特開 2023-78896 電磁石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023078896

(43)【公開日】2023-06-07

(54)【発明の名称】電磁石

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/06 20060101AFI20230531BHJP

【ＦＩ】

H01F7/06 C

H01F7/06 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021192216

(22)【出願日】2021-11-26

(71)【出願人】

【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】樋口 丈洋

【テーマコード（参考）】

5E048

【Ｆターム（参考）】

5E048AA09

5E048AD02

5E048CB05

(57)【要約】

【課題】 部品点数が増加させずにコイルボビンのがたつきを抑えること可能な構成を有する電磁石を提供すること。
【解決手段】 ケース５０に設けた係止部５２がコイルボビン２５の移動を規制するので、スペーサなどの別の部品を設けることなく、コイルボビン２５のがたつきを抑えることが実現される。また、ソレノイド４９においては、係止部５２の底面５３の面積を中間領域５７の中心軸に直交する断面の面積よりも小さくしたので、吸引力（推力）を低下させずに、コイルボビン２５のがたつきを抑えることができる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

略円筒形状に形成された巻胴部と、該巻胴部の第１の端部に設けられた第１のフランジ部と、前記巻胴部の第２の端部に設けられた第２のフランジ部を備えたコイルボビンと、
コイルワイヤを前記コイルボビンの前記巻胴部に巻回して形成されたコイルと、
磁性材からなり、略円筒形状に形成されると共に、内部に前記コイルボビン及び前記コイルが配置されたケースを有する電磁石であって、
前記ケースは、第１の端部、又は、第１の端部の近傍部分の内周面側に突出するように形成されると共に、第２の端部の側に向いた平坦面を備え、該平坦面が前記コイルボビンの前記第１のフランジ部に当接して前記コイルボビンが前記ケースの内部において移動することを規制するようになされた係止部を備えていることを特徴とする電磁石。

【請求項2】

磁性材からなると共に、前記ケースの第１の端面に当接するように設けられたエンドキャップを有し、
前記ケースは、前記第１の端部の端面の面積が前記係止部よりも中間部寄りの中間領域の中心軸と直交する方向における断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電磁石。

【請求項3】

前記ケースは、前記第２の端部、又は、前記第２の端部の近傍部分の内周面側に突出するように形成されると共に、前記第１の端部の側に向いた平坦面を備え、該平坦面が前記コイルボビンの前記第２のフランジ部に当接して前記コイルボビンが前記ケースの内部において移動することを規制するようになされた別の係止部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁石に関し、特に、コイルボビンのがたつきを抑える構成を有する電磁石に関する。

【背景技術】

【0002】

直動型のソレノイドや回転型のソレノイドなどの電磁石には、磁気回路を構成する磁性材に磁束の流れを生成するために励磁用のコイルが設けられている。このコイルは、ほとんどの場合、コイルボビンにコイルワイヤを巻回することによって形成されている。図１４は、従来技術に係る電磁石の断面図である。図１４において、１００はソレノイド、１０１はフレーム、１０２ａ及び１０２ｂは脚部、１０２ｃは底部、１０２ｄは突出部、１０３はコイルボビン、１０３ａはフランジ部、１０４はサブフレーム、１０４ａは透孔、１０５は励磁コイル、１０６は筒体、１０６ａはフランジ部、１０７はシール材、１０８は可動鉄心、１０９はエアダンパー室である。

【0003】

図１４は、特開２０１１－０７１２４１号公報で開示されている電磁石である。ソレノイド１００は、オープンフレーム型のソレノイドであり、ヨークと外殻を兼ねるフレーム１０１とサブフレーム１０４とを備えている。フレーム１０１は、一対の脚部１０２ａ及び１０２ｂと、底部１０２ｃとを備えている。底部１０２ｃには、その中央に半抜きプレス加工により突出部１０２ｄが形成されている。さらに、突出部１０２ｄが挿入されるように、筒体１０６の一方の開口端を底部１０２ｃにシール材１０７を介して押し当てることによって、筒体１０６の一方の開口端を気密状態になるようにしている。また、可動鉄心１０８を筒体１０６の他方の開口端から挿通して、可動鉄心１０８の一方の端部、筒体１０６の内面、及び、突出部１０２ｄの内面で形成される空間をエアダンパー室１０９としている。可動鉄心１０８は、コイルボビン１０３に巻回された励磁コイル１０５に通電すると、底部１０２ｃに向かって筒体１０６の内部を摺動する。このとき、エアダンパー室１０９のエアは圧縮され、筒体１０６の内面と可動鉄心１０８との僅かな間隙を通り、サブフレーム１０４の透孔１０４ａを介して外部に少しずつ漏出して行く。

