(57)【要約】【課題】より安定した推力を得ることができる電磁石装置及びそれを備えた車両を提供する。【解決手段】電磁石装置１０は、コイル３と、コイル３が巻き回しされるボビン２と、ボビン２に対して固定される固定鉄芯８と、コイル３で生じる電磁力により移動する可動鉄芯１と、を備えている。可動鉄芯１は、軸１０ａｓに沿った方向において、固定鉄芯８に向かって突出する突出部１ａを有している。突出部１ａは、環状の外形形状をしている。突出部１ａは、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有している。第１傾斜面１ｃｃは、突出部１ａの先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜している。固定鉄芯８は、可動鉄芯１に向かって、突出部１ａを囲むように突出する突起部８ｅを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、該コイルが巻き回しされる筒部を有するボビンと、前記ボビンに対して相対的に位置が固定される固定鉄芯と、前記筒部に収納され前記コイルで生じる電磁力により前記コイルの軸に沿った方向に移動する可動鉄芯と、を備え、
前記固定鉄芯と前記可動鉄芯とは、前記軸に沿った方向において、対向して配置されており、
前記可動鉄芯は、前記軸に沿った方向において、前記固定鉄芯に向かって突出する突出部を有しており、前記突出部は、前記軸の軸回りで環状の外形形状をしており、環状の内周面に第１傾斜面を有し、前記第１傾斜面は、前記突出部の先端に向かうにつれて、前記突出部の厚みが薄くなるように傾斜しており、
前記固定鉄芯は、前記軸に沿った方向において、前記突出部を囲むように前記可動鉄芯に向かって突出する突起部を有する電磁石装置。
【請求項２】
前記固定鉄芯は、前記軸に沿った方向において、前記可動鉄芯に向かって突出する内突部を有しており、前記内突部は、前記軸の軸回りで前記突出部に囲まれるように環状の外形形状をしており、環状の外周面に第２傾斜面を有し、前記第２傾斜面は、前記内突部の先端に向かうにつれて、前記内突部の厚みが薄くなるように傾斜している請求項１に記載の電磁石装置。
【請求項３】
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とは、前記軸に沿った断面視において、互いに平行方向に沿っている請求項２に記載の電磁石装置。
【請求項４】
前記突出部は、環状の外周面に第３傾斜面を有しており、該第３傾斜面は、前記突出部が先端に向かうにつれて、前記突出部の厚みが薄くなるように傾斜している請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電磁石装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の電磁石装置と、該電磁石装置を備えた車体と、を有している車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石装置及びそれを備えた車両に関し、特に、コイルの電磁力によりコイルの軸に沿った方向に可動鉄芯を移動させる電磁石装置及びそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、自動車などの車両には、電子制御で減衰力特性を変化させるサスペンション装置が搭載される場合がある。サスペンション装置は、ショックアブソーバ内の弁が電磁石装置で動かされると、減衰力特性が変化する。
【０００３】
この種の電磁石装置としては、コイルと、コイル内に挿入された固定鉄芯たるコアと、コアに案内されたプランジャと、を備えたソレノイドアクチュエータが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１のソレノイドアクチュエータは、コイルに通電することにより、可動鉄芯たるプランジャに軸方向の推力を発生させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電磁石装置では、より安定した推力を得ることができる構成が求められており、上述の特許文献１の構成を利用した電磁石装置だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、より安定した推力を得ることができる電磁石装置及びそれを備えた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る電磁石装置は、コイルと、ボビンと、固定鉄芯と、可動鉄芯と、を備えている。上記ボビンは、筒部を有している。上記筒部は、上記コイルが巻き回しされる。上記固定鉄芯は、上記ボビンに対して、相対的に位置が固定される。上記可動鉄芯は、上記筒部に収納される。上記可動鉄芯は、上記コイルで生じる電磁力により、上記コイルの軸に沿った方向に移動するように構成されている。上記固定鉄芯と上記可動鉄芯とは、上記軸に沿った方向において、対向して配置されている。上記可動鉄芯は、突出部を有している。上記突出部は、上記軸に沿った方向において、上記固定鉄芯に向かって突出する。上記突出部は、上記軸の軸回りで環状の外形形状をしている。上記突出部は、環状の内周面に第１傾斜面を有している。上記第１傾斜面は、上記突出部の先端に向かうにつれて、上記突出部の厚みが薄くなるように傾斜している。上記固定鉄芯は、上記軸に沿った方向において、上記突出部を囲むように上記可動鉄芯に向かって突出する突起部を有する。
【０００９】
