JP3024471B2 - 電磁アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電磁アクチュエータ、
特に磁気回路を構成する固定鉄心および可動鉄心の構造
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は例えば特公昭５８−５４２６３
号公報に示されている電磁アクチュエータを応用した電
子制御式燃料噴射装置の断面図である。電子制御式燃料
噴射装置の電磁アクチュエータは、磁束を発生させる電
磁コイル１と、電磁コイル１で発生する磁束を通す固定
鉄心２と、この固定鉄心２に対向しギャップを開けて同
軸的に配置されかつ往復運動可能な状態に支持された可
動鉄心３とで構成されている。固定鉄心２は、可動鉄心
３に磁束が流れる磁気回路を形成するために強磁性部が
二つに分割され、この強磁性部２ａ，２ｂの中間部に非
磁性部２ｃを有する構造になっている。

【０００３】次に動作について説明する。非磁性部２ｃ
は、電磁コイル１で発生された磁束が固定鉄心２ａから
直接固定鉄心２ｂに流れずに、固定鉄心２ａ→エアギャ
ップ４→可動鉄心３→エアギャップ５→固定鉄心２ｂと
流れる磁気回路を形成するための磁気抵抗として作用す
るものである。すなわち、電磁コイル１に電流を流すこ
とにより、可動鉄心３と固定鉄心２ｂとの間に軸方向の
吸引力が働き、可動鉄心３は固定鉄心２ｂの方向に吸
引，駆動される。次に、電磁コイル１の電流を遮断する
と前記軸方向吸引力は作用しなくなり、ばね６により可
動鉄心３は固定鉄心２ｂから離れる。電磁コイル１の電
流をオンオフ制御することにより、可動鉄心３が軸方向
に往復駆動制御されるものである。

【０００４】従来の固定鉄心２ａ，２ｂ，２ｃは、強磁
性部２ａ，２ｂと非磁性部２ｃとの三つの部材で構成さ
れ、それぞれの部分はＯリングシール，または溶接など
により金属シールされている。

【０００５】従来の電磁アクチュエータの固定鉄心２は
三つの部材２ａ，２ｂ，２ｃからなり、例えば同軸を確
保するなど高い組立精度が必要であった。上記３部材２
ａ，２ｂ，２ｃを精度よく組み立てるためにはめ合い構
造などが必要となり、複雑な部品形状や高い部品加工精
度が要求されるため、部品コストが高いという問題点が
あった。また、三つの部材２ａ，２ｂ，２ｃで構成され
てシール部が２箇所あるので、例えば溶接は２箇所必要
であるなど、これらの組立工程の工数が多く、組立コス
トが高いという問題点があった。

【０００６】また、三つの複雑な形状の部材２ａ，２
ｂ，２ｃを組み合わせるために小型化に限界があり、小
型化するほど相対的にコストアップするという問題点が
あった。

【０００７】上記の問題点を解決する方法として、電磁
アクチュエータの固定鉄心２の非磁性部２ｃをレーザ合
金化を応用した局部改質により形成する方法が発案され
ている。

【０００８】図１８は同一出願人による特願平３−３３
３４３５号により提案されている溶融合金化を応用した
燃料噴射装置用電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工
程図である。鉄−クロム系合金，またはフェライト系ス
テンレス鋼，またはマルテンサイト系ステンレス鋼など
の強磁性部材７に、ニッケルなどのオーステナイト生成
元素またはそれを主成分とする合金元素８を添加しつ
つ、局所的に溶融合金化し、かつ合金組成を制御するこ
とにより、非磁性のオーステナイト相の溶融改質部９を
得るものである。

【０００９】すなわち、強磁性部材７にＣＯ₂ レーザ１
０を照射しながら、強磁性部材７を一定速度で回転させ
る。これと同時にＮｉワイヤ８を所定の速度でレーザ照
射部に供給して、強磁性部材７とＮｉワイヤ８とを溶
融，希釈させて合金化することにより、固定鉄心２の強
磁性部２ａ，２ｂの中間部に非磁性部２ｃの溶融改質部
９を形成するというものである。

【００１０】また、前記のように特公昭５８−５４２６
３号公報に示されている電磁アクチュエータの問題点を
解決する別の方法として、電磁アクチュエータの固定鉄
心２の溶接金属部を非磁性化する方法が発案されてい
る。

【００１１】図１９は同一出願人による特願平３−３３
３４３６号により提案されている燃料噴射装置用電磁ア
クチュエータの固定鉄心の製造工程図である。鉄−クロ
ム系合金，またはフェライト系ステンレス鋼，またはマ
ルテンサイト系ステンレス鋼よりなる強磁性部材７ａ
と、鉄−ニッケル系合金よりなる強磁性部材７ｂとを両
者の希釈率を調整しながら突き合わせ溶接し、非磁性の
オーステナイト相となる組成の溶接金属部１１を得るも
のである。すなわち、二つの強磁性部材７ａ，７ｂを突
き合わせ部の近傍にＣＯ₂ レーザ１０を照射することに
より突き合わせ溶接する。所望の組成の溶接金属部を得
るために、ＣＯ₂ レーザ１０を照射する位置を突き合わ
せ面に対して直角方向に対して制御することによって、
両者の希釈率を調整しながら突き合わせ溶接するという
ものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図１８に示すように強
磁性材料のレーザ合金化を応用した局部改質により、固
定鉄心２の非磁性部２ｃを形成する場合、強磁性部材７
へのレーザやプラズマなど熱源の照射位置がずれて、非
磁性部２ｃの形成位置がずれる場合があった。その結
果、可動鉄心３の駆動力としてまったく作用しない可動
鉄心３の外周面から固定鉄心２の内周面への漏れ磁束が
生じてエネルギのロスが大きくなり、電磁アクチュエー
タの作動特性が悪くなるという問題点があった。

【００１３】また、固定鉄心２の非磁性改質部９に盛り
上がりが生じることから、可動鉄心３の移動方向に対し
て平行な面が出ている固定鉄心２の強磁性部２ａ，２ｂ
を可動鉄心３との摺動面にするので、可動鉄心３と固定
鉄心２との間の磁力によって摺動面の摩耗が大きくなる
という問題点があった。その結果、繰り返し使用中に摩
耗によってばりが発生し、そのばりが可動部に詰まって
電磁アクチュエータが作動しないことがあり、信頼性に
欠けるという問題点があった。

【００１４】また、固定鉄心２の非磁性部２ｃの形成に
おいて、溶融をともなうことから、溶融改質部９に収縮
が生じる。特に、溶融熱源が移動熱源であるので、強磁
性部材７の溶融改質部９付近に不均一な温度分布が生
じ、冷却後に変形が生じるという問題点があった。その
結果、その後のモールド工程において固定鉄心２が型に
収まらず、時には型が損傷するという問題点があった。

【００１５】さらに、熱源の変動や溶融改質の始点と終
点との重なり部分での入熱過多により、改質幅が狙いの
値からばらつく。その結果、組成ずれが生じて狙いの透
磁率よりも大きくなった結果、固定鉄心２を流れる磁束
の増加により可動鉄心３を流れる磁束が減少するので、
可動鉄心３の作動応答性がきわめて悪いものが生じるこ
とがあった。

【００１６】一方、添加元素をワイヤで送給しながら溶
融改質するので、非磁性部２ｃの周方向、とくに局部改
質の始点と終点との重なり部分（始終端）でのワイヤの
送給制御が難しく、添加元素量に過不足が生じるという
問題点があった。その結果、始終端部が所望の組成にな
らず透磁率が高くなってしまい、その部分は磁束が通り
やすくなり、可動鉄心３を通る磁束が減少し、径方向の
吸引力のバランスがくずれて、始終端と反対の方向に引
きつけられるので、電磁アクチュエータとしての作動特
性への影響がきわめて大きいものがあった。

