JP5502931B2 - 電磁コイル及び電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状のコイルを樹脂で封止するなどで構成したコイル部材の外周にヨーク部材を装着した電磁コイル、及びこの電磁コイルを備えた電磁弁に関する。

従来、電磁コイル及び電磁弁として、例えば特開２０１１−１１７５３４号公報（特許文献１）、特開２００８−１５１２１８号公報（特許文献２）及び特開２００５−１１３９９１号公報（特許文献３）に開示されたものがある。

特許文献１のものは、平行な上面と下面を有する断面コ字状の外函（２２）を有し、この外函を電磁コイルケース（１０）の上下端面を上面と下面とで挟んで外函を電磁コイルケースに取り付けるようにしたものである。

特許文献２の電磁弁は電磁コイルを備え、この電磁コイルの保持構造は、円筒状の外ケース（３８）の上端と電磁コイル（３６）の上端との間にコイル座金（４２）を介装させて、外ケース内に電磁コイルを収容し、電磁コイルの下端に当接するように、外ケースの下端近傍に下板部材（４０）を装着したものである。

特許文献３における電磁コイルは、ソレノイドコイル（１６）を、磁性材料からなり且つ磁路を形成するフレーム（４０）の内部に保持するようになっている。このフレーム（４０）は、一対の側板部（６４）と、一対の側板部（６４）を結合させる端板部（６６）と、各側板部（６４）の他端部からそれぞれ中心に向けて延びる一対の延長部（６８）とを有している。そして、延長部（６８）の弾性力によるバネ性で、フレームとソレノイドコイルとを固定するようにしている。

特開２０１１−１１７５３４号公報 特開２００８−１５１２１８号公報 特開２００５−１１３９９１号公報

特許文献１のものは、外函が簡単な構成であり、組立て易いという利点はあるが、外函は電磁コイルケース（コイル部材）の両端と一側面だけを覆う形状であり、磁気回路効率が悪い。このため、大きな消費電力が必要であり、またコイル温度の上昇が大きいという問題がある。

特許文献２のものは、磁気回路効率は良いが、振動に対する保持構造をとるために、コイル座金（４２）や下板部材（４０）等を必要とし、部品点数が多いという問題がある。また、下板部材（４０）を係止するための構造が複雑で組立に手間が掛かるという問題がある。

特許文献３のものは、磁気回路効率は度良いが、フレーム（４０）の構造が複雑で加工が難しく、部品コストが高いという問題がある。

本発明は、コイル部材の外周に外函を装着した電磁コイル及び電磁弁において、外函の構造と該外函によるコイル部材の保持構造を改良し、磁気回路効率を高めて、小型化、省電力化、軽量化を図ることを課題とする。

請求項１の電磁コイルは、コイルを樹脂からなる樹脂部で内包した柱体状のコイル部材と、前記コイル部材の両端面を露出するとともに側面を覆うように該コイル部材に嵌合する板状磁性体からなる側面外函と、前記コイル部材の両端面と前記側面外函の両端面をそれぞれ覆う２つの底板部と該底板部間を連結する連結部とを有する板状磁性体からなる底面外函と、を備えた電磁コイルであって、前記側面外函の前記両端面間の幅が、前記コイル部材の前記両端面間の幅より大きく設定され、前記側面外函は、前記コイル部材の側面の一部分を露出する切り欠き部を有し、該切り欠き部を自由端として自身の弾性力により前記コイル部材の側面を挟み込むようにして前記樹脂部に固定され、前記底面外函は、前記コイル部材に前記側面外函を嵌合した中間組立体に対して、前記コイル部材の両端面と前記側面外函の両端面をそれぞれ覆うように構成されるとともに、前記底面外函は、前記連結部で前記側面外函の前記切り欠き部を覆うようにして、自身の弾性力により前記２つの底板部が前記側面外函の両端面にそれぞれ圧接されて前記中間組立て体の両端部を前記コイル部材の両端部を挟み込むように構成されていることを特徴とする。

