KR100190893B1 - 전자기식 작동 밸브 및 전자기식 작동기 - Google Patents

Abstract

본발명은 상부 전자기 요소(32) 및 하부 전자기 요소(34)를 구비한 전자기식 작동 밸브(10)에 관한 것으로, 각각의 요소는 U자형 단면을 가진 토로이달 또는 윤형 형상을 구비하고 서로 면 대칭 관계에 있다. 요소는 중심 챔버(26) 및 중심 채널(30)을 형성한다. 코어 요소(16)은 윤형의 수평 단면을 구비하고 상부(32) 및 하부(34) 전자기 요소의 중간에 배치된다. 연결판(18)은 코어 요소(16)을 밸브 축(22)에 연결시킨다. 스프링(20)은 코어 요소(16)을 중립 위치에 있도록 한다. 상부 전자기 요소(32)에 흐름을 가하여 밸브를 폐쇄시키고, 상부 전자기 요소로 향하는 흐름을 막고 하부 전자기 요소(34)에 흐름을 가하여 밸브를 개방한다.

Description

[발명의 명칭]

전자기식 작동 밸브 및 전자기식 작동기

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 전자기식 작동 밸브 일 실시예의 단면도이다.

제2도는 동력이 해제된 중립 상태를 나타내는 본 발명의 전자기식 작동 밸브의 다른 실시예의 단면도이다.

제3도는 제2도의 밸브가 폐쇄된 상태에 있는 것을 도시한 단면도이다.

제4도는 제2도의 밸브가 개방된 상태에 있는 것을 도시한 단면도이다.

제5도는 본 발명의 전자기식 작동 밸브의 또 다른 실시예의 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 일반적으로 전자기식 작동 밸브에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 적은 동력을 사용하면서 고진동수(high frequency)로 밸브를 개폐시키는 독특한 전자기식 형상을 지닌 전자기식 작동 밸브에 관한 것이다.

과거에, 밸브는 전자석과 스프링 작용을 조합시킨 개폐형 기구용으로 설계되었다. 그러나, 밸브의 초기 형상(design)은 충분한 속도로 밸브를 개폐할 만큼 신속하게 작동하지 못했다. 예를 들어, 스프링 작용을 이용하는 밸브는 내연 기관의 흡기 밸브와 배기 밸브를 개폐하기 위해 통상적으로 요구되는 속도, 또는 공기 압축기에 요구되는 속도를 갖도록 설계될 수 없었다.

초기의 밸브 형상이 원하는 고속도에서 작동될 수 없었던 이유에 대해 명백한 몇 가지의 물리적 요인이 있다. 첫째, 전자석이 발생하는 힘은 전자석의 자극면의 면적에 비례한다. 둘째, 가동편(moving piece)은 자극면과 동일한 단면적을 가지며 자속에 대해 수직인 자속용 복귀 경로를 제공해야 한다. 셋째, 강자성 재료내에 발생될 수 있는 자기장의 크기는 실제적으로 제한된다. 이 제한 인자는 소위 포화(saturation)라고 일컬어진다. 이들 3가지의 물리적 인자는 동시에 작용하므로 종래의 형상에 있어서, 자속용 복귀 경로를 제공하는 가동편의 질량은 이것이 현대의 내연 기관과 같은 원하는 장치에 대해 신속하게 가속될 수 있을 만큼 충분히 작게 제작될 수 없었다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 종래 기술의 하나 또는 그 이상의 단점 및 제한을 극복하는 것이다.

