JPWO2015111354A1 - 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 - Google Patents
電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2015111354A1 JPWO2015111354A1 JP2015558766A JP2015558766A JPWO2015111354A1 JP WO2015111354 A1 JPWO2015111354 A1 JP WO2015111354A1 JP 2015558766 A JP2015558766 A JP 2015558766A JP 2015558766 A JP2015558766 A JP 2015558766A JP WO2015111354 A1 JPWO2015111354 A1 JP WO2015111354A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixed magnetic
- mover
- stable point
- magnetic pole
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/08—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
- F16K31/082—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet using a electromagnet and a permanent magnet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0603—Multiple-way valves
- F16K31/0624—Lift valves
- F16K31/0627—Lift valves with movable valve member positioned between seats
- F16K31/0631—Lift valves with movable valve member positioned between seats with ball shaped valve members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0675—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor
- F16K31/0679—Electromagnet aspects, e.g. electric supply therefor with more than one energising coil
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
- H01F7/1607—Armatures entering the winding
- H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Electromagnets (AREA)
Abstract
簡単な構成で装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる電磁アクチュエータ、及びそれを備えた電磁弁装置を提供する。電磁弁装置(1)の電磁アクチュエータ部(30)は、3個の固定磁極(41,42,43)のうち中央の固定磁極(43)が有する固定磁極片(43a,43b,43c)と、固定磁極片(43a,43b,43c)の周囲に巻回されたコイル(45a,45b,45c)とを備え、各組のコイル(45)の巻回方向が互いに同一の方向であり、可動子(50)は、コイル(45)の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極(41,42)に対応する第1、第2安定点(L1−1,L1−2)と、中間の固定磁極(43)に対応する第3安定点(L1−3)との3箇所の安定点を有する。
Description
本発明は、筒状の固定子と該固定子の内側を軸方向に往復移動する可動子とを備える電磁アクチュエータ、及び該電磁アクチュエータを備えた電磁弁装置に関する。
従来、自動変速機における変速段の切り替えを実施するための手段として、ソレノイド弁にて油圧制御用の油路の油圧を切り替える構造の油圧制御装置が一般的である。この場合のソレノイド弁は、ノーマルオープン型又はノーマルクローズ型の弁構造を有しており、ソレノイド弁に電気(電流又は電圧)を印加して、油路の切り替えに必要な動作を行うように構成している。
従来の技術では、油圧制御用の油路に必要な油圧を発生させるために、ソレノイド弁に連続的に電気を印加する必要がある。また、近年、変速機の変速段の多段化が進む状況下で、一台の変速機に対するソレノイド弁の設置数が増加する傾向にある。これにより、変速制御に要する消費電力が増加することで、車両の燃費の悪化につながるという問題がある。
この点に対処するための従来技術として、特許文献1に示す電磁弁装置(自己保持バルブ)がある。特許文献1に記載の電磁弁装置では、3個の固定磁極を互いに間隙を介して配列し、各固定磁極の間に磁化コイルを配置している。そして、両側の固定磁極を同極性に、中央の固定磁極と両側の固定磁極とを異極性に接続し、3個の固定磁極を各々N−S−N及びS−N−Sと極性を持たせる。これにより、弁体の閉止位置において磁化コイルの非通電状態で永久磁石と固定磁極間の吸引力によって弁体を弁座に付勢するようにしている。この構成によれば、油圧の開閉を切り替えるときにのみ電磁弁装置に電気を印加すればよいため、消費電力の削減を図ることができる。
しかしながら、特許文献1に記載の電磁弁装置では、電磁アクチュエータの可動子(アーマチュア)は、磁石のみで構成されている。そのため、可動子に鉄心が無いことから、固定子(ステータ)のコイルから発生する磁界は、コイルを周回する磁気抵抗が悪化し、磁気回路効率が悪化する懸念がある。
また、特許文献1に記載の電磁弁装置では、固定子のコイルが可動子を取り囲むように巻かれており、可動子の軸心周りに巻き回されている。さらに、互いに逆向きに巻かれた2つのコイルが直列に導通している。この構成では、磁気回路効率が低いため、コイルの巻数が増加し、コイル及び固定子の体積・重量が増加するという問題がある。
