JPH081854B2 - ソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の属する技術分野は、一般
的には、弁に関する装置の部類にある。

【０００２】本発明は、ソレノイドに関し、さらに詳し
くいえば、小形弁などの部材を作動するのに用いるのに
適応したソレノイドに関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来は、先行技術のソレノイドは、円筒
形接極子と相手円筒形磁極片を備えた丸い鉄心構成を組
入れていた。このような先行技術のソレノイドの欠点
は、丸い鉄心構成をもったソレノイドの幅が所定のスト
ロークにおいて所定の力をもったソレノイドを作るため
には著しく大きくなることである。小形弁パッケージに
おいて、弁とソレノイドの幅は、基本的に重要である。
長さと高さは重要であるが、それらは幅ほど決定的では
ない。現時点では、工業的製作及び組立装置を作動させ
るための制御回路において用いるためのもので、非常に
細い寸法に作ることのできる小形で効率的なソレノイド
が必要とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小形
で効率的で強力であり、かつ先行技術のソレノイドの前
述の欠点及び問題を克服するソレノイドを提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に従って作られた
ソレノイドには、断面が矩形で丸い端のある外側面と同
様の形のコア穴を有するボビンがある。ボビンは、一体
上部フランジと一体下部フランジを持っている。ソレノ
イドのマグネットワイヤコイルが丸い端を持った矩形の
断面を有するソレノイドコイルを作るようにボビンに巻
かれており、矩形の断面を用いることによってコイル線
の各ターンの線の長さを長くし、結果として１ターン当
りの電気抵抗を大きくし、コイルのアンペアターンを増
大し、ソレノイドの力を大きくする。ボビンは、断面が
矩形で両端が開いている管状シエル（以後、かんとい
う）の中に入れ子式に取付けられている。このかんは、
薄い壁の磁束を通す部材である。両端が丸い矩形断面を
有する磁極片がボビンの矩形のコア穴の下端に摺動自在
に取付けられている。この磁極片は、かんの下端に係合
する一体の底部磁束板を備えている。かんの上端は、磁
束を通す上部板で閉じられ、かんは磁束板をボビンのフ
ランジへ熱形成するような任意の適当な手段によって
上、下の磁束板の間に固着される。接極子ブシユがボビ
ンの上端の中に摺動自在に取付けられ、このブシユはボ
ビンの中の同様の形をしているコア穴の中に摺動自在に
嵌るように両端が丸い矩形断面をもっている。両端が丸
い矩形断面を有する細長い接極子が接極子ブシユの中に
摺動自在に取付けられている。接極子の内側端は、磁極
片を貫通して形成された軸穴を通して摺動自在に取付け
られている押しピンによって係合される。上部カバー部
材が前述のソレノイド組立体を弁又は同様の装置に固着
する上部磁束板に取付けられている。

【０００６】接極子の上、下端は、ソレノイドを付勢し
たとき接極子がわずかにコックしてもソレノイドが完全
に移動することを確実にするために半径方向に形をつけ
た端面を備えている。コイルボビンの矩形の形はコイル
のアンペアターンを大きくするだけでなく、大きくなっ
たアンペアターンによって力を大きくする接極子と磁極
片の断面積及び表面積をも大きくする。

【０００７】

【実施例】次に、図面、特に図１及び図２を参照する
と、数字１０は本発明の原理に従って作られたソレノイ
ドを総括的に表わしている。図２に示してあるように、
数字１１は実質Ｔ形の垂直断面を有し、底部横磁束板１
２及び一体の磁極板１３を備えている磁極片を総括的に
表わしている。軸方向穴１４が通常の押しピン１５を摺
動自在に受けるように磁極片１１を貫通して形成されて
いる。押しピン１５は、ソレノイド１０によって作動さ
れることになる弁又はその他の機構の弁スプールと係合
して作動する拡大頭部１６を備えている。数字１７は、
押しピン１５の内側端を表わし、内側端は粉末金属など
の適当な磁性材料で作られた接極子１８の半径方向に丸
みのついた下端２０に係合して作動する。数字１９は、
磁極片１１の上側端を表わしている。数字２１は積極子
１８の半径方向に丸みのついた上側端を表わしている。

