JP7659752B2

JP7659752B2 - 電磁石

Info

Publication number: JP7659752B2
Application number: JP2020061723A
Authority: JP
Inventors: 宣尚渡邊
Original assignee: JTEKT Fluid Power Systems Corp
Current assignee: JTEKT Fluid Power Systems Corp
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2025-04-10
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021163796A

Description

本発明は、電磁弁に用いて好適な電磁石に関する。

この種の電磁石は、スプールを内部に設けた弁本体の一端に筒状ブロックを取付け、この筒状ブロックに円環状ブロックを外嵌し、筒状ブロックの端部に螺合したナット部材を締め付けて円環状ブロックを弁本体とナット部材との間に挟持している。筒状ブロックは、弁本体に取付ける固定鉄心と、固定鉄心側の軸方向の半分が非磁性で軸方向の残りが磁性の筒状部材と、筒状部材の内部に摺動可能に挿入した可動鉄心と、筒状部材の端部に固着したストッパとから構成している。円環状ブロックは、コイルを巻装したコイルボビンの軸方向両端にヨークを、コイルボビンの外周に筒体をそれぞれ配置し、コイルボビン、ヨーク、筒体を樹脂で一体にモールドしている。そして、ヨーク、筒体、固定鉄心、可動鉄心、筒状部材の磁性部分を通る磁気回路が形成され、コイルに通電すると、可動鉄心を固定鉄心に吸引する吸引力が発生する。

特開２０１５－７０１９４号公報

ところが、かかる従来の電磁石では、筒状部材が薄いため、磁束が通る磁気断面が小さく、また、筒状部材の磁性部とヨークとの間に径方向の隙間が存在するため、磁気損失が発生し、通電時の消費電力が大きくなるという問題点があった。

本発明の課題は、可動鉄心を固定鉄心に吸引する通電時の消費電力を低減し得る電磁石を提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
コイルへの通電により発生する吸引力で可動鉄心を固定鉄心に吸引する電磁石において、可動鉄心を固定鉄心と対向して配置し、可動鉄心を軸方向へ摺動自在に嵌装する嵌装孔を形成したヨーク部材を設け、ヨーク部材は筒状で磁性材から成して、嵌装孔が開口する一端を固定鉄心と対向配置すると共に、一端の反対側となる他端を平坦面に形成し、ヨーク部材は円環状の横断面積を可動鉄心における円状の横断面積と略同等に形成すると共に、平坦面の面積を円環状の横断面積より大きく設け、固定鉄心とヨーク部材とを非磁性材から成る筒部材で固着して筒状ブロックを構成し、筒状ブロックにはコイルを巻装した円環状のコイルボビンを外嵌して設け、底面を有する略コップ状で磁性材から成るカバー部材でコイルボビンを覆って設け、カバー部材の底面をヨーク部材の平坦面と当接し、ヨーク部材の平坦面から軸方向に突出して凸部を有し、ヨーク部材には手動操作で可動鉄心を固定鉄心に向けて移動する押ピン部材を備え、押ピン部材は凸部に軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能としたことを特徴とする電磁石がそれである。

この場合、前記ヨーク部材の前記平坦面から軸方向に突出して凸部を有し、前記カバー部材の前記底面には凸部を貫通する貫通孔を貫通形成し、凸部には回動操作自在にナット部材を螺合して設け、ナット部材の回動操作で前記カバー部材の前記底面を前記ヨーク部材の前記平坦面に押し付けてもよい。また、前記ヨーク部材には手動操作で前記可動鉄心を前記固定鉄心に向けて移動する押ピン部材を備え、押ピン部材は前記凸部に軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能としてもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、可動鉄心を軸方向へ摺動自在に嵌装する嵌装孔を形成したヨーク部材を設け、ヨーク部材は筒状で磁性材から成して、嵌装孔が開口する一端を固定鉄心と対向配置すると共に、一端の反対側となる他端を平坦面に形成し、ヨーク部材は円環状の横断面積を可動鉄心における円状の横断面積と略同等に形成すると共に、平坦面の面積を円環状の横断面積より大きく設け、固定鉄心とヨーク部材とを非磁性材から成る筒部材で固着して筒状ブロックを構成し、筒状ブロックにはコイルを巻装した円環状のコイルボビンを外嵌して設け、底面を有する略コップ状で磁性材から成るカバー部材でコイルボビンを覆って設け、カバー部材の底面をヨーク部材の平坦面と当接し、ヨーク部材の平坦面から軸方向に突出して凸部を有し、ヨーク部材には手動操作で可動鉄心を固定鉄心に向けて移動する押ピン部材を備え、押ピン部材は凸部に軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能とした。このため、ヨーク部材は円環状の横断面積を可動鉄心の横断面積と略同等にして大きくしたから、磁束が通る磁気断面を大きくでき、また、可動鉄心を固定鉄心に吸引する吸引力を発生する磁気回路を形成するヨーク部材とカバー部材は当接して隙間がないから、筒状部材の磁性部とヨークとの間に径方向の隙間が存在する従来の電磁石に比し、磁気損失を軽減でき、可動鉄心を固定鉄心に吸引する通電時の消費電力を低減することができる。
また、ヨーク部材には手動操作で可動鉄心を固定鉄心に向けて移動する押ピン部材を備え、押ピン部材は凸部に軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能とした。このため、押ピン部材を備える凸部を突出するヨーク部材の平坦面は、カバー部材より軸方向の内方に位置するから、押ピン部材を備えたストッパを固着する筒状部材の端部が円環状ブロックの端部より軸方向に大きく突出する従来の電磁石に比し、凸部の突出寸法を小さくでき、全体の軸方向寸法を小型化することができる。

