JPH10199723A - ソレノイド用ステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の磁性体の板を渦巻状に積層したステータ
において、その変形を防止しつつ、応答性を向上させ
る。 【解決手段】複数の磁性体の板８を渦巻状に積層したス
テータ４において、その上面の外周縁部には、中央部よ
りも所定寸法だけ低い段差面４ａが形成されている。ス
テータ４の外周面にはリング９が組み付けられており、
リング９の高さはステータ４の段差面４ａの高さに一致
している。ステータ４の段差面４ａ上には、磁気回路の
一部をなす中空円板状のプレートステータ１４が組み付
けられている。また、ステータ４の外径とアーマチュア
１２の外径とは一致している。一方、ステータ４に組み
付けられた支持体１０内には、アーマチュア１２に連結
されたプッシュロッド１１が図の上下方向に摺動可能に
配設されている。キャップハウジング１３はプレートス
テータ１４を介してステータ４の外周縁部を上方から押
圧支持している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の磁性体の板
を渦巻状に積層させてなるソレノイド用ステータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、板厚が均一で、且つ複数の磁
性体の板を渦巻状に積層させてなるソレノイド用ステー
タが提案されている（例えば、特開平４−３６５３０５
号公報）。図８は、上記積層構造のソレノイド用ステー
タを用いた電磁弁の一部の構成を示す要部断面図であ
る。図８に示すステータ４１において、そのコイル挿入
溝４２にはコイル４３が巻回され、ステータ４１中央の
貫通孔４４には、アーマチュア４６に連結されたプッシ
ュロッド４５が支持体４７の円筒部４７ａ内にて摺動可
能に配設されている。かかる場合、コイル４３に通電を
行うと、ステータ４１の磁極面（図の上面）にアーマチ
ュア４６が吸引され、プッシュロッド４５の下端に接続
された図示しない弁体が開又は閉動作する。

【０００３】一方、特開平３−１２５０８６号公報に記
載の「電磁弁のステータ支持構造」には、電磁弁におけ
るソレノイド用ステータの積層した部材の浮き上がりを
防止する技術が提案されている。つまり、同公報に記載
の技術では、ステータをＥ形状の磁性体の板を積層して
構成し、そのステータの周縁面を円環状の支持部材にて
押圧支持するようにしている。より具体的には、図９に
示すように、ステータ５０は、左右位置に積層された薄
肉の磁性体の板５１と、中央に配置された厚肉の板５２
とを有し、全体として略円柱状に構成されている。板５
２には、プッシュロッドを挿通するための貫通孔５３が
形成されている。

【０００４】また、図１０（ａ），（ｂ）は、ステータ
５０に対してコイル５５やアーマチュア５６等を組み付
けた状態を示す平面図及び縦断面図である（但し便宜
上、（ａ）ではアーマチュア５６を省略する）。同図に
示すように、ステータ５０上面には円環状の支持部材５
４が載置され、この支持部材５４がステータ５０の周縁
部（全ての磁性体の板５１，５２の両端部）を押さえ付
けるようにしている。かかる場合、コイル５５への通電
によりステータ５０とアーマチュア５６とが引き合うよ
う作用するが、支持部材５４にてステータ５０が押圧支
持されるためステータ５０の変位が防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、以下に示す問題を生ずる。つまり、上記公報
（特開平３−１２５０８６号公報）に記載されているス
テータの支持構造により、前記渦巻状に積層された構造
のステータ（特開平４−３６５３０５号公報のステー
タ）を支持すると、図８に示すように、リング部材４８
によりステータ外周部を押さえる構造となる。この場
合、その構成上において、ステータ４１の外径をアーマ
チュア４６の外径よりも大きくする必要性が生じる。し
かし、かかる構成では、ステータの外周部に余分な体積
が付与されることになってインダクタンスの増加を招
く。その結果、通電時における駆動電流の立ち上がりが
鈍くなり、電磁開閉弁として具体化した際には、開弁又
は閉弁の応答性確保が困難になるという問題を招く。

