(57)【要約】【課題】磁気回路における磁束の漏洩を抑制することにより、前記磁気回路の磁気効率を向上させる。【解決手段】電磁アクチュエータ１０は、第１及び第２ハウジング１２、１４の内部にそれぞれソレノイド部１８を構成する第１ソレノイド１８ａと第２ソレノイド１８ｂとを有し、前記第１ハウジング１２と第２ハウジング１４との間には非磁性材料からなる分離ホルダ２２が配設される。そして、第１ソレノイド１８ａの第１コイル２４が励磁されることにより、第１プランジャ２６が軸線方向に沿って変位すると共に、該第１プランジャ２６に挿通されたシャフト３２を介して第２プランジャ３０が共に変位する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組のソレノイド部を有し、前記ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
第１ハウジングと、該第１ハウジングの内部に配設される第１コイルと、該第１コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアとを有する第１ソレノイドと、
前記第１ハウジングと同軸上に配設される第２ハウジングと、該第２ハウジングの内部に配設される第２コイルと、該第２コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアとを有する第２ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと第２ソレノイドとの間に配設され、非磁性材料からなる分離部と、
を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、移動子を変位させることが可能な電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動鉄心を固定鉄心に吸引することにより、前記可動鉄心に連結されたシャフトを軸線方向に沿って変位させる電磁アクチュエータが知られている。
【０００３】
このような電磁アクチュエータは、例えば、図４に示されるように、その一端部に第１固定磁極１が設けられ、スリーブ２を介して前記第１固定磁極１の外周側に第１プランジャ３が変位自在に配設されると共に、前記第１プランジャ３の外周側には第１コイル４ａが設けられている。また、第１コイル４ａ及び第１プランジャ３の下方には、第２固定磁極５が設けられると共に、前記第２固定磁極５の内部に第２プランジャ６が変位自在に設けられている。なお、電磁アクチュエータの他端部には、第３固定磁極７が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、第１コイル４ａを励磁することにより、該第１コイル４ａ、第１プランジャ３、第１固定磁極１及び第２固定磁極５を巡る磁気回路８が発生し、第１及び第２プランジャ３、６が第３固定磁極７側へと吸引され、それに加えて第２コイル４ｂを励磁した場合には、前記磁気回路８に加えて前記第２コイル４ｂ、第２プランジャ６、第２固定磁極５及び第３固定磁極７を巡る磁気回路９が新たに発生する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に係る従来技術においては、第１及び第２コイル４ａ、４ｂの励磁作用下に第１及び第２プランジャ３、６を共に変位させる場合に、前記第１プランジャ３を付勢する磁気回路８と、第２プランジャ６を付勢する磁気回路９とがそれぞれ第２固定磁極５を巡る構成となっている。そのため、２つの磁気回路８、９の磁束がそれぞれ互いの磁気回路９、８側に漏洩してしまい、磁気効率が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、一組のソレノイド部で生じる磁気回路の磁束の漏洩を抑制することにより、該磁気回路の磁気効率を向上させることが可能な電磁アクチュエータ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】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、一組のソレノイド部を有し、前記ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
第１ハウジングと、該第１ハウジングの内部に配設される第１コイルと、該第１コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアとを有する第１ソレノイドと、
前記第１ハウジングと同軸上に配設される第２ハウジングと、該第２ハウジングの内部に配設される第２コイルと、該第２コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアとを有する第２ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと第２ソレノイドとの間に配設され、非磁性材料からなる分離部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１ソレノイド及び第２ソレノイドからソレノイド部が構成される電磁アクチュエータにおいて、前記第１ソレノイドと第２ソレノイドとの間に非磁性材料からなる分離部を設けている。従って、第１ソレノイドにおける第１コイルの通電作用下に発生する磁気回路の磁束が、前記分離部によって第２ソレノイド側に漏洩することが抑制され、同様に、前記第２ソレノイドを構成する第２コイルの通電作用下に発生する磁気回路の磁束が、前記第１ソレノイド側に漏洩することが抑制される。その結果、第１及び第２ソレノイドでそれぞれ発生する磁気回路の磁気効率を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１１】
