(57)【要約】  電流により励磁可能なソレノイドは、磁化可能な磁極材料で構成されている磁極片と、ソレノイドに電流が流されると移動可能となるアーマチュアと、電磁石コイルとから構成されている。ソレノイドが励磁されると電流がコイルに流れる。コイルは中央開口部を有している。中央開口部には、磁極片が少なくとも部分的に挿入されている。中央開口部の直径は、電磁石コイルの上方の端部および下方の端部の方よりも中央部の方で小さくなっていてもよい。電磁石コイルの中央開口部の上方の内側端部または下方の内側端部のうちの少なくとも一方には、面取り部またはＲが成形されてもよい。この電磁石コイルが励磁されるときに生じる磁束は、中央開口部の転移領域における飽和が標準的なコイルと比べて軽減されている強化流路を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流による励磁可能なソレノイド（１１０、２１０、３１０）であって、
ハウジング（１１２、２１２、３１２）と、
磁化可能な磁極材料から構成されている磁極片（１１６、２１６、３１６）と、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、
電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）は、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）が励磁されると、該電磁石コイルを流れる前記電流を受けるように構成され、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が中央開口部（１１５、２１５、３１５）を有し、
前記磁極片（１１６，２１６，３１６）が前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）内に少なくとも部分的に位置し、
前記中央開口部に沿った前記コイルの内径が、前記中央開口部の中央領域における方が、前記中央開口部の上方の端部および下方の端部におけるよりも小さいことを特徴とする、ソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項２】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の成形される部分の内径が大きくなるように、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部で成形されてなる、請求項１に記載のソレノイド（１１０、２１０、３１０）
【請求項３】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に隣接して形成されてなる、請求項１または２に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項４】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に隣接して形成されてなる、請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項５】
前記電磁石コイル（３１４）には、Ｒ（３２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部で形成されてなる、請求項１または２に記載のソレノイド（３１０）。
【請求項６】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が励磁されるときに発生する磁束（１２０、２２０、３２０）が、標準的なコイル（１４）と比べて、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の転移領域における飽和を抑制する強化流路を有してなる、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項７】
前記面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）の長さに対する前記コイルの高さとして計算した場合、前記磁束路（１２０、２２０）が、０．５％から５０％まで向上を示してなる、請求項１乃至４および６のうちのいずれか一項に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項８】
ソレノイド（１１０、２１０、３１０）内の磁束路（１２０、２２０、３２０）を強化する方法であって、
ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供するステップを有しており、
前記ソレノイドが、磁化可能な磁極材料から構成されている磁極片（１１６、２１６、３１６）と、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると前記磁極片（１１６、２１６、３１６）に対して移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、内部を流れる電流を受けるように構成されている電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、外径及び中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って変わる内径により特徴づけされ、前記内径が、前記中央開口部の中央領域における方よりも、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の上方の端部および下方の端部における方が大きくなっており、