본 발명의 중요한 목적은 원하는 전자기력을 생성하기에 충분한 자극면의 면적을 제공하는 전자기식 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자속 복귀 경로에 원하는 전자기력을 생성하기에 충분한 면적을 제공하게 되는 전자기식 작동기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동 질량이 충분히 작은 전자기식 작동기를 제공함으로써 종래 기술 보다 밸브가 고속 및 고진동수로 작동할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 광범위한 특징에 따르면, 전자기식 작동 밸브는 적어도 한쌍의 전자기 요소를 구비하고, 각각의 전자기 요소 쌍은 상부 전자기 요소 및 하부 전자기 요소를 추가로 구비하고, 각각의 전자기 요소의 수평 단면은 중앙 챔버를 형성하는 환형이고 그 수직 단면은 대략 아크형이며, 이 아크형 단면은 중앙 채널을 형성하고, 또한 상부 및 하부 전자기 요소 쌍은 면 대칭 관계에 있게 된다. 각각의 전자석 쌍은 수평 단면이 환형이고 상부 및 하부 전자기 요소의 중간에 배치되는 코어 요소를 포함한다. 코일은 각각의 전자기 요소의 중앙 채널 내부에 배치된다. 밸브 봉과 스프링은 전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치되고, 상기 스프링은 코어 요소를 중립 위치로 편향시킨다. 연결 판은 코어 요소를 밸브 봉에 연결시킨다. 그러므로, 전류가 상부 전자기 요소 내의 코일로 인가되면 밸브는 닫힌다. 상부 전자기 요소 내의 코일로 흐르는 전류가 차단되고, 전류가 하부 전자기 요소 내의 코일로 인가되면 밸브는 열린다.

본 발명의 특징은 전자석들의 자극면이 종래의 자극면보다 더 크게 된다는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 비교적 적은 양의 에너지를 사용하면서도 큰 자기장을 제공하는 전자석 코어 요소의 형상에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 종래 기술의 밸브보다 큰 자극 면적을 제공하는 코어 요소의 형상에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 종래 기술보다 적은 질량를 가동 코어 조립체에 제공하는 코어 조립체의 형상에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 전자기 회로의 자속 경로가 자속의 낭비가 거의 없는 효율적인 자기 회로를 제공한다는 것이다.

당업계에서 숙련된 당업자들에게는 예시적으로 후술하는 양호한 실시예의 설명을 첨부 도면 및 특허청구범위와 관련하여 읽는다면 본 발명의 여러가지의 목적, 장점 및 특징을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.

(예시적인 실시예의 설명)

제1도에는 본발명의 밸브(10)의 일 실시예를 단면도로 도시하였다. 도시된 실시예에 있어서, 밸브(10)은 2쌍의 전자기 요소(12), 복수 개의 코일(14), 2개의 코어 요소(16), 연결 봉(18), 스프링(20), 밸브 봉(22; valve stem) 및 밸브 케이스(24)를 포함한다. 각각의 전자기 요소(12)는 적합하게는 도너츠형 즉, 톨로이드형이고, 밸브 봉(22) 둘레로 환형으로 연장된다. 전자기 요소(12)의 환형 형상(annular shape)은 중앙 챔버(26)을 형성한다. 중앙 쳄버(26)은 또한 중앙의 수직 축선(28)을 형성한다. 제1도에 도시된 바와 같이, 전자기 요소(12)는 폐쇄된 톨로이드(toroid)가 아니라 아크형 또는 대략 U자형(제5도에 도시)의 단면 형상을 가진다. 그러므로, 전자기 요소(12)는 각각 2개의 개방면(44)를 형성하며, 이 개방면은 전자기 요소(12)내의 중앙 채널(30)로 안내된다. 개방면(44)는 큰 면적의 전자기 자극면(pole face)을 제공한다.

코일 요소(14)는 전자기 요소의 채널(30)내에서 연장된다. 코일요소의 중앙위치 및 전자기 요소의 단면 형상을 최소 저항으로 최대 기자력을 제공하므로 최대 동력을 제공한다.

전자기 요소(12)의 각각의 쌍은 또한 상부 전자기 요소(32) 및 하부 전자기 요소(34)를 구비한다. 상부 및 하부 전자기 요소는 서로 면 대칭 관계에 있고, 상부 및 하부 전자기 요소의 중앙 채널(30)은 서로 대면하는 관계에 있다.

