JP2001118725A - 軟磁性材およびそれを用いた電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁力が向上し消費電力を低減する電磁アク
チュエータ、ならびにその電磁コアまたはアーマチャ本
体の磁性材として好適な軟磁性材を提供する。 【解決手段】 軟磁性材３は、接触部５において、軟磁
性粉体４同士が互いに接触しているので、磁束が通り易
く、Ｂ−Ｈ特性が向上している。また、軟磁性粉体４と
ＳＭＣ粉体とを混合することにより、従来のバルクに比
べて渦電流の流れる経路としては十分に短く、渦電流損
失を大幅に低減することができる。したがって、電磁ア
クチュエータのアッパコアおよびロアコアの磁性材とし
て軟磁性材３を用いることにより、渦電流損失を低減し
て消費電力を低減するとともに、電磁力を向上すること
ができる。さらに、軟磁性材３の電気抵抗率が１０００
μΩｃｍ以上、かつ３０００μΩｃｍ以下であるので、
電磁アクチュエータの作動応答性を確実に向上させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟磁性材およびそ
れを用いた電磁アクチュエータに関し、特に内燃機関
（以下、「内燃機関」をエンジンという）の吸気弁ある
いは排気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置用電
磁アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エンジンの吸気弁あるいは排
気弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置が知られて
いる。このようなバルブ駆動装置においては、吸気弁あ
るいは排気弁の開閉タイミングをエンジンの運転条件に
応じて吸気あるいは排気が良好に行われるように制御す
ることにより、エンジンの安定性向上、燃費の向上、あ
るいは排気エミッションを低減することが可能である。

【０００３】例えばエンジンの低負荷時においては吸入
空気量が少ないため、エンジンのシリンダ内に燃焼を悪
化させる残留排気ガスが少ないことが望ましい。吸気弁
および排気弁のバルブボディが同時に開いている期間
（オーバーラップ期間）において、吸気側はスロットル
により負圧であり、排気側は正圧であるので、排気ガス
が吸気側に吹き返し、燃焼が悪化したり、失火したりす
る場合がある。このため、通常よりも排気弁の閉じる時
期が早く、吸気弁の開く時期が遅いことが要求される。
また、吸気弁の閉じる時期を遅くすることにより、ポン
ピングロスを低減し燃費を向上することができる。した
がって、アイドル運転および始動時には、排気弁の閉じ
る時期が早く、吸気弁の開く時期が遅い基本位相に制御
することが望ましい。

【０００４】また、エンジンの中負荷以上においてはＥ
ＧＲ量を制御し、ポンピングロスの低減を内部ＥＧＲに
より行い、燃費の向上と排気エミッションの低減をさせ
るため、吸気側の開弁時期を早くしたり、排気側の閉弁
時期を遅くすることが望ましい。

【０００５】さらに、エンジンの全負荷においては、大
量の空気をエンジンのシリンダ内に入れる必要があるた
め、低速域においては早く吸気弁を閉じてマニホールド
への逆流を防止し、高速域においては空気の慣性を利用
して遅く吸気弁を閉じることが望ましい。また排気側
は、排気脈動を最大限利用できる位相に排気弁を制御す
ることが望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電磁駆動式のバルブ駆
動装置は、電子制御装置（ＥＣＵ）からの指示により前
述したような吸気側および排気側のバルブタイミングの
要求を満たすことができる。しかし、カム駆動式のバル
ブ駆動装置に比較し、騒音、信頼性、消費電力および製
造コスト等において解決すべき課題は多い。

【０００７】電磁駆動式のバルブ駆動装置に用いられる
電磁アクチュエータとしては、排気筒内圧変動などの運
転条件変化に対して充分な電磁力を有すること、ならび
に１気筒当たり４弁の搭載配置が可能であることがまず
求められる。これらの要求に対し、限られた搭載スペー
ス内で磁場を有効に発生させるため、電磁コアと、磁性
体からなるアーマチャ本体とを矩形状に形成している電
磁アクチュエータが知られている。

【０００８】ところで、バルブスプリングのサージによ
りバルブボディが運転中に回転することが知られてお
り、バルブボディの回転はバルブの気密性を保持するた
めに必要である。さらに、上記のバルブ回転と同様に、
アーマチャにも回転力が発生するため、アーマチャ本体
を矩形状に形成すると、アーマチャ本体とアーマチャを
収容するハウジングとが接触し、摩擦損失が発生する恐
れがある。摩擦損失が発生すると、その損失分のエネル
ギを往復運動中に電磁力によって投入する必要があるた
め、消費電力が増大するという問題がある。また、摩擦
損失の変化に対して電磁石の通電時間を最適に制御しな
ければならず、制御が複雑になるという問題がある。

