(57)【要約】【課題】  ヨーク部とコア部を一体的に形成したステータを備えた電磁駆動装置において、ステータの加工の手間を軽減する。【解決手段】  電磁駆動装置のプランジャ１３を軸線方向に摺動自在に案内支持する円筒状のステータ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、互いに同軸的に軸線方向に整列されたヨーク部２１及びコア部２２とこの両者の間に設けられた磁気遮断部Ｍよりなり、磁気遮断部はヨーク部とコア部の間となるステータの外周に円周方向に沿って形成されて複数箇所においてステータの内周面２０ａに開口された窓穴２５を有する穴抜き溝２３よりなり、各窓穴の間にはヨーク部とコア部を一体的に連結する複数のブリッジ２４，２４Ａ，２４Ｂが形成されている。穴抜き溝の両内側面の少なくとも何れか一方には、ステータの外周面に近づくにつれて穴抜き溝の幅が広くなるような傾斜面２６，２６Ａ，２６Ｂを形成してもよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面によりプランジャを軸線方向に摺動自在に案内支持する円筒状のステータと、このステータを磁化する電磁コイルを備えてなり、前記ステータは互いに同軸的に軸線方向に整列されたヨーク部及びコア部とこの両者の間に設けられた磁気遮断部よりなる電磁駆動装置において、前記ヨーク部及びコア部は互いに一体的に形成し、前記磁気遮断部は前記ヨーク部とコア部の間となる前記ステータの外周に円周方向に沿って形成されて複数箇所において同ステータの内周面に開口された円周方向に細長い窓穴を有する穴抜き溝よりなり、前記各窓穴の間に前記ヨーク部とコア部を一体的に連結する複数のブリッジを形成したことを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁駆動装置において、前記穴抜き溝は前記ステータの外周に円周方向に整列して形成されて中央部に前記窓穴を有する複数の部分溝よりなり、前記各ブリッジは前記各部分溝の間に形成されたことを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電磁駆動装置において、前記穴抜き溝の軸線方向において互いに対向する両内側面の少なくとも何れか一方には、前記ステータの外周面に近づくにつれて前記穴抜き溝の幅が広くなるような傾斜面を形成したことを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁駆動装置において、前記傾斜面は前記ステータと同軸的に形成された略円錐面状としたことを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電磁駆動装置において、前記傾斜面は略平面状としたことを特徴とする電磁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁などに使用する電磁駆動装置、特にヨーク部とコア部を一体的に形成したステータを備えた電磁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁弁などに使用する電磁駆動装置においては、電磁コイルにより磁化される円筒状のステータによりプランジャを軸線方向に摺動自在に案内支持している。このステータは、磁気遮断部となるエアギャップを間において軸線方向に同軸的に整列されたヨーク部及びコア部よりなるものであり、通常はステンレス等の非磁性体のパイプの両端に磁性体よりなるヨーク部とコア部を圧入固定したものとしている。しかしこの構造のものでは、ヨーク部とコア部は非磁性体のパイプを介して結合されているので同心度が必ずしも充分ではなく、このため摺動摩擦が増大して作動特性にヒステリシスが生じ、また部品点数及び加工箇所が多いので、製造コストが増大するという各問題がある。
【０００３】
