特許 7040765 コイルユニット及びそれを備えたソレノイド

(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】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】コイルユニット及びそれを備えたソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/18 20060101AFI20220315BHJP

【ＦＩ】

H01F7/18 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018064436

(22)【出願日】2018-03-29

(65)【公開番号】P2019176065

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2021-03-10

(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】後藤 嘉宏

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１８０８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－００８９１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－１３２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２３３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０１９６５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１２９２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１５２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０５５２２４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ７／１６－７／１８

Ｈ０１Ｆ ７／０６

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器に実装されるコイルユニットであって、
コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧２）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、
互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とし、かつ、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対してそれぞれ並列接続された第１群から第ｎ群までのｎ群の動作設定素子群と、
前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対して、それぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｎまでのｎ個のバイポーラトランジスタと、
発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｎまでのｎ個のフォトカプラと、
前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｎ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、
前記第１群から前記ｎ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、
前記第１から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｎ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｎの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、
前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニット。

【請求項2】

機器に実装されるコイルユニットであって、
コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧４）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、
前記第１層から第ｊ（ｎ＞ｊ≧１）層までの前記線条層において隣り合うｌ（２≦ｌ≦ｎ／２、かつ、ｌは整数）層の前記線条層を第１群から第ｋ（ｋ＝ｎ／ｍ、かつ、ｋは端数を切り捨てた整数）群までのｋ個の線条層群とし、これらｋ個の前記線条層群にそれぞれ並列接続され、かつ、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とする第１群から第ｋ群までのｋ群の動作設定素子群と、
前記第１群から前記第ｋ群までの前記線条層群に対してそれぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｋまでのｋ個のバイポーラトランジスタと、
発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｋまでのｋ個のフォトカプラと、
前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｋ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、
前記第１群から前記ｋ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、
前記第１から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｋ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｋの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、
前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニット。

【請求項3】

機器に実装されるコイルユニットであって、
コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧２）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、
互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とし、かつ、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対してそれぞれ並列接続された第１群から第ｎ群までのｎ群の動作設定素子群と、
前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対して、それぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｎまでのｎ個のバイポーラトランジスタと、
発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から第ｈ（ｎ＞ｈ≧２）群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｈまでのｈ個のフォトカプラと、
前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｈ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、
前記第１群から前記ｎ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、
前記第１から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、
第２から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｎ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｎの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、
前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニット。

【請求項4】

機器に実装されるコイルユニットであって、
コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧４）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、
前記第１層から第ｊ（ｎ＞ｊ≧１）層までの前記線条層において隣り合うｌ（２≦ｌ≦ｎ／２、かつ、ｌは整数）層の前記線条層を第１群から第ｋ（ｋ＝ｎ／ｍ、かつ、ｋは端数を切り捨てた整数）群までのｋ個の線条層群とし、これらｋ個の前記線条層群にそれぞれ並列接続され、かつ、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とする第１群から第ｋ群までのｋ群の動作設定素子群と、
前記第１群から前記第ｋ群までの前記線条層群に対してそれぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｋまでのｋ個のバイポーラトランジスタと、
発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から第ｇ（ｋ＞ｇ≧２）群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｇまでのｇ個のフォトカプラと、
前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｇ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、
前記第１群から前記ｋ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、
前記第１から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｋ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｋの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、
前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニット。

【請求項5】

さらに、略筒状に形成された巻胴部と、この巻胴部の両端部又はその近傍部分に設けられた第１のフランジ部及び第２のフランジ部とを備えたコイルボビンを有し、
前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部とのいずれか一方又は両方は、縁辺部から前記巻胴部又は前記近傍部分に至るスリットが形成され、
前記コイルは、前記巻胴部に巻回され、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層のうち、いずれかの前記線条層とこの前記線条層と隣り合う前記線条層を構成する前記コイル用線条の両端部及びその近傍部分が前記第１のフランジ部又は前記第２のフランジ部の前記スリットを介して前記巻胴部と反対側にそれぞれ導出されて、互いに結線されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のコイルユニット。

【請求項6】

請求項５に記載のコイルユニットを備えたことを特徴とするソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルユニット及びそれを備えたソレノイドに関し、特に、コイル用線条の断線に対応することが可能な構成を有するコイルユニット及びそれを備えたソレノイドに関する。

【背景技術】

【0002】

コイルユニットを実装し、コイルが生成する磁界によって作動力や、熱を得るために利用される機器、例えばリニアソレノイドや、ロータリソレノイド、ボイスコイルモータ、リニアモータ、高周波誘導加熱器、電磁バルブなどの各種機器においては、外部から伝わる、あるいは、その機器自体が生成する振動や衝撃によって、コイルに断線を生じる場合がある。

【0003】

図１１は、従来技術に係るコイルユニットを実装したソレノイドを示す断面図である。図１１において、７０はソレノイド、８０はコイル、８１はコイルボビン、８２は第１のフランジ部、８３は巻胴部、８４は第２のフランジ部、８５は第１の配線孔、８６は第２の配線孔、８７は第１の端部領域、８８は第２の端部領域、８９は端子部、９０は固定磁極、９１は可動磁極、９２は補助磁極、９３は対向部、９４はケース、９５は固定用板材、９６はシャフト、９７はスリーブ、９８はコネクタ、９９は挿入部である。

【0004】

図１１は、特開２０１７－６９３０１号公報で開示された発明を表したものである。図１１に示すように、ソレノイド７０は、ケース９４の一方の開口部にコネクタ９８を設けており、図示していない実装される機器のコネクタに対して挿入部９９を直接に接続できるダイレクトカプラ型に構成されている。ダイレクトカプラ型のソレノイドは、油圧機器などおいて使用されることが多い。ケース９４の他方の開口部には、実装される機器に固定される固定用板材９５を設けており、さらに固定用板材９５には固定磁極９０が嵌合されている。ケース９４の内部には、コイル８０が設けられており、さらにコイル８０の内部には、補助磁極９２の対向部９３が設けられている。くわえて、対向部９３の内部には、スリーブ９７が設けられている。コイル８０は、コイルボビン８１の巻胴部８３にコイル用線条を巻回して形成したものである。コイル８０の第１の端部領域８７と第２の端部領域８８とは、コイルボビン８１の第２のフランジ部８４に形成した第１の配線孔８５と第２の配線孔８６を介して、端子部８９と図示していないもう一つの端子部とにそれぞれ接続されている。よって、端子部８９と図示していないもう一つの端子部とに実装される機器のコネクタを電気的に接続することによって、コイル８０に対して電流を供給することが可能である。また、特に図示しないが、組立工程における配線ミスなどによって、電源に対してコイル８０が逆接続されることを防止するために、第２のフランジ部８４に逆
接防止ダイオードを設けたコイルユニットとすることも珍しくない。

