特許 6972483 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】6972483

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】ソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/16 20060101AFI20211111BHJP

   H01F 7/126 20060101ALI20211111BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01F7/16 E

   H01F7/16 D

   H01F7/16 K

   F16K31/06 305E

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-184793(P2017-184793)

(22)【出願日】2017年9月26日

(65)【公開番号】特開2019-62052(P2019-62052A)

(43)【公開日】2019年4月18日

【審査請求日】2020年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】302038741

【氏名又は名称】新電元メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111899

【弁理士】

【氏名又は名称】永山 陽二

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信秀

【審査官】 秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３０３０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１９３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７０３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３３７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４２２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２７４９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ７／１６

Ｈ０１Ｆ ７／１２６

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性材料からなると共に、両端部に開口部がある略円筒状に形成されたケースと、
前記ケースの内部に設けられると共に、中心軸に沿って延びる中空部が形成された巻胴部と該巻胴部の両端部に設けられたフランジとを備えたコイルボビンと、
前記コイルボビンにコイルワイヤを巻回して形成されたコイルと、
略円環板状に形成されると共に前記ケースの一方の前記開口部を閉止するように設けられた本体部と、該本体部の中央に形成された開口部と、該開口部の周辺領域から前記ケースの他方の前記開口部側に向かって突出した凸部とを備えた固定磁極と、
略円筒状、略有底円筒状又は略円柱状に形成され、前記コイルボビンの前記巻胴部に挿通して配置されると共に、前記コイルに通電したときに前記固定磁極に吸引されて移動するように設けられた可動磁極と、
略円環板状に形成されると共に、前記コイルボビンと前記固定磁極との間であって、前記ケース及び前記固定磁極との間に磁気ギャップができるように、かつ、前記ケースとの間の該磁気ギャップが前記固定磁極との間の該磁気ギャップよりも小さくなるように配置されている補助磁極とを有することを特徴とするソレノイド。

【請求項2】

前記補助磁極は、中央に形成された開口部の内周面の前記固定磁極寄りの領域の全部、又は、下端部近傍以外の部分が前記固定磁極側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。

【請求項3】

前記補助磁極は、前記開口部の前記内周面の前記コイルボビン寄りの領域が前記コイルボビン側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のソレノイド。

【請求項4】

前記補助磁極は、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域が前記コイルボビン側に向かって突出するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のソレノイド。

【請求項5】

前記補助磁極は、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域が前記コイルボビンの前記巻胴部の内部に進入すると共に、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域以外の領域が前記コイルボビンの一方の前記フランジに接するように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のソレノイド。

【請求項6】

さらに、非磁性材料材からなると共に、前記補助磁極と前記固定磁極との間に配置されたスペーサと、
前記補助磁極、前記スペーサ及び前記固定磁極を貫通すると共に、前記補助磁極及び前記スペーサを前記固定磁極に対して固定する固定ピンとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のソレノイド。

【請求項7】

さらに、前記可動磁極に固定されると共に、前記可動磁極の中心軸に沿って延びるように設けられたシャフトと、
前記固定磁極の前記開口部に嵌合されると共に、前記シャフトの摺動を支持する軸受とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソレノイドに関し、特に、フラット型とコニカル型との特性を併せ持つ直動型の構成を有するソレノイドに関する。

【背景技術】

【0002】

直動型のソレノイドは、磁極の形状によってフラット型とコニカル型とに大別することが可能である。フラット型は、固定磁極と可動磁極との互いに対向する部分が平坦に形成され、コニカル型は、これらの部分が凹凸をなすように形成されている。以下に、この２種類のソレノイドの特徴について説明する。図１７は、従来技術に係るフラット型のソレノイドを示す断面図である。図１７において、２００はソレノイド、２０１は固定磁極、２０２は対向部、２０３は可動磁極、２０４は対向部、２０５はケース、２０６はコイルである。また、図１８は、従来技術に係るコニカル型のソレノイドを示す断面図である。図１８において、２１０はソレノイド、２１１は固定磁極、２１２は対向部、２１３は可動磁極、２１４は対向部、２１５はケース、２１６はコイルである。

【0003】

まず、フラット型のソレノイドの従来例について説明する。図１７は、特開２００８−４７４２号公報で開示されているフラット型のソレノイドである。ソレノイド２００は、ケース２０５の内部に設けたコイル２０６の中空部内を摺動するように可動磁極２０３を設け、さらにケース２０５及びコイル２０６の一方の端部を閉止するように固定磁極２０１を設けている。固定磁極２０１の対向部２０２と可動磁極２０３の対向部２０４とは、互いに可動磁極２０３の中心軸、すなわち、可動磁極２０３の摺動方向に対して直交する平坦面として形成されている。このように対向する部分同士を平坦面とした場合、これらの間を流れる磁束は可動磁極２０３の中心軸に対して概ね平行に流れる。したがって、固定磁極２０１と可動磁極２０３との間に生成される磁力は、可動磁極２０３の中心軸に対して概ね平行なものとなる。言い換えると、コイル２０６に通電して生成される磁力は、そのほとんどが可動磁極２０３を固定磁極２０１に吸引する推力に寄与する。

【0004】

続けて、コニカル型のソレノイドの従来例について説明する。図１８は、特開２００４−６３８２５号公報で開示されているコニカル型のソレノイドである。ソレノイド２１０は、ケース２１５の内部に設けたコイル２１６の中空部内を摺動するように可動磁極２１３を設け、さらにケース２１５及びコイル２１６の一方の端部を閉止するように固定磁極２１１を設けている。固定磁極２１１の対向部２１２は、円錐台状の凸部として形成されており、可動磁極２１３の対向部２１４に向かって突出している。これに対して、可動磁極２１３の対向部２１４は、円錐台状の凹部として形成されており、凸部である対向部２１２と噛み合う、すなわち、可動磁極２１３の中心軸に対して同じ傾斜角を持つテーパ面に形成されている。したがって、固定磁極２１１と可動磁極２１３との間に生成される磁力は、互いの対向部が可動磁極２１３の中心軸に対して傾斜したテーパ面であるので、可動磁極が固定磁極に接近したときに、可動磁極を前方でなく側方に吸引する磁力の割合がフラット型のソレノイドよりも多くなる。さらに直交する方向の磁力成分の割合は、対向部２１２と対向部２１４とが接近するのに応じて大きくなっていく。また、互いの対向部がテーパ面であることから、コイル２１６に通電していない状態における対向部２１２と対向部２１４との間の磁気ギャップがフラット型よりも小さくなる。

