JP6333496B1 - Electromagnetic actuator and hydraulic adjustment mechanism - Google Patents
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Abstract
本発明における電磁アクチュエータは、軸方向に筒状の空間が形成された固定子と、固定子の筒状の空間内に配置され、固定子の軸方向に沿って移動される可動子と、可動子の移動方向の端面の少なくとも一方から可動子の中心線に沿って張り出す出力部と、可動子の中心線より外径側に設けられたガイド嵌合部に配置され、ガイド嵌合部が軸方向に摺動されるガイド部とが設けられる。また、本発明における油圧調整機構は、本発明における電磁アクチュエータと電磁アクチュエータの固定子から張り出し、軸方向の往復運動により油圧を調整する弁とを設ける。The electromagnetic actuator according to the present invention includes a stator in which a cylindrical space is formed in the axial direction, a mover that is disposed in the cylindrical space of the stator and is moved along the axial direction of the stator, and a movable An output portion that protrudes along the center line of the mover from at least one of the end faces in the moving direction of the child, and a guide fitting portion that is provided on the outer diameter side of the center line of the mover. And a guide portion that is slid in the axial direction. The hydraulic pressure adjusting mechanism according to the present invention includes the electromagnetic actuator according to the present invention and a valve that projects from the stator of the electromagnetic actuator and adjusts the hydraulic pressure by reciprocating motion in the axial direction.
Description
本発明は、磁気吸引力により磁性体の可動子を直動運動させることで、弁の開閉等を制御する電磁アクチュエータに関するものである。また、これを利用した油圧調整機構に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic actuator that controls opening and closing of a valve by causing a magnetic mover to move linearly by a magnetic attractive force. The present invention also relates to a hydraulic adjustment mechanism using this.
従来の電磁操作弁のアクチュエータは、両端を軸受部にて支持されたロッドと可動鉄心を一体連結し、これらを電磁コイルの励磁電流により固定子側へ吸引させて、前記ロッドの一端に当接する弁体を動作させて弁の開閉を制御している（例えば、特許文献１参照）。 A conventional electromagnetically operated valve actuator integrally connects a rod supported at both ends by a bearing and a movable iron core, attracts them to the stator side by an exciting current of an electromagnetic coil, and makes contact with one end of the rod. The valve body is operated to control the opening and closing of the valve (see, for example, Patent Document 1).
また、従来の電磁作動装置は、有底円筒体および固定コアが非磁性筒体を介して結合されて成るインナーハウジングがコイルで囲繞され、磁性材料から成るとともに前記コイルを覆ったアウターハウジングで有底円筒体および固定コア間が相互に結合され、インナーハウジングに軸方向移動可能に収容される可動コアに、固定コアを移動自在に貫通する駆動ロッドが結合される電磁作動装置において、軸方向の長さを短くして小型化するために、有底円筒体の閉塞端に当接する支持鍔を一端に有する非磁性材料製案内軸の他端が、可動コアに設けられた貫通孔の一端側に第１軸受部材を介して挿入され、固定コアに装着された第２軸受部材で軸方向移動可能に支承された駆動ロッドの一端が貫通孔他端側に嵌合、固定される構成としている例がある（例えば、特許文献２参照）。 In addition, the conventional electromagnetic actuator includes an outer housing in which a bottomed cylindrical body and a fixed core are coupled via a non-magnetic cylindrical body, surrounded by a coil, made of a magnetic material and covered with the coil. In an electromagnetic actuator in which a bottom cylindrical body and a fixed core are coupled to each other, and a drive rod that movably penetrates the fixed core is coupled to a movable core that is accommodated in the inner housing so as to be movable in the axial direction. In order to shorten the length and reduce the size, the other end of the guide shaft made of a non-magnetic material having a support rod in contact with the closed end of the bottomed cylindrical body at one end is one end side of the through hole provided in the movable core One end of the drive rod that is inserted through the first bearing member and supported by the second bearing member attached to the fixed core so as to be movable in the axial direction is fitted and fixed to the other end side of the through hole. Example Some (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、従来の電磁操作弁のアクチュエータでは、可動鉄心と一体連結するロッドの両端に軸受部を設けているので、アクチュエータの軸方向の長さを短くできない課題があった。 However, the conventional actuator of the electromagnetically operated valve has a problem that the axial length of the actuator cannot be shortened because the bearing portions are provided at both ends of the rod integrally connected to the movable iron core.
また、従来の電磁作動装置では、有底円筒体の軸線上に駆動ロッドが設けられるため、可動コアと駆動ロッドおよび可動コアと有底円筒体との嵌め合い長さが短くなり、可動コアが軸方向移動時に傾く課題があった。また、傾き抑制のために可動コアの外周に設けられる非磁性筒体の部位が磁気抵抗となり、推力が低下する課題があった。 Further, in the conventional electromagnetic actuator, since the drive rod is provided on the axis of the bottomed cylindrical body, the fitting length between the movable core and the drive rod and the movable core and the bottomed cylindrical body is shortened, and the movable core is There was a problem of tilting when moving in the axial direction. In addition, there is a problem that the portion of the non-magnetic cylindrical body provided on the outer periphery of the movable core in order to suppress the tilt becomes a magnetic resistance and the thrust is reduced.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、小型化しても、推力を確保できる電磁アクチュエータを提供することを目的とする。また、小型の油圧調整機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator that can ensure a thrust even if it is downsized. It is another object of the present invention to provide a small hydraulic adjustment mechanism.
