領域とで同一である。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、原位置にある可動子と第１ヨーク又は第２固定子との間で受け渡される磁束を増大させ、原位置における可動子と第１ヨーク及び第２固定子との磁気の受け渡しを効果的に行うことが可能となる。これにより、コンパクトかつ高推力のソレノイドアクチュエータを実現できる。

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り、可動子が原位置にある状態を示す。 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り、可動子が中間位置にある状態を示す。 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り、可動子が最大ストローク位置にある状態を示す。 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。

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。

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円筒部材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円筒部材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円筒部材４０は、第１固定子１０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を有する。
他の実施形態では、第２固定子２０全体が一体物で構成される。

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円筒部材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円筒部材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円筒部材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円筒部材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円筒部材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。

幾つかの実施形態では、図１に示すように、第２円筒部材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円筒部材４０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の先端を越えて第１固定子１０側に位置する。

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円筒部材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円筒部材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１に示す例示的な実施形態では、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円筒部材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。

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。
その結果、可動子５０は、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円筒部材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円筒部材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円筒部材４０の軸受部５３によって摺動自在に支持される。

図２～図４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。
なお、図２は、原位置に可動子５０が存在するコイル３の非励磁状態を示している。ここで、可動子５０の原位置は、可動子５０の端面の位置座標Ｘを用いてＸ＝０として表され、ソレノイドアクチュエータ１のストローク量がゼロであるストローク開始位置と言い換えることができる。
これに対し、図３は、原位置を基準としてストローク量Ｘ１だけ可動子５０が移動した状態を示し、可動子５０の端面の位置座標Ｘは中間位置Ｘ１である。同様に、図４は、原位置を基準として最大ストローク量Ｘ２だけ可動子５０が移動した状態を示し、可動子５０の端面の位置座標Ｘは最大ストローク位置Ｘ２（＞Ｘ１）である。

幾つかの実施形態では、図２～図４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～図４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円筒部材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円筒部材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。

ここで、磁性筒３２と可動子５０との間の磁気受け渡し面積の増大のためには、筒状ガイド３０は可能な限り長くすることが有利である。他方、原位置における可動子５０を通過する磁束を確保するためには、上述したｄ１＞ｄ２の関係が成立するように筒状ガイド３０の先端位置に制約を課すことが望ましい。
この点、図１を参照して上述した実施形態のように、第１ヨーク１４の第１貫通穴１５の内壁のうち筒状ガイド３０（磁性筒３２）の外周面との接触領域１５ａと非接触領域１５ｂとで第１貫通穴１５の径を同一にすることで、筒状ガイド３０の先端３１の位置を高精度に調整することが可能となる。よって、ｄ１＞ｄ２の関係を満たす限度で、筒状ガイド３０を十分に長くすることができ、磁性筒３２と可動子５０との間の磁気受け渡し面積の確保と、原位置における可動子５０を通過する磁束の増大とを両立できる。

幾つかの実施形態では、図２～図４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円筒部材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円筒部材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（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円筒部材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～図４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となる先端領域（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し、原位置における可動子５０と第２固定子２０との最小距離ｄ２は、図２に示すように、可動子５０の先端面５７の外周縁と第２円筒部材４０との間の距離である。
可動子５０が中間位置Ｘ１にあるとき、可動子５０の外周面上の基準点５５の軸方向位置は、筒状ガイド３０の先端位置と略一致しており、可動子５０と第２固定子２０との最小距離ｄ２’は、図３に示すように、第２円筒部材４０と可動子５０のテーパ面５６との間の距離である。
可動子５０が最大ストローク位置Ｘ２にあるとき、可動子５０の外周面のうちテーパ状となる先端領域の境界を示す基準点５５は第２固定子２０（第２円筒部材４０）が形成するキャビティ２８内に存在する。このとき、可動子５０と第２固定子２０との最小距離ｄ２’’は、図４に示すように、可動子５０の外周面のうち基準点５５よりも後方の領域と第２円筒部材４０との間の距離である。
なお、可動子５０と第２固定子２０との最小距離は、可動子５０のストローク量の増加に伴い減少し、ｄ２＞ｄ２’＞ｄ２’’の関係が成立する。