本発明の一態様に係る車両は、上述の電磁石装置と、当該電磁石装置を備えた車体と、を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電磁石装置は、より安定した推力を得ることができる。
【００１１】
本発明の車両は、より安定した推力が得られる電磁石装置を有した構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１の電磁石装置を示す断面図である。
【図２】図２は、同上の電磁石装置を示す一部破断した分解斜視図である。
【図３】図３は、同上の電磁石装置における磁場強度を示すシミュレーション図である。
【図４】図４は、実施形態１の変形例の電磁石装置を示す断面図である。
【図５】図５は、比較例１の電磁石装置を示す断面図である。
【図６】図６は、比較例２の電磁石装置を示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態１の電磁石装置と実施形態１の変形例の電磁石装置と比較例１の電磁石装置と比較例２の電磁石装置の磁場解析結果を示すグラフである。
【図８】図８は、実施形態２の車両を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の電磁石装置１０を、図１ないし図３に基づいて説明する。図中においては、同じ部材に対し、同じ符号を付して重複する説明を省略する。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、本実施形態を構成する各要素は、複数の要素を一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼ねる態様としてもよいし、一の部材の機能を複数の部材で分担して実現してもよい。
【００１４】
本実施形態の電磁石装置１０は、図１及び図２に示すように、コイル３と、ボビン２と、固定鉄芯８と、可動鉄芯１と、を備えている。ボビン２は、筒部２ａを有している。筒部２ａは、コイル３が巻き回しされる。固定鉄芯８は、ボビン２に対して、相対的に位置が固定される。可動鉄芯１は、筒部２ａに収納される。可動鉄芯１は、コイル３で生じる電磁力により、コイル３の軸１０ａｓに沿った方向に移動するように構成されている。図１では、コイル３の軸１０ａｓを一点鎖線で例示している。
【００１５】
固定鉄芯８と可動鉄芯１とは、軸１０ａｓに沿った方向において、対向して配置されている。可動鉄芯１は、突出部１ａを有している。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った方向において、固定鉄芯８に向かって突出する。突出部１ａは、軸１０ａｓの軸回りで環状の外形形状をしている。突出部１ａは、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有している。第１傾斜面１ｃｃは、突出部１ａの先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜している。固定鉄芯８は、軸１０ａｓに沿った方向において、突出部１ａを囲むように可動鉄芯１に向かって突出する突起部８ｅを有する。
【００１６】
本実施形態の電磁石装置１０は、可動鉄芯１が、環状の突出部１ａを有し、突出部１ａが、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有しており、固定鉄芯８が、突出部１ａを囲むように突出する突起部８ｅを有する構成で、より安定した推力を得ることができる。
【００１７】
以下では、本実施形態の電磁石装置１０について、具体的に説明する。
【００１８】
電磁石装置１０は、可動鉄芯１と、ボビン２と、コイル３と、固定鉄芯８に加え、図１及び図２に示すように、封止部４と、接続端子５と、カバー７と、シールリング９と、可動軸１１と、電線１２と、を備えている。固定鉄芯８は、ケース８ｓの一部を利用して構成されている。電磁石装置１０は、さらに、第１リング６ａと、第２リング６ｂと、第３リング６ｃと、第４リング６ｄと、第１ブッシュ１３ａと、第２ブッシュ１３ｂと、を備えている。
【００１９】
本実施形態の電磁石装置１０は、図２に示すように、電線１２から接続端子５を介して、ボビン２に形成されたコイル３へ通電できるように構成されている。電磁石装置１０は、コイル３への通電に伴い電磁力を生じる。電磁石装置１０は、カバー７、ケース８ｓ、シールリング９及び可動鉄芯１が、コイル３により生じる磁束を通す磁路を形成している。電磁石装置１０は、コイル３の電磁力により、可動鉄芯１と連結された可動軸１１の一部が、電磁石装置１０の内部に引っ込んだ位置と、電磁石装置１０の内部から外部により突出した位置との間を往復移動できるように構成されている。すなわち、電磁石装置１０は、電磁エネルギを機械的な運動に変換している。
【００２０】
以下では、本実施形態の電磁石装置１０に用いられる各構成について、詳述する。
【００２１】
可動鉄芯１は、円柱状の外形形状をしている。可動鉄芯１は、円柱の中心軸に沿って、挿通孔１ａａが設けられている。可動鉄芯１は、ボビン２の筒部２ａ内に収納できるように、外径が筒部２ａの内径よりも小さく形成されている。可動鉄芯１は、筒部２ａ内において、軸１０ａｓに沿って移動できるように構成されている。
【００２２】