第１の参考例の電磁コイルは、コイルを樹脂からなる樹脂部で内包した柱体状のコイル部材と、前記コイルの側面を覆うように前記コイル部材の前記樹脂部に設けられた磁性体からなる磁路部材と、前記コイル部材の両端面と前記磁路部材の両端面をそれぞれ覆う２つの底板部と該底板部間を連結する連結部とを有する板状磁性体からなる底面外函と、を備え、前記磁路部材の前記両端面間の幅が、前記コイル部材の前記両端面間の幅より大きく設定され、前記底面外函は、自身の弾性力により前記２つの底板部が前記磁路部材の両端面にそれぞれ圧接されて前記コイル部材の両端部を挟み込むように構成された電磁コイルであって、前記磁路部材を前記コイルの周囲を覆うように配置するとともに、該磁路部材を前記樹脂部に一体成形することにより、該磁路部材を該樹脂部に固定するようにしたことを特徴とする。この第１の参考例の電磁コイルによれば、磁路部材と底面外函とによりコイルが覆われているので、磁気回路効率が高くなる。また、磁路部材が樹脂部に固定されたコイル部材を底面外函で嵌合挟持する構成となっているので、組立作業が容易になるとともに部品点数も少なくなる。また、底面外函の２つの底板部が磁路部材の両端面にそれぞれ圧接されるので、磁路部材と底面外函とが密着し、磁気回路効率がさらに高くなる。さらに、磁路部材を樹脂部に一体成形することにより磁路部材を樹脂部に固定するようにしたので、磁路部材を固定するための部品を必要としない。

第２の参考例の電磁コイルは、コイルを樹脂からなる樹脂部で内包した柱体状のコイル部材と、前記コイルの側面を覆うように前記コイル部材の前記樹脂部に設けられた磁性体からなる磁路部材と、前記コイル部材の両端面と前記磁路部材の両端面をそれぞれ覆う２つの底板部と該底板部間を連結する連結部とを有する板状磁性体からなる底面外函と、を備え、前記磁路部材の前記両端面間の幅が、前記コイル部材の前記両端面間の幅より大きく設定され、前記底面外函は、自身の弾性力により前記２つの底板部が前記磁路部材の両端面にそれぞれ圧接されて前記コイル部材の両端部を挟み込むように構成された電磁コイルであって、前記磁路部材を前記コイルの周囲を覆うように配置するとともに、該磁路部材を前記樹脂部に形成された嵌合孔内に挿入し、該磁路部材を前記樹脂部に設けるようにしたことを特徴とする。この第２の参考例の電磁コイルによれば、磁路部材と底面外函とによりコイルが覆われているので、磁気回路効率が高くなる。また、磁路部材が樹脂部に固定されたコイル部材を底面外函で嵌合挟持する構成となっているので、組立作業が容易になるとともに部品点数も少なくなる。また、底面外函の２つの底板部が磁路部材の両端面にそれぞれ圧接されるので、磁路部材と底面外函とが密着し、磁気回路効率がさらに高くなる。さらに、磁路部材を樹脂部に形成された嵌合孔内に挿入することにより磁路部材を樹脂部に設けるようにしたので、磁路部材を一体成形で構成した場合と比較して、磁路部材の寸法精度を必要としない。

請求項２の電磁弁は、請求項１に記載の電磁コイルを電磁駆動部として備えたことを特徴とする。

請求項１の電磁コイルによれば、側面外函と底面外函とによりコイル部材の全周が覆われているので、磁気回路効率が高くなる。また、側面外函でコイル部材を嵌合挟持するとともにこのコイル部材に側面外函を嵌合した中間組立体を底面外函で嵌合挟持する構成となっているので、組立作業が容易になるとともに部品点数も少なくなる。また、底面外函の２つの底板部が側面外函の両端面にそれぞれ圧接されるので、側面外函と底面外函とが密着し、磁気回路効率がさらに高くなる。

請求項２の電磁弁によれば、電磁コイルの磁気効率が高いことから、駆動用電力を小さくすることができ、電磁弁自体を小型化することができる。

本発明の第１実施形態の電磁コイルの組立状態の斜視図である。 同電磁コイルの分解斜視図である。 同電磁コイルの中間組立体の斜視図及び一部拡大斜視図である。 本発明の実施形態の電磁弁の正面図である。 本発明の参考例１の電磁コイルの分解斜視図である。 本発明の参考例２の電磁コイルのコイル部材の斜視図である。 本発明の参考例３の電磁コイルのコイル部材の斜視図である。 本発明の参考例４の電磁コイルのコイル部材の斜視図である。 本発明の参考例５の電磁コイルのコイル部材の分解斜視図である。 本発明の参考例６の電磁コイルのコイル部材の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態の電磁コイルの要部斜視図である。

次に、本発明の電磁コイル及び電磁弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の電磁コイルの組立状態の斜視図、図２は同電磁コイルの分解斜視図、図３は同電磁コイルの中間組立体の斜視図及び一部拡大斜視図である。

