JP2009267078A - Armature of electromagnetic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁石に吸引されることによって被駆動体を駆動する電磁アクチュエータのアーマチュアに関する。 The present invention relates to an armature of an electromagnetic actuator that drives a driven body by being attracted by an electromagnet.
従来のこの種の電磁アクチュエータのアーマチュアとして、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この電磁アクチュエータは、上下方向に間隔を存して配置された2つの電磁石と、これらの電磁石の間に配置されたアーマチュアを備えており、このアーマチュアは内燃機関のガス交換弁に一体に連結されている。電磁石が作動すると、アーマチュアが電磁石に吸引され、上下方向に往復動することによって、ガス交換弁が駆動される。アーマチュアは、薄板積層体と、この薄板積層体の上面および下面に設けられた覆い板などで構成されている。薄板積層体は、軟磁性体で構成された複数の矩形状の薄板を、上下方向と直交する方向に積層することによって形成されている。また、これらの薄板には孔が形成されており、薄板が積層された状態で連続する孔に通されたボルトなどによって、薄板が互いに固定されている。また、覆い板は、薄板積層体に溶接によって固定されている。
As a conventional armature of this type of electromagnetic actuator, for example, one disclosed in
以上のように、この従来のアーマチュアでは、矩形状の薄板に孔が形成されているので、その付近では、孔の分だけ薄板積層体の実質的な厚さが減少し、十分な磁路面積を確保しにくくなる。その場合には、孔の付近で磁気抵抗が大きくなることによって、磁気回路における磁力が弱くなり、アーマチュアの吸引力が低下する。このような不具合は、薄板の上下方向の長さを大きくし、薄板積層体を全体的に厚くすることによって回避することが可能である。しかし、その場合には、薄板の重量が増加し、アーマチュア全体の重量も増加するので、その応答性が低下する。また、従来のアーマチュアでは、薄板積層体に覆い板が固定されているので、両者の境界付近に磁気抵抗が生じることによって、アーマチュアの吸引力がやはり低下する。さらに、覆い板が薄板積層体に溶接されるので、その際の熱による影響で薄板の磁気特性が変化することがあり、それにより、アーマチュアの所要の動作特性が得られなくなる。 As described above, in this conventional armature, since a hole is formed in a rectangular thin plate, in the vicinity thereof, the substantial thickness of the thin plate laminate is reduced by the amount of the hole, and a sufficient magnetic path area is obtained. It becomes difficult to secure. In that case, the magnetic resistance increases in the vicinity of the hole, so that the magnetic force in the magnetic circuit becomes weak and the attractive force of the armature decreases. Such a problem can be avoided by increasing the length of the thin plate in the vertical direction and increasing the thickness of the thin laminate. However, in that case, the weight of the thin plate increases and the weight of the entire armature also increases, so the responsiveness decreases. Moreover, in the conventional armature, since the cover plate is fixed to the thin laminate, a magnetic resistance is generated in the vicinity of the boundary between the two, so that the attractive force of the armature also decreases. Furthermore, since the cover plate is welded to the thin plate laminate, the magnetic properties of the thin plate may change due to the influence of heat at that time, so that the required operating characteristics of the armature cannot be obtained.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、軽量化を図りながら、磁束の通過面積を十分に確保でき、それにより、磁気抵抗を減少させ、所要の動作特性を得ることができる電磁アクチュエータのアーマチュアを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and can sufficiently secure the passage area of magnetic flux while reducing the weight, thereby reducing the magnetic resistance and obtaining the required operating characteristics. An object of the present invention is to provide an armature of an electromagnetic actuator that can be used.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、電磁石11,42,62に所定方向に対向し、作動した電磁石11,42,62に吸引されることにより被駆動体(実施形態における(以下、本項において同じ)機関弁8)を駆動する電磁アクチュエータ1,41,61のアーマチュア12,43,63であって、軟磁性体で構成され且つ所定の位置に孔15e,46eを有する複数の板(磁性板15a,46a,64a)を、所定方向と直交する方向に積層することによって形成され、孔15e,46eが連続することによって形成されたロッド挿入孔15f,46f,64eを有する積層体15,46,64と、非磁性体で構成され、ロッド挿入孔15f,46f,64eに挿入されるとともに、複数の板を互いに固定する固定ロッド16と、を備え、積層体15,46,64のロッド挿入孔15f,46f,64eの付近以外の部位に肉盗み(凹部15d,46d、面取り部15g,46g、中空部64b)が形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この電磁アクチュエータによれば、電磁石が作動すると、アーマチュアが電磁石に吸引されることによって、被駆動体が駆動される。アーマチュアの積層体は、軟磁性体で構成された複数の板を電磁石に対向する所定方向と直交する方向に積層することによって形成されている。具体的には、これらの複数の板の各々には、所定の位置に孔が形成されており、これらの板が積層された状態で、これらの孔が連続することによって、積層体に1つのロッド挿入孔が形成される。また、このロッド挿入孔には、非磁性体で構成された固定ロッドが挿入されており、固定ロッドによって複数の板が互いに固定され、積層体が形成されている。このように、積層体を軟磁性体から成る複数の板で構成することによって、アーマチュアと電磁石で形成された磁気回路に発生する渦電流損を小さくすることができる。 According to this electromagnetic actuator, when the electromagnet is activated, the armature is attracted to the electromagnet, thereby driving the driven body. The armature laminate is formed by laminating a plurality of plates made of soft magnetic material in a direction orthogonal to a predetermined direction facing the electromagnet. Specifically, holes are formed at predetermined positions in each of the plurality of plates, and when these plates are laminated, one hole is formed in the laminate. A rod insertion hole is formed. Further, a fixed rod made of a non-magnetic material is inserted into the rod insertion hole, and a plurality of plates are fixed to each other by the fixed rod to form a laminated body. In this way, by configuring the laminated body with a plurality of plates made of a soft magnetic material, eddy current loss generated in a magnetic circuit formed of an armature and an electromagnet can be reduced.
