(57)【要約】【課題】十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を発生させない。【解決手段】環状のコイル２１と、コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極２２と、コイルの軸方向終端側に対して第１の固定磁極２２とは反対側に設けられた第２の固定磁極２３と、コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極２４とからなり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部又は全部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、第１の固定磁極２２と可動磁極２４とが当接又は動作終了地点に達したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成する。【選択図】図１
2008270356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のコイルと、該コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極と、該コイルの軸方向終端側に対して前記第１の固定磁極とは反対側に設けられた第２の固定磁極と、前記コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極と、を備えるソレノイドであって、
前記可動磁極は、中心軸と直交する前記第１の固定磁極側の任意の面から前記可動磁極の中心部までの距離が前記任意の面から前記可動磁極の外周部の一部または全部の距離より短くなっているとともに、前記コイルに電圧を印加したときに、前記可動磁極が、前記第１の固定磁極方向に動作し、前記第１の固定磁極と前記可動磁極とが当接し、または前記可動磁極が動作終了地点に達したときに、前記任意の面から前記可動磁極の中心部までの距離を前記任意の面から前記第２の固定磁極の背向面までの距離よりも短くなるようにしたことを特徴とするソレノイド。
【請求項２】
前記第１の固定磁極は、前記可動磁極と対向していることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
【請求項３】
前記可動磁極の前記第２の固定磁極との対向面から背向面に向けて、少なくとも１つの凸部を設け、前記任意の面から前記可動磁極の中心部までの距離を前記任意の面から前記外周部の一部または全部の距離より短くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソレノイド。
【請求項４】
前記可動磁極が前記第２の固定磁極の背向面から少なくとも前記中心軸に沿って切欠部を設け、前記任意の面から前記可動磁極の中心部までの距離を前記任意の面から前記外周部の一部または全部の距離より短くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ソレノイドは、電気的エネルギーを機械的直線運動に変換し、ソレノイドの可動部に結合された外部機構（機械的負荷）を駆動するものである。従来、その代表的な例としては、図１３に示すような平坦型と図１４に示すような円錐型とがある。ここで、図１３に示す平坦型と、図１４に示す円錐型とは、後述するように、可動部と固定部のそれぞれの先端形状が異なっている。
【０００３】
これらの主要部の構造は、いずれも図１３および図１４に示すように、コイル１と、シャフト２と、プランジャ（可動部）３と、ケース５と、軸受け６と、エアギャップスペーサ７と、ボビン８と、ベース（固定部）９とから構成されている。
【０００４】
ここで、コイル１は、ケース５とともに、主磁気回路１０を形成し、発生した磁界によってプランジャ（可動部）３を駆動する。プランジャ３は可動磁極を構成し、主磁気回路１０において発生した磁界により、図中の吸引方向に駆動される。エアギャップスペーサ７は、プランジャ３がケース５に接触する際の吸音作用と残留磁気の影響による吸着防止を担っており、非磁性体材料で形成されている。ボビン８は、コイル１とケース５との絶縁部材であり、ベース９は、固定磁極を形成している。
【０００５】