【0005】

また、コイルボビン８１は、第１のフランジ部８２が固定用板材９５に、第２のフランジ部８４が補助磁極９２に接した状態で設けされており、ケース９４、補助磁極９２の対向部９３及び固定用板材９５に囲まれた状態で保持されている。可動磁極９１は、固定用板材９５側に開口しているスリーブ９７の内部に設けられている。さらに、可動磁極９１は、その中心軸に沿った貫通孔にシャフト９６が嵌合されている。スリーブ９７は、可動磁極９１の摺動を案内する。以上の構成において、コイル８０に電流が供給されると、可動磁極９１、固定磁極９０、ケース９４及び補助磁極９２を巡る磁気回路が生成され、可動磁極９１が固定磁極９０に吸引されて固定磁極９０側に摺動し、シャフト９６も同時に摺動する。

【0006】

以上の構成によれば、ソレノイド７０を実装される機器のコネクタに直接に接続できることから、ソレノイドの小型化が実現できる上に、コイル８０を実装される機器に電気的に接続するための作業負担が軽減できるという利点がある。ところで、ソレノイド７０においては、コネクタ９８を実装される機器のコネクタに対して直接的に接続しているので、実装される機器からの振動や衝撃は、固定用板材９５と共にコネクタ９８からも伝わるようになる。コイル８０に対して実装される機器からの振動や衝撃が長期間に渡って多数加わると、コイル８０の断線がより発生しやすくなる。コイルが断線すると機器としての機能の少なくとも一部が失われるので、特に安全確保が求められる機器においては、断線対策が大きな課題となる。

【0007】

そこで、フェイルセーフの観点から、例えばソレノイドを１個だけ設けるのではなく、複数個設けた集合型ソレノイドとし、この集合型ソレノイドを実装される機器に接続するなどの対策を講じる必要がある。しかし、集合型ソレノイドは、安全性を確保することが可能であるが、ソレノイドが大型化する上に、実装される機器においてはソレノイドからの作動力を受ける部分などが大型化するので、好ましい解決策とは言えない。くわえて、他の断線対策を講じた場合であっても、ソレノイドの販売価格が大きく変動することがないように、コスト面における配慮も必然的な課題になってくる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１７－６９３０１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、上述の課題を解決するために、機器の小型化を妨げることなく、コイルの断線による機能喪失を防止することが可能であり、かつ、販売価格が大きく変動することがないような構成を有しているコイルユニット及びそれを備えた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、機器に実装されるコイルユニットであって、 コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧２）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とし、かつ、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対してそれぞれ並列接続された第１群から第ｎ群までのｎ群の動作設定素子群と、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対して、それぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｎまでのｎ個のバイポーラトランジスタと、発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｎまでのｎ個のフォトカプラと、前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｎ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、前記第１群から前記ｎ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、前記第１から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｎ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｎの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、前記第１から前記第ｎまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニットである。

【0011】

請求項２に記載の発明は、機器に実装されるコイルユニットであって、コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧４）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、前記第１層から第ｊ（ｎ＞ｊ≧１）層までの前記線条層において隣り合うｌ（２≦ｌ≦ｎ／２、かつ、ｌは整数）層の前記線条層を第１群から第ｋ（ｋ＝ｎ／ｍ、かつ、ｋは端数を切り捨てた整数）群までのｋ個の線条層群とし、これらｋ個の前記線条層群にそれぞれ並列接続され、かつ、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とする第１群から第ｋ群までのｋ群の動作設定素子群と、前記第１群から前記第ｋ群までの前記線条層群に対してそれぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｋまでのｋ個のバイポーラトランジスタと、発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｋまでのｋ個のフォトカプラと、前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｋ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、前記第１群から前記ｋ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、前記第１から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｋ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｋの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、前記第１から前記第ｋまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニットである。

【0012】

請求項３に記載の発明は、機器に実装されるコイルユニットであって、コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧２）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とし、かつ、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対してそれぞれ並列接続された第１群から第ｎ群までのｎ群の動作設定素子群と、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層に対して、それぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｎ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｎまでのｎ個のバイポーラトランジスタと、発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から第ｈ（ｎ＞ｈ≧２）群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｈまでのｈ個のフォトカプラと、前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｈ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、前記第１群から前記ｎ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、前記第１から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｎまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｎ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｎの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、 並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、前記第１から前記第ｈまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニットである。

