JPH0794322A - 磁束センサを有するソレノイド・アクチュエータ - Google Patents
磁束センサを有するソレノイド・アクチュエータInfo
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- JPH0794322A JPH0794322A JP5568891A JP5568891A JPH0794322A JP H0794322 A JPH0794322 A JP H0794322A JP 5568891 A JP5568891 A JP 5568891A JP 5568891 A JP5568891 A JP 5568891A JP H0794322 A JPH0794322 A JP H0794322A
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- yoke
- permanent magnet
- solenoid actuator
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- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/08—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
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- H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
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- H01H2047/046—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current with measuring of the magnetic field, e.g. of the magnetic flux, for the control of coil current
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】磁気ラッチを組み込んだソレノイド・アクチュ
エータを提供する。 【構成】ソレノイド・アクチュエータ１７は、コイル２
０，２１とプラグナット２４とコア２９とを包含し、ヨ
ーク・セグメント３５，３６，３７がコイルを囲んでい
る。軸線Ａの両側の永久磁石は互いに反対方向の磁束を
発生する、また、これら永久磁石４１，４３に接近して
磁束センサ５０が設けてあり磁束方向の変化を検知す
る。コア２９及びプラグナット２４が分離していると
き、永久磁石４１からの磁束がヨークを通じて優勢とな
り、コア２９がプラグナット２４と係合した場合、永久
磁石４３からの磁束がヨークのその部分で優勢となる、
この磁束方向の変化は磁束センサ５０によって検知され
コア２９のプラグナット２４に対する位置を示す。
エータを提供する。 【構成】ソレノイド・アクチュエータ１７は、コイル２
０，２１とプラグナット２４とコア２９とを包含し、ヨ
ーク・セグメント３５，３６，３７がコイルを囲んでい
る。軸線Ａの両側の永久磁石は互いに反対方向の磁束を
発生する、また、これら永久磁石４１，４３に接近して
磁束センサ５０が設けてあり磁束方向の変化を検知す
る。コア２９及びプラグナット２４が分離していると
き、永久磁石４１からの磁束がヨークを通じて優勢とな
り、コア２９がプラグナット２４と係合した場合、永久
磁石４３からの磁束がヨークのその部分で優勢となる、
この磁束方向の変化は磁束センサ５０によって検知され
コア２９のプラグナット２４に対する位置を示す。
Description
【０００１】或る種のソレノイド・アクチュエータまた
はこのようなソレノイド・アクチュエータを組み込んだ
或る種の設備では、アクチュエータの状態を決定するの
は難しい。すなわち、可動アーマチャすなわちコアが固
定アーマチャすなわちプラグナットと係合しているの
か、あるいは、プラグナットから離れているのかがはっ
きりしないのである。
はこのようなソレノイド・アクチュエータを組み込んだ
或る種の設備では、アクチュエータの状態を決定するの
は難しい。すなわち、可動アーマチャすなわちコアが固
定アーマチャすなわちプラグナットと係合しているの
か、あるいは、プラグナットから離れているのかがはっ
きりしないのである。
【０００２】この問題を提起するソレノイド・アクチュ
エータの一タイプは磁気掛止構成を有するアクチュエー
タである。このようなアクチュエータでは、ソレノイド
・コイルが瞬間的に付勢されてコアをプラグナットに引
き寄せて係合させる。コイル消勢時、コイルは永久磁石
によってプラグナットと係合した状態に保持される。こ
の永久磁石はコイルの初期付勢によって発生した磁束と
同じ方向の磁束を磁気回路に生じさせる。こうして、コ
