JP6831967B2

JP6831967B2 - ソレノイド

Info

Publication number: JP6831967B2
Application number: JP2016243558A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　康広; 鈴木　　康広; 英治熊谷
Original assignee: Simotec Co Ltd
Current assignee: Simotec Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: JP2018098421A

Description

本発明は、ソレノイド（ソレノイドアクチュエータ）に関する。

従来、電気機器等において、コイルの内部に磁性体であるプランジャを挿入し、コイルへの電流の通電と遮断とを切換えることにより、プランジャをフレームから進退可能としたソレノイドが用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−２２２８６４号公報

また、プランジャの径方向に鍔部を突出して形成し、プランジャがフレームに退避した際に鍔部をフレームに当接させることにより、プランジャに流れる磁束の量を多くしたソレノイドが知られている。しかし、このようなソレノイドにおいて、鍔部とフレームとが対向する際に磁束の方向がプランジャの進退方向に対して斜めになることにより、コイルによるプランジャの吸着力を充分に得ることができない場合があった。一方、同じ形状でプランジャの吸着力を大きくしようとすると、ソレノイドが大きくなるという問題があった。このため、サイズを大きくすることなくプランジャの吸着力を高めることができるソレノイドが求められていた。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、サイズを大きくすることなくプランジャの吸着力を高めることができるソレノイドを提供することである。

以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、磁性体で形成され、挿通孔が開口されたフレームと、前記フレームの内部に収容されたコイルと、磁性体で形成され、その基端部が前記コイルに挿入されるとともに、その先端部が前記フレームの挿通孔から延出されたプランジャと、前記プランジャを前記フレームから延出する方向に付勢するバネと、を備え、前記コイルへの電流の通電と遮断とを切換えることにより、前記プランジャが前記挿通孔を介して前記フレームから進退可能に構成されたソレノイドであって、前記プランジャの先端部における前記フレームからの延出部分には、前記プランジャが前記フレームに退避した際に前記挿通孔の周囲に接触又は近接して対向する鍔部が半径方向外側に突出して形成され、前記鍔部は、前記鍔部の前記フレーム側の面における半径方向内側部分が円環状に切欠かれて形成され、前記フレームは、前記挿通孔が開口する蓋フレームを備え、前記鍔部に形成される円環状に切欠かれる部分は、前記鍔部と前記蓋フレームとの間にエアギャップを形成して、前記コイルに電流が通電されたときに前記鍔部と前記蓋フレームとの間に生じる磁界の方向を前記プランジャの進退方向に揃えるものである。

請求項２においては、前記鍔部の前記フレーム側と反対の面における半径方向外側部分がテーパ状に形成され、前記鍔部のテーパ状に形成される部分は、前記コイルに電流が通電されたときに前記鍔部と前記蓋フレームとの間に生じる磁界の方向を前記プランジャの進退方向に揃えるものである。
請求項３においては、前記コイルの外径は、前記鍔部の外径よりも大きく構成されるものである。

本発明に係るソレノイドは、サイズを大きくすることなくプランジャの吸着力を高めることができる、という効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るソレノイドを示す斜視図。ソレノイドの正面図。図２におけるＸ−Ｘ線断面図。プランジャの斜視図。鍔部とフレームとの対向部分における拡大断面図。

図１から図３を用いて、本発明の第一実施形態に係るソレノイド１０について説明する。本明細書においては、各図に示す矢印でソレノイド１０における方向を規定している。図１から図３に示すように、本実施形態に係るソレノイド１０はオープンフレーム型の直動型ソレノイドである。ソレノイド１０はフレーム（本体フレーム１１及び蓋フレーム１２）、プランジャ２０、バネ２１、コイル３０等で構成される。フレーム及びプランジャ２０は鉄系の磁性体で形成されている。

