JPH09153409A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動子への磁気的吸引効果を高めて高速応答
のできる電磁ソレノイドを提供すること。 【解決手段】 電磁コイル２と、電磁コイル２に流れる
励磁電流により磁化制御される継鉄３及び固定鉄心４
と、磁化制御される固定鉄心４と対向し固定鉄心４より
磁気的引力を受けてその同軸上を移動し得るよう配設さ
れる可動子５と、固定鉄心４と可動子５との間の磁気的
引力に対抗するスプリング７を具備する電磁ソレノイド
１において、前記可動子５は、非磁性材料製の大略円柱
状をなす成形体５ａと、その外周に磁性材料製の複数の
平板状素片５ｂを放射状に有し平板状素片５ｂを介して
磁路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁ソレノイドに
関するものであり、特に高速応答性の優れた電磁ソレノ
イドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動によりバルブの開口を操作する、例
えばディーゼルエンジンの排気ガスの有害ガスの発生を
抑える排気ガス再循環装置に使用される電磁ソレノイド
は、特に高速応答性が要求される。この排気ガス再循環
装置は、排気ガスに含まれる有害ガス濃度を検知し、こ
のガス濃度の大きさにより直ちに排気ガスの一部を燃料
噴射装置の吸入空気に混合して排気ガスの有害ガスの発
生を抑えるものである。この排気ガスの再循環バルブの
開口制御の駆動源として用いられる電磁ソレノイドは、
一般にリニアソレノイドと呼ばれるもので、電磁コイル
による磁気的引力に対抗するスプリングを具備し、励磁
電流の大きさを変えて可動子に与える磁気的引力を変化
して可動子を比例的に変位させる。また、このリニアソ
レノイドは、可動子の変位する全ストローク域に渡って
磁気的引力を大略一定とするため、固定鉄心と可動子の
互いに対向する各対向部は、可動子の方を円錐台状に、
固定鉄心の方をそれに略対応する凹状にしている。そし
て、この可動子は、一般に電磁軟鉄を同心状に切削加工
により削りだしたりして形成したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
技術の項に示す切削加工により削りだした可動子は重量
が重く、この可動子を高速にて変位させるためには電磁
コイルの巻回数を多くして可動子に与える磁気的引力を
大きくする必要があった。その結果、電磁コイルの形状
は大きいものとなり、さらに、励磁時に可動子に発生す
る渦電流も大きくなり可動子の動作もさほど速くはなら
ないという問題点があった。

【０００４】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、可動子への磁気的吸引効
果を高めて高速応答のできる電磁ソレノイドを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の電磁ソレノイドは、電磁コイルと、
電磁コイルに流れる励磁電流により磁化制御される継鉄
及び固定鉄心と、磁化制御される固定鉄心と対向し固定
鉄心より磁気的引力を受けてその同軸上を移動し得るよ
う配設される可動子と、固定鉄心と可動子との間の磁気
的引力に対抗するスプリングを具備する電磁ソレノイド
において、前記可動子は、非磁性材料製の大略円柱状を
なす成形体と、その外周に磁性材料製の複数の平板状素
片を放射状に有して形成している。これにより、可動子
の平板状素片を介して磁路が形成される。

【０００６】また、請求項２記載の電磁ソレノイドは、
請求項１記載の平板状素片を、前記成形体の外周に圧入
固着している。これにより、平板状素片は成形体の側面
に圧入保持される。

【０００７】また、請求項３記載の電磁ソレノイドは、
請求項１記載の平板状素片を、前記成形体の端面に圧入
固着している。これにより、平板状素片が成形体の端面
に圧入保持される。

【０００８】また、請求項４記載の電磁ソレノイドは、
請求項１乃至３記載の成形体を、合成樹脂材料により形
成している。これにより、可動子は軽量なものとなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１及
び図２に基づいて説明する。この電磁ソレノイド１は、
電磁コイル２と、継鉄３及び固定鉄心４と、軸６を有す
る可動子５と、スプリング７と、軸を支持する軸受け
８、９と、軸の位置を検出するポジションセンサ１０
と、ケーシング１１とを主要構成部材とする。

【００１０】電磁コイル２は、円筒状の巻胴部２ａと、
その両端に連設した鍔部２ｂを有して合成樹脂にて型造
されてなるボビン２ｃの巻胴部２ａの外周に、表面を絶
縁層にて被覆された軟銅線を巻回して形成される。ボビ
ン２ｃは、後述する継鉄３及び固定鉄心４を、巻胴部２
ａの内側において一定距離を隔てて同軸的に対向配設さ
せる位置決め機能も有する。