また、積層体のロッド挿入孔の付近以外の部位に肉盗みが形成されているので、この肉盗みによって複数の板、ひいてはアーマチュア全体の軽量化を図ることができる。また、積層体のロッド挿入孔の付近では、肉盗みが形成されていないので、その分、積層体の実質的な厚さを大きくし、磁束の通過面積、すなわち磁路面積を十分に確保できる結果、磁気抵抗を減少させることができる。これにより、アーマチュアの所要の動作特性を得ることができる。 Further, since the meat stealing is formed at a portion other than the vicinity of the rod insertion hole of the laminated body, the meat stealing can reduce the weight of the plurality of plates, and thus the entire armature. In addition, since the stealing is not formed in the vicinity of the rod insertion hole of the laminated body, the substantial thickness of the laminated body can be increased correspondingly, and the passage area of magnetic flux, that is, the magnetic path area can be sufficiently secured. As a result, the magnetic resistance can be reduced. Thereby, the required operating characteristics of the armature can be obtained.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の電磁アクチュエータ1,41のアーマチュア12,43において、肉盗みは、固定ロッド16の断面の中心を通り、所定方向に延びる中心線が通らない部位に形成されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the
この構成によれば、アーマチュアが電磁石に対向する所定方向において、少なくとも固定ロッドの中心線上に肉盗みが存在しないので、ロッド挿入孔付近における磁路面積を十分に確保できる結果、電磁石へのアーマチュアの吸引力を十分に確保することができる。 According to this configuration, since there is no meat theft on at least the center line of the fixed rod in a predetermined direction in which the armature faces the electromagnet, a sufficient magnetic path area in the vicinity of the rod insertion hole can be secured, and as a result, the armature to the electromagnet Sufficient suction force can be secured.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の電磁アクチュエータ1,41のアーマチュア12,43において、肉盗みは、積層体15,46の電磁石11,42に対向する面およびそれと反対側の面の少なくとも一方に形成された凹部15d,46dであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the
この構成によれば、積層体に形成された凹部によって、アーマチュアを軽量化することができるとともに、アーマチュアの外寸法を小さくすることができる。また、電磁石に対向する面とその反対側の面の両方に凹部を形成した場合には、アーマチュアをより軽量化できるとともに、アーマチュアの動きのバランスが保たれやすいことで、安定した挙動を確保することができる。 According to this configuration, the armature can be reduced in weight by the recess formed in the laminate, and the outer dimension of the armature can be reduced. In addition, when concave portions are formed on both the surface facing the electromagnet and the opposite surface, the armature can be made lighter and the balance of armature movement can be easily maintained, ensuring stable behavior. be able to.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の電磁アクチュエータ1,41のアーマチュア12,43において、ロッド挿入孔15f,46fは、複数のロッド挿入孔15f,46fで構成され、固定ロッド16は、複数のロッド挿入孔15f,46fにそれぞれ挿入された複数の固定ロッド16で構成されており、凹部15d,46dは、複数の固定ロッド16の間に形成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the
この構成によれば、複数のロッド挿入孔にそれぞれ挿入された複数の固定ロッドで複数の板が互いに固定されることによって、積層体が形成されており、凹部は、これらの複数の固定ロッドの間に形成されている。このように、ロッド挿入孔が形成されていない部位を利用して凹部をするので、固定ロッド間における磁路面積を確保しながら、積層体の軽量化を図ることができる。 According to this configuration, the plurality of plates are fixed to each other by the plurality of fixed rods inserted into the plurality of rod insertion holes, respectively, thereby forming a laminated body, and the recesses are formed by the plurality of fixed rods. It is formed between. As described above, since the concave portion is formed by using the portion where the rod insertion hole is not formed, it is possible to reduce the weight of the laminated body while securing the magnetic path area between the fixed rods.
請求項5に係る発明は、請求項1または2に記載の電磁アクチュエータ61のアーマチュア63において、肉盗みは、積層方向に延びる中空部64bであることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that in the
この構成によれば、中空部によってアーマチュアを軽量化することができる。また、アーマチュアの外寸法が変わらないので、既存のアーマチュアに代えて、そのまま用いることも可能である。 According to this configuration, the armature can be reduced in weight by the hollow portion. Moreover, since the outer dimension of the armature does not change, it can be used as it is instead of the existing armature.