【０００９】そこで、アーマチャ本体は円板状に形成さ
れることが望ましく、円板状のアーマチャ本体に対する
電磁コアは、軟磁性体の削り出し材（バルク）から形
成されるか、あるいは方向性軟磁性板の積層材が渦状
（スパイラル）に形成されるのが一般的である。また近
年、電磁コアの材料として軟磁性複合材（ＳＭＣ）が
開発されている。ここで、上記のＳＭＣは、例えば図８
に示すように、純鉄粉等の軟磁性材料からなる軟磁性粉
体１の周りに非磁性材料からなる絶縁皮膜２を被覆した
粉末を所望形状の成形型を用いて加圧および加熱するこ
とにより電磁コアが形成される。

【００１０】しかしながら、バルクでは、電磁コア内
に発生する渦電流のために必要な電磁力が発生せず、コ
イル部への通電量が増大し、残留磁気の影響によりバル
ブの応答性が悪化するという問題があった。またスパ
イラルでは、スパイラルコアの製造が困難であり、製品
間の特性ばらつきが増大し、製造コストが増大するとい
う問題があった。またＳＭＣでは、例えば図８の矢印
で渦電流の流れが模式的に示されているように、低渦電
流損失の特性を有するが、しかし、電磁アクチュエータ
の実使用域における磁界強さに対する飽和磁束密度の大
きさが例えば純鉄に比べて０．７倍程度と小さく、いわ
ゆるＢ−Ｈ特性が劣っているため、電磁力が不足すると
いう問題があった。さらにＳＭＣでは、焼成しないた
め、焼結材に比べて脆いという性質を有している。

【００１１】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、電磁力が向上するとともに消費
電力を低減する電磁アクチュエータ、ならびにその電磁
コアまたは可動子本体の磁性材として好適な軟磁性材を
提供することを目的とする。本発明の他の目的は、エン
ジンの吸気弁あるいは排気弁の応答性を良好にし、開閉
制御を向上するバルブ駆動装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
軟磁性材によると、軟磁性材料からなる軟磁性粉体と、
非磁性材料からなり軟磁性粉体の外周に設けられる絶縁
部と、この絶縁部の一部が除去された除去部と、この除
去部を通して軟磁性粉体同士が互いに接触する接触部と
を備えている。

【００１３】従来のＳＭＣにおいては、軟磁性粉体の周
りを被覆する絶縁皮膜により、軟磁性粉体同士が電気的
に絶縁されるため、軟磁性粉体間の電気抵抗率は極めて
高く、渦電流の流れる経路は軟磁性粉体内に限られる。
渦電流損失は、渦電流の流れる経路が短いほど小さいた
め、渦電流損失が極めて少なくなる。ところが、軟磁性
粉体間に空気層と絶縁皮膜が存在するため、磁束が通り
難く、Ｂ−Ｈ特性が純鉄に比べて劣る。

【００１４】一方、本発明においては、接触部において
軟磁性粉体同士が互いに接触するので、磁束が通り易
く、Ｂ−Ｈ特性が向上する。上記の接触部により、電気
抵抗率が低下し、渦電流の通る経路が従来のＳＭＣに比
べて長くなる。しかしながら、軟磁性粉体の一部同士を
互いに接触させ、絶縁部を残すことにより、従来のバル
クに比べて渦電流の流れる経路としては十分に短く、渦
電流損失を大幅に低減することができる。また、強度向
上も可能である。

【００１５】例えば図９に示すように、従来のバルクの
電気抵抗率は数１０μΩｃｍであり、従来のＳＭＣの電
気抵抗率は約１００００μΩｃｍである。一方、本発明
の軟磁性材の電気抵抗率は、１００μΩｃｍ以上、かつ
１００００μΩｃｍ以下である。したがって、電磁アク
チュエータの電磁コアの磁性材として本発明の軟磁性材
を用いることにより、渦電流損失を低減して消費電力を
低減するとともに、電磁力を向上することができる。こ
こで、電気抵抗率とは、軟磁性材の任意の複数経路で測
定したときの平均的な電気抵抗率のことである。

