(57)【要約】【課題】プランジャとコイルとの径方向の距離を短縮可能として、磁気効率を向上可能なソレノイド装置を提供すること。【解決手段】スライド孔１５の外周に通電可能なコイル２が巻き付けられた周壁部１１が形成された非磁性体製のボビン１と、このボビン１を覆って設けられ、コイル２への通電により誘起する磁束の磁気回路を形成するフレームとしてのヨーク３と、スライド孔１５の一端から挿入されたプランジャ５と、を備え、コイル２への通電によりプランジャ５が吸引されてスライドするソレノイド装置であって、周壁部１１は、コイル２と一体成形され、かつ、プランジャ５とコイル２との間に介在される凸部としてのリブ１１ａを備えていることを特徴とするソレノイド装置とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド孔の外周に通電可能なコイルが巻き付けられた周壁部が形成された非磁性体製のボビンと、
このボビンを覆って設けられ、前記コイルへの通電により誘起する磁束の磁気回路を形成するフレームと、
前記スライド孔の一端から挿入されたプランジャと、を備え、
前記コイルへの通電により前記プランジャが吸引されてスライドするソレノイド装置であって、
前記周壁部は、前記コイルと一体成形され、かつ、前記プランジャと前記コイルとの間に介在される凸部を備えていることを特徴とするソレノイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイド装置において、
前記凸部は、前記スライド孔の内周に沿って軸方向に直線状に形成されるとともに、周方向に離間して並設された複数の凸条状のリブであることを特徴とするソレノイド装置。
【請求項３】
請求項１に記載のソレノイド装置において、
前記凸部は、前記スライド孔の内周に沿って螺旋状に形成された凸条状のリブであることを特徴とするソレノイド装置。
【請求項４】
請求項１に記載のソレノイド装置において、
前記凸部が、前記ボビンの前記スライド孔の内周に、軸方向及び周方向に並設されて交差された凸条により形成されていることを特徴としたソレノイド装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のソレノイド装置において、
前記周壁部の断面形状が、内径形状が正円形状に形成される一方、外径形状が楕円形状に形成されていることを特徴としたソレノイド装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のソレノイド装置において、
前記周壁部の断面形状が、外径形状が正円形状に形成される一方、内径形状が楕円形状に形成され、かつ、前記内径形状に応じて前記プランジャが楕円断面形状に形成されていることを特徴としたソレノイド装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載されたソレノイド装置の製造方法であって、
前記周壁部の内周形状に応じた外周形状を有し、かつ、外周に、樹脂を充填して前記凸部を形成するための充填溝が形成された芯材の外周に、前記コイルを巻き付けるコイル巻付工程と、
前記充填溝に絶縁性を有した樹脂を充填し、前記凸部と前記コイルとが一体になった周壁部を含んで前記ボビンを形成するボビン形成工程と、
を備えていることを特徴とするソレノイド装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボビンの内周にスライド可能に支持されたプランジャと、ボビンの周囲に巻き付けられたコイルと、を備え、コイルに通電してプランジャを駆動させるソレノイド装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボビンの内周にスライド可能に支持されたプランジャと、ボビンの周囲に巻き付けられたコイルと、を備え、コイルに通電してプランジャを駆動させるソレノイド装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術は、プランジャの摺動性を向上させることにより、プランジャと固定子とのクリアランスを小さくすることにより、磁気効率を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のソレノイド装置では、コイルを巻きつけるボビンの円筒部の肉厚を薄くするのに限界があり、この肉厚の分だけコイルとプランジャとの距離が隔たれるため磁気効率の悪化を招いていた。
【０００４】
本発明は、プランジャとコイルとの径方向の距離を短縮可能として、磁気効率を向上可能なソレノイド装置及びその製造方法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】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、