この第１実施形態の電磁コイルは、円筒状のコイル１１（図２参照）を樹脂材からなる樹脂部１２で封止（内包）したコイル部材１と、コイル部材１の外周に嵌合される側面外函２と、コイル部材１に側面外函２を嵌合した中間組立体Ａ（図３参照）に嵌合される底面外函３とを備えている。図１及び図２において符号Ｌはコイル１１の円柱の中心軸であり、コイル１１への通電により中心に生じる磁界の方向は中心軸Ｌの方向となる。また、コイル部材１は中心軸Ｌと交差する平面状の両端面１ａ，１ａ（柱体の両底面）と、両端面１ａ，１ａの外周を繋ぐ円筒状の側面１ｂを有している。また、コイル部材１は、その中央に電磁弁のプランジャケースを挿入する中心孔１２ａを有している。

側面外函２は鉄板製である。この側面外函２はコイル部材１の外周に整合する形状をしており、それぞれ略半円弧面をなす２つの側板部２１，２１と、両方の側板部２１，２１を連結する連結部２２とを一体に形成したものである。この側面外函２の小口はそれぞれ端面２ａ，２ａとされ、側板部２１，２１の端部間には切り欠き部２ｂが形成されている。そして、側面外函２自体の弾性力により、側板部２１，２１はコイル部材１の側面１ｂを押圧する方向に作用し、この側面外函２はコイル部材１を挟持した状態で嵌合される。コイル部材１に側面外函２を嵌合した部材が、図３に示す中間組立体Ａとなる。この中間組立体Ａにおいて、側面外函２はコイル部材１の両端面１ａ，１ａを露出するとともに、コイル部材１の側面１ｂを覆っている。

底面外函３は鉄板製である。この底面外函３は、平行な２枚の底板部３１，３１と、両方の底板部３１，３１を連結する連結部３２とを一体に形成したものである。なお、一方の底板部３１には電磁弁のプランジャケースを挿入する中心孔３１ａが形成され、他方の底板部３１には電磁弁のプランジャケースをネジ止めするためのネジ穴３１ｂが形成されている。

底面外函３は、連結部３２で側面外函２の切り欠き部２ｂを覆うとともに、底板部３１，３１で中間組立体Ａの端部を挟み込むようにして、中間組立体Ａに嵌合されている。この状態で、底面外函３自体の弾性力により、底板部３１，３１は中間組立体Ａを押圧する方向に作用し、この底面外函３は中間組立体Ａを挟持した状態で嵌合される。そして、底板部３１，３１は、コイル部材１の両端面１ａ，１ａと、側面外函２の両端面２ａ，２ａをそれぞれ覆っている。

以上のように、側面外函２と底面外函３とにより、コイル部材１の全周が覆われているので、このコイル部材１で発生する磁気の磁気回路効率が高くなる。また、組立時には、コイル部材１に側面外函２を嵌合して中間組立体Ａとし、この中間組立体Ａに底面外函３を嵌合するだけでよいので、組立作業が容易になる。また、側面外函２の弾性力によりコイル部材１を挟持し、底面外函３の弾性力により中間組立体Ａを挟持する構成となっているので、ビス等の固定部品を必要とせず、部品点数も少なくなる。

この実施形態では、図２に示すように、側面外函２の両端面２ａ，２ａ間の幅Ｄ２が、コイル部材１の両端面１ａ，１ａ間の幅Ｄ１より僅かに大きく設定されている。これにより、図３の拡大図に示すように、中間組立体Ａにおいて、コイル部材１の端面１ａは側面外函２の端面２ａよりも例えば（Ｄ２−Ｄ１）／２＝ｄだけ内側になり、組立状態において、底面外函３の２つの底板部３１，３１は、側面外函２の両端面２ａ，２ａにそれぞれ圧接される。したがって、側面外函２と底面外函３とが密着し、磁気回路効率がさらに高くなる。

側面外函２の幅Ｄ２とコイル部材１の幅Ｄ１とを同寸にすると、組立品の軸線Ｌ方向の寸法を最小にすることができるが、寸法バラツキを考慮して、図３の拡大図のようにＤ２＞Ｄ１とし、この寸法の差Ｄ２−Ｄ１を可能な限り最小にすると、比較的小型化でき、且つ側面外函２と底面外函３を確実に密着することができる。

なお、参考例として、側面外函２と底面外函３とによりコイル部材１の全周を覆うことで、磁気回路効率を高くするだけであれば、側面外函２の端面２ａと底面外函３の底板部３１との間に僅かに隙間があってもよい。

