(57)【要約】  電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法が検出用信号を電磁コイルに印加するステップと、電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップとを有する。少なくとも１つの電気的特性は、空隙のサイズ及び検出用信号に関連している。この方法は、アーマチュアを電磁コイルに向かって動かして空隙のサイズを減少させるステップと、少なくとも１つの電気的特性によって空隙のサイズが所望の範囲内に収まっていることが分かると、電磁コイルに向かうアーマチュアの運動を停止させるステップとを更に有する。
2013531377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法であって、前記方法は、
検出用信号を前記電磁コイルに印加するステップを有し、
前記電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップを有し、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記空隙のサイズ及び前記検出用信号に関連しており、
前記アーマチュアを前記電磁コイルに向かって動かして前記空隙のサイズを減少させるステップを有し、
前記少なくとも１つの電気的特性によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップを有する、方法。
【請求項２】
前記検出用信号は、交流電流電圧信号から成る、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記所望の範囲内にある前記空隙のサイズに関連した第１の電流しきい値を定めるステップと、
前記電磁コイルに流れる電流を前記第１の電流しきい値と比較するステップと、
前記電磁コイルに流れる電流が前記第１の電流しきい値未満であるときに前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあると判定するステップとを更に有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記所望の範囲内にある前記空隙のサイズに関連した第２の電流しきい値を定めるステップと、
前記電磁コイルに流れる電流を前記第２の電流しきい値と比較するステップと、
前記電磁コイルに流れる電流が前記第２の電流しきい値未満であるときに前記空隙のサイズが前記所望の範囲外にあると判定するステップとを更に有する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
第２の検出用信号を前記電磁コイルに印加して前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることを確認するステップを更に有する、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記第２の検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の変化を検出するステップ及び（ｉｉ）前記変化によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップを更に有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記変化は、前記電磁コイルに流れる電流の降下から成る、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記変化によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させる前記ステップは、（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の降下時点を求めるステップ及び（ｉｉ）前記時点によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記電磁コイルのインダクタンスから成る、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
電気機械装置であって、
電磁コイルと、
係合位置と係合解除位置との間で選択的に動くことができるアーマチュアとを有し、前記アーマチュアは、前記係合位置において前記電磁コイルに係合し、前記アーマチュアは、前記係合解除位置において前記電磁コイルと前記アーマチュアとの間の空隙を定め、
前記空隙のサイズは、
（ｉ）検出用信号を前記電磁コイルに印加するステップを有し、
