JP2002541402A - 電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の腕部（２３及び２４）を備えた磁化可能なコア（２２）と、該コア（２２）の少なくとも一つの腕部（２３及び２４）を取り巻く通電可能な巻線配列（３５）とを有する電磁石２１を備えた電磁駆動装置が提案される。更に、巻線配列の電流を変化させることによって、コア（２２）に対して移動させることのできる、磁化可能なマグネットアーマチュア（１５）を備える。コア（２２）は、少なくとも一つのＵ字状配列を有すると共に、互いに支え合い、平行な腕部（２３及び２４）の方向を横切って延在する複数のシートメタル要素（３０）によって本質的に形成されており、その平行な腕部は、それぞれ、巻線配列（３５）の一つの巻線（３３及び３４）によって周囲を取り巻かれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電磁駆動装置に関するものであり、特に、複数の腕部を備えた磁化
可能なコアと、該コアの少なくとも一つの腕部を取り巻く通電可能な巻線配列と
を有する電磁石と、更に、巻線配列の電流を変化させることにより、コアに対し
て移動させることのできる磁化可能なマグネットアーマチュアを備えた、バルブ
用電磁駆動装置に関する。

【０００２】 そのような電磁駆動装置は、例えば、英国特許公報２，２８９，５７２Ａにお
いて開示されており、そこでは、コア及びマグネットアーマチュアが、いわゆる
ＥＩ配列を構成し、巻線配列が、Ｅ字状のコアの中央腕部を取り巻く巻線によっ
て構成されている。

【０００３】 そのような装置を出発点として、本発明の一つの目的は、簡単な構成を有する
一方で、より迅速な切換を可能にする電磁駆動装置を提供することである。 本発明によれば、この目的は、少なくとも一つのＵ字状配列を有するコア、好
ましくは、Ｕ字状コアとして、あるいはＥ字状コアとして形成されたコアによっ
て達成され、本質的には、互いに支え合うと共に、平行な腕部の方向を横切る形
で延在する複数のシートメタル要素によって達成されるものである。この場合、
平行な腕部は、それぞれ、巻線配列の一つの巻線によって取り巻かれている。

【０００４】 この特有の配置によって、電磁石の磁場で高エネルギー密度が生成される。そ
ういった高エネルギー密度によって、マグネットアーマチュアの迅速な切換運動
、つまり短い切換時間を達成することが可能となる。更に、少ない浪費によって
、本発明の駆動装置は、高い効率を達成することができる。

【０００５】 本発明の更に有利な展開は、従属クレームから読み取ることができるであろう
。 巻線配列の巻線は、互いに直列に、又は並列に接続することが可能であるため
、巻線配列の全体的な抵抗を変化させることができる。

【０００６】 コアを構成しているシートメタル要素が、Ｕ字又はＥ字形状を有するようにす
ると効果的である。これは、個々のシートメタル要素を上方に積み重ねることに
よって、コアの製造を簡単にすることができるからである。 更に、コア及び／又はマグネットアーマチュアの断面が、多角形、特に長方形
の輪郭を有するようにすると都合が良い。積層コアを製造するために、同一のシ
ートメタル要素が使用され、その結果コアを低コストで生産することができる。
この代わりに、コア及び／又はマグネットアーマチュアの断面は、長円形又は円
形であっても良い。特に、コアの断面が円形である場合には、その形状を、環状
円筒形に何回も巻かれた巻線に適合させることができる。

【０００７】 又、コア及び／又はマグネットアーマチュアが、低残磁性の磁性体からなるよ
うにすると効果的である。この特徴によって、低保磁性の磁界の強さが確保され
る。 そのような低残磁性の磁性体として、それぞれ、フェリ磁性体又は強磁性体を
考慮しても良い。フェリ磁性体は、高い抵抗性を有する。強磁性体としては、例
えば鉄を考慮しても良い。

【０００８】 更に、巻線がそれぞれに、磁化可能でない巻線キャリアを有するようにすると
好都合である。この場合、巻線は、その巻線キャリア上に巻き付けられる。この
ようにして、巻線キャリアで満たされた間隙が、巻線とそれぞれに対応するコア
の腕部との間に形成される。

【０００９】 この設計の場合、極めて経済的な生産が可能となるように、巻線キャリアは、
プラスチックで構成されても良い。 本発明による電磁駆動装置は、付随の図面を参照にして、以下でより詳細に説明
される。