一般的なソレノイドでは、コイル１は、ケース５の内部に保持されており、シャフト２は、コイル１の中心軸上に配置され、ベース９の中心に設けられた軸受け６を貫通している。シャフト２の外周にはフランジ状のプランジャ３が取り付けられ、シャフト２が吸引方向に移動すると、図１３では、プランジャ３の背面（図では下面）がベース９上のプランジャ３の先端部に対向する面に設けられたエアギャップスペーサ７まで移動し、図１４では、プランジャ３の背面（図では下面）がケース５上の端面（図では上面）に設けられたエアギャップスペーサ７まで移動するような構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ソレノイドの駆動は、プランジャ（可動部）３がコイル１に流した時に発生する磁束により、ベース（固定部）９との間に作用する吸引力によって、ベース（固定部）９に向かって、その軸方向に急速かつ直線的にベース（固定部）９に密着するまで移動することにより行われ、これにより、外部機構に機械的運動を与える。ここで、コイル１への通電を継続すればプランジャ（可動部）３は、ベース（固定部）９に吸着した状態を保つが、コイル１への電流の供給を遮断すると、シャフト（可動部）２に結合している外部機構又は図示しない復旧バネの力で元の位置に引き戻される。
【特許文献１】特開２００３−３３８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の一般的なソレノイドの標準推力、標準駆動力と負荷との関係は、図１２に示すようになっている。すなわち、図１２に示すように、従来の一般的なソレノイドでは、ストロークが長くなるほど標準推力が減少し、反面、作動範囲終止点に近づくほど、標準推力が指数関数的に上昇する特性を有している。
【０００８】
これは、ソレノイドが、作動範囲終止点で磁気ギャップが最も小さくなると最大の吸引力を示し、磁気ギャップが大きな始動点付近では、小さな推力しか得られないためである。そのため、これを負荷との関係で見ると、標準推力の曲線が負荷線を上回るポイント以下のストロークでなければ、実質的に起動できないため、ストロークを長く設定することに限界があったという問題があった。
【０００９】
一方で、上記のように、標準推力は、作動範囲終止点に近づくほど、指数関数的に上昇する特性を有している。一般に、機械負荷の駆動においては、始動点において最大の駆動力を必要とし、動作を開始して静摩擦から動摩擦に移行すると駆動力が低下するが、図１２に示すように、作動範囲終止点に向けての標準推力の上昇があまりに大きいために、推力の多くが、負荷駆動に用いられることなく、作動範囲終止点において、衝突による振動や衝突による大きな衝撃音が騒音となるといった問題があった。
【００１０】
この問題に対して、上述の従来技術のように、プランジャとベースあるいはプランジャとケースとの間に、エアギャップスペーサやゴム、その他の緩衝材を設けて衝撃音を緩和するものが提案されているが、部材を追加することによるコストアップや取り付けによる工数の増加に加え、これらの緩衝材の経時変化による消音効果の変化等、多くの課題があった。
【００１１】
また、上記の手法とは異なり、図１１に示すように、ストロークに対する吸引力の特性を変えて、作動範囲終止点近傍の吸引力を低下させるようなソレノイドも提案されているが、このようなソレノイドでは、確かに、作動範囲終止点での衝突による大きな衝撃音を緩和できるものの、有効吸引力の発生範囲が狭く、起動付近での吸引力が低いために十分なストロークを確保できないという問題があった。また、作動範囲終止点付近での吸引力のピークがブロードの特性を有しているために、静止位置精度が悪いという問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を発生させない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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の事項を提案している。
（１）本発明は、環状のコイル（例えば、図１、図７、図８のコイル２１に相当）と、該コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極（例えば、図１、図７、図８の第１の固定磁極２２に相当）と、該コイルの軸方向終端側に対して前記第１の固定磁極とは反対側に設けられた第２の固定磁極（例えば、図１、図７、図８の第２の固定磁極２３に相当）と、前記コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極（例えば、図１、図７、図８の可動磁極２４に相当）と、を備えるソレノイドであって、前記可動磁極は、中心軸と直交する前記第１の固定磁極側の任意の面から前記可動磁極の中心部（例えば、図１、図７、図８の可動磁極の中心部２５に相当）までの距離が前記任意の面から前記可動磁極の外周部（例えば、図１、図７、図８の外周部２６に相当）の一部または全部の距離より短くなっているとともに、前記コイルに電圧を印加したときに、前記可動磁極が、前記第１の固定磁極方向に動作し、前記第１の固定磁極と前記可動磁極とが当接し、または前記可動磁極が動作終了地点に達したときに、前記任意の面から前記可動磁極の中心部までの距離を前記任意の面から前記第２の固定磁極の背向面（例えば、図１、図７、図８の第２の固定磁極の背向面２３ａ相当）までの距離よりも短くなるようにしたことを特徴とするソレノイドを提案している。  
