JP4034532B2 - 電磁弁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁装置に係り、例えばガス遮断器における油圧操作器に採用され、特に油圧負荷が大きいボール弁タイプのパイロット弁を駆動ソレノイドで駆動するものに好適な電磁弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図３、図４を用いて従来の電磁弁装置について説明する。
【０００３】
図３に、従来の電磁弁装置の構成を示す。
【０００４】
従来の電磁弁装置は、駆動ソレノイドとパイロット弁部から構成されている。駆動ソレノイドは、中心部に孔を有する固定コアー１と、この固定コアー１に巻回したコイル２と、固定コアー１とコイル２から成る磁気回路中に配置され固定コアー１の前記孔を挿通する押し棒４を固着した可動コアー３から成る。また、パイロット弁部は、前記押し棒４（図３の左方向への移動）によって操作される操作棒５と、操作棒５の操作によって油圧操作器の作動油の流路を開閉するボール弁６から成る。そして、コイル２に流れる電流で固定コアー１と可動コアー３との間に吸引力を発生させ、可動コアー３の押し棒４を左方向へ移動させて操作棒５を操作する。ところで、油圧負荷が大きいボール弁６を駆動する駆動ソレノイドは、小さい電流値で大きな駆動力を出す必要性から、コイル２のターン数を大きくしているが、ターン数が大きくなるとコイル２のインダクタンスが大きくなり、電流の立ち上がりが遅い。
【０００５】
通常、初期にコイル２に小さな電流が流れると、固定コアー１との磁気回路が磁化されるため可動コアー３が固定コアー１に吸引され、これにより可動コアー３に固着した押し棒４が操作棒５に到達するまで左方向へ空走する。押し棒４が操作棒５に到達し操作棒５を押すとボール弁６を押すことになる。しかし、押し棒４が操作棒５を介してボール弁６を押し始める時点では、上述した如く電流の立ち上がりが遅くまだ電流が十分に大きくなっておらず固定コアー１の吸引力が小さいので、ボール弁６を一気に押しきることはできず、ボール弁６の油圧反力で押し戻され、可動コアー３は動作が出来ず停滞する。その後、コイル２に流れる電流が大きくなり吸引力が油圧反力を上回ると、初めてボール弁６を押し作動油の流路を開口することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の電磁弁装置の課題について、図４を用いて説明する。
【０００７】
図４は、電磁弁装置の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアー３のストローク特性を示す図である。
【０００８】
可動コアー３の空走が完了し、押し棒４が操作棒５を介してボール弁６を押し始める時点（Ａ点）では、駆動ソレノイドの吸引力がボール弁６の油圧反力よりもずっと小さいので、可動コアー３は動作を続けることが出来ずその場所に停滞する（図４では、可動コアー３はＡ点からＢ点までの期間移動しないように表現したが、実際にはボール弁６を開口する側とボール弁６の油圧反力によって押し戻されボール弁６を閉口する側、即ち図４のストローク特性中のＡ点−Ｂ点間の横一点鎖線を挟んでその上側とした側に、振動した後にその横一点鎖線の位置に停滞する）。その後、コイル２に流れる電流が大きくなり、吸引力が油圧反力を上回った時点（Ｂ点）で、初めてボール弁６を押し作動油の流路を開口する。
【０００９】
以上述べたように、ボール弁６の油圧反力によって可動コアー３が図３の左右方向に振動するために、駆動ソレノイドの吸引力特性も図４に示した程安定ではなく変動し、またボール弁６の油圧反力も作動油の状態（例えば温度）によって変わり一定ではない。そのため、可動コアー３の停滞時間即ちＡ点−Ｂ点間の時間は一定とはならない。その結果として、電磁弁装置に開閉制御信号が与えられてからボール弁６が完全に開口するまでの時間にはばらつきが発生し、電磁弁装置の開閉動作時間を不安定にしていた。
【００１０】
これを防ぐ手法として、空走距離を十分に大きくして空走期間に十分な慣性力を得るようにするか、逆に空走距離を全く無くして電流の立ち上る間は動作しないようなことも考えられるが、いずれも動作特性が十分ではない。
