JPH07302709A - 電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁性能に影響を及ぼす諸元を現行装置と同等
に保ちながら、電磁石特性を実質的に低下させることな
く、部品点数と組み立て工数の低減を果たすことのでき
る電磁石装置を提供する。 【構成】 外向フランジが筒状固定鉄心に一体形成さ
れ、筒状固定鉄心と可動コア及びソレノイドコイルの外
周を尾端側から被包して外向フランジと接合されると共
にソレノイドコイルからの磁束の磁路の一部を形成する
球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理済鋳造品からなる一体
構造の外装ケースを備え、外装ケースの外面にソレノイ
ドコイルと外部との電気接続のための端子台の台座が一
体形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の電磁弁、特に流
体の圧力または流量を励磁電流に比例して制御する比例
電磁制御弁の電磁アクチュエータとして好適な電磁石装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電磁石装置の典型的な構
造の一例として、油浸形電磁石装置の構造を図２に示
す。図２に示すように、従来の電磁石装置では、筒状固
定鉄心１０の前端面側の外周部に、弁ボディへのボルト
による固定取付面を与えるために環状金具からなる外向
フランジ１１が接合され、固定鉄心１０の尾端側筒部に
は外周面側の非磁性材製薄肉パイプ１０ｄとの全周細幅
溶接により非磁性材リング１０ｂを介して磁性材製の筒
状ヨーク１０ｃが一体に接合されて中空筒として形成さ
れており、この中空筒の内部に可動コア１２が軸方向移
動可能に配置されている。固定鉄心１０には前記中空部
の内部に弁側からの油を満たすための連通油路１０ｅが
設けられている。

【０００３】前記中空筒の外周には、尾端側からソレノ
イドコイル１３が嵌め込まれると共に、ソレノイドコイ
ル１３の尾端側を閉じるように磁性材製のリング２０が
嵌められ、さらにリング２０の尾端側から板バネ２２及
びＯリング１８ａ，１８ｃを介してエンドキャップ１９
が嵌められ、このエンドキャップ１９はスナップリング
２１によりリング２０と係合されている。

【０００４】可動コア１２には、その両端面間の油の流
通を果たすための油路１２ａが設けられると共に、可動
コア１２のほぼ中心軸上に沿って弁体駆動用のプランジ
ャーロッドとしての弁棒１５が固着されており、この弁
棒１５は、エンドキャップ１９内に設けられた軸受１６
ａと固定鉄心１０内に設けられた軸受１６ｂとによって
軸受され、これにより前記中空筒内における可動コア１
２の移動が案内されるようになっている。エンドキャッ
プ１９にはまた、可動コア１２のストロークを外部から
手動調整するための手動調整ピン１９ａと、中空筒内の
空気を抜くためのエア抜きボルト１９ｂが螺合されてい
る。

【０００５】リング２０とソレノイドコイル１３の外周
はケース外筒１４によって覆われ、このケース外筒１４
は先端面で前記外向フランジ１１と、尾端内周面で前記
リング２０と接合されている。またケース外筒１４の外
面には別部品としての台座２３が取り付けられ、この台
座２３に、コイル巻線と外部との電気接続のための端子
台１７がパッキン１７ａを介して取りつけられている。

【０００６】図２に＊印で示したのは銅ブレージング箇
所であり、固定鉄心１０と外向フランジ１１との接合
部、ケース外筒１４と外向フランジ１１との接合部、及
びケース外筒１４とリング２０との接合部は、それぞれ
銅ブレージング処理によって接合されている。

【０００７】ソレノイドコイル１３からの磁束の磁路
は、固定鉄心１０、フランジ１１、ケース外筒１４、リ
ング２０、筒状ヨーク１０ｃ、および可動コア１２によ
って形成され、エンドキャップ１９は残留磁気による可
動コア１２の吸着を防止するために一般には非磁性材か
らなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電磁
石装置では、前記磁路を形成する各部品は磁気特性に優
れた電磁軟鋼棒（ＳＵＹＢ）や機械構造用炭素鋼（Ｓ１
０ＣまたはＳＩ５Ｃ）、或いは炭素鋼鋳鋼（ＳＣ＊）な
どから切削加工によって製作されており、加工誤差によ
る電磁石諸特性に変動が生じたり、組み立て部品の点数
が多いことから組み立て工数も多く、従って各部品の加
工精度及び組み立て精度によっては軸受精度が不十分と
なって可動コアの往復移動に機械的なヒステリシスが生
じたり、また特にブレージング処理による封止接合箇所
が磁路中に不可欠であったので銅ブレージング層による
磁気抵抗によって電磁石の磁気効率が低下し、その補償
のためにも磁路構成部品には磁気特性に優れた高価な材
料を使用しなければならないなど、製品のコストダウン
が困難であった。