【００１４】
この発明によれば、可動磁極は、中心軸と直交する第１の固定磁極内の任意の面から可動磁極の中心部までの距離がこの任意の面から可動磁極の外周部の一部または全部の距離より短くなっている。また、コイルに電圧を印加したときに、可動磁極が、第１の固定磁極方向に動作し、第１の固定磁極と前記可動磁極とが当接し、または可動磁極が動作終了地点に達したときに、任意の面から可動磁極の中心部までの距離を任意の面から第２の固定磁極の背向面までの距離よりも短くなるよう構成している。したがって、可動磁極の位置によって、磁束量を適切にコントロールすることにより、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００１５】
（２）本発明は、（１）のソレノイドについて、前記第１の固定磁極（例えば、図１、図８の第１の固定磁極２２に相当）は、前記可動磁極と対向していることを特徴とするソレノイドを提案している。
【００１６】
この発明によれば、第１の固定磁極が、可動磁極と対向する構成となっている。これにより、吸引力特性をより向上させることができる。
【００１７】
（３）本発明は、（１）または（２）のソレノイドについて、前記可動磁極の前記第２の固定磁極との対向面（例えば、図１、図７、図８の第２の固定磁極の対向面２３ｂ相当）から背向面（例えば、図１、図７、図８の第２の固定磁極の背向面２３ａ相当）に向けて、少なくとも１つの凸部（例えば、図３、図４に相当）を設け、前記任意の面から前記可動磁極の中心部（例えば、図１、図７、図８の可動磁極の中心部２５に相当）までの距離を前記任意の面から前記外周部（例えば、図１、図７、図８の外周部２６に相当）の一部または全部の距離より短くしたことを特徴とするソレノイドを提案している。
【００１８】
この発明によれば、可動磁極の第２の固定磁極との対向面から背向面に向けて、少なくとも１つの凸部を設け、任意の面から可動磁極の中心部までの距離を前記任意の面から可動磁極の外周部の一部または全部の距離より短くなるよう構成している。これにより、可動磁極の位置によって、磁束量を適切にコントロールすることにより、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００１９】
（４）本発明は、（１）または（２）のソレノイドについて、前記可動磁極が前記第２の固定磁極の背向面（例えば、図１、図７、図８の第２の固定磁極の背向面２３ａ相当）から少なくとも前記中心軸に沿って切欠部（例えば、図２に相当）を設け、前記任意の面から前記可動磁極の中心部（例えば、図１、図７、図８の可動磁極の中心部２５に相当）までの距離を前記任意の面から前記外周部（例えば、図１、図７、図８の外周部２６に相当）の一部または全部の距離より短くしたことを特徴とするソレノイドを提案している。
【００２０】
この発明によれば、可動磁極が第２の固定磁極の背向面から少なくとも中心軸に沿って切欠部を設け、任意の面から可動磁極の中心部までの距離を任意の面から可動磁極の外周部の一部または全部の距離より短くなるよう構成している。つまり、可動磁極が第２の固定磁極の背向面から少なくとも中心軸に沿って切欠部を設けることにより、加工性を向上させながら、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を発生させないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係るソレノイドについて、図面を用いて詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
本実施形態に係るソレノイドは、図１に示すように、環状のコイル２１と、コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極２２と、コイルの軸方向終端側に対して第１の固定磁極２２とは反対側に設けられた第２の固定磁極２３と、コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極２４とからなり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、第１の固定磁極２２と可動磁極２４とが当接したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成されている。
【００２４】