【0005】

以上に説明したフラット型及びコニカル型のソレノイドを推力特性から観ると、フラット型が強い推力が得られるのに対して、コニカル型は推力が相対的に小さくなる。その一方、フラット型は、固定磁極と可動磁極との間の磁気ギャップがある程度の長さ以上あると、コイルへの通電開始時における推力は非常に小さいものとなるが、コニカル型は推力が大きく変化しない。このように、フラット型のソレノイドの推力は、可動磁極の開始から終了までの間に急増するという特徴がある。逆に、コニカル型のソレノイドでは、コイルへの通電開始時においても一定程度の大きさの推力が得られるが、可動磁極が固定磁極に接近しても推力は急増しない。

【0006】

したがって、フラット型のソレノイドは、必要となるストローク長が例えば３ｍｍなど比較的短い用途に適している。また、可動磁極が固定磁極に非常に接近している、又は、可動磁極が固定磁極に吸着されているときにおける推力は非常に大きくなるので、負荷が非常に大きい場合や、可動磁極が固定磁極に吸着された状態を強く保持することが求められる場合に好適と言える。一方、コニカル型のソレノイドは、必要となるストローク長が例えば６ｍｍ、あるいはそれ以上など比較的長い用途に適している。また、ほぼ一定の推力が求められる用途や、静音性が求められる用途にも適している。

【0007】

ところで、ソレノイドを装着する装置によっては、ストローク長が長く、同時に、可動磁極が固定磁極に吸着された状態を強く保持できることなど、フラット型の長所とコニカル型の長所とが同時に要求される場合がある。このような場合、例えば、大型のコニカル型のソレノイドを装着し、コイルに対して大きな電流を流して大きな推力を得られるようにするなどの方法によって対処している。しかし、フラット型のソレノイドを用いる場合よりも消費電力が相当大きくなる上に、ソレノイドの実装に必要な面積が増大するなど、副次的な課題が発生するので、好ましい解決手段とは言えない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−４７４２号公報

【特許文献2】特開２００４−６３８２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記課題を解決するために、フラット型のソレノイドとコニカル型のソレノイドとの両方の特長を併せ持つソレノイド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】

【0010】

請求項１に記載の発明は、磁性材料からなると共に、両端部に開口部がある略円筒状に形成されたケースと、前記ケースの内部に設けられると共に、中心軸に沿って延びる中空部が形成された巻胴部と該巻胴部の両端部に設けられたフランジとを備えたコイルボビンと、前記コイルボビンにコイルワイヤを巻回して形成されたコイルと、略円環板状に形成されると共に前記ケースの一方の前記開口部を閉止するように設けられた本体部と、該本体部の中央に形成された開口部と、該開口部の周辺領域から前記ケースの他方の前記開口部側に向かって突出した凸部とを備えた固定磁極と、略円筒状、略有底円筒状又は略円柱状に形成され、前記コイルボビンの前記巻胴部に挿通して配置されると共に、前記コイルに通電したときに前記固定磁極に吸引されて移動するように設けられた可動磁極と、略円環板状に形成されると共に、前記コイルボビンと前記固定磁極との間であって、前記ケース及び前記固定磁極との間に磁気ギャップができるように、かつ、前記ケースとの間の該磁気ギャップが前記固定磁極との間の該磁気ギャップよりも小さくなるように配置されている補助磁極とを有することを特徴とするソレノイドである。

【0011】

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、前記補助磁極は、中央に形成された開口部の内周面の前記固定磁極寄りの領域の全部、又は、下端部近傍以外の部分が前記固定磁極側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面に形成されていることを特徴とするソレノイドである。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記補助磁極は、前記開口部の前記内周面の前記コイルボビン寄りの領域が前記コイルボビン側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面に形成されていることを特徴とするソレノイドである。

【0013】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記補助磁極は、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域が前記コイルボビン側に向かって突出するように形成されていることを特徴とするソレノイドである。

【0014】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記補助磁極は、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域が前記コイルボビンの前記巻胴部の内部に進入すると共に、前記コイルボビン側の内周側縁辺領域以外の領域が前記コイルボビンの一方の前記フランジに接するように設けられていることを特徴とするソレノイドである。

【0015】

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発明において、さらに、非磁性材料材からなると共に、前記補助磁極と前記固定磁極との間に配置されたスペーサと、前記補助磁極、前記スペーサ及び前記固定磁極を貫通すると共に、前記補助磁極及び前記スペーサを前記固定磁極に対して固定する固定ピンとを有することを特徴とするソレノイドである。

【0016】

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発明において、さらに、前記可動磁極に固定されると共に、前記可動磁極の中心軸に沿って延びるように設けられたシャフトと、前記固定磁極の前記開口部に嵌合されると共に、前記シャフトの摺動を支持する軸受とを有することを特徴とするソレノイド。

【発明の効果】

【0017】

請求項１に記載の発明によれば、補助磁極をコイルボビンと固定磁極との間、つまり、可動磁極が固定磁極に対して遠いところに位置している状態において、補助磁極が固定磁極よりも可動磁極により近いところに配置すると共に、補助磁極とケース及び固定磁極との間に磁気ギャップが存在し、さらに、補助磁極とケースとの間の磁気ギャップが補助磁極と固定磁極との間の磁気ギャップよりも小さいので、補助磁極とケースとの間の磁気抵抗が可動磁極と固定磁極との間の磁気抵抗よりも小さいものとなる。したがって、コイルへの通電中において、可動磁極から補助磁極を経由して固定磁極へ流れる磁束が非常に少なくなる。また、コイルへの通電開始、つまり、可動磁極の摺動開始時には、可動磁極と補助磁極との磁気ギャップが相対的に小さいことから、磁束は主として可動磁極から補助磁極を経由してケースに流れる。可動磁極が固定磁極に接近したときには、可動磁極と固定磁極との磁気ギャップが小さくなり、可動磁極と固定磁極との間に磁気抵抗が小さくなるので、磁束は主として可動磁極から固定磁極を経由してケースに流れ、補助磁極にはあまり流れなくなる。すなわち、可動磁極の摺動開始時からしばらくの間は補助磁極が機能し、可動磁極が固定磁極に接近して来ると、補助磁極があまり機能しない構成となる。したがって、可動磁極の動作の前半がコニカル型の特長、可動磁極の動作の後半がフラット型方の特長を持つソレノイドとなる。