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し，小さい電流値で大きな駆動力を出す駆動ソレノイドを用いたものであっても開閉動作時間の安定した電磁弁装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、中心部に孔を有する固定コアー、該固定コアーに巻回されたコイル、前記固定コアーの一方側の端部に対向配置され、前記コイルに電流を流すことにより固定コアーに吸引される可動コアー、該可動コアーに固着され、この可動コアーの動作に伴って前記固定コアーの孔内を移動する押し棒から成る駆動ソレノイドと、前記固定コアーの他方側に位置し、前記押し棒と対向配置されると共に、該押し棒に押されて動作する操作棒、該操作棒が動作することによって油圧操作器への作動油の流路を開閉するボール弁から成るパイロット弁部とを備えた電磁弁装置において、前記可動コアーの前記固定コアーとは反対側の端部に対向するようにして配置した永久磁石と、前記可動コアーが前記固定コアーに吸引されていないとき、当該可動コアーの前記反対側の端部を前記永久磁石から所定の距離以上に隔てるストッパーとを設け、前記コイルへの初期通電時には、前記永久磁石の吸引力が前記固定コアーの吸引力より大きく、所定時間経過後は前記固定コアーの吸引力が、前記永久磁石の吸引力、及び前記ボール弁の油圧反力より大きいことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、図２を用いて本発明の一実施例を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の電磁弁装置の一実施例の構成を示す図である。
【００１５】
本実施例の電磁弁装置は、図３に示した従来の電磁弁装置の駆動ソレノイドに、永久磁石７を主要素とする磁気回路を付設した構成としている。この永久磁石７を主要素とする磁気回路は、可動コアー３と、この可動コアー３の反固定コアー１側の駆動ソレノイドに設けられた永久磁石７と、可動コアー３の周囲に設けられたヨーク９と、これらを覆うプレート８とから構成される。なお、永久磁石７は機械振動に弱いので、可動コアー３が永久磁石７に衝突しないようにするために、ストッパー１０をネジ１１によって固定コアー１側の磁気回路装置に固定すると共に、エアーギャップ１２によって可動コアー３と永久磁石７を所定の距離以上に隔てている。可動コアー３は、常に永久磁石７によって永久磁石７側にエアーギャップ１２を介して吸引されている。また、可動コアー３とヨーク９の間にエアーギャップ１３を設けることにより、可動コアー３と永久磁石７との間のエアーギャップ１２の距離が組立公差で変化しても永久磁石７の吸引力の変化は小さくできる。
【００１６】
第２図に、本実施例における駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアー３のストローク特性を示す。
【００１７】
先ずコイル２に電流が流れると（初期通電時）、固定コアー１との磁気回路が磁化され可動コアー３は固定コアー１側へ吸引力を受け始めるが、電流が小さいうちは永久磁石７の吸引力の方が大きいので、可動コアー３は永久磁石７にラッチされたままで動作しない。しかし、その間コイル２に流れる電流は増加し、固定コアー１側の吸引力は徐々に大きくなる。所定時間経過後、電流が大きくなり固定コアー１側の吸引力が永久磁石７側の吸引力より大きくなると、始めて可動コアー３は左方向への動作を開始する（Ｃ点）。そして、可動コアー３の押し棒４が操作棒５に到達するまで空走するが、可動コアー３の動作の開始時点（Ｃ点）における固定コアー１側の吸引力は、従来例（図４の左端）に比べて既に十分大きくなっており、しかも可動コアー３が動作し永久磁石７から離脱するとその離脱距離に応じて永久磁石７側の吸引力は急激に減少するので、可動コアー３を左方向へ動作させる吸引力は従来例に比較してずっと大きい。そのため、可動コアー３の押し棒４はすぐに操作棒５に到達するので、空走する時間は従来例よりも短い。可動コアー３が操作棒５を介してボール弁６を押す時点（Ｄ点）では、コイル２に流れる電流が十分に大きく固定コアー１側の吸引力が十分に大きくなっているので、可動コアー３は停滞すること無くボール弁６を一気に開口できる（つまり、固定コアー１の吸引力がボール弁６の油圧反力より大きいことを意味する）。従って、可動コアー３がボール弁６の油圧反力で押し戻されることは無い。本実施例では、可動コアー３は動作開始から停滞する事無しにボール弁６を押すので、慣性力も十分大きく、ボール弁６を開口させる力は従来例に比べてずっと大きい。従来例の電磁弁装置の開閉動作時間を不安定にしていた可動コアー３の動作停滞状態を、永久磁石７を設けることにより無くしたので、電磁弁装置の開閉動作時間を安定にすることができる。永久磁石７の吸引力を適切に選定することにより、電磁弁装置の開閉動作時間を所望の値にすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、小さい電流値で大きな駆動を出す駆動ソレノイドを用いたものであっても、電磁弁装置の開閉動作時間を安定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁弁装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアーのストローク特性を示す図である。