【０００６】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、複数の磁性体の
板を渦巻状に積層したステータにおいて、その変形を防
止しつつ、応答性に優れたソレノイド用ステータを提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、湾曲形状をなす複数の磁性体の板をステータの中心
軸に対して渦巻状に積層したソレノイド用ステータを前
提として、磁気回路の一部をなすと共にステータ外周縁
部に設けられた段部に当着する磁性体部材を配し、且
つ、前記渦巻状に積層した部分の外径をアーマチュアの
外径に略一致させている。要するに、上記ステータ構造
では、ステータ、磁性体部材及びアーマチュアにより磁
気回路が構成される一方で、前記磁性体部材は、ステー
タ外周縁部に設けられた段部に当着して磁性体の板の浮
き上がりを防止する。またかかる構成では、渦巻状に積
層した部分の外径（ステータの外径）をアーマチュアの
外径に略一致させているため、従来技術とは異なり、電
磁気学的に言ってステータ外周部に付与された余分な体
積に起因するインダクタンスの増加を招くことはない。
従って、通電時における駆動電流の急峻な立ち上がりが
得られ、電磁開閉弁に適用した場合において開弁又は閉
弁時の応答性が確保できる。その結果、ステータの変形
を防止しつつ、応答性を向上させるという本発明の目的
が達せられる。

【０００８】上記請求項１の発明において、請求項２に
記載したように、ステータ外周縁部に設けられた段部
を、アーマチュアに対向する磁極面を所定寸法だけ低く
したものとすれば、上記の通り応答性を確保する等の効
果を有するソレノイド用ステータが簡易的に作成でき
る。

【０００９】また、請求項３に記載したように、ステー
タ外周縁部に設けられた段部のステータ軸方向の深さ
と、磁性体部材の厚みとを一致させれば、前記両者の寸
法が異なる場合と比較して、より一層強い磁気回路が形
成できることとなる。

【００１０】請求項４に記載の発明では、前記渦巻状に
積層した部分の外径を非磁性体からなるリング部材によ
り固定支持し、前記磁性体部材を前記リング部材上にか
かるよう配設すると共に、前記磁性体部材を介して前記
ステータ外周部のステータ軸方向の位置を規制する位置
規制部材を備えている。この場合、リング部材は、渦巻
状に積層された磁性体の板がステータ外周方向へ形崩れ
するといった不具合を解消する。また、位置規制部材
は、磁性体部材を介してステータ外周部のステータ軸方
向の位置を規制する。そのため、本請求項の構成によれ
ば、上述したように、渦巻状に積層した部分の外径（ス
テータの外径）をアーマチュアの外径に略一致させるこ
とが容易に実現でき、既述の効果が確実に得られること
になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明を電磁弁に具体化
した第１の実施の形態を図面に従って説明する。なお、
本実施の形態の電磁弁は、ディーゼルエンジンの燃料噴
射ポンプに適用される電磁式燃料スピル弁として用いら
れ、同弁は常開弁（ノーマルオープン弁）として機能す
る。すなわち、ソレノイドコイルが消磁状態の通常時に
は、付勢部材（ばね）の付勢力により燃料通路を開放す
る位置に弁体が保持される。そして、ソレノイドコイル
が励磁されると、弁体が付勢部材の付勢力に抗して移動
し、燃料通路が閉鎖されるようになっている。

【００１２】図１は電磁弁１の概略構成を示す断面図で
ある。図１において、ソレノイドハウジング２は略円筒
状をなし、その下部外周面には図示しない燃料噴射ポン
プに電磁弁１を組み付けるためのねじ部２ａが形成され
ている。ソレノイドハウジング２の内部にはステータア
ッシィ３が配設されており、ステータアッシィ３はソレ
ノイド用ステータ（以下、単にステータという）４を有
する。ステータ４には、図の上方に開口する環状のコイ
ル挿入溝５が形成されており、同挿入溝５にはコイル６
が巻回されている。また、ステータ４の中央には、図の
上下方向に貫通する貫通孔７が形成されている。

