JPH073611Y2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電磁弁等の駆動用手段として用いられる電磁
アクチュエータに関し、特に電磁コイル部の温度変化に
よって生じる起磁力の変化分を補償した電磁アクチュエ
ータの改良に関する。

（従来の技術） この種、電磁アクチュエータとして、第３図に例示する
ように、電磁コイル１によって励磁される一方の磁極２
に対して空隙Ｓを介在させて電磁プランジャ３の一端を
対置し、前記電磁コイル１による励磁によって該電磁プ
ランジャ３を作動させるものが知られている。なお、図
中、４は他方の磁極、５は前記電磁プランジャ３に固着
された作動子を示し、用途例として流体バルブのスプー
ル駆動用として用いた場合を示したものである。

（考案が解決しようとする課題） ところで、前記従来の電磁アクチュエータは、その電磁
コイル部１の温度が、雰囲気温度の変化やそれ自体の稼
働電流による発熱等により変化すると、前記電磁プラン
ジャ３の動作特性が変化してしまい、これにより種々の
不具合を派生するという欠点があった。例えば、電磁コ
イル１部の温度が上昇すると、そのコイル自体の抵抗値
が増大するため、コイルを流れる電流値が減少して起磁
力が減少してしまい、その結果、前記電磁プランジャ３
に対する吸引力が減少してしまうため、アクチュエータ
としての出力を不正確なものにしてしまい、場合によっ
ては出力不足のため、用途側、すなわち前記例の流体バ
ルブ等において誤動作や動作不能等の不具合を派生する
原因にもなっていた。そこで、従来技術においては、こ
の事態を避けるため、温度上昇時においても十分な吸引
力を確保すべく、電磁コイル１を大型化することにより
対処していた。しかしながら、これとても、コストアッ
プにつながると共に、設置場所にも制約がでる場合があ
るばかりでなく、結局、前記アクチュエータの出力とし
ての不正確性は何等解決されていないという問題があっ
た。

本考案は、この点に鑑み、簡単な構成により、前記従来
技術の欠点を解消して、電磁コイル部分の温度に変化が
生じても、これを補償して正確な出力が可能な電磁アク
チュエータを提供するところにその目的がある。

（課題を解決するための手段） 本考案は、前記課題を解決するため、電磁コイル部の温
度変化に伴う抵抗値変化によって生じる起磁力の変化分
を補償するのに見合った熱膨張特性を有する温度補償部
材を電磁プランジャ部に配設し、該温度補償部材の前記
温度変化に伴う熱変形による前記電磁プランジャと磁極
との空隙の自動調整によって、前記起磁力の変化分を補
償するという技術手段を採用した。

（作用） 以上の解決手段を採用した結果、本考案は、電磁コイル
部に温度変化が生じたとしても、それに伴って前記温度
補償部材が熱変形することによって、電磁プランジャと
磁極との空隙が自動調整されて、前記起磁力の変化分を
補償するため、アクチュエータとしての出力精度を大幅
に改善できるという優れた作用を奏する。

（実施例） 次に、第１図及び第２図に基づいて本考案の実施例につ
いて説明する。

先ず、第１図に基づいて本実施例の構成について説明す
ると、図中、１は電磁コイル、２は一方の磁極、３は電
磁プランジャ、４は他方の磁極、５は作動子を示し、そ
れぞれ前記従来のものと変わりがない。６は本考案の特
徴である温度補償部材であり、後述する熱膨張係数及び
その長さにより決まる所定の熱膨張特性を有し、かつ上
板７に固着されて前記電磁プランジャ３に形成された凹
部内に配設されている。なお、図中、８は本電磁アクチ
ュエータによって駆動される流体バルブ本体、９はスプ
ール、10は復帰用バネ、11はＯリングをそれぞれ示す。

次に、第２図に基づいて本実施例の作動関係について説
明する。図中、線Ａは、例えば、運転開始時等の、電磁
コイル１が低温時において、該電磁コイル１に流れる電
流値Iaに基づいて生じる起磁力の下での、磁極２と電磁
プランジャ３との間の寸法、すなわち前記空隙Ｓと吸引
力Ｆとの関係を示したものであり、また線Ｂは、前記電
磁コイル１自体の発熱や雰囲気温度の変化によって前記
電磁コイル１の温度が上昇した場合の電流値Ibに基づい
て生じる起磁力の下での、前記関係を示したものであ
る。これら線Ａ及び線Ｂに対比してみれば明らかなとお
り、同じ空隙、例えば、電磁プランジャ３が最も後退し
たときの停止位置Saにおいては、ΔF1の吸引力の変動が
生じてしまうことになる。したがって、これに対する対
策を講じていない前記従来のものは、前記温度上昇時に
おいて、吸引開始時、すなわち電磁プランジャ３の最も
後退した停止位置Saでの吸引力が、低下してしまうた
め、前記流体バルブの作動上において、不具合が生じて
しまうことがあった。

