JPH08138931A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コイル部を改良することにより、作動応答性が
よく、しかも消費電力が小さく発熱の少ないソレノイド
を提供する。 【構成】コイル部２と可動部１０とを有し、可動部１０
は、コイル部２に電流を流した場合に発生する磁力で、
第１の位置から第２の位置に移動し第２の位置を維持す
るように、構成されたソレノイドにおいて、前記コイル
部２には２つのコイル４，６があり、ソレノイド１を作
動させるためのスイッチをオンにした時には２つのコイ
ル４，６に電流が流れ、可動部１０が第２の位置に達し
た時に、第２のスイッチ３０がオフになって１つのコイ
ル６の電流を自動的に遮断するように構成したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばバルブを開閉
するアクチュエータとして用いられるソレノイドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のソレノイドとしては、例
えば図６に示すようなものがある。すなわち、３０２が
コイル部で、１個のコイルから出来ている。コイル部３
０２の一端には固定鉄心としてのコア３０１が固定さ
れ、コイル部３０２には可動鉄心としてのプランジャ３
０４が往復移動自在に挿入されている。

【０００３】そして、ソレノイドを電気的にオン・オフ
させることで、プランジャ３０４を往復移動させて、プ
ランジャ３０４に連結されるロッド３０６を介して、図
示しない外部の駆動対象物を駆動するようになってい
る。

【０００４】通常の場合、外部の駆動対象物には、それ
自体の重量、戻し用のばねの力、または、油圧等の流体
の力等が働いていて、コイル部３０３に電流を流さない
時には、プランジャ３０４がコア３０１から離間した第
１の位置を保つようになっている。また、コイル部３０
３に電流を流した時には、プランジャ３０４がコア３０
１端面に磁気吸引されて、プランジャ３０４がシム３０
３を介してコア３０１の端面に当接する第２の位置に移
動し、コイル部３０４に電流が流れている間は、プラン
ジャ３０４とコア３０１間の磁力によってプランジャ３
０４は第２の位置に保持され続ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の場
合には、応答性を高めるためには、コイル部３０３の巻
き数をより多くすることが考えられる。

【０００６】しかし、コイル部３０３の巻き数を多くす
ると、プランジャ３０４がコア３０１に吸引された後、
保持力のみ必要な場合においても、消費電力が引き始め
時と同じであり、コイル部の発熱が大きくなってしまう
という問題があった。

【０００７】すなわち、従来のソレノイドのコイル部３
０３は、１個のコイルで出来ているから、プランジャ３
０４をコア３０１に当接する第２の位置へ移動させる時
も、第２の位置で保持している時にも、同じ電力を消費
している。時間的に考えれば、移動する時の時間は短
く、第２の位置を保持している時の時間ははるかに長い
のが一般的である。その短い時間の移動時の作動応答性
をよくしようとして、コイル部３０３に大きい電流が流
れるようにすれば、第２の位置を保持している長い時間
には、無駄な電力を消費することになるばかりか、発熱
の問題が生じる。

【０００８】逆に、電流を節約するよう小さめの電流が
流れるように設計すれば、作動応答性が悪くなってしま
う。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
コイル部を改良することにより、作動応答性がよく、し
かも消費電力が小さく発熱の少ないソレノイドを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、コイル部と可動部とを有し、コ
イル部に電流を流した場合に発生する磁力で、前記可動
部を第１の位置から第２の位置に移動させて第２の位置
を維持するように構成されたソレノイドにおいて、前記
コイル部を２つのコイルによって構成すると共に、前記
可動部が第１の位置にある時には閉で、第２の位置に移
動する際に開となるスイッチ手段を設け、前記可動部が
第１の位置にある状態でソレノイドに通電した時には２
つのコイルに電流が流れ、可動部が第２の位置に移動す
る際に前記スイッチ手段が開になって１つのコイルの電
流を自動的に遮断するように構成したことを特徴とす
る。

【００１１】可動部が第２の位置に達した時に電流を遮
断されるコイルを、他のコイルよりも多くの電流が流れ
るようにしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明にあっては、コイル部を２つのコイルで
構成し、第１から第２の位置への移動時には、２つのコ
イルを用いて大きな電磁吸引力を発生させ、移動後は、
１つのコイルのみを用いて電磁吸引力を発生させる。