このような各問題を解決する手段として、可動子（プランジャ）を往復移動自在に収容する収容部（ヨーク部）と吸引部（コア部）を一体に形成し、可動子と吸引部の間に形成した環状部位に径方向に貫通する貫通孔を設け、磁路面積を減少させて磁気抵抗を高めるようにしたものがある（特許文献１）。この技術によれば、可動子と吸引部が一体であるので同心度が高く、従ってヒステリシスが減少して作動特性が向上し、また部品点数が少なくなるので製造コストを低下させることができる。
【特許文献１】特開２００１−２６３５２１号公報（段落〔００１７〕、〔００１８〕、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、ステータに環状部位を形成して径方向に貫通する貫通孔を設けているが、環状部位の加工は旋削であるのに対し、貫通孔の加工はレーザ加工、孔あけ加工、プレス加工、ウォータジェット加工などであり、互いに別の加工機を必要とする。従って加工の途中で段取り替えを行う必要であるので、加工の手間が増大するという問題がある。本発明は、一体的に形成されたステータに磁気遮断部を形成するための加工を一つの加工機で行えるような構造にして、このような加工の手間を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、本発明による電磁駆動装置は、内周面によりプランジャを軸線方向に摺動自在に案内支持する円筒状のステータと、このステータを磁化する電磁コイルを備えてなり、ステータは互いに同軸的に軸線方向に整列されたヨーク部及びコア部とこの両者の間に設けられた磁気遮断部よりなる電磁駆動装置において、ヨーク部及びコア部は互いに一体的に形成し、磁気遮断部はヨーク部とコア部の間となるステータの外周に円周方向に沿って形成されて複数箇所において同ステータの内周面に開口された円周方向に細長い窓穴を有する穴抜き溝よりなり、各窓穴の間にヨーク部とコア部を一体的に連結する複数のブリッジを形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、請求項２に示すように、穴抜き溝はステータの外周に円周方向に整列されて形成されて中央部に窓穴を有する複数の部分溝よりなるものとし、各ブリッジは各部分溝の間に形成することが好ましい。
【０００７】
請求項１及び請求項２に記載の発明は、請求項３に示すように、穴抜き溝の軸線方向において互いに対向する両内側面の少なくとも何れか一方には、ステータの外周面に近づくにつれて穴抜き溝の幅が広くなるような傾斜面を形成することが好ましい。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項４に示すように、傾斜面はステータと同軸的に形成された略円錐面状とすることが好ましい。
【０００９】
また請求項３に記載の発明は、請求項５に示すように、傾斜面は略平面状としてよい。
【発明の効果】
【００１０】
上述した請求項１の発明の電磁駆動装置によれば、ステータのヨーク部及びコア部は、円周方向に細長い複数の窓穴を有する穴抜き溝よりなる磁気遮断部により磁気的に遮断されるとともに、各窓穴の間に形成されてヨーク部とコア部を一体連結しているブリッジの断面積は、強度上はステータの断面積に比して充分小さくできるので、完全なエアギャップを磁気遮断部とした従来技術に比して実質的に差のない磁気特性が得られとともにヨーク部とコア部の同心度が高くなる。従ってプランジャが摺動する際のヒステリシスが減少して作動特性が向上し、また部品点数が少なくなるので製造コストを低下させることができる。さらに、ステータの外周に円周方向に沿って形成されて複数箇所においてステータの内周面に開口される穴抜き溝は一つの加工機により形成することができ、加工の段取り替えが不要となるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。
【００１１】
穴抜き溝はステータの外周に円周方向に整列して形成されて中央部に窓穴を有する複数の部分溝よりなるものとし、各ブリッジは各部分溝の間に形成した請求項２の発明によれば、各部分溝を形成すると同時に各ブリッジを形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。
【００１２】
