JPH09246038A - 電磁石及び電磁石の可動鉄心とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒステリシスを小さくするとともにコスト低
減のできる電磁石の可動鉄心を提供すること。 【解決手段】 電磁石の可動鉄心１０は鉄心部１２とピ
ン部１４とを備えて構成されている。鉄心部１２の軸芯
部に貫通穴１１が形成され、貫通穴１１にピン部１４が
遊嵌されて配設され、スプリングピン１６により固定さ
れている。鉄心部１２とピン部１４は、上治具と下治具
を有する組みつけ治具により、同心度を所定範囲以内に
するように組みつけられる。そのため、機械加工による
コストアップを防ぐことができる。この可動鉄心１０を
電磁比例ソレノイド内に配設する際、ピン部１４が軸受
けによって摺動可能に支持され、鉄心部１２の貫通穴１
１が油穴を兼用することができるため、鉄心部１２には
安定した磁束が流れヒステリシスを小さくすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁石及び電磁
石内で直動する可動鉄心と可動鉄心の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁石においては、ヒステリシス
を小さくするために各種の改良がなされている。特に、
可動鉄心の直線的な移動時における、可動鉄心の振れが
大きいとヒステリシスが大きくなるため、電磁石の性能
を落としてしまう。可動鉄心は、通常、磁束が発生する
鉄心本体部と磁束に影響されないピン部とを有して構成
されているため、鉄心本体部とピン部との製作上におけ
る同心度が重要な課題として挙げられていた。例えば図
６に示される電磁石の可動鉄心３０は、鉄心本体部３２
と鉄心本体部３２の前方（図中左方向）にピン３４が配
設固定されている。鉄心本体部３２は機械加工によりピ
ン穴３３が形成され、そしてピン３４がピン穴３３に圧
入される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の可動鉄
心３０に形成されるピン穴３３の精度は、機械精度及び
加工する工具に直接左右されるため、加工する機械の精
度が悪かったり工具の摩耗が発生していると加工される
ピン穴３３の精度が悪くなる。そのため、機械や工具の
保守に気を配ったり、また、もともと精度の高いものを
加工するため、加工時間も長くコストが高くなってい
た。さらに、鉄心本体部３２には油穴３５が別に加工さ
れるため鉄心本体部３２の加工コストは高くなるばかり
であった。

【０００４】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、ヒステリシスを小さくするとともにコスト低減で
きる可動鉄心を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる電磁
石の可動鉄心は、鉄心本体部とピン部との同心度を機械
加工によらず組みつけ治具により行なうものであり、コ
イルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本体部と
前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピ
ン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心であって、
前記ピン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されると
ともに、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に
配設され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段に
より固定されることを特徴とするものである。

【０００６】また、この発明に係る可動鉄心の製造方法
は、コイルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本
体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設さ
れるピン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心の製
造方法であって、前記鉄心本体部と前記ピン部とが遊嵌
される状態で、前記ピン部を前記可動鉄心の同心上に配
設する可動鉄心組立治具にセットされ、セットされた
後、前記鉄心本体部と前記ピン部とが、固定手段によっ
て固定されることを特徴とする方法である。

【０００７】また、前記固定手段が、前記鉄心本体部と
前記ピン部とを連通するスプリングピンであることを特
徴とするものであってもよい。

【０００８】また、この発明に係る電磁石は、コイルが
巻回され中空状に形成されるコイル体に、鉄心本体部と
前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるピン部とを有する可
動鉄心が摺動可能に配設される電磁石であって、前記ピ
ン部が、鉄心本体部に同心上に遊嵌されて固定され、前
記ピン部が摺動可能に支持されて構成されることを特徴
とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は、本発明による電磁石の可動鉄心を
示す図であり、可動鉄心１０は、軸心部に貫通穴１１が
形成されている磁性体の鉄心部１２と貫通穴１１に遊嵌
される非磁性体のピン部１４とを有して構成されてい
る。貫通穴１１はドリル等の工具で機械加工され、穴径
の精度は特に必要としない。貫通穴１１とピン１４との
間には２〜３ｍｍ程度の隙間を有していて、鉄心部１２
には、その中央部に貫通穴１１に直交する方向に２か所
のスプリングピン穴１３が形成されている。鉄心部１２
とピン１４は、後述の製造方法により、鉄心部１２とピ
ン部１４の同心度が所定範囲以内に決められた後で、ス
プリングピン穴１３にスプリングピン１６を鉄心部１２
側から打ち込むことによって固定される。

