(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の鉄心本体の一端にフランジを設けた固定鉄心と、前記鉄心本体に素線を巻き付けてなるコイルと、このコイルを囲むとともに前記フランジに当接される磁性カバーと、前記鉄心本体に移動可能に内嵌したプランジャとを備え、前記コイルを励磁することにより前記プランジャを変位させるソレノイド装置において、
前記鉄心本体の外周に非磁性層を設けるとともに、前記フランジの前記コイルとの対応面に非磁性の略リング状をなす鍔部材を装着し、
前記鍔部材における前記コイルとの対応面に、前記素線を受け入れ可能な凹部を形成し、
前記フランジの孔と前記鍔部材の突起を係合することで、前記鍔部材の前記フランジに対する回転を規制したことを特徴とするソレノイド装置。
【請求項２】
前記鍔部材の外縁が弧状に面取りされていることを特徴とする請求項１記載のソレノイド装置。
【請求項３】
前記鉄心本体には前記鍔部材との間で前記コイルを挟むように位置する略リング状の鍔状支持部材が設けられ、この鍔状支持部材と前記鍔部材との間で前記素線を巻き付けることによって前記コイルを形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のソレノイド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルを励磁して磁気吸引力によりプランジャを作動するソレノイド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソレノイド装置としては、実開平４−１２９９８３号公報に開示されているものがある。これは、図１０に示すように、一端にフランジ１Ａを有するヨーク１Ｂとリング状の非磁性部材１Ｃと鉄心本体１Ｄとからなる固定鉄心１と、鉄心本体１Ｄの他端に接触して取り付けられる別体のフランジ２と、両フランジ１Ａ，２の間で固定鉄心１の外周に巻装されるコイル３と、このコイル３を囲むとともに両フランジ１Ａ，２に接触させて取り付けられる磁性カバー４と、ヨーク１Ｂに接触させて固定鉄心１に移動可能に内嵌したプランジャ５とからなる。コイル３が励磁されると、プランジャ５が鉄心本体１Ｄとの間に生じる磁気吸引力によりシャフト５Ａと一体に移動する。
【０００３】
この装置は、固定鉄心１に対してコイル３の内周面及び両端面を絶縁する手段として、固定鉄心１の外周と両フランジ１Ａ，２のコイル３との対応面とに非磁性のコーティング６が施されている。固定鉄心にコイルボビンを外嵌したものと比較すると、コーティング層６の厚さはコイルボビンの肉厚よりも大幅に薄くできることから、コイル３の内径及び外径を小さくして装置全体を小径化することが可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のソレノイド装置では次のような不具合がある。
固定鉄心１のフランジ１Ａにおいては、そのコイル３との対応面の外周縁部に磁性カバー４が接触するようになっているため、コーティングの際には磁性カバー４の接触領域をリング状にマスキングする。マスキングに際しては、コイル３とフランジ１Ａとの絶縁性を確保することと、磁性カバー４を確実に接触させることとを両立させる必要があるため、高いマスキング精度が要求される。ところが、マスキングはテーピングによって行われるため、上記従来装置のようにマスキング領域がリング状をなす場合には高い精度を得ることが難しく、そのため、精度向上を求めるとコストアップを招くことになる。
また、上記のようにフランジ１Ａに磁性カバー４との接触領域を空けてコーティングした場合、接触領域の幅寸法に対してコーティング層６の厚さが極めて薄くなる。そのため、コイル３の素線３Ａを巻き付けるときに、図１１に示すように素線３Ａがフランジ１Ａの外周角縁に接触し、その結果素線３Ａの絶縁被覆が剥がれてしまうおそれがある。
【０００５】
本願発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、コイル巻装部分における非磁性コーティング処理の際のマスキング精度向上に起因するコストアップを回避するとともに、コイル素線の巻き付け時におけるフランジへの接触を防止することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、筒状の鉄心本体の一端にフランジを設けた固定鉄心と、前記鉄心本体に素線を巻き付けてなるコイルと、このコイルを囲むとともに前記フランジに当接される磁性カバーと、前記鉄心本体に移動可能に内嵌したプランジャとを備え、前記コイルを励磁することにより前記プランジャを変位させるソレノイド装置において、前記鉄心本体の外周に非磁性層を設けるとともに、前記フランジの前記コイルとの対応面に非磁性の略リング状をなす鍔部材を装着し、前記鍔部材における前記コイルとの対応面に、前記素線を受け入れ可能な凹部を形成し、前記フランジの孔と前記鍔部材の突起を係合することで、前記鍔部材の前記フランジに対する回転を規制したところに特徴を有する。
