JP2012511823A - 多安定電磁式アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多安定電磁式アクチュエータに関し、より特定的には、流量を制御するのに適するアクチュエータに関する。
ばね荷重ソレノイドベースのアクチュエータは、たとえばロックや流体の流れを制御するのにしばしば用いられる。しかし、これらのアクチュエータは典型的には単安定装置であり、作動位置において装置の駆動ロッドを維持するために電流を流し続けなければならない。これは熱という形で、不所望のエネルギ散逸をもたらす。
別の局面に従い、本発明はここに記載されるアクチュエータを動作させる方法を提供する。この方法は、コイルを付勢して各コイルの反対方向をそれぞれ通る軸方向の磁束を発生させることにより、アーマチャを一方の安定位置から他方の安定位置に移動させるステップを含む。本発明の以下の実施例で説明されるように、このような態様で各コイルに電流パルスを瞬間的に与えることは、永久磁石によって一方側に作成された磁束を実質的に無効にしながら他方側の磁束密度を増大させることにより、アーマチャが位置を切換えることを引起す。
同じ参照符号は説明が繰返されていないとしても、同じまたは類似した部分に用いられている。特に、同じまたは対応する利点および特性が与えられ得る。
コイルばね18aおよび18bは、アーマチャ10の両側上に、ロッド6の周りに設けられる。ばねは、対応する極片およびコイルコアと常時接触するような態様で構成でき、アーマチャがある安定位置から離れると、直ちに一方のばねが圧縮され始める。代替的に、一方のばねの圧縮は、アーマチャがその安定位置に移動する工程の途中でのみ開始されて、アーマチャの初期工程をより速くすることができる。これは、圧縮されていない状態において、各極片と対応するコイルコアとの間の最大間隔よりも短いばねを設けることによって達成できる。
ばね18aおよび18bはアーマチャ10内に位置付けられる。各ばねの内側端部は、ロッドによって規定される溝52によってロッド6上に軸方向に位置付けられるカラー50に対して支えられる。各ばねの外側端部はそれぞれの座金54aおよび54bに対して支えられ、座金はロッド6の周りに摺動可能に位置付けられる。
Claims (21)
- 電磁式アクチュエータであって、永久磁石を含むアーマチャを備え、アーマチャは第1の安定位置と第2の安定位置との間で移動可能であり、
移動方向に沿って、アーマチャの対向する側に配置され、その軸は実質的に前記方向と揃っている2つの電気コイルと、
アーマチャおよびコイルを実質的に取囲み、そこから発生した磁束を実質的に保持し、かつその内部を外部の磁束から実質的に保護する磁束容器とを備え、
各安定位置において、永久磁石によって生成された磁束は、容器を含む磁気回路経路を回って延在して、アーマチャをその安定位置に保持し、
コイルを付勢することにより、アーマチャを一方の安定位置から他方の安定位置に移動させる、アクチュエータ。 - 各コイルは、アーマチャがそれぞれのコイルに隣接する場合に形成される磁気回路の一部をなすコアの周りに巻回される、請求項1に記載のアクチュエータ。
- アーマチャがどちらかの安定位置にある場合、アーマチャから容器への最も短い経路は、アーマチャから2つのコイルコアのうちのより遠くのコイルコアへの最も短い経路よりも短いよう構成される、請求項1または2に記載のアクチュエータ。
- アーマチャは移動方向に沿って、永久磁石の対向側上に極片を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- コイルが付勢された場合、対応するコイルコアに最も近い極片を通る磁束の経路は、実質的に軸方向の配向から実質的に半径方向の配向に変わり、他方の極片では逆の方向に変わるよう構成されている、請求項4に記載のアクチュエータ。
- 各極片はそれぞれのコイルコアと係合するための面を規定し、各コイルコアは相補の係合面を規定する、請求項4または5に記載のアクチュエータ。
- 前記極片係合面の各々は、円錐台部を含む、請求項6に記載のアクチュエータ。
- 永久磁石は、その北極および南極がアーマチャの移動方向と揃うよう配向される、請求項1から7のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- アーマチャが各安定位置に動くことによって得られたエネルギを蓄積するために、かつアーマチャが各安定位置から離れる際にアーマチャにエネルギを伝えるためのエネルギ蓄積配置を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- エネルギ蓄積配置は1対の弾性装置を含み、一方の装置はアーマチャが各安定位置に動く際に圧縮または伸長される、請求項9に記載のアクチュエータ。
- 各弾性装置は、極片と対応するコイルコアとの間に配置される、請求項10に記載のアクチュエータ。
- どちらの弾性装置も、アーマチャが移動工程の最終部分を通ってそれぞれの安定位置に動く際には、圧縮または伸長されるだけである、請求項10または11に記載のアクチュエータ。
- 第1の安定位置と第2の安定位置との間に第3の安定位置を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 1つのまたは1対の弾性装置を含み、そのうちの一つは、圧縮(もしくは伸長)されるように、またはアーマチャが第3の安定位置から離れるようならば、もっと圧縮(または伸長)されるように配置されて、アーマチャを第3の安定位置の方に戻るように押す、請求項13に記載のアクチュエータ。
- 1対の弾性装置の各弾性装置は、アーマチャが第3の安定位置にある場合に部分的に圧縮または伸長される、請求項14に記載のアクチュエータ。
- アーマチャが第3の安定位置にある場合に、1対の弾性装置の各弾性装置の部分的圧縮または伸長の程度は、調節可能である、請求項15に記載のアクチュエータ。
- アーマチャが第3の安定位置から第1および第2の安定位置のいずれかに移動し、かつ1対の弾性装置のうちの一方の弾性装置がさらに圧縮または伸長された場合、前記移動の少なくとも最終部分の間、他方の弾性装置の部分的圧縮または伸長の程度は実質的に変わらないよう配置されている、請求項15または16に記載のアクチュエータ。
- 磁束容器はアクチュエータのハウジングを形成する、請求項1から17のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 請求項1から18に記載のアクチュエータを動作する方法であって、コイルを付勢して各コイルの反対方向をそれぞれ通る軸方向の磁束を発生させることにより、アーマチャを一つの安定位置から他の安定位置に移動させるステップを含む、方法。
- 添付の図面を参照してここに実質的に記載される、電磁式アクチュエータ。
- 添付の図面を参照してここに実質的に記載されるアクチュエータを動作する方法。
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