JP2015070194A - 電磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】固定鉄心の可動鉄心に対する吸引力の低下を防止する。
【解決手段】磁性を有する第１の筒状部材２９bと、一端部が上記第１の筒状部材２９b内に軸方向に移動可能に挿入され、上記第１の筒状部材２９bに対して摺動する可動鉄心２７と、上記可動鉄心２７の上記第１の筒状部材２９b側とは反対側に配置され、軸方向において上記可動鉄心２７の他端部に対向する固定鉄心２６と、上記固定鉄心２６に上記可動鉄心２７を吸着させるためのコイル２８とを備え、上記可動鉄心２７の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材２９bの内周面との間に隙間が生ずるように、上記可動鉄心２７の上記一端部の外周面あるいは上記第１の筒状部材２９bの内周面に凹部２７aが設けられている。
【選択図】図２

Description

この発明は、電磁弁等に用いられると好適な電磁石に関する。

電磁弁として、特開２０１３‐７４７２号公報(特許文献１)に開示されたものがある。上記特許文献１に開示された電磁弁は、電磁弁用電磁石と、この電磁弁用電磁石によって作動される弁体とを備えている。

上記電磁弁用電磁石のコイルに非通電状態の場合には、上記弁体が中立位置に保持されて、供給流路が第１流路に接続され、第２流路が排出流路に接続される。これに対し、上記コイルに通電状態の場合には、可動鉄心が固定鉄心に吸引されて移動し、それと共に上記弁体が一方向に移動して、供給流路が第２流路に接続され、第１流路が排出流路に接続される。

図３は、上述のような電磁弁に用いられる電磁石の軸心に沿った縦断面図を示す。図３において、１は電磁石であり、２は弁体である。

上記電磁石１は、上記弁体(スプール)２を内蔵する弁本体３の一端に、弁体２と同軸に嵌合された円柱状の固定鉄心４と、固定鉄心４における先端部の外周面に形成された段部４aに、一端部が固定鉄心４と同軸に嵌合された円筒状の筒状部材５と、筒状部材５の他端部に取り付けられたストッパ６と、筒状部材５内に摺動可能に嵌入された円柱状の可動鉄心７と、を含んでいる。

また、一体に構成された上記固定鉄心４および筒状部材５の周囲には、コイル８が巻き付けられている。ここで、筒状部材５は、固定鉄心４側の略半分が非磁性(非磁性パイプ５a)となっており、固定鉄心４側とは反対側の残りの部分が磁性(磁性パイプ５b)となっている。

上記コイル８は、樹脂製のコイルボビン９に巻装されている。コイルボビン９の軸方向の両端部には、ヨーク１０,１０が設けられている。また、コイル８の径方向外側には、金属製の筒体１１が設けられている。コイル８,コイルボビン９,ヨーク１０および筒体１１は、樹脂製のケース１２によって、一体にモールドされている。

また、上記ストッパ６にはナット部材１３が螺合されており、このナット部材１３を締め付けることによって、ケース１２は、ナット部材１３と弁本体３との間に挟持されている。

上記構成において、上記コイル８に通電されると、ヨーク１０,筒体１１,ヨーク１０,固定鉄心４,可動鉄心７および磁性パイプ５bを通る磁気回路１４が形成され、この磁気回路１４によって可動鉄心７を固定鉄心４に吸着する吸引力が発生する。そうすると、可動鉄心７は固定鉄心４に吸引されて固定鉄心４側に移動し、固定鉄心４内に挿通されたプッシュピン１５を介して弁体２を図３中左方向に移動させる。そうすると、弁体２のランド２aも左方向に移動して、第１負荷流路Ａが排出流路Ｔに連通されるのである。

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の電磁弁には、以下のような問題がある。

上述したように、上記可動鉄心７が、作用する吸引力によって固定鉄心４側に移動する場合には、可動鉄心７には、図３に示すごとく、上記吸引力の他に、筒状部材５との間に発生する摩擦力と、上記磁気回路１４によって磁性パイプ５bとの間に発生する吸着力とが作用する。そのうち、磁性パイプ５bとの間の吸着力は、可動鉄心７の移動を引き留めようとする力であり、可動鉄心７に対しては間接的に摩擦力として作用する。

