JP4483846B2 - ソレノイド - Google Patents

Description

本発明は、コイル通電により可動鉄心を駆動させるソレノイドに関するものである。

従来から、図９に示すようなフラッパ型のソレノイドが知られている（特許文献１参照）。このソレノイドは、電線を筒状に巻回して成るコイル５０と、コイル５０の一端側の開口から接点部５１ａが露出するように該コイル５０内に嵌装される固定鉄心５１と、長板状を成す可動鉄心５２と、この可動鉄心５２の一端部を固定鉄心５１に対して回動自在に連結させる回動連結部５３とを備えた構造である。そしてコイル５０への通電を行うことで、可動鉄心５２には固定鉄心５１の接点部５１ａに近づこうとする吸引力Ｆが生じ、回動連結部５３の支軸５３ａを中心として可動鉄心５２が回動するようになっている。なお図中の符合５４は、可動鉄心５２を固定鉄心５１から遠ざける方向のバネ力を付与する弾性部材である。

上記従来のソレノイドにあっては、可動鉄心５２と固定鉄心５１との間に介在する回動連結部５３に摩擦力が生じることから、可動鉄心５２を固定鉄心５１の接点部５１ａに近づける方向に働く回転力が低下するといった問題がある。また、この回動連結部５３を組立てるための工程や部品点数が必要になるといった問題もある。更に、図９（ｂ）に示すように、回動連結部５３の支軸５３ａを中心として固定鉄心５１の接点部５１ａから離れる側の領域にも吸引力Ｆ′が生じ、この吸引力Ｆ′が上記吸引力Ｆを打ち消す方向に働くことから、結果として可動鉄心５２を固定鉄心５１の接点部５１ａに近づける方向の回転力が低下するといった問題がある。

これに対して、可動鉄心５２と固定鉄心５１とを、回動連結部５３の代わりにバネ部材を介して回動自在に連結させるものも提案されている。しかし、これによって回動連結部５３に生じるような摩擦力は防止されるものの、このバネ部材を組み付けて回動自在とするための工程や部品点数は必要であり、コスト低減やコンパクト化という点ではやはり問題があるものであった。
特開２００１−２１２２９７

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、可動鉄心と固定鉄心との間に働く回転力の低減を防止し、併せて、可動鉄心と固定鉄心との連結部分の構成を簡素にしてコスト低減やコンパクト化を図ることが可能なソレノイドを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明のソレノイドを、電線を筒状に巻回して成るコイル３と、コイル３の両端開口からそれぞれ接点部４ａ，４ｂが露出するように該コイル３内に嵌装される固定鉄心４と、長片部５ａ及び短片部５ｂを有してＬ字型を成す可動鉄心５とを具備するソレノイドであって、可動鉄心５の短片部５ｂを固定鉄心４の一端側の接点部４ｂ近傍の所定範囲内に遊嵌させる移動規制部６を備え、且つ上記可動鉄心５を、コイル３通電時において固定鉄心４の一端側の接点部４ｂに短片部５ｂが吸着されるとともに、該吸着箇所Ｐを支軸として、固定鉄心４の他端側の接点部４ａに長片部５ａが引き寄せられるものとする。

このようにすることで、可動鉄心５の支軸部分で生じる摩擦力によって回転力が低減されるといった事態が防止される。しかも、可動鉄心５と固定鉄心４との連結部分の構成は、短片部５ｂを移動規制部６に遊嵌させるだけの簡素な構成で済むので、コスト低減やコンパクト化を図ることができる。

そして、本発明のソレノイドにあっては、可動鉄心５の長片部５ａと短片部５ｂとの成す角度αを９０度未満に設定することで、固定鉄心４の一端側の接点部４ｂにおける可動鉄心５の短片部５ｂとの吸着箇所Ｐを、短片部５ｂと対向する端面４ｃのうち長片部５ａから離れた側の端部とし、固定鉄心４の該端面４ｃのうちで吸着箇所Ｐよりも長片部５ａに近い側の部分に、短片部５ｂとの間で隙間を形成している。このようにすることで、接点部４ｂの端面４ｃと短片部５ｂとの間に隙間を空けて生じる吸引力Ｆ３と、長片部５ａを接点部４ａに引き寄せる吸引力Ｆ１とが、同一方向の回転力として作用することとなる。したがって、可動鉄心５の回転力を大きくすることができる。そして、可動鉄心５の短片部５ｂの先端を固定鉄心４から離れる方向に屈曲させ、移動規制部６に係止される部分としている。