【0004】

ところで、ソレノイド１００のように、エアダンパーを設ける、あるいは、コイルボビンの近傍にセンサなどのデバイスを設けるなどの構造上の理由から、外殻となるヨークとコイルボビンとの間に間隙を設けざるを得ないことがある。ヨークとコイルボビンとの間に間隙があると、コイルボビンのがたつきの原因となるので、何らかの手段によってコイルボビンを所定位置に保持する必要がある。特開２０１１－０７１２４１号公報のソレノイド１００においては、筒体１０６のエアダンパー室１０９側のフランジ部１０６ａ、及び、シール材１０７をコイルボビン１０３のエアダンパー室１０９側のフランジ部１０３ａに当接させてコイルボビン１０３を保持している。

【0005】

このような間隙は、比較的狭いものであれば、特開２０１１－０７１２４１号公報のソレノイド１００のような手段によって対応することが可能である。間隙がこれ以上に広くなってくると、例えば非磁性材から形成したスペーサを設けるなどの別の手段が必要となってくる。しかし、スペーサを設けることは、部品点数が増加することになり、さらに電磁石の性能向上に寄与するものでもないので、好ましい解決手段とは言えない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－０７１２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、部品点数が増加させずにコイルボビンのがたつきを抑えること可能な構成を有する電磁石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】

【0008】

請求項１に記載の発明は、略円筒形状に形成された巻胴部と、該巻胴部の第１の端部に設けられた第１のフランジ部と、前記巻胴部の第２の端部に設けられた第２のフランジ部を備えたコイルボビンと、コイルワイヤを前記コイルボビンの前記巻胴部に巻回して形成されたコイルと、磁性材からなり、略円筒形状に形成されると共に、内部に前記コイルボビン及び前記コイルが配置されたケースを有する電磁石であって、前記ケースは、第１の端部、又は、第１の端部の近傍部分の内周面側に突出するように形成されると共に、第２の端部の側に向いた平坦面を備え、該平坦面が前記コイルボビンの前記第１のフランジ部に当接して前記コイルボビンが前記ケースの内部において移動することを規制するようになされた係止部を備えていることを特徴とする電磁石である。

【0009】

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、磁性材からなると共に、前記ケースの第１の端面に当接するように設けられたエンドキャップを有し、前記ケースは、前記第１の端部の端面の面積が前記係止部よりも中間部寄りの中間領域の中心軸と直交する方向における断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電磁石。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ケースは、前記第２の端部、又は、前記第２の端部の近傍部分の内周面側に突出するように形成されると共に、前記第１の端部の側に向いた平坦面を備え、該平坦面が前記コイルボビンの前記第２のフランジ部に当接して前記コイルボビンが前記ケースの内部において移動することを規制するようになされた別の係止部をさらに備えていることを特徴とする電磁石である。

【発明の効果】

【0011】

請求項１に記載の発明によれば、ケースに設けた係止部がコイルボビンの移動を規制するので、スペーサなどの別の部品を設けることなく、コイルボビンのがたつきを抑えることが実現される。

【0012】

請求項２に記載の発明によれば、電磁石に通電したときの吸引力を低下させずに、コイルボビンのがたつきを抑えることができる。

【0013】

請求項３に記載の発明によれば、ケースの第１の端部又はその近傍部分、及び、第２の端部又はその近傍部分に対して、それぞれ係止部と別の係止部とを設けることによって、ケースの向きに関係なく電磁石を組み立てられる、すなわち、ケースの第１の端部と第２の端部とを識別した上で電磁石を組み立てる必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドの断面図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部及びその周辺の拡大断面図である。