さらに、特許文献1に記載の電磁弁装置では、コイルに通電していない状態では、可動子を上下ストッパ部それぞれに当接させた状態では保持(停止)できるが、上下ストッパ部の間の中間位置に保持することはできない。そのため、この電磁弁装置では、油路を流通する作動油の油圧を2段階にしか切り替えることができない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる電磁アクチュエータ、及びそれを備えた電磁弁装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明にかかる電磁アクチュエータは、筒状の固定子(31)と、固定子(31)の内側を軸方向に往復移動する可動子(50)と、を備え、固定子(50)は、軸方向に間隙を有して配列された3個の固定磁極(41,42,43)と、固定子(31)を励磁するコイル(45)と、を備え、可動子(50)は、軸方向に往復動可能な軸部材(51)と、軸部材(51)に固定されて軸方向に磁化された永久磁石(52)と、永久磁石(52)の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材(61,62)と、を備え、3個の固定磁極(41,42,43)の配列方向における中央の固定磁極(43)は、筒状の枠部(44)から可動子(50)の軸心に向かって突出する固定磁極片(43a,43b,43c)を有し、コイル(45a,45b,45c)は、固定磁極片(43a,43b,43c)の周囲に巻回されており、固定磁極片(43a,43b,43c)とコイル(45a,45b,45c)の組は、可動子(50)の外周に複数組が配置されており、各組のコイル(45)の巻回方向が互いに同一の方向であり、可動子(50)は、コイル(45)の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極(41,42)に対応する第1、第2安定点(L1−1,L1−2)と、中間の固定磁極(43)に対応する第3安定点(L1−3)との3箇所の安定点を有することを特徴とする。
本発明にかかる電磁アクチュエータによれば、可動子は、コイルの非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極に対応する第1、第2安定点と、中間の固定磁極に対応する第3安定点との3箇所の安定点を有することで、上記の第1、第2、第3安定点の3箇所で可動子を安定的に保持することができる。そして、可動子を一の安定点から他の安定点へ移動させる際にのみコイルに電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータと比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。
また、本発明にかかる電磁アクチュエータによれば、可動子は、永久磁石と該永久磁石の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材とを備えて構成されていることで、永久磁石とコイルから発生する磁界が磁性材料を通過する。これにより、可動子に永久磁石のみを備えた従来の電磁アクチュエータと比較して、固定子と可動子の間の空隙(エアギャップ)の寸法を縮小できるので、大幅な磁気回路効率の向上を図ることができる。したがって、固定子のコイルから発生する磁界による磁気抵抗(コイルを周回する磁気抵抗)が改善し、磁気回路効率を向上させることができる。
また、本発明にかかる電磁アクチュエータでは、3個の固定磁極の配列方向における中央の固定磁極は、円筒状の枠部から可動子の軸心に向かって突出する固定磁極片を有し、コイルは、当該固定磁極片の周囲に巻回されており、これら固定磁極片とコイルの組は、可動子の外周に複数組が配置されており、各組のコイルの巻方向が互いに同一の方向である。これにより、固定子の磁気回路効率が高くなるので、コイルの巻数を少なく抑えることができる。したがって、電磁アクチュエータの構成の簡素化、小形化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。
また、上記の電磁アクチュエータでは、第1安定点(L1−1)に向けて付勢されている可動子(50)を該第1安定点(L1−1)より手前側の位置で係止するための第1係止手段(71)と、第2安定点(L1−2)に向けて付勢されている可動子(50)を該第2安定点(L1−2)より手前側の位置で係止するための第2係止手段(72)と、を備えるとよい。
この構成によれば、上記の第1係止手段と第2係止手段とを備えたことで、第1、第2安定点に向けて付勢されている可動子をそれらの手前側の位置で係止することができる。これにより、可動子に固定子からの磁力が付与された状態で該可動子を安定的に保持することができるようになる。
また、本発明にかかる電磁弁装置は、本発明にかかる上記構成の電磁アクチュエータ(30)と、電磁アクチュエータ(30)の駆動で作動油が流通する油路(2)の開閉を切り替えるための弁部(10)と、を有する電磁弁装置(1)であって、弁部(10)は、油路(2)に設けた弁座部(8)と、可動子(50)によって駆動されることで弁座部(8)に着座する弁体(3)と、を備え、可動子(50)が第1安定点(L1−1)にあるとき又は第1係止手段(71)で係止された第1係止位置(L2−1)にあるときに、弁体(3)が弁座部(8)に着座して油路(2)が閉じられる閉位置となり、可動子(50)が第2安定点(L1−2)にあるとき又は第2係止手段(72)で係止された第2係止位置(L2−2)にあるときに、弁体(3)が弁座部(8)から離間して油路(2)が開かれる開位置となり、可動子(50)が第3安定点(L1−3)にあるときに、弁体(3)が閉位置と開位置の間の中間位置となることを特徴とする。
本発明にかかる電磁弁装置によれば、本発明にかかる上記構成の電磁アクチュエータを備えたことで、作動油が流通する油路の開閉を切り替えることができる電磁弁装置の構成の簡素化、小型化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。また、可動子が第1安定点又は第1係止位置にあるときに弁体が油路を閉じる閉位置となり、可動子が第2安定点又は第2係止位置にあるときに弁体が油路を開く開位置となり、可動子が第3安定点にあるときに弁体が閉位置と開位置との中間位置となることで、油路を流通する作動油の油圧を3段階に切り替えることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