すなわち、ソレノイド部を構成する第１ソレノイドと第２ソレノイドとの間に非磁性材料からなる分離部を設けることにより、その通電作用下に前記第１ソレノイドで発生する磁気回路の磁束が、前記第２ソレノイド側に漏洩することが抑制され、且つ、前記第２ソレノイドで発生する磁気回路の磁束が、前記第１ソレノイド側に漏洩することが抑制されるため、前記第１及び第２ソレノイドにおける磁気回路の磁気効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る電磁アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータを示す。
【００１４】
この電磁アクチュエータ１０は、図１〜図３に示されるように、第１及び第２ハウジング１２、１４からなるケーシング１６と、前記第１及び第２ハウジング１２、１４の内部にそれぞれ配設されるソレノイド部１８と、前記ケーシング１６の開口端を閉塞するエンドカバー２０と、前記第１ハウジング１２と第２ハウジング１４との間に配設される分離ホルダ（分離部）２２とを含む。
【００１５】
この第１及び第２ハウジング１２、１４は、断面略Ｕ字状の有底筒状に形成され、その軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってそれぞれ所定長さを有する。
【００１６】
第１ハウジング１２は、同一直径からなる筒状に形成され、その内部にはソレノイド部１８を構成する第１コイル２４が配設されると共に、その一端部に軸線と略直交して半径内方向に延在した底部１２ａを備える。なお、第１ハウジング１２は、前記底部１２ａが第２ハウジング１４側（矢印Ａ方向）となるように配設される。
【００１７】
また、底部１２ａの中央部には、ソレノイド部１８を構成する第１プランジャ（第１可動コア）２６が挿通される第１孔部２８が形成される。
【００１８】
一方、第１ハウジング１２の他端部は、第２ハウジング１４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって開口し、円盤状のエンドカバー２０によって閉塞される。このエンドカバー２０の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部１８のシャフト３２が挿通される挿通孔３４が形成されている。
【００１９】
第２ハウジング１４は、同一直径からなる筒状に形成され、その内部にはソレノイド部１８を構成する第２コイル３６が配設されると共に、その一端部には軸線と略直交して半径内方向に延在した底部１４ａを有する。この底部１４ａの中央部には、ソレノイド部１８の固定コア５２の一部が挿通される第２孔部４０が形成される。
【００２０】
一方、第２ハウジング１４の他端部は、第１ハウジング１２側（矢印Ｂ方向）に向かって開口している。
【００２１】
ソレノイド部１８は、第１ハウジング１２の内部に設けられ、その外周面に第１コイル２４が巻回された合成樹脂製の第１ボビン４２と、該第１ボビン４２の外側を囲繞する合成樹脂製の第１カバー４４と、前記第１ボビン４２の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる第１プランジャ２６とを有する第１ソレノイド１８ａと、第２ハウジング１４の内部に設けられ、その外周面に第２コイル３６が巻回された合成樹脂製の第２ボビン４６と、該第２ボビン４６の外側を囲繞する合成樹脂製の第２カバー４８と、前記第２ボビン４６の内部を軸線方向に沿って変位自在に設けられる第２プランジャ（第２可動コア）３０とを有する第２ソレノイド１８ｂと、該第２ハウジング１４の底部１４ａにキャップナット５０を介して連結される固定コア５２と、前記第１及び第２ボビン４２、４６の内周側に配設されて前記第１及び第２プランジャ２６、３０を変位自在にガイドするガイド体５４と、前記第１プランジャ２６の内部に挿通されると共に、第２プランジャ３０に連結されるシャフト３２とから構成される。
【００２２】
第１及び第２ボビン４２、４６は、その両端部に半径外方向へと拡径した第１拡径部５６ａ、５６ｂ及び第２拡径部５８ａ、５８ｂがそれぞれ形成されており、第１拡径部５６ａ、５６ｂ及び第２拡径部５８ａ、５８ｂは、第１及び第２カバー４４、４８の張出部６０ａ、６０ｂに覆われている。
【００２３】
また、第１及び第２ボビン４２、４６の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔６４ａ、６４ｂがそれぞれ形成される。そして、第１ボビン４２における貫通孔６４ａには、円筒状に形成されたガイド体５４が配設され、第２ボビン４６における貫通孔６４ｂには、前記ガイド体５４の一部と該ガイド体５４の端部に接続された固定コア５２が配設される。