可動鉄芯１は、固定鉄芯８と対向する第１面１ｆｓから突出部１ａが突出するように構成されている。可動鉄芯１は、第１面１ｆｓと突出部１ａの環状の内周面とで、軸１０ａｓに沿った方向に窪む第１凹所１ｄａが構成されている。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った断面視において、環状の外周面に第３傾斜面１ｃｄを有している。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った断面視において、軸１０ａｓに対する第１傾斜面１ｃｃの角度を、軸１０ａｓに対する第３傾斜面１ｃｄの角度よりも、小さくなるように形成されている。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った断面視において、環状の内周面側が外周面側よりも突出するように構成されている。
【００２３】
可動鉄芯１は、コイル３により生じる磁束を通す材料により形成されている。可動鉄芯１は、強磁性の剛体を用いることができる。可動鉄芯１の材料としては、たとえば、電磁軟鉄、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイやフェライトなどを用いることができる。可動鉄芯１は、円柱状だけに限られず、角柱状や立方体など種々の形状とすることができる。可動鉄芯１は、可動鉄芯１の酸化を防止するために、被覆膜で被覆されていてもよい。被覆膜としては、たとえば、めっき処理された金属膜が挙げられる。
【００２４】
ボビン２は、円筒状の筒部２ａと、筒部２ａの両端から径方向である外側に突出する鍔部２ｂと、を有している。鍔部２ｂは、円環平板状の外形形状をしている。ボビン２は、図２に示すように、接続端子５を保持する端子保持部２ｆを、一対の鍔部２ｂのうちの一方の鍔部２ｂに備えている。端子保持部２ｆは、軸１０ａｓに沿った方向から見て、鍔部２ｂの外周から外側に向かって突出するように設けられている。
【００２５】
ボビン２は、樹脂材料を用いて形成されている。ボビン２の樹脂材料としては、たとえば、ＰＡ(poly amide)樹脂を用いることができる。ボビン２の樹脂材料は、ＰＡ樹脂だけでなく、ＰＢＴ(poly butylene terephthalate)樹脂、ＬＣＰ(liquid crystal plastic)樹脂、ＰＥＴ(poly ethylene terephthalate)樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene）樹脂やＰＰ（polypropylene）樹脂などを用いることができる。ボビン２は、樹脂材料を用いる場合、樹脂材料中にガラス繊維を配合されることで機械的強度が高められていてもよい。ボビン２は、たとえば、樹脂材料中に３０重量％のガラス繊維が配合された構成とすることができる。樹脂材料中のガラス繊維は、３０重量％だけに限られず、５重量％ないし５０重量％の範囲内で適宜に含有されていればよい。
【００２６】
コイル３は、ボビン２の筒部２ａに線材３ａが巻き回しされて、多層ソレノイドコイルを構成している。線材３ａは、表面が絶縁処理された金属線材を用いることができる。金属線材には、たとえば、銅線を用いることができる。金属線材は、たとえば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁材により被膜され、表面の絶縁処理が行われている。
【００２７】
封止部４は、コイル３を封止することができるように形成されている。封止部４は、コイル３に加え、ボビン２の一部、接続端子５や電線１２の一部を封止することができるように形成される。封止部４は、コイル３、ボビン２、接続端子５や電線１２の一部を封止することで、コイル３の電気絶縁性を高めることができる。封止部４は、コイル３、ボビン２、接続端子５や電線１２の一部を封止することで、電磁石装置１０の機械的強度を高めることができる。言い換えれば、封止部４は、電磁石装置１０の防水性や機械的強度を高めることができる。
【００２８】
封止部４は、樹脂材料を用いて形成されている。封止部４の樹脂材料としては、たとえば、ＰＡ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ＰＥＴ樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂などを用いることができる。封止部４は、樹脂材料を用いる場合、樹脂材料中にガラス繊維を配合させることで機械的強度を高めてもよい。封止部４は、たとえば、樹脂材料中に３０重量％のガラス繊維を配合した構成とすることができる。樹脂材料中のガラス繊維は、３０重量％だけに限られず、５重量％ないし５０重量％の範囲内で適宜に含有されていればよい。封止部４の表面は、コーティング材で被覆されていてもよい。コーティング材は、たとえば、封止部４の材料がＰＢＴ樹脂などの場合、フッ素樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
【００２９】
接続端子５は、ボビン２から導出した線材３ａと電気的かつ機械的に接続できるように構成されている。接続端子５は、端子保持部２ｆに保持される。接続端子５は、電磁石装置１０の内部に配置されるコイル３と、電磁石装置１０の外部に導出する電線１２と、を電気的に接続させる。接続端子５は、一対設けられている。接続端子５は、一対の接続端子５のうちの一方が、ボビン２から導出した線材３ａの一端と電気的に接続される。接続端子５は、一対の接続端子５のうちの他方が、ボビン２から導出した線材３ａの一端と反対の他端と電気的に接続される。一対の接続端子５は、軸１０ａｓに沿った方向から見て、鍔部２ｂの外周方向に沿って、所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３０】
