JPH10233312A - 電気機械式のダブルストローク磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ケーシング内で圧力管に並んで配置さ
れ、磁束を通す中央円板によって分離された、同心的な
２つの磁石コイルを有し、前記圧力管が内部で、軸方向
可動に滑動ガイドされた可動子を収容しており、該可動
子が、端面側に設けられた作業エアギャップによって、
ケーシング固定された磁極片に対して分離され、前記可
動子に、磁極片を貫通するプッシュロッドが対応配置さ
れているダブルストローク磁石において、中央円板３５
によって形成された半径方向の面内に、回転方向に延び
る切欠４９によって、ケーシング固定された固定子極５
１が形成されており、前記面において可動子３３に、周
方向に延びる切欠５３によって可動子極５４が構成され
ており、該可動子極は固定子極５１に配属されている。 【効果】 ２重作用のストローク運動の他に回転運動が
生ぜしめられることによって、簡単でコンパクトな構造
で高い機能性が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にスプールを操
作するための電気機械式のダブルストローク磁石(Doppe
lhubmagnet）であって、互いに同心的に位置する２つの
磁石コイルを有しており、これらの磁石コイルが、ケー
シング内でほぼ管状の本体に並んで配置されていて、磁
束を通す中央円板によって互いに分離されており、前記
本体がその内部で、軸方向に可動な滑動ガイドされた可
動子を収容しており、該可動子が、端面側若しくは端部
側に設けられた作業エアギャップによって、ケーシング
固定された磁極片に対して分離されていて、前記可動子
に、磁極片を貫通するすくなくとも１つのプッシュロッ
ドが対応配置されている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の電気機械式のダブルス
トローク磁石は、ドイツ連邦共和国特許公開第４２０８
３６７号明細書により公知である。この公知のダブルス
トローク磁石においては、圧力管内に配置された可動子
が、センタリングされた中央位置から２つの方向に変位
可能である。このような形式のダブルストローク磁石
は、多くの使用例において適しているが、１つの機能だ
けつまり並進運動だけしか行うことができないので、多
くの場合不都合である。特にフェールセイフ（Failsaf
e）特性に関連して望まれているように、付加的な機能
性が得られるようにするために、付加的な電磁石式の駆
動又は適当な調節装置を使用しなければならない。この
ことによって、著しく高いコスト及び、高価な構造が生
ぜしめられる。何故ならば、第２の電気的な軸を制御す
る必要があるからである。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許公開第３５０７２７
８号明細書によれば、２つの機能を得るために２つの電
気的な軸を有している電気機械式の調節装置が公知であ
る。比例磁石が、スプールの長手方向運動を制御するの
対して、スプールの回転運動を生ぜしめるために付加的
な切換磁石が設けられており、この切換磁石のストロー
ク運動は、機械式の伝動装置を介して回転運動に変換さ
れる。このような高められた機能性のためには、第２の
電気軸及び別個の運動変換器によって、構造スペース及
び費用に関連した比較的高いコストが必要である。多く
の場合、長手方向に必要な構造スペースは提供されな
い。ストローク磁石から分離された運動変換器は、組み
付け費用を高くし、不都合なヒステリシスを招く。

【０００４】スイス国特許第３４５３８号明細書によれ
ば、電磁石式の調節装置が公知であって、この公知の調
節装置においては、回転電磁石と長手方向移動可能なス
トローク磁石とが、共通の可動子が回転運動及び長手方
向運動を行うことができるように、互いに組み合わされ
ている。この調節装置においては、コイルを貫通してガ
イドされた可動なプッシュロッドが円板状のストローク
可動子並びにロッド状の回転可動子を有しており、これ
らの２つの可動子は、コイルの互いに反対側に配置され
ている。このような調節装置も、軸方向で長い構造を有
している。しかしながら特に、このような構造形式は、
ダブルストローク磁石の機能のためには適していない。
さらにまた、この構造においては、圧力密な構造が不可
能であって、ひいては、圧力媒体を充填したスペースを
備えた弁技術のためには適していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、以上のような従来技術における欠点を取り除くこと
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、中央円板によって形成された半径方向の面
内に、回転方向に延びる凹部によって、ケーシング固定
された固定子極が形成されており、前記面において可動
子に、周方向に延びる切欠によって可動子極が形成され
ており、該可動子極は固定子極に対応配置されている。