さらに、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流で励磁するステップと、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）、前記磁極片（１１６、２１６、３１６）および前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）を通る磁束路（１２０、２２０、３２０）を形成するステップと
を有する、方法。
【請求項９】
前記磁束線（１２０、２２０、３２０）が、前記中央開口部の前記上方の端部および前記下方の端部に直角の角部（２２ａ〜ｂ）を有している標準的なコイル（１４）と比べて、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部でより密になっている、請求項８に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１０】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に隣接して形成されている、請求項８または９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０）を提供する方法。
【請求項１１】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に隣接して形成されている、請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の強化された磁束路（１２０、２２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０）を提供する方法。
【請求項１２】
前記電磁石コイル（３１４）には、Ｒ（３２４ａ−ｂ）が、前記中央開口部（３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に沿って形成されている、請求項８または９に記載の強化された磁束路を備えているソレノイド（３１０）を提供する方法。
【請求項１３】
前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の直径の増大領域が、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の長さの０．５％から５０％まで及ぶ、請求項８乃至１２のうちのいずれか一項に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１４】
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）がコア（１１９、２１９、３１９）を備えており、前記コア（１１９、２１９、３１９）の少なくとも一部分が、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）における、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）と前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）との間の部分の中にまで延びている、請求項８乃至１３のうちのいずれか一項に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１５】
ある与えられた電流について、ある与えられたサイズおよび材料を有するコイル（１１４、２１４、３１４）が、前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）に対して、直角の角部（２２ａ−ｂ）を有する標準的なコイル（１４）よりもさらに強い引く力を加える、請求項８乃至１４のうちのいずれか一項に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１６】
ハウジング（２１２）と、
弁箱（２３０）と、
流入口（２３４ａ）および流出口（２３４ｂ）と、
電磁石コイル（２１４）を有しているソレノイド（２１０）と、
磁化材料で形成されている磁極片（２１６）と、
前記磁極片（２１６）に対して移動可能なアーマチュア（２１８）とを備えており、
前記電磁石コイル（２１４）が、中央開口部（２１５）を有し、さらに、直径が前記中央開口部に沿って変わる形態を有していることを特徴とする、弁装置（２１１）。
【請求項１７】
前記中央開口部が上方の端部および下方の端部を有しており、前記電磁石コイルには、面取り部またはＲが、前記中央開口部（２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の少なくとも一方に成形されてなる、請求項１６に記載の弁装置。
【請求項１８】
前記コイル（２１４）には、面取り部（２２４ａ〜ｂ）またはＲ（３２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に沿って成形されている、請求項１６または１７に記載の弁装置（２１１）。
【請求項１９】
コア（２１９）をさらに備えており、前記コアの少なくとも一部分が、前記中央開口部（２１５）における、前記コイル（２１４）と前記アーマチュア（２１８）との間の部分の中まで延びてなる、請求項１６乃至１８のうちのいずれか一項に記載の弁装置（２１１）。
【請求項２０】