なお、非磁性層を設ける手段としては、コーティング層を鉄心本体と一体に形成する、鉄心経本体とは別部品のチューブ等を取り付ける等の手段がある。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記鍔部材の外縁が弧状に面取りされているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記鉄心本体には前記鍔部材との間で前記コイルを挟むように位置する略リング状の鍔状支持部材が設けられ、この鍔状支持部材と前記鍔部材との間で前記素線を巻き付けることによって前記コイルを形成するようにしたしたところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１＞
フランジのコイルとの対応面においては、磁性カバーとの接触領域をリング状に確保する必要があり、同時にその接触領域以外の部分ではフランジとコイル素線との接触を防止する必要があるが、磁性カバーとの接触領域の確保は、所定の外径寸法を有する鍔部材をフランジに取り付けることによって行われている。即ち、マスキング精度を高くすることが難しいコーティング層ではなく、比較的高い寸法精度が得られる別体部品の鍔部材を用いているので、マスキング精度向上に起因するコストアップを回避することができる。
さらに、鍔部材はコーティング層とは異なり厚さ設定が容易であるため、コイルの素線がフランジ側に向かって斜めに方向に固定鉄心に巻き付けられる場合には、鍔部材を厚くしてその鍔部材に素線を接触させるようにすれば、素線とフランジとの干渉を防止することができる。即ち、素線の巻き付け角度やフランジにおける磁性カバーの接触領域等が変化しても、それに合わせて鍔部材の厚さを調整するだけでフランジに対する素線の接触を回避することができるので、素線の巻き付け角度や磁性カバーの寸法等を設定する際の設計自由度が高いという効果がある。
なお、被磁性層をコーティング層によって形成すれば層厚を薄くできるので、コイルの小径化即ち装置全体の小径化を図ることができる。
【０００９】
＜請求項２＞
素線が固定鉄心に巻き付けられるときに鍔部材の外縁に当接しても、その鍔部材の外縁は弧状に面取りされているので、鍔部材の外縁によって素線の絶縁被覆が傷ついたり削られたりすることが防止される。
＜請求項３＞
コイルを形成する際には、鍔部材と鍔状支持部材とで挟まれた空間のなかで素線の巻き付けを行うが、コイルの両端は鍔部材と鍔状支持部材とで支えられるので、巻き付けの途中でコイルの端部が崩れることが防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図３を参照して説明する。
固定鉄心１０は円筒形をなす鉄心本体１１の上端にフランジ１２を一体に形成してなる。この固定鉄心１０の上端にはそのフランジ１２に密着するように平板状のコア１３が取り付けられ、このコア１３の突部１４が鉄心本体１１の上端開口部に突出されている。固定鉄心１０の内部には非磁性のスリーブ１５が嵌着され、スリーブ１５内には磁性材料からなるプランジャ１６が上下動可能に嵌装されている。プランジャ１６は、圧縮コイルバネなどの図示しない付勢手段によって下方へ付勢されているため、常には、突部１４から離間した状態に保持されている。固定鉄心１０の下端部には別体の磁性材料からなるフランジ１７が固着され、このフランジ１７と上記固定鉄心１０のフランジ１２との間においては絶縁被覆（図示せず）で覆われた素線１８Ａが鉄心本体１１の外周に巻き付けられ、もって固定鉄心１０を囲むコイル１８が形成されている。尚、コイル１８と固定鉄心１０及びフランジ１７との間は、後述する手段より絶縁されている。さらに、コイル１８の外周には、筒状の磁性カバー１９がその上下両端を上記両フランジ１２、１７に接触させた状態で取り付けられている。かかる構成になるソレノイド装置においてコイル１８を励磁すると、コア１３の突部１４とプランジャ１６との間に生じる磁気吸引力よりプランジャ１６が付勢に抗して上方へ移動する。
【００１１】
次に、コイル１８を固定鉄心１０とフランジ１７から絶縁するための手段について説明する。
