JP2589561B2 - チューブ型電磁石における可動鉄心 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は可動鉄心がそれの進退方向を案内するよう
にしたパイプの中に収められている構造のチューブ型電
磁石に関し、詳しくはそのようなチューブ型電磁石にお
ける可動鉄心に関する。

〔従来の技術〕

この種の電磁石においては、可動鉄心はその外周面が
パイプの内面に接触しながら進退するようになってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

可動鉄心が上記のような状態で進退すると、その進退
軌跡は安定する。しかし、その接触による摩擦力が可動
鉄心の動きを阻害する為、可動鉄心の進退の応答速度が
遅くなったり、比例制御弁の場合には、一定電流値での
前進時停止位置と進退時停止位置とに大きな相違量が生
じたりする問題点があった。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、可動鉄心の進退がパイプによっ
て安定に案内され、しかもそのようなものであっても、
パイプの内面に対する可動鉄心の摩擦力を著しく小さく
できるようにしたチューブ型電磁石における可動鉄心を
提供することである。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明は前記請求の範囲
記載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次
の通りである。

〔作用〕

コイルに通電すると、それによって生ずる磁力によっ
て、可動鉄心は固定鉄心に向け吸引され、移動する。そ
の移動の場合、可動鉄心はその外周の凸部がパイプの内
面に接触して移動する。従って可動鉄心の移動の軌跡は
安定する。また接触による摩擦力は小さく、可動鉄心は
軽快に移動する。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。第１
図乃至第３図において、本例の電磁弁用電磁石Ａは、周
知の弁本体Ｂに取付けることによって比例制御電磁弁が
形成されるようになっている。上記弁本体Ｂは周知の構
造のもので、１は液路（油路とも呼ばれる）、２はポー
ト、３は第１図において左右方向への移動が自在なスプ
ールで、その移動によって弁の開閉乃至弁の開度の増減
が行なわれる。４はばね座５を介してスプール３に戻し
力を加えるようにしたスプール戻しばねで、スプール３
の左右両側（図面では右側のみを示す）に配設されて常
時はスプール３を第１図に示すような中立位置に位置さ
せるようになっている。次に上記電磁石Ａについて説明
する。この電磁石Ａはパイプ体Ｃを備え、その内部に可
動鉄心を備える故チューブ形電磁石と呼ばれる。該電磁
石は上記パイプ体Ｃと、その周囲に抜差自在に配設され
た環状のコイル体Ｄと、上記パイプ体Ｃの開口部を塞ぐ
と共にコイル体Ｄを固定する為のキャップＥとによって
構成してある。

以下上記パイプ体Ｃについて説明する。７はパイプ体
Ｃにおける固定鉄心で、純鉄、低炭素鋼などの磁性材料
で形成してある。８は固定鉄心７と一体のパイプで、可
動鉄心の収納用の部分である。９はパイプ８における導
磁部で、純鉄、低炭素鋼などの磁性材料で形成してあ
り、一端を非磁性材料例えば銅系統の金属で形成された
磁気遮断部10を介して上記固定鉄心７における水平特性
形成部7bに一体に接続してある。12は固定鉄心７に一材
形成して具備された取付部で、周囲には弁本体Ｂに対す
る螺着用の雄ねじ13が形成してある。14は螺着操作用の
レンチ掛け部である。16はスペーサで、残留磁気防止用
のものであり、非磁性材料（例えば非磁性ステンレス、
黄銅）で形成される。次に18はパイプ８の外周において
前記キャップＥとの対向部に備えさせた連結用の雄ねじ
を示す。次に24はパイプの内部に具備されている可動鉄
心で、純鉄、低炭素鋼等の磁性材料で形成され、非磁性
材料（例えば非磁性ステンレス）で形成された作動力伝
達用のピン25が取付け（圧入又は接着）てある。24aは
液体流通孔である。上記ピン25は固定鉄心７に形成した
透孔7aに貫通され、上記スプール３と対侍するようにな
っている。26は可動鉄心24の外周面に備えさせた凸部
で、可動鉄心24の外周面24bとパイプ８の内面8aとの摩
擦力を減少させる為のものであり、上記外周面の２箇所
に夫々はちまき状に備えてある。またこの凸部26の頂面
26aには非磁性メッキ例えば無電解ニッケルメッキ（ニ
ッケル90〜92％、リン10〜８％）が施されて、パイプ８
の内面8a（導磁部９の内面）との磁気的な吸着力が小さ
くなるようにしてある。尚そのメッキは上記頂面26a以
外の可動鉄心24の表面24bの全域に施してあってもよ
い。第４図に示される上記凸部26の大きさW,Hは、幅Ｗ
は小さい程摩擦力を小さくできるが摩耗による耐久性が
低下する。従って、必要な耐久性が得られる範囲で狭く
（例えば１〜2mm）形成するとよい。高さＨは、凸部26
以外の部分の可動鉄心24の表面24bがパイプ８の内面8a
と接触しないだけの高さがあれば良い。しかし高過ぎる
と上記表面24bと導磁部９の内面との磁気的空隙が大き
くなる為、それらの兼ね合いから、0.05〜0.1mm程度に
定めるとよい。上記メッキの厚みは例えば５〜50μｍに
するとよい。このメッキはパイプ８の内面に施してもよ
い。上記凸部26の形成は、例えば可動鉄心24の周面を旋
削することによって行なう。他の方法としては、上記メ
ッキを凸部26として必要な厚みに形成し、それをもって
凸部26を構成してもよい。上記凸部26のうち最も固定鉄
心７寄りの位置にある凸部26は第１図の拡大図に示され
るように、可動鉄心24が最も固定鉄心７に近接したとき
にも磁気遮断部10には接触しないようにして、一般に耐
摩耗性の低い材料で形成される磁気遮断部10の摩耗を防
止するとよい。上記のような凸部26は、第３図に想像線
で示す如き箇所にも設けて３箇所にしたり、又はそれ以
上であってもよい。次にコイル体Ｄについて説明する。
27はコイル本体を示し、ボビン28にコイル巻線29を巻装
して構成してある。30はリード線を示す。31,32は本体2
7の一端及び他端に沿わせて設けられたヨーク、33は両
ヨーク31,32を磁気的に接続するヨークで、これらはい
ずれも純鉄、低炭素鋼等の磁性材料で形成されており、
これらのヨーク31〜33は外部磁気回路体を構成する。34
は上記本体27、ヨーク31乃至33を一体化させている成形
体で、ケースをも兼ねるものであり、周知の耐熱性の高
い熱硬化又は熱可塑性の注形樹脂が利用してある。尚機
械的強度を高める為、ガラス粉末が混入される場合もあ
る。35はブッシングで、リード線30の引き出し部の保護
用である。

