JP2002083711A - 電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、強力でしかも効率よく動作で
きるプランジャを有する電磁駆動装置を提供すること。 【解決手段】 中空円筒構造を成すソレノイド１（コイ
ル１１，ボビン１２）と、中空円筒内で可動のプランジ
ャ(可動鉄芯１５)を保持するヨーク１３とを有する電磁
駆動装置１０であって、上記プランジャの一端面に施さ
れた例えば円錐状凹部(可動鉄芯頭部１５ａ)と、当該円
錐状凹部と対向し、移動する長手方向の中心と同軸線上
に形成された円錐状凸部を有するヨーク部(固定鉄芯部
１３ａ１)と、を備えるような電磁駆動装置１０を実施
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁やカメラの
シャッタ用駆動レバーなどを駆動させる為に用いる小型
の電磁駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プランジャと称される可動部をソレノイ
ドで動かす電磁駆動装置の近年の技術には、例えば特開
平７−３０７２１７号公報に教示されたものがあり、こ
の例のような駆動装置は、ヨーク自体に固定の鉄芯（固
定鉄芯）をカシメ等により固定している。この従来の電
磁駆動装置１００を示した図５（ａ），（ｂ）によれ
ば、図５（ａ）の断面図で示す如く、可動鉄芯１０５が
挿入されたボビン１０２にコイル１０１を巻回して成る
中空円筒構造のソレノイドを、ヨーク１０３に組み付け
て、コイル１０１に電源１０６を接続することで円筒内
に磁界を発生させ、可動鉄芯１０５を動かすという構造
を有している。このような電磁駆動装置１００のプラン
ジャ（即ち、可動鉄芯１０５）は、例えばカメラ等のシ
ャッタ開閉の為の駆動源に利用され得る。

【０００３】ボビン１０２の中心に開口した円筒形のボ
ビン軸穴１０２ａの外周には、その両翼に立設された一
組のボビン側板１０２ｂの間にわたって細かいピッチで
コイル１０１が巻かれ、そのボビン軸穴１０２ａに挿入
され鉄芯１０５が、磁力の発生で長軸方向に移動するの
で、可動鉄芯１０５の頭部に形成された首部１０５ｂに
係合するシャッタ駆動部材（不図示：シャッタ用駆動レ
バー等）が動かされてシャッタが切られるようになって
いる。

【０００４】ここでも小さな電力で出来るだけ大きな磁
力を発生させるための改良がなされ、この例では、図５
（ｂ）に拡大して示すように可動鉄芯１０５の先端部１
０５ａが略円錐状の凸状に加工され、この先端部１０５
ａの形状に対応するような円錐状の凹部１０４ａをもち
可動鉄芯１０５に対面する部材として固定鉄芯１０４
が、そのヨーク１０３のもう一方のボビン軸穴１０２ａ
に組み込まれている。

【０００５】磁化されるとき固定鉄芯１０４が先端部１
０５ａを引き込もうとする力Ｆは、平面同士で対面する
ときのギャップＭ（図６：従来具体例）よりも、図５
（ｂ）の如くに円錐面同士のほうが対向面積がより多く
なり、その対向面同士の法線方向のギャップｍはｍ＝Ｍ
ｓｉｎθとなり、Ｍ＞ｍで表わされ、磁気抵抗も少なく
なる。その結果、強力な力を得られることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
周知構造では、固定鉄芯１０４がヨーク１０３と可動鉄
芯１０５との間に介在するので、固定鉄芯１０４は、ヨ
ーク１０３と可動鉄芯１０５間に空隙(ギャップ)をつく
り、これが磁束の抵抗（磁気抵抗）になり、その結果、
ヨーク１０３に発生した磁力がこの固定鉄芯１０４にて
減衰してしまい、可動鉄芯１０５には本来の磁力が伝わ
らずロスが生じる。この原因はまた、磁気回路において
ループを成せば効率のよい結果が得られるが、固定鉄芯
１０４の如き別部材の介在によりループを成さない事に
も起因する。

