(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁束を発生する第１電磁コイル（２ａ）及び第２電磁コイル（２ｂ）と、
上記第１電磁コイル内に配された第１固定コア（３ａ）と、
上記第２電磁コイル内に配された第２固定コア（３ｂ）と、
上記第１電磁コイルへの通電に伴って上記第１固定コアに吸引される第１プランジャ（４ａ）と、
上記第２電磁コイルへの通電に伴って上記第２固定コアに吸引される第２プランジャ（４ｂ）と、
上記第１電磁コイルと上記第２電磁コイルとの２個の電磁コイル（２）を取り囲むヨーク（５）とを備え、
上記２個の電磁コイルに両方とも通電しない両非通電状態では、上記第１プランジャは上記第１固定コアから離隔し、かつ上記第２プランジャは上記第２固定コアから離隔しており、
上記両非通電状態から、上記２個の電磁コイルのうち上記第１電磁コイルのみ通電した状態に切り替えたときには、該第１電磁コイルの磁束が、上記第１固定コアと上記第２固定コアとの２個の固定コア（３）のうち上記第１固定コアのみを含む第１磁気回路（Ｃ１）を流れ、これにより、上記第２プランジャが上記第２固定コアから離隔した状態を維持しつつ、上記第１プランジャを上記第１固定コアに吸引するよう構成され、
上記２個の電磁コイルに両方とも通電した両通電状態では、上記第１電磁コイルの磁束が上記第１磁気回路を流れると共に、上記第２電磁コイルの磁束が、上記２個の固定コアのうち上記第２固定コアのみを含む第２磁気回路（Ｃ２）を流れ、これによって生じた磁力により、上記第１プランジャを上記第１固定コアに吸引すると共に、上記第２プランジャを上記第２固定コアに吸引し、上記２個の電磁コイルからそれぞれ発生した磁束が、上記２個の固定コアを含む第３磁気回路（Ｃ３）を流れ、
上記両通電状態から、上記第２電磁コイルへの通電を維持したまま上記第１電磁コイルへの通電を停止したときには、上記第２電磁コイルの磁束が上記第２磁気回路と上記第３磁気回路とを流れ続け、これによって生じる磁力により、上記第１プランジャが上記第１固定コアに吸引され、かつ上記第２プランジャが上記第２固定コアに吸引された両吸引状態を維持するよう構成されており、
上記第１磁気回路と上記第２磁気回路とのうち、上記第２磁気回路のみに、磁気を制限する磁気制限部（６）が形成されており、
該磁気制限部は、上記第２磁気回路のうち上記第３磁気回路と重複しない部位に形成されている、ソレノイド装置（１）。
【請求項２】
上記磁気制限部は、上記ヨークの一部によって構成され磁気が飽和する磁気飽和部（６０）である、請求項１に記載のソレノイド装置。
【請求項３】
上記第２磁気回路を構成する上記ヨークに、該ヨークを分断するスリット（６１）が形成され、該スリットにより上記磁気制限部が構成されている、請求項１に記載のソレノイド装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のソレノイド装置と、上記電磁コイルへの通電を制御する制御部（８）とを備えるソレノイドシステム（１０）であって、上記制御部によって上記両通電状態にする場合に、上記第１電磁コイルの磁束と、上記第２電磁コイルの磁束とが、上記第３磁気回路において同じ方向に流れるように、個々の上記電磁コイルに流す電流の向きが定められている、ソレノイドシステム。
【請求項５】
上記制御部は、上記両通電状態の後に、上記第１電磁コイルへの通電を停止し、上記第２電磁コイルの磁束を上記第２磁気回路と上記第３磁気回路とに流すことにより、上記両吸引状態を維持し続けるよう構成されている、請求項４に記載のソレノイドシステム。
【請求項６】
上記第２電磁コイルの磁束の一部は、上記２個の固定コアのうち上記第２固定コアのみと、上記ヨークとを含み、上記第１磁気回路及び上記第３磁気回路と一部が重複する第４磁気回路（Ｃ４）を流れ、上記ヨークのうち上記第４磁気回路を構成しかつ上記第１磁気回路及び上記第３磁気回路と重複しない部位に、磁気を制限する補助磁気制限部（５１）が形成されている、請求項５に記載のソレノイドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個の電磁コイルと２個のプランジャとを備えるソレノイド装置、及び該ソレノイド装置を用いたソレノイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リレー等に用いられる部品として、電磁コイルを使ってプランジャを進退動作させるソレノイド装置が知られている（下記特許文献１参照）。このソレノイド装置は、２個の上記電磁コイルと、２個の上記プランジャとを備える。個々の電磁コイル内には、軟磁性体からなる固定コアが配されている。プランジャは、上記固定コアに所定間隔をおいて対向配置されている。電磁コイルに通電すると磁力が発生し、プランジャが固定コアに吸引される。電磁コイルへの通電と非通電とを切り替えることにより、プランジャを進退動作させるよう構成されている。
【０００３】
上記ソレノイド装置は、後述するように、２個のプランジャを両方とも固定コアに吸引する場合と、片方のプランジャのみを吸引する場合とがある。また、２個のプランジャを両方とも吸引する時間は長いため、この場合は、電磁コイルの消費電力を低減したいという要求がある。この要求に答えるべく、ソレノイド装置は、以下のように構成されている。
【０００４】