【図３】従来例の電磁弁装置の構成を示す図である。
【図４】従来例の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアーのストローク特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定コアー
２ コイル
３ 可動コアー
４ 押し棒
５ 操作棒
６ ボール弁
７ 永久磁石
８ プレート
９ ヨーク
１０ ストッパー
１１ ネジ
１２ エアーギャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁装置に係り、例えばガス遮断器における油圧操作器に採用され、特に油圧負荷が大きいボール弁タイプのパイロット弁を駆動ソレノイドで駆動するものに好適な電磁弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図３、図４を用いて従来の電磁弁装置について説明する。
【０００３】
図３に、従来の電磁弁装置の構成を示す。
【０００４】
従来の電磁弁装置は、駆動ソレノイドとパイロット弁部から構成されている。駆動ソレノイドは、中心部に孔を有する固定コアー１と、この固定コアー１に巻回したコイル２と、固定コアー１とコイル２から成る磁気回路中に配置され固定コアー１の前記孔を挿通する押し棒４を固着した可動コアー３から成る。また、パイロット弁部は、前記押し棒４（図３の左方向への移動）によって操作される操作棒５と、操作棒５の操作によって油圧操作器の作動油の流路を開閉するボール弁６から成る。そして、コイル２に流れる電流で固定コアー１と可動コアー３との間に吸引力を発生させ、可動コアー３の押し棒４を左方向へ移動させて操作棒５を操作する。ところで、油圧負荷が大きいボール弁６を駆動する駆動ソレノイドは、小さい電流値で大きな駆動力を出す必要性から、コイル２のターン数を大きくしているが、ターン数が大きくなるとコイル２のインダクタンスが大きくなり、電流の立ち上がりが遅い。
【０００５】
通常、初期にコイル２に小さな電流が流れると、固定コアー１との磁気回路が磁化されるため可動コアー３が固定コアー１に吸引され、これにより可動コアー３に固着した押し棒４が操作棒５に到達するまで左方向へ空走する。押し棒４が操作棒５に到達し操作棒５を押すとボール弁６を押すことになる。しかし、押し棒４が操作棒５を介してボール弁６を押し始める時点では、上述した如く電流の立ち上がりが遅くまだ電流が十分に大きくなっておらず固定コアー１の吸引力が小さいので、ボール弁６を一気に押しきることはできず、ボール弁６の油圧反力で押し戻され、可動コアー３は動作が出来ず停滞する。その後、コイル２に流れる電流が大きくなり吸引力が油圧反力を上回ると、初めてボール弁６を押し作動油の流路を開口することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の電磁弁装置の課題について、図４を用いて説明する。
【０００７】
図４は、電磁弁装置の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアー３のストローク特性を示す図である。
【０００８】
可動コアー３の空走が完了し、押し棒４が操作棒５を介してボール弁６を押し始める時点（Ａ点）では、駆動ソレノイドの吸引力がボール弁６の油圧反力よりもずっと小さいので、可動コアー３は動作を続けることが出来ずその場所に停滞する（図４では、可動コアー３はＡ点からＢ点までの期間移動しないように表現したが、実際にはボール弁６を開口する側とボール弁６の油圧反力によって押し戻されボール弁６を閉口する側、即ち図４のストローク特性中のＡ点−Ｂ点間の横一点鎖線を挟んでその上側とした側に、振動した後にその横一点鎖線の位置に停滞する）。その後、コイル２に流れる電流が大きくなり、吸引力が油圧反力を上回った時点（Ｂ点）で、初めてボール弁６を押し作動油の流路を開口する。
【０００９】