【０００９】本発明の目的は、弁性能に影響を及ぼす諸
元、例えばコイル抵抗と巻数、可動コアの重量や油路寸
法、可動コア周りの容積、可動コアに連結された弁棒の
ための軸受寸法などを現行装置と同等に保ちながら、電
流−吸引力特性、水平吸引力特性、および電流ステップ
応答性などの各特性を実質的に低下させることなく、組
み立て部品点数の削減、特に切削部品を少なくし、組み
立て工数を低減して、磁気特性の低下要因であったブレ
ージング箇所を極力少なくし、場合によってはブレージ
ング処理を不要化することさえも可能な電磁石装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前端面に外向
フランジを有する筒状ヨークと、該ヨークの内部に軸方
向移動可能に配置された可動コアと、前記ヨークの外周
を取り巻くように配置されたソレノイドコイルとを備え
た電磁石装置に関するものであり、この電磁石装置は、
前述の課題を解決するために、前記フランジが前記ヨー
クと一体形成され、前記ヨークと可動コアおよびソレノ
イドコイルの外周を尾端側から被包して前記フランジと
接合されると共に前記ソレノイドコイルからの磁束の磁
路の一部を形成する球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理済
鋳造品からなる一体構造の外装ケースを備え、前記外装
ケースの外面にはソレノイドコイルと外部との電気接続
のための端子台の台座が一体形成されていることによっ
て特徴付けられるものである。

【００１１】

【作用】従来の電磁石装置では、フランジ、ケース外
筒、エンドキャップ、リング、及び端子台座の各部品を
切削加工により製作し、銅ブレージング、スナップリン
グ及びボルトにより組み立てを行なっていたが、本発明
の電磁石装置では、外向フランジを一体に備えた筒状固
定鉄心の尾端側筒部に外周面側の非磁性材製薄肉パイプ
との全周細幅溶接によって非磁性材リングを介して筒状
ヨークを一体に接合することにより、固定鉄心・ヨーク
組立体を構成する中空筒の組立が済めば、この中に軸受
及び可動コアなどの各部品を組み込み、中空筒の外周に
ソレノイドコイルを嵌め、これらの外側に一体構造の外
装ケースをかぶせることにより組立が終了する。

【００１２】筒状固定鉄心には外向フランジが一体形成
され、また外装ケースは従来品のケース外筒、リング、
エンドキャップを一対構造に含んでいるので、本発明で
は筒状固定鉄心と外装ケースとのわずか二部品で可動コ
アに対するソレノイドコイルからの磁束の磁路が形成さ
れ、この磁路中で磁気特性の低下要因として考慮すべき
接合面は外向フランジと外装ケースとの間および外装ケ
ースと筒状ヨークとの間のわずか二か所と従来に比べて
半減するので、例えばこれらの接合面にブレージング処
理を実質的に行わなくても、或いは必要に応じて防水用
または固着用などの接着剤を適用するだけでも十分な磁
気効率が得られ、従って従来のような複数箇所のブレー
ジング接合処理は原則的に不要であり、磁路を構成する
部品点数と組み立て工数の低減、及びそれによる軸受精
度の付随的な安定化も実現されるものである。

【００１３】特に本発明の電磁石装置では、一対構造の
外装ケースが球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理済鋳造品
からなる点が大きな特徴であり、これにより弁性能に影
響を及ぼす諸元、例えばコイル抵抗と巻数、可動コアの
重量や油路寸法、可動コア周りの容積、可動コアに連結
された弁棒のための軸受寸法などを現行装置と同等に保
ちながら、電流−吸引力特性、水平吸引力特性、および
電流ステップ応答性などの各特性を実質的に低下させる
ことなく前述の部品点数および組み立て工数の大幅な削
減が達成できる。