すなわち、電磁コイルには、第１電磁コイルと第２電磁コイルとがあり、プランジャには、第１プランジャと第２プランジャとがある。一方のプランジャ（第１プランジャ）のみを吸引する場合には、２個の電磁コイルを両方とも通電する（図１５参照）。第１電磁コイルへの通電により発生した磁束は、２個のプランジャのうち第１プランジャのみを含む第１磁気回路と、２個のプランジャを両方とも含む第３磁気回路（共通磁気回路）とを流れる。第１磁気回路には、磁気を制限する磁気制限部が形成されている。これにより、第１電磁コイルの磁束を上記磁気制限部において制限し、余った磁束が、第３磁気回路を流れるようにしている。また、第２電磁コイルへの通電により発生した磁束は、上記第３磁気回路を、第１電磁コイルの磁束が流れる向きとは反対方向に流れる。これにより、第２電磁コイルの磁束を用いて、第３磁気回路を流れる第１電磁コイルの磁束を相殺している。そのため、見かけ上、第３磁気回路には磁束が流れず、第１磁気回路にのみ磁束が流れて、第１プランジャのみが吸引される。
【０００５】
また、２個のプランジャを両方とも吸引する場合には、２個の電磁コイルに通電した後、第２電磁コイルへの通電を停止する（図１６参照）。このようにすると、第２電磁コイルの磁束は消滅し、第１電磁コイルの磁束は第３磁気回路を流れ続ける。そのため、２個のプランジャを両方とも吸引することができる。このとき、第２電磁コイルには通電していないため、消費電力を抑制しつつ、２個のプランジャを吸引し続けることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７０７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記ソレノイド装置は、第１プランジャのみを吸引する動作を安定して行いにくいという問題がある。すなわち、上記ソレノイド装置は、第１プランジャのみを吸引する場合、２個の電磁コイルに通電し、第３磁気回路を流れる第１電磁コイルの磁束を、第２電磁コイルの磁束によって相殺している。そのため、第３磁気回路を流れる、第１電磁コイルの磁束の量と、第２電磁コイルの磁束の量とを略等しくする必要がある。各電磁コイルから発生する磁束の量は、温度等によって変化することがあるため、磁束の発生量を調整することは難しい。また、いずれか一方の電磁コイルが故障して充分な磁束が発生しない場合もあり得る。したがって、上記ソレノイド装置では、第１プランジャのみを吸引しようとしても、第３磁気回路において２個の電磁コイルの磁束を完全に打ち消し合わせることができず、残った磁束が第３磁気回路を流れて、２個のプランジャが両方とも吸引されてしまう可能性が考えられる。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、２個のプランジャのうち一方のプランジャのみを安定して吸引でき、かつ２個のプランジャを両方とも吸引する際には消費電力を低減できるソレノイド装置と、該ソレノイド装置を用いたソレノイドシステムとを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、通電により磁束を発生する第１電磁コイル（２ａ）及び第２電磁コイル（２ｂ）と、
上記第１電磁コイル内に配された第１固定コア（３ａ）と、
上記第２電磁コイル内に配された第２固定コア（３ｂ）と、
上記第１電磁コイルへの通電に伴って上記第１固定コアに吸引される第１プランジャ（４ａ）と、
上記第２電磁コイルへの通電に伴って上記第２固定コアに吸引される第２プランジャ（４ｂ）と、
上記第１電磁コイルと上記第２電磁コイルとの２個の電磁コイル（２）を取り囲むヨーク（５）とを備え、
上記２個の電磁コイルに両方とも通電しない両非通電状態では、上記第１プランジャは上記第１固定コアから離隔し、かつ上記第２プランジャは上記第２固定コアから離隔しており、
上記両非通電状態から、上記２個の電磁コイルのうち上記第１電磁コイルのみ通電した状態に切り替えたときには、該第１電磁コイルの磁束が、上記第１固定コアと上記第２固定コアとの２個の固定コア（３）のうち上記第１固定コアのみを含む第１磁気回路（Ｃ１）を流れ、これにより、上記第２プランジャが上記第２固定コアから離隔した状態を維持しつつ、上記第１プランジャを上記第１固定コアに吸引するよう構成され、
上記２個の電磁コイルに両方とも通電した両通電状態では、上記第１電磁コイルの磁束が上記第１磁気回路を流れると共に、上記第２電磁コイルの磁束が、上記２個の固定コアのうち上記第２固定コアのみを含む第２磁気回路（Ｃ２）を流れ、これによって生じた磁力により、上記第１プランジャを上記第１固定コアに吸引すると共に、上記第２プランジャを上記第２固定コアに吸引し、上記２個の電磁コイルからそれぞれ発生した磁束が、上記２個の固定コアを含む第３磁気回路（Ｃ３）を流れ、
上記両通電状態から、上記第２電磁コイルへの通電を維持したまま上記第１電磁コイルへの通電を停止したときには、上記第２電磁コイルの磁束が上記第２磁気回路と上記第３磁気回路とを流れ続け、これによって生じる磁力により、上記第１プランジャが上記第１固定コアに吸引され、かつ上記第２プランジャが上記第２固定コアに吸引された両吸引状態を維持するよう構成されており、
上記第１磁気回路と上記第２磁気回路とのうち、上記第２磁気回路のみに、磁気を制限する磁気制限部（６）が形成されており、
該磁気制限部は、上記第２磁気回路のうち上記第３磁気回路と重複しない部位に形成されている、ソレノイド装置（１）にある。
【００１０】