【0013】

請求項４に記載の発明は、機器に実装されるコイルユニットであって、コイル用線条を第１層から第ｎ（ｎ≧４）層までｎ個の線条層をなすように巻回して形成されたコイルと、前記第１層から第ｊ（ｎ＞ｊ≧１）層までの前記線条層において隣り合うｌ（２≦ｌ≦ｎ／２、かつ、ｌは整数）層の前記線条層を第１群から第ｋ（ｋ＝ｎ／ｍ、かつ、ｋは端数を切り捨てた整数）群までのｋ個の線条層群とし、これらｋ個の前記線条層群にそれぞれ並列接続され、かつ、互いに直列接続されたダイオードと抵抗とを１群とする第１群から第ｋ群までのｋ群の動作設定素子群と、前記第１群から前記第ｋ群までの前記線条層群に対してそれぞれ並列接続され、かつ、ベース電極が前記第１群から前記第ｋ群までの前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点にそれぞれ接続された第１から第ｋまでのｋ個のバイポーラトランジスタと、発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、前記フォトトランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とが前記第１群から第ｇ（ｋ＞ｇ≧２）群までの前記動作設定素子群の前記ダイオードに対してそれぞれ並列接続された第１から第ｇまでのｇ個のフォトカプラと、前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードと、第１の電源とに接続されると共に、前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラの前記発光ダイオードのうち、任意のｍ（ｇ＞ｍ≧１）個、又は、全部を前記第１の電源に対して接続可能な選択スイッチを有し、前記第１群から前記ｋ群までの前記動作設定素子群は、前記ダイオードが第２の電源の電流供給側に、前記抵抗が前記第２の電源の電流帰還側になるように配置されると共に、前記ダイオードが前記第２の電源の前記電流供給側から前記電流帰還側に向う方向に対して順方向となるように配置され、前記第１から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタは、前記第１の前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第２の電源の前記電流供給側に接続されると共に、第２から前記第ｋまでの前記バイポーラトランジスタのコレクタ電極が前記第１から第ｋ－１の前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極に対してそれぞれ接続され、前記第ｋの前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極が前記第２の電源の前記電流帰還側に接続されると共に、並列接続された前記線条層が断線していないときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンせず、かつ、並列接続された前記線条層に断線が発生したときに前記第２の電源から印加される電圧によってオンするようになされ、前記第１から前記第ｇまでの前記フォトカプラは、前記発光ダイオードが前記第１の電源から供給された電流によって発光し、前記フォトトランジスタが前記発光ダイオードの発光によってオンして前記第２の電源からの電流を増幅し、並列接続されている前記ダイオードを備えている前記動作設定素子群を構成する前記ダイオードと前記抵抗との中点に前記ベース電極が接続されている前記バイポーラトランジスタをオンさせるようになされたことを特徴とするコイルユニットである。

【0014】

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発明において、さらに、略筒状に形成された巻胴部と、この巻胴部の両端部又はその近傍部分に設けられた第１のフランジ部及び第２のフランジ部とを備えたコイルボビンを有し、前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部とのいずれか一方又は両方は、縁辺部から前記巻胴部又は前記近傍部分に至るスリットが形成され、前記コイルは、前記巻胴部に巻回され、前記第１層から前記第ｎ層までの前記線条層のうち、いずれかの前記線条層とこの前記線条層と隣り合う前記線条層を構成する前記コイル用線条の両端部及びその近傍部分が前記第１のフランジ部又は前記第２のフランジ部の前記スリットを介して前記巻胴部と反対側にそれぞれ導出されて、互いに結線されていることを特徴とするコイルユニットである。

【0015】

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコイルユニットを備えたことを特徴とするソレノイドである。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に記載の発明によれば、第１層から第ｎ層までの線条層が正常であれば、第１から第ｎまでのバイポーラトランジスタはいずれもオンしないが、第１層から第ｎ層までの線条層のうちのいずれか１層、又は、複数層において断線が発生すると、断線が発生した線条層に対応するバイポーラトランジスタがオンし、次の線条層に断線がなければこの線条層に電流が流れ、さらにこの線条層も断線している場合には次のバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層に断線が発生すると、その線条層に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。さらに、選択スイッチを操作することによって任意のバイポーラトランジスタをオンさせることができるので、実装対象の機器に応じた磁力を生成するように調整することが可能となる。ひいては、同一構成のコイルユニットを多様な機器に装着できるので、同一構成のコイルユニットを大量生産することによって製造コストを低減し、販売価格の上昇を抑えることも可能となる。

【0017】

請求項２に記載の発明によれば、第１群から第ｋ群までの線条層群が正常であれば、第１から第ｋまでのバイポーラトランジスタはいずれもオンしないが、第１群から第ｋ群までの線条層群のうちのいずれか１群、又は、複数群において断線が発生すると、断線が発生した線条層群に対応するバイポーラトランジスタがオンし、次の線条層群に断線がなければこの線条層群に電流が流れ、さらにこの線条層群も断線している場合には次のバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層に断線が発生すると、その線条層に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。さらに、選択スイッチを操作することによって任意のバイポーラトランジスタをオンさせることができるので、実装対象の機器に応じた磁力を生成するように調整することが可能となる。ひいては、同一構成のコイルユニットを多様な機器に装着できるので、同一構成のコイルユニットを大量生産することによって製造コストを低減し、販売価格の上昇を抑えることも可能となる。

【0018】

請求項３に記載の発明によれば、第１層から第ｎ層までの線条層が正常であれば、第１から第ｎまでのバイポーラトランジスタはいずれもオンしないが、第１層から第ｎ層までの線条層のうちのいずれか１層、又は、複数層において断線が発生すると、断線が発生した線条層に対応するバイポーラトランジスタがオンし、次の線条層に断線がなければこの線条層に電流が流れ、さらにこの線条層も断線している場合には次のバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層に断線が発生すると、その線条層に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。さらに、選択スイッチを操作することによって任意のバイポーラトランジスタをオンさせることができるので、実装対象の機器に応じた磁力を生成するように調整することが可能となる。ひいては、同一構成のコイルユニットを多様な機器に装着できるので、同一構成のコイルユニットを大量生産することによって製造コストを低減し、販売価格の上昇を抑えることも可能となる。くわえて、フォトカプラをバイポーラトランジスタよりも少なく設けることによって、一部のバイポーラトランジスタを任意にオンする対象から除外でき、コイルユニットの部品点数を削減することができる。ひいては、コイルユニットの販売価格の上昇をさらに抑えることも可能となる。

【0019】

請求項４に記載の発明によれば、第ｇ＋１群から第ｋ群までの線条層群が正常であれば、第ｇ＋１から第ｋまでのバイポーラトランジスタはオンしないが、第ｇ＋１群から第ｋ群までの線条層群のうちのいずれか１群、又は、複数層群おいて断線が発生すると、断線が発生した線条層群に対応するバイポーラトランジスタがオンし、次の線条層群に断線がなければこの線条層群に電流が流れ、さらにこの線条層群も断線している場合には次のダバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層群に断線が発生すると、その線条層群に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。同様に、第１群から第ｇ群までの線条層群のうちのいずれか１群、又は、複数群において断線が発生すると、断線が発生した線条層群に対応するバイポーラトランジスタがオンし、次の線条層群に断線がなければこの線条層群に電流が流れ、さらにこの線条層群も断線している場合には次のバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層群に断線が発生すると、その線条層に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。また、フォトカプラをバイポーラトランジスタよりも少なく設けることによって、一部のバイポーラトランジスタを任意にオンする対象から除外でき、コイルユニットの部品点数を削減することができる。ひいては、コイルユニットの販売価格の上昇をさらに抑えることも可能となる。