つまり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、第１の固定磁極２２と可動磁極２４とが当接したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成することにより、可動磁極２４と第２の固定磁極２２により構成される磁気回路の磁束量を適切にコントロールすることができ、十分なストロークを確保しつつ、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態におけるソレノイドでは、第１の固定磁極が、可動磁極と対向する構造になっている。これにより、吸引力特性をより向上させることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態におけるソレノイドでは、可動磁極の尾端部から中心部２５に向けて形状が、所定の径と深さを備える略円柱状の凹部として形成されている。これは、可動磁極２４と対向磁極である第２の固定磁極２３との形状を変更することにより、発生する推力を調整するためのものである。
【００２７】
また、可動磁極２４と第２の固定磁極２３との対向面２３ｂから背向面２３ａに向けて、１つまたは複数の凸部が設けられている。なお、具体的な形状は、図３のように、柱状のものでも良いし、図４のように、円柱状のものでもよい。また、図２のように、切り欠を設けたような形状のものでもよい。なお、図２のような形状の場合には、加工性に優れるという利点を併せ持つ。
【００２８】
さらに、可動磁極の先端部は、図１に示すように、テーパー状になっている。このような形状とすることにより、絶対推力よりも磁気ギャップが大きな範囲、具体的には、動作開始点からストロークの中間点までの範囲においてより大きな推力を得ることができる。
【００２９】
図５は、ストローク０ｍｍに対する可動磁極の端面から第２の固定磁極の背向面２３ａまでの距離（図中、ｏｆｆｓｅｔと示す）をパラメータとした場合のストローク中間点から作動範囲終止点までの推力の特性を示す図である。
【００３０】
図中、太線部は、ｏｆｆｓｅｔが＋１．０ｍｍの場合であり、実線「△」は、ｏｆｆｓｅｔが０ｍｍ、実線「■」は、ｏｆｆｓｅｔが−０．５ｍｍ、実線「▲」は、ｄｅｐｔｈが−１．０ｍｍ、実線「□」は、ｏｆｆｓｅｔが−１．５ｍｍ、実線「×」は、ｏｆｆｓｅｔが−２．５ｍｍの場合を示している。
【００３１】
図５の特性をみると、ｏｆｆｓｅｔを大きくしていくに従って、作動範囲終止点に至る推力の減推量が大きくなる一方で、ストローク中間点から作動範囲終止点近傍に至る推力がフラットな特性から崩れていくことが分かる。つまり、図５は、単体のパラメータを調整するだけでは、ストローク中間点から作動範囲終止点に至る任意のポイントまでの推力をフラットに維持しながら、作動範囲終止点近傍で急峻に推力を減衰させるような理想的な特性を得ることができないことを示している。
【００３２】
一方、図６は、凹部の深さ（図中、ｄｅｐｔｈと示す）とストローク１０ｍｍに対して、可動磁極の端面から第２の固定磁極の背向面２３ａまでの距離（図中、ｏｆｆｓｅｔと示す）とをパラメータとした場合のストローク中間点から作動範囲終止点までの推力の特性を示す図である。
【００３３】
図中、実線部は、全てｏｆｆｓｅｔが＋９．５ｍｍの場合であり、点線部は、全てｏｆｆｓｅｔが＋１０ｍｍの場合を示している。また、実線「−」は、ｄｅｐｔｈが−２ｍｍ、実線「□」は、ｄｅｐｔｈが−３ｍｍ、実線「■」は、ｄｅｐｔｈが−４ｍｍ、実線「△」は、ｄｅｐｔｈが−４．５ｍｍ、実線「×」は、ｄｅｐｔｈが−５ｍｍの場合を示しており、点線「×」は、ｄｅｐｔｈが−２ｍｍ、点線「▲」は、ｄｅｐｔｈが−３ｍｍ、点線「●」は、ｄｅｐｔｈが−４ｍｍ、点線「｜」は、ｄｅｐｔｈが−５ｍｍの場合を示している。
【００３４】
図６の特性を見ると、単純に、１つのパラメータにより特性の傾向が決定されるのではなく、相互のパラメータとの関係で特性が決定されることがわかる。したがって、複数のパラメータを適宜調整することにより、ストローク中間点から作動範囲終止点に至る任意のポイントまでの推力をフラットに維持しながら、作動範囲終止点近傍で急峻に推力を減衰させるような理想的な特性を作ることができる。
【００３５】
したがって、本実施形態によれば、可動磁極の中心軸と直交する第１の固定磁極側の任意の面から中心部までの距離がこの任意の面から外周部の一部または全部の距離より短くし、コイルに電圧を印加したときに、可動磁極が、第１の固定磁極方向に動作し、第１の固定磁極と前記可動磁極とが当接し、または可動磁極が動作終了地点に達したときに、前記任意の面から中心部までの距離を任意の面から第２の固定磁極の背向面までの距離よりも短くするとともに、可動磁極の形状を決定する複数のパラメータを最適化することにより、可動磁極の位置によって、磁束量を適切にコントロールして、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００３６】