接続端子５は、先端が端子保持部２ｆの端面に設けられた挿入孔に圧入され、ボビン２に保持される。接続端子５は、ボビン２に保持されることで、鍔部２ｂの外周から外側へ突出するように設けられる。接続端子５は、端子保持部２ｆに保持された先端と反対側が折り曲げられている。接続端子５は、端子保持部２ｆに保持された先端と反対側の折り曲げられた部位に電線１２が固着される。接続端子５は、スポット溶接により、電線１２と電気的かつ機械的に接続される。電磁石装置１０は、スポット溶接により接続端子５と電線１２とを接合させる構成だけに限られず、半田付けやレーザ溶着により接続させてもよい。
【００３１】
接続端子５は、平板状の金属材を用いて形成することができる。接続端子５は、平板状の金属材に、打ち抜き加工、折り曲げ加工や押圧加工などを施して形成することができる。接続端子５は、導電性の高い材料を用いることが好ましい。接続端子５の材料としては、たとえば、黄銅を用いることができる。接続端子５の材料は、黄銅だけに限られず、リン青銅、鉄、ステンレスなどを用いることができる。接続端子５は、表面をスズや銀でめっきされた構成であってもよい。
【００３２】
第１リング６ａ、第２リング６ｂ、第３リング６ｃ及び第４リング６ｄのそれぞれは、可撓性リングを用いて構成されている。可撓性リングは、たとえば、Ｏリングを用いることができる。可撓性リングは、たとえば、径方向断面がＯ字形状のＯリングだけに限られず、径方向断面がＸ字形状のＸリングを用いてもよい。可撓性リングは、シール材としての機能を果たすことができる。可撓性リングは、たとえば、フッ素ゴムを用いることができる。可撓性リングの材料としては、フッ素ゴムだけに限られず、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴムなどを用いることもできる。第１リング６ａ、第２リング６ｂ、第３リング６ｃ及び第４リング６ｄのそれぞれは、円環状の外形形状をしている。第１リング６ａと第２リング６ｂとは、同じ大きさに形成されている。第３リング６ｃと第４リング６ｄとは、同じ大きさに形成されている。第３リング６ｃと第４リング６ｄとは、第１リング６ａ及び第２リング６ｂよりも大きく形成されている。第１リング６ａと第２リング６ｂとは、図１に示すように、円筒状のシールリング９の内部に収納される。第１リング６ａは、カバー７とシールリング９との間の気密性を高めることができる。第２リング６ｂは、ケース８ｓとシールリング９との間の気密性を高めることができる。第１リング６ａと第２リング６ｂとは、可動鉄芯１が移動する電磁石装置１０における内部の空洞１０ａａと外部とが連なって通じないように設けられていることが好ましい。
【００３３】
第３リング６ｃは、シールリング９とボビン２とケース８ｓとの間に設けられる。第３リング６ｃは、ボビン２とシールリング９とケース８ｓとの間に設けられた空間に収納されている。第４リング６ｄは、ボビン２とカバー７との間に設けられる。第４リング６ｄは、ボビン２とカバー７との間に設けられた空間に収納されている。第３リング６ｃ及び第４リング６ｄは、カバー７とケース８ｓとシールリング９とで形成される空洞１０ａａへの水、塵やごみなどが入り込むことを防止するように構成されている。第３リング６ｃ及び第４リング６ｄは、電磁石装置１０の内部でボビン２が振れ動くことを抑制することもできる。
【００３４】
カバー７は、平板部７ａと、筒状部７ｂと、を備えている。カバー７は、平板部７ａと筒状部７ｂとで、有底円筒状の外形形状をしている。平板部７ａは、図２に示すケース８ｓの凹部８ａａを塞ぐことができるように形成されている。平板部７ａは、筒状部７ｂで囲まれる中央部に図１に示す凹所７ａａを備えている。筒状部７ｂは、外径がボビン２の筒部２ａの内径よりも若干小さく形成されている。カバー７の筒状部７ｂは、ボビン２の筒部２ａに挿通される。筒状部７ｂは、内径が可動鉄芯１の外径よりも若干大きく形成されている。筒状部７ｂは、可動鉄芯１がコイル３の軸方向に沿って移動する場合、可動鉄芯１を案内できるように構成されている。筒状部７ｂは、シールリング９を介して、ケース８ｓに嵌め合されるように構成されている。
【００３５】
カバー７は、コイル３と磁気的に結合することができるように構成されている。カバー７は、可動鉄芯１と同様に、コイル３により生じる磁束を通す材料により形成されている。カバー７は、磁性金属材料を用いることができる。カバー７の材料としては、たとえば、電磁軟鉄により形成することができる。カバー７の材料としては、電磁軟鉄だけに限られず、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイやフェライトなどを用いることができる。カバー７は、可動鉄芯１と同じ材料を用いて構成されてもよし、異なる材料を用いて構成されてもよい。
【００３６】
ケース８ｓは、有底円筒状のケース本体部８ａと、円筒状の取付部８ｂと、を備えている。ケース本体部８ａは、底壁部８ｃと、底壁部８ｃを囲むように筒状に設けられた側壁８ｄと、底壁部８ｃの中央部から側壁８ｄに囲まれるように突出する突起部８ｅと、を備えている。側壁８ｄと底壁部８ｃとで囲まれた領域は、ケース８ｓの凹部８ａａを構成している。突起部８ｅは、円筒状の外形形状をしている。突起部８ｅの内側には、内突部８ｆが設けられている。内突部８ｆは、可動鉄芯１と対向する固定鉄芯８の第２面８ｓｓから突出するように設けられている。内突部８ｆは、第２面８ｓｓからの突出量が突起部８ｅよりも小さくしている。内突部８ｆは、第２面８ｓｓからの突出量が、可動鉄芯１の第１面１ｆｓから突出する突出部１ａの突出量よりも小さくしている。内突部８ｆには、底壁部８ｃに窪んだ窪部８ａｂが設けられている。ケース本体部８ａには、側壁８ｄの外側面に雄ねじが形成されている。