また、本発明の第２の態様は、上記ソレノイド装置と、上記電磁コイルへの通電を制御する制御部（８）とを備えるソレノイドシステム（１０）であって、上記制御部によって上記両通電状態にする場合に、上記第１電磁コイルの磁束と、上記第２電磁コイルの磁束とが、上記第３磁気回路において同じ方向に流れるように、個々の上記電磁コイルに流す電流の向きが定められている、ソレノイドシステムにある。
【発明の効果】
【００１１】
上記ソレノイド装置及びソレノイドシステムにおいては、上記第１磁気回路と上記第２磁気回路とのうち、第２磁気回路のみに、磁気を制限する磁気制限部を形成してある。つまり、第１磁気回路には、磁気制限部を形成していない。
そのため、第１磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。したがって、第１電磁コイルのみ通電したときに、該第１電磁コイルの磁束は、殆ど第１磁気回路を流れ、他の磁気回路、例えば上記第３磁気回路には殆ど流れなくなる。そのため、第２電磁コイルに通電して、第３磁気回路を流れる第１電磁コイルの磁束を、第２電磁コイルの磁束によって打ち消す必要がなくなる。したがって、第１プランジャのみを安定して吸引することが可能になる。
【００１２】
また、上記ソレノイド装置及びソレノイドシステムにおいては、上記第２磁気回路に、上記磁気制限部を形成してある。そのため、第２磁気回路の磁気抵抗を高くすることができ、上記両通電状態において、第２電磁コイルの磁束の一部を第３磁気回路に充分に流すことができる。したがって、上記両通電状態から、第２電磁コイルへの通電を維持したまま第１電磁コイルへの通電を停止したときに、第２電磁コイルの磁束を第３磁気回路に充分に流すことができる。そのため、２個のプランジャを吸引し続けることができる。また、この状態では、第１電磁コイルへの通電を停止しているため、消費電力を抑制することができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、２個のプランジャのうち一方のプランジャのみを安定して吸引でき、かつ２個のプランジャを両方とも吸引する際には消費電力を低減できるソレノイド装置と、該ソレノイド装置を用いたソレノイドシステムとを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
また、上記「第１電磁コイルの磁束」とは、第１電磁コイルに通電することにより発生した磁束を意味する。上記「第２電磁コイルの磁束」も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、ソレノイド装置の一部の斜視図。
【図２】実施例１における、両非通電状態での、ソレノイド装置の断面図。
【図３】実施例１における、両非通電状態から、第１電磁コイルのみ通電した状態に切り替えた場合の、ソレノイド装置の断面図。
【図４】実施例１における、両通電状態での、ソレノイド装置の断面図。
【図５】両通電状態の後、第１電磁コイルへの通電を停止した状態での、ソレノイド装置の断面図。
【図６】図５の要部拡大断面図。
【図７】図５のVII-VII断面図。
【図８】実施例１における、両非通電状態での、ソレノイドシステムの回路図。
【図９】実施例１における、第１スイッチのみをオンし、コンデンサをプリチャージしている状態での、ソレノイドシステムの回路図。
【図１０】図９の状態の後、両吸引状態となった、ソレノイドシステムの回路図。
【図１１】図１０の後、プリチャージリレーをオフにし、電気機器に電力を供給している状態での、ソレノイドシステムの回路図。
【図１２】実施例２における、ソレノイド装置の断面図。
【図１３】実施例２における、ソレノイド装置の第２側壁部の斜視図。
【図１４】比較例における、両非通電状態での、ソレノイド装置の断面図。
【図１５】比較例における、第１プランジャのみを吸引している状態での、ソレノイド装置の断面図。
【図１６】比較例における、両吸引状態での、ソレノイド装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記ソレノイド装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用ソレノイド装置とすることができる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
上記ソレノイド装置及びソレノイドシステムに係る実施例について、図１〜図１１を用いて説明する。図１、図２に示すごとく、本例のソレノイド装置１は、第１電磁コイル２ａと、第２電磁コイル２ｂと、第１固定コア３ａと、第２固定コア３ｂと、第１プランジャ４ａと、第２プランジャ４ｂと、ヨーク５とを備える。
第１電磁コイル２ａ及び第２電磁コイル２ｂは、通電により磁束を発生する。
第１固定コア３ａは、第１電磁コイル２ａ内に配されている。また、第２固定コア３ｂは、第２電磁コイル２ｂ内に配されている。
【００１８】
第１プランジャ４ａは、第１電磁コイル２ａへの通電に伴って第１固定コア３ａに吸引される。
第２プランジャ４ｂは、第２電磁コイルへの通電に伴って第２固定コア３ｂに吸引される。
ヨーク５は、第１電磁コイル２ａと第２電磁コイル２ｂとの２個の電磁コイル２を取り囲んでいる。
【００１９】
図２に示すごとく、２個の電磁コイル２に両方とも通電しない両非通電状態では、第１プランジャ４ａは第１固定コア３ａから離隔し、かつ第２プランジャ４ｂは第２固定コア３ｂから離隔している。