【０００７】さらに、従来は固定鉄芯１０４を別部品で
作成し、カシメ等により固定していたために、部品の点
数がそれだけ多くなり、コストの低減が難しかった。

【０００８】したがって、ヨーク１０３と可動鉄芯１０
５との間に介在するもの（即ち、固定鉄芯１０４やこの
部材のヨークとの接面の空気など）が磁気抵抗発生の主
原因となる構造を改め、新しい構造が必要とされる。

【０００９】そこで本発明の目的は、簡単構造で強力
で、しかも効率よく動作できるプランジャをもった電磁
駆動装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するため、本発明では次のような手段を講じてい
る。即ち、別部材がいらない構造で実施でき、しかも、
その別部材の介在のないことで電磁気的なロスが無くな
るような改良された構造を提案するものである。

【００１１】第１の発明では、ソレノイドを保持するヨ
ークと可動のプランジャとを有する電磁駆動装置におい
て、このプランジャの一端面に施された円錐状凹部と、
このプランジャの上記円錐状凹部と対向しその中心と同
軸に形成された円錐状凸部を有するヨーク部と、を備え
たような電磁駆動装置を提案する。

【００１２】また第２の発明では、同じくソレノイドを
保持するヨークと可動のプランジャとを有する電磁駆動
装置において、このプランジャの一端面に施された円錐
状凸部と、このプランジャの上記円錐状凸部と対向しそ
の中心と同軸に形成された円錐状凹部を有するヨーク部
と、を備えたような電磁駆動装置を提案する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、複数の実施形態を挙げて
本発明の要旨について詳しく説明する。 （第１実施形態）図１および図２には、本発明の第１実
施形態としての電磁駆動装置１０の外観と長手方向の断
面構造を、それぞれ組立図と断面図で示している。

【００１４】ここに例示する電磁駆動装置１０は、コイ
ル１１付きのボビン１２で中空円筒構造体を成すソレノ
イド１と、その中空円筒内で可動のプランジャ（即ち可
動鉄芯１５）と、これらを保持するヨーク１３とから主
に構成されている。

【００１５】上記ソレノイド１は、コイル１１を巻回し
たボビン１２を有し、このボビン１２を、上記プランジ
ャとして働く可動鉄芯１５で貫通して装着するヨーク１
３に図１中の矢印の如く装着されて一体的に組み付けら
れるように構成されている。

【００１６】ボビン１２の中心に開口した円筒形のボビ
ン軸穴１２ａの外周には、その両翼に立設された一組の
ボビン側板１２ｂの間にわたって細かいピッチでコイル
１１が巻かれており、通電により磁界を生ずるソレノイ
ドの構造を成している。

【００１７】上述の電磁駆動装置１０は、プランジャ
（可動鉄芯１５）が摺動可能に挿入されたソレノイド１
のボビン１２にコイル１１を巻回した後、ヨーク１３内
に収容して組み立てられ、そのコイル１１に交流又は直
流電流を流すことで磁界を発生させ、可動鉄芯１５を動
かし得る所定の磁路構造を有している。

【００１８】よって、ボビン軸穴１２ａに挿入され可動
鉄芯１５が、磁界発生により周知の磁気学法則に基づき
磁力を受け長軸方向に移動するので、可動鉄芯首部１５
ｂに形成された溝に係合するような所定の部材を接続す
れば、所望の部位を動かすことに利用できる。

【００１９】よって、このような電磁駆動装置１０のプ
ランジャは、例えばカメラ等のシャッタ開閉の為の駆動
源に利用され得る。例えばシャッタ駆動部材（不図示：
シャッタ用駆動レバー等）をここに接続すれば、通電の
際にその駆動部材が動かされてシャッタが切られるよう
にも利用できる。その場合は、コイル１１の端部を、例
えばカメラのレリーズ釦を経由して通電(ＯＮ)可能に所
定の電源(不図示)に接続するように構成する。

【００２０】また、この電磁駆動装置１０における一つ
の特徴は、図２にも示すように、上記プランジャ（可動
鉄芯１５）の一端面には円錐状の凹部が施されている。
また、この可動鉄芯１５の上記円錐状の凹部と対向した
ところのヨーク部（芯対面部）には、その中心と同軸に
形成された円錐状の凸部が施されている。

