JPS638705B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、それぞれ磁性材料で形成された中空
の外側部材と、この内部に配置され、巻線を設置
した内側部材とを有し、この巻線が通電されたと
きに、これら外側部材と内側部材とを相互に移動
する磁界が形成される電磁アクチユエータに関す
る。

一般に、電磁弁等を作動する電磁アクチユエー
タは、Ｅ字状の鉄心の中央にコイルを巻き付けた
固定部材と、この固定部材に間隔を置いて対向配
置され、反対方向にばね付勢された可動部材とを
備え、コイルが通電されると、可動部材はばねの
付勢力に抗して固定部材側に引付けられる。

電磁アクチユエータの可動部材の作動応答速度
は、固定部材の磁力の引付け力に比例し、可動部
材の質量に反比例する。この固定部材の磁力は鉄
心材料の磁気飽和現象で制限されるため、引付け
力は磁束の通る断面積に比例し、可動部材の質量
はこの体積に比例する。このため、従来の電磁ア
クチユエータは大形になるほど、可動部材の質量
の増加割合いが断面積の増加割合いより大きくな
り、作動応答時間が遅くなる。したがつて、例え
ば電子制御装置で制御する電磁弁の電磁アクチユ
エータとして使用する場合には、作動応答時間が
速く迅速に応答できる小形のものしか使用できな
い。

この問題を解決するため、本出願人は先に、中
空円筒状の外側部材とこの内部に配置される円筒
状の内側部材とを有する電磁アクチユエータを開
発した。この内側部材の円筒状の外周面には螺旋
状の突条を延設し、この突条間に形成される螺旋
状の凹部内に巻線を設置する。また、中空円筒状
の外側部材の内面には、内側部材の突条間に突入
する螺旋状の突条を延設する。そして、この内側
部材と外側部材とを、それぞれの突条が間隔をお
いて緩く螺合するようにねじ込み、各突条が僅か
な軸線方向間隔で対向するように配置する。この
電磁アクチユエータは、全体の大きさに対し、対
向する突条で形成される磁束通過面の面積を大き
くし、かつ、外側部材の質量を小さく形成するこ
とができ、したがつて、高速で作動しかつ引付け
力の大きな電磁アクチユエータを形成することが
できる。

しかし、この電磁アクチユエータの内側部材と
外側部材とは、それぞれ円筒状形状を有し、磁極
を形成する突条はそれぞれの外周面と内周面とに
同一のビツチで螺旋状に形成されているため、構
造が複雑となる。そして、組立てる場合は、巻線
を傷付けないように内側部材と外側部材とを互い
に螺合させる必要がある。このため、各部材の製
造及び組立てが面倒である。更に、巻線が通電さ
れた場合には、両部材を互いに軸線方向に引張る
力と同時に、周方向にも回転させる力が形成され
る。したがつて、軸線方向にのみ作動させるため
には、回転を防止する必要がある。回転を防止し
た場合には、比較的大きな摩擦力が発生し、引付
ける力が弱くなる。

本発明は上記問題点を解決し、構造簡単で、強
い力で迅速に作動可能な電磁アクチユエータを提
供することを目的とする。

本発明による電磁アクチユエータは、それぞれ
磁性材料で形成された中空の外側部材とこの内部
に配置される内側部材とを備え、前記内側部材
は、軸線方向の一端から他端に向けて順次縮径さ
せて周面上に形成した周方向に沿う複数のリブ
と、互いに隣接するリブ間に形成された凹部と、
これ等の凹部の少なくとも一部内に設置された複
数の巻線と、この等の巻線を電気的に接続し、互
いに隣接する凹部内の巻線を流れる電流の方向を
相互に逆方向とする接続手段とを有し、前記外側
部材は内側面に、内側部材を内部に配置したとき
に前記各リブに対向し、前記一端から他端に向け
て軸線方向に順次縮径する複数の面を有し、前記
巻線に電流が流れたときに、この巻線に隣接する
各リブが磁極化され、前記外側部材と内側部材と
が、これら両部材間の磁気抵抗を減少する方向に
移動されることを特徴とする。