アは永久磁石の磁束によってプラグナットに「掛止」さ
れる。
エータの一タイプは磁気掛止構成を有するアクチュエー
タである。このようなアクチュエータでは、ソレノイド
・コイルが瞬間的に付勢されてコアをプラグナットに引
き寄せて係合させる。コイル消勢時、コイルは永久磁石
によってプラグナットと係合した状態に保持される。こ
の永久磁石はコイルの初期付勢によって発生した磁束と
同じ方向の磁束を磁気回路に生じさせる。こうして、コ
アは永久磁石の磁束によってプラグナットに「掛止」さ
れる。
【０００３】コアを「掛止」したい場合、コイルに当初
与えられた電流と逆の極性の電流でソレノイド・コイル
が付勢されるか、あるいは、第１コイルと逆の方向に巻
かれた第２コイルが付勢される。いずれの場合でも、コ
イルは、永久磁石によって発生した磁束と逆の、それ
故、この磁束を中和する磁束を発生させ、それによっ
て、戻しスプリングがプラグナットおよびコアを分離さ
せ、コアをプラグナットから離れた位置に移動させるこ
とができる。
与えられた電流と逆の極性の電流でソレノイド・コイル
が付勢されるか、あるいは、第１コイルと逆の方向に巻
かれた第２コイルが付勢される。いずれの場合でも、コ
イルは、永久磁石によって発生した磁束と逆の、それ
故、この磁束を中和する磁束を発生させ、それによっ
て、戻しスプリングがプラグナットおよびコアを分離さ
せ、コアをプラグナットから離れた位置に移動させるこ
とができる。
【０００４】このタイプのソレノイド・アクチュエータ
では、コイルを連続的に付勢してコアを一方の位置に維
持することは決してない。代わりに、瞬間的なパルスの
みをコイルに与えて、プラグナットと係合する位置とプ
ラグナットから離れた位置の間でコアを変位させてい
る。したがって、磁気掛止式ソレノイド・アクチュエー
タがその状態を示し難いという問題を提起する。従来、
この問題を解決すべく種々のリミット・スイッチが利用
されているが、これには複雑な機械的リンク機構および
調整作業を必要とするというそれ自体の問題がある。
では、コイルを連続的に付勢してコアを一方の位置に維
持することは決してない。代わりに、瞬間的なパルスの
みをコイルに与えて、プラグナットと係合する位置とプ
ラグナットから離れた位置の間でコアを変位させてい
る。したがって、磁気掛止式ソレノイド・アクチュエー
タがその状態を示し難いという問題を提起する。従来、
この問題を解決すべく種々のリミット・スイッチが利用
されているが、これには複雑な機械的リンク機構および
調整作業を必要とするというそれ自体の問題がある。
【０００５】本発明の目的は、アクチュエータの状態を
絶えず示すことのできる簡単な構成を有する、たとえば
磁気ラッチを組み込んだソレノイド・アクチュエータを
提供することにある。
絶えず示すことのできる簡単な構成を有する、たとえば
磁気ラッチを組み込んだソレノイド・アクチュエータを
提供することにある。
【０００６】本発明の別の目的は、少なくともソレノイ
ド・コイルを囲んでいる磁気回路の一部における磁束の
方向がアクチュエータの状態が変化する毎に反転し、磁
束方向の反転毎にそれを検知するセンサを組み込んだソ
レノイド・アクチュエータを提供することにある。
ド・コイルを囲んでいる磁気回路の一部における磁束の
方向がアクチュエータの状態が変化する毎に反転し、磁
束方向の反転毎にそれを検知するセンサを組み込んだソ
レノイド・アクチュエータを提供することにある。
【０００７】本発明の付加的な目的および特徴は添付図
面に関連した以下の説明から明らかとなろう。
面に関連した以下の説明から明らかとなろう。
【０００８】本発明を説明するために選んだソレノイド
・アクチュエータは「磁気掛止式」ソレノイドである
が、本発明は他のタイプのソレノイド・アクチュエータ
で使用することもできる。また、ソレノイド・アクチュ
エータを弁を作動させるものとして説明するが、このよ
うなアクチュエータが使用できるならば任意タイプの装
置、たとえば、遠隔制御式ドアロックを操作するのにも
使用できる。
・アクチュエータは「磁気掛止式」ソレノイドである
が、本発明は他のタイプのソレノイド・アクチュエータ
で使用することもできる。また、ソレノイド・アクチュ
エータを弁を作動させるものとして説明するが、このよ
うなアクチュエータが使用できるならば任意タイプの装
置、たとえば、遠隔制御式ドアロックを操作するのにも
使用できる。
【０００９】本実施例のソレノイド作動式弁は、入口ポ
ート１１、出口ポート１２および弁座１４によって囲ま
れた、ポート間のオリフィス１３を有する弁体１０を包
含する（図１、２参照）。弁が開いているとき（図
２）、流体は入口ポート１１から弁体の内部流路１５お
よびオリフィス１３を通って出口ポート１２に流れる。
弁が閉じているとき（図１）、オリフィス１３が遮断さ
れ、ポート１１からポート１２への流れを阻止する。弁
は、また、流体漏洩防止状態（通常、図示しない適当な