【００１７】また、固定鉄心素材の形状加工には製造コ
ストを低く抑えるために冷間鍛造と切削加工を組み合わ
せて使うのが一般的である。このため、その素材として
切削性を向上させるためにアルミニウムを含んだ冷間鍛
造性の良い１２％前後のクロムを含んだ強磁性フェライ
ト系ステンレス鋼が用いられる。しかし、この材料を使
用すると、溶融凝固組織の粒界に低融点のＡｌが偏析し
て引張り強度が低下する現象が生じる。通常の溶接の場
合には、この強度低下は問題にはならないが、オーステ
ナイト相に改質した場合は、線膨張係数が母材が約１０
×１０^-6／Ｋ（０〜５００℃平均）に対して約１．５倍
になり、溶融改質部９にかかる引張り応力が過大となっ
て割れが発生するという問題点があった。割れが生じる
と、気密性低下や強度低下など信頼性保証が困難となる
ことから、Ａｌを含まない切削性の悪い強磁性鋼を使わ
なければならなかった。

【００１８】また、図１９に示すように鉄−クロム系合
金，またはフェライト系ステンレス鋼，またはマルテン
サイト系ステンレス鋼よりなる強磁性部材７ａと、鉄−
ニッケル系合金よりなる強磁性部材７ｂとを両者の希釈
率を調整しながら突き合わせ溶接し、非磁性のオーステ
ナイト相となる組成の溶接金属部１１を得る製造方法に
おいて、製造装置の機械精度や被加工物の形状精度によ
り溶接熱源に狙いずれが生じた場合に、希釈率が所望の
値からずれて狙いの透磁率にならないという問題点があ
った。その結果、電磁アクチュエータとしての作動特性
が極めて悪いものがあった。

【００１９】この発明は上記のような問題点を解決し、
電磁アクチュエータの製造コストの低減と小型化を実現
するためになされたものである。

【００２０】第１の発明（請求項１，２，４）は、固定
鉄心の非磁性部の位置がずれても、可動鉄心の駆動特性
すなわち電磁アクチュエータの作動特性への影響がな
く、安定した特性が得られる電磁アクチュエータを得る
ことを目的とする。

【００２１】第２の発明（請求項３）は、摺動面の摩耗
が小さい電磁アクチュエータを得ることを目的とする。

【００２２】第３の発明（請求項５）は、固定鉄心の非
磁性部を溶融改質することにより形成する時に生じる変
形量を低減できる電磁アクチュエータの固定鉄心の製造
方法を得ることを目的とする。

【００２３】第４の発明（請求項６）は、固定鉄心の非
磁性部を溶融改質することにより形成する時に前記非磁
性部の透磁率のばらつきが小さい電磁アクチュエータの
固定鉄心の製造方法を得ることを目的とする。

【００２４】第５の発明（請求項７〜９）は、固定鉄心
に形成された非磁性部の円周方向、とくに局部改質の始
点と終点との重なり部分（始終端）で、添加元素量に過
不足が発生しない添加元素の供給方法を提供し、非磁性
部の周方向全周にわたって均一な透磁率が得られる電磁
アクチュエータの固定鉄心の製造方法を得ることを目的
とする。

【００２５】第６の発明（請求項１０〜１２）は、溶融
改質部の組織を完全オーステナイト相ではなく、例えば
数％程度のフェライトを含むように組成制御することに
より、改質部の溶融凝固組織の線膨張係数を母材なみに
抑制しようとするもので、その結果として溶融改質部に
かかる引張り応力を低減し、割れの発生を抑制，防止し
て、切削性が優れたＡｌを含む磁性鋼を固定鉄心素材と
して使用できる電磁アクチュエータの固定鉄心の製造方
法を得ることを目的とする。

【００２６】第７の発明（請求項１３）は、溶接熱源の
狙いずれに影響されずに所望の希釈率が得られ、非磁性
の溶接金属部の透磁率のばらつきが小さい突き合わせ溶
接法による電磁アクチュエータの固定鉄心の製造方法を
得ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る電磁ア
クチュエータは、固定鉄心および可動鉄心が対向する円
周部分の一部をエアギャップもしくは非磁性部材で構成
するものである。

【００２８】また、第１の発明の電磁アクチュエータ
は、可動鉄心と対向する部分に局部的なエアギャップを
設けた固定鉄心でも構成できる。

【００２９】第２の発明に係る電磁アクチュエータは、
可動鉄心を有する電磁アクチュエータにおいて、可動鉄
心のエアギャップ部に位置しかつ前記エアギャップ部と
同等またはそれよりも小さい固定鉄心に固定した非磁性
部材を有し、前記非磁性部材を可動鉄心の摺動面とする
ものである。

【００３０】第３の発明に係る電磁アクチュエータの固
定鉄心の製造方法は、対向する２箇所を溶融加熱し、か
つ一つの加熱箇所のみにオーステナイト生成元素を供給
することにより製造される。

【００３１】第４の発明に係る電磁アクチュエータの製
造方法は、固定鉄心の非磁性形成部の相当幅の板厚を強
磁性部の板厚の１０〜７０％に加工して強磁性部材を溶
融改質したものである。

【００３２】第５の発明に係る電磁アクチュエータの製
造方法は、固定鉄心に形成された非磁性部の周方向、と
くに局部改質の始点と終点との重なり部分（始終端）
で、過不足が発生しない添加元素を供給するものであ
る。

【００３３】その一つの方法は、所定の断面積を有する
ワイヤ状またはリボン状の添加元素を固定鉄心の表面に
巻き付けてスポット溶接などにより固定し、かつ巻き付
けの始端および終端の処理をしたあと溶融合金化するこ
とにより、始終端での添加元素量の過不足の発生を抑制
するものである。

【００３４】また、両端をテーパ状にしたリボン状のオ
ーステナイト生成元素またはその合金を、たとえリボン
の始終端でのギャップやラップに起因する添加元素量の
過不足が生じても、それを周方向に分散させることによ
り、組成変化を抑制する方法である。

【００３５】また、オーステナイト生成元素またはそれ
を含む合金の細径のワイヤを強磁性部材にスポット溶接
などにより複数回巻き付け、溶融合金化することによ
り、非磁性部の周方向全周にわたって均一な透磁率を得
る方法である。

【００３６】また、強磁性部材の中間部に前記強磁性部
材とは異なる部材を挟み、前記中間部の部材の全てまた
は一部分および中間部材を挟む両側の強磁性部材の一部
分を同時に溶融することにより、製造する方法である。

【００３７】第６の発明に係る電磁アクチュエータの製
造方法は、溶融改質部の組織を線膨張係数が大きい完全
オーステナイト相ではなく、例えば数％程度のフェライ
トを含むように組成制御することにより、改質部の溶融
凝固組織の線膨張係数を母材なみに抑制しようとするも
のである。

【００３８】また、第６の発明の電磁アクチュエータの
固定鉄心は、Ｃｒまたはそれを含む合金の膜を形成した
強磁性部材に局所的にオーステナイト生成元素を溶融添
加し、非磁性部を体積率で１０％以下のフェライト相を
含むオーステナイト相にすることによっても製造でき
る。

【００３９】

【００４０】第７の発明に係る電磁アクチュエータの製
造方法は、突き合わせ部をはめ合い構造にした強磁性部
材を用いるものである。

【００４１】

【作用】第１の発明においては、固定鉄心および可動鉄
心が対向する円周部分の一部をエアギャップもしくは非
磁性部材で構成したので、固定鉄心の非磁性部の位置が
ずれても、可動鉄心の円周面からの漏れ磁束の発生が抑
制される。したがって、固定鉄心の非磁性部の形成位置
にずれが生じても可動鉄心の作動応答性に影響しない電
磁アクチュエータが得られる。