【0018】

請求項２に記載の発明によれば、中央に形成された開口部の内周面の固定磁極寄りの領域の全部、又は、下端部近傍以外の部分が固定磁極側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面に形成されているので、可動磁極から補助磁極を経由してケースへ流れる磁束の経路となる領域に好ましくない影響を及ぼすことなく、補助磁極と固定磁極との間の磁気ギャップを大きくすることができる。

【0019】

請求項３に記載の発明によれば、補助磁極の開口部の内周面のコイルボビン寄りの領域をコイルボビン側に向かって漸次拡径するテーパ面又は階段状面にしたので、内周面のコイルボビン寄りの領域が可動磁極の中心軸に対して傾斜した面となる。したがって、この領域と可動磁極との間を流れる磁束が生成する磁力において、可動磁極の中心軸に平行な成分の割合がより多くなり、可動磁極の摺動開始時の推力をさらに大きくすることができる。

【0020】

請求項４に記載の発明によれば、補助磁極のコイルボビン側の内周側縁辺領域をコイルボビン側に向かって突出させるので、補助磁極と可動磁極との間の磁気ギャップを縮めることができ、可動磁極の摺動開始時の推力をさらに大きくすることができる。

【0021】

請求項５に記載の発明によれば、補助磁極のコイルボビン側の内周側縁辺領域がコイルボビンの巻胴部の内部に進入し、コイルボビン側の内周側縁辺領域以外の領域がコイルボビンの一方のフランジに接しているので、補助磁極をコイルボビンの保持部材として利用することができる。さらに、補助磁極とコイルボビンとの間の無用な空間をなくすことにより、ソレノイドの小型化に寄与することができる。

【0022】

請求項６に記載の発明によれば、固定磁極と補助磁極との間に非磁性材のスペーサを設け、さらに、補助磁極及びスペーサを固定ピンによって固定磁極に固定するので、補助磁極と固定磁極及びケースとの間の磁気ギャップを正確に設定することができる。

【0023】

請求項７に記載の発明によれば、固定磁極の開口部の周囲を凸部としているので、可動磁極の中心軸方向において、シャフトを支持する軸受を嵌合するのに十分な厚さ（長さ）を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態における断面図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの非通電状態における断面図である。

【図4】本発明の第１の形態に係るソレノイドの固定磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】本発明の第１の形態に係るソレノイドのスペーサを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。

【図6】本発明の第１の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。

【図7】本発明の第１の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ｃ）はＤ−Ｄ線図、（ｂ）はＥ−Ｅ線断面図である。

【図8】本発明の第１の形態に係るソレノイドの構成部品を示し、（ａ）は可動磁極の平面図、（ｂ）は可動磁極のＦ−Ｆ線断面図、（ｃ）はシャフトの平面図、（ｄ）はシャフトの正面図、（ｅ）は固定ピンの正面図、（ｆ）は固定ピンの底面図である。

【図9】本発明の第１の形態に係るソレノイドのケースを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ線断面図である。

【図10】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの組立手順を示す斜視図（１）である。

【図11】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの組立手順を示す斜視図（２）である。

【図12】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける磁束の流れを示す断面図（１）である。

【図13】本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける磁束の流れを示す断面図（２）である。

【図14】本発明の第２乃至第４の実施の形態に係るソレノイドを示す部分断面図であり、（ａ）は第２の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｂ）は第３の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｃ）は第４の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図である。

【図15】本発明の第５及び第６の実施の形態に係るソレノイドを示す部分断面図であり、（ｄ）は第５の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｅ）は第６の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図である。

【図16】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るソレノイドにおける推力特性を示すグラフである。

【図17】従来技術に係るフラット型のソレノイドを示す断面図である。

【図18】従来技術に係るコニカル型のソレノイドを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。まず、以下の説明において、「先端側」はシャフト５６の突出部５８を設けている側、つまり、図１乃至図３、及び、図１０乃至図１５の下側と定義し、ソレノイドの「基端側」はケース６０の小径部６２を設けている側、つまり、図１乃至図３、及び、図１０乃至図１５の上側と定義する。また、「中心軸」は、可動磁極５０の中心軸と定義する。なお、以下に説明する各実施の形態に係るソレノイドにおいて、可動磁極５０の中心軸とシャフト５６及びケース６０の中心軸は、互いに一致している。

【0026】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態における断面図である。図１において、１０はソレノイド、２０は補助磁極、２２は凸部、２４ｂは先端側テーパ面、３０は固定磁極、３１は本体部、３２は凸部、４０はスペーサ、４１は本体部、４２は凸部、５０は可動磁極、５１は本体部、５２は底部、５４は中空部、５６はシャフト、５７は嵌合部、５８は突出部、６０はケース、６１は本体部、６２は小径部、６３は段差部、７０はコイルボビン、７１は巻胴部、７２は第１フランジ部、７３は第２フランジ部、７４は第３フランジ部、７５はコイル、７６及び７７は無給油ベアリング、７８はスペーサである。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態におけるＡ−Ａ線断面図である。図２において、７９ａ及び７９ｂは固定ピンであり、その他の符号は図１と同じものを示す。さらに、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの非通電状態における断面図である。図３において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。

【0027】

最初に、第１の実施の形態に係るソレノイドの全体構成の概略について述べる。本発明は、例えばストローク長が６〜８ｍｍと長い、いわゆるロングストロークソレノイドに適しており、図１乃至図３に示しているソレノイド１０もロングストロークのソレノイドである。可動磁極５０は、図１に示すように、軽量化のために有底円筒状に形成されている。可動磁極５０の本体部５１は、先端側がコイルボビン７０の巻胴部７１の内部に配置され、基端側が無給油ベアリング７６に支持されている。可動磁極５０の底部５２には、シャフト５６の基端側が嵌合されている。シャフト５６の先端側は、固定磁極３０に固定された無給油ベアリング７６に支持されている。また、可動磁極５０の先端側には、固定磁極３０の凸部３２が対向しており、コイル７５への通電時には、可動磁極５０が凸部３２に吸引され、図１に示す状態になる。固定磁極３０は、ケース６０の先端側の開口部に嵌合されており、コイルへの通電時には、可動磁極５０、ケース６０及び補助磁極２０と共に磁気回路を構成する。ただし、後述するように、本発明は、固定磁極３０と補助磁極２０との間には磁束がほとんど流れない構成になっており、固定磁極３０と補助磁極２０とは異なる経路の磁気回路を構成していると言える。

【0028】

さらに、ソレノイド１０の各構成部品について説明する。図４は、本発明の第１の形態に係るソレノイドの固定磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。図３において、３３は開口部、３４及び３５は上面、３６ａ及び３６ｂはピン用孔、３７及び３８は周側面、３９は下面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