本発明にかかる電磁アクチュエータ及びそれを備えた電磁弁装置によれば、簡単な構成で装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる電磁弁装置の構成例を示す図で、(a)は、電磁弁装置の側断面図、(b)は、(a)のA−A矢視に対応する部分の概略断面図である。同図に示す電磁弁装置1は、自動車用の自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものであって、油圧制御装置が備える制御用の作動油が流通する油路の開閉を切り替えるための装置である。この電磁弁装置1は、油路2の開閉を切り替えるためボール弁(弁体)3を備える弁部10と、ボール弁3を駆動するための電磁アクチュエータ部(電磁アクチュエータ)30とを備える。
油路2には、ボール弁3を収容してなる弁室4と、弁室4に作動油が流入する流入ポート5と、弁室4から作動油が流出する流出ポート6と、弁室4から油圧開放部(図示せず)に連通している排出ポート7とが設けられている。また、弁室4内の流入ポート5の周囲には、ボール弁3を着座させて油路2を閉じるための弁座部8が設けられている。弁座部8は、ボール弁3を着座させるための円形の環状部分である。ボール弁3が弁座部8に着座することで油路2を閉じる一方、ボール弁3が弁座部8から離間することで油路2を開くようになっている。
また、弁部10は、弁座部8に向けてボール弁3を押圧するための棒状のプランジャ9を備える。プランジャ9は、その根元側が電磁アクチュエータ部30の後述する軸部材51と一体に連結されており、その先端部9a側の一部が弁室4内に配置されており、先端部9aでボール弁3を押圧して駆動する。
電磁アクチュエータ部30は、略円筒状の固定子31と、固定子31の内側を軸方向(図1(a)の上下方向)に往復移動する可動子50とを備える。固定子31は、軸方向に互いに間隙を有して配置された磁性材料からなる第1固定磁極41、第2固定磁極42、第2固定磁極43の3個の固定磁極と、該3個の固定磁極41,42,43を励磁するコイル45とを有する。3個の固定磁極41,42,43は、それらの外周同士が円筒状の枠部44で互いに連結されている。
可動子50は、固定子31が有する3個の固定磁極41,42,43の内側に配置されて軸方向に往復動可能な軸部材51と、該軸部材51に固定されて軸方向に磁化された永久磁石52と、永久磁石52の軸方向の両側に設置した第1鉄心61と第2鉄心62の一対の鉄心(磁性部材)とを備える。すなわち、可動子50は、軸部材51に永久磁石52と一対の鉄心61,62とが固定されており、軸部材51と永久磁石52及び一対の鉄心61,62は、共に固定子31の内側において軸方向に沿って往復動できるように保持されている。永久磁石52は、軸方向の一方の端面(弁部10と反対側の端面)52aがS極、他方の端面(弁部10側の端面)52bがN極となるように軸方向に磁化されている。なお、軸部材51は、軸受53によって支持されている。
上記構成の可動子50は、プランジャ9の先端部9aがボール弁3を押圧してボール弁3が弁座部8に当接する位置と、軸部材51の後端部51bが底板48に当接する位置との間で軸方向にストロークするように構成されている。
図1(b)に示すように、3個の固定磁極41,42,43の配列方向(軸方向)における中央の第3固定磁極43は、円筒状の枠部44の内面から可動子50の軸心に向かって突出する3個の固定磁極片43a,43b,43cを有する。3個の固定磁極片43a,43b,43cは、可動子50の外周(周囲)に等間隔(120度間隔)で配置されている。そして、各固定磁極片43a,43b,43cにコイル(巻線)45(45a,45b,45c)が巻き回されている。すなわち、固定磁極片43a〜43cとコイル45a〜45cの組は、可動子50の外周に3組が配置されている。そして、各コイル45a〜45cの巻線の巻回方向は、互いに同一の方向である。各コイル45a〜45cは互いが配線46を介して直列に接続されている。したがって、当該配線46の接続に対して各コイル45の巻回方向が同一の方向になっている。
各コイル45を直列に接続している配線46の両端は、直流電源(図示せず)に接続されている。直流電源による電圧の印加によって、両側の第1固定磁極41と第2固定磁極42は互いに同極性に磁化され、中央の第3固定磁極43は、両側の第1固定磁極41及び第2固定磁極42とは異極性に磁化される。コイル45への電圧の印加が解除されると、第1、第2、第3固定磁極41,42,43の磁化は無くなる。
図2は、電磁アクチュエータ部30の動作について説明するための図である。同図では、各点において固定子31(枠部44及び固定磁極41、42,43)と可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)内の磁力の方向を矢印で示している。本実施形態の電磁アクチュエータ部30では、可動子50は、コイル45の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の第1固定磁極41及び第2固定磁極42に対応する第1安定点L1−1及び第2安定点L1−2と、軸方向の中央の第3固定磁極43に対応する第3安定点L1−3との3箇所の安定点を有する。
すなわち、第1安定点L1−1では、可動子50の第1鉄心61が固定子31の第1固定磁極41に対向し、可動子50の第2鉄心62が固定子31の第3固定磁極43に対向している。これにより、永久磁石52のN極から出た磁力線が第1鉄心61から第1固定磁極41に流れ、第1固定磁極41から周囲の枠部44を通って第3固定磁極43に流れ、第3固定磁極43から第2鉄心62を介して永久磁石52のS極に戻る。この磁力線のループによって、可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)は、当該第1安定点L1−1で安定的に保持される。