【００４２】第２の発明においては、非磁性部材を可動
鉄心の摺動面にしたので、非磁性部材と可動鉄心との間
に働く摩擦力に大きく影響する電磁力は発生せず、摺動
面の摩耗が小さい電磁アクチュエータが得られる。

【００４３】第３の発明においては、対向する２箇所を
溶融加熱し、かつ一つの加熱箇所のみにオーステナイト
生成元素を供給するので、元素が安定かつ均一に添加さ
れつつ、固定鉄心の非磁性部を溶融改質することにより
生じる変形を低減できる。

【００４４】第４の発明においては、非磁性形成部の相
当幅の板厚を強磁性部の板厚の１０〜７０％に加工して
強磁性部材を溶融改質した固定鉄心が得られるので、非
磁性改質部の幅が安定するために狙いの透磁率を得るこ
とができる。

【００４５】第５の発明においては、両端をテーパ状に
した帯状またはワイヤ状のオーステナイト生成元素また
はその合金を強磁性部材にスポット溶接などにより巻き
付けるか，リング状の添加元素を挟み込んで溶融合金化
するようにしたので、周方向の透磁率分布を均一にでき
る。

【００４６】第６の発明においては、非磁性の溶融改質
部を体積率で１０％以下のフェライト相を含むオーステ
ナイト相にするので、溶融改質部に生じる割れを防止す
ることができる。

【００４７】第７の発明においては、鉄−クロム系合
金，またはフェライト系ステンレス鋼，またはマルテン
サイト系ステンレス鋼よりなる強磁性部材と、鉄−ニッ
ケル系合金よりなる強磁性部材とを突き合わせ溶接し、
この突き合わせ部をはめ合い構造とするので、溶接熱源
の狙い位置に影響されずに所望の希釈率を得ることがで
きる。

【００４８】

【実施例】

実施例１．図１は第１の発明の一実施例を示す電磁アク
チュエータを搭載した燃料噴射装置の断面図、図２は図
１の要部拡大図である。この電磁アクチュエータは、磁
気ヨークを兼ねたケーシング１２の内側に配置された定
置の電磁コイル１と，固定鉄心２と，この固定鉄心２に
対して同軸的にギャップを開けて配置された可動鉄心３
とで構成されている。固定鉄心２は、強磁性部２ａ，２
ｂが二つに分割され、その中間部に非磁性部２ｃを有し
ている。なお、非磁性部２ｃは内径８ｍｍ，幅２ｍｍで
ある。一方、可動鉄心３は、直径７．９５ｍｍの円筒状
で、固定鉄心２との当たり面部分から約４ｍｍの部分が
直径６．４ｍｍと細くなっており、固定鉄心２と０．８
ｍｍのエアギャップ１３を持つ構造になっている。

【００４９】この構造の電磁アクチュエータにおいて、
電磁コイル１に電流を流すことにより、ケーシング１２
→固定鉄心２の強磁性部２ａ→エアギャップ４→可動鉄
心３→エアギャップ５→固定鉄心２の強磁性部２ｂと磁
束が流れる磁気回路が形成されている。非磁性部２ｃの
位置が固定鉄心２の強磁性部２ａの方へずれても、エア
ギャップ１３の働きによって半径方向への磁束の漏れが
防止される。したがって、非磁性部２ｃの位置が０．５
ｍｍずれた場合、従来のエアギャップ１３が無い場合に
は作動特性が劣化するのに対して、この発明の構造では
作動特性の劣化は認められなかった。

【００５０】また、非磁性部２ｃの形成により、内面が
凸状になっても、切削加工などにより平坦化することも
不要である。

【００５１】なお、上記実施例における可動鉄心３のエ
アギャップの代わりに、オーステナイトステンレス鋼や
アルミニウム合金等の非磁性金属材料、アルミナやジル
コニア等のセラミックスを使用しても同様の効果を奏す
る。

【００５２】実施例２．図３は第１の発明の他の実施例
を示す電磁アクチュエータの断面拡大図である。電磁ア
クチュエータの基本構造は、上記実施例１に示すものと
同様である。固定鉄心２は、強磁性部２ａ，２ｂが二つ
に分割され、その中間部に外径１０ｍｍ，内径８ｍｍ，
幅２ｍｍのリング形状の非磁性部２ｃを有している。ま
た、可動鉄心３は直径６．３５ｍｍのシリンダ形状をし
ており、固定鉄心２の強磁性部２ａと摺動部を形成して
いる。固定鉄心２には、可動鉄心３との当たり面側から
３．５ｍｍの幅で深さ０．８ｍｍのリング形状のエアギ
ャップ１３を有している。

【００５３】この構造の電磁アクチュエータは、上記実
施例１に示す電磁アクチュエータと同様の動作，機能，
効果を奏する。すなわち、非磁性部２ｃの位置が固定鉄
心２の強磁性部２ａの方へずれても、エアギャップ１３
の働きによって半径方向への磁束の漏れが防止される。
したがって、非磁性部２ｃの位置が０．５ｍｍずれた場
合、従来のエアギャップ１３が無い場合には作動特性が
劣化するのに対して、この発明の構造では作動特性の劣
化は認められなかった。また、非磁性部２ｃの形成によ
り、内面が凸状になっても、切削加工などにより平坦化
することも不要である。

【００５４】実施例３．図４は第２の発明の一実施例を
示す電磁アクチュエータの断面拡大図である。この電磁
アクチュエータの基本構造は、上記実施例１の図１に示
すものと同様である。固定鉄心２は、強磁性部２ａ，２
ｂが二つに分割され、その中間部に外径１０ｍｍ，幅２
ｍｍの非磁性部２ｃを有している。また、直径７．９５
ｍｍのシリンダ形状をした可動鉄心３には、固定鉄心２
の強磁性部２ｂとの当たり面側に３．５ｍｍの幅で深さ
０．８ｍｍの機械加工により除去したエアギャップ１３
を有している。また、固定鉄心２には可動鉄心３との当
たり面に端面が接している外径８ｍｍ，内径６．３ｍ
ｍ，幅３．４５ｍｍのＳＵＳ３０４Ｎ２製非磁性部材１
４を有している。この非磁性部材１４の固定鉄心２への
固定方法には、溶融改質前に圧入する方法，溶融改質と
同時に溶融改質部に溶接する方法，溶融改質後に圧入す
る方法がある。

【００５５】この実施例の燃料噴射装置は、非磁性部材
１４を可動鉄心３との摺動面としている。この燃料噴射
装置の摩耗特性を評価したところ、作動回数２×１０⁸
回で、０．００３ｍｍの摩耗が生じていた。一方、固定
鉄心２の強磁性部２ａ，２ｂを可動鉄心３の摺動面とし
た燃料噴射装置は、作動回数２×１０⁸ 回で、０．０１
６ｍｍの摩耗が生じていた。以上の結果から、この発明
の電磁アクチュエータは可動鉄心３の摺動面の摩耗特性
に優れていることがわかる。

【００５６】また、この実施例の燃料噴射装置におい
て、固定鉄心２への非磁性部２ｃの形成のための溶融改
質時に発生するスパッタは、非磁性部材１４によりその
発生が抑えられるという特徴もある。また、可動鉄心３
の作動応答性を向上させるため、可動鉄心３と固定鉄心
２の強磁性部２ｂとの当たり面に形成する非磁性ギャッ
プ５を、可動鉄心３に形成したエアギャップ１３の幅よ
りも非磁性部材１４の幅を大きくして、可動鉄心３と非
磁性部材１４の端面とを当てることにより形成可能であ
る。