【００１０】 図１は、本発明の一実施例として、電磁駆動装置6を有する３／２ウェイバル
ブ５を示している。 該バルブは、バルブスプール受入空間７において、二つの切換位置間を長手方
向８に往復運動可能なバルブスプール９を有する。外部から出入可能な三つの流
体ダクト１０，１１，１２が、バルブスプール受入空間７に通じて開口しており
、そのうち二つの流体ダクト１０及び１１、あるいは流体ダクト１０及び１２が
、バルブスプール９の切換位置に依存した形で、互いに流体的に接続されている
。

【００１１】 バルブスプール９を作動させるために、バルブは、電磁駆動装置６を有してい
る。該駆動装置６によって、バルブスプールは、二つの切換位置間を往復運動す
ることができる。 駆動装置６は、磁化可能な素材からなるマグネットアーマチュア１５を備え、
該マグネットアーマチュア１５は、バルブスプール９と運動学的に接続されると
共に、本実施例では、同バルブスプール９と固定された形で接合されている。図
１に示されるように、マグネットアーマチュア１５は、バルブ５の内部に設けら
れた、バルブスプール９の端末領域に固定されている。マグネットアーマチュア
１５は、長方形のブロック状の形状を有し、バルブスプール９の横様に延在して
いるため、その二つの端末部１７及び１８は、バルブスプール９の直径をなして
対向する両側に、バルブスプール９から離れて延在している。その二つの端末領
域１７及び１８は、本質的に均等の長さとなっている。

【００１２】 又、図面で示された実施例の変形例として、マグネットアーマチュアの断面は
、多くの異なる形状に変更することも可能であり、例えば、長円形や円形、ある
いは別の多角形断面形状を有するようにしても良い。 更に、電磁駆動装置６は、電磁石２１を備え、一方の切換位置からもう一方の
位置へのバルブスプールの切換をもたらすことが可能となるように、電磁石２１
の補助により、マグネットアーマチュア１５の移動が引き起こされるようにして
も良い。

【００１３】 電磁石２１は、磁化可能な素材からなるＵ字状コア２２を有する。好ましい実
施例では、それは長方形の断面を有する。その相互に平行な二つのＵ字状腕部２
３及び２４は、それぞれの自由端２５及び２６で、それぞれに、マグネットアー
マチュア１５と整列している。組み立てられた状態では、該二つのＵ字状腕部２
３及び２４は、本質的に長手方向８に延在する。二つのＵ字状腕部２３及び２４
は、自由端２５及び２６と反対側の端部で、横腕部２７によって共に連結されて
いる。

【００１４】 又、駆動装置６の図面に示された実施例の変形例として、コア２２の断面は、
長円形や円形、あるいは他の異なる多角形形状を有することも可能である。 本実施例では、コア２２及びマグネットアーマチュア２５のどちらも、低残磁
性の磁性体から製造されている。この点で、基本的に、フェリ磁性体又は強磁性
体をそれぞれ利用することが可能であり、本実施例の場合では、例えば、鉄とい
った強磁性体が使用されている。

【００１５】 Ｕ字状コア２２は、積層構成となっている。従って、それは、どっしりとした
物質から成るのではなく、むしろ二つのＵ字状腕部２３及び２４の方向を横切る
形、つまり長手方向８を横切って延在する複数のシートメタル要素３０から形成
されている。図面で示された実施例では、個々のシートメタル要素、即ちラミネ
ーション３０も又、Ｕ字状の形状を有しており、その結果、側面から見た場合、
それらの外形はコア２２の外形と同じである。ここでは、コア２２の断面が長方
形であるため、該コア２２は、複数のＵ字状シートメタル要素３０を積み重ねる
ことによって形成されても良い。従って、コア２２は、層状又は積層構造を有す
ると言うこともできる。

【００１６】 特に、電磁石２１のスイッチオン及びオフ操作の頻度が高い場合に、渦電流の
浪費を極めて少なく抑えられるように、シートメタル要素３０は、互いに絶縁さ
れている。例えば、薄い、非導電性のラッカー層等をシートメタル要素３０に塗
布することにより、シートメタル要素３０の絶縁を行っても良い。