【００１１】可動鉄心１０の組み付けによる製造方法は
図２乃至図３に示されるように、上治具２０と下治具２
５を使用して組み付けされる。上治具２０は矩形に形成
され下面側２０ａの両側に半円柱状のピン上穴２１と、
下面側２０ａの中央部でピン上穴２１、２１との間に半
円柱状の鉄心上穴２２とが形成され、上面側２０ｂに鉄
心上穴２２に貫通するように２か所の矩形の開口穴２３
が形成されている。また上治具２０の４隅には上面側２
０ｂから下面側２０ａ方向に貫通するように、それぞれ
ボルト貫通穴２４が形成されている。そして、ピン上穴
２１と鉄心上穴２２との同心度は極めて精度よく製作さ
れている。

【００１２】下治具２５も上治具２０と同様に、矩形に
形成され上面側２５ａの両側に半円柱状のピン下穴２６
と、上面側２５ａの中央部でピン下穴２６、２６との間
に半円柱状の鉄心下穴２７が形成されている。また、下
治具２５の４隅には上面側２５ａから下面側２５ｂ方向
に貫通するように、上治具２０のボルト穴２４に対応す
る位置にタップ穴２８が形成されている。そして、ピン
下穴２６と鉄心下穴２７との同心度は極めて精度よく製
作されている。そして上治具２０の下面側２０ａと下治
具２５の上面側２５ａを当接すると、当接面を中心に可
動鉄心１０と同様のの形状にできるように構成される。
この合成される可動鉄心１０と同様の形状は鉄心部１２
に相当する部分とピン部１４に相当する部分の真円度と
同心度が精度よく形成されることになる。

【００１３】この上治具２０と下治具２１で可動鉄心１
０を組み付けるには、まず下治具２５に可動鉄心１０の
鉄心部１２を下治具２５の鉄心下穴２７に挿入した後、
ピン部１４を鉄心部１２の貫通穴１１に挿通する。この
場合、鉄心部１２の貫通穴１１にピン部１４を予め挿通
させた後、ピン穴２６及び鉄心下穴２７に挿入させても
よい。鉄心部１２とピン部１４が下治具２５にセットさ
れた後、上治具２０の鉄心上穴２２とピン上穴２１を鉄
心部１２とピン部１４に合わせて、下治具２５の上面側
２５ａと上治具の下面側２０ａどうしを当接させる。そ
して上治具２０の４隅に形成されるボルト穴２４に図示
しない４本のボルトを挿入し、下治具２５の４隅に形成
されるタップ穴２８にそれぞれ螺着して固定する。そし
て、上治具２０に形成された２か所の開口穴２３から可
動鉄心１２の鉄心部１２に形成されるスプリングピン穴
１３にスプリングピン１６を打ち込んで鉄心部１２とピ
ン部１４を固定すると図３のようになる。

【００１４】そして、上治具２０と下治具２５を固定し
ているボルトを外し上治具２０を取り外して可動鉄心１
０を取り出すと、図１に示される状態の可動鉄心１０が
鉄心部１２とピン部１４の所定範囲内の同心度を維持し
て完成される。

【００１５】次に上記の可動鉄心１０を電磁石、特に電
磁比例ソレノイドに組み込んだ形態の説明をする。

【００１６】図４は、電磁比例ソレノイドの実施の形態
を示す断面図であり、電磁比例ソレノイドＳは、本体ケ
ース１と、本体ケース１内に配設されるコイル体３と、
コイル体３内に配設される固定鉄心４、パイプ５と、固
定磁極４とパイプ５間に配設される磁気遮断部材６と、
パイプ５内に摺動可能に配設される可動鉄心１０と、を
備えて構成される。

【００１７】本体ケース１は、一方が開口される筒状に
形成され、外周回路体を構成する磁性体のヨーク２ａ、
２ｂ、２ｃと、外周部の一部に形成される樹脂部１ａ
と、が一体的に形成され、前記樹脂部１ａには後述のコ
イルに接続されるリード線を保護するブッシングが配設
される。本体ケース１の右端は突起状部を有する閉口部
１ｂが形成される。また、また内部に形成される中空部
には、ヨーク２ａ、２ｃに挟まれる中空状のボビン３ａ
と、ボビン３ａに巻回されるコイル３ｂと、を備えて構
成されるコイル体３が配設されている。