また、第2安定点L1−2では、可動子50の第1鉄心61が固定子31の第3固定磁極43に対向し、可動子50の第2鉄心62が固定子31の第2固定磁極42に対向している。これにより、永久磁石52のN極から出た磁力線が第1鉄心61から第3固定磁極43に流れ、第3固定磁極43から周囲の枠部44を通って第2固定磁極42に流れ、第2固定磁極42から第2鉄心62を介して永久磁石52のS極に戻る。この磁力線のループによって、可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)は、当該第2安定点L1−2で安定的に保持される。
また、第3安定点L1−3では、可動子50の第1鉄心61が固定子31の第1固定磁極41と第3固定磁極43の中間位置に対向し、可動子50の第2鉄心62が固定子31の第3固定磁極43と第2固定磁極42の中間位置に対向している。これにより、永久磁石52のN極から出た磁力線が第1鉄心61から第1固定磁極41及び第2固定磁極43に流れ、第1固定磁極41及び第2固定磁極43から周囲の枠部44を通って第3固定磁極43及び第2固定磁極42に流れ、第3固定磁極43及び第2固定磁極42から第2鉄心62を介して永久磁石52のS極に戻る。この磁力線のループによって、可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)は、当該第3安定点L1−3で安定的に保持される。
そして、可動子50を第1安定点L1−1から第2安定点L1−2又は第3安定点L1−3へ移動させるには、可動子50のコイル45にプラス(正)の直流電流を流す。そうすると、当該直流電流によってコイル45に印加される電圧で、可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)を第1安定点L1−1から第2安定点L1−2又は第3安定点L1−3側へ移動させるための磁力が生じ、可動子50が第2安定点L1−2又は第3安定点L1−3へ移動する。この通電時の磁力は、可動子50が当該磁力によって移動するに従って小さくなり、第2安定点L1−2又は第3安定点L1−3で当該磁力がなくなることで可動子50が安定となる。なお、第3安定点L1−3にある可動子50を第2安定点L1−2へ移動させる場合にも、可動子50のコイル45にプラスの直流電流を流す。
同様に、第2安定点L1−2にある可動子50を第1安定点L1−1又は第3安定点L1−3へ移動させるには、可動子50のコイル45にマイナス(負)の直流電流を流す。そうすると、当該直流電流によってコイル45に印加される電圧で可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)を第2安定点L1−2から第1安定点L1−1又は第3安定点L1−3側へ移動させるための磁力が生じ、可動子50が第1安定点L1−1又は第3安定点L1−3へ移動する。この通電時の磁力は、可動子50が当該磁力によって移動するに従って小さくなり、第1安定点L1−1又は第3安定点L1−3で当該磁力がなくなることで可動子50が安定となる。なお、第3安定点L1−3にある可動子50を第1安定点L1−1へ移動させる場合にも、可動子50のコイル45にマイナスの直流電流を流す。
このように、永久磁石52によって固定子31と可動子50に発生する磁界の向きに対し、コイル45から固定子31と可動子50に発生する磁界の向きが同方向と逆方向で磁気抵抗が変化することを利用して、コイル45から可動子50と固定子31に発生する磁界の領域を限定することで、可動子50の推力方向を任意に設定でき、可動子50の推力をコントロールすることができる。
さらに、第1安定点L1−1と第3安定点L1−3の中央L3−1で、可動子50にかかる推力の方向が第1安定点L1−1方向と第3安定点L1−3方向とに切り替わる。同様に、第2安定点L1−2と第3安定点L1−3の中央L3−2で、可動子50にかかる推力の方向が第2安定点L1−2方向と第3安定点L1−3方向とに切り替わる。
そして、第1安定点L1−1と第3安定点L1−3の間における可動子50に第1安定点L1−1方向の推力がかかっている位置(中央L3−1よりも第1安定点L1−1側の位置)に、第1安定点L1−1方向に移動する可動子50を係止するための係止手段(第1係止手段71)を設けておくと、その位置で可動子50が第1安定点L1−1方向に荷重(付勢力)を受けた状態で係止(保持)される。以下、この位置を第1係止位置L2−1という。同様に、第2安定点L1−2と第3安定点L1−3の間における可動子50に第2安定点L1−2方向の推力がかかっている位置(中央L3−2より第3安定点L1−3側の位置)に、第3安定点L1−3方向に移動する可動子50を係止するための係止手段(第2係止手段72)を設けておくと、その位置で可動子50が第2安定点L1−2方向に荷重(付勢力)を受けた状態で係止(保持)される。以下、この位置を第2係止位置L2−2という。
次に、電磁弁装置1による油路2の開閉動作について説明する。図3は、電磁弁装置1の動作を説明するための図で、(a)は、ボール弁3が弁座部8に着座して油路2が閉じられた閉位置の状態、(b)は、ボール弁3が弁座部8から離間して油路2が開かれた開位置の状態、(c)は、ボール弁3が閉位置と開位置との中間位置にある状態を示す図である。
本実施形態の電磁弁装置1では、プランジャ9の先端部9aがボール弁3を押圧してボール弁3が弁座部8に当接する位置(図3(a)参照)で、可動子50の軸方向における弁部10側への移動が係止されるように構成されている。したがって、これらプランジャ9の先端部9aとボール弁3と弁座部8とで第1安定点L1−1方向に移動する可動子50を係止するための第1係止手段71(図2参照)が構成されている。一方、プランジャ9の先端部9aがボール弁3から離間した位置(図3(c)参照)で、軸部材51の後端部51bが底板48に当接することで、可動子50の軸方向における弁部10と反対側への移動が係止されるように構成されている。したがって、軸部材51の後端部51bと底板48とで、第2安定点L1−2方向に移動する可動子50を係止するための第2係止手段72(図2参照)が構成されている。
すなわち、本実施形態の電磁弁装置1では、可動子50が第1安定点L1−1の手前(直前)の位置で、ボール弁3が弁座部8に着座した状態となることで、その位置で、弁部10側への可動子50の移動が係止されて油路2が閉じられるように構成している。同様に、可動子50が第2安定点L1−2の手前(直前)の位置で、軸部材51の後端部51bが底板48に当接した状態となることで、その位置で、弁部10と反対側への可動子50の移動が係止されて油路2が開かれるように構成している。したがって、図2の第1係止位置L2−1は、電磁弁装置1におけるボール弁3が弁座部8に着座した状態に対応し、図2の第2係止位置L2−2は、電磁弁装置1における軸部材51の後端部51bが底板48に当接した状態に対応する。