本発明における電磁アクチュエータは、内部に軸方向に筒状の空間が形成された固定子と、前記筒状の空間内に配置され、前記固定子の軸方向に沿って移動可能な可動子と、前記可動子の移動方向の端面の少なくとも一方から張り出す出力部と、前記出力部よりも前記可動子の外径側に設けられたガイド嵌合部と、前記ガイド嵌合部と前記軸方向に摺動可能なガイド部と、を備え、前記固定子は、前記筒状の空間内に前記ガイド部よりも外径側に配置されるコイルと、前記コイルと前記ガイド部との間に配置される円筒状のコア部と、前記コア部に向かって軸方向に突出する突出部と、を有し、前記コイルに通電した場合、発生する磁束が、前記コア部、前記可動子、および前記突出部の順、又はその逆方向の順に通過する磁気回路を有する。 The electromagnetic actuator according to the present invention includes a stator in which a cylindrical space is formed in an axial direction therein, a movable element that is disposed in the cylindrical space and is movable along the axial direction of the stator, An output portion projecting from at least one of end faces in the moving direction of the mover, a guide fitting portion provided on the outer diameter side of the mover from the output portion, the guide fitting portion and the axial direction A slidable guide portion, and the stator is disposed between the coil and the guide portion, and a coil disposed on the outer diameter side of the guide portion in the cylindrical space. A cylindrical core portion and a protruding portion protruding in the axial direction toward the core portion, and when the coil is energized, the generated magnetic flux generates the core portion, the mover, and the protruding portion. order parts, or that have a magnetic circuit which passes in the order of the opposite direction
また、本発明における油圧調整機構は、本発明における電磁アクチュエータと前記電磁アクチュエータの出力部の軸方向の往復運動により開閉する弁とを備えたものである。 The hydraulic pressure adjusting mechanism according to the present invention includes the electromagnetic actuator according to the present invention and a valve that opens and closes by reciprocal movement in the axial direction of the output portion of the electromagnetic actuator.
本発明における電磁アクチュエータによれば、小型化しても推力を確保することができる。また、本発明における油圧調整機構によれば、十分な推力を確保して小型化できる。 According to the electromagnetic actuator of the present invention, it is possible to ensure thrust even if the size is reduced. Further, according to the hydraulic pressure adjusting mechanism of the present invention, sufficient thrust can be ensured and the size can be reduced.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電磁アクチュエータの概略を示す断面図である。電磁アクチュエータ１００は、磁気吸引力を発生させるコイル１と、コイル１を包囲して配置され、内部に筒状の空間８が形成された固定子２とが設けられる。固定子２の筒状の空間の軸方向は、固定子２の軸方向と同方向である。また、固定子２の筒状の空間８内に配置され、固定子２の軸方向に沿って移動可能な可動子３と、可動子３の中心線Ｂ上に圧入されて設けられる軸部４１と可動子３の移動方向の端面の少なくとも一方から張り出す出力部４０とを有する出力子４とが設けられる。さらに可動子３の出力子４よりも外径側に、軸方向に沿って可動子３にガイド嵌合部５０が設けられ、このガイド嵌合部５０と軸方向に摺動可能なガイド部５が設けられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electromagnetic actuator according to
図２は、電磁アクチュエータ１００の一部を示す断面図で、図１の可動子３、出力子４およびガイド部５を抜き出したものである。可動子３をＡ−Ａ断面でみると、可動子３の中心線上に出力子４、出力子４の軸部４１よりも外径側にガイド部５が配置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the
次に電磁アクチュエータ１００の動作を説明する。図示しない外部電源によってコイル１に通電すると、図１に示す様に磁束αが発生する。図１中の破線は、可動子３から出力部４０が張り出す方向（図１における上部から下部に向かう方向）にコイル１を見た時、コイル１に時計回りに通電した場合の磁束αである。
Next, the operation of the
磁束αは固定子２および可動子３によって形成される磁気回路を流れ、固定子２および可動子３の間に磁気吸引力を発生させる。そして、磁気吸引力の軸方向成分により、可動子３は出力部４０の張り出す方向に移動する。以下、上述の時計回りにコイル１に通電した例で説明するが、仮に反時計回りに通電しても磁束αの向きが反対となるが、可動子３と固定子２に磁気吸引力が発生して、可動子３は出力部４０の張り出す方向に移動することは言うまでもない。
The magnetic flux α flows through a magnetic circuit formed by the
更に詳細に説明する。固定子２は磁性体で構成されており、軸方向に筒状の空間を形成する。固定子２の軸方向の一方の端面には、出力部４０が固定子２の空間内から外側に貫通可能に開口する第一開口部２１が設けられ、他方の端面には、固定子２の外側と空間内とを貫通させる第二開口部２３が設けられる。固定子２はその筒状の空間内に第二開口部２３側から第一開口部２１側に向かう円筒の磁性体のコア部２４を有する。円筒のコア部２４は固定子２の空間の一部を軸方向に仕切るように配置されており、固定子２の空間内には、コア部２４よりも外径側にコイル１が配置され、コア部２４よりも内径側に可動子３が配置される。さらに、固定子２は第一開口部２１側からコア部２４に向かって軸方向に突出する突出部２５を有する。コア部２４と突出部２５は軸方向に空間を保つように、可動子３とコイル１との間に配置される。そして、固定子２の側壁は、コイル１の外周側全周を覆うようにコイル１よりも外径側に配置されている。これによりコア部２４と突出部２５とを磁束αが通る磁気回路が形成され、一部が可動子３と共有される。すなわち、磁束αがコア部２４、可動子３、突出部２５の順に通過する磁気回路が形成される。
