(57)【要約】【課題】本発明は、円筒型ソレノイドの可動子と固定子が最も離れた位置における電磁吸着力を増大化することである。【解決手段】本発明による円筒型ソレノイドは、励磁コイル(1)を内蔵する固定子(2)の上方に可動子(7)を設け、前記可動子(7)の側部下面(51)に複数の段差(3)による吸引面(14)を設け、前記固定子(2)の側部上面(50)に複数の第２段差(5)による吸引面(6)を設け、前記可動子(7)と固定子(2)との間に前記各段差(3,15,13及び5）によって可動範囲(B)が設けられ、励磁コイル(1)の励磁によって前記可動子(7)が前記固定子(2)に吸着される構成である。【選択図】図１
2020027803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイル(1)を有する固定子(2)から離れている可動子(7)を、前記励磁コイル(1)に電流を流すことで生じる電磁力で吸引することにより、直線移動させるようにし、
前記可動子(7)に形成された複数の第１段差(3)と、前記固定子(2)に形成された複数の第２段差(15)と、を備え、前記第１段差(3)は各第４吸引面(14)を兼ねており、前記第２段差(15)は第２吸引面(6)を兼ねている構成よりなる円筒型ソレノイドにおいて、
前記励磁コイル(1)に電源が印加されると、前記可動子(7)の前記各第４吸引面(14)が、前記固定子(2)の前記第２吸引面(6)に磁気吸引される構成からなることを特徴とする円筒型ソレノイド。
【請求項２】
前記可動子(7)の上端(55)に位置して設けられ、前記固定子(2)の軸心に向かって延設された可動子コア部(10)と、前記可動子コア部(10)の下面に形成された第３吸引面(12)と、前記固定子(2)の固定子コア部(11)と、前記固定子コア部(11)の上面(2a)に形成された前記第１吸引面(4)とを備え、
前記励磁コイル(1)に前記電源が印加されると、前記可動子コア部(10)の第３吸引面(12)は、前記固定子コア部(11)の前記第１吸引面(4)に磁気吸引されるように構成したことを特徴とする請求項１記載の円筒型ソレノイド。
【請求項３】
前記可動子(7)の各第４吸引面(14)の角部(M)と前記固定子(2)の各第２吸引面(6)の角部同志は、角点(70)を形成する構成よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の円筒型ソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒型ソレノイドに関し、特に、固定子コア部と可動子コア部に各々段差を形成し、可動子と固定子が離れた位置において、より大きい電磁力による磁気吸引を行うための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の円筒型ソレノイドとしては、例えば、図７に示す特許文献等に示されていない第１従来構成（すなわち、本出願人が社内で実験的に従来開発した画面上の構成）は挙げることができる。
すなわち、図７は、従来構成の軸対称断面図で示されており、励磁コイル１を内蔵した輪状の固定子２の固定子コア部１１の上面２ａには、第４段差５すなわち第１吸引面４が形成されている。
前記固定子２の上面２ａにおける前記励磁コイル１の側部２ｂ上には、第１吸引面４が形成されている。
【０００３】
前記固定子２の上方には、可動子７が可動方向Ａに沿うと共に可動範囲Ｂに沿って上下動自在に構成されている。
すなわち、前記可動子７は、通常の励磁コイル１の非励磁時には、図示しない周知の弾性体又は他の装置によって、両方向矢印に沿う可動範囲Ｂが維持されるように構成されている。
また、前記固定子２の前記励磁コイル１の上方に位置する可動子７の一部は、可動子コア部１０として、側方に延設されてその下面に第３吸引面１２が形成されている。
尚、図７の前述の構成において、前記励磁コイル１を励磁すると、前記固定子２側から発生する磁気力により、前記可動子７は、磁性体であるため、矢印Ａの可動方向に向けて前記固定子２に磁気吸着される。
尚、この時の前記可動子７のストロークは、前記両方向を矢印で示される可動範囲Ｂで示している。
従って、前述の磁気吸着時には、前記可動子７の前記第３吸引面１２及び前記第４吸引面１４（第１段差３）は、第１吸引面４及び第２吸引面６（第２段差１５）に吸引し、従来の円筒型ソレノイドが矢印Ａに沿って往復動するように製作されていた。
【０００４】
次に、特許文献１で示される第２従来構成の場合、図示していないが、リニアソレノイド装置及び電磁弁を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
まず、図７で示される第１従来例の構成において、固定子のコイルに電流を流すことで、電磁力を発生させて、可動子を動かす場合、発生する電磁力の大きさは、固定子と可動子の吸引面の大きさと、２つの面の距離に依存するため、面間の距離が大きくなると、大きな推力を得ることが困難であった。
