JP3755073B2

JP3755073B2 - 電磁弁用ソレノイド

Info

Publication number: JP3755073B2
Application number: JP28401797A
Authority: JP
Inventors: 雄亮近藤; 康二沢井; 勝博大橋
Original assignee: 三明電機株式会社
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11121229A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固定鉄心と、固定鉄心に接近離隔する可動鉄心とを有する電磁弁用ソレノイド（以下、ソレノイドという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ソレノイドは、中空状に形成されるボビンと、ボビンに巻回される磁気コイルと、ボビン内に配置される固定鉄心と、固定鉄心に対して接近離隔するように摺動される可動鉄心と、を備えている。そして、一般的には、可動鉄心は磁気コイルの励磁により固定鉄心に吸着されるように作動されている。そして、可動鉄心を摺動するために、通常可動鉄心には交流電流から整流された直流電流が流れている。しかし、可動鉄心に自己発熱させるために交流電流をそのまま流すこともある。この場合、直流ソレノイドに交流電流を流すと交流磁界により可動鉄心は鉄損を生じてくるため、可動鉄心に鉄損を減少するための各工夫がなされている。
【０００３】
図１１に示すソレノイド２０は、特に油浸型として油圧電磁弁等に広く使用されている。このソレノイド２０は、コイルアッシー２１と、コイルアッシー２１内に嵌合されるチューブアッシー２６と、コイルアッシー２１とチューブアッシー２６とを固定するナット３１と、を有して構成され、コイルアッシー２１は中空丸状の磁性体の外ケース２２内に磁気コイル２３が巻回された中空状のボビン２４とヨーク２５が樹脂により一体的に成型され、チューブアッシー２６は、固定鉄心２７と可動鉄心２８とを有し、さらに固定鉄心２７と可動鉄心２８を嵌合するパイプ２９と、を有して構成されている。パイプ２９は、リング状の非磁性体で形成されボビン２４の中空部内周面に挿入されるとともに、一端は固定鉄心２７に係合し溶着され、内周面に固定鉄心２７に対して接近離隔する可動鉄心２８が摺動可能に配置されている。また、パイプ２９の他端はストッパ３０が溶着され、コイルアッシー２１とチューブアッシー２６を一体的に固定するために、ナット３１がストッパ３０に螺合されて取り付けられていた。
【０００４】
可動鉄心２８には、鉄損を減少するため、図１２に示すように、４方向に外周面から内方に向かってスリット状の溝部２８ａが形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、価格競争が激しくなってくると、従来のソレノイドにおいても価格的な見直しを図らなければならず、部品削減を図ることによってコスト低減されたソレノイドが要望されてきた。また、交流電流用のソレノイドにあっては、可動鉄心は磁性体の材料にスリット状の溝加工を施さなければならないので、可動鉄心そのもののコストが高くなっていた。
【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するものであり、ソレノイドを総合的に廉価にできる構成にし、しかも鉄損を減少するとともに廉価に製作できる可動鉄心を有する電磁弁用ソレノイドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかわる電磁弁用ソレノイドは、上記の課題を解決するために以下のように構成するものである。即ち、
一端が閉口されて中空状に形成される外ケースと、前記外ケース内に配設されるとともに一端が閉口され固定鉄心と可動鉄心とを配設するチューブと、を有し、前記固定鉄心が弁体に取着され、前記可動鉄心が前記チューブの回りに配設される磁気コイルに励磁されて前記固定鉄心に対して接近離隔するように構成された電磁弁用ソレノイドであって、