【図3】本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドの断面図である。

【図4】本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部及びその周辺の拡大断面図である。

【図5】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。

【図6】本発明の第３の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。

【図7】本発明の第４の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。

【図8】本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドのケースの第１の端部の端面と係止部よりも中間部寄りの中間領域の中心軸と直交する方向における断面の面積比と推力との関係を示すグラフである。

【図9】本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。

【図10】本発明の第３の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。

【図11】本発明の第５の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。

【図12】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る直動型のソレノイド、並びに、比較例の解析結果を示す表である。

【図13】本発明の第５の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。

【図14】従来技術に係る電磁石の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

まず、本発明に係る電磁石は、直動型のソレノイドに限られるものではなく、コイルボビン、ヨークとして機能するケースを備えていれば回転型のソレノイド等にも適用できるものである。さらに、可動磁極とケースの第１（一方）の端部とが接していれば、さらに好ましく適用できる。また、以下に説明する本発明の第１乃至第５の実施の形態は、シャフトを有していない直動型のソレノイドであり、可動磁極とスプールが一体になったものであるが、本発明はスプールやシャフト、スプリング等の有無に関係なく適用できるものである。

【0016】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドの断面図である。図１において、１０はケース、１１は第１の端部近傍領域、１２は係止部、１７は中間領域、１８は第２の端部近傍領域、１９は肉薄部、２０はコイルボビン、２１は巻胴部、２２ａは第１のフランジ部、２２ｂは第３のフランジ部、２３は第２のフランジ部、２３はコイル、３０は固定磁極、３１は構造部材、３２は突出部、３３はエンドキャップ兼固定部材、３４は案内部材、３５はスプール一体型可動磁極、３６は可動磁極部、３７は突出部、３８は円筒状部、３９はフランジ部、４０はスプリング受、４１は受け座部、４１ａは突出部、４１ｂは離脱防止部、４２はフィラーリング、４３はスプリング、５０はソレノイドである。

【0017】

本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド４４の概要について説明する。ソレノイド４４は、図１に示すように、略円筒状の外観を呈しており、ケース１０、エンドキャップ兼固定部材３３及び案内部材３４によって外殻が形成されている。また、ソレノイド４４は、スプール一体型可動磁極３５が直進運動する直動型の電磁石であり、図示していないが、油圧回路に設けられたスプール弁と一体的に設けられている。なお、ソレノイド４４においては、スプール一体型可動磁極３５、固定磁極３０、ケース１０、コイル２４、コイルボビン２０、構造部材３１の突出部３２、及び、案内部材３４の円筒状部３８の中心軸は、すべて一致している。そこで、以下の第１の実施の形態に係るソレノイド４４に関する説明において「中心軸」と記載した場合には、これらに共通している上述の中心軸を指すものとする。さらに、特許請求の範囲において「中心軸」と記載した場合には、可動磁極や固定磁極などに共通している中心軸を指すものとする。また、スプール一体型可動磁極３５は、中心軸に沿って摺動し、図示していないスプール弁の流路を操作するように構成されている。くわえて、固定磁極３０、スプール一体型可動磁極３５、案内部材３４、ケース１０、エンドキャップ兼固定部材３３及び構造部材３１は、全て磁性材から形成されており、コイル２４への通電によって生成される磁束の経路となる。

【0018】

また、ソレノイド４４においては、詳しく後述するように、コイル２４が巻回されているコイルボビン２０がケース１０、エンドキャップ兼固定部材３３及び案内部材３４からなる外殻の内部でがたつかないように、つまり、ソレノイド４４の外部から加わる振動等によってコイル２４がたつかないようにするために、第１の端部近傍領域１１に係止部１２を設けている点に特徴がある。なお、本件おいて、第１の端部近傍領域１１における「端部近傍領域」とは、第１の端部（図１においてケース１０の下端部）からコイルボビン２０の第１のフランジ部２２ａに接するところまでの範囲を示すものとする。また、第２の端部近傍領域１８における「端部近傍領域」とは、第２の端部（図１においてケース１０の上端部）からコイルボビン２０の第２のフランジ部２３に接するところまでの範囲を示すものとする。また、中間領域１７は、第１の端部近傍領域１１と第２の端部近傍領域１８との間の領域を示すものとする。