また、請求項２に記載の発明は、ヨーク部材の平坦面から軸方向に突出して凸部を有し、カバー部材の底面には凸部を貫通する貫通孔を貫通形成し、凸部には回動操作自在にナット部材を螺合して設け、ナット部材の回動操作でカバー部材の底面をヨーク部材の平坦面に押し付けた。このため、カバー部材の底面をヨーク部材の平坦面に密着できるから、磁気損失をより軽減でき、消費電力をより一層低減することができる。

本発明の一実施形態を示し、電磁石を電磁弁に適用した縦断面図である。図１の線Ａ－Ａに沿った拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態の電磁石を電磁弁に適用した図面に基づき説明する。
図１において、電磁弁は、弁本体１と、弁本体１の軸方向一端に取付けた第１電磁石２と、弁本体１の軸方向一端とは反対側の軸方向他端に取付けた第２電磁石部３と、弁本体１の上部に載置した端子箱Ｔとで構成している。

弁本体１には、軸方向へ嵌装孔４を貫通して形成している。嵌装孔４には、スプール５を軸方向へ摺動自在に収装している。嵌装孔４の内周面には、軸方向の略中央に供給流路Ｐを、供給流路Ｐの軸方向両側に離間して負荷流路Ａ、Ｂを、負荷流路Ａ、Ｂの軸方向外側に離間して排出流路Ｒをそれぞれ環状に窪み形成している。供給流路Ｐは流体の圧力源に接続し、負荷流路Ａ、Ｂは図示しないアクチュエータに接続し、排出流路Ｒは低圧側に接続している。スプール５は環状に突出してランド６を形成し、軸方向の移動でランド６が各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒを開閉して、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒ間を切換連通する。スプール５の軸方向両端にはばね５Ａ、５Ｂを配置し、ばね５Ａ、５Ｂ力で各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒ間を遮断する中立位置にスプール５を位置保持している。

弁本体１の軸方向一端に開口した嵌装孔４の一端開口には、第１電磁石２の円柱状の固定鉄心７を螺合し、第１電磁石２は弁本体１の軸方向一端に取り付け固定する。弁本体１の軸方向他端に開口した嵌装孔４の他端開口には、第１電磁石２と同一構成の第２電磁石３を取り付け固定する。ここで、以下においては、第１電磁石２で代表して電磁石について説明する。

第１電磁石２は、筒状ブロック８と、コイルブロック９と、カバー部材１０と、スペーサ部材１１と、ナット部材１２と、ワッシャ部材１３とから構成している。筒状ブロック８は、固定鉄心７と、可動鉄心１４と、ヨーク部材１５と、筒部材１６と、ロッド部材１７と、押ピン部材１８とから構成している。コイルブロック９は、コイル１９と、コイルボビン２０と、成形樹脂２１とから構成している。

筒状ブロック８は、固定鉄心７の弁本体１への螺合側とは反対側をヨーク部材１５と対向配置し、固定鉄心７とヨーク部材１５とを非磁性材から成る筒部材１６で溶接により固着している。ヨーク部材１５は筒状で磁性材から成り、固定鉄心７と対向する一端に嵌装孔２２を開口して形成している。ヨーク部材１５は一端の反対側となる他端を平坦面Ｈに形成し、平坦面Ｈの径方向中心から軸方向外方に向けて凸部１５Ａを突出形成している。可動鉄心１４は円柱状で磁性材から成り、ヨーク部材１５の嵌装孔２２に軸方向へ摺動自在に嵌装している。図２に示す如く、ヨーク部材１５における円環状の横断面積Ｓ１と、可動鉄心１４における円状の横断面積Ｓ２とを略同等に形成している。ヨーク部材１５の平坦面Ｈの面積は、ヨーク部材１５の円環状の横断面積Ｓ１より大きく設けている。