【０００７】

【発明の効果】本発明の電磁石式のダブルストローク磁
石は、２重作用のストローク運動の他に付加的に回転運
動が生ぜしめられることによって、簡単でコンパクトな
構造で高い機能性が得られたという、利点を有してい
る。この付加的な機能は、１つの軸だけによって得られ
る。ダブルストローク磁石は、著しく安価な構造で実現
することができ、この場合、すでに存在する構成部材を
十分に利用することができる。また、回転運動の付加的
な機能のためには常に完全な磁束が利用されるという特
別な利点がある。

【０００８】請求項２以下に記載した手段によって、請
求項１に記載したダブルストローク磁石の有利な実施例
及び改良が可能である。請求項２に記載した構成、つま
り管状の本体が、電気側から液体側を分離する圧力管で
あって、固定子極を形成するための切欠が、圧力管によ
って分離された中央円板の、特に内周面に形成されてい
ることによって、特に有利な構成が得られ、これによっ
て従来の圧力管を変えることなく維持することができ
る。固定子極及び可動子極は、特に簡単な及び安価な形
式で磁束を通す中央円板若しくは可動子の外周面に加工
することができ、これによって回転運動の大きさも特別
な要求に合わせることができる。また、可動子はそのプ
ッシュロッドが、両側でケーシング固定されて、特に２
つの磁極片に支承されている。その他の有利な構成は、
その他の請求項、実施例の説明及び図面に記載されてい
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に示し
た実施例を用いて詳しく説明する。

【００１０】図１には、電気機械式のダブルストローク
磁石１０の縦断面図が示されており、このダブルストロ
ーク磁石１０は、主に、２重に作用する比例磁石１１と
行程測定システム１２とから成っており、この行程測定
システム１２は、磁石を通す材料より成る共通のケーシ
ング１３内に配置されている。このケーシングは、弁側
で第１の端面１４を有しており、この第１の端面１４に
は、公知の形式で例えば詳しく図示していない比例弁を
組み込みことができる。

【００１１】ケーシング１３内には、弁側の端面１４か
ら長手方向に、貫通して延びる中空孔１５が、弁とは反
対側（端面１４とは反対側）に位置する第２の端面１６
まで延びている。この中空孔１５は、幾つかに段付けさ
れていて、弁側の端面１４に向かって開放する、直径の
大きい第１の区分１７を形成している。この第１の区分
１７は、比例磁石１１の特に２つの電磁石式のコイル１
８若しくは１９を受容している。第１の区分１７では、
中空孔１５内に、直径の小さいの第２の区分２０が続い
ており、この第２の区分２０内でダブルストローク磁石
１０の圧力管２１がガイドされ支承されている。中空孔
１５の第２の区分２０は、直径の大きい第３の区分２２
内に移行しており、この第３の区分２２は端面１６に向
かって開放している。

【００１２】段付けされた中空孔１５内に挿入された圧
力管２１は、多数の部材より成っており、これらの部材
は、差し込まれ、互いにはんだ付けされ、次いで、圧力
管２１の加工後に一体的な構成部材が得られるように、
加工される。従って、一体的な圧力管２１は、主に、多
数の部材より成る可動子管２３と、この可動子管２３に
堅固に固定された、直径の小さい１つの部材より成る受
容管２４とから成っている。

【００１３】受容管２４に対して直径の大きい可動子管
２３においては、外側に位置する圧力管部分２５と内側
に位置する圧力管部分２６との間にスリーブ状の２つの
圧力管部分２７，２８が配置されており、これらの圧力
管部分２７，２８の間に１つの中空円筒形の中央部分２
９が配置位置している。２つの中間の圧力管部分２７，
２８が非導磁性材料より成っているの対して、圧力管部
分２６と中央部分２９とは、導磁性の材料より製造され
ている。従って圧力管部分２５は、その中空円筒形の領
域が磁極片３１として働き、圧力管部分２６が対応する
磁極片３２を形成しており、この磁極片３２が、それぞ
れ可動子管２３内に配置された可動子３３と協働する。
この場合圧力管部分２５は、外方に突き出るリングフラ
ンジ３４を有しており、このリングフランジ３４によっ
て、圧力管２１は、中空孔１５の第１の区分１７内でガ
イドされ、他方では圧力管部分２６がその外周部が、中
空孔１５の第２の区分１９の領域内でガイドされてい
る。