【００１４】一般的な従来の電磁石装置では、コイルか
らの磁束が通過する磁路構成部品は比透磁率の高い電磁
軟鋼などの鋳棒から切削加工によって製作されている
が、従来の電磁石装置の磁路構成部品の材料として利用
されていた鋳棒は複雑な形状の鋳造品の作成には成形性
の面で劣っており、従って密閉構造が要求される電磁石
装置の外装ケースを一体鋳造することは、現実面では全
く採用することができなかった。

【００１５】本発明では、外装ケースをＦＣＤなどの球
状黒鉛鋳鉄で鋳造し、これに焼きなまし処理を施して十
分満足できる比透磁率を得ている。この外装ケースは電
磁石装置の外装部を構成するものであるから、内部の筒
状固定鉄心および可動コアの諸元は現行装置と同等に設
計することができ、また外装ケースは磁路の一部を構成
するが、その比透磁率はほぼ従来品並に高く、また磁路
中に磁気抵抗箇所のない一体構造であり、しかも組み立
て部品点数及び工数が少なくなるので可動コアに固定さ
れた弁棒に対する両端の軸受精度も向上し、したがって
電磁石装置としての電流−吸引力特性、水平吸引力特
性、および電流ステップ応答性などの各特性を実質的に
低下させることはない。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る電磁石装置
の構成を示す断面図であり、この電磁石装置は、ヨーク
組立体を構成する筒状固定鉄心１と、可動コア２と、ソ
レノイドコイル３と、球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理
済鋳造品からなる外装ケース４とによって主に構成され
ている。

【００１７】筒状固定鉄心１は継鉄の一部をなす外向フ
ランジ１ａを一体に備えると共に図示しない弁側からの
油が通る連通油路１ｅを備えている。この筒状固定鉄心
１の筒部の尾端側にはステンレス鋼などの非磁性材リン
グ１ｂと磁路の一部となる筒状ヨーク１ｃが同軸状に連
結され、これらは外周面上の非磁性材製薄肉パイプ１ｄ
との全周細幅溶接により一体化された中空筒を構成して
いる。

【００１８】可動コア２は、前記筒状固定鉄心１の連通
油路１ｅと通じるように両端面間を連通する油路２ａを
備え、また中心軸上には弁棒５が固定されている。この
弁棒５は、筒状固定鉄心１内に取り付けられたリニアボ
ールベアリング６ａと外装ケース４の尾端部の内部に取
り付けられたリニアボールベアリング６ｂとによって軸
受されて可動コア２と共に軸方向移動する。また、可動
コア２の両端面には消磁スペーサリング２ｂ，２ｃが配
置されている。

【００１９】ソレノイドコイル３は、筒状固定鉄心１の
筒部と筒状ヨーク１ｃに亙る寸法で前記中空筒の外周面
に嵌められており、そのコイル巻線は外装ケース４の外
周面に取り付けられた端子台（コネクタ）７に接続され
ている。

【００２０】外装ケース４は、前記端子台７の取り付け
のための台座４ａを一体に備え、装置外周面及び尾端面
を被包する一対構造の球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理
済鋳造品からなる。即ち、この外装ケース４としては、
ＦＣＤなどのダクタイル鋳鉄による鋳造品を約８００℃
以上の条件で焼きなまし処理に付して比透磁率を約１４
００以上としたものを用いることが望ましい。この外装
ケース４の前端縁は筒状固定鉄心１のフランジ１ａと図
中のＡ部で嵌合するように接し、またケースの内部で
は、前記中空筒の尾端部となる筒状ヨーク１ｃの尾端が
Ｏリング８ａを介して密に嵌合している。この場合、外
装ケース４の前端縁内周部と筒状固定鉄心１のフランジ
１ａの外周面との接合部Ａには、内部の鉄心・コイルア
ッセンブリに対する防水および抜け防止用の接着剤を施
すのが良い。

【００２１】外装ケース４の尾端部には、可動コア２の
ストロークを手動調整するための手動調整ピン９ａとエ
ア抜きボルト９ｂが設けられ、特にこの実施例では、手
動調整ピン９ａは単純な押し込みで移動するスプールタ
イプのものを用い、可動コア２のストローク調整のため
にはピン９ａの頭部端面が覗く雌ネジ孔９ｃが用意され
ていて、この雌ネジ孔９ｃに雄ネジ類を螺入することに
より調整ピン９ａを所望位置にセットできるようにして
あり、このピン９ａに可動鉄心２のストローク手動調整
と可動鉄心２の手動押し込みによる弁の手動開閉操作の
機能を兼ねさせている。