【００１３】ここで、ステータ４の構成について図２，
図３を用いて説明する。ステータ４は、多数の磁性体の
板８からなる積層構造を有しており、その板８の形状を
図３に示す。図３において、磁性体の板８には板厚が均
一のケイ素鋼板が使用され、そのケイ素鋼板をプレス抜
打形成することにより、凹部８ａが形成されると共に全
体が湾曲形状に形成される。そして、この板８を治具等
でステータ４の中心軸線に対し渦巻き状に配置し、その
外周を円状に固定することにより図２に示すステータ４
が製作される。このとき、前記板８の凹部８ａによりコ
イル挿入溝５が形成される。

【００１４】また図３において、磁性体の板８は、凹部
８ａに対して外径側の縦方向の寸法が内径側の縦方向の
寸法よりも「ｔ」だけ小さくなっており、その結果、図
２に示すように、ステータ４の中央部（コイル挿入溝５
よりも内側部）はその外周部よりも前記のｔ分だけ高く
なっている。すなわち、図４に示すように、ステータ４
の図の上面の外周縁部には、中央部よりもｔ分だけ低い
段部としての段差面４ａが形成されている。

【００１５】さらに、図１において、ステータ４の外周
面にはリング９が組み付けられている。ステータ４とリ
ング９との組み付けに際しては、前記の如く渦巻き状に
作製されたステータ４がリング９の内周面に対して圧入
される。かかる場合、ステータ４及びリング９の上下の
境界部は円周状にレーザ溶接されると共に、当該ステー
タ４及びリング９の下面は多数の磁性体の板８を横切る
ように十字状にレーザ溶接が行われており、これら溶接
による溶着によりステータ４及びリング９の一体物の剛
性が高められている。

【００１６】またここで、図４に示すように、リング９
の高さはステータ４の段差面４ａ（コイル挿入溝５より
も外側のステータ外周縁部）の高さに一致している。す
なわち、リング９の高さはステータ４の中央部よりもｔ
分だけ低くなっている。そして、ステータ４の段差面４
ａ上には、中空円板状のプレートステータ１４が組み付
けられている。なお本実施の形態では、プレートステー
タ１４が請求項記載の磁性体部材に相当する。

【００１７】一方、図１に示すように、ステータ４に
は、その下面及び前記貫通孔７に当接するようにして支
持体１０が組み付けられている。この支持体１０は断面
が略Ｔ字状をなし、外径がリング９の外径に略一致する
円板部１０ａと、円板部１０ａの中央から上方に延びる
円筒部１０ｂとから構成されている。支持体１０の中心
には孔部１０ｃが形成されている。支持体１０の孔部１
０ｃ内には、中空パイプ状のプッシュロッド１１が図の
上下方向に摺動可能に配設されており、このプッシュロ
ッド１１の上端にはアーマチュア１２が連結されてい
る。アーマチュア１２は、前記コイル６への通電に伴い
発生する磁力によりステータ４の上面（磁極面）に吸引
されるようになっている。特に本実施の形態では、アー
マチュア１２の外径と前記ステータ４の外径とが一致す
るように構成されている。

【００１８】また、アーマチュア１２の上方には、前記
ソレノイドハウジング２の内周面に密着するキャップハ
ウジング１３が配設されており、これらアーマチュア１
２の頂部とキャップハウジング１３との間には圧縮コイ
ルばね２５が配設されている。キャップハウジング１３
は図の下方に延びる環状の円周部１３ａを有し、この円
周部１３ａの下端面は、前記プレートステータ１４の外
周縁に当接している。かかる場合、電磁弁１の組み付け
時においては、ソレノイドハウジング２の上端にロック
ナット１５が螺着されることにより、キャップハウジン
グ１３の位置が固定される。またこのとき、キャップハ
ウジング１３の円周部１３ａとステータ４の段差面４ａ
及びリング９との間にプレートステータ１４が挟まされ
るようにして配置され、それにより、キャップハウジン
グ１３の円周部１３ａ及びプレートステータ１４を介し
てステータ４の段差面４ａ（ステータ４の外周縁部）及
びリング９が上方から押圧支持されることになる。すな
わち、本実施の形態では、前記キャップハウジング１３
が請求項記載の位置規制部材に相当する。