＜変形例＞
本変形例に係るソレノイドは、図７に示すように、環状のコイル２１と、コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極２２と、コイルの軸方向終端側に対して第１の固定磁極２２とは反対側に設けられた第２の固定磁極２３と、コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極２４とからなり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、可動磁極２４が動作終了地点に達したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成されている。
【００３７】
つまり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、可動磁極２４が動作終了地点に達したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成することにより、可動磁極２４と第２の固定磁極２３により構成される磁気回路の磁束量を適切にコントロールすることができ、十分なストロークを確保しつつ、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００３８】
また、本変形例におけるソレノイドでは、可動磁極の尾端部から中心部２５に向けて形状が、所定の径と深さを備える略円柱状の凹部として形成されている。これは、可動磁極２４と対向磁極である第２の固定磁極２３との形状を変更することにより、発生する推力を調整するためのものである。
【００３９】
また、可動磁極２４の第２の固定磁極２３との対向面２３ｂから背向面２３ａに向けて、１つまたは複数の凸部が設けられている。なお、具体的な形状は、図３のように、柱状のものでも良いし、図４のように、円柱状のものでもよい。また、図２のように、切り欠を設けたような形状のものでもよい。なお、図２のような形状の場合には、加工性に優れるという利点を併せ持つ。
【００４０】
さらに、可動磁極の先端部は、図７に示すように、テーパー状になっている。このような形状とすることにより、絶対推力よりも磁気ギャップが大きな範囲、具体的には、動作開始点からストロークの中間点までの範囲においてより大きな推力を得ることができる。
【００４１】
したがって、本変形例においても、第１の実施形態と同様に、可動磁極２４と第２の固定磁極２３により構成される磁気回路の磁束量を適切にコントロールすることができ、十分なストロークを確保しつつ、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
本実施形態に係るソレノイドは、図８に示すように、環状のコイル２１と、コイルの軸方向終端側に設けられた第１の固定磁極２２と、コイルの軸方向終端側に対して第１の固定磁極２２とは反対側に設けられた第２の固定磁極２３と、コイルの軸方向に直線状に可動する可動磁極２４とからなり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、第１の固定磁極２２と可動磁極２４とが当接したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成されている。
【００４３】
つまり、可動磁極２４が、可動磁極２４の中心軸と直交する第１の固定磁極２２側の任意の面から中心部２５までの距離が任意の面から外周部２６の一部の距離より短くなっており、コイル２１に電圧を印加したときに、可動磁極２４が、第１の固定磁極２２方向に動作し、第１の固定磁極２２と可動磁極２４とが当接したときに、任意の面から中心部２５までの距離を任意の面から第２の固定磁極２３の背向面２３ａまでの距離よりも短くなるよう構成することにより、可動磁極２４と第２の固定磁極２２により構成される磁気回路の磁束量を適切にコントロールすることができ、十分なストロークを確保しつつ、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態におけるソレノイドでは、第１の固定磁極が、可動磁極と対向する構造になっている。これにより、吸引力特性をより向上させることができる。
【００４５】
さらに、本実施形態におけるソレノイドでは、可動磁極の尾端部から中心部２５に向けて形状が、所定の径と深さを備える略円錐状の凹部として形成されている。これは、可動磁極２４と対向磁極である第２の固定磁極２３との形状を変更することにより、発生する推力を調整するためのものである。
【００４６】