【0020】

請求項５に記載の発明によれば、第１のフランジ部又は第２のフランジ部の巻胴部とは反対側にコイル用線条の両端部及びその近傍部分を導出するので、第１のフランジ部又は第２のフランジ部の巻胴部とは反対側の面上にダイオードや、バイポーラトランジスタ又は抵抗を配置することができる。

【0021】

請求項６に記載の発明によれば、機器の小型化を妨げることなく、コイルの断線による機能喪失の防止することが可能なソレノイドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの回路図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（１）である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（２）である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（３）である。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（４）である。

【図6】本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図である。

【図7】本発明の第３の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図である。

【図8】本発明の各実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンにおける共通構成部分を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。

【図9】本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンの断面図である。

【図10】本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンの断面図である。

【図11】従来技術に係るコイルユニットを実装した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】

【0023】

まず、本件の図８乃至図１０に記載されているコイル用線条は、記載内容の理解を容易にするために、コイルボビンの径や長さに対して相当太いものに強調して記載している。なお、本件の各実施の形態のコイルユニットにおいては、コイルボビンを設けてもよく、逆にコイルボビンを設けない、いわゆる空芯コイルやボビンレスコイルであってもよい。くわえて、コイル用線条の全部又は一部を樹脂中に封止するモールドコイルであってもよい。さらに、本件の各図に記載されているコイル用線条は、断面形状を円形のものとして記載しているが、いわゆる平角線や、角線、六角線などいずれの形状であってもよい。さらに、例えばフレキシブル基板にプリントした配線を円筒状にまるめて複数枚重ね合わせてコイルとするなど、コイル用線条として利用できるのであれば、断面形状や製造方法はいずれのものであってもよい。また、以下の説明において、「線条層」とは、コイル用線条（コイルワイヤと称されることもある）をらせん状に所定のターン数巻回した形成された円形状や円筒形状（角筒形状などに形成されることもある）の層のことであり、「レア」、「レイヤ」と称されることもある。さらに、線条層は、コイル用線条を数十ターン程度巻回して形成されることが多いが、１ターンのみであってもよい。また、この明細書及び本願の特許請求の範囲において、「隣り合うｌ（２≦ｌ≦ｎ／２、かつ、ｌは整数）層」など「隣り合う」と記述している部分があるが、これらにおける「隣り合う」は、線条層が互いに接していることを意味する。例えば、ｌが２である場合には、第１層の線条層及び第２層の線条層、第３層の線条層及び第４層の線条層、第５層の線条層及び第６層の線条層、あるいは、ｍが４である場合には、第１層から第４層までの線条層、第５層から第８層までの線条層、第９層から第１２層までの線条層、のような関係になる一連の層を「隣り合う（線条層）」とする。言い換えるならば、「隣り合う」は、例えばｍ＝４のときには、ある線条層に対して、１つ上側（外側）の２番目の線条層、さらにその上側（外側）の３番目の線条層、さらにその上側（外側）の４番目の線条層、というように、コイル用線条を巻回し、さらにその上に巻回することを繰り返して形成した連続する４層の線条層の状態を指すものと定義できる。くわえて、以下の各実施例に係るコイルユニットにおいては、７層の線条層を有するコイルユニットについて説明しているが、２０層や３０層、あるいはそれ以上の層を有していてもよい。また、以下の各実施の形態に係るコイルユニットは、特に用途が限定されるものではないが、リニアソレノイド、ボイスコイルモータや、ヒータなどに特に好適である。

【0024】

本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットについて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの回路図である。図１において、１０はコイルユニット、２０は駆動線条層選択部、２１はコイル部、Ｄ１～Ｄｎはダイオード、Ｉｓ１及びＩｓ２は定電流電源、Ｌ１～Ｌｎは線条層、ＬＥＤ１～ＬＥＤｎは発光ダイオード、ＰＣ１～ＰＣｎはフォトカプラ、ＰＴＲ１～ＰＴＲｎはフォトトランジスタ、Ｒ１～Ｒｎは抵抗、ＳＷは選択スイッチ、ＴＲ１～ＴＲｎはバイポーラトランジスタである。

【0025】

図１に示すように、第１の実施の形態に係るコイルユニット１０は、駆動線条層選択部２０及びコイル部２１を備えている。駆動線条層選択部２０とコイル部２１は、フェイルセーフの観点から、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤｎとフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎとをそれぞれ備えたフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎによって電気的に絶縁されている。また、駆動線条層選択部２０は定電流電源Ｉｓ１を電源とし、コイル部２１は定電流電源Ｉｓ２を電源としており、互いに異なる系統の回路を構成している。また、コイル部２１の線条層Ｌ１～Ｌｎは、後述するように。１個のコイルにおける線条層である。１個のコイルにおいて、各線条層を構成するコイル用線条の長さは、下側（内側）の層から上側（外側）の層に向かって少しずつ長くなる。したがって、各線条層が生成する磁界の強さも、下側（内側）の層から上側（外側）の層に向かって少しずつ強くなる。なお、定電流電源Ｉｓ１と定電流電源Ｉｓ２とは、コイルユニット１０を構成するものではない。なお、駆動線条層選択部２０は、後述するようなコイル部２１を構成するコイルボビンに組み込まれて、駆動線条層選択部２０とコイル部２１とが一体であることが望ましいが、フォトカプラＰＣ１～ＰＣｎをそれぞれ別体の発光ダイオードとフォトトランジスタからなるものとし、駆動線条層選択部２０とコイル部２１とが物理的に完全に分離された上で互いに近接して配置されたものであってもよい。