請求項6に係る発明は、請求項5に記載の電磁アクチュエータ61のアーマチュア63において、中空部64bは、所定方向および積層方向に直交する方向に互いに間隔を存して配置された複数の中空部で構成されていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the
この構成によれば、複数の中空部は、所定方向および積層方向に直交する方向に互いに間隔を存して配置されている。このため、中空部間の壁部を磁束が通過する磁路として利用することで、磁気抵抗を低減できるとともに、この壁部によって、中空部を形成したことによる剛性の低下を抑制することで、アーマチュアの剛性を確保することができる。 According to this configuration, the plurality of hollow portions are arranged at intervals from each other in a direction perpendicular to the predetermined direction and the stacking direction. For this reason, by using the wall portion between the hollow portions as a magnetic path through which the magnetic flux passes, the magnetic resistance can be reduced, and by this wall portion, by suppressing the decrease in rigidity due to the formation of the hollow portion, The rigidity of the armature can be ensured.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による電磁アクチュエータ1を、これを適用した内燃機関3とともに概略的に示している。この内燃機関(以下「エンジン」という)3は、4つの気筒3a(1つのみ図示)を有する4気筒のガソリンエンジンであり、車両(図示せず)に搭載されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an
エンジン3のピストン3bとシリンダヘッド3cの間には、燃焼室3dが形成されている。また、シリンダヘッド3cには、吸気管4および排気管5が燃焼室3dに臨むように接続されており、それらの吸気ポート4aおよび排気ポート5aには、吸気弁6および排気弁7がそれぞれ設けられている。
A
吸気弁6は、燃焼室3dを閉鎖する上方の閉弁位置(図1に示す位置)と、燃焼室3dに突出し、燃焼室3dを開放する下方の開弁位置(図2の1点鎖線位置)との間で、移動自在に設けられている。同様に、排気弁7は、上方の閉弁位置と下方の開弁位置との間で、移動自在に設けられている。これらの吸気弁6および排気弁7は、電磁アクチュエータ1によって駆動される。なお、吸気弁6と排気弁7の構成は互いに同じであるため、以下の説明では、吸気弁6および排気弁7を総称して「機関弁8」という。
The
以下、図2および図3を参照しながら、図3の矢印B−B’のB側を「前」、B’側を「後」とし、矢印C−C’のC側を「左」、C’側を「右」として、電磁アクチュエータ1の構成を説明する。
Hereinafter, referring to FIGS. 2 and 3, the B side of the arrow BB ′ in FIG. 3 is “front”, the B ′ side is “rear”, and the C side of the arrow CC ′ is “left”. The configuration of the
電磁アクチュエータ1は、その前半部および後半部が互いに対称に構成されており、これらの前半部および後半部によって、前後の機関弁8,8(1つのみ図示)がそれぞれ駆動される。このため、図2では、電磁アクチュエータ1の前半部の矢印B−B’方向に沿う縦断面を示すとともに、理解の容易化のために断面部分のハッチングが省略されている。
The first half and the second half of the
電磁アクチュエータ1は、閉側電磁石11Cと、閉側電磁石11Cの下側に所定の間隔を存して設けられた開側電磁石11Oと、これらの電磁石11C,11Oの間に配置され、上下方向に摺動自在の前後一対のアーマチュア12,12と、これらのアーマチュア12,12を下方に常時、付勢する前後一対の上コイルばね13,13(1つのみ図示)と、アーマチュア12,12を上方に常時、付勢する前後一対の下コイルばね14,14(1つのみ図示)とを備えている。なお、以下の説明では、閉側電磁石11Cおよび開側電磁石11Oを適宜、総称して「電磁石11」という。
The
上コイルばね13は、シリンダヘッド3cに取り付けられたケーシング9の上壁と、後述するシャフト18のばね座18aとの間に設けられている。一方、下コイルばね14は、ケーシング9の下壁と、機関弁8の上部に一体に形成されたばね座8aとの間に設けられている。これらの上コイルばね13および下コイルばね14の付勢力がいずれも値0のときには、アーマチュア12は、閉側電磁石11Cと開側電磁石11Oの間の所定の中立位置(図2参照)に位置する。
The
アーマチュア12は、複数の磁性板15aおよびホルダ17から形成された積層体15と、これらの磁性板15aおよびホルダ17を互いに固定するための固定ロッド16などで構成されている。各磁性板15aは、軟磁性体(例えば鋼)で構成されており、前後方向に延びる矩形の基部15bと、基部15bと一体に形成された前後の取付部15c,15cで構成されており、全体として、基部15bを中心として前後および上下対称に形成されている。基部15bの上面および下面には、凹部15d,15dが形成されている。また、取付部15cの縁部には面取りが施されており、それにより、取付部15cはほぼ正八角形の形状を有するとともに、取付部15cの中央には円形の孔15eが形成されている。さらに、磁性板15aの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されており、それにより、隣り合う各2つの磁性板15a,15aの間が絶縁されている。
The