前記直径が、前記中央開口部（２１５）の長さの０．５％から５０％まで及ぶ前記中央開口部（２１５）の増大した直径領域に比べ、前記中央開口部（２１５）の中央領域において小さくなっている、請求項１６乃至１９のうちのいずれか一項に記載の弁装置（２１１）。
【請求項２１】
電流による励磁可能なソレノイド（１１０、２１０、３１０）であって、
ハウジング（１１２、２１２、３１２）と、
磁極用の磁化材料で構成される磁極片（１１６、２１６、３１６）と、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、
電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、
前記電磁石コイルが、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）が励磁されると、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）を流れる前記電流を受けるように構成され、  
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、上方の端部、下方の端部および環状の外側端部を具備しているおおむねシリンダ形状を有しているとともに、中央開口部（１１５、２１５、３１５）を有しており、
前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）は、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の一部が前記環状の外側端部に対しておおむね平行に前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って延び、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の他の一部が前記環状の外側端部に対して非平行に前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って延びていることにより特徴づけされてなる、ソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項２２】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）には、少なくとも１つの面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）またはＲ（３２４ａ〜ｂ）が前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って成形されてなる、請求項２１に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年６月１５日に申請された米国仮特許出願第６１／１８７，１０１号および２０１０年４月２３日に申請された米国非仮特許出願第１２／７９９，４２４号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般的に比例ソレノイド型およびオン／オフソレノイド型のソレノイド弁に関するものであり、特に強化磁束路を有しているソレノイド弁用のコイルの設計に関するものである。
【０００３】
本発明と関連するタイプのコイルは弁要素に取り付けられており、この弁要素は、アーマチュアが静止磁極片に対して移動することにより移動するようになしてある。磁極片とアーマチュアとの間の力は、ソレノイド弁の磁極片、アーマチュア、シェルおよびコアを含む回路を磁束が通ることによるインダクション（誘導）によって増大される。
【背景技術】
【０００４】
１つのタイプである公知かつ従来型のソレノイド駆動弁では、磁性材料からなるプランジャーがソレノイド内で摺動可能となっている。バネまたは他の付勢手段によりプランジャーは弁座と接触するように付勢されている。ソレノイドに電流が加えられていない場合、弁はバネにより閉じたまま維持される。電流が流れ、ソレノイドが励磁されると、磁力がバネに逆らって作用し、プランジャーを弁座とは反対の方向に移動させる。磁力がバネの力を超えると、プランジャーは、弁座との接触を断ち、離れた位置へ移動し、弁が完全に開かれる。このタイプの弁は、開弁位置と閉弁位置との２つの基本位置を有している。
【０００５】
また、比例型の弁は、ソレノイド内のコイルに加えられる電流に比例して流体の流量が変わる他のタイプの弁のことである。このような弁は、オン状態とオフ状態との間の急減期な変化よりも流量の段階的な変化が好ましい用途において望ましい。比例型の弁に対しては、複数の設計が提案されている。参照することによりその全内容を本明細書に援用する、エヴェレット（Ｅｖｅｒｅｔｔ）に付与された米国特許第４，４６３，３３２号（’３３２特許）には、公知になっている比例型の弁の一例が記載されている。’３３２特許に記載の比例型の弁は、電磁石コイルと磁極片と有しているソレノイドを備えている。磁極片は電磁石コイル内に設けられており、また、アーマチュアは、磁極片の近くに設けられ、磁極片からコアギャップだけ分離されている。磁極片はネジ式嵌め合いを用いてソレノイド内に取り付けられ、また、このネジ式嵌め合いを調節してコアギャップを調節することができる。アーマチュアは、アーマチュア保持器によって適所に保持されている。また、一対の板ばねがアーマチュア保持器とアーマチュアとの間に保持されている。また、’３３２特許に記載のソレノイドは、磁極片内に前もって決められた磁束密度のフィールドを形成すための、コイルを取り囲んでいる環状の永久磁石をさらに備えている。’３３２特許に記載のソレノイド組立体は、ボール弁を用いる弁組立体と結合されていることが示されている。