【００１４】圧力管２１の外周部で、中空孔１５の第１
の区分１７と可動子管２３との間に位置するリング状の
スペース内に、２つの電磁石式のコイル１８，１９が配
置されている。これら２つの電磁石式のコイル１８，１
９は互いに同一に構成されていて、互いに同心的に配置
され、可動子管２３を取り囲んで相前後して配置されて
いる。この場合、２つの電磁石式のコイル１８，１９
は、中央円板３５によって導磁性の材料から互いに分離
されており、この中央円板３５は、ケーシング１３の内
周壁と中央部分２９の外周部との間に延びている。

【００１５】可動子３３は、プッシュロッド３６によっ
て２重に支承されている。圧力管部分２５を貫通して外
に突き出る、プッシュロッド３６の部分は、磁石コア３
８内で第１の軸受箇所３７を形成しており、この磁石コ
ア３８は、第１の端面１４から圧力管部分２４内に挿入
される。プッシュロッド３６の、反対側の端部３９は、
圧力管部分２６内に形成された第２の軸受箇所４１内で
ガイドされている。第２の軸受箇所に隣接して、圧力管
２６内には受容管２４が気密に固定されており、この受
容管２４はその内部で、プッシュロッド２６と作用結合
されたフェライトコア４２を受容している。受容管２４
の外側には受容コイル４３が配置されており、この受容
コイル４３は、周壁部４４によって取り囲まれて保護さ
れている。フェライトコア４２及び受容コイル４３は、
公知であるように行程測定システム１２の部分である。
第３の区分２２内に挿入されたカバー４５は、ケーシン
グ１３内で行程測定システム１２を外部に対して保護す
る。

【００１６】端面側１４から突き出るプッシュロッド３
６にはばね装置４６が配置されており、このばね装置４
６のばね４７は、組み込まれた装置と協働して、可動子
３３を図示の中央位置で保持する。この際に、ばね４７
は付加的に、可動子３３をその回転角度位置に関連して
初期位置で保持するように、構成されている。

【００１７】図２と関連して図１に示されているよう
に、可動子管２３上で中央円板３５をガイドする、円環
状の内側縁（若しくは内周面）４８には、周面に沿って
一様に分配して配置された切欠４９が配置されており、
これによって中央円板３５内にはケーシング固定された
固定子極５１が形成されている。４つの固定子極５１は
外周部にわたって一様に分配して配置されていて、それ
ぞれ同じ回転角度にわたって延びている。相応の形式で
可動子３３には、その外周面５２に周方向で一様に分配
された凹部５３が配置されており、これによってこれら
の凹部５３の間に、相応の４つの可動子極５４が形成さ
れている。凹部５３及びひいては可動子極５４は、軸方
向つまり長手方向で可動子３３内の領域にわたって延び
ており、この可動子３３内の領域は、ダブルストローク
磁石１０の作動中に中央円板３５の下側に位置してい
る。可動子極５４の数は、固定子５１の数に相当し、こ
の場合、可動子極は、回転方向で見て、ほぼ同じ回転角
度にわたって延びている。

【００１８】ばね装置４６は、有利には、そのばね４７
が可動子３３を、その回転位置に関連して、図２に示し
た初期位置でセンタリングするように構成されている。
この初期位置で固定子極５１はと可動子極５４とは、回
転方向で見て互いにずらして配置されている。