図３に示すごとく、上記両非通電状態から、２個の電磁コイル２のうち第１電磁コイル２ａのみ通電した状態に切り替えたときには、第１電磁コイル２ａの磁束φ１が、第１固定コア３ａと第２固定コア３ｂとの２個の固定コア３のうち第１固定コア３ａのみを含む第１磁気回路Ｃ１を流れる。これにより、第２プランジャ４ｂが第２固定コア３ｂから離隔した状態を維持しつつ、第１プランジャ４ａを第１固定コア３ａに吸引するよう構成されている。
【００２０】
図４に示すごとく、２個の電磁コイル２に両方とも通電した両通電状態では、第１電磁コイル２ａの磁束φ１が第１磁気回路Ｃ１を流れると共に、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が、２個の固定コア３ａ，３ｂのうち第２固定コア３ｂのみを含む第２磁気回路Ｃ２を流れる。これによって生じた磁力により、第１プランジャ４ａを第１固定コア３ａに吸引すると共に、第２プランジャ４ｂを第２固定コア３ｂに吸引する。また、２個の電磁コイル２ａ，２ｂからそれぞれ発生した磁束φ１，φ２が、２個の固定コア３ａ，３ｂを含む第３磁気回路Ｃ３を流れる。
【００２１】
図５に示すごとく、上記両通電状態から、第２電磁コイル２ｂへの通電を維持したまま第１電磁コイル２ａへの通電を停止したときには、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が第２磁気回路Ｃ２と第３磁気回路Ｃ３とを流れ続ける。これによって生じる磁力により、第１プランジャ４ａが第１固定コア３ａに吸引され、かつ第２プランジャ４ｂが第２固定コア３ｂに吸引された両吸引状態を維持するよう構成されている。
第１磁気回路Ｃ１と第２磁気回路Ｃ２とのうち、第２磁気回路Ｃ２のみに、磁気を制限する磁気制限部６が形成されている。
また、磁気制限部６は、第２磁気回路Ｃ２のうち第３磁気回路Ｃ３と重複しない部位に形成されている。
【００２２】
本例のソレノイド装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用ソレノイド装置である。また、ソレノイド装置１は、リレー１９に用いられる。リレー１９内には、第１スイッチ７ａと第２スイッチ７ｂとの２個のスイッチ７が配されている。第１スイッチ７ａは、第１プランジャ４ａの進退動作に伴ってオンオフする。第２スイッチ７ｂは、第２プランジャ４ｂの進退動作に伴ってオンオフする。
【００２３】
なお、上述したように、第１磁気回路Ｃ１とは、２個の固定コア３ａ，３ｂのうち第１固定コア３ａのみを含む磁気回路である。図３に示すごとく、第１固定コア３ａのみを含む磁気回路には、第１電磁コイル２ａの磁束φ１が、ヨーク５を構成し第１電磁コイル２ａに隣り合う第１側壁部５４を通る磁気回路（第１磁気回路Ｃ１）と、磁束φ１が、ヨーク５を構成し第２電磁コイル２ｂに隣り合う第２側壁部５５を通る磁気回路（第５磁気回路Ｃ５）とがある。しかしながら、第５磁気回路Ｃ５は経路長が長く、磁気抵抗が高いため、第５磁気回路Ｃ５を流れる磁束φ１の量は少ない。本明細書において「第１磁気回路Ｃ１」とは、２つの固定コア３ａ，３ｂのうち第１固定コア３ａのみを含む磁気回路であって、磁束φ１が第１側壁部５５を流れる磁気回路、すなわち相対的に経路長が短い磁気回路を意味する。
また、上述したように、第２磁気回路Ｃ２とは、２個の固定コア３ａ，３ｂのうち第２固定コア３ｂのみを含む磁気回路である。図５に示すごとく、第２磁気固定コア３ｂのみを含む磁気回路には、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が、第２側壁部５５を通る磁気回路（第２磁気回路Ｃ２）と、第１側壁部５４を通る磁気回路（第４磁気回路Ｃ４）とがある。本明細書において「第２磁気回路Ｃ２」とは、２つの固定コア３ａ，３ｂのうち第２固定コア３ｂのみを含む磁気回路であって、磁束φ２が第２側壁部５５を流れる磁気回路、すなわち相対的に経路長が短い磁気回路を意味する。
【００２４】
また、図８に示すごとく、本例のソレノイド装置１は、直流電源１２と電気機器１３とを繋ぐ一対の電力線８１（８１ｐ，８１ｎ）に設けられている。電力線８１には、直流電源１２の正電極と電気機器１３とを繋ぐ正側電力線８１ｐと、直流電源１２の負電極と電気機器１３とを繋ぐ負側電力線８１ｎとがある。第１スイッチ７ａは負側電力線８１ｎに設けられ、第２スイッチ７ｂは正側電力線８１ｐに設けられている。また、プリチャージリレー１５とプリチャージ抵抗１６とを直列接続した直列体１７が、第２スイッチ７ｂに並列接続している。電気機器１３には、平滑用のコンデンサ１４が並列接続されている。電気機器１３は、直流電源１２から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。本例では、直流電源１２の直流電力を上記電力変換装置によって交流電力に変換し、図示しない交流モータを駆動している。これにより、上記車両を走行させている。
【００２５】
電気機器１３を稼働する際、コンデンサ１４が充電されていない状態で２個のスイッチ７ａ，７ｂを同時にオンすると、突入電流が流れ、スイッチ７ａ，７ｂが溶着するおそれが生じる。そのため本例では、電気機器１３を稼働する前に、図９に示すごとく、第２スイッチ７ｂをオフにしつつ、第１スイッチ７ａとプリチャージリレー１５とをオンし、プリチャージ抵抗１６を介してコンデンサ１４に徐々に電流Ｉを流している。これにより、コンデンサ１４を徐々に充電し、突入電流が流れないようにしている。
【００２６】