ホルダ17は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成されており、図3に示すように、磁性板15aと同じ大きさおよび形状を有するとともに、磁性板15aよりも大きな所定の厚さを有している。また、ホルダ17には、磁性板15aの孔15eに対応する位置に、孔15eと同じ径の円形の孔(図示せず)が形成されている。
The
上記積層体15は、このホルダ17の左右両側に、所定数の磁性板15aをそれぞれ積層することによって形成されている。具体的には、ホルダ17を間にして所定数の磁性板15aが左右方向に積層された状態で、これらの磁性板15aの孔15eとホルダ17の孔が連続し、1つのロッド挿入孔15fが形成される。そして、これらのロッド挿入孔15fに、固定ロッド16を挿入し、その両端部を磁性板15aの左右の端面にかしめることにより、ホルダ17および磁性板15aが相互に堅固に固定されることによって、積層体15が形成される。以上により、積層体15の上面および下面には、肉盗みとしての凹部15dが左右方向に連続して形成されている。この肉盗みは、基部15bの凹部15dと、取付部15cと凹部15dの境界部に形成された面取り部15gから成る。なお、固定ロッド16は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成された中空状のものである。
The laminate 15 is formed by laminating a predetermined number of
さらに、ホルダ17の中央部には、その上下両側に延びるシャフト18が一体に設けられている。
Further, a
シャフト18は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成された丸棒であり、閉・開側電磁石11C,11Oの後述する中コアホルダ25の孔25d,25dを通って上下方向に延びている。また、シャフト18の上端部には、ばね座18aが一体に形成されており、このばね座18aに上コイルばね13が当接している。また、シャフト18は、下端において機関弁8の上端に当接し、機関弁8のばね座8aに下コイルばね14が当接している(図2参照)。
The
閉・開側電磁石11C,11Oは、互いに同じ構成を有するとともに、後述するジョイント20を間にして上下対称に形成されている。このため、以下では、開側電磁石11Oを例にとって説明を行うものとする。
The closing /
開側電磁石11Oは、コア21と、コア21の前後のコイル溝21a,21aに収容された前後一対のコイル22,22を備えている(図3参照)。コア21は、左中右3つのコアホルダ24,25,24、左右の積層体23,23および4本のロッド(いずれも図示せず)を一体に組み立てたものである。
The open-
左右のコアホルダ24,24は、シャフト18と同様の非磁性体で構成されるとともに、互いに同じ構成を有し、左右対称に形成されている。ここでは、左コアホルダ24を例にとって説明する。左コアホルダ24は、前後方向に延びる基部24aと、この基部24aの前後の端部および中央部から上方に延び、互いに同じ所定の高さを有する3つの押さえ部24b,24b,24bとから、E字状に一体に形成されている。
The left and
これら3つの押さえ部24bの右側面(内側面)は基部24aとともに互いに面一になっている。一方、左側面(外側面)については、基部24aに対し、中央の押さえ部24bは外方に突出し、前後の押さえ部24b,24bは面一になっている。また、前後の押さえ部24b,24bの上面には、穴24d,24dが形成されており、中央の押さえ部24bには、上下方向に貫通する孔24fが形成されている。
The right side surfaces (inner side surfaces) of these three
また、中コアホルダ25も、上記左右のコアホルダ24と同じ材質で構成されている。中コアホルダ25は、互いに同じ構成を有する2つのホルダ部材25X,25Xを前後方向に接合したものであり、前後方向の全体の長さがコアホルダ24と同じである。各ホルダ部材25Xは、前後方向に延びる基部25aと、この基部25aの前後の端部および中央部から上方に延びる3つの押さえ部25b,25b,25bとから、E字状に一体に形成されている。中央の押さえ部25bは、上下方向に貫通する孔25dを有するとともに、前後の押さえ部25b,25bよりも一段、低くなっている。
The
以上の構成のホルダ部材25X,25Xの押さえ部25b,25b同士を接合することによって、中コアホルダ25が構成されている。そして、中コアホルダ25の中央部で接合している2つの押さえ部25b,25bは、全体として前記コアホルダ24の中央の押さえ部24bに対応するように配置されている。また、中コアホルダ25の前後の押さえ部25b,25bは、コアホルダ24の前後の押さえ部24b,24bに、それぞれ対応するように配置されている。
The
前記積層体23はそれぞれ、互いに同じ構成を有する2つの積層体23X,23Xを前後方向に接合したものである。各積層体23Xは、左右方向に積層された所定数のコア板23aで構成されている。各コア板23aは、無方向性ケイ素鋼板をプレス加工することによって、基部23bと、その前後の端部および中央部から上方に延びる延出部23cとから上記ホルダ部材25Xとほぼ同じE字状に形成されている。コア板23aの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されており、それにより、隣り合う各2つのコア板23a,23aの間が絶縁されている。
Each of the
また、左右のコアホルダ24,24、中コアホルダ25および積層体23のそれぞれの基部24a,25a,23bには、前後方向の4つの位置に、左右方向に貫通する貫通孔(いずれも図示せず)が形成されている。これらの貫通孔は、左中右ホルダ24,25,24および積層体23が積層された状態で互いに連続し、それにより、1つのロッド挿入孔が形成される。そして、これらのロッド挿入孔に、前述したロッドを挿入し、その両端部を基部24aの外側端面にかしめることにより、左中右コアホルダ24,25,24と積層体23が相互に堅固に固定されることで、コア21が形成される。
In addition, in the left and
また、コアホルダ24の押さえ部24b、中コアホルダ25の押さえ部25bおよびコア板23aの延出部23cの間に、左右方向に連続する前述した前後2つのコイル溝21a,21aが画成され、これらのコイル溝21a,21aにコイル22,22がそれぞれ収容されている。コイル22は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの駆動信号により、電磁石11が励磁状態または非励磁状態に制御される。
