JPH09199320A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断器などの操作に用いられる電磁ソレノイ
ドにおいて、衝撃力に弱い、電磁力が弱い、ノイズが漏
洩する、などの課題があった。 【解決手段】 コイル２を外装するコイルケース１５を
粘弾性樹脂層を間に有する制振鋼板を用いて製作する。
コイルケース１５の下端に固定鉄心３の底板１６の下面
に折り曲げられて接する爪１５bを設ける。コイルケー
ス１５の配線引き出し穴３２からコイルケース１５の下
端に達するスリット２６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は遮断器の操作機構
に使用する電磁ソレノイドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８は直線運動する電磁ソレノイ
ド５０の一例で、例えば新電元株式会社のソレノイドカ
タログＸ109-13（1993年7月発行）の１２頁に記載のも
のと類似のものであり、図７は断面図、図８は外観図で
ある。この電磁ソレノイドは例えば遮断器や電磁弁の開
閉、あるいは機械設備の操作などにアクチエータとして
用いられている。この種電磁ソレノイドには直流で駆動
されるものと交流で駆動されるものがあるが基本的な構
造に差は少ない。この発明の電磁ソレノイドも駆動電源
の交、直を問わない。図において、３は中心に操作軸穴
３０を有する固定鉄心である。２は固定鉄心３の周囲に
巻回されたコイルであり、一般に円筒状のコイルボビン
（図示しない）に巻かれている。４は一端が固定鉄心３
の中心の操作軸穴３０を貫通し滑動するように挿入され
ている操作軸であり、その先端（図の下方）には図示し
ていないが被駆動機器が接続されており、他端は可動鉄
心１に圧入されている。

【０００３】可動鉄心１は操作軸４とともに固定鉄心３
に対して動くことができる。６は固定鉄心３の下部に設
けられたつば状の底板である。７は可動鉄心１を固定鉄
心３に対して保持するスプリングである。９は操作軸４
が抜け落ちるのを防止するための止め輪である。

【０００４】５はコイル２を覆うとともに固定鉄心３の
底板６に圧入により固着された鉄製のコイルケースであ
り、上部には穴３１があって、この穴３１に前述の可動
鉄心１が隙間を有する状態で挿入されている。３２はコ
イルケース５の側面に設けられた配線引き出し穴であり
コイル２のリード線１０が引き出されている。

【０００５】１４は固定鉄心３の下面に取り付けられた
ソレノイド５０の固定用ねじであり、一般に複数個設け
られている。電磁ソレノイド５０は固定鉄心３、可動鉄
心１、操作軸４、コイル２、コイルケース５、固定用ね
じ１４などで構成されている。

【０００６】次に動作について説明する。コイル２に電
流を流すことにより、コイル２が励磁され可動鉄心１と
操作軸４とがコイル２を貫通して発生する磁力により固
定鉄心３の側に吸引され、操作軸４が動いて接続されて
いる遮断器などを操作する。操作軸４は動作する際には
被駆動機器の側から激しい振動、衝撃を受けることがあ
り、圧入されている可動鉄心１との間で位置のずれが生
じてしまい正常な駆動ができなくなることがある。

【０００７】コイルケース５はコイル２を固定するとと
もに保護するものであり、閉じた磁気回路を構成して磁
気回路抵抗を減らし、また、磁力線が外部に漏洩するの
を防止して磁気損失を減らす役目もある。図７では固定
鉄心３、可動鉄心１、コイルケース５、底板６、固定鉄
心３のルートで閉じた磁気回路が構成されている。

【０００８】即ち、コイルケース５は固定鉄心３の底板
６と機械的に強固に接続されているとともに磁気的にも
磁気回路抵抗が少なくなるような接続のし方がなされて
いることが必要である。

【０００９】なお、磁気回路における磁気抵抗並びに磁
気損失は、一般的に磁路の断面積で決定されることは周
知であり、底板６とコイルケース５との間に隙間があれ
ばそれだけ抵抗が大きくなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁ソレノイド
は以上のように構成されているので、遮断器の駆動のよ
うな大きな衝撃の加わる用途では長年の間に、圧入部
分、即ちコイルケースと底板の間や可動鉄心と操作軸と
の間に緩みを生じるという問題があった。コイルケース
と固定鉄心の間で生じる緩みは磁気回路抵抗を増大させ
操作力を弱めることにもなり、さらには、ここで生じる
隙間のためコイルケースの肉厚を大きくしても磁気回路
抵抗がそれほど減少しないという問題があった。

【００１１】また、コイルをコイルケース内に挿入する
場合に、コイル端子がコイルとコイルケースの壁の内側
との間に挟まれないよう、コイルを斜めにして挿入する
必要があるため、コイルの外形寸法はコイルケースの内
側寸法よりやや小さめにしておく必要があり、コイルケ
ースの内側いっぱいに巻いた大きいコイルを使用するこ
とができないという問題があった。