フレームは前後方向が開口した筒状部材であり、本体フレーム１１と蓋フレーム１２とが組合わされて形成される。本体フレーム１１は板状の部材を同じ方向に二回屈曲させて形成される。本体フレーム１１は前方、左側方、及び後方が開口した部材であり、正面視で９０度倒したＵ字状に形成されている。本体フレーム１１の上面及び下面の左側端部には係合片１１ａ・１１ａが形成されている。また、本体フレーム１１の右側面中央部には孔部１１ｂが形成されている（図３を参照）。

蓋フレーム１２は中央部分に挿通孔１２ａが開口された板状部材であり、上下の両辺に係合溝１２ｂ・１２ｂが形成されている。この係合溝１２ｂ・１２ｂに本体フレーム１１の係合片１１ａ・１１ａが係合し、本体フレーム１１の左側方に蓋フレーム１２が組付けられることにより、本体フレーム１１と蓋フレーム１２とからなるフレームが構成される。

フレームの内部にはコイル３０が収容されている。詳細には図３に示す如く、フレームの内部に円筒状のボビン１３が配設され、ボビン１３に銅線が巻回されることによりコイル３０が構成されている。コイル３０の表面には絶縁テープ３０ａが巻き付けられている。また、コイル３０には二本のリード線３１・３２が接続されており、リード線３１・３２には図示しないコネクタを介して電源に接続されている。この電源からの電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、コイル３０に流れる電流の通電と遮断とが切換えられる。なお、コイル３０には図示しない温度ヒューズが設けられる。

図４に示す如く、プランジャ２０は棒状に形成された磁性体であり、先端部である左側端部が蓋フレーム１２の挿通孔１２ａから延出された状態で、基端部である右側端部がコイル３０におけるボビン１３の内部に挿入されている。プランジャ２０の左側端部にはフランジ部２０ａが半径方向外側に突出して形成されている。また、プランジャ２０の左側端部におけるフレームからの延出部分には、鍔部２０ｂが半径方向外側に突出して形成されている。また、プランジャ２０の右側端部には本体部２０ｅよりも縮径された縮径部２０ｆが形成されている。

コイル３０の内部には、右側端部にストッパー２２が設けられている。ストッパー２２は右端部が本体フレーム１１の孔部１１ｂに挿入されることにより固定される。ストッパー２２の左側面にはテーパ状の凹部２２ａが形成されており、凹部２２ａの内部にプランジャ２０の縮径部２０ｆが挿入される。

プランジャ２０の先端部には、フランジ部２０ａと蓋フレーム１２との間に圧縮バネ２１が介挿されている。この圧縮バネ２１により、プランジャ２０は蓋フレーム１２から延出する方向（左側方）に付勢されている。

上記の如く構成されたソレノイド１０においては、コイル３０への電流の通電と遮断とを切換えることにより、プランジャ２０が挿通孔１２ａを介してフレームから進退可能とされる。詳細には、コイル３０への電流が遮断されている際には、圧縮バネ２１の付勢力により、プランジャ２０は左側方に突出する。一方、コイル３０に電流が通電されると、コイル３０に生じる磁力によりプランジャ２０が吸引され、プランジャ２０はフレーム及びコイル３０の内部に退避する。この際、図５中の矢印ｍに示す如く、プランジャ２０の鍔部２０ｂと蓋フレーム１２との間に磁界が生じることにより、鍔部２０ｂと蓋フレーム１２との間に互いに引き付けあう力が発生する。なお、本実施形態において、ソレノイド１０にはコイル３０の通電時にプランジャ２０を吸引するプル型が採用されているが、ソレノイド１０として通電時にプランジャ２０を押し出すプッシュ型を採用することも可能である。

本実施形態に係るソレノイド１０においては図３及び図５に示す如く、プランジャ２０がフレームに退避した際に、鍔部２０ｂにおけるフレーム側（右側）に形成された対向面２０ｇが挿通孔１２ａの周囲と近接して対向する。そして、鍔部２０ｂには、対向面２０ｇにおける半径方向内側部分が円環状に切欠かれた切欠き部２０ｃが形成される。なお、プランジャ２０がフレームに退避した際に、鍔部２０ｂの対向面２０ｇが挿通孔１２ａの周囲に接触する構成としても差し支えない。