前記可動鉄心が、軸方向に少なくとも４個の鉄心片に分割され、それぞれの鉄心片は、隣接する鉄心片に当接可能な合わせ面と、前記合わせ面から凹むような段差を有する溝面と、を有し、４分割されたそれぞれの鉄心片が固定手段により合体されて１個の可動鉄心を形成し、それぞれの鉄心片間に溝部が形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
また好ましくは、前記チューブが、前記磁気コイルを巻回するとともに、前記固定鉄心・前記可動鉄心との嵌合面を有するボビンであることを特徴とするものであればよい。
【０００９】
さらに好ましくは、前記チューブが、ボビン内に配設されるとともに前記固定鉄心・前記可動鉄心との嵌合面を有するパイプ体であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記固定手段が、前記鉄心片の回りを環装するパイプ体を有して構成されていることを特徴とするものであってもよい。
【００１１】
また、前記固定手段が、前記鉄心片の回りを巻回する複数本の線状部材を有して構成されていることを特徴とするものであってもよい。
【００１２】
さらに望ましくは、前記固定手段が、それぞれの鉄心片の合わせ面に凹部または凸部を有し、隣接する鉄心片どうしの前記凸部と前記凹部が係合することにより、それぞれの鉄心片が固定されて１個の可動鉄心を形成することを特徴とするものであればよい。
【００１３】
また、前記固定手段が、大径部と小径部を有する段付きピンを有し、前記段付きピンが、合体される前記可動鉄心の中央部に、前記大径部を下方にして配設され、前記可動鉄心のそれぞれの鉄心片が、前記段付きピンに係合する凹部を有して形成されていることを特徴とするものであればなお好ましい。
【００１４】
また、前記鉄心片の表面が、絶縁皮膜で覆われていることを特徴とするものであればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
本形態のソレノイド１は、図１に示すように、丸状の外ケース３と、外ケース３内に配置されるボビン５と、ボビン５を巻回するように配置されるコイル７と、ボビン５内に配置される固定鉄心９・可動鉄心１１と、を有している。
【００１７】
外ケース３は磁性体で形成され、前端部（図１中、下方）がフランジ部３ａを有して開口され、後部（図１中、上部）が本体部３ｂに対して小径に形成されるとともに後端部は後壁３ｃを有して閉口され全体に円筒状に形成されている。
【００１８】
ボビン５は、非磁性体で円筒状に形成され、前端部が開口され後端部が後壁５ａを有して閉口されている。また、ボビン５の前端部と中間部の外周面には、外方に向かって一対のコイル収納壁５１・５２が外ケース３内に収納されるように形成され、コイル収納壁５１・５２内にコイル７が巻回されて収納される。また、後端部側には、後側のコイル収納壁５２と間隔を有して円板状のフランジ板５３が外ケース３内に収納されるように形成され、コイル収納壁５２とフランジ板５３と間に形成される隙間部５ｂにコイル７のリード線７ａが収納され、フランジ板５３と外ケース３の本体部３ｂの後端面との間には磁性体のヨーク１３が配設される。ボビン５の後壁５ａ内部には内方に向かって凸状のストッパ部５４が形成され、可動鉄心１１が後壁５ａに接触したときに油で密着しないように、可動鉄心１１の接着面積を少なくしている。
【００１９】
さらに、ボビン５の内周面には、図２に示すように、前端部側に固定鉄心９と嵌合する第１嵌合面５５が形成され、第１嵌合面５５に連接されて後端部側に可動鉄心１１が嵌合される第２嵌合面５６が形成されている。そして第１嵌合面５５は第２嵌合面５６より大径に形成され、固定鉄心９の後端面が第２嵌合面５６の前端面に当接することによって、固定鉄心９が位置決めされる。
【００２０】
固定鉄心９は、前述のようにボビン５の第１嵌合面５５に嵌合され、その後端面が凹部９ａを有するとともに、第２嵌合面５６の前端面に当接し、固定鉄心９の前端面はボビン５の前端面のコイル収納壁５１より前方に突出している。そして、固定鉄心９とボビン５内部前端部との間にＯリング１５が取り付けられている。また、固定鉄心９の軸心部には貫通孔９ｂが形成され、図示しないピンが挿入されるとともに外部から流入される油の通路としての役割を果たしている。