【００１２】また、コイルケースにはコイルに流れる電
流によって生じる磁力線が流れるため、コイル電流の投
入、切断時のノイズ特にその高周波成分などがそのまま
外部に漏れて出るとか、逆に外部の電磁ノイズを拾い易
いなどの問題があった。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、振動、衝撃に強く、磁気回路抵
抗並びに磁気損失が小さく、ノイズを外部に放射したり
ノイズの影響を受けることが少なく、大きさの割に操作
力の大きい電磁ソレノイドを得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る電磁ソ
レノイドはコイルケースに積層構造の制振鋼板を用い、
コイルケースの下端部に固定鉄心の底板の下面に沿って
折り曲げられる複数の爪部を有するものである。積層構
造の制振鋼板は磁気回路抵抗を減少させ、また爪部は固
定鉄心の底板とコイルケースとの間の磁気回路抵抗を減
少し、かつ振動衝撃によって磁気回路抵抗が変動するこ
とをなくすことができる。

【００１５】第２の発明に係る電磁ソレノイドは、コイ
ルケースの配線引き出し穴からコイルケースの下端に達
するスリットを設けたものである。このスリットはコイ
ルをコイルケースに挿入する際にコイルを斜めにする必
要をなくすのでコイルケースの内側いっぱいのコイルを
使用することができるようになる。

【００１６】第３の発明による電磁ソレノイドは第２の
発明のスリットの両側でコイルケースの下端部に爪部を
設けたものである。スリットの両側に設けた爪部はコイ
ルケースの固定鉄心への密着性をよくし、磁気回路抵抗
を減少し、機械的強度を向上する。

【００１７】第４の発明による電磁ソレノイドは、その
底板の周囲にコイルケースの爪がかみ合う切り込みを有
し、また底板の下面にコイルケースの板厚とほぼ等しい
高さの段付き部を有する。

【００１８】第５の発明による電磁ソレノイドは一端に
雄ねじを有する操作軸と、この操作軸の雄ねじがねじ込
まれる雌ねじが切られた操作軸穴と、この操作軸穴に直
交して設けられた止めねじ穴とを有する可動鉄心と、こ
の止めねじ穴に挿入された強磁性体の止めねじとを有す
るものである。これらのねじ構造により操作軸と可動鉄
心とは強固に結合され振動や衝撃によって緩むことがな
くなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１は本発明における遮断器の操作など
に用いられる電磁ソレノイド５１の断面図であり、取り
付け板１２に取り付けた状態を示している。図２は図１
の電磁ソレノイド５１の側面図、図３は底面図である。

【００２０】図１において２１は可動鉄心であり、その
側面には雌ねじが切られた止めねじ穴３３を、また下部
には雌ねじが切られた操作軸挿入ねじ部３５を有してい
る。止めねじ穴３３は操作軸挿入ねじ部３５に達してい
るとともに互いにほぼ直交している。２はコイルで円筒
状のコイルボビン４０に巻かれており、リード線１０を
有している。３は固定鉄心であり中心に操作軸穴３０を
有するとともに下部には、つば状の底板１６と取り付け
ねじ１３とを有している。

【００２１】２４は固定鉄心３の操作軸穴３０を貫通し
て滑動可能に設けられた操作軸で、その上端には雄ねじ
が設けられ可動鉄心２１の操作軸挿入ねじ部３５にねじ
込まれている。１５はコイルケースであり鉄板の２つの
層１５ｃの間に粘弾性樹脂層１５ａを有する制振鋼板で
つくられている。またコイルケース１５は側面にスリッ
ト２６を有しておりこのスリット２６の幅はリード線１
０の太さより大きい。コイルケース２６はまた下部に複
数個の爪１５ｂ、上部には穴３１を有している。

【００２２】つば状の底板２６は前記爪に対応する周囲
の位置に、切り欠き２７を複数個有している。７は可動
鉄心２１と固定鉄心３間のギャップを保持するスプリン
グ、８は操作軸２４の緩み防止用止めねじであり強磁性
体で作られている。９は操作軸４の止め輪、１０はコイ
ル２のリード線、１１はねじ１３にはめ込まれた止めナ
ット、１２は説明のために図示する取り付け板である。