（ｉｉ）前記電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップを有し、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記空隙のサイズ及び前記検出用信号に関連しており、
（ｉｉｉ）前記アーマチュアを前記電磁コイルに向かって動かして前記空隙のサイズを減少させるステップを有し、
（ｉｖ）前記少なくとも１つの電気的特性によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップを有する方法によって所望の範囲内に収まるよう設定される、電気機械装置。
【請求項１５】
前記検出用信号は、交流電流電圧信号から成り、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項１４記載の電気機械装置。
【請求項１６】
前記方法は、第２の検出用信号を前記電磁コイルに印加して前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることを確認するステップを更に有し、前記第２の検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項１５記載の電気機械装置。
【請求項１７】
前記検出用信号は、直流電流電圧信号から成り、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項１４記載の電気機械装置。
【請求項１８】
前記方法は、（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の変化を検出するステップ及び（ｉｉ）前記変化によって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることが分かると、前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップを更に有する、請求項１７記載の電気機械装置。
【請求項１９】
前記変化は、前記電磁コイルに流れる電流の降下から成る、請求項１８記載の電気機械装置。
【請求項２０】
電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法であって、前記方法は、
交流電流電圧信号を前記電磁コイルに印加するステップと、
前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる第１の電流をモニタするステップと、
前記アーマチュアを前記電磁コイルに向かって動かして前記空隙のサイズを減少させるステップと、
前記所望の範囲内にある前記空隙のサイズに関連した第１の電流しきい値を定めるステップと、
前記電磁コイルに流れる前記第１の電流を前記第１の電流しきい値と比較するステップと、
流れる前記第１の電流が前記第１の電流しきい値未満であるときに前記空隙のサイズは前記所望の範囲内にあることを判定するステップと、
前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあるときに前記電磁コイルに向かう前記アーマチュアの運動を停止させるステップと、
（ｉ）直流電流電圧信号を前記電磁コイルに印加し、（ｉｉ）前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる第２の信号の変化を検出することによって前記空隙のサイズが前記所望の範囲内にあることを確認するステップとを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年６月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／３５９，９６８号の権益主張出願である。この米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容が本明細書に全て記載されているものとして引用する。
【０００２】
本発明は、電気機械装置及び関連の組立て方法に関する。本発明は、特に、所望の空隙を備えた電気機械装置及び所望の空隙を得るための電気機械装置の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械装置は、多種多様な用途で用いられている。かかる装置は、典型的には、以下、アーマチュアと呼ぶ磁気材料で作られたコンポーネントに力を及ぼすよう付勢可能な電磁コイルを有する。アーマチュアに及ぼされた力は、アーマチュアを動かし、この運動は、次に、所望の作用効果、例えば制御機構体の動作又は電気接点を動かして接触させたり離したりする動作を提供するために用いられる。
【０００４】
