TW201629378A - 流體伺服閥和流體伺服裝置 - Google Patents

Abstract

一種流體伺服閥和流體伺服裝置。為了得到均勻的性能，由電磁鐵、擋板、磁軛件構成閉環磁路，利用該電磁鐵的磁極和該擋板之間產生的麥克斯韋吸引力使擋板自身彈性變形，使噴嘴與擋板的間隔距離可變，由此控制流體壓力和流量。與現有伺服閥那樣的以支點為中心擺動運動的剛體擋板結構不同，以磁隙的變化直接成為氣隙的變化的方式，來構成電磁鐵、磁極、噴嘴和擋板等。

Description

流體伺服閥和流體伺服裝置

本發明係關於一種用於控制流體壓力及流量的流體控制設備，特別是一種涉及利用軸向驅動機構使擋板和噴嘴之間相對移動，由此來控制流體的壓力及流量的流體伺服閥，以及裝載了該流體伺服閥的流體伺服裝置。

半導體製造工程、液晶製造工程、精密機械加工等各種領域中，用於遮斷及抑制精細的干擾振動的振動控制已被廣泛利用。上述工程中採用的掃描型電子顯微鏡、半導體曝光裝置（步進式）等精細加工及檢查裝置中，為了保障裝置的性能需要嚴格的振動容許條件。因此採用了一種主動式的精密除振台，用執行器支承容易受到干擾振動的影響的裝置，並控制執行器以消除上述振動。

在作為使用空氣壓力執行器的空氣壓力伺服裝置的主動除振台中，為了進行執行器的壓力和流量控制，採用了噴嘴擋板閥。圖49表示了將現有伺服閥共通的動作原理模型化的結構圖。伺服閥的結構可以大體區分為執行器部A-1和流體控制部B-1。在執行器部A-1中，設有磁鐵（永磁鐵）551、線圈552、收納該線圈的主體553、擋板554、前端對置安裝的一對磁軛555a、555b、以及執行器側的擋板前端部556。還設有兼作密封構件的板簧557和該板簧的支承中心部558。

在流體控制部B-1中，設有順向噴嘴560、逆向噴嘴561和流體控制部側的擋板前端部562。還設有供給口563、排氣口564、負載口（控制口）565和控制室566。

供給壓力Ps的氣體經過順向噴嘴560供給至控制室566。同時控制室566內的氣體經過逆向噴嘴561向大氣流出。利用該順向噴嘴的流入量與該逆向噴嘴的流出量之差，決定了控制室566內的控制壓力Pa和負載口565的流出量。但是，實際使用的伺服閥的結構中，永磁鐵的磁路與電磁鐵的磁路成為垂直配置的三維結構。上述空氣壓力伺服閥的基本結構，是採用具有長期歷史的油壓伺服閥的技術而派生出的技術，採用了電氣油壓控制閥的一次控制閥（先導閥）。

專利文獻1：日本專利公開公報特開2006-283966號。

專利文獻2：日本專利公開公報特開2007-155038號。

專利文獻3：日本專利公開公報特開平11-294627號。

專利文獻4：日本專利公報第4636830號。

1、空氣壓力伺服閥所要求的條件：

作为构成主动除振台的重要的骨干要素的空气压力伺服阀所要求的条件如下：（1）高速响应性；（2）空气压力伺服阀的一次共振点足够高，达数百Hz以上；以及（3）线性・・・流量和产生压力相對於阀驱动电流呈线性比例关系。

上述（1）的理由如下。例如，除振臺上裝載的載物台發動及停止時，品質移動所產生的驅動反力作為直線運動干擾輸入作為載物台設置面的平臺。此時，通過用載物台的加速度信號對除振裝置實施載物台前饋控制，可以減少加速及減速時的平臺振動。為了使平臺振動快速收束，要求驅動空氣壓力執行器的空氣閥具有高回應性。

上述（2）的理由如下。儘管空氣壓力主動除振系統的回應性是數Hz～10數Hz的級別，但是伺服閥需要數百Hz的高共振頻率的理由是基於空氣壓力主動除振系統固有的需求。為了降低由執行器的空氣彈簧和裝載品質決定的共振點的峰值，主動除振台必須採用加速度回饋控制。可是實施加速度回饋控制時，主動除振系統的開環特性，在寬廣頻率範圍內呈現出增益增大且相位延遲的特性。其結果，在空氣壓力伺服閥的共振點上，增益餘量和相位餘量降低。伺服閥的共振點低時，主動控制系統不能發揮足夠的性能（具體參照本說明書的補充[2] ）。

上述（3）的理由如下。由於伺服閥是構成流體伺服裝置（主動除振台）的控制系統的一個要素，所以流量的變化部分與電流的變化部分的比率作為流量增益，被組入開環增益中。伺服閥的流量特性為非線性時，用於預估主動除振台整體的穩定性餘量的開環增益，不得不由流量增益的最大值決定。可是，伺服閥的動作點通常多在驅動電流範圍的中間位置附近（I≒Imax/2）使用。因此，流量相對於電流的特性越是非線性，在動作點處越要額外設定過度的增益餘量。此時，主動除振台不能充分發揮原有的性能。

2、現有的空氣壓力伺服閥的問題

作為構成主動除振台的一例，假設4點支承主動控制。此時，空氣壓力執行器配置在四角，機構的設置方向為水準X方向2點、Y方向2點對角配置。此外，各執行器也組入支承Z方向的負荷的執行器。因此，合計配置8個空氣壓力執行器，需要用於控制各執行器的合計8個空氣壓力伺服閥。

以上述（1）～（3）作為必要條件所要求的現有空氣壓力伺服閥，由永磁鐵和電磁鐵的各磁路垂直配置的三維部件配置構成。

因此，存在要求高精度的噴嘴擋板部分處的累積誤差大、難以得到均勻性能的問題。此外，在多軸控制的主動除振台裝載上述閥時，因為需要個數多，所以存在除振台所占成本比率高的問題。

相比於具有廣泛用途的油壓伺服，當初空氣壓力伺服是次要的存在。因為時代的需求而出現主動除振台，從而產生了空氣壓力伺服的需求時，由油壓伺服技術培育出的現有伺服閥（圖49）的基本結構的採用，可以認為是歷史的必然選擇。

上述的伺服閥的實施例利用了由永磁鐵和電磁鐵的組合產生的磁吸引作用，對此，專利文獻4提出了利用放置在磁場中的通電線圈上作用的洛倫茲力（線性電機的原理）來調節擋板閥的伺服閥。可是，利用洛倫茲力的線性電機的情況下，包含通電線圈的品質的可動部的總品質m大。此外，與電流I對應的產生力F的機電轉換效率小，得不到大的產生力。因此，不得不減小彈簧剛性K。為了使共振頻率與（m/k）＾（1/2）成比例，不能充分提高空氣閥的共振點，不能滿足主動控制除振台所要求的上述（2）的必要條件。

本發明提出一種流體伺服閥包括：噴嘴，由流路連通至流體供給源；擋板，與該噴嘴的前端部相對設置；擋板支撐構件，固定該擋板的一部分；以及電磁鐵，設置成對該擋板產生吸引力，利用該電磁鐵的吸引力使該擋板變形，以改變該噴嘴的前端部和該擋板的間隔距離。

即，與現有伺服閥那樣的以支點為中心擺動運動的剛體擋板結構不同，在本發明中利用電磁鐵的吸引力使擋板自身彈性變形，使該噴嘴和該擋板的間隔距離可變，由此來控制流體壓力和流量。

本發明的流體伺服閥具有以下特點：

（1）能較高地設定共振頻率；

（2）能以較小功率驅動閥；

（3）能得到高速回應性；以及

（4）結構簡單且部件個數少，部件加工、組裝及調整容易。

此外，本發明還提出一種流體伺服閥，包括：噴嘴，由流路連通至流體供給源；擋板，與該噴嘴的前端部相對設置；擋板支撐構件，支承該擋板；電磁鐵，設置成對該擋板的面板部產生吸引力；以及閉環磁路，構成為至少包含該電磁鐵和該擋板，利用該電磁鐵的吸引力使該擋板位移，以改變該噴嘴的前端部和該擋板的間隔距離，並且，構成該閉環磁路的磁性材料部件的磁特性具有：磁通密度相對於磁化力的特性大致成比例關係的線性區域；以及磁通密度相對於磁化力的特性的傾斜角相比於該線性區域變小的磁飽和區域，當增大對該電磁鐵通電的電流時，在該擋板的位移為比最大值小的位移處，流過該磁性材料部件的磁通的磁通密度進入該磁飽和區域。

此外，本發明還提出一種流體伺服裝置，包括：上述的流體伺服閥；感測器，檢測控制對象物的振動狀態；以及控制部件，根據來自該感測器的資訊調節該流體伺服閥，由此對空氣壓力執行器賦予用於控制該控制對象物的振動狀態的氣體壓力。

此外，本發明再提出一種流體伺服閥，包括：電磁鐵；擋板；擋板支撐構件，支承該擋板；輸出軸，利用該電磁鐵和該擋板之間產生的麥克斯韋吸引應力而可動，且固定於該擋板，利用該電磁鐵、該擋板和磁軛件構成閉環磁路，將由該電磁鐵、該擋板、該擋板支撐構件、該磁軛件和該輸出軸構成的部位作為微執行器部，還包括外殼、形成於該外殼的流體的吸入口、噴出口、用於調整連通該吸入口和該噴出口的流路的開度的流量調整閥，利用該微執行器部的該輸出軸驅動該流量調整閥，並且構成該閉環磁路的磁性材料部件的磁特性具有：磁通密度相對於磁化力的特性大致成比例關係的線性區域；以及磁通密度相對於磁化力的特性的傾斜角相比於該線性區域變小的飽和區域，當增大對該電磁鐵通電的電流時，在該擋板的位移為比最大值小的位移處，流過該磁性材料部件的磁通的磁通密度進入該飽和區域。

利用大幅消除現有閥的缺點的本發明的閥，今後預期可以大幅加速空氣壓力伺服系統的廣泛普及，其效果顯著。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

圖1是本發明第一實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖。

其中設有：作為磁性材料的筒狀的中心軸（支承軸）10；該中心軸的底部11；與該中心軸呈同心圓形成的外框部12；安裝於該中心軸的非磁性材料的線圈架13；以及纏繞於該線圈架的線圈14。利用中心軸10、外框部12、線圈架13和線圈14，構成吸引擋板（後述）的面板部而控制其位移的電磁執行器（電磁鐵）。此外設有：收納外框部12的筒狀的外殼15；緊固於該外殼的側面的排氣側底板16；緊固底部11和排氣側底板16的螺栓17；緊固外殼15和排氣側底板16的螺栓18；形成於中心軸10的氣體（工作流體）的排氣側通道19；以及形成於排氣側底板16的噴出口20。此外設有：供給側底板21；形成在該供給側底板的中心部的氣體的供給側流路22；以及與空氣壓力執行器（未圖示）連接的氣體的控制側流路23。圓盤形狀的擋板24由螺栓25安裝在外殼15和供給側底板21之間。即，該螺栓、該外殼和該供給側底板是擋板支撐構件，夾持並固定該擋板24的外緣部而使外緣部不可移動。擋板24和供給側底板21的壁面之間形成有供給側空隙部26，擋板24和排氣側壁面（線圈架13、外殼15等）之間形成有排氣側空隙部27。

在圖2所示的圓盤形狀的擋板24中，形成於擋板的流通孔28a、28b、28c、28d（圖1未圖示28b、28d）連通供給側空隙部26和排氣側空隙部27。此外設有供給側噴嘴（順向噴嘴）29、排氣側噴嘴（逆向噴嘴）30、中心軸10的擋板側端面31（中心軸端面為第一磁極）和該外框部的擋板側端面32（外框部端面為第二磁極）。由供給側空隙部26、排氣側空隙部27和控制側流路23形成的空間是本閥的控制室33，此外，設有吸入口34。此外，該擋板的稱謂如現有閥的模型圖49所示，通常具有擺動運動的平板的印象。在包含本實施例的本發明中，對於配置在噴嘴的對置面的、用於在其與噴嘴之間調節流體的流路面積的構件，不論其構件形狀如何都稱作擋板。

本實施例中，排氣側噴嘴配置在該磁極（第一磁極和第二磁極）的中心線上且位於該磁極側，進而隔著該擋板在該磁極的相反側配置供給側噴嘴，後述實施例也相同。

圖3的（a）和圖3的（b）是電磁執行器附近的放大圖，圖3的（a）為俯視圖，圖3的（b）為正面斷面圖。圖中的具有箭頭的虛線表示通過向線圈14通電而產生的磁通，利用該磁通，形成“第一磁極31→空隙部27→擋板24→空隙部27→第二磁極32→外框部12→底部11→中心軸10”的閉環磁路。但是，流通線圈14的電流的方向相反時，上述磁通的朝向變為反向。在此，如果設流通磁路的磁通為Ф，中心軸端面31（第一磁極）的環狀面積為S1，外框部端面32（第二磁極）的環狀面積為S2，空氣的磁導率為μ0，則由於麥克斯韋（Maxwell）應力而對擋板24的面板部作用的吸引力F如下：