したがって、上記可動鉄心７と磁性パイプ５bとの間に発生する上記吸着力は、可動鉄心７が固定鉄心４に吸引される力を阻害することになり、固定鉄心４の可動鉄心７に対する吸引力が低下すると言う問題がある。

特開２０１３‐７４７２号公報

そこで、この発明の課題は、固定鉄心の可動鉄心に対する吸引力の低下を防止し、可動鉄心を滑らかに摺動させることができる電磁石を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の電磁石は、
磁性を有する第１の筒状部材と、
一端部が上記第１の筒状部材内に軸方向に移動可能に挿入され、上記第１の筒状部材に対して摺動する可動鉄心と、
上記可動鉄心の上記第１の筒状部材側とは反対側に配置され、軸方向において上記可動鉄心の他端部に対向する固定鉄心と、
上記固定鉄心に上記可動鉄心を吸着させるためのコイルと
を備え、
上記可動鉄心の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材の内周面との間に隙間が生ずるように、上記可動鉄心の上記一端部の外周面あるいは上記第１の筒状部材の内周面に凹部が設けられている
ことを特徴としている。

上記コイルに通電されると、上記固定鉄心,上記可動鉄心および上記第１の筒状部材を通る磁気回路が形成される。そして、この磁気回路によって、上記可動鉄心には、磁性を有する上記第１の筒状部材との間に吸着力が発生し、この吸着力によって上記可動鉄心の移動が引き留められて、何の工夫も無ければ上記固定鉄心の上記可動鉄心に対する吸引力が低下してしまう。

上記構成によれば、上記可動鉄心の上記一端部の外周面あるいは上記第１の筒状部材の内周面に凹部が設けられて、上記可動鉄心の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材の内周面との間には隙間が生じている。したがって、上記可動鉄心と上記第１の筒状部材との間の吸着力が低下されて、上記可動鉄心に対する吸引力への阻害が減少される。

したがって、上記コイルの巻数や電流値を変更すること無く、上記固定鉄心が上記可動鉄心を吸引する吸引力の低下が防止される。こうして、上記可動鉄心を、確実に且つ滑らかに摺動させることが可能になる。

また、一実施の形態の電磁石では、
上記凹部は、上記可動鉄心の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材の内周面との間に環状の隙間が生ずるように、上記可動鉄心における上記一端部の外周面のみに設けられている。

この実施の形態によれば、上記凹部は、上記可動鉄心における上記一端部の外周面のみに設けられているので、上記第１の筒状部材の内周面に設けられる場合に比して、加工性を高めることができる。

また、一実施の形態の電磁石では、
上記可動鉄心は、上記第１の筒状部材に対して摺動する摺動部を、上記第１の筒状部材内に挿入される上記一端部側の端に有している。

この実施の形態によれば、上記可動鉄心における上記摺動部を、上記可動鉄心の上記一端部側の端に設けている。したがって、上記可動鉄心の動作範囲において上記凹部の寸法を安定させることができ、上記固定鉄心が上記可動鉄心を吸引する吸引力を大きくすることができる。

また、一実施の形態の電磁石では、
上記第１の筒状部材に軸方向且つ上記固定鉄心側に連なると共に、磁性を有しない第２の筒状部材を備え、
上記凹部は、少なくとも一部が上記第１の筒状部材の内周面に対向可能に設けられている。

この実施の形態によれば、上記第１の筒状部材の上記固定鉄心側に、軸方向に連なる磁性を有しない第２の筒状部材を設けている。したがって、上記磁気回路を、上記第２の筒状部材の長さの分だけ軸方向に広げることができ、上記固定鉄心が上記可動鉄心を吸引する吸引力をさらに大きくすることができる。

さらに、上記可動鉄心における上記凹部の少なくとも一部が、上記第１の筒状部材の内周面に対向可能に設けられているので、上記可動鉄心と上記第１の筒状部材との間の吸着力を、確実に低下させることができる。