Further, the two front and
開側電磁石11Oは、以上のように構成されており、閉側電磁石11Cもこれと同様に構成されている。また、開側電磁石11Oの上端部は、アーマチュア12の積層体15の下半部と相補的な形状を有し、閉側電磁石11Cの下端部は、積層体15の上半部と相補的な形状を有している(図2参照)。さらに、図3に示すように、閉・開側電磁石11C,11Oは、左右2つのジョイント20,20によって連結されている。これらのジョイント20,20は、左右対称に形成されている。各ジョイント20は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成され、コアホルダ24と同じ前後方向の長さを有し、これとほぼ同じ形状を有している。具体的には、ジョイント20は、前後方向に延びる基部20aと、その中央部から外方に突出する凸部20bとから一体に構成されている。凸部20bには、コアホルダ24の孔24fに対応する孔20cが上下方向に貫通して形成されている。
The
また、基部20aの前後の端部には、コアホルダ24の穴24dに対応する孔20dが上下方向に貫通して形成されている。各孔20dには、非磁性体で構成されたピン27が嵌合し、固定され、上下両側に突出している。ピン27の上側および下側の突出部はそれぞれ、閉側電磁石11Cおよび開側電磁石11Oの孔24d,24dに嵌合することによって、上下のコア21,21は相互に位置決めされている。
A
また、この状態で、各コアホルダ24の孔24fとジョイント20の孔20cに通したボルト(図示せず)をシリンダヘッド3cにねじ込むことによって、閉・開側電磁石11C,11Oがシリンダヘッド3cに固定されている。
In this state, the bolts (not shown) passed through the
以上のように構成された電磁アクチュエータ1の動作について、図2を参照しながら説明する。まず、閉・開側電磁石11C,11Oが非励磁状態にあるときには、アーマチュア12は、上下のコイルばね13,14によって、閉・開側電磁石11C,11Oの間の中立位置に保持され、それに伴い、機関弁8も全開位置と全閉位置の途中の中立位置に位置している(図2の実線位置)。
The operation of the
この状態から、ECU2からの駆動信号により閉側電磁石11Cが励磁されると、アーマチュア12は、上下のコイルばね13,14の付勢力に抗して閉側電磁石11Cに引き付けられ、吸着することによって、機関弁8が閉弁される(図1参照)。
From this state, when the
この状態から閉側電磁石11Cが非励磁状態になると、上下のコイルばね13,14の付勢力によって、機関弁8が下方に移動する。そして、アーマチュア12が中立位置付近まで移動したときに、開側電磁石11Oが励磁されると、アーマチュア12は、上下のコイルばね13,14の付勢力に抗して開側電磁石11Oに引き付けられ、吸着することによって、機関弁8が開弁される(図2の1点鎖線位置)。
When the
そして、開側電磁石11Oが非励磁状態になると、機関弁8が上方に移動し、アーマチュア12が中立位置付近まで移動したときに、閉側電磁石11Cを励磁する。これにより、機関弁8の次の閉弁動作が行われる。以上の動作が繰り返し実行されることによって、アーマチュア12は閉・開側電磁石11C,11Oの間を上下方向に往復動し、機関弁8を開閉する。
When the open-
以上のように、本実施形態によれば、アーマチュア12の積層体15の前後の取付部15c,15cにロッド挿入孔15fが形成されるとともに、取付部15c,15cの間の基部15bに凹部15dが形成されているので、この凹部15dによって複数の磁性板15a、ひいてはアーマチュア12全体の軽量化を図ることができる。また、取付部15cには凹部15dが形成されていないので、その分、取付部15cにおいて、積層体15の実質的な厚さを大きくし、磁束の通過面積、すなわち磁路面積を十分に確保できる結果、磁気抵抗を減少させることができる。これにより、アーマチュア12の所要の動作特性を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、凹部15dによって、アーマチュア12の外寸法を小さくすることができるとともに、凹部15d,15dが、積層体15の上面および下面に上下対称に形成されているので、アーマチュア12の動きのバランスが保たれやすいことで、安定した挙動を確保することができる。さらに、取付部15cに面取りが施されているとともに、固定ロッド16が中空状であるので、それらの分、アーマチュア12をさらに軽量化することができる。
In addition, the outer dimension of the
さらに、アーマチュア12の積層体15および電磁石11の積層体23を軟磁性体から成る複数の磁性板15aおよびコア板21aで構成し、それぞれの磁性板15aおよびコア板21aを絶縁体で被覆するので、アーマチュア12と電磁石11で形成された磁気回路に発生する渦電流損を小さくすることができる。
Further, the
図4および図5は、本発明の第2実施形態による電磁アクチュエータ41を示している。第1実施形態では、アーマチュア12が上下方向に往復動するのに対し、この第2実施形態ではアーマチュア43が揺動する点が大きく異なる。なお、以下では、図5の矢印E−E’のE側を「前」、E’側を「後」とし、矢印F−F’のF側を「左」、F’側を「右」として説明を行うものとする。また、第1実施形態と同様の構成については、同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
4 and 5 show an
図4に示すように、電磁アクチュエータ41は、閉側電磁石42Cおよび開側電磁石42Oと、これらの電磁石42C,42Oの間に配置された左右一対のアーマチュア43,43(1つのみ図示)と、これらのアーマチュア43,43を機関弁8,8(1つのみ図示)の開弁方向に常時、付勢する左右一対の上コイルばね13,13(1つのみ図示)と、これらのアーマチュア43,43を機関弁8,8の閉弁方向に常時、付勢する左右一対の下コイルばね14,14(1つのみ図示)などを備えている。なお、以下の説明では、閉側電磁石42Cおよび開側電磁石42Oを適宜、総称して「電磁石42」という。
As shown in FIG. 4, the