【００２３】次に動作について説明する。コイル２を外
装するコイルケース１５は、鉄板１５ｃ例えば厚み０．
８ｍｍの鋼板２枚の間に、粘弾性樹脂層１５ａ平均５０
μｍの粘弾性樹脂をサンドイッチ構成した制振鋼板で製
作することにより、プレス加工で簡単に成形することが
できる。コイル２のコイルケース１５内への挿入はコイ
ル２のリード線１０をスリット２６に通すことにより、
コイル２を斜めにするまでもなく真っ直ぐに挿入できる
ので、コイル２の大きさをコイルケース１５の内径いっ
ぱいに大きくしても挿入は容易である。

【００２４】また、可動鉄心２１に操作軸４がねじ接続
され、さらに磁性体の止めねじ８により横方向から堅く
固定している。さらに、コイルケース１５の鋼板の板厚
が薄くなったことと、板の内部に粘弾性樹脂からなる絶
縁体層を持つことから、発生する磁束も均一になり磁気
抵抗並びに磁気損失が少なくなり発生する磁力が大きく
なる。

【００２５】電磁石単体としては板厚が厚いものほど磁
気抵抗が小さくなり特性はよいが、この発明では同一厚
さでも内部に絶縁体層を持つことにより絶縁体層より内
側で形成される磁気回路は外側の鉄板でシールドされ、
外乱ノイズなどを受けずに安定した磁気回路を形成する
ため、機器に搭載した場合このような薄肉の場合には同
一厚さの従来のコイルケースに比べて磁束も均一になり
発生磁力の大きなものとなる。

【００２６】コイルケース１５の爪１５ｂは、つば状の
底板１６の切り欠き２７と対応した位置に切り欠き２７
の個数と同数が設けられている。切り欠き２７の幅寸法
は爪１５ｂの幅より数ｍｍ広い程度であり、切り欠きの
深さはコイルケース１５の板の厚みより１〜２ｍｍ程度
深い。

【００２７】コイルケース１５には上部からスプリング
７を介して押圧力がかかっているが、爪１５ｂは取り付
け板１２とつば状の底板１６の間に挟まれるように固定
されているので押圧力がかかっても底板１６とコイルケ
ース１５との位置関係がずれることはない。

【００２８】実施の形態２．図４に図１のソレノイド５
１の可動鉄心２１と操作軸２４との組立詳細を示す。こ
こで操作軸２４は可動鉄心２１を貫通していてもよい。
４１は操作軸２４の上部の雄ねじに近い位置に設けられ
たつばであり、操作軸２４を可動鉄心２１の操作軸挿入
ねじ部３５にねじ込んだとき、このつば４１が可動鉄心
２１に当たり固定されるものである、操作軸２４が可動
鉄心２１を貫通しない場合は、つば４１を用いず操作軸
２４の上端が操作軸挿入ねじ部３５の奥に当たるように
してもよい。止めねじ８は操作軸の緩み、即ち回転を防
止するものであるから、ねじでなくても操作軸２４に横
穴を設けてピンを通すようにしてもよい。図２ではスリ
ット２６の幅はリード線１０の太さよりも大きく書いて
いるが、リード線１０を通すだけの幅があればよい。

【００２９】実施の形態３．図１、図２、図３、図５、
図６において３４は底板６の底面に設けられた段付き部
である。段付き部３４の高さはコイルケース１５の板の
厚みとほぼ同じである。図１に明らかなようにコイルケ
ース１５の爪１５ｂは底板の下面へと折り曲げられるの
で、電磁ソレノイド５１を取り付け板１２に取り付けた
とき、取り付け板１２と底板１６のつば状の部分との間
に挟み込まれ、ナット１１で堅く締め付けられて固定さ
れる。このときコイルケース１５の鉄板１５ｃの外側の
ものは取り付け板１２に接触しアースされてシールドケ
ースとなる。そしてコイル電流の投入、遮断時にコイル
に流れる電流の高周波成分によるノイズが外部に漏れ出
る量を減少させる効果がある。

【００３０】実施の形態４ 図５、図６に本発明の実施の形態４による電磁ソレノイ
ド５１の側面図及び底面図を示す。３２は配線引き出し
穴である。図５では図１のスリット２６が幅の狭いスリ
ット３６となっていて配線引き出し穴３２に達してい
る。そして、幅の狭いスリット３６の両側に爪１５ｂが
追設されている。図５、６の電磁ソレノイド５１はコイ
ル２を挿入する場合、いったんスリット３６を開いてリ
ード線１０を開いたスリット３６を通すようにしながら
コイル２を挿入する。