【０００８】図２に示したよすうに、ソレノイド１０に
は、数字２２によって総括的に示されており、細長い管
状体２３、一体の下部横フランジ、及び一体の上部フラ
ンジ２５からなるコイルボビンがある。図４及び図５に
示されているように、コイルボビンの管状体２３は、両
端が丸い矩形の断面で形成されている。軸方向のコア穴
２６がソレノイドボビンの管状体２３を貫通して形成さ
れ、その穴も丸い端の矩形に形作られている。図２、図
４及び図５に示してあるように、数字３０は、ソレノイ
ドボビンの管状体２３のまわりに普通の方法で細いマグ
ネットワイヤを巻くことによって形成されたコイルを表
わしている。ボビン２２は、適当なプラスチック材料で
作られている。図２及び図３に示されているように、ソ
レノイド１０には、ボビンの上側フランジ２５の上に載
せられ、両端が丸い矩形の穴３８（図２）を備えている
上部磁束板３１がある。

【０００９】図２に示されているように、底部磁束板１
２は、皿もみされた外側端のある穴３３に示されている
ような二つ以上の穴を備えている。ボビンの下部フラン
ジ２４は、底部磁束板の穴３３を軸方向に外方に伸びる
等しい数の一体延長部３２を備えている。ボビンの上部
フランジ２５もまた上部磁束板３１を貫通して形成され
た穴３６を軸方向に外方に通して伸びる１対以上の延長
部３５を備えている。薄い壁で端の開いたかん４３が前
述のボビンとコイルの組立体の上にかぶせられている。
磁極片構造体１１及び上部磁束板３１は、それぞれのボ
ビンフランジへ組立てられ、ボビンフランジの延長部
（３２，３５）をそれぞれの磁束板の外側表面と同じ平
面内に平らに熱成形によって固着される。

【００１０】接極子ブシユ４０が上部磁束板３１にある
穴３８を通り、ソレノイドボビンの管状体２３にあるコ
ア穴２６の中へ摺動自在に取付けられている。ブシユ４
０は、それの上端のまわりにフランジ４１を形成され、
上部磁束板３１にある穴３８のまわりに載っている。接
極子１８は、接極子ブシユ４０に摺動自在に取付けられ
ている。接極子ブシユ４０は、冷間圧延鋼などの任意の
適当な磁性材料で作られ、作動運動をしている接極子１
８を案内し、磁束を上部磁束板３１から接極子１８の中
へ導く。図３において最もよく見られるように、接極子
ブシユ４０は丸い両端をもった矩形の内側面６２を貫通
形成されている。

【００１１】図２、図４及び図５に示されているよう
に、コイル３０とかん４３の間の内部空間は適当なポッ
テイング材料又は封止材料４５で満たされ、これらの材
料は、コイル３０を湿気から護り、ソレノイドの内部領
域に空気の代りに熱の良好な伝達材料を与えるための絶
縁物及びシーラントである。図３に示されているよう
に、二つの穴４４が封止材料４５の注入のために上部磁
束板３１に設けられている。ソレノイド組立体は、組立
体全体を通して伸びている適当なピンのついた取付具の
中に入れられるので、封止材料４５をかん４３の中に挿
入すると封止材料４５がピンの周りに流れ込んでボルト
４９のための穴を作ることができるようにする。図１及
び図６に示されているように、数字４８によって総括的
に表わされている、上部端カバーが１対の適当な細長い
ボルト４９によって前述のソレノイド構造体に着脱可能
に固着され、その際にボルト４９は、上部端カバー４８
にある穴（図示なし）を下向きに通り、ついで上部磁束
板３１にある穴４７（図３）を通り、次にボビンの上部
フランジ２５とボビンの下部フランジ２４にある適当な
穴（図示なし）及び底部磁束板１２にある穴４６を下向
きに通って伸びて、被作動弁体又は装置の中のねじ付き
穴とねじ係合する。

【００１２】適当な封止材料がシリコ−ン・コンパウン
ドである。図２にしてあるように、ソレノイド１０は上
部端カバー４８の中の軸方向の位置に形成された段付き
穴５１の中に取付けられた手動操作器５０を備えてい
る。図６に示されているように、上部端カバー４８は１
対の一体の横向きに伸びた導電体コンジット５２をつけ
ている。二つコンジット５２は、間隔を離されており、
外側端が開いている。コンジット５２の内部５４は、各
コンジット５２の内側端を通し、かん４３を通して形成
された１対の相手穴５３（図２）を通してコイルと通じ
ている。コイル３０に接続されて作動する導体柱５５が
各コンジット５２に配設されている。各導体柱５５には
レセプタクルコネクタ５６（図２）が作動できるように
取付けられ、コネクタ５６はリード線５７に作動できる
ように接続されている。レセプタクルコネクタ５６は、
導体柱５５の適所に戻り止め部材５９によって着脱可能
に固着されている。戻り止め部材５９は、各コンジット
５２の底壁にある戻り止め穴５８の中へ下向きにたわめ
られるばねアームである。