【００３７】
ケース本体部８ａには、コイル３が封止部４で封止されたボビン２が収納される。ケース本体部８ａは、図２に示すように、凹部８ａａの開放端側から切り欠かれるように、溝部８ｄａが側壁８ｄに設けられている。ケース本体部８ａは、側壁８ｄにおける溝部８ｄａを介して、凹部８ａａからケース本体部８ａの外部に接続端子５を導出させることができるように構成されている。溝部８ｄａは、ボビン２から突出する接続端子５を封止する封止部４を案内できるように構成されている。
【００３８】
取付部８ｂは、図１に示すように、軸１０ａｓに沿った方向において、底壁部８ｃから側壁８ｄと反対側に突出するように設けられている。取付部８ｂは、円筒状の内側面に雌ねじが形成されている。
【００３９】
ケース８ｓは、側壁８ｄの外側面に形成された雄ねじや取付部８ｂの内側面に形成された雌ねじを利用して、電磁石装置１０の外部の取付部材に取り付けられるように構成されている。ケース８ｓは、コイル３と磁気的に結合できるように構成されている。ケース８ｓの材料としては、たとえば、電磁軟鉄を用いることができる。ケース８ｓの材料としては、電磁軟鉄だけに限られず、コバルト、ニッケル、ケイ素鋼、パーマロイやフェライトなどを用いることができる。
【００４０】
シールリング９は、円筒状の外形形状をしている。シールリング９は、軸１０ａｓに沿った方向において、第１溝９ａａと第２溝９ａｂとが並んで設けられている。第１溝９ａａは、円筒状の内部において、周方向に沿って設けられており、第１リング６ａの一部を収納することができるように構成されている。第２溝９ａｂは、円筒状の内部において、周方向に沿って設けられており、第２リング６ｂの一部を収納することができるように構成されている。シールリング９は、ボビン２の筒部２ａに収納された状態で、カバー７における筒状部７ｂの先端部と第１リング６ａを介して連結することができるように構成されている。シールリング９は、ボビン２の筒部２ａに収納された状態で、ケース８ｓにおける突起部８ｅの先端部と第２リング６ｂを介して連結することができるように構成されている。シールリング９は、円筒状の形状だけに限られず、角筒状など種々の外形形状とすることができる。シールリング９は、筒状に形成する場合、内形を内部に収納するカバー７における筒状部７ｂの先端部及びケース８ｓにおける突起部８ｅの先端部の外形と相似形で若干大きな形状とすることが好ましい。シールリング９は、カバー７における筒状部７ｂの先端部と、ケース８ｓにおける突起部８ｅの先端部とを、空隙を介して、対向して配置させることができるように構成されている。
【００４１】
シールリング９は、非磁性体で形成されている。シールリング９の材料としては、たとえば、日本工業規格で定められたＳＵＳ３０３であるオーステナイト系のステンレスや樹脂などを用いることができる。
【００４２】
可動軸１１は、長尺の丸棒状の軸部１１ａと、環状のストッパ部１１ｂと、を備えている。可動軸１１は、軸部１１ａが可動鉄芯１の挿通孔１ａａに挿通される。ストッパ部１１ｂは、軸部１１ａにおける長手方向の中央部に設けられている。ストッパ部１１ｂは、可動鉄芯１の挿通孔１ａａ及び軸部１１ａの外形よりも大きく形成されている。可動軸１１は、ストッパ部１１ｂにより可動鉄芯１の抜け止めがなされている。可動軸１１は、長手方向の中央部に可動鉄芯１が固定される。可動軸１１は、非磁性材料で形成されている。可動軸１１の材料としては、たとえば、ＳＵＳ３０３であるステンレスなどの金属材料を用いることができる。
【００４３】
電線１２は、コイル３に給電できるように、２本設けられている。２本の電線１２は、合成樹脂のシース１２ｃで覆われている。接続端子５に固着させた電線１２は、導出方向がコイル３の軸１０ａｓに沿った方向と一致するように配置されている。
【００４４】
第１ブッシュ１３ａ及び第２ブッシュ１３ｂのそれぞれは、円筒状の外形形状をしている。第１ブッシュ１３ａ及び第２ブッシュ１３ｂのそれぞれは、可動軸１１に挿通される。第１ブッシュ１３ａは、可動軸１１における一端を保持することができるように構成されている。第１ブッシュ１３ａは、カバー７の凹所７ａａに圧入される。第２ブッシュ１３ｂは、可動軸１１における一端と反対の他端を保持することができるように構成されている。第２ブッシュ１３ｂは、ケース８ｓの窪部８ａｂに圧入される。第１ブッシュ１３ａ及び第２ブッシュ１３ｂの材料としては、たとえば、ステンレスなどの金属材料を用いることができる。第１ブッシュ１３ａ及び第２ブッシュ１３ｂの表面は、フッ素樹脂などの被膜が形成されていてもよい。
【００４５】
本実施形態の電磁石装置１０では、電線１２からの給電によりコイル３が通電される。電磁石装置１０は、コイル３からの磁力線が磁気的に結合されたカバー７及びケース８ｓに透入される。電磁石装置１０は、カバー７、可動鉄芯１及びケース８ｓが、コイル３により生じる磁束を通す磁路を形成している。カバー７及びケース８ｓは、電磁力により生じる吸引力を増強させることができる。電磁石装置１０は、コイル３で生じる電磁力により、コイル３の軸１０ａｓに沿った方向に、可動鉄芯１を移動させることができる。電磁石装置１０は、可動鉄芯１の移動により、可動鉄芯１が固定された可動軸１１を移動させることができる。