【００２１】
なお、固定鉄心９の後端面には可動鉄心１１との吸着解除の際に残留磁気を少なくするためのリブ９ｃが形成されている。
【００２２】
可動鉄心１１は、燒結金属で成型されるかまたは鍛造で成型され、図３〜４に示すように円柱状ののものを４分割して形成されている。４分割されたそれぞれの鉄心片１１１は、４個の鉄心片１１１が合体した時に、隣接する鉄心片１１１と中央部において当接する合わせ面１１２と、それぞれの合わせ面１１２から凹むように段差を有して形成される溝面１１３と、を有している。溝面１１３は４個の鉄心片１１１が合体した時に溝部１１４を形成し、油の通路を形成することになる。そして、それぞれの鉄心片１１１の表面にはリン酸塩皮膜等の処理を施した絶縁皮膜が形成されている。この絶縁皮膜により交流電流が流れた時の鉄心片の鉄損を減少することができる。
【００２３】
上記４個の鉄心片１１１を合体するために固定する形態は各種考えられ、図４に示すそれぞれの鉄心片１１１の合わせ面１１２を隣接する他の鉄心片１１１にそのまま貼着させてもよく、また、図５に示すようにパイプ体１１５で可動鉄心１１の外周面を環装するようにしてもよく、さらに、図６のように２本の線材１１６を巻回して固定するようにしてもよい。この場合、それぞれの鉄心片１１１の外周面に、線材１１６を係合するように線材１１６の外周面に合わせた凹面を形成するとなおよい。パイプ体１１５で嵌着した場合のボビン５の内周面との摺動面はパイプ体１１５の外周面であり、線材１１６を巻回した場合のボビン５の内周面との摺動面は線材１１６の外周面になることは言うまでもない。
【００２４】
さらに、図７に示すように、それぞれの合わせ面１１２に合わせ面１１２から突起する凸部または合わせ面１１２から内側に陥没する凹部のいずれかを形成し、それぞれの合わせ面が合体した時にそれぞれの凸部と凹部が係合できるようにそれぞれの合わせ面１１２に凸部と凹部の位置を配置してもよい。例えば、図７（ａ）の場合は一方の合わせ面１１２ａの上部と下部２か所に凸部１１７を形成し、他方の合わせ面１１２ｂの上部と下部２か所に凹部１１８を形成する。隣接する鉄心片１１１は凸部１１７と凹部１１８の位置が反対に形成され、合体した時に凸部１１７と凹部１１８が対向する位置に配置されるようにする。図７（ｂ）の場合は、両合わせ面１１２ａ・１１２ｂの上部に凸部１１７を、下部に凹部１１８を形成し、隣接する鉄心片１１１は上部に凹部１１８を、下部に凸部１１７を配置する。この凸部１１７と凹部１１８の配置の組み合わせは、上記に限らず組み合わせできるものはいずれであってもよい。
【００２５】
さらに図８〜９に示す可動鉄心は可動鉄心１１の中央部に段付きピン１２０を嵌入するものであり、それぞれの鉄心片１１１の先端部（合体した時の中央部）にはピン１２０を嵌入するための円弧状の小径凹部１１９ａと大径凹部１１９ｂが形成されている。小径凹部１１９ａはピン１２０の小径部１２０ａの外径と略同一径の円弧に形成されるとともに鉄心片１１１の上面から下方に向かって形成され、大径凹部１１９ｂはピン１２０の大径部１２０ｂの外径と略同一径の円弧に形成されるとともに小径凹部１１９ａの下方に形成されている。そして、ピン１２０の大径部１２０ｂを下方に配置した状態でそれぞれの鉄心片１１１をピン１２０に係合するように取り付けると、図９の断面に示すように可動鉄心１１が形成される。ピン１２０を嵌入した後、それぞれの鉄心片１１１を上述したように貼着、あるいは図５〜７のいずれかの形態で固定すればよい。
【００２６】
なお、上述のいずれかの形態の可動鉄心１１における分割数は、上記に限らず少なくとも４個以上であれば良く、できれば分割数が多ければ多いほど、交流電流を流した時の可動鉄心１１の鉄損は減少できる。
【００２７】
４個の鉄心片１１１を合体した可動鉄心１１は前述のようにボビン５の第２嵌合面５６に摺動可能に嵌合されるように丸状に形成され、前端面に固定鉄心９の凹部９ａに係合する凸部１１ａが形成される。そして、コイル７の励磁によって固定鉄心９に吸着され、コイル７の励磁を解除することによって、図示しないばねの付勢力でボビン５の後壁５ａに向かって摺動する。
