电磁操作装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了不会使驱动回路及电源的功率负载过大、又可改善励磁开始时的高速化及响应性的、也可相应省电化的分割线圈结构的螺线管型电磁操作装置，该装置仅在励磁开始的限定的短时间内需要较大电流。使对抗弹簧力将机械输出力作用于阀体的该电磁操作装置中设有：由电气上相互独立的多个分线圈构成的螺线管线圈；为形成各分线圈产生的磁通共同流过的环形磁路而在螺线管线圈上由固定铁芯、可动铁芯及轭铁构成的铁芯构体；选择地切换控制对各个分线圈通电的励磁控制器；以及将基于任何一个或一个以上的分线圈被励磁时被固定铁芯磁性吸引的可动铁芯的位移的机械输出力传递到阀体上的传递机构。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁操作装置，具体涉及用螺线管线圈的电磁铁装置构成的电气-机械变换器，就是用机械输出力抵抗弹簧力及驱动操作电磁阀和比例电磁控制阀的阀体的、功耗特别低或动作高速化或者响应性的改善方面均合适的电磁操作装置。在这种螺线管装置中，在主要由固定铁芯和可动铁芯及轭铁构成的铁芯构体上装有螺线管线圈，通过由被励磁的螺线管线圈产生的磁通流经由铁芯构体形成的磁路中，在磁路中相对于固定铁芯形成空隙的可动铁芯被固定铁芯吸引，基于这时的可动铁芯的位移的机械输出力经由例如柱塞和螺旋弹簧传递到阀体上。一直以来，人们致力于改善由这样的螺线管装置产生的电磁操作阀的动作的高速化与响应性的各种实验与研究，其中多半涉及选择电气时间常数(λ＝L/R)小的线圈规格，以及为对应于用较高的电源电压驱动的线圈的设计，由此看来，说现在的螺线管装置的规格在某种意义上已臻完善也并不过份。在进行切换阀等的仅是开、关动作或比例阀那样的比例励磁动作的各种电磁操作阀中，为了减小以提高响应性为目的的螺线管装置的线圈的时间常数，可以用减少线圈匝数来实现，但是，为了使这个线圈产生与原来的线圈相同的磁性吸引力，按照安匝(AT)恒定的原则，必须增加励磁电流。例如，设想在线圈圈数为1000匝的螺线管线圈的情况下，如果用把它均分为1/2的圈数的两个500匝的分割的线圈来构成，并联连接这两个分割的线圈并使其并联地工作来改善响应性，但为了得到与原来的圈数1000匝的螺线管线圈时相同的吸引力，供给并联的组合线圈的电源流需要达到2倍，不仅螺线管装置的驱动电路及电源的电力负载增加，配线和线圈内的电力损失以及电磁感应噪声也增加。因而，圈数少的螺线管线圈的使用对动作的高速化和响应性的改善是有效的，但驱动电流过度增大的线圈在实用上是不现实的。另外，特别是在切换阀等的开、关动作用的螺线管装置中，在励磁初始状态时，为了使在从固定铁芯背离的可动铁芯上作用充分的磁性吸引力，需要供给较大的励磁电流，但在阀切换之后，仅需要保持可动铁芯在吸着状态的比较低的电流值，若以同样的励磁电流继续励磁，则电力的浪费不可忽视。据知，为此在经过距原来的某个时限之后给线圈插入串连电阻来降低励磁电流的办法，但由于在电阻上消耗的电能以热的形式散发，从电源角度着省电的效果并不显著，另外，在利用晶体管等半导体元件进行这个时限动作时，需要功率容量大的元件也是难点。本专利技术的电磁操作装置以设有以下部件为特征在为达成上述各目的使机械输出力对抗弹簧力作用于阀体的电气-机械变换器的电磁操作装置中，由电气上相互独立的多个分线圈构成的螺线管线圈；为形成由各分线圈产生的磁通共同流过的环形磁路而组装在螺线管线圈中的固定铁芯、可动铁芯及轭铁所构成的铁芯构体；选择地切换控制各个分线圈的通电的励磁控制器；以及将基于任意一个或一个以上的分线圈被励磁时被固定铁芯吸引的可动铁芯的位移的机械输出力传递给阀体的传递机构。