【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車をはじめとして、各種産業に用いられる高速駆動電磁アクチュエータ用のハイブリッド式軟磁性コアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁アクチュエータの技術としては、例えば特開平１０−１４４５２２号公報に開示されているように、二つのＥ型コアを対向に設置し、その間に可動子となるＩ片を配置することが一般的である。この構造から明らかなように、可動子は、電磁力によってＥ型固定子に吸引され、衝突した瞬間に大きな騒音を生じる。
かような騒音を回避するために、上掲公報においても、電磁石コイルの電流波形を制御することが提案されているが、このような制御を行ったとしても、可動子と固定子の衝突が完全に回避されるわけではないので、依然として、騒音の低減という課題が残存していた。
【０００３】
また、上記したような制御の高度化は、電気制御の高周波化につながるため、高速制御と共に、低損失を達成できるコアが必要となる。
さらに、一般的に鉄心として用いられているコアは、 ０．２〜０．５ ｍｍ厚の薄鋼板を積層して作られているため、実操業においては、可動子と固定子の衝突に起因した板のはがれなどによりコアの破壊に至る場合もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような電磁アクチュエータにおいて、自動車であれば車内空間の静粛性の観点から、また産業用途であれば職場環境の観点から、騒音の低減は重要な設計因子となっている。
そこで、本発明は、コア材質の観点から騒音を低減した電磁アクチュエータ用ハイブリッドコアを提案することを目的とする。
また、本発明は、付随的に、電磁力作用の制御性の向上、低損失化およびコアの高強度化にもつながる技術を提案するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、電磁アクチュエータ用コアの固定子の脚柱内部に、該コアの可動子と接する側を開口させて任意形状の空間を形成し、該空間内を、表面を絶縁した軟磁性粉で充填したことを特徴とする電磁アクチュエータ用ハイブリッドコアである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１に、代表的な電磁アクチュエータの構造を示す。図中、番号１，２はそれぞれＥ型の固定子、３はＥ型固定子１，２内に組み込まれたコイル、４は可動子であるＩ片、５はロッド、６はロッド５の先端に取り付けられたガス交換弁、７はロッド５の他端側に設置された戻しバネである。
図１に示したところにおいて、可動子であるＩ片４とロッド５とは一体化されているので、Ｅ型固定子１，２の吸引力によるＩ片４の移動および戻しバネ７の力によってロッド５が移動し、それに伴ってガス交換弁６が開閉する仕組みになっている。
【０００７】
図２は、本発明に従うハイブリッドコアの好適例の斜視図であり、図中、番号８がＥ型固定子２の脚柱に形成された空間であって、この空間８内には表面を絶縁した軟磁性粉が充填されている。このように、本発明のコアは、積層した電磁鋼板と充填した軟磁性粉という２種類の材料で構成されている、いわゆるハイブリッド式のコアである。なお、９はロッド５の貫通孔である。
【０００８】
さて、図２に示したような構造になる本発明のハイブリッドコアでは、可動子と接する側を開口させた空間８内に充填された軟磁性粉の吸音効果が高いので、可動子が固定子に衝突した際に生じる騒音を効果的に軽減することができる。
また、空間８内に充填した軟磁性粉の表面は、耐熱性樹脂等により絶縁されているので、積層鉄心のみの場合に比べると、脚柱内での渦電流の発生が一段と抑制され、その結果、制御性が向上すると共に、鉄損も有利に改善される。
さらに、充填・固化させた軟磁性粉部により、積層コア全体の強度が高まるという効果もある。
【０００９】
ここに、軟磁性粉としては、その種類が特に限定されることはないが、平均粒径が １００〜１５０ μｍ 程度の鉄粉がとりわけ有利に適合する。
また、かかる軟磁性粉の表面を絶縁する材料としては、耐熱ポリマーや有機・無機の複合絶縁被膜等がとりわけ有利に適合する。
なお、上記の空間８の形成に当たっては、電磁鋼板を積層してコアを形成したのち、機械加工によって所定形状の穴を開けててやば良い。そして、かようにして形成した空間内に予め絶縁材で被覆された軟磁性粉を充填するか、もしくは軟磁性粉を耐熱ポリマー等と共に充填してやれば良い。
【００１０】
次に、図３に、本発明に従うハイブリッドコアの別な好適例を斜視面で示す。この例は、Ｅ型コアの３本の脚柱それぞれに、一端から他端まで連続して空間８を設けた場合で、このように脚柱に設ける空間部分の体積を大きくすることによって、図２の場合よりも、さらに優れた吸音効果を挙げることができる。
しかしながら、この空間部分の体積があまりに大きくなると、占積率が低下して本来の磁気特性が劣化するおそれがあるので、脚柱における空間部分の大きさは体積比率で２５〜７５％程度とするのが好ましい。
【００１１】
また、かような空間内に充填する軟磁性粉の密度が低い（耐熱性樹脂等の比率が高い）と、やはり本来の磁気特性が劣化するおそれがあるので、充填部における軟磁性粉の密度は体積比率で８５％以上とするのが好適である。
なお、上記のような空間を形成するに当たっては、電磁鋼板を所定形状に打ち抜いたのち、積層してやれば良い。
また、軟磁性粉の充填の方法としては、圧入法、吸引法および接着法やスラリー物を注入したのち乾燥固化する手法など、いずれもが有利に適合する。
【００１２】
【発明の効果】
かくして、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（１） 部分的に充填した軟磁性粉の吸音効果により、可動子と固定子の衝突時における騒音を低減することができる。
（２） 軟磁性粉は、通常の電磁鋼板に比べて、特に高周波域での渦電流損を有利に抑制することができるので、制御性が向上するだけでなく、鉄損が低減する。