Further details will be described. The
可動子３は磁性体で形成され、固定子２の筒状の空間内でコイル１に囲繞され、軸方向へ移動自在に配置される。可動子３は、例えば、軸方向の可動子３と第一開口部２１の間に配置された軸方向に伸縮可能なばね（図示せず）のばね力にて保持される。
The
コイル１が通電されると、可動子３は固定子２を通る磁束αの一部を共有し、固定子２と共に磁気回路を形成する。可動子３と突出部２５に磁気吸引力の軸方向成分が作用することで、軸方向へ可動子３を移動させる推力が、その反力、例えばばね力や摩擦力などの合力より大きい場合、可動子３は出力部４０が張り出す軸方向の第一開口部２１側へ向かって移動される。
When the
さらに、可動子３は、その移動方向に沿って可動子３の中心線上に設けられた出力子４よりも外径側に、ガイド部５を配置するためのガイド嵌合部５０を有する。ここでのガイド嵌合部５０は孔である。可動子３が軸方向に移動する際に、ガイド部５とガイド嵌合部５０とが摺動する。なお、出力子４および固定子２の中心線（図示せず）は可動子３の中心線と同一線上に配置される。
Furthermore, the
出力子４は、例えば円柱状に形成され、可動子３の中心線上に設けられた孔に出力子４の軸部４１が圧入配置されることで可動子３と一体的に固定される。また、出力子４の一端である出力部４０は、固定子２に設けられた出力部４０の径よりも大きな径の開口である第一開口部２１側に向かって可動子３の端面から張り出して配置される。これにより、可動子３の移動に伴って、出力子４も軸方向に移動し、出力子４の出力部４０は固定子２の筒状の空間内から第一開口部２１を貫通して固定子２の外部へ露出する。なお、本実施の形態においては、可動子３から出力部４０が張り出す方向の固定子２に開口した第一開口部２１を設けていればよく、第二開口部２３は必ずしも設ける必要はない。第二開口部２３を設けている場合は、固定子２で覆われているよりも第二開口部２３の磁気抵抗が大きくなるため、可動子３の推力に起因しない第二開口部２３を介して対向する固定子２側へ向かう磁束αを抑制しやすくなる。
The
ガイド部５は、例えば円柱状に形成され、可動子３に設けられるガイド嵌合部５０に沿って配置される。ガイド部５は可動子３を貫通するように配置され、その一端は軸方向延長線上の固定子２に設けられた固定部２２に支持される。ガイド部５は、出力子４の軸部４１よりも外径側に配置されるため、可動子３と出力子４との嵌め合い長さおよびガイド嵌合部５０とガイド部５との嵌め合い長さの両方を大型化することなく十分確保できる。
その結果、出力子４の可動子３への強固な固定と、可動子３の傾きの抑制を実現できる。
ここで嵌め合い長さとは、可動子３と出力子４とが面する軸方向長さおよびガイド嵌合部５０とガイド部５とが面する軸方向の長さである。The
As a result, the
Here, the fitting length is an axial length that the
次に、電磁アクチュエータ１００の動作について、さらに詳細に説明する。コイル１が通電されない時は、可動子３および出力子４は、ばね力にて保持されている。図１に示す位置がこの状態である。なお、この位置については、使用するばねやばねの配置を変更することにより適宜調整できる。
Next, the operation of the
コイル１に通電した場合、磁束αにより可動子３に磁気吸引力が作用し、可動子３がガイド部５によって案内され、第一開口部２１側へ可動子３および出力子４が移動される。
When the
コイル１への通電を止めると、コイル通電により発生していた磁束αが発生しなくなり、磁束αによる磁気吸引力も可動子に作用しなくなる。そのため、ばね力によって可動子３および出力子４は再び通電前の位置へ戻される。
When the energization of the
このように、コイル１への通電および無通電の状態を切り替えることにより、可動子３および出力子４の軸方向への往復運動が行われる。例えば、出力部４０が後述するスプール弁４３であれば、流路の開通または閉鎖を可動子３および出力子４の往復運動によって行い、流路に流れる油の量を調整可能な油圧バルブの開閉を行う油圧調整機構とすることができる。また、例えば、出力部４０の往復運動の先にモータを通電するためのスイッチを配置し、往復運動を利用して出力部４０でスイッチを押すことにより、モータの通電状態を制御するモータ通電機構とすることができる。
In this way, the reciprocating motion of the
本発明の実施の形態１では、出力子４が可動子３に、可動子３の中心線に沿って設置され、ガイド部５が可動子３の出力子４よりも外径側に設けられたガイド嵌合部５０に嵌合可能に設置されている。この構成を採用しているので、電磁アクチュエータ１００の軸方向長さを増大させることなく、出力子４と可動子３との嵌め合い長さおよびガイド部５とガイド嵌合部５０との嵌め合い長さの双方を確保することができる。これにより、出力子４の可動子３への強固な固定と可動子３の傾きの抑制を同時に実現可能となる。可動子３が傾くと、可動子３と固定子２との間の磁気ギャップ、可動子３と一体となり移動する出力部４０と突出部２５との間の磁気ギャップ、出力部４０と第一開口部２１との間の磁気ギャップ、さらには出力部４０と出力部４０が第一開口部２１を貫通した先の周囲にあるものとの間の磁気ギャップの対称性が崩れてしまう。
これらの磁気ギャップの対称性を保つことにより、径方向への磁気吸引力が相殺されていたため、これらの磁気ギャップの対称性が崩れることにより、径方向成分が相殺されずに可動子３および出力部４０に作用する。そして移動する可動子３および出力部４０がその周囲のものと接触し摩擦抵抗が発生する。さらに、磁気ギャップ間は小さくなるほど、磁気吸引力は大きくなるため、摩擦抵抗も大きくなる。そのため、ガイド部５とガイド嵌合部５０との嵌め合い長さを十分確保することで、可動子３の傾きを抑制できるので、可動子３に作用する磁気吸引力の径方向成分を抑制し、摺動抵抗となる摩擦力を低減できる。その結果、推力を確保するとともに小型化できる効果を奏する。In
By maintaining the symmetry of these magnetic gaps, the magnetic attractive force in the radial direction has been canceled out. Therefore, the symmetry of these magnetic gaps is lost, so that the radial component is not canceled out and the
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２における電磁アクチュエータの概略を示す断面図、図４は本発明の実施の形態２における電磁アクチュエータの概略を示す斜視図である。図４は説明の便宜上、コイル１、固定子２および可動子３の一部を断面図にて示している。図３および図４において、図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。実施の形態１とは、ガイド部５の他端部を保持するための保持部６を固定子２に設けた点が相違している。実施の形態１と構成および動作の異なる部分のみを説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the electromagnetic actuator according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view schematically showing the electromagnetic actuator according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a part of the
