JP7125646B1 - 直流電磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】保管時にスペーサ同士を絡みにくくするとともに、固定鉄心への組み付け作業時にスペーサが径方向に変形することを確実に抑制し、さらに可動鉄心の衝突時でのスペーサの強度を向上させることができる直流電磁石を提供する。【解決手段】直流電磁石１００は、コイル１０４、可動鉄心１０６および固定鉄心１０８を有し、固定鉄心は、可動鉄心側に形成された小径部１１２と大径部１１４を有し、可動鉄心は、固定鉄心の凸形状に対応する凹形状を有し、固定鉄心の小径部と大径部との間に設けられた溝１２８には、円環状の本体１３２と、本体の内周側から中心に向かって延長された複数の舌片部１３４とを備える円形状のスペーサ１３０が嵌合していて、スペーサには、舌片部が等間隔に配置され、舌片部の少なくとも１つが欠落した幅狭部１３６が形成されていて、舌片部の内径は、固定鉄心の小径部より小さく、幅狭部の内径は、固定鉄心の小径部より大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、コイルの励磁により移動する可動鉄心と、可動鉄心に対向して配置された固定鉄心とを有する直流電磁石に関する。

一例として直流電磁石は、固定鉄心と、可動鉄心と、可動鉄心を移動させるコイルとを有し、コイルを励磁すると、可動鉄心が吸引されて、可動鉄心に対向して配置された固定鉄心に向かって移動可能となっている（例えば特許文献１）。

特許文献１の直流電磁石では、固定鉄心の可動鉄心側に小径部と大径部を有し、小径部と大径部との間には溝が設けられている。また、この溝には、非磁性材料で形成されたＣ字形状のスペーサの内周側が嵌合している。スペーサは、固定鉄心の小径部側から挿入されて、小径部と大径部の間に設けられた溝に装着される。

そして直流電磁石では、コイルが励磁されると、可動鉄心が固定鉄心の溝に装着されたスペーサに向かって移動し、可動鉄心がスペーサに当接することにより、通電時に可動鉄心と固定鉄心が直接吸着することを防止している。

ここで、通電時に可動鉄心と固定鉄心が直接吸着すると、通電を切ったときに残留磁束のために可動鉄心が固定鉄心から離れにくくなり、可動鉄心の応答性が低下してしまう。そこで直流電磁石では、通電時に可動鉄心と固定鉄心の間にスペーサを介在させている。

特許文献１のスペーサは、その周面の一部を切り欠いたＣ字形状の本体と、本体に形成され円周方向に沿って等間隔に配置された複数の舌片部とを備える。また、スペーサの内径すなわち舌片部の内径は、固定鉄心の小径部よりも小さくなっている。

特許文献１では、可動鉄心と固定鉄心の密着防止のために用いる非磁性スペーサの内径側に、固定鉄心の小径部よりも内径が小さく変形し易い舌片部を設けたので、スペーサを溝に装着させるとき、舌片部が電磁石の軸方向にも変形するため、Ｃ字形状の本体が径方向に変形することを抑える、としている。

特許第５８８４９７２号

しかし特許文献１のスペーサでは、Ｃ字形状の本体が外力で変形しやすく、塑性変形領域に達すると、本体が径方向に変形したまま元に戻らず他の部品と干渉する可能性があった。またスペーサは、本体の周面の一部が切り欠かれているため、保管時に他のスペーサの本体と絡み合ってしまう場合がある。このような場合、固定鉄心の溝にスペーサを装着する際、まず絡み合ったＣ字形状の本体同士を分離する必要があるため、手間がかかり作業性が損なわれてしまう。