スライド孔の外周に通電可能なコイルが巻き付けられた周壁部が形成された非磁性体製のボビンと、
このボビンを覆って設けられ、前記コイルへの通電により誘起する磁束の磁気回路を形成するフレームと、
前記スライド孔の一端から挿入されたプランジャと、を備え、
前記コイルへの通電により前記プランジャが吸引されてスライドするソレノイド装置であって、
前記周壁部は、前記コイルと一体成形され、かつ、前記プランジャと前記コイルとの間に介在される凸部を備えていることを特徴とするソレノイド装置とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のソレノイド装置では、ボビンの周壁部とコイルを一体成形した。
したがって、両者が別体の場合のように、周壁部にコイルを巻き付ける必要が無くなる。よって、周壁部は、コイル巻付時に必要な強度を持たせる必要が無くなり、その肉厚を薄くすることが可能となる。
これにより、コイルとプランジャとの径方向の間隔を狭め、磁気効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１のソレノイド装置を示す断面図である。
【図２】前記実施の形態１のソレノイド装置のボビンを、外筒部の一部を切欠いた状態にて示す斜視図である。
【図３】前記実施の形態１のソレノイド装置の製造方法におけるコイル巻付工程を示す斜視図である。
【図４】前記実施の形態のソレノイド装置の製造方法におけるボビン成形工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２のソレノイド装置の製造方法におけるコイル巻付工程を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３のソレノイド装置の製造方法におけるコイル巻付工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態４のソレノイド装置の要部を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５のソレノイド装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１のソレノイド装置Ａについて説明する。
このソレノイド装置Ａは、オープンフレーム型と称される直進型のソレノイドであり、図１の断面図に示すように、ボビン１、コイル２、ヨーク３、プランジャ受４、プランジャ５を備えている。
【０００９】
ボビン１は、非磁性体樹脂により形成され、周壁部１１、フランジ部１２，１３、外筒部１４を備えている。
周壁部１１は、コイル２の径方向の内周に配置されて軸方向（図において左右方向）に延在されている。外筒部１４は、コイル２の径方向の外周に配置されて軸方向に延在されている。フランジ部１２，１３は、周壁部１１の軸方向両端部において外径方向に延びて周壁部１１と外筒部１４とを一体に結合している。そして、周壁部１１の内周には、プランジャ５を軸方向にスライドさせるスライド孔１５が形成されている。
周壁部１１は、図２に示す複数のリブ１１ａにより形成されている。このリブ１１ａは、軸方向に一直線状に形成され、かつ、周方向に間隔を空けて空間部１１ｂを介在して配置されている。
【００１０】
コイル２は、通電可能なものであり、周壁部１１と外筒部１４との間で、径方向に複数の層を形成して巻き付けられている。そして、本実施の形態１では、コイル２は、周壁部１１及び外筒部１４と後述する一体成形により一体に形成されている。
ヨーク３は、コイル２の外周面及び軸方向両端面を覆うもので、有底筒状のフレーム３１と、ドーナツ円盤状のフロントフレーム３２とにより構成されている。
プランジャ受４は、スライド孔１５の奥側の端部に配置され、フレーム３１の底部３１ａにより軸方向に支持されている。
プランジャ５は、金属などの磁性体により円柱状に形成され、スライド孔１５に軸方向に移動可能に挿入されている。
【００１１】
次に、ソレノイド装置Ａにおいて、ボビン１の製造方法について順を追って説明する。
（コイル組付工程）
まず、コイル２を、図３に示す円柱状（円筒状でもよい）芯材１００を回転させながら、その外周に巻き付ける。
この芯材１００は、外周に、軸方向に延びる充填溝１０１が複数形成されている。すなわち、充填溝１０１は、図４の断面図に示すように、周方向に一定の間隔を空けて配置されており、芯材１００は、充填溝１０１と支持用凸部１０２とが周方向に交互に配置されている。