保持部６は、例えば、円盤形状に形成された保持板が固定子２の第二開口部２３を閉塞するように圧入などにより配置されることで形成される。保持部６は、保持板とガイド部５の他端とが溶接、接着、圧入などによって接続または一体に形成されることにより、ガイド部５を保持する。
The holding
ガイド部５は、例えば円柱状に形成され、可動子３の中心線より外径側に設けられるガイド嵌合部５０に沿って配置される。ガイド部５は可動子３を軸方向に貫通するように配置され、そのガイド部５の一端は軸方向延長線上の固定子２に設けられた固定部２２に支持され、他端は保持部６に保持される。ガイド部５の両端を保持することにより、ガイド部５の剛性が向上し、可動子３の中心線が固定子２の中心線に対して傾くことを抑制する。なお、本実施の形態においては、保持部６を固定子２に設けた第二開口部２３に保持板を配置して形成する例で示したが、固定子２に第二開口部２３を設けず、固定子２で一体的に覆う形状とし、ガイド部５の他端を保持してもよい。その場合、例えば、固定子２にガイド部５を挿入配置する為の孔を設け、圧入配置して保持する様態の保持部６を設けても良い。いずれもガイド部５の軸方向他端を保持するものである。
The
したがって、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に出力子４の可動子３への強固な固定と、可動子３の傾きの抑制を同時に実現可能となる。また、ガイド部５の剛性が向上することにより出力子４および可動子３の中心線が固定子２の中心線に対して傾くことをより抑制できる。さらに、可動子３の傾きを抑制することにより、可動子３に作用する磁気吸引力の径方向成分を抑制することとなり、摩擦力を低減できる。その結果、推力を確保するとともに小型化できる効果を奏する。
Therefore, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における電磁アクチュエータの概略を示す断面図である。図５おいて、図１および図３と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。実施の形態１および２とは、ガイド部５が配置される可動子３のガイド嵌合部５０の側壁の一部に流体の通路７を設けた点が相違している。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an electromagnetic actuator according to
実施の形態１および２と構成および動作の異なる部分のみを説明する。実施の形態３では、図５に示すように、ガイド部５とガイド嵌合部５０とが摺動される側壁の一部を流体の通路７としている。図６は図５の可動子３、出力子４およびガイド部５を抜き出した断面図であり、可動子３をＡ−Ａ断面で見ると、可動子３の中心線上に出力子４、その外径側にガイド部５が配置される。
Only portions different in configuration and operation from the first and second embodiments will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 5, a part of the side wall on which the
ガイド嵌合部５０は可動子３の中心線上に位置する出力子４の軸部４１よりも外径側に配置され、可動子３を軸方向に貫通する。なお、実施の形態３においても固定子２および出力子４の中心線は可動子３の中心線と同一線上である。ガイド部５は、例えば円柱状で、軸方向に垂直な面の断面積が、ガイド嵌合部５０の軸方向に垂直な断面積よりも小さくなるように形成される。ガイド嵌合部５０よりも断面積の小さいガイド部５を配置することで、ガイド嵌合部５０に通路７が確保される。例えば図６のようにガイド嵌合部５０の中心線よりもガイド部５の中心線を外径側に配置することで、ガイド嵌合部５０の内周面の一部とガイド部５の外周面の一部が摺動される。そして、摺動面となる一部を除くガイド嵌合部５０の内周面とガイド部５の外周面との間には軸方向に隙間ができ、通路７を確保できる。
The guide
次に、電磁アクチュエータ１００の動作時について説明する。図示しない外部電源によってコイル１に通電すると図５に示すように磁束αが発生する。実施の形態１と同様に磁束αは固定子２および可動子３によって形成された磁気回路を通り、可動子３から出力部４０が張り出す方向へ移動させる推力の一部となる磁気吸引力が作用する。この磁気吸引力とは反対方向に、例えばばね力などの反力が可動子に作用する。推力が反力を上回ると、可動子３および出力子４がガイド部５によって案内され、軸方向の第一開口部２１側へ移動される。
Next, the operation of the
このとき、通路７内を、例えば油などの流体が可動子３および出力子４の移動方向と反対の方向へ移動する。コイル１への通電がなくなると、磁束αは発生せず、磁気吸引力も可動子３に作用しなくなる。そして、可動子３に作用する推力が反力を下回ることで可動子３および出力子４は再び通電前の位置へ戻されるとともに、通路７内の流体の移動は通電時の流体の移動と逆向きとなる。
At this time, a fluid such as oil moves in the
したがって、実施の形態３においても、実施の形態１および２と同様に推力を確保できるとともに小型化ができる。また、可動子３が往復運動を行う際に、アクチュエータ内部の流体が通ることで反力増加の要因となる内部圧力の上昇を防止できる。さらに、可動子３とガイド部５の摺動面間に例えば油などの潤滑剤となる流体が流入することにより、摺動の摩擦力を抑制でき、反力増加を抑制できる効果を奏する。
Therefore, also in the third embodiment, the thrust can be ensured and the size can be reduced as in the first and second embodiments. Further, when the
なお、実施の形態３において、ガイド嵌合部５０の中心線よりもガイド部５の中心線が可動子３の中心線を基準に外径側に位置する例を示したが、ガイド部５の中心線はガイド嵌合部５０の中心線より内径側とし、通路７をガイド部５の外径側に確保してもよい。ガイド部５を円柱状とする例を示したが、ガイド部５の断面形状を半円とし、円弧の中心をガイド嵌合部５０の中心線上に配置してもよい。いずれの場合もガイド嵌合部５０内に通路７を確保することで、内部圧力の上昇を防止できる。さらに、可動子３とガイド部５の間に例えば油などの潤滑剤となる流体が流入することにより、摺動面である半円の円弧部の摩擦力を抑制できる効果を奏する。
なお、ガイド部５を支持する固定部の穴２２の軸方向断面積は、ガイド部５の軸方向断面積より大きい。これにより固定子２の内部の油などの流体が穴２２から固定子２の外部へ排出される。In the third embodiment, an example in which the center line of the
In addition, the axial cross-sectional area of the