可動鉄心１４には、径方向中心から偏心した位置に流通孔２４を軸方向へ貫通形成し、流通孔２４は可動鉄心１４両端間の流体を流通自在として可動鉄心１４両端間を圧力平衡する。ロッド部材１７は固定鉄心７の径方向中心に軸方向へ摺動自在に嵌装し、軸方向両端をスプール５と可動鉄心１４にそれぞれ当接し、固定鉄心７への可動鉄心１４の吸引作動に伴い、スプール５を押し込み作動する。押ピン部材１８はヨーク部材１５の凸部１５Ａに軸方向へ摺動自在に嵌装し、作業者がドライバー等の工具を用いて手動により外方から軸方向へ押し込み可能とし、可動鉄心１４を固定鉄心７に向けて移動する。

コイルブロック９は、円環状のコイルボビン２０にコイル１９を巻装し、成形樹脂２１でモールドして一体成形する。スペーサ部材１１は固定鉄心７に外嵌して弁本体１の軸方向一端に当接する。コイルブロック９は筒状ブロック８に外嵌してコイルボビン２０の軸方向一端をスペーサ部材１１に当接すると共に、コイルボビン９の軸方向他端をヨーク部材１５の平坦面Ｈと面一にする。カバー部材１０は底面Ｋを有する略コップ状で磁性材から成り、底面Ｋの径方向中心に貫通孔２５を軸方向に貫通形成している。

カバー部材１０は、ヨーク部材１５の凸部１５Ａを貫通孔２５に貫通し、底面Ｋをヨーク部材１５の平坦面Ｈに当接する。そして、カバー部材１０は、コイルボビン９を覆い開口側端部をスペーサ部材１１に係合する。ワッシャ部材１３はヨーク部材１５の凸部１５Ａに外嵌してカバー部材１０に当接する。ナット部材１２はヨーク部材１５の凸部１５Ａに螺合し、回動操作によりカバー部材１０をヨーク部材１５に押し付け、底面Ｋを平坦面Ｈに圧接する。コイル１９への通電で可動鉄心１４を固定鉄心７に吸引する吸引力を発生する磁気回路は、可動鉄心１４、固定鉄心７、スペーサ部材１１、カバー部材１０、ヨーク部材１５で形成する。

次に、かかる構成の作動を説明する。
図１の状態は、コイル１９への非通電状態を示し、可動鉄心１４は固定鉄心７から軸方向右方に離間した位置に停止している。スプール５は中立位置に位置し、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒ間を遮断している。

この状態で、コイル１９に通電すると、可動鉄心１４を固定鉄心７に吸引する吸引力が発生し、可動鉄心１４は図示左方向へ摺動して固定鉄心７に吸着され、ロッド部材１７でスプール５を図示左方向に押圧する。スプール５は図示左方向に摺動し、負荷流路Ａを供給流路Ｐに切換連通して、負荷流路Ｂを排出流路Ｒに切換連通する。

この状態で、コイル１９を非通電にすると、可動鉄心１４を固定鉄心７に吸引する吸引力がなくなり、スプール５はばね５Ｂ力で図示右方向へ摺動して図示位置に復帰し、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒ間を遮断する。可動鉄心１４はロッド部材１７で図示右方向に押圧され、固定鉄心７から離間して図示位置に復帰する。

また、図１の状態で、第２電磁石３に通電すると、スプール５は図示右方向に摺動し、負荷流路Ａを排出流路Ｒに切換連通して、負荷流路Ｂを供給流路Ｐに切換連通する。そして、第２電磁石３を非通電にすると、スプール５はばね５Ａ力で図示左方向へ摺動して図示位置に復帰し、各流路Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｒ間を遮断する。

