JPH03212911A - ソレノイド用の固定鉄心組立体及びその製造方法 - Google Patents

ソレノイド用の固定鉄心組立体及びその製造方法

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JPH03212911A
JPH03212911A JP888190A JP888190A JPH03212911A JP H03212911 A JPH03212911 A JP H03212911A JP 888190 A JP888190 A JP 888190A JP 888190 A JP888190 A JP 888190A JP H03212911 A JPH03212911 A JP H03212911A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はソレノイド用の固定鉄心組立体に関し、更に詳
細には、ソレノイドの磁気・回路を形成するコイルを囲
むヨークと固定鉄心との組立体であって固定鉄心の端面
に非磁性の部材を固定した固定鉄心組立体及びその製造
方法に関する。
(ロ)従来技術 一般に磁気回路(以下磁路)ではそれを構成している材
料特性により磁気の飽和現象が存在することは良く知ら
れている。そのためソレノイドではその磁路の磁束が飽
和しない状態でかつ最大限磁束密度を上方に設定するの
が常である(通常は可動鉄心の断面積を基準にする)。
そのような状態で磁路の一部の断面積が不足状態になる
と、磁束の飽和現象が生じ漏洩磁束が増加し、磁気特性
は急激に低下する。このことは、そのような部品を漏洩
磁束が最小限になるように改善することにより磁気特性
が大幅に改善することができることを意味する。
一方、磁路に接続部がある場合、その磁気抵抗は磁気回
路についてのオームの法則に従う。今接続部についての
み考えれば、その磁気抵抗QはQ −t/μ・S となる。
ここで、lは接msの隙間長さ Sは接続部の接触面積 μは空気中の透磁率 である。
隙間部の磁気抵抗は、同一条件での鉄部分(隙間を鉄う
めた場合)に比べ10Gないし200倍の値となるt:
め、構造上どうしても磁路に接続部が必要な場合には隙
間を最小限にしかつ接触面積を大きくすることが不可欠
である。
七ころで、コイルを囲み磁路を形成する継鉄すなわちヨ
ークに固定鉄心を一体的に固定する方法として従来から
、■実開昭58−37111号公報に示されかつ第7図
に示されるように固定鉄心の小径部をヨークの大向に嵌
合してかしめる方法、或は■実開昭5o−115154
号公報に示されかつ第8図に示されるようにプレス加工
により固定鉄心をヨークと一体的に形成する方法が知ら
れている。
しかしながら、前記■の場合には、次のi)及びiJ)
のような問題がある。
l)固定鉄心aとヨークbとの接触部の面積を大きくと
れない。
この理由は、固定鉄心の主要部の直径をD、ヨークの大
向に嵌合される小径部の直径をd1ヨークの肉厚をtと
すると、接触部の面積Sは、S=π(D”−d ”) 
/ 4 + x d tで表され、その接触部にはメツ
キ或は嵌め合いによる微少な隙間が生じるためその面積
を大きく取りたいが、Dはそのソレノイドの可動鉄心C
の直径にほぼ合わせて作られるのでDの取り得る最大値
はソレノイドの大きさ等によって制限される。
lj)磁気回路に絞られた部分が生じ、磁束を効率良く
ヨークから固定鉄心に通すことが難しい。
これは、第9図からも明らかなように、ヨークの周辺部
e(コイルを囲む部分及びその部分に連続する部分の近
く)では磁束が互いに平行に流れるが、固定鉄心の付は
根付近(第9図で破線で示す円r)の最小断面積(この
付は根付近の最小断面積とは可動鉄心の直径と同じ直径
の円を固定鉄心の軸心を中心としかつヨーク上に取った
、磁束の流れを考慮して決めた仮想の円周面上の面積)
Ssは、固定鉄心の大径部の直径が可動鉄心の直径と同
じとした場合、 Ss=πD【 と絞られて磁束がそこに向かって集中するため、効率良
