(57)【要約】      （修正有）【課題】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した円筒型ソレノイドを提供する。【解決手段】本発明の円筒型ソレノイドは、可動子１０４の外面に軸方向に沿って形成され、複数の可動子用凹部１２４〜１２６と可動子用凸部１２０〜１２３からなる可動子用凹凸部１１４と、固定子２の内面に軸方向に沿って形成され、複数の固定子用凸部１０６〜１０９と、固定子用凹部２００〜２０２からなる固定子用凹凸部１０５と、を少なくとも備える。固定子２の固定子用第１吸引面２Ｂと可動子１０４の可動子用第２吸引面１０４Ｂが互いに垂直に引き合う力だけでなく、可動子１０４の各可動子用凸部１２０と固定子２の各固定子用凸部１０６〜１０８の各角点間に隙間が設けられ、各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り発生する吸引力により可動子と固定子が最も離れた位置において、大きい電磁力を得るようにした。【選択図】図１
2020017643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸対称断面で断面Ｌ字型をなす可動子(104)と、前記可動子(104)の外側に位置し、励磁コイル(1)を内蔵した固定子(2)と、を備え、
前記励磁コイル(1)に電源を印加することにより、前記固定子(2)に発生する電磁力によって、前記可動子(104)が前記固定子(2)に引き付けられるように構成した円筒型ソレノイドにおいて、
前記可動子(104)の外面に軸方向に沿って形成され、複数の可動子用凹部(124,125,126)と可動子用凸部(120,121,122,123)からなる可動子用凹凸部(114)と、前記固定子(2)の内面に軸方向に沿って形成され、複数の固定子用凸部(106〜109)と固定子用凹部(200,201,202)からなる固定子用凹凸部(105)と、を備え、
前記固定子(2)の固定子用第１吸引面(2B)と可動子(104)の可動子用第２吸引面(104B)が互いに垂直に引き合う力だけでなく、前記可動子(104)の前記各可動子用凸部(120〜123)と前記固定子(2)の前記各固定子用凸部(106,107,108)の各角点(70)間に隙間(G)が設けられ、前記各角点(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り、発生する吸引力により、可動子(104)と固定子(2)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ように構成したことを特徴とする円筒型ソレノイド。
【請求項２】
前記固定子(2)の固定子用第１吸引面(2B)と前記可動子(104)の可動子用第２吸引面(104B)とは前記電磁力によって吸引され、前記固定子(2)の固定子底面(2E)の底部表面と前記可動子(104)の可動子底面(2F)とは前記電磁力によって吸引される構成と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。
【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、可動子と固定子の軸方向の吸引面に凹凸部を形成し、各凸部の角部間の角点間の隙間に磁束を集中させ、可動子と固定子が離れた位置において、従来よりも大きい電磁力を得るようにする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の第１従来構成としては、実際にその構成を示している文献等は開示していないが、本出願人が社内で実験を行った実験構成を図８として示している。
すなわち、図８において、符号６０で示されるものは円筒型ソレノイドであり、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の内側２ｂ上には、第２吸引面６（第２段差１５）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８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。
尚、図９から図１１は、図８の従来構成が示す磁束の流れを示す解析図及び特性図である。
【０００４】
尚、その他の円筒型ソレノイドとしては、特許文献１〜３の構成を挙げることはできるが、何れも、小型で高吸引力型のものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１８１２４号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７６９２号公報
【特許文献３】特開２００９−５０１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来構成は、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。
図８で示される第１従来例の構成の場合において、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。
図９の特性図に示されるように、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、磁気力が非常に小さいことが分かる。
また、図１０及び図１１は、前述の図８の第１従来構成の励磁コイルの磁束の流れ、及び、固定子と可動子間の磁束密度を示す解析図である。