【0029】

固定磁極３０は、略円板状に形成された本体部３１と、本体部３１の中央寄りの領域から基端側に向かって突出する凸部３２、本体部３１及び凸部３２の中央に形成された円形の開口部３３とを備えている。本体部３１は、ケース６０に圧入して嵌合されるので、周側面３７がケース６０の内周面に強く押し当てられた状態となる。さらに、本体部３１は、中心軸に対して点対称となる位置に、ピン用孔３６ａ及び３６ｂが形成されている。ピン用孔３６ａ及び３６ｂは、図２に示すように、固定ピン７９ａ及び７９ｂを打ち込むための孔である。また、凸部３２は、略円板状に形成されており、ケース６０の基端側開口部側に突出しており、可動磁極５０に対向するように形成されている。凸部３２の周側面３８は、スペーサ４０に接する部分であり、スペーサ４０を固定する際の位置決めに利用される。

【0030】

ところで、従来技術に係るフラット型のソレノイドにおいては、凸部３２の周辺領域も凸部３２と同じ肉厚とする、すなわち、凸部３２の上面３４と周辺領域の上面３５とが同一平面をなすように形成されることが多いが、この実施の形態に係るソレノイド１０、及び、他の実施の形態に係る架空ソレノイドおいては、補助磁極２０及びスペーサ４０を配置する空間を確保するために、凸部３２の周辺領域の肉厚を薄くしている。開口部３３は、無給油ベアリング７７が嵌合される貫通孔である。前述のように、凸部３２は、周辺領域より肉厚が大きいので、上面３４と下面３９との距離も上面３５と下面３９との距離より長くなる。このように構成したことによって、無給油ベアリング７７は、中心軸方向において比較的長いものを選択することができる。長い無給油ベアリング７７を採用できることは、可動磁極５０及びシャフト５６が中心軸に対して僅かに傾いた状態で摺動することを防止でき、ロングストロークソレノイドにおいて非常に有用な構成と言える。

【0031】

図５は、本発明の第１の形態に係るソレノイドのスペーサを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。図５において、４３は開口部、４４ａは基端側垂直面、４４ｂは先端側テーパ面、４５は上面、４６ａ及び４６ｂはピン用孔、４７及び４８は周側面、４９は下面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

【0032】

スペーサ４０は、略円板状に形成された本体部４１と、本体部４１の中央寄りの領域から基端側に向かって突出する凸部４２、本体部４１及び凸部４２の中央に形成された円形の開口部４３とを備えている。本体部４１は、上面４５側（基端側）に補助磁極２０、下面４９側（先端側）に固定磁極３０が位置するように配置され、補助磁極２０と固定磁極３０との間に所定距離の磁気ギャップを保持するための役割を持つ。また、本体部４１は、中心軸に対して点対称となる位置に、ピン用孔４６ａ及び４６ｂが形成されている。ピン用孔４６ａ及び４６ｂは、図２に示すように、固定ピン７９ａ及び７９ｂを挿通するための孔である。なお、スペーサ４０は、上面４５側に補助磁極２０を配置した状態で固定ピン７９ａ及び７９ｂによって固定磁極３０に固定される。スペーサ４０は、本体部４１を磁気ギャップとして設けることから、非磁性ステンレス鋼ＳＵＳ３０５など特に非磁性としての特性が高く、強度も十分である材料が望ましい。なお、補助磁極２０に対して加わる強い吸引力によって、例えばピン用孔４６ａ及び４６ｂやその周辺部などが変形しない強度を持ち、かつ、磁化されにくいものであるならば、他の材料であってもよい。

【0033】

凸部４２は、開口部４３を取り囲むように、かつ、略円環状の薄い板のような形状に形成されており、基端部側に対向している。また、凸部４２の周側面４８は、後述するように、補助磁極２０の位置決めに利用される。開口部４３は、固定磁極３０の凸部３２が挿入される貫通孔である。開口部４３の基端側垂直面４４ａは、固定磁極３０の凸部３２の周側面３８に接する部分であり、ソレノイド１０の組立工程において、スペーサ４０を固定する際の位置決めに利用される。開口部４３の先端側テーパ面４４ｂは、部品の大きさのバラツキから、スペーサ４０が固定磁極３０の上面３５から浮き上がった状態で組み立てられることを防止する、すなわち、先端側テーパ面４４ｂと固定磁極３０との間隙によって部品の大きさのバラツキに対応するために形成されている。なお、前述のように、スペーサ４０は、固定ピン７９ａ及び７９ｂによって固定磁極３０に固定する際に、基端側垂直面４４ａを位置決めに利用しているが、本体部４１の周側面４７がケース６０に接するように形成し、周側面４７を基準として位置決めをしてもよい。なお、コイル７５への通電停止後に、可動磁極５０及びシャフト５６を元の位置に復帰させるためには、ソレノイド１０にスプリングを設ける、又は、ソレノイド１０を装着した機器から反発力が加わるようにすることによって可動磁極５０及びシャフト５６を押し戻す必要があるが、本発明との関連が薄い事項であるので、その記載を省略する。

【0034】

図６は、本発明の第１の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。図６において、２３は開口部、２６ａ及び２６ｂはピン用孔、２７は周側面、２８は上面、２９は下面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図７は、本発明の第１の形態に係るソレノイドの補助磁極を示し、（ｃ）はＤ−Ｄ線図、（ｂ）はＥ−Ｅ線断面図である。図７は、２１は本体部、２４は上部寄りテーパ面、２５は垂直面であり、その他の符号は図１及び図６と同じものを示す。

【0035】

補助磁極２０は、磁気回路を構成する磁性部品の一つであるが、他のいずれの磁性部品にも接していない点に大きな特徴がある。まず、補助磁極２０は、略円板状に形成された本体部２１と、本体部２１の中央寄りの領域から基端側に向かって突出する凸部２２、本体部２１及び凸部２２の中央に形成された円形の開口部２３とを備えている。すなわち、固定磁極３０、スペーサ４０及び補助磁極２０は、後述するように、重ね合わせて固定するために近似した形状にしている。本体部２１は、凸部２２及び開口部２３の周辺部から流れ込んだ磁束をケース６０に流す上での経路となる。また、本体部２１は、中心軸に対して点対称となる位置にピン用孔２６ａ及び２６ｂが形成されている。ピン用孔２６ａ及び２６ｂは、固定ピン７９ａ及び７９ｂを上面２８側（基端側）から下面２９（先端側）に向かって、本体部２１及びスペーサ４０を挿通して固定磁極３０に打ち込むための孔である。