く磁束を通すことができなくなる。
また、上記■の構造においても上記ム)と同様のことが
言える。
このような問題を解決する方法として、従来のソレノイ
ドでは、ヨークの端部分全体の肉厚を厚するか又は第1
0図に示されるように、その端部分に磁性の座金fを当
接させて磁気的に補強してい lこ 。
しかしながら、上記いずれの場合も固定鉄心に小径部を
形成してその小径部をヨークの大向に嵌合するため、磁
束の流通面積が絞られる結果となり磁束をヨークから固
定鉄心に効率良く通すことができない。しかも前者の場
合には固定鉄心付は根部とヨークの他の部分との磁束密
度のアンバランスが改善されないばかりか、余分な鉄材
料を使うことになって全体の重量を大きくし、また全体
の大きさに制限がある場合などには板厚を厚くすること
でコイルの巻線面積を圧迫し、しいてはソレノイド自体
の性能を圧迫する結果となり、またヨークは市販の鋼板
(通常使用される市販の鋼板の板厚は、1.2mm、1
.6mm、2.0ma+、2.3mm、2.6mm或は
3゜2mmである)を曲げ加工によってコの字状に成形
するため加工の観点からも厚い鋼板の使用が制限される
からである。また後者の場合には座金を別個に成形しな
ければならない欠点もある。
更に従来の固定鉄心組立体ではヨークと固定鉄心とをそ
れぞれ別の工程で製造したものをヨークの製造工程とは
全く別個の組立工程で組み立てるようにしているため製
造コストが高くなる問題がある。
一方、固定鉄心の端面にくま取りコイル或は磁気遮蔽部
材のような非磁性の部材を固定する場合、くま取りコイ
ルにあっては、第11図に示されるように、固定鉄心の
端面に環状l!gを形成してその環状溝内にくま取りコ
イルhを挿入した後環状溝の開口端を数箇所かしめてく
ま取りコイルの抜は出しを防止し、また磁気遮蔽部材に
あっては、第12図に示されるように、固定鉄心の端面
に形成した穴i又はj内に磁気遮蔽部材kJ又はmを嵌
合した後固定鉄心端面又は磁性遮蔽部材の端部をかしめ
て或はその穴に圧入若しくは接着により固定している。
しかしながら、上記前者の場合にはかしめによりくま取
りコイルを損傷するとか局部的応力集中ににより長時間
の使用によりくま取りコイルが損傷するとか或ばかしめ
が緩むとかの問題がある。
一方接者の場合には可動鉄心の吸着時に遮蔽部材に衝突
することにより衝撃力をまともに受るけため強度上固定
鉄心への埋め込み部分の径を大きくしたりしているが、
そうすると固定鉄心の磁路の有効断面積を小さくするこ
とになり、強度を太きくするのにも限界がある。
(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、端面に非磁性の部材
を固定した固定鉄心組立体及びその製造方法において、
プレス加工によりヨークに管状部を一体的に形成すると
共に固定鉄心に小径部を形成することなく大径のままそ
の管状部内に嵌合固定することによってヨークと固定鉄
心との接触面積を従来品に比べて大きくすると共に固定
鉄心付は根部の最小断面積を必要なだけ確保ししかも非
磁性の部材を安定して確実に保持できるようにすること
である。
(ニ)問題を解決するための手段 本願の一つの発明は、磁気回路の一部を形成する磁気ヨ
ークに固定鉄心を一体的に固定し、該固定鉄心の端面に
非磁性の部材を固定してなるソレノイド用の固定鉄心組
立体において、該ヨークには固定鉄心の取付は部分に軸
方向に伸びる管状部を該ヨークの一方の面から突出させ
て一体的に形成し、該管状部内に該一定鉄心を嵌合固定
し、該管状部と該固定鉄心との間に該非磁性の部材を該
固定鉄心の端面側に露出させて設けて構成されている。
本願の他の発明は、磁気回路の一部を形成する磁気ヨー
クに固定鉄心を一体的に固定し、該固定鉄心の端面に非
磁性の部材を固定してなるソレノイド用の固定鉄心組立
体の製造方法において、板状のヨーク素材の固定鉄心の
取付は部分には小孔を形成し、プレス加工により該小孔
