JP3483584B2 - リニアサーボバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧力油の流路である
弁座の開閉動作を、スプールの軸方向移動によって行な
う構造のリニアサーボバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のようにリニアサーボバルブは、図
示は省略したが、弁座の開閉動作を、軸方向移動により
行うスプールに、リニアモータのコイルを巻き付けたコ
イルボビンが結合されていて、駆動磁石に対向して配置
されて、コイルボビンに巻き付けられたコイルに電流を
流すことでこのコイルに推力を生成せしめることによ
り、スプールの開閉動作を行うものである。そして、こ
のリニアサーボバルブの構造により高応答で高精度のバ
ルブが実現されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のリニアサーボバルブでは、コイルを巻き付けるコイ
ルボビンが可動部の質量を低減させるために、アルミニ
ウムなどの軽金属またはボビンレス構造となっている。
そのために、リニアサーボバルブにおけるリニアモータ
の永久磁石の動作点すなわち、パーシアンス係数は経済
性を考慮して、Ｐ＝１に一般的に設計される。永久磁石
が希土類またはエオジ鉄系の場合、エアギャップの磁束
密度は０，５［Ｔ］程度で小さいという問題がある。

【０００４】また、スプールには流体力が作用するため
に、この流体力に打ち勝つための推力がリニアモータに
必要とされる。このため、リニアモータの大型化（大推
力化）やコイルの温度上昇が大きくなるといった問題が
ある。

【０００５】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ために、コイルに作用する磁束密度を大きくして、永久
磁石の使用量を少なくすると共に、コイルの発熱を少な
くなるようにしたリニアサーボバルブを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので請求項１に係る発明
は、圧力油の流路である弁座の開閉動作を行なわしめる
軸方向へ移動自在なスプールに、リニアモータのコイル
を巻き付けたコイルボビンが結合されているリニアサー
ボバルブであって、前記コイルボビンが非磁性体からな
るスプール結合部と、磁性体からなるコイル巻き付け部
とで構成されており、前記コイル間に、磁性体をバイン
ダと共に注入してなるものである。

【０００７】 また、本発明は、圧力油の流路である弁
座の開閉動作を行なわしめる軸方向へ移動自在なスプー
ルに、リニアモータのコイルを巻き付けたコイルボビン
が結合されているリニアサーボバルブであって、前記コ
イルボビンが非磁性体からなるスプール結合部と、非磁
性体からなるコイル巻き付け部とで構成されていると共
に、前記コイル巻き付け部の外周部に板状の磁性体が巻
装されているものである。

【０００８】 また、本発明は、圧力油の流路である弁
座の開閉動作を行なわしめる軸方向へ移動自在なスプー
ルに、リニアモータのコイルを巻き付けたコイルボビン
が結合されているリニアサーボバルブであって、前記コ
イルボビンが非磁性体からなるスプール結合部と、非磁
性体に磁性体を注入して形成されたコイル巻き付け部と
で構成されており、前記コイル間に、磁性体をバインダ
と共に注入してなるものである。

【０００９】 また、本発明は、圧力油の流路である弁
座の開閉動作を行なわしめる軸方向へ移動自在なスプー
ルに、リニアモータのコイルボビンが結合されているリ
ニアサーボバルブであって、前記コイルボビンが非磁性
体からなるスプール結合部とコイル巻き付け部で構成さ
れていると共に、このコイル巻き付け部に備えたコイル
間に、磁性体の粉末をバインダと共に注入してなるもの
である。

【００１０】

【００１１】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１２】図７を参照するに、モータケース１内の左
方部にはモータ部３が、モータケース１内の右方部には
弁部５がそれぞれ設けられている。

【００１３】モータ部３は、中空円筒状のコイルボビン
７と、このコイルボビン７に巻かれた複数組のコイル９
と、コイル９の外周方向外方に配置された永久磁石１１
とによって構成されていて、永久磁石１１とコイルボビ
ン７及びコイル９は、非磁性体からなるモータ側ブロッ
ク体１３に設けられた中空円筒状の凹部Ａ内に収容され
ている。

【００１４】弁部５は、弁座側ブロック体１５内に形成
された円筒状孔１７と、この円筒状孔１７に明けられた
油流入孔１９、油流出孔２１からなる弁座２３と、円筒
状孔１７に密嵌できて弁座２３を開放又は閉止できるス
プール２５とによって構成されている。コイルボビン７
の左端中央部は、ねじ２７によってスプール２５に結合
されている。