【００４６】
以下では、電磁石装置１０の組立工程について、簡単に説明する。
【００４７】
電磁石装置１０の組立工程では、所定の金型で予めボビン２が成形される。ボビン２は、たとえば、射出成形機を用いて、金型内に樹脂材料を射出成形することで形成される。
【００４８】
組立工程では、ボビン２とは別途に接続端子５が金属製の平板の打ち抜き加工、曲げ加工により形成される。組立工程では、ボビン２における端子保持部２ｆの挿入孔に、接続端子５の先端が圧入される。
【００４９】
次に、組立工程では、ボビン２の筒部２ａに線材３ａが巻き回しされてコイル３が形成される。コイル３から導出した線材３ａは、ヒュージングより線材３ａが接続端子５に機械的に固定され、電気的に接続される。組立工程では、たとえば、接続端子５から突出する不要な線材３ａがカットされた後、接続端子５をコイル３の軸１０ａｓに沿った方向に曲げる折り曲げ加工がおこなわれる。組立工程では、接続端子５をコイル３の軸１０ａｓに沿った方向に折り曲げ加工が行われた後、電線１２が接続端子５にスポット溶接される。
【００５０】
次に、組立工程では、射出成形により、コイル３が形成されたボビン２を封止部４で封止する封止部形成工程を行う。封止部４は、たとえば、射出成形機で、コイル３を封止するようにボビン２と一体的に形成される。言い換えれば、封止部形成工程では、コイル３が形成されたボビン２を２次成形することで、モールドコイルを形成している。
【００５１】
次に、組立工程では、カバー７の筒状部７ｂにおける中央部に設けられた凹所７ａａに、第１ブッシュ１３ａが圧入される。カバー７の筒状部７ｂの外周には、筒状部７ｂにおける平板部７ａ側に第４リング６ｄが挿入される。同様に、組立工程では、ケース８ｓの凹部８ａａ内における中央部に設けられた窪部８ａｂに第２ブッシュ１３ｂが圧入される。
【００５２】
組立工程では、第２リング６ｂを介して、ケース８ｓとシールリング９との隙間を封止するように、ケース８ｓの突起部８ｅの先端部にシールリング９が圧入される。組立工程では、予めシールリング９の第１溝９ａａに第１リング６ａが装着され、シールリング９の第２溝９ａｂに第２リング６ｂが装着されている。組立工程では、突起部８ｅにシールリング９が圧入された後、シールリング９の外周に第３リング６ｃが装着される。組立工程では、可動軸１１の先端をケース８ｓの窪部８ａｂに圧入された第２ブッシュ１３ｂに挿通させる。可動軸１１には、予め可動鉄芯１が、かしめられている。
【００５３】
次に、組立工程では、封止部４でコイル３が封止されたボビン２を、ケース８ｓの凹部８ａａに収納する。組立工程では、コイル３、ボビン２や可動鉄芯１などが収納された状態で、第４リング６ｄが挿入されたカバー７を、ケース８ｓの凹部８ａａを塞ぐように被せる。組立工程では、カバー７とケース８ｓとが、かしめられ固定されることで、電磁石装置１０が形成される。
【００５４】
以下では、本実施形態の電磁石装置１０の構成で、より安定した推力が得られることを説明する。
【００５５】
ところで、電磁石装置では、本実施形態の電磁石装置１０における可動鉄芯１と固定鉄芯８との代わりに、円板状の固定鉄芯と円柱状の可動鉄芯とを対向するだけの参考例の構成とする場合、可動鉄芯が固定鉄芯に近づくにつれ電磁力が急激に増大する場合がある。参考例の電磁石装置では、可動鉄芯が固定鉄芯に近づくにつれ電磁力が急激に増大する場合、可動鉄芯の推力が急激に大きくなり、安定した推力を得ることが難しい傾向にある。参考例の電磁石装置では、可動鉄芯の推力が急激に大きくなると、可動鉄芯と共に移動する軸部に押し付けられる対象物への荷重が急激に大きくなる。
【００５６】
これに対し本実施形態の電磁石装置１０では、第１傾斜面１ｃｃを有する突出部１ａを備えた可動鉄芯１と、突起部８ｅを有する固定鉄芯８と、を備えている。本実施形態の電磁石装置１０では、可動鉄芯１と固定鉄芯８とが接近するにしたがって、可動鉄芯１と固定鉄芯８との間に働く磁力が大きくなる。電磁石装置１０は、可動鉄芯１と固定鉄芯８とが接近するにしたがって、最初に突出部１ａと突起部８ｅとの間の磁力が突出部１ａと第２面８ｓｓとの間に働く磁力に比較して大きくなり、突出部１ａと突起部８ｅとの吸引力が増加する。電磁石装置１０は、可動鉄芯１と固定鉄芯８とが接近するにしたがって、その後、突出部１ａと突起部８ｅとの間の磁力が突出部１ａと第２面８ｓｓと比較して大きくなり、突出部１ａと突起部８ｅとの吸引力の増加量が大きくなる。電磁石装置１０は、突出部１ａと突起部８ｅとの間の磁力が突出部１ａと第２面８ｓｓと比較して大きくなり、突出部１ａと突起部８ｅとの吸引力の増加量が大きくなることで、安定した吸引力が得られる。
【００５７】
図３では、本実施形態の電磁石装置１０における磁力を図中のドットで例示しおり、磁力が大きければ図中のドットの密度が大きくなることを示している。図３では、図３Ａから図３Ｆまで、電磁石装置１０の軸部１１ａが１．５ｍｍから２．０ｍｍまで０．１ｍｍごとにストローク長を長くした場合における磁場強度を示している。図３は、Maxwell方程式の有限要素技術を使用した電磁場解析ソフトにより、シミュレーションした結果を示している。
【００５８】