式1

力F平衡。由於磁通Ф與向線圈14通電的電流值成比例，所以通過使電流可變，從而可以調節擋板位移、即噴嘴與其對置面之間的間隙（間隔距離）。

圖4是表示擋板24與供給側噴嘴29、排氣側噴嘴30的位置關係的局部放大圖，圖4的（a）是向線圈通電的電流值I=0、擋板24遮蔽供給側噴嘴29前端的狀態，圖4的（b）表示線圈流通有電流、擋板24處於供給側噴嘴29和排氣側噴嘴30的中間的狀態。在圖4的（a）中，擋板24和第一磁極31間的間隙（初始間隙）為X0，排氣側噴嘴30的前端部相對於第一磁極31的端面的突出量為δn，排氣側噴嘴30的前端部和擋板24之間的間隙（流路長度）為δa，並且δa是擋板24的最大行程。實施例中向線圈14通電的電流值I=0時，如圖4的（a）所示，以擋板24遮蔽供給側噴嘴29前端的方式設定各構件的位置關係。對線圈14施加電流時如圖4的（b）所示，擋板24離開供給側噴嘴29的前端。在此，位移X是擋板24從初始間隙X0的位置向排氣噴嘴30側的移動量。在以後的實施例中，也定義為“位移X是從初始間隙X0的位置的移動量”。

圖5基於同圖中記載的設定條件，表示了與電流值I對應的擋板位移X。解析方法如下：

i．賦予磁極與擋板間的間隙（X0-X），利用磁場解析求出吸引力F；

ii．從上述吸引力F和擋板的支承剛性K求出擋板位移X；

iii．考慮磁通控制面上的磁化力H和磁通密度B的關係（圖11），將上述i．ii．作為複合問題收束計算。

經過上述的步驟i．～iii．求出擋板位移X。但是，上述iii．具體後述。從圖5的座標圖可知，I=0.02A時X=0.045mm。在此，當I=0.02A時，如果擋板24設定成遮蔽排氣噴嘴30，則擋板的最大行程Xmax=δa=0.045mm。因此，只要設定噴嘴突出量δn = X0-δa =0.250-0.045=0.205mm即可。

以下，求出賦予各噴嘴和擋板間的間隙時的本實施例伺服閥的壓力及流量特性。流經伺服閥的噴嘴的氣體的品質流量，採用了壓縮性流體等熵流動中的噴嘴的式2、式3。噴嘴和擋板之間的開口面積為噴嘴前端和擋板之間形成的環狀的流路面積，設噴嘴內徑為d、供給側開口面積ain=dπX、排氣側開口面積aout=dπ（δa-X)。以下，從供給源側流入空氣室的氣體的品質流量Gin如下式所示。在此，Ps為供給源壓力，Pa為伺服閥的控制室壓力，ρs為供給源氣體密度，κ為比熱比。

式2

但是，Pa/Ps＜{2/（κ+1)}2/（κ-1） 時，

式3

從該控制室向大氣側流出的氣體的品質流量Gout在式2、式3中，只要Ps→ Pa、Pa→ P0、ρs→ρa、aout=dπ（δa-X）即可。Vc是控制室33的容積，R是氣體常數。利用該品質流量Gin、Gout，用下式求出控制室33的壓力Pa。

式4

圖6表示了在第一實施方式的空氣壓力閥中，與電流值對應的穩定狀態下的控制壓力的解析結果。控制壓力是與控制側流路23連通的供給側空隙部26和排氣側空隙部27所形成的控制室33的壓力Pa。解析條件為供給壓力Ps=0.6Mpa（abs）、大氣壓P0=0.1MPa（abs）、供給側噴嘴29和排氣側噴嘴30的噴嘴內徑都是Φ1.2mm。

圖7表示了排氣口遮斷狀態下的控制流量相對於電流的特性。控制流量相對於電流值的特性的曲線的輪廓，與圖5的擋板位移相對於電流值的特性的曲線的輪廓大體一致。

圖8表示了在上述空氣壓力伺服閥中，與電流值對應的內部洩漏流量。在此，內部洩漏流量定義為閥的控制側流路23遮斷狀態下來自排氣側流路19的流量QL。

在與電流值對應的擋板位移的圖5的座標圖中，電流值I=0.0118A且位移X=0.02mm，擋板24處於供給側噴嘴29和排氣側噴嘴30的大致中間。此時，可知圖8所示的內部洩漏流量QL表示出最大值。

本實施例閥的特徵列舉如下：

（1）能較高地設定共振頻率；

（2）能以較小功率驅動閥；

（3）能得到高速回應性；

（4）結構簡單且部件個數少，部件加工、組裝及調整容易。

上述（1）的理由如下。在此，如果擋板的可動品質為m，支承該擋板的彈簧常數為K，則共振頻率f0如下：

式5

如上該，在現有伺服閥（圖49）中，由於作為剛體的擋板554擺動運動，因而該擋板的品質m不得不較大。因此，通過較高地設定支承該擋板的彈簧剛性K，從而較高地設定共振頻率f0（式5）。支承擋板的彈簧557的剛性K越大，則為了驅動擋板554就需要更大的力。在現有伺服閥（圖49）的情況下，通過將電磁線圈產生的磁通Φ1用永磁鐵產生的磁通Φ2放大，得到大的擋板驅動力（F∝Φ1×Φ2）。

可是，在本實施例的情況下，僅僅由電磁線圈產生的磁通Φ1成為驅動擋板閥的力。儘管如此，也能得到高共振頻率的理由如下。

本研究中的關注點在於，將相當於閥的擋板的構件形成為薄圓盤形狀時，成為慣性負載的可動部的有效品質m僅僅是噴嘴前端附近的彈性變形部分。即，現有伺服閥中由彈簧557支承品質m的作為剛體的擋板554，對此，本發明伺服閥的擋板自身是彈性件（彈簧）。表1中針對可動部的有效品質、支承擋板的彈簧剛性、共振頻率，比較了本實施例閥和現有擋板閥（一例）。本實施例中的可動部的有效品質m，用式5從彈簧剛性K和共振頻率f0的實際測量值求出。此外，由於現有例的伺服閥的作為可動部的擋板554擺動運動，所以假定成為慣性負載的有效品質是實際測量值（5g）的1/2。

根據表1，本發明實施例的閥相比現有伺服閥具有同等以上的共振頻率，而可動部的有效品質為約1/7，彈簧剛性為約1/4。為了使支承擋板的彈簧剛性能充分減小，本實施例閥儘管具有高共振頻率，仍可以僅用電磁鐵驅動擋板。

上述（2）的理由如下。本發明的伺服閥能夠用較小功率（小電流）驅動的理由在於，驅動源利用了導體表面上作用的麥克斯韋應力。通常，作為以0.1mm～數mm級的微小位移進行直動運動的執行器，使用音圈電機（線性電機）。在前述的專利文獻4中，也考慮了利用上述音圈電機的伺服閥的方案。可是，音圈電機利用洛倫茲力，得不到大的推力常數（機電轉換效率）。本實施例中如果是空氣壓力伺服閥這樣的限定的對象，則利用了可以採用推力常數遠遠高於洛倫茲力的麥克斯韋應力這一點。表2表示了本實施例的推力常數與市場銷售的音圈電機相比較的一例。

根據表2，本實施例閥的執行器的推力常數相比音圈電機為20倍以上。根據上述理由可知，驅動本實施例伺服閥的電源容量足夠小且小電流即可。作為參照，使用表示位移相對於電流的特性的圖5的座標圖，用最大位移處的彈簧的反力（F=1.92×10＾4×4.5×10-5）除以最大電流（Imax=0.02A）求出本實施例的推力常數。

上述（3）的理由根據上述（1）、（2）的本實施例閥的特徵可以必然地導出。即，由於慣性負載m和彈簧負載K小且機電轉換效率高，因此線圈的匝數也少，電路中的電感也小。因此，與輸入電流對應的擋板位移（流量）的傳遞特性可以得到足夠高的回應性。

上述（4）的理由如下。從油壓伺服技術派生出的現有空氣壓力伺服閥（參照圖49）的執行器部和流體控制部呈分離結構，對此，本實施例的執行器部和流體控制部為一體化結構。後述實施例也同樣，本實施例中的執行器部由該電磁執行器部（電磁鐵）、該擋板、該擋板支撐構件（筒狀的外殼、供給側底板21）構成。此外，流體控制部由該擋板、該噴嘴、包含該吸入口的供給側流路22、包含該噴出口的排氣側流路19和該擋板支撐構件構成。在表示噴嘴部的放大圖的圖4的（a）、圖4的（b）中，如上該，圖4的（a）表示向線圈通電的電流值I=0的狀態，圖4的（b）表示閥的驅動狀態。在本發明中，可以將執行器部和流體控制部設為一體化結構的理由是關注如下情況：能有效利用磁吸引作用的磁極和擋板間的磁隙最大值X0，以及能有效用作氣體伺服閥的噴嘴和擋板間的氣隙δa（流路長度）的最大值，與0.05～0.20mm為同級。磁吸引力相對於氣隙的特性為非線性，當超過上述最大值時，磁吸引力通常大幅降低。噴嘴擋板閥的情況下也同樣，能使流量線性可變的氣隙δa通常以上述範圍為界限。而且本實施例中將電磁執行器的中心軸10形成為筒狀，並形成氣體的排氣側通道19。利用該結構，可以大幅簡化雙向擋板所形成的噴嘴擋板閥的結構。作為參照，實施例的圖4的（a）在線圈電流值I=0時，以供給側噴嘴29被擋板24遮斷的狀態設定供給側噴嘴29和擋板24的位置。這是發揮安全功能（故障防護功能），即，在停電時不能主動控制的情況下，遮斷高壓空氣流入空氣壓力執行器（未圖示）。

另外，本實施例閥全部由軸對稱部件構成。因此，所有部件可以僅由車床加工製作，部件個數少，還能簡化組裝後的調整。本實施例閥能軸對稱地構成的理由如上該，排氣側噴嘴配置在該磁極（第一磁極和第二磁極）的中心線上且位於該磁極側，進而隔著該擋板在該磁極的相反側配置供給側噴嘴。但是，排氣側噴嘴和供給側噴嘴的位置可以相反。

此外如上該，供給側空隙部26、排氣側空隙部27和控制側流路23的各空間的總和，成為與空氣壓力執行器連接的控制室33的總容積Vc。由於該容積Vc的大小在實施主動控制（流體伺服）方面，對控制性能（回應性）造成重大的影響，所以優選容積Vc極小。因為本實施例的閥由軸對稱部件構成，所以能減小間隙δt1和δt2，相比於三維結構的閥（後述），由於不需要收納線圈的空間，所以能充分減小控制室33的總容積Vc。

（第二實施方式）

假定一種對電磁鐵施加電流，並利用了麥克斯韋全應力T所產生的對可動部的磁吸引作用的設備。圖9的曲線A的情況下，可動部的位移相對於電流的特性呈現出位移伴隨電流值的增大而急劇上升的非線性特性，所以通常應用於需要接通/斷開的功能的設備（繼電器等）。可是，在本研究的過程中發現，相當於擋板的可動部採用適當的磁性材料和薄圓盤時，擋板的位移相對於電流的特性如圖9的曲線B所示，可以得到線性（直線性）良好的特性。該效果是偶然發現的。為了通過理論探究本研究發現的該現象，並評價對於噴嘴擋板閥的應用可行性，進行了以下所示的理論解析。

1、理論解析

圖10是將第一實施方式中的空氣壓力伺服閥的結構（圖1）模型化的圖，圖10的（a）是圓盤（擋板）的局部斷面圖，圖10的（b）是將空氣壓力伺服閥模型化的正面斷面圖，圖10的（c）是表示後述最大磁通控制面的圖。在圖10的（b）中示出了中心軸210、空隙部211、擋板212和外框部213。在上述的作為模型圖的圖10的（b）中，由線圈通電產生的磁通Φ如上該，經過“中心軸210→空隙部211→擋板212→空隙部211→外框部213”的路徑描繪出閉環。在此，求出呈放射狀流通圓盤的磁路的磁阻。在圖10的（a）、圖10的（b）中，半徑方向Δr的部分的磁阻ΔRe如下：

式6

在式6中，h為圓盤（擋板）的厚度，μ0為空氣的磁導率，μs為圓盤材料的相對磁導率。求出從半徑r=r1至r=r2的總阻如下：

式7

設上述圓盤的磁阻Re以外的磁阻為Rb，則磁通Φ如下：

式8

在式8中，N為線圈的匝數，I為流通線圈的電流值。此外，Rb是該擋板和磁極間的兩個空隙部211、中心軸210、外框部213、底部的各磁阻的總和。圖11是本實施例中的試驗材料的磁特性的一例，表示了磁通密度B相對於磁化力（磁場強度）H的特性。將磁通密度B相對於磁化力H成比例增加的 0＜H＜Hc的範圍定義為線性區域，將磁通密度B相對於磁化力H的斜度大幅降低的H＞Hc的範圍定義為磁飽和區域。作為參照，根據0＜H＜Hc的範圍中的BH特性的包絡線A與處於H＞Hc的區域的BH特性的包絡線B的交點求出Hc。將Hc定義為線性區域和磁飽和區域的磁化力臨界值，將H=Hc時的磁通密度定義為磁通密度臨界值Bc。圖11的磁性材料特性的情況下，Hc=1500AT/m，Bc=1.5Wb/m2。