【００１８】ボビン３ａの内周には、図４中、左側に固
定鉄心４が配設され、固定鉄心４の左端外周には雄ねじ
４ａが形成され、例えば、電磁比例ソレノイドＳが取り
付けられる油圧回路体に接続されるようになっている。
固定鉄心４の右端には凹部４ｂが形成され、前記可動鉄
心１０の鉄心部１２が摺動可能に嵌合されるように形成
され、凹部４ｂの外周部先端にテーパ状の水平特性形成
部４ｃが形成される。特に、この水平特性形成部４ｃを
形成することにより、電流と吸引力との関係を直線的に
表すことのできる比例ソレノイドとしての役割を果たす
ことになる。また、固定鉄心４の内部中心部には軸心方
向に可動鉄心１０のピン部１４が貫通する可動鉄心支持
穴４ｄが形成され、ピン部１４を軸受７を介して摺動可
能に支持している。さらに、可動鉄心支持穴４ｄと平行
に油穴４ｅが１か所形成され、可動鉄心１０の摺動部を
長期間保持するために、外部からの潤滑経路を構成して
いる。

【００１９】また、ボビン３ａの内周には、固定鉄心４
の右方向に固定配置されるパイプ５と、ボビン３ａの内
周の中央部で固定鉄心４とパイプ５との間に配置され磁
気を遮断する非磁性材の磁気遮断部材６と、前記固定鉄
心４と、が一体的に形成されて配設されている。そし
て、パイプ５内に、可動鉄心１０がパイプ５内に摺動可
能に嵌合されるとともに、固定鉄心４に吸引されること
によって左右方向に移動可能に配設される。

【００２０】本体ケース１の右端の閉口部１ｂの内部は
可動鉄心１０のピン部１４が挿入されるようにパイプ５
の内周より小径の可動鉄心支持穴１ｃが形成されてい
る。そしてピン部１４が可動鉄心支持穴１ｃに軸受け７
を介して摺動可能に支持される。可動鉄心１０の左右移
動をスムーズに行なうためには、可動鉄心１０の鉄心部
１２の外周面とパイプ５の内周面は約０．２〜０．３ｍ
ｍ程度の隙間を有することが望ましい。

【００２１】さらに、固定鉄心４の凹部４ｂの内側端面
に、可動鉄心１０のピン部１２の外周回りに非磁性材料
で形成されるスぺーサ８が配設され、コイル３ｂが励磁
解除された時、残留磁気が鉄心部１２に流れるのを防止
している。スペーサ８は図５に示されるように、厚みの
薄い円筒状に形成され内部には、油が通過する半円状の
通路部８ａが４か所形成されている。

【００２２】電磁比例ソレノイドＳの外部から、可動鉄
心に供給される潤滑油は、固定鉄心４の油穴４ｅ及び可
動鉄心支持穴４ｄを通って、スペーサ８の通路部８ａを
通りパイプ５内に流入され、さらに、鉄心部１２の貫通
穴１１を通って本体ケース１の可動鉄心支持穴１ｃ内に
流入される。そして、軸受７と可動鉄心１０のピン部１
４間との摺動部、及びパイプ５（磁気遮断部材６及び固
定鉄心４の凹部４ｂを含む）と鉄心部１２間との摺動部
を潤滑する。また、本体ケース１の閉口部１ｂの内周面
とパイプ５の外周面にＯリング９が配設され可動鉄心１
０内に潤滑される油が外部に洩れるのを防いでいる。

【００２３】このように構成される電磁比例ソレノイド
Ｓは、コイル３ｂに通電され、励磁されると、ヨーク２
ａ、２ｂ、２ｃと、固定鉄心４、可動鉄心１０の鉄心部
１２に磁束が流れ、可動鉄心１０は固定鉄心４に吸引さ
れるため、図４中、左方向に移動される。また、コイル
が非通電され励磁解除されると、磁束が消滅し、電磁比
例ソレノイドＳが組み込まれた回路体内の図示しないコ
イルばね等により可動鉄心１０は右方向に移動され復帰
される。

【００２４】この移動時、可動鉄心１０の鉄心部１２と
ピン部との同心度は、すでに精度よく組み立てられてい
る。そして、可動鉄心１０の移動に対するガイドは軸受
７と可動鉄心１０のピン部１４との間で行われるため、
鉄心部１２とパイプ５（磁気遮断部材６及び固定鉄心４
の凹部４ｂ内を含む）との間の隙間の状態は、特に負荷
を受けることなく安定している。そのためヒステリシス
は小さくなる。

【００２５】また潤滑油の流入経路は上述の通りであ
り、可動鉄心１０に形成される貫通穴１１が油穴として
兼用できるようになっている。特に、油穴が鉄心部１２
の中央部に設けられていることは、油穴が貫通穴１１を
挟んで両側に設けられているタイプと比べて、磁束の流
れをより安定させるため、ヒステリシスを小さくするこ
とに大きく影響する。