코어 요소(16)은 상부 및 하부 전자기 요소(32,34)의 중간에 배치된다. 코어 요소(16)의 수평 단면이 적합하게는 환형이고, 수직 단면은 대략 마름모꼴(長菱形)이다. 마름모꼴 형상은 코어 요소의 질량을 감소시키도록 작용한다. 코어 요소(16)의 마름모꼴 형상은 또한 코어 요소(16)의 질량을 감소시키기 위하여 중앙에 구멍(36)이 있는 것이 바람직하다. 마름모꼴 형상은 또한 상대적으로 자극 면적이 커지도록 코어 요소에 4개의 면(42)를 제공한다. 4개의 면(42)는 또한 전자기 요소(32, 34)와 최대한 접촉하도록 각이 져 있다. 밸브의 행정 운동에 대한 자극면의 각도는 밸브를 개방된 위치로부터 폐쇄된 위치로 당기고, 역으로 폐쇄된 위치로부터 개방된 위치로 미는데 요구되는 전류량을 감소시키도록 작용한다.

코어 요소(16)의 대향 단부들은 연결 판 또는 연결 봉(18)을 통해 서로 고정된다. 연결 봉(18)은 적합하게는 그 중앙에서 밸브 봉(22)에 고정된다. 밸브봉(22)는 전자기 요소(12)의 중앙 챔버(26)의 중앙 수직 축선(28)과 축방향으로 정렬되어 연장된다.

스프링(20)은 바람직하게는 밸브 봉(22)를 둘러싸면서 중앙 챔버(26)내에 배치된다. 밸브 케이스(24)는 스프링(20)이 접촉하는 상부(38) 및 하부(40)를 포함한다.

제2도 내지 제4도를 참고하여, 밸브(10)의 작동을 설명하고자 한다. 본 명세서에서, 코어 조립체(16)은 코어 및 각각 특별한 적용을 위해 코어에 연결된 조립체를 포함한다는 것으로 인식되어야 한다. 제2도는 동력이 해제된 중립 상태의 밸브를 도시한다. 스프링(20)은 코어(16)을 상부 및 하부 전자석(32, 34)사이의 중간에 평형 상태로 유지한다. 제3도는 폐쇄된 상태(위치)의 밸브를 도시한다. 밸브(10)을 중립 상태(위치)로부터 폐쇄된 상태(위치)로 변화시키기 위하여, 고전류의 짧은 폭(duration)의 펄스를 코일(14a)에 인가하여, 코어(16)을 상부 전자석(32)로 당기는 전자기력을 발생시킨다. 전자기력은 스프링(20)력을 극복하므로 밸브(10)을 폐쇄된 상태로 이동시킨다. 밸브(10)이 폐쇄 위치에 있게 되면, 코일(14a)에는 밸브(10)을 폐쇄된 상태로 유지시키기 위해 단지 적은 정상 전류만 필요하게 된다.

코어(16)은, 코어(16)과 전자석(32) 사이의 인력이 스프링(20)이 코어(16)을 중립 위치로 복귀시키려 하는 힘보다 크게 되는 한 폐쇄 위치로 유지된다. 밸브(10)을 개방하기 위하여, 코일(14a)를 통해 흐르는 전류를 차단한다. 전류가 차단되면, 스프링(20)은 코어 조립체(16)을 중립 위치로 복귀하도록 구동시켜 코오 조립체는 중립 위치에 접근함에 따라 속도가 증가된다. 중립 위치에서 코어 조립체(16)에 대한 스프링(20)의 순수 힘(met force)은 0이지만 뉴우튼의 운동 법칙에 의해 최대 속도에 있게 된다. 그러므로, 상기 속도는 코어 조립체(16)가 중립 위치를 통과하도록 이동시킨다. 코어 조립체(16)이 중립 위치를 통과하면, 스프링(20)은 속도에 대항하여 코어 조립체(16)에 힘을 가하여 코어 조립체가 하부 전자석(34)에 접근함에 따라 코어 조립체(16)을 감속시킨다.