【００１９】キャップハウジング１３には、樹脂モール
ドにより固定された信号入力端子１６が配設されてお
り、この信号入力端子１６には外部からの電気信号が入
力される。また、信号入力端子１６には、図示しないリ
ード線を介して前記コイル６が電気的に接続されてい
る。

【００２０】ソレノイドハウジング２下部には、プレー
ト１７を介してバルブハウジング１８が組み付けられて
おり、同バルブハウジング１８には燃料通路を連通又は
閉塞するための弁体１９が配設されている。バルブハウ
ジング１８には、弁体１９を摺動可能に保持するための
摺動孔２０が形成され、同摺動孔２０は環状に形成され
た高圧燃料室２１に連通している。また、バルブハウジ
ング１８には、前記高圧燃料室２１に連通する燃料通路
２２ａ，２２ｂが形成されている。弁体１９は、前記プ
ッシュロッド１１の下端に連結されると共に、圧縮コイ
ルばね２３により常に開弁方向（図の上方向）に付勢さ
れている。但し、この圧縮コイルばね２３のばね力は、
前記アーマチュア１２の頂部に設けた圧縮コイルばね２
５のばね力よりも大きくなるように予め設定されてい
る。

【００２１】因みに、本実施の形態における電磁弁１で
は弁体１９の高速動作が要求されるものとしており、そ
のため、弁体１９の上部室Ｑ１、下部室Ｑ２及びアーマ
チュア室Ｑ３を均等圧（例えば、燃料噴射ポンプに供給
される燃料フィード圧）として同弁体１９の高速応答性
を確保している（但し、その構成については公知である
ため図解を省略している）。

【００２２】そして以下に、図１の電磁弁１の実際の動
作を説明すれば、前記コイル６の消磁状態（図示の状
態）では、ステータ４の上面及びプレートステータ１４
とアーマチュア１２の下面との間において所定量のエア
ギャップが保たれると共に、プッシュロッド１１下部に
連結された弁体１９が所定の開弁位置に保持されてい
る。このとき、弁体１９の上面がプレート１７に当接
し、その状態で弁体１９の開弁位置が保持されている。
つまり、燃料通路２２ａ，２２ｂは高圧燃料室２１を介
して連通している。

【００２３】一方、信号入力端子１５に外部からの電気
信号が入力され、コイル６が励磁されると、アーマチュ
ア１２がステータ４に吸引され、前記ステータ４の上面
及びステータプレート１４とアーマチュア１２の下面と
の間のエアギャップが減少する。このとき、ステータ
４、ステータプレート１４及びアーマチュア１２には、
図５に示す磁気回路（図中の１点鎖線矢視にて示す）が
形成される。但し、ステータ外周面に配設されたリング
９は非磁性材料からなるため、磁気回路を形成すること
はない。

【００２４】またこの状態では、アーマチュア１２の動
作に伴い弁体１９は閉弁位置に移動する。つまり、燃料
通路２２ａ，２２ｂの連通が遮断される。かかるコイル
６の励磁時には、ステータ４とアーマチュア１２との吸
引動作によりステータ４（磁性体の板８）が図の上方に
力を受けるが、ステータ４の外周縁部がプレートステー
タ１４を介してキャップハウジング１３により下方に押
圧されているため、当該ステータ４が浮き上がる等、変
位を生じることはない。