したがって、芯材１００にコイル２を巻き付けた場合、コイル２は、支持用凸部１０２により支持される。
【００１２】
（ボビン成形工程）
上記のコイル巻付工程を終えると、コイル２から芯材１００を抜くことなく、コイル２にボビン１を一体成形する。
【００１３】
すなわち、図４に示すように、芯材１００を成形型のコアとして用い、この芯材１００を、キャビティ型２０１，２０２の間に配置し、リブ成形空間３０１及び外筒成形空間３０２を形成する。リブ成形空間３０１は、周壁部１１のリブ１１ａを形成するための空間であり、外筒成形空間３０２はボビン１の外筒部１４を形成するための空間である。
【００１４】
（樹脂材料充填工程）
次に、両成形空間３０１，３０２に、樹脂材料を射出などにより充填し、さらに硬化させてボビン１を形成する。これにより、ボビン１の周壁部１１及び外筒部１４は、コイル２と一体成形される。
【００１５】
（型開き工程）
次に、成形型の型開きを行なう。
この型開きにおいて、芯材１００は、ボビン１に対して軸方向に抜き出す。
すなわち、周壁部１１に形成した凸部としてのリブ１１ａは、軸方向に一直線状に設けられているため、芯材１００を軸方向に抜き出すことができる。
【００１６】
また、本実施の形態１では、ボビン１の周壁部１１は、周方向に一定間隔で並設した複数のリブ１１ａにより形成される。よって、リブ１１ａとリブ１１ａとの間の空間部１１ｂ（成形時に芯材１００の支持用凸部１０２が存在した箇所）では、図２に示すように、スライド孔１５にコイル２が露出された形状となる。
【００１７】
（実施の形態１の作用）
以下に、実施の形態１の作用について説明する。
実施の形態１のソレノイド装置Ａは、周知のように、コイル２に通電すると磁界が発生し、磁性体で作られたプランジャ５は、図１において、矢印Ｆにより示す方向に発生する吸引力により吸引される。よって、プランジャ５は、直動動作して図示を省略した負荷の駆動を行う。
【００１８】
このとき、ボビン１は、周壁部１１の肉厚を薄く作ると磁気回路の閉回路化ができるために磁気効率が向上し、その肉厚を厚く形成した場合と比較して、同じコイル２の使用量でも、より強い吸引力を発揮することができる。
しかしながら、従来は、ボビン１の周壁部１１にコイル２を巻き付けていたため、周壁部１１は、この巻付工程の際に、歪みや破損を生じさせないだけの強度を持たせる肉厚に形成する必要があった。
【００１９】
それに対し、本実施の形態１では、ボビン１をコイル２と一体成形し、周壁部１１にコイル２を巻き付けない構造とした。
このため、ボビン１の周壁部１１は、コイル２の巻付時の強度確保が不要となり、上記強度確保可能な肉厚のものよりも薄肉に形成し、磁気効率を向上させて、より強い吸引力を発揮することが可能となった。
また、ソレノイド装置Ａの使用を長期に続けると、コイル２の発熱により周壁部１１が変形するおそれがあるが、この場合、リブ１１ａとリブ１１ａとの間に空間部１１ｂを設けているため、この変形を空間部１１ｂにより吸収可能である。したがって、周壁部が円筒状である場合、この変形時に内径方向に収縮してプランジャ５のスライドに悪影響を与えるおそれがあったが、この悪影響を抑制可能である。
なお、周壁部１１では、空間部１１ｂでは、コイル２がプランジャ５に対して露出するが、リブ１１ａにより両者の絶縁性を確保できる。
【００２０】
（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１のソレノイド装置Ａの効果を列挙する。
ａ）実施の形態１のソレノイド装置Ａは、
スライド孔１５の外周に通電可能なコイル２が巻き付けられた周壁部１１が形成された非磁性体製のボビン１と、
このボビン１を覆って設けられ、コイル２への通電により誘起する磁束の磁気回路を形成するフレームとしてのヨーク３と、
スライド孔１５の一端から挿入されたプランジャ５と、を備え、
コイル２への通電によりプランジャ５が吸引されてスライドするソレノイド装置であって、
周壁部１１は、コイル２と一体成形され、かつ、プランジャ５とコイル２との間に介在される凸部としてのリブ１１ａを備えていることを特徴とする。
このように、周壁部１１とコイル２とを一体成形することにより、周壁部１１にコイル２を巻き付ける工程が不要となった。
このため、周壁部１１は、従来のように、コイル２を巻き付ける際に変形しないだけの強度を持たせる必要が無くなり、周壁部１１を薄肉に形成して、コイル２とプランジャ５との径方向間隔を必要最小に抑えることができる。これにより、周壁部１１の肉厚を厚く形成した場合と比較して、磁気回路の閉回路化を図り、磁気効率を向上させることができ、同じコイル２の使用量でも、より強い吸引力を発揮することができる。
【００２１】