（３） 軟磁性粉は、固形化のため、樹脂などと共に充填されるので、積層コア全体の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な電磁アクチュエータの構造を示した図である。
【図２】本発明に従うハイブリッドコアの好適例の斜視図である。
【図３】本発明に従うハイブリッドコアの別な好適例の斜視図である。
【符号の説明】
１ Ｅ型の固定子
２ Ｅ型の固定子
３ コイル
４ 可動子であるＩ片
５ ロッド
６ ガス交換弁
７ 戻しバネ
８ 脚柱に形成された空間
９ ロッドの貫通孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid soft magnetic core for a high-speed driving electromagnetic actuator used in various industries including automobiles.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique of an electromagnetic actuator, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-144522, two E-shaped cores are opposed to each other, and an I piece serving as a mover is disposed therebetween. It is a target. As is apparent from this structure, the mover is attracted to the E-type stator by the electromagnetic force, and generates a large noise at the moment of collision.
In order to avoid such noise, the above publication also proposes to control the current waveform of the electromagnet coil. However, even if such control is performed, collision between the mover and the stator may occur. The problem of noise reduction still remained because it was not completely avoided.
[0003]
Further, since the sophistication of the control as described above leads to an increase in the frequency of the electric control, a core that can achieve low loss as well as high-speed control is required.
Furthermore, the core generally used as an iron core is made by laminating thin steel plates having a thickness of 0.2 to 0.5 mm. In some cases, the core was destroyed due to peeling of the board.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the electromagnetic actuator as described above, noise reduction is an important design factor from the viewpoint of quietness of the interior space of an automobile and from the viewpoint of a work environment for industrial use.
Therefore, an object of the present invention is to propose a hybrid core for an electromagnetic actuator in which noise is reduced from the viewpoint of core material.
The present invention also proposes a technique that leads to an improvement in controllability of electromagnetic force action, a reduction in loss, and an increase in strength of the core.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention forms a space of any shape by opening the side of the stator of the electromagnetic actuator core that is in contact with the mover inside the pillar of the stator, and forms a soft magnetic material having an insulated surface in the space. A hybrid core for an electromagnetic actuator characterized by being filled with powder.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described specifically.