【００２１】詳しくは、ヨーク１３の一方に立設された
ヨーク側板１３ｂの中央近傍には円錐状の凸部が形成さ
れた固定鉄芯部１３ａ１が存在している。そして、この
ヨーク１３の他方の鉄芯挿入口１３ａ２から棒状の可動
鉄芯１５がボビン１２のボビン軸穴１２ａを貫通した状
態で接近して挿入される。このとき、上記固定鉄芯部１
３ａ１と互いに対面し、その固定鉄芯部１３ａ１の凸部
と同じようなテーパー角をもつ円錐状の凹部がその可動
鉄芯１５の可動鉄芯頭部１５ａに形成されている。

【００２２】上記固定鉄芯部１３ａ１に形成される円錐
状の凸部は、プレス機等でヨーク外側から突くなどして
成形加工されている。また、ヨーク１３の固定鉄芯部１
３ａ１の中心には空気穴１３ｃが開口されており、通気
可能となっている。

【００２３】そのほかの特徴としては、ソレノイド１を
ヨーク１３に可動鉄芯１５を軸支して組付けた際に生ず
る図中左側のボビン側板１２ｂとヨーク側板１３ｂとの
隙間Ｗは、組立の際の「組付けしろ」として設けられ、
ここには弾性材で成る「く」の字状に軽く曲げられたフ
レーム状のスペーサ１４が、ヨーク側板１３ｂの内側に
前述の「く」の字部分を伸ばして、その弾性力に抗して
挿入される。このスペーサ１４でソレノイド１のスラス
ト方向のガタを抑えている。これにより、従来は接着固
定されていたソレノイド１の組立性を改善できる。

【００２４】このように、第１実施形態の電磁駆動装置
は、従来、ヨークと可動鉄芯との間に介在していた別部
材から成る固定鉄芯が原因で、磁気抵抗となっていた磁
路構造を改良したことで、次のような作用効果を奏す
る。磁気抵抗の発生を避けるため、別部材ではなく固定
鉄芯部をヨーク側板に一体的に形成するので、磁界内に
おける本来の磁力が減衰しないようにできる。

【００２５】しかも、この固定鉄芯部と可動鉄芯との対
向面積を増加させる為に、ここでは同じテーパー角をも
つ円錐状の凹凸の組合せに、これら固定鉄芯部と可動鉄
芯との対向面を形成することで、通過する磁束数を増加
させて可動鉄芯（プランジャ）に働く磁力を強化するこ
とが可能となる。

【００２６】また、組付けしろとして設けた隙間に弾性
材を介在させることで、余分な空間を有効に利用したガ
タ取り構造が付加できる。これらによって、比較的簡単
な構造で駆動力が強力で、電磁気学的にも効率よく駆動
するプランジャが実現できる。

【００２７】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態としての電磁駆動装置２０について説明する。図３
および図４にそれぞれ例示する電磁駆動装置２０は、前
述した第１実施形態の電磁駆動装置１０と一部を除き実
質的にはほぼ同じ外観を有するものであり、この電磁駆
動装置２０を構成する構成部材の部分的な形状において
は、後述の如き異なる特徴を有したものである（詳細後
述）。ただし、電磁気的な作用は同等である。

【００２８】電磁駆動装置２０を構成する主な構成部材
としては、コイル２１付きのボビン２２で中空円筒構造
体を成すソレノイド２、その中空円筒内で可動のプラン
ジャ（即ち可動鉄芯２５）および、これらを保持するヨ
ーク２３である。

【００２９】電磁駆動装置２０は、前述同様にコイル２
１を巻回したボビン２２を有するソレノイド２をヨーク
２３内に収容し、コイル２１に交流又は直流電流を流す
ことで、可動鉄芯２５を長軸方向に駆動可能な構造をも
つ。よって、この可動鉄芯２５の可動鉄芯首部２５ｂに
形成された溝に係合するような部材を介してシャッタ駆
動レバーを動かすことに利用できる。