在磁通Φ流通的閉環磁路中，如果有磁路面積Sc極窄的部位，則該部位處磁通密度（B=Φ/Sc）最大。即，在該部位處，如果磁化力H超過規定的值，則磁通密度B磁飽和。如果磁飽和時的B=Bmax，則磁通的大小被控制在Φ＜S・Bmax的範圍。

在圖10的（c）中，關注半徑r=r1、厚度h的環狀的側面（磁路面積Sc=2πr1h）。該部分是應稱作呈放射狀流通圓盤的磁通的流出源（或者流入源）的部位，是調節磁飽和現象的部位（以下稱為最大磁通控制面）。該部位的磁通密度如下：

式9

根據上式，最大磁通控制面的磁路面積Sc（=2πr1h）極小時，如果磁化力H超過規定的值，即H＞Hc，則沿著座標圖（圖11）的曲線，磁通密度和磁通磁飽和，擋板（圖10的（b）的附圖標記212）的面板部上作用的吸引力F（式1）受到抑制。

圖12～圖15是對圓盤的板厚h進行各種變更時，用前述的解析方法求出與電流值對應的磁通密度Br1、電磁鐵的吸引力F、擋板位移X、來自控制口的流量Q的解析結果。解析條件如圖12的座標圖中所記載的那樣，以擋板的支承剛性為恒定的方式，設定擋板支承部的半徑r3的值。此時，磁通密度Br1和吸引力F成為電流值以及電磁鐵和圓盤之間的間隙的函數。即，電流值越大、上述間隙越小，則磁通密度Br1和吸引力F越大。在關注圖12的磁通密度Br1相對於電流值的特性時，

a．在圓盤厚度厚達h=0.5mm的情況下，如果電流值變大，則示出了磁通密度Br1從I=Ic（=0.017A）附近急劇增大的非線性特性。I＞Ic的區域中磁通密度Br1飽和並收束為恒定值Br1=1.7Wb/m2（參照圖11）。

其原因在於，磁通密度Br1不僅由於電流值的增大，而且由於電磁鐵和擋板之間的間隙（相當於圖9的X）變小，而急劇增大。即，與圖9的曲線A的特性對應，是具有接通/斷開的功能的通常的電磁鐵的特性。

b．在圓盤厚度薄至h=0.2mm的情況下，與電流值對應的磁通密度Br1在全區域中示出了線性特性。

該結果與本發明發現的圖9的曲線B的特性對應。即，由於電磁鐵和擋板之間的間隙變小而產生的磁通密度Br1的增大，因磁飽和現象的利用而受到抑制。即，上述a是利用電流值的增大使擋板位移到達最大值之後，進入磁飽和區域，而上述b是利用電流值的增大使擋板位移到達最大值之前，已經進入磁飽和區域。

上述b．的情況下，在0＜I＜Ic的區域中磁通密度Br1比上述a．的情況下大。在I＞Ic的區域中，磁通密度上升後被平穩抑制的是電流值到達了Ic的階段，磁通密度Br1已經增大到與磁飽和相同水準的值，從該階段開始磁通密度Br1進入磁飽和區域。因此，（1）通過減小磁路面積（圓盤厚度），從電流值小的階段提高磁通密度。（2）在磁通密度急劇增大的電流值Ic的附近，開始磁飽和。利用上述（1）、（2），磁通密度Br1相對於電流值的特性從線性區域平穩轉移到磁飽和區域，成為線性極為良好的特性。線性良好的磁通密度特性也反映於位移特性、流量特性等的線性。

應用本研究得到的上述觀點，說明圖13～圖15的與電流值對應的電磁鐵吸引力、擋板位移和流量特性的特徵。圖13是對圓盤的板厚h進行各種變更時，求出與電流值對應的電磁鐵吸引力（=圓盤彈簧的復原力）的圖。電磁鐵吸引力相對於電流值的特性的曲線輪廓，和後述的擋板位移相對於電流值的特性的曲線輪廓（圖14）大體一致。在圖14的擋板位移相對於電流值的特性中，h=0.5mm的情況下，在I＞Ic時擋板位移保持為恒定值X=0.25mm，這是由於擋板和第一磁極間的最大間隙（初始間隙）設定為X0=0.25mm（參照圖4）。h=0.2～0.3mm的情況下，與電流值對應的擋板閥位移特性（和流量特性）大體線性位移，從控制性的觀點得到理想的特性。如上該，上述條件是為了滿足應用於主動除震台的空氣壓力伺服閥所要求的第三個條件，即（3）“線性・・・產生壓力相對於閥驅動電流呈線性比例關係”。h＞0.35的情况下，當電流值變大時，擋板位移從I=Ic（=0.017A）附近急遽增大，示出了非線性特性。

圖15示出了基於從擋板位移特性的座標圖得到的解析條件（記載於圖14），求出噴嘴的流出流量。這種情況相當於在圖1的伺服閥中，遮斷排氣側流路20並將控制側流路向大氣開放。解析條件為供給壓力Ps=0.6MPa（abs）、大氣壓Pa=0.1MPa（abs）、供給側噴嘴29的噴嘴徑是Φ1.2mm。從圖14和圖15的比較可知，擋板位移特性與噴嘴的流量特性的曲線輪廓大體相同。

綜上該，通過將擋板（圓盤）形成為薄的板厚的彈性件結構，帶來了下述a．b．的疊加效果。

a．減小了可動部的有效品質，提高了共振頻率（參照表1）。

b．通過利用磁飽和現象，提高了流量相對於電流的特性的線性。

2、線性化的效果指標和實際測量的評價

在此，定義擋板的位移（流量）相對於閥驅動電流的特性中的“線性化的效果指標”。圖16是表示基於與電流值對應的流量的實際測量值，求出“線性化的效果指標”的方法的模型圖。設閥在電流值：0（a點）＜I＜Imax（d點）的範圍被驅動。本實施例閥的情況下，由於與電流值對應的磁吸引力為非線性，所以在電流值小的區域中，吸引力相對於電流值平緩上升，並隨著電流值的增加急劇增大。可是，當電流值進一步增大並進入磁飽和的區域時，磁通Φ（和吸引力F）的增大受到抑制。其結果，流量相對於電流的特性（擋板位移特性）的輪廓，成為在電流值低的區域中向下凸出、在電流值高的區域中向上凸出的曲線。在此，從“向下凸出的曲線”轉變為“向上凸出的曲線”的拐點E，從兩個包絡線Bb和Cd的交點求出。將流量相對於電流的特性的曲線作為Aa，上述包絡線Bb（點劃線）是曲線Aa向下凸出的區域的包絡線。此外，上述包絡線Cd（點劃線）是曲線Aa向上凸出的區域的包絡線。包絡線Bb和Cd的交點為上述拐點E。設拐點E的X軸座標為c，包絡線Bb與X軸交叉的X軸座標為b。此外，設曲線Aa的I=Imax（d點）與Ｙ軸的交叉點為F。連接交叉點F和原點（0，0）的直線（虛線）為Da。包絡線Bb的斜度QE/Ibc（角度β）是本閥的流量增益（流量與電流之比）的最大值。將直線Da的斜度QF/Iad（角度α）設為流量增益的基準值。在此，把“流量增益的基準值”與“流量增益的最大值”之比，作為線性化的效果指標η定義如下：

式10

η=1時，曲線Aa和直線Da一致，流量與電流為正比的關係，線性的評價成為最佳。

伺服閥的流量相對於電流的特性被要求線性的理由如下。由於伺服閥是構成流體伺服裝置（主動除振台）的控制系統的一個要素，所以流量的變化部分與電流的變化部分的比率：KQ=δQ/δI作為流量增益，組入開環增益KL中。即，在伺服阀以外将控制要素的增益作为Kx来结合各要素时，成为KL=Kx・KQ。例如，作為針對穩定性的頻率回應法所採用的餘量設定的一例，在生產現場中應用如下的調整條件：

（1）增益餘量在10dB以上；

（2）相位餘量在45deg以上。

伺服閥的流量增益最大值在電流值I=Imax 附近為KQMAX的情況下，用於預見主動除振台整體的穩定性餘量的開環增益KL，只能由上述最大值KQMAX決定。可是，伺服閥的動作點通常在驅動電流範圍的中間位置附近（I≒Imax/2）使用。因此，流量相對於電流的特性越呈非線性，則越是要在動作點處額外設定過度的增益餘量。此時，主動除振台在使用時間最長的動作點處不能發揮原本具有的足夠的性能。因此，伺服閥的流量相對於電流的特性越是呈線性，控制系統就越能設定適當的穩定度（增益餘量、相位餘量）。

進一步補充說明，優選伺服閥的產生壓力（產生力）相對於電流的特性呈線性。這是將本伺服閥應用在主動控制裝置時所要求的條件。如上該，前饋控制在干擾已知時才開始成立。為了實施上述載物台FF控制，採用已知的載物台動作信號。利用回饋控制，平臺的自由振動收束的時間得到改善，但是難以降低到載物台加減速的瞬間的回應。為了使用載物台FF控制而有效抵消直線運動干擾，需要製作將載物台的加速度信號以相反相位再現的、精度高的產生力的波形。因此，需要使閥驅動電流波形和產生壓力的波形成為相似形，即，產生壓力（產生力）相對於閥驅動電流的特性需要在以動作點為中心的寬廣範圍保持線性。

圖17表示了實際測量用於求出“線性化的效果指標”的閥的流量特性的一例。閥的基本結構假設為採用圖1的實施方式所示的順向噴嘴和逆向噴嘴相對配置的二噴嘴型。“線性化的效果指標” 也能從擋板的位移相對於電流的特性求出，但是擋板位移的測量從閥的結構方面考慮大多情況下很困難。可是，不必將閥主體解體，就可以用圖17所示的方法求出閥的流量特性，閥的流量特性與擋板位移特性相對於電流值的輪廓大體相同。

在圖17中，設有成為測定對象的閥230、驅動該閥的電源231、控制口232、與供給壓力源234連接的供給口233、排氣口235和流量計236。在將排氣口235遮斷的狀態下，如果測定控制口232在大氣開放時的流量，就可以求出用於評價“線性化的效果指標”所必要的閥的流量相對於電流值的特性。圖1的實施方式的情況是與擋板相對配置的一個噴嘴（此時為順向噴嘴）與擋板之間的流量。利用本方法，可以與閥的具體結構無關地求出“線性化的效果指標”。

3．利用磁飽和現象的評價方法

通過在原本急劇上升的區域利用磁飽和現象，擋板的位移（流量）特性隨著電流值的增大可以得到線性（控制性）良好的特性，本實施例利用了這一點。因此，構成閉環磁路的某一要素在閥的動作範圍內磁飽和，成為本實施例在應用上的前提條件。即使不利用磁飽和現象，針對電流在擋板位移即將急劇上升前設定閥電流的上限值，也能作為伺服閥應用。但是，這樣得不到大的擋板位移（流量）。

此外，通過利用磁飽和現象，在向該電磁鐵通電的電流的最大值附近，構成以流量相對於電流的特性成為向上凸出的曲線的方式，即具有拐點（模型圖16的E點）的結構，能得到下述效果。用圖4說明時，可以保持餘量地設定擋板24和磁極31之間的間隙（初始間隙）。如果不利用上述磁飽和現象，由於構件的加工及組裝精度、電磁鐵吸引力特性、磁性材料的磁特性等的稍許偏差，擋板位移（流量）相對於電流就會進入急劇上升的區域，因此容易成為不穩定的閥特性。

在此，假設由電磁鐵、噴嘴、擋板等要素部件構成伺服閥的結構。此時，各要素部件的形狀、閥整體結構等為任意的。為了將利用了磁飽和現象的伺服閥具體化，用下述方法評價本實施例發明可否應用。

i．求出閉環磁路的磁阻的總和。

噴嘴和擋板之間的磁阻Ra在電流最大值I=Imax時成為最小。設此時的噴嘴和擋板之間的距離為δn（參照圖4）、磁極面積為S，則Ra=δn/（μ0S）。將上述磁阻Ra以外的線性磁阻的總和設為RX，則閉環磁路的磁阻的總和為RS=Ra+RX。線性磁阻表示了假設磁導率μ恒定且磁化力H和磁通密度B的關係成正比關係（B=μH）時的磁阻。

ii．求出閉環磁路產生的磁通的最大值。

將電磁線圈的匝數設為N，則磁動勢的最大值為Emax=N×Imax，磁通的最大值為Φmax= N×Imax /RS。

iii．求出容易產生磁飽和的部位的磁通密度Bmax。

在閉環磁路中，關注（1）磁路面積最小的部位，或者（2）採用飽和磁通密度最小的磁性材料的部位，設磁路面積為Sc，則磁通密度Bmax=Φmax / Sc。

iv．產生磁飽和現象的評價。

在此，作為評價資料（參照圖11）採用上述（1）、（2）的部位所使用的磁性材料的“磁通密度相對於磁化力的特性（BH特性）”。比較線性區域和磁飽和區域的邊界區域（磁化力臨界值Hc）的磁通密度臨界值與上述Bmax的大小。如果Bmax＜，則不產生磁飽和現象，磁路在線性區域內使用。如果Bmax＞磁通密度臨界值，則在上述（1）（2）的部位產生磁飽和現象，可知滿足應用本實施例的發明的前提條件。