また、可動子３に設けるガイド嵌合部５０を図１５に示すような可動子３の外周部の一部を切り欠いて、外径側に開口する溝となるように形成してもよい。この場合、ガイド部５の断面積をガイド嵌合部５０の断面積と同等もしくは大きく形成してもよい。可動子３の外周部の一部を切欠いてガイド嵌合部５０を形成することで、ガイド嵌合部５０よりも断面積が大きいガイド部５を配置でき、径方向の力に対してガイド部５が強固になる。また、摺動面に摩耗粉が生じた場合でも、ガイド嵌合部５０から摩耗粉が排出され、摩耗粉の詰まりによる反力の増加を抑制することが可能となる。
Moreover, you may form the
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４における電磁アクチュエータの概略を示す斜視図である。図７において、図１から図６と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態１から３とは、固定子２の一部に開放部２６を設けた点、およびガイド嵌合部５０とガイド部５との組が、可動子３の中心線に垂直な断面において、可動子３の中心線を対称点として点対称に配置されている点が相違している。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing the electromagnetic actuator according to the fourth embodiment of the present invention. 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6 denote the same or corresponding components, and the description thereof is omitted. In the first to third embodiments of the present invention, the opening 26 is provided in a part of the
実施の形態１から３と構成および動作の異なる部分のみを説明する。実施の形態４では、図７に示すように、固定子２の軸方向に垂直な面において、出力子４が配置される可動子３の中心線からガイド部５に向かう延長線上に、固定子２の筒状の空間と外部とを連通させてコイル１を固定子２から外部に露出させる開放部２６を設けている。開放部２６を設けたことで、コイル１の一部が固定子２から外部に露出する。すなわち、開放部２６は、コイル１の外周側に配置された固定子２の側壁の周方向の一部と、固定子２の軸方向の一方の端面側の壁とが切り欠かれて形成されている。なお、図７で示されるように、固定子２の側壁の周方向の一部において、開放部２６が軸方向全体にわたって形成されている形状に限らず、コイル１が形成する磁気回路であって開放部２６を通る磁気回路の磁気抵抗が増加するように、固定子２の側壁の周方向の一部における軸方向の一部が切り欠かれて開放部２６が形成されていてもよい。
Only portions different in configuration and operation from the first to third embodiments will be described. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7, on the surface perpendicular to the axial direction of the
開放部２６は、電磁アクチュエータ１００の軸方向に垂直な面を視点とし、固定子２の中心線を中心とした場合の開放の範囲内にガイド部５が配置されるように開放する。また、開放部２６とガイド部５は例えば、固定子２の中心線に垂直な断面において、固定子２の中心線を対称点として点対称に設けられる。
The opening portion 26 is opened so that the
電磁アクチュエータ１００の通電時の磁束αについて説明する。図示しない外部電源によってコイル１に通電されると磁束αが発生する。図７に示すように磁束αは固定子２および可動子３によって形成される磁気回路を通る。このとき、固定子２の径方向に開放部２６がある場合、開放部２６がない場合と比較し、コイル１の一部が外側に露出するように開放された開放部２６は磁気抵抗が大きくなるため、磁束αは開放部２６に流れにくくなる。また、ガイド部５を、軸方向に垂直な固定子の断面において、開放部２６の一方の周方向端部と可動子３の中心とを結ぶ直線と、他方の周方向端部と可動子３の中心とを結ぶ直線のとの間の角度範囲内に設けているため、ガイド部５を流れる磁束αも減少する。このため、ガイド部５が磁気回路上にある場合よりも、磁気回路の磁気抵抗が低下する。よって、磁気回路を通る磁束αが増大する。
The magnetic flux α when the
その結果、実施の形態４においても、実施の形態１から３と同様に電磁アクチュエータを小型化しても推力を確保できる。さらに、実施の形態４によれば、ガイド部５が推力に起因する磁束αの磁気抵抗となりにくく、可動子３を移動するための推力の低下も抑制できる。
また、リニアモータのリニアガイドのように、磁束がリニアガイドを貫通しない構造では、リニアガイドの配置の制約はない。一方、本願の電磁アクチュエータ１００のガイド部５は、磁束αがガイド部５を貫通して推力が低下するというリニアモータにはない新たな課題を生じる可能性がある。上記のガイド部５の構成によって、リニアモータにはない新たな課題を解決できる。
また、２個のガイド部５が設けられることによって、可動子３の軸方向に対する傾きを抑制できるという利点がある。As a result, also in the fourth embodiment, thrust can be ensured even if the electromagnetic actuator is downsized as in the first to third embodiments. Furthermore, according to the fourth embodiment, the
Moreover, in the structure where the magnetic flux does not penetrate the linear guide, such as the linear guide of the linear motor, there is no restriction on the arrangement of the linear guide. On the other hand, the
Further, the provision of the two
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５における電磁アクチュエータの概略を示す斜視図である。図８において、図１から図７と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態１から４とは、可動子３の出力子４を配置する孔に第二開口部２３側から支持部５３が配置される点が相違している。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the electromagnetic actuator according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 7 denote the same or corresponding components, and the description thereof is omitted. The first to fourth embodiments of the present invention are different from the first to fourth embodiments in that a support portion 53 is disposed from the