【００２４】
第１及び第２カバー４４、４８の張出部６０ａ、６０ｂには、第１及び第２ハウジング１２、１４の底部１２ａ、１４ａに臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材６６がそれぞれ装着され、該弾性部材６６が前記底部１２ａ、１４ａに当接される。
【００２５】
また、前記張出部６０ａ、６０ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材６８がそれぞれ装着され、ガイド体５４の外周面に当接される。
【００２６】
これにより、第１ボビン４２は、第１ハウジング１２の底部１２ａと、後述するガイド体５４の拡径部７２との間に弾性挟持され、第２ボビン４６は、第２ハウジング１４の底部１４ａと、後述するリング状の第２ホルダ１０４との間に弾性挟持されるので、第１及び第２ボビン４２、４６の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めをすることが可能となる。
【００２７】
ガイド体５４は、略一定直径からなり、その内部に第１及び第２プランジャ２６、３０が挿通される円筒状のガイド部７０と、該ガイド部７０の端部に形成され、半径外方向に拡径した拡径部７２とを有する。このガイド体５４は、ガイド部７０が第２ハウジング１４側（矢印Ａ方向）、拡径部７２が第１ハウジング１２側（矢印Ｂ方向）となるように配置され、前記ガイド部７０の端部が、固定コア５２に対して固着されている。また、拡径部７２は、第１カバー４４の外周径と略同等に形成され、該第１カバー４４の端部とエンドカバー２０との間となるように配置されている。
【００２８】
第１プランジャ２６は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第１コイル２４に臨むガイド体５４の内部に変位自在に設けられている。この第１プランジャ２６は、軸線方向に沿って延在し、後述するシャフト３２が挿通されるシャフト孔７４を有する本体部７６と、エンドカバー２０側（矢印Ｂ方向）となる前記本体部７６の端部に拡径して形成されたフランジ部７８とを含む。シャフト孔７４は、本体部７６の内部を軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。
【００２９】
また、フランジ部７８は、ガイド体５４の拡径部７２とエンドカバー２０との間となるように配置され、前記フランジ部７８と拡径部７２との間には、ガイド溝を介して第１リターンスプリング８２が介装される。第１リターンスプリング８２は、フランジ部７８を介して第１プランジャ２６が固定コア５２から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。
【００３０】
第２プランジャ３０は、磁性金属製材料から形成され、第２コイル３６に臨むガイド体５４の内部に変位自在に設けられている。この第２プランジャ３０は、第１プランジャ２６に臨む一端部にねじ穴８４が形成され、該第１プランジャ２６に挿通されたシャフト３２のねじ部８６が螺合される。これにより、第２プランジャ３０とシャフト３２とが同軸上となるように連結される。また、第２プランジャ３０の他端部は、固定コア５２に臨むように配置され、該固定コア５２側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径したテーパ部８８が形成される。テーパ部８８は、先細状に形成され、その端部には固定コア５２との間に第２リターンスプリング９０が介装される。
【００３１】
また、第２プランジャ３０は、第１プランジャ２６と略同一直径で形成され、該第１プランジャ２６と共にガイド体５４のガイド部７０に沿って変位自在に案内される。
【００３２】
固定コア５２は、磁性金属製材料からなる円柱状に形成され、その一端部には、略中央部にねじ部９２が突出して形成され、他端部には、第２プランジャ３０のテーパ部８８に対応してテーパ状に窪んだ凹部９４が形成される。
【００３３】
凹部９４は、第２プランジャ３０側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するように形成され、該第２プランジャ３０の端部との間に介装された第２リターンスプリング９０は、前記該第２プランジャ３０を前記固定コア５２から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。
【００３４】
また、固定コア５２の外周径は、該固定コア５２の他端部側が若干だけ縮径して形成され、その半径内方向に窪んだ縮径部９６には、ガイド体５４のガイド部７０が装着されて固着される。すなわち、ガイド体５４の一端部は、固着された固定コア５２によって閉塞されることとなる。これにより、ガイド体５４の固着された固定コア５２の外周面が、第２ボビン４６の内周面に対して当接して保持される。
【００３５】