以上より明らかなように、この発明の電磁石は、上記可動鉄心の上記一端部の外周面あるいは上記第１の筒状部材の内周面に凹部を設けて、上記可動鉄心の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材の内周面との間に隙間を生じさせている。したがって、上記可動鉄心と上記第１の筒状部材との間の吸着力を低下させて、上記固定鉄心の上記可動鉄心に対する吸引力への阻害を減少させることができる。

すなわち、この発明によれば、上記コイルの巻数や電流値を変更すること無く、上記固定鉄心が上記可動鉄心を吸引する吸引力の低下を防止することができる。こうして、上記可動鉄心を、確実に且つ滑らかに摺動させることが可能になる。

この発明の電磁石を適用した電磁弁における要部断面図である。 図１における第１電磁石部の軸心に沿った要部断面を示す図である。 電磁弁に用いられた従来の電磁石の軸心に沿った縦断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本実施の形態の電磁石を電磁弁に適用した場合における要部断面図である。本電磁弁は、弁本体２１と、弁本体２１の一端部に配置された第１電磁石部２２と、弁本体２１の上記一端部とは反対側の他端部に配置された第２電磁石部２３とで、概略構成されている。

上記弁本体２１には、水平方向に貫通孔２１aが形成されており、この貫通孔２１a内には、貫通孔２１aの軸方向に移動して流体の流路を切り替えるスプール２４が挿通されている。貫通孔２１aの内面には、環状溝で成る流体の供給流路Ｐ,第１負荷流路Ａ,第２負荷流路Ｂおよび排出流路Ｒが設けられている。また、スプール２４の外面には環状の突出部で成るランド２５が形成されている。そして、スプール２４は、貫通孔２１a内を軸方向に移動してランド２５で各流路Ｐ,Ａ,Ｂ,Ｒを開閉することによって、各流路Ｐ,Ａ,Ｂ,Ｒ間の連通路を切り換える。

上記弁本体２１の上記一端には、貫通孔２１aと同軸に嵌合孔２１bが形成されている。そして、この嵌合孔２１bに、第１電磁石部２２の一端部に設けられた柱状の固定鉄心２６が嵌合されることによって、第１電磁石部２２は弁本体２１の上記一端に一体に取り付け固定される。

上記弁本体２１の上記他端には、第１電磁石部２２の場合と全く同様にして、第２電磁石部２３が一体に取り付け固定される。第１電磁石部２２と第２電磁石部２３とは、全く同じ構成を有している。そこで、以下においては、第１電磁石部２２で代表して電磁石部について説明する。

上記第１電磁石部２２は、上述の固定鉄心２６と、固定鉄心２６の弁本体２１への嵌合側とは反対側に配置されて、固定鉄心２６に吸引される可動鉄心２７と、固定鉄心２６および可動鉄心２７の周囲に設けられたコイル２８と、を含んで概略構成されている。ここで、第１電磁石部２２の基本構成は、図３に示す電磁石１の場合と同様である。そこで、以下においては、第１電磁石部２２における本願の特徴部分の構成について説明する。

図２は、上記第１電磁石部２２における要部断面を示す。図３に示す電磁石１の場合と同様に、固定鉄心２６における弁本体２１への嵌合側とは反対側の先端部の外周面には段部２６aが形成されている。この段部２６aには、筒状の筒状部材２９の一端部が固定鉄心２６と同軸に嵌合されている。そして、この筒状部材２９における上記一端部とは反対側の他端部には、ストッパ３０が取り付けられている。さらに、筒状部材２９内には、柱状の可動鉄心２７が摺動可能に嵌入されている。つまり、スプール２４と可動鉄心２７は、同軸上を移動可能になっているのである。