上コイルばね13は、ケーシング9の上壁と、ロッド44の下部に一体に形成されたばね座44aとの間に設けられている。一方、下コイルばね14は、ケーシング9の下壁と、機関弁8のばね座8aとの間に設けられている。これらの上下のコイルばね13,14の付勢力がいずれも値0のときには、アーマチュア43は、閉側電磁石42Cと開側電磁石43Oの間の所定の中立位置(図4参照)に位置し、後述するローラ48を介して機関弁8の上端に当接している。
The
アーマチュア43は、所定数の磁性板46aで形成された積層体46と、左右一対のホルダ47,47と、複数の磁性板46aおよびホルダ47を互いに固定するための固定ロッド16などで構成されている。各磁性板46aは、例えば鋼などの軟磁性体で構成されており、前後方向に延びる矩形の基部46bと、基部46bと一体に形成された前後の取付部46c,46cで構成されており、全体として、基部46bを中心として上下対称に形成されている。基部46bの上面および下面には、凹部46d,46dが形成されている。また、各取付部46cの中央には円形の孔46eが形成されている。前側の取付部46cの縁部には面取りが施されており、それにより、前取付部46cはほぼ正八角形の形状を有する。これに対して、後側の取付部46cの前部には、前取付部46cと同様の面取りが施されるとともに、後部にはRが付けられている。また、磁性板46aの全面には、例えばエポキシ樹脂の絶縁被膜が形成されている。
The
各ホルダ47は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成されており、磁性板46aと同じ大きさおよび形状を有している。ホルダ47には、磁性板46aの孔46eに対応する位置に、孔46eと同じ径の円形の孔(図示せず)が形成されている。
Each
以上の構成により、ホルダ47,47の間に所定数の磁性板46aが積層された状態で、所定数の磁性板46aとホルダ47の前側の孔46eが連続し、1つのロッド挿入孔46fが形成される。そして、このロッド挿入孔46fに、固定ロッド16を挿入し、その両端部をホルダ47の端面にかしめることによって、ホルダ47および磁性板46aが相互に堅固に固定されることで、積層体46が形成される。以上により、積層体46の上面および下面には、肉盗みとしての凹部46d,46dが左右方向に連続して形成されている。この肉盗みは、基部46bの凹部46dと、取付部46cと凹部46dの境界部に形成された面取り部46gから成る。また、磁性板46aおよびホルダ47の後側の孔46eに、シリンダヘッド3cに固定されたシャフト49が嵌合しており、それにより、積層体46は、シャフト49に回動自在に支持されている。
With the above configuration, in a state where a predetermined number of
また、各ホルダ47の前端部にアーム55の一端部が一体に連結され、アーム55,55は、中央に向かって左右方向に延びている。また、積層体46の中央付近の左右各2枚の磁性板46aには、前方に延びるローラ取付部54が一体に形成されている。そして、アーム55,55の他端部に、左右2つのローラ取付部54,54に挟持された状態で、ローラ48が水平軸線回りに回動自在に取り付けられている。
Also, one end of the
電磁石42は、コア50と、このコア50のコイル溝(図示せず)に収容されたコイル51を備えている。コア50は、左右のコアホルダ52,52と積層体53を2本のロッド(図示せず)によって固定したものである。
The
コアホルダ52は、非磁性体(例えばオーステナイト系ステンレス鋼)で構成されており、前後方向に延びる基部52aと、この基部52aの前後の端部および中央部から上方に延びる3つの押さえ部52b,52b,52bとから、E字状に一体に形成されている。基部52aには、左右方向に貫通する2つの孔(図示せず)が形成されている。
The
積層体53は、コアホルダ52とほぼ同じ形状を有し、第1実施形態の積層体23と同様、無方向性ケイ素鋼板で構成された所定数のコア板53aを左右方向に積層したものである。また、各コア板53aの全面には、エポキシ樹脂などの絶縁被膜が形成されている。さらに、コア板53aには、コアホルダ52の孔に対応する孔(図示せず)が形成されている。これらのコアホルダ52およびコア板53aの孔にロッド(図示せず)を挿入し、かしめることにより、コアホルダ52,52と積層体53が相互に堅固に固定されることで、コア50が形成される。また、コイル51は、ECU2に電気的に接続されており、ECU2からの駆動信号により、電磁石42が励磁状態または非励磁状態に制御される。
The
電磁石42は、以上のように構成されており、ボルト(図示せず)をシリンダヘッド3cにねじ込むことによって、これに取り付けられている。これにより、図4に示すように、閉・開側電磁石42C,42Oは互いに斜めに設置されており、両者42C,42Oの間隔が後側では狭く、前側では広くなっており、閉・開側電磁石42C,42Oの後部の間にアーマチュア43の後取付部46cが収容されている。また、開側電磁石42Oの上端部は、アーマチュア43の積層体46の下半部と相補的な形状を有し、閉側電磁石42Cの下端部は積層体46の上半部と相補的な形状を有している(図4参照)。前述したように、電磁石42の後部にもRが付けられているので、閉・開側電磁石42C,42Oの間でアーマチュア43が滑らかに回動することができる。
The
以上の構成により、電磁石42が非励磁状態にあるときには、アーマチュア43は、上下のコイルばね13,14によって中立位置に保持される(図4の実線位置)。この状態から、閉側電磁石42Cが励磁されると、アーマチュア43は、閉側電磁石42Cに吸引されることによって、シャフト49を中心として図4の反時計方向に回動することによって、機関弁8が閉弁される。この状態から閉側電磁石42Cが非励磁状態になると、上下のコイルばね13,14の付勢力によって、アーマチュア43は、同図の時計方向に回動し、中立位置側に移動する。そして、アーマチュア43が中立位置付近まで移動したときに、開側電磁石42Oが励磁されると、アーマチュア43は、同図の時計方向に回動し、ローラ48を介して機関弁8を押圧することによって、機関弁8が開弁される(図4の1点鎖線位置)。
With the above configuration, when the