したがって、電磁弁装置1で油路2を閉じるには、可動子50が第2安定点L1−2又は第3安定点L1−3にある状態でコイル45に通電する(コイル45の通電状態をオン状態にする)ことで、可動子50を第1安定点L1−1に向けて移動させる。これにより、プランジャ9の先端部9aがボール弁3に当接して該ボール弁3を押圧する。そして、プランジャ9は、ボール弁3が弁座部8に着座(当接)した位置(第1係止位置L2−1)で停止する。このボール弁3で油路2が閉じられた状態では、流出ポート6側に油圧がかからない状態(油圧0の状態)となる。以下、この状態を閉状態という。
一方、油路2を開くには、可動子50が第1安定点L1−1又は第3安定点L1−3にある状態でコイル45に通電する(コイル45の通電状態をオン状態にする)ことで、可動子50を第2安定点L1−2に向けて移動させる。そして、プランジャ9(可動子50)は、軸部材51の後端部51bが底板48に当接した位置(第2係止位置L2−2)で停止する。この位置で、プランジャ9の先端部9aがボール弁3から離間する。これにより、流入ポート5から弁室4に流入する作動油の油圧でボール弁3が弁座部8から離間した状態となり、油路2が開かれた状態(全開状態)となる。この状態では、流出ポート6側に油圧(最大油圧)P1がかかる状態となる。以下、この状態を開状態という。
一方、流出ポート6側に上記の開状態の油圧P1よりも低い油圧Pm(P1>Pm)がかかるようにするには、可動子50が第1安定点L1−1又は第2安定点L1−2にある状態でコイル45に通電する(コイル45の通電状態をオン状態にする)ことで、可動子50を第3安定点L1−3に移動させる。これにより、図3(c)に示すように、プランジャ9の先端部9aがボール弁3に当接して該ボール弁3を押圧しているが、押圧されたボール弁3が弁座部8に着座(当接)していない状態(弁座部8から離間した状態)となる。この状態では、ボール弁3が弁座部8に着座していないことで油路2が閉じていないものの、該油路2の径寸法(流路断面積)は、上記の開状態(全開状態)と比較して小さな寸法になっている。したがって、流出ポート6側に最大油圧P1よりも低い油圧Pmがかかる。
図4は、電磁アクチュエータ部30のコイル45に印加する電圧Vと油路2(流出ポート6)の油圧Pとの関係を示すグラフである。本実施形態の電磁弁装置1では、同図のグラフに示すように、油路2の油圧Pが0の状態(油路2の閉状態)で、時刻t1にコイルに電圧V1(V1>0)を印加することで、油路2が開かれて該油路2の油圧P=P1となる。そして、時刻t2に電圧V1の印加を解除した後も、油路2が開かれた状態を保持できるので、油圧P1が維持される。一方、油圧P1の状態(油路2の開状態)で、時刻t3にコイルに電圧V2(V2<0)を印加することで、油路2が閉じられて該油路2の油圧P=0となる。そして、時刻t4に電圧V2の印加を解除した後も、油路2の閉状態を保持できるので、油圧P=0が維持される。
すなわち、可動子50を移動させて油路2の開閉を切り替える際にのみコイル45に電圧を印加する。そして、電圧の印加を解除した後も油路2の開状態又は閉状態を維持することができる。このように、可動子50を移動させて油路2の開閉を切り替える際にのみコイル45に電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータ及び電磁弁装置(ノーマルオープン型又はノーマルクローズ型の電磁弁装置)と比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。
以上説明したように、本実施形態の電磁弁装置1が備える電磁アクチュエータ部30によれば、可動子50は、コイル45の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極41,42に対応する第1、第2安定点L1−1,L1−2と、中間の固定磁極43に対応する第3安定点L1−3との3箇所の安定点を有することで、上記の第1安定点L1−1,第2安定点L1−2、第3安定点L1−3の3箇所で可動子50を安定的に保持することができる。そして、可動子50を一の安定点から他の安定点へ移動させる際にのみコイル45に電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータと比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。
また、本実施形態の電磁弁装置1が備える電磁アクチュエータ部30によれば、可動子50は、永久磁石52と該永久磁石52の軸方向の両側に設置した一対の鉄心(磁性部材)61,62とを備えて構成されていることで、永久磁石52とコイル45から発生する磁界が鉄心61、62を通過する。これにより、可動子50に永久磁石52のみを備えた従来の電磁アクチュエータと比較して、固定子31と可動子50の間の空隙(エアギャップ)の寸法を縮小できるので、大幅な磁気回路効率の向上を図ることができる。したがって、固定子31のコイル45から発生する磁界による磁気抵抗(コイル45を周回する磁気抵抗)が改善し、磁気回路効率を向上させることができる。
また、本実施形態の電磁アクチュエータ部30では、3個の固定磁極41、42,43の配列方向(軸方向)における中央の固定磁極43は、円筒状の枠部44から可動子50の軸心に向かって突出する固定磁極片43a〜43cを有し、コイル45a〜45cは、当該固定磁極片43a〜43cの周囲に巻回されており、これら固定磁極片43a〜43cとコイル45a〜45cの組は、可動子50の外周に複数組が配置されており、各組のコイル45a〜45cの巻方向が互いに同一の方向である。これにより、固定子31の磁気回路効率が高くなるので、コイル45の巻数を少なく抑えることができる。したがって、電磁アクチュエータ部30の構成の簡素化、小形化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。
