(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心であって、
前記ピン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されるとともに、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に配設され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段により固定されることを特徴とする電磁石の可動鉄心。
【請求項２】
コイルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心の製造方法であって、
前記鉄心本体部と前記ピン部とが遊嵌される状態で、前記ピン部を前記鉄心本体部の同心上に配設する可動鉄心組立治具にセットされ、セットされた後、前記鉄心本体部と前記ピン部とが、固定手段によって固定されることを特徴とする電磁石の可動鉄心の製造方法。
【請求項３】
前記固定手段が、前記鉄心本体部と前記ピン部とを連通するスプリングピンであることを特徴とする請求項１記載の電磁石の可動鉄心。
【請求項４】
前記固定手段が、前記鉄心本体部と前記ピン部とを連通するスプリングピンであることを特徴とする請求項２記載の電磁石の可動鉄心の製造方法。
【請求項５】
コイルが巻回され中空状に形成されるコイル体に、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるピン部とを有する可動鉄心が摺動可能に配設される電磁石であって、
前記ピン部が、鉄心本体部に同心上に遊嵌状態で固定され、前記ピン部が前記鉄心本体部とともに前記コイル体に対して摺動可能に支持されて構成されることを特徴とする電磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁石及び電磁石内で直動する可動鉄心と可動鉄心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁石においては、ヒステリシスを小さくするために各種の改良がなされている。特に、可動鉄心の直線的な移動時における、可動鉄心の振れが大きいとヒステリシスが大きくなるため、電磁石の性能を落としてしまう。可動鉄心は、通常、磁束が発生する鉄心本体部と磁束に影響されないピン部とを有して構成されているため、鉄心本体部とピン部との製作上における同心度が重要な課題として挙げられていた。例えば図６に示される電磁石の可動鉄心３０は、鉄心本体部３２と鉄心本体部３２の前方（図中左方向）にピン３４が配設固定されている。鉄心本体部３２は機械加工によりピン穴３３が形成され、そしてピン３４がピン穴３３に圧入される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の可動鉄心３０に形成されるピン穴３３の精度は、機械精度及び加工する工具に直接左右されるため、加工する機械の精度が悪かったり工具の摩耗が発生していると加工されるピン穴３３の精度が悪くなる。そのため、機械や工具の保守に気を配ったり、また、もともと精度の高いものを加工するため、加工時間も長くコストが高くなっていた。さらに、鉄心本体部３２には油穴３５が別に加工されるため鉄心本体部３２の加工コストは高くなるばかりであった。
【０００４】
この発明は、上述の課題を解決するものであり、ヒステリシスを小さくするとともにコスト低減できる可動鉄心を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかわる電磁石の可動鉄心は、鉄心本体部とピン部との同心度を機械加工によらず組みつけ治具により行なうものであり、
コイルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心であって、
前記ピン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されるとともに、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に配設され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段により固定されることを特徴とするものである。
【０００６】