【００１６】本発明の請求項２記載の軟磁性材による
と、電気抵抗率が１００μΩｃｍ以上、かつ１００００
μΩｃｍ以下である軟磁性材であって、軟磁性材料から
なる第１の軟磁性粉体と、軟磁性材料からなる第２の軟
磁性粉体、ならびに非磁性材料からなり、前記第２の軟
磁性粉体の外周に設けられる絶縁部を有する複合粉体
と、第１の軟磁性粉体同士が互いに接触する第１の接触
部とを備えている。このため、第１の接触部において、
第１の軟磁性粉体同士が互いに接触するので、磁束が通
り易く、Ｂ−Ｈ特性が向上する。また、第１の軟磁性粉
体と複合粉体とを混合することにより、従来のバルクに
比べて渦電流の流れる経路としては十分に短く、渦電流
損失を大幅に低減することができる。したがって、電磁
アクチュエータの電磁コアの磁性材として本発明の軟磁
性材を用いることにより、渦電流損失を低減して消費電
力を低減するとともに、電磁力を向上することができ
る。

【００１７】本発明の請求項３記載の軟磁性材による
と、絶縁部の一部が除去された除去部と、この除去部を
通して第１および第２の軟磁性粉体が互いに接触する第
２の接触部とを備えているので、磁束が通り易くなり、
Ｂ−Ｈ特性が確実に向上する。したがって、電磁アクチ
ュエータの電磁コアの磁性材として本発明の軟磁性材を
用いることにより、電磁力を確実に向上することができ
る。

【００１８】本発明の請求項４記載の軟磁性材による
と、絶縁部は例えばリン系化合物等の酸化皮膜からな
り、除去部は還元処理により絶縁部の一部が除去されて
いるので、軟磁性粉体同士または第１および第２の軟磁
性粉体を簡便にかつ確実に接触させることができる。こ
こで、還元処理としては、例えば５００℃〜８００℃の
水素ガス雰囲気中に成形体を放置するか、または５００
℃〜８００℃の水素ガス雰囲気中で成形する方法等が挙
げられる。

【００１９】本発明の請求項５記載の軟磁性材による
と、絶縁部は樹脂皮膜からなり、除去部は、熱処理によ
り絶縁部の一部が除去されているので、軟磁性粉体同士
または第１および第２の軟磁性粉体を簡便にかつ確実に
接触させることができる。ここで、熱処理としては、例
えば５００℃程度以上の温度に成形体を保持するか、ま
たは５００℃程度以上の温度で成形する方法等が挙げら
れる。

【００２０】本発明の請求項６記載の電磁アクチュエー
タによると、可動子本体を吸引方向に移動させる電磁力
を発生するコイル部と、請求項１〜５のいずれか一項記
載の軟磁性材を有し、上記のコイル部が巻回される電磁
コアとを備えているので、コイル部への通電開始後およ
び通電停止後において電磁コア内部で発生する渦電流を
早期に消滅させ、効率よく大きな磁束を流通させること
ができる。したがって、電磁力が向上し、作動応答性が
向上するとともに、消費電力を低減することができる。

【００２１】本発明の請求項７記載の電磁アクチュエー
タによると、請求項１〜５のいずれか一項記載の軟磁性
材を有する可動子本体を備えているので、可動子本体が
電磁コアに吸着される前後において可動子本体内部で発
生する渦電流を早期に消滅させることができる。したが
って、電磁アクチュエータの作動応答性を向上させるこ
とができる。

【００２２】本発明の請求項８記載の電磁アクチュエー
タによると、軟磁性材は、電気抵抗率が１０００μΩｃ
ｍ以上、かつ３０００μΩｃｍ以下であるので、電磁ア
クチュエータの作動応答性を確実に向上させることがで
きる。軟磁性材の電気抵抗率が１０００μΩｃｍ未満で
あると、コイル部への通電開始後および通電停止後、ま
たは可動子本体が電磁コアに吸着される前後において、
電磁コア内部または可動子本体内部で発生する渦電流に
より残留磁気が生じ、この残留磁気によって電磁コアと
可動子本体との間に吸引力が残り、可動子本体が電磁コ
アから分離し難くなり、作動応答性が悪化する。また、
軟磁性材の電気抵抗率が３０００μΩｃｍを超えると、
磁束が通り難くなり、Ｂ−Ｈ特性が劣化して電磁力が不
足する恐れがある。

【００２３】本発明の請求項９記載のバルブ駆動装置に
よると、エンジンの吸気弁あるいは排気弁のバルブボデ
ィと、このバルブボディを電磁力により駆動する請求項
６、７または８記載の電磁アクチュエータとを備えてい
る。したがって、電磁力および作動応答性が向上し、消
費電力が低減された電磁アクチュエータを用いることに
より、エンジンの吸気弁あるいは排気弁の応答性を良好
にし、開閉制御を向上することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例によるバルブ駆動装
置を図４に示す。第１実施例のバルブ駆動装置１００
は、エンジンの吸気弁を電磁力により駆動するバルブ駆
動装置である。図４は、無通電時のバルブボディ２０が
半開きの状態を示している。

