JPS61287204A - 電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に内燃機関の燃料噴射装置の燃料噴射弁を
制御するための電磁石であって、アーマチュアと、軟磁
性材料から成る内鉄心と、該内鉄心を取り囲むコイルと
、少なくとも１つの永久磁石とを有する形式のものに関
する。

従来の技術 永久磁石の組み込まれた形式の、電磁石によって制御さ
れる弁は既に提案されている。この公知の弁においては
、アーマチュアは非励磁状態でコアに向かって引き寄せ
られ、電磁石の励（滋状態でアーマチュアはコアに対し
て間隔を保った位置を占める。

発明が解決しようとする問題点 前記形式の公知の弁は、非作業状態で保持電流を必要と
しないという利点を有してはいるが、円筒形の及び扁平
な磁石を使用しているために弁の構造が著しく大きなも
のになるという欠点がある。

問題点を解決するだめの手段 前記問題点を解決した本発明によれば、（イ）コイルに
よって取り囲まれた内鉄心と、コイルを少なくとも部分
的に取り囲む、軟磁性材料より成る外鉄心との間で、コ
イルの一方側に第１の永久磁石が配置されていてコイル
の他方側に第２の永久磁石が配置されており、（ロ）少
なくとも前記第２の永久磁石が環状に構成されていて半
径方向に磁化されており、（ハ）前記外鉄心とアーマチ
ュアとの間に第１の作業空気ギャップが形成されていて
、前記内鉄心とアーマチュアとの間に第２の作業空気ギ
ャップが形成されており、に）永久磁石は、これらの永
久磁石の磁場が、コイルによって誘導された電磁場に抗
して前記作業空気ギャップに向かって延びるように極性
が与えられている。

作用 本発明によって構成された電磁石は、半径方向に磁化さ
れた少なくとも１つの環状の永久磁石を使用し、これに
よって鉄心の形状を限定したことによってコンパクトに
構成されるという利点を有している。また有利には２つ
の永久磁石が使用されているが、これによって、コイル
に電流が供給されない時に十分大きな保持力が得られる
ので、本発明による電磁石は、燃料の圧力によってアー
マチュアが磁極片から持ち上がる危険性なしに、高い燃
料圧を有する燃料噴射弁にも使用することができる。

特許請求の範囲の従属項に記載した手段によって、本発
明による電極石の有利な実施態様及び改良が可能である
。

２つの永久磁石を環状に構成し、半径方向に磁化すると
有利である。

また、弁ケーシング又は外鉄心に開口を設け、この開口
を通じて、外部から重ねられた磁場によって永久磁石に
所望に影響を与えることが可能である。これによって弁
のダイナミックな噴射量の調節が可能である。

実施例 次に図面に示しだ実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図に示した内燃機関の燃料噴射装置の燃料噴射弁の
ための電磁石ておいて外鉄心は符号１で示されている。

この外鉄心１は例えば林状の形を有しており、その底部
は円すい台形に先細りしている。外鉄心１の円すい台形
の端部は、弁の軸線に対して直角に延びていて、開口１
１が解放している。外鉄心１は閉じられた円環状に形成
されており、この外鉄心１０円すい台形の端部は環状の
外極２を形成している。この外鉄心１によって同軸的に
取り囲まれた内鉄心３が設げられており、この内鉄心３
は外鉄心１と同じ長さを有している。外鉄心１０円筒形
に形成されいる部分と同じ長さにわたって内−決心３は
完全円筒形の形状を有している。外鉄心１０円すい台形
の範囲で内鉄心３は円すい形部４に先細りしている。こ
の円すい形部４は、外極２と同一平面に延びていてこの
外極２によって取り囲まれた内極５で終っている。つま
り内極５は開口１１に整列されている。

内鉄心３と外鉄心１との間には、内鉄心３に当接しつつ
コイル支持体Ｔに巻きつげられたコイル６が配置されて
いる。図示していない導線によってコイル６に電流が供
給される。

コイル６の、内極２及び外極５とは反対側には、内鉄心
３に又はその一部に固く結合された、外鉄心１に向かっ
て半径方向に延びる磁気伝導性のリング９が配置されて
いる。このリング９の外径は、リング９と外鉄心１との
間に環状の・ビヤツブ１０が形成される程度の寸法であ
る。

リング９の、極２，５とは反対側には、外鉄心１と内鉄
心３との間に挿入されこれらによって密閉された環状の
第１の永久磁石８が配置されている。この第１の永久磁
石８は半径方向に極性を与えられている、つまり、内周
壁に南極、外周壁に北極を有しているか（図示の実施例
に示されているように）、又は内周壁に北極、外周壁に
南極を有している。コイル６をはさんで前記第１の永久
磁石８０反対側には、同様に内鉄心３と外鉄心１との間
に挿入された環状の第２の永久磁石１４が配置されてい
る。この第２の永久磁石１４は前記第１の永久磁石８と
同一方向の極性を有している。

