JPH0125305B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位置検出機能を具えた電磁アクチユ
エータ、例えばデイーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプに装備されたプランジヤーを駆動して燃料の
噴射量を最適制御する電磁アクチユエータの改良
に関するものである。

デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプは、エン
ジン回転数を一定に保つ為に或は始動時の回転上
昇を円滑に行なう為に、常にその噴射量を制御す
る必要がある。第６図はボツシユ式燃料噴射ポン
プ９０を装備したデイーゼルエンジン９を示して
おり、ポンプ９０から噴射ノズル９３に圧送され
る燃料量は、ポンプ内のプランジヤーに固定され
たピニオン９１をラツク９２により回転駆動して
プランジヤー側部に開設された溝の向きを変える
ことにより調節される。

前記ラツク９２は、励磁電流の大きさに応じて
作動軸１０の変位量を調節することが出来る電磁
アクチユエータ１に連繋している。

エンジン回転数は回転センサー（図示省略）に
よつて常時測定されており、目標とする回転数と
の偏差が前記電磁アクチユエータの励磁電流調整
装置に入力されて励磁電流を加減する。電磁アク
チユエータ１は作動軸１０の位置を検出する機能
を有しており、目標とする作動軸の位置との偏差
は電気信号として前記励磁電流調整装置にフイー
ドバツクされて励磁電流を更に微調整し、ラツク
９２の位置を制御する。

斯種電磁アクチユエータとして、第７図に示す
様な位置検出機能を具えた電磁アクチユエータが
提案されている（例えば特開昭54−126913号、実
開昭57−157110号参照）。ケーシング５内にはプ
ランジヤー１１を同軸上に具える作動軸１０が往
復動可能に支持されており、プランジヤー１１の
端部にはシヤフト１２を介して強磁性材料よりな
るセンサーコア２が固定されている。プランジヤ
ー１１の外側には大径の動力コイル３が配設され
ケーシング５に固定されている。又、センサーコ
ア２の外側にはセンサーコイル４が配設されケー
シング５に固定されている。該センサーコイル４
は5KHz前後の低周波励磁電流が供給される励磁
用コイル４０と、センサーコア２の移動変位に応
じた出力電圧を生じる一対の検出用コイル４１，
４１からなり、第４図に示す如く差動トランスを
構成している。

作動軸１０は、動力コイルに励磁電流を通じる
ことによつて駆動され、励磁電流の大きさに応じ
た変位を生じる。

センサーコア２にはセンサーコイル４の励磁用
コイル４０から生じる磁束が貫通しており、セン
サーコア２が左右に移動するとセンサーコイル４
内の磁力線分布が変化して一対の検出用コイル４
１，４１を貫く磁束が増減し、これによつて両検
出用コイル４１，４１に誘起される二次電圧に差
が生じる。検出用コイル４１，４１は第４図に示
す如く互いに差動接続されているから、コイル両
端には出力電圧V₀が生じる。

センサーコイル４は上述の如くセンサーコア２
の移動変位に応じた出力信号を発生し、目標とす
る変位量に対応する信号との偏差信号が、動力コ
イルの励磁電流調整装置にフイードバツクされ、
前記偏差信号がゼロになる様に励磁電流を加減す
る。

ところが従来の電磁アクチユエータに於ては、
動力コイル３から生じる磁力線の磁界作用がセン
サーコア２に及んでセンサーコイル４の変化検出
精度が低下することを防ぐ為、動力コイル３とセ
ンサーコイル４とは図示の如く互いに位置を軸方
向にずらせて配設されていた。この結果、装置が
軸方向に長くなり、装置を配設する為に広いスペ
ースが必要となる問題があつた。

〔目 的〕

本発明の目的は、動力コイルとセンサーコイル
を具え、しかもコンパクトな構成の電磁アクチユ
エータを提供することである。

〔原 理〕

本発明は、従来強磁性材料によつて形成してい
たセンサーコアの材質を非磁性導電材料に変え、
従来低周波励磁電流が供給されていたセンサーコ
イルを高周波電流によつて励磁し、渦電流損検出
方式の差動トランスを構成することにより、動力
コイル内にセンサーコイルを内蔵することを可能
にし、装置全体を小形化することに成功した。