【００１１】継鉄３は、磁性金属材料により、ボビン２
ｃの巻胴部２ａの内径に略等しい外径の円筒部３ａと、
ボビン２ｃの鍔部２ｂの外径と略等しい外径の鍔部３ｂ
とを有する形状に、切削加工等により一体に形成され
る。円筒部３ａは、ボビン２ｃの巻胴部２ａの略半分の
長さを有し、その内方には後述する可動子５を同軸上に
遊嵌する。この継鉄３は、円筒部３ａをボビン２ｃの巻
胴部２ａの一端側より挿入し、鍔部３ｂにて位置決めさ
れて配設される。

【００１２】固定鉄心４は、磁性金属材料により、ボビ
ン２ｃの巻胴部２ａの内径に略等しい外径の円筒部４ａ
と、ボビン２ｃの鍔部２ｂの外径と略等しい外径の鍔部
４ｂとを有する形状に、切削加工等により一体に形成さ
れる。円筒部４ａは、後述する可動子５の対向部に対向
する凹状の対向部４ｃと、後述する軸６及びスプリング
７を挿通する軸穴が形成された円筒状の突起部４ｄとを
有する。この固定鉄心４は、円筒部４ａをボビン２ｃの
巻胴部２ａの継鉄３を配設した他端側より挿入し、鍔部
４ｂにて位置決めされて継鉄３の円筒部３ａと一定距離
を隔てて対向して配設される。

【００１３】可動子５は、大略円柱状の所定の長さの外
周面上に複数の角穴を有する成形体５ａと、その角穴に
圧入される圧入部５ｃを一辺に有する平板状素片５ｂ
を、成形体５ａの外周に複数個を圧入固着し、放射状に
有して形成される。成形体５ａは、例えば合成樹脂材料
などの非磁性材料により型造され、円柱状軸方向の中心
に後述する軸６を固着する固着穴を有し、円柱状外周面
に等間隔で平板状素片５ｂの圧入部５ｃと略等しい外径
寸法の角穴を有して形成される。平板状素片５ｂは、磁
性金属材料により、圧入部５ｃと、固定鉄心４の対向部
４ｃと対向する対向部５ｄと、この対向部５ｄと連なり
継鉄３の円筒部３ａの内周面と対向する対向部５ｅとを
有して形成される。この可動子５は、軸６を成形体５ａ
の固着穴に貫通して所定の位置に固着した後、平板状素
片５ｂの所定の個数を成形体５ａの外周の角穴に側方よ
り押圧して圧入固着し、後述する第１軸受け８及び第２
軸受け９にて軸６の両端が往復動自在に支持されて、継
鉄３の円筒部３ａの内側の同軸上に配設される。

【００１４】軸６は、黄銅等の非磁性金属材料により、
可動子５の成形体５ａの固着穴と略等しい外径寸法でも
って可動子５の平板状素片５ｂより十分長い長さを有し
て形成され、成形体５ａに所定位置に位置するよう固着
される。なお、電磁ソレノイド１から下方に突出する軸
６の他端には、図には示されていないが、例えばバルブ
の開口の調節部材と連結固定されて、矢印６ａに示す直
線方向に駆動されることにより、バルブの開口制御など
を行う。

【００１５】スプリング７は、ステンレス等により形成
されたコイルスプリングであり、一端を可動子５の成形
体５ａ、他端を後述する第１軸受け８にそれぞれ当接さ
せて軸６に遊嵌され、前述の固定鉄心４に形成された軸
穴に遊挿される。

【００１６】第１軸受け８は、合成樹脂により型造さ
れ、固定鉄心４の鍔部４ｂと略同一の外径寸法を有する
円盤形状をなし、中心部に軸６を往復動自在に支持する
軸穴を有して形成される。

【００１７】第２軸受け９は、合成樹脂により型造さ
れ、継鉄３の円筒部３ａの内径より僅かに大きい外径寸
法を有する円盤形状をなし、可動子５の平板状素片５ｂ
の一端に対向する円柱状の突起を有し、中心に軸６を往
復動自在に支持する軸穴を有して形成される。この第２
軸受け９は、外径寸法を継鉄３の円筒部３ａの内側に圧
入固着できる程度に設定し、平面９ａが継鉄３の鍔部３
ｂの表面と略同一平面となるよう圧入固着されて、スプ
リング７により押圧された可動子５の軸方向の位置決め
を行う。