（第三實施方式）

圖18是本發明第三實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，通過將相當於擋板的圓盤設為凸形圓盤形狀，成為利用流通圓盤的磁通的磁飽和現象的部位以及設定圓盤的彈簧剛性的部位這兩個部位分離的閥形態。

擋板124由板厚大的凸部124a（磁路徑部）和板厚小的外周部（彈性支承部）124b構成。供給側底板121和擋板124之間形成有供給側空隙部126，擋板124和該外殼側之間形成有排氣側空隙部127，擋板形成有流通孔128a、128b、128c、128d（圖18中未圖示128b、128d），還設有供給側噴嘴（順向噴嘴）129、排氣側噴嘴（逆向噴嘴）130、中心軸110的擋板側端面（中心軸端面為第一磁極）131、外框部的擋板側端面（外框部端面為第二磁極）132和吸入口133。

圖19是由圖18中的中心軸110、擋板124、線圈114等部件形成的閉環磁路的模型圖。另外，該模型圖中省略了供給側底板121、供給側噴嘴129等。本實施例閥的擋板具有半徑r2、厚度h2的凸部，半徑r=r1的部位（磁路面積S1=2πr1h2）是呈放射狀流通圓盤的磁通的流出源，並且是調節前述磁飽和的最大磁通控制面。擋板的外周部（r2＜r＜ r3）的厚度h1相比於 h2足夠小，容易彈性變形。此外，凸部的外半徑r2與外框部端面132（第二磁極）的外半徑r4相比，可以是r2＜r4。其理由在於，將半徑r=r1設為磁飽和的調節部位時，在兩個磁路面積S1（2πr1h2）和S2（2πr2h1）中，只要S1＜S2即可。此時，由於可以取得足夠長的彈性變形部（r2＜r＜r3）的區間，所以厚度h1也可以不設定為極薄的值。

圖20假設了板厚形狀和彈簧剛性不同的三種擋板形狀，並比較了與電流值對應的擋板位移。圖21中比較了與電流值對應的電磁鐵的產生力。根據圖20、圖21，相同電流值時如下：

i．位移的大小為C＞B＞A

ii．產生力的大小為C＞A＞B

位移和產生力中的A和B逆轉的理由如下。之所以產生力成為A＞B，是因為板厚大的A比B的磁飽和緩和。可是位移成為A＜B是因為，圓盤的彈簧剛性與板厚的立方成比例而使彈簧剛性成為A＞＞B。比較圓盤中心部板厚相同的C和A時，產生力成為C＞A的理由是，C比A更容易變形，相同電流值下圓盤和磁極間的C的間隙比A小。根據上述結果，凸形狀的圓盤相比均一厚度的圓盤，可以在原狀維持足夠的線性的情況下，利用相同的電流值得到更大的位移。

圖22是在具有前述三種擋板形狀的閥（圖18的結構）中，比較了排氣口120遮斷狀態下的與電流值對應的控制流量的圖。解析條件為供給壓力Ps=0.6MPa（abs）、大氣壓P0=0.1MPa（abs）、供給側噴嘴129和排氣側噴嘴130的噴嘴直徑都是Φ1.2mm。具有三種擋板形狀的閥都假設電流值I=0時供給側噴嘴129被擋板124遮斷。最大電流值I=0.025A時為了遮斷排氣側噴嘴130，只要如下設定排氣側噴嘴130前端部的突出量δn（參照圖4的（a））即可。I=0.025A時的擋板位移作為δa，類型 A為δn=X0-δa=0.222mm，類型 B為δn=0.207mm，類型C為δn=0.135mm。

（第四實施方式）

圖23是本發明第四實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖。

示出了在中心軸的擋板側端面（第一磁極），通過在噴嘴開口部和中心軸外周部之間形成半徑方向通道，在小電流值時可以得到大擋板位移（流量）的閥結構。圓盤形狀擋板形成有流通孔66a、66b、66c、66d（圖23中未圖示66b、66d），還設有供給側噴嘴（順向噴嘴）的開口部67、排氣側噴嘴（逆向噴嘴）的開口部68、中心軸50的擋板側端面69（中心軸端面為第一磁極）和外框部的擋板側端面（外框部端面為第二磁極）70。

圖24是排氣噴嘴和吸氣噴嘴附近的局部放大圖，圖24的（a）是圖24的（b）的AA箭頭視圖，表示了擋板遮蔽吸氣噴嘴的狀態，圖24的（b）是圖24的（c）的BB箭頭視圖，圖24的（c）表示了線圈施加有電流的狀態。本實施例中排氣噴嘴和吸氣噴嘴不是如圖1的實施例所示的那樣安裝單獨部件，而是利用中心軸50和供給側外殼60一體形成。還設有：形成在第一磁極69的擋板側端面上的流通槽71a、71b、71c；形成在排氣噴嘴開口部68和第一磁極69之間的凹入部72；以及形成在排氣噴嘴開口部68的外周側的錐形部73。該流通槽的槽深足夠深，形成為0.3～0.5mm。

本實施例中，排氣噴嘴開口部68以相對於第一磁極69的端面僅僅略微突出δn=0.046mm（δn參照圖4的（a））的狀態形成。因此，擋板63遮蔽排氣噴嘴開口部68時，第一磁極端面69和擋板63的間隙成為上述δn的狹小值。可是，此時排氣噴嘴開口部68的外周側（凹入部72）和排氣側空隙部65也與槽深足夠深的該流通槽連通，排氣噴嘴開口部68的外周側壓力可以保持為與排氣側空隙部65和吸氣側空隙部64相同的壓力。

圖25表示擋板位移相對於電流值的特性，比較了下述兩種情況。

i．將排氣噴嘴開口部68形成為相對於第一磁極69的端面僅僅略微突出δn（本實施方式中初始間隙X0=0.15mm，噴嘴突出量δn=0.046mm）。

ii．將排氣噴嘴開口部從第一磁極保證充分的距離突出（第三實施方式的結構下設定為X0=0.25mm、δn=0.135mm時）。

上述ii．中設定為δn=0.135mm的理由如下。減小噴嘴突出量δn時，半徑方向流路的空氣阻力增大，以第一磁極131（圖18）的外徑求得總面積S的空隙部整體存在接近大氣壓（Ps =0.1MPa）的可能性。此時，該擋板上被施加與該擋板左右的壓力差成比例的力f=（Pa-Ps）S。試驗的結果為，該擋板成為與該第一磁極面緊密接觸的狀態，可知擋板位移（控制壓力）對電流控制產生妨礙。因此，優選保證充分的距離來設定突出量δn的值。上述ii．的條件下，為了到達位移X=0.102mm（此時控制壓力Pa =0.6MPa）（B點）需要使電流值I=0.025A。上述i．的本實施方式中，即使充分減小δn也能進行穩定的擋板位移的電流控制，到達相同位移（相同控制壓力）（A點）的電流值為I=0.015A。

（第五實施方式）

圖26是本發明第五實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，通過使外框部的擋板閥側端面和擋板面緊密接觸，省略了第二磁極，以僅用第一磁極得到對擋板的吸引作用的方式形成磁路。由於利用該結構可以減小凸形狀擋板的彈性支承部的外徑，所以能減小伺服閥主體的外徑（ΦD）。例如，在主動除振台的情況下，支承載物台的四角的空氣壓力機構安裝有多軸的空氣壓力執行器。因為空氣壓力執行器和伺服閥的控制口之間需要接近配置，所以優選盡可能減小伺服閥主體的外徑（ΦD）。附圖標記152為該中心軸的外框部，中心軸的外框部152的擋板側端面172形成消除了空隙部並與擋板124緊密接觸的結構。

（第六實施方式）

圖27是本發明第六實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，通過將直徑小於線圈外徑的環狀的第二磁極設置在閉環磁路內，在維持磁吸引力的狀態下，使伺服閥主體的外徑（ΦD）小型化。即，消除了伴隨閥主體小型化而對彈性變形部的磁飽和的影響（吸引力降低）。凸形圓盤形狀的擋板263由板厚大的凸部（磁路徑部）264和板厚小的外周部（彈性變形部）265構成。還設有供給側空隙部266、排氣側空隙部267、形成在擋板263上的流通孔268a、268b、268c、268d（268b、268d未圖示）、供給側噴嘴（順向噴嘴）開口部269、排氣側噴嘴（逆向噴嘴）開口部270、電磁鐵的第一磁極271、中心軸的外框部252的擋板側端面272、緊固螺栓273、以及緊固外殼底部256和外殼255的螺栓274。還設有被夾持在外框部252的擋板側端面272和外殼255之間的磁極用環275、形成在該磁極用環的擋板263側端面的第二磁極276。存在於磁極用環275和擋板265之間的外殼255的一部分標注為附圖標記277，該外殼255由非磁性材料構成。還設有吸入口278。

圖28是僅設置一個磁極的前述第五實施方式的閉環磁路，圖29是在第一磁極以外輔助地設置第二磁極的本實施方式閉環磁路的放大圖。圖28的情況下，閉環磁路是經過“中心軸150→磁極171→磁路徑部164→彈性變形部165→外框部152”的路徑。

圖29所示的本實施方式的情況下，閉環磁路是經過“中心軸250→第一磁極271→磁路徑部264→第二磁極276→磁極用環275→外框部252”的路徑。上述兩個閉環磁路的不同在於，相對於圖28的磁路經過彈性變形部165，圖29的磁路跳過（脫離）彈性變形部265而形成閉環。

圖30中假設了上述兩個磁路，並比較了“擋板位移相對於電流值的特性”。如圖中所示，各圓盤的形狀及剛性相同。類型 A是採用本實施方式（圖29的結構）的情況，類型 B是採用圖28的結構的情況。為了實現閥的小型化而減小圓盤外徑時，彈性變形部的半徑方向的長度也不得不減小。因此，是為了維持低剛性而將彈性變形部的板厚減薄到h1=0.08mm的條件下的解析結果。

在電流值I=0.025A式，類型A的擋板最大位移為Xmax=0.13mm，對此，類型B的擋板最大位移只能得到Xmax=0.018mm。其理由如下：

i．類型 B的情況下，磁路經過薄的板厚h1的部位。可是其結果為，磁通經過磁路面積狹窄的路徑，受到磁飽和的影響，最大磁通被大幅抑制。

ii．類型 A的情況下，磁通跳過作為彈性變形部265的薄的板厚h1的部位，形成磁路徑部264→第二磁極276→外框部252的路徑。因此，流通閉環磁路的磁通的大小不受板厚小的彈性變形部265的影響。

即，本實施例可以分別獨立進行用於決定圓盤部的彈簧剛性的結構設計，以及決定吸引力相對於電流值的特性的磁路設計。

在前述第五、第六實施方式中，通過改變該彈性變形部的板厚h1，調節了剛性。可是，也可以通過在該擋板上形成適當的空隙部來調節剛性。

或者作為調節該擋板的剛性的手段，例如在該擋板上以沿圓周方向呈軸對稱的方式形成多個小孔（未圖示）。

（第七實施方式）

圖31是本發明第七實施方式的空氣壓力伺服閥，圖31的（a）是圖31的（c）的AA箭頭視圖，圖31的（b）是圖31的（a）的局部放大圖，圖31的（c）是正面斷面圖，圖32是圖31的（c）的螺旋盤簧部的局部放大圖。本實施例中不是利用板厚選擇擋板的彈性變形部的剛性，而是利用擋板上形成的螺旋的形狀來選擇擋板的彈性變形部的剛性。圓盤形狀的擋板363由中央部的磁路徑部364和形成有螺旋盤簧（後述）的彈性變形部365構成。

本實施例中，作為彈性變形部365的螺旋盤簧由8條脊（峰部）和相同數量的溝槽（空隙部）構成。在圖32的螺旋盤簧部的局部放大圖中，設有螺旋盤簧（彈性變形部365）的空隙部372a、372b、372c、372d，空隙部372d是形成在磁極370附近的開口面積最大的空隙部。另外，本實施例中的螺旋盤簧（彈性變形部365）同時擔負著以下i．～iii．所示的功能。

i．緩和產生應力，得到適當的擋板支承剛性。

ii．利用溝槽（空隙部），設置連接供給側空隙部366和排氣側空隙部367的路徑。

iii．構成閉環磁氣回路的磁路。

上述i．的效果如下。與以下方法（第六實施方式）進行比較：為了使伺服閥主體的外徑（ΦD）小型化，將擋板設為凸形狀且極力減薄彈性支承部的板厚以降低剛性，並且設置第二磁極。此時，板厚越薄則彈性支承部所產生的應力越大，存在超過圓盤形狀的擋板構件的容許應力（彈性界限）的問題。通過將凸形狀構件設為螺旋盤簧，可以實現最大產生應力的大幅降低。螺旋盤簧的剛性和產生應力除了取決於板厚以外，可以由螺旋角度α（圖31的（a））、溝槽（脊）的條數、溝槽和脊的寬度比等決定。但是，在磁路徑部364和該脊的邊界線上，由於螺旋曲線的開始點的部分呈銳角，所以產生應力集中。為了降低該應力集中，如圖31的（b）所示，形成與原本的螺旋曲線不同的曲面部373、374。可知利用該曲面部的形成，能大幅緩和應力集中。