【0026】

定電流電源Ｉｓ１と定電流電源Ｉｓ２とは、駆動線条層選択部２０とコイル部２１とに一定値の電流を供給する。なお、コイル部２１の電源については、線条層Ｌ１～Ｌｎにおける自己誘導などを抑制する観点から定電流電源であることが特に望ましく、駆動線条層選択部２０の電源についても、回路構成を簡素化できることから定電流電源が望ましいと言える。また、この実施の形態においては、定電流電源Ｉｓ１と定電流電源Ｉｓ２との２つの電源を設けることによって、一方の電源に異変が発生したときに、他方に対応する回路に影響が及ぶことを防止できる構成としている。なお、一つの定電流電源を設けることも可能であるが、フェイルセーフの観点から別個に設けることが望ましい。さらに、定電流電源Ｉｓ１は、実装される機器に制御用電源があるときにはこれと共用してもよい。また、定電流電源Ｉｓ２は、実装される機器に動力（駆動）用電源があるときにはこれと共用してもよい。

【0027】

駆動線条層選択部２０は、選択スイッチＳＷとフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎの発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤｎとを備えている。選択スイッチＳＷは、０～ｎまでの機械的接点を備えたスイッチである。選択スイッチＳＷにおいて、０を選択しているときには、定電流電源Ｉｓ１からの電流がフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎのいずれにも流れないので、全ての発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤｎが発光せず、ひいては全てのフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎのフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎがオフ状態のまま変化しない。したがって、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎのいずれもオンしないので、線条層Ｌ１～Ｌｎの全てに電流が流れる。この状態において、選択スイッチＳＷにおいてｎ－ｍを選択すると、定電流電源Ｉｓ１からフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎ－ｍに電流が流れ、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤｎ－ｍが発光し、これらのフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎ－ｍがオンする。これによって、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎ－ｍもオンするので、線条層Ｌ１～Ｌｎ－ｍには電流が流れず、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎ－ｍに流れる。すなわち、選択スイッチＳＷにおいて、ｎ－ｍを選択すると、ｎ－ｍに対応する線条層Ｌｎ－ｍに留まらず、線条層Ｌ１から線条層Ｌｎ－ｍまでの全ての線条層に対して電流が流れないように動作する。以上の動作をまとめたものが図１の下部に記載した表である。

【0028】

なお、選択スイッチＳＷは、機械的なものではなく、スイッチ用ＩＣやＭＯＳＦＥＴなどを組み合わせて選択スイッチを構成してもよい。この場合、任意の１個又は複数個のフォトカプラＰＣ１～ＰＣｎに電流が流れる、例えば、ＰＣ３のみ、あるいは、ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ５に選択的に電流が流れるようにしてもよい。このように構成すると、前述のように、コイルの線条層Ｌ１～Ｌｎが生成する磁界の強さは異なっているので、必要となるコイルユニット１０の磁界の大きさ（例えばリニアソレノイドやボイスコイルモータであれば推力）に応じて機器の制御部において電流を流す線条層の組み合わせを選択しておき、コイルユニット１０の作動時にこの選択結果を駆動線条層選択部２０に入力することも可能となる。別の観点から述べるならば、コイルユニット１０に対して一定の強さの磁界を生成することが求められる場合は、機械的接点を備えたスイッチを設けて、コイルユニット１０の製造時に特定の接点を選択するものとし、負荷の大きさや雰囲気温度の変化に合わせてコイルユニット１０が生成する時間を変化させることが求められる場合は、スイッチ用ＩＣやＭＯＳＦＥＴなどを組み合わせて選択スイッチを設けて、機器の制御部からスイッチを随時切り替えられるようにすることが好ましいと言える。

【0029】

コイル部２１は、後述するように、１個のコイルボビンにコイル用線条を巻回して形成された１個のコイルを備えており、線条層Ｌ１～Ｌｎはこのコイルの線条層を構成していると。くわえて、線条層Ｌ１～Ｌｎは、線条層毎に分割した上で、相互に接続されている。また、後述するように、隣り合う所定数の線条層を１つの線条層群とし、この線条層群毎に分割した上で、相互に接続することも可能である。なお、線条層Ｌ１が最も上側（外側）の層で、線条層Ｌ２、線条層Ｌ３の順に下側（内側）の層になり、線条層Ｌｎが最も下側（内側）の層となる構成であってもよく、逆に、線条層Ｌｎが最も上（外側）の層で、線条層Ｌｎ－１、線条層Ｌｎ－２の順に下側（内側）の層になり、線条層Ｌ１が最も下側（内側）の層となる構成であってもよい。いずれの順序であっても、線条層Ｌ１～Ｌｎは、必ず直列に接続された構成となる。また、このコイルは、定電流電源Ｉｓ２に接続されており、定電流電源Ｉｓ２から電流が供給されたときに磁界を生成する。

【0030】

また、線条層Ｌ１～Ｌｎに対しては、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎのコレクタ電極－エミッタ電極間と、ダイオードＤ１～Ｄｎ及び抵抗Ｒ１～Ｒｎからなる動作設定素子群がそれぞれ並列に接続されている。さらに、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎのベース電極は、それぞれダイオードＤ１～Ｄｎと抵抗Ｒ１～Ｒｎとの中点に接続されている。くわえて、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎは、それぞれ並列に接続されている線条層Ｌ１～Ｌｎが断線したときに、ダイオードＤ１～Ｄｎ及び抵抗Ｒ１～Ｒｎからなる動作設定素子群に印加される電圧が上昇してベース電極－エミッタ電極間の電圧も上昇し、コレクタ電極－エミッタ電極間に電流が流れる、言い換えると、断線した線条層に対応するバイポーラトランジスタがオンするように構成されている。すなわち、線条層Ｌ１～Ｌｎからなるコイルや、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎの特性や雰囲気温度によって異なるが、例えば１０層の線条層Ｌ１～Ｌ１０に対して、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ１０と、ダイオードＤ１～Ｄ１０及び抵抗Ｒ１～Ｒ１０からなる動作設定素子群をそれぞれ並列に設けた場合において、断線前の印加電圧は約０．１Ｖであり、断線後にはこの印加電圧が約０．６Ｖに上昇する。このように、断線した線条層に対応するバイポーラトランジスタへの印加電圧が大きく上昇するので、バイポーラトランジスタがオン状態となり、そのバイポーラトランジスタがコイルに代わる電流路となる。