また、この発明に係る可動鉄心の製造方法は、コイルの励磁によって左右方向に移動され、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成される電磁石の可動鉄心の製造方法であって、
前記鉄心本体部と前記ピン部とが遊嵌される状態で、前記ピン部を前記鉄心本体部の同心上に配設する可動鉄心組立治具にセットされ、セットされた後、前記鉄心本体部と前記ピン部とが、固定手段によって固定されることを特徴とする電磁石の可動鉄心の製造方法である。
【０００７】
また、前記固定手段が、前記鉄心本体部と前記ピン部とを連通するスプリングピンであることを特徴とするものであってもよい。
【０００８】
また、この発明に係る電磁石は、コイルが巻回され中空状に形成されるコイル体に、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるピン部とを有する可動鉄心が摺動可能に配設される電磁石であって、
前記ピン部が、鉄心本体部に同心上に遊嵌状態で固定され、前記ピン部が前記鉄心本体部とともに前記コイル体に対して摺動可能に支持されて構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明による電磁石の可動鉄心を示す図であり、可動鉄心１０は、軸心部に貫通穴１１が形成されている磁性体の鉄心部１２と貫通穴１１に遊嵌される非磁性体のピン部１４とを有して構成されている。貫通穴１１はドリル等の工具で機械加工され、穴径の精度は特に必要としない。貫通穴１１とピン１４との間には２〜３ｍｍ程度の隙間を有していて、鉄心部１２には、その中央部に貫通穴１１に直交する方向に２か所のスプリングピン穴１３が形成されている。鉄心部１２とピン１４は、後述の製造方法により、鉄心部１２とピン部１４の同心度が所定範囲以内に決められた後で、スプリングピン穴１３にスプリングピン１６を鉄心部１２側から打ち込むことによって固定される。
【００１１】
可動鉄心１０の組み付けによる製造方法は図２乃至図３に示されるように、上治具２０と下治具２５を使用して組み付けされる。上治具２０は矩形に形成され下面側２０ａの両側に半円柱状のピン上穴２１と、下面側２０ａの中央部でピン上穴２１、２１との間に半円柱状の鉄心上穴２２とが形成され、上面側２０ｂに鉄心上穴２２に貫通するように２か所の矩形の開口穴２３が形成されている。また上治具２０の４隅には上面側２０ｂから下面側２０ａ方向に貫通するように、それぞれボルト貫通穴２４が形成されている。そして、ピン上穴２１と鉄心上穴２２との同心度は極めて精度よく製作されている。
【００１２】
下治具２５も上治具２０と同様に、矩形に形成され上面側２５ａの両側に半円柱状のピン下穴２６と、上面側２５ａの中央部でピン下穴２６、２６との間に半円柱状の鉄心下穴２７が形成されている。また、下治具２５の４隅には上面側２５ａから下面側２５ｂ方向に貫通するように、上治具２０のボルト穴２４に対応する位置にタップ穴２８が形成されている。そして、ピン下穴２６と鉄心下穴２７との同心度は極めて精度よく製作されている。そして上治具２０の下面側２０ａと下治具２５の上面側２５ａを当接すると、当接面を中心に可動鉄心１０と同様のの形状にできるように構成される。この合成される可動鉄心１０と同様の形状は鉄心部１２に相当する部分とピン部１４に相当する部分の真円度と同心度が精度よく形成されることになる。
【００１３】
この上治具２０と下治具２１で可動鉄心１０を組み付けるには、まず下治具２５に可動鉄心１０の鉄心部１２を下治具２５の鉄心下穴２７に挿入した後、ピン部１４を鉄心部１２の貫通穴１１に挿通する。この場合、鉄心部１２の貫通穴１１にピン部１４を予め挿通させた後、ピン穴２６及び鉄心下穴２７に挿入させてもよい。鉄心部１２とピン部１４が下治具２５にセットされた後、上治具２０の鉄心上穴２２とピン上穴２１を鉄心部１２とピン部１４に合わせて、下治具２５の上面側２５ａと上治具の下面側２０ａどうしを当接させる。そして上治具２０の４隅に形成されるボルト穴２４に図示しない４本のボルトを挿入し、下治具２５の４隅に形成されるタップ穴２８にそれぞれ螺着して固定する。そして、上治具２０に形成された２か所の開口穴２３から可動鉄心１２の鉄心部１２に形成されるスプリングピン穴１３にスプリングピン１６を打ち込んで鉄心部１２とピン部１４を固定すると図３のようになる。
【００１４】