마찰이 매우 작은 경우에 있어서, 이동하는 코어 조립체(16)은 중립 위치를 통과하여 이동하는데, 그 이동 거리는 코어 조립체가 출발했던 위치로부터 중립 위치까지의 거리와 거의 동일하게 된다. 코어 조립체(16)이 하부 전자석(34)에 접근하면, 코일(14b)내의 비교적 적은 전류는 기계적 마찰 및 스프링 감쇠에 기인하여 손실된 에너지를 충분히 보상할 힘을 제공한다. 또한, 코일(14b)내의 적은 전류는 제4도에 도시된 바와 같이, 밸브를 개방 위치로 유지시키기에 충분하다.

밸브(10)이 작동 동력이 가해진 위치에 있을 때, 밸브(10)를 개방 위치로 부터 폐쇄 위치로 또는 그 역으로 구동시키는데 요구되는 에너지는 압축된 스프링(20)내에 저장된 에너지에 의해 거의 완전히 공급된다. 마찰로 손실된 적은 양의 에너지는 전류가 코일(14b)내에 흐르자 마자 발생되는 코어 조립체(16)의 하부 전자석(34)까지의 인력에 의해 제공된다. 이와 같이, 적합하게는 코일(14b)는 코일(14a)내의 전류의 차단에 바로 연이어 밸브 개방 시퀀스의 초기에 전류가 인가된다.

그러므로, 전술한 바와 같이, 본 발명의 형상은 자극면의 충분한 면적, 충분한 자속 복귀 경로 및 원하는 힘을 제공하기에 충분한 크기의 자기장을 제공하여 종래의 문제점을 해결하고, 원하는 진동 속도로 밸브를 작동시키기 위해 충분히 작은 이동 질량을 유지시킨다.

제5도에는 , 본 발명에 의한 밸브(10)의 다른 실시예를 도시하였다. 이 실시예에서는, 제1 전자기 요소(46)의 쌍 및 제2 전자기 요소(48)의 쌍이 사용된다. 제1 전자석(46)의 쌍은 제2 전자석(48) 쌍의 상부에 적재된다. 비교하자면, 제1도에 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1 전자석(46) 쌍은 제2 전자석(48) 쌍과 밸브 봉(22) 사이에 배치된다. 다중(multiple)의 전자기 요소 쌍 및 코어를 사용하는 것을 자속을 위해 배당되는 면적을 감소시키지 않고도 자기 회로를 완성시키는데 요구되는 질량을 감소시킨다는 점에서 중요하다. 그러므로, 전류 및 동력 요구치가 다중의 전자기 쌍 및 코어로 인해 증가됨에도 불구하고, 총 전류 및 동력 요구치는 바라는대로 조정 가능하게 유지된다.

다시 제1도를 참고하여, 제1도에 도시한 크기에 대한 요구치를 계산하는 과정을 설명한다. 먼저, 제1도에 도시된 기본 크기는 다음과 같다.

b = 각각의 톨로이드형 형상의 전자기 요소의 외측 반경,

a = 각각의 톨로이드형 형상의 전자기 요소의 내측 반경,

r₁= 내측 톨로이드형 요소의 중앙원의 반경,

r₂= 외측 톨로이드형 요소의 중앙원의 반경이며, r₂= r₁+ 2b,

θ = 가동 코어 요소와 수직 축선에 직교하는 평면 사이의 각도,

S = 밸브 행정,

p = 가동 코어 요소의 질량 밀도,

m = 가동 코어 조립체의 질량 - 코어 질량,

ω = 스프링 복원력으로 부터의 밸브 운동의 각 진동수(angular frequency).

b와 θ의 값은 최적화 방정식(optimization equations)에 의해 결정된다.

