电磁致动器及其制造方法与流程

本发明涉及具备进行线性运动的多个可动部的电磁致动器及其制造方法。

背景技术：

作为具备进行线性运动的多个可动部的现有的装置，例如有专利文献1所记载的螺线管装置。该螺线管装置具备第1电磁线圈、第2电磁线圈、第1活塞、第2活塞、第1固定芯体、第2固定芯体、第1连结磁轭、第2连结磁轭、芯体连接磁轭及第2连结部。

第1电磁线圈和第2电磁线圈因通电而产生磁通。

第1活塞和第2活塞是进行线性运动的可动部，第1活塞因向第1电磁线圈的通电而进行线性运动，第2活塞因向第2电磁线圈的通电而进行线性运动。

第1固定芯体配置在第1活塞的进退方向的与第1活塞相对的位置。第2固定芯体配置在第2活塞的进退方向的与第2活塞相对的位置。

第1连结磁轭连结第1活塞和第2活塞。

第2连结磁轭设置于第1电磁线圈与第2电磁线圈之间，连结第1活塞和第2固定芯体。

第2连结部的一个端部与第1连结磁轭的第2活塞侧的端部相连结，另一个端部与第2连结磁轭的第2固定芯体侧的端部相连结。由此，第2电磁线圈成为被第1连结磁轭、第2连结磁轭及第2连结部包围的状态。

芯体连接磁轭连接第1固定芯体和第2连结磁轭的第1活塞侧的端部。由此，第1电磁线圈成为被芯体连接磁轭和第2连结磁轭包围的状态。

在芯体连接磁轭的第1固定芯体侧的端部与第2连结磁轭的连接至第2固定芯体的部分之间，形成有缺口部，用于抑制磁通在它们之间流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-103219号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

因通电后的线圈而产生的磁通环绕磁路一周的距离越短，磁通通过的元器件的截面积越大，则使活塞驱动的电磁力越强。

在专利文献1所记载的螺线管装置中，构成磁通通过第1连结磁轭和第2连结磁轭的磁路。

然而，在专利文献1所记载的螺线管装置中，第1电磁线圈和第2电磁线圈分别被磁轭包围，且在包围第2电磁线圈的第2连结磁轭和包围第1电磁线圈的芯体连接磁轭之间形成有缺口部。

因此，不会构成包含芯体连接磁轭和第2连结磁轭在内的磁通的通过距离较短的磁路，从而存在无法提高磁效率的问题。

例如，仅对第1电磁线圈通电而产生的磁通通过第1连结磁轭向第1活塞侧流动。该磁通中，因上述缺口部中的空气成为磁阻而导致向包围第1电磁线圈的芯体连接磁轭流动的磁通向第2电磁线圈侧的第2连结磁轭的流动受到抑制。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得能够提高磁效率的电磁致动器及其制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的电磁致动器具备多个芯体、多个线圈部、多个可动部及壳体。多个芯体由磁性体构成。多个线圈部分别配置在芯体的外周侧。多个可动部分别因向线圈部通电而产生的推力而在与线圈之间沿轴向移动。壳体由磁性体构成，且作为一个整体从外侧包围多个线圈部。

发明效果

根据本发明，由于磁性体的壳体作为一个整体从外侧包围多个线圈部，因此，在对一部分线圈部进行通电时，位于通电后的线圈部以外的外周的壳体也可用作为使所产生的磁通通过的磁路，磁路的截面积增加，因此能够提高磁效率。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电磁致动器的俯视图。

图2是表示沿图1的a-a线截断实施方式1所涉及的电磁致动器后的状态的剖面向视图。

图3是表示沿图2的b-b线截断实施方式1所涉及的电磁致动器后的状态的剖面向视图。

图4是表示现有的电磁致动器的剖视图。

图5是表示实施方式1所涉及的电磁致动器中的磁路的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电磁致动器的剖视图。

图7是表示实施方式2的壳体材料的俯视图。

图8是表示实施方式2的壳体的俯视图。

图9是表示本发明的实施方式3所涉及的电磁致动器的制造方法的主要部分剖视图。

图10是表示本发明所涉及的电磁致动器的俯视图。

具体实施方式

下面，为了更详细地说明本发明，根据附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电磁致动器1的俯视图，另外图2是表示沿着图1的a-a线截断电磁致动器1后的状态的剖面向视图，图3是表示沿着图2的b-b线截断电磁致动器1后的状态的剖面向视图。