上述ii．的情況下，利用空隙部372a、372b、372c、372d，可以兼作為連接供給側空隙部366和排氣側空隙部367的通道。兼用於應力集中的緩和並從曲面部373、374形成的空隙部372d，可以最大地確保開口面積。圖32中用箭頭（實線）表示空氣的流動。

上述iii．利用了即使充分加厚螺旋盤簧的板厚，也可以根據其形狀進行剛性的選擇這一點。由於板厚大時能加大磁路面積，所以彈性變形部365不產生磁飽和，可以不形成第六實施方式所示的第二磁極。其結果，可以實現閥結構主體的簡化。磁通的流動如圖32中箭頭（虛線）所示，為“磁極370→螺旋盤簧的脊（峰部）→中心軸的外框部352”。實施例中彈性變形部365（螺旋盤簧）的板厚設定成與磁路徑部364的板厚相同，但是也可以設定為大於磁路徑部364的板厚。此時，擋板整體的輪廓成為凹形狀。圖33中表示了對磁路徑部364的中心部施加負荷F時的螺旋盤簧的變形的結構解析結果。

作為該彈性變形部能採用的圓盤彈簧，例如可以採用鞍形彈簧。

（第八實施方式）

上述的本發明的實施例中，閥結構主要由軸對稱部件構成。除了上述軸對稱部件以外，通過組合棱柱、圓柱、馬蹄形、環狀等的各種鐵心，以及長方形的薄板材、方塊件等而形成磁路和流體回路，也能夠實現本發明的伺服閥。

圖34是本發明第八實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖。

設有支承軸430、電磁線圈431、L形構件底部432、L形構件直立部433、擋板434、緊固螺栓435、排氣側通道436和排氣側噴嘴（逆向噴嘴）437。還設有供給側塊件438、供給側流路439、供給側噴嘴（順向噴嘴）440、緊固螺栓441、供給側空隙部442、排氣側空隙部443、控制口444、控制室445和電磁鐵的第一磁極446。從該控制室經由控制口444連接空氣壓力執行器（未圖示）這一點，與前述的實施例相同。此外還設有：磁極用磁軛件447；形成在該磁極用磁軛件的該擋板側端面的第二磁極448；非磁性材料製成的墊片449；借助該墊片而將該磁極用磁軛件和該擋板緊固於供給側塊件438的螺栓450；以及在該第二磁極和該擋板的固定側之間形成於該擋板的彈性變形部451。即，通過在該擋板的正反面形成凹部，構成該彈性變形部。此外，在該擋板中，該供給側噴嘴和該第二磁極之間形成有磁路徑部452。453為吸入口，454為噴出口，由“支承軸430→L形構件底部432→L形構件直立部433→第一磁極446→該擋板的磁路徑部452→第二磁極448→磁極用磁軛件447→支承軸430”形成閉環磁路。

本實施例中，流路形成在閉環磁路內，但是也可以把該擋板從該第一磁極延長設置，在該延長的擋板面上單獨構成與噴嘴相對配置的流路。或者，上述實施例中擋板434是懸臂支承結構，但是也可以是兩端支承結構。此時，可以將支承軸430構成為左右對稱，在該L形構件直立部上安裝電磁線圈431。

（第九實施方式）

本實施例提出的閥結構用於消除以往的“採用雙向擋板的噴嘴擋板閥”的驅動原理所存在的問題，即穩定狀態下的閥的動作點處的空氣消耗流量最大這一缺點。

圖35是本發明第九實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，凸形圓盤形狀的擋板763由板厚大的凸部（磁路徑部）764a和板厚小的外周部（彈性變形部）764b構成。此外設有：供給側噴嘴（順向噴嘴）769；排氣側噴嘴（逆向噴嘴）770；設在中心軸750的擋板閥側端面（中心軸端面）上的電磁鐵的第一磁極771；形成在外框部752的擋板側端面上的第二磁極772；以及被夾持在擋板763和外殼755之間的非磁性環773。供給側外殼760和外殼755將該擋板和該非磁性環夾入，並由螺栓（未圖示）緊固。該擋板的供給側的中心部形成有供給側凸部774，該擋板的排氣側的中心部形成有排氣側凸部775。此外，由該供給側空隙部和該排氣側空隙部形成本閥的控制室776。

本實施例閥在穩定狀態下的閥的動作點處，能夠使空氣消耗流量足夠小。這是因為，該供給側噴嘴769與該擋板763之間以及該排氣側噴嘴770與該擋板763之間，分別設有環狀流路形成結構，該環狀流路形成結構形成橫斷面為大致環狀的流路。更具體而言，該環狀流路形成結構由各噴嘴769、770的前端部的筒狀的內周面，以及相對於該內周面沿半徑方向間隔地插入的插入件構成。即，把相對於擋板763的面板部垂直突出的凸部作為插入件，可以利用插入件向噴嘴769、770的插入程度而改變環狀的流路的軸向長度，從而改變流量特性。圖36的（a）～圖36的（c）表示了噴嘴和擋板之間的組合狀態，圖37的（a）和圖37的（b）模型化表示了關注一個噴嘴時的閥流量與噴嘴和擋板間的間隙的關係。以下，對比上述兩個圖（圖37的（a）和圖37的（b）），用圖36的（a）～圖43的（c）說明本閥的動作原理。

圖36的（a）是閥輸入電流I=0（初始值）的狀態，圖36的（b）是輸入電流I≒Imax/2（動作點）的狀態，圖36的（c）是輸入電流I=Imax（最大值）的狀態。在同圖中，設有供給側噴嘴節流孔777和排氣側噴嘴節流孔778。形成在第一磁極771的擋板側端面上的流通槽779a、779b（未圖示）、779c具有與第四實施方式（圖24的（b））的流通槽同樣的功能。

圖36的（a）的閥輸入電流I=0時，該擋板的供給側凸部774深入供給側噴嘴節流孔777。圖37的（a）的圖A的狀態下，由供給側凸部774和供給側噴嘴節流孔777形成的狹窄環狀間隙的流動成為粘性流。因此，從空氣壓供給源（未圖示）流入本閥的該控制室的空氣量為微小量。

圖36的（b）的輸入電流I≒Imax/2（動作點）時，供給側凸部774的噴嘴側端面780處於接近供給側噴嘴節流孔777的開口端的狀態。圖37的（a）的圖B中，從該供給側噴嘴流入該控制室的流體的流動，處於從粘性流區域向勢流區域轉變的過渡區域。此外，從該控制室流入該排氣側噴嘴的流體的流動，也同樣處於過渡區域。

圖36的（c）的輸入電流I=Imax時，供給側凸部774的噴嘴側端面780處於足夠遠離供給側噴嘴節流孔777的開口端的狀態。圖37的（a）的圖C中，從該供給側噴嘴流入該控制室的流體的流動處於勢流區域。此外，該擋板的排氣側凸部775深入排氣側噴嘴節流孔778，由兩構件形成的狹窄環狀間隙的流動成為粘性流。因此，從控制室776向大氣流出的空氣量為微小量。

圖37的（b）以和現有閥特性（點劃線）進行對比的方式，表示了本實施例閥的“與噴嘴和擋板間的間隙X（閥輸入電流）對應的閥流量Q”的特性（實線）。本實施例閥的情況下，流量從粘性流區域A至過渡區域B充分小，進入勢流區域C後流量急劇增大。現有閥的情況下，由於全區域（A→B→C）為勢流區域，所以從間隙X小的階段開始，流量較大。上述流量特性的不同，成為兩者的動作點處的空氣消耗流量的差異。

圖38的（a）、圖38的（b）示意性表示了本實施例閥與現有閥相比，能夠大幅削減動作點處的空氣消耗流量。假設控制室的壓力恒定，關於i．從供給側向控制室的流入量（實線），ii．從控制室向大氣的流出量（虛線），記載了流量Q相對於間隙X的特性。圖38的（a）是現有閥，圖38的（b）是本實施例閥。設流入量和流出量的交點為動作點時，可知本實施例閥的動作點處的空氣消耗流量相比現有閥大幅減小。在動作點附近，現有閥的曲線i．ii．都是向上凸出的曲線，本實施例閥的曲線i．ii．都成為向下凸出的曲線的組合。即，重點是與噴嘴和擋板的具體結構無關，或者即使處於粘性流區域、勢流區域的任何區域，具有流量Q相對於間隙X（或者電流值）的特性在動作點附近成為向下凸出的曲線的閥特性，從而使消耗空氣流量降低。

如上該，本實施例閥能使空氣消耗流量大幅降低的理由是，可以利用擋板的軸向移動調節雙向擋板兩面的凸部與各噴嘴側節流孔的嵌合狀態。因此，從結構方面和構件加工方面考慮，優選以盡可能大的行程驅動擋板。可是，例如第一實施方式所示，利用麥克斯韋應力的執行器的情況下，能有效利用磁吸引作用的磁極和擋板間的磁隙的最大值為0.05～0.20mm的級別。磁吸引力相對於氣隙的特性為非線性，超過上述最大值時，磁吸引力通常大幅降低。可是如第二實施方式該，在本研究的過程中發現，在相當於擋板的可動部採用了適當的磁性材料和薄圓盤時，擋板的位移相對於電流的特性可以得到線性（直線性）良好的特性。

通過進一步積極利用該磁飽和現象，不會失去擋板的位移相對於電流的特性的線性，可以使擋板的行程大幅增大。

圖39的座標圖中對比前述第二實施方式的規格（類型（I）），表示了本實施方式採用的電磁鐵和圓盤形狀的規格（類型（II））。類型（II）的電磁鐵的外徑相比類型（I）為2倍，線圈匝數為3倍。電流值I=40mA時，類型（I）中擋板位移X=0.12mm左右，對此，本實施例類型（II）中擋板位移成為X=0.68mm。在本實施例閥的開發中，從結構及性能方面和部件的精密加工方面的探討結果可知，如果利用該閉環磁路的磁飽和特性，並將該噴嘴和該電磁鐵間的最大行程設定在0.5mm以上，則能得到足夠的性能。

圖40表示為了利用前述實施例的結構，將流量相對於電流值的特性設為線性更良好的特性，對噴嘴和擋板之間的嵌合狀態加以改進。即，以使與電流值對應的噴嘴和擋板之間的流路面積更平穩變化的方式，將與噴嘴嵌合的擋板側凸部設為錐形。圖40的（a）是閥輸入電流I=0（初始值）的狀態，圖40的（b）是輸入電流I≒Imax/2（動作點）的狀態，圖40的（c）是輸入電流I=Imax（最大值）的狀態。還設有供給側外殼780、中心軸781、擋板782、形成在該擋板的中央部的供給側錐形部783、排氣側錐形部784、以和該供給側錐形部嵌合的方式形成的供給側噴嘴（順向噴嘴）節流孔785、以和該排氣側錐形部嵌合的方式形成的排氣側噴嘴（逆向噴嘴）節流孔786。流通槽788a、788b（未圖示）、788c形成在第一磁極787的擋板側端面上，具有和第四實施方式（圖24）同樣的功能。另外還設有控制室789。

按照圖40的（a）→圖40的（b）→圖40的（c）轉變時的“閥流量與間隙的關係”，和圖37的（a）、圖37的（b）表示的內容大致相同。但是，相對於間隙的變化，閥流量更加緩和地變化。

圖40的（c）的輸入電流I=Imax時，該擋板的排氣側錐形部784深入排氣側噴嘴節流孔786，從控制室789向大氣流出的空氣量為極少量。

本實施例採用了凸出圓盤形狀的擋板，但是只要如第七實施方式那樣應用螺旋盤簧，則儘管擋板大幅軸向位移，也可以緩和產生應力且設定適當的軸向剛性。或者，例如還可以採用鞍形彈簧。

後述第十、第十一實施方式也同樣，即使不左右對稱地形成凸部和收納該凸部的節流孔，也可以僅僅在吸氣側或者排氣側的任意一方上形成。僅設置一方的凸部和收納該凸部的節流孔，就能夠利用凸部深入節流孔來遮斷流出量，此外可以利用進入的程度（閥電流值）實現流量控制。例如，可以是在一方設置凸部和收納該凸部的節流孔，另一方為一般的噴嘴擋板閥（例如參照圖1）的組合（未圖示）。

本實施例在擋板側形成凸部，在噴嘴側設置收納該凸部的節流孔，但是也可以相反地設置。後述實施例也同樣，可以在噴嘴側形成具有與供給源連通的開口孔的圓筒部，在擋板側形成保持狹窄間隙來收納該圓筒部的凹部。或者，構成為與倒錐形部（凹部）的內周面非接觸地收納的結構，該倒錐形部形成在擋板側，將噴嘴的錐形部（凸部）的前端自身作為插入件。只要是利用噴嘴和擋板的相對移動，以使流路的軸向長度改變的方式來設置環狀流路形成結構即可（未圖示）。