可動子５０が原位置（Ｘ＝０）にあるとき、図２に示すように、可動子５０と第２円筒部材４０との間の磁気受け渡し面積は、筒状ガイド３０と可動子５０との間の磁気受け渡し面積に比べて小さい。さらに、可動子５０と第２円筒部材４０との間の磁気ギャップ（距離ｄ２）は、筒状ガイド３０と可動子５０との間の磁気ギャップ（径方向隙間ｔｒ及び非磁性層３４の厚さの合計）よりも大きい。このため、可動子５０が原位置（Ｘ＝０）にあるとき、磁路全体の磁気抵抗のうち大部分を占める可動子５０と第２円筒部材４０との間の磁気ギャップが磁路を流れる磁束を制限しており、コイル３への通電時に磁路を流れる磁束は相対的に少ない。
可動子５０が中間位置Ｘ１まで移動すると、図２に示した原位置（Ｘ＝０）の場合に比べて、可動子５０のキャビティ２８への侵入長さが増えることから、可動子５０と第２固定子２０（第２円筒部材４０）との間の磁気受け渡し面積は増加し、磁路４を流れる磁束は増加する。なお、図２に示した原位置（Ｘ＝０）の場合に比べて、筒状ガイド３０と可動子５０との軸方向のオーバーラップ長さの減少に起因して筒状ガイド３０と可動子５０との間の磁気受け渡し面積は減少する。しかし、上述のとおり、原位置（Ｘ＝０）において磁路全体の磁気抵抗の大部分を占めていた可動子５０と第２円筒部材４０との間の磁気ギャップの磁気抵抗が低下するから、磁路４を流れる磁束は全体として増加する。
可動子５０が最大ストローク位置Ｘ２まで移動すると、図３に示した中間位置Ｘ１の場合に比べて、可動子５０のキャビティ２８への侵入長さがさらに増えることから、可動子５０と第２固定子２０（第２円筒部材４０）との間の磁気受け渡し面積は増加し、磁路４を流れる磁束はさらに増加する。

ここで、可動子５０が原位置（Ｘ＝０）から最大ストローク位置（Ｘ＝Ｘ２）に向かって移動するにつれて、キャビティ２８への可動子５０の侵入長さが増大する。このため、可動子５０のストローク量の増加に伴い、可動子５０から第２固定子２０（第２円筒部材４０）に向かう磁束ベクトルの径方向成分が増加して軸方向成分が減少し、ソレノイドアクチュエータの推力が低下してしまう場合がある。
この点、上述したように、図２～図４に示した実施形態では、可動子５０（プランジャ５２）の外周面にはテーパ面５６が形成されているため、ストローク量の増加に伴い、可動子５０の外周面が第２固定子２０（第２円筒部材４０）の内周面に近づく。その結果、推力の低下を抑制することができる。

続いて、ソレノイドアクチュエータ１の具体的な構造例に関して図５を参照して説明する。
なお、以下では、図１～図４を参照して上述した特徴については説明を省略する。

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
１４ 第１ヨーク
２０ 第２固定子
２４ 第２ヨーク
２６ 先細部
２８ キャビティ
３０ 筒状ガイド
３２ 磁性筒
３４ 非磁性層
４０ 第２円筒部材
５０ 可動子
Ｘ０ 原位置

Claims (6)

1. コイルと、
   第１ヨーク、および、前記第１ヨークの内周側に固定される筒状ガイドを含む第１固定子と、
   前記コイルの周りに前記第１固定子とともに磁路を形成するように、軸方向において前記第１固定子に対向して配置される第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、
   前記筒状ガイドは、
   前記第１ヨークの内周面に接して設けられる磁性筒と、
   前記磁性筒の内周面を覆う非磁性層と、
   を含み、
   前記筒状ガイドの前記磁性筒と前記第２固定子との間の最小距離ｄ１は、前記原位置における前記可動子と前記第２固定子との最小距離ｄ２よりも大きい
   ソレノイドアクチュエータ。
2. 前記筒状ガイドは、前記第１ヨークの先端位置を越えて前記第２固定子側へ前記軸方向に延在する
   請求項１に記載のソレノイドアクチュエータ。
3. 前記可動子は、前記原位置において、前記筒状ガイドの先端位置を越えて前記第２固定子側へ前記軸方向に延在する
   請求項１又は２に記載のソレノイドアクチュエータ。
4. 前記可動子の先端部は、前記原位置において、前記軸方向に関して前記第２固定子とオーバーラップする
   請求項１又は２に記載のソレノイドアクチュエータ。
5. 前記筒状ガイドは、前記原位置における前記可動子の後端まで、または、前記可動子の前記後端を越えて前記第２固定子とは反対側へと前記軸方向に延在する
   請求項１又は２に記載のソレノイドアクチュエータ。
6. 前記第１ヨークは、前記筒状ガイドが圧入される第１貫通穴を有し、
   前記第１貫通穴の内壁は、
   前記磁性筒の外周面との接触領域と、
   前記軸方向において前記接触領域を挟んで前記第２固定子とは反対側において前記接触領域の隣に位置する非接触領域と、
   を含み、
   前記第１貫通穴の径は、前記接触領域と前記非接触領域とで同一である
   請求項１又は２に記載のソレノイドアクチュエータ。

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