【００２５】図４に示すように、バルブ駆動装置１００
は、シリンダヘッド１０、バルブボディ２０、ハウジン
グ３０および電磁アクチュエータ５０などから構成され
ている。

【００２６】バルブボディ２０は、エンジンの燃焼室６
０に空気あるいは混合気を供給する吸気口１１を所定の
タイミングで開閉するように制御されている。バルブボ
ディ２０は、シリンダヘッド１０に形成されるスプリン
グ収容室１２に向けて延伸して形成されるステム２１に
より軸方向に上下移動する。またバルブボディ２０は、
軸方向の移動を案内するバルブガイド１３により、シリ
ンダヘッド１０に対して摺動自在に収容されている。バ
ルブボディ２０は、シリンダヘッド１０に設けられた弁
座１４に着座可能な傘部２２をステム２１の燃焼室６０
側端部に有している。

【００２７】スプリング収容室１２内には、スプリング
１５およびスプリング座１６が収容されている。スプリ
ング１５は、反燃焼室側の端部がスプリング座１６に当
接し、他方の端部がスプリング収容室１２の内底面１２
ａに当接している。スプリング座１６はバルブボディ２
０のステム２１の端部に固定されているので、スプリン
グ１５はバルブボディ２０を図４の上方すなわち弁閉方
向に付勢している。

【００２８】ハウジング３０は概略円筒形状であり、ア
ーマチャ４０を駆動する電磁アクチュエータ５０を内部
に収容している。ハウジング３０の上方にはハウジング
ヘッド３１が配設されている。ハウジング３０およびハ
ウジングヘッド３１はボルト３２によりシリンダヘッド
１０の上方に固定されている。

【００２９】ハウジング３０の内部に収容されている電
磁アクチュエータ５０は、アッパコイル５１１を有する
アッパコア５１、ロアコイル５２１を有するロアコア５
２、ロアコア５２の燃焼室側に設けられるロアプレート
５３、アッパコア５１とロアコア５２との間に設けられ
るストッパ５４、ならびに可動子としてのアーマチャ４
０から構成されている。これらの部材からなる電磁アク
チュエータ５０はハウジング３０に固定されており、電
磁アクチュエータ５０のロアプレート５３とシリンダヘ
ッド１０との間にはわずかなクリアランスが設けられて
いる。そのため、ハウジング３０の図４上下方向への熱
膨張にともなって、電磁アクチュエータ５０もハウジン
グ３０とともに一体に図４の上下方向へ移動する。

【００３０】アーマチャ４０は、可動子本体としてのア
ーマチャ本体４１と、可動子シャフトとしてのアーマチ
ャシャフト４２とから構成されている。アーマチャ本体
４１は、アッパコア５１とロアコア５２との間に配設さ
れ、形状は円盤状であり鉄などの磁性体から形成されて
いる。アーマチャシャフト４２は、一方の端部がアーマ
チャ本体４１のほぼ中心部に嵌め込まれて接合されてい
る。アーマチャシャフト４２の燃焼室側の端部は、シャ
フトキャップ４３を介してバルブボディ２０のステム２
１の端部に当接ならびに離間可能である。

【００３１】電磁コアとしてのアッパコア５１は、ハウ
ジング３０に収容されており、後述する軟磁性材から構
成されている。アッパコア５１の内部には、図示しない
樹脂製のボビンに巻回されるコイル部としてのアッパコ
イル５１１が収容されている。アッパコイル５１１に通
電されるとアッパコア５１に電磁吸引力が発生し、アー
マチャ本体４１を図４の上方向に吸引してアーマチャシ
ャフト４２をバルブボディ２０のステム２１の端部から
離間させる。

【００３２】電磁コアとしてのロアコア５２は、ハウジ
ング３０に収容されており、アーマチャ本体４１を挟ん
でアッパコア５１に対向して配設されている。ロアコア
５２は、アッパコア５１と同様の軟磁性材から構成され
ている。ロアコア５２の内部には、図示しない樹脂製の
ボビンに巻回されるコイル部としてのロアコイル５２１
が巻回されている。ロアコイル５２１に通電されるとロ
アコア５２に電磁吸引力が発生し、アーマチャ本体４１
を図４の下方向に吸引してアーマチャシャフト４２をス
テム２１の端部に当接させる。アッパコア５１とロアコ
ア５２との間に配設されているストッパ５４は、自身の
厚みによりアーマチャ４０の移動量を規定している。