外極２及び内極５の端面側に向けられたアーマチュア１
５が配置されており、このアーマチュア１５は、その扁
平側１７が２つの極２，５に向けられた半球状の形状に
形成されている。

アーマチュア１５の扁平側１γと外鉄心１の外極２との
間には第１の作業空気ギャップ１８が形成されていて、
アーマチュア１５と内鉄心３の内極５との間には第２の
作業空気ギャップ１９が形成されている。このアーマチ
ュア及ヒ極は別の形のものも考えられる。例えば、外極
２及びアーマチュア１５によって形成された一方の作業
ギャップと内極５とアーマチュア１５によって形成され
た他方の作業ギャップとが配置された平面を、円形又は
だ円形の湾曲部を有する凸面状又は凹面状に構成しても
よい。アーマチュア１５の丸味のつけられた側には孔が
形成されており、この孔内には弁ニーＰル１６の一端部
が例えば溶接又ははんだ付けによって−固定されている
。弁ニードル１６は円筒形であって、その他端部は弁体
２０に固く結合されている。この弁体２０は弁座２１と
鍋働して弁の開閉を行なう。弁体２０及び弁座２１は、
弁体２０が極２，５に向かう方向で運動する時に弁体２
０が弁座２１に当接して弁を閉鎖するように構成されて
いる。弁座２１は円筒形の弁座体２２の端面側に形成さ
れている。弁座体２２及び外５迭心１は、例えば図示し
ていない弁ケーシングに固定することによって、互いに
相対運動を行なわないように互いに結合されている。

弁座２１には、弁座体２２を貫通する同軸的な孔３０が
続いている。弁座２１とは反対側、つまり甑２．５側に
向けられた、弁座体２２の側には、孔３０と同軸的に延
びる別の孔３１が配置されており、この孔３１の直径は
孔３０の直径よりも大きく、孔３１内で半径方向にボイ
ドされたアーマチュア１５の直径よりもやや大きい。孔
３０と孔３１との移行範囲は円すい形状に構成されてい
て、弁ニードル１６と弁体２０の最大開放行程のだめの
ストッパとして用いられる。弁ニードル１６には弁体２
０付近で半径方向に延びる６角形又はその他の形状のっ
ば３３が設けられている。このっば３３の外径は、この
つば３３を取り囲む孔３０の直径よりもやや小さい。

孔３０への燃料供給は弁座体に設けられた少なくとも１
つの供給開口３５によって行なわれる。この供給開口３
５は、半径方向で弁座体２２の周壁から、つば３３のア
ーマチュア１５側に存在する、孔３００区分へ延びてい
る。

この電磁石式の燃料噴射弁は次のように作動する。

コイル６が電流によって負荷されない場合、磁場は永久
磁石８．１４によってのみ生ぜしめられる。従って、ア
ーマチュア１５は外極２及び内極５によって引っ張られ
、弁体２０は弁座２１に密接せしめられる。第１の永久
磁石８によって生ぜしめられた磁束は一方では、外鉄心
１、外極２、アーマチュア１５、内極５及び内鉄心３を
通って第１の永久磁石に戻り、ひいてはコイル６をも取
り囲む。また他方では、第１の永久磁石８によって生ぜ
しめられた磁束の一部は、外鉄心１、環状の・ビャッゾ
１０、リング９及び内鉄心３を介して第１の永久磁石に
戻る。

第２の永久磁石１４によって生ぜしめられた磁気流は、
第１の永久磁石８の磁気流と同じ方向で、外鉄心１、外
極２、アーマチュア１５、内　。

極５、内鉄心３を介して第２の永久磁石に戻る。

これに対してコイル６が電圧によって負荷されると、次
のような電磁場が生ぜしめられる。

つまり、第１の作業空気ギャップ１８及び第２の作業空
気ギャップ１９に形成された磁場線が、永久磁石８，１
４によって形成された磁場に対して逆向きに延びるよう
な電磁場が生せしめられる。この時にコイル６の励磁は
、作業空気ギャップ１８．１９の範囲における電磁場の
強さが永久磁石８．１４の磁場の強さと同じになる程度
の大きさであるので、アーマチュア１５にはもはや磁気
力は作用せず、弁は開放する。電磁場の磁束はまず第１
に、内鉄心３、内極５、アーマチュア１５、外瓶２、外
鉄心１、環状のギャップ１０及びリング９を介して内鉄
心３に戻る。第１の永久磁石８が電磁石の磁束を導くの
は困難であるのでリング９に環状のヤヤツプ１０を設け
ると有利である。内（失心３の直径は、コイル６に電流
を流した時に内鉄心３（ｃ１誘導された磁束の飽和状態
が生ぜしめられるように設計されている。