シールの使用も含む）で弁体１０に螺合したボンネット
１６も包含する。ボンネット１６には、本発明によるソ
レノイド・アクチュエータ１７が装着してある。
ート１１、出口ポート１２および弁座１４によって囲ま
れた、ポート間のオリフィス１３を有する弁体１０を包
含する（図１、２参照）。弁が開いているとき（図
２）、流体は入口ポート１１から弁体の内部流路１５お
よびオリフィス１３を通って出口ポート１２に流れる。
弁が閉じているとき（図１）、オリフィス１３が遮断さ
れ、ポート１１からポート１２への流れを阻止する。弁
は、また、流体漏洩防止状態（通常、図示しない適当な
シールの使用も含む）で弁体１０に螺合したボンネット
１６も包含する。ボンネット１６には、本発明によるソ
レノイド・アクチュエータ１７が装着してある。
【００１０】アクチュエータは、スプール２２に巻いた
電線からなる２つの同心のコイル２０、２１を包含し、
これらのコイルは軸線Ａまわりに互いに反対方向に巻き
付けてある。コイルは任意の適当な制御電流源（図示せ
ず）に接続したワイヤ２３を通して付勢することができ
る。スプール２２の上端内でかつスプールを越えて突出
して、磁性材料の固定アーマチャすなわちプラグナット
２４が設けてある。スプールの下端内には、プラグナッ
ト２４から隔たって、磁性材料のコア・チューブ２５が
設けてある。コア・チューブは、ボンネット１６の延長
部であっても良い。または、任意適当な要領でボンネッ
トに下端を結合した分離要素であっても良い。望ましく
は、プラグナット２４およびコア・チューブ２５は非磁
性材料の薄肉スリーブ２６によって一体に結合してあ
る。
電線からなる２つの同心のコイル２０、２１を包含し、
これらのコイルは軸線Ａまわりに互いに反対方向に巻き
付けてある。コイルは任意の適当な制御電流源（図示せ
ず）に接続したワイヤ２３を通して付勢することができ
る。スプール２２の上端内でかつスプールを越えて突出
して、磁性材料の固定アーマチャすなわちプラグナット
２４が設けてある。スプールの下端内には、プラグナッ
ト２４から隔たって、磁性材料のコア・チューブ２５が
設けてある。コア・チューブは、ボンネット１６の延長
部であっても良い。または、任意適当な要領でボンネッ
トに下端を結合した分離要素であっても良い。望ましく
は、プラグナット２４およびコア・チューブ２５は非磁
性材料の薄肉スリーブ２６によって一体に結合してあ
る。
【００１１】コア・チューブ２５内には、軸線方向に摺
動できるように磁性材料の可動アーマチャすなわちコア
２９が設けてある。下端において、コア２９は弾性材
料、たとえば、ゴムの弁部材２８を支持している。コア
２９は、これがプラグナット２４から隔たり、弁部材２
８が弁座１４と係合して弁を閉ざす下方位置（図１）
と、コア２９がプラグナット２４と係合し、弁部材２８
が弁座から離れて弁を開く上方位置（図２）の間を移動
できる。コア２９の上部には、プラグナット２４の下面
にある浅いボア３１と対向した軸線方向ボア３０が形成
してある。これらのボア内には圧縮スプリング３２が設
置してあり、この圧縮スプリング３２は弁を閉ざすよう
に、。すなわち、弁部材２８を弁座１４に押し付けるよ
うに、コア２９をプラグナット２４から離れる方向に下
向きに絶えず押圧している。
動できるように磁性材料の可動アーマチャすなわちコア
２９が設けてある。下端において、コア２９は弾性材
料、たとえば、ゴムの弁部材２８を支持している。コア
２９は、これがプラグナット２４から隔たり、弁部材２
８が弁座１４と係合して弁を閉ざす下方位置（図１）
と、コア２９がプラグナット２４と係合し、弁部材２８
が弁座から離れて弁を開く上方位置（図２）の間を移動
できる。コア２９の上部には、プラグナット２４の下面
にある浅いボア３１と対向した軸線方向ボア３０が形成
してある。これらのボア内には圧縮スプリング３２が設
置してあり、この圧縮スプリング３２は弁を閉ざすよう
に、。すなわち、弁部材２８を弁座１４に押し付けるよ
うに、コア２９をプラグナット２４から離れる方向に下
向きに絶えず押圧している。
【００１２】磁性材料のヨークがコイル２０、２１のま
わりに磁気回路を構成しており、このヨークは３つのセ
グメント３５、３６、３７からなる。セグメント３５は
ほぼＬ字形であり、スプール２２の頂部を横切って延び
る水平方向の脚部３５ａと、この脚部３５ａの一端から
下方に延びる垂直方向の脚部３５ｂとを包含する。脚部
３５ａに設けた孔がプラグナット２４を収容している。
脚部３５ａの自由端３５ｃは９０度に屈曲しており、垂
直方向のプレートであるヨーク・セグメント３７と対面
している。ヨーク・セグメント３６はほぼＵ字形であ
り、スプール２２の底部を横切って延びる水平方向の中
央部３６ａと、２つの垂直方向の脚部３６ｂ、３６ｃと
を包含する。中央部３６ａに設けた孔がコア・チューブ
２５を収容している。脚部３６ｂは脚部３５ｂから隔た
っており、脚部３６ｃはヨーク・セグメント３７から外
方に隔たっている。