次にキャップＥについて説明する。該キャップＥは凹
状に形成され、37は周側壁、38は底壁を夫々示す。39は
周側壁37の内周面37aにおいて上記パイプ体との対向部
に備えられた雄ねじで、前記雄ねじ18と対応形成してあ
る。37bはコイル体押圧部で、周側壁37の先端部をもっ
て構成してある。40は液体漏れ防止用のパッキンで、Ｏ
リングが用いてある。41はエアー抜き孔で、上記内周面
37aに開口具備させてある。41aはエアー抜き孔41におけ
る外部開口部で、周側壁37の外周面に開口させてある。
底壁38の外面38aに開口させてもよい。45はコイル体Ｄ
とキャップＥにおけるコイル体押圧部37bとの間に介在
させた緩み止部材で、例えば波ワッシャが用いてある。
46は手動操作用のピンで、底壁38に螺合させてあり、自
体に備える操作具嵌合孔46aに操作具（例えばヘクスキ
ー）を嵌合させ、それでもって回すことによって可動鉄
心24に向け進退させ、それを押動させ得るようになって
いる。

次に上記電磁弁の動作は次の通りである。リード線30
を介してコイル巻線29に通電すると、それによって発生
される磁束は可動鉄心24、固定鉄心７、ヨーク31,33,3
2、導磁部９の経路を通る。その結果、可動鉄心24には
固定鉄心７に向けての吸引力が及ぶ。この吸引力によっ
て、固定鉄心７の側に向けて移動する。この移動の場
合、凸部26の頂面26aがパイプ８の内面8aに軽く当接
（上記頂面26aを当接面26aとも呼ぶ）し、可動鉄心24は
上記内面に対する可動鉄心24の外周面24bの位置が安定
した状態で移動する。またこの場合、上記内面8aとは上
記狭幅の頂面が接触するのみで、そこで生ずる摩擦力は
非常に小さいから、可動鉄心24は極めて円滑に移動す
る。上記可動鉄心24の移動力はピン25を介してスプール
３に伝えられ、スプール３を移動させる。一方上記コイ
ル巻線29への通電を断つと上記磁束が消滅する為、可動
鉄心24は、スプール３が戻しばね４によって中立位置に
戻される力により、ピン25を介して第１図に示されるよ
うな位置まで戻される。