电磁致动器1中，如图1中虚线所示那样，壳体2收纳有第1线圈部3a和第2线圈部3b，利用树脂4对壳体2、第1线圈部3a和第2线圈部3b进行树脂成型。

壳体2是由磁性体构成的箱状的构件，如图3所示那样，作为一个整体从外侧包围第1线圈部3a和第2线圈部3b。

第1线圈部3a和第2线圈部3b是排列配置在壳体2的内部的线圈组。第1线圈部3a通过下述方式构成，即：在将线圈6a-2卷绕于绕线管6a-1之后，将线圈6a-2连接至图3所示的电极17a。同样地，第2线圈部3b也通过下述方式构成，即：在将线圈6b-2卷绕于绕线管6b-1之后，将线圈6b-2连接至图3所示的电极17b。

分割芯体5a1和分割芯体5a2如图2所示，沿着轴a排列配置，分割芯体5a1配置在绕线管6a-1的内周侧，分割芯体5a2配置在第1可动部11a侧。衬套7a是安装于分割芯体5a1与分割芯体5a2相对的部分且用于保持分割芯体5a1的环状的构件。

分割芯体5b1、5b2也同样地沿着轴b排列配置，利用衬套7b来对分割芯体5b1和分割芯体5b2进行保持。

此外，分割芯体5a1和分割芯体5b1是具有有底筒状的磁性体的构件，分割芯体5a1中沿着轴a的孔部在分割芯体5a2侧开口，分割芯体5b1中沿着轴b的孔部在分割芯体5b2侧开口。

分割芯体5a2和分割芯体5b2由磁性体构成，是具有筒状部、以及从筒状部的端部向径向外侧伸出的檐部的构件。分割芯体5a2的筒状部具有沿着轴a贯穿的孔部，在第1可动部11a侧的端部设有檐部。分割芯体5b2的筒状部也具有沿着轴b贯穿的孔部，在第2可动部11b侧的端部设有檐部。

第1可动部11a如图2所示，具有永磁体8a、板9a和板10a，沿着轴a方向在分割芯体5a2与外壳14之间往复移动。

同样地，第2可动部11b具有永磁体8b、板9b和板10b，沿着轴b方向在分割芯体5b2与外壳14之间往复移动。

永磁体8a是使靠近分割芯体5a2的一侧磁化为n极、远离分割芯体5a2的一侧磁化为s极、且在中心部具有贯穿孔的盘状的磁体。永磁体8b也同样地是使靠近分割芯体5b2的一侧磁化为n极、远离分割芯体5b2的一侧磁化为s极、且在中心部具有贯穿孔的盘状的磁体。在第1可动部11a中，永磁体8a夹在板9a与板10a之间，永磁体8a的靠近分割芯体5a2的一侧的面固定有板9a，远离分割芯体5a2的一侧的面固定有板10a。永磁体8b也同样地配置为夹在板9b与板10b之间。另外，永磁体8a、8b的磁极的方向也可以根据电磁致动器的用途以与上述不同的方向来构成。

板9a和板9b由磁性体构成，是具有筒状部、以及从该筒状部的端部向径向外侧伸出的檐部的构件。

板9a的筒状部具有沿着轴a贯穿的孔部，且在永磁体8a侧的端部设有檐部。同样地，板9b的筒状部也具有沿着轴b贯穿的孔部，且在永磁体8b侧的端部设有檐部。

另外，板9a的筒状部能够利用第1可动部11a的移动而通过分割芯体5a2的孔部，板9b的筒状部能够利用第2可动部11b的移动而通过分割芯体5b2的孔部。

并且，板10a和板10b是由磁性体构成的板状的构件，在中心部具有贯穿孔。

传动轴(shaft)12a是通过分割芯体5a1和分割芯体5a2的各孔部的棒状的构件，输出侧的相反侧的棒状部比输出侧的棒状部的直径要大。该输出侧的相反侧的棒状部通过分割芯体5a1和分割芯体5a2的各孔部。同样地，传动轴12b也是输出侧的相反侧形成为较大直径的棒状的构件，该输出侧的相反侧的棒状部通过分割芯体5b1和分割芯体5b2的各孔部。

接合部13a中，板状的主体部的一个端部安装有第1销部15a，另一个端部设有具有沿着轴a的贯穿孔的筒状部。

并且，接合部13b中，板状的主体部的一个端部也安装有第2销部15b，另一个端部设有具有沿着轴b的贯穿孔的筒状部。

接合部13a的筒状部与板10a的孔部和永磁体8a的孔部相嵌合，接合部13b的筒状部也同样地与板10b和永磁体8b的孔部相嵌合。

传动轴12a的输出侧的棒状部如图2所示，通过板9a的筒状部的孔部，并进一步通过接合部13a的筒状部的孔部，并在该状态下被固定。

同样地，传动轴12b的输出侧的棒状部通过板9b的筒状部的孔部后，进一步通过接合部13b的筒状部的孔部，并在该状态下被固定。

另外，传动轴12a和传动轴12b通过例如在通过各孔部的状态下进行焊接、或者压入各孔部而被固定。

第1销部15a和第2销部15b如图2所示，是棒状的构件，分别通过安装于外壳14的轴套16的孔部。

第1销部15a的轴a1配置为与第1可动部11a的轴a平行且偏向第2销部15b一侧。同样地，第2销部15b的轴b1配置为与第2可动部11b的轴b平行且偏向第1销部15a一侧。