また、可動磁極２４の第２の固定磁極２３との対向面２３ｂから背向面２３ａに向けて、１つまたは複数の凸部が設けられている。なお、具体的な形状は、図３のように、柱状のものでも良いし、図４のように、円柱状のものでもよい。また、図２のように、切り欠を設けたような形状のものでもよい。なお、図２のような形状の場合には、加工性に優れるという利点を併せ持つ。
【００４７】
さらに、可動磁極の先端部は、図８に示すように、テーパー状になっている。このような形状とすることにより、絶対推力よりも磁気ギャップが大きな範囲、具体的には、動作開始点からストロークの中間点までの範囲においてより大きな推力を得ることができる。
【００４８】
図９は、略円錐状の凹部を形成するテーパー部の角度（図中、Ａｎｇｌｅ）を変化させた場合のストローク中間点から作動範囲終止点までの推力の特性を示す図である。なお、テーパー部の角度以外のパラメータは固定された状態である。
【００４９】
図中、実線「△」はテーパー角４５度の場合、実線「○」はテーパー角２２度の場合、実線「□」はテーパー角１７度の場合を示している。この図によれば、テーパー角が小さいほど作動範囲終止点に至る推力の減推量が大きくなる一方で、ストローク中間点から作動範囲終止点近傍に至る推力がフラットな特性から崩れていくことが分かる。本実施形態における場合も、第１の実施形態と同様に理想的な特性を得るためには、複数のパラメータを最適化することが必要である。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、可動磁極の中心軸と直交する第１の固定磁極内の任意の面から中心部までの距離がこの任意の面から外周部の一部または全部の距離より短くし、コイルに電圧を印加したときに、可動磁極が、第１の固定磁極方向に動作し、第１の固定磁極と前記可動磁極とが当接し、または可動磁極が動作終了地点に達したときに、前記任意の面から中心部までの距離を任意の面から第２の固定磁極の背向面までの距離よりも短くするとともに、可動磁極の形状を決定する複数のパラメータを最適化することにより、可動磁極に位置によって、磁束量を適切にコントロールして、十分なストロークを確保できるとともに、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができる。
【００５１】
図１０は、上記において説明したすべての実施形態に共通するパラメータを最適化した場合のストローク対推力および駆動力の特性を示している。この図によれば、始動位置において、負荷線を十分上回る駆動力を得るとともに、作動範囲終止点近傍までほぼフラットな特性を有し、作動範囲終止点近傍から作動範囲終止点にかけて推力、駆動力が急速に減衰している。このため、十分なストロークを維持しながら、作動範囲終止点において大きな振動や衝撃音を防止することができるソレノイドを構成することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態における可動磁極の尾端部から中心部に向けて、所定の径と深さを備えて形成される略円柱状あるいは略円錐状の凹部は、異なる径の円柱あるいは円錐によって段部が形成されるような形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施形態に係るソレノイドの断面図である。
【図２】ソレノイド端部の形状を示す図である。
【図３】ソレノイド端部の形状を示す図である。
【図４】ソレノイド端部の形状を示す図である。
【図５】特定のパラメータを変化させたときの推力特性の一例を示す図である。
【図６】第１の実施形態における推力特性を示す図である。
【図７】変形例に係る断面図である。
【図８】第２の実施形態に係るソレノイドの断面図である。
【図９】第２の実施形態における推力特性を示す図である。
【図１０】本発明の推力、駆動力特性を示す図である。
【図１１】従来例の吸引力特性を示す図である。
【図１２】従来例における標準推力と負荷線との関係を示す図である。
【図１３】従来の平坦型ソレノイドの断面図である。
【図１４】従来の円錐型ソレノイドの断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・コイル、２・・・シャフト、３・・・プランジャ（可動部）、５・・・ケース、６・・・軸受け、７・・・エアギャップスペーサ、８・・・ボビン、９・・・ベース（固定部）、２１・・・コイル、２２・・・第１の固定磁極、２３・・・第２の固定磁極、２３ａ・・・第２の固定磁極の背向面、２３ｂ・・・第２の固定磁極の対向面、２４・・・可動磁極、２５・・・可動磁極の中心部、２６・・・外周部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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