JP3618503B2 - ソレノイド装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルを励磁して磁気吸引力によりプランジャを作動するソレノイド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ソレノイド装置としては、実開平4−129983号公報に開示されているものがある。これは、図10に示すように、一端にフランジ1Aを有するヨーク1Bとリング状の非磁性部材1Cと鉄心本体1Dとからなる固定鉄心1と、鉄心本体1Dの他端に接触して取り付けられる別体のフランジ2と、両フランジ1A,2の間で固定鉄心1の外周に巻装されるコイル3と、このコイル3を囲むとともに両フランジ1A,2に接触させて取り付けられる磁性カバー4と、ヨーク1Bに接触させて固定鉄心1に移動可能に内嵌したプランジャ5とからなる。コイル3が励磁されると、プランジャ5が鉄心本体1Dとの間に生じる磁気吸引力によりシャフト5Aと一体に移動する。
【0003】
この装置は、固定鉄心1に対してコイル3の内周面及び両端面を絶縁する手段として、固定鉄心1の外周と両フランジ1A,2のコイル3との対応面とに非磁性のコーティング6が施されている。固定鉄心にコイルボビンを外嵌したものと比較すると、コーティング層6の厚さはコイルボビンの肉厚よりも大幅に薄くできることから、コイル3の内径及び外径を小さくして装置全体を小径化することが可能となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のソレノイド装置では次のような不具合がある。
固定鉄心1のフランジ1Aにおいては、そのコイル3との対応面の外周縁部に磁性カバー4が接触するようになっているため、コーティングの際には磁性カバー4の接触領域をリング状にマスキングする。マスキングに際しては、コイル3とフランジ1Aとの絶縁性を確保することと、磁性カバー4を確実に接触させることとを両立させる必要があるため、高いマスキング精度が要求される。ところが、マスキングはテーピングによって行われるため、上記従来装置のようにマスキング領域がリング状をなす場合には高い精度を得ることが難しく、そのため、精度向上を求めるとコストアップを招くことになる。
また、上記のようにフランジ1Aに磁性カバー4との接触領域を空けてコーティングした場合、接触領域の幅寸法に対してコーティング層6の厚さが極めて薄くなる。そのため、コイル3の素線3Aを巻き付けるときに、図11に示すように素線3Aがフランジ1Aの外周角縁に接触し、その結果素線3Aの絶縁被覆が剥がれてしまうおそれがある。
【0005】
本願発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、コイル巻装部分における非磁性コーティング処理の際のマスキング精度向上に起因するコストアップを回避するとともに、コイル素線の巻き付け時におけるフランジへの接触を防止することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、筒状の鉄心本体の一端にフランジを設けた固定鉄心と、前記鉄心本体に素線を巻き付けてなるコイルと、このコイルを囲むとともに前記フランジに当接される磁性カバーと、前記鉄心本体に移動可能に内嵌したプランジャとを備え、前記コイルを励磁することにより前記プランジャを変位させるソレノイド装置において、前記鉄心本体の外周に非磁性層を設けるとともに、前記フランジの前記コイルとの対応面に非磁性の略リング状をなす鍔部材を装着し、前記鍔部材における前記コイルとの対応面に、前記素線を受け入れ可能な凹部を形成し、前記フランジの孔と前記鍔部材の突起を係合することで、前記鍔部材の前記フランジに対する回転を規制したところに特徴を有する。
なお、非磁性層を設ける手段としては、コーティング層を鉄心本体と一体に形成する、鉄心経本体とは別部品のチューブ等を取り付ける等の手段がある。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記鍔部材の外縁が弧状に面取りされているところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記鉄心本体には前記鍔部材との間で前記コイルを挟むように位置する略リング状の鍔状支持部材が設けられ、この鍔状支持部材と前記鍔部材との間で前記素線を巻き付けることによって前記コイルを形成するようにしたしたところに特徴を有する。
【0008】
【発明の作用及び効果】
<請求項1>
