(57)【要約】  本発明に係るバルブアクチュエータ（１０）は、ステッピングモータ（１８）の発電機動作時に作動する容量性ダンピング回路（３７）を備えるダンピング回路を有する。ダンピング回路は、モータの巻線（２６）と共に、回転速度を安定化して調節する効果があるＬＣＲ共振構造を形成する。発電機動作で動くステッピングモータ（１８）の回転速度は、制限値内で、特に、制御回路から制御介入されることなく一定に保たれる。したがって、ダンピング回路は、制御システムが無電流状態であっても動作可能であり、外部電流電源に関係なく信頼性がある。高速閉弁が実現され、モータ（１８）の必要以上に長い後稼働は確実に回避される。【選択図】図２
2019511195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、自閉機能を有する弁（１１）またはダンパー用のバルブアクチュエータ（１０）であって、
インダクタンス（Ｌ）とオーミック抵抗（Ｒ）とを有する少なくとも２つの巻線（２５、２６）を含む永久励磁型ステッピングモータ（１８）と、
閉弁部材（１６）を開弁方向に弁座（１５）から遠ざけ、かつ、閉弁方向に弁座１５へ近づけるために、駆動の観点から前記ステッピングモータ（１８）を当該閉弁部材（１６）に接続させることができるギア部（１９）と、
前記閉弁部材（１６）に対して前記閉弁方向に予め負荷をかけるために、当該閉弁部材（１６）に接続されるばね手段（１７）と、
前記巻線（２５、２６）のうちの一方の巻線に給電して前記ステッピングモータ（１８）を駆動するために、当該巻線に接続される給電回路（２８）と、
容量性ダンピング回路（３８）を有する少なくとも１つのダンピング回路（３７）と、
前記巻線（２５、２６）のうちの一方の巻線に接続され、前記巻線（２６）を前記給電回路（２８）または前記ダンピング回路（３７）に接続させることができる少なくとも１つの切替デバイス（３１）とを備える、
バルブアクチュエータ。
【請求項２】
容量性ダンピング回路を有する別のダンピング回路（３７ａ）と、別の切替デバイスとが設けられ、当該切替デバイスは、前記巻線（２５、２６）のうちの他方の巻線を給電回路（２８ａ）または当該ダンピング回路（３７ａ）に接続するために、当該他方の巻線（２５）に接続される
請求項１に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項３】
前記切替デバイス（３１）と前記別の切替デバイスは、同期して切り替わるように制御される
請求項２に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項４】
前記切替デバイス（３１）は、機械的接点を有する切替リレーである
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項５】
各容量性ダンピング回路（３７）は、前記巻線（２６）と共に共振回路（ＬＣＲ）を形成するコンデンサ（Ｃ）を含む
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項６】
前記共振回路（ＬＣＲ）のＱ値（Ｑ）は、５より大きく、好ましくは、１０より大きく、より好ましくは、２０より大きい
請求項５に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項７】
前記ばね手段（１７）のばね特性曲線は、前記ばね手段（１７）が加える力（Ｆ）に従って、前記閉弁部材（１６）の経路（ｘ）のどの点においても、妨げるように作用する前記バルブアクチュエータ（１０）の総力より大きい
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項８】
前記ばね手段（１７）のばね特性曲線は、前記ばね手段（１７）が加える力（Ｆ）に従って、前記閉弁部材（１６）の経路のどの点においても、前記ダンピング回路（３７）が共振点で加え得る最大減速効果Ｍより小さい
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項９】
前記ばね手段（１７）の力‐経路特性曲線は、傾きが正である
請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項１０】
前記ダンピング回路（３７）の減速トルク‐速度特性曲線は、徐々に上昇する
請求項１〜９のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項１１】
前記ダンピングデバイス（３７）と前記ばね手段（１７）とは、閉弁処理中のモータ速度（ω）が、前記弁（１１）の開弁時の速度の５〜１５倍、好ましくは１０倍になるように互いに寸法を合わせて調整される