【0031】

ダイオードＤ１～Ｄｎと抵抗Ｒ１～Ｒｎからなる動作設定素子群は、それぞれ互いに直列に、かつ、定電流電源Ｉｓ２の電流供給側にダイオードＤ１～Ｄｎ、電流帰還側に抵抗Ｒ１～Ｒｎが配置されている。抵抗Ｒ１～Ｒｎは、並列に接続されている線条層Ｌ１～Ｌｎが断線したときに、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎがオンするような順方向特性を持っている。また、線条層Ｌ１～Ｌｎの自己誘導などにより逆電流が流れることを防止する。抵抗Ｒ１～Ｒｎは、ダイオードＤ１～Ｄｎを介して電流が流れることのない抵抗値を有している。すなわち、ダイオードＤ１～Ｄｎと抵抗Ｒ１～Ｒｎからなる動作設定素子群は、コイル部２１の動作を設定する機能を持っている。線条層Ｌ１～Ｌｎのいずれかが断線していない状態において、並列に接続されているバイポーラトランジスタがオンする抵抗値をそれぞれ有している。なお、ダイオードＤ１～Ｄｎは、いずれも抵抗とする、つまり、動作設定素子群を直列接続した２個の抵抗によって構成することも可能であるが、フォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎの特性や、線条層Ｌ１～Ｌｎの自己誘導による逆電流が流れることを防止する観点からダイオードと抵抗とを直列接続した構成が非常に望ましい。

【0032】

フォトカプラＰＣ１～ＰＣｎのフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎは、前述のように、ダイオードＤ１～Ｄｎに並列接続されている。さらに、フォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲｎは、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤｎが発光したときにオン状態となり、さらにバイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎをオンさせる。したがって、フォトカプラＰＣ１～ＰＣｎが動作すると、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎは線条層Ｌ１～Ｌｎの断線の有無に関わらずオンすることになる。このように構成すると、選択スイッチＳＷを操作することによってバイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲｎのうち、任意のものをオンさせることができるので、コイルユニット１０が実装対象の機器に応じた磁力を生成するように調整することが可能となる。ひいては、同一構成のコイルユニットを多様な機器に装着できるので、同一構成のコイルユニットを大量生産することによって製造コストを低減し、販売価格の上昇を抑えることも可能となる。くわえて、本来必要となる線条層の層数を超えた、つまり、過剰な線条層を有するコイルユニットを実装することによって、コイルユニットに冗長性を持たせることができる。事例を挙げて説明すると、本来２６層の線条層を持つコイルが必要なところ、敢えて３０層の線条層を持つコイルを有するコイルユニットを実装した上で、２６層の線条層にのみ電流を流して使用する。そして、４層に断線を生じた場合には、使用していない４層にも電流を流すことによって必要な強さの磁界を得ることができる上に、正常時には必要となる層数の線条層にのみ電流を流すことによって、必要な強さの磁界を得ることと過剰な強さの磁界を発生させないことを同時に実現できる。

【0033】

続けて、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一つの実施例について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（１）である。図２において、１１はコイルユニット、２２は駆動線条層選択部、２３はコイル部、Ｄ５～Ｄ７はダイオード、Ｌ５～Ｌ７は線条層、ＬＥＤ５～ＬＥＤ７は発光ダイオード、ＰＣ５～ＰＣ７はフォトカプラ、ＰＴＲ５～ＰＴＲ７はフォトトランジスタ、Ｒ５～Ｒ７は抵抗、ＳＷは選択スイッチ、ＴＲ５～ＴＲ７はバイポーラトランジスタであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（２）である。図３において用いた符号は、全て図２と同じものを示す。さらに、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（３）である。図４において用いた符号は、全て図２と同じものを示す。くわえて、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図（４）である。図５において用いた符号は、全て図２と同じものを示す。さらに、図８は、本発明の各実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンにおける共通構成部分を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。図８において、４０はコイルボビン、４１は第１のフランジ部、４２は第２のフランジ部、４３は巻胴部、４４は第１のスリット、４５は第２のスリット、４６は第３のスリット、４７は第４のスリット、４８は中空部、４９はコイルであり、その他の符号は図２と同じものを示す。また、図９は、本発明の第１の実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンの断面図である。図９において、５０はコイル、５１は第１の線条層の第１導出部、５２は第２の線条層の第１導出部、５３は第３の線条層の第１導出部、５４は第４の線条層の第１導出部、５５は第５の線条層の第１導出部、５６は第６の線条層の第１導出部、５７は第７の線条層の第１導出部、６１は第１の線条層の第２導出部、６２は第２の線条層の第２導出部、６３は第３の線条層の第２導出部、６４は第４の線条層の第２導出部、６５は第５の線条層の第２導出部、６６は第６の線条層の第２導出部、６７は第７の線条層の第２導出部であり、その他の符号は図２と同じものを示す。

【0034】

第１の実施の形態に係るコイルユニットの実施例であるコイルユニット１１は、図２に示すように、コイル部２３の７層の線条層Ｌ１～Ｌ７に対して、断線時の迂回路を形成するために、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ７と、ダイオードＤ１～Ｄ７及び抵抗Ｒ１～Ｒ７からなる動作設定素子群を設けている。さらに、線条層Ｌ１～Ｌ７の通電する層数を調整するために、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ７及びフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲ７を備えたフォトカプラＰＣ１～ＰＣ７を設け、さらに駆動線条層選択部２２に選択スイッチＳＷを設けている。なお、以上の構成は第１の実施の形態に係るコイルユニットの１つの実施例に過ぎず、例えばリニアソレノイドやボイスコイルモータのコイルの場合は、コイルの線条層を２０層や３０層、あるいはこれ以上の層数とすることも少なくない。また、誘導加熱装置（ＩＨ）のコイルであれば、駆動線条層選択部２２又はコイル部２３に共振回路を構成する素子を設けてもよい。