【0036】

凸部２２は、基端側に突出して、可動磁極５０との間の磁気ギャップを短くして、可動磁極５０との間から磁束が流れ込みやすくなるように形成したものである。すなわち、固定磁極３０と可動磁極５０との間の磁気ギャップが非常に大きく、両者の間で磁束がほとんど流れていない場合であっても、可動磁極５０から補助磁極２０への磁束の流れができるので、可動磁極５０の摺動開始から間もない局面において必要となる推力を確保することができる。さらに、図１乃至図３に示しているように、凸部２２は、コイルボビン７０の巻胴部７１の内部に進入した状態に配置されている。さらに、本体部２１の上面２８にコイルボビン７０の第１フランジ部７２が接した状態に配置されている。このように配置することによって、上面２８の上方の空間をなにもない空間とせずに有効に利用するができる。

【0037】

また、開口部２３の内周面は、フラット型とコニカル型との中間的な特性を得るために好適な形状に形成されている。すなわち、開口部２３は、図７（ｄ）に示すように、コイルボビン７０寄りの基端側テーパ面２４ａが基端側に向かって拡径し、かつ、先端側テーパ面２４ｂよりも中心軸に対する傾斜角が小さくなるように形成されている。さらに、開口部２３は、固定磁極３０寄りの先端側テーパ面２４ｂが先端側に向かって拡径し、かつ、基端側テーパ面２４ａよりも中心軸に対する傾斜角が大きくなるように形成されている。この開口部２３の構成は、発明者が実験及び磁場解析を行った得た知見に基づくものであり、第１に、補助磁極２０を固定磁極３０よりも可動磁極５０により近いところに配置した上で、開口部２３の内周面を基端側の面と先端側の面とで異なるものとする。このように構成することによって、可動磁極５０から補助磁極２０に流れた磁束を固定磁極３０に流れず、ケース６０に流れ易くする。つまり、可動磁極５０、固定磁極３０、ケース６０を経由して可動磁極５０に戻る磁気回路と、補助磁極２０、ケース６０を経由して可動磁極５０に戻る磁気回路との２つの磁気回路を生成することが後述する理由によって容易になる。

【0038】

第２に、先端側の面を中心軸に対して先端側に拡径し、かつ、基端側テーパ面２４ａよりも中心軸に対する傾斜角が大きい先端側テーパ面２４ｂとする。先端側の面をこのように形成することによって、補助磁極２０と、固定磁極３０の本体部３１及び凸部３２、特に凸部３２の周側面との間の磁気ギャップをソレノイド１０の耐久性等に影響のない範囲で可能な範囲で大きくし、固定磁極３０との間の磁気抵抗が大きくなれば、可動磁極５０から補助磁極２０を経由して固定磁極３０に流れる磁束量をできる限り低減させることが可能となる。その一方、可動磁極５０から補助磁極２０を経由してケース６０に流れる磁束量を大きくできるという効果が得られる。

【0039】

第３に、基端側の面を中心軸に対して基端側に拡径し、かつ、先端側テーパ面２４ｂよりも中心軸に対する傾斜角が小さい基端側テーパ面２４ａとする。基端側の面をこのように形成することによって、コイル７５への通電開始から短時間の間、つまり、可動磁極５０が固定磁極３０から遠いところに位置している状態において、凸部３２の周側面の可動磁極５０に対向する面積を大きくすることができる。したがって、可動磁極５０が固定磁極３０から遠いところに位置している状態において、可動磁極５０から補助磁極２０へ流れる磁束量を増大させて、可動磁極５０の推力を増大させることが可能となる。

【0040】

さらに、補助磁極２０は、開口部２３の基端側テーパ面２４ａ及び先端側テーパ面２４ｂの特徴に加えて、中心軸に平行になるように形成した周側面２７とケース６０との間に磁気ギャップを設けている。このように磁気ギャップのある構成にすることによって、可動磁極５０が固定磁極３０に接近した状態において、可動磁極５０から補助磁極２０を経由してケース６０に至る磁気回路の磁気抵抗が可動磁極５０から固定磁極３０を経由してケース６０に至る磁気回路の磁気抵抗よりも相当に大きくなるようにしている。したがって、可動磁極５０が固定磁極３０に接近すると、可動磁極５０から補助磁極２０へ流れる磁束量は非常に小さくなり、補助磁極２０から可動磁極５０に加わる吸引力も小さなものとなる。これは、すなわち、推力に寄与しない中心軸に直交する方向の磁力の成分比を直交する方向の磁力成分の割合が大幅に低下することを意味する。したがって、補助磁極２０は、可動磁極５０が固定磁極３０から遠いところに位置している状態ではコニカル型に近い作用効果が得られるが、可動磁極５０が固定磁極３０に接近していると、フラット型に近い作用効果が得られることになる。

【0041】

図８は、本発明の第１の形態に係るソレノイドの構成部品を示し、（ａ）は可動磁極の平面図、（ｂ）は可動磁極のＦ−Ｆ線断面図、（ｃ）はシャフトの平面図、（ｄ）はシャフトの正面図、（ｅ）は固定ピンの正面図、（ｆ）は固定ピンの底面図である。図８において、５３はテーパ面、５５は開口部であり、その他の符号は図１及び図２と同じものを示す。また、図９は、本発明の第１の形態に係るソレノイドのケースを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ線断面図である。図９において、６４及び６５は内周面、６６は段差面、６７は開口部である。

【0042】

可動磁極５０は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、底部５２が先端側に位置している略有底円筒状に形成されており、軽量化のために、磁束があまり流れない中心軸に近い部分を中空部５４としている。また、本体部５１の周側面の先端部近傍を先端側に向かって縮径するようなテーパ面５３に形成している。テーパ面５３は中心軸に対して小さな傾斜角となるように形成されており、これによってコニカル型に近い推力特性を得ることができる。底部５２の開口部５５は、シャフト５６が嵌合される貫通孔である。シャフト５６は、図８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、略円形棒状に形成されており、基端側の端部近傍が可動磁極５０の開口部５５に嵌合される嵌合部５７となる。先端側の突出部５８及びその近傍は、無給油ベアリング７７に支持された状態で摺動する。