【００５７】なお、上記実施例において非磁性部材１４
の材料にＳＵＳ３０４Ｎ２を用いているが、他のオース
テナイト系ステンレス鋼やアルミニウム合金，銅合金を
用いることも可能である。また、非磁性部材１４には圧
縮力が働くので、圧縮強度が高いアルミナやジルコニア
などのセラミックスも使用できる。

【００５８】実施例４．図５は第３の発明の一実施例を
示しかつ固定鉄心への非磁性部形成のための熱エネルギ
投与方法及びオーステナイト生成元素を含むワイヤ供給
方法を示す図である。熱源には、ＣＯ₂ レーザ１０ａ，
１０ｂを用い、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４１
０Ｌ）製強磁性部材７を水平軸を中心に回転させながら
照射する。ＣＯ₂ レーザ１０ａ，１０ｂは、下方に進む
向きにおいては、強磁性部材７の回転軸に対しては垂直
に、かつ水平面に対して上方に３０度傾けた方向１０ａ
から照射し、またそれと対向する方向（上方に進む向き
で、水平面に対して下方に３０度傾けた方向）１０ｂの
２箇所から照射する。また、水平面に対して上方に３０
度傾けた方向からのＣＯ₂ レーザ１０ａの照射部には前
方からＮｉワイヤ８を供給する。

【００５９】改質した強磁性部材７の回転軸に対する左
右の曲がりを抑制するためには、溶融改質時の部材の温
度分布を回転軸に対して対称にすることが必要である。
このような温度分布を実現するためには、対向する２方
向から熱エネルギを投与してバランスを取る方法が考え
られる。強磁性部材７を鉛直軸に対して水平回転させる
場合には、重力の影響により断面形状が非対称になり、
断面方向の添加元素の分布にも不均一が生じる。一方、
強磁性部材７を水平軸に対して回転させる場合、図５で
縦軸の左側に熱源がある場合には重力の影響により添加
元素は溶融池の下方まで急速に流れるため、断面方向に
は攪拌されずに添加元素の分布に不均一が生じる。ま
た、図５で縦軸の右側に熱源がある場合には、元素添加
部分に溶融池が形成されて攪拌されるため、断面方向の
添加元素の分布が均一になる。したがって、２方向照射
で添加元素の均一分布を得るには、強磁性部材７の回転
軸は水平軸とし、２箇所のＣＯ₂ レーザ１０ａ，１０ｂ
の照射部にワイヤを半回転供給してレーザを一回転照射
するか，または図５で縦軸の右側に位置するＣＯ₂ レー
ザ１０ａの照射部一箇所のみにワイヤを供給しながらレ
ーザを一回転照射すればよい。ここで、どちらの元素添
加方法においても強磁性部材７を一回転させることか
ら、制御性の良さやワイヤ供給安定性のよさから一箇所
のみにワイヤを供給するほうが合理的である。また、図
５で縦軸の左側に位置するＣＯ₂ レーザ１０ｂの照射部
にワイヤを供給する場合にも、ワイヤを一回転供給して
レーザを一回転半照射すれば同様の効果を得ることがで
きる。

【００６０】この製造方法において、外径１０ｍｍ，内
径８ｍｍ，長さ５０ｍｍのＳＵＳ４０５を回転数３０ｒ
ｐｍで回転させ、出力１．５ｋＷ，ａｂ値１でＣＯ₂ レ
ーザ１０ａ，１０ｂを一回照射し、その照射部に１ｍ／
ｍｉｎの速度で０．７ｍｍ径のＮｉワイヤを供給した場
合、回転軸が平均で０．０７度曲がる。一方、同条件で
下方だけから強磁性部材７が一回転するあいだ照射した
場合には、回転軸が平均で０．６９度曲がることから、
この発明の変形抑制効果は明らかである。

【００６１】実施例５．図６は第４の発明の一実施例を
示す電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図であ
る。まず、非磁性形成部が外径１１ｍｍ，内径８ｍｍの
パイプ形状の固定鉄心２の形状に加工したフェライト系
ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０Ｌ）製強磁性部材７と直径
０．７ｍｍのＮｉワイヤ（純度９９．９％以上）８とを
用意する。次に、切削加工により非磁性形成部に内径側
に深さ０．３ｍｍ，外径側に深さ０．２ｍｍの幅２ｍｍ
の矩形の溝を形成する。この溝を形成することにより、
非磁性形成部の板厚は１ｍｍ、その周辺の板厚は１．５
ｍｍのままである。そして、強磁性部材７を回転数３０
ｒｐｍで回転させながら、ＣＯ₂ レーザ１０を出力１ｋ
Ｗ，ａｂ値１で非磁性形成部中央の外面に振幅１ｍｍ，
周波数１００Ｈｚでオシレートしながら一回照射し、そ
の照射部にＮｉワイヤ８を０．９ｍ／ｍｉｎで供給す
る。レーザ照射部は、レーザ移動方向に対して幅２ｍｍ
の完全溶込み型の溶融改質部９を生じ、溶融改質部内に
Ｎｉが均一に分散する。レーザ照射後に溶融改質部９が
凝固し、その溶融部のみが非磁性となる。以上の処理に
より、固定鉄心２は強磁性部２ａ，２ｂの中間部に非磁
性部２ｃを有する構造となる。

【００６２】この方法において、溶融改質部９の幅のば
らつきは、２ｍｍに対して±３％であった。その溶融改
質部９の組成をＥＰＭＡにより測定した結果、Ｎｉ１
５．３〜１５．８％，Ｃｒ１０．０〜１０．１％であ
り、磁気天秤法で透磁率を測定したところ１．０１以下
であった。一方、溝を形成せずに非磁性形成部が同一寸
法（外径１０．６ｍｍ，内径８．６ｍｍのパイプ形状）
のＳＵＳ４１０Ｌ製強磁性部材７を溶融改質した場合の
溶融改質部９の幅のばらつきが２ｍｍに対して±１２％
であった。特に、改質の始端と終端の重なり部分におい
て、幅の差が大きくなっている。また、その他の部分で
も幅が±７％ばらついている。その溶融改質部９の組成
をＥＰＭＡにより測定した結果、Ｎｉ１４．２〜１６．
９％，Ｃｒ９．９〜１０．３％であり、磁気天秤法で透
磁率を測定したところ１．０〜１．５でばらついてい
た。以上の結果から、この発明では、改質の始端と終端
の重なり部分での熱の蓄積や熱源の変動による入熱量の
変化を板厚差で設けた熱容量差で吸収するために、溶融
改質部９の幅が安定し、透磁率のばらつきを小さくする
効果があることがわかる。したがって、溶融改質部９の
幅のばらつきを抑制するためには非磁性形成部とその周
辺に熱容量差を設ければよいことから、溝の形成は両側
に限らず、外径側または内径側の片側だけでもよい。ま
た、段加工によっても非磁性形成部とその周辺に熱容量
差を設けることが可能である。

【００６３】また、この実施例においては、外径側に形
成した溝がガイドの役割となり、供給するＮｉワイヤ８
が安定に溶融添加されるという特徴もある。さらに、溶
融金属の表面張力のバランスにより、裏波が凹になると
いう特徴もある。

【００６４】なお、溶融改質時に強磁性部材７に不均一
な温度分布が生じて、冷却後に熱変形が生じるので、同
軸度が大きくなる場合がある。所望の同軸度を満足して
いないものには、局所加熱により同軸度を修正すること
を行う。すなわち、局所加熱後に同軸度を測定し、所望
の値に達していなければもう一度局所加熱を行い同軸度
を測定する。これを同軸度が所望の値以下になるまで繰
り返す。同軸度の測定については、局所加熱装置上で行
うこともあり、その測定結果をもとに加熱条件を演算し
て同軸度修正のための局所加熱を行うこともある。

