JPH0325371Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、コイルを励磁することによつてプラ
ンジヤを移動するようにした電磁石に関する。

背景技術 第５図は先行技術の断面図である。コイル１は
ボビン２に巻回されており、強磁性材料から成る
ケース３、ベース４、ステータ５、スリーブ６，
７および第５図の上下方向軸線方向に移動可能な
プランジヤ８が設けられる。ステータ５には非磁
性材料から成るエンドキヤツプ９および緩衝部材
１０が設けられる。スリーブ６と７の間には非磁
性材料から成るスリーブ７ａがある。プランジヤ
８によつて、作動棒１２が駆動される。コイル１
を励磁することによつてプランジヤ８がベース４
の方向すなわち第５図の上下に吸引され、プラン
ジヤ８の動きを作動棒１２によつて外部に取り出
すことができる。コイル１によつて発生した磁束
は、破線１１で示されるように強磁性材料から成
る磁気回路内を通り、プランジヤ８とベース４と
の空隙１４をとおる磁束によつてその磁束密度の
２乗に比例した電磁吸引力がプランジヤ８に作用
する。

第６図は、プランジヤ８付近の拡大断面図であ
る。一般に強磁性材料と空気などのような非磁性
材料との比透磁率は、電気回路における導体と絶
縁物との比抵抗程に大きな差がない。したがつて
コイル１によつて生じた磁束１１の一部１１ａ
は、プランジヤ８の周面からプランジヤ内部に通
るとともに、残余の磁束１１ｂは参照符１５で示
される空気中からプランジヤ内部に通る。磁束１
１ａは、プランジヤ８の軸線方向に対して直角方
向であり、したがつてプランジヤ８をスリーブ６
に押し付ける力が発生するけれども、この磁束１
１ａはプランジヤ８の全周面に分布しており、し
かもスリーブ６周面は摩擦力が低減されるように
円滑に形成されているので、プランジヤ８の軸線
方向の動きに妨げとはならない。しかしながら磁
束１１ｂは、前述のようにスリーブ６から空隙１
５を介してプランジヤ８の端面をとおり、この磁
束１１ｂはプランジヤ８をケース４とは反対側、
すなわち第５図および第６図の下方に吸引するよ
うに作用する。このような磁束１１ｂの存在は作
動棒１２から取り出す電磁力を減少させ、電磁石
の能力の低下をもたらし、効率を悪くする。

電磁石の応答性を向上するために、コイル１に
瞬時に大きな電流を流し、速やかに電磁力を立ち
あげるようにしたときには、その励磁のごく初期
においては磁束の変化率dφ／dtは大きな値を有
する。したがつて強磁性材料から成る部分には渦
電流が誘導され、空隙１５に臨むスリーブ６の内
周面およびプランジヤ８の端面においてはいわゆ
る磁束の表皮効果のために磁束密度が大きい。し
たがつてコイル１の励磁の初期においては作動棒
１２に作用する電磁力は小さく、プランジヤ８の
高速度作動を阻害することになつた。

考案が解決すべき問題点 本考案の目的は、応答性を向上するとともに大
きな電磁力が得られるように効率を向上するよう
にした電磁石を提供することである。

問題点を解決するための手段 本考案は、鉛直に延びる軸線を有する直円筒状
の筒部２３ｂと、 筒部２３ｂの上端部に連なり、筒部２３ｂの軸
線と同一軸線を有する挿通孔５１が形成される内
向きフランジ状の上底２３ａと、 筒部２３ｂの下端部に連なり、筒部２３ｂの軸
線と同一軸線を有する中心孔２５ａが形成される
内向きフランジ状のステータ２５と、 ステータ２５の下部に設けられる非磁性材料か
ら成る端板２９と、 前記中心孔２５ａに嵌合し、ステータ２５ａの
下端面５２から立上り、ステータ２５ａの上端面
５３よりも上方であつて、上底２３ａよりも下方
の位置まで延び、筒部２３ｂと同一軸線を有する
直円筒状の第１スリーブ２６と、 第１スリーブ２６の上端面５４から立上り、上
底２３ａよりも下方の位置まで延び、非磁性材料
から成る直円筒状の第２スリーブ３３と、 第２スリーブ３３の上端面５５から立上り、上
底２３ａに連なる第３スリーブ２７と、 筒部２３ｂと同一の軸線を有し、上底２３ａの
挿通孔５１に嵌合し、第３スリーブ２７を挿通し
て下方に延び、下端面２４ａは第２スリーブ３３
の上下の途中位置にありかつ前記軸線に垂直であ
り、鉛直に延びる中央の案内孔５６が形成される
ベース２４と、 前記中央案内孔５６を挿通して、上下に変位自
在の作動棒１２と、 筒部２３ｂと同一の軸線を有し、ベース２４の
下端面２４ａよりも下方で第１スリーブ２６と第
２スリーブ３３内にわたつて上下に延びて収納さ
れ、外形は、直円柱状であり、鉛直方向に変位可
能であり、上端面２８ａは、軸線に垂直であつて
かつベース２４の下端面２４ａに対向しかつ作動
棒１２の下端部５７が当接しており、下部には、
同軸に、下方になるにつれて拡がる円錐の少なく
とも一部分３５ａ，３９ａ，３９ｃ，４５を成す
凹所３５，３９，４２，４７が形成されており、
上端面２８ａがベース２４の下端面２４ａに当接
している状態では、下端部５８，３８ｂ，４１，
４４は、端板２９から離間し、かつステータ２５
の上端面５３よりも下方にあるプランジヤ２８
と、 筒部２３ｂ内で第１〜第３スリーブ２６，３
３，２７の外方に配置されるコイル２１とを含
み、 筒部２３ｂ、上底２３ａ、ステータ２５、第１
および第３スリーブ２６，２７、ベース２４なら
びにプランジヤ２８は、強磁性材料から成ること
を特徴とする電磁石である。