【００１８】ポジションセンサ１０は、軸６の一端に接
し、軸６の直線方向の位置変位に対応して電気信号を出
力し、図示されない外部回路により、軸６の位置をフィ
ードバック制御するのに供される。このポジションセン
サ１０は、例えば摺動型の可変抵抗器により、軸６の変
位を電気抵抗の変化として検出するものが用いられ、電
磁ソレノイド１に固着される鍔部を有したセンサ取付台
１０ａにて取着される。

【００１９】ケーシング１１は、磁性金属材料により、
継鉄３の鍔部３ｂ及び固定鉄心４の鍔部４ｂの外径より
僅かに大きい内径の中空円筒部１１ａと、一端側に第１
軸受け８の周縁部を載置する円環部１１ｂを有して形成
される。中空円筒部１１ａは、その長さを、第１軸受け
８、固定鉄心４、電磁コイル２、継鉄３及びセンサ取付
台１０ａを積層した寸法よりやや大きい寸法として、そ
の先端部は、全体を内包固着するための固着部１１ｃと
なる。また、ケーシング１１は、電磁コイル２に励磁電
流が流れることにより、継鉄３と、可動子５の平板状素
片５ｂと、固定鉄心４とともに磁路を形成する。

【００２０】電磁ソレノイド１は、以上の部材で構成さ
れ、その組み立てはケーシング１１に、まず、第１軸受
け８、固定鉄心４、電磁コイル２、継鉄３の順に挿入
し、次いで、スプリング７と、軸６を所定の位置に固着
した可動子５を挿入し、次いで、第２軸受け９を継鉄３
へ圧入固着した後ポジションセンサ１０を挿入する。そ
して、センサ取付台１０ａから突出しているケーシング
１１の縁端部を、所定の押圧力で、センサ取付台１０ａ
の端部外方を押圧するように加圧変形する。

【００２１】上記のように構成される電磁ソレノイド１
において、電磁コイル２の励磁電流が零の場合、可動子
５は、軸６に遊嵌されたスプリング７のばね力により、
図１に示す第１位置（固定鉄心４より最も離れた位置）
にある。電磁コイル２に励磁電流が流れることにより、
継鉄３と、可動子５の平板状素片５ｂと、略平行のギャ
ップを設けて配設された固定鉄心４と、ケーシング１１
とにより磁路が形成され、このギャップにおいて、可動
子５に対し固定鉄心４の側に向かう磁気的引力が働く。
可動子５及び軸６は、この磁気的引力とスプリング７の
ばね力が平衡する位置まで、矢印６ａに示す方向に移動
する。可動子５は、電磁コイル２を流れる励磁電流の所
定範囲における最大値のとき、図１の一点鎖線で示す第
２位置（固定鉄心４に最も近い位置）に到達する。

【００２２】電磁コイル２を流れる励磁電流の大きさに
応じて、可動子５には、磁路に直交する方向に渦電流が
発生する。この渦電流は、可動子５を形成する平板状素
片５ｂの各素片にて分断されて小さな渦状の電路しか描
き得ない。すなわち、渦電流に対する見掛け上の電気抵
抗値は、切削加工による一体成形の場合と比較して、大
幅に増大することとなり渦電流を低減することができ
る。従って、その分磁気的引力を大きくできるので可動
子５は高速に変位するものとなる。また、平板状素片５
ｂは、成形体５ａの外周に圧入固着されており、この圧
入の方向は磁気的引力と直交する方向である。従って、
長期間の使用においても、圧入の強度が低下して平板状
素片５ｂが成形体５ａから外れるなどの不具合は無いも
のとなる。また、成形体５ａを合成樹脂により形成する
ことにより、可動子５は軽量なものとなり磁気的引力の
変化に対しては、さらに高速に応答するものとなる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施形態について図
３に基づいて説明する。このものは、第１の実施形態の
可動子の構成のみが異なるものである。この可動子５
は、大略円柱状の所定の長さの一端面上に複数の角穴を
有する成形体５ａと、その角穴に圧入される圧入部５ｃ
を一辺に平行に有する平板状素片５ｂを、成形体５ａの
一端に複数個圧入し放射状に有して形成される。この成
形体５ａも、合成樹脂材料などの非磁性材料により型造
され、円柱状軸方向の中心に軸６を固着する固着穴を有
し、円柱状一端面に等間隔で平板状素片５ｂの圧入部５
ｃと略等しい外径寸法の角穴を有して形成される。平板
状素片５ｂも、磁性金属材料により、圧入部５ｃと、固
定鉄心４の対向部４ｃと対向する対向部５ｄと、この対
向部５ｄと連なり継鉄３の円筒部３ａの内周面と対向す
る対向部５ｅとを有して形成される。この可動子５は、
軸６を成形体５ａの固着穴に貫通して所定の位置に固着
した後、平板状素片５ｂを所定の個数を成形体５ａの一
端の角穴に上方より押圧して圧入固着される。