コンデンサ１４の充電が完了した後、図１０に示すごとく、第２スイッチ７ｂをオンにし、次いで、図１１に示すごとく、プリチャージリレー１５をオフにする。これにより、２個のスイッチ７ａ，７ｂをオンにした状態で、電気機器１３に直流電力を供給する。
【００２７】
上記動作を行うため、本例のソレノイド装置１は、第１プランジャ４ａのみを吸引（第１スイッチ７ａのみオン）したり、２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引（２個のスイッチ７ａ，７ｂをオン）したりできるよう構成されている。また、２個のプランジャ４ａ，４ｂを吸引する時間、つまり２個のスイッチ７ａ，７ｂを両方ともオンして、電気機器１３に電力を供給する時間は長い。そのため、後述するように、第２電磁コイル２ｂに通電するだけで２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引できるようにし、消費電力を少なくしている。
【００２８】
また、図８〜図１１に示すごとく、ソレノイド装置１（リレー１９）とプリチャージリレー１５とには、制御部８が接続している。この制御部８によって、２個の電磁コイル２ａ，２ｂの通電を制御している。ソレノイド装置１と制御部８とによって、ソレノイドシステム１０が構成されている。
【００２９】
図１、図２に示すごとく、ヨーク５は、底壁部５２と、上壁部５３と、第１側壁部５４と、第２側壁部５５とを備える。２個の電磁コイル２ａ，２ｂは、底壁部５２に載置されている。また、固定コア３ａ，３ｂは、底壁部５２に接続している。上壁部５３には、プランジャ４ａ，４ｂが嵌合する穴部５９（５９ａ，５９ｂ）が形成されている。また、上述したように、第１側壁部５４は、第１電磁コイル２ａに隣り合う位置に形成されており、第２側壁部５５は、第２電磁コイル２ｂに隣り合う位置に形成されている。図１に示すごとく、第２側壁部５５には貫通孔５５０が形成されている。第２側壁部５５のうち、貫通孔５５０に隣り合う部位が、磁気制限部６になっている。
【００３０】
本形態の磁気制限部６は、ヨーク５の一部によって構成され、磁気が飽和する磁気飽和部６０である。
なお、「磁気が飽和する」とは、ＢＨカーブの磁気飽和領域に入ったことを意味する。磁気飽和領域とは、磁束密度が、飽和磁束密度の５０％以上になる領域と定義することができる。また、飽和磁束密度とは、磁性体に外部から磁界を加え、それ以上外部から磁界を加えても磁化の強さが増加しない状態における磁束密度である。
【００３１】
本形態では図１に示すごとく、貫通孔５５０を形成することにより、第２側壁部５５に、局所的に細い部位を形成し、この部位を磁気飽和部６０（磁気制限部６）としている。このように、磁気飽和部６０を細く形成することにより、磁気飽和部６０において、磁気が、第２磁気回路Ｃ２の他の部分よりも飽和しやすくなるようにしている。
【００３２】
図２に示すごとく、スイッチ７は、固定接点７１と、可動接点７２と、固定接点支持部７３と、可動接点支持部７４とを備える。ケース１１の上板１１１と可動接点支持部７４との間には、接点側ばね部材７９が介在している。この接点側ばね部材７９によって、可動接点支持部７４をプランジャ４側に押圧している。
【００３３】
また、プランジャ４には、棒状部４８が設けられている。プランジャ４と電磁コイル２との間には、プランジャ側ばね部材４９が介在している。このプランジャ側ばね部材４９によって、プランジャ４をスイッチ７側に押圧している。
【００３４】
図３に示すごとく、第１電磁コイル２ａに通電すると、磁束φ１が発生し、第１磁気回路Ｃ１を流れる。第１磁気回路Ｃ１は、第１固定コア３ａと、第１プランジャ４ａと、ヨーク５の上壁部５３、第１側壁部５４、底壁部５２とからなる。第１磁気回路Ｃ１に磁束φ１が流れると、磁力が発生し、第１プランジャ４ａが第１固定コア３ａに吸引される。そのため、接点側ばね部材７９の押圧力によって、可動接点支持部７４が押圧される。したがって、第１スイッチ７ａがオンになる。
【００３５】
上述したように本例では、第１磁気回路Ｃ１と第２磁気回路Ｃ２とのうち、第２磁気回路Ｃ２のみに磁気制限部６を形成してある。つまり、第１磁気回路Ｃ１には磁気制限部６を形成していない。そのため、第１磁気回路Ｃ１の磁気抵抗は低い。また、図３のように第２電磁コイル２ｂに通電していない状態では、第２プランジャ４ｂは第２固定コア３ｂに吸引されておらず、上壁部５３と第２プランジャ４ｂとの間にギャップＧが存在している。そのため、このギャップＧを含む第３磁気回路Ｃ３（図４参照）の磁気抵抗は高い。したがって、第１電磁コイル２ａの磁束φ１は殆ど第１磁気回路Ｃ１を流れる。そのため、２個のプランジャ４ａ，４ｂのうち第１プランジャ４ａのみが固定コア３に吸引される。
【００３６】
また、図４に示すごとく、２個の電磁コイル２ａ，２ｂをそれぞれ通電すると、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２は、第２磁気回路Ｃ２を流れる。第２磁気回路Ｃ２は、第２固定コア３ｂと、第２プランジャ４ｂと、ヨーク５の底壁部５２、第２側壁部５５、上壁部５３とからなる。磁束φ２が第２磁気回路Ｃ２を流れると、磁力が発生し、第２プランジャ４ｂが第２固定コア３ｂに吸引される。そのため、第２スイッチ７ｂがオンになる。
【００３７】
