特許 6701029 開閉タイプのソレノイド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6701029

(24)【登録日】2020年5月8日

(45)【発行日】2020年5月27日

(54)【発明の名称】開閉タイプのソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/14 20060101AFI20200518BHJP

【ＦＩ】

   H01F7/14 C

   H01F7/14 E

   H01F7/14 F

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-163284(P2016-163284)

(22)【出願日】2016年8月24日

(65)【公開番号】特開2018-32698(P2018-32698A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2019年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091904

【弁理士】

【氏名又は名称】成瀬 重雄

(72)【発明者】

【氏名】大川 高徳

(72)【発明者】

【氏名】小平 修

(72)【発明者】

【氏名】山之井 靖高

(72)【発明者】

【氏名】矢島 克英

(72)【発明者】

【氏名】久保田 將広

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４７０１７３４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１２６２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２４６８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２４４６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２９１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平２−１４８５４２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ７／１４

Ｈ０１Ｆ ７／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部に平板状の鍔部が形成されたコアと、このコアの外周に巻回された励磁コイルと、上記コアの他端部に一体的に設けられて上記励磁コイルの外周に沿って軸線方向に延在する平板状の固定ヨークと、平板部材がＬ字状に屈曲されることにより板面が上記鍔部に対向する第１の平板部および上記固定ヨークに対向する第２の平板部が形成され、上記第１の平板部および第２の平板部が各々上記鍔部および上記固定ヨークに接離する方向に回動自在に設けられた可動ヨークとを備えた開閉タイプのソレノイドにおいて、
上記固定ヨークの側部には、上記可動ヨークの第２の平板部の先端側に向けて突出する第１の突部が形成されるとともに、上記可動ヨークの上記第１の平板部の外周部に上記鍔部の縁部の外方側に向けて突出する第２の突部が形成されており、
上記可動ヨークは、上記鍔部の外周部に隣接して配置された合成樹脂からなる回転軸回りに回動自在に設けられるとともに、上記回転軸に隣接する上記鍔部の外周面は、上記回転軸から離間するに従って漸次上記コアの軸線側に近接する傾斜面によって形成されていることを特徴とする開閉タイプのソレノイド。

【請求項2】

上記コアの上記鍔部を、方形板状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の開閉タイプのソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、励磁コイルへの通電により固定ヨークに対して可動ヨークが回動する開閉タイプのソレノイドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、電気機器類や弁等の開閉装置には、駆動源やメカニズム制御用として、通電により作動する各種のソレノイドが組み込まれている。
このようなソレノイドとしては、例えば下記特許文献１に見られるような固定ヨークに対して可動ヨークが直線状に往復移動する直動タイプと、固定ヨークに対して可動ヨークが回動する開閉タイプのものが広く用いられている。

【0003】

図１２は、従来のこの種の開閉タイプのソレノイド（以下、ソレノイドと略す。）における要部を示すもので、一端部に円板状の鍔部１が形成された円柱状のコア２と、このコア２の外周に巻回された励磁コイル３と、コア２の他端部に一体的に設けられて励磁コイル３の外周に沿って軸線方向に延在する平板状の固定ヨーク４と、平板部材がＬ字状に屈曲されることにより板面が鍔部１に対向する第１の平板部５ａおよび固定ヨーク４に対向する第２の平板部５ｂが形成され可動ヨーク５とから概略構成されたものである。

【0004】

ここで、可動ヨーク５は、合成樹脂製の回転軸６を中心として回動自在に設けられており、図示されないコネクタ内の端子から励磁コイル３に通電されることにより、磁力によって第１の平板部５ａおよび第２の平板部５ｂが各々鍔部１および固定ヨーク４に吸引されて作動し、また通電が解除されることにより、鍔部１および固定ヨーク４から離間する方向に回動するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２５７２３１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、上記構成からなる従来のソレノイドにあっては、図１３に示すように、開状態において、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの先端と鍔部１との間および第２の平板部５ｂの先端と固定ヨーク４との間に、大きなギャップＧが形成される。

【0007】

そして、このギャップＧには、透磁率が低い空気が介在しているために、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、励磁コイル３に通電した際に、可動ヨーク５の第１の平板部５ａと鍔部１との間および第２の平板部５ｂと固定ヨーク４との間に、大きな漏れ磁束が発生し、吸引力が弱まって所望とするトルク特性が得難いという問題点があった。