また上記構成のソレノイドにあっては、可動鉄心５の長片部５ａを固定鉄心４の他端側の接点部４ａから離れた位置に復帰させるための弾性力を付与する手段として、固定鉄心４と可動鉄心５との間に弾性部材７を介在させることや、或いは可動鉄心５の長片部５ａの弾性を用いることが好適である。このようにすることで、コイル３への通電を交互にオンオフして可動鉄心５を往復駆動させることができる。

本発明は、可動鉄心と固定鉄心との間に働く回転力の低減を防止し、併せて、可動鉄心と固定鉄心との連結部分の構成を簡素にしてコスト低減やコンパクト化を図ることができるといった効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１〜図４には、本発明の実施形態における一例のソレノイドの全体を示している。

本例のソレノイドに備える電磁石１は、絶縁性材料を用いて両端の開口した矩形筒状に形成してあるコイルボビン２と、このコイルボビン２の外周面に電線を巻回して成るコイル３と、コイルボビン２の貫通孔２ａ内に嵌装される固定鉄心４とで主体を構成している。上記固定鉄心４は、磁性材料を用いて長板状に形成したものであり、その長手方向の両端部がそれぞれコイルボビン２の貫通孔２ａから外部に露出するように設けている。

即ち、上記コイル３は、コイルボビン２に電線を巻回することで両端の開口した矩形筒状に形成されたものである。また上記固定鉄心４は、コイルボビン２を介して、上記コイル３の両端開口からそれぞれ両端部が外部に露出するように該コイル３内に嵌装されたものである。この外部に露出する両端部が、後述の可動鉄心５との間で吸引力Ｆ１，Ｆ２を生じる接点部４ａ，４ｂである。

可動鉄心５は、コイル３及び固定鉄心４の軸方向と略平行に配置される長片部５ａと、この長片部５ａの一端側を正面視Ｌ字状に（図中下方に向けて）屈曲させて成る短片部５ｂとを有している。このＬ字型を成す可動鉄心５は磁性材料を用いて形成したものであって、短片部５ｂ側の内面が固定鉄心４の一方の接点部４ｂと対向し、長片部５ａ側の内面が固定鉄心４の他方の接点部４ａと対向するように配される。本例にあっては固定鉄心４の接点部４ａを、長片部５ａに近づく方向にＬ字状に屈曲させてある。

可動鉄心５の移動規制としては、コイルボビン２と一体に形成してある移動規制部６内にその短片部５ｂを遊嵌させることで、短片部５ｂ側の移動を所定範囲内に規制させてある。この移動規制部６は、図中の上下方向Ａ、左右方向Ｂ、幅方向Ｃにおける短片部５ｂの移動を規制することで、可動鉄心５全体を所定範囲内で回動自在となるように軽保持させるものである。移動規制部６として具体的には、短片部５ｂの上下方向Ａ及び左右方向Ｂの移動を適宜クリアランスを持たせて規制する係止部６ａと、短片部５ｂの幅方向Ｃの移動を禁止する係止部６ｂとを設けている。なお短片部５ｂは、可動鉄心５全体の外観がクランク状となるようにその先端を更に図中右方向に屈曲させてあり、この屈曲部分の先端側が下側の係止部６ａに係止されて上下方向Ａ及び左右方向Ｂの移動を規制し、且つ短片部５ｂの上端部分が上側の係止部６ａに当たることで左右方向Ｂの移動を規制するようになっている。

またコイルボビン２の移動規制部６を形成してある側と反対側の部分には、円柱状を成す弾性部材保持部８が一体に形成してある。そして、コイル状を成す弾性部材７の一端側をこの弾性部材保持部８に係止させるとともに、弾性部材７の他端側を長片部５ａの先端側に押し当てた状態に保持することで、圧縮状態の弾性部材７によって、長片部５ａを固定鉄心４の接点部４ａから遠ざける方向の弾性力を可動鉄心５に常時付与するようになっている。

