JP6370523B2 - 電磁アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
第1の電磁コイルおよび第2の電磁コイルは、通電することによって磁束を発生する。
第1のプランジャおよび第2のプランジャは直動する可動部であり、第1のプランジャは第1の電磁コイルへの通電で直動し、第2のプランジャは第2の電磁コイルへの通電で直動する。
第1の連結ヨークは、第1のプランジャと第2のプランジャとを連結している。
第2の連結ヨークは、第1の電磁コイルと第2の電磁コイルとの間に設けられて、第1のプランジャと第2の固定コアとを連結している。
コア接続ヨークは、第1の固定コアと第2の連結ヨークにおける第1のプランジャ側の端部とを連結している。これにより、第1の電磁コイルは、コア接続ヨークと第2の連結ヨークとによって取り囲まれた状態になっている。
コア接続ヨークにおける第1の固定コア側の端部と、第2の連結ヨークにおける第2の固定コアに接続した部分との間には、これらの間に磁束が流れることを抑制する切欠部が形成されている。
特許文献1に記載されるソレノイド装置においては、磁束が第1の連結ヨークと第2の連結ヨークを通る磁気回路が構成される。
このため、コア接続ヨークと第2の連結ヨークを含む磁束の通過距離が短い磁気回路が構成されず、磁気効率の向上を図れないという課題があった。
例えば、第1の電磁コイルのみを通電して発生した磁束は、第1の連結ヨークを通って第1のプランジャ側へ流れる。この磁束のうち、第1の電磁コイルを囲むコア接続ヨークへ流れた磁束は、上記切欠部で空気が磁気抵抗となって第2の電磁コイル側の第2の連結ヨークへ流れることが抑制される。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電磁アクチュエータ1を示す上面図、また図2は、電磁アクチュエータ1を、図1のA−A線で切った様子を示す断面矢示図、図3は、電磁アクチュエータ1を、図2のB−B線で切った様子を示す断面矢示図である。
電磁アクチュエータ1では、図1において破線で示すように、ケース2が第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとを収容しており、樹脂4でケース2、第1のコイル部3Aおよび第2のコイル部3Bが樹脂成形されている。
第1のコイル部3Aおよび第2のコイル部3Bは、ケース2の内部に並んで配置されたコイルアセンブリである。第1のコイル部3Aは、ボビン6a−1にコイル6a−2を巻回した後に、コイル6a−2を図3に示す電極17aに接続することにより構成される。同様に、第2のコイル部3Bについても、ボビン6b−1にコイル6b−2を巻回した後に、コイル6b−2を図3に示す電極17bに接続することにより構成される。
分割コア5b1,5b2についても同様に、軸bに沿って並んで配置されており、ブッシュ7bによって分割コア5b1と分割コア5b2が保持されている。
分割コア5a2および分割コア5b2は、磁性体で構成され、筒状部と、筒状部の端部から径方向外側に張り出した鍔部を有した部材である。分割コア5a2の筒状部は、軸aに沿って貫通された孔部を有しており、第1の可動部11a側の端部に鍔部が設けられている。分割コア5b2の筒状部についても、軸bに沿って貫通された孔部を有しており、第2の可動部11b側の端部に鍔部が設けられている。
同様に、第2の可動部11bは、永久磁石8b、プレート9bおよびプレート10bを有し、分割コア5b2とハウジング14との間を軸b方向に沿って往復移動する。
プレート9aの筒状部は軸aに沿って貫通された孔部を有し、永久磁石8a側の端部に鍔部が設けられている。同様に、プレート9bの筒状部についても、軸bに沿って貫通された孔部を有し、永久磁石8b側の端部に鍔部が設けられている。
また、プレート10aおよびプレート10bは磁性体で構成された板状の部材であり、中心部に貫通孔を有する。
また、ジョイント13bについても、板状の本体部の一方の端部に第2のピン15bが取り付けられ、他方の端部に軸bに沿った貫通孔を有する筒状部が設けられている。
ジョイント13aの筒状部は、プレート10aの孔部および永久磁石8aの孔部に嵌合されており、ジョイント13bの筒状部も同様に、プレート10bおよび永久磁石8bの孔部に嵌合されている。