作 用 本考案に従えば、コイルの磁束はプランジヤの
薄肉となつている端部、すなわち凹所３５，３
９，４２，４７が形成されているプランジヤ２８
の下部を通るので、そのプランジヤの端部に磁束
Ｂが作用する面積Ｓが小さくなる。したがつて第
１式で示されるように、コイルの励磁時における
プランジヤの動きを阻止する方向の電磁力Ｆを極
端に小さくすることができる。

Ｆ＝１／2μB²S ……(1) ここでμは空気の透磁率である。

換言すると、コイルの磁束がプランジヤの薄肉
である端部を辿る磁気抵抗が大きくなり、したが
つてその端部に通る磁束Ｂが小さくなり、電磁力
Ｆが小さくなる。またコイルの励磁初期における
渦電流に起因したプランジヤの動きを阻止する方
向の電磁力を低減することができる。したがつて
プランジヤの高速度の作動が可能となる。さらに
また、プランジヤの端部を前述のように薄肉とし
たので、軽量化が可能となり、このことによつて
もまたプランジヤの高速度作動が可能となる。

実施例 第１図は、本考案の一実施例の断面図である。
コイル２１は、非磁性材料たとえば合成樹脂材料
から成るボビン２２に巻回されている。ケース２
３は、ボビン２２の一端部に対向する底２３ａ
と、コイル２１を外囲する直円筒状の端部２３ｂ
とから成る。ボビン２２の内側には、強磁性材料
から成るベース２４が挿入される。ボビン２２の
他方の端部には強磁性材料から成る円環状のステ
ータ２５が配置される。ステータ２５の中心孔２
５ａには強磁性材料から成る直円筒状のスリーブ
２６が配置され、またベース２４外周には強磁性
材料から成る直円筒状スリーブ２７が配置され
る。スリーブ２６，２７間には、直円筒状の非磁
性材料から成るスリーブ２３が配置される。スリ
ーブ２６，３３には亘つてプランジヤ２８が挿入
される。このプランジヤ２８は直円柱状に形成さ
れ、コイル２１内においてその軸線方向に移動自
在である。プランジヤ２８の端部２８ａと、ベー
ス２４の端面２４ａとが対向しており、コイル２
１の励磁時に磁気吸着される。ボビン２２は合成
樹脂から、またスリーブ３３は、たとえばオース
テナイト系ステンレス鋼などからなる。ケース２
３、ベース２４、ステータ２５、スリーブ２６，
２７およびプランジヤ２８は電磁軟鉄又は構造用
炭素鋼であり、たとえば日本工業規格S10Cから
成る。ステータ２５には、大略的に円板状の端板
２９が取り付けられる。この端板２９は、非磁性
材料から成る。端板２９に設けられた凹所３４に
は、緩衝部材３０が固定される。緩衝部材３０
は、たとえばナイロンやポリエステルなどの合成
樹脂から成る。

第２図は、プランジヤ２８の端部２８ｂ付近の
拡大断面図である。プランジヤ２８の端部２８ｂ
には、同軸に凹所３５が形成される。この凹所３
５は、プランジヤ２８の軸線方向内方（第２図の
上方）に向けて小径となつた円錐台部３５ａと、
プランジヤ２８の軸線に垂直な底部３５ｂとから
成る。こうして端部２８ｂはプランジヤ２８の軸
線方向外方（第２図の下方）になるにつれて薄肉
となつている。