【００３０】また、この電磁駆動装置２０の一つの特徴
は、前述の電磁駆動装置１０における固定鉄芯部（円錐
状凸部）１３ａ１と、プランジャの可動鉄芯頭部（凹
部）１５ａとの凹凸の組合せと逆な形状関係で実施して
いることにある。すなわち、可動鉄芯２５の一端面（可
動鉄芯頭部２５ａ）には円錐状の凸部が施され、この凸
部と対向したヨーク側板中央近傍（固定鉄芯部２３ａ
１）には同じテーパー角の円錐状の凹部が施されてい
る。

【００３１】そして、他方のヨーク側板２３ｂに開口す
る鉄芯挿入口２３ａ２から棒状の可動鉄芯２５が、ソレ
ノイド２の中空円筒部を貫通した状態で接近して、上記
固定鉄芯部２３ａ１と対面したときに、従来よりもその
凹部と凸部との対向面積が大きくなるように構成されて
いる。

【００３２】上記固定鉄芯部２３ａ１に形成される円錐
状の凹部は、プレス機等で（ヨーク内側から）突くなど
して成形加工される。あるいは、絞り加工により作られ
てもよい。また、ヨーク２３の固定鉄芯部２３ａ１の中
心には空気穴２３ｃが前述同様に開口され通気可能であ
る。

【００３３】そのほかの特徴としては、ソレノイド２を
ヨーク２３に可動鉄芯２５を軸支して組付けた際に生ず
る図４中左側のボビン側板２２ｂとヨーク側板２３ｂと
の隙間は「組付けしろ」であり、ここには何らの介在物
も設けられていない。その代わり、ソレノイド２のスラ
スト方向のガタを抑えるためにここでは、ボビン側板２
２ｂの下方に突出したボビン突起２２ｅを嵌合させるた
め、ヨーク穴２３ｅがヨーク２３の下板の長手方向中心
線上に、ガタ取りのために設けられている。

【００３４】このように、第２実施形態の電磁駆動装置
２０もまた、ヨークと可動鉄芯との間に介在する磁気抵
抗発生原因のものを廃した磁路構造を実施するもう一つ
の例である。

【００３５】すなわち、前述の電磁駆動装置１０とは逆
な関係をもつ固定鉄芯部（円錐状凹部）２３ａ１と、プ
ランジャの可動鉄芯頭部（円錐状凸部）２５ａとの凹凸
の組合せで実施することで、第１実施形態と同等な作用
効果が期待できる。また、新たな部材を余計に用いず
に、ボビン突起２２ｅをヨーク穴２３ｅに嵌合させるよ
うな構造にしたことで、部品点数を増やさずにガタ取り
効果が得られる。

【００３６】（変形例）上述した各実施形態は次のよう
に変形実施してもよい。例えば、プランジャとなる可動
鉄芯の先端部とヨーク上の固定鉄芯部分は、同形状、相
似形、詳しくは、同じテーパー角等を有する対向面をも
ったものであればよく、その実形状は対向面積が増すの
であれば円錐以外でもよい。ただし、磁束数を増加させ
る為には、凹面と凸面との組み合せが好適であるが、例
えば多数の凹凸が複合して相似形に形成された一組の二
面でもよい。

【００３７】また、ソレノイドのボビンをヨークに組み
付けた後で、ヨーク側板を内側に屈曲させることで、組
付けしろとして用いた隙間をできるだけ狭く変えてガタ
ツキを抑えるように実施してもよい。これらの変形実施
によれば、第１又は第２実施形態と同等またはそれ以上
の効果が期待できる。このほかにも、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３８】以上、実施形態に基づき説明したが、本明
細書中には次の発明が含まれる。 （１） ソレノイドを保持するヨークと、可動のプラン
ジャとを有する電磁駆動装置において、上記プランジャ
の一端面に施された円錐状凹部と、上記プランジャの上
記円錐状凹部と対向し、その中心と同軸に形成された上
記円錐状凹部と同形状の円錐状凸部を有するヨーク部
と、を有することを特徴とする電磁駆動装置を提供でき
る。

