JP6122972B2 - 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒状の固定子と該固定子の内側を軸方向に往復移動する可動子とを備える電磁アクチュエータ、及び該電磁アクチュエータを備えた電磁弁装置に関する。

従来、自動変速機における変速段の切り替えを実施するための手段として、ソレノイド弁にて油圧制御用の油路の油圧を切り替える構造の油圧制御装置が一般的である。この場合のソレノイド弁は、ノーマルオープン型又はノーマルクローズ型の弁構造を有しており、ソレノイド弁に電気（電流又は電圧）を印加して、油路の切り替えに必要な動作を行うように構成している。

従来の技術では、油圧制御用の油路に必要な油圧を発生させるために、ソレノイド弁に連続的に電気を印加する必要がある。また、近年、変速機の変速段の多段化が進む状況下で、一台の変速機に対するソレノイド弁の設置数が増加する傾向にある。これにより、変速制御に要する消費電力が増加することで、車両の燃費の悪化につながるという問題がある。

この点に対処するための従来技術として、特許文献１に示す電磁弁装置（自己保持バルブ）がある。特許文献１に記載の電磁弁装置では、３個の固定磁極を互いに間隙を介して配列し、各固定磁極の間に磁化コイルを配置している。そして、両側の固定磁極を同極性に、中央の固定磁極と両側の固定磁極とを異極性に接続し、３個の固定磁極を各々Ｎ−Ｓ−Ｎ及びＳ−Ｎ−Ｓと極性を持たせる。これにより、弁体の閉止位置において磁化コイルの非通電状態で永久磁石と固定磁極間の吸引力によって弁体を弁座に付勢するようにしている。この構成によれば、油圧の開閉を切り替えるときにのみ電磁弁装置に電気を印加すればよいため、消費電力の削減を図ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の電磁弁装置では、電磁アクチュエータの可動子（アーマチュア）は、磁石のみで構成されている。そのため、可動子に鉄心が無いことから、固定子（ステータ）のコイルから発生する磁界は、コイルを周回する磁気抵抗が悪化し、磁気回路効率が悪化する懸念がある。

また、特許文献１に記載の電磁弁装置では、固定子のコイルが可動子を取り囲むように巻かれており、可動子の軸心周りに巻き回されている。さらに、互いに逆向きに巻かれた２つのコイルが直列に導通している。この構成では、磁気回路効率が低いため、コイルの巻数が増加し、コイル及び固定子の体積・重量が増加するという問題がある。

さらに、特許文献１に記載の電磁弁装置では、コイルに通電していない状態では、可動子を上下ストッパ部それぞれに当接させた状態では保持（停止）できるが、上下ストッパ部の間の中間位置に保持することはできない。そのため、この電磁弁装置では、油路を流通する作動油の油圧を２段階にしか切り替えることができない。

特開平０５−８７２６７号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる電磁アクチュエータ、及びそれを備えた電磁弁装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる電磁アクチュエータは、筒状の固定子（３１）と、固定子（３１）の内側を軸方向に往復移動する可動子（５０）と、を備え、固定子（５０）は、軸方向に間隙を有して配列された３個の固定磁極（４１，４２，４３）と、固定子（３１）を励磁するコイル（４５）と、を備え、可動子（５０）は、軸方向に往復動可能な軸部材（５１）と、軸部材（５１）に固定されて軸方向に磁化された永久磁石（５２）と、永久磁石（５２）の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材（６１，６２）と、を備え、３個の固定磁極（４１，４２，４３）の配列方向における中央の固定磁極（４３）は、筒状の枠部（４４）から可動子（５０）の軸心に向かって突出する固定磁極片（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ）を有し、コイル（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）は、固定磁極片（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ）の周囲に巻回されており、固定磁極片（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ）とコイル（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）の組は、可動子（５０）の外周に複数組が配置されており、各組のコイル（４５）の巻回方向が互いに同一の方向であり、可動子（５０）は、コイル（４５）の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極（４１，４２）に対応する第１、第２安定点（Ｌ１−１，Ｌ１−２）と、中間の固定磁極（４３）に対応する第３安定点（Ｌ１−３）との３箇所の安定点を有することを特徴とする。