【0043】

ケース６０は、磁性材からなり、径が大きい略円筒状の本体部６１と、本体部６１よりも径が小さい略円筒状の小径部６２を備えている。本体部６１には、コイルボビン７０などが収納される。本体部６１の先端側の開口部６７の内周面６４側には、固定磁極３０の本体部３１が嵌合される。本体部６１の基端側に設けられた小径部６２の内周面６５側は、無給油ベアリング７６が嵌合される。本体部６１と小径部６２との段差部６３の段差面６６は、補助磁極２０の本体部２１と共にコイルボビン７０を挟持して保持する。なお、ケース６０は、より長い略円筒形状とし、基端側を蓋部材で閉止し、さらにこの蓋部材の中央の開口部に無給油ベアリングを嵌合する構成にしてもよい。

【0044】

さらに、図１乃至図３に戻って、他の構成備品について説明する。コイルボビン７０は、巻胴部７１の先端側端部に第１フランジ部７２、基端側端部に第２フランジ部７３が設けられており、さらに第２フランジ部７３の内側近傍に第３フランジ部７４が設けられている。第１フランジ部７２と第３フランジ部７４との間には、コイルワイヤを巻回してコイル７５を形成している。なお、通常のコイルに代えてモールドコイルを使用してもよい。また、前述のように、巻胴部７１の先端側の開口部には、補助磁極２０の凸部２２が進入した状態で組み立てられており、組立時には凸部２２によってコイルボビン７０の位置決めがなされる。したがって、凸部２２は、磁気回路を構成する部材としての役割だけでなく、ソレノイド１０の組立時に位置決め用部材としての役割も併せ持っている。無給油ベアリング７６と無給油ベアリング７７は、それぞれ可動磁極５０とシャフト５６を支持するものである。無給油ベアリング７６及び７８としては、金属製のドライブッシュが好適であるが、樹脂製のドライブッシュや、給油が必要なタイプのベアリングであってもよい。スペーサ７８は、中央に開口部がある薄い円板状に形成されており、固定磁極３０に吸引された可動磁極５０がコイル７５への通電停止後に固定磁極３０に張り付いて動かなくなることを防止する。

【0045】

続けて、ソレノイド１０の組立手順の概要について説明する。図１０は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの組立手順を示す斜視図（１）である。また、図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの組立手順を示す斜視図（２）である。図１０及び図１１において用いた符号は、すべて図１と同じのものを示す。

【0046】

まず、図１０に示すように、無給油ベアリング７７を固定磁極３０の開口部３３に圧入しておく。次に、固定磁極３０の凸部３２がスペーサ４０の開口部４３に挿入されるようにしながら、スペーサ４０を固定磁極３０上に載せる。さらに、スペーサ４０の凸部４２の周側面４８が補助磁極２０の開口部２３の垂直面２５に接するように、つまり、凸部４２が開口部２３に挿入されるようにしながら、補助磁極２０をスペーサ４０上に載せる。次に、固定ピン７９ａと固定ピン７９ｂとをピン用孔２６ａ及び４６ａとピン用孔２６ｂ及び４６ｂとに挿通させた上で、ピン用孔３６ａとピン用孔３６ｂに打ち込んで補助磁極２０及びスペーサ４０を固定磁極３０に固定する。続けて、図１１に示すように、無給油ベアリング７６をケース６０の小径部６２に圧入し、さらにコイルボビン７０及びコイル７５をケース６０の内部に挿入しておく。さらに、可動磁極５０の開口部５５にシャフト５６を圧入しておく。次に、ケース６０の開口部６７に圧入する。最後に、固定磁極３０の凸部３２上にスペーサ７８を配置し可動磁極５０とシャフト５６とを無給油ベアリング７６と無給油ベアリング７７とに挿入する。以上の工程によれば、固定磁極３０に対して、スペーサ４０及び補助磁極２０を正確に配置することができ、設計上想定されている推力特性を得ることができる。

【0047】

続けて、ソレノイド１０の動作時における磁束の流れの特徴について説明する。図１２は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける磁束の流れを示す断面図（１）である。図１２において、５９は磁気ギャップであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図１３は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドにおける磁束の流れを示す断面図（２）である。図１３において用いた符号は、すべて図１及び図１２と同じのものを示す。なお、図中の磁束の流れを示す曲線及び矢印、並びにこれらの太さは模式的なものであり、実際の磁束の流れと同一ではない。くわえて、図１６は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るソレノイドにおける推力特性を示すグラフである。

【0048】

まず、コイル７５に通電していない状態においては、図３に示すように、可動磁極５０は固定磁極３０から最も遠いところに位置している。この状態において、コイル７５に通電すると、図１２（ａ）に示すように、可動磁極５０と固定磁極３０との磁気ギャップが大きいことから、磁束の流れは、主として可動磁極５０から補助磁極２０へ流れ、可動磁極５０から固定磁極３０への流れは少ない。したがって、可動磁極５０に生じる推力は、主として補助磁極２０に起因するものとなる。可動磁極５０の摺動開始から暫くの間この状態となる。なお、補助磁極２０に先端側テーパ面２４ｂを形成して、補助磁極２０を固定磁極３０の凸部３２から大きく離隔させているので、補助磁極２０から固定磁極３０に流れる磁束量は非常に小さいものになる。次に、可動磁極５０が固定磁極３０にやや接近すると、図１２（ｂ）に示すように、可動磁極５０から固定磁極３０へ流れる磁束量が可動磁極５０から補助磁極２０へ流れる磁束量に近くなる。

【0049】

可動磁極５０が固定磁極３０に接近して、可動磁極５０と固定磁極３０との磁気ギャップが可動磁極５０と補助磁極２０との磁気ギャップよりも小さくなると、図１３（ｃ）に示すように、磁束の流れは、主として可動磁極５０から固定磁極３０へ流れ、可動磁極５０から補助磁極２０への流れは少なくなる。したがって、可動磁極５０を補助磁極２０に向かって吸引する力、すなわち、中心軸方向の推力に寄与しない磁力は、従来技術に係るコニカル型のソレノイドよりもかなり小さいものとなる。また、補助磁極２０とケース６０との間に磁気ギャップ５９を設けて、補助磁極２０とケース６０との間の磁気抵抗を意図的に大きくしているので、この構成も可動磁極５０から補助磁極２０への流れを少なくする作用を発揮している。そして、図１３（ｄ）に示すように、可動磁極５０がスペーサ７８に当接し、可動磁極５０及びシャフト５６の摺動が停止したときには、磁束の大半は可動磁極５０から固定磁極３０へ流れるようになる。

【0050】

さらに、以上の第１の実施の形態の構成を持つ実施例と、磁性部品以外の構成をほぼ同じにしたフラット型及びコニカル型の比較例について実験した。その結果、図１６に示すように、実施例のソレノイドは、可動磁極が固定磁極から遠いところに位置しているときには、コニカル型の比較例に近い特性を持ち、可動磁極が固定磁極に接近してきたときには、フラット型の比較例に近い特性を持っていることが分かった。すなわち、本発明の構成を持つソレノイドは、フラット型のソレノイドとコニカル型のソレノイドとの両方の特長を併せ持つソレノイドを実現できたと言える。