フランジのコイルとの対応面においては、磁性カバーとの接触領域をリング状に確保する必要があり、同時にその接触領域以外の部分ではフランジとコイル素線との接触を防止する必要があるが、磁性カバーとの接触領域の確保は、所定の外径寸法を有する鍔部材をフランジに取り付けることによって行われている。即ち、マスキング精度を高くすることが難しいコーティング層ではなく、比較的高い寸法精度が得られる別体部品の鍔部材を用いているので、マスキング精度向上に起因するコストアップを回避することができる。
さらに、鍔部材はコーティング層とは異なり厚さ設定が容易であるため、コイルの素線がフランジ側に向かって斜めに方向に固定鉄心に巻き付けられる場合には、鍔部材を厚くしてその鍔部材に素線を接触させるようにすれば、素線とフランジとの干渉を防止することができる。即ち、素線の巻き付け角度やフランジにおける磁性カバーの接触領域等が変化しても、それに合わせて鍔部材の厚さを調整するだけでフランジに対する素線の接触を回避することができるので、素線の巻き付け角度や磁性カバーの寸法等を設定する際の設計自由度が高いという効果がある。
なお、被磁性層をコーティング層によって形成すれば層厚を薄くできるので、コイルの小径化即ち装置全体の小径化を図ることができる。
【0009】
<請求項2>
素線が固定鉄心に巻き付けられるときに鍔部材の外縁に当接しても、その鍔部材の外縁は弧状に面取りされているので、鍔部材の外縁によって素線の絶縁被覆が傷ついたり削られたりすることが防止される。
<請求項3>
コイルを形成する際には、鍔部材と鍔状支持部材とで挟まれた空間のなかで素線の巻き付けを行うが、コイルの両端は鍔部材と鍔状支持部材とで支えられるので、巻き付けの途中でコイルの端部が崩れることが防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>
以下、本発明を具体化した実施形態1を図1乃至図3を参照して説明する。
固定鉄心10は円筒形をなす鉄心本体11の上端にフランジ12を一体に形成してなる。この固定鉄心10の上端にはそのフランジ12に密着するように平板状のコア13が取り付けられ、このコア13の突部14が鉄心本体11の上端開口部に突出されている。固定鉄心10の内部には非磁性のスリーブ15が嵌着され、スリーブ15内には磁性材料からなるプランジャ16が上下動可能に嵌装されている。プランジャ16は、圧縮コイルバネなどの図示しない付勢手段によって下方へ付勢されているため、常には、突部14から離間した状態に保持されている。固定鉄心10の下端部には別体の磁性材料からなるフランジ17が固着され、このフランジ17と上記固定鉄心10のフランジ12との間においては絶縁被覆(図示せず)で覆われた素線18Aが鉄心本体11の外周に巻き付けられ、もって固定鉄心10を囲むコイル18が形成されている。尚、コイル18と固定鉄心10及びフランジ17との間は、後述する手段より絶縁されている。さらに、コイル18の外周には、筒状の磁性カバー19がその上下両端を上記両フランジ12、17に接触させた状態で取り付けられている。かかる構成になるソレノイド装置においてコイル18を励磁すると、コア13の突部14とプランジャ16との間に生じる磁気吸引力よりプランジャ16が付勢に抗して上方へ移動する。
【0011】
次に、コイル18を固定鉄心10とフランジ17から絶縁するための手段について説明する。
固定鉄心10におけるフランジ12を除いた部分即ち鉄心本体11の外周には、非磁性材料からなる薄いコーティング層(本発明の構成要件である非磁性層)20が形成されている。このコーティング層20は、後述する溝25の内部にも施されている。
フランジ12のコイル18と対応する面(図2における下側の面)には、非磁性材料からなり、若干の弾性撓みを可能とされた鍔部材21が取り付けられている。鍔部材21は、その突起22をフランジ12の孔23に圧入することによってフランジ12に保持されている。この鍔部材21のフランジ12に対する回転は、突起22と孔23との係合、または鍔部材21の内周の一部に形成した直線状縁部24と固定鉄心の外周に形成した溝25との係合によって規制される。さらに、鍔部材21のフランジ12からの軸方向への抜けは、直線状縁部24と溝25との係合によって規制される。
鍔部材21の外径はフランジ12の外径よりも小さく設定されており、その外径寸法は、フランジ12における磁性カバー19の接触に必要なリング状領域の内径寸法と同じかそれよりも僅かに小さい寸法に設定されている。また、鍔部材21の外縁には、外周面とコイル18への対応面とを滑らかに連続させる弧状の面取り部26が形成されており、この面取り部26には素線18Aが接触するようになっている。なお、鍔部材21の材質については、素線18Aの傷付きを回避するために比較的軟質の合成樹脂とすることが望ましい。さらに、鍔部材21のコイル18との対応面には、素線18Aを巻き付ける際に素線18Aを受け入れるとともにその素線18Aを引っ掛けることによって巻き付け操作を容易にするための凹部27が、鍔部材21の内周から外周に亘って形成されている。