アーマチュアを動かすのに十分な電磁力を電磁コイル中に生じさせるのに必要な電流の大きさは、多種多様な要因に依存する場合があり、かかる要因としては、コイルの設計やアーマチュアの質量が挙げられるが、これらには限定されない。アーマチュアの所望の運動に必要な電流の大きさを定める要因のうちの別の１つは、電磁コイルとアーマチュアとの間の距離であり、これは、典型的には、アーマチュアに作用する電磁力を通さなければならない「空隙」と呼ばれている。
【０００５】
空隙の小さな電気機械装置は、空隙の大きな同じ装置よりも動作するのに必要な電流が少ない。しかしながら、最小限の空隙がアーマチュアの運動を生じさせることができるようにするために存在しなければならない。かくして、電気機械装置を作動させるのに必要な電流を制限することが望ましい場合、或る最大値よりも小さいが、最小値よりも大きい所与のサイズの空隙を提供することが望ましい場合が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多くの電気機械装置に関し、所望の空隙を得るために電気機械装置を組み立てることは、容易であり、空隙を適正に定めるのに適当な物理的測定装置が用いられる場合がある。しかしながら、他の状況では、所望の空隙を定めることが問題となる場合がある。例えば、小型電気機械装置では又は狭い包装容積部又はエンクロージャを占める電気機械装置の場合、組立ての際、物理的測定装置を電磁コイル及び／又はアーマチュアの付近に位置決めすることができない場合がある。
【０００７】
したがって、所望の空隙を備えた電気機械装置及び所望の空隙を得るための電気機械装置の組立て方法を提供することが望ましい。
【０００８】
本発明の目的は、先行技術の少なくとも１つの欠点を解決し又は軽減する新規な電気機械装置及び関連組立て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の種々の実施形態によれば、電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法が提供される。この方法は、検出用信号を電磁コイルに印加するステップと、空隙のサイズ及び検出用信号に関連した電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップと、アーマチュアを電磁コイルに向かって動かして空隙のサイズを減少させるステップと、少なくとも１つの電気的特性によって空隙のサイズが所望の範囲内にあることが分かると、電磁コイルに向かうアーマチュアの運動を停止させるステップを有する。
【００１０】
本発明の種々の実施形態によれば、電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法が提供される。この方法は、アーマチュアを電磁コイルに向かって第１の位置まで動かして空隙の第１のサイズを設定するステップと、第１の位置において電磁コイルに向かうアーマチュアの運動を停止させるステップとを有する。この方法は、アーマチュアが第１の位置にあるときに検出用信号を電磁コイルに印加するステップと、電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップとを更に有する。少なくとも１つの電気的特性は、空隙の第１のサイズ及び検出用信号に関連している。さらに、本発明は、空隙の第１のサイズが所望の範囲に収まっているかどうかを少なくとも１つの電気的特性に基づいて判定するステップを有する。
【００１１】
本発明の種々の実施形態によれば、電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を所望の範囲内に収まるよう設定する方法が提供される。この方法は、交流電流電圧信号を電磁コイルに印加するステップと、交流電流電圧信号に基づいて電磁コイルに流れる第１の電流をモニタするステップとを有する。この方法は、アーマチュアを電磁コイルに向かって移動させて空隙のサイズを減少させるステップと、第１の電流しきい値を定めるステップとを更に有する。第１の電流しきい値は、所望の範囲内にある空隙のサイズに関連している。この方法は、電磁コイルに流れる第１の電流を第１の電流しきい値と比較するステップと、流れる第１の電流が第１の電流しきい値未満であるときに空隙のサイズは所望の範囲内にあることを判定するステップと、空隙のサイズが所望の範囲内にあるときに電磁コイルに向かうアーマチュアの運動を停止させるステップとを更に有する。加うるに、この方法は、（ｉ）直流電流電圧信号を電磁コイルに印加し、（ｉｉ）直流電流電圧信号に基づいて電磁コイルに流れる第２の信号の変化を検出することによって空隙のサイズが所望の範囲内にあることを確認するステップを有する。
【００１２】