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。
【０００７】
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、固定子と可動子の固定子用凹凸部と可動子用凹凸部を形成することで、固定子と可動子が離れた位置において、従来よりも大きい電磁力を得ることができる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】
【０００８】
本発明による円筒型ソレノイドは、軸対称断面で断面Ｌ字型をなす可動子と、前記可動子の外側に位置し、励磁コイルを内蔵した固定子と、を備え、前記励磁コイルに電源を印加することにより、前記固定子に発生する電磁力によって、前記可動子が前記固定子に引き付けられるように構成した円筒型ソレノイドにおいて、前記可動子の外面に軸方向に沿って形成され、複数の可動子用凹部と可動子用凸部からなる可動子用凹凸部と、前記固定子の内面に軸方向に沿って形成され、複数の固定子用凸部と固定子用凹部からなる固定子用凹凸部と、を備え、前記固定子の固定子用第１吸引面と可動子の可動子用第２吸引面が互いに垂直に引き合う力だけでなく、前記可動子の前記各可動子用凸部と前記固定子の前記各固定子用凸部の各角点間に隙間が設けられ、前記各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り、大きい電磁力を得ることができるようにした構成であり、また、前記固定子の固定子用第１吸引面と前記可動子の可動子用第２吸引面とは前記電磁力によって吸引され、前記固定子の固定子底部の底部表面と前記可動子の可動子底面とは前記電磁力によって吸引される構成である。
【発明の効果】
【０００９】
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、可動子の可動範囲内で、可動子が固定子から最も離れている位置で、固定子と可動子の摺動面に小歯、すなわち、複数の凹凸形状を設け、各々の凹部と凸部の角点がわずかな隙間を作るように形状を決定しているため、固定子と可動子が離れている時でも、大きい推力を得ることができる。
【００１０】
尚、図７は、前述の本発明の固定子と可動子の磁気吸引力の関係を示しているが、前記固定子の各凹凸部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、凹凸部を実質３段設け、角点も３個所としているが、３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】
【００１１】
【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の角点を示す構成図である。
【図５】図１の磁束の流れを示す磁束特性図である。
【図６】図１の磁束密度の角点を示す解析図である。
【図７】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８】第１従来構成の断面図である。
【図９】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１０】従来モデルの磁束解析図である。
【図１１】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】
【００１２】
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凹凸部を形成し、各凹凸部を吸引面とし、かつ、各凸部間のわずかな隙間からなる角点を用いることにより、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ことである。
【実施例】
【００１３】
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、符号については、図８の従来構成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、軸対称断面でコ字型をなす輪状の固定子２が円筒状のソレノイドケース１００内に設けられている。
【００１４】
前記ソレノイドケース１００内の前記固定子２には、輪状の励磁コイル１が設けられており、前記固定子２の前記励磁コイル１の内側には、前記励磁コイル１を保持するための磁性材からなる長手のコイル保持部材１０１が、前記固定子２の固定子底面２Ｅから一体状に上方へ向けて突出している。
前記固定子２の固定子上部１０２には、固定子用第１吸引面２Ｂが設けられている。
【００１５】
前記固定子２の外周面には、軸対称断面で全体形状がＬ字型をなす可動子１０４が矢印Ａ（軸方向）で示されるように軸方向、すなわち、可動方向に沿って往復可動できるように構成されている。
【００１６】
前記固定子２の前記コイル保持部材１０１の外周面には、複数の凸部と凹部の組合わせからなる固定子用凹凸部１０５が形成されている。
前記固定子用凹凸部１０５は、その上部から、固定子用凸部１０６，１０７，１０８及び１０９が形成され、前記各固定子用凸部１０６，１０７，１０８及び１０９間には、図２及び図３で明確に示されているように、各固定子用凹部２００，２０１及び２０２が挟持されるように構成されている。
【００１７】
前記固定子２の上部に形成された前記固定子上部１０２には、固定子用第１吸引面２Ｂが形成されており、前記固定子２の前記内周側に設けられた前記可動子１０４の外周側１１３には、複数の凸部と凹部の組合わせによって形成された可動子用凹凸部１１４が形成されている。