穴抜き溝の両内側面の少なくとも何れか一方には、ステータの外周面に近づくにつれて穴抜き溝の幅が広くなるような傾斜面を形成した請求項３の発明によれば、ステータの磁束密度を調整して電磁駆動装置の特性をチューニングすることができる。
【００１３】
傾斜面をステータと同軸的に形成された略円錐面状とした請求項４の発明によれば、傾斜面によるステータの断面積の変化が大きくなるので、電磁駆動装置の特性のチューニングの範囲を大きくすることができる。
【００１４】
また、傾斜面を略平面状とした請求項５の発明によれば、傾斜面の加工が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態による電磁駆動装置を備えた電磁弁の全体構造を示す縦断面図である。この電磁弁は、互いに同軸的に設けられた電磁駆動部（電磁駆動装置）１０および弁部３０により構成されている。
【００１６】
図１に示すように、電磁駆動部１０は、筒状のステータ２０と、このステータ２０の外周に巻回されてこれを励磁する電磁コイル１２と、ステータ２０の内周面２０ａに軸線方向摺動自在に案内支持されたプランジャ１３と、ステータ２０と電磁コイル１２を覆うカバー１１よりなるものである。
【００１７】
ステータ２０は、図１〜図３に示すように、ヨーク部２１と、コア部２２と、この両者の間に設けられて磁気遮断部Ｍを形成する穴抜き溝２３（詳細は後述）よりなるもので全体が磁性体により一体形成され、この第１の実施形態ではコア部２２側となる端部にフランジ部２０ｂが形成されている。プランジャ１３も磁性体よりなるもので、その外周面及びこれを摺動自在に案内支持するステータ２０の内周面２０ａの何れか一方または両方には、コーティングによる非磁性の薄膜（例えば２０〜５０μｍのニッケル−燐メッキ、テフロン（登録商標）樹脂系の塗装など）を形成して、磁性体同士が直接接触して摺動が妨げられることを防止している。なお図１に示すステータ２０の内周面２０ａの径は、コア部２２側の方がヨーク部２１側よりも大としてあるが、これは同一径としても差し支えない。カバー１１は磁性体よりなる有底円筒状で、その底部はヨーク部２１の端部の外周に嵌合され、開口側はフランジ部２０ｂとこれに接合された弁部３０のフランジ部３１ｂ（後述）の外周部にかしめられて、ステータ２０の両端部を磁気的に接続するとともに、電磁駆動部１０と弁部３０を連結している。
【００１８】
弁部３０は、図１に示すように、弁スリーブ３１と、この弁スリーブ３１に同軸的に形成した弁孔３１ａに摺動自在に嵌合支持されたスプール３２よりなるもので、弁スリーブ３１はその一端部に形成されたフランジ部３１ｂがステータ２０のフランジ部２０ｂの外端面に当接され、カバー１４の開放側端部によりかしめられてステータ３０と同軸的に結合固定されている。スプール３２は、弁スリーブ３１の後端にねじ込まれた栓部材３３との間に介装したスプリング３４により電磁駆動部１０側に向けて付勢され、スプール３２の先端より突出する軸部３２ａの先端はプランジャ１３の一端面に当接されている。これにより図示の不作動状態では、プランジャ１３は他端面がカバー１１の内底面に当接する後退位置となっている。電磁コイル１２に通電すれば通電量に応じてステータ２０が磁化されてプランジャ１３はスプリング３４に抗して弁部３０側に向かって吸引され、スプール３２をストロークさせて弁部３０を作動させる。
【００１９】
電磁駆動部１０のステータ２０は、図１〜図３に示すように、磁性体よりなる円筒状のステータ２０の素材を、軸線方向中間部に円周方向に沿って形成された穴抜き溝２３により、ヨーク部２１とコア部２２に分離したものである。この穴抜き溝２３は次のようにして形成したものである。すなわち図２及び図３に示すように、穴抜き溝２３の幅と同じ厚さのフライスカッタＴ１をステータ２０の素材と平行な軸線回りに回転させ、軸線方向の所定位置に位置決めしてから、回転軸線と直交する矢印Ａ１方向に移動させてステータ２０の素材の円筒部の外周の一部を内周面２０ａを多少越える深さまで切り込み切削して、中心角が９０度よりやや大きい円弧とその両端を結ぶ弦よりなり、中央部に内周面２０ａに開口される窓穴２５が形成された三日月状の部分溝２３ａを形成する。フライスカッタＴ１の軸線方向位置を変えることなく、素材をその軸線回りに９０度間隔で順次割り出してフライスカッタＴ１を矢印Ａ１方向に４回移動させて加工することにより、円周方向に整列された４つの部分溝２３ａよりなる穴抜き溝２３が形成される。