【００２５】図６は、上記の如く構成された電磁弁１の
応答性能を従来品と比較したタイムチャートである。こ
こで、本実施の形態の電磁弁１とは、既述した通りステ
ータ４の外径とアーマチュア１２の外径とを一致させた
ことを特徴するものを指し、同図中では、実線にて駆動
電流とバルブリフトの推移を示す。これに対し、比較の
ための従来品とは、ステータ４の外径がアーマチュア１
２の外径よりも大きい電磁弁を指し（例えば、図８の構
成の電磁弁）、同図中では、破線にて駆動電流とバルブ
リフトの推移を示す。同図によれば、本実施の形態で
は、電磁弁１の駆動信号の発生からの駆動電流の立ち上
がり及びバルブリフトの開始タイミングが従来品に比べ
て早くなっていることが分かり、応答性が向上している
ことが確認できる。

【００２６】以上に、本実施の形態にて得られる効果を
列記する。 （ａ）本実施の形態では、複数の磁性体の板８を渦巻状
に積層したステータ４において、磁気回路の一部をなす
と共にステータ外周縁部に設けられた段差面４ａに当着
するプレートステータ１４を配し、且つ、ステータ４の
外径とアーマチュア１２の外径とを一致させるようにし
た。この場合、従来技術とは異なり、ステータ外周部に
付与された余分な体積が削除されてステータ４の体格が
最小限に抑えられることになり、電磁気学的に言って前
記余分な体積に起因するインダクタンスの増加を招くこ
とはない。従って、通電時における駆動電流の急峻な立
ち上がりが得られ、開弁又は閉弁時の応答性が確保でき
る。また、前記プレートステータ１４は、ステータ外周
部の浮き上がりを防止することにも貢献する。その結
果、ステータ４の変形を防止しつつ、電磁弁１の応答性
を向上させることができるという本発明の目的が達せら
れる。

【００２７】（ｂ）ステータ４の外周縁部に設けられた
段差面４ａを、アーマチュア１２に対向する磁極面を所
定寸法（図４の「ｔ」）だけ低くしたものとしたため、
上記の通り応答性を確保する等の効果を有するソレノイ
ド用ステータが簡易的に作成できる。

【００２８】（ｃ）さらに、ステータ４の外周縁部に設
けられた段差面４ａのステータ軸方向の深さと、プレー
トステータ１４の厚みとを一致させたため（図４に示す
ように共に「ｔ」とした）、前記両者の寸法が異なる場
合と比較して、より一層強い磁気回路が形成できること
となる。

【００２９】（ｄ）ステータ４の外径を非磁性体からな
るリング９により固定支持し、プレートステータ１４を
リング９上にかかるよう配設すると共に、プレートステ
ータ１４の外周縁を介してステータ外周部のステータ軸
方向の位置をキャップハウジング１３により規制するよ
うにした。この場合、リング９は、渦巻状に積層された
磁性体の板８がステータ外周方向へ形崩れするといった
不具合を解消する。また、キャップハウジング１３は、
プレートステータ１４の外周縁を介してステータ外周部
のステータ軸方向の位置を規制する。そのため、上述し
た如く渦巻状に積層した部分の外径（ステータ４の外
径）をアーマチュア１２の外径に一致させることが容易
に実現でき、既述の効果が確実に得られることになる。

【００３０】（ｅ）併せて本実施の形態では、多数の磁
性体の板８を渦巻状に積層させてステータ４を構成し、
かかる場合において軟磁気特性のよい方向性（又は、無
方向性）ケイ素鋼板を使用したため、最大磁束密度が高
く、且つ吸引力の強いステータ４が提供できる。

【００３１】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
但し、本実施の形態において、上述した第１の実施の形
態と同様であるものについてはその説明を省略し、以下
の実施の形態では第１の実施の形態との相違点を中心に
説明する。

【００３２】図７は、第２の実施の形態におけるステー
タアッシィ３の構成を示す断面図である。つまり、上記
第１の実施の形態では、ステータ４の上面（アーマチュ
ア１２に対向する磁極面）にｔ分だけ低い段差面４ａを
設けてそこに磁性体部材としてのプレートステータ１４
を配設していた。これに対し、本実施の形態では、図７
に示すように、ステータ４の外周面の途中部位に段部を
構成するための環状溝３１を形成する。そして、この環
状溝３１に磁性体部材としてのプレートステータ３２を
嵌め込む。因みに、上記実施の形態と同様に、ステータ
４の外径とアーマチュア１２の外径とは一致している。
この場合、プレートステータ３２の組み付けに際して
は、当該ステータ３２を複数に分割しておいて個々に環
状溝３１に嵌め込めばよい。なお、図示は省略するが、
プレートステータ３２の上面には位置規制部材としての
キャップハウジング１３の円周部１３ａが配され、ステ
ータ４を構成する磁性体の板８の浮き上がりが抑制され
るようになっている。