【００１３】ソレノイド１０は、上部端カバー４８を用
いるとき、まっすぐな直流ソレノイドとして用いること
もできるし、又は通常の交流変換手段を用いて整流交流
ソレノイドとして用いることもできる。矩形状のソレノ
イド１０の細長く幅の狭い構成は、丸い鉄心構成を有す
る従来のソレノイドにまさる利点を与える。ソレノイド
１０ソレノイドを取付けるのに狭い空間しか利用できな
い場合に用いることができる。たとえば、ソレノイド１
０を幅広のソレノイドを用いることができないように空
間が制限されているところで用いるために非常に小さな
幅、例として１０ｍｍ幅、に作ることができる。ソレノ
イド１０の心領域が矩形断面であることによって、鉄心
の断面面積と表面積が最適化され、コイル３０のための
マグネットワイヤを巻いてあるソレノイドボビン管状体
２３の周辺が円形ソレノイドのボビン管状体の周辺に較
べて長くなっているソレノイド構成ができるので、コイ
ル３０が最適アンペアターン数を得るための抵抗が大き
くなる。このコイル構造の場合、非常に効率的な低ワッ
ト数で短い行程のソレノイドを作るために、コイル３０
で作ることのできる磁力の量が著しく増大する。かん４
３がコイル３０のいたるところに広がり、断面が薄いこ
とは、より効率的なソレノイドを与える。ソレノイド１
０の前述の構造は効率のよい磁束路を与え、この構造で
は、上部磁束板３１と底部磁束板１２がかん４３の上、
下端に押しつけて保持され、これらの部材、ブシユ４
０、磁極片１３及び接極子１８を通る磁束路を効率よく
する。封止材料４５は、コイルをこれらの内側及び外側
と磁性部品並びに取付けねじ４９から電気的に絶縁す
る。接極子１８の下端２０と上端２１の丸みのついた表
面は、平らで矩形状接極子１８の両端の長軸に沿って曲
がっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理によって作られたソレノイドの
平面図である。

【図２】 図１の線２−２に沿ってとり、矢印の方向に
見た図１に示されたソレノイドの立断面図である。

【図３】 図２の線３−３に沿ってとり、矢印の方向に
見た図２に示されたソレノイドの除去部分のある水平図
である。

【図４】 図２の線４−４に沿ってとり、矢印の方向に
見た図２に示されたソレノイドの水平断面図である。

【図５】 図２の線５−５に沿ってとり、矢印の方向に
見た図２に示されたソレノイドの水平断面図である。

【図６】 図１の線６−６に沿ってとり、矢印の方向に
見た図１に示されたソレノイドの右側面図である。

【符号の説明】

１２ 底部磁束板 １３ 磁極片 １８ 接極子 ２２ ボビン ２３ 管状体 ２４ 一体下部フランジ ２５ 一体上部フランジ ２６ コア穴 ３０ コイル ３１ 上部磁束板 ４０ 接極子ブシユ ４３ 管状かん ４５ 封止材料 ４８ 上部端カバー ５７ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ピー・ジャンセン アメリカ合衆国ミシガン州48843、ハウエ ル、オーク・クレスト・ドライブ967 (72)発明者 マイケル・イー・ロバート アメリカ合衆国ミシガン州48386、ユニオ ン・レイク、アレン・レイク・ドライブ 111