【００２６】なお、本発明の可動鉄心は、鉄心部とピン
部との同心度出しを機械加工によるものではなく、組み
付け時により行なうようにしているため、組み付け時に
おける同心度出しの方法は、上記の方法に限られるもの
ではない。例えば、鉄心部１２の両側に鉄心部１２の外
周を基準とするガイドブッシュをあてがい、該ガイドブ
ッシュにピン部１４を挿通した後、スプリングピン１６
で固定するようにし、その後、該ガイドブッシュを取り
外すようにしてもよい。

【００２７】また、鉄心部１２とピン部１４との固定方
法はスプリングピン１６でなく、両側からボルトで止め
て固定するようにしてもよい。

【００２８】さらに、この可動鉄心を使用する電磁石
が、上記の形態の電磁比例ソレノイドでなくても、一般
的な電磁石でもよいことはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、本発明の電磁石の可動
鉄心は、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通され
るように配設されるピン部とを備えて構成され、前記ピ
ン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されるととも
に、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に配設
され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段により
固定されているので、可動鉄心に形成される軸穴は特に
穴形の加工精度を必要としない。また、前記軸穴が油穴
を兼用できるため、ヒステリシスを小さくするととも
に、可動鉄心の製造コストを極めて低減することができ
る。

【００３０】また、本発明の可動鉄心の製造方法によれ
ば、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるよ
うに配設されるピン部とを備えて構成され、前記鉄心本
体部と前記ピン部とが遊嵌される状態で、組みつけ治具
により前記鉄心本体部と前記ピン部の同心度を所定範囲
以内で組み付けることができる。そのため、ヒステリシ
スを小さくするとともに、機械加工によるコストの高い
可動鉄心を製造することなく、コスト低減が図れる。

【００３１】さらに、本発明の電磁石は、摺動可能に配
設される可動鉄心が、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸
穴に貫通されるピン部とを有し、前記ピン部が、鉄心本
体部に同心上に遊嵌されて固定され、前記ピン部が摺動
可能に支持されている。そのため、鉄心本体部の摺動部
分には特に負荷がかかることなく安定した移動ができ、
ヒステリシスを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す可動鉄心の断面図

【図２】図１における可動鉄心の製造方法を示す斜視図

【図３】図２における組み付け断面図

【図４】図１における可動鉄心を使用する電磁比例ソレ
ノイドの断面図

【図５】図４におけるスペーサを示す図

【図６】従来の可動鉄心を示す断面図

【符号の説明】

１…本体ケース ３…コイル体 ３ｂ…コイル ４…固定鉄心 ７…軸受 １０…可動鉄心 １１…貫通穴（軸穴） １２…鉄心部（鉄心本体部） １４…ピン部 １６…スプリングピン（固定手段） ２０…上治具 ２５…下治具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルの励磁によって左右方向に移動さ
   れ、鉄心本体部と前記可動鉄心本体の軸穴に貫通される
   ように配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の
   可動鉄心であって、 前記ピン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されると
   ともに、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に
   配設され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段に
   より固定されることを特徴とする電磁石の可動鉄心。
2. 【請求項２】 コイルの励磁によって左右方向に移動さ
   れ、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるよ
   うに配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の可
   動鉄心の製造方法であって、 前記鉄心本体部と前記ピン部とが遊嵌される状態で、前
   記ピン部を前記可動鉄心の同心上に配設する可動鉄心組
   立治具にセットされ、セットされた後、前記鉄心本体部
   と前記ピン部とが、固定手段によって固定されることを
   特徴とする電磁石の可動鉄心の製造方法。
3. 【請求項３】 前記固定手段が、前記鉄心本体部と前記
   ピン部とを連通するスプリングピンであることを特徴と
   する請求項１記載の電磁石の可動鉄心。
4. 【請求項４】 前記固定手段が、前記鉄心本体部と前記
   ピン部とを連通するスプリングピンであることを特徴と
   する請求項２記載の電磁石の可動鉄心の製造方法。
5. 【請求項５】 コイルが巻回され中空状に形成されるコ
   イル体に、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通さ
   れるピン部とを有する可動鉄心が摺動可能に配設される
   電磁石であって、 前記ピン部が、鉄心本体部に同心上に遊嵌されて固定さ
   れ、前記ピン部が摺動可能に支持されて構成されること
   を特徴とする電磁石。