매개 변수 a 는 고정값으로 선정된

인 무차원 양에 의하여 간접적으로 고정된다. 2개의 톨로이드의 평균 반경 R은,

는 자유 매개 변수로서 남으므로 그, 결과는 R의 함수로서 나타난다.

가동 자기 코어부의 단면적은 4개의 직사각형의 면적에서 4개의 사다리꼴의 면적을 뺀 면적으로 표시된다. 직사각형의 길이가 b와 같고, 폭이또는 b와 같으면, 가동 코어의 단면적은

(3) 면적 = 4b²δ(1-δtanθ)

이다. 가동 코어의 체적은

(4) 체적 = 2π(r₁+r₂) 4b²δ(1-δtanθ)

이다. 가동 자기 코어부의 질량은 다음의 항으로 표시된다.

(5) m ＋ p16πRb²δ(1-δtanθ)

가동 코어가 전자석과 접촉할 때, 총 면적은 다음과 같이 표시된다.

(6) A = 2π(r₁+r₂) 4bδ = 16πRbδ

자기력은 평균 자기 유도장 B, 접촉 면적 A, 경사각 및 개방 공간 u의 투과율에 의해 다음과 같이 표시된다.

(7) 힘 = AB²cosθ/2u₀

변위가 1/2 행정일 때 가동 조립체에 대한 스프링 힘이 자기력과 동일해지기 위해서는 다음의 방정식을 만족해야 한다.

(8) [m＋ρ16πRb²δ(1-δtanθ)]μ₀ω²S = B²16πRbδcosθ

방정식(8)은 b 및 각도 θ를 최적화하기 위한 기본식이다. b를 최적화하기 위하여, 다음 방정식을 최소화하는 b의 값이 결정된다.

b에 대하여 방정식(9)의 미분 계수(derivative)를 0에서 설정한 결과는 다음과 같다.

이렇게 b를 선택하며, 방정식(9)의 양측은 같다. 이러한 b의 최적값을 선택하면, 자기력이 스프링의 복원력과 균형을 이루는 조건은

가 된다.

최적화하기 위하여, 방정식(11)의 양변을 cosθ로 나누고 항등식 sec²θ = 1 + tan²θ을 대입한다. 그 결과의 함수는

이다.

π/4를 초과하는 θ 값은 사용될 수 없는데, 왜냐 하면 그와 같은 값은 가동코어의 자극 표면이 전자기 요소 표면과 접촉해 있어야 하는데 자극 표면이 더 이상 평평하지 않다는 것을 의미하기 때문이다. tanθ에 대해 방정식(12)의 미분 계수를 취하고 그 결과치를 0과 동일하게 설정함으로써, 이차 방정식은 사용가능한 작은 근(root)으로 얻어진다. 결과식은

이다.

δ의 값이 0과 1/2 사이에 있기 때문에, 제곱근에 대한 선형 근사값은 최적의 tanθ 값의 질적으로 정확한 개념을 제공한다. 자기 유도장의 제곱은 다음과 같이 표현된다.

이 방정식은 θ의 소정치에 대해 유효하다. 각도 θ가 비 ω²/B을 최대화 하도록 조절된다면, tanθ는 방정식(13)에 의해 특정된 θ에 의존한다.

요구되는 전류를 결정하기 위하여, 먼저 R 및 B의 값이 선택되었다고 가정한다. 자기 유도장(B)를 유지하는데 요구되는 기자력 또는 암페어 횟수는 전자기 및 코어 요소를 구성하는 재료의 투과율로부터 산정된다.

초기 산정을 위해, 강자성 재료내의 통로(경로)의 길이는 a와 b의 평균치와 동일한 반경원의 원주와 동일하도록 설정되고, 이는 2πb(1-δ)와 같다. 각각의 톨로이드내의 자기 회로에 적용되는 암페어의 법칙으로 부터

이다.