上記の如く構成することにより、鍔部２０ｂが蓋フレーム１２と引き付けあう際の磁界の方向を、図５中の矢印ｍに示す如くプランジャ２０の進退方向に揃えることが可能となる。具体的には、切欠き部２０ｃで鍔部２０ｂと蓋フレーム１２との間にエアギャップを形成することにより、図５中の矢印ｇ１に示すような、プランジャ２０の進退方向から傾いた方向の磁界の発生を抑制することができるのである。このように、本実施形態に係るソレノイド１０によれば、鍔部２０ｂと蓋フレーム１２との間に生じる磁界の方向をプランジャ２０の進退方向である左右方向に揃えることができる。これにより、プランジャ２０を吸引する力を大きくすることができるため、ソレノイド１０のサイズを大きくすることなくプランジャ２０の吸着力を高めることができるのである。

また、本実施形態に係るソレノイド１０においては図３及び図５に示す如く、鍔部２０ｂのフレーム側と反対の面（左側面）における半径方向外側部分には、テーパ状に切り欠かれたテーパ面２０ｄが形成されている。

上記の如く構成することにより、鍔部２０ｂが蓋フレーム１２と引き付けあう際のプランジャ２０の吸着力をより高めることが可能となる。具体的には、鍔部２０ｂの半径方向外側の部分を切り欠くことにより、図５中の矢印ｇ２に示すような、プランジャ２０の進退方向から傾いて斜めに発生する磁界を抑制することができるのである。これにより、鍔部２０ｂと蓋フレーム１２との間に生じる磁界の方向をプランジャ２０の進退方向である左右方向に揃えることができるため、ソレノイド１０のサイズを大きくすることなくプランジャ２０の吸着力をより高めることができるのである。

１０ソレノイド
１１本体フレーム（フレーム）
１２蓋フレーム（フレーム）
１２ａ挿通孔
２０プランジャ
２０ｂ鍔部
２０ｃ切欠き部
３０コイル

Claims

磁性体で形成され、挿通孔が開口されたフレームと、
前記フレームの内部に収容されたコイルと、
磁性体で形成され、その基端部が前記コイルに挿入されるとともに、その先端部が前記フレームの挿通孔から延出されたプランジャと、
前記プランジャを前記フレームから延出する方向に付勢するバネと、を備え、
前記コイルへの電流の通電と遮断とを切換えることにより、前記プランジャが前記挿通孔を介して前記フレームから進退可能に構成されたソレノイドであって、
前記プランジャの先端部における前記フレームからの延出部分には、前記プランジャが前記フレームに退避した際に前記挿通孔の周囲に接触又は近接して対向する鍔部が半径方向外側に突出して形成され、
前記鍔部は、前記鍔部の前記フレーム側の面における半径方向内側部分が円環状に切欠かれて形成され、
前記フレームは、前記挿通孔が開口する蓋フレームを備え、
前記鍔部に形成される円環状に切欠かれる部分は、前記鍔部と前記蓋フレームとの間にエアギャップを形成して、前記コイルに電流が通電されたときに前記鍔部と前記蓋フレームとの間に生じる磁界の方向を前記プランジャの進退方向に揃える、ことを特徴とするソレノイド。
前記鍔部の前記フレーム側と反対の面における半径方向外側部分がテーパ状に形成され、
前記鍔部のテーパ状に形成される部分は、前記コイルに電流が通電されたときに前記鍔部と前記蓋フレームとの間に生じる磁界の方向を前記プランジャの進退方向に揃える、ことを特徴とする、請求項１に記載のソレノイド。
前記コイルの外径は、前記鍔部の外径よりも大きく構成される、請求項１または請求項２に記載のソレノイド。