図４は第１実施形態の電磁コイルを用いた電磁弁の一例を示す正面図である。この電磁弁は、実施形態の電磁コイルに、底面外函３の一方の底板部３１の中心穴３１ａにプランジャケース４を挿入し、他方の底板３１のネジ穴３１ｂで、ボルトネジ５によりネジ止めされている。プランジャケース４の内部には図示しない弁室を構成するハウジングがあり、継手管６，７が接続されている。また、プランジャケース４内には、図示しない吸引子、プランジャ、弁体、弁座部材等が収容されており、電磁コイルを駆動部として動作する。なお、ボルト５は吸引子にねじ込まれる。電磁弁の構造は上記の例に限らず、本発明の電磁コイルを電磁駆動部と備えたものであればよい。

図５は本発明の参考例１の電磁コイルの分解斜視図である。なお、以下の各実施形態において第１実施形態と同様な要素及び対応する要素には図１乃至図４と同符号を付記して重複する説明は適宜省略する。

参考例１の電磁コイルは、円筒状のコイル１１と鉄板製の磁路部材１３を樹脂材からなる樹脂部１２で封止（内包）したコイル部材１と、コイル部材１に嵌合される底面外函３とを備えている。なお、コイル部材１は第１実施形態と同様に、平面状の両端面１ａ，１ａ、円筒状の側面１ｂ、中心孔１２ａを有している。また、磁路部材１３の両端面１３ａ，１３ａ間の幅はコイル部材１の両端面１ａ，１ａ間の幅Ｄ１より僅かに大きく設定されている。そして、底面外函３の底板部３１，３１がコイル部材１を押圧する方向に作用し、底面外函３はコイル部材１を挟持した状態で嵌合される。

磁路部材１３は鉄板製であり、この磁路部材１３はコイル部材１内に樹脂と共にインサート成形したものである。磁路部材１３は一部に切り欠き部を有する円筒形状となっており、この磁路部材１３はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１３は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。また、磁路部材１３の中心軸Ｌ方向の端面１３ａはコイル部材１の両端面１ａから僅かに露出されており、この端面１３ａは底面外函３の底板部３１に圧接されていので、さらに磁気の磁気回路効率を高くしている。

図６は本発明の参考例２の電磁コイルの分解斜視図である。この第３実施形態の電磁コイルは、２枚の鉄板製の磁路部材１４を樹脂材からなる樹脂部１２内にインサート成形したものである。この実施例でも２枚の磁路部材１４はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１４は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。また、磁路部材１４の中心軸Ｌ方向の端面１４ａはコイル部材１の両端面１ａから僅かに露出されており、この端面１４ａは底面外函３の底板部３１に圧接されていので、さらに磁気の磁気回路効率を高くしている。

図７は本発明の参考例３の電磁コイルの分解斜視図である。この参考例３の電磁コイルは、３枚の鉄板製の磁路部材１５を樹脂材からなる樹脂部１２内にインサート成形したものである。この実施例でも３枚の磁路部材１５はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１５は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。また、磁路部材１５の中心軸Ｌ方向の端面１５ａ，１５ａはコイル部材１の両端面１ａから僅かに露出されており、この両端面１５ａ，１５ａ間の幅はコイル部材１の両端面１ａ，１ａ間の幅Ｄ１より僅かに大きく設定されている。この端面１５ａは底面外函３の底板部３１に圧接されていので、さらに磁気の磁気回路効率を高くしている。なお、図示しないが、複数枚(4枚以上)の鉄板製の磁路部材で構成してもよい。

図８は本発明の参考例４の電磁コイルの分解斜視図である。この参考例４の電磁コイルは、１枚の鉄板製の磁路部材１６を樹脂材からなる樹脂部１２内にインサート成形したものである。この参考例４でも磁路部材１６はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１６は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。また、この参考例４では、磁路部材１６の中心軸Ｌ方向の端面１６ａはコイル部材１の内部に埋設されている。したがって、底面外函３をコイル部材１に嵌合するとき、底板部３１は樹脂であるコイル部材１の両端面１ａに圧接されるだけであり、摩擦が小さくなって取り付け作業が容易になる。

図９は本発明の参考例５の電磁コイルの分解斜視図である。この参考例５の電磁コイルは、樹脂部１２のコイル１１の外側に縦に「嵌合孔」としてのスリット１ｃを形成し、このスリット１ｃ内に鉄板製の磁路部材１７を圧入したものである。この実施例でも２枚の磁路部材１７はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１７は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。なお、磁路部材１７の中心軸Ｌ方向の端面１７ａ，１７ａはコイル部材１の両端面１ａから僅かに露出するようになっており、この端面１７ａ，１７ａは底面外函３の底板部３１に圧接されるので、さらに磁気の磁気回路効率を高くしている。なお、この端面１７ａはコイル部材１の両端面１ａと面一でもよいし、スリット１ｃ内に僅か窪んでいてもよい。この場合には、底面外函３の底板部３１との摩擦が小さくなって取り付け作業が容易になる。