（第十實施方式）

圖41是本發明第十實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，表示了維持低消耗空氣流量的特徵且以控制壓力與輸入電流成比例關係的方式，改進了閥結構。

設有中心軸300、該中心軸的底部301、該中心軸的外框部302、線圈架303、線圈304、筒狀的外殼305、該外殼的底部306、緊固螺栓307、排氣側通道308、噴出口309、供給側外殼310、吸入口311a、供給側流路311b、以及與空氣壓力執行器（未圖示）連接的控制側流路312。擋板313在被供給側外殼310和外殼305夾入的狀態下，由緊固外殼305和供給側外殼310的螺栓（未圖示）固定。

該供給側外殼和該擋板之間形成有供給側空隙部314，該擋板和該外殼側之間形成有排氣側空隙部315。

此外設有形成在該擋板上的流通孔316a、316b、316c、316d（316b、316d未圖示）、供給側噴嘴（順向噴嘴）開口部317、排氣側噴嘴（逆向噴嘴）開口部318、與大氣連通的定壓源口319、電磁鐵的磁極320，該外框部的擋板側端面321與該擋板緊密接觸。

圖42的（a）是閥輸入電流I=0（初始值）的狀態，圖42的（b）是輸入電流I≒Imax/2（動作點）的狀態，圖42的（c）是輸入電流I=Imax（最大值）的狀態。在同圖中設有供給側噴嘴節流孔322、排氣側噴嘴節流孔323。此外設有形成在磁極320的擋板側端面的流通槽324a、324b（未圖示）、324c，它們具有和第四實施方式（圖24）同樣的功能。此外設有形成在該擋板的供給側的擋板供給側凸部325、形成在該擋板的排氣側的擋板排氣側凸部326、形成在該供給側外殼的擋板側的供給外殼側凸部327、形成在該擋板的供給側的擋板側凹部328、控制室329和定壓室330。由於該定壓室連接至與大氣連通的定壓源口319，所以壓力始終維持為恒定P=P0（大氣壓）。供給外殼側凸部327和擋板側凹部328這兩個構件始終保持狹窄間隙沿軸向滑動自如地匹配，形成非接觸密封部331。

這樣，在輸入電流0＜I＜Imax的範圍內，控制室329的壓力Pa利用該擋板的位置而在P0＜Pa＜Ps的範圍變化。可是，定壓室330利用密封部331與控制室329遮斷，所以壓力P= P0（恒定）。

電磁鐵的產生力（吸引力）F與擋板兩面的壓力差所產生的負荷，與利用擋板的彈簧剛性所產生的復原力平衡。設定壓室330的壓力有效作用於該擋板的面積為S1、被非接觸密封部331覆蓋的該擋板的供給側的面積為S2時，在該擋板的排氣側施加控制壓力Pa的總面積為S1+S2。設該擋板（圓盤）的彈簧剛性為K，該擋板的位移為X時，

式11

以（Pa- P0）S1 ＞＞Kx的方式設定定壓室330的擋板面積S1時，電磁鐵的產生力和控制壓力的表壓Pa- P0大致成比例。

式12

如果利用磁飽和現象，則例如圖21的座標圖（類型 C）所示，可以使電磁鐵的產生力與電流值保持比例關係。因此本實施例可以得到維持低消耗空氣流量的特徵且控制壓力與輸入電流成比例關係的閥特性。

本實施例中電磁鐵的磁極僅設置於中心軸，但是為了增加吸引力，也可以如前述的實施例那樣，設置第二磁極（未圖示）。

（第十一實施方式）

圖43是本發明第十一實施方式的空氣壓力伺服閥的正面斷面圖，和前述實施例同樣，以維持低消耗空氣流量的特徵且控制壓力與輸入電流成比例關係的方式，改進了閥結構。前述的實施例將定壓室設置在擋板的外周部，但是本實施例中在擋板的中心部將定壓室設置在排氣側。

設有中心軸900、該中心軸的底部901、與該中心軸的軸心呈同心圓形成的外框部902、線圈架903、線圈904、筒狀的供給側外殼905、該供給側外殼的底部906、緊固螺栓907、供給側通道908、吸入口909、排氣側外殼910、噴出口911a、排氣側流路911b以及與空氣壓力執行器（未圖示）連接的控制側流路912。擋板913在被排氣側外殼910和供給側外殼905夾入的狀態下，由緊固供給側外殼905和排氣側外殼910的螺栓（未圖示）固定。該供給側外殼和該擋板之間形成有供給側空隙部914，該擋板和該排氣側外殼側之間形成有排氣側空隙部915。該擋板上形成有流通孔916a、916b、916c、916d（916b、916d未圖示），並且設有電磁鐵的磁極917，該外框部的擋板側端面918與該擋板緊密接觸。

以下，在放大圖44中，設有供給側噴嘴節流孔919以及形成在該擋板的供給側的擋板供給側凸部920。通過使該擋板供給側凸部與供給側噴嘴節流孔919匹配，來調節供給側流路的流體阻力R1。

擋板排氣側凹部921形成在該擋板的排氣側，外殼排氣側凸部922形成於該排氣側外殼。通過使該外殼排氣側凸部與擋板排氣側凹部921匹配，來調節排氣側流路的流體阻力R2。供給側空隙部914和排氣側空隙部由該流通孔連通，和前述的實施例同樣，由該兩個空隙部形成控制室923。該控制室的壓力Pa由供給源壓力Ps、供給側流路的流體阻力R1和排氣側流路的流體阻力R2決定。

由於定壓室924連接至與大氣連通的排氣側流路911b，所以壓力始終維持恒定P=P0（大氣壓）。和前述實施例同樣，電磁鐵的產生力（吸引力）F與擋板兩面的壓力差所產生的負荷，與利用擋板的彈簧剛性所產生的復原力平衡。設由定壓室924的半徑r1決定的面積為S1，在該定壓室相反側由半徑r2決定的該擋板供給側面積為S2，則在該擋板的排氣側施加控制壓力Pa的總面積為S2-S1。

式13

在式13中，如果以（Pa- P0）S1 ＞＞Kx的方式設定定壓室924的半徑r1，則電磁鐵的產生力和控制壓力的表壓Pa- P0大致成比例。因此，和前述實施例同樣，可以得到維持低消耗空氣流量的特徵且控制壓力與輸入電流成比例關係的閥特性。

實施例中為了將定壓室924的壓力保持恒定而形成了非接觸密封部921、922，但是也可以採用O形環等密封構件。

（第十二實施方式）

圖46是本發明第十二實施方式的微執行器的正面斷面圖，關注通過積極利用磁飽和現象能使行程大幅增加這一點，在第六實施方式中的擋板部分單獨設置輸出軸，構成獨立的機構作為微執行器。

本發明通過組合提升閥或者四方引導閥等，可以作為流體伺服閥應用。

設有微執行器的整體820、中心軸821、線圈架822、捲繞於該線圈架的線圈823、收納該中心軸和該線圈架的外框部824、筒狀的線圈側外殼825、緊固螺栓826、擋板側外殼827和圓盤形狀的擋板828，擋板828由板厚大的凸部（磁路徑部）829和板厚小的外周部（彈性變形部）830構成。

設有作為中心軸821的擋板側端面的第一磁極831、設置在該外框部的擋板側端面上的磁極用環832、形成在該磁極用環的該擋板側端面上的第二磁極833。此外設有螺栓834、與該擋板一體化的本機構的輸出軸端部835、非磁性材料的墊片836、以及由本機構的輸出軸驅動的流體控制部837。

在此，假設將本實施例的微執行器直接連接於圖45的提升閥的情況。在圖45中，設有錐形部880、與該錐形部匹配的噴嘴部881、外殼882、流體供給口883和流體輸出口884。

在不施加電流的狀態下，如果提升閥的錐形部880與噴嘴部881緊密接觸，則流體的流動被遮斷。通過施加電流，該錐形部離開該錐形部，流體從流體供給口883向流體輸出口884供給。即，可以具有電源突然斷開的緊急情況下使流路遮斷的故障防護功能。

如果採用使輸出軸835貫穿中心軸821、使該輸出軸從線圈側外殼825的底面（圖46的左端）突出的結構，則該輸出軸與該線圈的電流的大小成比例地進行從執行器主體突出的動作。因此，儘管本執行器為磁吸引式裝置，但是也可以與以往廣泛採用的壓電型、磁致伸縮型執行器等同樣使用。此時，通過用圓盤形狀彈簧彈性支承該中心軸的兩端，該中心軸可以形成為不受庫侖摩擦的影響的非接觸支承。

作為參照，以往廣泛使用的壓電執行器的行程充其量以50μm左右為極限，超磁致伸縮執行器也以100μm左右為極限。因此，通過利用磁飽和現象，使現有的壓電執行器、超磁致伸縮執行器得不到的mm級的位移控制成為可能。而且，如第一實施方式（參照表2）該，即使與音圈電機（線性電機）相比，也具有高共振頻率和高速回應性，因推力常數高，所以利用較小功率就能驅動，能使執行器大幅小型化。

補充（1）

本發明閥還可以用作電空轉換器。例如，在第一～第七實施方式中，設與擋板對置的供給側噴嘴為第二噴嘴，設置在該第二噴嘴的上游側的固定節流孔為第一噴嘴。如果將該第一噴嘴和該第二噴嘴之間設為控制室A，則通過控制該擋板與該第二噴嘴間的間隙可以改變該控制室A的壓力。只要將控制室A的壓力用作電空轉換器的輸出壓力即可。

此外，在排氣側噴嘴的下游側設置固定節流孔，將該固定節流孔和該排氣側噴嘴之間設為控制室B。將該控制室A和該控制室B的壓力作為先導壓力，例如，可以將四方引導閥用作在上游側進行控制的先導閥（一次控制閥）。

前述的實施例中利用磁路面積小的薄板的擋板來調節磁飽和。可是，即使利用構成閉環磁路的各要素中的任意一個，也可以利用磁飽和現象。例如，可以在中心軸（圖19的附圖標記110）的中間部設置圓筒部的板厚小且磁路面積小的部位，作為在該部位調節磁飽和現象的最大磁通控制面（參照圖10的（c））。

或者，不是利用磁路面積的大小，而是利用磁導率小的磁性材料，也可以調節磁飽和現象。此時，只要在閉環磁路內局部配置由磁導率小的磁性材料構成的構件即可。

本發明的前述各實施例中，表示了工作流體採用空氣的情況，但是本發明採用的工作流體可以是油、空氣以及各種氣體。例如電磁線圈的部分可以形成為利用樹脂鑄型（封止）成形而不接觸液體的結構。

作為圓盤（擋板）材料所採用的材料，可以採用強磁性鐵鎳合金（B）、電磁不銹鋼、純鐵等。此外，可以是構成閉環磁路的部件使用磁性材料，除此之外的外殼等採用非磁性材料。

此外，不利用磁飽和現象時，也可以採用各實施例公開的閥結構來實施本發明。例如，在圖14的位移相對於電流值的特性的座標圖中，圓盤板厚h=0.5mm的情況下，以成為Imax=0.015A的方式，在位移即將急劇上升之前設定電流的上限值。此時，位移（流量）的行程變小，但是在0＜I＜Imax的範圍可以實現流體伺服閥。此時，也可以大力應用本發明閥原有的特徵，即高共振頻率、高速回應性、較小功率驅動和結構簡單等。

例如，在第四實施方式（圖23）中，將供給側噴嘴67附近的供給側空隙部64設定為狹窄間隙時，從該供給側噴嘴開口部流出並沿半徑方向流動的流體的流速變大，利用左右的空隙部64、65的動壓差的不同，產生把該擋板向供給側吸引的力。其結果，例如在電流值小的階段，存在擋板位移（流量）特性產生死區（該擋板吸附於壁面）等故障。如果兩空隙部64、65的間隙的斷面形狀設為與半徑的大小成比例增加的錐形等結構，則會有效解決動壓差的上述問題。

補充（2）

由空氣壓力執行器驅動的主動除振裝置的系統整體的回應性，充其量在數Hz～10數Hz左右。儘管如此，也說明伺服閥為什麼需要數百Hz的高共振頻率。圖47表示了主動除振裝置的控制框圖的一例，虛線所示的部分A是包含平臺的控制對象。圖48表示了從圖47的控制框圖得到的開環傳遞特性（伯德圖）的一例，示出了與開環傳遞函數（GL=Xout/Xin）的頻率對應的增益特性（圖48的（a））以及相位特性（圖48的（b））。如座標圖中的表所示，

（1）曲線i．表示了不實施加速度回饋（以下稱為加速度FB），空氣壓力伺服閥的共振頻率低、f0=100Hz（圖中的A點）的情況。

（2）曲線ii．表示了通過實施加速度FB，空氣壓力伺服閥的共振頻率低、f0=100Hz（圖中的B點）的情況。

（3）曲線iii．表示了通過實施加速度FB且應用本發明的空氣壓力伺服閥時，共振頻率高、f0=1000Hz（圖中的C點）。

對於上述（1）、（2）、（3），從控制穩定性的觀點進行評價。作為參照，圖中的D點（5.5Hz）是由包含平臺的控制對象和空氣壓力執行器的彈簧剛性決定的固有值。在開環傳遞函數的伯德圖上，如果滿足下述兩點，則如眾所周知的那樣，系統穩定。

