JPH11273945A - 電磁石のためのコアアセンブリ、電磁式のアクチュエータおよびコアアセンブリを製造する方法 - Google Patents

電磁石のためのコアアセンブリ、電磁式のアクチュエータおよびコアアセンブリを製造する方法

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JPH11273945A
JPH11273945A JP10350250A JP35025098A JPH11273945A JP H11273945 A JPH11273945 A JP H11273945A JP 10350250 A JP10350250 A JP 10350250A JP 35025098 A JP35025098 A JP 35025098A JP H11273945 A JPH11273945 A JP H11273945A
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JP
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core member
core
core assembly
laminates
stacking axis
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JP10350250A
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Hans J Sailer
ジェイ セイラー ハンス
Anthony Nittokiewitz James
アンソニー ニットキーヴィッツ ジェイムズ
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Siemens Automotive Corp
Original Assignee
Siemens Automotive Corp
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    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F7/00—Magnets
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding

Abstract

(57)【要約】 【課題】 渦電流を最小限に抑え、しかも往復運動する
軸を支持するためのブシュを収容することも可能となる
ようなコアアセンブリを提供する。 【解決手段】 コアアセンブリ２０が、積重ね軸線Ａに
沿って積み重ねられた多数の積層板２８を有していて、
該積層板がそれぞれほぼ同じ厚さＢを有しており、コア
アセンブリ２０が、一体のコア部材３０を有していて、
該コア部材が、多数の積層板２８のほぼ真ん中に配置さ
れていて、しかもコア部材の各端部３１，３３が、それ
ぞれ１つの積層板に接触しており、コア部材が、積層板
の厚さＢよりも著しく大きな厚さＣを有しており、前記
コア部材が、積重ね軸線Ａに対してほぼ直角な方向でコ
ア部材を貫通するように配置された開口３２を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の内燃機関に
用いられる電磁式のアクチュエータおよび特に積み重ね
られた多数の多層板と、可動のアーマチュアとを有する
ソレノイド型のアクチュエータのコアアセンブリに関す
る。さらに本発明は、このようなコアアセンブリを製造
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関に設けられた弁を開閉させるた
めのコンベンショナルな電磁式のアクチュエータは、一
般に「オープン」電磁石と、「クローズ」電磁石とを有
している。これらの電磁石がエネルギ供給されると、こ
れらの電磁石はアーマチュアに対して磁力を発生させ
る。アーマチュアは、並列に配置された一対の同一のば
ねによって負荷されている。アーマチュアは内燃機関の
ガス交換弁と連結されている。前記ばねが平衡している
と、アーマチュアは「オープン」電磁石と「クローズ」
電磁石との間の距離のほぼ半分の位置に留まっている。
アーマチュアが磁力によって、閉鎖された位置か、また
は開放された位置のいずれかに保持されると（オープン
電磁石またはクローズ電磁石に支持された状態）、前記
ばねによってポテンシャルエネルギが蓄えられる。アー