【００２０】
このようにして形成された穴抜き溝２３は、ステータ２０の内周面２０ａに開口される円周方向に細長い４個の窓穴２５が等間隔で形成され、各窓穴２５の間の部分にはヨーク部２１とコア部２２を一体的に連結する略２等辺直角三角形状の４個のブリッジ２４が形成されたものとなる。各ブリッジ２４の断面積は、ステータ２０の素材の外周面に対するフライスカッタＴ１の切り込み深さを変えることにより調整することができる。ブリッジ２４の断面形状は、直角を挟む２辺が直線で、残る１辺は内周面２０ａの円弧となる。
【００２１】
上述した第１の実施形態によれば、ヨーク部２１とコア部２２は円筒状のステータ２０の素材に穴抜き溝２３を形成することにより磁気的に分離されたものであり、加工されることなく各窓穴２５の間に残されたブリッジ２４により一体連結されているので、ヨーク部２１とコア部２２の同心度が高くなる。従ってプランジャ１３がヨーク部２１とコア部２２の内周面２０ａを摺動する際のヒステリシスが減少して作動特性が向上し、また部品点数が少なくなるので製造コストを低下させることができる。またヨーク部２１とコア部２２を一体的に連結するブリッジ２４には外力が殆ど加わらず、その断面積はヨーク部２１とコア部２２の断面積に比して充分小さくできるので、ステンレス等の非磁性体のパイプの両端にヨーク部とコア部を圧入固定してそれらの間に完全なエアギャップを形成した従来のステータに比して、磁気的性能が実質的に低下することはない。
【００２２】
また上述した第１の実施形態では、ステータ２０の素材に対する穴抜き溝２３の加工は、上述のようにフライスカッタＴ１だけで行うことができ、加工の段取り替えが不要となり、しかも各部分溝２３ａを形成すると同時に各ブリッジ２４を形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。
【００２３】
上述した第１の実施形態の穴抜き溝２３の加工は、前述したようにフライスカッタＴ１で行う代わりに、図４に示すようにエンドミルＴ２により行うこともできる。すなわち、穴抜き溝２３の幅と同じ径のエンドミルＴ２をステータ２０の素材と直交する軸線回りに回転させ、素材の軸線方向の所定位置に位置決めしてから、両軸線と直交する矢印Ａ１方向に移動させてステータ２０の素材の円筒部の外周の一部を内周面２０ａを多少越える深さまで切り込み切削して、エンドミルＴ２の場合と同一の部分溝２３ａを形成する。そして素材を９０度間隔で順次割り出してフライスカッタＴ１により４回加工することにより、円周方向に整列された４つの部分溝２３ａよりなる穴抜き溝２３が形成される。このエンドミルＴ２による加工の場合も、フライスカッタＴ１による加工の場合と同様、加工の段取り替えが不要であり、しかも各部分溝２３ａと各ブリッジ２４は同時に形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。
【００２４】
次に図５に示す第２の実施形態の説明をする。この第２の実施形態では、第１の実施形態の場合と同じ穴抜き溝２３の幅と同じ厚さのフライスカッタＴ１をステータ２０の素材と平行な軸線回りに回転させ、軸線方向の所定位置に位置決めしてから、ステータ２０の素材の中心軸線に向かって切り込む。そしてフライスカッタＴ１の外周部が内周面２０ａを多少越える位置Ｔ１ａまで切り込んで停止させ、中心角が９０度よりわずかに大きいステータ２０の外周の円弧とその両端を結ぶフライスカッタＴ１の外周の円弧よりなり、中央部に内周面２０ａに開口される窓穴２５が形成された紡錘状の部分溝２３ａＡを形成する。そしてフライスカッタＴ１の軸線方向位置を変えることなく後退させ、素材をその軸線回りに９０度間隔で順次割り出し、フライスカッタＴ１を矢印Ａ２方向に４回送って加工することにより、円周方向に整列された４つの部分溝２３ａＡよりなる穴抜き溝２３が形成される。