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル（３０）を巻かれたボビン（２
   ２）を備え、前記ボビン（２２）は、接極子ブシユ（４
   ０）が中に取付けられたコア穴（２６）と、前記コア穴
   （２６）内に作動可能に取付けられた接極子（１８）と
   接極片（１３）を備えており、 （ａ）前記ボビン（２２）は、断面が矩形で上端と下端
   を有するコア穴（２６）を形成する管状体（２３）を有
   し、 （ｂ）前記接極子ブシユ（４０）は、前記ボビンの前記
   コア穴（２６）の上端に取付けられ、断面が矩形であ
   り、 （ｃ）前記接極子（１８）は、前記接極子ブシユ（４
   ０）の中に可動に取付けられ、断面が矩形であり、 （ｄ）前記磁極片（１３）は、前記ボビンの前記コア穴
   （２６）の下端に固定して取付けられ、断面が矩形であ
   り、 （ｅ）前記ボビン（２２）は、前記コイル（３０）の
   上、下端を囲む一体の上部フランジ（２５）と一体の下
   部フランジ（２４）を備えており、 （ｆ）上部磁束板（３１）が前記上部フランジ（２５）
   に取付けられ、矩形断面の穴を形成され、前記穴を通し
   て前記接極子（４０）を取付けられており、 （ｇ）底部磁束板（１２）が前記磁極片（１３）と一体
   であり、前記ボビンの前記下部フランジ（２４）の下に
   伸びており、 （ｈ）上部及び底部の開放端と矩形断面を有する管状か
   ん（４３）が前記コイル（３０）の周りに取付けられ、
   前記上部磁束板（３１）と前記底部磁束板（１２）と接
   触して、両磁束板の間に保持され、 （ｉ）前記上部磁束板（３１）及び前記底部磁束板（１
   ２）を前記ボビンのフランジに固着する締め手段（３
   ２，３５）が前記ボビン（２２）、磁束板（３１、１
   ２）及び管状かん（４３）を結合させ、 （ｊ）密封用の電気絶縁性で熱伝導性の封止材料が前記
   管状かん（４３）の中に配置され、前記コイル（３０）
   を囲んでおり、 （ｋ）前記ソレノイド（１０）は、着脱自在に取付けら
   れた上部端カバー（４８）を備えていることを特徴とす
   るソレノイド。
2. 【請求項２】 前記上部端カバー（４８）は、前記コイ
   ル（３０）をリード線（５７）に作動可能に接続する電
   気的接続手段（５２〜５９）を備えていることを特徴と
   する請求項１に記載のソレノイド。
3. 【請求項３】 前記矩形のボビンコア穴（２６）、接極
   子ブシユ（４０）、接極子（１８）及び磁極片（１３）
   は丸い両端を有することを特徴とする請求項１に記載の
   ソレノイド。
4. 【請求項４】 前記接極子（１８）の少なくとも下端
   （２０）は、前記ソレノイド（１０）が付勢されたと
   き、前記接極子（１８）のコッキングを補償するため
   に、丸みのついた表面を形成されていることを特徴とす
   る請求項３に記載のソレノイド。
5. 【請求項５】 ソレノイド（１０）を作る方法におい
   て、 （ａ）断面が矩形である外側表面をもった管状体（２
   ３）と上端と下端を有する同様の形をしたコア穴（２
   ６）を有し、前記ボビンの管状体は一体上部フランジ
   （２５）と一体の下部フランジ（２４）を備えているボ
   ビン（１０）を設ける工程と、 （ｂ）矩形断面を有するソレノイドコイル（３０）を設
   けるために前記ボビン（２２）の矩形外側表面の周りに
   マグネットワイヤを巻く工程と、 （ｃ）前記コア穴（２６）の下端に矩形の断面を有し、
   一体の底部磁束板（１２）を有する磁極片（１３）を取
   付ける工程と、 （ｄ）前記ボビン（２２）を覆って矩形断面を有し、前
   記ボビンの下端を底部磁束板（１２）に載る管状かん
   （４３）を取付ける工程と、 （ｅ）軸方向の矩形の穴を有する上部磁束板（３１）を
   前記ボビンの上側フランジ（２５）の上にかつ前記管状
   かん（４３）の上側に接触させて取付ける工程と、 （ｆ）前記上部磁束板（３１）と前記底部磁束板（１
   ２）との間に前記管状かんをしっかり保持するために前
   記底部磁束板（１２）を前記ボビンの下部フランジ（２
   ４）へ、前記上部磁束板（３１）を前記ボビンの上部フ
   ランジ（２５）へ固定して固着する工程と、 （ｇ）矩形断面を有する接極子ブシユ（４０）を前記上
   部磁束板（３１）にある矩形穴を通して前記コア穴（２
   ６）の上端の中へ摺動自在に取付ける工程と、
   （ｈ）接極子（１８）を前記上部磁束板（３１）にある
   矩形穴を通して前記矩形の接極子ブシユ（４０）の中へ
   摺動自在に取付ける工程と、 （ｉ）前記ソレノイドコイル（３０）を前記上部及び底
   部磁束板（３１、１２）、管状かん（４３）並びに前記
   ソレノイドを被作動装置に取付けるのに用いられる任意
   のソレノイド取付けねじ（４９）を密封して電気的に絶
   縁するために密封用の電気的絶縁性で熱を消散する封止
   材料（４５）を前記管状かん（４３）に注入する工程
   と、 を含むことを特徴とするソレノイドの製法。
6. 【請求項６】 前記上部及び底部磁束板（３１、１２）
   の矩形穴と、接極子ブシユ（４０）と、丸い両端のある
   コア穴（２６）を設ける工程を含む請求項５に記載のソ
   レノイドの製法。
7. 【請求項７】 接極子（１８）の少なくとも下端（２
   ０）に丸みのついた表面を設ける工程を含む請求項５に
   記載のソレノイドの製法。