【００２４】上記のように形成される可動子５は、平板
状素片５ｂを大略円柱状の成形体５ａの一端面上に圧入
する構成により、一方向からのみの圧入固着となる。従
って、平板状素片５ｂを所定の個数を所定の位置に配列
した後にて圧入することができ、圧入作業は一回で完了
するものとなる。従って、可動子５の組立に要する時間
は大幅に短縮され、組立コストの低減できるものとな
る。また、この圧入固着の方向は磁気的引力と同一方向
であるが、励磁電流が流れて可動子５が吸引される時は
平板状素片５ｂが圧入される側に磁気的引力が作用し、
励磁電流が解除された時はスプリング７の反力により成
形体５ａが押し上げられて圧入される側に力が作用す
る。従って、第１の実施形態のものと同様に長期間の使
用においても、圧入の強度が低下して平板状素片５ｂが
成形体５ａから外れるなどの不具合は無いものとなる。
なお、このものの成形体５ａは、（ｂ）に示すように、
平板状素片５ｂの端部をガイドするためのガイド溝５ｆ
を設けてもよい。

【００２５】なお、上記の実施形態の説明において、平
板状素片５ｂは、成形体５の外周あるいは端面に圧入固
着するものとしたが、その固着する位置はそれらに限定
するものでなく、圧入に限定するものでもなく例えば接
着などでも良い。また、成形体５ａも合成樹脂材料に限
定するものでもなく、アルミニュームなどの非磁性を有
する金属材料などでも良い。さらに、軸６を別部材と
し、可動子５に固着して一体化する構成を示したが、こ
れは成形体５ａの一部を突出させ、軸受け部材に支持さ
せてもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の電磁ソレノイドは、可動
子の平板状素片を介して磁路が形成されるので、渦電流
が減少して可動子は高速に変位するものとなる。

【００２７】また、請求項２記載の電磁ソレノイドは、
請求項１記載の効果に加え、平板状素片は成形体の側面
に圧入保持されるので、長期間の使用においても平板状
素片が成形体から外れるなどの不具合は無いものとな
る。。

【００２８】また、請求項３記載の電磁ソレノイドは、
請求項１記載の効果に加え、平板状素片が成形体の端面
に圧入保持されるので、可動子の組立時間は大幅に短縮
されて組立コストが低減できる。

【００２９】また、請求項４記載の電磁ソレノイドは、
請求項１乃至３記載の効果に加え、可動子は軽量なもの
となるので、磁気的引力の変化に対してさらに高速に応
答するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の正面断面図である。

【図２】その要部である可動子５の（ａ）分解斜視図と
（ｂ）斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態のものの要部である可
動子５の（ａ）分解斜視図と、（ｂ）成形体５ａの別の
実施例の斜視図である。

【符号の説明】

２ 電磁コイル ３ 継鉄 ４ 固定鉄心 ５ 可動子 ５ａ 成形体 ５ｂ 平板状素片 ６ 軸 ７ スプリング ８ 第１軸受け ９ 第２軸受け １０ ポジションセンサ １１ ケーシング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁コイルと、電磁コイルに流れる励磁
   電流により磁化制御される継鉄及び固定鉄心と、磁化制
   御される固定鉄心と対向し固定鉄心より磁気的引力を受
   けてその同軸上を移動し得るよう配設される可動子と、
   固定鉄心と可動子との間の磁気的引力に対抗するスプリ
   ングを具備する電磁ソレノイドにおいて、 前記可動子は、非磁性材料製の大略円柱状をなす成形体
   と、その外周に磁性材料製の複数の平板状素片を放射状
   に有して形成したことを特徴とする電磁ソレノイド。
2. 【請求項２】 前記平板状素片を、前記成形体の外周に
   圧入固着してなる請求項１記載の電磁ソレノイド。
3. 【請求項３】 前記平板状素片を、前記成形体の端面に
   圧入固着してなる請求項１記載の電磁ソレノイド。
4. 【請求項４】 前記成形体を、合成樹脂材料により形成
   したことを特徴とする請求項１乃至３記載の電磁ソレノ
   イド。