【００１９】ダブルストローク磁石１０の作用形式は、
その軸方向のストローク運動に関連して、基本的に公知
のダブルストローク磁石の機能に相当しているので、そ
れについては、概略的にのみ説明する。ダブルストロー
ク磁石１０においては、可動子３３は、２つのコイル１
８，１９によって、作業エアギャップ内でそれぞれ力を
生ぜしめる互いに分離された２つの磁界で負荷される。
この場合、２つのコイル１８，１９はその制御電流が互
いに逆方向に流れるので、これら２つの力も互いに逆方
向に向けられている。図示の中央位置では、磁石１８，
１９の励磁された状態で、コイル１８，１９の相応のバ
イアスを得るために、それぞれ半分の全負荷電流が流れ
る。この場合に可動子３３に逆方向で作用する力が、可
動子３３を図示の中央位置で保持する。

【００２０】軸方向の調節力を生ぜしめるために、プッ
シュプル(push-pull）で、制御電流が一方のコイル１
８，１９内では低下せしめられ、他方のコイル１９若し
くは１８内では上昇せしめられる。つまり、中央円板３
５内の磁束のために、制御電流は制御とは無関係に、作
動時間中にほぼ一定に維持される。磁束は、制御電流が
コイル１８，１９を介してしゃ断されると初めて消失す
る。このような状況は、コイルを介した制御電流が存在
しないフェールセイフ(Failsafe)の運転と、コイル電流
が同じ関係又は異なる関係にある運転との区別を行うた
めに、利用される。この場合、コイル電流が存在する場
合に、このコイル電流がトルクに変換される。これによ
って、２つのコイル１８，１９に給電されることに基づ
いて、方向５５でのトルクが生ぜしめられ、このトルク
は可動子３３の回転調節する。図２には、可動子３３
が、その回転初期位置にあることが示されており、この
初期位置は、可動子３３が無電流状態において例えば圧
縮コイルばねの作用を受けて占めることができる。圧縮
コイルばねの作用は、ばね４７によって生ぜしめられ
る。これによって、いわゆるフェールセイフの位置が得
られる。

【００２１】コイル１８，１９に給電されると（作動状
態）、可動子３３と中央円板３５との間で圧力管２１を
通って磁束が流れる。ケーシング固定された固定子極５
１に対する可動子極の相対的に回転位置によって、図示
の矢印の方向５５のトルクが生ぜしめられ、これによっ
て可動子３３は、可動子極５４と固定子極５１とが互い
に正確に向き合うまで、回転運動を行う。これによって
生ぜしめられた回転運動は、冒頭に述べた従来技術に記
載されているように、スプールを用いて、及びスプール
及び弁スリーブに合わせた制御幾何学形状を用いて、付
加的な機能性を得るために利用される。制御電流をしゃ
断すると、コイル１８，１９によって、つまりフェール
セイフの場合においても、可動子３３はばね４７の戻し
力によって、図２に示したその初期位置に戻される。

【００２２】２つのコイル１８，１９への給電に関連し
て回転調節のために利用されるトルクを生ぜしめるダブ
ルストローク磁石１０の付加的な機能性は、別の形式で
も提供される。従ってダブルストローク磁石１０と所属
の調整弁との間に付加的な弁を配置することができる。
この付加的な弁は、ダブルストローク磁石１０の回転運
動を評価して、液圧式の補助信号（いわゆる"可能化信
号；Enable-Signal“とも呼ばれている）を生ぜしめる
ようになっている。この補助信号は、例えば給電状態で
のシステム圧、非給電状態での逆転圧力である。この逆
転圧力は、調整弁のフランジ面にガイドされ、ここでさ
らに例えば液圧式のしゃ断弁に伝達される。

【００２３】勿論、本発明の考え方を変えることなし
に、図示の実施例の変化実施例が可能である。従って、
必要な場合には、切欠若しくは極の形状及び数を変えて
もよい。ねじりばねによる回転戻し力も、別の形式で構
成及び配置することができる。同様に圧力管２１の構成
も変えることができる。圧力管の代わりに、ダブルスト
ローク磁石の構成にためにほぼ管状の本体を使用するこ
ともできる。この管状の本体は圧力密な機能を行うこと
はない。機能性を高めたダブルストローク磁石は、多様
に使用することができる。例えば電気液圧式(elektoroh
ydrolik)に調節可能なラジアルピストンポンプを調節す
るためにも使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気機械式のダブルストローク磁石の概略的な
縦断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿った部分横断面図である。