本発明にかかる電磁アクチュエータによれば、可動子は、コイルの非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極に対応する第１、第２安定点と、中間の固定磁極に対応する第３安定点との３箇所の安定点を有することで、上記の第１、第２、第３安定点の３箇所で可動子を安定的に保持することができる。そして、可動子を一の安定点から他の安定点へ移動させる際にのみコイルに電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータと比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。

また、本発明にかかる電磁アクチュエータによれば、可動子は、永久磁石と該永久磁石の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材とを備えて構成されていることで、永久磁石とコイルから発生する磁界が磁性材料を通過する。これにより、可動子に永久磁石のみを備えた従来の電磁アクチュエータと比較して、固定子と可動子の間の空隙（エアギャップ）の寸法を縮小できるので、大幅な磁気回路効率の向上を図ることができる。したがって、固定子のコイルから発生する磁界による磁気抵抗（コイルを周回する磁気抵抗）が改善し、磁気回路効率を向上させることができる。

また、本発明にかかる電磁アクチュエータでは、３個の固定磁極の配列方向における中央の固定磁極は、円筒状の枠部から可動子の軸心に向かって突出する固定磁極片を有し、コイルは、当該固定磁極片の周囲に巻回されており、これら固定磁極片とコイルの組は、可動子の外周に複数組が配置されており、各組のコイルの巻方向が互いに同一の方向である。これにより、固定子の磁気回路効率が高くなるので、コイルの巻数を少なく抑えることができる。したがって、電磁アクチュエータの構成の簡素化、小形化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、上記の電磁アクチュエータでは、第１安定点（Ｌ１−１）に向けて付勢されている可動子（５０）を該第１安定点（Ｌ１−１）より手前側の位置で係止するための第１係止手段（７１）と、第２安定点（Ｌ１−２）に向けて付勢されている可動子（５０）を該第２安定点（Ｌ１−２）より手前側の位置で係止するための第２係止手段（７２）と、を備えるとよい。

この構成によれば、上記の第１係止手段と第２係止手段とを備えたことで、第１、第２安定点に向けて付勢されている可動子をそれらの手前側の位置で係止することができる。これにより、可動子に固定子からの磁力が付与された状態で該可動子を安定的に保持することができるようになる。

また、本発明にかかる電磁弁装置は、本発明にかかる上記構成の電磁アクチュエータ（３０）と、電磁アクチュエータ（３０）の駆動で作動油が流通する油路（２）の開閉を切り替えるための弁部（１０）と、を有する電磁弁装置（１）であって、弁部（１０）は、油路（２）に設けた弁座部（８）と、可動子（５０）によって駆動されることで弁座部（８）に着座する弁体（３）と、を備え、可動子（５０）が第１安定点（Ｌ１−１）にあるとき又は第１係止手段（７１）で係止された第１係止位置（Ｌ２−１）にあるときに、弁体（３）が弁座部（８）に着座して油路（２）が閉じられる閉位置となり、可動子（５０）が第２安定点（Ｌ１−２）にあるとき又は第２係止手段（７２）で係止された第２係止位置（Ｌ２−２）にあるときに、弁体（３）が弁座部（８）から離間して油路（２）が開かれる開位置となり、可動子（５０）が第３安定点（Ｌ１−３）にあるときに、弁体（３）が閉位置と開位置の間の中間位置となることを特徴とする。