【００２８】
上記のように構成されるソレノイド１は、外ケース３のフランジ部３ａを、例えば油圧弁体に取り付けることによって油圧電磁弁を構成する。この場合、可動鉄心９と弁体との間には弁体のスプールを移動させるためのピン（図示せず）が固定鉄心９の貫通孔９ｂに挿通されながら配設されている。該ピンは丸状で両面に切欠面が形成されているため、貫通孔９ｂとピンの切欠面との間から油がソレノイド１側に流入される。そして、コイル７を励磁すると、固定鉄心９・可動鉄心１１・ヨーク１３・外ケース３に磁界が発生し、可動鉄心１１は固定鉄心９に吸着する方向に移動して、固定鉄心９の凹部９ａに可動鉄心１１の凸部１１ａを係合させる。
【００２９】
コイル７の励磁が解除されると、固定鉄心９と可動鉄心１１との間には磁界が消磁するため、図示しないばねにより前記ピンを介して可動鉄心１１が固定鉄心９から離隔する方向に移動することになる。
【００３０】
従って、このソレノイド１は、ボビン５が後端部の後壁５ａを有して筒状に一体的に形成されているので、従来のパイプやストッパ及びナットを削除することができるとともに、ソレノイド１内に流入された油のシール部材を、固定鉄心９とボビン５の先端部とに配設されたＯリング１５の１箇所だけですみ、ソレノイド全体のコストを低減することができる。さらに、交流電流を流すことによって生じる可動鉄心１１のスリット溝を切削加工して形成するのでなく、４分割された鉄心片１１１をそれぞれ成型して形成し、しかも鉄心片には絶縁皮膜を形成しているため、鉄損が少なく廉価で製作した可動鉄心１１を提供できる。
【００３１】
なお、本発明のソレノイドの構成は、各種形態の可動鉄心１１以外でも上記形態に限るものではない。例えば、図１０のように、ソレノイド１のチューブをパイプ体にした構成のソレノイド６０であってもよい。この形態では後端が閉口されて一体的に形成されたパイプ体６１内に可動鉄心７１と固定鉄心６９が配置され、パイプ体６１の回りにコイル６２が巻回されたボビン６３がパイプ体６１を収納して配置されている。さらにボビン６３を囲うように後端が閉口された丸状のケース６５が配置され、外ケース６５とボビン６３との間にヨーク６６が配置されている。固定鉄心６９はパイプ体６１に嵌合するとともにパイプ体６１の前端面に当接するように段付きに形成されている。可動鉄心７１は前述の形態と同様に４分割されている。
【００３２】
このように、従来のナット３１やストッパ３０を削除して一体的に形成された外ケースやチューブを使用した構成のソレノイドで可動鉄心が４分割されていれば、他の上述しない形態でも適応できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁弁用ソレノイドは、一端が閉口されて中空状に形成される外ケースと、前記外ケース内に配設されるとともに一端が閉口され固定鉄心と可動鉄心とを配設するチューブアッシーと、を有し、前記固定鉄心が弁体に取着され、前記可動鉄心が前記チューブアッシーの回りに配設される磁気コイルに励磁されて前記固定鉄心に対して接近離隔するように構成され、
前記可動鉄心が少なくとも軸方向に４分割されている。４分割されたそれぞれの鉄心片間には溝部が形成され、この溝部により交流電流が流れた時の可動鉄心に生じる鉄損が減少される。そして、それぞれの鉄心片は燒結金属や鍛造により成型することができるため、可動鉄心を廉価に製作することができる。しかも、従来構成されていたパイプやストッパ及びナットを削除できるため、総合的にコスト低減されたソレノイドを提供することができる。
【００３４】
また、前記チューブが、前記磁気コイルを巻回するボビンであったり、ボビン内に配設されるパイプ体であったりしても、いずれも従来のストッパやナットを削除することができ廉価なソレノイドを提供することが可能である。
【００３５】
さらに、合体された前記可動鉄心が、前記チューブアッシー内に嵌入されるパイプ体に環装されているため、４個の分割された可動鉄心を安定して固定し一体的に作動することができる。
【００３６】
また、合体された前記可動鉄心が、複数本の線状部材に巻回されていれば、４個の可動鉄心を廉価に安定して固定することができる。