【０００６】
参照することによりその全内容を本明細書に援用する、エヴェレットら（Ｅｖｅｒｅｔｔ  ｅｔ  ａｌ．）に付与された米国特許第４，７６７，０９７号には、’３３２特許に記載の比例型の弁と類似しているものの異なるボール弁組立体およびハウジングを用いている比例型の弁が開示されている。
【０００７】
参照することによりその全内容を本明細書に援用する、ディアラキュビッツら（Ｄｚｉａｌａｌｉｅｗｉｃｚ  ｅｔ  ａｌ．）に付与された米国特許第６，９７４，１１７号には、比例制御を備えた比例型の弁が開示されている。この弁では、磁極片とアーマチュアとにより、電磁石コイルを流れる電流の量に比例して変わるギャップが形成されている。アーマチュアは、異なる直径を有している一対の肩部を有し、異なる直径を有している一対のバネがそれぞれ対応する肩部に対接されている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、電流により励磁可能なソレノイドは、磁化可能な磁極材料で構成されている磁極片と、ソレノイドを電流が流れると移動可能となるアーマチュアと、電磁石コイルとを備えている。ソレノイドが励磁されると、電流が電磁石コイルを流れる。電磁石コイルは中央開口部を有しており、磁極片は少なくとも部分的に中央開口部内に挿入されている。電磁石コイルの、中央開口部の中央領域に位置する部分の直径は、中央開口部の上方の端部および下方の端部に位置する直径と比べて小さくなっている。
【０００９】
中央開口部の上方の端部および下方の端部では、電磁石コイルは、当該電磁石コイルの内径が中央開口部の上方の端部および下方の端部においてより大きくなるように成形されている。電磁石コイルには、面取り部が、中央開口部の上方の端部および下方の端部の少なくとも一方に隣接して成形されてもよいし、また、電磁石コイルには、面取り部が、中央開口部の上方の端部および下方の端部の両方に成形されてもよい。
【００１０】
電磁石コイルには、Ｒが、中央開口部の上方の端部および／または下方の端部に成形されてもよい。コイルが励磁されたときに生じる磁束は、電磁石コイルの上方の内側端部および下方の内側端部の転移領域における飽和を標準的なコイルに比べて軽減する強化流路を形成している。磁束路の向上を、面取り部の長さに対するコイルの高さとして計算した場合、０．５％から５０％までの向上を実現することが可能である。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、ソレノイド内の磁束路を強化する方法は、ソレノイドを提供するステップを有しており、当該ソレノイドが、磁化可能な磁極材料で構成されている磁極片と、ソレノイドを電流が流れると磁極片に対して移動可能となるアーマチュアと、内部を流れる電流を受けるように構成されている電磁石コイルとを備えており、電磁石コイルが、外径と中央開口部に沿って変わる内径とにより特徴づけされ、当該内径は、中央開口部の中央領域における方よりも、中央開口部の上方の端部および下方の端部における方が大きくなっており、さらに、かかる方法は、ソレノイドを電流で励磁するステップと、電磁石コイル、磁極片およびアーマチュアを通る磁束路を形成するステップとを有している。
【００１２】
ソレノイドは、磁束線が、中央開口部の上方の端部および下方の端部に直角の角部を有している標準的なコイルと比べて、中央開口部の上方の端部および下方の端部でより密となっている強化磁束路を有している。
【００１３】
電磁石コイルには、面取り部が、中央開口部の上方の端部および下方の端部のうちの少なくとも一方に沿って形成されてもよいし、また、電磁石コイルには、面取り部が、中央開口部の上方の端部および下方の端部の両方に沿って成形されてもよい。また、コイルには、Ｒが、中央開口部の上方の端部および下方の端部の少なくとも一方に沿って成形されてもよい。中央開口部の直径の増大領域は、当該中央開口部の長さの０．５％から５０％まで及ぶものである。
【００１４】
ソレノイドは、コアをさらに有しており、当該コアの少なくとも一部は、中央開口部における、電磁石コイルとアーマチュアとの間の部分の中まで延びている。あるサイズおよび材料を有する本発明にかかる電磁石コイルは、ある電流が与えられた場合、直角の角部を有する標準的なコイルと比べてアーマチュアに対してより強い引く力を有している。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、弁装置は、ハウジングと、弁箱と、流入口および流出口と、電磁石コイルを有しているソレノイドと、磁化材料で形成されている磁極片と、磁極片に対して移動可能なアーマチュアとを備えており、電磁石コイルは、中央開口部を有し、さらに、直径が中央開口部に沿って変わる形態を有している。
【００１６】
中央開口部は、上方の端部および下方の端部を有しており、電磁石コイルには、面取り部またはＲが、中央開口部の上方の端部および下方の端部の少なくとも一方に成形されてもよい。
【００１７】
電磁石コイルには、面取り部またはＲが、中央開口部の上方の端部および下方の端部の両方に沿って成形されてもよい。
【００１８】
弁装置は、コアを備えることができ、当該コアの少なくとも一部は、中央開口部における、コイルとアーマチュアとの間の部分の中へ延びている。
【００１９】
直径は、中央開口部の長さの０．５％から５０％までに及びうる中央開口部の増大した直径領域に比べて、中央開口部の中央領域において小さくなっている。
【００２０】