実施の形態１から４と構成および動作の異なる部分のみを説明する。実施の形態５では可動子３は、その中心線を貫通する孔を有する。その孔には、第一開口部２１に対向する可動子３の端面から出力子４の軸部４１が例えば圧入によって配置され、第二開口部２３に対向する可動子３の端面から、他端を保持部６によって保持される支持部５３の一端が配置される。可動子３の中心線上に設けられた孔の内側では、孔に配置された出力子４の軸部４１と支持部５３は離間されており、十分な嵌め合い長さが確保できるように出力子４の軸部４１が配置されている。また、支持部５３は例えば円柱状に形成され、可動子３の中心線上に配置される。また、支持部５３の外周面は、可動子３が軸方向へ移動する際に、可動子３の中心線に設けた孔の側壁と摺動する。本実施の形態において、支持部５３の中心線と可動子３の中心線は同一線上である。
Only parts different from the first to fourth embodiments in configuration and operation will be described. In the fifth embodiment, the
なお、必ずしも出力子４の軸部４１と支持部５３は離間されていなくてもよく、例えば通電を止めているときは、接していてもよい。また、固定子２の第二開口部２３に支持部５３を圧入可能な孔が形成された保持板を配置して保持部６とし、支持部５３の他端部を穴に圧入して、支持部５３を保持部６で保持するようにしてもよい。また孔を設けて支持部５３を保持する保持部６に限らず、溶接や接着によって固定子２と接続するなど他の保持部６を設けてもよい。
Note that the
実施の形態５によれば、可動子３と出力子４の軸部４１との嵌め合い長さを確保して配置したうえで、可動子３が支持部５３で支持されるので、実施の形態１から４と同様に推力を確保して電磁アクチュエータを小型化できる。さらに、ガイド嵌合部５０とガイド部５との摺動に加え、可動子３の中心線上に設けた孔と支持部５３とが摺動するため、可動子３が軸方向に移動する際の摺動面積を増加させ、可動子の中心が固定子２の中心線に対して傾くことを抑制する効果を奏する。また、出力子４と支持部５３の双方を可動子３に貫通して設けられた中心線上の孔に配置することにより、加工点数を増加することなく上述の効果を得ることができる。
According to the fifth embodiment, since the
なお、本発明の実施の形態１から３、および５では、ガイド部５を１つ設けた例を示し、実施の形態４では、２つ設けた例を示したが、ガイド部５を図９および図１０に示すように３つとしてもよい。また、図示していないが、ガイド部５を４つ以上としてもよい。このように、ガイド部５を複数設けることにより、可動子３に設けられたガイド嵌合部５０とガイド部５との摺動面積が増大するため、可動子３の支持が強固となる。
In
また、ガイド部５を複数設ける場合、複数のガイド部５は、出力子４の軸部４１と干渉しないように可動子３の中心線を基準とし、出力子４の軸部４１より外径側に配置されればよい。また、複数のガイド部５は、可動子３の中心線に垂直な断面において、可動子３の中心線を対称点として点対称に配置されるとさらによい。この場合、小型化しても推力を確保できるとともに、点対称に配置されることにより可動子３に作用する径方向への磁気吸引力が相殺されやすく、径方向への磁気吸引力に起因した摺動面における摩擦力を低減する効果を奏する。
When a plurality of
また、実施の形態２から５では、ガイド部５はその一端が保持部６で固定され、他端が固定部２２に固定される例を示したが、図１１および図１２に示すように、一端は保持部６に固定させ、他端は自由端としてもよい。この場合、ガイド部５に働く径方向への力を逃がしやすく、ガイド部５を壊れにくくする効果が得られる。また、自由端とする場合、固定子２の固定部２２を省略することができる。
In the second to fifth embodiments, the
また、可動子３に出力子４を配置する例を説明したが、図１３に示すように出力子４を配置するための可動子３に設ける孔が可動子３を貫通していなくてもよい。その場合にも、ガイド部５が出力子４よりも外径側に配置されていることで、出力子４の軸部４１と可動子３との嵌め合い長さを確保することが可能である。そのため推力を確保するとともに小型化できる。また、出力子４を配置する孔の端部が、出力子４の軸部４１を可動子３に配置する際のあて止めとなり、組立て時の位置決めが容易となる。
Moreover, although the example which arrange | positions the
また、同様に、ガイド部５はガイド嵌合部５０から突出しないように配置してもよい。
その際は、ガイド嵌合部５０は可動子３を貫通しなくても貫通していてもよい。貫通しない場合は、配置する際のあて止めとして機能させることができる。貫通する場合は、通路７として機能させることができる。Similarly, the
In that case, the
また、図１４に示すように流体の通路７として用いるための貫通路３１を可動子３の中心線を基準に出力子４の軸部４１よりも外径側に配置し、軸方向に貫通させて設けてもよい。また、貫通したガイド嵌合部５０にガイド部５を配置せず貫通路３１として用いてもよい。この貫通路３１を流体が流れることにより、反力増加の要因となる内部圧力の上昇を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 14, a through
また、貫通路３１を可動子３内に貫通するように複数設けてもよい。この場合、可動子３の中心線に垂直な断面において、可動子３の中心線を対称点として点対称な位置に複数の貫通路３１を設ける方がよい。可動子３の軸方向に垂直な断面において、貫通路３１を可動子３の中心線を対称点として点対称に設けることにより、流体が各貫通路３１を流通することに起因して可動子３に作用する径方向への移動力が相殺されやすくなる。これにより、径方向への移動力に起因したガイド部５とガイド嵌合部５０との摺動面における摩擦力低減の効果を奏する。
A plurality of through
また、実施の形態１から５では、ガイド部５を円柱形状とする例を示したが、図１６Ａから図１６Ｄに示すようにガイド部５の断面形状を、円、多角形、一部円弧を有する多角形としてもよい。また、ガイド嵌合部５０および貫通路３１の断面形状も円、多角形、一部円弧を有する多角形としてもよい。いずれかの形状を適宜組み合わせれば、良好な摺動面および可動子３を貫通する通路７となる。
In
また、実施の形態１から５では、ガイド嵌合部５０の配置によって、図１７に示すように可動子３内に薄肉部３２が２箇所できる。ここで、薄肉部３２とは、可動子３からガイド嵌合部５０を除いた部分を可動子３の肉の部分としたとき、軸方向に垂直な可動子３の断面において、可動子３の肉の部分における厚みである肉厚が最も小さい部分のことをいう。図１７において、薄肉部３２は、可動子３の外周面と、ガイド嵌合部５０の内周面との間の距離が最も小さい部分である。図１７に示すように、固定子の軸方向に垂直な断面において、ガイド嵌合部５０がガイド部５から受ける荷重方向が、薄肉部３２を向かないように、すなわち、ガイド嵌合部５０がガイド部５から受ける荷重点が、薄肉部３２に接触しないように、ガイド部５を設けることが好ましい。これにより、薄肉部３２に過度な荷重が作用しないので、薄肉部３２が変形または破損することを防ぐことができる。
In the first to fifth embodiments, two
また、実施の形態１から５において、説明の便宜上、通電方向を一定として説明したが、通電の方向を反対にしてもよい。その場合、磁束αの向きが逆になるが、磁束αの向きがどちらの場合であっても、コイル１の通電時に磁気吸引力によって可動子３が移動する方向は同じである。したがって、実施の形態１から５と同様の効果を得ることができる。