わりに磁気回路を構成しており、このヨークは３つのセ
グメント３５、３６、３７からなる。セグメント３５は
ほぼＬ字形であり、スプール２２の頂部を横切って延び
る水平方向の脚部３５ａと、この脚部３５ａの一端から
下方に延びる垂直方向の脚部３５ｂとを包含する。脚部
３５ａに設けた孔がプラグナット２４を収容している。
脚部３５ａの自由端３５ｃは９０度に屈曲しており、垂
直方向のプレートであるヨーク・セグメント３７と対面
している。ヨーク・セグメント３６はほぼＵ字形であ
り、スプール２２の底部を横切って延びる水平方向の中
央部３６ａと、２つの垂直方向の脚部３６ｂ、３６ｃと
を包含する。中央部３６ａに設けた孔がコア・チューブ
２５を収容している。脚部３６ｂは脚部３５ｂから隔た
っており、脚部３６ｃはヨーク・セグメント３７から外
方に隔たっている。
【００１３】脚部３５ｂ、３６ｂ間には、比較的大型で
強い永久磁石４１があり、これら２つの脚部と永久磁石
はそれらに整合して設けた孔を貫通しているリベット４
２によって相互に結合してある。脚３６ｃとセグメント
３７の間には、比較的小型で弱い永久磁石４３が設けて
ある。セグメント３７の、磁石４３と反対側の面には、
非磁性プレート４４が設けてあり、これはワッシャ４５
によってこのセグメントから隔たっている。脚部３６
ｃ、磁石４３、セグメント３７、ワッシャ４５およびプ
レート４４に整合して設けた孔を貫通しているボルト４
６がナット４７と協働してこれらの部品のすべてを一緒
に結合している。
強い永久磁石４１があり、これら２つの脚部と永久磁石
はそれらに整合して設けた孔を貫通しているリベット４
２によって相互に結合してある。脚３６ｃとセグメント
３７の間には、比較的小型で弱い永久磁石４３が設けて
ある。セグメント３７の、磁石４３と反対側の面には、
非磁性プレート４４が設けてあり、これはワッシャ４５
によってこのセグメントから隔たっている。脚部３６
ｃ、磁石４３、セグメント３７、ワッシャ４５およびプ
レート４４に整合して設けた孔を貫通しているボルト４
６がナット４７と協働してこれらの部品のすべてを一緒
に結合している。
【００１４】プレート４４は磁束センサ５０を支持して
おり、この磁束センサはヨーク・セグメント端３５ｃと
ヨーク・セグメント３７の間のギャップ３８内に位置す
る。この磁束センサはホール効果装置であっても良く、
好ましくは、カタログ番号ＵＧＮ−３１３１Ｔ／Ｕまた
はＵＳＧ−３１３１Ｔ／ＵでＳｐｒａｇｕｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙが販売しているようなホール
効果双極スイッチである。たいていのホール効果装置で
は、センサ５０は磁束の変化を検出することができる。
したがって、センサ５０に隣接した磁束が方向を変える
毎に、センサ５０は検出可能な要領でその状態を切り換
える。センサ５０には電気的にワイヤ５１が接続してあ
り、このワイヤ５１はプレート４４から延びており、適
当なインジケータ、たとえば、ネオンランプに接続して
も良い。インジケータがランプである場合、センサ５０
を通過する磁束が１つの選ばれた方向にあるときに点灯
するように配置してあり、また、磁束が反対方向になっ
たときに消灯するように配置してある。
おり、この磁束センサはヨーク・セグメント端３５ｃと
ヨーク・セグメント３７の間のギャップ３８内に位置す
る。この磁束センサはホール効果装置であっても良く、
好ましくは、カタログ番号ＵＧＮ−３１３１Ｔ／Ｕまた
はＵＳＧ−３１３１Ｔ／ＵでＳｐｒａｇｕｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙが販売しているようなホール
効果双極スイッチである。たいていのホール効果装置で
は、センサ５０は磁束の変化を検出することができる。
したがって、センサ５０に隣接した磁束が方向を変える
毎に、センサ５０は検出可能な要領でその状態を切り換
える。センサ５０には電気的にワイヤ５１が接続してあ
り、このワイヤ５１はプレート４４から延びており、適
当なインジケータ、たとえば、ネオンランプに接続して
も良い。インジケータがランプである場合、センサ５０
を通過する磁束が１つの選ばれた方向にあるときに点灯
するように配置してあり、また、磁束が反対方向になっ
たときに消灯するように配置してある。
【００１５】ヨーク（３５、３６、３７）は、それが構
成する磁気回路がコイル２０、２１のまわりに延在し、
また、軸線Ａが磁気回路を横切って延びるように配置し
てある。磁石４１、４３は軸線Ａの両側に設置してあ
る。本実施例では、ヨーク（３５、３６、３７）はほぼ
矩形であり、コイルがこの矩形の対向した辺３５ａ、３
６ａの間に延在し、かつ、他の辺３６ｂ、３７の両方か
ら隔たっている。ハウジング５３がヨークおよびこのヨ
ークが囲みかつ支持している部品を囲んでおり、このハ
ウジングは図１、２で見て右側に開いてワイヤ２３、５
１への電気接続を許すようになっている。