【0008】

このため、可動ヨーク５の最大開角度に合わせて、必要な吸引トルクが得られるように励磁コイル３におけるコイル巻数を設定する必要が有り、この結果製品コストの増加を招くという問題点があった。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造によって漏れ磁束を低減させることにより吸引トルクを向上させることができ、よって従来よりもコイル巻数を減少させることができて経済性に優れる開閉タイプのソレノイドを提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、一端部に平板状の鍔部が形成されたコアと、このコアの外周に巻回された励磁コイルと、上記コアの他端部に一体的に設けられて上記励磁コイルの外周に沿って軸線方向に延在する平板状の固定ヨークと、平板部材がＬ字状に屈曲されることにより板面が上記鍔部に対向する第１の平板部および上記固定ヨークに対向する第２の平板部が形成され、上記第１の平板部および第２の平板部が各々上記鍔部および上記固定ヨークに接離する方向に回動自在に設けられた可動ヨークとを備えた開閉タイプのソレノイドにおいて、上記固定ヨークの側部に、上記可動ヨークの第２の平板部の先端側に向けて突出する第１の突部を形成するとともに、上記可動ヨークの上記第１の平板部の外周部に上記鍔部の縁部の外方側に向けて突出する第２の突部を形成したことを特徴とするものである。ここで、上記可動ヨークは、上記鍔部の外周部に隣接して配置された合成樹脂からなる回転軸回りに回動自在に設けられるとともに、上記回転軸に隣接する上記鍔部の外周面は、上記回転軸から離間するに従って漸次上記コアの軸線側に近接する傾斜面によって形成されている。

【0011】

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記コアの上記鍔部を、方形板状に形成したことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

請求項１又は２に記載の発明によれば、開状態において最もギャップが大きくなる固定ヨークと可動ヨークの第２の平板部の先端との間に、上記固定ヨークの側部から可動ヨークの第２の平板部の先端側に向けて突出する第１の突部を形成するとともに、上記可動ヨークの第１の平板部の外周部に、鍔部の縁部の外方側に向けて突出する第２の突部を形成しているために、開状態から閉状態に作動させる際の漏れ磁束を減少させることができ、よって吸引トルクを増加させることができる。

【0014】

この結果、従来よりもコイル巻数を減少させても、所望のトルク特性を得ることが可能になり、製品コストの低減化も図ることができる。

【0015】

この際に、さらに請求項２に記載の発明のように、上記コアの鍔部を方形板状に形成すれば、上記第２の突部と対向する面積を大きく確保することができるために、一層漏れ磁束を低減させることができる。

【0016】

さらに、請求項１に記載の発明によれば、可動ヨークの回転軸がコアの鍔部に隣接している場合に、回転軸に隣接する鍔部の外周面を、上記回転軸から離間するに従って漸次上記コアの軸線側に近接する傾斜面によって形成しているために、上記回転軸よりも第２の平板部側から閉状態への回転方向に対して逆方向に作用する吸引力を減少させて吸引トルクを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図2】図１の作用効果を説明するための模式図である。

【図3】本発明の第２の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図4】本発明の第３の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図5】本発明の第４の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図6】本発明の第５の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図7】本発明の第６の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図8】本発明の第７の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図9】本発明の第８の実施形態を示す要部の斜視図である。

【図10】本発明の第９の実施形態における鍔部を示す正面図である。

【図11】図１０の作用効果を説明するための磁束線の拡大図である。

【図12】従来の開閉タイプのソレノイドを示す要部の斜視図である。

【図13】図１２の側面図である。

【図14】図１２の作用を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面に基づいて本発明に係るソレノイドの第１〜第９の実施形態について説明する。なお、図１２に示した従来のソレノイドと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

【0019】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態を示すもので、このソレノイド１０においては、可動ヨーク５の第２の平板部５ｂの先端部に対向する固定ヨーク４の両側部に、上記第２の平板部５ｂの先端側に向けて屈曲されることにより、当該第２の平板部５ｂの先端部の両側方に向けて突出する第１の突部１１が形成されている。

【0020】

また、可動ヨーク５の第１の平板部５ａにおける先端部の両側部には、鍔部１側に向けて屈曲されることにより、鍔部１の周縁部の外方側に向けて突出する第２の突部１２が形成されている。

【0021】

上記構成からなるソレノイド１０によれば、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、開状態において最もギャップが大きくなる固定ヨーク４と可動ヨーク５の第２の平板部５ｂの先端との間に、固定ヨーク４の両側部から可動ヨーク５の第２の平板部５ｂの先端側に向けて突出する第１の突部１１を形成するとともに、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの先端部両側に、鍔部１の周縁部の外方側に向けて突出する第２の突部１２を形成しているために、開状態から閉状態に作動させる際の通電時における漏れ磁束を減少させることができ、よって吸引トルクを増加させることができる。

【0022】

この結果、従来よりもコイル巻数を減少させても、所望のトルク特性を得ることが可能になり、製品コストの低減化も図ることができる。

【0023】

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態を示すもので、このソレノイド２０は、第１の実施形態における円板状の鍔部１に代えて、方形板状の鍔部２１をコア２の端部に一体に形成したものである。