【符号の説明】

１０ ダブルストローク磁石、 １１ 比例磁石、 １
２ 行程測定システム、 １３ ケーシング、 １４
第１の端面側、 １５ 中空孔、 １６ 第２の端面
側、 １７ 第１の区分、 １８，１９ 電磁石式のコ
イル、 ２０ 第２の区分、 ２１ 圧力管、 ２２
第３の区分、 ２３ 多数の部材より成る可動子管、
２４ １つの部材より成る受容管、 ２５ 圧力管部
分、 ２６内側の圧力管部分、 ２７，２８ スリーブ
状の中間の圧力部分、 ２９ 中空円筒形の中央部分、
３１，３２ 磁極片、 ３３ 可動子、 ３４ リン
グフランジ、 ３５ 中央円板、 ３６ プッシュロッ
ド、 ３７ 第１の軸受箇所、 ３８ 磁石コア、 ３
９ 端部、 ４１ 軸受箇所、 ４２ フェライトコ
ア、 ４３ 受容コイル、 ４４ 周壁部、 ４５ カ
バー、 ４６ ばね装置、 ４７ ばね、 ４８ 内側
縁部、 ４９ 切欠、 ５１ 固定子極、 ５２外周
面、 ５３ 切欠、 ５４ 可動子極、 ５５ 方向

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械式のダブルストローク磁石であ
   って、互いに同心的に位置する２つの磁石コイルを有し
   ており、これらの磁石コイルが、ケーシング内でほぼ管
   状の本体に並んで配置されていて、磁束を通す中央円板
   によって互いに分離されており、前記本体がその内部
   で、軸方向に可動な滑動ガイドされた可動子を収容して
   おり、該可動子が、端面側若しくは端部側に設けられた
   作業エアギャップによって、ケーシング固定された磁極
   片に対して分離されていて、前記可動子に、磁極片を貫
   通するすくなくとも１つのプッシュロッドが対応配置さ
   れている形式のものにおいて、 中央円板（３５）によって形成された半径方向の面内
   に、回転方向に延びる切欠（４９）によって、ケーシン
   グ固定された固定子極（５１）が形成されており、前記
   面において可動子（３３）に、周方向に延びる凹部（５
   ３）によって可動子極（５４）が形成されており、該可
   動子極（５４）は固定子極（５１）に対応配置されてい
   ることを特徴とする、電気機械式のダブルストローク磁
   石。
2. 【請求項２】 管状の本体が、電気側から液体側を分離
   する圧力管（２１）であって、固定子極（５１）を形成
   するための切欠（４９）が、圧力管（２１）によって分
   離された中央円板（３５）に形成されている、請求項１
   記載の電気機械式のダブルストローク磁石。
3. 【請求項３】 凹部（５３）が、可動子（３３）内で、
   作動中に中央円板（３５）の下側に位置するストローク
   領域に亘って軸方向に延びている、請求項１又は２記載
   の電磁石式のダブルストローク磁石。
4. 【請求項４】 固定子極（５１）と可動子極（５４）と
   が、それぞれほぼ同じ回転角度に亘って延びている、請
   求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械式のダ
   ブルストローク磁石。
5. 【請求項５】 固定子極（５１）及び可動子極（５４）
   の数が、同じであって、少なくとも２つ設けられてい
   る、請求項４記載の電気機械式のダブルストローク磁
   石。
6. 【請求項６】 可動子（３３）はそのプッシュロッド
   （３６）が、両側でケーシング固定されて支承されてい
   る、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械
   式のダブルストローク磁石。
7. 【請求項７】 可動子（３３）に行程測定システム（１
   ２）が配属されている、請求項１から６までのいずれか
   １項記載の電気機械式のダブルストローク磁石。
8. 【請求項８】 可動子（３３）をその中央位置でセンタ
   リングするばね装置（４６）が設けられている、請求項
   １から７までのいずれか１項記載の電気機械式のダブル
   ストローク磁石。
9. 【請求項９】 可動子（３３）をその初期回転位置に戻
   すばね（４７）が設けられている、請求項１から８まで
   のいずれか１項記載の電気機械式のダブルストローク磁
   石。