また、上記可動鉄心２７における固定鉄心２６側の端面には、プッシュロッド３１の一端が取り付けられている。さらに、固定鉄心２６には、弁本体２１の貫通孔２１aと同軸に貫通孔２６bが形成されており、プッシュロッド３１は、貫通孔２６bに挿入されて、スプール２４の一端に連結されている。プッシュロッド３１の長さは、可動鉄心２７とスプール２４とが同じ軸上の同じ一端に位置している場合に、可動鉄心２７とスプール２４とにおける互いに対向している端部間の距離と同一になっている。こうして、スプール２４は、可動鉄心２７の移動に伴って、可動鉄心２７と同じ方向に同じ距離だけ移動可能になっている。

上記筒状部材２９は、固定鉄心２６側の略半分が非磁性体となっている。さらに、固定鉄心２６側とは反対側の残りの部分は磁性体となっている。以下、上記非磁性体の部分を非磁性パイプ２９aと称する一方、上記磁性体の部分を磁性パイプ２９bと称する。すなわち、非磁性パイプ２９aで上記第２の筒状部材を構成し、磁性パイプ２９bで上記第１の筒状部材を構成するのである。

そして、本実施の形態においては、上記可動鉄心２７の外周面におけるストッパ３０側(以下、一端側と言う)に、一定幅を有する環状の凹部２７aを設けて、磁性パイプ２９bの内周面との間に隙間を生じさせている。その場合は、凹部２７aにおける上記一端側の縁部(凸部)３２は、可動鉄心２７の上記一端側の端部に位置するようになっている。こうして、可動鉄心２７が軸に沿って移動する際に、上記摺動部の一例である縁部(凸部)３２は常時磁性パイプ２９b上を移動するようにしている。

上記構成において、上記コイル２８に通電されると、ヨーク３３,筒体(図示せず：図３の筒体１１に相当),他のヨーク(図示せず),固定鉄心２６,可動鉄心２７および磁性パイプ２９bを通る磁気回路３４が形成され、この磁気回路３４によって固定鉄心２６には可動鉄心２７を吸引する吸引力が発生する。そうすると、可動鉄心２７は固定鉄心２６に吸引されて固定鉄心２６側に移動して、プッシュロッド３１を介して、スプール２４を図１中左方向に移動させる。そうすると、スプール２４のランド２５も左方向に移動して、第１負荷流路Ａが排出流路Ｒに連通されるのである。

その場合における上記磁気回路３４は、可動鉄心２７における凹部２７aを通って磁性パイプ２９bに至っている。その場合、凹部２７aは磁束が通り難いため、可動鉄心２７と磁性パイプ２９bとの間の吸着力を減少させることができる。その結果、可動鉄心２７の移動を引き留めようとする間接的な摩擦力を低減することができる。

このように、本実施の形態によれば、上記可動鉄心２７に作用する上記間接的な摩擦力を低減することができ、可動鉄心２７が固定鉄心２６に吸引されるのを阻害する力を低減することができる。したがって、コイル２８の巻数や電流値を変更すること無く、固定鉄心２６が可動鉄心２７を吸引する吸引力の低下を防止することができる。こうして、可動鉄心２６を、確実に且つ滑らかに摺動させることが可能になるのである。

ところで、上記筒状部材２９において、固定鉄心２６側を非磁性パイプ２９aとする一方、固定鉄心２６側とは反対側を磁性パイプ２９bとしている。したがって、固定鉄心２６から可動鉄心２７を通ってヨーク３３に至る磁気回路３４の磁力を、磁性パイプ２９bが無い場合に比して強くすることができる。こうして、固定鉄心２６が可動鉄心２７を吸引する吸引力を、可動鉄心２７と筒状部材２９との間の吸着力を抑制しつつさらに大きくすることができる。

また、上記可動鉄心２７における凹部２７aは、可動鉄心２７が軸に沿って移動する際に、少なくとも一部が磁性パイプ２９bの内周面に対向可能に設けられている。したがって、可動鉄心２７と磁性パイプ２９bとの間の吸着力を確実に低下させることができる。

ここで、上記磁性パイプ２９bの長さは、本実施の形態のごとく、可動鉄心２７の軸方向略半分に限定されるものではなく、可動鉄心２７の移動距離に応じて適宜設定すればよい。また、凸部３２の軸方向の幅も、磁気回路３４が必要とする磁気抵抗等に応じて適宜設定すればよい。