〔構 成〕

本発明の構成は、センサーコア２を非磁性の導
電材料により形成すると共に、センサーコイル４
を動力コイル３よりも小径に形成し、該センサー
コイルの全長或は一部を動力コイル３内に収納し
て配備し、該センサーコイルは高周波電流によつ
て励磁されると共に、センサーコアの移動に伴う
誘起電圧の変化を検出することを特徴とする。

〔作 用〕

動力コイル３には励磁電流が供給されて、該コ
イルから生じる磁力線に基づく磁気力により、作
動軸１０は軸方向に駆動される。

センサーコイル４には高周波励磁電流が供給さ
れて、該コイルによつて生じる磁界作用によりセ
ンサーコア２には渦電流が誘発される。作動軸１
０の移動に伴つて、センサーコア２がセンサーコ
イル４内を左右に移動すると、センサーコイル４
はセンサーコア２の渦電流損により、センサーコ
ア２の変位量に比例した出力電圧を生じる。この
際、センサーコア２は非磁性であるから、センサ
ーコイル内を移動しても該コイル内の磁力線分布
に影響を与えることはなく、然も動力コイル３に
よつて生じる磁界作用がセンサーコア２に及ぶこ
とも一切ない。従つて、センサーコア２の変位量
とセンサーコイル４の出力電圧との間には広範囲
に亘り厳密な線形関係が保たれる。

〔特有の効果〕

センサーコイルが少なくともその一部を動力コ
イル内に収容して配設されているので、装置がコ
ンパクトに構成された。

以下図示する実施例に基づいて本発明を詳述す
る。

第１図に示す第１実施例の電磁アクチユエータ
は、動力発生部を動力コイル３、固定子６、及び
永久磁石７から構成し、永久磁石として希土類磁
石を用いている。

ケーシング５はアルミニウム製のブラケツト５
０に円筒状の鉄製ヨーク５１を固定してなり、該
ブラケツトによつて作動軸１０を往復動可能に支
持している。作動軸１０はステンレス鋼製であつ
て、先端にアルミニウム製のセンサーコア２を突
設している。動力コイル３は前記作動軸１０に固
定されたボビン８に巻装され、外径40mm、長さ43
mmの外形を有している。ヨーク５１の天井壁には
強磁性材料よりなる円筒状の固定子６が作動軸１
０と同心位置に固定され、該固定子の端部外周面
にはリング状の永久磁石７が嵌まり、固定されて
いる。又、固定子６の内周面には励磁用コイル４
０と、該コイルに沿つて巻装された左右一対の検
出用コイル４１，４１とからなるセンサーコイル
４が固定されている。センサーコイル４の外径は
12mm、長さは35mmである。

センサーコイル４の一対の検出用コイル４１，
４１は、第４図に示す如く互いに差動接続され、
励磁用コイル４０と共に周知の差動トランスを形
成している。

動力コイル３には周波数が200Hzののこぎり波
発生回路を具えた電源が接続され、作動軸の制御
変位量に応じた励磁電流が供給される。永久磁石
７と固定子６とは一体となつて磁界を発生してお
り、動力コイル３が生じる磁界との相互作用によ
り作動軸１０が駆動される。

作動軸１０の図中左側の端部にはスプリング
（図示省略）が装備されており、作動軸１０は前
記動力コイル３の励磁による駆動力と該スプリン
グのバネ力とが平衡する位置まで移動する。

センサーコイル４の励磁用コイル４０には
300KHzの高周波電流が供給され、センサーコア
２には渦電流が生じる。センサーコア２が第４図
に示す如く一対の検出用コイル４１，４１から等
距離に位置しておれば、両検出コイルに生起する
誘起電圧は等しくなり、両検出コイルは差動接続
されているからコイル両端の電圧V₀はゼロとな
る。ところがセンサーコア２が第４図中に於て例
えば右方に移動すると、該コアに生じる渦電流損
の為に右側の検出用コイル４１に誘起される電圧
が小さくなり、一対の検出用コイル両端には出力
電圧V₀が生じる。