上記構成から成るソレノイドにあっては、可動鉄心５はその短片部５ｂ側が移動規制部６に遊嵌されるとともに長片部５ａ側がバネ付勢され、コイル３の非通電状態においては、長片部５ａは固定鉄心４の接点部４ａから所定距離だけ隔てた位置に保持される。この両者５ａ，４ａ間に保持される所定距離は、コイル３通電時に十分な吸引力Ｆ１が生じる範囲内である。

コイル３に通電を行うと、電磁石１が発生させる磁界により固定鉄心４の両側の接点部４ａ，４ｂと可動鉄心５との間にそれぞれ吸引力Ｆ１，Ｆ２が発生し、接点部４ｂ側においては吸引力Ｆ２により可動鉄心５の短片部５ｂが接点部４ｂに吸着される。そしてこの磁気的に吸着される箇所Ｐが支軸を成すように作用しながら、可動鉄心５の長片部５ａが弾性力に抗する吸引力Ｆ１によって固定鉄心４の接点部４ａに引き寄せられる。つまり、コイル３への電流印加を開始することで可動鉄心５は接点部４ａに近づく方向に回動され、次にコイル３への電流印加を停止して非通電状態にすると、可動鉄心は弾性力により接点部４ａから離れる方向に回動される。したがって、コイル３への電流印加を交互にオンオフすることで、可動鉄心５を往復駆動させることが可能である。

このとき、本例にあっては上記の磁気的な吸着箇所Ｐが支軸として作用するので、回転力を低減させるような摩擦力が発生することが防止される。しかも、固定鉄心４と可動鉄心５との連結構造としては、移動規制部６により可動鉄心５を遊嵌状態に軽保持させるだけの簡素な構成でよいから、コスト低減及びコンパクト化を図ることが可能である。

加えて、本例のソレノイドにあっては、Ｌ字型を成す可動鉄心５の長片部５ａと短片部５ｂとの成す角度αを９０度未満に設定し、回転力の低減を更に防止する構造としている。この点について、図５、図６に基づいて説明する。

図５には、本例のように角度αを９０度未満に設定した場合を示し、図６には、比較例として角度αを９０度以上に設定した場合を示している。図６に示す比較例では、角度αを９０度以上としたことで、固定鉄心４の接点部４ｂにおいて短片部５ｂを吸着する箇所Ｐが、接点部４ｂの端面４ｃのうち、長片部５ａに近い側（図中上側）の端部の角部分となっている。この場合、接点部４ｂの端面４ｃのうちで吸着箇所Ｐよりも長片部５ａから離れる側（図中下側）の部分には、短片部５ｂとの間に隙間が生じ、吸引力Ｆ３が働く。この吸引力Ｆ３により生じる吸着箇所Ｐを支軸とした回転力は、吸引力Ｆ１により生じて長片部５ａを接点部４ａに引き寄せる回転力を打ち消す方向に働くので、回転力が低減される結果となる。

これに対して、本例では図５に示すように角度αを９０度未満としたことで、固定鉄心４の接点部４ｂにおける短片部５ｂの吸着箇所Ｐが、接点部４ｂの短片部５ｂと対向する端面４ｃのうち、長片部５ａから遠い側（図中下側）の端部となっている。この場合、接点部４ｂの端面４ｃのうちで吸着箇所Ｐよりも長片部５ａに近い側（図中上側）の部分には、短片部５ｂとの間に隙間が生じ、吸引力Ｆ３が働く。この場合に吸引力Ｆ３によって生じる吸着箇所Ｐを支軸とした回転力は、吸引力Ｆ１により生じる回転力と同方向に働くので、むしろ回転力は増強される結果となるものである。