【0035】

本発明の実施の形態に係るコイルユニットのコイルに共通する構成について説明する。図８に示すように、コイル用線条をコイルボビン４０の第１のフランジ部４１と第２のフランジ部４２との間に互いに接するように巻胴部４３に巻回して、コイル４９の第１の線条層Ｌ１、第２の線条層Ｌ２、第３の線条層Ｌ３、第４の線条層Ｌ４、第５の線条層Ｌ５、第６の線条層Ｌ６及び第７の線条層Ｌ７を積層するように形成している。また、第１のフランジ部４１と第２のフランジ部４２とには、第１のスリット４４及び第２のスリット４５と、第３のスリット４６及び第４のスリット４７とが形成されている。第１のスリット４４及び第２のスリット４５と、第３のスリット４６及び第４のスリット４７とは、中空部４８を介して互いに対向するような位置に、かつ、巻胴部４３まで切れ込むように形成されている。また、巻胴部４３の中空部４８には、例えば可動磁極、永久磁石、回転子、加熱ターゲットなど実装する機器に応じたものが配置される。なお、以上の構成は、以下に説明する他の実施の形態においても同様である。

【0036】

このように、第１のスリット４４及び第２のスリット４５と、第３のスリット４６及び第４のスリット４７とは、巻胴部４３まで達するように深く切れ込んでいるので、以下に説明する構成が容易に実現できている。すなわち、図９に示すように、コイルユニット１１のコイル５０は、第１の線条層Ｌ１、第２の線条層Ｌ２、第３の線条層Ｌ３、第４の線条層Ｌ４、第５の線条層Ｌ５、第６の線条層Ｌ６及び第７の線条層Ｌ７の一方の端部及びその近傍部分である第１の線条層の第１導出部５１、は第２の線条層の第１導出部５２、第３の線条層の第１導出部５３、第４の線条層の第１導出部５４、第５の線条層の第１導出部５５、第６の線条層の第１導出部５６及び第７の線条層の第１導出部５７が第２のフランジ部４２の第３のスリット４６を介してそれぞれ外側に導出されている。同様に、第１の線条層Ｌ１、第２の線条層Ｌ２、第３の線条層Ｌ３、第４の線条層Ｌ４、第５の線条層Ｌ５、第６の線条層Ｌ６及び第７の線条層Ｌ７の他方の端部及びその近傍部分である第１の線条層の第２導出部６１、第２の線条層の第２導出部６２、第３の線条層の第２導出部６３、第４の線条層の第２導出部６４、第５の線条層の第２導出部６５、第６の線条層の第２導出部６６及び第７の線条層の第２導出部６７が第１のフランジ部４１の第１のスリット４４を介してそれぞれ外側に導出されている。したがって、特に図示しないが、これらの導出部に対して、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ７と、ダイオードＤ１～Ｄ７及び抵抗Ｒ５～Ｒ７などを接続することが容易に実現できる。ひいては、第１のフランジ部４１と第２のフランジ部４２とのいずれか一方又は両方に小型の基板を貼り付け、この基板上にフォトカプラＰＣ１～ＰＣ７や選択スイッチＳＷなどコイルユニット１１が有する全ての素子をコイルボビン４０に付設することが容易に実現できる。

【0037】

さらに、この実施例の動作について説明する。以上説明した構成において、図２に示すように、選択スイッチＳＷの接点０を選択した場合には、最も下側（内側）のＬ１から最も上側（外側）のＬ７までの全ての線条層に電流が流れる。また、図３に示すように、選択スイッチＳＷの接点１を選択した場合には、最も下側（内側）のＬ１以外の線条層に電流が流れる。また、図４に示すように、選択スイッチＳＷの接点４を選択した場合には、線条層Ｌ１～Ｌ４には電流が流れず、線条層Ｌ５～Ｌ７のみに電流が流れる。なお、これとは逆に、上（外側）から下（内側）に向かって、第１の線条層Ｌ１から第７の線条層Ｌ７としてもよい。この場合には、選択スイッチＳＷを創始したときに電流が流れる線条層は、例えば接点１を選択したときには最も上側（外側）の第７の線条層Ｌ７以外の線条層に電流が流れるなど、選択スイッチＳＷで選択される線条層が逆になる。くわえて、図５に示すように、線条層Ｌ３に断線が発生した場合には、直ちにバイポーラトランジスタＴＲ３がオンして電流の迂回路となる。なお、以上の説明にない選択スイッチＳＷの接点２、３、５～７についても同様に電流を流す線条層を選択でき、線条層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４～Ｌ７が断線した場合においても、バイポーラトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ４～ＴＲ７がオンして電流の迂回路となる。また、前述したように、負荷の大きさや雰囲気温度の変化に合わせてコイルユニット１０が生成する時間を変化させることが求められる場合は、選択スイッチＳＷに代えて、スイッチ用ＩＣやＭＯＳＦＥＴなどを組み合わせて選択スイッチを設けて、機器の制御部からスイッチを随時切り替えられるようにすることも可能である。

【0038】

以上の構成において、コイル５０の線条層Ｌ１から線条層Ｌｎまでが正常であれば、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ７はいずれもオンしないが、線条層Ｌ１から線条層Ｌｎまでの線条層のうちのいずれか１層、又は、複数層において断線が発生すると、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ７のうち断線が発生した線条層に対応するものがオンし、次の線条層に断線がなければこの線条層に電流が流れ、さらにこの線条層も断線している場合には次のバイポーラトランジスタに電流が流れる。また、これ以降についても断線が発生していれば、同様に動作する。すなわち、いずれかの線条層に断線が発生すると、その線条層に対応するバイポーラトランジスタがバイパスとして機能し、電流が流れ続けるので、コイルとしての機能が多少低下しても、機能が完全に失われることを防止できるようになる。さらに、選択スイッチＳＷを操作することによってバイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ７のうち任意のものをオンさせることができるので、実装対象の機器に応じた磁力を生成するように調整することが可能となる。ひいては、同一構成のコイルユニット１１を多様な機器に装着できるので、同一構成のコイルユニット１１大量生産することによって製造コストを低減し、販売価格の上昇を抑えることも可能となる。