第５図は横軸にセンサーコア２の基準位置から
の移動変位量、縦軸にセンサーコイル４からの出
力信号を適当な増幅器によつて増幅したときの出
力電圧をとつて、変位量に対する出力電圧の変化
を示したグラフである。変位量が略±５mmの範囲
で精度の高い線形性が得られていることが分か
る。尚、前記センサーコアの基準位置は、第４図
に示すセンサーコア２とセンサーコイル４のみか
らなる差動トランス装置単体の出力電圧がゼロと
なるセンサーコア２の位置である。

第２図に示す第２実施例は、前記第１実施例と
同じく動力発生部を動力コイル３、固定子６、及
び永久磁石７から構成しているが、永久磁石とし
てアルニコ磁石を用いている。固定子６と永久磁
石７とは内径が同一に形成され、軸方向に並設さ
れていること以外は第１実施例と同一構成であ
る。

第３実施例は第３図に示す如く、動力発生部を
動力コイル３と軟鉄製のプランジヤー１１から構
成している。動力コイル３はケーシング５に固定
され、プランジヤー１１は作動軸１０に固定され
ている。センサーコイル４はケーシング５のヨー
ク５１に固定されたボビン８０に巻装されてい
る。動力コイル３に励磁電流が供給されると、該
コイルから生じた磁力線がプランジヤー１１に磁
界作用を及ぼし、プランジヤー１１及び作動軸１
０を駆動する。

上記何れの実施例に於ても、センサーコイル４
は動力コイル３よりも小径に形成され、その大部
分が動力コイル３内に収容配備されている。従つ
て装置の軸方向の長さが第７図に示す従来装置よ
りも短かくなつている。

然も、センサーコイル４を渦電流損検出方式の
差動トランスとしたことにより、センサーコイル
４を従来より小形化しても出力電圧の線形性には
影響がないことが確かめられており、よつて本発
明に係る電磁アクチユエータは従来に比べて外径
と長さの両方を小さく形成することが出来る。

尚、センサーコア２はアルミニウムに限らず他
の非磁性導電材料、例えば黄銅等で形成しても可
い。又、センサーコイル４のコイル構成としては
上記の相互誘導形に限らず自己誘導形としても可
い。

本発明に係る電磁アクチユエータは、前述の如
き制御用電磁アクチユエータとしてのみならず、
広くリニアインダクシヨンモータとして種々の機
器に実施出来るのは勿論である。例えば計測用電
磁アクチユエータとして、作動軸端部に触針を装
着し、該触針を作動軸の駆動によつて物体表面に
当接せしめ、このときの触針の移動量をセンサー
コイルによつて計測することにより物体の形状寸
法を測定することも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁アクチユエータの断
面図、第２図及び第３図は他の実施例の断面図、
第４図はセンサーコイルの結線図、第５図はセン
サーコアの変位に対するセンサーコイルの出力電
圧の変化を示すグラフ、第６図はデイーゼルエン
ジンの燃料噴射量調整方式を説明する図、第７図
は従来の電磁アクチユエータの断面図である。 １…電磁アクチユエータ、２…センサーコア、
３…動力コイル、４…センサーコイル、６…固定
子、７…永久磁石、１０…作動軸、１１…プラン
ジヤー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端にセンサーコア２を具えた作動軸１０を
   動力コイル３の中に配置し、動力コイルの磁界作
   用によつて作動軸１０を駆動すると共に、センサ
   ーコアの外側に配置したセンサーコイル４によつ
   て、センサーコアの移動量に比例した出力電圧を
   検出する電磁アクチユエータに於いて、センサー
   コア２は非磁性の導電材料によつて形成され、セ
   ンサーコイル４は、励磁用コイル４０に沿つて、
   互いに差動接続された一対の検出用コイル４１，
   ４１を軸方向に配備して構成され、該センサーコ
   イル４は動力コイル３よりも小径に形成し、該セ
   ンサーコイル４の全長或は一部が動力コイル３内
   に収納配備され、前記励磁用コイル４０を高周波
   電流によつて励磁して、前記一対の検出用コイル
   ４１，４１の両端の電位差を測定することによつ
   て、センサーコア２の移動に伴う誘起電圧の変化
   を検出することを特徴とする電磁アクチユエー
   タ。 ２ センサーコア２はアルミニウム或は黄銅によ
   つて形成されている特許請求の範囲第１項に記載
   の電磁アクチユエータ。