【0019】

さらに、コイルボビン２０は、巻胴部２１の第１の端部に第１のフランジ部２２ａが形成され、巻胴部２１の第２の端部に第２のフランジ部２３が形成されている。くわえて、コイルボビン２０は、巻胴部２１の第１のフランジ部２２ａよりも所定距離だけ内側となる位置に第３のフランジ部２２ｂが形成されている。第１のフランジ部２２ａ、第２のフランジ部２３及び第３のフランジ部２２ｂは、略円板形状に形成されており、中心軸と直交する向きに配置されている。コイル２４は、巻胴部２１の第２のフランジ部２３と第３のフランジ部２２ｂとの間にコイルワイヤを巻回することによって形成されている。固定磁極３０は、略円筒形状に形成されており、エンドキャップ兼固定部材３３側の開口部には構造部材３１の突出部３２が圧入されている。スプリング４３は、両端部が突出部３２とスプリング受４０の受け座部４１とに当接した状態で設けられており、弾発力によってスプリング受４０をスプール一体型可動磁極３５側に常時押圧している。

【0020】

スプリング受４０は、突出部４１ａが固定磁極３０によって摺動可能に支持されると共にスプール一体型可動磁極３５の突出部３７に対向するように、かつ、離脱防止部４１ｂがスプリング４３に挿入された状態で突出部３２に対向するように設けられている。また、スプール一体型可動磁極３５は、可動磁極部３６が案内部材３４の円筒状部３８によって摺動可能に支持されており、コイル２４に通電すると固定磁極３０に吸引されて摺動する。また、スプール一体型可動磁極３５は、固定磁極３０に吸引されて摺動すると、可動磁極部３６のスプリング受４０側に形成された突出部３７がスプリング受４０の突出部４１ａに当接して押圧する。その一方、スプリング受４０は、スプリング４３によって可動磁極部３６側に押圧されている。したがって、スプール一体型可動磁極３５は、コイル２４の励磁による吸引力とスプリング４３の弾発力とが釣り合うところで停止する。フィラーリング４２は、固定磁極３０と案内部材３４の円筒状部３８とを接続するものであり、油圧回路内を流れる作動油がコイル２４側に浸入することを防止している。

【0021】

続けて、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド４４のケース１０について詳しく説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部及びその周辺の拡大断面図である。図２において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。さらに、図５は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。図５において、１３は底面、１４は内側傾斜面、１５は内側垂直面、１６は平坦面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。なお、ケース１０の図５に表した部分は、本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースと全く同じ形状となっているが、ケース５０の符号等については後述する。

【0022】

ソレノイド４４のケース１０は、図２及び図３に示すように、第１の端部近傍領域１１の内周面側に突出する係止部１２を形成している。係止部１２は、第１の端部近傍領域１１の内周面において円環状に突出しており、平坦面１６がコイルボビン２０の第１のフランジ部２２ａに当接している。また、係止部１２は、内側垂直面１５における径がコイルボビン２０の第１のフランジ部２２ａの外径よりも小さくなるように形成されている。したがって、ソレノイド４４に対して外部から衝撃や振動が加わり、コイルボビン２０をエンドキャップ兼固定部材３３側に移動させるような力が作用しても、係止部１２がコイルボビン２０の移動を規制するので、コイルボビン２０は所定位置にそのまま保持されることになる。