即，第1销部15a和第2销部15b以比第1可动部11a与第2可动部11b间的间隔要窄的间隔进行配置。

在第1可动部11a的轴a与第1销部15a的轴a1的间隔变宽的情况下，第1销部15a成为相对于第1可动部11a的轴a倾斜的状态的可能性变高。

该情况下，第1销部15a接触到轴套16的孔部从而阻碍线性运动、即发生所谓的扭曲的可能性也变高。因此，优选为第1可动部11a的轴a与第1销部15a的轴a1之间的间隔尽可能窄。

另一方面，第1销部15a与第2销部15b的间隔由电磁致动器1的用途来决定。因此，对于具有使第1销部15a与第2销部15b的间隔较窄的需求的用途的情况，为了将第1可动部11a的轴a与第1销部15a的轴a1间的间隔保持得较窄，必须要尽可能地将第1线圈部3a与第2线圈部3b靠近配置。

作为在利用各个壳体包围第1线圈部和第2线圈部的结构下将第1线圈部和第2线圈部靠近配置的方法，考虑缩小第1线圈部和第2线圈部的各径向尺寸来使它们靠近。

例如，对于线圈，若施加电流恒定，总匝数不变，则输出不会变化，因此，如果减少绕组的层数而增加每一层的匝数，那么就能够减小第1线圈部和第2线圈部的各径向尺寸。

但是，若采用这种方法来减小径向尺寸，则第1线圈部和第2线圈部的轴向长度总是会变长。这种尺寸的增加会给电磁致动器的安装造成限制，因此不是优选方式。

因此，在图4所示的现有的电磁致动器100中，为了在不增加轴向的长度的情况下使第1线圈部101a和第2线圈部101b靠近，去除了第1线圈部101a与第2线圈部101b之间的壳体。在这种结构中，第1线圈部101a被第1壳体102a包围，第2线圈部101b被第2壳体102b包围。在第1壳体102a和第2壳体102b之间具有缺口部103。

然而，若第1壳体102a和第2壳体102b之间具有缺口部103，则对线圈进行通电而产生的磁通会因缺口部103中的空气成为磁阻，磁通在第1壳体102a与第2壳体102b之间的流动受到抑制。因此，无法构成包含第1壳体102a和第2壳体102b在内的截面积较大的磁路，无法实现磁效率的提高。

与此相对，在实施方式1所涉及的电磁致动器1中，如图3所示，设有单独的壳体2，该壳体2在使第1线圈部3a和第2线圈部3b相靠近的状态下，作为一个整体从外侧包围它们。

通过采用上述结构，即使没有分别包围第1线圈部3a和第2线圈部3b的壳体，由于构成了包含壳体2在内的截面积较大的磁路，因此也能够提高磁效率。

此外，不需要第1线圈部3a用的壳体和第2线圈部3b用的壳体，从而也能够减少元器件个数。

例如，若对第1线圈部3a的线圈6a-2通电，则如图5所示，由该线圈6a-2产生的磁通流过下述磁路c1，即：从壳体2通过分割芯体5a1和分割芯体5a2然后返回壳体2。

并且，由线圈6a-2产生的磁通还流过下述磁路c2，即：通过分割芯体5a1、分割芯体5a2而后通过第2线圈部3b侧的分割芯体5b2和壳体2最后返回分割芯体5a1。由此，由线圈6a-2产生的磁通不仅能通过第1线圈部3a的周围，还能通过没有对线圈通电的一侧的壳体2。

如上所述，实施方式1所涉及的电磁致动器1包括分割芯体5a1、5a2、分割芯体5b1、5b2、第1线圈部3a、第2线圈部3b、第1可动部11a、第2可动部11b及壳体2。在该结构中，壳体2由磁性体构成，作为一个整体从外侧包围第1线圈部3a和第2线圈部3b。由此，构成了包含壳体2在内的截面积较大的磁路c2，因此能够提高磁效率。

此外，不需要第1线圈部3a用的壳体和第2线圈部3b用的壳体，从而也能够减少元器件个数。

实施方式2.

