JPH03203204A - ソレノイド用の固定鉄心組立体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はソレノイド用の固定鉄心組立体に関し、更に詳
細には、ソレノイドの磁気回路を形成するコイルを囲む
ヨークと固定鉄心との組立体に関する。

（ｏ）従来技術 一般に磁気回路（以下磁路）ではそれを構成している材
料特性により磁気の飽和現象が存在する− ＝２− ことは良く知られている。そのためソレノイドではその
磁路の磁束が飽和しない状態でかつ最大限磁束密度を上
方に設定するのが常である（通常は可動鉄心の断面積を
基準にする）。そのような状態で磁路の一部の断面積が
不足状態になると、磁束の飽和現象が生じ漏洩磁束が増
加し、磁気特性は急激に低下する。このことは、そのよ
うな部品を漏洩磁束が最小限になるように改善すること
により磁気特性が大幅に改善することができることを意
味する。

一方、磁路に接続部がある場合、その磁気抵抗は磁気回
路についてのオームの法則に従う。全接続部についての
み考えれば、その磁気抵抗ＱはＱ　＝　ＩＩ／μ・Ｓ となる。

ここで、尼は接続部の隙間長さ Ｓは接続部の接触面積 μは空気中の透磁率 である。

隙間部の磁気抵抗は、同一条件での鉄部分（隙間を鉄う
めた場合）に比べ１００ないし２００倍の値となるため
、構造上どうしても磁路に接続部が必要な場合には隙間
を最小限にしかつ接触面積を大きくすることが不可欠で
ある。

ところで、コイルを囲み磁路を形成する継鉄すなわちヨ
ークに固定鉄心を一体的に固定する方法として従来から
、■実開昭５８−３７１１１号公報に示されかつ第６図
に示されるように固定鉄心の小径部をヨークの穴内に嵌
合してかしめる方法、或は■実開昭５０−１１５１５４
号公報に示されかつ第７図に示されるようにプレス加工
により固定鉄心をヨークと一体的に形成する方法が知ら
れている。

しかしながら、前記■の場合には、次のｌ）及びＩＪ）
のような問題がある。

１）固定鉄心ａとヨーク１〕との接触部の面積を大きく
とれない。

この理由は、固定鉄心の主要部の直径をＤ１ヨークの穴
内に嵌合される小径部の直径をｄ５ヨークの肉厚をｔと
すると、接触部の面積Ｓは、Ｓ−π（Ｄ２−ｄ２）／４
＋πｄｔ ３ で表され、その接触部にはメツキ或は嵌め合いによる微
少な隙間が生じるためその面積を大きく取りたいが、Ｄ
はそのソレノイドの可動鉄心Ｃの直径にほぼ合わせて作
られるのでＤの取り得る最大値はソレノイドの大きさ等
によって制限される。

Ｕ）磁気回路に絞られた部分が生じ、磁束を効率良くヨ
ークから固定鉄心に通すことが難しい。

これは、第８図からも明らかなように、ヨークの周辺部
ｅ（コイルを囲む部分及びその部分に連続する部分の近
く）では磁束が互いに平行に流れるが、固定鉄心の付は
根付近（第８図で破線で示す円ｒ）の最小断面積（この
付は根付近の最小断面積とは可動鉄心の直径と同じ直径
の円を固定鉄心の軸心を中心としかつヨーク上に取った
、磁束の流れを考慮して決めた仮想の円周面上の面積）
Ｓｓは、固定鉄心の大径部の直径が可動鉄心の直径と同
じとした場合、 Ｓｓ−πＤｔ と絞られて磁束がそこに向かって集中するため、効率良
く磁束を通すことができなくなる。

方、上記■の構造においても上記ｈ）と同様のことが言
える。

このような問題を解決する方法どして、従来のソレノイ
ドでは、ヨークの端部分全体の肉厚を厚するか又は第９
図に示されるように、その端部分に磁性の座金ｆを当接
させて磁気的に補強していｔこ。

しかしながら、上記いずれの場合も固定鉄心に小径部を
形成してその小径部をヨークの穴内に嵌合するため、磁
束の流通面積が絞られる結果となり磁束をヨークから固
定鉄心に効率良く通すことができない。しかも前者の場
合には固定鉄心付は根部とヨークの他の部分との磁束密
度のアンバランスが改善されないばかりか、余分な鉄材
料を使うことになって全体の重量を大きくシ、また全体
の大きさに制限がある場合などには板厚を厚くすること
でコイルの巻線面積を圧迫し、しいてはソレノイド自体
の性能を圧迫する結果となり、またヨークは市販の鋼板
（通常使用される市販の鋼板の板厚は、１．ｌｎｍ、１
．６ｍｍ、２．０ｍｍ、２．３ｍｍ、２．ｌ１ｍｍ或は
３゜− ２ｕである）を曲げ加工によってコの字状に成形するた
め加工の観点からも厚い鋼板の使用が制限されるからで
ある。また後者の場合には座金を別個に成形しなければ
ならない欠点もある。

更に従来の固定鉄心組立体ではヨークと固定鉄心とをそ
れぞれ別の工程で製造したものをヨークの製造工程とは
全く別個の組立工程で組み立てるようにしているため製
造コストが高くなる問題がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、固定鉄心組立体にお
いて、プレス加工によりヨークに管状部を一体的に形成
すると共に固定鉄心に小径部を形成することなく大径の
ままその管状部内に嵌合固定することによってヨークと
固定鉄心との接触面積を従来品に比べて遥かに大きくす
ると共に固定鉄心付は根部の最小断面積を必要なだけ確
保することである。

（ニ）問題を解決するための手段 本願の一つの発明は、磁気回路の一部を形成する磁気ヨ
ークに固定鉄心を一体的に固定してなるソレノイド用の
固定鉄心組立体において、該ヨークには固定鉄心の取付
（′、１部分に軸方向に伸びる管状部を該ヨークの一方
の面から突出させて一体的に形成し、該管状部内に該固
定鉄心を嵌合固定して構成されている。

本願の他の発明は、磁気回路の一部を形成する磁気ヨー
クに固定鉄心を一体的に固定してなるソレノイド用の固
定鉄心組立体の製造方法において、板状のヨーク素材の
固定鉄心の取付は部分には小孔を形成し、プレス加工に
より該小孔を中心として軸方向に伸びる管状部を該ヨー
クの一方の面から突出させて一体的に形成し、該管状部
により限定される貫通穴内に該固定鉄心をプレス嵌めし
て固定して構成されている。

（ホ）作用 上記ｌｌＩ戊のソレノイド用の固定鉄心組立体は、コイ
ル及び可動鉄心と共にソレノイドｌこ公知の方法で組み
立てられる。

本発明の固定鉄心組立体ではヨークと固定鉄心− ＝８ との接触面積を、ヨークどして特に肉厚の厚い材料を使
用しなくても従来のソレノイドのそれに比較して１．５
ないし２．０倍に増加させることが可能となり、かつ、
固定鉄心付は根部の磁路必要断面積を肉厚の厚い材料を
使用することなしに、確保することが可能となり、ソレ
ノイドの特性を向上させることが可能である。

（へ）実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図において、本発明の一実施例の固定鉄心組立体１
０を使用して作ったソレノイドｌが示されている。同図
において、２０はコイルを囲んで磁路を形成するコの字
状のヨーク、３０はヨークの挿入穴内に嵌合固定された
固定鉄心、２はコイル、３は可動鉄心、４はヨーク２０
の他端に嵌合された板状ヨークである。

ヨーク２０は、同定鉄心が取り付けられる中間壁２１と
、その中間壁２１に連続し互いに平行になっている二つ
の端壁２２を有するコの字状又はＵ字状になっている。

中間壁のほぼ中央にはコイル側に突出する管状部２３が
形成され、その管状部の内側には固定鉄心挿入用の貫通
穴２４が形成されている。そして貫通穴２４内に円柱状
の固定鉄心３０が嵌合固定されている。

ヨーク２０は以下のように製造する。すなわち、Ｍ２図
において、固定鉄心３０は予め別工程で円柱状に成形し
ておき、その固定鉄心をヨーク２０を成形するプレス金
型内の所定の位置に供給できるようにしておく。そして
多段の加工工程を順次行えるプレス金型内に長い磁性鋼
板２０’　を入れて位置Ａではその鋼板に小孔ｎを形成
し、次に位置Ｂでを管状部２３を形成し、位置Ｃでは管
状部２３によって限定された貫通穴内に固定鉄心３０を
圧入し、位１ｉＩＤで固定鉄心の端部をかしめ或は端面
を形成し、位置Ｅでは鋼板の両端を折り曲げて全体にコ
の字状に成形し、それによってヨーク２０が完膚する。

この一連の作業は鋼板を一つのプレス金型内で一回のプ
レス加工が終わる毎に順次移動させるに従って成形する
。

Ｏ この実施例の場合のヨークにおける接触面積Ｓ、は、ヨ
ーク２０の後端面２６から管状部の先端（第１図で上端
）までの高さをｈ（ｈは通常ヨークの板厚ｔの１．５倍
ないし３．０倍に成形可能である。）、固定鉄心の直径
をＤＩ（可動鉄心の直径Ｄｍと同じ）とすると、 Ｓｌ富πＤ　＋　ｈ である。実際には貫通穴の開口部にはブレス成型により
比較的小さい湾曲面ｒができ、これいにより固定鉄心と
の間に環状の隙間が形成されるが、この隙間は固定鉄心
を貫通穴にプレス嵌めした後かしめれば埋めることが可
能である。

付は根部最小断面積Ｓｓ、は ５ｓｌ＝ｘ　（Ｄｏ＋２ｒｌ）　Ｘ　ｔまた、従来品の
付は根部最小断面積Ｓｓは、Ｓｓ−πＤ、ｔ ここで、Ｄ　６　＋　２　ｒ　２＞　Ｄ　ｏ＞　Ｄ　ｉ
の関係があるから、 Ｓｓ＋＞Ｓｓ となる。

第３図において、本発明の他の実施例の固定鉄心組立体
１０ａが示されている。この実施例では貫通穴２４ａの
後端面２６ａ側の開口端に円錐内面２７ａが形成され、
固定鉄心３０ａにもその傾斜内面に接触する円錐外面３
１ａが形成されている。

この円錐内面２７ａは、管状部２３ａのプレス加工と同
時に形成して、また固定鉄心３０ａの円錐外面３１ｍは
固定鉄心を貫通穴内にプレス嵌めしたときに固定鉄心の
一部をかしめて形成しても或は固定鉄心の機械加工時に
形成しても良い。

この実施例の接触面積Ｓ２は、 となり、 また、付は根部断面積ＳＳ２は、固定鉄心３０ａの直径
Ｄ２は可動鉄心の直径Ｄ１１のより小さいので、ヨーク
上に直径Ｄｍと同じ直径の円を固定鉄心の軸心を中心に
考えると、 Ｓ　ｓ　２　＝　ｘ　Ｄ　４　ｔ となる。この８２及びＳｓ、もそれぞれＳ及びＳｓ１１ ＋２− より大きくできる。

上記二つの実施例について実際の製品についてｇＪ４図
に示されるような寸法で従来の固定鉄心組立体と比較す
ると次の表の通りである。

従来品　　実施例１ 実施例２ 可動鉄心及び固定鉄心　　２０１ａｍ”　　　ＨＩｍ−
断面積（直径りの部分） ２０１組− ヨークと固定鉄心との　　２３２ｍ１３１１ｍｍ”接触
面積 ３９１ｍ２ 固定鉄心付は根部の　　　目ｈ１２３７ｍｍ”最小断面
積 ２０１ｍｎ” 第５図において、本発明の更に他の実施例の固定鉄心組
立体１０ｂが示されている。この実施例では第１図及び
第３図のソレノイドの磁性板４に相当する板状のヨーク
２０ｂに管状部２３ｂを形成した例である。その他の点
では第３図に示された実施例とほぼ同じであるから、詳
細な説明は省略する。なお、この実施例を第１図のソレ
ノイドの場合に適用することも可能である。

（ト）効果 本発明によれば次のような効果を奏することが可能であ
る。

■ヨークと固定鉄心との接触面積並びに固定鉄心付は根
部の膜面積を大きくできしかも隙間の少なくできるので
、部品点数を増すことなく、また板厚を厚くすることな
く固定鉄心組立体の磁気効率を従来品よりも大幅に向上
できる。

■ヨークの板材のプレス加工金型中で固定鉄心をヨーク
に固定することが可能である。

■固定鉄心をヨークの貫通穴内に圧入した場合隙間を最
小限におさえることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の固定鉄心組立体を使用した
ソレノイドの断面図、第２図は第１図の固定鉄心組立体
のヨークの製造工程を示す図、第３図は他の実施例の固
定鉄心組立体を使用したソレノイドの断面図、第４図従
来品と本実施例との比較をするための各部の寸法を示す
図、第５図は更に他の実施例の固定鉄心組立体を使用し
たツレ１３− １４− メイドの断面図、第６図ないし第９図は従来のソレノイ
ド用の固定鉄心組立体を示す図である。 １０．１０ａ、１０ｂ：固定鉄心組立体２０．２０ａ、
２０ｂ：ヨーク ２３．２３ａ、２３ｂ：管状部 ２４．２４ｍ、２４ｂ：貫通穴 ３０．３０ａ、３０ｂ：固定鉄心 １５ 券！ 図 本３ ２０−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気回路の一部を形成する磁気ヨークに固定鉄心を
   一体的に固定してなるソレノイド用の固定鉄心組立体に
   おいて、該ヨークには固定鉄心の取付け部分に軸方向に
   伸びる管状部を該ヨークの一方の面から突出させて一体
   的に形成し、該管状部内に該固定鉄心を嵌合固定したこ
   とを特徴とするソレノイド用の固定鉄心組立体。
2. ２．該管状部によって限定される該固定鉄心挿入用の貫
   通穴の開口端に円錐内面を形成し、該固定鉄心には該円
   錐内面と接触する円錐外面を形成したことを特徴とする
   請求項１に記載のソレノイド用の固定鉄心組立体。
3. ３．磁気回路の一部を形成する磁気ヨークに固定鉄心を
   一体的に固定してなるソレノイド用の固定鉄心組立体の
   製造方法において、板状のヨーク素材の固定鉄心の取付
   け部分には小孔を形成し、プレス加工により該小孔を中
   心として軸方向に伸びる管状部を該ヨークの一方の面か
   ら突出させて一体的に形成し、該管状部により限定され
   る貫通穴内に該固定鉄心をプレス嵌めして固定したこと
   を特徴とするソレノイド用の固定鉄心組立体の製造方法
   。
4. ４．該プレス加工による該管状部の成形と同時に該貫通
   穴の一端に円錐内面を形成する請求項３に記載のソレノ
   イド用の固定鉄心組立体の製造方法。