図１０は本発明の参考例６の電磁コイルの分解斜視図である。この参考例６の電磁コイルは、樹脂部１２のコイル１１の外側に縦に多数の「嵌合孔」としての縦孔１ｄを形成し、この縦孔１ｄ内に鉄製棒状の磁路部材１８を圧入したものである。この実施例でも多数の磁路部材１８はコイル１１の周囲を覆っている。したがって、この磁路部材１８は底面外函３と共にコイル１１で発生する磁気の磁気回路効率を高くしている。なお、磁路部材１８の中心軸Ｌ方向の端面１８ａ，１８ａはコイル部材１の両端面１ａから僅かに露出するようになっており、この端面１８ａ，１８ａは底面外函３の底板部３１に圧接されるので、さらに磁気の磁気回路効率を高くしている。なお、この端面１８ａはコイル部材１の両端面１ａと面一でもよいし、スリット１ｃ内に僅か窪んでいてもよい。この場合には、底面外函３の底板部３１との摩擦が小さくなって取り付け作業が容易になる。以上の例では磁路部材１７，１８を圧入するようにしているが、単に挿入するだけでもよく、磁路部材を一体成形で構成した場合と比較して、磁路部材の寸法精度を必要としない。

図１１は本発明の第２実施形態の電磁コイルの要部斜視図である。この第２実施形態の電磁コイルは、コイル部材１と共に中間組立体Ａを構成する側面外函２の変形例であり、この側面外函２の端面２ａに段部２ａ１を設けたものである。拡大図に示したように、Ｐ面は底面外函３の底板部３１，３１に圧接されるが、Ｑ面は底面外函３の底板部３１，３１とに隙間を作る。したがって、段部２ａ１の位置を調整することにより、底面外函３を取り付けるときの摺動性と磁気回路効率のバランスを調整することができる。この段部２ａ１の位置は必要に応じて設定することができる。

参考例１乃至７及び第２実施形態の電磁コイルも、前記図４に示した第１実施形態と同様に、プランジャケース、ボルトネジ、ハウジング、継手管を備えた電磁弁を構成することができることはいうまでもない。

以上、各実施形態について説明したが、各実施形態において、コイル部材１、側面外函
２、底面外函３の詳細な形状は実施形態のものに限定されるものではない。また、コイル
部材は円柱あるいは角柱でもよく、「柱体状のコイル部材」とは、円柱や角柱などの柱体
の一部が変形した形状をも含む概念である。

１ コイル部材
１ａ 端面
１ｂ 側面
１１ コイル
１２ 樹脂部
２ 側面外函
２ａ 端面
２ｂ 切り欠き部
２１ 側板部
２２ 連結部
３ 底面外函
３１ 底板部
３２ 連結部
Ａ 中間組立体
１３ 磁路部材
１３ａ 端面
１４ 磁路部材
１４ａ 端面
１５ 磁路部材
１５ａ 端面
１６ 磁路部材
１６ａ 端面
１７ 磁路部材
１７ａ 端面
１８ 磁路部材
１８ａ 端面

Claims (2)

1. コイルを樹脂からなる樹脂部で内包した柱体状のコイル部材と、
   前記コイル部材の両端面を露出するとともに側面を覆うように該コイル部材に嵌合する板状磁性体からなる側面外函と、
   前記コイル部材の両端面と前記側面外函の両端面をそれぞれ覆う２つの底板部と該底板部間を連結する連結部とを有する板状磁性体からなる底面外函と、
   を備えた電磁コイルであって、
   前記側面外函の前記両端面間の幅が、前記コイル部材の前記両端面間の幅より大きく設定され、
   前記側面外函は、前記コイル部材の側面の一部分を露出する切り欠き部を有し、該切り欠き部を自由端として自身の弾性力により前記コイル部材の側面を挟み込むようにして前記樹脂部に固定され、
   前記底面外函は、前記コイル部材に前記側面外函を嵌合した中間組立体に対して、前記コイル部材の両端面と前記側面外函の両端面をそれぞれ覆うように構成されるとともに、前記底面外函は、前記連結部で前記側面外函の前記切り欠き部を覆うようにして、自身の弾性力により前記２つの底板部が前記側面外函の両端面にそれぞれ圧接されて前記中間組立て体の両端部を挟み込むように構成されていることを特徴とする電磁コイル。
2. 請求項１に記載の電磁コイルを電磁駆動部として備えたことを特徴とする電磁弁。
   

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