同様に、シャフト12bの出力側の棒状部は、プレート9bの筒状部の孔部に通されてから、さらにジョイント13bの筒状部の孔部に通された状態で固定される。
なお、シャフト12aおよびシャフト12bは、例えば、各孔部に通された状態で溶接するか、各孔部に圧入することで固定される。
第1のピン15aの軸a1は、第1の可動部11aの軸aと平行かつ第2のピン15b側にずらして配置される。同様に、第2のピン15bの軸b1は、第2の可動部11bの軸bと平行かつ第1のピン15a側にずらして配置される。
すなわち、第1のピン15aおよび第2のピン15bは、第1の可動部11aと第2の可動部11bとの間隔よりも狭い間隔で配置されている。
この場合、第1のピン15aがボス16の孔部に接触して直動が妨げられる、いわゆるこじれが発生する可能性も高くなる。このため、第1の可動部11aの軸aと第1のピン15aの軸a1との間隔は、できるだけ狭い方がよい。
一方、第1のピン15aと第2のピン15bとの間隔は電磁アクチュエータ1の用途によって決まっている。このため、第1のピン15aと第2のピン15bの間隔を狭くする必要がある用途の場合、第1の可動部11aの軸aと第1のピン15aの軸a1の間隔を狭く保つには、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bをできるだけ近付けて配置しなければならない。
例えば、コイルは、印加電流が一定で総巻数が変わらなければ出力は変化しないので、巻線の層数を減らして一層あたりの巻数を増やせば、第1のコイル部と第2のコイル部との各径方向の寸法を小さくすることができる。
ただし、このような方法で径方向の寸法を小さくすると、第1のコイル部と第2のコイル部との軸方向の長さが常に長くなる。このような寸法の増加は、電磁アクチュエータの取り付けに制約を与えるため、好ましくない。
このように構成することで、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとを個々に取り囲むケースがなくても、ケース2を含む断面積が大きい磁気回路が構成されるので磁気効率を向上させることができる。
また、第1のコイル部3A用のケースと第2のコイル部3B用のケースが不要となり、部品点数も減らすことができる。
さらに、コイル6a−2で発生した磁束は、分割コア5a1、分割コア5a2を通って第2のコイル部3B側の分割コア5b2とケース2とを通って分割コア5a1に戻る磁気回路C2にも流れる。このようにコイル6a−2で発生した磁束が第1のコイル部3Aの周囲だけでなく、コイルに通電していない側のケース2にも通ることができる。
また、第1のコイル部3A用のケースと第2のコイル部3B用のケースが不要となり、部品点数も減らすことができる。
図6は、この発明の実施の形態2に係る電磁アクチュエータ1Aを示す断面図であり、電磁アクチュエータ1Aを図2のB−B線と同様な位置で切った様子を示している。
図6に示すように、第1のコイル部3Aおよび第2のコイル部3Bは、実施の形態1に係る電磁アクチュエータ1と同様に、軸aおよび軸bが平行で、かつできるだけ近付けた状態で配置されている。また、ケース2Aは、磁性体で構成されて、第1のコイル部3Aおよび第2のコイル部3Bを外側から取り囲む部材である。
なお、ケース2は、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとの外周に沿うように、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとの周りが曲面になっている。
これに対して、ケース2Aでは、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとを平面で囲むだけの構造であるので、簡易な加工で作成することができる。
このようにケース2Aの加工が容易になることから、電磁アクチュエータ1Aも安価に製作することが可能となる。
従って、平板磁性体18を用いてケース2Aを作成する場合、横片部2A−2と縦片部2A−4とを角部19aで接触するまで折り曲げ、横片部2A−3と縦片部2A−4とを角部19bで接触するまで折り曲げることが望ましい。
図9は、この発明の実施の形態3に係る電磁アクチュエータ1の製造方法を示す要部断面図であり、電磁アクチュエータ1の製造工程のうち、樹脂成形の概要を示している。