本発明の種々の実施形態によれば、電気機械装置が開示される。この電気機械装置は、電磁コイルと、係合位置と係合解除位置との間で選択的に動くことができるアーマチュアとを有する。アーマチュアは、係合位置において電磁コイルに係合し、アーマチュアは、係合解除位置において電磁コイルとアーマチュアとの間の空隙を定める。空隙は、例示の方法によって所望の範囲内に収まるよう寸法決めされる。この方法は、検出用信号を電磁コイルに印加するステップと、電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップとを有する。少なくとも１つの電気的特性は、空隙のサイズ及び検出用信号に関連する。この方法は、アーマチュアを電磁コイルに向かって動かして空隙のサイズを減少させるステップと、少なくとも１つの電気的特性によって空隙のサイズが所望の範囲内にあることが分かると、電磁コイルに向かうアーマチュアの運動を停止させるステップとを更に有する。
【００１３】
次に、添付の図を参照して本発明の好ましい実施形態について説明するが、これらは例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の幾つかの実施形態としての例示の電気機械装置の部分断面図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置（例えば、図１の電気機械装置）の空隙を設定する例示の方法を説明した流れ図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置（例えば、図１の電気機械装置）の空隙を設定する例示の方法を説明した流れ図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置（例えば、図１の電気機械装置）の空隙を設定する例示の方法を説明した流れ図である。
【図５Ａ】互いに異なる空隙を備えた図１の電気機械装置に印加される直流電流電圧検出用信号に関する電流と時間の関係を表すプロット図である。
【図５Ｂ】互いに異なる空隙を備えた図１の電気機械装置に印加される直流電流電圧検出用信号に関する電流と時間の関係を表すプロット図である。
【図５Ｃ】互いに異なる空隙を備えた図１の電気機械装置に印加される直流電流電圧検出用信号に関する電流と時間の関係を表すプロット図である。
【図５Ｄ】互いに異なる空隙を備えた図１の電気機械装置に印加される直流電流電圧検出用信号に関する電流と時間の関係を表すプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
電気機械装置の「空隙」を、代表的には、唯一の物理的距離であるとして説明する。しかしながら、電磁回路の動作は、物理的空隙、即ち、電磁コイルとアーマチュアとの間の物理的距離以外の種々の要因によって影響を受ける。かくして、電気回路の観点からは、電磁装置の有効空隙を、電磁コイル及びアーマチュアの電磁回路の動作に影響を及ぼす特性としてみなすことができる。この特性は、電磁コイルとアーマチュアとの間の物理的距離（「物理的空隙」）だけでなく、電磁装置の他の特性（電磁コイルとアーマチュアとの間の軸方向又は他の位置合わせ不良、巻線の差及び電磁コイルの構成等）で決まる。したがって、電磁コイル及びアーマチュアの特定の組立体は、特定サイズの物理的空隙を介してアーマチュアを移動させる特定の最低電圧及び電流を必要とする場合があるが、ほぼ同じ電磁コイル及びアーマチュアの別の組立体は、同一の「物理的空隙」を介してアーマチュアを動かすのに異なるレベルの電流を必要とする場合がある。以下に更に説明するように、電磁コイルとアーマチュアとの間の物理的距離（「物理的空隙」）と位置合わせ不良、製造上のばらつき等の作用効果の組合せを電気機械装置の「有効空隙」と称する。
次に図１を参照すると、本発明の幾つかの実施形態としての例示の電気機械装置の部分断面図が示されている。電気機械装置１０は、例えば、電気機械装置１０を必要に応じて選択的に作動させたり作動停止させたりすることができる電気機械式クラッチを含むエンジン駆動式付属装置（例えば、内燃エンジン用の冷却水ポンプ）であるのが良い。
【００１６】
電気機械装置１０は、ベース１２を有するのが良く、駆動シャフト１４がこのベースから延びている。ベース１２は、駆動シャフト１４を包囲する肩１６を有するのが良い。例えば、環状電磁コイル２０が肩１６に当接するまでこれをベース１２に圧力嵌めすることによって環状電磁コイル２０をベース１２に結合するのが良い。クラッチ組立体３０をこのクラッチ組立体３０が位置決めされた状態で予想されるあらゆる動作条件下において駆動シャフト１４に取り付けられたままであるように駆動シャフト１４に固定的に結合するのが良い。例示として挙げるに過ぎないが、クラッチ組立体３０は、クラッチ組立体３０と駆動シャフト１４との間に締まり嵌め関係が得られるよう駆動シャフト１４に圧力嵌めするのが良い。