言い換えれば、電磁石装置１０は、突起部８ｅが突出部１ａを吸引した後、突起部８ｅと可動鉄芯１との間で軸１０ａｓと垂直な方向に引っ張ったまま、可動鉄芯１と第２面８ｓｓとの間で軸１０ａｓに沿った方向における吸引力の増加量を増やしている。電磁石装置１０は、突起部８ｅと可動鉄芯１との間で軸１０ａｓと垂直な方向に引っ張ったまま、可動鉄芯１と第２面８ｓｓとの間で軸１０ａｓに沿った方向における吸引力の増加量を増やしているので、可動鉄芯１と固定鉄芯８とが急激に近づくことを抑制できる。電磁石装置１０では、固定鉄芯８の材質及び可動鉄芯１の材質などを変更することで、磁場の強度を種々調整することができる。電磁石装置１０では、固定鉄芯８及び可動鉄芯１など構成する部材の材質と、構成する部材の形状が特定できれば、Maxwell方程式の有限要素技術を使用した電磁場解析ソフトを用いることで、電磁石装置１０における磁場強度の強弱を判別することができる。
【００５９】
以下では、本実施形態の電磁石装置１０と、図４に示す本実施形態の変形例の電磁石装置１０Ａと、図５に示す第１比較例の電磁石装置２０Ａと、図６に示す第２比較例の電磁石装置２０Ｂと、を比較して説明する。
【００６０】
本実施形態の変形例の電磁石装置１０Ａは、図４に示すように、コイル３と、ボビン２と、固定鉄芯８と、可動鉄芯１と、を備えている。ボビン２は、筒部２ａを有している。筒部２ａは、コイル３が巻き回しされる。固定鉄芯８は、ボビン２に対して、相対的に位置が固定される。可動鉄芯１は、筒部２ａに収納される。可動鉄芯１は、コイル３で生じる電磁力により、コイル３の軸１０ａｓに沿った方向に移動するように構成されている。固定鉄芯８と可動鉄芯１とは、軸１０ａｓに沿った方向において、対向して配置されている。可動鉄芯１は、突出部１ａを有している。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った方向において、固定鉄芯８に向かって突出する。突出部１ａは、軸１０ａｓの軸回りで環状の外形形状をしている。突出部１ａは、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有している。第１傾斜面１ｃｃは、突出部１ａの先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜している。固定鉄芯８は、軸１０ａｓに沿った方向において、突出部１ａを囲むように可動鉄芯１に向かって突出する突起部８ｅを有している。本実施形態の変形例の電磁石装置１０Ａは、固定鉄芯８に内突部８ｆを備えていない以外、本実施形態の電磁石装置１０と同様に構成されている。
【００６１】
第１比較例の電磁石装置２０Ａは、図５に示すように、コイル３と、ボビン２と、固定鉄芯８と、可動鉄芯１と、を備えている。ボビン２は、筒部２ａを有している。筒部２ａは、コイル３が巻き回しされる。固定鉄芯８は、ボビン２に対して、相対的に位置が固定される。可動鉄芯１は、筒部２ａに収納される。可動鉄芯１は、コイル３で生じる電磁力により、コイル３の軸１０ａｓに沿った方向に移動するように構成されている。可動鉄芯１は、突出部１ａを有している。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った方向に突出している。突出部１ａは、軸１０ａｓの軸回りで環状の外形形状をしている。突出部１ａは、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有している。第１傾斜面１ｃｃは、突出部１ａの先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜している。固定鉄芯８は、軸１０ａｓに沿った方向において、突出部１ａを囲むように可動鉄芯１を案内できるように突起部８ｅを有している。第１比較例の電磁石装置２０Ａでは、固定鉄芯８は、可動鉄芯１と対向する位置に設けられていない。
【００６２】
第２比較例の電磁石装置２０Ｂは、図６に示すように、コイル３と、ボビン２と、固定鉄芯８と、可動鉄芯１と、を備えている。ボビン２は、筒部２ａを有している。筒部２ａは、コイル３が巻き回しされる。固定鉄芯８は、ボビン２に対して、相対的に位置が固定される。可動鉄芯１は、筒部２ａに収納される。可動鉄芯１は、コイル３で生じる電磁力により、コイル３の軸１０ａｓに沿った方向に移動するように構成されている。固定鉄芯８と可動鉄芯１とは、軸１０ａｓに沿った方向において、対向して配置されている。可動鉄芯１は、突出部１ａを有している。突出部１ａは、軸１０ａｓに沿った方向において、固定鉄芯８に向かって突出する。突出部１ａは、軸１０ａｓの軸回りで環状の外形形状をしている。突出部１ａは、環状の内周面に第１傾斜面１ｃｃを有している。第１傾斜面１ｃｃは、突出部１ａの先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜している。第２比較例の電磁石装置２０Ｂでは、固定鉄芯８は、内突部８ｆを有しているものの、突起部８ｅを有していない。
【００６３】
図７では、本実施形態の電磁石装置１０、変形例の電磁石装置１０Ａ、比較例１の電磁石装置２０Ａ及び比較例２の電磁石装置２０Ｂにおける軸部１１ａのストロークと荷重との関係を図示している。図７は、図３と同様に、Maxwell方程式の有限要素技術を使用した電磁場解析ソフトにより、シミュレーションした結果を示している。図７では、図１の本実施形態の電磁石装置１０を実線で示し、図４の変形例の電磁石装置１０Ａを破線で示し、図５の比較例１の電磁石装置２０Ａを一点鎖線で示し、図６の比較例２の電磁石装置２０Ｂを二点鎖線で示している。
【００６４】
本実施形態の電磁石装置１０は、図７からも分かるように、電磁石装置１０が利用される軸部１１ａのストローク長が１．５ｍｍから２．１ｍｍの範囲内において、荷重が２１Ｎで安定した推力が得られている。変形例の電磁石装置１０Ａは、電磁石装置１０よりも荷重が低いものの、ストローク長が１．５ｍｍから２．１ｍｍの範囲内において、荷重がほぼ安定した推力を得られていることを示している。