固定鉄心１０におけるフランジ１２を除いた部分即ち鉄心本体１１の外周には、非磁性材料からなる薄いコーティング層（本発明の構成要件である非磁性層）２０が形成されている。このコーティング層２０は、後述する溝２５の内部にも施されている。
フランジ１２のコイル１８と対応する面（図２における下側の面）には、非磁性材料からなり、若干の弾性撓みを可能とされた鍔部材２１が取り付けられている。鍔部材２１は、その突起２２をフランジ１２の孔２３に圧入することによってフランジ１２に保持されている。この鍔部材２１のフランジ１２に対する回転は、突起２２と孔２３との係合、または鍔部材２１の内周の一部に形成した直線状縁部２４と固定鉄心の外周に形成した溝２５との係合によって規制される。さらに、鍔部材２１のフランジ１２からの軸方向への抜けは、直線状縁部２４と溝２５との係合によって規制される。
鍔部材２１の外径はフランジ１２の外径よりも小さく設定されており、その外径寸法は、フランジ１２における磁性カバー１９の接触に必要なリング状領域の内径寸法と同じかそれよりも僅かに小さい寸法に設定されている。また、鍔部材２１の外縁には、外周面とコイル１８への対応面とを滑らかに連続させる弧状の面取り部２６が形成されており、この面取り部２６には素線１８Ａが接触するようになっている。なお、鍔部材２１の材質については、素線１８Ａの傷付きを回避するために比較的軟質の合成樹脂とすることが望ましい。さらに、鍔部材２１のコイル１８との対応面には、素線１８Ａを巻き付ける際に素線１８Ａを受け入れるとともにその素線１８Ａを引っ掛けることによって巻き付け操作を容易にするための凹部２７が、鍔部材２１の内周から外周に亘って形成されている。
【００１２】
固定鉄心１０の下端部には、非磁性材料からなり、全体としてＣ字形をなす鍔状支持部材２８が取り付けられている。この鍔状支持部材２８の内周に形成した直線状縁部２９は、固定鉄心１０の外周に形成した溝３０に嵌合されている。これにより、鍔状支持部材２８が固定鉄心１０に対して軸方向と周方向の遊動を規制された状態で保持されている。
上記構成になる本実施形態のソレノイド装置においては次のような効果がある。
即ち、コイル１８と固定鉄心１０の外周との間を絶縁する手段として層厚を薄くできるコーティング層２０を施すようにしているので、コイルボビンを用いた場合に比べると、コイル１８の内径及び外径が小さくなっており、結果的に装置全体の小径化が実現されている。
【００１３】
また、固定鉄心１０のフランジ１２のコイル１８との対応面においては、磁性カバー１９との接触領域をリング状に確保する必要があるのと同時に、その接触領域以外の部分ではフランジ１２とコイル１８との接触を防止する必要があり、そのため磁性カバー１９との接触領域の確保には高い精度が要求される。そこで、本実施形態では、フランジ１２とコイル１８との絶縁手段として、コーティング層ではなく、別体部品からなる鍔部材２１が用いられている。コーティング層の場合にはリング状にマスキングするときに高い精度を出すことは難しいが、本実施形態のように別体の鍔部材２１を用いる場合には、その外径寸法を高い精度で設定することができる。したがって、マスキング精度向上に起因するコストアップを回避することができる。
【００１４】
さらに、鍔部材２１は、コーティング層に比べて厚さ寸法大きくすることが容易である。したがって、図２に示すようにコイル１８の素線１８Ａが斜め固定鉄心１０に巻き付けられる場合でも、素線１８Ａは、鍔部材２１の外縁に当たるようになり、フランジ１２の角張った外縁に接触することはない。したがって、素線１８Ａの絶縁被覆（図示せず）がフランジ１２の外縁によって傷つけられたり削られたりすることが防止される。
【００１５】
また、素線１８Ａが当たる鍔部材２１の外縁は弧状の面取り部２６となっているので、素線１８Ａの絶縁被覆が鍔部材２１との接触によって傷つけられたり削られたりすることも防止されている。
さらに、コイル１８を形成する際には、鍔部材２１と鍔状支持部材２８とで挟まれた空間のなかで素線１８Ａの巻き付けを行うが、コイル１８の両端は鍔部材２１と鍔状支持部材２８によって支えられるので、巻き付けの途中でコイル１８の端部が崩れることが防止され、作業性に優れている。
【００１６】
＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図４乃至図６を参照して説明する。