また、第２プランジャ４ｂが第２固定コア３ｂに吸引されると、上壁部５３と第２プランジャ４ｂとの間のギャップＧ（図３参照）が小さくなる。そのため、第３磁気回路Ｃ３の磁気抵抗が減少し、２個の電磁コイル２ａ，２ｂの磁束φ１，φ２がそれぞれ第３磁気回路Ｃ３を流れる。本例では、第１電磁コイル２ａの磁束φ１と、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２とが、第３磁気回路Ｃ３において同じ方向に流れるように、各電磁コイル２ａ，２ｂに流す電流の向きが定められている。そのため、２個の電磁コイル２ａ，２ｂの磁束φ１，φ２が第３磁気回路Ｃ３において強められ、２個のプランジャ４ａ，４ｂを固定コア３に吸引する磁力がさらに発生する。
【００３８】
また、本例では上述したように、第２磁気回路Ｃ２に磁気制限部６を形成してある。そのため、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２を磁気制限部６において制限し、余った磁束φ２を第３磁気回路Ｃ３に流すことができる。
【００３９】
このように２個の電磁コイル２ａ，２ｂに通電した後、図５に示すごとく、第２電磁コイル２ｂの通電を維持しつつ、第１電磁コイル２ａの通電を停止する。このようにすると、第１電磁コイル２ａの磁束φ１が消滅し、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が第３磁気回路Ｃ３を流れ続ける。そのため、２個のプランジャ４ａ，４ｂをそれぞれ固定コア３に吸引し続けることができる。したがって、２個のスイッチ７ａ，７ｂをオンし続けることができる。また、このとき、第１電磁コイル２ａの通電を停止しているため、ソレノイド装置１の消費電力を低減しつつ、２個のプランジャ７ａ，７ｂを吸引し続けることができる。
【００４０】
図５に示すごとく、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２の一部は、第４磁気回路Ｃ４にも流れる。第４磁気回路Ｃ４は、図５、図７に示すごとく、第２固定コア３ｂと、第２プランジャ４ｂと、ヨーク５の底壁部５２、第１側壁部５４、上壁部５３とによって構成されている。第４磁気回路Ｃ４は、第１磁気回路Ｃ１（図３参照）及び第３磁気回路Ｃ３と一部が重複している。第４磁気回路Ｃ４は第１固定コア３ａを含まないため、第４磁気回路Ｃ４に磁束φ２が流れても、第１プランジャ４ａを第１固定コア３ａに吸引する磁力は発生しない。そのため、本例では図７に示すごとく、第４磁気回路Ｃ４上に補助磁気制限部５１を形成している。これにより、第４磁気回路Ｃ４の磁気抵抗を高くし、第４磁気回路Ｃ４を流れる磁束φ２の量を低減している。これにより、第２磁気回路Ｃ２、及び第３磁気回路Ｃ３に流れる磁束φ２の量を多くし、２個のプランジャ４ａ，４ｂを固定コア３に吸引する磁力を強めている。
【００４１】
補助磁気制限部５１は、第４磁気回路Ｃ４のうち、第１磁気回路Ｃ１及び第３磁気回路Ｃ３と重複しない位置に形成されている。仮に、第１磁気回路Ｃ１と重複する位置に補助磁気制限部５１を形成したとすると、第１磁気回路Ｃ１の磁気抵抗が高くなってしまい、第１電磁コイル２ａのみ通電した場合（図３参照）に、磁束φ１が第１磁気回路Ｃ１に充分流れにくくなる。そのため、第１プランジャ４ａの吸引力が低下するおそれがある。また、仮に、第３磁気回路Ｃ３と重複する位置に補助磁気制限部５１を形成したとすると、第３磁気回路Ｃ３の磁気抵抗が高くなってしまい、第３磁気回路Ｃ３に磁束φ２を流して（図５参照）２個のプランジャ４ａ，４ｂを吸引する際に、充分な磁力を発生できなくなる可能性が生じる。これらの理由により、本例では、第４磁気回路Ｃ４のうち、第１磁気回路Ｃ１及び第３磁気回路Ｃ３と重複しない位置に、補助磁気制限部５１を形成している。
【００４２】
図７に示すごとく、上壁部５３は、第１磁気回路Ｃ１（図５参照）を構成する第１部分５３ａと、第２磁気回路Ｃ２を構成する第２部分５３ｂと、２個のプランジャ４ａ，４ｂの間に介在する第３部分５３ｃとを備える。補助磁気制限部５１は、第１部分５３ａと第３部分５３ｃとを連結する部位に形成されている。図６、図７に示すごとく、第１プランジャ４ａと上壁部５３との間には僅かに隙間ｇが形成されており、磁気抵抗が高い。そのため磁束φ２は、第１部分５３ａから第３部分５３ｃへ流れる際に、第１プランジャ４ａを通らず、補助磁気制限部５１を流れる。
【００４３】
図７に示すごとく、補助磁気制限部５１は、ヨーク５の一部によって構成されている。補助磁気制限部５１において、磁気が飽和するようにしてある。
【００４４】
上述したように本例では、図５に示すように、２個のスイッチ７ａ，７ｂをオンして、電気機器１３（図８参照）へ電力を供給する。この後、電力供給を停止する場合には、図２に示すごとく、第２電磁コイル２ｂへの通電を停止する。このようにすると、磁束φ２が消滅し、プランジャ４ａ，４ｂを固定コア３に吸引する磁力が消滅する。そのため、プランジャ側ばね部材４９の押圧力により、プランジャ４がスイッチ７側に押圧される。そして、棒状部４８が可動接点支持部７４に当接し、可動接点７２が固定接点７１から離隔する。そのため、スイッチ７ａ，７ｂがオフになる。
【００４５】
次に、本例の作用効果について説明する。本例では図３に示すごとく、第１磁気回路Ｃ１と第２磁気回路Ｃ２とのうち、第２磁気回路Ｃ２のみに、磁気制限部６を形成してある。つまり、第１磁気回路Ｃ１には、磁気制限部６を形成していない。