【0024】

上記構成からなるソレノイド２０によれば、第１の実施形態に示したものと同様に効果が得られることに加えて、さらにコア２の鍔部２１を方形板状に形成しているために、第２の突部１２と近接して対向する面積を大きく確保することができ、よって一層漏れ磁束を低減させることができる。

【0025】

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態を示すもので、このソレノイド３０は、第２の実施形態に示した固定ヨーク４の両側部であって、かつ第１の突部１１よりも先端側に、さらに第１の突部３１を形成したものである。

【0026】

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態を示すもので、このソレノイド４０は、第２の実施形態における第２の突部１２に代えて、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの先端両側部に、先端側が鍔部２１の周縁部の外方に向けて突出する第２の突部４１を形成したものである。

【0027】

（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態を示すもので、このソレノイド５０は、第２の実施形態における第２の突部１２に代えて、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの先端両側部に、これと対向する鍔部２１の辺部の長さ部分を上記鍔部２１側に向けて屈曲することにより、鍔部２１の対向辺の外方に向けて突出する第２の突部５１を形成したものである。

【0028】

（第６の実施形態）
図７は、本発明の第６の実施形態を示すもので、このソレノイド６０は、第５の実施形態における第２の突部５１に代えて、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの先端部に、当該先端と対向する鍔部２１の辺部側に向けて屈曲することにより、鍔部２１の対向辺の外方に向けて突出する第２の突部６１を形成したものである。

【0029】

（第７の実施形態）
図８は、本発明の第７の実施形態を示すもので、このソレノイド７０は、第２の実施形態における第１の突部１１に代えて、固定ヨーク４の両側部に可動ヨーク５の第２の平板部５ｂの先端側に向けて漸次突出量が増大する三角形状の第１の突部７１を形成したものである。

【0030】

図９は、本発明の第８の実施形態を示すもので、このソレノイド８０は、第７の実施形態における第２の突部１２に代えて、可動ヨーク５の第１の平板部５ａの外周部に、第５の実施形態において示した第２の突部５１、および第６の実施形態において示した第２の突部６１を形成したものである。

【0031】

これら第３〜第８の実施形態のソレノイド３０、４０、５０、６０、７０、８０にあっても、第２の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。

【0032】

さらに、図１０は、本発明の第９の実施形態を示すもので、このソレノイド９０は、第２の実施形態に示した方形板状の鍔部２１の外周面であって、かつ可動ヨーク５の回転軸６に隣接する部分を、回転軸６から離間するに従って漸次コア２の軸線側に近接する傾斜面９１によって形成したものである。

【0033】

上記第９の実施形態のソレノイド９０によれば、第２の実施形態に示したものと同様の効果を得ることができるとともに、さらに可動ヨーク５の回転軸６がコア２の鍔部２１に隣接している場合に、回転軸６に隣接する鍔部２１の外周面を、回転軸６から離間するに従って漸次コア２の軸線側に近接する傾斜面９１によって形成しているために、図１１に示すように、回転軸６よりも第２の平板部５ｂ側から閉状態への回転方向に対して逆方向に作用する磁束線（Ａ部参照）を減少させて吸引トルクを向上させることができる。

【0034】

なお、上記第１〜第９の実施形態においては、いずれも第１の突部１１、３１、７１あるいは第２の突部１２、４１、５１を、固定ヨーク４あるいは可動ヨーク５の第１の平板部５ａの両方の側部に設けた場合に付いてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一方の側部のみに設けてもよい。

【実施例】

【0035】

本発明の効果を検証するために、上記第１〜第９の実施形態に示したソレノイドおよび図１２に示した従来のソレノイドを用いて通電時の吸引トルクを解析によって求めた。
この際に、いずれのソレノイドの解析においても、固定ヨークに対する可動ヨークの開状態における角度を１５度、コイル設計値を７５Ω、コイル巻数を２４９５巻、通電電圧を９Ｖ、環境温度を１５５℃とした。

【0036】

以下は、その結果を示すものである。
トルク(mNm) Rate（％）
従来のソレノイド 2.88 Base:0
第１の実施形態のソレノイド10 3.44 19.3
第２の実施形態のソレノイド20 3.70 28.4
第３の実施形態のソレノイド30 3.81 32.3
第４の実施形態のソレノイド40 3.89 34.8
第５の実施形態のソレノイド50 4.55 57.8
第６の実施形態のソレノイド60 3.98 38.2
第７の実施形態のソレノイド70 4.35 51.1
第８の実施形態のソレノイド80 5.69 97.3
第９の実施形態のソレノイド90 3.72 28.9

【符号の説明】

【0037】

１ 鍔部
２ コア
３ 励磁コイル
４ 固定ヨーク
５ 可動ヨーク
５ａ 第１の平板部
５ｂ 第２の平板部
６ 回転軸
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ ソレノイド
１１、３１、７１ 第１の突部
１２、４１、５１、６１ 第２の突部
９１ 傾斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】