【００１８】
前記可動子用凹凸部１１４は、その上部から可動子用凸部１２０，１２１，１２２及び１２３が形成され、前記各可動子用凸部１２０，１２１，１２２及び１２３間には、図２及び図３で明確に示されている各可動子用凹部１２４，１２５及び１２６が形成されている。
尚、図３は、前記励磁コイル１が励磁されて電磁力が発生すると、前記可動子１０４が前記固定子２に引き付けられ、図１、図２及び図３の状態で、前記固定子２が可動子１０４を吸引する力は、前記固定子２と可動子１０４の距離と、前記固定子２と可動子１０４の吸引する面積に依存する。
【００１９】
本発明の構成においては、前記固定子２と可動子１０４の可動子用第２吸引面１０４Ｂが互いに垂直に引き合う力だけではなく、前記固定子２と可動子１０４の各角部３００の対からなる角点７０に集中して発生する磁束によって、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と可動子１０４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。
【００２０】
本発明の固定子２と可動子１０４の距離と吸引力の関係を図７のグラフで示すと、このグラフでは、前記可動子１０４が０位置（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１０倍以上、大きい電磁力が得られていることが明らかである。
尚、前記可動子１０４の前記可動子用凹凸部１１４及び前記固定子用凹凸部１０５の各凹部及び各凸部の数は任意に変えることができる。
【００２１】
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。
すなわち、軸対称断面で断面Ｌ字型をなす可動子１０４と、前記可動子１０４の外側に位置し、励磁コイル１を内蔵した固定子２と、を備え、前記励磁コイル１に電源を印加することにより、前記固定子２に発生する電磁力によって、前記可動子１０４が前記固定子２に引き付けられるように構成した円筒型ソレノイドにおいて、前記可動子１０４の外面に軸方向に沿って形成され、複数の可動子用凹部１２４，１２５，１２６と可動子用凸部１２０，１２１，１２２，１２３からなる可動子用凹凸部１１４と、前記固定子２の内面に軸方向に沿って形成され、複数の固定子用凸部１０６〜１０９と固定子用凹部２００，２０１，２０２からなる固定子用凹凸部１０５と、を備え、前記固定子２の固定子用第１吸引面２Ｂと可動子１０４の可動子用第２吸引面１０４Ｂが互いに垂直に引き合う力だけでなく、前記可動子１０４の前記各可動子用凸部１２０と前記固定子２の前記各固定子用凸部１０６，１０７，１０８の各角点７０間に隙間Ｇが設けられ、前記各角点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り発生する吸引力により、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ようにした構成であり、また、前記固定子２の固定子用第１吸引面２Ｂと前記可動子１０４の可動子用第２吸引面１０４Ｂとは前記電磁力によって吸引され、前記固定子２の固定子底面２Ｅの底部表面と前記可動子１０４の可動子底面２Ｆとは、図３のように、前記電磁力によって吸引される構成である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
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り、前記可動子の外面に軸方向に沿って形成され、複数の可動子用凹部と可動子用凸部からなる可動子用凹凸部と、前記固定子の内面に軸方向に沿って形成され、複数の固定子用凸部と固定子用凹部からなる固定子用凹凸部と、を少なくとも備え、前記固定子の固定子用第１吸引面と可動子の可動子用第２吸引面が互いに垂直に引き合う力だけでなく、前記可動子の前記各可動子用凸部と前記固定子の前記各固定子用凸部の各角点間に隙間Ｇが設けられ、前記各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り、発生する吸引力により可動子と固定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】
【００２３】
１    励磁コイル
２    固定子
２Ｂ    固定子用第１吸引面
２Ｅ    固定子底面
２Ｆ    可動子底面
６０    円筒型ソレノイド
７０    角点
１００    ソレノイドケース
１０１    コイル保持部材
１０４    可動子
１０４Ａ    可動子用円板部
１０４Ｂ    可動子用第２吸引面
１０５    固定子用凹凸部
１０９，１０８，１０７，１０６    固定子用凸部
１１１    固定子用凹凸部
１１３    内周側
１１４    可動子用凹凸部
３００    角部
１２０，１２１，１２２，１２３    可動子用凸部
１２４，１２５，１２６    可動子用凹部
２００，２０１，２０２    固定子用凹部
Ａ    可動方向（軸方向）
Ｂ    可動範囲
【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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【図１１】
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