次に、本発明の実施形態における他例のソレノイドについて、図７に基づいて説明する。なお本例の基本的構成は既述した一例と同様であることから、一例と一致する構成については同一符号を付して詳しい説明は省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例にあっては、一例のように固定鉄心４の接点部４ａをＬ字状に屈曲させるのでなく、全体を正面視一直線状に形成してある。その代わり、可動鉄心５の長片部５ａを正面視クランク状に屈曲させることで、電磁石１との接触を避けながらも、長片部５ａの接点部４ａと対向する部分を充分な吸引力Ｆ１が生じる範囲内に位置させている。

次に、本発明の実施形態における更に他例のソレノイドについて、図８に基づいて説明する。なお本例の基本的構成は既述した一例と同様であることから、一例と一致する構成については同一符号を付して詳しい説明は省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

本例にあっては、可動鉄心５の長片部５ａを固定鉄心４の接点部４ａから離れた位置に復帰させるための弾性力を付与する手段として、一例のように弾性部材７を固定鉄心４と可動鉄心５との間に介在させるのではなく、長片部５ａ自身の弾性を利用した構成となっている。

具体的には、可動鉄心５を、少なくとも長片部５ａが適宜弾性を有するように弾性材料を用いて薄板状に形成してある。また移動規制部６は、非変形時の長片部５ａと接点部４ａとの間に距離を空けた所定姿勢を保持するように、可動鉄心５の短片部５ｂ側を係止するものである。この所定姿勢で保持される距離は、コイル３通電時に十分な吸引力Ｆ１が生じる範囲内とする。

したがってコイル３に電流を印加させると、可動鉄心５の短片部５ｂが固定鉄心４の接点部４ｂ側に吸着するとともに、該吸着箇所Ｐを支軸として所定姿勢に保持される可動鉄心５の長片部５ａは、吸引力Ｆ１により固定鉄心４の接点部４ａ側に近づく方向に撓む。次にコイル３への電流印加を停止すると、長片部５ａは自身の弾性により接点部４ａから離れる方向に復帰する。したがって、コイル３への電流印加を交互にオンオフすることで、可動鉄心５を往復駆動させることが可能である。

本発明の実施形態における一例のソレノイドの分解斜視図である。 同上のソレノイドの斜視図である。 同上のソレノイドの正面図である。 同上のソレノイドの正面断面図である。 同上のソレノイドの要部説明図である。 同上のソレノイドの比較例の要部説明図である。 本発明の実施形態における他例のソレノイドの正面図である。 本発明の実施形態における更に他例のソレノイドの正面図である。 従来のソレノイドを示しており、（ａ）は説明用断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ部拡大図である。

符号の説明

３ コイル
４ 固定鉄心
４ａ 接点部
４ｂ 接点部
５ 可動鉄心
５ａ 長片部
５ｂ 短片部
６ 移動規制部
７ 弾性部材
Ｐ 吸着箇所
α 角度

Claims (3)

1. 電線を筒状に巻回して成るコイルと、コイルの両端開口からそれぞれ接点部が露出するように該コイル内に嵌装される固定鉄心と、長片部及び短片部を有してＬ字型を成す可動鉄心とを具備するソレノイドであって、可動鉄心の短片部を固定鉄心の一端側の接点部近傍の所定範囲内に遊嵌させる移動規制部を備え、且つ上記可動鉄心を、コイル通電時において固定鉄心の一端側の接点部に短片部が吸着されるとともに、該吸着箇所を支軸として、固定鉄心の他端側の接点部に長片部が引き寄せられるものとし、可動鉄心の長片部と短片部との成す角度を９０度未満に設定することで、固定鉄心の一端側の接点部における可動鉄心の短片部との吸着箇所を、短片部と対向する端面のうち長片部から離れた側の端部とし、固定鉄心の該端面のうちで吸着箇所よりも長片部に近い側の部分に、短片部との間で隙間を形成するとともに、可動鉄心の短片部の先端を固定鉄心から離れる方向に屈曲させ、移動規制部に係止される部分としたことを特徴とするソレノイド。
2. 可動鉄心の長片部を固定鉄心の他端側の接点部から離れた位置に復帰させるための弾性力を付与する手段として、固定鉄心と可動鉄心との間に弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 可動鉄心の長片部を固定鉄心の他端側の接点部から離れた位置に復帰させるための弾性力を付与する手段として、可動鉄心の長片部の弾性を用いたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。

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