【００１３】また、それぞれの吸引に必要な力の配分を
考えて、可動部が第２の位置に達した時に電流を遮断さ
れるコイルを、他のコイルよりも多くの電流が流れるよ
うにすれば、移動時には大電流を消費して作動応答性を
よいものとし、第２の位置に保持する時には、必要最小
限の電力消費とすることができる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１５】図１は本発明の一実施例に係るソレノイド
を示している。

【００１６】この第１実施例のソレノイドは、ソレノイ
ドに電流を流した場合に、可動部が飛び出して駆動対象
物を外方向に押して動かすプッシュタイプの直動型のソ
レノイドである。

【００１７】図中、１はソレノイド全体を示すもので、
このソレノイド１は、コイル部２と、コイル部２の一端
に固定される固定鉄心としてのサイドリング２０と、コ
イル部２の他端に往復移動自在に挿入される可動部とし
てのプランジャ１０と、を備えている。プランジャ１０
には外部に突出するロッド１２が連結されており、ロッ
ド１２を介して外部の駆動対象物５０を駆動するように
なっている。

【００１８】駆動対象物５０にはばね５２があって、矢
印方向（図１の右の方向）に付勢している。ばね力は油
圧等の流体による力である場合もある。従って、ソレノ
イドに電流を通さない時には、プランジャ１０は、ばね
５２によって、図中右いっぱいに寄っている。この位置
が第１の位置である。これに対して、ソレノイドに電流
を通じた時、ばね５２に打ち勝つ左方向への電磁吸引力
が発生し、プランジャ１０は図中左に移動し、左いっぱ
いに寄っている。この位置が第２の位置である。

【００１９】コイル部２は、２つのコイルとして、第１
コイル４と第２コイル６を有しており、グロメット２９
を介して結線用のリード線２８が外部に露出している。

【００２０】この第１，第２コイル４，６は、ボビン８
の上にまず第２コイル６が卷かれ、さらにその外側に第
１コイル４が巻かれている。

【００２１】プランジャ１０はコイル部３内周に設けら
れたスリーブ１８を介して軸方向に移動自在に保持され
ている。プッシュタイプであるから、コイル部２に電流
を流した時に、ロッド１２が突出する構成となってい
る。

【００２２】１４がコイル部２が収納される内部中空の
磁性体のケースであり、一端が磁性体のアッパプレート
１６によって蓋されて閉塞される。このアッパプレート
１６は、筒状部１６１と、筒状部１６１の一端に設けら
れるアッパフランジ部１６２とから構成されており、ア
ッパフランジ部１６２の外径端がケース１４に結合され
ている。筒状部１６１外周にボビン８内周の約半分程度
が嵌合保持され、筒状部１６１内周には、非磁性体の薄
肉スリーブ１８外周が嵌合保持されている。

【００２３】筒状部１６１の軸方向中途部には、プラン
ジャ１０の動きを第１の位置にて規制する隔壁１６３が
設けられている。

【００２４】また、ケース１４の他端には、固定鉄心を
構成するサイドリング２０が固定されている。このサイ
ドリング２０は、プランジャ１０に対向する筒状のコア
部２０１と、このコア部２０１の一端から張り出すロア
フランジ部２０２とを備えている。このロアフランジ部
２０２と前記アッパフランジ部１６２とによって、コイ
ル部２のボビン８両端部を軸方向に挟んでいる。また、
コア部２０１外周はスリーブ１８内周に嵌合され、プラ
ンジャ１０は、コア部２０１端面とアッパプレート１６
の筒状部１６１端面間に軸方向に移動自在に挿入されて
いる。

【００２５】スリーブ１８とボビン８との間の、アッパ
プレート１６の筒状部１６１が挿入されていないサイド
リング側のスペースには、非磁性体のリング１９が介装
されている。

【００２６】筒状部１６とプランジャ１０との当接面
間、及びコア部２０１とプランジャ１０との当接面間に
は、それぞれ、磁束が無限大となるのを防止するための
シム２４，２６がそれぞれ介装されている。

【００２７】ケース１４のサイドリング２０側の端面に
は、さらに、ソレノイド１全体を他の部材に固定するた
めのブラケット２２が設けられている。

【００２８】一方、３０が本発明の一部を成すスイッチ
手段としての第２のスイッチであって、アッパプレート
１６の筒状部１６１の開口端部に圧入されたスペーサ３
２の先端部に設けられており、プランジャ１０の動きに
よってその電気接点が開閉する。

【００２９】この第２のスイッチ３０は、スペーサ３２
の先端部に設けられた固定端子３４と、固定端子３４か
ら離すようにばね３８に付勢され、第１位置にあるプラ
ンジャ１０の端面に当接する可動端子３６とから構成さ
れる。