以上のように、本実施形態においても、アーマチュア43の積層体46のロッド挿入孔46fが形成された取付部46c,46cを除く基部46bの部分に凹部46dが形成されているので、第1実施形態と同様、軽量化を図りながら、磁束の通過面積を十分に確保でき、それにより、磁気抵抗を減少させ、アーマチュア43の所要の動作特性を得ることができる。
As described above, also in this embodiment, the
図6は、第1実施形態の変形例による電磁アクチュエータ61を示している。電磁アクチュエータ61は、閉側電磁石62C、開側電磁石62O、および両者62C,62Oの間に配置されたアーマチュア63,63(1つのみ図示)などを備えている。アーマチュア63は、複数の磁性板64a(1つのみ図示)を有している。各磁性板64aの前後の端部には、磁性板64aを固定するためのロッド挿入孔64e,64eが形成されるとともに、これらのロッド挿入孔64e,64eの内側に、左右方向に貫通する矩形状の2つの中空部64b,64bが形成されている。これらの中空部64b,64bは、前後方向に所定の間隔を存して配置されており、中空部64b,64b間に壁部64cが形成されている。また、アーマチュア63の高さは一定で、上面および下面が平面になっているとともに、それに応じて閉・開側電磁石62C,62Oの上面および下面も平面になっている。他の機構は第1実施形態と同様である。
FIG. 6 shows an
以上のように、この変形例によれば、中空部64bによってアーマチュア63を軽量化することができる。また、アーマチュア63の外寸法が変わらないので、既存のアーマチュアに代えてそのまま用いることも可能である。さらに、中空部64b,64b間の壁部64cを磁束が通過する磁路として利用することで、磁気抵抗を低減できるとともに、この壁部64cによって、中空部64bを形成したことによる剛性の低下を抑制することで、アーマチュア63の剛性を確保することができる。
As described above, according to this modification, the
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、凹部15dをアーマチュア12の上面および下面の両方に形成し、アーマチュア12を上下対称に構成しているが、これに限らず、アーマチュア12の上面および下面の一方に形成してもよく、例えば図7に示すように、上面にのみ凹部15dを形成してもよい。図8および図9に示すように、アーマチュア12,43を上下非対称に構成してもよい。その場合、電磁石11,42の吸引面は、アーマチュア12,43の上半部および下半部と相補的に形成される。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the
また、実施形態において示した凹部15d,46dの大きさや形状は、あくまで一例であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更可能である。例えば図10および図11に示すように、取付部15c,46cの面取りが施されていない部分の上面および下面の前後方向の幅Wを、固定ロッド16の径D以上になるように、より大きく設定してもよい。また、固定ロッド16は取付部15c,46cの中心に配置されているが、この中心からずらして配置してもよい。その場合、固定ロッド16は、その断面の中心を通り、上下方向に延びる中心線が肉盗みを通らないように配置すること、換言すれば、この中心線が取付部15c,46cの幅Wの範囲内に位置するように配置することが好ましい。さらに、この場合、固定ロッド16は、中心線だけでなく、断面全体が上下方向において肉盗みに重ならないように配置することがより好ましい。以上により、ロッド挿入孔15f,46f付近における磁路面積を十分に確保できる結果、電磁石11,42へのアーマチュア12,43の吸引力を十分に確保することができる。
Moreover, the size and shape of the
また、実施形態において示した軟磁性体や非磁性体を構成する材料はあくまで一例であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更可能である。さらに、実施形態では、固定ロッド16の両端部を磁性板にかしめることによって、複数の磁性板を互いに固定しているが、固定方法はこれに限らず、例えばボルトおよびナットを用いてもよい。
Moreover, the material which comprises the soft magnetic body shown in embodiment and a nonmagnetic body is an example to the last, and can be suitably changed within the range of the meaning of this invention. Further, in the embodiment, the plurality of magnetic plates are fixed to each other by caulking both ends of the fixing
さらに、実施形態では、閉側および開側の2つの電磁石を用いてアーマチュアを駆動しているが、電磁石の数はこれに限らず、例えば1つでもよい。また、実施形態は、被駆動体が機関弁の例であるが、これに限らず、本発明は、電磁石によって駆動される他の任意の被駆動体、例えばエンジンのEGR管を開閉する弁や燃料噴射弁などにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜、変更することができる。 Furthermore, in the embodiment, the armature is driven using two electromagnets on the closed side and the open side, but the number of electromagnets is not limited to this, and may be one, for example. In addition, the embodiment is an example in which the driven body is an engine valve. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a fuel injection valve. In addition, details can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention.