【0023】

なお、この実施の形態に係るソレノイド４４においては、係止部１２を円環状に形成しているが、他の構成にすることも可能である。例えば、完全な円環状にせずに切り欠き部を設けると共に、第１のフランジ部に突出部を設け、係止部の切り欠き部に第１のフランジ部に突出部が挿入されるようにしてもよい。このようにすれば、コイルボビンを所定の方向に向けた上でソレノイドを組み立てることが容易になる。さらに、ケースにおいて、中心軸に対して９０°未満となる範囲に扇状に形成されると共に、相対向するように配置された２つの係止部を形成し、コイルボビンにおいては、第１のフランジ部の縁辺部の相対向する２の領域に、かつ、中心軸に対して９０°未満となる範囲にそれぞれ突出部を形成してもよい。このように構成することによって、コイルボビンを９０°回転させるとコイルボビンをケースから離脱させることができ、逆に、コイルボビンをケースに挿入した後、コイルボビンを９０°回転させるとコイルボビンがケースから離脱しないようにすることが可能となる。

【0024】

次に、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドの断面図である。図３において、２４はコイル、２５はコイルボビン、２６は巻胴部、２７は第１のフランジ部、２８は第２のフランジ部、２９はコイル、４５は可動磁極、４５ａは貫通孔、４６は固定磁極、４６ａは径小部、４６ｂは径大部、４７は案内部材、４７ａは肉薄部、４７ｂは肉厚部、４８は傾斜面、４９はソレノイド、５０はケース、５１は第１の端部近傍領域、５２は係止部である。また、図４は、本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部及びその周辺の拡大断面図である。図４において用いた符号は、全て図３と同じものを示す。さらに、図５は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。図５において、５３は底面、５４は内側傾斜面、５５は内側垂直面、５６は平坦面、５７は中間領域、５８は第２の端部近傍領域であり、その他の符号は図３と同じものを示す。

【0025】

本発明の第２の実施の形態に係るソレノイド４９は、図３に示すように、略円筒状の外観を呈しており、ケース５０、固定磁極４６及び案内部材４７によって外殻が形成されている。なお、ソレノイド４９において、ケース５０、固定磁極４６、案内部材４７、コイル２４及びコイルボビン２０の中心軸は、すべて一致している。よって、以下の第２の実施の形態に係るソレノイド４９に関する説明において「中心軸」と記載した場合には、これらに共通している上述の中心軸を指すものとする。案内部材４７は、基端側の肉薄部４７ａと先端側の肉厚部４７ｂを備えている。肉薄部４７ａは、可動磁極４５が内部に配置されると共に摺動可能に支持している。可動磁極４５は、中心軸に沿って貫通孔４５ａが形成されており、さらに、案内部材４７の肉薄部４７ａに案内され、可動磁極４５が肉厚部４７ｂとの境界面である傾斜面４８まで摺動可能になされている。

【0026】

固定磁極４６は、コイル２４に挿入された状態で配置される径小部４６ａと、ケース５０に圧入される径大部４６ｂとを備えている。コイルボビン２５は、巻胴部２６の第１の端部に第１のフランジ部２７が形成され、巻胴部２６の第２の端部に第２のフランジ部２８が形成されている。さらに、第１のフランジ部２７及び第２のフランジ部２８は、略円板形状に形成されており、中心軸と直交する向きに配置されている。コイル２９は、コイルボビン２５の巻胴部２６にコイルワイヤを巻回して形成されている。また、ソレノイド４９のケース５０は、図４及び図５に示すように、係止部５２の内周面の下側部分を斜めに切り欠くような内側傾斜面５４を形成し、可動磁極４５及び案内部材４７の肉薄部４７ａに接している底面５３の幅Ｔｂが中間領域５７の中心軸に直交する断面の幅Ｔａよりも狭くなるように構成している。これは、後述するように、発明者による実験や解析の結果、底面５３の面積が中間領域５７の中心軸に直交する断面の面積よりも小さいと、コイル２９への通電時に可動磁極４５を固定磁極４６側に吸引する力が増加することを知得したことによる。