【００１７】 更に、電磁石２１は、二つの電気巻線３３及び３４によって構成された、通電
可能な巻線配列３５を有する。該巻線配列３５は、二つのＵ字状腕部２３及び２
４が、それぞれ、巻線３３及び３４によって取り巻かれるように配置される。こ
の点で、例えば、二つの巻線３３及び３４を、Ｕ字状腕部２３，２４をそれぞれ
受け入れるための長方形の通路開口を備えた、円筒形巻線の形にすることが肝要
である。この場合、円筒の軸は、それぞれに対応するＵ字状腕部２３及び２４の
方向と一致する。

【００１８】 二つの巻線３３，３４は、それぞれ、コイル３６，３７を有し、該コイル３６
、３７は、それぞれに対応する筒状巻線キャリア３８，３９に巻き付けられてい
る。巻線キャリア３８，３９が、それぞれ自由端２５，２６から、それぞれに対
応するＵ字状腕部２３，２４上を摺動可能となるように、巻線キャリア３８及び
３９の内部形状は、Ｕ字状腕部２３及び２４の断面に適合される。

【００１９】 巻線キャリア３８及び３９は、例えばプラスチックといった磁化不可能な素材
で構成されており、その結果、その周囲には中間空間が、巻線３６，３７とそれ
ぞれに対応するＵ字状腕部２３，２４との間に、それぞれ延在する。 巻線キャリア３８及び３９が、二つの軸方向側からも、それぞれに対応するコ
イル３６，３７の境界を定めるように、巻線キャリア３８及び３９は、それらの
二つの軸方向端で、それぞれに、環状フランジ４１及び４２を有する。 電磁石２１の巻線配列３５の二つの電気巻線３３及び３４は、直列又は並列のい
ずれかで接続されても良い。バルブ５に駆動装置６が取り付けられた状態で、巻
線３３及び３４は、外部から接触可能な二つの電気コンタクト４３及び４４と電
気的に接続され、それらを介して、巻線３３及び３４が通電されるようにしても
良い。

【００２０】 以下、電磁駆動装置６の機能を説明する。 図面で示された実施例では、詳細に図示されていないが、例えば、ばね装置を
用いて、マグネットアーマチュア１５が、電磁石２１から、そして、Ｕ字状腕部
２３及び２４のそれぞれ二つの自由端２５及び２６から、より距離が遠くなる切
換位置へと付勢される。図１では、この切換位置が示されている。

【００２１】 この切換位置から始まった場合、外部巻線電流が、電気コンタクト４３及び４
４に、そしてそこから二つの巻線３３及び３４に付与され、磁場が形成される。
そして、その磁場によって、マグネットアーマチュア１５が、コア２２の二つの
Ｕ字状腕部２３及び２４へと引き付けられる。マグネットアーマチュア１５は、
安定した最終位置を見つけるまで移動し、その位置が、ここでは更なる切換位置
として規定される。マグネットアーマチュア１５が、コア２２に対し、より接近
している状態であるこの切換位置は、直流電流が二つの巻線３３及び３４を通っ
て流れている限り維持される。

【００２２】 巻線電流が切られると、二つの巻線３３及び３４によって形成された磁場が消
失し、マグネットアーマチュア１５は、付勢手段によって、コア２２から他方の
切換位置へと引き戻される。 電磁駆動装置６は、高い切換頻度が達成されるように、上述の切換操作を極め
て迅速に行うことのできるように構成されている。

【００２３】 上述の実施例の変形例として、マグネットアーマチュア１５の切換動作が、両
方向に生じると共に、電磁石２１によって行われることができるように、マグネ
ットアーマチュア１５を、永久磁石の形にすることも可能である。この目的のた
め、ある場合には、電磁石２１とマグネットアーマチュア１５とが引き合い、又
ある場合には、電流が逆方向に流れ、電磁石２１とマグネットアーマチュア１５
との間に反発作用が生じるように、巻線電流の電流の方向が適切に選択される。
この方法によって、マグネットアーマチュア１５と、それに接続されたバルブス
プール９とが、二つの切換位置を移動することが可能となる。通電されていない
時、マグネットアーマチュア１５は、常に引き寄せられた場所に留まる。双安定
設計も又可能である。