そして、上治具２０と下治具２５を固定しているボルトを外し上治具２０を取り外して可動鉄心１０を取り出すと、図１に示される状態の可動鉄心１０が鉄心部１２とピン部１４の所定範囲内の同心度を維持して完成される。
【００１５】
次に上記の可動鉄心１０を電磁石、特に電磁比例ソレノイドに組み込んだ形態の説明をする。
【００１６】
図４は、電磁比例ソレノイドの実施の形態を示す断面図であり、電磁比例ソレノイドＳは、本体ケース１と、本体ケース１内に配設されるコイル体３と、コイル体３内に配設される固定鉄心４、パイプ５と、固定磁極４とパイプ５間に配設される磁気遮断部材６と、パイプ５内に摺動可能に配設される可動鉄心１０と、を備えて構成される。
【００１７】
本体ケース１は、一方が開口される筒状に形成され、外周回路体を構成する磁性体のヨーク２ａ、２ｂ、２ｃと、外周部の一部に形成される樹脂部１ａと、が一体的に形成され、前記樹脂部１ａには後述のコイルに接続されるリード線を保護するブッシングが配設される。本体ケース１の右端は突起状部を有する閉口部１ｂが形成される。また、また内部に形成される中空部には、ヨーク２ａ、２ｃに挟まれる中空状のボビン３ａと、ボビン３ａに巻回されるコイル３ｂと、を備えて構成されるコイル体３が配設されている。
【００１８】
ボビン３ａの内周には、図４中、左側に固定鉄心４が配設され、固定鉄心４の左端外周には雄ねじ４ａが形成され、例えば、電磁比例ソレノイドＳが取り付けられる油圧回路体に接続されるようになっている。固定鉄心４の右端には凹部４ｂが形成され、前記可動鉄心１０の鉄心部１２が摺動可能に嵌合されるように形成され、凹部４ｂの外周部先端にテーパ状の水平特性形成部４ｃが形成される。特に、この水平特性形成部４ｃを形成することにより、電流と吸引力との関係を直線的に表すことのできる比例ソレノイドとしての役割を果たすことになる。  また、固定鉄心４の内部中心部には軸心方向に可動鉄心１０のピン部１４が貫通する可動鉄心支持穴４ｄが形成され、ピン部１４を軸受７を介して摺動可能に支持している。さらに、可動鉄心支持穴４ｄと平行に油穴４ｅが１か所形成され、可動鉄心１０の摺動部を長期間保持するために、外部からの潤滑経路を構成している。
【００１９】
また、ボビン３ａの内周には、固定鉄心４の右方向に固定配置されるパイプ５と、ボビン３ａの内周の中央部で固定鉄心４とパイプ５との間に配置され磁気を遮断する非磁性材の磁気遮断部材６と、前記固定鉄心４と、が一体的に形成されて配設されている。そして、パイプ５内に、可動鉄心１０がパイプ５内に摺動可能に嵌合されるとともに、固定鉄心４に吸引されることによって左右方向に移動可能に配設される。
【００２０】
本体ケース１の右端の閉口部１ｂの内部は可動鉄心１０のピン部１４が挿入されるようにパイプ５の内周より小径の可動鉄心支持穴１ｃが形成されている。そしてピン部１４が可動鉄心支持穴１ｃに軸受け７を介して摺動可能に支持される。可動鉄心１０の左右移動をスムーズに行なうためには、可動鉄心１０の鉄心部１２の外周面とパイプ５の内周面は約０．２〜０．３ｍｍ程度の隙間を有することが望ましい。
【００２１】
さらに、固定鉄心４の凹部４ｂの内側端面に、可動鉄心１０のピン部１２の外周回りに非磁性材料で形成されるスぺーサ８が配設され、コイル３ｂが励磁解除された時、残留磁気が鉄心部１２に流れるのを防止している。スペーサ８は図５に示されるように、厚みの薄い円筒状に形成され内部には、油が通過する半円状の通路部８ａが４か所形成されている。
【００２２】
電磁比例ソレノイドＳの外部から、可動鉄心に供給される潤滑油は、固定鉄心４の油穴４ｅ及び可動鉄心支持穴４ｄを通って、スペーサ８の通路部８ａを通りパイプ５内に流入され、さらに、鉄心部１２の貫通穴１１を通って本体ケース１の可動鉄心支持穴１ｃ内に流入される。そして、軸受７と可動鉄心１０のピン部１４間との摺動部、及びパイプ５（磁気遮断部材６及び固定鉄心４の凹部４ｂを含む）と鉄心部１２間との摺動部を潤滑する。また、本体ケース１の閉口部１ｂの内周面とパイプ５の外周面にＯリング９が配設され可動鉄心１０内に潤滑される油が外部に洩れるのを防いでいる。
【００２３】
このように構成される電磁比例ソレノイドＳは、コイル３ｂに通電され、励磁されると、ヨーク２ａ、２ｂ、２ｃと、固定鉄心４、可動鉄心１０の鉄心部１２に磁束が流れ、可動鉄心１０は固定鉄心４に吸引されるため、図４中、左方向に移動される。また、コイルが非通電され励磁解除されると、磁束が消滅し、電磁比例ソレノイドＳが組み込まれた回路体内の図示しないコイルばね等により可動鉄心１０は右方向に移動され復帰される。