본 발명의 중요한 필요 조건은 간극이 1/2행정일 때 코일 전류에 의해 생성되는 자기장이 밸브를 폐쇄 또는 개방 위치로 당길만큼 커야 한다는 것이다. χ가 중립 위치로부터의 가동 코어의 변위라면, 코어는일때 전자기 요소와 접촉하게 된다. 자기력이 암페어 횟수 NI, 접촉면적 A 및 강자성 재료내의 경로의 길이 상당량이 L=2πb(1-δ)/(μ/μ₀) 로 표현되면, 스프링 힘을 극복할 필요 조건은 다음과 같이 표현된다.

L을 상수로 처리하면, NI의 최대치는에 요구된다. 스프링의 강성 계수(k)가 밸브의 개폐를 유지하는데 요구되는 자기장 B₀로 표현된다면,

결과식은 다음과 같다.

방정식(17)에서, B₀는 밸브를 폐쇄 위치 또는 개방 위치로 유지시키는데 필요한 자기 유도를 나타내고, NI는 밸브를 중립 위치로 부터 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 당기는데 요구되는 최대 전류이다.

외부 부하(load)를 작동시키기 위하여 본 발명의 밸브를 사용하는 것도 역시 가능하다는 것을 주목해야 한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 밸브 봉은 작동 로드에 구성되어, 외부 장치와 연결된다. 상부 및 하부 전자기 요소는 스프링 질량 시스템을 공진(共振)시키기 위하여 공진 진동수에서 순차적으로 여자된다. 그러므로, 작동기는 낮은 전류의 요구치를 유지하면서 외부 부하를 작동시킨다.

지금까지 본 발명의 원리에 따른 작동기의 양호한 실시예를 예시적으로 설명하였다. 당업계에서 숙련된 당업자는 본 명세서에서 개시한 발명의 사상을 이탈함이 없이 상기 실시예를 변형하고 많은 수정을 가할 수 있다. 따라서, 본발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (16)

1. 각각의 전자기 요소 쌍은 상부 전자기 요소 및 하부 전자기 요소를 구비하고, 각각의 상기 요소는 중앙 챔버를 형성하는 환형의 수평 단면과 U자형의 수직 단면을 가지며, 상기 U자형 단면은 중앙 채널을 형성하고, 또한 상기 전자기 요소 쌍의 상부 및 하부 전자기 요소는 서로 면 대칭 관계에 있는 한쌍 이상의 전자기 요소와,

   환형의 수평 단면과 마름모꼴 형상의 수직 단면을 가지며 상기 상부 및 하부 전자기 요소의 중간에 배치된 하나 이상의 코오 요소와,

   각각의 상기 전자기 요소의 중앙 채널 내부에 배치된 코일과,

   상기 전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치된 밸브 봉과,

   전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치되고, 상기 코어 요소를 중립 위치로 편향시키는 스프링 및

   상기 코어 요소를 상기 밸브 봉에 연결시키는 연결 판을 구비하며,

   상부 전자기 요소 내부의 코일에 전류를 인가하여 밸브를 폐쇄시키게 되고, 상부 전자기 요소 내부의 코일의 전류를 차단하고 또 하부 전자기 요소 내부의 코일에 전류를 가하여 밸브를 개방시키게 되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 마름모꼴 형상의 코어 요소는 또한 중앙 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
3. 제1항에 있어서, 밸브는 제1 및 제2 전자기 요소 쌍을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
4. 제3항에 있어서, 제1 전자기 요소 쌍 및 코어 요소는 제2 전자기 요소 쌍의 상부에 적재되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
5. 제3항에 있어서, 제1 전자기 요소 쌍은 밸브 봉과 제2 전자기 요소 쌍의 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
6. 제1항에 있어서, 상기 전자기 요소 및 코어 요소를 둘러싸고 있는 밸브 케이스를 또한 포함하며, 밸브 케이스의 상부 및 하부 표면은 스프링을 편향시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
7. 제1항에 있어서, 상기 전자기 요소의 U자형 단면은 각이 진 2개의 전자기 요소 자극면을 형성하고, 상기 코어 요소는 4개의 코어 자극면을 형성하며, 상기 코어 작극면은 각이 진 전자기 자극면에 상응하여 각이 져 있는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
8. 각각의 전자기 요소 쌍은 상부 전자기 요소 및 하부 전자기 요소를 포함하며, 상기 요소는 각각 중앙 챔버를 형성하는 환형의 수평 단면 및 아크 형상의 수직 단면을 가지며, 상기 아크 형상의 단면은 중앙 채널을 형성하고, 또 상기 상부 및 하부 전자기 요소의 상기 중앙 채널은 서로 면 대칭 관계에 있는 한 쌍 이상의 전자기 요소와,