图6是表示本发明的实施方式2所涉及的电磁致动器1a的剖视图，示出在与图2的b-b线相同的位置截断电磁致动器1a的状态。

如图6所示，第1线圈部3a和第2线圈部3b与实施方式1所涉及的电磁致动器1同样，轴a与轴b平行，且在尽可能靠近的状态下进行配置。此外，壳体2a由磁性体构成，是从外侧包围第1线圈部3a和第2线圈部3b的构件。

沿与轴a、b正交的方向截断壳体2a而得到的剖面形状如图6所示那样，是一边开放的矩形。即，壳体2a是电极17a和电极17b的引出侧和输出侧这两面开放的六面体状的构件。

另外，壳体2形成为以沿着第1线圈部3a和第2线圈部3b的外周的方式，使第1线圈部3a和第2线圈部3b的周围成为曲面。

与此相对，在壳体2a中，是仅用平面来包围第1线圈部3a和第2线圈部3b的构造，因此，能够通过简单的加工来制作。

例如，壳体2a可以通过图7所示的平板磁性体18的弯曲加工来制作。平板磁性体18是具有设有孔部2a和孔部2b的主体部2a-1、在主体部2a-1的两侧延伸的横片部2a-2、2a-3、以及在与其正交的方向延伸的纵片部2a-4的t字形的构件。另外，分割芯体5a1、5b1的端部与孔部2a、2b相嵌合。

可如图8所示那样，通过在相同方向上仅对平板磁性体18的纵片部2a-4和横片部2a-2、2a-3进行弯曲这样的简单加工来制作壳体2a。

由此，壳体2a的加工变得容易，从而也能够以低廉的价格来制造电磁致动器1a。

但是，当在图8所示的角部19a中横片部2a-2与纵片部2a-4之间产生间隙、在角部19b中横片部2a-3与纵片部2a-4之间产生间隙时，磁通不易通过从而会发生磁损。

因此，在使用平板磁性体18制作壳体2a的情况下，优选为对横片部2a-2和纵片部2a-4进行弯曲直到在角部19a处接触为止，对横片部2a-3和纵片部2a-4进行弯曲直到在角部19b处接触为止。

如上所述，在实施方式2所涉及的电磁致动器1a中，壳体2a是两面开放的六面体状。在该结构中，壳体2a是t字形的平板磁性体18中纵片部2a-4和两侧的横片部2a-2、2a-3弯曲的状态的构件。由此，能够通过简单的加工来制作壳体2a。

实施方式3.

图9是表示本发明的实施方式3所涉及的电磁致动器1的制造方法的主要部分剖视图，示出电磁致动器1的制造工序中树脂成型的概要。

电磁致动器1中，第1可动部11a侧的固定部由壳体2、第1线圈部3a和分割芯体5a1、5a2构成。

此外，第2可动部11b侧的固定部由壳体2、第2线圈部3b和分割芯体5b1、5b2构成。这些固定部由树脂4来进行树脂成型。

在树脂成型中，需要避免树脂4进入固定部以外的部分而形成毛刺。该情况下，需要确保金属模具20与壳体2的内径的尺寸精度、设置于金属模具20的柱状部20a与分割芯体5a1、5a2的内径的尺寸精度、以及设置于金属模具20的柱状部20b与分割芯体5b1、5b2的内径的尺寸精度。

但是，在以往的树脂成型中，在将分割芯体固定到壳体之后才将它们配置到金属模具。因此，在分割芯体的中心轴即轴a与轴b的间距的尺寸精度变差的情况下，存在无法配置到金属模具的问题。

与此相对，在实施方式3所涉及的电磁致动器1中，采用不固定壳体和分割芯体的方法。此处，将分割芯体5a1、5b1中的输出侧的相反侧的端部5a1-1、5b1-1在以具有间隔d的方式通过壳体2的孔部2a、2b的状态下配置到金属模具20。即，端部5a1-1、5b1-1的直径尺寸比孔部2a、2b的开口部要小。

通过采用这种结构，在将固定部配置到金属模具20时，由于间隔d的存在，金属模具20与壳体2的内径的尺寸误差被吸收。由于间隔d的存在，金属模具20的柱状部20a与分割芯体5a1、5a2的内径的尺寸误差被吸收，金属模具20的柱状部20b与分割芯体5b1、5b2的内径的尺寸误差被吸收。由此，能够容易地将固定部配置到金属模具20。