【００２５】
このようにして形成された第２の実施形態のステータ２０は、ヨーク部２１とコア部２２を一体連結するブリッジ２４Ａの断面形状を除き、第１の実施形態と同じであり、ブリッジ２４Ａの断面形状は、等しい２辺がフライスカッタＴ１の外周の円弧で、残る１辺は内周面２０ａの円弧の略２等辺三角形となる。
【００２６】
次に図６に示す第３の実施形態の説明をする。この第３の実施形態は、第２の実施形態に比して、軸線回りの素材の割り出し角度間隔が１２０度でブリッジ２４Ｂを３箇所とし、フライスカッタＴ１の切り込み位置Ｔ１ｂを多少深くした点を除き、第２の実施形態と同じである。この第３の実施形態のブリッジ２４Ｂの断面形状は、上底と下底がステータ２０の外周及び内周面２０ａの円弧で、両脚がフライスカッタＴ１の外周の円弧よりなる略等脚台形である。なおブリッジ２４Ｂの断面形状はフライスカッタＴ１の径により変化し、この径が大きければ第２の実施形態と同様な略２等辺三角形となる。
【００２７】
この第２及び第３の実施形態でも、第１の実施形態の場合と同様、加工の段取り替えが不要であり、しかも各部分溝２３ａと各ブリッジ２４は同時に形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。なおこの第２及び第３の実施形態によれば、フライスカッタＴ１をステータ２０の中心軸線に向かって切り込んでおり、各部分溝２３ａＡ，２３ａＢを形成するための切り込み送り量が第１の実施形態の場合よりも減少するので、加工時間を短縮させることができる。
【００２８】
なお、第１及び第３の実施形態において、フライスカッタＴ１の代わりに砥石車を使用しても同様な加工を行うことができる。
【００２９】
次に図７〜図９に示す第４及び第５の実施形態の説明をする。第１〜第３の実施形態では、穴抜き溝２３の軸線方向において互いに対向する両内側面はステータ２０の肉厚方向の全幅おいて互いに平行であるが、第４及び第５の実施形態は、コア部２２側となる穴抜き溝２３の内側面に、外周面に近づくにつれて穴抜き溝２３の幅が広くなるような傾斜面２６を形成したものである。
【００３０】
第４の実施形態では、図７においてステータ２０を軸線回りに回転させ、ブリッジ２４の位置では一時的にエンドミルＴ３を矢印Ｂに示すように傾斜面２６に沿って斜め外向きに移動させて傾斜面２６を加工している。この場合に使用する加工機は、ステータ２０を軸線回りに回転可能に支持し、エンドミルはその回転軸線がステータ２０の軸線を含む平面内で角度調節可能でありかつその回転軸線と直交する２方向に移動可能なものとする。この場合には図８に示すように、ステータ２０Ａには円錐状の傾斜面２６がコア部２２と同軸的に形成される。このステータ２０Ａは、円錐状の傾斜面２６によるステータ２０Ａの断面積の変化を大きくすることができるので、電磁駆動部１０の特性のチューニングの範囲を大きくすることができる。
【００３１】
第５の実施形態では、図７においてステータ２０を回転させることなく、エンドミルＴ３を紙面と直交する方向にのみ移動させて傾斜面２６Ａを加工している。この場合に使用する加工機は、エンドミルの回転軸線がステータ２０の軸線を含む平面内で角度調節可能でありかつその回転軸線及びステータ２０を軸線と直交する１方向にエンドミルが移動可能であれば足りる。この場合には図９に示すように、ステータ２０Ｂには比較的小さい平面状で三日月状の傾斜面２６Ａが形成される。このステータ２０Ｂは、その断面積の変化を大きくすることができないので、電磁駆動部１０の特性のチューニングの範囲は狭くなる。しかし傾斜面２６Ａの加工が容易で加工機の構造が簡単になるので、製造コストを低下させることができる。
【００３２】
この第４及び第５の実施形態でも、第１〜第３の実施形態と同様、一つの加工機で円錐面状の傾斜面２６または平面状の傾斜面２６Ａを有する穴抜き溝２３を形成することができるので、加工の段取り替えが不要であり、しかも各部分溝２３ａと各ブリッジ２４は同時に形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。なおこのステータ２０Ａ，２０Ｂは、円錐面状または平面状の傾斜面２６，２６Ａを有する穴抜き溝２３の部分を予め鍛造などにより形成した素材を使用し、その外周面及び内周面２０ａを切削加工することにより製造することもできる。