【００６５】
比較例１の電磁石装置２０Ａは、ストローク長が１．５ｍｍから２．１ｍｍの範囲内において、実施形態の電磁石装置１０及び変形例の電磁石装置１０Ａと比較して荷重が低く、ストローク長が長くなるにつれ、荷重が更に低下している。比較例２の電磁石装置２０Ｂは、ストローク長が１．５ｍｍから２．１ｍｍの範囲内において、ストローク長が短い場合、比較例１の電磁石装置２０Ａよりも荷重が小さい。比較例２の電磁石装置２０Ｂは、ストローク長が１．５ｍｍから２．１ｍｍの範囲内において、ストローク長が長くなるにつれ、急激に荷重が増加しており、安定した推力が得られていない。
【００６６】
すなわち、本実施形態の電磁石装置１０では、固定鉄芯８は、軸１０ａｓに沿った方向において、可動鉄芯１に向かって突出する内突部８ｆを有している。内突部８ｆは、軸１０ａｓの軸回りで突出部１ａに囲まれるように環状の外形形状をしている。内突部８ｆは、環状の外周面に第２傾斜面８ｃｃを有している。第２傾斜面８ｃｃは、内突部８ｆの先端に向かうにつれて、内突部８ｆの厚みが薄くなるように傾斜していることが好ましい。
【００６７】
本実施形態の電磁石装置１０では、固定鉄芯８が、軸１０ａｓの軸回りで突出部１ａに囲まれるように環状の外形形状をしている内突部８ｆを有する構成により、安定したより高い推力を得ることができる。
【００６８】
電磁石装置では、第２傾斜面を備えていなければ、軸部のストローク長が短くなるおそれがある。本実施形態の電磁石装置１０では、第２凹所８ｃａと、内突部８ｆと、でストローク長を確保しながら、可動鉄芯１と固定鉄芯８との離間距離を短くすることができる。
【００６９】
本実施形態の電磁石装置１０では、第１傾斜面１ｃｃと第２傾斜面８ｃｃとは、軸１０ａｓに沿った断面視において、互いに平行方向に沿っていることが好ましい。
【００７０】
本実施形態の電磁石装置１０では、第１傾斜面１ｃｃと第２傾斜面８ｃｃとが、軸１０ａｓに沿った断面視において、互いに平行方向に沿っている構成で、安定したより高い推力を得ることができる。
【００７１】
本実施形態の電磁石装置１０では、突出部１ａは、環状の外周面に第３傾斜面１ｃｄを有している。第３傾斜面１ｃｄは、突出部１ａが先端に向かうにつれて、突出部１ａの厚みが薄くなるように傾斜していることが好ましい。
【００７２】
本実施形態の電磁石装置１０では、突出部１ａは、環状の外周面に第３傾斜面１ｃｄを有している構成で、安定したより高い推力を得ることができる。
【００７３】
（実施形態２）
図８に示す本実施形態の車両３０は、図１に示す電磁石装置１０を備えた構成としている。実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００７４】
本実施形態の車両３０は、図８に示すように、実施形態１の電磁石装置１０と、電磁石装置１０を備えた車体３１と、を有している。
【００７５】
本実施形態の車両３０は、実施形態１の電磁石装置１０を用いることで、より安定した推力を得ることができる。
【００７６】
以下では、電磁石装置１０を備えた車両３０について、簡単に説明する。
【００７７】
車両３０としては、たとえば、自動車などが挙げられる。車両３０は、自動車だけに限られず、自動二輪車や電車などであってもよい。車両３０は、たとえば、電磁石装置１０が組み込まれたサスペンション装置３２が車体３１に設けられている。
【００７８】
サスペンション装置３２には、たとえば、シリンダと、ピストンと、バルブと、を備えている。ピストンは、シリンダ内を移動できるようにシリンダに挿入され、シリンダを伸側室と圧側室とに区画できるように構成されている。シリンダ内には、油が充填される。シリンダやピストンには、伸側室と圧側室とを連通するように油が流れる流路が設けられる。バルブは、流路の途中に設けられる。電磁石装置１０は、可動軸１１の伸縮によりバルブの開閉状態を変化させることができるように構成されている。サスペンション装置３２は、制御装置３３からの指令により、電磁石装置１０がバルブの開閉状態を変化させることで、減衰力特性を変化させることができる。図８では、制御装置３３から電磁石装置１０への指令を、破線の矢印で例示している。制御装置３３は、たとえば、車体３１に搭載されたＥＣＵ(Electronic Control Unit)を利用して構成することができる。
【００７９】
本実施形態の車両３０は、実施形態１の電磁石装置１０を備えた構成だけに限られず、実施形態１の変形例の電磁石装置１０Ａを備えた構成であってもよい。
【００８０】
本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲で、種々変更することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  可動鉄芯
１ａ  突出部
１ｃｃ  第１傾斜面
１ｃｄ  第３傾斜面
２  ボビン
２ａ  筒部
３  コイル
８  固定鉄芯
８ｃｃ  第２傾斜面
８ｅ  突起部
８ｆ  内突部
１０  電磁石装置
３０  車両
３１  車体
【図１】
2017143156.tif 000003
【図２】
2017143156.tif 000004
【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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