In the first to fifth embodiments, the energization direction is described as being constant for convenience of explanation, but the energization direction may be reversed. In this case, the direction of the magnetic flux α is reversed, but the direction in which the
また、実施の形態１から５において、固定子２は、コイル１および可動子３との間に配置されるコア部２４とコア部２４に向かって突出する突出部２５とが一体的に構成されるものとして説明したが、コア部２４や突出部２５を別体で形成し、組み合わせたもので固定子２を構成してもよい。可動子３と磁気回路を形成し、可動子３に推力を与えるものであれば必ずしも図示した形状に限るものではない。その場合も実施の形態１から５と同様の効果を奏し、通電時に意図した磁束の経路の磁気回路を形成させやすく、可動子３に作用する推力の調整が可能となる。
In the first to fifth embodiments, the
また、出力子４、ガイド部５、保持部６を形成する保持板は、非磁性体であっても磁性体であってもよいが、非磁性体で形成すると、図１８の一点破線で示す推力に寄与しない固定子２から保持板やガイド部５への漏れ磁束を減少できる。そして推力に起因する磁束αを増加させ、推力をより向上させることができる。
Further, the holding plate forming the
また、出力部４０は固定子２の第一開口部２１の方向へ向かって可動子３の軸方向端面から張り出す例を示したが、図１９に示すように、可動子３から出力部４０が張り出す方向を第二開口部２３側としてもよい。その場合も、コイル１が図示しない外部電源によって通電され、それにともない移動する可動子３の移動方向は変わらず、出力部４０は可動子３と一体となって移動する。また、出力部４０が軸方向に張り出す側の固定子が開口していればよく、第一開口部２１は必ずしも設けなくともよい。さらには、図２０に示すように軸方向両端から張り出し可能としてもよい。その場合、保持部６は固定子２に孔を設けてガイド部５の端部を圧入し保持する様態の保持部６とするか、保持部６に保持板を設ける様態である場合は、保持板に出力部４０が外部に張り出すための穴を設けるとよい。
その場合も実施の形態１から５と同様の効果を奏する。Moreover, although the
In that case, the same effects as those of the first to fifth embodiments are obtained.
また、可動子３と出力部４０は別体で、可動子３に出力子４の軸部４１を圧入等により配置し、可動子３の移動方向の端面に出力部４０を有した状態で移動する例を示したが、図２１のように可動子３があらかじめ出力部４０を有するように、一体で形成してもよい。この場合、例えば可動子３の中心線上にガイド部５を設けると、ガイド嵌合部５０を可動子３の軸方向長さと同じ長さで形成するためには、ガイド嵌合部５０の径を出力部４０の径よりも小さくする必要がある。一方、本実施の形態ではガイド部５を可動子３の中心線から離れて設けているため、制限なくガイド嵌合部５０とガイド部５との嵌め合い長さは最大で可動子３の長さ分を確保することができる。また、実施の形態１から５と同様に電磁アクチュエータを小型化しても推力を確保できるとともに、出力部４０と可動子３も一体形成のため強固でありながら部品点数を減少させることが可能である。
Further, the
さらに本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Furthermore, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, and the embodiments can be appropriately modified and omitted.
実施の形態６．
図２２は本発明の実施の形態６における油圧調整機構の概略を示す断面図である。図２２は、実施の形態１において説明した電磁アクチュエータ１００と、油圧調整部１０１とを組み合わせた油圧調整機構２００の概要を示す断面図である。図２２の電磁アクチュエータ１００は、図１の電磁アクチュエータ１００とは出力子４の出力部４０にスプール弁４３を有する点が異なる。その他、図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。また、図２２に示す油圧調整機構２００は、実施の形態１の電磁アクチュエータ１００と油圧調整部１０１とで構成したものとしているが、油圧調整機構２００の電磁アクチュエータ１００は実施の形態１から５のいずれを用いてよく、どの場合も出力部４０がスプール弁４３を有するものであれば油圧調整が可能であることは言うまでもない。
FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing a hydraulic pressure adjustment mechanism according to
油圧調整機構２００は、上述のように、スプール弁４３を有する電磁アクチュエータ１００と油圧調整部１０１とで構成される。油圧調整部１０１は、図２２に示すようにスプール弁４３が軸方向に移動可能な主通路４２と主通路４２から分岐する第一副通路４２２、第二副通路４２３、第三副通路４２４とを有する。各副通路は主通路４２に対し非対称な配置に設けられる。油は主通路４２、第一副通路４２２、第二副通路４２３、第三副通路４２４内を移動でき、スプール弁４３の軸方向への移動により、主通路４２と各副通路内の油圧が調整され、油量を変化させることができる。
As described above, the
スプール弁４３は図２２に示すように出力子４の径よりも大きな径を持つ凸部４４を有している。これにより、スプール弁４３の移動に伴い、凸部４４が主通路４２と各副通路のいずれかとの連通口に位置した際に、主通路４２から各副通路もしくは各副通路から主通路４２への油の移動を制限する。例えば、図２２のように、電磁アクチュエータ１００の可動子３の移動に伴い、スプール弁４３の凸部４４が第三副通路４２４と主通路４２との連通口の位置のみにある場合、主通路４２は、第一副通路４２２と第二副通路４２３とに連通された状態となる。このとき、スプール弁４３の軸方向への動きが伴っているため、凸部４４によって軸方向に押された油は、主通路４２から第一副通路４２２および第二副通路４２３へと流れる。したがってスプール弁４３の位置によって、油が移動する各副通路を切り替えることができる。また、スプール弁４３の動きにより油圧が変化し、油量を調整することができる。
The
油圧調整機構２００の動作をさらに説明する。図示しない外部電源によりコイル１に通電すると、磁束αが発生する。磁束αは固定子２および可動子３によって形成される磁気回路を通り、可動子３に磁気吸引力が作用する。そして、可動子３がガイド部５によって案内され、第一開口部２１側へ移動される。それに伴い、スプール弁４３が第一開口部２１から離れるように軸方向に移動する。その際、第一副通路４２２と第二副通路４２３は主通路４２と連通しており、スプール弁４３に設けられた凸部４４は主通路４２内の油を押し、油圧が変化する。油圧の変化により、連通している第一副通路４２２および第二副通路４２３への油の移動量が変化する。さらにスプール弁４３が移動すると、第一副通路４２２と主通路４２との連通口に凸部４４が位置し、第二副通路４２３と第三副通路４２４とが主通路４２と連通する。そして、スプール弁４３の移動にともなって凸部４４で油が押され、油圧が変化することで、第二副通路４２３および第三副通路４２４へと移動する油量が変化する。このようにスプール弁４３の位置により、主通路４２と各副通路との連通口の開閉が行われ、油圧の変化によって連通する主通路４２から各副通路へ移動する油量が変化する。