電磁アクチュエータ1において、第1の可動部11a側の固定部は、ケース2、第1のコイル部3Aおよび分割コア5a1,5a2から構成される。
また第2の可動部11b側の固定部は、ケース2、第2のコイル部3Bおよび分割コア5b1,5b2から構成される。これらの固定部は、樹脂4によって樹脂成形される。
しかしながら、従来の樹脂成形では、ケースに分割コアを固定してから金型に配置していた。このため、分割コアの中心軸である軸aと軸bとのピッチの寸法精度が悪い場合、金型に配置できなくなるという問題があった。
金型20と金型21が組み付けられた状態で、ゲート21aから樹脂4を射出すると、成形圧によってケース2が鍔部5a1−2,5b1−2に押し付けられる。これにより、鍔部5a1−2が孔部2aの開口周縁部に接触し、鍔部5b1−2が孔部2bの開口周縁部に接触した状態を保ったまま樹脂成形される。
ただし、鍔部5a1−2が孔部2aの開口周縁部に接触し、鍔部5b1−2が孔部2bの開口周縁部に接触しているので、磁束が鍔部5a1−2,5b1−2を通ってケース2に流れる。これにより磁気効率の低下を抑えることができる。
第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとは、分割コア5a1,5b1の端部5a1−1,5b1−1が孔部2a,2bにクリアランスDを持って通される。また、分割コア5a1,5b1の鍔部5a1−2,5b1−2が、ケース2の内側から孔部2a,2bの開口周縁部に接触した状態でケース2に組み付けられる。さらに、ゲート21aは、第1のコイル部3Aと第2のコイル部3Bとの間の中央部22に対応する位置に設けられている。このようにすることで、固定部を金型20に容易に位置決めすることができ、かつ、磁気効率の低下を抑えることができる。
例えば、ケースの上面が矩形形状である場合、このケースの上面を樹脂で均等にコイル部側に押し付けるために、上面の各対角線に沿った複数の箇所に対応する金型21の位置に複数のゲートを設ける。
例えば、3つ以上のコイル部は互いの軸が平行になるように配置され、単一のケースによって、これらのコイル部の全てが外側から取り囲まれる。このように構成することでも上記と同様の効果を得ることができる。
Claims (6)
- 磁性体で構成された複数のコアと、
各々が前記コアの外周側に配置された複数のコイル部と、
各々が前記コイル部への通電で発生した推力によって前記コアとの間を軸方向に沿って移動する複数の可動部と、
磁性体で構成され、複数の前記コイル部を一体として外側から取り囲むケースと
を備え、
前記コアにおける出力側とは反対側の端部は、前記ケースに設けられた孔部にクリアランスを持って通されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記ケースは、2面が開放された6面体状であることを特徴とする請求項1記載の電磁アクチュエータ。
- 前記ケースは、T字状の平板磁性体における縦片部と両側の横片部とが折り曲げられた状態の部材であることを特徴とする請求項2記載の電磁アクチュエータ。
- 前記コアは、前記ケースの内側から前記孔部の開口周縁部に接触する鍔部を有することを特徴とする請求項1記載の電磁アクチュエータ。
- 磁性体で構成された複数のコアと各々が前記コアの外周側に配置された複数のコイル部とを、磁性体で構成され複数の前記コイル部を一体として外側から取り囲むケースに組み付けて金型に配置するステップと、
前記金型に設けられたゲートから射出した樹脂によって前記ケースの外側および複数の前記コイル部を樹脂成形するステップとを備え、
複数の前記コイル部は、
前記コアの出力側とは反対側の端部が、前記ケースに設けられた孔部にクリアランスを持って通され、前記コアに設けられた鍔部が、前記ケースの内側から前記孔部の開口周縁部に接触した状態で、前記ケースに組み付けられ、
前記ゲートは、
射出された樹脂によって前記ケースが前記コイル部の側に均等に押圧される前記金型の位置に設けられていることを特徴とする電磁アクチュエータの製造方法。 - 前記ゲートは、隣り合ったコイル部間の中央部に対応する前記金型の位置に設けられていることを特徴とする請求項5記載の電磁アクチュエータの製造方法。
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