また、上記の電磁アクチュエータ部30では、第1安定点L1−1に向けて付勢されている可動子50を当該第1安定点L1−1より手前側の位置で係止するための第1係止手段71と、第2安定点L1−2に向けて付勢されている可動子50を当該第2安定点L1−2より手前側の位置で係止するための第2係止手段72とを備えたことで、第1、第2安定点L1−1,L1−2に向けて付勢されている可動子50をそれらの手前側の位置で係止することができる。これにより、可動子50に永久磁石52の磁力による付勢力が付与された状態で該可動子50を安定的に保持することができるようになる。
また、本実施形態の電磁弁装置1によれば、上記構成の電磁アクチュエータ部30を備えたことで、作動油が流通する油路2の開閉を切り替えることができる電磁弁装置1の構成の簡素化、小型化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。また、可動子50が第1安定点L1−1又は第1係止位置L2−1にあるときにボール弁3が油路2を閉じる閉位置となり、可動子50が第2安定点L1−2又は第2係止位置L2−2にあるときにボール弁3が油路2を開く開位置となり、可動子50が第3安定点L1−3にあるときにボール弁3が閉位置と開位置との中間位置となることで、油路2を流通する作動油の油圧を3段階に切り替えることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の電磁弁装置1では、可動子50が第1係止手段71で係止された第1係止位置L2−1にあるときに、弁体3が弁座部8に着座して油路2が閉じられる閉位置となり、可動子50が第2係止手段72で係止された第2係止位置L2−2にあるときに、弁体3が弁座部8から離間して油路2が開かれる開位置となるように構成した場合を示したが、これ以外にも、図示及び詳細な説明は省略するが、本発明にかかる電磁弁装置の実施形態としては、可動子50が第1安定点L1−1にあるときに、弁体3が弁座部8に着座して油路2が閉じられる閉位置となり、可動子50が第2安定点L1−2にあるときに、弁体3が弁座部8から離間して油路2が開かれる開位置となるように構成することも可能である。
電磁アクチュエータ部30は、略円筒状の固定子31と、固定子31の内側を軸方向(図1(a)の上下方向)に往復移動する可動子50とを備える。固定子31は、軸方向に互いに間隙を有して配置された磁性材料からなる第1固定磁極41、第2固定磁極42、第3固定磁極43の3個の固定磁極と、該3個の固定磁極41,42,43を励磁するコイル45とを有する。3個の固定磁極41,42,43は、それらの外周同士が円筒状の枠部44で互いに連結されている。
また、第3安定点L1−3では、可動子50の第1鉄心61が固定子31の第1固定磁極41と第3固定磁極43の中間位置に対向し、可動子50の第2鉄心62が固定子31の第3固定磁極43と第2固定磁極42の中間位置に対向している。これにより、永久磁石52のN極から出た磁力線が第1鉄心61から第1固定磁極41及び第3固定磁極43に流れ、第1固定磁極41及び第2固定磁極43から周囲の枠部44を通って第3固定磁極43及び第2固定磁極42に流れ、第3固定磁極43及び第2固定磁極42から第2鉄心62を介して永久磁石52のS極に戻る。この磁力線のループによって、可動子50(永久磁石52及び鉄心61,62)は、当該第3安定点L1−3で安定的に保持される。
Claims (3)
- 筒状の固定子と、前記固定子の内側を軸方向に往復移動する可動子と、を備える電磁アクチュエータであって、
前記固定子は、
軸方向に間隙を有して配列された3個の固定磁極と、
前記固定子を励磁するコイルと、を備え、
前記可動子は、
前記軸方向に往復動可能な軸部材と、
前記軸部材に固定されて前記軸方向に磁化された永久磁石と、
前記永久磁石の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材と、を備え、
前記3個の固定磁極の配列方向における中央の固定磁極は、筒状の枠部から前記可動子の軸心に向かって突出する固定磁極片を有し、
前記コイルは、前記固定磁極片の周囲に巻回されており、
前記固定磁極片と前記コイルの組は、前記可動子の外周に複数組が配置されており、
前記各組のコイルの巻回方向が互いに同一の方向であり、
前記可動子は、前記コイルの非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極に対応する第1、第2安定点と、中間の固定磁極に対応する第3安定点との3箇所の安定点を有する
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記第1安定点に向けて付勢されている前記可動子を該第1安定点より手前側の位置で係止するための第1係止手段と、
前記第2安定点に向けて付勢されている前記可動子を該第2安定点より手前側の位置で係止するための第2係止手段と、を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。 - 請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータの駆動で作動油が流通する油路の開閉を切り替えるための弁部と、を備える電磁弁装置であって、
前記弁部は、
前記油路に設けた弁座部と、
前記可動子によって駆動されることで前記弁座部に着座する弁体と、を備え、
前記可動子が前記第1安定点にあるとき又は前記第1係止手段で係止された第1係止位置にあるときに、前記弁体が前記弁座部に着座して前記油路が閉じられる閉位置となり、
前記可動子が前記第2安定点にあるとき又は前記第2係止手段で係止された第2係止位置にあるときに、前記弁体が前記弁座部から離間して前記油路が開かれる開位置となり、
前記可動子が前記第3安定点にあるときに、前記弁体が前記閉位置と前記開位置との間の中間位置となる
ことを特徴とする電磁弁装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014009027 | 2014-01-21 | ||
JP2014009027 | 2014-01-21 | ||
PCT/JP2014/084242 WO2015111354A1 (ja) | 2014-01-21 | 2014-12-25 | 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015111354A1 true JPWO2015111354A1 (ja) | 2017-03-23 |