尚、上記可動鉄心２７と磁性パイプ２９bとの間の吸着力を減少させるためには、可動鉄心２７の外周面と磁性パイプ２９bの内周面との間に隙間を生じさせればよく、本実施の形態のごとく、可動鉄心２７の外周面に凹部２７aを設けることに限定されるものではない。例えば、磁性パイプ２９bの内周面に凹部あるいは凸部を設けることによっても実現できる。また、可動鉄心２７あるいは磁性パイプ２９bに設ける上記凹部は、一定幅を有する帯状の凹部に限定されるものではない。例えば、軸方向に延在する一定長の複数の溝を、周方向に平行に配列して構成してもよい。

但し、上記磁性パイプ２９b側よりも可動鉄心２７側に凹部を設ける方が、また、軸方向に延在する一定長の複数本の溝よりも一定幅を有する環状の凹部を形成する方が、加工性の面からは望ましい。

また、上記可動鉄心２７と磁性パイプ２９bとの間の吸着力を減少させるために、筒状部材２９の全体を非磁性体で構成した場合には、発生する磁気回路３４に大きな磁気のギャップが生ずるため、固定鉄心２６の可動鉄心２７に対する吸引力が小さくなり、発明が解決しようとする課題を達成することはできない。

本実施の形態においては、この発明の電磁石を電磁弁に適用した場合を例に挙げて説明しているが、適用させる対象物は電磁弁に限定されるものではない。

２１…弁本体、
２１a…弁本体の貫通孔、
２２…第１電磁石部、
２３…第２電磁石部、
２４…スプール、
２５…ランド、
２６…固定鉄心、
２７…可動鉄心、
２７a…可動鉄心の凹部、
２８…コイル、
２９…筒状部材、
２９a…非磁性パイプ、
２９b…磁性パイプ、
３０…ストッパ、
３１…プッシュロッド、
３２…凹部の縁部(凸部)、
３３…ヨーク、
３４…磁気回路、
Ｐ…供給流路、
Ａ…第１負荷流路、
Ｂ…第２負荷流路、
Ｒ…排出流路。

Claims (4)

1. 磁性を有する第１の筒状部材(２９b)と、
   一端部が上記第１の筒状部材(２９b)内に軸方向に移動可能に挿入され、上記第１の筒状部材(２９b)に対して摺動する可動鉄心(２７)と、
   上記可動鉄心(２７)の上記第１の筒状部材(２９b)側とは反対側に配置され、軸方向において上記可動鉄心(２７)の他端部に対向する固定鉄心(２６)と、
   上記固定鉄心(２６)に上記可動鉄心(２７)を吸着させるためのコイル(２８)と
   を備え、
   上記可動鉄心(２７)の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材(２９b)の内周面との間に隙間が生ずるように、上記可動鉄心(２７)の上記一端部の外周面あるいは上記第１の筒状部材(２９b)の内周面に凹部(２７a)が設けられている
   ことを特徴とする電磁石。
2. 請求項１に記載の電磁石において、
   上記凹部(２７a)は、上記可動鉄心(２７)の上記一端部の外周面と上記第１の筒状部材（２９b)の内周面との間に環状の隙間が生ずるように、上記可動鉄心(２７)における上記一端部の外周面のみに設けられている
   ことを特徴とする電磁石。
3. 請求項２に記載の電磁石において、
   上記可動鉄心(２７)は、上記第１の筒状部材(２９b)に対して摺動する摺動部(３２)を、上記第１の筒状部材(２９b)内に挿入される上記一端部側の端に有している
   ことを特徴とする電磁石。
4. 請求項２あるいは請求項３に記載の電磁石において、
   上記第１の筒状部材(２９b)に軸方向且つ上記固定鉄心(２６)側に連なると共に、磁性を有しない第２の筒状部材（２９a)を備え、
   上記凹部(２７a)は、少なくとも一部が上記第１の筒状部材(２９b)の内周面に対向可能に設けられている
   ことを特徴とする電磁石。

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