ｂ）実施の形態１のソレノイド装置Ａは、凸部としてのリブ１１ａは、スライド孔１５の内周に沿って軸方向に直線状に形成されるとともに、周方向に離間して並設された複数の凸条状により形成したことを特徴とする。
このように直線状のリブ１１ａを複数形成することにより、芯材１００の形状として、周壁部１１として形状維持に必要な強度及び絶縁性を確保しつつ、ボビン１の使用材料を減らして、コスト的に有利な構成とすることができる。
しかも、リブ１１ａを直線状に形成することにより、成形時の樹脂材の流動性を確保することができるとともに、成形後の芯材１００の型抜きも容易となり製造製に優れる。すなわち、リブ１１ａを有した形状とすることにより、芯材１００の外周である支持用凸部１０２によりコイル２を直接支持したまま、充填溝１０１により周壁部１１の軸方向の全長に亘って樹脂材を充填し周壁部１１を形成することが可能となる。また、成形後は、中子などを用いて成形型の一部を移動させること無く、型開きを行うことができる。
加えて、周壁部１１を複数のリブ１１ａにより形成したため、リブ１１ａどうしの間に空間部１１ｂが形成される。したがって、長期使用により周壁部１１が熱影響を受けて変形が生じた場合に、空間部１１ｂによりリブ１１ａの変形を吸収可能となり、その変形が内径方向に生じた場合と比較して、プランジャ５のスライドに与える影響を抑えることが可能である。
【００２２】
ｃ）実施の形態１のソレノイド装置Ａは、コイル２の外周を覆う外筒部１４を一体に形成した構造としたことを特徴とする。
このため、従来は、ボビン１にコイルを巻き付けた後に、コイル２の外周に絶縁テープを巻くなどのヨーク３との間の絶縁性を確保していたのに対し、本実施の形態１では、絶縁テープが不要になった。
これにより、本実施の形態１では、部品点数の削減及び工数削減によるコストダウンを図ることが可能となる。加えて、外筒部１４の一体化により、コイル２と一体化したボビン１全体の強度も向上させることができる。
【００２３】
ｄ）実施の形態１のソレノイド装置Ａを製造するソレノイド装置の製造方法は、
周壁部１１の内周形状に応じた外周形状を有し、かつ、外周に、樹脂を充填して凸部としてのリブ１１ａを形成するための充填溝１０１が形成されたた芯材１００の外周に、コイル２を巻き付けるコイル巻付工程と、
充填溝１０１に絶縁性を有した樹脂を充填し、凸部としてのリブ１１ａとコイル２とが一体になった周壁部１１を含んでボビン１を形成するボビン形成工程と、
を備えていることを特徴とする。
したがって、周壁部１１とコイル２とを一体成形したソレノイド装置Ａを提供することができる。
そして、これにより、上記ａ）でも述べたように、ボビン１にコイル２を巻き付ける工程が不要となる。上記ａ）の効果を奏するソレノイド装置Ａを提供することができる。
【００２４】
さらに、実施の形態１では、ボビン１の外筒部１４は、ボビン１をコイル２と一体成形する際に、同時に、一体成形する製造方法とした。
したがって、従来のように、絶縁テープを巻くなどのコイル２の外周に絶縁性を持たせるための独立した作業が不要となり、作業工数の削減によるコストダウンも図ることが可能となる。
【００２５】
（他の実施の形態）
以下に、本発明の他の実施の形態について説明する。
この他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態１と共通する構成については、実施の形態１と同じ符号を付けて説明を省略し、あるいは、図示を省略し、要部の説明のみとする。
【００２６】
（実施の形態２，３）
図５は実施の形態２に用いる芯材５００を示している。
この芯材５００は、充填溝５０１が螺旋状に形成されている。
したがって、成形時には、コイル２とプランジャ５との間の間隔を形成する周壁部１１を形成するリブ（図示省略）は、螺旋状に形成される。
また、型開き時には、芯材５００を充填溝５０１の螺旋に沿って回転させながら軸方向に移動させることで成形したボビン１から抜き出し可能である。
【００２７】
すなわち、芯材５００を用いて形成した実施の形態２のソレノイド装置は、凸部は、スライド孔１５の内周に沿って螺旋状に形成された凸条状のリブ（図示省略）であることを特徴とする。
このように、実施の形態２では、リブ（図示省略）が螺旋状となるため、プランジャ５のスライド時の接触面積を大きくとることが可能であり、磨耗耐久に対しての信頼性を高めることができる。
【００２８】
また、リブの形状は、ハニカム形状や網目形状などのように、周壁部１１のスライド孔１５の内周に軸方向及び周方向に並設されて交差された形状としてもよい。