本発明にかかる電磁弁装置によれば、本発明にかかる上記構成の電磁アクチュエータを備えたことで、作動油が流通する油路の開閉を切り替えることができる電磁弁装置の構成の簡素化、小型化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。また、可動子が第１安定点又は第１係止位置にあるときに弁体が油路を閉じる閉位置となり、可動子が第２安定点又は第２係止位置にあるときに弁体が油路を開く開位置となり、可動子が第３安定点にあるときに弁体が閉位置と開位置との中間位置となることで、油路を流通する作動油の油圧を３段階に切り替えることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる電磁アクチュエータ及びそれを備えた電磁弁装置によれば、簡単な構成で装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる電磁弁装置の構成例を示す図で、（ａ）は、電磁弁装置の側断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視に対応する部分の概略断面図である。 電磁アクチュエータ部の動作について説明するための図である。 電磁弁装置による油路の開閉状態の切り替えについて説明するための図である。 コイルに印加する電圧と油路の油圧の変化を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる電磁弁装置の構成例を示す図で、（ａ）は、電磁弁装置の側断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視に対応する部分の概略断面図である。同図に示す電磁弁装置１は、自動車用の自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものであって、油圧制御装置が備える制御用の作動油が流通する油路の開閉を切り替えるための装置である。この電磁弁装置１は、油路２の開閉を切り替えるためボール弁（弁体）３を備える弁部１０と、ボール弁３を駆動するための電磁アクチュエータ部（電磁アクチュエータ）３０とを備える。

油路２には、ボール弁３を収容してなる弁室４と、弁室４に作動油が流入する流入ポート５と、弁室４から作動油が流出する流出ポート６と、弁室４から油圧開放部（図示せず）に連通している排出ポート７とが設けられている。また、弁室４内の流入ポート５の周囲には、ボール弁３を着座させて油路２を閉じるための弁座部８が設けられている。弁座部８は、ボール弁３を着座させるための円形の環状部分である。ボール弁３が弁座部８に着座することで油路２を閉じる一方、ボール弁３が弁座部８から離間することで油路２を開くようになっている。

また、弁部１０は、弁座部８に向けてボール弁３を押圧するための棒状のプランジャ９を備える。プランジャ９は、その根元側が電磁アクチュエータ部３０の後述する軸部材５１と一体に連結されており、その先端部９ａ側の一部が弁室４内に配置されており、先端部９ａでボール弁３を押圧して駆動する。

電磁アクチュエータ部３０は、略円筒状の固定子３１と、固定子３１の内側を軸方向（図１（ａ）の上下方向）に往復移動する可動子５０とを備える。固定子３１は、軸方向に互いに間隙を有して配置された磁性材料からなる第１固定磁極４１、第２固定磁極４２、第３固定磁極４３の３個の固定磁極と、該３個の固定磁極４１，４２，４３を励磁するコイル４５とを有する。３個の固定磁極４１，４２，４３は、それらの外周同士が円筒状の枠部４４で互いに連結されている。

可動子５０は、固定子３１が有する３個の固定磁極４１，４２，４３の内側に配置されて軸方向に往復動可能な軸部材５１と、該軸部材５１に固定されて軸方向に磁化された永久磁石５２と、永久磁石５２の軸方向の両側に設置した第１鉄心６１と第２鉄心６２の一対の鉄心（磁性部材）とを備える。すなわち、可動子５０は、軸部材５１に永久磁石５２と一対の鉄心６１，６２とが固定されており、軸部材５１と永久磁石５２及び一対の鉄心６１，６２は、共に固定子３１の内側において軸方向に沿って往復動できるように保持されている。永久磁石５２は、軸方向の一方の端面（弁部１０と反対側の端面）５２ａがＳ極、他方の端面（弁部１０側の端面）５２ｂがＮ極となるように軸方向に磁化されている。なお、軸部材５１は、軸受５３によって支持されている。

上記構成の可動子５０は、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３を押圧してボール弁３が弁座部８に当接する位置と、軸部材５１の後端部５１ｂが底板４８に当接する位置との間で軸方向にストロークするように構成されている。