【００３９】（２） 上記ヨーク部の上記円錐状凸部
は、絞りにより作られることを特徴とする、上記（１）
の電磁駆動装置である。 （３） 上記ヨーク部の上記円錐状凸部の中心には、空
気抜きのための穴を有することを特徴とする、上記
（１）に記載の電磁駆動装置である。

【００４０】（４） ソレノイドを保持するヨークと、
可動のプランジャとを有する電磁駆動装置において、上
記プランジャの一端面に施された円錐状凸部と、上記プ
ランジャの上記円錐状凸部と対向し、その中心と同軸に
形成された上記円錐状凸部と同形状の円錐状凹部を有す
るヨーク部と、を有することを特徴とする電磁駆動装置
を提供できる。

【００４１】（５） 上記ヨーク部の上記円錐状凹部
は、絞りにより作られることを特徴とする、上記（４）
に記載の電磁駆動装置である。 （６） 上記ヨーク部の上記円錐状凹部の中心には空気
抜きのための穴を有することを特徴とする、上記（４）
に記載の電磁駆動装置である。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造で、強力で
しかも効率よく動作できるプランジャを備えた電磁駆動
装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態として示す電磁
駆動装置の分解斜視図。

【図２】図２は、この第１実施形態の電磁駆動装置の組
み付け構造を示す長手方向の断面図。

【図３】図３は、本発明の第２実施形態として示す電磁
駆動装置の組立斜視図。

【図４】図４は、この第２実施形態の電磁駆動装置の組
み付け構造を示す長手方向の断面図。

【図５】 図５（ａ），（ｂ）は従来の電磁駆動装置を
示し、図５（ａ）は、この電磁駆動装置の断面構造と装
置構成を示す断面図、図５（ｂ）は、ヨーク側に設けら
れた固定鉄芯に対するプランジャとしての可動鉄芯の動
きを示す拡大断面図。

【図６】図６は、対面する固定鉄芯と可動鉄芯とのギャ
ップを示す拡大断面図。

【符号の説明】

１，２…ソレノイド（中空円筒構造体）、１０…電磁駆
動装置（第１実施形態の装置）、１１…コイル、１２…
ボビン、１２ａ…ボビン軸穴、 １２ｂ…ボビン側
板、１３…ヨーク、１３ａ１…固定鉄芯部（円錐状凸
部）、１３ａ２…可動鉄芯挿入口、１３ｂ…ヨーク側
板、 １３ｃ…空気穴、１４…スペーサ（弾性
材）、１５…可動鉄芯（プランジャ）、１５ａ…可動鉄
芯頭部、 １５ｂ…可動鉄芯首部、２０…電磁駆動装
置（第２実施形態の装置）、２１…コイル、２２…ボビ
ン、２２ａ…ボビン軸穴、 ２２ｂ…ボビン側板、
２２ｅ…ボビン突起（取付け用）、２３…ヨーク、２３
ａ１…固定鉄芯部（円錐状凹部）、２３ａ２…可動鉄芯
挿入口、２３ｂ…ヨーク側板、 ２３ｃ…空気穴、
２３ｅ…ヨーク穴（ボビン嵌合用）、２５…可動鉄芯
（プランジャ）、２５ａ…可動鉄芯頭部、 ２５ｂ…
可動鉄芯首部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｆ Ｆターム(参考） 2H081 BB16 CC34 3H106 DB02 DB12 DB23 DB32 GA10 GA15 5E048 AB01 AB07 AD04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドを保持するヨークと、可動の
   プランジャとを有する電磁駆動装置において、 上記プランジャの一端面に施された円錐状凹部と、 上記プランジャの上記円錐状凹部と対向し、その中心と
   同軸に形成された円錐状凸部を有するヨーク部と、 を具備することを特徴とする電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 ソレノイドを保持するヨークと、可動の
   プランジャとを有する電磁駆動装置において、 上記プランジャの一端面に施された円錐状凸部と、 上記プランジャの上記円錐状凸部と対向し、その中心と
   同軸に形成された円錐状凹部を有するヨーク部と、 を具備することを特徴とする電磁駆動装置。