すなわち、図８に示されるように、可動子が０位置（固定子から最も離れている位置）では、可動子が固定子に最も近づいている点に比べ、非常に小さいことが分かる。
また、可動子と固定子の吸引面の距離は可動範囲に関係するため、面間の距離を縮めることで大きな電磁力を得ることは困難であった。すなわち、図９の磁束解析図及び図１０の磁束密度図の通りである。
【０００７】
また、前述の特許文献１を用いた第２従来例の場合、第１の固定子と可動子との間の磁気クリアランスを小さくすることができ、磁気効率をさらに向上することは可能であるが、磁気力をより一層強化することは困難であった。
【０００８】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、固定子コア部と可動子コア部に各々段差を形成することで、固定子と可動子が離れた位置において従来より大きい電磁力による磁気吸引を行うようにした円筒型ソレノイドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による円筒型ソレノイドは、励磁コイルを有する固定子から離れている可動子を、前記励磁コイルに電流を流すことで生じる電磁力で吸引することにより、直線移動させるようにし、前記可動子に形成された複数の第１段差と、前記固定子に形成された複数の第２段差と、を備え、前記第１段差は各第４吸引面を兼ねており、前記第２段差は第２吸引面を兼ねている構成よりなる円筒型ソレノイドにおいて、前記励磁コイルに電源が印加されると、前記可動子の前記各第４吸引面が、前記固定子の前記第２吸引面に磁気吸引される構成であり、また、前記可動子の上端に位置して設けられ、前記固定子の軸心に向かって延設された可動子コア部と、前記可動子コア部の下面に形成された第３吸引面と、前記固定子の固定子コア部と、前記固定子コア部の上面に形成された前記第１吸引面とを備え、前記励磁コイルに前記電源が印加されると、前記可動子コア部の第３吸引面は、前記固定子コア部の前記第１吸引面に磁気吸引されるようにした構成であり、また、前記可動子の各第４吸引面の角部と前記固定子の各第２吸引面の角部同志は、角点を形成する構成である。
【００１０】
本発明による円筒型ソレノイドは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、図１のように、可動子が固定子から最も離れている位置で、固定子と可動子の角点がわずかな隙間をつくるように、固定子、可動子の吸引面に段差をつくることにより、固定子と可動子の吸引面が互いに垂直に引き合う磁気力だけではなく、固定子と可動子の角点７０（図４の磁束の流れ、及び、図２と図５に示す）に集中する磁束が、より多くの磁束を流そうとすることによる磁気吸引力が発生するため、固定子と可動子が最も離れた位置において、従来よりも大きい電磁力、すなわち、電磁吸着力を得ることができる。
【００１１】
尚、図６は、前述の固定子と可動子の磁気吸引力の関係を示しているが、前記固定子の各段差の形状を適切に選ぶことにより、この曲線の特性を制御することができる。
さらに、本実施の形態では、段差を実質２段設け、角点も２個所としているが、２個以上として特性を変えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による円筒型ソレノイドの軸対象断面図である。
【図２】図１の要部に発生する角点を示す拡大図である。
【図３】図１の可動子を固定子に電磁吸着した状態を示す軸対象断面図である。
【図４】図１の磁束の流れを示す磁束特性図である。
【図５】図１の磁束密度の角点を示す解析図である。
【図６】本発明及び従来構成による固定子と可動子の吸引力の特性図である。
【図７】第１従来構成の円筒型ソレノイドの概略を示す軸対称断面図である。
【図８】従来の固定子が可動子を吸引する力を示す特性図である。
【図９】従来モデルの磁束解析図である。
【図１０】従来構成の磁束密度図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による円筒型ソレノイドは、固定子コア部と可動子コア部に各々段差を形成し、可動子が固定子から最も離れている位置で、固定子と可動子の角点がわずかな隙間をつくるように、固定子、可動子の吸引面に段差をつくることにより、従来より大なる吸引力を得ることができる。
【実施例】
【００１４】
以下、図面と共に本発明による円筒型ソレノイドの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１は本発明による円筒型ソレノイドの軸対称断面図であり、励磁コイル１を内蔵した輪状の固定子２の固定子コア部１１の上面２ａには、第４段差５（第１吸引面４）が設けられている。
【００１５】
前記固定子２の固定子コア部１１の外側には、上方より下方へ向けて、一対の第２段差１５（第２吸引面６）が連続して形成されている。