以上述べたように、ボール弁６の油圧反力によって可動コアー３が図３の左右方向に振動するために、駆動ソレノイドの吸引力特性も図４に示した程安定ではなく変動し、またボール弁６の油圧反力も作動油の状態（例えば温度）によって変わり一定ではない。そのため、可動コアー３の停滞時間即ちＡ点−Ｂ点間の時間は一定とはならない。その結果として、電磁弁装置に開閉制御信号が与えられてからボール弁６が完全に開口するまでの時間にはばらつきが発生し、電磁弁装置の開閉動作時間を不安定にしていた。
【００１０】
これを防ぐ手法として、空走距離を十分に大きくして空走期間に十分な慣性力を得るようにするか、逆に空走距離を全く無くして電流の立ち上る間は動作しないようなことも考えられるが、いずれも動作特性が十分ではない。
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し，小さい電流値で大きな駆動力を出す駆動ソレノイドを用いたものであっても開閉動作時間の安定した電磁弁装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記目的を達成するために、中心部に孔を有する固定コアー、該固定コアーに巻回されたコイル、前記固定コアーの一方側の端部に対向配置され、前記コイルに電流を流すことにより固定コアーに吸引される可動コアー、該可動コアーに固着され、この可動コアーの動作に伴って前記固定コアーの孔内を移動する押し棒から成る駆動ソレノイドと、前記固定コアーの他方側に位置し、前記押し棒と対向配置されると共に、該押し棒に押されて動作する操作棒、該操作棒が動作することによって油圧操作器への作動油の流路を開閉するボール弁から成るパイロット弁部とを備えた電磁弁装置において、前記可動コアーの前記固定コアーとは反対側の端部に対向するようにして配置した永久磁石と、前記可動コアーが前記固定コアーに吸引されていないとき、当該可動コアーの前記反対側の端部を前記永久磁石から所定の距離以上に隔てるストッパーとを設け、前記コイルへの初期通電時には、前記永久磁石の吸引力が前記固定コアーの吸引力より大きく、所定時間経過後は前記固定コアーの吸引力が、前記永久磁石の吸引力、及び前記ボール弁の油圧反力より大きいことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、図２を用いて本発明の一実施例を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の電磁弁装置の一実施例の構成を示す図である。
【００１５】
本実施例の電磁弁装置は、図３に示した従来の電磁弁装置の駆動ソレノイドに、永久磁石７を主要素とする磁気回路を付設した構成としている。この永久磁石７を主要素とする磁気回路は、可動コアー３と、この可動コアー３の反固定コアー１側の駆動ソレノイドに設けられた永久磁石７と、可動コアー３の周囲に設けられたヨーク９と、これらを覆うプレート８とから構成される。なお、永久磁石７は機械振動に弱いので、可動コアー３が永久磁石７に衝突しないようにするために、ストッパー１０をネジ１１によって固定コアー１側の磁気回路装置に固定すると共に、エアーギャップ１２によって可動コアー３と永久磁石７を所定の距離以上に隔てている。可動コアー３は、常に永久磁石７によって永久磁石７側にエアーギャップ１２を介して吸引されている。また、可動コアー３とヨーク９の間にエアーギャップ１３を設けることにより、可動コアー３と永久磁石７との間のエアーギャップ１２の距離が組立公差で変化しても永久磁石７の吸引力の変化は小さくできる。
【００１６】
第２図に、本実施例における駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアー３のストローク特性を示す。
【００１７】
先ずコイル２に電流が流れると（初期通電時）、固定コアー１との磁気回路が磁化され可動コアー３は固定コアー１側へ吸引力を受け始めるが、電流が小さいうちは永久磁石７の吸引力の方が大きいので、可動コアー３は永久磁石７にラッチされたままで動作しない。しかし、その間コイル２に流れる電流は増加し、固定コアー１側の吸引力は徐々に大きくなる。所定時間経過後、電流が大きくなり固定コアー１側の吸引力が永久磁石７側の吸引力より大きくなると、始めて可動コアー３は左方向への動作を開始する（Ｃ点）。そして、可動コアー３の押し棒４が操作棒５に到達するまで空走するが、可動コアー３の動作の開始時点（Ｃ点）における固定コアー１側の吸引力は、従来例（図４の左端）に比べて既に十分大きくなっており、しかも可動コアー３が動作し永久磁石７から離脱するとその離脱距離に応じて永久磁石７側の吸引力は急激に減少するので、可動コアー３を左方向へ動作させる吸引力は従来例に比較してずっと大きい。