【００３３】アーマチャ本体４１の反燃焼室側に設けら
れているシャフト４４は、反燃焼室側の端部にフランジ
部４５を有している。シャフト４４の燃焼室側の端部
は、アーマチャシャフト４２の反燃焼室側の端部に当接
ならびに離間可能である。

【００３４】ハウジングヘッド３１の反燃焼室側の端部
には、スプリングキャップ３３が嵌め込まれて固定され
ている。スプリングキャップ３３は有底筒形状であっ
て、スプリングキャップ３３の内部はスプリング収容室
３４となっている。スプリング収容室３４内には、スプ
リング３５およびシャフト４４のフランジ部４５が収容
されている。スプリング３５はアーマチャ４０を挟んで
スプリング１５に対抗して配設されている。スプリング
３５の反燃焼室側の端部はスプリングキャップ３３の内
底面３３ａに当接し、燃焼室側の端部はシャフト４４の
フランジ部４５と当接している。したがって、スプリン
グ３５はシャフト４４とアーマチャシャフト４２とが当
接する方向にシャフト４４を付勢するとともにアーマチ
ャシャフト４２とステム２１とが当接する方向にシャフ
ト４４を付勢することにより、バルブボディ２０を図４
の下方向すなわち開弁方向に付勢している。

【００３５】上記の構造のバルブ駆動装置１００におい
ては、アッパコイル５１１およびロアコイル５２１の無
通電時、アーマチャ本体４１がアッパコア５１とロアコ
ア５２とのほぼ中間に位置するようにスプリング１５お
よびスプリング３５のセット荷重が調整されている。そ
して、アッパコイル５１１およびロアコイル５２１の無
通電時、バルブボディ２０は図４に示すように半開きの
状態にあり、エンジン運転中はアッパコイル５１１とロ
アコイル５２１とが交互に通電されて閉弁状態と開弁状
態とを繰り返す。

【００３６】次に、電磁アクチュエータ５０のアッパコ
ア５１およびロアコア５２について、図１を用いて詳細
に説明する。図１においては、図８に示す従来のＳＭＣ
と同一構成部分に同一符号を付す。

【００３７】アッパコア５１およびロアコア５２は、図
１に示すように、純鉄粉等の軟磁性材料からなる第１の
軟磁性粉体としての軟磁性粉体４と、純鉄粉等の軟磁性
材料からなる第２の軟磁性粉体としての軟磁性粉体１の
周りに非磁性材料からなる絶縁部としての絶縁皮膜２を
被覆したＳＭＣ粉末とを所定の割合で混合し、これを所
望形状の成形型を用いて圧縮成型した軟磁性材３から構
成される。軟磁性材３は、軟磁性粉体４同士が互いに接
触する接触部５を備えている。ここで、絶縁皮膜２は、
酸化皮膜または樹脂皮膜で構成されている。また図１に
おいて、渦電流の流れは矢印で模式的に示されている。

【００３８】第１実施例においては、軟磁性材３の電気
抵抗率は２５００μΩｃｍであり、軟磁性材３における
軟磁性粉体４とＳＭＣ粉末との混合割合を変えること
で、電気抵抗率を１００μΩｃｍから１００００μΩｃ
ｍまで変えることができる。ここで、アッパコア５１お
よびロアコア５２において、軟磁性材３の電気抵抗率を
１００μΩｃｍから１００００μΩｃｍまで変えたとき
の電気抵抗率と電磁アクチュエータの作動応答性との関
係を計算した結果を図６に示す。図６に示すように、電
磁アクチュエータの作動応答性は、電磁コアにおける軟
磁性材の電気抵抗率が１０００μΩｃｍ〜３０００μΩ
ｃｍで変曲点を有している。上記のことから、軟磁性材
の電気抵抗率が１０００μΩｃｍ〜３０００μΩｃｍ以
上において、電磁アクチュエータの作動応答性を良好に
することができる。しかしながら、電気抵抗率が高いこ
とは、図１に示す軟磁性材３における軟磁性粉体１およ
び４間の空気層と絶縁皮膜２の割合が多いことを意味す
る。すなわち、Ｂ−Ｈ特性が劣っていることとなる。こ
のため、電磁コア用の軟磁性材としては、電気抵抗率が
できるだけ低い方がよい。したがって、バルブ駆動装置
用電磁コアとしては、軟磁性材の電気抵抗率が１０００
μΩｃｍ以上、かつ３０００μΩｃｍ以下であることが
最も望ましい。