【００２２】図３、図４、図５に、本実施例における電
流−吸引力特性、水平吸引力特性、電流ステップ応答特
性の一例をそれぞれ示す。使用した外装ケースはＦＣＤ
４５０からなる鋳造品であり、これに８５０℃で約２時
間の焼きなまし処理を施して比透磁率を１４５０以上と
したものである。この場合の電磁石装置の定格として
は、コイル抵抗４０Ω、定格電流０．６Ａ、ストローク
９ｍｍ、吸引力９．５±０．５ｋｇｆ（定格電流時）で
あるが、０．８Ａ連続通電時の温度上昇は１４５℃以下
であった。

【００２３】図３の吸引力特性は励磁電流に振幅０．２
３Ａ_P-P で１００Ｈｚのディザを加えた場合のものであ
るが、これから明らかなように、各ストローク位置にお
いて吸引力Ｆは励磁電流に素直に比例し、ヒステリシス
は最小ストローク位置ｄ＝１ｍｍにおいてさえ３％とい
う値が得られている。

【００２４】また図４の水平吸引力特性は振幅０．２５
Ａ_P-P で１００Ｈｚのディザを加えた場合のものである
が、水平吸引力特性としては定格電流０．６Ａにおいて
ストローク０〜９ｍｍに亙り９〜９．８ｋｇｆであり、
約０．２ｋｇｆ／０〜９ｍｍの水平性が得られ、ヒステ
リシスは２．６％という良好な結果を得ている。

【００２５】さらに図５の電流ステップ応答特性は、最
大電流０．８Ａをステップ状に供給したときのソレノイ
ド電流の立上りを示しているが、印加電圧の立上り時点
からほぼ１２０ｍｓｅｃ６３．２％電流値に到達してお
り、これから、コイルインダクタンスは約５Ｈ以上であ
ることが判る。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
外装ケースをＦＣＤなどの球状黒鉛鋳鉄で鋳造し、これ
に焼きなまし処理を施してほぼ従来品と同等の比透磁率
を得ており、しかもこの外装ケースは電磁石装置の外装
部を構成するものであるから、内部の筒状固定鉄心およ
び可動コアの諸元は現行装置と同等に設計することがで
き、また外装ケースは磁路の一部を構成するが、磁路中
に磁気抵抗箇所のない一体構造であると共に比透磁率が
従来品並に高いので、電磁石装置としての電流−吸引力
特性、水平吸引力特性、および電流ステップ応答性など
の各特性を実質的に低下させることはなく、従って部品
点数と組み立て工数の大幅な低減ができ、軸受精度も低
下する恐れがないという効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電磁石装置の構成を示
す断面図である。

【図２】従来の電磁石装置の構成例を示す断面図であ
る。

【図３】実施例に係る電磁石装置の電流−吸引力特性の
一例を示す線図である。

【図４】実施例に係る電磁石装置の水平吸引力特性の一
例を示す線図である。

【図５】実施例に係る電磁石装置の電流ステップ応答特
性の一例を示す線図である。

【符号の説明】

１ 筒状固定鉄心 ２ 可動コア ３ ソレノイドコイル ４ 外装ケース ４ａ 台座 ５ 弁棒 ６ａ，６ｂ ベアリング ７ 端子台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端面に外向フランジが設けられた筒状
   固定鉄心と、該固定鉄心の内部に軸方向移動可能に配置
   された可動コアと、前記固定鉄心の外周を取り巻くよう
   に配置されたソレノイドコイルとを備えた電磁石装置に
   おいて、 前記フランジが前記固定鉄心と一体形成されていると共
   に、 前記固定鉄心と可動コア及びソレノイドコイルの外周を
   尾端側から被包して前記フランジと接合されると共に前
   記ソレノイドコイルからの磁束の磁路の一部を形成する
   球状黒鉛鋳鉄製の焼きなまし処理済鋳造品からなる一体
   構造の外装ケースを備え、 前記外装ケースの外面にソレノイドコイルと外部との電
   気接続のための端子台の台座が一体形成されていること
   を特徴とする電磁石装置。