を中心として軸方向に伸びる管状部を該ヨークの一方の
面から突出させて一体的に形成し、該固定鉄心の端部外
周には小径部を形成して該小径部には環状の該非磁性の
部材を嵌合し、該管状部により限定される貫通穴内に該
固定鉄心をプレス嵌めして固定するようにして構成され
ている。
本願の更に他の発明は、磁気回路の一部を形成する磁気
ヨークに固定鉄心を一体的に固定し、該固定鉄心の端面
に非磁性の部材を固定してなるソレノイド用の固定鉄心
組立体の製造方法において、板状のヨーク素材の固定鉄
心の取付は部分には小孔を形成し、プレス加工により該
小孔を中心として軸方向に伸びる管状部を該ヨークの一
方の面から突出させて一体的に形成すると共に該管状部
の先端内側Jこ凸部を形成し、該凸部と該固定鉄心の端
面との間に該固定鉄心の外径とほぼ同じ大きさの非磁性
の部材を介在させて該管状部により限定される貫通穴内
に該固定鉄心をプレス嵌めして固定するようにして構成
されている。
(ホ)作用 上記構成のソレノイド用の固定鉄心組立体は、コイル及
び可動鉄心と共にソレノイドに公知の方法で組み立てら
れる。
本発明の固定鉄心組立体ではヨークと固定鉄心との接触
面積を、ヨークとして特に肉厚の厚い材料を使用しなく
ても従来のソレノイドのそれに比較して1,5ないし2
.0倍に増加させることが可能となり、かつ、固定鉄心
付は根部の磁路必要断面積を肉厚の厚い材料を使用する
ことなしに、確保することが可能となり、ソレノイドの
特性を向上させることが可能である。また非磁性の部材
を損傷することなく安定して確実に固定できソレノイド
の寿命を長くできる。
(へ)実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。
第1図において、非磁性部材としてくま取りコイルを有
する本発明の一実施例の固定鉄心組立体10を使用して
作ったソレノイド1が示されている。同図において、2
0はコイルを囲んで磁路を形成するコの字状のヨーク、
30はヨークの挿入穴内に嵌合固定されI;固定鉄心、
2はコイル、3は可動鉄心、4はヨーク20の他端に嵌
合された板状ヨークである。
ヨーク20は、固定鉄心が取り付けられる中間壁21と
、その中間壁21に連続し互いに平行になっている二つ
の端壁22を有するコの字状又はU字状になっている。
中間壁のほぼ中央にはコイル側に突出する管状部23が
形成され、その管状部の内側には固定鉄心挿入用の貫通
穴24が形成されている。管状部23の可動鉄心側端部
には、8g2図に示されるようIこ半径方向内側に突出
する小さな突起27が形成されている。この突起は後述
するくま取りコイルの脱落防止機能を有している。そし
て貫通穴24内に円柱状の固定鉄心30が嵌合固定され
ている。固定鉄心30の可動鉄心3側の端面31には外
周に二番取り部分32が形成され、その二番取り部分に
はくま取りコイル非磁性の40が嵌合固定されている。
したがってくまコイル40は端面31に露出した状態で
管状部23と二番取り部分によって限定される固定鉄心
の小径部との間に配置された状態になる。
ヨーク20は以下のように製造する。すなわち、第3図
において、固定鉄心30は予め別工程で円柱状に成形し
かつ端面31側の二番取り部分にはくま取りフィル40
を嵌合固定した状態で用意しておき、その固定鉄心をヨ
ーク20を成形するプレス金型内の所定の位置に供給で
きるようにしておく。そして多段の加工工程を順次行え
るプレス金型内に長い磁性鋼板20′を入れて位置Aで
はその鋼板に小孔nを形感し、次に位置Bでを管状部2
3を形成し、位RCでは管状部23によって限定された
貫通穴内に固定鉄心30を圧入し、位置りで固定鉄心の
端部をかしめ或は端面を形成し、位置Eでは鋼板の両端
を折り曲げて全体にコの字状に成形し、それによってヨ
ーク20が完成する。
この一連の作業は鋼板を一つのプレス金を内で一回のプ
レス加工が終わる毎に順次移動させるに従って成形する
。
この実施例の場合のヨークにおける接触面積S1は、ヨ