【００３１】コイル２の挿入後は幅の狭いスリット３６
を閉じる。スリット３６の両側に接して設けられた爪１
５ｂを折り曲げることによりスリット３６が完全に閉じ
る。図５、図６のソレノイド５１ではスリット３６の両
側に設けた爪１５ｂがスリット３６を閉じた状態に維持
することに役立っている。スリット３６の幅が狭いほど
磁気回路の抵抗が減少し操作力が強くなることはいうま
でもない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、コイ
ルケースを構成する鋼板に内部に絶縁体層を有し外部と
内部に鋼板層を有する制振鋼板を用い、且つコイルケー
スの下端に固定鉄心の底板の下部に沿って折り曲げられ
る爪を設けたので、磁気回路抵抗が小さくなり、またノ
イズが外部に漏れたり、外部のノイズの影響を受けるこ
とが少なくなる。

【００３３】第２の発明によれば、コイルケースにコイ
ルを挿入する際に、コイルのリード線がじゃまになるこ
とがないので、コイルを斜めにして挿入するなどの配慮
が不要となり、コイルケースの内径いっぱいの大きさの
コイルを使用することが可能となる。

【００３４】第３の発明によれば、スリットの両側に接
して設けた爪を折り曲げることによりスリットが完全に
閉じ、磁気回路抵抗が小さくなる。

【００３５】第４の発明によればコイルケースを構成し
ている制振鋼板の外側の鋼板をシールドケースとして使
用することができ、ノイズの漏洩が少なくなる。

【００３６】第５の発明によれば、可動鉄心と操作軸と
の結合が緩むことがなく、且つ磁気抵抗が減少すること
もないという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による電磁ソレノイ
ドの断面図である。

【図２】 図１の電磁ソレノイドの側面図である。

【図３】 図１の電磁ソレノイドの底面図である。

【図４】 実施の形態２による電磁ソレノイドの部分詳
細図である。

【図５】 実施の形態３による電磁ソレノイドの側面図
である。

【図６】 図５の電磁ソレノイドの底面図である。

【図７】 従来の電磁ソレノイドの断面図である。

【図８】 図７の電磁ソレノイドの外観図である。

【符号の説明】

２：コイル ３：固定鉄心 ７：スプリング ８：止めねじ ９：止め輪 １０：リード線 １１：ナット １２：取り付け板 １３：ねじ １５：コイルケース １５ａ：粘弾性樹脂層 １５ｂ：爪 １５ｃ：鉄板 １６：底板 ２１：可動鉄心 ２４：操作軸 ２６、３６：スリット ３０：操作軸穴 ３１:コイルケース
の穴 ３２：配線引き出し穴 ３３：止めねじ穴 ３４：段付き部 ３５：操作軸挿入ね
じ部 ４０：コイルボビン ４１：つば ５１：電磁ソレノイド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のコイルボビンに巻回され、外方
   に引き出されたリード線を有するコイル、前記コイルボ
   ビン内に嵌挿され中心に操作軸穴を有し下端部につば状
   の底板を有する円筒状の固定鉄心、前記固定鉄心の前記
   操作軸穴に滑動可能に挿入された操作軸、この操作軸の
   上端に固着され前記コイルボビン内を前記操作軸ととも
   に滑動する可動鉄心、この可動鉄心を通すための穴を上
   部に有し下端が前記つば状の底板の周囲に接し前記コイ
   ルを覆うコイルケースを有する電磁ソレノイドにおい
   て、 前記コイルケースは鉄板で構成した上下層と粘弾性樹脂
   からなる中間層からなる制振鋼板で構成され、かつ、前
   記つば状の底板の下面にそって折り曲げられる複数の爪
   部を有することを特徴とする電磁ソレノイド。
2. 【請求項２】 コイルケースはコイルのリード線を引き
   出す配線引き出し穴と、前記コイルケースの下端から前
   記配線引き出し穴に至るスリットとを有することを特徴
   とする請求項１記載の電磁ソレノイド。
3. 【請求項３】 コイルケースはこのコイルケースの下端
   でスリットの両側の前記スリットに接する位置に、つば
   状の底板の下面に沿って折り曲げられる爪部を１っずつ
   有することを特徴とする請求項２記載の電磁ソレノイ
   ド。
4. 【請求項４】 つば状の底板は、その側面にコイルケー
   スの爪部が折り曲げられてこの爪部の一部が収納される
   切り込み部を、また、前記底板の底面には前記コイルケ
   ースの板厚とほぼ等しい高さの段付き部とを有するもの
   であることを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイ
   ド。
5. 【請求項５】 操作軸は一端に雄ねじを有するものであ
   り、可動鉄心は前記操作軸の雄ねじが挿入され内面に前
   記操作軸の雄ねじに合う雌ねじを有する操作軸穴と、前
   記可動鉄心の外面から前記操作軸にほぼ直交する角度で
   前記操作軸が挿入される穴の側面に向かって貫通する止
   めねじ穴と、前記止めねじ穴に挿入された強磁性体のね
   じとを有するものであることを特徴とする請求項１記載
   の電磁ソレノイド。