【００１５】複数のコイル９に順次、交流電流を流すこ
とにより、コイル９に、スプール２５の軸方向である図
７の左右方向に推力が発生して、スプール２５が円筒状
孔１７に沿って移動する。これにより、例えば通電前で
は図７のようにスプール２５によって油流入孔１７が塞
がれて弁座２３は閉止されているが、通電によりスプー
ル２５が軸方向へ若干移動し、油流入孔１９と油流出孔
２１とが連通して弁座２３は開放されるものである。

【００１６】かかる構成において、この実施例では、上
記凹部Ａを利用して、永久磁石１１とコイル９との間の
エアギャップＳへモータケース１の外から圧力空気を供
給してこのエアギャップＳを通過した圧力空気をモータ
ケース１の外へ排出するモータ側空気流路Ｂを、モータ
ケース１とモータ側ブロック体１３に形成している。

【００１７】またエアギャップＳを通過した圧力空気が
スプール２５内を軸中心方向に流れて大気に排出される
スプール側空気流路Ｃを、スプール２５に設けている。

【００１８】図示例のモータ側空気流路Ｂは、モータケ
ース１に明けた取入口２９とエアギャップＳとを連通す
る取入口側空気流路３１と、上記エアギャップＳと、上
記凹部Ａと、モータ側ブロック体１５に明けた排出口３
３と凹部Ａとを連通する排出口側空気流路３５とによっ
て構成されている。

【００１９】前記スプール側空気流路Ｃは、スプール２
５の軸方向に明けられて大気への排出口３７に連通する
円柱孔状のスプール側空気流路３９と、スプール２５に
明けた孔４１を介して凹部Ａとスプール側空気流路３９
とを連通すべく、ねじ２７の軸心に設けたねじ側空気流
路４３と、弁座側ブロック体１５に明けた排出口４５と
孔４１とを連通すべく、弁座側ブロック体１５に設けた
中空円筒状の弁座ブロック体側空気流路４７とによって
構成されている。

【００２０】スプール２５とコイルボビン７との前記結
合部であるねじ２７付近での円筒状孔１７から凹部Ａ側
への油漏れを遮断する隔膜（ダイヤフラム）４９を、ス
プール２５の外周部とモータケース１間に設けている。

【００２１】モータケース１の取入口２９には、エアタ
ンク、或いはモータにより駆動されるコンプレッサの如
き圧力空気源５１の圧力空気を、フィルタ５３と調圧弁
５５を経て配管５７から供給するように構成している。

【００２２】以上のように構成したので、冷却用の圧力
空気は、圧力空気源５１から配管５７を経てモータケー
ス１の取入口２９から取入口側空気流路３１、永久磁石
１１とコイル９との間のエアギャップＳを通り、モータ
側ブロック体１３の凹部Ａから排出口側空気流路３５を
経て排出口３３から大気中に排出され、エアギャップＳ
を通る間にコイル９を充分に冷却し、凹部Ａではコイル
ボビン７を冷却する。

【００２３】また、凹部Ａの圧力空気は、ねじ２７の軸
心に設けたねじ側空気流路４３、スプール２５に明けた
孔４１、スプール２５の軸方向に明けられたスプール側
空気流路３９を通って、排出口３７から大気中に排出さ
れ、同時に、孔４１から弁座ブロック体側空気流路４７
を通って弁座側ブロック体１５の排出口４５から大気中
に排出される。このとき凹部Ａの圧力空気は、スプール
側空気流路３９を通る間にスプール２５を充分に冷却
し、弁座ブロック体側空気流路４７を通る間に円筒状孔
１７の周囲を冷却する。

【００２４】このようにして圧力空気はエアキャップＳ
を通ってコイル９を冷却するので、コイル９の焼損防
止、絶縁劣化防止に有効となり、また、スプール側空気
流路３９を通ってスプール２５を冷却し、弁座ブロック
体側空気流路４７を通って円筒状孔１７を冷却するの
で、スプール２５の軸方向移動による摩擦熱の冷却に役
立ち、スプール２５の軸方向移動の円滑性が維持されて
いる。

【００２５】これらのことにより、コイル９を流れる大
電流やスプール２５の軸方向移動による摩擦熱のためス
プール２５が熱膨張して、弁座との間の摩擦抵抗が過大
となる恐れは、この実施例では全く解消され、スプール
２５の軸方向移動の円滑性は常に確保されて応答性の良
いリニアサーボバルブとなる。