マチュアが開放された位置に保持された状態で磁力が遮
断されると、前記ばねに蓄えられたポテンシャルエネル
ギは運動質量体の運動エネルギに変換されて、アーマチ
ュアをクローズ電磁石に向かって運動させる。その場
合、摩擦が十分に小さいと、クローズ電磁石に電流を供
給することによってアーマチュアを閉鎖された位置に保
持することができる。
【０００３】一般に、コンベンショナルな電磁式のアク
チュエータの各電磁石は、積み重ねられた多数の積層板
を有しており、これらの積層板は互いに結合されて、ア
クチュエータのコアを形成している。このようなコアの
設計は、磁性材料における渦電流損失を最小限に抑える
ことによって高い効率が得られるという利点をもたら
す。しかし、このようなコア設計の欠点は、積層板の加
工が、積層板の配向方向に対して直角な平面において実
施されなければならず、このことが積層板の互いに離れ
る方向への拡開を招く傾向がある点に認められる。その
結果、不十分な寸法コントロールや、ばり形成を招く恐
れがある。さらに、アクチュエータの往復運動する軸を
支持するためのプレス嵌め式のブシュを収容するため
に、一般にはコアを貫くように開口が設けられている。
積み重ねられた積層板コアの設計は、個々の積層板の拡
開によりブレス嵌め式のブシュを支持することができな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、渦電
流を最小限に抑え、しかも往復運動する軸を支持するた
めのブシュを収容することも可能となるような、電磁石
のためのコアアセンブリ、このようなコアアセンブリを
備えた電磁式のアクチュエータならびにこのようなコア
アセンブリを製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の、電磁石のためのコアアセンブリの構成で
は、当該コアアセンブリが、所定の積重ね軸線に沿って
延びる積み重ねられた多数の積層板を有していて、該積
層板がそれぞれ、前記積重ね軸線に沿った方向でほぼ同
じ厚さを有しており、当該コアアセンブリが、互いに背
中合わせに位置する端部を有する一体のコア部材を有し
ていて、該コア部材が、積み重ねられた前記多数の積層
板のほぼ真ん中に配置されていて、しかも前記コア部材
の各端部が、それぞれ前記多数の積層板のうちの１つの
積層板に接触しており、前記コア部材が、前記積重ね軸
線に沿った方向で、１つの積層板の前記厚さよりも著し
く大きな厚さを有しており、前記コア部材が、アーマチ
ュアアセンブリの軸を収容するために、前記積重ね軸線
に対してほぼ直角な方向で前記コア部材を貫通するよう
に配置された開口を有しているようにした。
【０００６】上記課題を解決するために、本発明の、内
燃機関のシリンダヘッドに組み付けるための電磁式のア
クチュエータの構成では、当該アクチュエータが、互い
に間隔を置いて配置された第１の電磁石と第２の電磁石
とを有しており、両電磁石がそれぞれ１つのコアアセン
ブリと、該コアアセンブリに対応するコイルとを有して
おり、各コアアセンブリが、所定の積重ね軸線に沿って
延びる積み重ねられた多数の積層板を有していて、該積
層板がそれぞれ、前記積重ね軸線に沿った方向でほぼ同
じ厚さを有しており、前記コアアセンブリが、互いに背
中合わせに位置する端部を有する一体のコア部材を有し
ていて、該コア部材が、積み重ねられた前記多数の積層
板のほぼ真ん中に配置されていて、しかも前記コア部材
の各端部が、それぞれ前記多数の積層板のうちの１つの
積層板に接触しており、前記コア部材が、前記積重ね軸
線に沿った方向で、１つの積層板の前記厚さよりも著し
く大きな厚さを有しており、前記コア部材が、前記積重
ね軸線に対してほぼ直角な方向で前記コア部材を貫通す
るように配置された開口を有しており、さらに当該アク
チュエータが、前記開口内に配置されたブシュと、前記
両電磁石の間で往復運動するために組み付けられたアー
マチュアと、該アーマチュアに連結されかつ前記ブシュ
を介して往復運動のために支持された軸とを有している
ようにした。
【０００７】さらに上記課題を解決するために、本発明
の、電磁石のためのコアアセンブリを製造する方法で
は、第１の端部と第２の端部とを有し、かつ両端部の間
で規定された所定の厚さを有する一体のセンタコア部材
を形成し、さらに該コア部材の上面から底面にまでコア
部材を貫通して延びる開口を設け、それぞれ前記コア部
材の前記所定の厚さよりも著しく小さな厚さを有してい
る多数の積層板を、前記コア部材の各端部から外側に向
かって延びるように積み重ね、前記多数の積層板を互い
にかつ前記コア部材に結合して、当該コアアセンブリを
形成するようにした。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、渦電流が最小限に抑え
られ、しかも往復運動する軸を支持するためのブシュも
収容可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００１０】図１には電磁式のアクチュエータが全体的
に符号１０で示されている。この電磁式のアクチュエー
タ１０は本発明の原理により形成された電磁石コアを備
えている。電磁式のアクチュエータ１０は、上側の電磁
石１４を備えた、全体を符号１２で示した上側のハウジ
ングアセンブリと、下側の電磁石１８を備えた、全体を
符号１６で示した下側のハウジングアセンブリとを有し
ている。各電磁石１４，１８は、それぞれ全体を符号２
０で示したコアアセンブリと、コイルアセンブリ２２と
を有している。一般に方形のアーマチュア２４は、上下
両電磁石１４，１８の間で運動するように配置されてい
る。このアーマチュア２４は往復運動する軸２６によっ
て支持されている。この軸２６は、慣用の形式で車両の
内燃機関のガス交換弁（図示しない）のステムに連結さ
れるように形成されている。アーマチュア２４には慣用
の形式で、互いに向かい合って位置する一対のばねが対
応している。図１には両ばねのうちの一方のばね２７が
示されている。他方のばね（図示しない）はシリンダ弁
もしくはガス交換弁の近傍に配置されている。
【００１１】以下に、本発明の構成を下側の電磁石１８
につき説明する。ただし念のため付言しておくと、本発
明の原理は当然ながら上側の電磁石１４の構成に対して
も適用可能である。図２には、本発明の原理により形成
されたコアアセンブリ２０が示されている。このコアア
センブリ２０は積重ね軸線Ａに沿って積み重ねられた多
数の積層板２８を有している。各積層板２８は、積重ね
軸線Ａに沿った方向でそれぞれほぼ同一の厚さＢを有し
ていて、２９ゲージＭ１５Ｃ５の複合軟磁性材料である
と有利である。種々のゲージのその他の適当な材料も、
積層板のために使用され得る。多数の積層板２８のうち
の２つの積層板は、ソリッドの、つまり中実一体のセン
タコア部材３０の互いに背中合わせに位置する端部３
１，３３に接触している。この場合、センタコア部材３
０は多数の積層板２８のほぼ真ん中に配置されている。
各積層板２８はほぼ断面Ｅ字形に形成されていて、対応
するコイルアセンブリ２２（図１）を収容するための通
路を形成している。
【００１２】本発明によれば、一体のセンタコア部材３
０が２つの端部３１，３３と、上面３８と、底面４０と
を有している。センタコア部材３０の、両端部３１，３
３の間で、または積重ね軸線Ａに沿った方向で規定され
た厚さＣは、個々の積層板２８の厚さＢよりも著しく大
きく形成されている。センタコア部材３０もやはりＥ字
形の横断面を有していて、ケイ素鋼（ｓｉｌｉｃｏｎ
ｉｒｏｎ）から成っており、約８〜１２ｍｍの厚さＣを
有している。図示の実施例では、センタコア部材３０が
２．５％のケイ素鋼から成っていて、約１０ｍｍの厚さ
Ｃを有している。センタコア部材３０は中央の開口３２
を有しており、この開口３２は上面３８から底面４０に
まで一貫して延びている。開口３２は、この開口にプレ
ス嵌めされたブシュ３４を収容している。こうして、開
口３２は積重ね軸線Ａに対してほぼ直角に延びるように
配置されている。ブシュ３４は往復運動する軸２６（図
１）を支持する。センタコア部材３０は、支持ピン３７
を収容するための１つまたは複数の開口３６を有してい
てもよい。この支持ピン３７はアーマチュア２４に設け
られた開口に収容されており、これにより往復運動する
アーマチュア２４の付加的な支持が得られ、ひいてはア
ーマチュア２４のねじれが回避される。
【００１３】積層板２８およびセンタコア部材３０は、
その各面に設けられた溶接部３７により互いに位置固定
され得る。また当然ながら、積層板２８を何らかの別の
慣用手段、たとえばインタロッキングまたは機械的据込
み装置、接着、リベット締結またはこれらの技術の組合
せで結合することもできる。組立て後に、コアアセンブ
リ２０の上面３８および底面４０は、ほぼ互いに平行に
なるように加工される。
【００１４】コアアセンブリ２０を下側のハウジングア
センブリ１６に固定するためには、コアアセンブリ２０
に設けられた開口４１を貫通するようにピン３９が配置
されている。
【００１５】本発明によるコアアセンブリの複合構造に
より、積み重ねられた積層板２８は、渦電流損失を最小
限に抑えることにより高い効率のコアを提供し、一体の
センタコア部材３０は上面３８および底面４０の容易な
加工を可能にし、かつセンタコア部材３０の開口３２内
に配置されたプレス嵌め支承部として働くブシュ３４の
良好な支持を提供することが判った。一体のセンタコア
部材３０は、オイル孔４３を介して支承部もしくはブシ
ュ３４を潤滑するために内部にオイル通路を有していて
よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による原理により形成された電磁石コア
アセンブリを備えた電磁式のアクチュエータの断面図で
ある。
【図２】図１に示した電磁式のアクチュエータの下側の
電磁石のコアアセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
１０ 電磁式のアクチュエータ、 １２ 上側のハウジ
ングアセンブリ、 １４ 上側の電磁石、 １６ 下側
のハウジングアセンブリ、 １８ 下側の電磁石、 ２
０ コアアセンブリ、 ２２ コイルアセンブリ、 ２
４ アーマチュア、 ２６ 軸、 ２７ ばね、 ２８
積層板、 ３０ コア部材、 ３１，３３ 端部、
３２ 開口、 ３４ ブシュ、 ３６ 開口、 ３７
支持ピン、 ３８ 上面、 ３９ ピン、 ４０ 底
面、 ４１ 開口、 ４３ オイル孔、 Ａ 積重ね軸
線、 Ｂ，Ｃ 厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｅ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電磁石のためのコアアセンブリにおい
    て、当該コアアセンブリが、所定の積重ね軸線に沿って
    延びる積み重ねられた多数の積層板を有していて、該積
    層板がそれぞれ、前記積重ね軸線に沿った方向でほぼ同
    じ厚さを有しており、当該コアアセンブリが、互いに背
    中合わせに位置する端部を有する一体のコア部材を有し
    ていて、該コア部材が、積み重ねられた前記多数の積層
    板のほぼ真ん中に配置されていて、しかも前記コア部材
    の各端部が、それぞれ前記多数の積層板のうちの１つの
    積層板に接触しており、前記コア部材が、前記積重ね軸
    線に沿った方向で、１つの積層板の前記厚さよりも著し
    く大きな厚さを有しており、前記コア部材が、前記積重
    ね軸線に対してほぼ直角な方向で前記コア部材を貫通す
    るように配置された開口を有していることを特徴とす
    る、電磁石のためのコアアセンブリ。
  2. 【請求項２】 当該コアアセンブリがさらに、前記開口
    内に配置されたブシュを有している、請求項１記載のコ
    アアセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記積層板の全ておよび前記コア部材
    が、ほぼＥ字形の横断面を有している、請求項１記載の
    コアアセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記コア部材がケイ素鋼から成ってい
    る、請求項１記載のコアアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記積重ね軸線に対して直角に延びる、
    当該コアアセンブリの端部が、ほぼ互いに平行に延びる
    ように加工されている、請求項１記載のコアアセンブ
    リ。
  6. 【請求項６】 当該コアアセンブリがさらに、少なくと
    も１つのピンを有していて、該ピンが、前記一体のコア
    部材から、前記積重ね軸線に対してほぼ直角な方向に延
    びている、請求項１記載のコアアセンブリ。
  7. 【請求項７】 内燃機関のシリンダヘッドに組み付ける
    ための電磁式のアクチュエータにおいて、当該アクチュ
    エータが、互いに間隔を置いて配置された第１の電磁石
    と第２の電磁石とを有しており、両電磁石がそれぞれ１
    つのコアアセンブリと、該コアアセンブリに対応するコ
    イルとを有しており、各コアアセンブリが、所定の積重
    ね軸線に沿って延びる積み重ねられた多数の積層板を有
    していて、該積層板がそれぞれ、前記積重ね軸線に沿っ
    た方向でほぼ同じ厚さを有しており、前記コアアセンブ
    リが、互いに背中合わせに位置する端部を有する一体の
    コア部材を有していて、該コア部材が、積み重ねられた
    前記多数の積層板のほぼ真ん中に配置されていて、しか
    も前記コア部材の各端部が、それぞれ前記多数の積層板
    のうちの１つの積層板に接触しており、前記コア部材
    が、前記積重ね軸線に沿った方向で、１つの積層板の前
    記厚さよりも著しく大きな厚さを有しており、前記コア
    部材が、前記積重ね軸線に対してほぼ直角な方向で前記
    コア部材を貫通するように配置された開口を有してお
    り、さらに当該アクチュエータが、前記開口内に配置さ
    れたブシュと、前記両電磁石の間で往復運動するために
    組み付けられたアーマチュアと、該アーマチュアに連結
    されかつ前記ブシュを介して往復運動のために支持され
    た軸とを有していることを特徴とする、電磁式のアクチ
    ュエータ。
  8. 【請求項８】 前記積層板の全てと、前記コア部材と
    が、ほぼＥ字形の横断面を有している、請求項７記載の
    電磁式のアクチュエータ。
  9. 【請求項９】 前記コア部材に設けられた前記開口が、
    前記Ｅ字形の横断面の真ん中の脚部に配置されている、
    請求項８記載の電磁式のアクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 前記コア部材がケイ素鋼から成ってい
    る、請求項７記載の電磁式のアクチュエータ。
  11. 【請求項１１】 前記積重ね軸線に対して直角に延び
    る、前記コアアセンブリの端部が、ほぼ互いに平行に延
    びるように加工されている、請求項７記載の電磁式のア
    クチュエータ。
  12. 【請求項１２】 前記コア部材が少なくとも１つのピン
    を有していて、該ピンが、前記コア部材から、前記積重
    ね軸線に対してほぼ直角な方向に延びており、前記アー
    マチュアが、前記ピンを収容するための少なくとも１つ
    の開口を有していて、前記ピンが前記アーマチュアの運
    動時に前記アーマチュアをガイドするようになってい
    る、請求項７記載の電磁式のアクチュエータ。
  13. 【請求項１３】 電磁石のためのコアアセンブリを製造
    する方法において、第１の端部と第２の端部とを有し、
    かつ両端部の間で規定された所定の厚さを有する一体の
    センタコア部材を形成し、さらに該コア部材の上面から
    底面にまでコア部材を貫通して延びる開口を設け、それ
    ぞれ前記コア部材の前記所定の厚さよりも著しく小さな
    厚さを有している多数の積層板を、前記コア部材の各端
    部から外側に向かって延びるように積み重ね、前記多数
    の積層板を互いにかつ前記コア部材に結合して、当該コ
    アアセンブリを形成することを特徴とする、コアアセン
    ブリを製造する方法。
  14. 【請求項１４】 前記多数の積層板を互いにかつ前記コ
    ア部材に結合する際に、前記積層板の積み重ね方向に沿
    って溶接過程を実施する、請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 さらに前記コアアセンブリの上面と底
    面とを、互いにほぼ平行に延びるように加工する、請求
    項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 さらに前記開口内にブシュを配置す
    る、請求項１３記載の方法。
JP10350250A 1997-12-09 1998-12-09 電磁石のためのコアアセンブリ、電磁式のアクチュエータおよびコアアセンブリを製造する方法 Pending JPH11273945A (ja)

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US6914497P 1997-12-09 1997-12-09
US60/069144 1998-10-20
US09/181206 1998-10-28
US09/181,206 US6049264A (en) 1997-12-09 1998-10-28 Electromagnetic actuator with composite core assembly

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