また特許文献１では、スペーサの本体部の周面の一部が切り欠かれているため、表面積が小さくなることから、可動鉄心がスペーサに衝突したときの面圧が大きくなってしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、保管時にスペーサ同士を絡みにくくするとともに、固定鉄心への組み付け作業時にスペーサが径方向に変形することを確実に抑制し、さらに可動鉄心の衝突時でのスペーサの強度を向上させることができる直流電磁石を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる直流電磁石の代表的な構成は、コイルと、コイルの励磁により移動する可動鉄心と、可動鉄心に対向して配置された固定鉄心とを有する直流電磁石であって、固定鉄心は、可動鉄心側に形成された小径部と大径部を有する凸形状を有し、可動鉄心は、固定鉄心の凸形状に対応する凹形状を有し、固定鉄心の小径部と大径部との間には、溝が設けられていて、溝には、非磁性材料で形成された円形状のスペーサが嵌合していて、スペーサは、円環状の本体と、本体の内周側から中心に向かって延長された複数の舌片部とを備え、舌片部が等間隔に配置されているとともに、等間隔に配置された舌片部の少なくとも１つが欠落した幅狭部が形成されていて、舌片部の内径は、固定鉄心の小径部より小さく、幅狭部の内径は、固定鉄心の小径部より大きいことを特徴とする。

上記構成では、スペーサが円環状の本体を備えているため、保管時に他のスペーサの本体と絡み合うことがなく、スペーサ同士を絡みにくくすることができる。またコイルが励磁されると、可動鉄心が固定鉄心の溝に装着されたスペーサに向かって移動し、可動鉄心が円環状の本体を備えた円形状のスペーサに当接し衝突する。このため、可動鉄心が例えば周面の一部が切り欠かれたＣ字形状のスペーサに衝突する場合に比べて、可動鉄心が衝突するスペーサの面積が大きくなり、スペーサの強度を向上させることができる。

また、スペーサの舌片部の内径が固定鉄心の小径部より小さく、舌片部が欠落したことで形成された幅狭部の内径が固定鉄心の小径部より大きい。このため、スペーサを固定鉄心の小径部側から挿入して溝に装着させるとき、舌片部が固定鉄心の小径部に接して軸方向に変形しつつ、幅狭部が固定鉄心の小径部に接触しない。

これにより、固定鉄心の小径部にスペーサを挿入するときの軸方向の抵抗を小さくすることができ、スペーサを溝に取り付ける作業性を向上させることができる。さらに、スペーサが円環状の本体を備えているため、スペーサを溝に装着するときスペーサが径方向に変形することを確実に抑制することができる。

上記の舌片部は、円環状の本体の内周側から中心に向かって延びる基部と、基部の先端から円周方向に延びる円弧部とを有するとよい。

これにより、舌片部の円弧部と円環状の本体の内周との間には隙間が形成されている。そして舌片部は、基部と円弧部とからなるＬ字状に形成されている。このため、スペーサを固定鉄心の溝に装着させるとき、舌片部の円弧部が固定鉄心の小径部に接しつつ基部が軸方向に確実に変形することができる。

本発明によれば、保管時にスペーサ同士を絡みにくくするとともに、固定鉄心への組み付け作業時にスペーサが径方向に変形することを確実に抑制し、さらに可動鉄心の衝突時でのスペーサの強度を向上させることができる直流電磁石を提供することができる。

本発明の実施形態における直流電磁石を示す図である。 図１の直流電磁石の要部を示す図である。 図２の直流電磁石のスペーサおよび比較例を示す図である。 図３のスペーサの変形例および比較例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態における直流電磁石１００を示す図である。直流電磁石１００は、例えば弁装置１０２に適用されていて、コイル１０４と、可動鉄心１０６と、固定鉄心１０８とを備える。

コイル１０４は、ハウジング１１０内に配置されている。固定鉄心１０８は、可動鉄心１０６に対向して配置されていて、可動鉄心１０６側に形成された小径部１１２と大径部１１４を有する。このため、固定鉄心１０８の可動鉄心１０６側は、小径部１１２と大径部１１４からなる凸形状となっている。また固定鉄心１０８は、軸方向に延びる貫通孔１１６を有し、貫通孔１１６にはロッド１１８が挿通されている。

直流電磁石１００では、コイル１０４を励磁すると、可動鉄心１０６が吸引されて固定鉄心１０８に向かって移動可能となっている。可動鉄心１０６は、固定鉄心１０８側の端面１２０が固定鉄心１０８の凸形状に対応する凹形状を有する。