【００３０】ソレノイド０Ｎ後、第２コイル６を非通電
状態にするために、スぺーサ３２母材及び固定端子３４
を導電体とし、スプリング３８を樹脂等の絶縁体で構成
される。もっとも、図３に２点鎖線で示すようにスペー
サ３２を絶縁体とし、可動の電気端子３６との接点のみ
に固定端子３４を設けてもよい。後者の場合は、スプリ
ング３８は導電体でよい。

【００３１】第１コイル４の抵抗は第２コイル６の抵抗
よりも大きく、従って、第２コイル６の方が第１コイル
４よりも、多くの電流を流し、大きな磁力を発生するよ
うに設定されている。

【００３２】図２には、本発明のソレノイドの電気回路
の一例を示している。すなわち、６０がソレノイドの外
部に接続されている直流電源であり、第１，第２コイル
４，６が互いに並列に接続されている。また、６２がソ
レノイドの外部に接続されているメインスイッチを構成
する第１のスイッチであり、上記第２のスイッチ３０
が、第２コイル６と直列に接続され、プランジャ１０の
動きによってその電気接点を開閉させて第２コイル６の
回路を開閉する。

【００３３】この第２のスイッチ３０の部分を拡大し、
それに電気回路を書き加えたのが図３である。

【００３４】メインスイッチである第１のスイッチ６２
がオフの時には、すでに述べたように、プランジャ１０
は、駆動対象物５０に付勢するばね５２によって、右に
いっぱいに寄って、第１の位置を占めている。この時、
プランジャ１０は、ばね３８に打ち勝って可動端子３６
を固定端子３４に押しつけ、第２のスイッチ３０は閉じ
ている。

【００３５】従って、ソレノイド１を作動させようとし
て、第１のスイッチ６２を入れると、第１コイル４と第
２コイル６の双方に電流が流れて、大きい電磁吸引力が
発生してプランジャ１０が迅速に移動する。

【００３６】これにより、プランジャ１０は左方向の第
２の位置に移動するから、可動端子３６はばね３８の力
で左に動き、第２のスイッチ３０は開いて、第２コイル
６への電流の供給は絶たれる。プランジャ１０は第１コ
イル４で発生する磁束だけで、第２の位置を保持できる
ように設計してあるから、それ以後、第１のスイッチ６
２を入れたままにしておけば、プランジャ１０も左方向
の第２の位置を保ち続け、電流は第１コイル４のみに流
れ続けることになり電力消費が大幅に節約できる。ま
た、発熱量も当然少なくなる。

【００３７】図４は、コイル部の別の実施例を示す。

【００３８】上記実施例では、第１，第２コイル４，６
を同心的に配置したが、図４に示すように、第１コイル
１０４と第２コイル１０６を、ボビン１０８の上に軸方
向に区分けして配置してもよい。プランジャ１１０に対
する磁力発生効果は、実施例１と同じである。

【００３９】図５は、図１の第２のスイッチの別の実施
例を示している。

【００４０】この図のソレノイドは、ソレノイドを作動
させると、駆動対象物を引っぱり込むように動かすプル
タイプの構成である。

【００４１】すなわち、アッパプレート２１６を固定鉄
心として用い、磁気吸引力が作用しない状態では、プラ
ンジャ２１０が駆動部側のスプリング力等によってアッ
パプレート２１６から離間する方向に付勢されており、
コイル部に通電した時に、プランジャ２１０がアッパプ
レート２１６に磁気吸引されるように構成されている。

【００４２】アッパプレート２１６は、コアとなる筒状
部２１６１と、筒状部２１６１の一端に設けられるアッ
パフランジ部２１６２と、筒状部２１６１の他端に設け
られる内向きフランジ２１６３とから構成されている。

【００４３】サイドリング２２０は、プランジャ２１０
が挿入される筒状部２２０１と、筒状部２２０１の一端
に設けられるロアフランジ部２２０２とから構成され
る。

【００４４】上記アッパプレート２１６とサイドリング
２２０の間には、非磁性体のリング２２１が介装されて
いる。

【００４５】この実施例の場合には、プランジャ２１０
がアッパプレート２１６から離間している位置が第１位
置で、アッパプレート２１６に当接した位置が第２位置
である。