【００６５】実施例６．図７および図８は第５の発明の
一実施例を示す電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工
程図および製造途中の強磁性部材の模式図である。強磁
性部材７として非磁性形成部分が外径１０ｍｍ，内径８
ｍｍに加工されたフェライト系の強磁性ステンレス鋼Ｓ
ＵＳ４１０Ｌ、添加元素８として厚さ０．３ｍｍ，幅
１．３ｍｍのリボン状、または直径０．７ｍｍのワイヤ
状のＮｉ線材（いずれも純度９９．９％以上）を用い
る。なお、発明の効果とは直接関係ないが、リボンの方
が必要添加量に応じてリボン幅をスリッタなどで切断す
るときに自由に選択できるので、使いやすいというメリ
ットがある。

【００６６】図８に示すように強磁性部材７の溶融改質
部形成部分の表面に前記線材８を巻き付け、始端と終端
が密着するように切断し、スポット溶接などで強磁性部
材７に固定する。ここでは、線材８の先端から約２ｍｍ
のところを強磁性部材７にＣＯ₂ レーザ１０ａでスポッ
ト溶接（ピーク出力０．７ｋＷ，パルス幅１ｍｓ，パル
スエネルギ０．６Ｊ）１５し、強磁性部材７に巻き付け
ながら約４ｍｍピッチで順次スポット溶接１５により固
定するようにした。さらに、始終端部の線材を重ねた状
態にしたあと、カッタで切断１６し始端と終端を密着さ
せた状態でスポット溶接１５により固定した。つぎに、
上記のように固定鉄心素材を回転させつつ、ＣＯ₂ レー
ザ１０ｂを照射し、素材と線材とを溶融合金化すること
により、全周にわたり均一な所望の組成および組織が得
られるようになった。ちなみに、ＣＯ₂ レーザ１０ａ，
１０ｂは連続出力１．５ｋＷ，強磁性部材７の回転速度
３０ｒｐｍ（周速０．９ｍ／ｍｉｎ）で、溶融改質幅２
ｍｍを安定に確保するため、集光したビーム（ａｂ値
１．０）を移動方向と直交方向に振幅１ｍｍ，周波数１
００Ｈｚでオシレートしながら照射した。なお、スポッ
ト溶接１５には、ＣＯ₂ レーザ１０ａ，１０ｂを用いた
が、ＹＡＧレーザや抵抗スポット溶接や抵抗シーム溶接
などが適用可能である。

【００６７】固定鉄心２に形成された非磁性部２ｃの円
周方向、とくに局部改質の始点と終点との重なり部分
（始終端）で、添加元素量に過不足が発生しないので、
周方向全周にわたって均一な透磁率の非磁性部２ｃが得
られるようになった。その結果、径方向の吸引力がバラ
ンスして互いにキャンセルして、不要な力が作用しない
ので、良好な作動特性を安定に得られるという効果があ
る。

【００６８】実施例７．前記実施例６では、固定鉄心素
材の溶融改質部形成部分の表面に前記線材８を巻き付け
たあと、始端と終端が密着するように切断するので、線
材８に無駄が生じるとともに工程が煩雑になり、かつ切
断方法があまり自動化に適さないなどの問題点が残って
いる。

【００６９】図９は線材８に無駄が生じず自動化に適す
る第５の発明の他の実施例を示す固定鉄心の模式図であ
る。強磁性部材７および添加元素としては、実施例６と
同じであり、この実施例ではリボンを使用する。強磁性
部材７の溶融改質部形成部分の表面に、例えば先端が４
５度に切断されたリボンを巻き付けてゆき、固定鉄心素
材の溶融改質部の外周の長さで終端を４５度で切断（反
対側が次に巻き付けるリボンの先端になる）し、終端と
始端を合わせて固定鉄心２に固定する。リボンの固定
は、実施例６とほぼ同様な方法でできる。すなわち、線
材８の先端から約３ｍｍのところを強磁性部材７にＣＯ
₂ レーザでスポット溶接（ピーク出力０．７ｋＷ，パル
ス幅１ｍｓ，パルスエネルギ０．６Ｊ）１５し、強磁性
部材７に巻き付けながら約４ｍｍピッチで順次スポット
溶接１５により固定するようにした。さらに、始終端部
の線材８を合わせたあとスポット溶接１５により固定し
た。つぎに、上記強磁性部材７を回転させつつ、ＣＯ₂
レーザを照射し、素材と線材とを溶融合金化することに
より、全周にわたり均一な所望の組成および組織が得ら
れるようになった。この方法および加工条件は、実施例
６とまったく同じである。なお、ワイヤ先端角度にはと
くに規定はないが、実用的には３０〜４５度程度が一般
的である。また、リボンとして予め所定の長さ，所定の
角度に切断したものを使用してもよい。

【００７０】このリボンを所定の長さに切断した場合、
約３０ｍｍの長さに対して、±０．１ｍｍのばらつきが
見込まれる。すなわち、リボンを巻き付けた状態で０．
１ｍｍラップした状態からギャップが０．１ｍｍあく状
態までばらつくことになる。この始終端のばらつきに起
因する添加元素量の周方向の過不足は、リボン幅が１．
３ｍｍで４５度に切断してあるので、最大で±８％程度
であり、磁気特性にはまったく影響しない範囲である。

【００７１】前記実施例６の場合と同様に、固定鉄心２
に形成された非磁性部２ｃの円周方向、とくに局部改質
の始点と終点との重なり部分（始終端）で、添加元素量
に過不足が発生しないので、周方向全周にわたって均一
な透磁率の非磁性部２ｃが得られるようになると共に、
径方向の吸引力がバランスして互いにキャンセルして、
不要な力が作用しないので、良好な作動特性を安定に得
られるという効果がある。さらに、線材８の歩留りの向
上（ほぼ１００％）、および量産安定性を確保できると
いう効果がある。

【００７２】実施例８．前記実施例７と同様に前記実施
例６の残りの課題を解決しようとするもので、図１０は
この実施例８の強磁性部材の模式図である。固定鉄心素
材および添加元素としては、実施例６と同じであり、こ
の実施例ではワイヤを使用する。

【００７３】まず、非磁性形成部が外径１０ｍｍ，内径
８ｍｍのパイプ形状の固定鉄心２の形状に加工した強磁
性ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０Ｌ）製強磁性部材７と直
径０．３ｍｍのＮｉワイヤ（純度９９．９％以上）８と
を用意する。次に、図１０に示すように、強磁性部材７
にＮｉワイヤ８を抵抗シーム溶接により固定しながら、
０．１５ｍｍのオーバーラップが生じるように５重に巻
く。抵抗シーム溶接装置の始端部及び終端部の位置決め
精度はそれぞれ±０．０５ｍｍであり、０．０５〜０．
２５ｍｍのオーバーラップが生じる。そして、強磁性部
材７を回転数３０ｒｐｍで回転させながら、ＣＯ₂ レー
ザを非磁性形成部中央の外面に一回照射して、その照射
部にレーザ移動方向に対して幅２ｍｍの完全溶込み型の
溶融改質部を形成した。その溶融改質部の組成は、オー
バーラップ部以外ではＮｉ１４．６％，Ｃｒ１０．２
％、オーバーラップ部ではＮｉ１６．７％，Ｃｒ１０．
０％となった。そして、透磁率を磁気天秤法で測定した
結果、オーバーラップ部以外では１．０２〜１．０５、
オーバーラップ部では１．０１以下であり、溶融改質部
は全周にわたりほぼ均一な透磁率となっていることが明
らかになった。ちなみに、強磁性部材７の回転速度は３
０ｒｐｍ（周速０．９ｍ／ｍｉｎ）であり、ＣＯ₂ レー
ザは出力１．５ｋＷ，ａｂ値１で非磁性形成部中央の外
面に振幅１ｍｍ，周波数１００Ｈｚでオシレートしなが
ら一周照射した。