【００１７】
クラッチ組立体３０は、クラッチ組立体３０の動作により駆動シャフト１４に選択的に係合したりこれから離脱したりする駆動シーブ３２を含むのが良い。具体的に説明すると、電磁コイル２０を適当な電流により付勢すると、アーマチュアプレート３４が電磁コイル２０のフェース２２に摩擦接触し、駆動シーブ３２が駆動シャフト１４から離脱又は係合解除する。電磁コイル２０を消勢すると、戻しばね３６がアーマチュアプレート３４をフェース２２から押し離すことができ、その結果、駆動シーブ３２が駆動シャフト１４に再び係合することができるようになる。クラッチ結合操作、即ち、駆動シーブ３２と駆動シャフト１４の係合及び係合解除は、軸受組立体３５及びラップスプリング３７の使用によって達成できるが、クラッチ組立体３０の特定の細部は、本発明にとって重要ではなく、従って、かかる特定の細部についてはここではこれ以上説明しない。
【００１８】
電気機械装置１０を組み立てる際、アーマチュアプレート３４を電磁コイル２０のフェース２２に係合させたり係合解除したり（離脱させたり）することができ、即ち係合位置と係合解除位置との間で動かすことができるよう適当な空隙５０が得られるようにすべきである。本明細書において説明しているエンジン駆動式付属装置の特定の例では、電磁コイル２０が最高１２０℃の温度において最低９ボルトで付勢されると（かかる値は、予想される最悪の場合の動作条件又は他の制限を表す場合がある）電磁コイル２０がアーマチュアプレート３４を動かしてこれをフェース２２に摩擦接触させるのに十分な磁力を生じさせることが望ましい。これを達成するために電磁コイル２０を十分に付勢するのに必要な電流は、電磁コイル２０の構成、アーマチュアプレート３４の構成及び電磁コイル２０とアーマチュアプレート３４との間の空隙５０によって影響を受ける場合がある。空隙５０が大きすぎる場合、アーマチュアプレート３４を動かしてこれをフェース２２に摩擦接触させるのに必要な電流は、所望の最大電流レベルを超えることになる。しかしながら、電気機械装置１０の適正なクラッチ結合を可能にするためにアーマチュアプレート３４を或る程度の隙間だけフェース２２から離すことも又重要である。したがって、クラッチ組立体３０（及びアーマチュア３４）を空隙５０が所望の範囲内に収まるまで電磁コイル２０のフェース２２に向かって動かすことが望ましい。
【００１９】
アーマチュアプレート３４及びフェース２２が電気機械装置１０内に配置されているので、アーマチュアプレート３４とフェース２２との間の物理的空隙の物理的測定を行うことが困難な場合があり、或いは、幾つかの想定される装置では、不可能である。さらに、上述したように、物理的空隙は、電気機械装置１０の適正な動作に影響を及ぼす唯一の要因である。電気機械装置１０の適正な動作に影響を及ぼす他の要因としては、電磁コイル２０の巻線の軸方向及び／又は半径方向位置合わせ不良、電磁コイル２０及び／又はアーマチュアプレート３４の製造上のばらつき及び電磁コイル２０及び／又はアーマチュアプレート３４の種々のコンポーネントの表面の平坦度又は粗さが挙げられるが、これらには限定されない。一例として挙げるに過ぎないが、第１の特定の電気機械装置１０の場合、０．４ミリメートルという物理的間隙が所望の有効空隙及び所望の最大電流の電気的特性を提供することができ、第２の特定の電気機械装置１０の場合、０．２５ミリメートルという物理的間隙が所望の最大電流の所望の電気的特性を提供することができる。
【００２０】
したがって、物理的空隙の測定が所望の有効空隙の近似値を提供することができるが、かかる測定は、電気機械装置１０にとって要求の厳しい電気的特性の要件を満たすのに十分な有効空隙の正確な表示を提供しない場合がある。アーマチュア（アーマチュアプレート３４）と電磁コイル２０との間に特定の物理的空隙を生じさせようとするのではなく、本発明では、電磁コイル２０を有効空隙５０の所望のサイズを求めて設定するセンサとして用いる。
【００２１】
次に図２を参照すると、本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置の空隙を設定する例示の方法１００を説明する流れ図が示されている。当業者であれば理解されるように、方法１００において記載された特定の数のステップが存在し、これらステップを特定の順序で説明するが、方法１００は、これよりも多い又は少ないステップを有することが可能であり、これらステップを図示の順序とは異なる順序で実施することができる。方法１００は、例えば、上述したアーマチュア３４及び電磁コイル２０を有する電気機械装置１０を組み立てるために利用されるのが良い。ステップ１１０では、検出用信号を電磁コイル２０に印加する。検出用信号は、任意の電気信号であって良く、かかる電気信号としては、交流電流（ＡＣ）電圧信号、直流電流（ＤＣ）電圧信号、ＡＣ電流信号、ＤＣ電流信号、パルス電圧信号（三角波、方形波等）及びパルス電流信号（三角波、方形波等）が挙げられるが、これらには限定されない。一例を挙げるに過ぎないが、幾つかの実施形態では、検出用信号は、３０ヘルツ正弦波５ボルト信号である。