【００４６】スイッチ手段としての第２のスイッチ２３
０は、アッパプレート２１６の筒状部２１６１の開口端
部に圧入されたスペーサ２３２の先端部に設けられてお
り、プランジャ２１０の動きによってその電気接点が開
閉する。

【００４７】この第２のスイッチ２３０は、アッパプレ
ート２１６の内向きフランジ２１６３に設けられた固定
端子２３４と、固定端子２３４に対して接離自在に設け
られる可動端子２３６と、可動端子２３６とスペーサ２
３２間に介装されて可動端子２３６を固定端子２３４に
押圧するばね２３８と、から構成される。可動端子２３
６には内向きフランジ２１６３内周に挿入されるロッド
２３６１が設けられている。このロッド２３６１は、可
動端子２３６が固定端子２３４に接した状態で内向きフ
ランジ部２１６３の端面からプランジャ２１０に向けて
所定量突出している。

【００４８】通常は、ばね２３８のばね力によって可動
端子２３６は固定端子２３４に圧接されて第２のスイッ
チ２３０がオン状態で、第１のスイッチ６２がオンとな
ると２つのコイル４，６が同時にオンとなって第１の位
置にあるプランジャ２１０がアッパプレート２１６に磁
気吸引される。

【００４９】そして、プランジャ２１０が、図中右端の
第２の位置に来た時に、ロッド２３６１を介してプラン
ジャ２１０に押され、ばね２３８に抗して固定端子２３
４から離れて第２のスイッチ２３０がオフとなり、プラ
ンジャ２１０は一つのコイル４の電磁吸引力によって保
持される。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、可動部が第１から第２の位置への移動する時には２
つのコイルを用いて大きな電磁吸引力を発生させ、移動
後は１つのコイルのみを用いて電磁吸引力を発生させる
ようにしたので、移動時には大電流を消費して作動応答
性がよく、しかも第２の位置に保持する時の電力消費を
小さくすることができ、発熱量を最小限に抑えることが
できる。

【００５１】また、それぞれの吸引に必要な力の配分を
考えて、可動部が第２の位置に達した時に電流を遮断さ
れるコイルを、他のコイルよりも多くの電流が流れるよ
うにすれば、移動時には大電流を消費して作動応答性を
よいものとし、第２の位置に保持する時には、必要最小
限の電力消費とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るプッシュタイプ
のソレノイドの正面断面図である。

【図２】本発明のソレノイドの電気回路図である。

【図３】図３は、図１のソレノイドの第２のスイッチの
部分を拡大し、それに電気回路を書き加えた説明図であ
る。

【図４】図４は、図２は本発明のコイル部の他の構成例
を示す断面図である。

【図５】図５は、本発明の他の実施例に係るプルタイプ
のソレノイドの第２のスイッチの部分を拡大し、それに
電気回路を書き加えた説明図である。

【図６】従来のソレノイドの断面図である。

【符号の説明】

１ ソレノイド ２ コイル部 ４，１０４ 第１コイル ６，１０４ 第２コイル ８，１０８ ボビン １０，１１０，２１０ プランジャ（可動部） １２ ロッド １４ ケース １６，２１６ アッパプレート １６１ 筒状部 １６２ アッパフランジ １６３ 隔壁 １８ スリーブ １９ リング ２０，２２０ サイドリング ２０１ コア部 ２０２ ロアフランジ部 ２２ ブラケット ２４，２６ シム ２８ リード線 ２９ グロメット ３０，２３０ 第２のスイッチ ３２ スペーサ ３４，２３４ 固定端子 ３６，２３６ 可動端子 ３８ ばね ５０ 駆動対象物 ５２ ばね ６０ 電源 ６２ 第１のスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル部と可動部とを有し、コイル部に
   電流を流した場合に発生する磁力で、前記可動部を第１
   の位置から第２の位置に移動させて第２の位置を維持す
   るように構成されたソレノイドにおいて、 前記コイル部を２つのコイルによって構成すると共に、
   前記可動部が第１の位置にある時には閉で、第２の位置
   に移動する際に開となるスイッチ手段を設け、 前記可動部が第１の位置にある状態でソレノイドに通電
   した時には２つのコイルに電流が流れ、可動部が第２の
   位置に移動する際に前記スイッチ手段が開になって１つ
   のコイルの電流を自動的に遮断するように構成したこと
   を特徴とするソレノイド。
2. 【請求項２】 可動部が第２の位置に達した時に電流を
   遮断されるコイルを、他のコイルよりも多くの電流が流
   れるようにしたことを特徴とする請求項１のソレノイ
   ド。