【００３３】
次に図１０及び図１１に示す第６の実施形態の説明をする。この第６の実施形態のステータ２０Ｃは、一定の厚さのフライスカッタＴ１の代わりに、図１０の二点鎖線で示すような一側面の先端部を傾斜させた総形砥石車Ｔ４を使用した点を除き、図１〜図３に示す第１の実施形態と同様にして穴抜き溝２３を形成したものである。
【００３４】
このようにして形成された穴抜き溝２３は、コア部２２側となる穴抜き溝２３の内側面に、外周面に近づくにつれて穴抜き溝２３の幅が広くなるような傾斜面２６Ｂが形成され、コア部２２側となる窓穴２５の側縁は楕円弧状に形成される。このステータ２０Ｃを用いた電磁駆動部１０の特性のチューニング範囲は、第４及び第５の実施形態の各ステータ２０Ａ，２０Ｂを用いた各電磁駆動部１０の各チューニング範囲の中間程度となる。しかし傾斜面２６Ｂは図１〜図３で説明したのと同一工程で形成することができるので、加工の手間を減少させて製造コストを低下させることができる。
【００３５】
なお第４〜第６の実施形態の円錐面状または平面状の傾斜面２６，２６Ａ，２６Ｂの母線は直線に限らず適当な曲線としてもよく、そのようにすれば電磁駆動部１０のチューニングの範囲を広げることができる。また各傾斜面２６，２６Ａ，２６Ｂは、コア部２２側だけでなく、ヨーク部２１側またはヨーク部２１側とコア部２２側の両方に設けるようにしてもよく、そのようにすれば電磁駆動部１０のチューニングの範囲をさらに広げることができる。
【００３６】
なお上述した各実施形態では、ブリッジ２４，２４Ａ，２４Ｂの数は３個または４個の場合につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ブリッジの数を５個または６個など任意の複数個として実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による電磁駆動装置の第１の実施形態の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に使用するステータの構造及び製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図３】図２に示すステータの３−３断面図及び製造工程の一例を示す図である。
【図４】図２及び図３に示すステータの異なる製造工程の例を示す図３に相当する横断面図である。
【図５】本発明による電磁駆動装置の第２の実施形態に使用するステータの図３に相当する横断面図である。
【図６】本発明による電磁駆動装置の第３の実施形態に使用するステータの図３に相当する横断面図である。
【図７】本発明による電磁駆動装置の第４の実施形態に使用するステータの図２に相当する縦断面図である。
【図８】図７に示す第４の実施形態に使用するステータの斜視図である。
【図９】本発明による電磁駆動装置の第５の実施形態に使用するステータの斜視図である。
【図１０】本発明による電磁駆動装置の第６の実施形態に使用するステータの側面図である。
【図１１】図１０に示す第６の実施形態に使用するステータの斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１２…電磁コイル、１３…プランジャ、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…ステータ、２０ａ…内周面、２１…ヨーク部、２２…コア部、２３…穴抜き溝、２３ａ，２３ａＡ，２３ａＢ…部分溝、２４，２４Ａ，２４Ｂ…ブリッジ、２５…窓穴、２６，２６Ａ，２６Ｂ…傾斜面、Ｍ…磁気遮断部。
【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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