【0027】

続けて、本発明の第３及び第４の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。図６において、６０はケース、６１は第１の端部近傍領域、６２は係止部、６３は外側傾斜面、６４は底面、６５は内側垂直面、６６は平坦面、６７は中間領域である。また、図７は、本発明の第４の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。図７において、７０はケース、７１は第１の端部近傍領域、７２は係止部、７３は底面、７４は内側下方垂直面、７５は内側上方垂直面、７６は上向き平坦面、７７は下向き平坦面、７８は中間領域である。なお、第２及び第３の実施の形態に係るソレノイドにおいて、ケース６０及びケース７０以外の構成部品は、全て第１の実施の形態に係るソレノイド４４と同じであるので、ケース６０及びケース７０以外の構成部品についての説明は省略する。

【0028】

本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドのケース６０は、図６に示すように、係止部５２と同様に、第１の端部近傍領域６１に係止部６２を形成している。また、係止部６２の底面６４は、その面積が中間領域６７の中心軸に直交する断面の面積よりも小さくなるような幅Ｔｃに形成されている。ところで、係止部６２は、内周面の下側部分を斜めに切り欠くように内側傾斜面５４を形成した係止部５２とは異なり、外周面の下側部分を斜めに切り欠くように外側傾斜面６３を形成し、内周面側は内側垂直面６５としている。後述するように、係止部の下側を斜めに切り欠く部分は、内周面側だけではなく、外周面側であってもほぼ同じ効果が得られる。係止部６２の平坦面６６は、係止部５２の平坦面５６と同様にコイルボビン２５の第１のフランジ部２７に当接するように設けられる。なお、ケース６０の図示してない部分は、ケース５０と同じ構成であるので、説明を省略する。

【0029】

本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドのケース７０は、図７に示すように、係止部５２と同様に、第１の端部近傍領域７１に係止部７２を形成している。また、係止部７２の底面７３は、その面積が中間領域７８の中心軸に直交する断面の面積よりも小さくなるような幅Ｔｄに形成されている。ところで、係止部７２は、内周面又は外周面の下側部分を斜めに切り欠いている係止部５２又は係止部６２とは異なり、内周面の下端部から垂直に立ち上がる内側下方垂直面７４が形成され、内側下方垂直面７４の上端部からケース７０の中心軸側に突出するように形成されている。また、係止部７２は、上向き平坦面７６と下向き平坦面７７との２つの平坦面と内側上方垂直面７５によって囲まれるように形成されている。このように、係止部を斜めに切り欠くような傾斜面を形成しないものにおいてもほぼ同じ効果が得られる。上向き平坦面７６は、係止部５２の平坦面５６と同様にコイルボビン２０の第１のフランジ部２２ａに当接するように設けられる。なお、ケース７０の図示してない部分は、ケース５０と同じ構成であるので、説明を省略する。

【0030】

次に、本発明の第２乃至第４の実施の形態に係るソレノイドの磁場解析等の結果について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイドのケースの第１の端部の端面と係止部よりも中間部寄りの中間領域の中心軸と直交する方向における断面の面積比と推力との関係を示すグラフである。また、図９は、本発明の第１の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。図９において、８０はケース部材、８１は係止部、８２は底面、８３はエンドキャップ部材、８４は磁極部材、８５はコイルである。さらに、図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。図１０において、８６は係止部、８７は底面であり、その他の符号は図９と同じものを示す。図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る直動型のソレノイドの解析モデルを示す模式図である。図１１において、８８は係止部、８９は底面であり、その他の符号は図９と同じものを示す。くわえて、図１２は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る直動型のソレノイド、並びに、比較例の解析結果を示す表である。また、図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る直動型のソレノイドにおけるケースの係止部の細部の形状を示す拡大切断部端面図である。図１３において、９０はケース、９１は第１の端部近傍領域、９２は係止部、９３は底面、９４は内側垂直面、９５は平坦面、９６は中間領域である。

【0031】

本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドに関する説明で触れたように、推力（吸引力）を向上するために、例えば、ケース５０を底面５３の面積が中間領域５７の中心軸に直交する断面の面積よりも小さくなるように形成している。しかし、ソレノイドの大きさに比して相対的に小さい吸引力しか要求されない用途では、第５の実施の形態に係る直動型のソレノイドのケース９０のように構成することも可能である。すなわち、ケース９０は、第１の端部近傍領域９１に係止部９２を形成している。係止部９２は、平坦面９５と底面９３との２つの平坦面と内側垂直面９４によって囲まれるように形成されている。平坦面９５は、係止部５２の平坦面５６と同様にコイルボビン２５の第１のフランジ部２７に当接するように設けられる。なお、ケース９０の図示してない部分は、ケース５０と同じ構成であるので、説明を省略する。