【００２２】
ステップ１２０では、電磁コイル２０の少なくとも１つの電気的特性をモニタする。モニタした電気的特性は、検出用信号及び有効空隙５０のサイズに関連している。例示の電気的特性としては、結果として電磁コイル２０に送られる電流（例えば、検出用信号が電圧である場合）、結果としての電磁コイル２０の電圧（例えば、検出用信号が電流である場合）及び電磁コイル２０のインダクタンスが挙げられるが、これらには限定されない。検出用信号が３０ヘルツ正弦波５ボルト信号である上述の例では、電磁コイル２０への対応の電流をモニタするのが良い。この例では、電磁コイル２０に送られる初期電流は、公称３００ミリアンペアであるのが良い。
【００２３】
ステップ１３０において、アーマチュア３４を電磁コイル２０に向かって動かす。アーマチュアプレート３４を電磁コイル２０に向かって動かすことにより、電磁コイル２０及びアーマチュア３４により形成される電磁回路のインダクタンスが増大することになる。したがって、検出用信号が３０ヘルツ正弦波５ボルト信号である例では、電磁コイル２０に送られる結果としての電流は、アーマチュア３４を電磁コイル２０に向かって動かすにつれて減少することになる。同様に、電圧信号以外の検出用信号の場合、アーマチュア３４が電磁コイル２０に近づいているときに電磁コイル２０及びアーマチュア３４により形成される電磁回路のインダクタンスの増大は、ステップ１２０においてモニタされる電気的特性に影響を及ぼすであろう。
【００２４】
方法１００は、ステップ１４０に進み、このステップにおいて、モニタされている（ステップ１２０）電気的特性によって空隙５０のサイズが所望の範囲内にあるかどうかを判定する。所望の範囲は、電磁コイル２０に所望の電力レベルで又はそれ以下の電力レベルで電力供給したときにアーマチュアプレート３４を動かしてこれをフェース２２に摩擦接触させるのに足るほど小さく且つ電気機械装置１０の適正なクラッチ結合を可能にするほど大きい有効空隙５０を提供するよう設定される。空隙５０が所望の範囲内にあるかどうかは、一例を挙げるに過ぎないが、電気的特性とあらかじめ決定された実験測定値の比較に基づいて判定されるのが良い。
【００２５】
検出用信号が３０ヘルツ正弦波５ボルト信号である上述の例では、所望の範囲内にある有効空隙５０に対応した電流レベルを求めることができる。一例を挙げるに過ぎないが、所望の範囲内にある空隙５０のサイズに関連した第１の電流しきい値を求めることができる。第１の電流しきい値は、所望の範囲内にある空隙５０の最も大きいサイズを表すのが良い。かくして、空隙５０は、モニタされた電流レベルが第１の電流しきい値未満であると判定されたときに所望の範囲内にあると判定することができる。加うるに、所望の範囲内にある空隙５０のサイズに関連した第２の電流しきい値を求めることができる。第２の電流しきい値は、所望の範囲内にある空隙５０の最も小さいサイズを表すのが良い。かくして、空隙５０は、モニタされた電流レベルが第２の電流しきい値未満であると判定されたときに所望の範囲外にあると判定することができる。
【００２６】
検出用信号が電圧信号又は電流信号である幾つかの実施形態では、検出用信号のそれぞれの電圧レベル及び電流レベルは、組立て手順中、一定のままであり、従って、変化する唯一の要因は、電磁コイル２０に供給されるそれぞれ電流又は電圧である。さらに、検出用信号は、検出用信号から得られた結果の精度に悪影響を及ぼす場合のある熱的効果に起因した電磁コイル２０の抵抗の著しい変化を回避するために組立てプロセス中、電磁コイル２０の巻線の過度の加熱を阻止するレベル状態にあるよう選択されるのが良い。
【００２７】
次に図３を参照すると、本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置の空隙を設定する例示の方法２００を説明する流れ図が示されている。当業者であれば理解されるように、方法２００において記載された特定の数のステップが存在し、これらステップを特定の順序で説明するが、方法２００は、これよりも多い又は少ないステップを有することが可能であり、これらステップを図示の順序とは異なる順序で実施することができる。方法２００は、例えば、上述したアーマチュア３４及び電磁コイル２０を有する電気機械装置１０を組み立てるために利用可能である。
【００２８】