成する磁気回路がコイル２０、２１のまわりに延在し、
また、軸線Ａが磁気回路を横切って延びるように配置し
てある。磁石４１、４３は軸線Ａの両側に設置してあ
る。本実施例では、ヨーク（３５、３６、３７）はほぼ
矩形であり、コイルがこの矩形の対向した辺３５ａ、３
６ａの間に延在し、かつ、他の辺３６ｂ、３７の両方か
ら隔たっている。ハウジング５３がヨークおよびこのヨ
ークが囲みかつ支持している部品を囲んでおり、このハ
ウジングは図１、２で見て右側に開いてワイヤ２３、５
１への電気接続を許すようになっている。
【００１６】ヨーク（３５、３６、３７）を通って流れ
る磁束の変化を図３、４を参照しながらさらに説明す
る。コア２９がプラグナット２４から隔たった位置にあ
り、弁部材が閉じているとき（図３）、比較的大型の磁
石４１は一点鎖線矢印５５で示す磁束を発生する。この
磁束は、ヨークを通って流れる。すなわち、磁石４１か
ら脚部３５ｂ、３５ａを通り、ギャップ３８を横切り、
セグメント３７、磁石４３、脚部３６ｃ、部分３６ａお
よび脚部３６ｂを通って磁石４１に戻る。比較的小型の
磁石４３も、点線矢印５６で示す磁束を発生する。この
磁束は磁石４１の発生する磁束５５よりもかなり弱い。
さらに、２つの磁石の極性は、それらが発生する磁束が
互いに反対向きとなるように配置してある。しかしなが
ら、図３の状態において、磁石４１の発生する磁束５５
は磁石４３の発生する磁石５６より優勢であり、センサ
５０が検知するのは磁束５５である。また、磁石４１の
発生する磁束はコア２９をスプリング３２の力に抗して
プラグナット２４に向かって上昇させるほど強くはな
い。
る磁束の変化を図３、４を参照しながらさらに説明す
る。コア２９がプラグナット２４から隔たった位置にあ
り、弁部材が閉じているとき（図３）、比較的大型の磁
石４１は一点鎖線矢印５５で示す磁束を発生する。この
磁束は、ヨークを通って流れる。すなわち、磁石４１か
ら脚部３５ｂ、３５ａを通り、ギャップ３８を横切り、
セグメント３７、磁石４３、脚部３６ｃ、部分３６ａお
よび脚部３６ｂを通って磁石４１に戻る。比較的小型の
磁石４３も、点線矢印５６で示す磁束を発生する。この
磁束は磁石４１の発生する磁束５５よりもかなり弱い。
さらに、２つの磁石の極性は、それらが発生する磁束が
互いに反対向きとなるように配置してある。しかしなが
ら、図３の状態において、磁石４１の発生する磁束５５
は磁石４３の発生する磁石５６より優勢であり、センサ
５０が検知するのは磁束５５である。また、磁石４１の
発生する磁束はコア２９をスプリング３２の力に抗して
プラグナット２４に向かって上昇させるほど強くはな
い。
【００１７】ここで、ソレノイド・アクチュエータの状
態を変えたい場合、すなわち、図１、３の位置から図
２、４の位置にコア２９を移動させて弁を開きたい場合
には、コイルのうちの一方、すなわち、コイル２０を瞬
間的に付勢する。コイル２０は、付勢時に磁石４１の発
生する磁束５５を補強する磁束をヨークに発生させるよ
うな巻きとなっている。この磁束はコア２９をプラグナ
ット２４と係合させるように動かすほどのものである。
磁石４１の強さは、その磁束がコア２９をプラグナット
２４と係合させ続けることができるようなものである。
すなわち、コアを磁石４１によってプラグナットに対し
て「掛止」し、弁を開くようなものである。プラグナッ
トとコアの間の間隔を排除した場合、磁石４１の発生す
る磁束５５は図４に示すようにプラグナット２４および
コア２９を通して分路され、この磁束は軸線Ａの磁石４
３を支持している側のヨーク（３５、３６、３７）の部
分を少し流れるか、あるいは、まったく流れない。その
結果、磁石４３の発生する磁束５６は、今や、ヨークの
その部分では優勢であり、磁石４３からセグメント３７
を通り、ギャップ３８を横切って、脚部３５ａ、プラグ
ナット２４、コア２９、部分３６ａおよび脚部３６ｃを
通して磁石４３に戻る。磁束５６が磁束５５の方向と逆
の方向に流れるので、センサ５０がこの磁束方向変化を
検出し、インジケータを作動させる信号を発生する。
態を変えたい場合、すなわち、図１、３の位置から図
２、４の位置にコア２９を移動させて弁を開きたい場合
には、コイルのうちの一方、すなわち、コイル２０を瞬
間的に付勢する。コイル２０は、付勢時に磁石４１の発
生する磁束５５を補強する磁束をヨークに発生させるよ
うな巻きとなっている。この磁束はコア２９をプラグナ
ット２４と係合させるように動かすほどのものである。
磁石４１の強さは、その磁束がコア２９をプラグナット
２４と係合させ続けることができるようなものである。
すなわち、コアを磁石４１によってプラグナットに対し
て「掛止」し、弁を開くようなものである。プラグナッ
トとコアの間の間隔を排除した場合、磁石４１の発生す
る磁束５５は図４に示すようにプラグナット２４および
コア２９を通して分路され、この磁束は軸線Ａの磁石４
３を支持している側のヨーク（３５、３６、３７）の部
