JP3210826B2 - リニアソレノイド - Google Patents

リニアソレノイド

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JP3210826B2
JP3210826B2 JP02704695A JP2704695A JP3210826B2 JP 3210826 B2 JP3210826 B2 JP 3210826B2 JP 02704695 A JP02704695 A JP 02704695A JP 2704695 A JP2704695 A JP 2704695A JP 3210826 B2 JP3210826 B2 JP 3210826B2
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勝弘 平田
義孝 一井
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリニアソレノイドに関す
るもので、例えば車載用バルブの開閉装置に使用される
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のリニアソレノイドの一例を
示す断面正面図であるが、シャフトeを通る中心軸X−
Xに対して左右対称型に構成されている。リニアソレノ
イドNは、ヨークa,可動子b,可動子bと対向した位
置に配設された固定子c,可動子bの周囲に巻装し配設
されたコイルd,可動子bを貫通して固定されているシ
ャフトe,スプリングf及び可動子bの位置検知せンサ
ーgから構成され、コイルdに励磁電流を流して発生す
る磁束により固定子cと可動子bとの間に吸引力を発生
させるものである。なお、図4中のmは固定子cと可動
子bとの間に形成されている間隙である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来のリニ
アソレノイドNでは、コイルdに励磁が流れるとヨーク
a,可動子b,可動子bと対向した位置に配設された固
定子c,可動子bの周囲に配設されたコイルdより成る
磁気回路が構成される。この磁気回路中には可動子bと
固定子cとの間に間隙mが形成されるが、この間隙m中
では磁気抵抗が非常に大きいために多くの磁気エネルギ
ーが消費されることになり、動作上の効率があまりよく
ないという問題がある。
【0004】本発明に係るリニアソレノイドによれば前
記した従来例の問題点を解決できるものであって、磁気
回路中の間隙内に存在している磁性流体により磁気回路
中の磁束密度を増大して磁気抵抗を小さくすることで、
高応答性があり、しかも高出力で動作の確実なリニアソ
レノイドを得ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ヨーク、該ヨークの一端側と対向する
ように空間を介してヨークに対して同心状に配置された
固定子、ヨークの中央の透孔内を直線方向に移動自在に
配置されてその一端が固定子側に臨む可動子、該可動子
及び前記固定子の中央部を貫挿して前記可動子に固定さ
れたシャフト、該シャフトが貫挿するとともに前記可動
子と前記固定子との間に縮設されて常時前記固定子から
前記可動子を離間する方向に抑圧する力を付与している
スプリング、前記ヨーク及び前記固定子の周囲に配置さ
れるとともに内側面で前記空間を閉塞するコイル、前記
空間内に介在する磁性流体からなり、前記コイルに流れ
る励磁電流により発生する磁束により、前記スプリング
のばね反発力に抗して前記可動子を前記固定子の方向に
吸引動作するリニアソレノイド部位と、該リニアソレノ
イド部位を内部に収納し、一端側に配置された軸受を介
してシャフトを外側に突出させたカバーとからなるリニ
アソレノイドにおいて、弾性体で作製された磁性流体溜
部を、前記空間と連通する通路を介して上記カバーの外
側に設置し、前記磁性流体を通路を介して前記空間と前
記磁性流体溜部との間で移動可能としたことを特徴とす
る。
【0006】
【0007】
【作用】本発明に係るリニアソレノイドの作用について
述べる。可動子の周囲に配設されているコイルに励磁電
流が流れると、ヨーク,可動子,固定子及びコイルによ
る磁気回路が構成される。この磁気回路中において、可
動子と固定子との間には間隙が形成されている。そこで
コイルに励磁電流が流れるとその磁束により、スプリン
グのばね反発力に抗して間隙内において、固定子には可