【００２６】この実施例ではコイル９やコイルボビン７
の冷却に油は使用せず、空気による冷却としているの
で、油冷却のように、粘度の高い油中をコイルやボビン
が移動することによるスプールの移動抵抗の増大のため
移動速度が遅くなってリニアモータの応答性が低下する
不利は、発生しない。

【００２７】隔膜４９は、スプール２５とコイルボビン
７との結合部付近の油流を遮断するので、スプール２５
側の圧力油がコイル９、コイルボビン７側への油漏れは
防止される。コイル９、コイルボビン７側へ油が漏れる
と、油中の鉄粉が永久磁石１１に付着して磁力線が乱
れ、モータ部３に所定の推力が得られないという問題
が、従来はあったが、この実施例では、永久磁石１１の
側に油が漏れることはなく、モータ部３の推力低下は発
生しない。

【００２８】図７に示されているコイルボビン７の一例
としては、図１に示されているように、スプール結合部
７Ａと例えばリング形状のコイル巻き付け部７Ｂとで構
成されている。このスプール結合部７Ａとコイル巻き付
け部７Ｂとは接着又は溶接などで一体化されている。そ
して、スプール結合部７Ａは非磁性体からなっていると
共に、コイル巻き付け部７Ｂは磁性体からなっている。
このコイル巻き付け部７Ｂにおける前後部（図１におい
て左右部）は非磁性体の鍔部７Ｃが形成されており、こ
の鍔部７Ｃ間にコイル９が巻き付けられている。

【００２９】上記構成により、コイル巻き付け部７Ｂを
磁性体で形成せしめることによって、コイル９に作用す
る磁束密度を大きくさせることができると共に機械的強
度を大きくさせることができる。したがって、大推力化
が容易で、永久磁石１１の使用量を減少させ、コイル９
の発熱を抑えることができる。

【００３０】図２は図１に代る他の実施例が示されてい
る。図２において、図１における部品と同じ部品には同
一の符号を符して異なる点について説明する。すなわ
ち、スプール結合部７Ａが非磁性体からなっていると共
に、コイル巻き付け部７Ｂはパーマイロなどの磁性体板
をリング状にまるめて形成されている。したがって、コ
イル巻き付け部７Ｂが磁性体で形成されていることによ
り、コイル９に作用する磁束密度を大きくさせることが
できると共に機械的強度を大きくさせることができ、図
１における実施例と同様の効果を奏することができる。

【００３１】図３には図１に代る別の実施例が示されて
いる。図３において、図一における部品と同じ部品には
同一の符号を符して異なる点について説明する。すなわ
ち、図３において、スプール結合部７Ａとコイル巻き付
け部７Ｂが共に非磁性体からなっている。そしてコイル
巻き付け部７Ｂ上には膜、板などからなる磁性体５９が
巻装されており、この磁性体５９上にはコイル９が巻装
されている。

【００３２】上記構成により、コイル巻き付け部７Ｂ上
に磁性体５９が巻装されていることにより、コイル９に
作用する磁束密度を大きくさせることができると共に機
械的強度を大きくさせることができる。したがって、図
１に示した実施例とはほぼ同等の効果を奏することがで
きる。

【００３３】図４には図１に代る他の実施例が示されて
いる。図４において、図１における部品と同じ部品には
同一の符号を符して異なる点について説明する。すなわ
ち、図４において、スプール結合部７Ａが非磁性体から
なっていると共に、コイル巻き付け部７Ｂが非磁性体６
１に磁性体６３を注入して射出成形などによって一体化
されている。

【００３４】したがって、コイル巻き付け部７Ｂが非磁
性体６１に磁性体６３を注入して一体化されていること
により、コイル９に作用する磁束密度を大きくさせるこ
とができると共に機械的強度を大きくさせることがで
き、図１における実施例と同様の効果を奏することがで
きる。

【００３５】図５には図１に代る他の実施例が示されて
いる。図５において、図１における部品と同じ部品には
同一の符号を符して異なる点について説明する。すなわ
ち、図５において、スプール結合部７Ａとコイル巻き付
け部７Ｂとが共に非磁性体からなっていて、コイル巻き
付け部７Ｂ上に巻き付けられたコイル９間に粉末状の磁
性体６５とバインダーとを混合したものを注入させたも
のである。

【００３６】したがって、コイル巻き付け部７Ｂ上に巻
き付けられたコイル９間に粉末状の磁性体が注入されて
いることにより、コイル９に作用する磁束密度を大きく
させることができると共に機械的強度を大きくさせるこ
とができ、図１における実施例と同様の効果を奏するこ
とができる。