図１（ｂ）に示すように、３個の固定磁極４１，４２，４３の配列方向（軸方向）における中央の第３固定磁極４３は、円筒状の枠部４４の内面から可動子５０の軸心に向かって突出する３個の固定磁極片４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有する。３個の固定磁極片４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、可動子５０の外周（周囲）に等間隔（１２０度間隔）で配置されている。そして、各固定磁極片４３ａ，４３ｂ，４３ｃにコイル（巻線）４５（４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）が巻き回されている。すなわち、固定磁極片４３ａ〜４３ｃとコイル４５ａ〜４５ｃの組は、可動子５０の外周に３組が配置されている。そして、各コイル４５ａ〜４５ｃの巻線の巻回方向は、互いに同一の方向である。各コイル４５ａ〜４５ｃは互いが配線４６を介して直列に接続されている。したがって、当該配線４６の接続に対して各コイル４５の巻回方向が同一の方向になっている。

各コイル４５を直列に接続している配線４６の両端は、直流電源（図示せず）に接続されている。直流電源による電圧の印加によって、両側の第１固定磁極４１と第２固定磁極４２は互いに同極性に磁化され、中央の第３固定磁極４３は、両側の第１固定磁極４１及び第２固定磁極４２とは異極性に磁化される。コイル４５への電圧の印加が解除されると、第１、第２、第３固定磁極４１，４２，４３の磁化は無くなる。

図２は、電磁アクチュエータ部３０の動作について説明するための図である。同図では、各点において固定子３１（枠部４４及び固定磁極４１、４２，４３）と可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）内の磁力の方向を矢印で示している。本実施形態の電磁アクチュエータ部３０では、可動子５０は、コイル４５の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の第１固定磁極４１及び第２固定磁極４２に対応する第１安定点Ｌ１−１及び第２安定点Ｌ１−２と、軸方向の中央の第３固定磁極４３に対応する第３安定点Ｌ１−３との３箇所の安定点を有する。

すなわち、第１安定点Ｌ１−１では、可動子５０の第１鉄心６１が固定子３１の第１固定磁極４１に対向し、可動子５０の第２鉄心６２が固定子３１の第３固定磁極４３に対向している。これにより、永久磁石５２のＮ極から出た磁力線が第１鉄心６１から第１固定磁極４１に流れ、第１固定磁極４１から周囲の枠部４４を通って第３固定磁極４３に流れ、第３固定磁極４３から第２鉄心６２を介して永久磁石５２のＳ極に戻る。この磁力線のループによって、可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）は、当該第１安定点Ｌ１−１で安定的に保持される。

また、第２安定点Ｌ１−２では、可動子５０の第１鉄心６１が固定子３１の第３固定磁極４３に対向し、可動子５０の第２鉄心６２が固定子３１の第２固定磁極４２に対向している。これにより、永久磁石５２のＮ極から出た磁力線が第１鉄心６１から第３固定磁極４３に流れ、第３固定磁極４３から周囲の枠部４４を通って第２固定磁極４２に流れ、第２固定磁極４２から第２鉄心６２を介して永久磁石５２のＳ極に戻る。この磁力線のループによって、可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）は、当該第２安定点Ｌ１−２で安定的に保持される。

また、第３安定点Ｌ１−３では、可動子５０の第１鉄心６１が固定子３１の第１固定磁極４１と第３固定磁極４３の中間位置に対向し、可動子５０の第２鉄心６２が固定子３１の第３固定磁極４３と第２固定磁極４２の中間位置に対向している。これにより、永久磁石５２のＮ極から出た磁力線が第１鉄心６１から第１固定磁極４１及び第３固定磁極４３に流れ、第１固定磁極４１及び第２固定磁極４３から周囲の枠部４４を通って第３固定磁極４３及び第２固定磁極４２に流れ、第３固定磁極４３及び第２固定磁極４２から第２鉄心６２を介して永久磁石５２のＳ極に戻る。この磁力線のループによって、可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）は、当該第３安定点Ｌ１−３で安定的に保持される。