動子を固定子の方向に吸引しようとする力が作用する。
【0008】コイルに流れる励磁電流の線形変化により
可動子の変位量を定めるためには、可動子に対する固定
子の吸引力と、スプリングのばね反発力とを釣り合わせ
ることが必要であるが、可動子に対する固定子の吸引力
と、スプリングのばね反発力とを釣り合わせて、その釣
り合いによる或る位置に至るまで可動子を下降移動する
ことにより、可動子とシャフトとは一体となって固定子
の方向に直線移動するのである。
【0009】次にコイルに励磁電流が流れなくなると、
この励磁電流により形成される磁気回路がなくなるか
ら、可動子の変位量に応じたスプリングのばね反発力に
より、可動子とシャフトとは一体となって上昇移動する
ことになり、その可動子は固定子とは離間する方向に直
線移動する。そして請求項1の発明では、リニアソレノ
イドの内部において、ヨーク,可動子,固定子及びコイ
ルで囲まれ、かつ可動子と固定子との間隙を含む場所
に、封止状態に保持されている空間内に磁性流体を介在
させているから、磁気回路中において、前記間隙内の磁
気抵抗を低下させることになる。そのためにその間隙内
の磁束密度が増大することになり、固定子により可動子
を固定子の方向に吸引しようとする大きな力が作用す
る。
【0010】また可動子の固定子の方向への変位移動に
従ってリニアソレノイドの空間内の容積が次第に小さく
なるが、そのために空間内の磁性流体は、通路を介して
磁性流体溜部の方向に移動して流れることになり磁性流
体溜部内に溜まる。次にコイルに励磁電流が流れなくな
ると、スプリングのばね反発力により可動子とシャフト
とは一体となって可動子が固定子とは離間する方向に直
線移動する。可動子が固定子とは離間する方向に変位移
動するに従って空間内の容積が次第に大きくなる。磁性
流体溜部は弾性体で作製されているから、磁性流体溜部
内に今まで溜められていた磁性流体は、その磁性流体溜
部の弾性により通路を介して再びリニアソレノイド内の
空間内に押し戻される。
【0011】このような可動子の上下方向の変位動作に
おいて、リニアソレノイドの空間内に存在する磁性流体
の量が変化するのであるが、その空間内の磁性流体の充
填率を変化することにより、低出力から高出力にわたり
広範囲でしかも動作の確実なリニアソレノイドを得るこ
とができる。
【0012】
【実施例】まず本発明の実施例を具体的に説明する前
に、本発明に対して先行する技術例を図1により説明す
る。図1は該技術例に係るリニアソレノイドを示す断面
正面図であり、シャフト5を通る中心軸X−Xに対して
左右対称型に構成されている。この例では、ヨーク1,
可動子2,可動子2と対向した位置に配設された固定子
3,可動子2の周囲に配設されているコイ4,可動子
2の中央部を貫挿して固定されているシャフト5,シャ
フト5が貫挿されるとともに、可動子2と固定子3との
間に縮設されて可動子2を常時図1中の上方向(固定子
3とは離間する方向)に押し上げるカ(反発力)を付与
するスプリング6から成るリニアソレノイドMが構成さ
れる。なお、図1中の7はリニアソレノイドMの部位を
覆うカバー,8は軸受,9は可動子2の移動位置を検知
するための位置検知せンサー,10は位置検知せンサー
ハウジング,mは可動子2と固定子3との問に形成され
る間隙である。
【0013】また図1中のFは磁性流体である。この磁
性流体Fは、例えば水ベース磁性流体フェリコロイド
商標>W−35〔タイホー工業(株)製)〕を、蒸留水
で密度1050kg/m3に希釈したもの、またはフェ
リコロイド<商標>PA−40で,比重1.24(25
℃),飽和磁化は300ガウス,外観は黒褐色液体,蒸
発量8μg/cm2hr(80℃),引火点244℃,
粘度170mPa・s(25℃),溶媒はポリαオレフ
ィン系,溶質はフェライト,溶質濃度は40%(重量パ
ーセント),溶質の大きさは100〜200Å,界面活
性剤はオレフィン酸のものなどを使用している。
【0014】そしてリニアソレノイドMの内部におい
て、ヨーク1,可動子2,固定子3及びコイル4で囲ま
れ、かつ可動子2と固定子3との間に形成される間隙m
を含む場所に、封止状態に保持された空間Hを形成し、
この空間H内に前記したような磁性流体Fを介在させる
ものである。次に第1の実施例のリニアソレノイドにつ
いて動作状態を説明する。可動子2の周囲に配設されて
いるコイル4に励磁電流が流れると、ヨーク1,可動子
2,固定子3及びコイル4による磁気回路が構成される