前記固定子コア部１１の上方及び側方には、可動子コア部１０を有する可動子７が矢印Ａの方向に沿って前記固定子２に引き付けられるように構成され、前記励磁コイル１への電流オフによって前記可動子７は図示しない周知の弾性体又は他の図示しない構成により、磁気吸引される前の位置に戻るように構成されている。
【００１６】
前記可動子７の上部の可動子コア部１０の下面には、第１吸引面４に対向して第２段差１３からなる第３吸引面１２が形成されている。
前記可動子７の側部下面５１には、前記固定子２の一対の第２段差１５（第２吸引面６）に対向して一対の第１段差（第４吸引面１４）が互いに吸引できるように、形成されている。
【００１７】
図１において、符号Ｂで示されるものは、前記固定子２と前記可動子７及び前記可動子コア部１０間におけるギャップ（可動範囲）を示しており、前述のように、前記励磁コイル１が励磁された時に、前記可動子７が前記ギャップＢ分だけ下方へ移動して、前記固定子２に磁気吸引されて、図３のように互いに吸引された状態となる。
【００１８】
図２は、図１で示される円筒型ソレノイド６０の励磁コイル１を励磁する前の状態において、図２、図４及び図５で示されるように、前記固定子２が可動子７を吸引する力は、前記固定子２と前記可動子７の距離と、前記固定子２と可動子７の吸引する面積に依存する。
本発明においては、前記固定子２と前記可動子７の吸引面が互いに垂直に引き合う力だけでなく、前記固定子２と前記可動子７の角点７０に集中する磁束が、より多くの磁束を流そうとすることによる吸引力が存在するため、前記固定子２と前記可動子７が最も離れた位置において、大きい電磁力を得ることができる（図４と図５に図示）。
【００１９】
すなわち、図６の特性図からも明らかなように、前記可動子７が０位置（前記固定子２から最も離れている位置）では、従来技術に比べてはるかに大きい電磁力が得られていることが明らかである。
図６では、電磁力が０位置に比べ減少している可動子７の位置も存在するが、前記固定子２と可動子７の段差３,５の形状を適切に選ぶことにより、この曲線も制御することが可能である。
また、本形態では、段差３,５は２段設けているが、２段以上の複数段においても有益な方法である。
【００２０】
尚、本発明による円筒型ソレノイドの要旨とするところは、以下の通りである。
励磁コイル１を有する固定子２から離れている可動子７を、前記励磁コイル１に電流を流すことで生じる電磁力で吸引することにより、直線移動させるようにし、前記可動子７に形成された複数の第１段差３と、前記固定子２に形成された複数の第２段差１５と、を備え、前記第１段差３は各第４吸引面１４を兼ねており、前記第２段差１５は第２吸引面６を兼ねている構成よりなる円筒型ソレノイドにおいて、前記励磁コイル１に電源が印加されると、前記可動子７の前記各第４吸引面１４が、前記固定子２の前記第２吸引面６に磁気吸引される構成であり、また、前記可動子７の上端５５に位置して設けられ、前記固定子２の軸心に向かって延設された可動子コア部１０と、前記可動子コア部１０の下面に形成された第３吸引面１２と、前記固定子２の固定子コア部１１と、前記固定子コア部１１の上面２ａに形成された第１吸引面４とを備え、前記励磁コイル１に前記電源が印加されると、前記可動子コア部１０の第３吸引面１２は、前記固定子コア部１１の前記第１吸引面４に磁気吸引されるようにした構成であり、また、前記可動子７の各第４吸引面１４の角部Ｍと前記固定子２の各第２吸引面６の角部同志は、角点７０を形成する構成である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明による円筒型ソレノイドは、可動子が固定子から最も離れている位置で、固定子と可動子の角点がわずかな隙間をつくるように、固定子、可動子の吸引面に段差をつくることにより、固定子と可動子の角点に集中する磁束が、より多くの磁束を流そうとすることによる吸引力が発生するため、固定子と可動子が最も離れた位置において大きい電磁力を得ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１    励磁コイル
２    固定子
２ａ    上面
４    第１吸引面（第４段差５）
６    第２吸引面（第２段差１５）
７    可動子
１０    可動子コア部
１１    固定子コア部
１２    第３吸引面（第２段差１３）
１４    第４吸引面（第１段差３）
５０    側部上面
５１    側部下面
５５    上端
６０    円筒型ソレノイド
７０    角点
Ａ    可動方向
Ｂ    可動範囲
Ｐ    軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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