【0012】
固定鉄心10の下端部には、非磁性材料からなり、全体としてC字形をなす鍔状支持部材28が取り付けられている。この鍔状支持部材28の内周に形成した直線状縁部29は、固定鉄心10の外周に形成した溝30に嵌合されている。これにより、鍔状支持部材28が固定鉄心10に対して軸方向と周方向の遊動を規制された状態で保持されている。
上記構成になる本実施形態のソレノイド装置においては次のような効果がある。
即ち、コイル18と固定鉄心10の外周との間を絶縁する手段として層厚を薄くできるコーティング層20を施すようにしているので、コイルボビンを用いた場合に比べると、コイル18の内径及び外径が小さくなっており、結果的に装置全体の小径化が実現されている。
【0013】
また、固定鉄心10のフランジ12のコイル18との対応面においては、磁性カバー19との接触領域をリング状に確保する必要があるのと同時に、その接触領域以外の部分ではフランジ12とコイル18との接触を防止する必要があり、そのため磁性カバー19との接触領域の確保には高い精度が要求される。そこで、本実施形態では、フランジ12とコイル18との絶縁手段として、コーティング層ではなく、別体部品からなる鍔部材21が用いられている。コーティング層の場合にはリング状にマスキングするときに高い精度を出すことは難しいが、本実施形態のように別体の鍔部材21を用いる場合には、その外径寸法を高い精度で設定することができる。したがって、マスキング精度向上に起因するコストアップを回避することができる。
【0014】
さらに、鍔部材21は、コーティング層に比べて厚さ寸法大きくすることが容易である。したがって、図2に示すようにコイル18の素線18Aが斜め固定鉄心10に巻き付けられる場合でも、素線18Aは、鍔部材21の外縁に当たるようになり、フランジ12の角張った外縁に接触することはない。したがって、素線18Aの絶縁被覆(図示せず)がフランジ12の外縁によって傷つけられたり削られたりすることが防止される。
【0015】
また、素線18Aが当たる鍔部材21の外縁は弧状の面取り部26となっているので、素線18Aの絶縁被覆が鍔部材21との接触によって傷つけられたり削られたりすることも防止されている。
さらに、コイル18を形成する際には、鍔部材21と鍔状支持部材28とで挟まれた空間のなかで素線18Aの巻き付けを行うが、コイル18の両端は鍔部材21と鍔状支持部材28によって支えられるので、巻き付けの途中でコイル18の端部が崩れることが防止され、作業性に優れている。
【0016】
<実施形態2>
次に、本発明を具体化した実施形態2を図4乃至図6を参照して説明する。
本実施形態は、鍔状支持部際の取付け構造を上記実施形態1とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態1と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態の固定鉄心30の鉄心本体31の外周における鍔状支持部材33の取付け位置には、円形をなす4つの凹部34が周方向に90°間隔を空けて形成されている。この凹部34を含む鉄心本体31の外周面にはコーティング層20が形成され、さらに上記実施形態1と同じ鍔部材21がフランジ32に密着するように取り付けられている。
かかる固定鉄心30はその鉄心本体31を囲む金型(図示せず)に取り付けられ、その金型内への射出によって鍔状支持部材33が固定鉄心30と一体に設けられている。鍔状支持部材33は、全周に亘って連なるリング形をなし、その内周の円形の突出部35が鉄心本体31の凹部34に嵌まり込んだ状態となっている。これにより、鍔状支持部材33の固定鉄心30に対する遊動が規制されている。
本実施形態2では、鍔状支持部材33が金型によって固定鉄心30と一体に成形されているので、別体部品として成形済みの鍔状支持部材を固定鉄心に装着する場合に比べて保持性が高くなっている。しかも、鍔状支持部材33の突出部35が固定鉄心30の凹部34に嵌まり込んだ状態となっているで、さらに保持力が向上している。また、凹部34は部分的に形成されているだけなので、全周に亘って形成する場合に比べて鉄心本体31の断面積の減少が抑えられ、強い磁界が得られている。
【0017】
<参考例>