そのため、第１磁気回路Ｃ１の磁気抵抗を小さくすることができ。したがって、第１電磁コイル２ａのみ通電したときに、該第１電磁コイル２ａの磁束φ１は、殆ど第１磁気回路Ｃ１に流れ、他の磁気回路、例えば第３磁気回路Ｃ３には殆ど流れなくなる。そのため、第２電磁コイル２ｂに通電して、第３磁気回路Ｃ３を流れる第１電磁コイル２ａの磁束φ１を、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２によって打ち消す必要がなくなる。したがって、第１プランジャ４ａのみを安定して吸引することが可能になる。
【００４６】
従来は図１４、図１５に示すごとく、第１磁気回路Ｃ１に磁気制限部６を形成し、第１磁気回路Ｃ１の磁気抵抗を高くしていた。これにより、図１５に示すごとく、第１電磁コイル２ａの磁束φ１を、第１磁気回路Ｃ１だけでなく、第３磁気回路Ｃ３（共通磁気回路）にも流すようにしていた。そして、第１プランジャ４ａのみを吸引する際には、２個の電磁コイル２ａ，２ｂに通電し、第３磁気回路Ｃ３に流れる第１電磁コイル２ａの磁束φ１を、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２によって相殺していた。これにより、第３磁気回路Ｃ３には見かけ上、磁束φが流れないようにし、第１プランジャ４ａのみを吸引していた。また、２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引する際には、図１６に示すごとく、第２電磁コイル２ｂの通電を停止していた。このようにすると、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が消滅し、第１電磁コイル２ａの磁束φ１が第３磁気回路Ｃ３を流れる。そのため、２個のプランジャ４ａ，４ｂが両方とも固定コア３に吸引される。
【００４７】
しかしながら、上記構成にすると、図１５に示すごとく、第１プランジャ４ａのみを吸引する際に、第３磁気回路Ｃ３を流れる、第１電磁コイル２ａの磁束φ１の量と、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２の量とを略等しくする必要がある。これらの磁束φ１，φ２の量が大きく異なっていると、完全に相殺できず、第３磁気回路Ｃ３に磁束φが流れてしまう。そのため、２個のプランジャ４ａ，４ｂが両方とも吸引されるおそれがある。特に、２個の電磁コイル２ａ，２３ｂに温度差が生じると、磁束φ１，φ２のバランスが崩れ、２個のプランジャ４ａ，４ｂが両方とも吸引されやすい。例えば、第１電磁コイル２ａへの通電によって２個のプランジャ４ａ，４ｂを吸引（図１６参照）した後、一旦電流を停止し、その後、再び第１プランジャ４ａのみ吸引する場合（図１５参照）、直前の動作によって第１電磁コイル２ａの温度は上昇しているが、第２電磁コイル２ｂの温度は相対的に低下している。電磁コイル４は温度が上昇すると電気抵抗が上昇し、流れる電流が減少する。そのため、電磁コイル２ａ，２ｂの温度が互いに異なると、磁束φ１，φ２のバランスが崩れやすくなる。したがって、図１５に示すごとく、第１プランジャ４ａのみ吸引する際に、第３磁気回路Ｃ３において磁束φ１，φ２が充分に相殺されず、２個のプランジャ４ａ，４ｂが両方とも吸引されるおそれがある。また、磁束φ１，φ２を相殺して第１プランジャ４ａのみを吸引する場合、第１コア３ａには吸引用の磁束φ１と相殺用の磁束φ２とを流す必要があり、第１コア３ａを太くする必要が生じやすくなる。
【００４８】
これに対して、図３に示すごとく、本例のように、第１磁気回路Ｃ１に磁気制限部を形成しなければ、第１磁気回路Ｃ１の磁気抵抗を小さくすることができ、第１電磁コイル２ａの磁束φ１を殆ど第１磁気回路Ｃ１にのみ流すことができる。そのため、磁束φ１は第３磁気回路Ｃ３に殆ど流れなくなり、従来のように、第３磁気回路Ｃ３を流れる第１電磁コイル２ａの磁束φ１を、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２によって相殺する必要がなくなる。そのため、第１プランジャ４ａのみを安定して吸引することが可能になる。
【００４９】
また、本例では図５に示すごとく、第２磁気回路Ｃ２に、磁気制限部６を形成してある。したがって、第２磁気回路Ｃ２の磁気抵抗を高くすることができる。そのため、図４に示すごとく、２個の電磁コイル２ａ，２ｂに通電したときに、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２を、第３磁気回路Ｃ３にも流すことができる。したがって、２個の電磁コイル２ａ，２ｂに通電することによって２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引し、その後、図５に示すごとく、第１電磁コイル２ａへの通電を停止すれば、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２は第３磁気回路Ｃ３を流れ続けるため、２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引し続けることができる。したがって、第２電磁コイル２ｂのみ通電した状態、すなわち消費電力を低くした状態で、２個のプランジャ４ａ，４ｂを吸引し続けることができる。
【００５０】
また、本例では図５に示すごとく、磁気制限部６を、第２磁気回路Ｃ２のうち第３磁気回路Ｃ３と重複しない部位に形成してある。