【0039】

次に、本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニットついて説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図である。図６において、１２はコイルユニット、２４は駆動線条層選択部、２５はコイル部、Ｌ１～Ｌ８は線条層、ＳＷは選択スイッチ、であり、その他の符号は図２と同じものを示す。また、図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニットのコイルボビンの断面図である。図１０において、３０はコイル、３１は第１の線条層の導出部、３２は第２の線条層の導出部、３３は第３の線条層の導出部、３４は第４の線条層の導出部、３５は第５の線条層の導出部、３６は第６の線条層の導出部、３７は第７の線条層の導出部、３８は第８の線条層の導出部であり、その他の符号は図８と同じものを示す。

【0040】

本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニット１２は、図６に示すように、コイル部２５に１４層の線条層Ｌ１～Ｌ８を備えており、線条層Ｌ１及びＬ２、線条層Ｌ３及びＬ４、線条層Ｌ５及びＬ６、線条層Ｌ７及びＬ８をそれぞれ１群の線条群とし、これら４群の線条層群に対して、断線時の迂回路を形成するためのバイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ４と、ダイオードＤ１～Ｄ４及び抵抗Ｒ１～Ｒ４からなる動作設定素子群を設けている。さらに、４群の線条層群の通電する群数を調整するために、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ４及びフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲ４を備えたフォトカプラＰＣ１～ＰＣ４を設け、さらに駆動線条層選択部２２に選択スイッチＳＷを設けている。また、図１０に示すように、コイル３０は、第１の線条層の導出部３１、第２の線条層の導出部３２、第３の線条層の導出部３３、第４の線条層の導出部３４、第５の線条層の導出部３５、第６の線条層の導出部３６、第７の線条層の導出部３７及び第８の線条層の導出部３８が第２のフランジ部４２側から外側に導出されている。コイル３０は、２層の線条層を１群としているので、第１のフランジ部４１側から導出する必要はない。なお、駆動線条層選択部２４及びコイル部２５のその他の構成は、コイルユニット１１と同様である。

【0041】

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るコイルユニット１２は、２層の線条層を１群とし、４群の線条層群に対して、バイポーラトランジスタＴＲ１～ＴＲ４と、ダイオードＤ１～Ｄ４及び抵抗Ｒ１～Ｒ４からなる動作設定素子群、発光ダイオードＬＥＤ１～ＬＥＤ４及びフォトトランジスタＰＴＲ１～ＰＴＲ４を備えたフォトカプラＰＣ１～ＰＣ４を設けているので、電流の迂回路が２層に対して１つ設けることになり、コイルユニットとしての信頼性が若干低下するが、部品点数を大幅に削減することができるので、小型化が特に求められる用途に好適な構成である。

【0042】

さらに、本発明の第３の実施の形態に係るコイルユニットついて説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態に係るコイルユニットの一実施例を示す回路図である。図７において、１３はコイルユニット、２６は駆動線条層選択部、２７はコイル部、ＳＷは選択スイッチであり、その他の符号は図２と同じものを示す。

【0043】

第３の実施の形態に係るコイルユニット１３は、コイルユニット１１から、フォトカプラＰＣ６及びＰＣ７を除外した構成となっている。例えば、最低でも線条層Ｌ６及びＬ７によって生成される磁界の強さが必要な場合には、フォトカプラＰＣ６及びＰＣ７を設けないことによって設ける部品点数を削減することが可能となる。その一方、ダイオードＤ６及びＤ７、抵抗Ｒ６及びＲ７、バイポーラトランジスタＴＲ６及びＴＲ７は、コイルユニット１１と同様の構成で設けているので、線条層Ｌ６及びＬ７の断線時には電流の迂回路が確保される。なお、駆動線条層選択部２６及びコイル部２７のその他の構成は、コイルユニット１１と同様である。

【0044】

本発明の第３の実施の形態に係るコイルユニット１３は、フォトカプラＰＣ６及びＰＣ７を設けないことによって設ける部品点数を削減できる上に、線条層Ｌ１～Ｌ７のうち、いずれか１層又は複数層に電線を生じても機能を完全に失うことがないという利点はコイルユニット１１と同様に得られる。したがって、コイルユニットとしての信頼性が若干低下するが、部品点数を大幅に削減することができるので、小型化が特に求められる用途に好適な構成である。

【0045】

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、図７（ａ）に示したコイルユニットのボビンに図８（ｂ）のコイルボビンを適用するなど、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ソレノイドに適用することが可能である。

【符号の説明】

【0046】

１０ コイルユニット
１１ コイルユニット
１２ コイルユニット
１３ コイルユニット
２０ 駆動線条層選択部
２１ コイル部
２２ 駆動線条層選択部
２３ コイル部
２４ 駆動線条層選択部
２５ コイル部
２６ 駆動線条層選択部
２７ コイル部
３０ コイル
３１ 第１の線条層の導出部
３２ 第２の線条層の導出部
３３ 第３の線条層の導出部
３４ 第４の線条層の導出部
３５ 第５の線条層の導出部
３６ 第６の線条層の導出部
３７ 第７の線条層の導出部
３８ 第８の線条層の導出部
４０ コイルボビン
４１ 第１のフランジ部
４２ 第２のフランジ部
４３ 巻胴部
４４ 第１のスリット
４５ 第２のスリット
４６ 第３のスリット
４７ 第４のスリット
４８ 中空部
４９ コイル
５０ コイル
５１ 第１の線条層の第１導出部
５２ 第２の線条層の第１導出部
５３ 第３の線条層の第１導出部
５４ 第４の線条層の第１導出部
５５ 第５の線条層の第１導出部
５６ 第６の線条層の第１導出部
５７ 第７の線条層の第１導出部
６１ 第１の線条層の第２導出部
６２ 第２の線条層の第２導出部
６３ 第３の線条層の第２導出部
６４ 第４の線条層の第２導出部
６５ 第５の線条層の第２導出部
６６ 第６の線条層の第２導出部
６７ 第７の線条層の第２導出部
７０ ソレノイド
８０ コイル
８１ コイルボビン
８２ 第１のフランジ部
８３ 巻胴部
８４ 第２のフランジ部
８５ 第１の配線孔
８６ 第２の配線孔
８７ 第１の端部領域
８８ 第２の端部領域
８９ 端子部
９０ 固定磁極
９１ 可動磁極
９２ 補助磁極
９３ 対向部
９４ ケース
９５ 固定用板材
９６ シャフト
９７ スリーブ
９８ コネクタ
９９ 挿入部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】