也就是说，在本专利技术的电磁操作装置中，即使多个分线圈的任意一个线圈被励磁，磁通也在共同的铁芯构体上流动，可以把作用于可动铁芯上的磁性吸引力作为机械性质的输出传递到阀体上，所以，可以变更由励磁控制器同时励磁的分线圈的个数或对不同时间常数的分线圈切换励磁，通过恰当设定各个时候的励磁电流的大小可以完成励磁开始时的动作的高速化及响应性的改善或完成切换后的低功耗；这时，经过励磁开始初期的时间之后减小电源电流的操作，可以用减少励磁线圈的个数或切换应励磁线圈的方法来进行，所以，与插入串连电阻的情况相比较，可以减少消耗电力的浪费，另外，即使用半导体开关元件进行励磁线圈的切换，由于这个开关元件在短时间的导通之后即进行断开动作，因而不需要使用电力损失过分大的元件，因而，收纳它的电装盒也用可搭载在螺线管线圈盒上的通常的小型端子盒即足够。本专利技术的电磁操作装置在开、关动作和比例动作的任何一个动作上都是可适用的，若用其理想的方式，则分线圈可由在螺线管线圈的卷层的厚度方向上被分割的多层分线圈构成，另外，若用其他适用方式的分线圈，则可由在螺线管轴向上相互层叠设置的多个短螺线管构成。再有，除此之外，也可用如二芯以上的多芯导线绕制线圈，按各芯线构成各个线圈。另外，本专利技术的分线圈可以具有电气上相互大致相等的同一规格，也可以含有相互不同的电气规格的多个分线圈。例如，在比例控制的场合，把各个分线圈按时间分割顺序励磁，利用依据各分线圈的切换动作产生的驱动能量，结果，如果做到维持分线圈合计的驱动力即可；还有，在开、关控制的场合，在励磁开始，把为获得额定值推力的多个分线圈同时并联励磁，由其后的保持电流产生的励磁作为仅相当于平衡应保持电力电平的很小安匝数的线圈个数的分割励磁，可以谋求节能化。依据本专利技术的一个形态，励磁控制器中包含把各分线圈顺次进行时间分隔励磁的切换电路。因此，特别是在额定动作时把各分线圈作时间分隔励磁并以比较少的耗电获得额定推力，可以避免在额定推力发生时的电源的过重负担。这时，合乎理想的是可以用励磁控制器在励磁开始的限定时间内把多个分线圈同时并联励磁，因此，就可以仅在励磁开始的短时间内以高的响应性获得高推力。依据本专利技术的另一形态，励磁控制器中包含在励磁开始初期的限定时间内，同时并联励磁多个分线圈，之后，实质性地断开其中最低限度的一组分线圈的励磁并保持剩余的分线圈的励磁状态的时限电路。因此，在并联励磁时，实效地减少了螺线管线圈的时间常数，例如，在作为电磁阀的电磁操作装置利用时，在要求励磁初期的大作用力的期间，励磁时间常数较小的并联分线圈并高速进行电磁阀的切换，切换完成后，以把分线圈单独或以串联状态保持在切换状态的较小的电流励磁，可以实现低功耗。特别是把比例控制作为对象的场合，励磁控制器可以包含产生其大小按照外部给与的指令电流值的励磁电流的电流放大电路。在依据本专利技术另一形态的比例控制动作用的电磁操作装置中，各分线圈的电气规格最好实质上是相同的，励磁控制器中包含切换各分线圈的各自的励磁电流的多个半导体开关元件；按照同步信号，对应于分线圈数的相位差，用周期性的顺序脉冲转换控制来切换驱动各半导体开关元件的脉冲宽度调制电路；以及产生其大小对应于外部给与的指令电流值的励磁电流的电流放大电路；根据指令电流值由电流放大电路的输出使脉冲宽度调制电路的输出脉冲宽度改变，使各半导体开关元件的动作时间宽度对应于所述输出脉冲宽度来变化。因此，在励磁开始初期的限定的期间内，如果给与较比例控制用的稳定推力指令电流值大的最大推力指令电流值，则由于脉冲宽度调制电路的输出脉冲宽度变宽，各半导体开关元件的动作时间重叠，其结果，构成同时并联励磁各分线圈，所以，可以得到与线圈电阻小和圈数少的螺线管线圈同样高的响应性，提高了对励磁开始时的电磁操作装置的响应性。