本発明のさらに他の実施形態では、電流により励磁可能なソレノイドは、ハウジングと、磁化可能な磁極材料で構成されている磁極片と、ソレノイドに電流が流れると移動可能となるアーマチュアと、電磁石コイルとを備えており、電磁石コイルは、ソレノイドが励磁されると、電磁石コイルを流れる電流を受けるように構成されており、電磁石コイルは、上方の端部、下方の端部および環状の外側端部を具備しているおおむねシリンダ形状を有しているとともに、中央開口部を有している。電磁石コイルの一部は、環状の外側端部に対しておおむね平行に中央開口部に沿って延び、電磁石コイルの他の一部は、環状の外側端部に対して非平行に中央開口部に沿って延びている。電磁石コイルには、中央開口部に沿って少なくとも１つの面取り部またはＲを形成することができる。
【００２１】
本発明の実施形態および添付の図面の下記説明を参照することで、本発明の上述の特徴および目的ならびにそれらを得るための方法がより明白なものとなるとともに、本発明自体が明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ソレノイドの標準的なコイルを示す断面図である。
【図２】ソレノイドとコイルとを示す本発明の１つの実施形態の断面図である。
【図３】本発明のある実施形態にかかるコイルを有したソレノイドの横断面を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３において囲まれているコイルの部分を示す拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
複数の図面にわたって、対応する参照符号は対応する要素を示している。図面は、本発明の実施形態を示しているが、必ずしも同一のスケールであるわけではない。また、本発明をより分かりやすく説明するため、一部の構成要素が誇張されている場合もある。本明細書に記載の具体例は、本発明の実施形態を説明するものであり、いかなる方法であっても本発明の技術範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２４】
本発明の原理を容易に理解できるように、下記の図面に説明されている実施形態を参照する。いうまでもなく、これらにより本発明の技術範囲が制限されるべきではない。本発明の技術分野における当業者が通常考えつくであろう、記載のデバイスおよび方法のいかなる変形例および改良例であっても、また、本発明の原理のいかなる適用であっても本発明に包含されるものとする。
【００２５】
図１を参照すると、全体を指す参照符号１０で示されている標準的なまたは従来型のソレノイドが示されている。ソレノイド１０は、シェルまたはハウジング１２と、コイル状に巻かれた巻線またはコイル１４と、磁極片１６と、移動可能アーマチャ１８と、コア１９とを備えている。ソレノイドのコンポーネントは、当該技術分野において公知になっている標準的な材料および設計によりなっている。図１の断面図には、コイル１４が電流によって励磁されたときに生じる典型的な磁束線２０がさらに示されている。
【００２６】
図面から分かるように、コイル１４は直角の角部２２を有しているおおむね正方形のまたは矩形状の断面を備えている。この設計により、ソレノイドハウジング１２により与えられた空間において、巻線用の最大容積が得られる。しかしながら、この磁気回路は、磁気飽和点がソレノイド１０の上方の内径角部２２ａおよび下方の内径角部２２ａの近くのそれぞれ対応する転移領域に形成されるという問題がある。これらの飽和点は、コイルを通り、磁極片１６およびアーマチュア１８の中へと流れる磁気流に影響を与え、抑制するピンチ点として働く。したがって、飽和点は、ソレノイドの効率、ならびに磁極片１６およびアーマチュア１８を通る磁束路の効率を下げてしまう。
【００２７】
ここで図２を参照すると、本発明の実施形態にかかるソレノイドが、全体を指す参照符号１１０により示されている。ソレノイド１１０は、シェルまたはハウジング１１２と、成形された（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）コイル状の巻線またはコイル１１４と、磁極片１１６と、アーマチュア１１８とを備えている。ソレノイド１１０に用いられている材料は、標準的なソレノイドに用いられているものと類似し、当該技術分野において公知となっている。ソレノイド１１０が電流で励磁されると、磁束線１２０がソレノイド１１０に形成される。磁束線１２０は、標準的なソレノイド１０内の磁束線２０とは、コイル１１４の上方の内径領域および下方の内径領域の転移領域が飽和していないという点において異なっている。このことは、コイル１１４の成形断面（ｃｏｕｎｔｏｕｒｅｄ  ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）によるものである。この実施形態では、成形断面は、コイルの外径に直角の角部を有している。しかしながら、コイル１１４は、中央開口部１１５の上方の部分と下方の部分で異なっていく直径を有している中央開口部１１５を備えている。コイル１１４は面取り部（斜面）が形成された角部１２４ａ、１２４ｂを有しているので、中央開口部１１５の直径は、面取り部が形成された領域に比べて、中間または中央の領域／区域においてより小さくなっている。図２から明らかなように、磁束線は、コイル１１０において改善されている。すなわち、磁束が磁極片１１６およびアーマチュア１１８において増えている。角部または転移領域における飽和を軽減すると、ソレノイドの与えられたエンベロープ（範囲）における力出力（ｆｏｒｃｅ  ｏｕｔｐｕｔ）の潜在力を劇的に向上させることが可能となる。
【００２８】