（i）相位交點處存在正的增益餘量。

（ii）增益交點處存在正的相位餘量。

在上述（1）的情況下，即使空氣壓力伺服閥的共振頻率為f0=100Hz也滿足上述（i）、（ii），系統穩定。

在上述（2）的情況下，通過實施加速度FB，從而增益上升，且相位延遲了180度。而且，在伺服閥的共振點f0=100Hz（B點）處，由於增益餘量為負（增益＞0），所以系統不穩定。

在上述（3）的情況下，通過實施加速度FB從而增益上升且相位延遲180度這一點和上述（2）相同。但是，本發明的伺服閥在共振點f0=1000Hz處，系統的增益充分降低，由於存在足夠大的增益余量（增益＜0），故系統穩定。

根據重複多次試驗的結果可知，如果空氣壓力伺服閥的共振頻率為200Hz以上，則能夠將加速度FB的增益設定在必要最低限的水準。但是，優選300Hz以上。利用薄圓盤的彈性變形來控制噴嘴開度的本發明閥如表1所示，能夠使可動部的有效品質小於現有閥。由於能得到高共振頻率、高速回應性，所以能實現比使用現有閥時性能更好的主動除振台或者空氣壓力伺服裝置。

以上，說明了將本發明閥應用於工業用主動除振裝置的情況，本發明也可以應用於各種空氣壓力伺服裝置。

空氣壓力伺服系統具有i．清潔、ii．容易保養、iii．輸出/重量比高於電動式、iv．因壓縮性而動作平滑、v.可以進行力控制等其他方式所不具有的各種特徵。可以說最影響空氣壓力伺服系統的性能和成本的是作為系統的心臟部的伺服閥，可以預想大幅消除現有閥的缺點的本發明閥，今後會大幅加快空氣壓力伺服系統的廣泛普及。

說明其他的實施方式。擋板支撐構件將擋板的一部分固定，並利用電磁鐵的吸引力使擋板自身變形，例如擋板支撐構件也可以將擋板支承成能夠擺動，來改變擋板的姿勢。即，本發明能夠以使磁力線經過利用擋板支撐構件被設置成能夠擺動的擋板自身的方式，來配置電磁鐵，從而改變噴嘴和擋板的間隔距離。此時，通過用磁性材料形成該擋板，並且對該電磁鐵施加電流直到該擋板上施加的磁力進入到磁飽和區域為止，從而可以實現流量控制特性接近各實施方式記載的流量控制特性的裝置。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10‧‧‧中心軸
11‧‧‧中心軸的底部
12‧‧‧外框部
13‧‧‧線圈架
14‧‧‧線圈
15‧‧‧外殼
16‧‧‧排氣側底板
18‧‧‧螺栓
19‧‧‧排氣側通道
20‧‧‧噴出口
21‧‧‧供給側底板
22‧‧‧供給側流路
23‧‧‧控制側流路
24‧‧‧擋板
26‧‧‧供給側空隙部
27‧‧‧排氣側空隙部
28a、28b、28c、28d‧‧‧流通孔
29‧‧‧順向噴嘴
30‧‧‧逆向噴嘴
31‧‧‧第一磁極
32‧‧‧第二磁極
33‧‧‧控制室
34‧‧‧吸入口
50‧‧‧中心軸
60‧‧‧供給側外殼
65‧‧‧排氣側空隙部
64‧‧‧吸氣側空隙部
66a、66b、66c、66d‧‧‧流通孔
67‧‧‧供給側噴嘴的開口部
68‧‧‧排氣側噴嘴的開口部
69‧‧‧中心軸的擋板側端面
70‧‧‧外框部的擋板側端面
71a、71b、71c‧‧‧流通槽
72‧‧‧凹入部
73‧‧‧外周側的錐形部
110‧‧‧中心軸
124‧‧‧擋板
114‧‧‧線圈
121‧‧‧供給側底板
124‧‧‧擋板
124a‧‧‧凸部
124b‧‧‧外周部
126‧‧‧側空隙部
127‧‧‧排氣側空隙部
128a、128b、128c、128d‧‧‧流通孔
129‧‧‧供給側噴嘴
130‧‧‧排氣側噴嘴
131‧‧‧中心軸的擋板側端面
132‧‧‧外框部的擋板側端面
133‧‧‧吸入口
152‧‧‧外框部
172‧‧‧擋板側端面
210‧‧‧中心軸
211‧‧‧空隙部
212‧‧‧擋板
213‧‧‧外框部
230‧‧‧閥
231‧‧‧電源
232‧‧‧控制口
234‧‧‧供給壓力源
233‧‧‧供給口
235‧‧‧排氣口
236‧‧‧流量計
263‧‧‧擋板
264‧‧‧凸部
265‧‧‧外周部
266‧‧‧供給側空隙部
267‧‧‧排氣側空隙部
268a、268b、268c、268d‧‧‧流通孔
269‧‧‧供給側噴嘴開口部
270‧‧‧排氣側噴嘴開口部
271‧‧‧第一磁極
252‧‧‧中心軸的外框部
272‧‧‧擋板側端面
273‧‧‧緊固螺栓
256‧‧‧外殼底部
255‧‧‧外殼
274‧‧‧螺栓
275‧‧‧磁極用環
276‧‧‧第二磁極
277‧‧‧附圖標記
278‧‧‧吸入口
300‧‧‧中心軸
301‧‧‧底部
302‧‧‧外框部
303‧‧‧線圈架
304‧‧‧線圈
305‧‧‧外殼
306‧‧‧底部
307‧‧‧緊固螺栓
308‧‧‧排氣側通道
309‧‧‧噴出口
310‧‧‧供給側外殼
311a‧‧‧吸入口
311b‧‧‧供給側流路
312‧‧‧控制側流路
313‧‧‧擋板
314‧‧‧供給側空隙部
315‧‧‧排氣側空隙部
316a、316b、316c、316d‧‧‧流通孔
317‧‧‧供給側噴嘴開口部
318‧‧‧排氣側噴嘴開口部
319‧‧‧定壓源口
320‧‧‧磁極
321‧‧‧擋板側端面
322‧‧‧供給側噴嘴節流孔
323‧‧‧排氣側噴嘴節流孔
324a、324b、324c‧‧‧流通槽
325‧‧‧擋板供給側凸部
326‧‧‧擋板排氣側凸部
327‧‧‧供給外殼側凸部
328‧‧‧擋板側凹部
329‧‧‧控制室
330‧‧‧定壓室
331‧‧‧密封部
352‧‧‧外框部
365‧‧‧彈性變形部
366‧‧‧供給側空隙部
367‧‧‧排氣側空隙部
372a、372b、372c、372d‧‧‧空隙部
370‧‧‧磁極
373、374‧‧‧曲面部
430‧‧‧支承軸
431‧‧‧電磁線圈
432‧‧‧L形構件底部
433‧‧‧L形構件直立部
434‧‧‧擋板
435‧‧‧緊固螺栓
436‧‧‧排氣側通道
437‧‧‧排氣側噴嘴
438‧‧‧供給側塊件
439‧‧‧供給側流路
440‧‧‧供給側噴嘴
441‧‧‧緊固螺栓
442‧‧‧供給側空隙部
443‧‧‧排氣側空隙部
444‧‧‧控制口
445‧‧‧控制室
446‧‧‧第一磁極
447‧‧‧磁極用磁軛件
448‧‧‧第二磁極
449‧‧‧墊片
450‧‧‧螺栓
451‧‧‧彈性變形部
453‧‧‧吸入口
454‧‧‧噴出口
551‧‧‧磁鐵
552‧‧‧線圈
553‧‧‧收納該線圈的主體
554‧‧‧擋板
555a、555b‧‧‧對磁軛
556‧‧‧擋板前端部
557‧‧‧板簧
558‧‧‧支承中心部
560‧‧‧順向噴嘴
561‧‧‧逆向噴嘴
562‧‧‧擋板前端部
563‧‧‧供給口
564‧‧‧排氣口
565‧‧‧負載口
566‧‧‧控制室
750‧‧‧中心軸
755‧‧‧外殼
760‧‧‧供給側外殼
763‧‧‧擋板
764a‧‧‧凸部
764b‧‧‧外周部
769‧‧‧供給側噴嘴
770‧‧‧排氣側噴嘴
771‧‧‧第一磁極
772‧‧‧第二磁極
773‧‧‧非磁性環
774‧‧‧供給側凸部
775‧‧‧排氣側凸部
776‧‧‧控制室
777‧‧‧供給側噴嘴節流孔
778‧‧‧排氣側噴嘴節流孔
779a、779b、779c、788a、788b、788c‧‧‧流通槽
780‧‧‧供給側外殼
781‧‧‧中心軸
782‧‧‧擋板
783‧‧‧供給側錐形部
784‧‧‧排氣側錐形部
785、786‧‧‧節流孔
789‧‧‧控制室
820‧‧‧微執行器的整體
821‧‧‧中心軸
822‧‧‧線圈架
823‧‧‧線圈
824‧‧‧外框部
825‧‧‧線圈側外殼
826‧‧‧緊固螺栓
827‧‧‧擋板側外殼
828‧‧‧擋板
829‧‧‧凸部
830‧‧‧外周部
831‧‧‧第一磁極
832‧‧‧磁極用環
833‧‧‧第二磁極
834‧‧‧螺栓
835‧‧‧輸出軸端部
836‧‧‧墊片
837‧‧‧流體控制部
880‧‧‧錐形部
881‧‧‧噴嘴部
882‧‧‧外殼
883‧‧‧流體供給口
884‧‧‧流體輸出口
900‧‧‧中心軸
901‧‧‧底部
902‧‧‧外框部
903‧‧‧線圈架
904‧‧‧線圈
905‧‧‧供給側外殼
906‧‧‧底部
907‧‧‧緊固螺栓
908‧‧‧供給側通道
909‧‧‧吸入口
910‧‧‧排氣側外殼
911a‧‧‧噴出口
911b‧‧‧排氣側流路
912‧‧‧控制側流路
913‧‧‧擋板
914‧‧‧供給側空隙部
915‧‧‧排氣側空隙部
916a、916b、916c、916d‧‧‧流通孔
919‧‧‧供給側噴嘴節流孔
920‧‧‧擋板供給側凸部
921‧‧‧擋板排氣側凹部
922‧‧‧外殼排氣側凸部
924‧‧‧定壓室
A、Bb、Cd‧‧‧包絡線
Aa‧‧‧流量相對於電流的特性的曲線
ain‧‧‧供給側開口面積
aout‧‧‧排氣側開口面積
B、Bmax‧‧‧磁通密度
Br1‧‧‧磁通密度
d‧‧‧噴嘴內徑
Da‧‧‧直線
E‧‧‧拐點
F‧‧‧吸引力、交叉點
f0‧‧‧共振頻率
f0‧‧‧共振點
FB‧‧‧加速度
Gout‧‧‧氣體的品質流量
h、h1、h2‧‧‧厚度
H‧‧‧磁化力
Hc‧‧‧線性區域和磁飽和區域的磁化力臨界值
I、Ic‧‧‧電流值
K‧‧‧彈簧常數、支承剛性
KL‧‧‧組入開環增益
KQ‧‧‧流量的變化部分與電流的變化部分的比率
m‧‧‧慣性負載、可動品質
N‧‧‧線圈匝數
Pa‧‧‧伺服閥的控制室壓力
Ps‧‧‧供給源壓力
QL‧‧‧流量
r、r1、r2、r3、r4‧‧‧半徑
R‧‧‧氣體常數
R1、R2‧‧‧流體阻力
Rb‧‧‧圓盤的磁阻以外的磁阻
Re‧‧‧圓盤的磁阻
RX‧‧‧磁阻以外的線性磁阻的總和
S1、S2、Sc‧‧‧磁路面積
T‧‧‧麥克斯韋全應力
Vc‧‧‧容積
X0‧‧‧初始間隙
X‧‧‧位移
α‧‧‧螺旋角度
δn‧‧‧突出量
δa‧‧‧流路長度
δt1、δt2‧‧‧間隙
ρs‧‧‧供給源氣體密度
κ‧‧‧比熱比
Ф‧‧‧磁通
ΦD‧‧‧伺服閥主體的外徑
μ0‧‧‧空氣的磁導率
μ‧‧‧磁導率
μs‧‧‧圓盤材料的相對磁導率
η‧‧‧效果指標