可動鉄心１０６の端面１２０は、中央部１２２と縁部１２４とを有する。中央部１２２は、固定鉄心１０８の小径部１１２に対向していて、ロッド１１８に接している。縁部１２４は、固定鉄心１０８の大径部１１４に対向していて、中央部１２２よりも固定鉄心１０８側に向かって突出している。このようにして、可動鉄心１０６の端面１２０は、凹形状となっている。またロッド１１８は、弁装置１０２のスプール１２６にも接している。なお固定鉄心１０８の大径部１１４の外周面には、ソレノイドガイド１２７が嵌合して溶接されている。

図２は、図１の直流電磁石１００の要部を示す図である。図２（ａ）は、固定鉄心１０８を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部を拡大して示している。固定鉄心１０８は、溝１２８を有する。溝１２８は、図示のように固定鉄心１０８の小径部１１２と大径部１１４との間に設けられている。

直流電磁石１００はさらに、スペーサ１３０を備える。スペーサ１３０は、非磁性材料で形成された円形状であって、固定鉄心１０８の溝１２８に嵌合している。またスペーサ１３０は、固定鉄心１０８の小径部１１２側から挿入されて溝１２８に装着される。

直流電磁石１００では、図１に示すコイル１０４が励磁されると、可動鉄心１０６が固定鉄心１０８の溝１２８に装着されたスペーサ１３０に向かって移動し、可動鉄心１０６の端面１２０の縁部１２４がスペーサ１３０に当接する。このように直流電磁石１００は、可動鉄心１０６と固定鉄心１０８の間にスペーサ１３０を介在させることにより、通電時に可動鉄心１０６と固定鉄心１０８が直接吸着することを防止している。

ここで、通電時に可動鉄心１０６と固定鉄心１０８が直接吸着すると、通電を切ったときに残留磁束のために可動鉄心１０６が固定鉄心１０８から離れにくくなり、可動鉄心１０６の応答性が低下してしまう。そこで直流電磁石１００では、可動鉄心１０６と固定鉄心１０８の間にスペーサ１３０を介在させて、このような事態を回避している。

なお直流電磁石１００では、コイル１０４が励磁されて、可動鉄心１０６がスペーサ１３０に向かって移動すると、可動鉄心１０６の端面１２０の中央部１２２がロッド１１８を押し付けて移動させ、ロッド１１８を介してスプール１２６が切り換えられる。

また直流電磁石１００は、通電を切ってコイル１０４を非励磁とした場合、不図示のばね部材の付勢力によってスプール１２６がロッド１１８を可動鉄心１０６に向かって押し付ける。そして可動鉄心１０６は、その端面１２０の中央部１２２がロッド１１８により押し付けられることで移動し、例えば初期位置に戻される。

図３は、図２の直流電磁石１００のスペーサ１３０および比較例を示す図である。スペーサ１３０は、図３（ａ）に示すように円環状の本体１３２と、複数（ここでは５つ）の舌片部１３４と、幅狭部１３６とを備える。なお図３（ａ）には、固定鉄心１０８の小径部１１２を点線で示している。

舌片部１３４は、本体１３２の内周側から中心に向かって延長された部位であって、基部１３８と円弧部１４０とを有する。基部１３８は、本体１３２の内周側から中心に向かって延びている。円弧部１４０は、基部１３８の先端１４２から円周方向に延びている。このため、舌片部１３４の円弧部１４０と円環状の本体１３２の内周との間には、隙間１４４が形成されている。

また舌片部１３４は、本体１３２の内周側に等間隔で配置されている。このため、隣接する舌片部１３４の間には、隙間１４６が形成されている。このようにして舌片部１３４は、基部１３８と円弧部１４０とからなるＬ字状に形成されている。

幅狭部１３６は、等間隔に配置された舌片部１３４の１つが欠落したことで形成された部位である。つまりスペーサ１３０では、円環状の本体１３２の内周側の全周にわたって舌片部１３４を設けるのではなく、少なくとも１つの舌片部１３４を欠落させることで意図的に幅狭部１３６を形成している。