经过上述的限定期间之后，如果使指令电流降低至作为原来的比例控制的设定值的稳定推力指令电流值上，则脉冲宽度调制电路的输出脉冲宽度变短，因而，各半导体开关元件的动作时间的重叠减少或没有重叠，所以，通过把这时的各分线圈的励磁定时，亦即把各半导体开关元件的动作周期和相位差预先适当加以设计，以从电源方面看使顺序流经各分线圈的励磁电流跟流过“非分线圈结构的等效螺线管线圈”的励磁电流为相同等级，这样就可以完成螺线管线圈整体的电流平均化和电源电流的平均化并可维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为使机械输出力对抗弹簧力作用于阀体的电气－机械变换器的电磁操作装置，其特征在于设有：电气上相互独立的多个分线圈构成的螺线管线圈；为形成由各分线圈产生的磁通共同流过的环形磁路而在螺线管线圈上组合固定铁芯、可动铁芯与轭铁构成的铁芯构体；选择地切换控制对各分线圈的通电的励磁控制器；以及基于任意一个或一个以上分线圈被励磁时被固定铁芯磁力吸引的可动铁芯的位移，将机械输出力传递给阀体的传递机构。

【技术特征摘要】
1.一种作为使机械输出力对抗弹簧力作用于阀体的电气-机械变换器的电磁操作装置，其特征在于设有电气上相互独立的多个分线圈构成的螺线管线圈；为形成由各分线圈产生的磁通共同流过的环形磁路而在螺线管线圈上组合固定铁芯、可动铁芯与轭铁构成的铁芯构体；选择地切换控制对各分线圈的通电的励磁控制器；以及基于任意一个或一个以上分线圈被励磁时被固定铁芯磁力吸引的可动铁芯的位移，将机械输出力传递给阀体的传递机构。2.如权利要求1所述的电磁操作装置，其特征在于分割线圈由在螺线管线圈的卷层的厚度方向上分割的多层分线圈构成。3.如权利要求1所述的电磁操作装置，其特征在于分割线圈由在螺线管线圈的轴向上相互重叠配置的多个短尺寸螺线管构成。4.如权利要求2或3中所述的电磁操作装置，其特征在于各分线圈具有电气上大致相等的同一规格。5.如权利要求1～4中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于励磁控制器中包含对各分线圈依次进行时间分割励磁的切换电路。6.如权利要求1～4中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于励磁控制器中包含在励磁开始初期的限定期间把多个分线圈同时并联励磁，其后实质上断开其中至少一个分线圈的励磁并保持剩余分线圈的励磁状态的时限电路。7.如权利要求1～6中任一项所述的电磁操作装置，其特征在于励磁控制器中包含产生其大小对应于外部给与的指令电流值的励磁电流的电流放大电路。8.如权利要求5所述的电磁操作装置，其特征在于励磁控制器中包含各自切换各分线圈的励磁电流的多个半导体开关元件；根据同步信号以对应于分线圈数的相位差，周期地以顺序脉冲转换控制来切换驱动各半导体开关元件的脉冲宽度调制电路；以及产生其大小对应于外部给与的指令电流值的励磁电流的电流放大电路；用对应于指令电流值的电流放大电路的输出使脉冲宽度调制电路的输出脉冲宽度改变，按照所述输出脉冲宽度使各半导体开关元件的动作时间宽度改变。9.如权利要求8所述的电磁操作装置，其特征在于励磁控制器中还包含控制脉冲宽度调制电路的转换周期和相位差的同步电路，以在指令电流值对应于励磁开始初期的最大推力指令电流值时使各半导体开关元...

【专利技术属性】
技术研发人员：永野卓，大场孝一，新宫康之，平野谦一，
申请(专利权)人：油研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]