そのため、可動コアー３の押し棒４はすぐに操作棒５に到達するので、空走する時間は従来例よりも短い。可動コアー３が操作棒５を介してボール弁６を押す時点（Ｄ点）では、コイル２に流れる電流が十分に大きく固定コアー１側の吸引力が十分に大きくなっているので、可動コアー３は停滞すること無くボール弁６を一気に開口できる（つまり、固定コアー１の吸引力がボール弁６の油圧反力より大きいことを意味する）。従って、可動コアー３がボール弁６の油圧反力で押し戻されることは無い。本実施例では、可動コアー３は動作開始から停滞する事無しにボール弁６を押すので、慣性力も十分大きく、ボール弁６を開口させる力は従来例に比べてずっと大きい。従来例の電磁弁装置の開閉動作時間を不安定にしていた可動コアー３の動作停滞状態を、永久磁石７を設けることにより無くしたので、電磁弁装置の開閉動作時間を安定にすることができる。永久磁石７の吸引力を適切に選定することにより、電磁弁装置の開閉動作時間を所望の値にすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、小さい電流値で大きな駆動を出す駆動ソレノイドを用いたものであっても、電磁弁装置の開閉動作時間を安定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁弁装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアーのストローク特性を示す図である。
【図３】従来例の電磁弁装置の構成を示す図である。
【図４】従来例の駆動ソレノイドの吸引力特性及び可動コアーのストローク特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 固定コアー
２ コイル
３ 可動コアー
４ 押し棒
５ 操作棒
６ ボール弁
７ 永久磁石
８ プレート
９ ヨーク
１０ ストッパー
１１ ネジ
１２ エアーギャップ
Claims (1)
- 中心部に孔を有する固定コアー、該固定コアーに巻回されたコイル、前記固定コアーの一方側の端部に対向配置され、前記コイルに電流を流すことにより固定コアーに吸引される可動コアー、該可動コアーに固着され、この可動コアーの動作に伴って前記固定コアーの孔内を移動する押し棒から成る駆動ソレノイドと、前記固定コアーの他方側に位置し、前記押し棒と対向配置されると共に、該押し棒に押されて動作する操作棒、該操作棒が動作することによって油圧操作器への作動油の流路を開閉するボール弁から成るパイロット弁部とを備えた電磁弁装置において、
前記可動コアーの前記固定コアーとは反対側の端部に対向するようにして配置した永久磁石と、前記可動コアーが前記固定コアーに吸引されていないとき、当該可動コアーの前記反対側の端部を前記永久磁石から所定の距離以上に隔てるストッパーとを設け、
前記コイルへの初期通電時には、前記永久磁石の吸引力が前記固定コアーの吸引力より大きく、所定時間経過後は前記固定コアーの吸引力が、前記永久磁石の吸引力、及び前記ボール弁の油圧反力より大きいことを特徴とする電磁弁装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001194928A JP4034532B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電磁弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194928A JP4034532B2 (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電磁弁装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014154A JP2003014154A (ja) | 2003-01-15 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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- 2001-06-27 JP JP2001194928A patent/JP4034532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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