【００３９】次に、電磁アクチュエータ５０におけるア
ーマチャ４０の作動変位の計算結果を図５の実線で示
す。図５において、変位８．０ｍｍでアーマチャ本体４
１はアッパコア５１に吸着保持され、変位０ｍｍでアー
マチャ本体４１はロアコア５２に吸着保持される。ま
た、第１実施例におけるアッパコア５１およびロアコア
５２を構成する軟磁性材３の電気抵抗率を１００μΩｃ
ｍとした比較例１ついて、アーマチャの作動変位を計算
した結果を図５の点線で示す。比較例１においては、図
５の一点鎖線で示すリフト基準に対し、コイル部への通
電開始後および通電停止後において応答遅れが生じてい
る。これは、電磁コア内部で発生する渦電流により残留
磁気が生じ、この残留磁気によって電磁コアとアーマチ
ャ本体との間に吸引力が残り、アーマチャ本体が電磁コ
アから分離し難くなり、作動応答性が悪化しているので
ある。一方、第１実施例においては、アッパコア５１お
よびロアコア５２を構成する軟磁性材３の電気抵抗率が
２５００μΩｃｍであるため、アッパコイル５１１およ
びロアコイル５２１への通電開始後および通電停止後に
おいて、アッパコア５１およびロアコア５２内部で発生
する渦電流を早期に消滅させ、電磁アクチュエータ５０
の作動応答性を向上させることができる。

【００４０】以上説明した本発明の第１実施例において
は、軟磁性材３の接触部５において、軟磁性粉体４同士
が互いに接触するので、磁束が通り易く、Ｂ−Ｈ特性が
向上する。また、軟磁性粉体４とＳＭＣ粉体とを混合す
ることにより、従来のバルクに比べて渦電流の流れる経
路としては十分に短く、渦電流損失を大幅に低減するこ
とができる。したがって、電磁アクチュエータ５０のア
ッパコア５１およびロアコア５２の磁性材として軟磁性
材３を用いることにより、渦電流損失を低減して消費電
力を低減するとともに、電磁力を向上することができ
る。

【００４１】さらに、第１実施例においては、軟磁性材
３の電気抵抗率が１０００μΩｃｍ以上、かつ３０００
μΩｃｍ以下であるので、電磁アクチュエータ５０の作
動応答性を確実に向上させることができる。

【００４２】さらにまた、第１実施例においては、電磁
力および作動応答性が向上し、消費電力が低減された電
磁アクチュエータ５０をバルブ駆動装置１００に用いる
ことにより、エンジンの吸気弁の応答性を良好にし、開
閉制御を向上することができる。

【００４３】上記第１実施例では、吸気弁を電磁力によ
り駆動するバルブ駆動装置に本発明を適用したが、排気
弁を電磁力により駆動するバルブ駆動装置に適用可能で
あることはいうまでもない。

【００４４】また、第１実施例では、バルブ駆動装置に
本発明の電磁アクチュエータを適用したが、電磁力によ
り駆動可能なその他の装置に本発明の電磁アクチュエー
タを用いてもよい。

【００４５】（第２実施例）本発明の第２実施例による
電磁アクチュエータにおけるアーマチャの作動変位の計
算結果を図７の実線で示す。第２実施例においては、図
４に示す第１実施例のアーマチャ本体４１を図１に示す
第１実施例の軟磁性材３で構成したものであり、電磁ア
クチュエータの他の構成部分は第１実施例と同様である
ので、構成の説明を省略する。

【００４６】第２実施例においては、アーマチャ本体を
構成する軟磁性材の電気抵抗率は２５００μΩｃｍであ
る。図７において、変位８．０ｍｍでアーマチャ本体は
アッパコアに吸着保持され、変位０ｍｍでアーマチャ本
体はロアコアに吸着保持される。また、第２実施例にお
けるアーマチャ本体を構成する軟磁性材の電気抵抗率を
１００μΩｃｍとした比較例２ついて、アーマチャの作
動変位を計算した結果を図７の点線で示す。比較例２に
おいては、図７の一点鎖線で示すリフト基準に対し、ア
ーマチャ本体が電磁コアに吸着される前後において応答
遅れが生じている。これは、アーマチャ本体内部で発生
する渦電流により残留磁気が生じ、この残留磁気によっ
て電磁コアとアーマチャ本体との間に吸引力が残り、ア
ーマチャ本体が電磁コアから分離し難くなり、作動応答
性が悪化しているのである。一方、第２実施例において
は、アーマチャ本体を構成する軟磁性材の電気抵抗率が
２５００μΩｃｍであるため、アーマチャ本体が電磁コ
アに吸着される前後において、アーマチャ本体内部で発
生する渦電流を早期に消滅させ、電磁アクチュエータの
作動応答性を向上させることができる。