磁気制限部６を、第２磁気回路Ｃ２のうち第３磁気回路Ｃ３と重複する部位、例えば第２固定コア３ｂに形成することも可能であるが、この場合、第３磁気回路Ｃ３の磁気抵抗が高くなるおそれがある。そのため、第２電磁コイル２ｂのみに通電して両吸引状態を維持するときに、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２が充分に第３磁気回路Ｃ３に流れなくなるおそれが考えられる。これに対して、本例のように、磁気制限部６を、第２磁気回路Ｃ２のうち第３磁気回路Ｃ３と重複しない部位に形成すれば、第３磁気回路Ｃ３の磁気抵抗が高くなることを抑制できる。したがって、図５に示すごとく、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２を第３磁気回路Ｃ３に充分に流すことができ、２個のプランジャ４ａ，４ｂの吸引力を高めることができる。
【００５１】
また、本例の磁気制限部６は、第２磁気回路Ｃ２を構成するヨーク５の一部によって構成され磁気が飽和する磁気飽和部６０である。
後述するように、ヨーク５にスリット６１（図１２、図１３参照）を形成し、このスリット６１を磁気制限部６とすることも可能であるが、この場合、流れる磁束の量を調節しにくくなる。これに対して、本例のように、ヨーク５の一部を上記磁気飽和部６０とし、この磁気飽和部６０を磁気制限部６とすれば、流れる磁束の量を調節しやすい。
【００５２】
また、本例のソレノイドシステム１０は、電磁コイル２への通電を制御する制御部８（図８参照）を備える。図４に示すごとく、２個の電磁コイル２ａ，２ｂを両方とも通電する場合に、第１電磁コイル２ａの磁束φ１と、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２とが、第３磁気回路Ｃ３において同じ方向に流れるように、個々の電磁コイル２ａ，２ｂに流す電流の向きが定められている。
そのため、第３磁気回路Ｃ３を流れる磁束φ１，φ２を、互いに強め合うことができる。したがって、第３磁気回路Ｃ３を流れる磁束φ１，φ２によって強い磁力を発生させることができ、２個のプランジャ４ａ，４ｂを強く吸引することができる。
【００５３】
また、上記制御部８は、図４、図５に示すごとく、２個の電磁コイル２を両方とも通電した後に、第１電磁コイル２ａへの通電を停止するよう構成されている。これにより、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２を第２磁気回路Ｃ２と第３磁気回路Ｃ３とに流し、２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引し続けるよう構成されている。
そのため、第２電磁コイル２ａに通電するだけで２個のプランジャ４ａ，４ｂを両方とも吸引し続けることができ、ソレノイド装置１の消費電力を低減することができる。
【００５４】
また、図５、図７に示すごとく、第２電磁コイル２ｂの磁束φ２の一部は、第４磁気回路Ｃ４を流れる。ヨーク５のうち第４磁気回路Ｃ４を構成し、かつ第１磁気回路Ｃ１及び第３磁気回路Ｃ３を構成しない部位に、補助磁気制限部５１が形成されている。
そのため、第４磁気回路Ｃ４を流れる第２電磁コイル２ｂの磁束φ２の量を、少なくすることができる。したがって、第２磁気回路Ｃ２及び第３磁気回路Ｃ３を流れる磁束φ２の量を増やすことができ、プランジャ４ａ，４ｂの吸引力を高めることが可能になる。
【００５５】
以上のごとく、本例によれば、２個のプランジャのうち一方のプランジャのみを安定して吸引でき、かつ２個のプランジャを両方とも吸引する際には消費電力を低減できるソレノイド装置と、該ソレノイド装置を用いたソレノイドシステムとを提供することができる。
【００５６】
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００５７】
（実施例２）
本例は、第２側壁部５５の形状を変更した例である。図１２、図１３に示すごとく、本例では、ヨーク５のうち第２磁気回路Ｃ２を構成する部位（第２側壁部５５）に、スリット６１を形成してある。このスリット６１によって、ヨーク５を２つに分断している。より詳しくは、本例では、ヨーク５の第２側壁部５５を、スリット６１によって、プランジャ４の進退方向（Ｚ方向）に２つに分割している。このスリット６１により、磁気制限部６を構成してある。
【００５８】
本例の作用効果について説明する。上述したように本例では、ヨーク５のうち第２磁気回路Ｃ２を構成する部位に、スリット６１を形成している。そのため、第２磁気回路Ｃ２に流れる磁束φ２の量をより制限することができる。したがって、第３磁気回路Ｃ３に流れる磁束φ２の量を増やすことができ、両吸引状態において第１プランジャ４ａを強く吸引することができる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。
【符号の説明】
【００５９】
１  ソレノイド装置
１０  ソレノイドシステム
２  電磁コイル
３  固定コア
４  プランジャ
５  ヨーク
６  磁気制限部
Ｃ１  第１磁気回路
Ｃ２  第２磁気回路
Ｃ３  第３磁気回路
【図１】
0006468988.tif 000002
【図２】
0006468988.tif 000003
【図３】
0006468988.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006468988.tif 000006
【図６】
0006468988.tif 000007
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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