JP6122972B2 JP6122972B2 (ja) | 2017-04-26 |
Family
ID=53681170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015558766A Active JP6122972B2 (ja) | 2014-01-21 | 2014-12-25 | 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160327176A1 (ja) |
JP (1) | JP6122972B2 (ja) |
CN (1) | CN105900193B (ja) |
WO (1) | WO2015111354A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101538938B1 (ko) * | 2014-07-03 | 2015-07-24 | 주식회사 유니크 | 오일펌프 컨트롤 밸브 |
JP6587527B2 (ja) * | 2015-12-03 | 2019-10-09 | 本田技研工業株式会社 | 電磁弁 |
JP6587526B2 (ja) * | 2015-12-03 | 2019-10-09 | 本田技研工業株式会社 | 電磁弁 |
DE102016203602A1 (de) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektromagnetischer Aktor und Ventil |
JP7393125B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2023-12-06 | フスコ オートモーティブ ホールディングス エル・エル・シー | 中間状態を有する双安定ソレノイド |
FR3079014B1 (fr) * | 2018-03-16 | 2020-04-17 | Serac Group | Actionneur de vanne, vanne et machine correspondantes |
US11894187B2 (en) * | 2019-08-22 | 2024-02-06 | Husco Automotive Holdings Llc | Systems and methods for multi-stable solenoid |
CN116710688A (zh) * | 2021-01-11 | 2023-09-05 | 沃特世科技公司 | 具有移动磁体致动器的主动止回阀 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1097923A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-04-14 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | アクチュエータ要素 |
JP2001006929A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Tokyo Keiso Co Ltd | 被駆動体の直線駆動装置 |
JP2002057026A (ja) * | 2000-06-02 | 2002-02-22 | Genesis:Kk | ベーシックファクタを用いたリニアアクチュエータ |
JP2002335662A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Act Giken:Kk | 三安定自己保持電磁石 |
JP2004063825A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Shindengen Mechatronics Co Ltd | ソレノイド |
JP2008300629A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Takano Co Ltd | ソレノイド装置及びその駆動方法 |
US20110107864A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electromagnetic synchronizer actuating system |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2448727A (en) * | 1944-03-27 | 1948-09-07 | Warner Electric Brake Mfg Co | Solenoid with armature |
US3095902A (en) * | 1961-03-06 | 1963-07-02 | Caton Walter Nathaniel | Corrosion resistant valve |
US4878464A (en) * | 1988-02-08 | 1989-11-07 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Pneumatic bistable electronic valve actuator |
JP2596459B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1997-04-02 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | バルブの電磁力駆動装置 |
DE19804225C1 (de) * | 1998-02-04 | 1999-05-06 | Telefunken Microelectron | Elektromagnetischer Aktuator |
CN2456280Y (zh) * | 2000-11-10 | 2001-10-24 | 肖建华 | 永磁操动机构 |
US8579250B1 (en) * | 2010-06-16 | 2013-11-12 | Daniel Theobald | High precision energy efficient valve |