【００２４】 又、電磁駆動装置６は、バルブ５を駆動することに加えて、他の目的にも使用
することができるということも指摘しておかなければならない。例えば、外部駆
動部を、マグネットアーマチュア１５の二つの位置間で往復運動させるために用
いることができる。

【００２５】 上述の、図面で示された実施例の変形例として、コア２２は、単一のＵ字状配
列（Ｕ字状コア）の代わりに、複数の隣接して配置されたＵ字状配列を有するよ
うにしても良い。第２の隣接して配置されたＵ字状配列の場合、中央腕部が両方
のＵ字状配列に共通の腕部を構成する形で、一つのＥ字状コアが形成される。三
つ以上の腕部が存在する場合、各腕部毎に巻線が設けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電磁駆動装置を有するバルブの部分断面側面図を示している。

【図２】 積層Ｕ字状コアとして形成された本発明の一実施例を正面から見た
図であり、二つのＵ字状腕部の端面が示されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイクル マーチン ドイツ連邦共和国 73084 ザラヒ メリ ケシュトラーセ 20 (72)発明者 ケルヒャー ベルント ドイツ連邦共和国 72654 ネッカーテン ツリンゲン シュペングラーシュトラーセ 12 (72)発明者 ゲルハルツ ユルゲン ドイツ連邦共和国 73734 エスリンゲン イム ケーラー ５ Ｆターム(参考） 3H106 DA08 DA25 DA26 DB02 DB13 DB26 DB32 DC02 DC18 DD03 EE04 EE34 GA13 5E048 AB01 AC01 AD07 CA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特に、バルブ（５）に用いるための電磁駆動装置であって、複
   数の腕部(２３及び２４)を備えた磁化可能なコア（２２）と、前記コア（２２）
   の少なくとも一つの腕部（２３及び２４）を取り巻く通電可能な巻線配列（３５
   ）とを有する電磁石（２１）を備え、該装置は、更に、巻線配列の電流を変化さ
   せることによって、前記コア（２２）に対して移動させることのできる、磁化可
   能なマグネットアーマチュア（１５）を備える電磁駆動装置において、前記コア
   （２２）が、少なくとも一つのＵ字形状を有すると共に、互いに支え合い、平行
   な腕部（２３及び２４）の方向を横切って延在する複数のシートメタル要素（３
   ０）によって本質的に形成され、前記平行腕部は、それぞれ、前記巻線配列（３
   ５）の一つの巻線（３３及び３４）によって周囲を取り巻かれていることを特徴
   とする電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記コア（２２）が、Ｕ字状コア又はＥ字状コアの形状で形成
   されていることを特徴とする、請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記巻線配列（３５）の前記巻線（３３及び３４）が、互いに
   直列又は並列に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電磁
   駆動装置。
4. 【請求項４】 前記コア（２２）を構成する前記シートメタル要素（３０）が
   、Ｕ字状又はＥ字状の形状を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれ
   かに記載の電磁駆動装置。
5. 【請求項５】 前記コア（２２）及び／又はマグネットアーマチュア（１５）
   の断面が、多角形、特に、長方形の輪郭を有することを特徴とする、請求項１乃
   至４のいずれかに記載の電磁駆動装置。
6. 【請求項６】 前記コア（２２）及び／またはマグネットアーマチュア（１５
   ）の断面が、長円形又は円形の輪郭を有することを特徴とする、請求項１乃至４
   のいずれかに記載の電磁駆動装置。
7. 【請求項７】 前記コア（２２）及び／又はマグネットアーマチュア（１５）
   が、低残磁性の磁性体からなることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに
   記載の電磁駆動装置。
8. 【請求項８】 前記低残磁性の磁性体が、フェリ磁性体又は強磁性体であるこ
   とを特徴とする、請求項７に記載の電磁駆動装置。
9. 【請求項９】 前記巻線（３３及び３４）が、それぞれ、非磁性コイルキャリ
   ア（３８及び３９）を備え、その上にコイル（３６及び３７）が巻き付けられる
   ことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の電磁駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記コイルキャリア（３８及び３９）が、プラスチック材料
    からなることを特徴とする、請求項９に記載の電磁駆動装置。
11. 【請求項１１】 前記マグネットアーマチュア（１５）が、永久磁石の形状で
    なっているか、又はそのような磁石を含むことを特徴とする、先行する請求項の
    いずれかに記載の電磁駆動装置。