面取り部が形成された磁路のパーセンテージは、従来のコイル設計に対する引く力の増大に直接関係している。斜面の長さに対するコイルの高さを計算することにより、面取り部を形成した設計により、磁束路が０．５％〜５０％まで向上していることが示されている。いうまでもなく、さまざまなＲ、ステップ、コア／シェル材料の非対称的な追加を用いた他の構成が本発明に用いられてもよい。
【００２９】
１つの実施形態では、従来のコイルは３．８ｌｂ／７１６．４Ｎを発生するが、これに比べて、本発明にかかる成形コイルを用いたソレノイドは、シェルまたはハウジングのサイズが同一である場合、７．２ｌｂ／３１．９Ｎを発生する。
【００３０】
ここで、図３および図３Ａを参照すると、本発明にかかる他のソレノイドが、全体を指す参照符号２１０により示されている。また、全体を指す参照符号２１１により示されている弁装置内に、ソレノイド２１０が搭載されていることが示されている。弁装置２１１およびソレノイド２１０は、ソレノイド用のシェルまたはハウジング２１２と、コイル２１４と、コイル２１４の中央開口部２１５と、磁極片２１６と、アーマチュア２１８と、コア２１９とを備えている。それに加えて、弁２１１は、弁箱２３０と、弁棒２３２と、ポート２３４ａ、２３４ｂと備えている。弁２１１は公知の設計および公知の材料によるものである。弁棒２３２は、アーマチュア２１８に取り付けられ、コイルが励磁／消磁（非励磁）されたとき、公知のように、ポート２３４ａとポート２３４ｂとの間の流体の交換をそれぞれ可能／許可するまたは禁止すべく弁を開閉するようにバネにより付勢されるようになっている。
【００３１】
図３Ａを参照すると、ソレノイド２１０が励磁されると、磁束線２２０がソレノイド内に発生し、成形断面が、面取りされた上方の内側角部２２４ａおよび下方の内側角部２２４ｂを有しているため、この転移領域において磁束が飽和することはないようになっている。
【００３２】
ここで図４を参照すると、本発明の他の実施形態にかかるソレノイドが、全体を指す参照符号３１０により示されている。ソレノイド３１０は、シェルまたはハウジング３１２と、成形されたコイル状の巻線またはコイル３１４と、磁極片３１６と、アーマチュア３１８とを備えている。ソレノイド３１０が電流で励磁されると、ソレノイド３１０に磁束線３２０が形成される。この実施形態では、コイル３１４はコイルの外径に直角の角部を有している。しかしながら、コイル１１４は中央開口部１１５を有しており、中央開口部の直径は、その上方の部分およびその下方の部分においてより大きくなっている。直径が変わるのは、中央開口部３１５の上方の部分および下方の部分でコイルにＲが形成されているからである。コイル３１４はコイル１１４と同じように機能する。
【００３３】
本発明が上記の実施形態を参照して教示されているが、当業者にとって明らかなように、本発明から逸脱することなく、形態および詳細について変更を加えることができる。たとえば、上述のように、角部に傾斜を付与することに代えて、内径の上方の角部および下方の角部における飽和を軽減するために、湾曲設計または他の代わりの設が用いられてもよい。それに加えて、シェルまたはコアの材料が変更されてもよい。
【００３４】
したがって、記載の実施形態は、例示のみを意図したものであって、限定を意図したものではない。本発明は、請求項およびその等価物によってのみ限定されるものである。
【図１】
2012530380.tif 000003
【図２】
2012530380.tif 000004
【図３】
2012530380.tif 000005
【図３Ａ】
2012530380.tif 000006
【図４】
2012530380.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月15日(2011.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流による励磁可能なソレノイド（１１０、２１０、３１０）であって、
ハウジング（１１２、２１２、３１２）と、
磁化可能な磁極材料から構成されている磁極片（１１６、２１６、３１６）と、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、
電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）は、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）が励磁されると、該電磁石コイルを流れる前記電流を受けるように構成され、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が中央開口部（１１５、２１５、３１５）を有し、
前記磁極片（１１６，２１６，３１６）が前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）内に少なくとも部分的に位置し、
縦方向の断面によれば、前記中央開口部に沿った前記コイルの内径が、前記中央開口部の中央領域における方が、前記中央開口部の上方の端部および下方の端部におけるよりも小さいことを特徴とする、ソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項２】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の成形される部分の内径が大きくなるように、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部で成形されてなる、請求項１に記載のソレノイド（１１０、２１０、３１０）