コイル１への通電をやめると、例えばコイル１への通電により発生していた磁束αが発生しなくなり、磁束αによる磁気吸引力も可動子３に作用しなくなる。そのため、ばね力によって可動子３およびスプール弁４３は再び通電前の位置へ戻る方向へ移動する。このスプール弁４３の動きにともない凸部４４によって各副通路と主通路４２との連通口の開閉が行われ、適宜油量の調整ができる。The operation of the
When energization of the
したがって、実施形態１から５の推力を確保するとともに小型化可能な電磁アクチュエータ１００を油圧調整部１０１と合わせて用いることで、小型でありながら、可動子３の動きによりスプール弁４３の軸方向の動きと位置を変更し、油圧調整部１０１内の油圧を調整することが可能な油圧調整機構２００を実現できる。
Therefore, by using the
なお、実施の形態６における油圧調整部１０１の各副通路の配置は、主通路４２に対し非対称なものを３つ図示して説明したが、各副通路の配置は、必ずしも非対称である必要はなく左右対称にしてもよい。また、副通路の数もこれに限られるものではない。さらに各副通路傾斜や、通路の径を変更してもよい。その場合も、スプール弁４３の移動に伴い、油圧の調整が可能である。油の流れは、通電時に主通路４２からスプール弁４３の移動に伴って各副通路の方向へ移動する例を示したが、例えば主通路４２を挟んだ一方の第一副通路４２２から他方の第二副通路４２３の向きであってよい。いずれにおいてもスプール弁４３の移動に伴って、油圧を調整することで主通路４２や各副通路の油量を調整できるものである。
In addition, although the arrangement | positioning of each sub channel | path of the hydraulic
１ コイル、２ 固定子、３ 可動子、４０ 出力部、４１ 軸部、４ 出力子、５ ガイド部、５０ ガイド嵌合部、５３ 支持部、６ 保持部、７ 通路、２１ 第一開口部、２２ 固定部、２３ 第二開口部、２４ コア部、２５ 突出部、２６ 開放部、３１ 貫通路、３２ 薄肉部、１００ 電磁アクチュエータ、 α 磁束、 ４２ 主通路、４３ スプール弁、４２２ 第一副通路、４２３ 第二副通路 ４２４ 第三副通路
1 coil, 2 stator, 3 mover, 40 output section, 41 shaft section, 4 output section, 5 guide section, 50 guide fitting section, 53 support section, 6 holding section, 7 passage, 21 first opening section, 22 fixed part, 23 second opening part, 24 core part, 25 projecting part, 26 open part, 31 through path, 32 thin part, 100 electromagnetic actuator, α magnetic flux, 42 main passage, 43 spool valve, 422 first
Claims (15)
前記筒状の空間内に配置され、前記軸方向に沿って移動される可動子と、
前記可動子の移動方向の端面の少なくとも一方から前記可動子の中心線に沿って張り出す出力部と、
前記可動子の前記中心線より外径側に設けられたガイド嵌合部に配置され、前記ガイド嵌合部が軸方向に摺動されるガイド部と、を備え、
前記固定子は、
前記筒状の空間内に前記ガイド部よりも外径側に配置されるコイルと、
前記コイルと前記ガイド部との間に配置される円筒状のコア部と、
前記コア部に向かって軸方向に突出する突出部と、を有し、
前記コイルに通電した場合、発生する磁束が、前記コア部、前記可動子、および前記突出部の順、又はその逆方向の順に通過する磁気回路を有する電磁アクチュエータ。 A stator in which a cylindrical space is formed in the axial direction;
A mover disposed in the cylindrical space and moved along the axial direction;
An output portion projecting along at least one of the end faces in the moving direction of the mover along the center line of the mover;
A guide fitting portion disposed on the outer diameter side of the center line of the mover, the guide fitting portion sliding in the axial direction ,
The stator is
A coil disposed on the outer diameter side of the guide portion in the cylindrical space;
A cylindrical core portion disposed between the coil and the guide portion;
A projecting portion projecting in the axial direction toward the core portion,
The electromagnetic actuator which has a magnetic circuit through which the magnetic flux which generate | occur | produces when it supplies with electricity to the said coil passes in order of the said core part, the said needle | mover, and the said protrusion part, or the reverse direction .
前記ガイド嵌合部は、流体の通路となることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。 The side wall of the guide fitting portion slides with the guide portion,
The guide engaging portion, the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 7, characterized in that the passage of fluid.
前記電磁アクチュエータの前記可動子の軸方向の往復運動により油圧を調整する弁と、
を有することを特徴する油圧調整機構。 The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 14 ,
A valve that adjusts the hydraulic pressure by the reciprocating motion in the axial direction of the mover of the electromagnetic actuator;
A hydraulic adjustment mechanism characterized by comprising:
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