【００３３】以上のように本実施の形態においても、上
記第１の実施の形態と同様に、ステータ４の外径とアー
マチュア１２の外径とを一致させることにより電磁弁１
の開弁又は閉弁時の応答性が確保できると共に、ステー
タ外周部の位置が適確に規制されるようになる。その結
果、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られ、本発
明の目的を達成することができる。

【００３４】なお、本発明は、上記各実施の形態の他に
次の形態にて実現できる。上記第１の実施の形態では、
ステータ４の段差面４ａの深さとプレートステータ１４
の厚みとを一致させていたが、この構成を変更してもよ
い。例えば、 段差面４ａの深さ＞プレートステータ１４の厚み といった構成を採用することもできる。この場合には、
上記実施の形態と比較して磁気特性は若干劣るものの、
本発明の目的は達成できる。

【００３５】また、上記各実施の形態では、常開式（ノ
ーマルオープン弁）の電磁弁に本発明を具体化したが、
これ以外にも適用範囲を広げることもできる。例えば自
動車用エンジンの常閉式（ノーマルクローズ式）の電磁
式燃料噴射弁において本発明を具体化してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態における電磁弁の構成を示す
断面図。

【図２】ステータの構成を示す斜視図。

【図３】磁性体の板の形状を示す斜視図。

【図４】ステータ、リング及びプレートステータの組み
付け状態を示す断面図。

【図５】ステータアッシィ及びアーマチュアに発生する
磁気回路を示す断面図。

【図６】電磁弁の応答性を説明するためのタイムチャー
ト。

【図７】第２の実施の形態におけるステータアッシィの
構成を示す断面図。

【図８】従来技術におけるステータアッシィの構成を示
す断面図。

【図９】従来技術におけるステータの構成を示す斜視
図。

【図１０】従来技術におけるステータアッシィの構成を
示す平面図及び縦断面図。

【符号の説明】

１…電磁弁、４…ステータ（ソレノイド用ステータ）、
４ａ…段部を構成する段差面、８…磁性体の板、９…リ
ング部材としてのリング、１２…アーマチュア、１３
（１３ａ）…位置規制部材としてのキャップハウジング
（円周部）、１４，３２…磁性体部材としてのプレート
ステータ、３１…段部を構成する環状溝。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湾曲形状をなす複数の磁性体の板をステー
   タの中心軸に対して渦巻状に積層したソレノイド用ステ
   ータにおいて、 磁気回路の一部をなすと共にステータ外周縁部に設けら
   れた段部に当着する磁性体部材を配し、且つ、前記渦巻
   状に積層した部分の外径をアーマチュアの外径に略一致
   させたことを特徴とするソレノイド用ステータ。
2. 【請求項２】前記ステータ外周縁部に設けられた段部
   は、アーマチュアに対向する磁極面を所定寸法だけ低く
   したものである請求項１に記載のソレノイド用ステー
   タ。
3. 【請求項３】前記ステータ外周縁部に設けられた段部の
   ステータ軸方向の深さと、前記磁性体部材の厚みとを一
   致させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   のソレノイド用ステータ。
4. 【請求項４】前記渦巻状に積層した部分の外径を非磁性
   体からなるリング部材により固定支持し、前記磁性体部
   材を前記リング部材上にかかるよう配設すると共に、前
   記磁性体部材を介して前記ステータ外周部のステータ軸
   方向の位置を規制する位置規制部材を備えたことを特徴
   とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のソレノイ
   ド用ステータ。