分を少し流れるか、あるいは、まったく流れない。その
結果、磁石４３の発生する磁束５６は、今や、ヨークの
その部分では優勢であり、磁石４３からセグメント３７
を通り、ギャップ３８を横切って、脚部３５ａ、プラグ
ナット２４、コア２９、部分３６ａおよび脚部３６ｃを
通して磁石４３に戻る。磁束５６が磁束５５の方向と逆
の方向に流れるので、センサ５０がこの磁束方向変化を
検出し、インジケータを作動させる信号を発生する。
【００１８】ソレノイド・アクチュエータの状態を再び
変えたい場合には、他方のコイル２１を瞬間的に付勢す
る。このコイルはコイル２０の方向と逆の方向に巻いて
あり、それ故、反対方向、すなわち、磁束５５の方向と
逆の方向の磁束を発生する。所望ならば、コイル２０の
みを用いて、コイル２１を省略しても良い。この場合、
コイル２０はコイルに当初に与えられた極性と逆の極性
の電流で付勢することになる。これにより、反対方向の
磁束流を発生させることになる。コイル２１の発生する
磁束が磁束５５の強さにほぼ等しく、それ故、磁石４１
の発生する磁束を瞬間的に中和するような構成となって
いる。その結果、スプリング３２はコア２９をプラグナ
ット２４から自由に分離させ、コアをプラグナットから
分離した位置（図１、３）に戻し、このときに、弁が再
閉鎖される。磁束５５がプラグナット２４、コア２９に
よってもはや分路されなくなった場合には、この磁束が
再びヨークの構成する磁気回路を通じて優勢となる（図
３）。そして、センサ５０が再び磁束方向の反転を検出
し、それを示す信号を発生する。
変えたい場合には、他方のコイル２１を瞬間的に付勢す
る。このコイルはコイル２０の方向と逆の方向に巻いて
あり、それ故、反対方向、すなわち、磁束５５の方向と
逆の方向の磁束を発生する。所望ならば、コイル２０の
みを用いて、コイル２１を省略しても良い。この場合、
コイル２０はコイルに当初に与えられた極性と逆の極性
の電流で付勢することになる。これにより、反対方向の
磁束流を発生させることになる。コイル２１の発生する
磁束が磁束５５の強さにほぼ等しく、それ故、磁石４１
の発生する磁束を瞬間的に中和するような構成となって
いる。その結果、スプリング３２はコア２９をプラグナ
ット２４から自由に分離させ、コアをプラグナットから
分離した位置（図１、３）に戻し、このときに、弁が再
閉鎖される。磁束５５がプラグナット２４、コア２９に
よってもはや分路されなくなった場合には、この磁束が
再びヨークの構成する磁気回路を通じて優勢となる（図
３）。そして、センサ５０が再び磁束方向の反転を検出
し、それを示す信号を発生する。
【００１９】したがって、ここで明らかなように、セン
サ５０を通る磁束流の方向はソレノイド・アクチュエー
タの状態に依存し（図１または図２）、それ故、センサ
５０の発する信号はソレノイド・アクチュエータの状態
を示す。
サ５０を通る磁束流の方向はソレノイド・アクチュエー
タの状態に依存し（図１または図２）、それ故、センサ
５０の発する信号はソレノイド・アクチュエータの状態
を示す。
【００２０】本発明を好ましい形態でのみ図示し、説明
してきたが、発明の精神内で多くの変更をなし得る。し
たがって、本発明は特許請求の範囲に含まれる限定を除
いていかなる特定の形態または実施例に限定されないこ
とは了解されたい。
してきたが、発明の精神内で多くの変更をなし得る。し
たがって、本発明は特許請求の範囲に含まれる限定を除
いていかなる特定の形態または実施例に限定されないこ
とは了解されたい。
【図１】弁と組み合わせた磁気掛止式ソレノイド・アク
チュエータの軸線方向断面図であり、アクチュエータが
非掛止状態にあり、弁が閉じた状態にあるところを示す
図である。
チュエータの軸線方向断面図であり、アクチュエータが
非掛止状態にあり、弁が閉じた状態にあるところを示す
図である。
【図２】アクチュエータを掛止状態で、弁を開いた状態
で示す、図１と同様の図である。
で示す、図１と同様の図である。
【図３】アクチュエータが非掛止状態にあるときの磁束
の流れを示す、アクチュエータの磁気回路の概略図であ
る。
の流れを示す、アクチュエータの磁気回路の概略図であ
る。
【図４】アクチュエータが掛止状態にあるときの磁束の
流れを示す、図３と同様の図である。
流れを示す、図３と同様の図である。
１０ 弁体 １１ 入口ポート １２ 出口ポート １３ オリフィス １４ 弁座 １５ 内部流路 １６ ボンネット １７ ソレノイド・アクチュエータ ２０ コイル ２１ コイル ２２ スプール ２３ ワイヤ ２４ プラグナット ２５ コア・チューブ ２６ 薄肉スリーブ ２８ 弁部材 ２９ コア ３０ 軸線方向ボア ３１ 浅いボア ３２ 圧縮スプリング ３５ ヨーク・セグメント ３６ ヨーク・セグメント ３７ ヨーク・セグメント ３８ ギャップ ４１ 永久磁石 ４２ リベット ４３ 永久磁石 ４４ 非磁性プレート ４５ ワッシャ ５０ 磁束センサ ５１ ワイヤ ５３ ハウジング ５５ 磁束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジェイ ハラー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07005、ブートン、メカニック ストリー ト、230