【００４７】（第３実施例）本発明の第３実施例による
軟磁性材を図２に示す。図１に示す第１実施例と同一構
成部分に同一符号を付す。

【００４８】第３実施例においては、図２に示すよう
に、純鉄粉等の軟磁性材料からなる第１の軟磁性粉体と
しての軟磁性粉体４と、純鉄粉等の軟磁性材料からなる
第２の軟磁性粉体としての軟磁性粉体１の周りに非磁性
材料からなる絶縁部としての絶縁皮膜２を被覆したＳＭ
Ｃ粉末とを所定の割合で混合し、これを所望形状の成形
型を用いて所定の温度および圧力で焼結し成型した後、
還元処理または熱処理を施すか、または上記の混合物を
所定の温度および圧力で焼結する際、還元処理または熱
処理を同時に施したものである。このようにして作製さ
れた軟磁性材は、軟磁性粉体４同士が互いに接触する第
１の接触部としての接触部５と、絶縁皮膜２の一部が除
去された除去部６と、この除去部６を通して軟磁性粉体
１および４が互いに接触する第２の接触部としての接触
部７とを備えている。ここで、絶縁皮膜２は、酸化皮膜
または樹脂皮膜で構成されている。また図２において、
渦電流の流れは矢印で模式的に示されている。

【００４９】絶縁皮膜２が酸化皮膜からなる場合、除去
部６は還元処理により形成される。還元処理としては、
例えば５００℃〜８００℃の水素ガス雰囲気中に焼結後
の成形体を放置するか、または５００℃〜８００℃の水
素ガス雰囲気中で焼結し成形する方法等が挙げられる。
また、絶縁皮膜２が樹脂皮膜からなる場合、除去部６は
熱処理により形成される。熱処理としては、例えば５０
０℃程度以上の温度に焼結後の成形体を保持するか、ま
たは５００℃程度以上の温度で成形する方法等が挙げら
れる。

【００５０】第３実施例においては、軟磁性粉体４同士
が互いに接触する接触部５に加え、接触部７において、
除去部６を通して軟磁性粉体１および４が互いに接触す
るので、第１実施例に比べてさらに磁束が通り易く、Ｂ
−Ｈ特性がさらに向上する。したがって、電磁アクチュ
エータの電磁コアの磁性材として第３実施例の軟磁性材
を用いることにより、渦電流損失を低減して消費電力を
低減するとともに、電磁力をさらに向上することができ
る。さらに第３実施例においては、軟磁性粉体４とＳＭ
Ｃ粉末とを混合し焼結しているので、従来のＳＭＣに比
べて強度を向上することができる。

【００５１】（第４実施例）本発明の第４実施例による
軟磁性材を図３に示す。図２に示す第３実施例と同一構
成部分に同一符号を付す。

【００５２】第４実施例においては、図３に示すよう
に、純鉄粉等の軟磁性材料からなる軟磁性粉体１の周り
に非磁性材料からなる絶縁部としての絶縁皮膜２を被覆
したＳＭＣ粉末を所望形状の成形型を用いて所定の温度
および圧力で焼結し成型した後、還元処理または熱処理
を施すか、または上記のＳＭＣ粉末を所定の温度および
圧力で焼結する際、還元処理または熱処理を同時に施し
たものである。このようにして作製された軟磁性材は、
絶縁皮膜２の一部が除去された除去部６と、この除去部
６を通して軟磁性粉体１同士が互いに接触する接触部９
とを備えている。ここで、絶縁皮膜２は、酸化皮膜また
は樹脂皮膜で構成されている。また図３において、渦電
流の流れは矢印で模式的に示されている。

【００５３】絶縁皮膜２が酸化皮膜からなる場合、除去
部６は還元処理により形成される。還元処理としては、
例えば５００℃〜８００℃の水素ガス雰囲気中に焼結後
の成形体を放置するか、または５００℃〜８００℃の水
素ガス雰囲気中で焼結し成形する方法等が挙げられる。
また、絶縁皮膜２が樹脂皮膜からなる場合、除去部６は
熱処理により形成される。熱処理としては、例えば５０
０℃程度以上の温度に焼結後の成形体を保持するか、ま
たは５００℃程度以上の温度で成形する方法等が挙げら
れる。

【００５４】第４実施例においては、接触部９におい
て、除去部６を通して軟磁性粉体１同士が互いに接触す
るので、磁束が通り易く、Ｂ−Ｈ特性が向上する。した
がって、電磁アクチュエータの電磁コアの磁性材として
第４実施例の軟磁性材を用いることにより、渦電流損失
を低減して消費電力を低減するとともに、電磁力を向上
することができる。さらに第４実施例においては、ＳＭ
Ｃ粉末を焼結しているので、従来のＳＭＣに比べて強度
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による軟磁性材を示すモデ
ル図である。