【0051】

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド１０によれば、補助磁極２０をコイルボビン７０と固定磁極３０との間、つまり、可動磁極５０が固定磁極３０に対して遠いところに位置している状態において、補助磁極２０が固定磁極３０よりも可動磁極５０により近いところに配置すると共に、補助磁極２０とケース６０及び固定磁極３０との間に磁気ギャップが存在し、さらに、補助磁極２０とケース６０との間の磁気ギャップが補助磁極２０と固定磁極３０との間の磁気ギャップよりも小さいので、補助磁極２０とケースとの間の磁気抵抗が可動磁極５０と固定磁極３０との間の磁気抵抗よりも小さいものとなる。したがって、コイル７５への通電中において、可動磁極５０から補助磁極２０を経由して固定磁極３０へ流れる磁束が非常に少なくなる。また、コイル７５への通電開始、つまり、可動磁極５０の摺動開始時には、可動磁極５０と補助磁極２０との磁気ギャップが相対的に小さいことから、磁束は主として可動磁極５０から補助磁極２０を経由してケース６０に流れる。可動磁極５０が固定磁極３０に接近したときには、可動磁極５０と固定磁極３０との磁気ギャップが小さくなり、可動磁極５０と固定磁極３０との間に磁気抵抗が小さくなるので、磁束は主として可動磁極５０から固定磁極３０を経由してケース６０に流れ、補助磁極２０にはあまり流れなくなる。すなわち、可動磁極５０の摺動開始時からしばらくの間は補助磁極２０が機能し、可動磁極５０が固定磁極３０に接近して来ると、補助磁極２０があまり機能しない構成となる。したがって、可動磁極５０の動作の前半がコニカル型の特長、可動磁極の動作の後半がフラット型方の特長を持つようになる。また、補助磁極２０の中央に形成された開口部２３の内周面の固定磁極寄りの領域を固定磁極３０側に向かって漸次拡径する先端側テーパ面２４ｂとしているので、可動磁極５０から補助磁極２０を経由してケース６０へ流れる磁束の経路となる領域に好ましくない影響を及ぼすことなく、補助磁極２０と固定磁極３０との間の磁気ギャップを大きくすることができる。

【0052】

さらに、補助磁極２０の開口部２３において、内周面のコイルボビン寄りの領域をコイルボビン７０側に向かって漸次拡径する基端側テーパ面２４ａとしたので、内周面のコイルボビン寄りの領域が可動磁極の中心軸に対して傾斜した面となる。したがって、基端側テーパ面２４ａと可動磁極５０との間を流れる磁束が生成する磁力において、可動磁極５０の中心軸に平行な成分の割合がより多くなり、可動磁極５０の摺動開始時の推力をさらに大きくすることができる。くわえて、補助磁極２０のコイルボビン７０側の内周側縁辺領域をコイルボビン７０側に向かって突出した凸部２２としたので、補助磁極２０と可動磁極５０との間の磁気ギャップを縮めることができ、可動磁極５０の摺動開始時の推力をさらに大きくすることができる。また、補助磁極２０のコイルボビン７０側の内周側縁辺領域にある凸部２２がコイルボビン７０の巻胴部７１の内部に進入し、コイルボビン７０側の内周側縁辺領域以外の領域がコイルボビン７０の第１フランジ部７２に接しているので、補助磁極２０をコイルボビン７０の保持部材として利用することができる。さらに、補助磁極２０とコイルボビン７０との間の無用な空間をなくすことにより、ソレノイド１０の小型化に寄与することができる。くわえて、固定磁極３０と補助磁極２０との間に非磁性材のスペーサ４０を設け、さらに、補助磁極２０及びスペーサ４０を固定ピン７９ａ及び７９ｂによって固定磁極３０に固定するので、補助磁極２０と固定磁極３０及びケース６０との間の磁気ギャップを正確に設定することができる。さらに、固定磁極３０の開口部３３の周囲を凸部３２としているので、中心軸方向において、シャフト５６を支持する無給油ベアリング７７を嵌合するのに十分な厚さ（長さ）を確保することができる。

【0053】

さらに、本発明の他の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図１４は、本発明の第２乃至第４の実施の形態に係るソレノイドを示す部分断面図であり、（ａ）は第２の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｂ）は第３の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｃ）は第４の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図である。図１４において、１１、１２及び１３はソレノイド、８０は補助磁極、８１ａは基端側テーパ面、８１ｂは先端側テーパ面、８２は垂直面、８３はコイルボビン、８４はコイル、８５は補助磁極、８６は凸部、８７ａは基端側垂直面、８７ｂは先端側テーパ面、８８は垂直面、８９は可動磁極、９０は補助磁極、９１は凸部、９２ａは基端側テーパ面、９２ｂは先端側テーパ面、９３は垂直面、９４はスペーサであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図１５は、本発明の第５及び第６の実施の形態に係るソレノイドを示す部分断面図であり、（ｄ）は第５の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図、（ｅ）は第６の実施の形態に係るソレノイドの部分断面図である。図１５において、１４及び１５はソレノイド、９５は補助磁極、９６は凸部、９７ａは基端側テーパ面、９７ｂは先端側テーパ面、９８はスペーサ、９９は縁辺凸部、１００は補助磁極、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び１０７は磁性円形板、１０８は先端側階段状面、１０９は基端側階段状面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

【0054】

本発明は、第１の実施の形態に係るソレノイド１０の他に、以下のような実施の形態に係るソレノイドを提供することが可能である。まず、第２の実施の形態に係るソレノイド１１は、図１４（ａ）に示すように、補助磁極８０の基端側テーパ面８１ａ、先端側テーパ面８１ｂ及び垂直面８２の形状は、補助磁極２０の凸部２２に相当する部分を形成せず、中心軸方向において補助磁極８０の上面全体を補助磁極２０の凸部２２と同じ位置となるように形成している。これによって、コイルボビン８３及びコイル８４は、中心軸方向においてコイルボビン７０及びコイル７５よりも短いものとなっている。したがって、補助磁極８０の加工は、補助磁極２０よりも簡便にはなるが、コイル８４がコイル７５よりも短いものとなるので、コイル８４に通電したときの推力は若干弱くなると言える。