かかる作動において、可動鉄心１４を軸方向へ摺動自在に嵌装する嵌装孔２２を形成したヨーク部材１５を設け、ヨーク部材１５は筒状で磁性材から成して、嵌装孔２２が開口する一端を固定鉄心７と対向配置すると共に、一端の反対側となる他端を平坦面Ｈに形成し、ヨーク部材１５における円環状の横断面積Ｓ１と可動鉄心１４における円状の横断面積Ｓ２とを略同等に形成し、固定鉄心７とヨーク部材１５とを非磁性材から成る筒部材１６で固着して筒状ブロック８を構成し、筒状ブロック８にはコイル１９を巻装した円環状のコイルボビン２０を外嵌して設け、底面Ｋを有する略コップ状で磁性材から成るカバー部材１０でコイルボビン２０を覆って設け、カバー部材１０の底面Ｋをヨーク部材１５の平坦面Ｈと当接した。このため、ヨーク部材１５は円環状の横断面積Ｓ１を可動鉄心１４の横断面積Ｓ２と略同等にして大きくしたから、磁束が通る磁気断面を大きくでき、また、可動鉄心１４を固定鉄心７に吸引する吸引力を発生する磁気回路を形成するヨーク部材１５とカバー部材２１は当接して隙間がないから、筒状部材の磁性部とヨークとの間に径方向の隙間が存在する従来の電磁石に比し、磁気損失を軽減でき、可動鉄心１４を固定鉄心７に吸引する通電時の消費電力を低減することができる。

また、ヨーク部材１５の平坦面Ｈから軸方向に突出して凸部１５Ａを有し、カバー部材１０の底面Ｋには凸部１５Ａを貫通する貫通孔２５を貫通形成し、凸部１５Ａには回動操作自在にナット部材１２を螺合して設け、ナット部材１２の回動操作でカバー部材１０の底面Ｋをヨーク部材１５の平坦面Ｈに押し付けた。このため、カバー部材１０の底面Ｋをヨーク部材１５の平坦面Ｈに密着できるから、磁気損失をより軽減でき、消費電力をより一層低減することができる。

また、ヨーク部材１５には手動操作で可動鉄心１４を固定鉄心７に向けて移動する押ピン部材１８を備え、押ピン部材１８は凸部１５Ａに軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能とした。このため、押ピン部材１８を備える凸部１５Ａを突出するヨーク部材１５の平坦面Ｈは、カバー部材１０より軸方向の内方に位置するから、押ピン部材を備えたストッパを固着する筒状部材の端部が円環状ブロックの端部より軸方向に大きく突出する従来の電磁石に比し、凸部１５Ａの突出寸法を小さくでき、全体の軸方向寸法を小型化することができる。

なお、前述の一実施形態では、ナット部材１２でカバー部材１０をヨーク部材１５に押し付けたが、Ｃ型の止め輪をヨーク部材１５の凸部１５Ａに組付けてカバー部材１０をヨーク部材１５に押し付けてもよい。また、コイルブロック９とカバー部材１０とスペーサ部材１１とはそれぞれ別体に設けたが、コイルブロック９を覆ったカバー部材１０の開口側端部にスペーサ部材１１をかしめ固着してコイルブロック９とカバー部材１０とスペーサ部材１１とを一体的に設けてもよい。また、電磁石を電磁弁に適用したが、他の用途に用いてもよいことは勿論である。

７：固定鉄心
８：筒状ブロック
１０：カバー部材
１４：可動鉄心
１５：ヨーク部材
１６：筒部材
１９：コイル
２０：コイルボビン
Ｓ１、Ｓ２：横断面積
Ｈ：平坦面
Ｋ：底面

Claims

コイルへの通電により発生する吸引力で可動鉄心を固定鉄心に吸引する電磁石において、可動鉄心を固定鉄心と対向して配置し、可動鉄心を軸方向へ摺動自在に嵌装する嵌装孔を形成したヨーク部材を設け、ヨーク部材は筒状で磁性材から成して、嵌装孔が開口する一端を固定鉄心と対向配置すると共に、一端の反対側となる他端を平坦面に形成し、ヨーク部材は円環状の横断面積を可動鉄心における円状の横断面積と略同等に形成すると共に、平坦面の面積を円環状の横断面積より大きく設け、固定鉄心とヨーク部材とを非磁性材から成る筒部材で固着して筒状ブロックを構成し、筒状ブロックにはコイルを巻装した円環状のコイルボビンを外嵌して設け、底面を有する略コップ状で磁性材から成るカバー部材でコイルボビンを覆って設け、カバー部材の底面をヨーク部材の平坦面と当接し、ヨーク部材の平坦面から軸方向に突出して凸部を有し、ヨーク部材には手動操作で可動鉄心を固定鉄心に向けて移動する押ピン部材を備え、押ピン部材は凸部に軸方向へ移動自在に設け、外方から手動操作で軸方向へ押し込み可能としたことを特徴とする電磁石。
前記カバー部材の前記底面には前記凸部を貫通する貫通孔を貫通形成し、前記凸部には回動操作自在にナット部材を螺合して設け、ナット部材の回動操作で前記カバー部材の前記底面を前記ヨーク部材の前記平坦面に押し付けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁石。