【図２】本発明の第３実施例による軟磁性材を示すモデ
ル図である。

【図３】本発明の第４実施例による軟磁性材を示すモデ
ル図である。

【図４】本発明の第１実施例によるバルブ駆動装置の無
通電時の状態を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第１実施例による電磁アクチュエータ
におけるアーマチャの作動変位の計算結果を示すデータ
図である。

【図６】電磁コアにおける軟磁性材の電気抵抗率と電磁
アクチュエータの作動応答性との関係を示すデータ図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例による電磁アクチュエータ
におけるアーマチャの作動変位の計算結果を示すデータ
図である。

【図８】従来のＳＭＣを示すモデル図である。

【図９】本発明における軟磁性材の電気抵抗率の範囲を
示す図である。

【符号の説明】

１ 軟磁性粉末（第２の軟磁性粉末） ２ 絶縁被膜（絶縁部） ３ 軟磁性材 ４ 軟磁性粉末（第１の軟磁性粉末） ５ 接触部（第１の接触部） ６ 除去部 ７ 接触部（第２の接触部） ９ 接触部 ４０ アーマチャ ４１ アーマチャ本体（可動子本体） ５０ 電磁アクチュエータ ５１ アッパコア（電磁コア） ５１１ アッパコイル（コイル部） ５２ ロアコア（電磁コア） ５２１ ロアコイル（コイル部） １００ バルブ駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝岡 純也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 野村 由利夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H106 DA07 DA25 DB02 DB12 DB26 DB32 DC02 DD04 DD09 EE22 EE34 GA13 KK17 5E048 AB01 AD07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗率が１００μΩｃｍ以上、かつ
   １００００μΩｃｍ以下である軟磁性材であって、 軟磁性材料からなる軟磁性粉体と、 非磁性材料からなり、前記軟磁性粉体の外周に設けられ
   る絶縁部と、 前記絶縁部の一部が除去された除去部と、 前記除去部を通して前記軟磁性粉体同士が互いに接触す
   る接触部と、 を備えることを特徴とする軟磁性材。
2. 【請求項２】 電気抵抗率が１００μΩｃｍ以上、かつ
   １００００μΩｃｍ以下である軟磁性材であって、 軟磁性材料からなる第１の軟磁性粉体と、 軟磁性材料からなる第２の軟磁性粉体、ならびに非磁性
   材料からなり、前記第２の軟磁性粉体の外周に設けられ
   る絶縁部を有する複合粉体と、 前記第１の軟磁性粉体同士が互いに接触する第１の接触
   部と、 を備えることを特徴とする軟磁性材。
3. 【請求項３】 前記絶縁部の一部が除去された除去部
   と、 前記除去部を通して前記第１および第２の軟磁性粉体が
   互いに接触する第２の接触部と、 を備えることを特徴とする請求項２記載の軟磁性材。
4. 【請求項４】 前記絶縁部は酸化皮膜からなり、前記除
   去部は還元処理により前記絶縁部の一部が除去されてい
   ることを特徴とする請求項１または３記載の軟磁性材。
5. 【請求項５】 前記絶縁部は樹脂皮膜からなり、前記除
   去部は熱処理により前記絶縁部の一部が除去されている
   ことを特徴とする請求項１または３記載の軟磁性材。
6. 【請求項６】 磁性材料からなる可動子本体を備え、前
   記可動子本体を電磁力により吸引する電磁アクチュエー
   タであって、 前記可動子本体を吸引方向に移動させる電磁力を発生す
   るコイル部と、 請求項１〜５のいずれか一項記載の軟磁性材を有し、前
   記コイル部が巻回される電磁コアと、 を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか一項記載の軟磁
   性材を有する可動子本体を備え、前記可動子本体を電磁
   力により吸引する電磁アクチュエータであって、 前記可動子本体を吸引方向に移動させる電磁力を発生す
   るコイル部と、 磁性材料からなり、前記コイル部が巻回される電磁コア
   と、 を備えることを特徴とする電磁アクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記軟磁性材は、電気抵抗率が１０００
   μΩｃｍ以上、かつ３０００μΩｃｍ以下であることを
   特徴とする請求項６または７記載の電磁アクチュエー
   タ。
9. 【請求項９】 内燃機関の吸気弁あるいは排気弁のバル
   ブボディと、 前記バルブボディを電磁力により駆動する請求項６、７
   または８記載の電磁アクチュエータと、 を備えることを特徴とするバルブ駆動装置。