本実施形態は、鍔状支持部際の取付け構造を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態の固定鉄心３０の鉄心本体３１の外周における鍔状支持部材３３の取付け位置には、円形をなす４つの凹部３４が周方向に９０°間隔を空けて形成されている。この凹部３４を含む鉄心本体３１の外周面にはコーティング層２０が形成され、さらに上記実施形態１と同じ鍔部材２１がフランジ３２に密着するように取り付けられている。
かかる固定鉄心３０はその鉄心本体３１を囲む金型（図示せず）に取り付けられ、その金型内への射出によって鍔状支持部材３３が固定鉄心３０と一体に設けられている。鍔状支持部材３３は、全周に亘って連なるリング形をなし、その内周の円形の突出部３５が鉄心本体３１の凹部３４に嵌まり込んだ状態となっている。これにより、鍔状支持部材３３の固定鉄心３０に対する遊動が規制されている。
本実施形態２では、鍔状支持部材３３が金型によって固定鉄心３０と一体に成形されているので、別体部品として成形済みの鍔状支持部材を固定鉄心に装着する場合に比べて保持性が高くなっている。しかも、鍔状支持部材３３の突出部３５が固定鉄心３０の凹部３４に嵌まり込んだ状態となっているで、さらに保持力が向上している。また、凹部３４は部分的に形成されているだけなので、全周に亘って形成する場合に比べて鉄心本体３１の断面積の減少が抑えられ、強い磁界が得られている。
【００１７】
＜参考例＞
次に、本発明の参考例を図７乃至図９を参照して説明する。本参考例は、鍔部材と鍔状支持部際の取付け構造を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本参考例の固定鉄心４０の鉄心本体４１の外周における鍔部材４３と鍔状支持部材４４の取付け位置には、夫々、小径部４５、４６が全周に亘って形成されている。小径部４５、４６の幅は鍔部材４３及び鍔状支持部材４４の厚さよりも大きい寸法とされている。また、小径部４５、４６の表面にはローレット加工４７が施されている。そして、この小径部４５、４６を含む鉄心本体４１の外周面にはコーティング層２０が形成されている。
かかる固定鉄心４０は、その鉄心本体４１及びフランジ４２のコイル１８との対応面を囲む金型（図示せず）に取り付けられ、その金型内への射出によって鍔部材４３と鍔状支持部材４４が固定鉄心４０と一体に設けられている。鍔部材４３と鍔状支持部材４４は、全周に亘って連なるリング形をなし、その内周から軸方向へ僅かに延出させた筒部４８、４９が鉄心本体４１の小径部４５、４６に嵌まり込んだ状態となっている。これにより、鍔部材４３と鍔状支持部材４４の固定鉄心４０に対する軸方向への遊動が規制されている。さらに、筒部４８、４９の内周が小径部４５、４６のローレット４７の細かい凹凸に食い込むようになるので、鍔部材４６及び鍔状支持部材４４の周方向へ遊動も規制されている。また、鍔状支持部材４４は、軸方向に突出する筒部４９を設けたことによって倒れ難くなっているので、コイル１８の端部の崩れを確実に防止することができる。
【００１８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では固定鉄心と一体のフランジはその一方の端部のみに形成されているが、本発明によれば、固定鉄心の両方の端部に一対のフランジが一体に形成されている場合にも適用することができる。
（２）上記実施形態では非磁性層を鉄心本体と一体のコーティング層としたが、本発明によれば、鉄心本体とは別部品の例えばチューブ状の部材を鉄心本体に外嵌することによって非磁性層を構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の断面図
【図２】実施形態１において固定鉄心にコイル素線を巻き付けている状態をあらわす部分拡大断面図
【図３】実施形態１の固定鉄心、鍔部材及び鍔状支持部の分解状態をあらわす斜視図
【図４】実施形態２において固定鉄心に鍔部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図５】実施形態２において固定鉄心に鍔部材と鍔状支持部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図６】実施形態２の部分拡大断面図
【図７】参考例の固定鉄心の斜視図
【図８】参考例において固定鉄心に鍔部材と鍔状支持部材を設けた状態をあらわす斜視図
【図９】参考例の部分拡大断面図
【図１０】従来例の断面図
【図１１】従来例において固定鉄心にコイル素線を巻き付けている状態をあらわす部分拡大断面図
【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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