次に、本発明の参考例を図7乃至図9を参照して説明する。本参考例は、鍔部材と鍔状支持部際の取付け構造を上記実施形態1とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態1と同じであるため、同じ構成については同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本参考例の固定鉄心40の鉄心本体41の外周における鍔部材43と鍔状支持部材44の取付け位置には、夫々、小径部45、46が全周に亘って形成されている。小径部45、46の幅は鍔部材43及び鍔状支持部材44の厚さよりも大きい寸法とされている。また、小径部45、46の表面にはローレット加工47が施されている。そして、この小径部45、46を含む鉄心本体41の外周面にはコーティング層20が形成されている。
かかる固定鉄心40は、その鉄心本体41及びフランジ42のコイル18との対応面を囲む金型(図示せず)に取り付けられ、その金型内への射出によって鍔部材43と鍔状支持部材44が固定鉄心40と一体に設けられている。鍔部材43と鍔状支持部材44は、全周に亘って連なるリング形をなし、その内周から軸方向へ僅かに延出させた筒部48、49が鉄心本体41の小径部45、46に嵌まり込んだ状態となっている。これにより、鍔部材43と鍔状支持部材44の固定鉄心40に対する軸方向への遊動が規制されている。さらに、筒部48、49の内周が小径部45、46のローレット47の細かい凹凸に食い込むようになるので、鍔部材46及び鍔状支持部材44の周方向へ遊動も規制されている。また、鍔状支持部材44は、軸方向に突出する筒部49を設けたことによって倒れ難くなっているので、コイル18の端部の崩れを確実に防止することができる。
【0018】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では固定鉄心と一体のフランジはその一方の端部のみに形成されているが、本発明によれば、固定鉄心の両方の端部に一対のフランジが一体に形成されている場合にも適用することができる。
(2)上記実施形態では非磁性層を鉄心本体と一体のコーティング層としたが、本発明によれば、鉄心本体とは別部品の例えばチューブ状の部材を鉄心本体に外嵌することによって非磁性層を構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の断面図
【図2】実施形態1において固定鉄心にコイル素線を巻き付けている状態をあらわす部分拡大断面図
【図3】実施形態1の固定鉄心、鍔部材及び鍔状支持部の分解状態をあらわす斜視図
【図4】実施形態2において固定鉄心に鍔部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図5】実施形態2において固定鉄心に鍔部材と鍔状支持部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図6】実施形態2の部分拡大断面図
【図7】参考例の固定鉄心の斜視図
【図8】参考例において固定鉄心に鍔部材と鍔状支持部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図9】参考例の部分拡大断面図
【図10】従来例の断面図
【図11】従来例において固定鉄心にコイル素線を巻き付けている状態をあらわす部分拡大断面図
Claims (3)
- 筒状の鉄心本体の一端にフランジを設けた固定鉄心と、前記鉄心本体に素線を巻き付けてなるコイルと、このコイルを囲むとともに前記フランジに当接される磁性カバーと、前記鉄心本体に移動可能に内嵌したプランジャとを備え、前記コイルを励磁することにより前記プランジャを変位させるソレノイド装置において、
前記鉄心本体の外周に非磁性層を設けるとともに、前記フランジの前記コイルとの対応面に非磁性の略リング状をなす鍔部材を装着し、
前記鍔部材における前記コイルとの対応面に、前記素線を受け入れ可能な凹部を形成し、
前記フランジの孔と前記鍔部材の突起を係合することで、前記鍔部材の前記フランジに対する回転を規制したことを特徴とするソレノイド装置。 - 前記鍔部材の外縁が弧状に面取りされていることを特徴とする請求項1記載のソレノイド装置。
- 前記鉄心本体には前記鍔部材との間で前記コイルを挟むように位置する略リング状の鍔状支持部材が設けられ、この鍔状支持部材と前記鍔部材との間で前記素線を巻き付けることによって前記コイルを形成するようにしたことを特徴とする請求項1記載のソレノイド装置。
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