永久磁石８．１４及びコイル６によってアーマチュア１
５に生ぜしめられた磁場の強さを補償することによって
、アーマチュア１５に作用する静力学的な力としては燃
料の液圧による押圧力だけが存在する。この押圧力は、
アーマチュア１５及び弁体２０の、圧力作用を受ける面
の大きさ並びに燃料圧から得られる。

第２図及び第６図に示した実施例においては、第１図に
示した実施例のものと同じ作用を有する同じ部分には第
１図のものと同じ符号を使用した。第１図に示した環状
の第１の永久磁石８は、第２図及び第３図の実施例にお
いては、フラット磁石４０の形状の第１の永久磁石に置
き換えられている。このフラット磁石４ｏは磁気を伝導
する２つの支持部材４１．４２の間で、そのそれぞれの
極が支持部材４１．４２の一方に当接するように固定さ
れている。これら２つの支持部材４１．４２の横断面は
円弧区分の形を有しており、フラット磁石４０は、支持
部材４１の扁平側３８と支持部材４２の扁平側３９との
間に緊締されている。支持部材４１は、弁座２１とは反
対方向に延びる内鉄心３の延長部として構成されている
ので、扁平側３８は内鉄心３の縦軸線に対して平行に延
びている。支持部材４２は、弁座２１とは反対側に向け
られた外外鉄心１の端面側に固定されたカバー５０の一
部であって、内鉄心３に向かって延びている。

このカバー５０は、外鉄心１と同じよって軟磁性材料よ
り成っていて、電磁石回路の一部であり、しかもフラッ
ト磁石４０によって生ぜしめられた磁気回路の一部でも
ある。第１図の実施例でリング９及び環状の・Ｙギツプ
１０によって形成された磁気抵抗を減少させる電磁回路
内の接続は、フラット磁石４０が北極、南極方向で支持
部材４１．４２の扁平側３８．３９間で十分狭く構成さ
れていれば省略される。

外鉄心１の、弁座２１とは反対側の端部には、方形又は
それとは別の形に構成された少なくとも２つの開口５１
が形成されている。これらの開口５１を通じて、外側か
ら作用する装置（図示せず）を用いて、外側の磁場によ
ってフラット磁石４０に影響を与えることができる。こ
れによって、アーマチュア１５に作用する磁場の強さを
所望に調節することができ、ひいては噴射弁のダイナミ
ックな噴射量を調節することができる。

本発明による、半径方向に磁気化される環状の永久磁石
８．１４は現在のところ製造費用が非常に高価であるの
で、環状磁石を設ける代わりに多数の単一磁石をほぼ円
形に配置することが提案されている。

第４図の実施例によれば、６つの方形の磁石６０が軟磁
性材料より成る支持体６１に配置されている。支持体６
１の周囲は等辺多角形として構成されており、この実施
例では、それぞれ１つの磁石６０の配置された例えば６
つの接触面６２を有している。すべての方形の磁石６０
は半径方向で一様な極性を有している。例えば回転切削
又は研削によって、支持体６１の内部を加工し磁石６０
の、支持体６１とは反対側の面６３を加工することによ
って、環状の形を得ることができる。磁石６０の初めの
形状は破線で示されている。

磁石６０を共通の工作物受容部に固定し、これによって
磁石６０を前記形式で等辺多角形に確実に固定してから
面６３を円形に加工してもよい。内鉄心３の横断面形状
を、等辺多角形のプリズム横断面形状、つまり、横の長
さが磁石６０の極面６５の長さと等しく側面の数が磁石
６０の数に等しい等辺多角形のゾリズム状横断・１面形
状に構成すれば、磁石６０は個々で、支持体の補助を必
要とせずに内鉄心３と外鉄心１との間に挿入することが
できる。

また同様に、磁石６０を前記のように共通の工作物受容
部に固定させてから、磁石６０の内側の極面６５を円形
に加工することもできる。

この際、内鉄心３は円筒形横断面形状に構成される。

前記形式で形成された各磁石６−０を内鉄心３と外鉄心
１との間に配置することによって、ある程度環状の、半
径方向で磁化された永久磁石が得られる。一実施例とし
て記載された、方形の磁石６００６角形状の配置構成は
その他の任意の多角形配置構成に変えてもよい。