Claims (14)
- 【請求項１】 軸線を有する電線からなるコイル手段
と、このコイル手段内に設けたプラグナットと、コイル
手段内に設けてあり、それの軸線に沿って、プラグナッ
トと係合する位置とプラグナットから離れた位置との間
を移動できるコアと、コイル手段のまわりに磁気回路を
構成し、この磁気回路を横切ってコイル手段の軸線が延
びているヨークと、コイル手段の軸線の両側でヨークと
組み合わせた比較的大型の永久磁石および比較的小型の
永久磁石であって、ヨークに互いに反対方向の磁束を生
じさせるように配置した永久磁石と、コイル手段軸線
の、比較的小型の永久磁石と同じ側に位置するヨーク部
分における磁束の方向を検知するようになっている磁束
センサとを包含することを特徴とするソレノイド・アク
チュエータ。 - 【請求項２】 請求項１記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、大型、小型両方の永久磁石の相対的な強
さが、コアがプラグナットから離れた位置にあるときに
は大型永久磁石の発生した磁束が磁束センサの設置して
あるヨーク領域で優勢となり、コアがプラグナットと係
合した位置にあるときには小型永久磁石の発生した磁束
が磁束センサの設置してあるヨーク領域で優勢となるよ
うに決めてあることを特徴とするソレノイド・アクチュ
エータ。 - 【請求項３】 請求項２記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、コアがプラグナットと係合した位置にあ
るときに、大型永久磁石の発生した磁束をプラグナット
およびコアを通して分路させ、小型永久磁石の発生した
磁束を磁束センサの設置したヨーク領域で優勢にするこ
とを特徴とするソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項４】 請求項１記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、ヨークが複数のヨーク・セグメントから
なり、これらのヨーク・セグメントがコイル手段軸線の
両側の２つの位置で互いに隔たっており、永久磁石が１
つずつこれらのスペースのそれぞれに設置してあってヨ
ークの構成する磁気回路の一部をなしていることを特徴
とするソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項５】 請求項１記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、ヨークがほぼ矩形であり、コイル手段軸
線がこの矩形の２つの対向した辺の間を延びておりかつ
矩形の他の辺の両方から隔たっていることを特徴とする
ソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項６】 請求項１記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、磁気回路にエアギャップを構成するギャ
ップがヨークに設けてあり、磁束センサがこのギャップ
内に設置してあることを特徴とするソレノイド・アクチ
ュエータ。 - 【請求項７】 請求項６記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、ギャップおよび磁束センサが大型永久磁
石よりも小型永久磁石に接近して設置してあることを特
徴とするソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項８】 請求項１記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、コイル手段を瞬間的に付勢してコアをプ
ラグナットに引き寄せさせる手段を包含し、大型永久磁
石によってヨークに発生した磁束がコイルの消勢後もコ
アをプラグナットと係合させ続けるようになっているこ
とを特徴とすることを特徴とするソレノイド・アクチュ
エータ。 - 【請求項９】 請求項８記載のソレノイド・アクチュエ
ータにおいて、コアをプラグナットから離れた位置に向
かって押圧するスプリングと、コイル手段を瞬間的に付
勢して大型永久磁石の発生した磁束を中和する磁束をヨ
ークに生じさせる手段とを包含し、それによって、スプ
リングがコアをプラグナットから離れる方向へプラグナ
ットから離れた位置まで移動させ得るようにしたことを
特徴とするソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項１０】 請求項１記載のソレノイド・アクチュ