FIG. 1 shows the structure of a typical electromagnetic actuator. In the figure, numbers 1 and 2 are E-shaped stators respectively, 3 is a coil incorporated in the E-shaped stators 1 and 2, 4 is an I piece as a mover, 5 is a rod, and 6 is a tip of the rod 5. A gas exchange valve 7 is mounted on the other end of the rod 5 and a return spring.
In the place shown in FIG. 1, since the I piece 4 and the rod 5, which are movers, are integrated, the movement of the I piece 4 by the attraction force of the E-type stators 1 and 2 and the force of the return spring 7 The rod 5 moves, and the gas exchange valve 6 opens and closes accordingly.
[0007]
FIG. 2 is a perspective view of a preferred example of the hybrid core according to the present invention. In the figure, reference numeral 8 denotes a space formed in the pillar of the E-shaped stator 2, and the surface of the space 8 is insulated. Soft magnetic powder is filled. As described above, the core of the present invention is a so-called hybrid core composed of two types of materials: laminated electromagnetic steel sheets and filled soft magnetic powder. In addition, 9 is a through hole of the rod 5.
[0008]
Now, in the hybrid core of the present invention having a structure as shown in FIG. 2, the soft magnetic powder filled in the space 8 having an open side in contact with the mover has a high sound absorbing effect. The noise generated when the vehicle collides can be effectively reduced.
In addition, since the surface of the soft magnetic powder filled in the space 8 is insulated by a heat-resistant resin or the like, the generation of eddy current in the pillars is further suppressed as compared with the case of using only the laminated iron core, and As a result, the controllability is improved and the iron loss is advantageously improved.
Further, the filled and solidified soft magnetic powder portion also has the effect of increasing the strength of the entire laminated core.
[0009]
Here, the type of the soft magnetic powder is not particularly limited, but iron powder having an average particle size of about 100 to 150 μm is particularly advantageously used.
As a material for insulating the surface of the soft magnetic powder, a heat-resistant polymer, an organic / inorganic composite insulating film, or the like is particularly suitably applied.
In forming the space 8, the core may be formed by laminating electromagnetic steel sheets, and then holes having a predetermined shape may be formed by machining. Then, the space thus formed may be filled with soft magnetic powder previously coated with an insulating material, or the soft magnetic powder may be filled with a heat-resistant polymer or the like.
[0010]
Next, FIG. 3 shows a perspective view of another preferred example of the hybrid core according to the present invention. In this example, a space 8 is provided continuously from one end to the other end in each of the three pillars of the E-shaped core. By increasing the volume of the space provided in the pillar as described above, 2, a more excellent sound absorbing effect can be obtained.
However, if the volume of this space is too large, the space factor may be reduced and the original magnetic properties may be degraded. Therefore, the size of the space in the pillar is about 25 to 75% by volume. Is preferred.
[0011]
Also, if the density of the soft magnetic powder to be filled in such a space is low (the ratio of the heat-resistant resin or the like is high), there is a possibility that the original magnetic properties may be deteriorated. Is preferably at least 85% by volume.
In order to form the space as described above, the electromagnetic steel sheets may be punched into a predetermined shape and then laminated.
As a method for filling the soft magnetic powder, any of a press-fitting method, a suction method, a bonding method, and a method of injecting a slurry and then drying and solidifying is advantageously suitable.
[0012]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) The noise at the time of collision between the mover and the stator can be reduced by the sound absorbing effect of the partially filled soft magnetic powder.
(2) Since the soft magnetic powder can advantageously suppress eddy current loss particularly in a high frequency range as compared with a normal magnetic steel sheet, not only controllability is improved but also iron loss is reduced.
(3) Since the soft magnetic powder is filled together with a resin or the like for solidification, the strength of the entire laminated core can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a typical electromagnetic actuator.
FIG. 2 is a perspective view of a preferred example of a hybrid core according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of another preferred embodiment of a hybrid core according to the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 E-type stator 2 E-type stator 3 Coil 4 I piece 5 as a mover Rod 6 Gas exchange valve 7 Return spring 8 Space formed in pillar 9 Rod through hole