【００７４】この実施例は前記実施例７の場合と同様
に、固定鉄心２に形成された非磁性部２ｃの円周方向、
とくに局部改質の始点と終点との重なり部分（始終端）
で、添加元素量に過不足が発生しないので、周方向全周
にわたって均一な透磁率の非磁性部２ｃが得られるよう
になると共に、径方向の吸引力がバランスして互いにキ
ャンセルして、不要な力が作用しないので、良好な作動
特性を安定に得られるという効果がある。また、線材の
歩留りおよび量産安定性を確保できるという効果がある
ことはいうまでもない。

【００７５】実施例９．図１１は第５の発明の他の実施
例を示す電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図で
ある。まず、固定鉄心２の形状に加工したフェライト系
ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０Ｌ）製強磁性部材７ａ，７
ｂと外径１０ｍｍ，内径８ｍｍの厚さ０．４ｍｍのＮｉ
リング（純度９９．９％以上）８を用意する。次に、強
磁性部材７ａ，７ｂの間にＮｉリング８を挟んで突き合
わせ、それらを回転速度３０ｒｐｍ（周速０．９ｍ／ｍ
ｉｎ）で回転させながら、ＣＯ₂ レーザ１０を出力１．
５ｋＷ，ａｂ値１で非磁性形成部中央の外面に振幅１ｍ
ｍ，周波数１００Ｈｚでオシレートしながら一回照射す
る。レーザ照射部は、レーザ移動方向に対して幅１ｍｍ
の完全溶込み型の溶融改質部９を生じ、溶融部内にＮｉ
が均一に分散し、非磁性となる。以上の処理により、固
定鉄心２は強磁性部２ａ，２ｂの中間部に非磁性部２ｃ
を有する構造となる。

【００７６】上記実施例７の場合と同様に、固定鉄心２
に形成された非磁性部２ｃの円周方向、とくに局部改質
の始点と終点との重なり部分（始終端）で、添加元素量
に過不足が発生しないので、周方向全周にわたって均一
な透磁率の非磁性部２ｃが得られるようになると共に、
径方向の吸引力がバランスして互いにキャンセルして、
不要な力が作用しないので、良好な作動特性を安定に得
られるという効果がある。

【００７７】なお、上記実施例においてはＮｉリング８
を用いているが、Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｆｅ−Ｃｏ合金，
Ｎｉ−Ｃｏ合金等も利用可能であり、この実施例のもの
に限定されるものではない。

【００７８】実施例１０．図１２は第５の発明の他の実
施例を示す電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図
である。まず、固定鉄心２の形状に加工したフェライト
系ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０Ｌ）製強磁性部材７ａ，
７ｂとオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
製の外径１０ｍｍ，内径８ｍｍの厚さ２ｍｍの非磁性部
材１７を用意する。次に、強磁性部材７ａ，７ｂの間に
非磁性部材１７を挟んで突き合わせ、これらを回転速度
３０ｒｐｍ（周速０．９ｍ／ｍｉｎ）で回転させなが
ら、ＣＯ₂ レーザ１０を出力１ｋＷ，ａｂ値１．０２で
非磁性形成部中央の外面に振幅２ｍｍ，周波数１００Ｈ
ｚでオシレートしながら一回照射する。レーザ照射部
は、レーザ移動方向に対して幅３ｍｍ，最大深さ０．５
ｍｍの溶融部１８を生じ、この溶融部１８内にフェライ
ト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼が均
一に希釈して、非磁性となる。以上の処理により、固定
鉄心２は強磁性部２ａ，２ｂの中間部に非磁性部２ｃを
有する構造となる。

【００７９】この実施例は実施例７の場合と同様に、固
定鉄心２に形成された非磁性部２ｃの円周方向、とくに
局部改質の始点と終点との重なり部分（始終端）で、添
加元素量に過不足が発生しないので、周方向全周にわた
って均一な透磁率の非磁性部２ｃが得られるようになる
と共に、径方向の吸引力がバランスして互いにキャンセ
ルして、不要な力が作用しないので、良好な作動特性を
安定に得られるという効果がある。

【００８０】なお、上記実施例において、非磁性部材１
７にＳＵＳ３０４を用いているが、これに限定されるも
のではない。

【００８１】実施例１１．図１３は第６の発明の一実施
例に用いるＮｉワイヤを示す断面図である。このワイヤ
は、Ｎｉワイヤ１９の表面にＣｒめっき２０を形成した
ものである。以下に、今回行っためっき手法を示す。ま
ず、表面洗浄を行った直径０．７ｍｍのＮｉワイヤ１９
（純度９９．９％以上）を陰極にして、陽極とともにめ
っき浴に浸した。めっき浴は、無水クロム酸（濃度２５
０ｇ／ｌ）と硫酸（濃度２．５ｇ／ｌ）の組成のものを
用い、浴の温度は４５℃に保った。そして、電極間に電
流密度６５Ａ／ｄｍ² で２時間通電した。以上の処理に
より、直径０．７ｍｍのＮｉワイヤ１９の表面に厚さ
０．１５ｍｍのＣｒ膜（純度９９％以上）２０が形成さ
れ、全体として直径１ｍｍのワイヤとなった。

【００８２】このワイヤを用いて、電磁アクチュエータ
の固定鉄心２を製造した。素材には、割れの原因となる
Ａｌを０．３％含んだ強磁性フェライト系ステンレス鋼
を用いた。素材のステンレス鋼は、非磁性形成部が外径
１０ｍｍ，内径８ｍｍのパイプ形状の固定鉄心２の形状
に加工し、回転させながらＣＯ₂ レーザを外面に照射し
てワイヤを溶融添加し、中間部に幅２ｍｍの完全溶込み
型の溶融改質部を形成した。ここで、ワイヤの送り速度
は０．６ｍ／ｍｉｎ，ステンレス鋼の回転速度は３０ｒ
ｐｍ（周速０．９ｍ／ｍｉｎ）としたので、溶融改質部
の組成はＮｉ９．４％，Ｃｒ１７．８％となった。この
組成は、Ｎｉ当量１１．８％，Ｃｒ当量１９．３％とな
り、図１４に示すシェフラーの状態図で、オーステナイ
ト相とフェライト相とに位置する。この溶融改質部をフ
ェライトインジケータで調べたところ、約５％のフェラ
イト組織を有するオーステナイト組織であり、透磁率が
１．５で非磁性であることがわかった。また、以上の方
法で製造した固定鉄心２は、その断面を切断して観察し
たが割れは認められず、また圧力５ｋｇ／ｃｍ² ，１分
間のＨｅリークテストに合格した。ちなみに、ＣＯ₂ レ
ーザは連続出力１．５ｋＷ，ａｂ値１で、移動方向と直
交方向に振幅１ｍｍ，周波数１００Ｈｚでオシレートし
ながら照射した。