そして、可動子５０を第１安定点Ｌ１−１から第２安定点Ｌ１−２又は第３安定点Ｌ１−３へ移動させるには、可動子５０のコイル４５にプラス（正）の直流電流を流す。そうすると、当該直流電流によってコイル４５に印加される電圧で、可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）を第１安定点Ｌ１−１から第２安定点Ｌ１−２又は第３安定点Ｌ１−３側へ移動させるための磁力が生じ、可動子５０が第２安定点Ｌ１−２又は第３安定点Ｌ１−３へ移動する。この通電時の磁力は、可動子５０が当該磁力によって移動するに従って小さくなり、第２安定点Ｌ１−２又は第３安定点Ｌ１−３で当該磁力がなくなることで可動子５０が安定となる。なお、第３安定点Ｌ１−３にある可動子５０を第２安定点Ｌ１−２へ移動させる場合にも、可動子５０のコイル４５にプラスの直流電流を流す。

同様に、第２安定点Ｌ１−２にある可動子５０を第１安定点Ｌ１−１又は第３安定点Ｌ１−３へ移動させるには、可動子５０のコイル４５にマイナス（負）の直流電流を流す。そうすると、当該直流電流によってコイル４５に印加される電圧で可動子５０（永久磁石５２及び鉄心６１，６２）を第２安定点Ｌ１−２から第１安定点Ｌ１−１又は第３安定点Ｌ１−３側へ移動させるための磁力が生じ、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１又は第３安定点Ｌ１−３へ移動する。この通電時の磁力は、可動子５０が当該磁力によって移動するに従って小さくなり、第１安定点Ｌ１−１又は第３安定点Ｌ１−３で当該磁力がなくなることで可動子５０が安定となる。なお、第３安定点Ｌ１−３にある可動子５０を第１安定点Ｌ１−１へ移動させる場合にも、可動子５０のコイル４５にマイナスの直流電流を流す。

このように、永久磁石５２によって固定子３１と可動子５０に発生する磁界の向きに対し、コイル４５から固定子３１と可動子５０に発生する磁界の向きが同方向と逆方向で磁気抵抗が変化することを利用して、コイル４５から可動子５０と固定子３１に発生する磁界の領域を限定することで、可動子５０の推力方向を任意に設定でき、可動子５０の推力をコントロールすることができる。

さらに、第１安定点Ｌ１−１と第３安定点Ｌ１−３の中央Ｌ３−１で、可動子５０にかかる推力の方向が第１安定点Ｌ１−１方向と第３安定点Ｌ１−３方向とに切り替わる。同様に、第２安定点Ｌ１−２と第３安定点Ｌ１−３の中央Ｌ３−２で、可動子５０にかかる推力の方向が第２安定点Ｌ１−２方向と第３安定点Ｌ１−３方向とに切り替わる。

そして、第１安定点Ｌ１−１と第３安定点Ｌ１−３の間における可動子５０に第１安定点Ｌ１−１方向の推力がかかっている位置（中央Ｌ３−１よりも第１安定点Ｌ１−１側の位置）に、第１安定点Ｌ１−１方向に移動する可動子５０を係止するための係止手段（第１係止手段７１）を設けておくと、その位置で可動子５０が第１安定点Ｌ１−１方向に荷重（付勢力）を受けた状態で係止（保持）される。以下、この位置を第１係止位置Ｌ２−１という。同様に、第２安定点Ｌ１−２と第３安定点Ｌ１−３の間における可動子５０に第２安定点Ｌ１−２方向の推力がかかっている位置（中央Ｌ３−２より第３安定点Ｌ１−３側の位置）に、第３安定点Ｌ１−３方向に移動する可動子５０を係止するための係止手段（第２係止手段７２）を設けておくと、その位置で可動子５０が第２安定点Ｌ１−２方向に荷重（付勢力）を受けた状態で係止（保持）される。以下、この位置を第２係止位置Ｌ２−２という。

次に、電磁弁装置１による油路２の開閉動作について説明する。図３は、電磁弁装置１の動作を説明するための図で、（ａ）は、ボール弁３が弁座部８に着座して油路２が閉じられた閉位置の状態、（ｂ）は、ボール弁３が弁座部８から離間して油路２が開かれた開位置の状態、（ｃ）は、ボール弁３が閉位置と開位置との中間位置にある状態を示す図である。