コイル１の励磁によつて、第１図の参照符３１
で示されるように磁束が発生する。この磁束３１
の内の大部分は第２図の参照符３１ａで示される
ようにスリーブ２６からプランジヤ２８の周面を
経て通り、残余のわずかな部分３１ｂがスリーブ
２６から凹所３５の内面を通る。凹所３５によつ
て磁束３１ｂの作用するプランジヤ２８の面積が
小さくなり、したがつてプランジヤ２８を第２図
の下方に向けて作用する電磁力は、第１式から極
端に小さくすることが可能となる。磁束３１ｂが
凹所３５内を通ることによつて、その磁路長が長
くなり、磁気抵抗が大きく、したがつてこの磁束
３１ｂが小さくなる。磁束３１の大部分の磁束３
１ａはプランジヤ２８の周面を辿り、この磁束３
１ａによる電磁力はプランジヤ２８の半径方向に
相殺され、プランジヤ２８の軸線方向の移動に悪
影響をおよぼすことがない。

このようにして、プランジヤ２８の端部２８ａ
を通る磁束３１ｂを低減し、プランジヤ２８の応
答速度を向上することができる。また励磁初期に
おける渦電流の発生を低減し、このことによつて
もまたプランジヤ２８の応答速度を向上すること
が可能となる。

上述の構成では、筒部２３ｂは鉛直に延びる軸
線を有する。底２３ａは、筒部２３ｂの上端部に
連なり、筒部２３ｂの軸線と同一軸線を有する挿
通孔５１が形成される内向きフランジ状である。
ステータ２５は、筒部２３ｂの下端部に連なり、
筒部２３ｂの軸線と同一軸線を有する中心孔２５
ａが形成され、内向きフランジ状である端板２９
はステータ２５の下部に設けられる。第１スリー
ブ２６は、中心孔２５ａに嵌合し、ステータ２５
の下端面５２から立上り、ステータ２５の上端面
５３よりも上方であつて、底２３ａよりも下方の
位置まで延び、筒部２３ｂと同一軸線を有し、直
円筒状である。

プランジヤ２８は、筒部２３ｂと同一の軸線を
有する。このプランジヤ２８は、ベース２４の下
端面２４ａよりも下方で、第１スリーブ２６と第
２スリーブ３３内にわたつて上下に延びて収納さ
れる。このプランジヤ２８の外形は、直円柱状で
あつて、鉛直方向に変位可能である。プランジヤ
２８の上端面２８ａは、軸線に垂直であつてかつ
ベース２４の下端面２４ａに対向し、かつ作動棒
１２の下端部５７が当接している。プランジヤ２
８の下部には、同軸に、下方になるにつれて拡が
る円錐の少なくとも一部分が、たとえば上述のよ
うに円錐台の部分３５ａを成す凹所３５が形成さ
れている。プランジヤ２８の上端面２８ａがベー
ス２４の下端面２４ａに当接している状態では、
第２図に示されるように、下端部５８は、端板２
９、したがつて緩衝部材３０から上方に離間し、
この下端部５８は、ステータ２５の上端面５３よ
りも下方にある。

第２スリーブ３３は、第１スリーブ２６の上端
面５４から立上り、底２３ａよりも下方の位置ま
で延び、直円筒状である。第３スリーブ２７は、
第２スリーブ３３の上端面５５から立上り、底２
３ａに連なる。ベース２４は、筒部２３ｂと同一
の軸線を有し、底２３ａの挿通孔５１に嵌合し、
スリーブ２７を挿通して下方に延び、そのベース
２４の下端面２４ａは、スリーブ３３の上下の途
中位置にあり、この下端面２４ａは、その軸線に
垂直である。ベース２４は、鉛直に延びる中央の
案内孔５６を有する。作動棒１２は、案内孔５６
を挿通して上下に変位自在に延びる。

コイル２１は、筒部２３ｂ内で、第１〜第３ス
リーブ２６，３３，２７の外方に配置されてい
る。

第３図は、本考案の他の実施例のプランジヤ３
８の端部３８ｂの断面図である。このプランジヤ
３８の端部３８ｂには、凹所３９が形成されてい
る。凹所３９は、円錐台部３９ａと、底部３９ｂ
が形成されていることは前述の実施例と同様であ
り、注目すべきは端部３８ｂの遊端に円錐台部３
９ａに連なるもう１つの円錐台部３９ｃが形成さ
れることである。円錐台部３９ｃは、円錐台部３
９ａよりも偏平となつている。このようにして円
錐台部３９ｃが緩衝部材３０に当接することによ
つて、塑性変形することが可及的に避けられる。

第４図は、本考案のさらに他の実施例の断面図
である。第４図１で示されるように、プランジヤ
４０の端部４１に円錐状の凹所４２が形成され
る。また第４図２では、プランジヤ４３の端部４
４には円錐台部４５と直円柱部４６とから成る凹
所４７が形成される。このような実施例もまた、
本考案の精神に含まれる。