【００８３】実施例１２． 図１５は第６の発明の他の実施例を示す電磁アクチュエ
ータの固定鉄心の製造工程図である。強磁性部材７とし
て、割れの原因となるＡｌを０．３％含んだフェライト
系ステンレス鋼を用いた。強磁性部材７は、非磁性形成
部が外径１０ｍｍ，内径８ｍｍのパイプ形状の固定鉄心
２の形状に加工し、全面に厚さ０．１５ｍｍのＣｒめっ
き２０（純度９９％以上）を施した。Ｃｒめっき２０
は、前記実施例１１と同様の方法で行った。次に、ステ
ンレス鋼を回転させながらＣＯ₂ レーザ１０を外面に照
射して直径０．７ｍｍのＮｉワイヤ（純度９９．９％以
上）８を溶融添加し、中間部に幅２ｍｍの完全溶込み型
の溶融改質部９を形成した。ここで、ワイヤの送り速度
は０．６ｍ／ｍｉｎ，ステンレス鋼の回転速度は３０ｒ
ｐｍ（周速０．９ｍ／ｍｉｎ）としたので、非磁性改質
部の組成はＮｉ９．１％，Ｃｒ１８．２％となった。こ
の組成は、Ｎｉ当量１１．５％，Ｃｒ当量２０．３％と
なり、図１４に示すシェフラーの状態図でオーステナイ
ト相とフェライト相とに位置する。この溶融改質部９を
調べたところ、約１０％のフェライト組織を有するオー
ステナイト組織であり、透磁率が２．５で非磁性である
ことがわかった。また、以上の方法で製造した固定鉄心
２は、その断面を切断して観察したが割れは認められ
ず、また圧力５ｋｇ／ｃｍ² ，１分間のＨｅリークテス
トに合格した。ちなみに、ＣＯ₂ レーザ１０は連続出力
１．５ｋＷ，ａｂ値１で、移動方向と直交方向に振幅１
ｍｍ，周波数１００Ｈｚでオシレートしながら照射し
た。

【００８４】実施例１３．図１６は第７の発明の一実施
例を示す電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図で
ある。一方強磁性部材７ａには鉄−４２％ニッケル合金
を、また他方の強磁性部材７ｂにはフェライト系ステン
レス鋼（ＳＵＳ４１０Ｌ）をそれぞれ素材として用い
る。強磁性部材７ａには内径側に、強磁性部材７ｂには
外径側にそれぞれに図１６に示すようにはめ合い構造を
形成する。はめ合い部の大きさは、所望の溶接金属部２
１の幅よりも０．５ｍｍ以上大きいことが望ましい。ま
た、はめ合い部の肉厚は、各強磁性部材７ａ，７ｂにお
いて一様であり、溶接金属部２１に要求される組成に応
じて組み合わせを変える。そして、これらの強磁性部材
７ａ，７ｂを突き合わせて回転させながら外面にＣＯ₂
レーザ１０を照射することにより溶接する。溶接金属部
２１は、鉄−クロム−ニッケル合金となり、非磁性のオ
ーステナイト相となる。

【００８５】この実施例においては、強磁性部材７ａは
外径１０ｍｍ，内径９ｍｍ，また強磁性部材７ｂは外径
９ｍｍ，内径８ｍｍで、大きさ２．５ｍｍのはめ合い部
を形成した。そして、これらの部材を突き合わせて回転
させながらはめ合い部の外面中央にＣＯ₂ レーザ１０を
照射して溶接した。溶接金属部２１は、幅２ｍｍの完全
溶込み型となり、その組成はＮｉ２１％，Ｃｒ６．０％
となった。この溶接金属部２１のＸ線回折パターンを測
定した結果、オーステナイト相からの回折ピークしか認
められず、溶接金属部２１は完全オーステナイト組織で
あることがわかった。また、磁気天秤法により透磁率を
測定したところ、１．０１以下の非磁性であった。さら
に、ＣＯ₂ レーザ１０の照射位置を強磁性部材７ａ，７
ｂの回転軸方向に±０．２ｍｍ動かしても、溶融金属部
２１の組成は変化せず、透磁率が１．０１以下であっ
た。

【００８６】以上の結果から、この発明が溶接熱源の狙
い位置に影響されずに安定した透磁率が得られるという
効果があることがわかる。

【００８７】なお、上記実施例の全てにおいて、部材及
び固定鉄心２の形状は適宜決定してよい。また、非磁性
部２ｃの範囲も同様に適宜決定してもよい。

【００８８】さらに、加熱熱源にＣＯ₂ レーザ１０を用
いているが、ＹＡＧレーザや電子ビーム等の励起ビー
ム，アークやプラズマも利用可能であり、上記各実施例
に限定されるものではない。また、励起ビームの照射条
件及び被加工物の回転数は、要求される固定鉄心２の非
磁性部２ｃの大きさで決まる溶融部の大きさ及び添加元
素の量に応じて決定されるものであり、以上の実施例の
ものに限定されるものではない。

【００８９】また、上記実施例において、Ｎｉの添加方
法にワイヤ供給方法を用いているが、めっき法，粉末供
給法も利用可能であり、以上の実施例のものに限定され
るものではない。同様に上記実施例において、Ｃｒの添
加方法にめっき法を用いているが、ＰＶＤ法，ＣＶＤ法
も利用可能であり、以上の実施例のものに限定されるも
のではない。

【００９０】上記実施例全てにおいて、強磁性部材７
ａ，７ｂは改質部分で分割されたものを用いてもよく、
前記固定鉄心２の形状が複雑な場合には分割した方が部
品コストが安くなることもある。したがって、前記固定
鉄心素材は、コストなどを考慮して一体ものまたは２分
割ものを自由に選択できる。

【００９１】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、固
定鉄心および可動鉄心が対向する円周部分の一部をエア
ギャップもしくは非磁性部材で構成したので、可動鉄心
の円周面からの漏れ磁束の発生が抑制され、固定鉄心の
非磁性部の形成位置にずれが生じても可動鉄心の作動応
答性に影響しないという効果が得られる。

【００９２】また、第２の発明によれば、非磁性部材を
可動鉄心の摺動面とすることにより、摺動面に対して法
線方向の磁力が生じないために摺動面での摩耗が小さい
ので、製品の信頼性が向上するという効果が得られる。

【００９３】また、第３の発明によれば、対向する２箇
所を溶融加熱し、かつ一つの加熱箇所のみにオーステナ
イト生成元素を供給するので、固定鉄心に非磁性の溶融
改質部を形成する時に生じる変形を低減でき、その後の
モールド工程において固定鉄心を支障なく型に収めるこ
とができるという効果が得られる。

【００９４】また、第４の発明によれば、非磁性形成部
の相当幅の板厚を強磁性部の板厚の１０〜７０％に加工
して強磁性部材を溶融改質した固定鉄心を有するので、
非磁性改質部の幅が安定するために狙いの透磁率を安定
に得ることができ、可動鉄心の作動応答性の製品間格差
を小さくできるという効果が得られる。

【００９５】また、第５の発明によれば、固定鉄心に形
成された非磁性部の円周方向、とくに局部改質の始点と
終点との重なり部分（始終端）で、添加元素量に過不足
が発生せずに周方向の透磁率分布を均一にできるので、
作動特性の製品間格差を小さくできるという効果が得ら
れる。

【００９６】また、第６の発明によれば、溶融改質部に
生じる割れを防止することができるので、切削性のよい
強磁性鋼を固定鉄心の素材として用いることができると
いう効果が得られる。

【００９７】また、第７の発明によれば、両者の突き合
わせ部にはめ合い構造を形成して、溶接熱源の狙い位置
に影響されずに所望の希釈率を得ることにより、非磁性
部の透磁率のばらつきが小さくなるので、可動鉄心の作
動応答性の製品間格差を小さくできるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す電磁アクチュエータ
を搭載した燃料噴射装置の断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】この発明の実施例２を示す電磁アクチュエータ
の断面拡大図である。