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項１２】
前記ギア部（１９）は、前記閉弁部材が位置に着いた時点で前記アクチュエータに残っている運動エネルギーを取り除く後稼働を可能にするギアレス部を備える
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項１３】
前記ギア部は、前記閉弁部材（１６）を移動させるために、フレキシブル張力手段を備える
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１に係るバルブアクチュエータの操作方法であって、
前記弁（１１）を開弁するために、前記切替デバイス（３１）を介して前記ステッピングモータ（１８）に電流を給電し、
前記弁（１１）を保持するために、前記切替デバイス（３１）を介して前記ステッピングモータ（３１）に保持電流を給電し、
前記弁（１１）を閉弁するために、前記切替デバイス（３１）を介して前記モータ（１８）に電流を給電し、
前記弁（１１）を高速閉弁する前記ステッピングモータ（１８）を、前記切替デバイス（３１）を介して前記ダンピング回路（３７）に接続して発電機動作で動かし、
好ましくは、切り替え時に前記巻線（２６）が給電停止されるよう前記切替デバイス（３１）を制御する
方法。
【請求項１５】
前記ダンピング回路（３７）で高速閉弁する前記ステッピングモータ（１８）を、前記発電機動作で生じた電圧の周波数（ω）が前記巻線（２６）と前記ダンピング回路（３７）からなる共振構造（ＬＣＲ）の共振周波数より低い速度で動かす
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自閉機能を有する弁、栓、ゲート、または、ダンパー用のバルブアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体弁、ゲート、ダンパーなどを作動させるために、例えば、独国特許出願公開第１０２４８６１６号明細書から、閉弁部材の作動動作を電気モータによって生じさせる電気駆動が知られている。そこでは、停電時に弁を閉じる閉弁ばねが設けられている。閉弁ばねの閉弁力の大きさは、モータが無電流状態の際に、モータおよびギア部内の摩擦および他の影響によって生じる減速トルクに打ち勝って、閉弁部材を閉位置に移動させるような大きさである。ガスに適用する場合、この処理は、通常、制限期間、例えば、約１秒以内に完了すべきである。一方、閉弁処理中の弁座および閉弁部材の過負荷は、確実に避けなければならない。なぜなら、この過負荷が弁の損傷につながって、機能を損なうおそれがあるからである。したがって、閉弁部材が弁座と接触するにつれて作用する運動エネルギーを範囲内に収める必要がある。
【０００３】
このために、欧州特許第２２２８５７３号明細書から、閉弁ばねの力に逆らって閉弁部材を開位置に引っ張る鎖をギア部が備える電動バルブアクチュエータが知られている。鎖は、引張力を閉弁部材に伝達するが押す力は伝達しないので、動的閉弁処理の間、減速最中のモータ‐ギア部を、弁座に接触している閉弁部材から切り離す。この原理の機能性は、アクチュエータのモータが過度に長い後稼働をしなければ、どの速度でも与えられる。これは、閉弁ばねの力と鎖の長さが互いに調整されなければならないことを意味する。閉弁力が異なる様々な弁で同一のバルブアクチュエータを用いれば、この原理には限界がある。過度な後稼働があれば、次の開弁処理に備えるために補われなければならない公差が必ず存在する。したがって、利用可能時間に要件が設定されていれば、過稼働の単独利用は得策でない。
【０００４】
また、独国特許出願公開第３５３１２６２号明細書から、永久励磁型ブラシレス直流モータにブレーキをかけるシンプルな短絡回路が知られている。ブラシレス直流モータは、切替リレーを介して、直流電圧源または短絡分岐に接続される。ダンピング回路が作動すれば、発電機動作の後稼働をしているブラシレス直流モータがショートして、その運動エネルギーは短絡回路およびモータの技術的に必要なオーム抵抗器で熱に変換される。モータは突然止まる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、可変サイズのダンパーまたは弁で使用でき、かつ、確実に自閉させることができるバルブアクチュエータを作成することである。
【０００６】
この目的は、請求項１に係るバルブアクチュエータを用いて達成される。
【０００７】