が、この磁気回路中において可動子2と固定子3との間
には間隙mが形成されている。そこでコイル4に励磁電
流が流れるとその磁束により、スプリング6のばね反発
力に抗して間隙m内において固定子3には可動子2を図
1中の下方向(固定子3の方向)に吸引しようとする力
が作用する。
【0015】コイル4に流れる励磁電流の線形変化によ
り可動子2の変位量(シャフト5の移動量)を定めるた
めには、可動子2に対する固定子3の吸引力と、スプリ
ング6の反発力とを釣り合わせることが必要であるが、
可動子2に対する固定子3の吸引力と、スプリング6の
ばね反発力とを釣り合わせて、その釣り合いによる或る
位置に至るまで可動子2は下降移動することにより、可
動子2とシャフト5とは一体となって図1中の下方向
(固定子3の方向)に直線移動する。
【0016】ところでリニアソレノイドMの内部におい
て、ヨーク1,可動子2,固定子3及びコイル4で囲ま
れ、かつ可動子2と固定子3との間に形成される間隙m
を含む場所に、封止状態に保持されている空間H内に磁
性流体Fを介在させているから、ヨーク1,可動子2,
固定子3及びコイル4により構成される磁気回路中にお
いて、前記間隙m内の磁気抵抗を低下させることにな
る。そのためにその間隙m内の磁束密度を増大させるこ
とになり、固定子3により可動子2を図1中の下方向
(固定子3の方向)に吸引しようとする力が大きく作用
する。従って高応答性があり、高出力化,小型化が可能
なリニアソレノイドMを得ることができる。
【0017】次に本発明を図2に示す一実施例により説
明する。 図2は一実施例を示す断面正面図であって、図
2において図1に対応する箇所には同一の符号を付して
いる。而して図示する実施例において、図1に示す先行
技術の例と異なる部分は、弾性体で作製された弾性流体
溜部Jを、磁性流体Fが介在されている空間H内と連通
する通路Kを介してリニアソレノイドMの外側を覆うカ
バー7の外面に設置していることである。
【0018】実施例のリニアソレノイドについて動作
状態を説明する。コイル4に励磁電流が流れるとその磁
束により、スプリング6のばね反発力に抗して間隙m内
において固定子3には可動子2を図1中の下方向(固定
子3の方向)に吸引しようとする力が作用するが、この
可動子2の固定子3の方向への変位移動に従ってリニア
ソレノイドMの空間H内の容積が次第に小さくなる。そ
のため空間H内の磁性流体Fは、通路Kを介して磁性流
体溜部Jの方向に移動して流れることになり磁性流体溜
部J内に次第に溜まる。
【0019】次にコイル4に励磁電流が流れなくなる
と、この励磁電流により形成される磁気回路が無くなる
から、スプリング6のばね反発力により可動子2とシャ
フト5とは一体となって図中の上方向(可動子2が固定
子3とは離間する方向)に直線移動する。可動子2が固
定子3とが離間する方向に変位移動するに従って空間H
内の容積が次第に大きくなる。磁性流体溜部Jは弾性体
で作製されているから、磁性流体溜部Jに今まで溜めら
れていた磁性流体Fは、磁性流体溜部Jの弾性により通
路Kを介して再びリニアソレノイドMの空間H内に押し
戻される。
【0020】このような可動子2の上下方向の変位動作
において、リニアソレノイドMの空間H内に存在する磁
性流体Fの量が変化するのであるが、空間H内の磁性流
体Fの充填率を変化することにより低出力から高出力に
わたり広範囲で、しかも動作の確実なリニアソレノイド
Mを得ることができる。なお、図1または図2に示すよ
うに位置検知センサー9の下端はシャフト5の上端で押
圧されており、シャフト5の上端が上下移動する位置の
変化により、その位置に比例して位置検知センサー9内
の電気抵抗が変化してシャフト5の上下移動の位置を検
知する。またシャフト5の下端(位置検知せンサー9の
位置とは反対側)には、例えば車載用バルブの開閉装置
(図示せず)が連結されており、シャフト5の上下移動
によりその車載用バルブの開閉装置を開閉動作する。換
言すれば例えばシャフト5の上端が第1の位置(位置検
知せンサー9の下端に当接した位置)にある状態では、
車載用バルブの開閉装置はオフ状態にあり、シャフト5
の上端が第2の位置(位置検知せンサー10の下端から
離れた位置)にある状態では、車載用バルブの開閉装置
はオン状態となる。
【0021】以上のようにして本発明では、リニアソレ
ノイドMの内部において、ヨーク1,可動子2,固定子