次に第５図は上記電磁石Ａの吸引力特性の一例を示す
ものである。前記通電時の可動鉄心24の動作をこの特性
図に基づいて説明する。第５図において斜線はばね負荷
を示し、スプール戻しばね４によってスプール３に加え
られている力である。実線の曲線は本例の、破線の曲線
は従来品の夫々の特性を示す。各曲線は夫々付記した電
流の場合において可動鉄心に加わる吸引力を示す。スト
ロークの0mmは可動鉄心が固定鉄心に最も接近した位
置、ストロークの3mmは中立状態のスプールに可動鉄心2
4のピン25が当接しているときの可動鉄心24の位置であ
る。未通電状態からコイルに電流例えば0.8Aを流すと、
その電流による磁力によって可動鉄心24はばね負荷に抗
して固定鉄心７に向け前進しようとする。この場合凸部
26の頂面26aとパイプ８の内面8aの摩擦力は上記前進に
対し負荷として加わる。この為、可動鉄心24を前進させ
ようとする力は上記磁力から上記摩擦力を差し引いた
力、即ち曲線ａで示される力となる。従って可動鉄心は
この力とばね負荷とが均り合う点ｂ（ストローク1.1m
m）まで前進して停止する（前進時停止位置）。

次に電流を1.0Aに増加する。すると上記の場合と同様
にして、可動鉄心24に加わる力は曲線ｃで示される力と
なり、可動鉄心24は点ｄまで前進して停止する。

次に電流を0.8Aまで減少させる。するとその電流によ
る磁力は減少する為、可動鉄心24はばね負荷によって後
退され始める。この場合、上記摩擦力はその後退に対し
て負荷として加わる。即ちその方向は、電流による磁力
が可動鉄心24を前進させようとする方向と同方向であ
る。この為、可動鉄心24に対してその前進方向に加わる
力は、上記磁力に上記摩擦力を加えた力、即ち曲線ｅで
示される力となる。従って可動鉄心24はこの力とばね負
荷とが均り合う点ｆ（ストローク1.05mm）まで後退して
停止する（後退時停止位置）。

このように、コイルに一定電流例えば0.8Aを流した場
合における可動鉄心24の前進時停止位置ｂと後退時停止
位置ｆとは極めて近い（相違量G1）。尚凸部を有しない
可動鉄心の場合、その外周面とパイプ内周面との摩擦力
が大きい為、上記曲線a,eに対応する曲線は夫々ａ′,
e′となる。従って上記前進時及び後退時停止位置は夫
ｂ′（ストローク1.15mm）、ｆ′（ストローク1.0mm）
となり、両者に大きな相違量G2が生ずる。

以上は比例制御弁を例にとって説明したが、可動鉄心
の吸着状態と解放状態のみとを有する電磁石の場合に
は、両状態間での可動鉄心の移動が摩擦力少なくとも軽
快に行なわれ、高速作動が可能となる。

次に本願の異なる実施例を示す第６、７図について説
明する。これらの図は凸部26eの形態及びその形成手段
の異なる例を示すものである。

本例において凸部26eは可動鉄心の周方向を等分割す
る位置に局所的に設けてあり、また各々はピンを可動鉄
心24eに設けた孔47に止着（例えば圧入、打込、接着）
することによって形成されている。

なお、機能上前図のものと同一又は均等構成と考えら
れる部分には、前図と同一の符号にアルファベットのｅ
を付して重複する説明を省略した。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、可動鉄心24はパイプ
８内にあって、パイプ内面8aにて案内されながら進退す
るものであるから、可動鉄心24の進退軌跡は安定する特
長があり、伝動部材25の進退方向に対応合致させ得る利
点がある。

また上記可動鉄心24の進退どきは、可動鉄心24の外周
に配設した複数の凸部26の当接面26aをパイプ８の内面8
aに当接させるだけであるから、可動鉄心の全外周面に
比較して当接面26aの合計面積を極めて小さく形成する
ことができ、その結果、パイプ８の内面8aに対する可動
鉄心24の摩擦力を極めて小さなものにすることのできる
効果がある。このことは、可動鉄心の進退を軽快ならし
めて、可動鉄心24の高速動化を可能にするは勿論のこ
と、比例制御弁に適用した場合には、前記した、一定電
流値での前進時停止位置と後退時停止位置との相違量を
減少ならしめ得る等の有用性がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は電磁弁の縦
断面図、第２図は分解斜視図、第３図は可動鉄心の斜視
図、第４図はIV−IV線断面図、第５図は吸引力特性図、
第６図は可動鉄心の異なる実施例を示す斜視図、第７図
は第６図のVII−VII線断面図。 ７……固定鉄心、８……パイプ、24……可動鉄心、26…
…凸部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定鉄心と、固定鉄心に向けての進退を自
   在にした可動鉄心と、上記可動鉄心を案内する為のパイ
   プであって、一端が上記固定鉄心に連結され、内部には
   可動鉄心を内装してあるパイプと、上記可動鉄心を作動
   させる為に上記パイプの外周位置に配置させたコイルと
   からなるチューブ型電磁石において、上記可動鉄心の外
   周の複数個所には上記パイプ内面に当接させてパイプ内
   面に対する可動鉄心の外周面の位置を定める為の凸部を
   配設しているチューブ型電磁石における可動鉄心。