すなわち、図６に示すように、芯材６００の外周に充填溝６０１を、軸方向及び周方向に並設して交差させた形状としてもよい。なお、この芯材６００では、充填溝６０１の間の支持用凸部６０２は、型開き時には内径方向へ移動させる構造とする。
【００２９】
この芯材６００を用いて形成された実施の形態３のソレノイド装置は、
凸部が、ボビン１のスライド孔（図示省略）の内周に、軸方向及び周方向に並設されて交差された凸条により形成されていることを特徴とする。
この実施の形態３にあっても、周壁部１１は、プランジャ５のスライド時の接触面積が大きく確保可能であり、耐久磨耗に対しての信頼性を高めることができる。
【００３０】
（実施の形態４）
図７は実施の形態４のソレノイド装置Ｂの要部を示す断面図である。
実施の形態４では、プランジャ５とコイル２との間の周壁部７１１の断面形状が、以下のように形成されている。
周壁部７１１は、その内径形状であるスライド孔７１５の形状、すなわち、リブ７１１ａの内径方向先端面の軸方向に直交する方向の縦断面形状が正円に沿った形状に形成されている。一方、周壁部７１１は、その外径形状であるコイル２の内周形状、すなわち、リブ７１１ａの外径方向の基端部分の軸方向に直交する方向の縦断面形状が、楕円形状に形成されている。
【００３１】
したがって、実施の形態４では、コイル２とプランジャ５との間隔を、前述の楕円と正円との間隔が狭い薄肉部分においてさらに狭めることができ、さらなる磁気効率向上を図ることができる。また、前述の楕円と正円との間隔が広い厚肉部分により、ボビン１の強度を確保することができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図８は実施の形態５のソレノイド装置Ｃの要部を示す断面図である。
実施の形態５は実施の形態４の変形例であり、プランジャ５とコイル２との間の周壁部８１１の断面形状が以下のように形成されている。
すなわち、周壁部８１１は、その内径形状であるスライド孔８１５の形状、すなわち、リブ８１１ａの内径方向先端面の軸方向に直交する方向の縦断面形状が、楕円に沿った形状に形成されている。一方、周壁部８１１は、その外径形状であるコイル２の内周の巻き形状、すなわち、リブ８１１ａの外径方向の基端部分の軸方向に直交する方向の縦断面形状が正円に沿った形状に形成されている。
また、プランジャ８０５は、図示のように楕円断面形状に形成されている。
【００３３】
したがって、実施の形態５では、コイル２とプランジャ５との間隔を、前述の楕円と正円との間隔が狭い薄肉部分においてさらに狭めることができ、さらなる磁気効率向上を図ることができる。また、前述の楕円と正円との間隔が広い厚肉部分により、ボビン１の強度を確保することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
【００３５】
例えば、実施の形態では、ボビンに外筒部を一体に形成した例を示したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、コイルの外周の外筒部分は、従来と同様に、絶縁テープを巻きつけるようにしてもよい。また、この場合、図４では、ボビン１の周壁部１１を形成する部位にキャビティ型２０１，２０２を設けているが、コイル２により樹脂の密閉性を確保可能であれば、このキャビティ型２０１，２０２は、フランジ部１２，１３を形成する部位のみに設けてもよい。
【００３６】
また、実施の形態では、周壁部においてプランジャとコイルとの間に介在される凸部として、一直線上、螺旋状、格子状の凸条としてのリブを示したが、これに限定されない。すなわち、凸部は、プランジャとコイルとの間に介在されて、両者を接触させないものであれば、例えば、円柱や多角柱などの突起を複数設けることにより形成してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１     ボビン
２     コイル
３     ヨーク
５     プランジャ
１１   周壁部
１１ａ リブ（凸部）
１１ｂ 空間部
１４   外筒部
１５   スライド孔
１００ 芯材
１０１ 充填溝
１０２ 支持用凸部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００９−１２７６９２号公報
【図１】
2014175515.tif 000003
【図２】
2014175515.tif 000004
【図３】
2014175515.tif 000005
【図４】
2014175515.tif 000006
【図５】
2014175515.tif 000007
【図６】
2014175515.tif 000008
【図７】
2014175515.tif 000009
【図８】
2014175515.tif 000010