【００３７】この実施例においては、上述した図１，図
２，図３および図４の実施例においても適用可能であ
る。

【００３８】図６には図１に代る他の実施例が示されて
いる。図６において、図１における部品と同じ部品には
同一の符号を符して異なる点について説明する。すなわ
ち、図６において、スプール結合部７Ａが非磁性体から
なっていると共に、コイル巻き付け部７Ｂがコイル９を
磁性体６７の入った樹脂６９などで一体成形させたもの
で形成されている。

【００３９】したがって、コイル巻き付け部７Ｂがコイ
ル９を磁性体６７の入った樹脂６９などで一体成形され
ていることにより、コイル９を作用する磁束密度を大き
くさせることができると共に機械的強度を大きくさせる
ことができ、図１における実施例と同様の効果を奏する
ことができる。

【００４０】 なお、この発明は、前述した実施例に限
定されることなく、前記各実施例を適宜に組合せるなど
の適宜の変更を行うことによって、その他の態様で実施
し得るものである。

【００４１】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れているとおりの構成であるから、コイルに作用する磁
束密度を大きくさせることができると共に機械的強度を
大きくさせることができる。したがって、大推力化が容
易となり、永久磁石の使用量を減少させることができ
る。しかも、機械的強度があるために、高応答化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図７に示したコイルボビンの一実施例を示す拡
大図である。

【図２】図１に代る他の実施例を示す図である。

【図３】図１に代る別の実施例を示す図である。

【図４】図１に代る別の実施例を示す図である。

【図５】図１に代る別の実施例を示す図である。

【図６】図１に代る別の実施例を示す図である。

【図７】この発明のリニアサーボバルブの一実施例を示
す縦断正面図である。

【符号の説明】

７ コイルボビン ７Ａ スプール結合部 ７Ｂ コイル巻き付け部 ９ コイル １１ 永久磁石 １９ 油流入孔 ２１ 油流出孔 ２３ 弁座 ２５ スプール ２７ ねじ（結合部） ４９ 隔膜 ５９，６３，６５，６７ 磁性体 ６１ 非磁性体 ６９ 樹脂 Ｂ モータ側空気流路 Ｃ スプール側空気流路 Ｓ エアギャップ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−83607（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−2872（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−44413（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−66707（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−175408（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−24975（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−57705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−126109（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−149305（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 13/044 F16K 31/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力油の流路である弁座の開閉動作を行
   なわしめる軸方向へ移動自在なスプールに、リニアモー
   タのコイルを巻き付けたコイルボビンが結合されている
   リニアサーボバルブであって、前記コイルボビンが非磁
   性体からなるスプール結合部と、磁性体からなるコイル
   巻き付け部とで構成されており、前記コイル間に、磁性
   体をバインダと共に注入してあることを特徴とするリニ
   アサーボバルブ。
2. 【請求項２】 圧力油の流路である弁座の開閉動作を行
   なわしめる軸方向へ移動自在なスプールに、リニアモー
   タのコイルを巻き付けたコイルボビンが結合されている
   リニアサーボバルブであって、前記コイルボビンが非磁
   性体からなるスプール結合部と、非磁性体からなるコイ
   ル巻き付け部とで構成されていると共に、前記コイル巻
   き付け部の外周部に板状の磁性体が巻装されていること
   を特徴とするリニアサーボバルブ。
3. 【請求項３】 圧力油の流路である弁座の開閉動作を行
   なわしめる軸方向へ移動自在なスプールに、リニアモー
   タのコイルを巻き付けたコイルボビンが結合されている
   リニアサーボバルブであって、前記コイルボビンが非磁
   性体からなるスプール結合部と、非磁性体に磁性体を注
   入して形成されたコイル巻き付け部とで構成されてお
   り、前記コイル間に、磁性体をバインダと共に注入して
   あることを特徴とするリニアサーボバルブ。
4. 【請求項４】 圧力油の流路である弁座の開閉動作を行
   なわしめる軸方向へ移動自在なスプールに、リニアモー
   タのコイルボビンが結合されているリニアサーボバルブ
   であって、前記コイルボビンが非磁性体からなるスプー
   ル結合部とコイル巻き付け部で構成されていると共に、
   このコイル巻き付け部に備えたコイル間に、磁性体の粉
   末をバインダと共に注入してあることを特徴とするリニ
   アサーボバルブ。