【００３７】
また、前記可動鉄心のそれぞれの鉄心片が、それぞれの合わせ面に凹部または凸部を有して係合されていても、可動鉄心を廉価に安定して固定することができる
さらに、合体された前記可動鉄心の中央部に、大径部と小径部を有する段付きピンが前記大径部を下方にして配設され、前記可動鉄心のそれぞれの鉄心片が、前記段付きピンに係合する凹部を有して形成されていても、同様に可動鉄心を廉価に安定して固定することができる。
【００３８】
しかも、それぞれの鉄心片の表面には絶縁皮膜が形成されているので、交流電流が流れても可動鉄心の鉄損を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態による電磁弁用ソレノイドを示す正面断面図
【図２】図１におけるボビンの内部を示す部分拡大図
【図３】図１における可動鉄心を示す斜視図
【図４】図３における４分割された可動鉄心の鉄心片を示す斜視図
【図５】４分割された鉄心片をパイプ体で固定する形態を示す平面図
【図６】４分割された鉄心片を線状部材で固定する形態を示す斜視図
【図７】４分割された鉄心片の別の形態を示す斜視図
【図８】４分割された鉄心片のさらに別の形態を示す図
【図９】図８の鉄心片を合体した状態を示す断面図
【図１０】本発明のソレノイドの別の形態を示す正面断面図
【図１１】従来のソレノイドを示す正面断面図
【図１２】図１１における可動鉄心の断面を示す図
【符号の説明】
１…電磁弁用ソレノイド
３…外ケース
５…ボビン
５ａ…後壁
７…コイル
９…固定鉄心
１１…可動鉄心
１３…ヨーク
１１１…鉄心片
１１２…合わせ面
１１３…溝面
１１４…溝部
１１５…パイプ体
１１６…線状部材
１１７…凸部
１１８…凹部
１１９ａ…小径凹部
１１９ｂ…大径凹部
１２０…ピン

Claims

一端が閉口されて中空状に形成される外ケースと、前記外ケース内に配設されるとともに一端が閉口され固定鉄心と可動鉄心とを配設するチューブと、を有し、前記固定鉄心が弁体に取着され、前記可動鉄心が前記チューブの回りに配設される磁気コイルに励磁されて前記固定鉄心に対して接近離隔するように構成された電磁弁用ソレノイドであって、
前記可動鉄心が、軸方向に少なくとも４個の鉄心片に分割され、それぞれの鉄心片は、隣接する鉄心片に当接可能な合わせ面と、前記合わせ面から凹むような段差を有する溝面と、を有し、４分割されたそれぞれの鉄心片が固定手段により合体されて１個の可動鉄心を形成し、それぞれの鉄心片間に溝部が形成されることを特徴とする電磁弁用ソレノイド。
前記チューブが、前記磁気コイルを巻回するとともに、前記固定鉄心・前記可動鉄心との嵌合面を有するボビンであることを特徴とする請求項１記載の電磁弁用ソレノイド。
前記チューブが、ボビン内に配設されるとともに前記固定鉄心・前記可動鉄心との嵌合面を有するパイプ体であることを特徴とする請求項１記載の電磁弁用ソレノイド。
前記固定手段が、前記鉄心片の回りを環装するパイプ体を有して構成されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の電磁弁用ソレノイド・
前記固定手段が、前記鉄心片の回りを巻回する複数本の線状部材を有して構成されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の電磁弁用ソレノイド。
前記固定手段が、それぞれの鉄心片の合わせ面に凹部または凸部を有し、隣接する鉄心片どうしの前記凸部と前記凹部が係合することにより、それぞれの鉄心片が固定されて１個の可動鉄芯を形成することを特徴とする請求項１，２，３，４，または５記載の電磁弁用ソレノイド。
前記固定鉄心が、大径部と小径部を有する段付きピンを有し、前記段付きピンが、合体される前記可動鉄心の中央部に、前記大径部を下方にして配設され、前記可動鉄心のそれぞれの鉄心片が、前記段付きピンに係合する凹部を有して形成されていることを特徴とする請求項１，２，３，または６記載の電磁弁用ソレノイド。
前記鉄心片の表面が、絶縁被膜で覆われていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁用ソレノイド。