本発明に係るバルブアクチュエータは、あるインダクタンスとあるオーミック抵抗とをそれぞれが有する２以上の巻線を通常有する永久励磁型ステッピングモータを備える。また、バルブアクチュエータは、閉弁部材を開弁方向に弁座から遠ざけ、かつ、閉弁方向に弁座へ近づけるために、駆動の観点からステッピングモータを当該閉弁部材に接続させるギア部を含む。自動自閉機能を実装するために、ばね手段が設けられる。これは、接続された閉弁部材に対して閉弁方向に予め負荷をかけておいて停電時に閉弁部材を閉弁方向に移動させるために、直接または間接的にギア部に接続される。
【０００８】
モータを開弁方向に制御移動させて閉弁ばねの力に打ち勝ち、当該モータを所定位置に保持できる、モータの巻線は、給電回路に接続される。さらに、容量性ダンピング回路を備えるダンピング回路が設けられる。この容量性ダンピング回路は、発電機動作で動いている（閉弁動作中の）モータを速度依存的に減速させるように設計される。駆動とダンピングとの切り替えを可能にするために、切替装置が設けられる。これは、給電回路またはダンピング回路を巻線に接続する。切り替えは、巻線が給電されていないときに行われるのが好ましい。無電流状態での切り替えは、モータ電流を制御または調整する制御デバイスによって実装することができる。
【０００９】
容量性ダンピング回路は、ダンピング動作中のステッピングモータの巻線のインダクタンスと共に、発電機動作で動いている回転ロータによって励振される共振構造を形成する。その結果生じる電流は、ロータの回転を減衰させるように作用する。ダンピング効果は、ロータ速度によって非線形的に決まり、この速度が上がるにつれて比例関係を超えて大きくなる。このように、ダンピング回路により、独立的に、外部から制御介入されることなく、閉弁処理中のモータ速度は閉弁ばねの力にほとんど依存しないことが保証されて、一方では、ほとほどの速度を与えることにより運動エネルギーをモータおよびギア部に与え過ぎず、他方では、高速閉弁を確実に実現できる。
【００１０】
ステッピングモータの各巻線は、前述した方法で切替デバイスを介して給電回路に、ダンピングの場合は、容量性ダンピング回路を有するダンピング回路に接続されることが好ましい。したがって、ステッピングモータの巻線は全て、ダンピングのために用いられることが好ましい。所望のダンピングは、負荷段階の数で調整することができる。
【００１１】
切替デバイスは、同期して作動させる、つまり、全ての巻線をそれらの給電回路に接続させるか、または、全ての巻線をそれらのダンピング回路に接続させることが好ましい。切替デバイスは、機械的接点を有するもの、例えば、切替リレーであることが好ましい。本切替リレーの常閉接点はダンピング回路につながるが、常開接点は給電回路につながることが好ましい。切替リレーが無電流、つまり、ドロップアウトするとすぐに、ダンピング回路が作動する。このように、ダンピング回路は、停電時に確実に動作する。
【００１２】
容量性ダンピング回路は、コンデンサを含むことが好ましく、このコンデンサは、ステッピングモータの巻線と共に切替デバイスを介してループを形成し、このループは、共振回路である。巻線のオーム抵抗器、および、ステッピングモータの鉄製回路の鉄損は、この共振回路の減衰となり、そのＱ値を決定する。Ｑ値は、少なくとも５より大きく、好ましくは１０より大きく、より好ましくは２０より大きいことが好ましい。このように、共振構造の比較的急勾配な共振曲線が実現され、これによって、次に、モータの著しく非線形な減速トルク‐速度特性曲線ができる。この種の著しい非線形特性曲線は、ダンピング処理中の明確なモータ速度につながる。
【００１３】
ダンピングデバイスとばね手段とは、閉弁処理中のモータ速度が、弁の開弁時の速度の５〜１５倍、好ましくは１０倍になるように互いに寸法を合わせて調整されることが好ましい。ダンピングデバイスは、弁が閉じられた時点でシステムに残っているエネルギーに基づいて設計することができ、このエネルギーは高速閉弁速度によって決まる。このエネルギーは、閉弁部材が弁座に押し付けられた時点で、モータおよびギア部を減速段階にする。次の開弁処理の利用可能時間を最小限にするために減速が制限されるならば、弁側のギア部出力にエンドストッパを設けることができる。エンドストッパに当たるギア部出力の衝撃のパルスは、通常動作でも負荷がないギア部がいずれの負荷も受けないような高さであることが好ましい。その一方で、閉弁速度、その結果としてのモータ速度はかなり高いので、いずれの場合も閉弁経路を考慮した最大閉弁時間を超えることはない。
【００１４】
ここで、調整は、根本的にダンピングデバイスの構造に関連している。ばね手段の選択およびそのばね力の大きさは、比較的重要ではない。したがって、本発明のバルブアクチュエータは、適合または改良の必要がなく、様々な閉弁ばねに容易に用いることができる。閉弁速度は、容量性ダンピング回路のコンデンサのサイズから設定されることが好ましい。