本実施形態の電磁弁装置１では、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３を押圧してボール弁３が弁座部８に当接する位置（図３（ａ）参照）で、可動子５０の軸方向における弁部１０側への移動が係止されるように構成されている。したがって、これらプランジャ９の先端部９ａとボール弁３と弁座部８とで第１安定点Ｌ１−１方向に移動する可動子５０を係止するための第１係止手段７１（図２参照）が構成されている。一方、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３から離間した位置（図３（ｃ）参照）で、軸部材５１の後端部５１ｂが底板４８に当接することで、可動子５０の軸方向における弁部１０と反対側への移動が係止されるように構成されている。したがって、軸部材５１の後端部５１ｂと底板４８とで、第２安定点Ｌ１−２方向に移動する可動子５０を係止するための第２係止手段７２（図２参照）が構成されている。

すなわち、本実施形態の電磁弁装置１では、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１の手前（直前）の位置で、ボール弁３が弁座部８に着座した状態となることで、その位置で、弁部１０側への可動子５０の移動が係止されて油路２が閉じられるように構成している。同様に、可動子５０が第２安定点Ｌ１−２の手前（直前）の位置で、軸部材５１の後端部５１ｂが底板４８に当接した状態となることで、その位置で、弁部１０と反対側への可動子５０の移動が係止されて油路２が開かれるように構成している。したがって、図２の第１係止位置Ｌ２−１は、電磁弁装置１におけるボール弁３が弁座部８に着座した状態に対応し、図２の第２係止位置Ｌ２−２は、電磁弁装置１における軸部材５１の後端部５１ｂが底板４８に当接した状態に対応する。

したがって、電磁弁装置１で油路２を閉じるには、可動子５０が第２安定点Ｌ１−２又は第３安定点Ｌ１−３にある状態でコイル４５に通電する（コイル４５の通電状態をオン状態にする）ことで、可動子５０を第１安定点Ｌ１−１に向けて移動させる。これにより、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３に当接して該ボール弁３を押圧する。そして、プランジャ９は、ボール弁３が弁座部８に着座（当接）した位置（第１係止位置Ｌ２−１）で停止する。このボール弁３で油路２が閉じられた状態では、流出ポート６側に油圧がかからない状態（油圧０の状態）となる。以下、この状態を閉状態という。

一方、油路２を開くには、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１又は第３安定点Ｌ１−３にある状態でコイル４５に通電する（コイル４５の通電状態をオン状態にする）ことで、可動子５０を第２安定点Ｌ１−２に向けて移動させる。そして、プランジャ９（可動子５０）は、軸部材５１の後端部５１ｂが底板４８に当接した位置（第２係止位置Ｌ２−２）で停止する。この位置で、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３から離間する。これにより、流入ポート５から弁室４に流入する作動油の油圧でボール弁３が弁座部８から離間した状態となり、油路２が開かれた状態（全開状態）となる。この状態では、流出ポート６側に油圧（最大油圧）Ｐ１がかかる状態となる。以下、この状態を開状態という。

一方、流出ポート６側に上記の開状態の油圧Ｐ１よりも低い油圧Ｐｍ（Ｐ１＞Ｐｍ）がかかるようにするには、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１又は第２安定点Ｌ１−２にある状態でコイル４５に通電する（コイル４５の通電状態をオン状態にする）ことで、可動子５０を第３安定点Ｌ１−３に移動させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、プランジャ９の先端部９ａがボール弁３に当接して該ボール弁３を押圧しているが、押圧されたボール弁３が弁座部８に着座（当接）していない状態（弁座部８から離間した状態）となる。この状態では、ボール弁３が弁座部８に着座していないことで油路２が閉じていないものの、該油路２の径寸法（流路断面積）は、上記の開状態（全開状態）と比較して小さな寸法になっている。したがって、流出ポート６側に最大油圧Ｐ１よりも低い油圧Ｐｍがかかる。