効果 以上のように本発明の電磁石はコンパクトに構成され、
しかも十分大きな力が得られるので、高い燃料圧を有す
る燃料噴射弁に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料噴射装置に使用された本発明の第１実施
例による電磁石の部分的な縦断面図、第２図は第２実施
例による電磁石の一部の破断図、第３図は第２図のｆｆ
−１を線に沿った断面図、第４図は多数の単一磁石を組
み合わせて形成した環状磁石の概略図である。 １・・・外鉄心、２・・・外極、３・・・内鉄心、４・
・・円すい形部、５・・・内極、６・・・コイル、γ・
・・コイル支持体、８・・・永久磁石、９・・・リング
、１０・・・ギャップ、１１・・・開口、１４・・・永
久磁石、１５・・・アーマチュア、１６・・・弁ニード
ル、１γ・・・扁平側、１８．１９・・・作業空気ギャ
ップ、２０・・・弁体、２１・・・弁座、２２・・・弁
座体、３０．３ｉ・・・孔、３２・・・移行範囲、３３
・・・つば、３５・・・供給開口、３８．３９・・・扁
平側、４０・−・フラット磁石、４１．４２・・・支持
部材、５０・−・カバー、５１・・・開口、６０・・・
磁石、６１・・・支持体、６２・・・接触面、６３・・
・面、６４・・・隠面、６５・・・極面、ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アーマチュアと、軟磁性材料から成る内鉄心と、該
   内鉄心を取り囲むコイルと、少なくとも１つの永久磁石
   とを有する電磁石において、 （イ）コイル（６）によつて取り囲まれた前記内鉄心（
   ３）と、前記コイル（６）を少なくとも部分的に取り囲
   む、軟磁性材料より成る外鉄心（１）との間で、コイル
   （６）の一方側に第１の永久磁石（８、４０）が配置さ
   れていてコイル（６）の他方側に第２の永久磁石（１４
   ）が配置されており、 （ロ）少なくとも前記第２の永久磁石（１４）が環状に
   構成されていて半径方向に磁化されており、 （ハ）前記外鉄心（１）とアーマチュア（１５）との間
   に第１の作業空気ギャップ（１８）が形成されていて、
   前記内鉄心（３）とアーマチュア（１５）との間に第２
   の作業空気ギャップ（１９）が形成されており、 （ニ）永久磁石（８、１４、４０）は、これらの永久磁
   石（８、１４、４０）の磁場がコイル（６）によつて誘
   導された電磁場に抗して前記作業空気ギャップ（１８、
   １９）に向かつて延びるように極性が与えられている、 ことを特徴とする電磁石。 ２、永久磁石（８、１４、４０）によつて生ぜしめられ
   た磁場の強さと、コイル（６）によつて生ぜしめられた
   電磁場の強さとが、第１の作業空気ギャップ（１８）及
   び第２の作業空気ギャップ（１９）の範囲で互いに零の
   正味磁場強さに補償し合う、特許請求の範囲第１項記載
   の電磁石。 ３、第２の永久磁石（１４）と第１の永久磁石（８）と
   が環状に構成されていて、半径方向に磁化されている、
   特許請求の範囲第２項記載の電磁石。 ４、永久磁石（４０）が、内鉄心（３）の縦軸線に対し
   て直角方向に磁化されたフラット磁石（４０）である、
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電磁石。 ５、第１の永久磁石（４０）が、内鉄心（３）の縦軸線
   に対して平行に延びる、内鉄心（３）の扁平側（３８）
   に当接する一方の極と支持部材（４２）の扁平側（３９
   ）に当接する他方の極とを有しており、該支持部材（４
   ２）が、外鉄心（１）にまで延びる磁気伝導性のカバー
   （５０）の一部である、特許請求の範囲第４項記載の電
   磁石。 ６、外鉄心（１）が互いに向き合う２つの開口（５１）
   を有しており、これらの開口（５１）を介して第１の永
   久磁石（４０）が、外部から重ねられた磁場の作用範囲
   にもたらされる、特許請求の範囲第４項記載の電磁石。 ７、環状の永久磁石（８、１４）が、軟磁性材料より成
   る支持体（６１）から形成されており、該支持体（６１
   ）の外周が等辺多角形として形成されていて少なくとも
   ６つの当接面（６２）を有しており、これら６つの当接
   面（６２）に、半径方向に磁化されたそれぞれ１つの方
   形の磁石（６０）が当接していて、該方形の磁石（６０
   ）の、前記支持体（６１）とは反対側の面（６３）が円
   弧状に形成されている、特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項記載の電磁石。 ８、環状の永久磁石（８、１４）の代わりに多数の磁石
   （６０）が設けられており、これら多数の磁石（６０）
   は、これらの磁石（６０）のうちの一方の磁極であると
   ころのそれぞれ一方の内面が前記内鉄心（３）の外周部
   に当接し、他方の磁極であるところの他方の面（６３）
   が外鉄心（１）の内側に当接するように、内鉄心（３）
   と外鉄心（１）との間にはめ込まれている、特許請求の
   範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の電磁石
   。