并且，在分割芯体5a1、5b1的端部5a1-1、5b1-1中，如图9所示，设有檐部5a1-2、5b1-2。在将固定部配置到金属模具20时，檐部5a1-2与孔部2a的开口周边部相接触，檐部5b1-2与孔部2b的开口周边部相接触。在该状态下将金属模具21配置在壳体2的外侧。

在金属模具21中，在与图10所示的相邻的第1线圈部3a和第2线圈部3b之间的中央部22相对应的位置上，设有单独的树脂射出用的浇口21a。

若在组装了金属模具20和金属模具21的状态下，从浇口21a射出树脂4，则成型压力使得壳体2被按压至檐部5a1-2、5b1-2。由此，保持檐部5a1-2与孔部2a的开口周边部相接触、檐部5b1-2与孔部2b的开口周边部相接触的状态来进行树脂成型。

如上所述，分割芯体5a1、5b1的端部5a1-1、5b1-1以具有间隔d的方式通过孔部2a、2b，间隔d成为端部5a1-1、5b1-1与孔部2a、2b之间的空气间隙。

但是，由于檐部5a1-2与孔部2a的开口周边部相接触，檐部5b1-2与孔部2b的开口周边部相接触，因此，磁通通过檐部5a1-2、5b1-2向壳体2流动。由此，能够抑制磁效率下降。

如上所述，在实施方式3所涉及的电磁致动器1中，分割芯体5a1、5b1的输出侧的相反侧的端部5a1-1、5b1-1以具有间隔d的方式通过分别设置于壳体2的孔部2a、2b。通过采用这种结构，能够容易地将固定部定位于金属模具20。

此外，在实施方式3所涉及的电磁致动器1中，分割芯体5a1、5b1具有从壳体2的内侧与孔部2a、2b的开口周边部相接触的檐部5a1-2、5b1-2。通过采用这种结构，即使间隔d成为磁阻，磁通也会通过檐部5a1-2、5b1-2而流向壳体2，从而能够抑制磁效率的下降。

并且，实施方式3所涉及的制造方法包括：将固定部配置到金属模具20、21的步骤；以及利用从设置于金属模具21的浇口21a射出的树脂4来对壳体2的外侧和第1线圈部3a、第2线圈部3b进行树脂成型的步骤。

第1线圈部3a和第2线圈部3b中，分割芯体5a1、5b1的端部5a1-1、5b1-1以具有间隔d的方式通过孔部2a、2b。此外，分割芯体5a1、5b1的檐部5a1-2、5b1-2以从壳体2的内侧与孔部2a、2b的开口周边部相接触的状态安装于壳体2。并且，浇口21a设置在与第1线圈部3a和第2线圈部3b之间的中央部22相对应的位置。通过采用这种方式，能够容易地将固定部定位于金属模具20，且能够抑制磁效率的下降。

此外，当在壳体的内部配置三个以上的线圈部时，也可以在利用射出的树脂在将壳体均匀地按压至线圈部侧的金属模具21的位置处设置多个浇口。

例如，在壳体的上表面为矩形形状的情况下，为了利用树脂将该壳体的上表面均匀地按压至线圈部侧，在沿着上表面的各对角线的多个部位所对应的金属模具21的位置处设置多个浇口。

在实施方式1至实施方式3中，示出了具备第1线圈部3a和第2线圈部3b这两个线圈部的结构，但本发明所涉及的电磁致动器并不限于此，也可以具备三个以上的线圈部。

例如，三个以上的线圈部以彼此的轴相平行的方式进行配置，利用单独的壳体从外侧包围所有的这些线圈部。即使按此方式来构成，也能获得与上述相同的效果。

另外，本发明可以在其发明的范围内对各实施方式进行自由组合，或对各实施方式的任意构成要素进行变形、或在各实施方式中省略任意的构成要素。

工业上的实用性

本发明所涉及的电磁致动器能够提高磁效率，因此例如可用于汽车用发动机的凸轮轴等。

标号说明

1、1a、100电磁致动器，2、2a壳体，2a-1主体部，2a-2、2a-3横片部，2a-4纵片部，2a、2b孔部，3a、101a第1线圈部，3b、101b第2线圈部，5a1、5a2、5b1、5b2分割芯体，5a1-1、5b1-1端部，5a1-2、5b1-2檐部，6a-1、6b-1绕线管，6a-2、6b-2线圈，7a、7b衬套，8a、8b永磁体，9a、9b、10a、10b板，11a第1可动部，11b第2可动部，12a、12b传动轴，13a、13b接合部，14外壳，15a第1销部，15b第2销部，16轴套，17a、17b电极，18平板磁性体，19a、19b角部，20、21金属模具，20a、20b柱状部，21a浇口，22中央部，102a第1壳体，102b第2壳体，103缺口部。