【0032】

第５の実施の形態に係るソレノイドのケース９０は、第２及び第３の実施の形態に係るソレノイドのように下側を切り欠いておらず、また、第３の実施の形態に係るソレノイドのように底面の面積を小さくするための段差も形成していない。したがって、係止部９２の底面９３の幅Ｔｅは、中間領域９６の中心軸に直交する断面の幅Ｔａよりもかなり大きく、底面９３の面積は中間領域９６の中心軸に直交する断面の面積よりもかなり大きくなる。以上のように、第５の実施の形態に係るソレノイドのケース９０は、第２の実施の形態に係るソレノイドのケースよりも推力が低下するが、ケースの母材を切削加工する回数は少なくなるので、ソレノイドの製造コストを他の実施の形態よりも多少低減することができる。

【0033】

次に、発明者が第２、第３及び第５の実施の形態に係るソレノイドをモデル化して磁場解析を行った結果について説明する。図９は、第１の実施の形態に係るソレノイドに対応するものであり、ケース部材８０、エンドキャップ部材８３、磁極部材８４がコイル８５を取り囲むように配置されており、係止部８１及び底面８２はケース１０の係止部１２及び底面１３に対応している。また、図１０は、第２の実施の形態に係るソレノイドに対応するものであり、ケース部材８０、エンドキャップ部材８３、磁極部材８４がコイル８５を取り囲むように配置されており、係止部８６及び底面８７はケース６０の係止部６２及び底面６４に対応している。図１１は、第４の実施の形態に係るソレノイドに対応するものであり、ケース部材８０、エンドキャップ部材８３、磁極部材８４がコイル８５を取り囲むように配置されており、係止部８８及び底面８９はケース９０の係止部９２及び底面９３に対応している。なお、図９乃至図１１のモデルにおいて、本発明との関連性がない又は小さい部分の構成は簡略化している。

【0034】

図８は、ケース部材８０の中心軸に直交する断面における面積に対して底面８７の面積の比率を変化させたものをグラフ化したものであり、磁気回路の未飽和状態、飽和状態、これらの中間状態における吸引力について解析している。この解析結果によれば、磁気回路の未飽和状態において、底面８７の面積をケース部材８０の中心軸に直交する断面における面積の０．６～０．７倍とした範囲、並びに、飽和状態及び中間状態において、０．７～０．９倍とした範囲において、最も高い吸引力が得られることが分かった。また、底面８７の面積をケース部材８０の中心軸に直交する断面における面積よりも大きくして行くと、吸引力が漸次低減して行くことが分かった。以上を勘案すると、飽和状態に関係なく高い吸引力を得る観点から、底面８７の面積をケース部材８０の中心軸に直交する断面における面積の０．７～０．８倍とすると、最も有利であると言える。すなわち、本発明の第２の実施の形態に係る直動型のソレノイド４９においては、ケース５０の係止部５２がコイルボビン２５の移動を規制することに加えて、可動磁極４５に対する吸引力が向上されるという効果がある。さらに、発明者が知得したところによれば、ケースに対して可動磁極が直接的に接離する構成であれば、ソレノイド４９と構成が異なるものであっても、同様の効果が得られることが分かった。

【0035】

また、本発明の第２、第３及び第５の実施の形態に係る直動型のソレノイドのケースを比較したところ、内周面に傾斜面を形成（内側面取）した第１の実施の形態に係るソレノイドが外周面に傾斜面を形成（外側面取）した第３の実施の形態に係るソレノイドよりも僅かに有利であり、傾斜面無し（面取無し）の第５の実施の形態に係るソレノイドの吸引力が明確に低いことが分かった。また、発明者の他の試作や実験の結果から、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドのように、傾斜面を形成する以外の手段でケースの底面の面積を狭くすることも吸引力の向上に有効であることが分かった。