3及びコイル4で囲まれ、かつ間隙mを含む場所に、封
止状態に保持されている空間H内に磁性流体Fを介在さ
せることにより、磁気回路中において、間隙m内の磁気
抵抗を低下させ、そのために可動子2と固定子3との間
の間隙m内の磁束密度を増大させて固定子3により可動
子2を固定子3の方向に吸引しようとする力を大きくす
る。
【0022】また、可動子2の固定子3の方向への変位
移動に従ってリニアソレノイドMの空間H内の容積が次
第に小さくなり、そのため空間H内の磁性流体Fは、通
路Kを介して磁性流体溜部Jの方向に移動して流れるこ
とになりその磁性流体溜部内Jに溜まる。次にコイル4
に励磁電流が流れなくなると、スプリング6のばね反発
力により可動子2とシャフト5とは一体となって可動子
2が固定子3とは離間する方向に直線移動することにな
り、可動子2の上方向の変位移動に従って空間H内の容
積が次第に大きくなる。ところが磁性流体溜部Jは弾性
体で作製されているから、その磁性流体溜部Jに今まで
溜められていた磁性流体Fは、磁性流体溜部Jの弾性に
より通路を介して再びリニアソレノイドM内の空間H内
に押し戻される。
【0023】このような可動子2の上下方向の変位動作
において、リニアソレノイドMの空間H内に存在する磁
性流体Fの量が変化するが、空間H内の磁性流体Fの充
填率を変化することにより低出力から高出力にわたり広
範囲で、しかも動作の確実なリニアソレノイドを得るこ
とができる。
【0024】
【発明の効果】本発明に係るリニアソレノイドは前記の
ように構成して成るもので以下のような効果を奏するも
のである。すなわち、リニアソレノイドの内部におい
て、ヨーク,可動子,固定子及びコイルで囲まれ、かつ
可動子,固定子間の間隙を含む場所に、封止状態に保持
されている空間内に介在されている磁性流体により、前
記間隙内の磁気抵抗を低下させて磁束密度を増大させ、
高応答性があり、しかも高出力化,小型化が可能なリニ
アソレノイドを得ることができる利点がある。
【0025】また、可動子の上下方向の変位動作におい
て、リニアソレノイドの空間内に存在する磁性流体の量
を変化させ、その空間内の磁性流体の充填率を変化する
ことにより低出力から高出力にわたり広範囲で、しかも
動作の確実なリニアソレノイドを得ることができる利点
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】リニアソレノイドの先行する技術の例を示す断
面正面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す断面正面図である。
【図3】従来のリニアソレノイドの一例を示す断面正面
図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 33/00 - 33/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヨーク、該ヨークの一端側と対向するよう
    に空間を介してヨークに対して同心状に配置された固定
    子、ヨークの中央の透孔内を直線方向に移動自在に配置
    されてその一端が固定子側に臨む可動子、該可動子及び
    前記固定子の中央部を貫挿して前記可動子に固定された
    シャフト、該シャフトが貫挿するとともに前記可動子と
    前記固定子との間に縮設されて常時前記固定子から前記
    可動子を離間する方向に抑圧する力を付与しているスプ
    リング、前記ヨーク及び前記固定子の周囲に配置される
    とともに内側面で前記空間を閉塞するコイル、前記空間
    内に介在する磁性流体からなり、前記コイルに流れる励
    磁電流により発生する磁束により、前記スプリングのば
    ね反発力に抗して前記可動子を前記固定子の方向に吸引
    動作するリニアソレノイド部位と、該リニアソレノイド
    部位を内部に収納し、一端側に配置された軸受を介して
    シャフトを外側に突出させたカバーとからなるリニアソ
    レノイドにおいて、弾性体で作製された磁性流体溜部
    を、前記空間と連通する通路を介して上記カバーの外側
    に設置し、前記磁性流体を通路を介して前記空間と前記
    磁性流体溜部との間で移動可能としたことを特徴とする
    リニアソレノイド。
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