【請求項３】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に隣接して形成されてなる、請求項１または２に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項４】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に隣接して形成されてなる、請求項１又は２に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項５】
前記電磁石コイル（３１４）には、Ｒ（３２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部で形成されてなる、請求項１または２に記載のソレノイド（３１０）。
【請求項６】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が励磁されるときに発生する磁束（１２０、２２０、３２０）が、標準的なコイル（１４）と比べて、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の転移領域における飽和を抑制する強化流路を有してなる、請求項１又は２に記載のソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項７】
前記面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）の長さに対する前記コイルの高さとして計算した場合、前記磁束路（１２０、２２０）が、０．５％から５０％まで向上を示してなる、請求項１又は２に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【請求項８】
ソレノイド（１１０、２１０、３１０）内の磁束路（１２０、２２０、３２０）を強化する方法であって、
ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供するステップを有しており、
前記ソレノイドが、磁化可能な磁極材料から構成されている磁極片（１１６、２１６、３１６）と、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると前記磁極片（１１６、２１６、３１６）に対して移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、内部を流れる電流を受けるように構成されている電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、外径及び中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って変わる内径を有する縦方向の断面により特徴づけされ、前記内径が、前記中央開口部の中央領域における方よりも、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の上方の端部および下方の端部における方が大きくなっており、
さらに、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流で励磁するステップと、
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）、前記磁極片（１１６、２１６、３１６）および前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）を通る磁束路（１２０、２２０、３２０）を形成するステップと
を有する、方法。
【請求項９】
前記磁束線（１２０、２２０、３２０）が、前記中央開口部の前記上方の端部および前記下方の端部に直角の角部（２２ａ〜ｂ）を有している標準的なコイル（１４）と比べて、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部でより密になっている、請求項８に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１０】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に隣接して形成されている、請求項８または９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０）を提供する方法。
【請求項１１】
前記電磁石コイル（１１４、２１４）には、面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（１１５、２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に隣接して形成されている、請求項８又は９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０）を提供する方法。
【請求項１２】
前記電磁石コイル（３１４）には、Ｒ（３２４ａ−ｂ）が、前記中央開口部（３１５）の前記上方の端部および前記下方の端部のうちの少なくとも一方に沿って形成されている、請求項８または９に記載の強化された磁束路を備えているソレノイド（３１０）を提供する方法。
【請求項１３】
前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の直径の増大領域が、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）の長さの０．５％から５０％まで及ぶ、請求項８又は９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１４】