ーク20の後端面26から管状部の先端(第1図で上端
)までの高さをh(hは通常ヨークの板厚tの1.5倍
ないし3.0倍に成形可能である。)、固定鉄心の直径
をり3、二番取り部分の幅をWとすると、 S H−yr D l(h −w ) である。実際には貫通穴の開口部にはプレス成型により
比較的小さい湾曲面r、ができ、これいにより固定鉄心
との間に環状の隙間がyfI成されるが、この隙間は固
定鉄心を貫通穴にプレス嵌めした後かしめれば埋めるこ
とが可能である。
付は根部最小断面積Ss、は SS+”y (Do+2r2)X t また、従来品の付は根部最小断面積Ssは、Ss=πD
t ここで、D0+2r2)Dの関係があるから、Ss+>
Ss となる。
第4図において、本発明の他の実施例の固定鉄心組立体
10aが示されている。この実施例では貫通穴24aの
後端面26a側の開口端に円錐内面271が形成され、
固定鉄心30aにもその傾斜内面に接触する円錐外面3
11が形成されている。
この円錐内面27aは、管状部23aのプレス加工と同
時に形成して、また固定鉄心30aの円錐外面31!は
固定鉄心を貫通穴内にプレス嵌めしたときに固定鉄心の
一部をかしめて形成しても或は固定鉄心の機械加工時に
形成しても良い。
この実施例の接触面積S2は、 となり、 また、付は根部最小断面積Ss、は、 5s2−rD4t となる。このS2及びSs2もそれぞれS及びSsより
大きくできる。
上記二つの実施例について実際の製品について第4図に
示されるような寸法で従来の固定鉄心組立体と比較する
と次の表の通りである。
従来品 実施例1実施例2 可動鉄心及び固定鉄心  201mm”  201mm
”  201mm”断面積(直径りの部分) ヨークと固定鉄心との  232mm”  373mm
’  402mm”接触面積 固定鉄心付は根部の 最小断面積 140II+m2 201mm” 201mm2 第6図において、本発明の更に他の実施例の固定鉄心組
立体10bが示されている。この実施例では第1図及び
第4図のソレノイドの磁性板4に相当する板状のヨーク
20bに管状部23bを形成し、かつ固定鉄心30bの
端面31. bに接して非磁性部材として板状の磁性遮
蔽板50を固定した例である。この実施例の固定鉄心組
立体10bを造る場合、管状部23bの先端(第6図で
上端)に半径方向内側に突出する環状の凸部27bを管
状部の成形と同時に成形しておく。一方、固定鉄心30
bの端面31bには磁性遮蔽板50を接着させた状態で
予め用意しておく。そして第5図で説明したと同様にし
てヨーク20bの成形工程の過程において固定鉄心30
bを貫通穴24b内にプレス嵌めする。
また、磁性遮蔽板50の固定は、第2図で説明したのと
同様に管状部23bの可動鉄心側端部に半径方向に突出
する小さな突起を形成してその磁性遮蔽板を接着させた
状態で貫通穴24bに固定鉄心30bを嵌合しプレス嵌
めすることも可能である。
なお、上記実施例に付いての計算式は省略したが第1図
の実施例についての計算式に見習って式を立てればよい
。また、第1図及び第4図の実施例においても、この実
施例と同様に磁性板4側に管状部を形成してもよい。
(ト)効果 本発明によれば次のような効果を奏することが可能であ
る。
■ヨークと固定鉄心との接触面積並びに固定鉄心付は根
部の最小断面積を大きくできしかも隙間の少なくできる
ので、部品点数を増すことなく、また板厚を厚くするこ
となく固定鉄心組立体の磁気効率を従来品よりも大幅に
向上できる。
■ヨークの板材のプレス加工金型中で固定鉄心をヨーク
に固定することが可能である。
■固定鉄心をヨークの貫通穴内に圧入した場合隙間を最
小限におさえることが可能である。
■くま取り及び磁気遮蔽部材のような非磁性の部材の全
周を均等な締付は力で固定鉄心に固定でき、耐久性の向
上を図ることが可能である。
■かしめによるくま取りコイルの損傷を招くことがなく