また固定鉄心１０８の小径部１１２の外径は、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように寸法Ｌａである。舌片部１３４の内径は、図３（ａ）に示すように寸法Ｌｂである。さらに幅狭部１３６の内径すなわち円環状の本体１３２の内径は、図３（ａ）に示すように寸法Ｌｃである。

図３（ａ）に示すように、舌片部１３４の内径の寸法Ｌｂは、固定鉄心１０８の小径部１１２の外径の寸法Ｌａより小さい。また幅狭部１３６の内径の寸法Ｌｃは、固定鉄心１０８の小径部１１２の外径の寸法Ｌａより大きい。

このような直流電磁石１００では、スペーサ１３０が円環状の本体１３２を備えているため、保管時に他のスペーサ１３０の本体１３２と絡み合うことがなく、スペーサ１３０同士を絡みにくくすることができる。

また直流電磁石１００では、コイル１０４が励磁されると、可動鉄心１０６が固定鉄心１０８の溝１２８に装着されたスペーサ１３０に向かって移動し、可動鉄心１０６が円環状の本体１３２を備えた円形状のスペーサ１３０に当接し衝突する。このため、可動鉄心１０６が例えば周面の一部が切り欠かれたＣ字形状のスペーサに衝突する場合に比べて、可動鉄心１０６が衝突するスペーサ１３０の面積が大きくなり、スペーサ１３０の強度を向上させることができる。

さらにスペーサ１３０は、舌片部１３４の内径が固定鉄心１０８の小径部１１２より小さく、舌片部１３４が欠落したことで形成された幅狭部１３６の内径が固定鉄心１０８の小径部１１２より大きい。また舌片部１３４は、基部１３８と円弧部１４０とからなるＬ字状に形成されている。

このため直流電磁石１００では、スペーサ１３０を固定鉄心１０８の小径部１１２側から挿入して溝１２８に装着させるとき、舌片部１３４が固定鉄心１０８の小径部１１２に接して軸方向に変形しつつ、幅狭部１３６が固定鉄心１０８の小径部１１２に接触しない。このとき、舌片部１３４は、円弧部１４０が固定鉄心１０８の小径部１１２に接しつつ、例えば基部１３８が軸方向に確実に変形する。

これにより直流電磁石１００では、固定鉄心１０８の小径部１１２にスペーサ１３０を挿入するときの軸方向の抵抗を小さくすることができ、スペーサ１３０を溝１２８に取り付ける作業性を向上させることができる。さらに、スペーサ１３０が円環状の本体１３２を備えているため、スペーサ１３０を溝１２８に装着するとき、スペーサ１３０が径方向に変形することを確実に抑制することができる。

図３（ｂ）に示す比較例のスペーサ１５０は、円環状の本体１５２と複数（ここでは６つ）の舌片部１５４とを有する。スペーサ１５０は、本体１５２の内周側の全周に舌片部１５４を等間隔に配置して、上記幅狭部１３６を形成していない点で、スペーサ１３０と異なる。また図示は省略するが、スペーサ１５０の舌片部１５４の内径は、固定鉄心１０８の小径部１１２より小さくなっている。

このためスペーサ１５０では、固定鉄心１０８の小径部１１２側から挿入して溝１２８に装着させるとき、本体１５２の内周側の全周に配置された全ての舌片部１５４が固定鉄心１０８の小径部１１２に接して軸方向に変形する。このため、固定鉄心１０８の小径部１１２にスペーサ１５０を挿入するときの軸方向の抵抗が大きくなり、スペーサ１５０を溝１２８に取り付け難くなってしまう。

図４は、図３のスペーサ１３０の変形例および比較例を示す図である。図４（ａ）に示す変形例のスペーサ１３０Ａは、円環状の本体１３２Ａと、本体１３２Ａの内周側に等間隔に配置された複数（ここでは４つ）の舌片部１３４Ａと、舌片部１３４Ａの１つが欠落したことで形成された幅狭部１３６Ａとを備える。