【００２４】
この移動時、可動鉄心１０の鉄心部１２とピン部との同心度は、すでに精度よく組み立てられている。そして、可動鉄心１０の移動に対するガイドは軸受７と可動鉄心１０のピン部１４との間で行われるため、鉄心部１２とパイプ５（磁気遮断部材６及び固定鉄心４の凹部４ｂ内を含む）との間の隙間の状態は、特に負荷を受けることなく安定している。そのためヒステリシスは小さくなる。
【００２５】
また潤滑油の流入経路は上述の通りであり、可動鉄心１０に形成される貫通穴１１が油穴として兼用できるようになっている。特に、油穴が鉄心部１２の中央部に設けられていることは、油穴が貫通穴１１を挟んで両側に設けられているタイプと比べて、磁束の流れをより安定させるため、ヒステリシスを小さくすることに大きく影響する。
【００２６】
なお、本発明の可動鉄心は、鉄心部とピン部との同心度出しを機械加工によるものではなく、組み付け時により行なうようにしているため、組み付け時における同心度出しの方法は、上記の方法に限られるものではない。例えば、鉄心部１２の両側に鉄心部１２の外周を基準とするガイドブッシュをあてがい、該ガイドブッシュにピン部１４を挿通した後、スプリングピン１６で固定するようにし、その後、該ガイドブッシュを取り外すようにしてもよい。
【００２７】
また、鉄心部１２とピン部１４との固定方法はスプリングピン１６でなく、両側からボルトで止めて固定するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、この可動鉄心を使用する電磁石が、上記の形態の電磁比例ソレノイドでなくても、一般的な電磁石でもよいことはもちろんである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明の電磁石の可動鉄心は、
鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成され、前記ピン部が前記鉄心本体部の前記軸穴に遊嵌されるとともに、前記ピン部が前記鉄心本体部に対して同心上に配設され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが固定手段により固定されているので、可動鉄心に形成される軸穴は特に穴形の加工精度を必要としない。また、前記軸穴が油穴を兼用できるため、ヒステリシスを小さくするとともに、可動鉄心の製造コストを極めて低減することができる。
【００３０】
また、本発明の可動鉄心の製造方法によれば、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるように配設されるピン部とを備えて構成され、前記鉄心本体部と前記ピン部とが遊嵌される状態で、組みつけ治具により前記鉄心本体部と前記ピン部の同心度を所定範囲以内で組み付けることができる。そのため、ヒステリシスを小さくするとともに、機械加工によるコストの高い可動鉄心を製造することなく、コスト低減が図れる。
【００３１】
さらに、本発明の電磁石は、摺動可能に配設される可動鉄心が、鉄心本体部と前記鉄心本体部の軸穴に貫通されるピン部とを有し、前記ピン部が、鉄心本体部に同心上に遊嵌されて固定され、前記ピン部が摺動可能に支持されている。そのため、鉄心本体部の摺動部分には特に負荷がかかることなく安定した移動ができ、ヒステリシスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す可動鉄心の断面図
【図２】図１における可動鉄心の製造方法を示す斜視図
【図３】図２における組み付け断面図
【図４】図１における可動鉄心を使用する電磁比例ソレノイドの断面図
【図５】図４におけるスペーサを示す図
【図６】従来の可動鉄心を示す断面図
【符号の説明】
１…本体ケース
３…コイル体
３ｂ…コイル
４…固定鉄心
７…軸受
１０…可動鉄心
１１…貫通穴（軸穴）
１２…鉄心部（鉄心本体部）
１４…ピン部
１６…スプリングピン（固定手段）
２０…上治具
２５…下治具
【図１】
0003635360.tif 000002
【図２】
0003635360.tif 000003
【図３】
0003635360.tif 000004
【図４】
0003635360.tif 000005
【図５】
0003635360.tif 000006
【図６】
0003635360.tif 000007