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の固定鉄心組立体を使用した
ソレノイドの断面図、第2図は第1図の一部の拡大図、
第3図は第1図の固定鉄心組立体のヨークの製造工程を
示す図、第4図は他の実施例の固定鉄心組立体を使用し
たソレノイドの断面図、第5図従来品と本実施例との比
較をするための各部の寸法を示す図、第6図は更に他の
実施例の固定鉄心組立体を使用したソレノイドの断面図
、第7図ないし第12図は従来のソレノイド用の固定鉄
心組立体を示す図である。 10.1. Oa、10b:固定鉄心組立体20.20
a、20b:ヨーク 23.23a、23b:管状部 24.24a、24b:貫通穴 30.30為、30b:固定鉄心 40:くま取りコイル 50:磁気遮蔽部材 第 圓 従来品 第 5 図 宵尼例1 實虎矛12 DwDmw’/6mm t 113.2 mm Hll 1rnm dw  5  mrH Dos Dm m ’16pnm t =  3.2mm −7mm 4− 10.2 rnm hm  2rnq Ih ”/3.2mm D2 = ’ IO,4rnm H〆鱈12rnm Do −Dm−116mm t  = 3.2mm H=7mm イ謬 10.2mm D+−〆/ 3.2 m m D211〆lO,4rnm D、g!116mm p4−グ20rnH ノー2mm W −12mm [C] 第11図 第 凹 予 図 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.磁気回路の一部を形成する磁気ヨークに固定鉄心を
    一体的に固定し、該固定鉄心の端面に非磁性の部材を固
    定してなるソレノイド用の固定鉄心組立体において、該
    ヨークには固定鉄心の取付け部分に軸方向に伸びる管状
    部を該ヨークの一方の面から突出させて一体的に形成し
    、該管状部内に該固定鉄心を嵌合固定し、該管状部と該
    固定鉄心との間に該非磁性の部材を該固定鉄心の端面側
    に露出させて設けたことを特徴とするソレノイド用の固
    定鉄心組立体。
  2. 2.磁気回路の一部を形成する磁気ヨークに固定鉄心を
    一体的に固定し、該固定鉄心の端面に非磁性の部材を固
    定してなるソレノイド用の固定鉄心組立体の製造方法に
    おいて、板状のヨーク素材の固定鉄心の取付け部分には
    小孔を形成し、プレス加工により該小孔を中心として軸
    方向に伸びる管状部を該ヨークの一方の面から突出させ
    て一体的に形成し、該固定鉄心の端部外周には小径部を
    形成して該小径部には環状の該非磁性の部材を嵌合し、
    該管状部により限定される貫通穴内に該固定鉄心をプレ
    ス嵌めして固定することを特徴とするソレノイド用の固
    定鉄心組立体の製造方法。
  3. 3.磁気回路の一部を形成する磁気ヨークに固定鉄心を
    一体的に固定し、該固定鉄心の端面に非磁性の部材を固
    定してなるソレノイド用の固定鉄心組立体の製造方法に
    おいて、板状のヨーク素材の固定鉄心の取付け部分には
    小孔を形成し、プレス加工により該小孔を中心として軸
    方向に伸びる管状部を該ヨークの一方の面から突出させ
    て一体的に形成すると共に該管状部の先端内側に凸部を
    形成し、該凸部と該固定鉄心の端面との間に該固定鉄心
    の外径とほぼ同じ大きさの非磁性の部材を介在させて該
    管状部により限定される貫通穴内に該固定鉄心をプレス
    嵌めして固定することを特徴とするソレノイド用の固定
    鉄心組立体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017199286A1 (ja) * 2016-05-16 2017-11-23 三菱電機株式会社 電磁アクチュエータおよびその製造方法

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