   환형의 수평 단면을 구비하고 한 쌍 이상의 상기 전자기 요소의 상기 중앙 채널 중간에 배치된 하나 이상의 코어 요소와,

   각각의 상기 전자기 요소의 중앙 채널 내부에 배치된 코일과,

   전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치된 밸브 봉과,

   전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치되고 상기 코어 요소를 중립 위치로 편향시키는 스프링 및

   상기 코오 요소를 상기 밸브 봉에 연결시키는 연결 판을 구비하며,

   상부 전자기 요소 내부의 코일에 전류를 인가하여 밸브를 폐쇄시키고, 또 상부 전자기 요소 내부의 코일로 향하는 전류 흐름을 차단하고 하부 전자기 요소 내부의 코일로 전류를 인가하여 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
9. 제8항에 있어서, 상기 코어 요소의 수직 단면은 마름모꼴 형상인 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
10. 제9항에 있어서, 상기 마름모꼴 형상의 코어 요소는 또한 중앙 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
11. 제8항에 있어서, 제1 및 제2 전자기 요소 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
12. 제11항에 있어서, 제1 전자기 요소 쌍은 제2 전자기 요소 쌍의 상부에 적재되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
13. 제11항에 있어서, 제1 전자기 요소 쌍은 밸브 봉과 제2 전자기 요소 쌍의 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
14. 제8항에 있어서, 상기 전자기 요소 및 코어 요소를 둘러싸고 있는 밸브 케이스를 구비하며, 밸브 케이스의 상부 및 하부 면은 스프링을 편향시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동 밸브.
15. 제8항에 있어서, 상기 전자기 요소의 상기 아크 형상의 단면은 각이 진 2개의 전자기 요소 자극면 및 중앙 채널을 형성하고, 상기 마름모꼴 형상의 코어 요소는 4개의 코어 자극면을 또한 형성하고, 상기 코어 자극면은 각이 진 전자기 자극면에 상응하도록 각이 져 있는 것을 특징으로 하는 전자기식 자동 밸브.
16. 각각의 전자기 요소 쌍은 상부 전자기 요소 및 하부 전자기 요소를 포함하고, 상기 요소는 각각 중앙 챔버를 형성하는 환형의 수평 단면과 아크 형상의 수직 단면을 구비하며, 상기 아크 형상의 단면은 중앙 채널을 형성하고,

    또 상기 상부 및 하부 전자기 요소의 상기 중앙 채널은 서로 면 대칭 관계에 있는 한 쌍 이상의 전자기 요소와,

    환형의 수평 단면을 구비하고 상기 한 쌍 이상의 전자기 요소의 상기 중앙 채널의 중간에 배치되는 하나 이상의 코어 요소와,

    각각의 상기 전자기 요소의 중앙 채널 내부에 배치된 코일과,

    전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치되고 외부 부하에 연결된 작동기 로드와,

    전자기 요소의 중앙 챔버 내부에 배치되고 상기 코어 요소를 중립 위치로 편향시키는 스프링 및

    상기 코어 요소를 상기 작동기 로드에 연결시키는 연결 판을 구비하며,

    공진 진동수에서 상부 및 하부 전자석에 순차적으로 전류를 가하여 작동기가 공진되어 외부 부하를 작동시키는 것을 특징으로 하는 전자기식 작동기.