また図示は省略するが、舌片部１３４Ａの内径は、固定鉄心１０８の小径部１１２より小さい。幅狭部１３６Ａの内径は、固定鉄心１０８の小径部１１２より大きい。

図４（ｂ）に示す比較例のスペーサ１５０Ａは、円環状の本体１５２Ａと、複数（ここでは５つ）の舌片部１５４Ａとを有する。スペーサ１５０Ａは、本体１５２Ａの内周側の全周に舌片部１５４を等間隔に配置して、上記幅狭部１３６、１３６Ａを形成していない点で、スペーサ１３０、１３０Ａと異なる。また図示は省略するが、スペーサ１５０Ａの舌片部１５４Ａの内径は、固定鉄心１０８の小径部１１２より小さくなっている。

このためスペーサ１５０Ａでは、固定鉄心１０８の小径部１１２に挿入するとき、全ての舌片部１５４Ａが固定鉄心１０８の小径部１１２に接して軸方向に変形するため、軸方向の抵抗が大きくなり、スペーサ１５０Ａを溝１２８に取り付け難くなってしまう。

これに対して図４（ａ）に示す変形例のスペーサ１３０Ａは、スペーサ１３０（図３（ａ）参照）に比べて舌片部１３４Ａの数が少ないものの、幅狭部１３６Ａを備えている。このため直流電磁石１００では、スペーサ１３０Ａを固定鉄心１０８の小径部１１２側から挿入して溝１２８に装着させるとき、舌片部１３４Ａが固定鉄心１０８の小径部１１２に接して軸方向に変形しつつ、幅狭部１３６Ａが固定鉄心１０８の小径部１１２に接触しない。

これにより直流電磁石１００では、固定鉄心１０８の小径部１１２にスペーサ１３０Ａを挿入するときの軸方向の抵抗を小さくすることができ、スペーサ１３０Ａを溝１２８に取り付ける作業性を向上させることができる。

なお上記スペーサ１３０、１３０Ａでは、本体１３２、１３２Ａの内周側に等間隔に配置された舌片部１３４、１３４Ａの１つが欠落することで幅狭部１３６、１３６Ａを形成したが、これに限定されず、２つ以上の舌片部１３４、１３４Ａが欠落して幅狭部を形成するようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、コイルの励磁により移動する可動鉄心と、可動鉄心に対向して配置された固定鉄心とを有する直流電磁石として利用することができる。

１００…直流電磁石、１０２…弁装置、１０４…コイル、１０６…可動鉄心、１０８…固定鉄心、１１０…ハウジング、１１２…小径部、１１４…大径部、１１６…貫通孔、１１８…ロッド、１２０…可動鉄心の端面、１２２…端面の中央部、１２４…端面の縁部、１２６…スプール、１２７…ソレノイドガイド、１２８…溝、１３０、１３０Ａ、１５０、１５０Ａ…スペーサ、１３２、１３２Ａ、１５２、１５２Ａ…スペーサの本体、１３４、１３４Ａ、１５４、１５４Ａ…舌片部、１３６、１３６Ａ…幅狭部、１３８…舌片部の基部、１４０…円弧部、１４２…基部の先端、１４４、１４６…隙間

Claims (2)

1. コイルと、該コイルの励磁により移動する可動鉄心と、該可動鉄心に対向して配置された固定鉄心とを有する直流電磁石であって、
   前記固定鉄心は、前記可動鉄心側に形成された小径部と大径部を有する凸形状を有し、
   前記可動鉄心は、前記固定鉄心の凸形状に対応する凹形状を有し、
   前記固定鉄心の小径部と大径部との間には、溝が設けられていて、
   前記溝には、非磁性材料で形成された円形状のスペーサが嵌合していて、
   前記スペーサは、
   円環状の本体と、
   前記本体の内周側から中心に向かって延長された複数の舌片部とを備え、
   前記舌片部が等間隔に配置されているとともに、等間隔に配置された該舌片部の少なくとも１つが欠落した幅狭部が形成されていて、
   前記舌片部の内径は、前記固定鉄心の小径部より小さく、
   前記幅狭部の内径は、前記固定鉄心の小径部より大きいことを特徴とする直流電磁石。
2. 前記舌片部は、
   前記円環状の本体の内周側から中心に向かって延びる基部と、
   前記基部の先端から円周方向に延びる円弧部とを有することを特徴とする請求項１に記載の直流電磁石。

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