このようにしてプランジヤ２８，３８，４０，
４３の応答速度が向上された電磁石は、たとえば
内燃機関の燃料噴射弁に関連して好適に実施され
ることができる。

効 果 以上のように本考案によれば、プランジヤ２８
の下部には、同軸に、下方になるにつれて拡がる
円錐の少なくとも一部分３５ａ，３９ａ，３９
ｃ，４５を成す凹所３５，３９，４２，４７が形
成されており、したがつてその下部は、下方にな
るにつれて薄肉となつており、しかもプランジヤ
２８の上端面２８ａがベース２４の下端面２４ａ
に当接している状態では、下端部５８，３８ｂ，
４１，４４は、端板２９から離間し、かつステー
タ２５の上端面５３よりも下方にあつて、大きな
磁束密度でステータ２５とプランジヤ２８に磁束
が通ることになるので、このプランジヤの前記端
部を通る磁束を小さくし、これによつてコイルの
励磁時におけるプランジヤの移動方向とは逆方向
の電磁力を低減し、したがつて応答速度が向上さ
れた電磁石が実現されるとともに、効率が向上さ
れる。またコイルの励磁初期におけるプランジヤ
の前記端部付近における渦電流の発生を抑えるこ
とができ、このことによつてもまた応答性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図は
第１図の示されたプランジヤ２８付近の拡大断面
図、第３図は本考案の他の実施例の一部の断面
図、第４図は本考案のさらに他の実施例の一部断
面図、第５図は先行技術の断面図、第６図は第５
図に示された先行技術のプランジヤ８付近の断面
図である。 ２１……コイル、２３……ケース、２４……ベ
ース、２５……ステータ、２６，２７，３３……
スリーブ、２８，３８，４０，４３……プランジ
ヤ、３５，３９，４２，４７……凹所。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 鉛直に延びる軸線を有する直円筒状の筒部２３
   ｂと、 筒部２３ｂの上端部に連なり、筒部２３ｂの軸
   線と同一軸線を有する挿通孔５１が形成される内
   向きフランジ状の上底２３ａと、 筒部２３ｂの下端部に連なり、筒部２３ｂの軸
   線と同一軸線を有する中心孔２５ａが形成される
   内向きフランジ状のステータ２５と、 ステータ２５の下部に設けられる非磁性材料か
   ら成る端板２９と、 前記中心孔２５ａに嵌合し、ステータ２５ａの
   下端面５２から立上り、ステータ２５ａの上端面
   ５３よりも上方であつて、上底２３ａよりも下方
   の位置まで延び、筒部２３ｂと同一軸線を有する
   直円筒状の第１スリーブ２６と、 第１スリーブ２６の上端面５４から立上り、上
   底２３ａよりも下方の位置まで延び、非磁性材料
   から成る直円筒状の第２スリーブ３３と、 第２スリーブ３３の上端面５５から立上り、上
   底２３ａに連なる第３スリーブ２７と、 筒部２３ｂと同一の軸線を有し、上底２３ａの
   挿通孔５１に嵌合し、第３スリーブ２７を挿通し
   て下方に延び、下端面２４ａは第２スリーブ３３
   の上下の途中位置にありかつ前記軸線に垂直であ
   り、鉛直に延びる中央の案内孔５６が形成される
   ベース２４と、 前記中央案内孔５６を挿通して、上下に変位自
   在の作動棒１２と、 筒部２３ｂと同一の軸線を有し、ベース２４の
   下端面２４ａよりも下方で第１スリーブ２６と第
   ２スリーブ３３内にわたつて上下に延びて収納さ
   れ、外形は、直円柱状であり、鉛直方向に変位可
   能であり、上端面２８ａは、軸線に垂直であつて
   かつベース２４の下端面２４ａに対向しかつ作動
   棒１２の下端部５７が当接しており、下部には、
   同軸に、下方になるにつれて拡がる円錐の少なく
   とも一部分３５ａ，３９ａ，３９ｃ，４５を成す
   凹所３５，３９，４２，４７が形成されており、
   上端面２８ａがベース２４の下端面２４ａに当接
   している状態では、下端部５８，３８ｂ，４１，
   ４４は、端板２９から離間し、かつステータ２５
   の上端面５３よりも下方にあるプランジヤ２８
   と、 筒部２３ｂ内で第１〜第３スリーブ２６，３
   ３，２７の外方に配置されるコイル２１とを含
   み、 筒部２３ｂ、上底２３ａ、ステータ２５、第１
   および第３スリーブ２６，２７、ベース２４なら
   びにプランジヤ２８は、強磁性材料から成ること
   を特徴とする電磁石。