[发明专利]电磁致动器的可动元件位置检测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及例如在各种驱动控制设备的开/关工作部(开闭阀或切换阀等)中使用的电磁致动器的动作确认技术，尤其涉及具有线圈和可动元件的电磁致动器的可动元件位置检测装置和方法。

背景技术

通常，在各种驱动控制设备的顺序控制中，在确认开闭阀或切换阀等开/关动作后转入下一控制动作，因此，需要在各控制阶段确认开闭阀或切换阀的动作(可动元件位置)。

以往，公知有如下技术：为了检测在线圈内插入有柱塞(可动元件)的电磁致动器(电磁阀)的柱塞位置，利用了线圈的电感随柱塞位置而变化的现象以及在向线圈施加一定频率的电压时线圈电流的变化幅度随线圈的电感而变化的现象(例如，参照专利文献1)。

即，在专利文献1所述的电磁致动器的可动元件位置检测装置和方法中，在向线圈施加一定频率的电压时，利用线圈电流的变化幅度的大小随可动元件(柱塞)的位置而变化的现象，通过测定线圈电流的变化幅度，来检测可动元件位置。

在该情况下，前提条件是，假定随着可动元件(柱塞)与在线圈励磁时吸引可动元件的定子底部之间的气隙变小，线圈的电感变大(单调增加)的情况，可动元件与定子底部之间的气隙和线圈的电感之间为1对1的关系。

此外，作为其它现有技术，公知有如下技术：施加1级阶梯状的电压(阶梯电压)，在1次上升期间多次测定流过线圈的电流的上升的状态，分别对测定出的多个测定值与作为基准的测定值进行比较，由此检测可动元件位置(例如，参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-317612号公报

专利文献2：日本特开2011-75497号公报

发明内容

发明要解决的问题

在现有的专利文献1那样的电磁致动器的可动元件位置检测装置和方法中，以可动元件和定子底部之间的气隙与线圈的电感之间为1对1的关系为前提，不过，实际电磁致动器的线圈的电感在气隙足够大的范围内，随着气隙变小而单调增加，而在气隙小于一定距离时，发生磁饱和，电感反而减小，在磁饱和开始点的气隙处，电感成为极大值，因此，针对相同的电感值，存在不同的两个点的气隙值，从而存在不能准确地检测出可动元件的位置的问题。

此外，在专利文献2记载的现有技术中，针对上述相对于相同电感值存在不同的两个点的气隙值这样的问题而利用了如下特性：气隙较小的范围内产生的磁饱和导致的电感下降和气隙足够大的范围内的电感下降不同且随线圈电流的值而变化。具体而言，在1级阶梯电压的施加导致的线圈电流的上升中，进行多次电流测定，由此检测出不同电流区域中的电感，根据检测出的电感有无电流关联性，来判别两个点的气隙值。

但是，由于在施加相同的阶梯电压导致的电流变化中进行多次测定，因此，对各电感进行检测的电流区域有一部分重复。而且，这样的情况下，检测出的各电感中表现出的差异非常小，因此，难以准确地判别有无电流关联性。因此，存在有可能不能根据检测出的电感有无电流关联性而准确地判别两个点的气隙值的问题。

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，得到一种电磁致动器的可动元件位置检测装置和方法，即使在因气隙较小的区域中发生磁饱和而存在虽然线圈的电感为相同值但可动元件与定子底部之间的气隙不同的两个点的状况下，也能够准确地判别这两个点，从而准确地检测出柱塞位置。

用于解决问题的手段

在本发明的电磁致动器的可动元件位置检测装置中，电磁致动器具有线圈和可动元件，其中，该可动元件位置检测装置具有：电源，其以可动元件不进行动作的范围内的电压值，向线圈施加多级阶梯状的电压；电流检测部，其检测流过线圈的线圈电流；时间计测部，其计测与阶梯状的各级电压的施加对应的、从线圈电流开始变化起的经过时间；以及位置检测部，其针对阶梯状的各级电压中的每一级电压的施加，对由电流检测部或时间计测部得到的多个测定值与和线圈的电感变化相关联的基准值进行比较，由此求出可动元件的位置。

发明效果

根据本发明，通过施加多级阶梯电压，对由电流检测部或时间计测部得到的、与各级阶梯电压对应的多个测定值与基准值进行比较，由此，能够判别出由磁饱和造成的电感下降时的可动元件吸附位置和由可动元件与定子底部的气隙增大造成的电感下降时的可动元件分离位置，即使在因发生磁饱和而相对于相等的电感值存在不同的两个点的气隙值(可动元件位置)的状况下，也能够准确地判别这两个点，从而准确地检测出可动元件的位置。

附图说明