圖1是本發明第一實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖2是表示第一實施方式中的作為圓盤的擋板的形狀的圖。 圖3是第一實施方式中的擋板和電磁鐵附近的放大圖，圖3的（a）是圖3的（b）的俯視圖，圖3的（b）是正面斷面圖。 圖4是表示第一實施方式中的擋板、供給側噴嘴、排氣側噴嘴的位置關係的局部放大圖，圖4的（a）是表示向線圈通電的電流值I=0的狀態的圖，圖4的（b）是表示線圈流通有電流的狀態的圖。 圖5是表示擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖6是表示控制壓力相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖7是表示排氣口遮斷狀態下，控制流量相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖8是表示內部洩漏流量相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖9是表示用於說明本發明第二實施方式的概要的、擋板位移相對於電流的特性的座標圖。 圖10的（a）是用於以解析方式求出流過圓盤的磁通的磁阻的模型圖，圖10的（b）是表示作為擋板的圓盤和電磁鐵的正面斷面圖，圖10的（c）是作為呈放射狀流通圓盤的磁通的流出源的磁通控制面的圖。 圖11是本實施例的試驗材料的磁特性的一例，是表示磁通密度相對於磁化力的特性的座標圖。 圖12是表示磁通密度相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖13是表示電磁鐵吸引力相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖14是表示擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖15是表示排氣口遮斷狀態下，控制流量相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖16是表示基於與電流值對應的流量的實際測量值，求出線性化的效果指標的方法的座標圖。 圖17是表示實際測量用於求出“線性化的效果指標”的閥的流量特性的一例的圖。 圖18是本發明第三實施方式的凸型圓盤所形成的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖19是第三實施方式中的擋板和電磁鐵附近的放大圖。 圖20是表示擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖21是表示與電流對應的產生力的解析結果的座標圖。 圖22是表示排氣口遮斷狀態下，控制流量相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖23是本發明第四實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖24是表示第四實施方式中的排氣噴嘴和吸氣噴嘴附近的局部放大圖，圖24的（a）是圖24的（b）的AA箭頭視圖，圖24的（b）是圖24的（c）的BB箭頭視圖，圖24的（c）是表示線圈施加有電流的狀態的圖。 圖25是表示擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖26是本發明第五實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖27是本發明第六實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖28是僅設置一個磁極的前述第五實施方式的閉環磁路的放大圖。 圖29是在第一磁極之外輔助性設置第二磁極的本實施方式的閉環磁路的放大圖。 圖30是表示擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖31表示本發明第七實施方式的流體伺服閥，圖31的（a）是在圖31的（c）的AA箭頭視圖中表示螺旋盤簧的圖，圖31的（b）是圖31的（a）的局部放大圖，圖31的（c）是正面斷面圖。 圖32是圖31的（c）的螺旋盤簧部的局部放大圖。 圖33是表示對磁路徑部的中心部施加負荷時的螺旋盤簧的變形的結構解析結果的圖。 圖34是本發明第八實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖35是本發明第九實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖36是第九實施方式中的噴嘴和擋板的局部放大圖，圖36的（a）、圖36的（b）、圖36的（c）是表示噴嘴和擋板之間的匹配狀態的圖。 圖37是表示第九實施方式中的流體伺服閥的原理的圖，圖37的（a）中的圖A、圖B、圖C是表示噴嘴和擋板之間的匹配狀態的圖，圖37的（b）是表示與噴嘴和擋板之間的間隙對應的閥流量的座標圖。 圖38是表示第九實施方式的流體伺服閥的低消耗流量的原理的圖，圖38的（a）是表示現有閥的與噴嘴和擋板之間的間隙對應的閥流量的座標圖，圖38的（b）是表示本發明的與噴嘴和擋板之間的間隙對應的閥流量的座標圖。 圖39是表示第九實施方式中的擋板位移相對於電流的特性的解析結果的座標圖。 圖40是表示在第九實施方式的流體伺服閥中，將擋板側凸部形成為錐形時的圖，圖40的（a）、圖40的（b）、圖40的（c）是表示噴嘴和擋板之間的匹配狀態的圖。 圖41是本發明第十實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖42表示第十實施方式的流體伺服閥，圖42的（a）、圖42的（b）、圖42的（c）是表示噴嘴和擋板之間的匹配狀態的圖。 圖43是本發明第十一實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖44是在第十一實施方式的流體伺服閥中，對圖43的噴嘴擋板部進行放大的放大圖。 圖45是與本發明第十二實施方式的微執行器部連接的提升閥的正面斷面圖。 圖46是本發明第十二實施方式的流體伺服閥的正面斷面圖。 圖47是表示主動控制除振台的解析模型的一例的框圖。 圖48是表示主動控制除振台的開環傳遞特性的解析結果的一例的圖，圖48的（a）表示增益相對於頻率的特性，圖48的（b）表示相位相對於頻率的特性。 圖49是將現有的流體伺服閥模型化的圖。

10‧‧‧中心軸

11‧‧‧中心軸的底部

12‧‧‧外框部

13‧‧‧線圈架

14‧‧‧線圈

15‧‧‧外殼

16‧‧‧排氣側底板

17‧‧‧螺栓

18‧‧‧螺栓

19‧‧‧排氣側通道

20‧‧‧噴出口

21‧‧‧供給側底板

22‧‧‧供給側流路

23‧‧‧控制側流路

24‧‧‧擋板

25‧‧‧螺栓

26‧‧‧供給側空隙部

27‧‧‧排氣側空隙部

28a、28c‧‧‧流通孔

29‧‧‧順向噴嘴

30‧‧‧逆向噴嘴

31‧‧‧第一磁極

32‧‧‧第二磁極

33‧‧‧控制室

34‧‧‧吸入口

Claims (20)

1. 一種流體伺服閥，其包含有：至少一噴嘴，經由一流路連通至一流體供給源；一擋板，與該至少一噴嘴的前端部相對設置；一擋板支撐構件，固定部分的該擋板；以及一電磁鐵，設置成對該擋板產生吸引力，利用該電磁鐵的吸引力使該擋板變形，以改變該至少一噴嘴的前端部和該擋板的間隔距離。
2. 如請求項1所述之流體伺服閥，其中該流體供給源用於供給空氣，由該電磁鐵、該擋板和該擋板支撐構件構成一執行器部，流經該至少一噴嘴的流體流過由該電磁鐵、該擋板和該擋板支撐構件各自的壁面形成的空間。
3. 如請求項1所述之流體伺服閥，其中由大致平板形狀構件構成該擋板，利用該擋板自身的彈性，使該擋板具有與該至少一噴嘴和該擋板之間的間隙的大小成比例的復原力。
4. 如請求項3所述之流體伺服閥，其中電磁鐵包括：一第一磁極，形成在與該擋板相對的內側端面；以及一第二磁極，形成在與該擋板相對的外側端面，該擋板包括：一磁路徑部，在該電磁鐵所形成的閉環磁路中形成該第一磁極和該第二磁極之間的一部分；以及一彈性支承部，由該擋板支撐構件支承，並且彈性支承該磁路徑部，該磁路徑部與該彈性支承部的彎曲剛性不同。
5. 如請求項1所述之流體伺服閥，其中該至少一噴嘴包含一第一噴嘴與一第二噴嘴，該第一噴嘴設置於一流體供給側，構成一順向噴嘴，該第二噴嘴設置於一流體排出側，構成一逆向噴嘴，由該順向噴嘴、該逆向噴嘴和該擋板構成一雙向噴嘴擋板閥，從該流體供給源供給的工作流體從該流體供給側流經該順向噴嘴，流入作為收納該擋板的空間的一控制室，並從該控制室流經該逆向噴嘴而向該流體排出側流出，該逆向噴嘴配置成與該順向噴嘴大致同軸，且相對於該擋板位於該順向噴嘴的相反側。
6. 如請求項1所述之流體伺服閥，更具有一吸入口連接至該流體供給源，在從一控制室連通至大氣的一流路上安裝一流量計，對該電磁鐵通電的電流為最大值Imax（A）時由該流量計測定的流量設為Qmax（L/min），斜度Qmax/Imax設為基準流量增益α，流量相對於輸入電流的特性的輪廓中，斜度的最大值設為最大流量增益β，當定義線性化的效果指標η=α/β時，η＞0.2。
7. 如請求項1所述之流體伺服閥，其中該電磁鐵由作為磁性材料的一支承軸、以該支承軸為軸心進行捲繞的一線圈和以收納該線圈的方式配置的作為磁性材料的一筒部構成，由該支承軸、該擋板和該筒部構成一閉環磁路。
8. 如請求項7所述之流體伺服閥，其中貫穿該支承軸而形成連通一流體供給側或者一流體排出側的通道，該至少一噴嘴設置於該通道的該擋板側的一開口端。
9. 如請求項7所述之流體伺服閥，其中該擋板具備呈板狀且能向該至少一噴嘴側變形的一彈性變形部，該電磁鐵具備形成在與該擋板相對的端面上的一磁極，該擋板呈板狀且在一中央部與該磁極相對，並且利用在該擋板中形成在該擋板的該中央部和該擋板支撐構件之間的沿厚度方向貫穿的一貫穿孔，而形成該彈性變形部。
10. 如請求項1所述之流體伺服閥，更包含形成有橫斷面為大致環狀的流路的一環狀流路形成結構，形成在該至少一噴嘴和該擋板之間，該環狀流路形成結構包括一筒狀的內周面、形成大致環狀的該流路的一外側邊界以及一插入件，該插入件相對於該內周面沿半徑方向分開地插入。
11. 如請求項10所述之流體伺服閥，其中該至少一噴嘴包含一第一噴嘴與一第二噴嘴，該第一噴嘴設置於一流體供給側，構成一順向噴嘴，該第二噴嘴設置於一流體排出側，構成一逆向噴嘴，在該順向噴嘴和該擋板之間以及該逆向噴嘴和該擋板之間，分別形成有該環狀流路形成結構，流體從該流體供給側流經該順向噴嘴，流入作為收納該擋板的空間的一控制室，並從該控制室流經該逆向噴嘴而向該流體排出側流出。
12. 如請求項10所述之流體伺服閥，其中該筒狀的內周面是該噴嘴的一前端部的內周面，該插入件是形成在該擋板的面板部上的大致圓錐形狀的凸部。
13. 一種流體伺服閥，其包含有：一噴嘴，經由一流路連通至一流體供給源；一擋板，與該噴嘴的前端部相對設置；一擋板支撐構件，支承該擋板；一電磁鐵，設置成對該擋板的面板部產生吸引力；以及一閉環磁路，構成為至少包含該電磁鐵和該擋板，利用該電磁鐵的吸引力使該擋板位移，以改變該噴嘴的前端部和該擋板的間隔距離，並且，構成該閉環磁路的一磁性材料部件的磁特性具有：磁通密度相對於磁化力的特性大致成比例關係的一線性區域；以及磁通密度相對於磁化力的特性的傾斜角相比於該線性區域變小的一磁飽和區域；其中當增大對該電磁鐵通電的電流時，在該擋板的位移為比最大值小的位移處，流過該磁性材料部件的磁通的磁通密度進入該磁飽和區域。
14. 如請求項13所述之流體伺服閥，其中對該電磁鐵通電的電流值為最大值Imax時的該閉環磁路的線性磁阻的總和設為RS、該電磁鐵的線圈匝數設為N、磁通設為Φmax= N×Imax /RS，並且該磁性材料部件的磁路面積設為Sc、磁通密度設為Bmax=Φmax/ Sc時，在該磁性材料部件的磁通密度相對於磁化力的特性中，該線性區域和該磁飽和區域的邊界區域處的磁通密度臨界值小於Bmax。
15. 如請求項14所述之流體伺服閥，其中在對該電磁鐵通電的電流的最大值附近，流量相對於電流的特性成為上凸的曲線。
16. 如請求項14所述之流體伺服閥，其中該擋板為該磁性材料部件。
17. 一種流體伺服裝置，其包含有：如請求項1所述的該流體伺服閥；一感測器，檢測一控制對象物的振動狀態；以及一控制部件，根據來自該感測器的資訊調節該流體伺服閥，由此對一空氣壓力執行器賦予用於控制該控制對象物的振動狀態的氣體壓力。
18. 如請求項17所述之流體伺服裝置，其中包括一氣體彈簧，該氣體彈簧構成為使該擋板的一階固有頻率在200Hz以上，並將作為該控制對象物的一除振對象物支承於一基台；該流體伺服閥從一供給側向該氣體彈簧供給氣體且向一排氣側排氣，該感測器為加速度感測器，該加速度感測器檢測該除振對象物的振動狀態，該控制部件為主動控制部件，該主動控制部件根據來自該加速度感測器的資訊調節該流體伺服閥，由此對該氣體彈簧賦予用於降低該除振對象物的振動的氣體壓力。
19. 一種流體伺服閥，其包含有：一電磁鐵；一擋板；一擋板支撐構件，支承該擋板；一輸出軸，利用該電磁鐵和該擋板之間產生的麥克斯韋吸引應力而可動，且固定於該擋板，利用該電磁鐵、該擋板和一磁軛件構成一閉環磁路，將由該電磁鐵、該擋板、該擋板支撐構件、該磁軛件和該輸出軸構成的部位作為一微執行器部；其中，該流體伺服閥還包括一外殼、形成於該外殼的流體的一吸入口、一噴出口及用於調整連通該吸入口和該噴出口的流路的開度的一流量調整閥；其中，利用該微執行器部的該輸出軸驅動該流量調整閥，並且構成該閉環磁路的一磁性材料部件的磁特性具有：磁通密度相對於磁化力的特性大致成比例關係的一線性區域；以及磁通密度相對於磁化力的特性的傾斜角相比於該線性區域變小的一飽和區域，當增大對該電磁鐵通電的電流時，在該擋板的位移為比最大值小的位移處，流過該磁性材料部件的磁通的磁通密度進入該飽和區域。
20. 如請求項19所述之流體伺服閥，其中該輸出軸設置成貫穿該電磁鐵的中央部。