図４は、電磁アクチュエータ部３０のコイル４５に印加する電圧Ｖと油路２（流出ポート６）の油圧Ｐとの関係を示すグラフである。本実施形態の電磁弁装置１では、同図のグラフに示すように、油路２の油圧Ｐが０の状態（油路２の閉状態）で、時刻ｔ１にコイルに電圧Ｖ１（Ｖ１＞０）を印加することで、油路２が開かれて該油路２の油圧Ｐ＝Ｐ１となる。そして、時刻ｔ２に電圧Ｖ１の印加を解除した後も、油路２が開かれた状態を保持できるので、油圧Ｐ１が維持される。一方、油圧Ｐ１の状態（油路２の開状態）で、時刻ｔ３にコイルに電圧Ｖ２（Ｖ２＜０）を印加することで、油路２が閉じられて該油路２の油圧Ｐ＝０となる。そして、時刻ｔ４に電圧Ｖ２の印加を解除した後も、油路２の閉状態を保持できるので、油圧Ｐ＝０が維持される。

すなわち、可動子５０を移動させて油路２の開閉を切り替える際にのみコイル４５に電圧を印加する。そして、電圧の印加を解除した後も油路２の開状態又は閉状態を維持することができる。このように、可動子５０を移動させて油路２の開閉を切り替える際にのみコイル４５に電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータ及び電磁弁装置（ノーマルオープン型又はノーマルクローズ型の電磁弁装置）と比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。

以上説明したように、本実施形態の電磁弁装置１が備える電磁アクチュエータ部３０によれば、可動子５０は、コイル４５の非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極４１，４２に対応する第１、第２安定点Ｌ１−１，Ｌ１−２と、中間の固定磁極４３に対応する第３安定点Ｌ１−３との３箇所の安定点を有することで、上記の第１安定点Ｌ１−１，第２安定点Ｌ１−２、第３安定点Ｌ１−３の３箇所で可動子５０を安定的に保持することができる。そして、可動子５０を一の安定点から他の安定点へ移動させる際にのみコイル４５に電圧を印加すればよいので、従来構造の電磁アクチュエータと比較して、消費電力の大幅な削減が可能となる。

また、本実施形態の電磁弁装置１が備える電磁アクチュエータ部３０によれば、可動子５０は、永久磁石５２と該永久磁石５２の軸方向の両側に設置した一対の鉄心（磁性部材）６１，６２とを備えて構成されていることで、永久磁石５２とコイル４５から発生する磁界が鉄心６１、６２を通過する。これにより、可動子５０に永久磁石５２のみを備えた従来の電磁アクチュエータと比較して、固定子３１と可動子５０の間の空隙（エアギャップ）の寸法を縮小できるので、大幅な磁気回路効率の向上を図ることができる。したがって、固定子３１のコイル４５から発生する磁界による磁気抵抗（コイル４５を周回する磁気抵抗）が改善し、磁気回路効率を向上させることができる。

また、本実施形態の電磁アクチュエータ部３０では、３個の固定磁極４１、４２，４３の配列方向（軸方向）における中央の固定磁極４３は、円筒状の枠部４４から可動子５０の軸心に向かって突出する固定磁極片４３ａ〜４３ｃを有し、コイル４５ａ〜４５ｃは、当該固定磁極片４３ａ〜４３ｃの周囲に巻回されており、これら固定磁極片４３ａ〜４３ｃとコイル４５ａ〜４５ｃの組は、可動子５０の外周に複数組が配置されており、各組のコイル４５ａ〜４５ｃの巻方向が互いに同一の方向である。これにより、固定子３１の磁気回路効率が高くなるので、コイル４５の巻数を少なく抑えることができる。したがって、電磁アクチュエータ部３０の構成の簡素化、小形化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。

また、上記の電磁アクチュエータ部３０では、第１安定点Ｌ１−１に向けて付勢されている可動子５０を当該第１安定点Ｌ１−１より手前側の位置で係止するための第１係止手段７１と、第２安定点Ｌ１−２に向けて付勢されている可動子５０を当該第２安定点Ｌ１−２より手前側の位置で係止するための第２係止手段７２とを備えたことで、第１、第２安定点Ｌ１−１，Ｌ１−２に向けて付勢されている可動子５０をそれらの手前側の位置で係止することができる。これにより、可動子５０に永久磁石５２の磁力による付勢力が付与された状態で該可動子５０を安定的に保持することができるようになる。