エータにおいて、コイル手段が電線からなる２つの同軸
コイルを包含し、これらのコイルが互いに反対の方向に
巻いてあることを特徴とするソレノイド・アクチュエー
タ。 - 【請求項１１】 請求項１０記載のソレノイド・アクチ
ュエータにおいて、コイルの一方を付勢して大型永久磁
石の発生する磁束を補強する方向にヨークに磁束を発生
させる手段と、他方のコイルを付勢して大型永久磁石の
発生した磁束を中和する磁束をヨークに発生させる手段
とを包含することを特徴とするソレノイド・アクチュエ
ータ。 - 【請求項１２】 請求項１記載のソレノイド・アクチュ
エータにおいて、磁束センサがホール効果装置であるこ
とを特徴とするソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項１３】 請求項１記載のソレノイド・アクチュ
エータにおいて、入口ポート、出口ポートおよびこれら
ポート間の弁座を有する弁体と組み合わせてあり、コア
のプラグナットから離れた位置とプラグナットと係合し
た位置との間での移動に応答して弁座と係合離脱するよ
うに動く弁部材をコアが支持していることを特徴とする
ソレノイド・アクチュエータ。 - 【請求項１４】 磁気掛止式ソレノイド弁であって、入
口ポート、出口ポートおよび弁座によって囲まれた、ポ
ート間のオリフィスを有する弁体と、この弁体に装着し
たソレノイド・アクチュエータとを包含し、このソレノ
イド・アクチュエータが、軸線を有する電線からなるコ
イル手段と、このコイル手段内に設けたプラグナット
と、コイル手段内に設けてあり、それの軸線に沿って、
プラグナットと係合する位置とプラグナットから離れた
位置との間を移動できるコアと、コアの動きに応答し
て、弁座と係合して弁を閉ざす位置と弁座から離れて弁
を開く位置との間を動くことのできる弁部材と、コイル
手段のまわりに磁気回路を構成し、この磁気回路を横切
ってコイル手段の軸線が延びているヨークと、コイル手
段の軸線の両側でヨークと組み合わせた比較的大型の永
久磁石および比較的小型の永久磁石であって、ヨークに
互いに反対方向の磁束を生じさせるように配置した永久
磁石とを包含し、コアがプラグナットから離れた位置に
あるときにヨークを通る磁束が大型永久磁石の発生する
磁束の方向であり、コアがプラグナットと係合する位置
にあるときに小型永久磁石に近いヨーク部分の磁束が小
型永久磁石の発生した磁束の方向にあり、さらに、小型
永久磁石に近いヨーク部分の磁束の方向を検知し、検知
した磁束方向の変化で弁の開閉状態を示すようにした磁
束センサを包含することを特徴とする磁気掛止式ソレノ
イド弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/486,967 US5032812A (en) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | Solenoid actuator having a magnetic flux sensor |
| US486967 | 1990-03-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794322A true JPH0794322A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=23933846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5568891A Pending JPH0794322A (ja) | 1990-03-01 | 1991-02-28 | 磁束センサを有するソレノイド・アクチュエータ |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032812A (ja) |
| JP (1) | JPH0794322A (ja) |
| AU (1) | AU627683B2 (ja) |
| BR (1) | BR9100784A (ja) |
| CA (1) | CA2036752A1 (ja) |
| DE (1) | DE4106463A1 (ja) |
| FR (1) | FR2659483B1 (ja) |
| GB (1) | GB2241609B (ja) |
| MX (1) | MX174323B (ja) |
| NL (1) | NL9100373A (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| US10365124B2 (en) | 2015-06-04 | 2019-07-30 | Mitsubishi Electric Corporation | Electromagnetic actuator |
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