この電磁アクチユエータによれば、磁束の通過
する磁極の断面積が大きく形成される。そして、
内側部材の各凹部内の巻線が励磁されると、各巻
線の磁束は凹部の両側のリブとこれ等のリブに対
向する面と通る磁路に沿つて両部材を通過する。
隣接する巻線には互いに逆方向の電流が流れるた
め、隣接する巻線の磁束は互いに反対方向とな
る。このため、隣接する巻線の間に位置するリブ
には両側の巻線の磁束が同一方向に流れて磁束密
度が加算され、外側部材に形成された面とこの面
に対向するリブとが互いに当接するまで、両部材
が強い力で引合い、高速で作動する。

この電磁アクチユエータは、内側部材の周面上
に形成された複数のリブが軸線方向の一端から他
端に向けて順次縮径されて形成されるため、螺旋
状のリブとは異なつて構造が簡単である。また、
組立てる場合は、外側部材と内側部材とを互いに
ねじ込む必要がなく、軸線方向に沿つて移動する
だけで簡単に組立てることができる。更に、周方
向に沿うリブを内側部材の周面上に形成し、これ
に対向する面を外側部材に形成したため、螺旋状
のリブの場合と異なり、作動時には周方向に回転
させる力は発生せずに軸線方向にのみ引張る力が
作用する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

第１図に示す実施例の電磁アクチユエータは、
磁性材料で形成された内側部材１０と外側部材１
１とを備える。外側部材１１は段付き中空のコツ
プ状形状に形成され、この内部に内側部材１０が
配置されている。この外側部材１１の小径側端部
は閉鎖されており、この閉鎖壁からねじ１２が軸
線方向に突出している。この電磁アクチユエータ
により作動される図示しない可動部材は、このね
じ１２に結合される。そして、内側部材１０は図
示しない支持部材に固着されて保持される。

内側部材１０の外周面上には、周方向に沿う多
数のリブ１３が軸線方向に所定の間隔をおいて形
成され、隣接するリブ間には凹部１４が形成され
ている。図示のように、これ等のリブ１３は傾斜
面１２Ａと直立面１３Ｂとを有するテーパ状に形
成され、外側部材１１の小径側の閉鎖端部に向か
つて次第に直径が小さくなるように形成されてい
る。すなわち、これ等テーパ状のリブ１３は内側
部材１０の軸線方向一端から他端に向けて順次縮
径し、これに応じて、それぞれの凹部を形成する
底壁の径も順次縮径されている。

各凹部１４内には巻線１５が収容されており、
これ等の巻線１５は互いに直列に接続されかつ１
本の電線で形成されている。隣接する巻線間の接
続部は各リブ１３に形成された半径方向のスロツ
トに挿通される。巻線の終端は、内側部材１０の
中心部を軸線方向に貫通する内孔１６に通され
る。これら巻線１５の接続部あるいは巻方向は、
隣接する巻線中の電流の方向が反対方向になるよ
うに設定される。電流が流れてリブ１３が磁極化
されると、隣接する巻線中の電流方向が反対であ
るため、隣接するリブの磁極は反対の極性を持
つ。

外側部材１１は小径側の閉鎖端部に向けて順次
縮径された全体的にテーパ状に形成され、内周面
の各段部にはそれぞれリブ１７が形成されてい
る。これらの各リブ１７は傾斜面１７Ａと直立面
１７Ｂとを有するテーパ状に形成され、この直立
面１７Ｂが内側部材のリブ１３に対向する面を形
成する。外側部材１１に形成された各リブ１７は
内側部材１０のリブ１３と同様に小径側の閉鎖端
部に向けて順次縮径されて形成され、外側部材１
１を軸線方向（長手方向）に第１図の右方に引抜
いたときに、内側部材１０から滑かに外すことが
できるような径寸法に形成されている。

この外側部材１１と内側部材１０は、通常電磁
アクチユエータと同様に、図示しない戻しばねを
介して、リブ１３とリブ１７とが対向するように
配置し、これらのリブ１３，１７間には電磁アク
チユエータの作動ストロークを形成する空〓を設
ける。この空〓の大きさは適宜のストツパで定め
ることができる。

第１図は非励磁状態であり、内側部材１０と外
側部材１１とは、リブ１３の直立面１３Ｂとリブ
１７の直立面１７Ｂとの間に間〓を介在させて対
向した状態に配置される。そして、巻線１５が励
磁されると、戻しばねの付勢力に抗してリブ１３
の直立面１３Ｂとリブ１７の直立面１７Ｂとが磁
気抵抗を減少させる方向に互いに引合い、内側部
材１０が固定されているため、外側部材１１が矢
印Ｗの方向に移動する。

巻線が励磁されると、第１Ａ図に示すように巻
線１５とこれに隣接する巻線１５′には互いに反
対方向に電流が流れる。図中、この電流の方向は
○†ぐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ磁性材料で形成された中空の外側部
   材とこの内部に配置される内側部材とを有する電
   磁アクチユエータであつて、 前記内側部材は、軸線方向の一端から他端に向
   けて順次縮径させて周面上に形成した周方向に沿
   う複数のリブと、互いに隣接するリブ間に形成さ
   れた凹部と、これ等の凹部の少なくとも一部内に
   設置された複数の巻線と、これ等の巻線を電気的
   に接続し、互いに隣接する凹部内の巻線を流れる
   電流の方向を相互に逆方向とする接続手段とを有
   し、 前記外側部材は内側面に、内側部材を内部に配
   置したときに前記各リブに対向し、前記一端から
   他端に向けて軸線方向に順次縮径する複数の面を
   有し、 前記巻線に電流が流れたときに、この巻線に隣
   接する各リブが磁極化され、前記外側部材と内側
   部材とが、これら両部材間の磁気抵抗を減少する
   方向に移動されることを特徴とする電磁アクチユ
   エータ。 ２ 前記外側部材はテーパ状に形成されている特
   許請求の範囲第１項記載の電磁アクチユエータ。 ３ 前記外側部材は内側面に複数のリブを有し、
   これ等のリブは前記内側部材のリブに対向して配
   置され、かつ、外側部材の面を形成する特許請求
   の範囲第１項記載の電磁アクチユエータ。 ４ 前記外側部材の内側面及び外側面は、段部を
   設けた円筒状形状を有する特許請求の範囲第３項
   記載の電磁アクチユエータ。 ５ 前記外側部材は中空の截頭錐形状に形成され
   ている特許請求の範囲第３項記載の電磁アクチユ
   エータ。 ６ 前記外側部材のリブは前記内側面の段部に形
   成されている特許請求の範囲第４項記載の電磁ア
   クチユエータ。 ７ 前記外側部材と内側部材との両者のリブの側
   面は互いに離間し、これらの側面間に半径方向に
   延在する空〓が形成される特許請求の範囲第３項
   記載の電磁アクチユエータ。 ８ 前記外側部材と内側部材との両者のリブの頂
   部は、それぞれ反対側の側部がテーパ状に形成さ
   れている特許請求の範囲第３項記載の電磁アクチ
   ユエータ。 ９ 前記外側部材と内側部材との両者の対向する
   リブは互いに離間し、これらの間に軸線方向に延
   在する空〓が形成される特許請求の範囲第３項記
   載の電磁アクチユエータ。 １０ 前記外側部材の面は、内面の段部に形成さ
   れる特許請求の範囲第２項記載の電磁アクチユエ
   ータ。 １１ 前記内側部材の凹部は、内側部材の全長に
   亙り、一定の巻線領域を有する特許請求の範囲第
   １項記載の電磁アクチユエータ。 １２ 前記内側部材の各リブの周方向領域は、ほ
   ぼ一定の深さを有する特許請求の範囲第１項記載
   の電磁アクチユエータ。 １３ 前記外側部材はカバーで覆われ、このカバ
   ーは外側部材を支承する支承面を有する特許請求
   の範囲第１項記載の電磁アクチユエータ。 １４ 前記カバーの支承面は、このカバーの内面
   に形成された軸線方向リブで形成される特許請求
   の範囲第１３項記載の電磁アクチユエータ。