1 電磁アクチュエータ
8 機関弁(被駆動体)
11 電磁石
12 アーマチュア
15 積層体
15a 磁性板(板)
15d 凹部(肉盗み)
15e 孔
15f ロッド挿入孔
15g 面取り部(肉盗み)
16 固定ロッド
41 電磁アクチュエータ
42 電磁石
43 アーマチュア
46 積層体
46a 磁性板(板)
46d 凹部(肉盗み)
46e 孔
46f ロッド挿入孔
46g 面取り部(肉盗み)
61 電磁アクチュエータ
62 電磁石
63 アーマチュア
64 積層体
64a 磁性板(板)
64b 中空部(肉盗み)
64e ロッド挿入孔
W 幅
D 径
1
11
15d Recess (Meat stealing)
16 Fixed
46d Concavity (Meat stealing)
46e Hole 46f
61
64b Hollow part (Meat stealing)
64e Rod insertion hole W width D diameter
Claims (6)
軟磁性体で構成され且つ所定の位置に孔を有する複数の板を、前記所定方向と直交する方向に積層することによって形成され、前記孔が連続することによって形成されたロッド挿入孔を有する積層体と、
非磁性体で構成され、前記ロッド挿入孔に挿入されるとともに、前記複数の板を互いに固定する固定ロッドと、を備え、
前記積層体の前記ロッド挿入孔の付近以外の部位に肉盗みが形成されていることを特徴とする電磁アクチュエータのアーマチュア。 An armature of an electromagnetic actuator that drives a driven body by being attracted to the electromagnet that is opposed to the electromagnet in a predetermined direction,
A laminate having rod insertion holes formed by laminating a plurality of plates made of a soft magnetic material and having holes at predetermined positions in a direction orthogonal to the predetermined direction. Body,
A non-magnetic material, and inserted into the rod insertion hole, and includes a fixing rod for fixing the plurality of plates to each other,
An armature for an electromagnetic actuator, characterized in that a stealer is formed in a portion other than the vicinity of the rod insertion hole of the laminate.
前記固定ロッドは、前記複数のロッド挿入孔にそれぞれ挿入された複数の固定ロッドで構成されており、
前記凹部は、前記複数の固定ロッドの間に形成されていることを特徴とする、請求項3に記載の電磁アクチュエータのアーマチュア。 The rod insertion hole is composed of a plurality of rod insertion holes,
The fixed rod is composed of a plurality of fixed rods inserted into the plurality of rod insertion holes,
The armature of the electromagnetic actuator according to claim 3, wherein the recess is formed between the plurality of fixed rods.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008114852A JP2009267078A (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Armature of electromagnetic actuator |
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Publications (1)
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JP (1) | JP2009267078A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103358502A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-23 | 住友重机械工业株式会社 | Injection moulding machine |
JP2017510263A (en) * | 2014-03-05 | 2017-04-13 | ミルテニー バイオテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMiltenyi Biotec GmbH | Cell sorting system using electromagnetic solenoid |
-
2008
- 2008-04-25 JP JP2008114852A patent/JP2009267078A/en not_active Withdrawn
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JP2017510263A (en) * | 2014-03-05 | 2017-04-13 | ミルテニー バイオテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMiltenyi Biotec GmbH | Cell sorting system using electromagnetic solenoid |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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