JP2013108535A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Saginomiya Seisakusho Inc | 電動弁 |
CN102966784B (zh) * | 2012-11-27 | 2014-04-16 | 北京电研华源电力技术有限公司 | 电磁驱动的多工位阀 |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201480071776.0A patent/CN105900193B/zh active Active
- 2014-12-25 JP JP2015558766A patent/JP6122972B2/ja active Active
- 2014-12-25 US US15/110,376 patent/US20160327176A1/en not_active Abandoned
- 2014-12-25 WO PCT/JP2014/084242 patent/WO2015111354A1/ja active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1097923A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-04-14 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | アクチュエータ要素 |
JP2001006929A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Tokyo Keiso Co Ltd | 被駆動体の直線駆動装置 |
JP2002057026A (ja) * | 2000-06-02 | 2002-02-22 | Genesis:Kk | ベーシックファクタを用いたリニアアクチュエータ |
JP2002335662A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Act Giken:Kk | 三安定自己保持電磁石 |
JP2004063825A (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Shindengen Mechatronics Co Ltd | ソレノイド |
JP2008300629A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Takano Co Ltd | ソレノイド装置及びその駆動方法 |
US20110107864A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Electromagnetic synchronizer actuating system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105900193B (zh) | 2017-11-21 |
WO2015111354A1 (ja) | 2015-07-30 |
JP6122972B2 (ja) | 2017-04-26 |
CN105900193A (zh) | 2016-08-24 |
US20160327176A1 (en) | 2016-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6122972B2 (ja) | 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 | |
KR100442676B1 (ko) | 자석가동형 전자액츄에이터 | |
US8461951B2 (en) | Bistable magnetic actuators | |
WO2015184791A1 (zh) | 大功率双向无返簧的含永磁电磁阀 | |
CN205230681U (zh) | 磁性锁闭的磁通转移电子机械致动器 | |
JP2011513979A (ja) | 電磁動作機構 | |
JP2006108615A (ja) | 電磁アクチュエータ | |
JP4513890B2 (ja) | 電磁弁 | |
JP6321371B2 (ja) | 電磁弁装置 | |
JP6469325B1 (ja) | 電磁アクチュエータおよび油圧調整機構 | |
KR101669613B1 (ko) | 액추에이터 | |
JP2007019295A (ja) | 電磁アクチュエータ | |
RU62735U1 (ru) | Быстродействующий поляризованный электромагнит с заданной скоростью в конце хода | |
JP4580814B2 (ja) | 電磁アクチュエータ | |
JP2012150929A (ja) | 開閉器の操作機構 | |
RU121642U1 (ru) | Бистабильный электромагнит привода коммутационного устройства | |
US20220068533A1 (en) | Systems and Methods for a Self-Shorting Bi-Stable Solenoid | |
JP2001006929A (ja) | 被駆動体の直線駆動装置 | |
RU121641U1 (ru) | Бистабильный электромагнит привода коммутационного устройства | |
JP2003068522A (ja) | リニアアクチュエータ | |
JP2020165446A (ja) | アクチュエータ及びそれを備えたバルブ | |
JPH06249359A (ja) | 電磁弁 | |
JP2005064235A (ja) | 磁気反発型電磁石 | |
JP2003100512A (ja) | 電磁アクチュエータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170307 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6122972 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |