JPS6228586A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、流体の制御弁の開閉などに用いられる電磁
ソレノイドに関する。

〔従来の技術〕

第７図は例えば特公昭５Ｂ−９３０’ｉ’号公報に示さ
れた従来の電磁ン、レノイドを示す比例形電磁弁の断面
図である。図において、１は電磁ソレノイドで、流量制
御機構２に結合されている。ケース７は固定鉄心４が一
体に形成され、エンドプレート６と共に磁気回路を形成
している。３はケース７に収容されたソレノイドコイル
、５は可動鉄心で、出力１軸８が固着され、この出力軸
は軸受９により支持されている。２０は可動鉄心５を矢
印１９方向に押圧する第２のスプリングである。

次に、１６は弁本体で、流体通路１０にシート部１］、
。

１２が設けられてあり、出力軸８に取付けた流量制御弁
１３．１４が対向している。１７はガイドふた１５に受
けられ弁１’Ｓ、１４を矢印１８方向に押圧復帰させる
スプリングである。

上記従来の電磁ソレノイド１の動作は、次のようになる
。ソレノイドコイル３に通電すると、可動鉄心５は固定
鉄心４に吸引されてスプリングｌ’７のばね圧に抗し矢
印１９方向に移動する。これによジ、制御弁１３　、１
４は同方向に移動し開弁する。

可動鉄心５に生じる吸引力及び第２のスプリング２０の
ばね圧に対するスプリング１フの圧縮反力が釣合った位
置で制御弁１３．１４は停止し、弁開度が決まる。

第８図及び第９図は従来の電磁ソレノイドの軸力特性を
示す。

第１図に示すように、可動鉄心５と固定鉄心９の対向面
にはテーパをつけた円錐状にしてあり、ｉｓ図のように
、コイル電流が一定値では、出力軸移動量に対して軸力
特性がほぼ直線性をもって比例している。出力軸移動量
、コイル電流、出力軸軸力の三要素から、流量制御弁の
要求性能に合わせた反力のスプリング１フ及び第２のス
プリング２０の荷重及びばね定数を設定するととくより
、弁開度量のコイル通電電流による比例制御を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の電磁ソレノイドでは、第８図及び第
９図に示すように、出力軸８の軸力を決める要素として
出力軸移動量、コイル電流の２要素゛があるため、出力
軸移動量の比例制御を行テ′ために反力のスプリング１
フの荷重及びばね定数を設定するに際して、出力軸移動
量、コイル電流、出力軸軸力の三つの要素を考慮しなけ
ればならず、複雑で計画が面倒であシ時間がかかつてい
た。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れ九もので、出力軸移動量に影響を受けずにコイル電流
のみによって出力軸軸力が決まり、計画が容易で短時間
でできる電磁ンレノイドを得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる電磁ソレノイドは、可動鉄心を円柱状
とし、固定鉄心の端部に軸方向に突出する円筒状突部を
設け、可動鉄心の先端面がこの円筒状突部内に位置する
ようにし、双方の対向する半径方向のギャップの軸方向
重なシ長さと、対向する端面間の軸方向ギャップの長さ
が所定範囲内で変化するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、半径方向のエアギャップでの吸引
力の軸方向分力は出力軸移動量の増加に対し減少し、軸
方向エアギャップでの吸引力は出力軸移動量の増加に対
し増大することにより、両者の発生する軸方向吸引力を
適当に組合わせることで、出力軸移動量に影響を受けな
くコイル電流のみにより比例した軸力特性を得る０ 〔実施例〕 第１図はこの発明による電磁ンレノイドの一実施例を示
す断面図である。２１は磁性材からなるケースで、他端
側中心部に固定鉄心２２が設けられ、一端には磁性材か
らなる端部材２３が固着されていて磁気回路を形成する
。固定鉄心２２の吸引端部には、軸方向に突出する円筒
状突部２２ａが形成され、奥端面２２ｂが設けられてい
る。２４はソレノイドコイルで、合成樹脂材からなる巻
枠２５に巻回されてお９１ケース２１に収容されている
。２６は円柱状の可動鉄心で、先端部が固定鉄心２２の
円筒状突部２２ａ内に入っており、外円周が円筒状突部
２２ａの内円周と半径方向のギャップＡを介し対応し軸
方向にわずか重なっておシ、先端面が固定鉄心２２の奥
端面２２ｂに軸方向のギャップＢ′（ｉ−介し対応して
いる。

２７は可動鉄心２６を貫通し固着した出力軸で、ステン
レス鋼など非磁性材からなシ、両端を軸受２８゜２９に
よって軸方向の移動自在に支持されている。

３ｏは可動鉄心２６と軸受２９間に入れられた圧縮はね
て、非磁性材からなシ、はね常＆１−小さくしてあり、
出力軸２７のわずかな移動量範囲では、はね圧はほぼ一
定となるようＫしである。３１は非磁性材からなシ、内
端面２２ｂに当てられた規制座金で、可動鉄心２６の吸
引前進を受止めて固定鉄心２２の奥端面２２ｂとは設定
の最小ギャップを保つようにしている。

上記−実施例の電磁ソレノイドは、第７図のように、流
量制御機構などに結合されるが図示は略第２図に上記固
定鉄心２２と可動鉄心２６の対向するギャップ部を示す
。ｔは半径方向ギャップＡの軸方向長さくつまり、可動
鉄心２６の先端面の円筒状突起２２ａ先端からの深さ）
、ｍは双方の端面間の軸方向ギャップＢの長さ、ｈはこ
れらｔとｍの和であり、円筒状突部２２ａの深さである
。

一般に対向ギャップで発生する磁気吸引力Ｆは、Ｆ＝Ｃ
ＩＩｄＰ／ｄＸＩＩＮ工ｅ　で示される。

ここに、Ｃ：定数、Ｐ：対向ギャップのパーミアンス、
ｄＰ／ｄｘ　：対向ギャップのパーミアンスの軸移動量
による微分値、ＮＩｅ：コイル電流によって発生する起
磁力のうち、対向ギャップで消費される起磁力。

半径方向ギャップＡで発生する軸方向吸引力を”ｉｔ軸
方向ギャップＢが発生する吸引力ｋ　Ｆ２１また、半径
方向ギャップのパーミアンス微分値全ｄＰ１／ｄｘ、軸
方向ギャップのパーミアンス微分値をｄＰ２／ｄｘとす
ると、 ｄＰＪ／ｄｘ　＝　Ｃ１ｄＰ２／ｄｘ　＝　Ｃ２／ｍ２
ＣＩ＋０２は定数 Ｆ１＝Ｃ１１（ＮＩｅ）　　　　　　　　　Ｃ１１＝Ｃ
ＩＩＣＩＦ２　＝０２１　（ＮＩｅ）７ｍ２Ｃ２１＝Ｃ
＠Ｃ２で表わされる。

出力軸移動量の増加に伴って、ギャップＡ、Ｂのパーミ
アンスは共に増加し、ンレノイドの磁気回路を通る磁束
量が増加し磁気回路を構成する鉄部及びしゆう動側ギャ
ップ部で消費される起磁力が増加するために、ギャップ
Ａ、Ｅで消費される起磁力Ｎ工ｅの割合は、出力軸移動
量の増加に対して減少する傾向となる。

ｗｃｓ図にギャップＡ′″Ｃ発生する吸引力特性曲線を
示し、ｔの増加に伴いギャップ消費起磁力ＮＩｅが減少
するので、吸引力Ｆ１は減少する。この吸引力Ｆ１は２
＝０のときに最大値となシ、ｔが負の領域ではパーミア
ンスは０となって発生吸引力は急激に低下する。

第４図にギャップＢで発生する吸引力特性曲線を示し、
ｍが小さくなるにしたがいギヤツブ消費起磁力Ｎ工ｅは
小さくなるが、ＮＩｅの減少よジも１／ｍ　の増加の割
合が大きいため、吸引力Ｆ２Ｆｉ。

増大する。またｍ　（１ｍｍの範囲においては、Ｆ２は
双曲線的に増加する傾向にある。

上記第３図に示すｔ＝ｏ近辺の領域を除いた吸引力Ｆ１
と、第４図に示すｍ（１ｍｍの＠域ヲ除いた吸引力Ｆ２
との合成により、出力軸移動量に対して影響を受けない
、平たんで、かつ、最大効率の吸引力特性を得ることが
できる。

このように可動鉄心２６と固定鉄心２２との関係が構成
された一実施例による電磁ンレノイドの軸力特性を、第
５図及び第６図に示す。第５図に示すように、軸力Ｆは
コイル電流工が一定であると、それに応じた大きさで平
たんになり、出力軸移動量に影響されない。さらに、第
６図に示すように、軸移動量がｄ、ｅ、ｆの各位置のと
きに対し、軸力Ｆはいづれもコイル電流のみに比例して
犬きくな９、軸移動量に影響されずコイル電流により正
確に出力軸２７の動作が制御されることがわかる。

また、ソレノイド構成各部品の寸法誤差による組立て寸
法のばらつき全考慮に入れて、出力軸移動量が０（吸引
移動の起点位置）のときの上記ｔの値１０．５〜１．０
ｍｍ、出力軸移動量が最大（吸引移動の終点位置〕のと
きの上記ｍの値を１．０〜１．５ｍｍとなるように、上
記ｈ（第２図参照）の値及び全移動量を設定する。

なお、この発明による電ａソレノイドは、流量制御機構
に限らず、流体圧制御弁装置、流体切換弁装置などの開
閉制御に用いられるものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、固定鉄心の端部に軸
方向に突出する円筒状突部を設け、可動鉄心の先端面を
この円筒状突部内に位置させ、双方の対向する半径方向
ギャップの軸方向の重なりを、移動の起点では小さい値
に維持し、双方の対向する軸方向のギャップを、移動の
終点では小さい値に維持するようにしたので、軸力が出
力軸移動量に影響されず、コイル電流のみにより比例し
て決まり、弁装置の復帰スプリングのばね定数及びばね
荷重と、コイル電流とのみによジ弁詫度量が正確に簡単
に決定される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電磁ソレノイドの断
面図、第２図は第１図の固定鉄心と可動鉄心の対向する
ギャップ部の拡大断面図、第３図は第２図の半径方向ギ
ャップ部での軸方向吸引力の特性曲線図、第４図は第２
図の軸方向ギャップ部での吸引力の特性曲線図、第５図
は第１図のソレノイドの出力軸移動量に対する各コイル
電流値での軸力特性の線図、第６図はコ・イル電流の変
化に対する軸力特性の線図、第７図は従来の電磁ソレノ
イドを示す比例形電磁弁の断面図、第８図は第７図の電
磁ソレノイドの出力軸移動量に対する各コイル電流値に
おける軸力特性曲線図、第９図は第７図の電磁ソレノイ
ドのコイル電流の変化に対する各軸移動値での軸力特性
曲線図である。 ２ユ・・・ケース、２２・・・固定鉄心、２２ａ・・・
円筒状突部、２２ｂ・・・奥端面、２３・・・端部材、
２４・・・ソレノイドコイル、２６・・・可動鉄心、２
７・・・出力軸なお、図中同一符号は同−又は相当部分
を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端部に端部材が固着され磁路の継鉄をなすケー
   ス、このケースに収容されたソレノイドコイル、上記ケ
   ースの他端側中心部に設けられ、端部に軸方向に突出す
   る円筒状突部が形成された固定鉄心、円柱状をなし平端
   面にされた先端が上記円筒状突部内に入れられた可動鉄
   心、及びこの可動鉄心を固着支持し上記固定鉄心の中心
   を貫通し、軸端が上記ケースから出された出力軸を備え
   、上記可動鉄心は先端面が、吸引移動の起点では上記円
   筒状突部端から浅い深さ位置にあり、吸引移動の終点で
   は円筒状突部の奥端面から小さいギヤツプを保つた位置
   にあるように設定されてあることを特徴とする電磁ソレ
   ノイド。
2. （２）可動鉄心の先端面位置を、吸引移動の起点では円
   筒状突部端から０．５〜１．０ｍｍ深さにし、吸引移動
   の終点では円筒状突部の奥端面から１〜１．５ｍｍギヤ
   ツプにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電磁ソレノイド。