そして、固定コア５２は、そのねじ部９２を第２ハウジング１４の第２孔部４０に挿通させ、前記第２ハウジング１４の外部から前記ねじ部９２に対してワッシャ９８を挿通させた後、キャップナット５０を螺合させることにより前記第２ハウジング１４の底部１４ａに対して固定される。
【００３６】
シャフト３２は、非磁性材料から形成され、第１プランジャ２６のシャフト孔７４に挿通されると共に、第２プランジャ３０側（矢印Ａ方向）となる一端部に形成されたねじ部８６を介して該第２プランジャ３０に連結される。また、シャフト３２の一端部側には、ねじ部８６の近傍に半径外方向に拡径した鍔部１００を備え、前記鍔部１００の直径が前記第１及び第２プランジャ２６、３０の外周径と略同等に形成されると共に、該鍔部１００が前記第１プランジャ２６と第２プランジャ３０との間に配置される。
【００３７】
一方、シャフト３２の他端部は、エンドカバー２０の挿通孔３４に挿通され、該エンドカバー２０の端面から外部に突出している。
【００３８】
分離ホルダ２２は、非磁性材料から所定厚さを有する円盤状に形成され、前記第１ハウジング１２と第２ハウジング１４との間に配設される。分離ホルダ２２の内周面は、ガイド体５４のガイド部７０に当接し、前記第１及び第２ハウジング１２、１４と同軸上に配置される。
【００３９】
また、第１ハウジング１２の他端部には、外径が第１ハウジング１２の内径と略同一となるリング状の第１ホルダ１０２が前記第１ハウジング１２と同軸で嵌挿され、同様に、第２ハウジング１４の他端部には、外径が第２ハウジング１４の内径と略同一となるリング状の第２ホルダ１０４が前記第２ハウジング１４と同軸で嵌挿されている。この際、第１ホルダ１０２は、ガイド体５４の拡径部７２とエンドカバー２０との間に配置され、その一側端面が拡径部７２の端面に隣接されて例えば、固着される。また、第２ホルダ１０４は、第２カバー４８の張出部６０ｂと分離ホルダ２２との間に挟持される。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４１】
なお、ソレノイド部１８を構成する第１及び第２コイル２４、３６が共に通電されていないオフ状態では、図１に示されるように、第１及び第２リターンスプリング８２、９０の弾発力によって第１及び第２プランジャ２６、３０が固定コア５２から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢された状態（シャフト３２の先端位置は第１の位置となる）にある。
【００４２】
先ず、図示しない電源を付勢して第１コイル２４に通電することによりソレノイド部１８を構成する第１ソレノイド１８ａが励磁されてオン状態となり、図２に示されるような第１磁気回路Ｃが発生する。この第１磁気回路Ｃは、第１ハウジング１２、第１ホルダ１０２、第１プランジャ２６を順次経由して前記第１ハウジング１２に復帰する磁束を有する。
【００４３】
そして、この第１磁気回路Ｃによって発生する電磁力により、第１プランジャ２６は、第１リターンスプリング８２の弾発力に抗して固定コア５２側（矢印Ａ方向）に向かって吸引される。これにより、第１プランジャ２６の変位作用下にシャフト３２の鍔部１００が固定コア５２側（矢印Ａ方向）に向かって押圧され、且つ、該鍔部１００と共に第２プランジャ３０が第２リターンスプリング９０の弾発力に抗して固定コア５２側（矢印Ａ方向）へと変位する。この際、第１及び第２プランジャ２６、３０は、その外周側に配設されたガイド体５４のガイド部７０に沿って一直線上に変位するように案内される。
【００４４】
この第１プランジャ２６は、該第１プランジャ２６のフランジ部７８がガイド体５４の拡径部７２に当接する位置まで変位して停止（シャフト３２の先端位置は第２の位置となる）する（図２参照）。
【００４５】
さらに、第１ソレノイド１８ａの第１コイル２４に加え、第２ソレノイド１８ｂの第２コイル３６に対して通電することにより、図３に示されるように、第２ハウジング１４、第２ホルダ１０４、第２プランジャ３０及び固定コア５２を順次経由して前記第２ハウジング１４へと復帰する磁束を有した第２磁気回路Ｄが新たに発生する。
【００４６】
これにより、第２プランジャ３０は、固定コア５２との間に生じる吸引力によって吸引され、そのテーパ部８８が固定コア５２の凹部９４に向かって変位して該凹部９４の内壁面に当接することにより停止する（図３参照）。この場合、第１プランジャ２６は、そのフランジ部７８がガイド体５４の拡径部７２に当接して前記固定コア５２側への変位が規制されているため、シャフト３２と共に第２プランジャ３０のみが前記固定コア５２側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。
【００４７】
すなわち、シャフト３２の鍔部１００が、第１プランジャ２６の端面から離間し、該鍔部１００と前記第１プランジャ２６の端面との間にクリアランスが形成された状態（シャフト３２の先端位置は第３の位置となる）となる。
【００４８】