【0036】

以上のように、本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る電磁石においては、ケース１０乃至６０に設けた係止部１２乃至９２がコイルボビン２０又はコイルボビン２５の移動を規制するので、スペーサなどの別の部品を設けることなく、コイルボビン２０又はコイルボビン２５のがたつきを抑えることが実現される。また、本発明の第２乃至第４の実施の形態に係る電磁石においては、係止部５２乃至７２の底面５３乃至７３の面積を中間領域５７乃至７８の中心軸に直交する断面の面積よりも小さくしたので、吸引力（推力）を低下させずに、コイルボビン２５のがたつきを抑えることができる。さらに、本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る電磁石においては、ケースの第１の端部又はその近傍部分、及び、第２の端部又はその近傍部分に対して、それぞれ係止部と別の係止部とを設けることによって、ケースの向きに関係なく電磁石を組み立てられる、すなわち、ケースの第１の端部と第２の端部とを識別した上で電磁石を組み立てる必要がなくなる。

【0037】

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、本発明の各実施の形態に係るソレノイドをロータリソレノイド適用するなど、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】

【0038】

１０ ケース
１１ 第１の端部近傍領域
１２ 係止部
１３ 底面
１４ 内側傾斜面
１５ 内側垂直面
１６ 平坦面
１７ 中間領域
１８ 第２の端部近傍領域
１９ 肉薄部
２０ コイルボビン
２１ 巻胴部
２２ａ 第１のフランジ部
２２ｂ 第３のフランジ部
２３ 第２のフランジ部
２４ コイル
２５ コイルボビン
２６ 巻胴部
２７ 第１のフランジ部
２８ 第２のフランジ部
２９ コイル
３０ 固定磁極
３１ 構造部材
３２ 突出部
３３ エンドキャップ兼固定部材
３４ 案内部材
３５ スプール一体型可動磁極
３６ 可動磁極部
３７ 突出部
３８ 円筒状部
３９ フランジ部
４０ スプリング受
４１ 受け座部
４１ａ 突出部
４１ｂ 離脱防止部
４２ フィラーリング
４３ スプリング
４４ ソレノイド
４５ 可動磁極
４５ａ 貫通孔
４６ 固定磁極
４６ａ 径小部
４６ｂ 径大部
４７ 案内部材
４７ａ 肉薄部
４７ｂ 肉厚部
４８ 傾斜面
４９ ソレノイド
５０ ケース
５１ 第１の端部近傍領域
５２ 係止部
５３ 底面
５４ 内側傾斜面
５５ 内側垂直面
５６ 平坦面
５７ 中間領域
５８ 第２の端部近傍領域
６０ ケース
６１ 第１の端部近傍領域
６２ 係止部
６３ 外側傾斜面
６４ 底面
６５ 内側垂直面
６６ 平坦面
６７ 中間領域
７０ ケース
７１ 第１の端部近傍領域
７２ 係止部
７３ 外側傾斜面
７４ 内側下方垂直面
７５ 内側上方垂直面
７６ 上向き平坦面
７７ 下向き平坦面
７８ 中間領域
８０ ケース部材
８１ 係止部
８２ 底面
８３ エンドキャップ部材
８４ 磁極部材
８５ コイル
８６ 係止部
８７ 底面
８８ 係止部
８９ 底面
９０ ケース
９１ 第１の端部近傍領域
９２ 係止部
９３ 底面
９４ 内側垂直面
９５ 平坦面
９６ 中間領域
１００ ソレノイド
１０１ フレーム
１０２ａ 脚部
１０２ａ 脚部
１０２ｃ 底部
１０２ｄ 突出部
１０３ コイルボビン
１０３ａ フランジ部
１０４ サブフレーム
１０４ａ 透孔
１０５ 励磁コイル
１０６ 筒体
１０６ａ フランジ部
１０７ シール材
１０８ 可動鉄心
１０９ エアダンパー室

【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】