【0055】

次に、第３の実施の形態に係るソレノイド１２は、図１４（ｂ）に示すように、中心軸方向における補助磁極８５の凸部８６は補助磁極２０の凸部２２と同じであるが、中心軸に対して平行な基端側垂直面８７ａを形成し、可動磁極８９もテーパ面を設けず、周側面全体を中心軸に対して平行な面としている。なお、先端側テーパ面８７ｂ及び垂直面８８は、補助磁極２０の先端側テーパ面２４ｂ及び垂直面２５と同じである。したがって、可動磁極８９の加工は、可動磁極５０よりも簡便にはなるが、補助磁極８５の開口部の内周面のコイルボビン寄りの領域が可動磁極８９に対向していないので、コイル７５への通電開始からしばらくの間における推力は、ソレノイド１０よりも推力は若干弱くなる。

【0056】

続けて、第４の形態に係るソレノイド１３は、図１４（ｃ）に示すように、中心軸方向においてスペーサ９４をスペーサ４０よりも薄くしている。補助磁極９０の凸部９１、基端側テーパ面９２ａ、端側テーパ面９２ｂ及び垂直面９３の形状は、補助磁極２０の対応する部分と同じであるが、補助磁極９０が中心軸方向においてより先端側に配置されている。ただし、補助磁極２０が固定磁極３０よりも可動磁極５０により近いところに配置されている必要がある。このようにしたことによって、補助磁極９０は、中心軸方向において固定磁極３０により近いところに配置されており、推力特性もソレノイド１０よりもフラット側のソレノイドにより近いものとなる。

【0057】

また、第５の形態に係るソレノイド１４は、図１５（ｄ）に示すように、補助磁極９５は、凸部９６及び基端側テーパ面９７ａの形状は、補助磁極２０の凸部２２及び基端側テーパ面２４ａと同じであるが、先端側テーパ面９７ｂは、垂直面を形成していないことから、中心軸方向において若干長くなっている。また、スペーサ９８は、外周側の縁辺部近傍に縁辺凸部９９を設けている。縁辺凸部９９は、ソレノイド１４の組立時に、補助磁極９５の位置決めに使用するものである。したがって、内周側の縁辺部近傍を補助磁極の位置決めに使用する他の実施の形態とは、逆の構成を有していると言える。

【0058】

続けて、第６の形態に係るソレノイド１５の補助磁極１００は、図１５（ｅ）に示すようにソレノイド１４の補助磁極９５を積層した磁性円形板１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び１０７によって構成されるようにしている。また、磁性円形板１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び１０７の開口部の径をそれぞれ異なる所定の径にすることによって、基端側テーパ面９７ａ及び先端側テーパ面９７ｂに相当する基端側階段状面１０８及び先端側階段状面１０９を構成している。したがって、比較的簡単な外形を持つ磁性円形板１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６及び１０７を積層することによって中心軸方向に複雑な形状を持つ補助磁極を構成できるという利点がある。

【0059】

なお、発明者が実験及び磁場解析から得た知見によれば、以上の各実施の形態に係るソレノイドにおいても、コイルへの通電を停止しているときに補助磁極が固定磁極よりも可動磁極に対して（最も近い部分同士が）近くなるように配置されていること、補助磁極と周囲にある磁性部材との間に必ず磁気ギャップを設けること、先端側テーパ面を基端側テーパ面２４よりも中心軸に対して大きく傾斜させて、補助磁極と固定磁極との間に十分な磁気ギャップを設けることが特に重要である。

【0060】

本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド１０において、本発明の第２乃至第６の実施の形態に係るソレノイドの構成の一部を取り入れるなど、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の構成にすることが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１０ ソレノイド
１１ ソレノイド
１２ ソレノイド
１３ ソレノイド
１４ ソレノイド
１５ ソレノイド
２０ 補助磁極
２１ 本体部
２２ 凸部
２３ 開口部
２４ａ 基端側テーパ面
２４ｂ 先端側テーパ面
２５ 垂直面
２６ａ ピン用孔
２６ｂ ピン用孔
２７ 周側面
２８ 上面
２９ 下面
３０ 固定磁極
３１ 本体部
３２ 凸部
３３ 開口部
３４ 上面
３５ 上面
３６ａ ピン用孔
３６ｂ ピン用孔
３７ 周側面
３８ 周側面
３９ 下面
４０ スペーサ
４１ 本体部
４２ 凸部
４３ 開口部
４４ａ 基端側垂直面
４４ｂ 先端側テーパ面
４５ 上面
４６ａ ピン用孔
４６ｂ ピン用孔
４７ 周側面
４８ 周側面
４９ 下面
５０ 可動磁極
５１ 本体部
５２ 底部
５３ テーパ面
５４ 中空部
５５ 開口部
５６ シャフト
５７ 嵌合部
５８ 突出部
５９ 磁気ギャップ
６０ ケース
６１ 本体部
６２ 小径部
６３ 段差部
６４ 内周面
６５ 内周面
６６ 段差面
６７ 開口部
７０ コイルボビン
７１ 巻胴部
７２ 第１フランジ部
７３ 第２フランジ部
７４ 第３フランジ部
７５ コイル
７６ 無給油ベアリング
７７ 無給油ベアリング
７８ スペーサ
７９ａ 固定ピン
７９ｂ 固定ピン
８０ 補助磁極
８１ａ 基端側テーパ面
８１ｂ 先端側テーパ面
８２ 垂直面
８３ コイルボビン
８４ コイル
８５ 補助磁極
８６ 凸部
８７ａ 基端側垂直面
８７ｂ 先端側テーパ面
８８ 垂直面
８９ 可動磁極
９０ 補助磁極
９１ 凸部
９２ａ 基端側テーパ面
９２ｂ 先端側テーパ面
９３ 垂直面
９４ スペーサ
９５ 補助磁極
９６ 凸部
９７ａ 基端側テーパ面
９７ｂ 先端側テーパ面
９８ スペーサ
９９ 縁辺凸部
１００ 補助磁極
１０１ 磁性円形板
１０２ 磁性円形板
１０３ 磁性円形板
１０４ 磁性円形板
１０５ 磁性円形板
１０６ 磁性円形板
１０７ 磁性円形板
１０８ 基端側階段状面
１０９ 先端側階段状面
２００ ソレノイド
２０１ 固定磁極
２０２ 対向部
２０３ 可動磁極
２０４ 対向部
２０５ ケース
２０６ コイル
２１０ ソレノイド
２１１ 固定磁極
２１２ 対向部
２１３ 可動磁極
２１４ 対向部
２１５ ケース
２１６ コイル

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】