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）がコア（１１９、２１９、３１９）を備えており、前記コア（１１９、２１９、３１９）の少なくとも一部分が、前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）における、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）と前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）との間の部分の中にまで延びている、請求項８又は９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）を備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１５】
ある与えられた電流について、ある与えられたサイズおよび材料を有するコイル（１１４、２１４、３１４）が、前記アーマチュア（１１８、２１８、３１８）に対して、直角の角部（２２ａ−ｂ）を有する標準的なコイル（１４）よりもさらに強い引く力を加える、請求項８又は９に記載の強化された磁束路（１２０、２２０、３２０）備えているソレノイド（１１０、２１０、３１０）を提供する方法。
【請求項１６】
ハウジング（２１２）と、
弁箱（２３０）と、
流入口（２３４ａ）および流出口（２３４ｂ）と、
電磁石コイル（２１４）を有しているソレノイド（２１０）と、
磁化材料で形成されている磁極片（２１６）と、
前記磁極片（２１６）に対して移動可能なアーマチュア（２１８）とを備えており、
前記電磁石コイル（２１４）が、中央開口部（２１５）を有し、さらに、直径が前記中央開口部に沿って変わる縦方向の断面形態を有していることを特徴とする、弁装置（２１１）。
【請求項１７】
前記中央開口部が上方の端部および下方の端部を有しており、前記電磁石コイルには、面取り部またはＲが、前記中央開口部（２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の少なくとも一方に成形されてなる、請求項１６に記載の弁装置。
【請求項１８】
前記コイル（２１４）には、面取り部（２２４ａ〜ｂ）またはＲ（３２４ａ〜ｂ）が、前記中央開口部（２１５）の前記上方の端部および前記下方の端部の両方に沿って成形されている、請求項１６または１７に記載の弁装置（２１１）。
【請求項１９】
コア（２１９）をさらに備えており、前記コアの少なくとも一部分が、前記中央開口部（２１５）における、前記コイル（２１４）と前記アーマチュア（２１８）との間の部分の中まで延びてなる、請求項１６又は１７に記載の弁装置（２１１）。
【請求項２０】
前記直径が、前記中央開口部（２１５）の長さの０．５％から５０％まで及ぶ前記中央開口部（２１５）の増大した直径領域に比べ、前記中央開口部（２１５）の中央領域において小さくなっている、請求項１６又は１７に記載の弁装置（２１１）。
【請求項２１】
電流による励磁可能なソレノイド（１１０、２１０、３１０）であって、
ハウジング（１１２、２１２、３１２）と、
磁極用の磁化材料で構成される磁極片（１１６、２１６、３１６）と、
前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）を電流が流れると移動可能となるアーマチュア（１１８、２１８、３１８）と、
電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）とを備えており、
前記電磁石コイルが、前記ソレノイド（１１０、２１０、３１０）が励磁されると、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）を流れる前記電流を受けるように構成され、  
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）が、上方の端部、下方の端部および環状の外側端部を具備しているおおむねシリンダ形状を有しているとともに、中央開口部（１１５、２１５、３１５）を有しており、
前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）は、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の一部が前記環状の外側端部に対しておおむね平行に前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って延び、前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）の他の一部が前記環状の外側端部に対して非平行に前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って延びていることにより特徴づけされてなる、ソレノイド（１１０、２１０、３１０）。
【請求項２２】
前記電磁石コイル（１１４、２１４、３１４）には、少なくとも１つの面取り部（１２４ａ〜ｂ、２２４ａ〜ｂ）またはＲ（３２４ａ〜ｂ）が前記中央開口部（１１５、２１５、３１５）に沿って成形されてなる、請求項２１に記載のソレノイド（１１０、２１０）。
【国際調査報告】
2012530380.tif 000008
2012530380.tif 000009