これに対して、本考案の実施例においては、前述のよう
に、所定の熱膨張特性を有する温度補償部材６を、上板
７に固着すると共に、電磁プランジャ３に形成された凹
部内に配設したので、該温度補償部材６が電磁プランジ
ャ３の最も後退した位置、すなわち停止位置を規制する
ストッパーとして機能するため、この温度補償部材６自
体の熱膨張係数及びその流れの選定により、前記電磁プ
ランジャ３の温度変化後の停止位置Sbを選択することに
より、前記電磁コイル１部の温度変化に対する空隙Ｓの
変化量ΔＳを自由に選定できることになる。

次に、この温度補償部材６の熱膨張特性の選定の仕方に
関して説明すると、この場合、周知の如く、電磁コイル
１の抵抗値はその温度変化に対して比例的に変化し、そ
の結果、該電磁コイル１を流れる電流値、延いてはその
稼働電流に基づいて生じる起磁力が前記温度変化に対し
て反比例的に変化するため、これにより磁極２の電磁プ
ランジャ３に対する吸引力も変化してしまうことにな
る。これを補償するには、この吸引力の変化分ΔF1を解
消ないし最小にするところの空隙Ｓの変化量ΔＳが得ら
れるよな熱膨張係数及び長さを有する組合せを選定すれ
ばよい。例えば、第２図の如く、電磁コイル１部に所定
の温度変化が生じた場合にその特性曲線が線Ａから線Ｂ
に変化する場合を想定すると、この場合、前記温度補償
部材６の材質として、該温度補償部材６が前記所定の温
度変化によってΔＳだけ熱膨張するような熱膨張係数の
ものを選定すれば、吸引力Ｆの変動量をΔF1からDF2に
減少させることができることになる。したがって、種々
の温度条件において、このΔF2が最小になるような熱膨
張特性を、実験データ等から選定すればよい。なお、こ
の熱膨張特性の選定に当たっては、理論計算から求める
ことも可能ではあるが、この種電磁アクチュエータは、
その構造上、電磁コイル１部と温度補償部材６との放熱
条件等が異なるため、両者間の温度条件にも微妙な差異
が生じる場合が多いので、きめ細かい実験データをとっ
て、それにより選定するのが望ましい。

なお、この場合、前述のように、電磁プランジャ３が最
も後退した停止位置が前記温度補償部材６の熱変形によ
りΔＳだけ変動することにより、他方の停止位置Scを規
制する用途側おストッパー手段にもよるが、そのストロ
ーク自体もLaからLbへ変動する場合も生じるが、実際に
は、前記ΔＳは極めて僅少なため、用途側、例えば、前
記流体バルブのスプール９の具体的形状の選定等によっ
て、充分対応し得る設定的事項である。

また、前記温度補償部材の具体的形状及び設定場所に関
しては、要は電磁プランジャに対してストッパーとして
の機能を奏するものであれば足りるので、他の構成等に
応じて変形し得ることもいうまでもない。

（考案の効果） 本考案は、以上の構成の採用により、次の効果を得るこ
とができる。

（１） 電磁コイル部の温度が、それ自体の稼働電流に
よる発熱あるいは雰囲気温度の変化等によって変化した
としても、前記温度補償部材の補償作用によって、吸引
力の変動を殆ど抑えることができるので、電磁アクチュ
エータとしての出力精度を大幅に改善できる。

（２） したがって、この電磁アクチュエータの用途側
である、例えば、前記流体バルブ等において、従来技術
の欠点であった前述の誤動作や動作不能等の不具合の発
生を回避することができる。

（３） 構成が極めて簡素なので、故障しにくいと共
に、従来のように、電磁コイルを大型化する必要はな
く、コストも安くて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図は本考案
の一実施例の吸引力Ｆ−空隙Ｓ特性図、第３図は従来例
の縦断面図である。 １……電磁コイル、２……磁極 ３……電磁プランジャ ４……磁極、５……作動子 ６……温度補償部材 ７……上板、８……流体バルブ本体 ９……スプール、10……復帰用バネ 11……Ｏリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁コイル部の温度変化に伴う抵抗値変化
   によって生じる起磁力の変化分を補償するのに見合った
   熱膨張特性を有する温度補償部材を電磁プランジャ部に
   配設し、該温度補償部材の前記温度変化に伴う熱変形に
   よる前記電磁プランジャと磁極との空隙の自動調整によ
   って、前記起磁力の変化分を補償したことを特徴とする
   電磁アクチュエータ。