【００１５】
閉弁部材が弁座に押し付けられたままの閉弁部材および弁座から離れて、減衰的に動いているモータに関係なくモータおよびギア部内に存在する運動エネルギーを保つために、ギア部と閉弁部材との間にギアレス部を設けてもよい。このギアレス部は、フレキシブル張力手段、例えば、鎖により形成されることが好ましい。ダンピング回路は、鎖の鎖車の回転運動全体のほんの一部に限られる、モータおよびギア部の瞬時減速を生じさせる。このように、短鎖および短減速区域を用いて動作することにより、バルブアクチュエータのサイズを最小にすることができる。
【００１６】
本発明では、さらに、バルブアクチュエータの操作方法を提供する。特に、共振特性を有するダンピング回路を用いたバルブアクチュエータのステッピングモータのダンピングが、本方法に固有の特徴である。モータの巻線および容量性ダンピング回路で形成される共振構造は、ダンピング中に、好ましくはサブ共振動作、つまり、発生電流の周波数が共振構造の共振周波数を下回って動作する。このように、速度が上がるにつれて減速トルクが非常に大きく比例関係を超えて増加する、著しく非線形な減速トルク‐速度特性曲線を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施の形態の詳細は、図面、明細書、または、従属請求項に示される。
【図１】図１は、接続弁を有するバルブアクチュエータの大まかな概略図である。
【図２】図２は、バルブアクチュエータの図式的簡略回路図である。
【図３】図３は、図１に係る弁の閉弁ばねのばね特性曲線を示している。
【図４】図４は、ダンピング回路の共振特性を示すグラフである。
【図５】図５は、共振回路によって生じる減速トルクをグラフの形式で示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、弁１１を作動させるためのバルブアクチュエータ１０を示しており、これを用いて、入力端１２で流入して出力端１３で流出するガス流を有効、遮断、または、調整することができる。このために、弁座１５が弁筺体１４に配置され、閉弁部材１６と対になっている。閉弁部材は、弁座１５を必要に応じて閉鎖または開放できるように可動配置される。図１に係る実施の形態例において、閉弁部材は、弁座１５の開弁軸と平行に移動するポペット弁である。しかしながら、バルブアクチュエータ１０は、閉弁部材を例えば開方向の開弁軸に対して直角に移動させる、ゲート、ダンパー等と呼ばれる他のバルブタイプでも同様に用いることができる。
【００１９】
閉弁部材１６は、閉弁部材１６に対して閉方向に、つまり、弁座１５側に予め負荷をかける閉弁ばね１７と対になる。
【００２０】
バルブアクチュエータ１０は、ギア部１９を介して閉弁部材１６に接続される永久励磁型ステッピングモータ１８を含む。ギア部１９は、モータピニオン２０と噛み合う歯車２１を少なくとも１つ有する減速ギア部である。さらに、力の伝達経路となる、互いに噛み合う複数の歯車を接続することもできる。これは、図１では単に点線で概略的に示されている。力の伝達経路は、回転ギア部と、特に、例えば、ギアラック、ねじスピンドル、または、図１に例示するような鎖２２などのフレキシブル張力手段といった直線可動ギア部とを備えることができる。これは、一端で鎖車２３に、他端で閉弁部材１６に接続される。しかしながら、鎖ではなく、フレキシブルなワイヤ、ケーブル、ベルトなど他の部品を用いてもよい。
【００２１】
鎖２２は、引張強度は高いがせん断強度は低い連結部となり、閉弁部材１６を動かすことなく、鎖車２３をプッシュ方向に動かすことができる。このようにして、ギアレス部を形成する。また、フレキシブル張力手段ではなく、スロットに設置されているドライバなど、２つのギア部材の遊びを有する連結部によってギアレス部を形成してもよい。
【００２２】
ステッピングモータ１８は、図２の一部に示された動作回路２４に接続される。図から分かるように、通常、ステッピングモータ１８は、永久励磁型ロータ２７の回転のための回転場を作るのに用いられる複数の巻線、例えば２つの巻線２５、２６を有する。このために、給電回路２８は、巻線２５、２６ごとに設けられ、巻線２６について、全ての給電回路に対する例として代表的に図２に示される。給電回路２８は、巻線２６に制御可変電流を与えて、巻線２６をもう一方の巻線２５と同位相で励磁させ、ロータ２７の位置または運動を決める場を確立するために用いられる。このために、給電回路２８は、例えば、制御回路２９によって制御されたように動作する、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、ＩＧＢＴなどの電気制御スイッチを４つ有するスイッチブリッジ２９を備える。また、この制御回路は、電流センサ部３０を介して巻線２６に流れる電流を検出および調整することができる。さらに、制御回路２９は、もう一方の巻線に対するインバータブリッジ（さらなる詳細は示さない）を制御し、その巻線の電流を制御および／または調整することもできる。