また、本実施形態の電磁弁装置１によれば、上記構成の電磁アクチュエータ部３０を備えたことで、作動油が流通する油路２の開閉を切り替えることができる電磁弁装置１の構成の簡素化、小型化及び軽量化、低コスト化を図ることができる。また、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１又は第１係止位置Ｌ２−１にあるときにボール弁３が油路２を閉じる閉位置となり、可動子５０が第２安定点Ｌ１−２又は第２係止位置Ｌ２−２にあるときにボール弁３が油路２を開く開位置となり、可動子５０が第３安定点Ｌ１−３にあるときにボール弁３が閉位置と開位置との中間位置となることで、油路２を流通する作動油の油圧を３段階に切り替えることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態の電磁弁装置１では、可動子５０が第１係止手段７１で係止された第１係止位置Ｌ２−１にあるときに、弁体３が弁座部８に着座して油路２が閉じられる閉位置となり、可動子５０が第２係止手段７２で係止された第２係止位置Ｌ２−２にあるときに、弁体３が弁座部８から離間して油路２が開かれる開位置となるように構成した場合を示したが、これ以外にも、図示及び詳細な説明は省略するが、本発明にかかる電磁弁装置の実施形態としては、可動子５０が第１安定点Ｌ１−１にあるときに、弁体３が弁座部８に着座して油路２が閉じられる閉位置となり、可動子５０が第２安定点Ｌ１−２にあるときに、弁体３が弁座部８から離間して油路２が開かれる開位置となるように構成することも可能である。

Claims (3)

1. 筒状の固定子と、前記固定子の内側を軸方向に往復移動する可動子と、を備える電磁アクチュエータであって、
   前記固定子は、
   軸方向に間隙を有して配列された３個の固定磁極と、
   前記固定子を励磁するコイルと、を備え、
   前記可動子は、
   前記軸方向に往復動可能な軸部材と、
   前記軸部材に固定されて前記軸方向に磁化された永久磁石と、
   前記永久磁石の軸方向の両側に設置した一対の磁性部材と、を備え、
   前記３個の固定磁極の配列方向における中央の固定磁極は、筒状の枠部から前記可動子の軸心に向かって突出する固定磁極片を有し、
   前記コイルは、前記固定磁極片の周囲に巻回されており、
   前記固定磁極片と前記コイルの組は、前記可動子の外周に複数組が配置されており、
   前記各組のコイルの巻回方向が互いに同一の方向であり、
   前記可動子は、前記コイルの非通電状態で静止状態を保持可能な安定点として、軸方向の両側の固定磁極に対応する第１、第２安定点と、中間の固定磁極に対応する第３安定点との３箇所の安定点を有する
   ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記第１安定点に向けて付勢されている前記可動子を該第１安定点より手前側の位置で係止するための第１係止手段と、
   前記第２安定点に向けて付勢されている前記可動子を該第２安定点より手前側の位置で係止するための第２係止手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 請求項２に記載の電磁アクチュエータと、
   前記電磁アクチュエータの駆動で作動油が流通する油路の開閉を切り替えるための弁部と、を備える電磁弁装置であって、
   前記弁部は、
   前記油路に設けた弁座部と、
   前記可動子によって駆動されることで前記弁座部に着座する弁体と、を備え、
   前記可動子が前記第１安定点にあるとき又は前記第１係止手段で係止された第１係止位置にあるときに、前記弁体が前記弁座部に着座して前記油路が閉じられる閉位置となり、
   前記可動子が前記第２安定点にあるとき又は前記第２係止手段で係止された第２係止位置にあるときに、前記弁体が前記弁座部から離間して前記油路が開かれる開位置となり、
   前記可動子が前記第３安定点にあるときに、前記弁体が前記閉位置と前記開位置との間の中間位置となる
   ことを特徴とする電磁弁装置。

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