【図４】この発明の実施例３を示す電磁アクチュエータ
の断面拡大図である。

【図５】この発明の実施例４を示しかつ固定鉄心への非
磁性部形成のための熱源供給方向およびオーステナイト
生成元素を含むワイヤ供給方向を示す図である。

【図６】この発明の実施例５を示す電磁アクチュエータ
の固定鉄心の製造工程図である。

【図７】この発明の実施例６を示す電磁アクチュエータ
の固定鉄心の製造工程図である。

【図８】図７における製造途中の強磁性部材の模式図で
ある。

【図９】この発明の実施例７を示す製造途中の電磁アク
チュエータの固定鉄心の模式図である。

【図１０】この発明の実施例８を示す強磁性部材の模式
図である。

【図１１】この発明の実施例９を示す電磁アクチュエー
タの固定鉄心の製造工程図である。

【図１２】この発明の実施例１０を示す電磁アクチュエ
ータの固定鉄心の製造工程図である。

【図１３】この発明の実施例１１に用いるＮｉワイヤを
示す断面図である。

【図１４】ステンレス鋼の常温における組成と組織の関
係を表したシェフラーの状態図である。

【図１５】この発明の実施例１２を示す電磁アクチュエ
ータの固定鉄心の製造工程図である。

【図１６】この発明の実施例１３を示す電磁アクチュエ
ータの固定鉄心の製造工程図である。

【図１７】従来の電磁アクチュエータを応用した電子制
御式燃料噴射装置を示す断面図である。

【図１８】従来の溶融合金化を応用した燃料噴射装置用
電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図である。

【図１９】従来の突き合わせ溶接法を応用した燃料噴射
装置用電磁アクチュエータの固定鉄心の製造工程図であ
る。

【符号の説明】

１ 電磁コイル ２ 固定鉄心 ２ａ，２ｂ 強磁性部 ２ｃ 非磁性部 ３ 可動鉄心 ４，５ エアギャップ ６ ばね ７ 強磁性部材 ８ 添加元素 ９ 溶融改質部 １０ ＣＯ₂ レーザ １２ ケーシング １３ エアギャップ １４ 非磁性部材 １５ スポット溶接 １９ Ｎｉワイヤ ２０ Ｃｒめっき

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 26/00 ３１０Ｎ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３０５ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３０５Ｊ (56)参考文献 特開 平５−237678（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−7363（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−153477（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−152175（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 51/06 B23K 26/00 F16K 31/06

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成した電
   磁アクチュエータにおいて、 強磁性体で構成される前記可動鉄心の一部，すなわち前
   記固定鉄心の非磁性部と対向する部分を非磁性としたこ
   とを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】 可動鉄心の一部に設けられた非磁性部
   は、切削加工などによる空洞，すなわちエアギャップと
   なっていることを特徴とする請求項１の電磁アクチュエ
   ータ。
3. 【請求項３】 請求項２の可動鉄心を有する電磁アクチ
   ュエータにおいて、この可動鉄心に設けた空間部分に固
   定鉄心に固定される非磁性部材を有することを特徴とす
   る電磁アクチュエータ。
4. 【請求項４】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータにおいて、 前記可動鉄心と対向する部分に局部的な空間を設けた固
   定鉄心を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
5. 【請求項５】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータの、前記固定鉄心の非磁性部を溶融
   改質により形成する電磁アクチュエータの製造方法にお
   いて、 対向する２箇所を加熱溶融しかつ一つの加熱箇所のみに
   オーステナイト生成元素を供給することを特徴とする電
   磁アクチュエータの製造方法。
6. 【請求項６】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータの、前記固定鉄心の非磁性部を溶融
   改質により形成する電磁アクチュエータの製造方法にお
   いて、 前記非磁性形成部の相当幅の板厚をこの非磁性形成部と
   接する前記強磁性部の板厚の１０〜７０％に加工して強
   磁性部材を溶融改質することを特徴とする電磁アクチュ
   エータの製造方法。
7. 【請求項７】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータの、前記固定鉄心の非磁性部を溶融
   改質により形成する電磁アクチュエータの製造方法であ
   って、 リボン状またはワイヤ状のオーステナイト生成元素また
   はそれを含む合金を強磁性部材の固定鉄心に巻き付け、
   スポット溶接などにより前記の巻き付けた合金を強磁性
   部材に固定した後、溶融合金化して前記非磁性部を形成
   する電磁アクチュエータの製造方法において、 前記リボン状またはワイヤ状のオーステナイト生成元素
   またはその合金の両端をテーパ状にしたことを特徴とす
   る電磁アクチュエータの製造方法。
8. 【請求項８】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータの、前記固定鉄心の非磁性部を溶融
   改質により形成する電磁アクチュエータの製造方法であ
   って、 リボン状またはワイヤ状のオーステナイト生成元素また
   はそれを含む合金を強磁性部材の固定鉄心に巻き付け、
   スポット溶接などにより前記の巻き付けた合金を強磁性
   部材に固定した後、溶融合金化して前記非磁性部を形成
   する電磁アクチュエータの製造方法において、 オーステナイト生成元素またはそれを含む合金の総添加
   量に対応する体積を改質長さで割った値の１／２以下の
   断面積である前記ワイヤまたは帯で、その巻き数を２回
   以上にすることを特徴とする電磁アクチュエータの製造
   方法。
9. 【請求項９】 磁気ヨークとして機能するケーシング
   と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
   非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
   この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
   電磁アクチュエータの製造方法において、 前記強磁性部を構成する強磁性部材の中間部にこの強磁
   性部材とは異なる部材を挟み、この中間部材の全てまた
   は一部分を溶融し、かつ前記中間部材を挟む両側の強磁
   性部材を部分的に溶融し、これらの溶融部が連続的であ
   ることを特徴とする電磁アクチュエータの製造方法。
10. 【請求項１０】 磁気ヨークとして機能するケーシング
    と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
    非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
    この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
    電磁アクチュエータの、前記非磁性部が強磁性部の一部
    を溶融改質することにより形成される電磁アクチュエー
    タの製造方法において、 オーステナイト生成元素とクロムを溶融添加し、非磁性
    の溶融改質部を体積率で１０％以下のフェライト相を含
    むオーステナイト相にすることを特徴とする電磁アクチ
    ュエータの製造方法。
11. 【請求項１１】 オーステナイト生成元素またはそれを
    含む合金のワイヤの表面にクロムまたはその合金の膜を
    形成したフィラーを溶融添加することにより、非磁性部
    が強磁性部の一部を溶融改質することにより体積率で１
    ０％以下のフェライト相を含むオーステナイト相を形成
    することを特徴とする請求項１０の電磁アクチュエータ
    の製造方法。
12. 【請求項１２】 クロムまたはそれを含む合金の膜を形
    成した強磁性部材に局所的にオーステナイト生成元素を
    溶融添加することにより、非磁性部が体積率で１０％以
    下のフェライト相を含むオーステナイト相になることを
    特徴とする請求項１０の電磁アクチュエータの製造方
    法。
13. 【請求項１３】 磁気ヨークとして機能するケーシング
    と、このケーシングの内側に配置された電磁コイルと、
    非磁性部を挟んで両側に強磁性部を有する固定鉄心と、
    この固定鉄心に吸引駆動される可動鉄心とで構成される
    電磁アクチュエータの、鉄−クロム系合金，またはフェ
    ライト系ステンレス鋼，またはマルテンサイト系ステン
    レス鋼よりなる強磁性部材と、鉄−ニッケル系合金より
    なる強磁性部材とを両者の希釈率を調整しながら突き合
    わせ溶接し、非磁性のオーステナイト相となる組成の溶
    接金属部を得るものである電磁アクチュエータの製造方
    法において、 溶接金属形成部の相当幅以上のはめ合い部を有する強磁
    性部材を溶接することを特徴とする電磁アクチュエータ
    の製造方法。