【００２３】
インバータブリッジからの電流は、例えば、制御回路２９によって制御される切替デバイス３１を介してステッピングモータ１８に給電される。この切替デバイスは、例えば、切替リレーにより形成され、当該切替リレーの舌部３２は、リレーの無電流（給電停止）状態では常閉接点３３に接続され、給電（励磁）状態では常開接点３４に接続される。切替デバイスの切り替えは、無電流状態で行われるのが好ましい。例えば、制御回路２９は、抵抗器３０を用いてモータ電流をモニタリングし、そこを流れる電流が制限値を下回った場合にのみ切替装置３１を切り替える。これは、モータ１８が十分に給電停止された場合に当てはまる。さらに、電流の有無に関わらず、制御回路２９が切替装置３１をいつでも切り替えるようにすることができる。そうでなければ、最大閉弁時間を超えてしまうであろう。
【００２４】
巻線２６は、一端３５で接点舌部に接続され、この接点舌部によりインバータブリッジに接続される。巻線２６は、他端３６でインバータブリッジに直接接続される。他端３６は、さらに容量性ダンピング回路３７にも接続されており、容量性ダンピング回路３７の他端は、常閉接点３３に支えられている。容量性ダンピング回路３７は、少なくとも１つのコンデンサ３８と、場合により、並列または直列接続されたコンデンサ、抵抗器、または、誘導素子などのさらなる部品と、さらに場合により、ダイオードやＺダイオードなどの非線形部品とを含む。
【００２５】
切替リレー（切替デバイス３１）が非励磁になると、容量性ダンピング回路３７は巻線２６と並列接続されて、巻線２６のインダクタンスＬ、コンデンサ３８の静電容量、および、巻線２６の内部抵抗Ｒから形成されるＬＣＲ共振構造が形成される。また、周波数依存と思われる内部抵抗Ｒは、さらに、モータの鉄損および他の損失を表すこともできる。ＬＣＲ共振構造は、例えば２０より大きな高いＱ値であることが好ましい。なぜなら、共振周波数は、Ｑ値が上がるにつれてより明確に規定されるからである。
【００２６】
【数１】
2019511195.tif 000003
【００２７】
抵抗Ｒは、数オームの範囲、例えば４〜８Ωであることが好ましく、インダクタンスＬは、数ｍＨの範囲、例えば１０〜２０ｍＨであることが好ましく、静電容量Ｃは、数百ｎＦの範囲、例えば３３０ｎＦであることが好ましい。
【００２８】
バルブアクチュエータ１０は、記載された範囲において、以下のように弁１１に作用する。
【００２９】
まず、弁１１が開弁されるとする。このために、制御回路２９は、接続インバータを作動させるよう指示されて、切替デバイス３１を介して巻線２５、２６に電流パルスを供給し、電流パルスは、所定ステップ数の後に閉弁部材１６が所望位置になるまでロータ２７を所望方向に回転させる。この状態では、ロータ２７を所定位置で保持するために、すでに回転を止めている磁場をステッピングモータ１８内で維持させるよう巻線２５、２６に給電し続けることができる。
【００３０】
通常、弁１１の制御調整または閉弁は、インバータブリッジを適切に作動することにより、巻線２５、２６に制御給電する制御回路を用いて、同様に行われる。ロータ２７を逆方向回転させて場合によれば停止するまで別の位置に戻す逆回転磁場が生成される。これらの作用を持つ閉弁ばね１７は、鎖２２、または、ケーブルやベルトなどの別の張力手段をピンと張ったまま弁１１の閉弁方向に予め負荷をかける機能を必ず有する。しかしながら、それは、閉弁を引き起こさない。これは、閉弁した無電流状態、および、アクチュエータ１０が無電流の場合に弁１１を閉弁位置に制御移動させるような高速閉弁と区別されるものである。後者は以下のように行われる。
【００３１】
無電流状態において、制御回路２９が利用可能なエネルギーは、制御モータ動作を維持するのにもはや十分なものではない。高速閉弁パルスは、バルブアクチュエータ１０の電源電圧を切ることがきっかけで生じる。この場合、切替リレーはドロップアウトする。つまり、切替デバイス３１が舌部３２と常閉接点３３とを接続させる。ここで、制御回路２９は、切替リレーの切断を指示するようまだ動作中である。あるいは、切替弁のドロップアウト、つまり、給電停止は、単に動作電圧を排除することによって実装することもできる。切替デバイス３１は、無電流状態に切り替えられるので、切替デバイスの接点に気を付けるよう制御されることが好ましい。このように、容量性ダンピング回路３７は、いずれの場合でも巻線２６に接続される。同時に、他のダンピンク回路は、その他の巻線に接続される。