次に、第２コイル３６に対する電流の供給を停止すると、第２磁気回路Ｄによる固定コア５２側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢し、第２リターンスプリング９０の弾発力によって第２プランジャ３０が固定コア５２から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。その結果、第２プランジャ３０は、シャフト３２と共に第１プランジャ２６側（矢印Ｂ方向）に向かって変位し、前記シャフト３２の鍔部１００が前記第１プランジャ２６の端面に当接して停止（シャフト３２の先端位置は第２の位置となる）する。この場合、第１コイル２４の励磁作用下に第１プランジャ２６は固定コア５２側（矢印Ａ方向）に向かって付勢されているため、前記第１プランジャ２６がエンドカバー２０側へと変位することはない。
【００４９】
さらに、第１コイル２４に対する電流の供給を停止すると、第１磁気回路Ｃによる第１プランジャ２６の固定コア５２側への吸引力も滅勢され、第１リターンスプリング８２の弾発力によって前記第１プランジャ２６がエンドカバー２０側（矢印Ｂ方向）に向かってさらに変位する。これにより、第１プランジャ２６のフランジ部７８がエンドカバー２０に当接して停止（シャフト３２の先端位置は第１の位置となる）する。
【００５０】
上述したように、シャフト３２の先端位置が３つの位置を得ることが可能となる。これにより、シャフト３２の作動ストロークをロングストロークとすることができると共に、例えば、前記シャフト３２の先端で流量制御する場合、２段階に流量制御することが可能となり、多流量の制御あるいは所定流量を高精度に制御することが可能となる。
【００５１】
ここで、本実施の形態では、特に第１ソレノイド１８ａが設けられる第１ハウジング１２と、第２ソレノイド１８ｂが設けられる第２ハウジング１４との間に、非磁性材料からなる分離ホルダ２２が介在しているため、前記第１ソレノイド１８ａで発生した第１磁気回路Ｃの磁束が、前記第２ソレノイド１８ｂ側（矢印Ａ方向）に漏洩することが防止され、同様に、前記第２ソレノイド１８ｂで発生した第２磁気回路Ｄの磁束が、前記第１ソレノイド１８ａ側（矢印Ｂ方向）に漏洩することが防止される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態では、ソレノイド部１８を構成する第１ソレノイド１８ａ及び第２ソレノイド１８ｂを、非磁性材料からなる分離ホルダ２２によって磁気的に互いに分離させることにより、前記第１及び第２ソレノイド１８ａ、１８ｂで発生する第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄの磁束が、前記分離ホルダ２２によって該第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄ側に互いに漏洩することが防止される。そのため、第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄにおける磁気効率をそれぞれ高めることができる。
【００５３】
なお、本発明に係る電磁アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す全体縦断面図である。
【図２】図１の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルが励磁されて第１及び第２プランジャが固定コア側に向かって変位した状態を示す縦断面図である。
【図３】図２の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルに加えて第２コイルが励磁されて第１及び第２プランジャが固定コア側に向かってさらに変位した状態を示す縦断面図である。
【図４】従来技術に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…電磁アクチュエータ            １２…第１ハウジング
１４…第２ハウジング                １６…ケーシング
１８…ソレノイド部                  １８ａ…第１ソレノイド
１８ｂ…第２ソレノイド              ２０…エンドカバー
２２…分離ホルダ                    ２４…第１コイル
２６…第１プランジャ                ３０…第２プランジャ
３２…シャフト                      ３６…第２コイル
４２…第１ボビン                    ４４…第１カバー
４６…第２ボビン                    ４８…第２カバー
５２…固定コア                      ５４…ガイド体
７０…ガイド部                      ７２…拡径部
７４…シャフト孔                    ７６…本体部
７８…フランジ部                    ８２…第１リターンスプリング
８８…テーパ部                      ９０…第２リターンスプリング
９４…凹部                          １０２…第１ホルダ
１０４…第２ホルダ
【図１】
2008306123.tif 000003
【図２】
2008306123.tif 000004
【図３】
2008306123.tif 000005
【図４】
2008306123.tif 000006