【００３２】
ここで、閉弁ばね１７は、閉弁部材１６を閉弁位置に押し付け、そうする際に、ギア部１９を介してステッピングモータ１８を駆動する。このモータは、速度を上げて動き、そうする際に、巻線２５、２６において電圧が生じる。ＬＣＲ共振回路では、振動電流が生じる。この処理は、弁１１の閉弁経路全体に及ぶ。ここで、この振動の回路周波数ωは、ＬＣＲ共振回路の共振周波数を下回ることが好ましい。この共振特性曲線は図４に示されている。作用点Ｉは、共振特性曲線の左側、低周波数部分にある。減速するように作用する電流がそれに応じて生じ、この電流が、図５のグラフに従って減速トルクＭを引き起こす。
【００３３】
図４によれば、発生電圧Ｕと（回路）周波数ωとの相関関係は、作用点Ｉにおいて著しく非線形である。これは、図５のさらに非線形な減速トルク曲線になる。図から分かるように、減速トルクは、速度のわずかな変化で比例関係を超えて増加または減少し、ステッピングモータ１８で発生する発生電圧の回路周波数ωをそれに応じてわずかに変化させる。これは、閉弁部材１６に作用する様々な力に対して非常に大きな速度安定効果がある。
【００３４】
このようにして、最大時間内に弁１１を閉じることができるほど十分素早くステッピングモータ１８は動くが、システム内に存在する運動エネルギーを範囲内に収められないほど素早くは動かないことを確実にすることができる。ここで、この処理は、図３に示したばね特性曲線ＩＩにほとんど依存しない。これは、急勾配または平坦であり得る。しかしながら、いずれの場合も、ゼロ点を通っていないので、たとえ閉弁部材１６が弁座１５に置かれているとしても、閉弁力は依然存在する。
【００３５】
また、弁１１およびそのアクチュエータ１０の動作体制を、シンプルな開弁および閉弁に限定することもできる。このために、アクチュエータ１０は給電されると、モータ１８を開弁位置に移動させ、そこで保持することができる。切断、つまり、閉弁のためには、給電が中断される。そして、閉弁ばね１７により駆動されたモータ１８が、ＬＣＲ共振構造により速度制御されて発電機動作の閉弁位置で動くように、弁は閉じられる。
【００３６】
本発明に係るバルブアクチュエータ１０は、ステッピングモータ１８の発電機動作で作動する容量性ダンピング回路３７を含むダンピング回路を有する。ダンピング回路は、モータの巻線２６と共に、速度を安定化して調節するように作用するＬＣＲ共振構造を形成する。発電機動作で動くステッピングモータ１８の速度は、制限値内で、特に、制御回路から制御介入されることなく一定に保たれる。このように、ダンピング回路は、制御部が無電流状態でも動作可能であり、外部電源に関係なく信頼性がある。高速閉弁が実現され、モータ１８の必要以上の後稼働も確実に回避される。一方では、最大閉弁時間を超えないことを確実にでき、他方では、後稼働経路を停止によって限定して、停止時の接触エネルギーを確実に許容範囲内に収められる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  バルブアクチュエータ
１１  弁
１２  入力端
１３  出力端
１４  弁筺体
１５  弁座
１６  閉弁部材
１７  閉弁ばね
１８  ステッピングモータ
１９  ギア部
２０  モータピニオン
２１  歯車
２２  鎖
２３  鎖車
２４、２４ａ  動作回路
２５、２６  巻線
２７  ロータ
２８  給電回路
２９  制御回路
３０  電流センサ回路
３１  切替デバイス
３２  舌部
３３  常閉接点
３４  常開接点
３５、３６  巻線２６の巻線端
３７、３７ａ  ダンピング回路、容量性ダンピング回路
３８  コンデンサ
Ｃ  静電容量
Ｌ  巻線２６のインダクタンス
Ｒ  巻線２６の内部抵抗、損失抵抗
ＬＣＲ  共振回路
Ｉ  作用点
Ｕ  巻線２６での発生電圧
ω  回路周波数
Ｆ  力
ｘ  経路
Ｍ  減速トルク
ＩＩ  ばね特性曲線
Ｓ  妨げるように作用するバルブアクチュエータ１０の総力
【図１】
2019511195.tif 000004
【図２】
2019511195.tif 000005
【図３】
2019511195.tif 000006
【図４】
2019511195.tif 000007
【図５】
2019511195.tif 000008
【国際調査報告】
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