ステップ２１０では、第１の検出用信号を電磁コイル２０に印加することによって電気機械装置１０の空隙５０を所望の範囲内に収まるよう設定する。一例を挙げるに過ぎないが、上述の方法１００は、ステップ２１０を実施するために利用されるのが良い。第２の検出用信号を電磁コイル２０に印加し（ステップ２２０）、第２の検出用信号及び有効空隙５０のサイズに関連した少なくとも１つの電気的特性をモニタする（ステップ２３０）。方法２００は、ステップ２４０に進み、このステップにおいて、モニタされている（ステップ２３０）電気的特性によって空隙５０のサイズが所望の範囲内にあるかどうかを判定する。ステップ２４０では、空隙５０のサイズが所望の範囲内にないことが判定されると、方法２００は、ステップ２５０に進み、このステップにおいて、空隙が所望の範囲外にあることが指示される。ステップ２４０において、これとは異なり、空隙５０のサイズが所望の範囲内にあることが判定された場合、方法２００は、ステップ２６０に進み、このステップにおいて、空隙が所望の範囲内にあることが確認される。
【００２９】
次に図４を参照すると、本発明の幾つかの実施形態としての電気機械装置の空隙を設定する例示の方法３００を説明する流れ図が示されている。当業者であれば理解されるように、方法３００において記載された特定の数のステップが存在し、これらステップを特定の順序で説明するが、方法３００は、これよりも多い又は少ないステップを有することが可能であり、これらステップを図示の順序とは異なる順序で実施することができる。方法３００は、例えば、上述したアーマチュア３４及び電磁コイル２０を有する電気機械装置１０を組み立てるために利用可能である。
【００３０】
アーマチュア３４を電磁コイル２０に向かって動かすのが良く（ステップ３１０）、そして空隙５０の第１のサイズを設定する第１の位置で停止させる（ステップ３２０）。アーマチュア３４が第１の位置にある状態で、ステップ３３０において、検出用信号を電磁コイル２０に印加するのが良い。方法３００は、ステップ３４０に進み、このステップにおいて、電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタする。モニタされる電気的特性は、検出用信号（例えば、電圧に関連した電流）及び空隙５０のサイズ（例えば、電磁コイル２０及びアーマチュア３４により形成される電磁回路のインダクタンスの変更に起因している）に関連している。ステップ３５０において、モニタした電気的特性によって空隙５０が所望の範囲内に収まっていることが分かると、方法３００は終了し、電気機械装置１０は、動作可能な状態にある。しかしながら、ステップ３５０において、モニタした電気的特性によって空隙５０が所望の範囲内に収まっていないことが判定されると、方法３００は、ステップ３１０に戻る。
【００３１】
本発明の幾つかの実施形態では、電磁コイル２０に印加される検出用信号は、直流電流電圧信号である。これら実施形態では、電磁コイル２０に供給される対応の電流をモニタすると、有効空隙５０が所望のサイズ範囲内に収まっているがどうかを判定することができる。しかしながら、対応の電流を電流しきい値と比較しないで、電流を空隙５０のサイズが所望の範囲内に収まっていることを指示する変化、例えば指標としての降下又は一時的減少があるかどうかについてモニタしても良い。具体的に説明すると、電磁コイル２０によって生じた磁力がアーマチュア３４を動かしてこれをフェース２２に接触させるのに十分であるほどアーマチュア３４をいったん近くに動かすと、検出された電流の瞬間的な降下が起こり、その後、電流が再び最大値まで増大する。降下が起こる前に測定された電流の最大値と降下が起こった時点は、両方とも、電磁コイル２０とアーマチュア３４との間の空隙５０のサイズを表していると言える。追加的に又は代替的に、降下が起こる前の電流の変化率は、電磁コイル２０とアーマチュア３４との間の空隙５０のサイズを表していると言える。これらの実施形態では、電磁コイル２０に印加される電圧は、検出用信号が間欠的に印加されると共に電流の特定の値が測定されていないので、比較的高い場合がある。したがって、検出用信号の印加の開始時点におけるアーマチュアプレート３４の位置及び空隙５０の対応のサイズは、正確である必要はない。
【００３２】
図５Ａは、直流電流電圧信号である検出用信号に関して電磁コイル２０に送られた電流と時間の関係を表す例示のプロットを示している。このプロットは、検出用電圧が１４ボルトである装置１０に関するものである。電流は、最初にＡ1の値に達した後に変化（降下又は一時的減少）を生じる。実験測定値から、電流Ａ1に対応した有効空隙は、０．６ミリメートルの物理的空隙と等価であることが判明した。
【００３３】
図５Ｂは、アーマチュア３４を電磁コイル２０の近くに（図５Ａのプロットに対応した位置に対して）動かした後における図５Ａに対応した検出用信号と同一の検出用信号に関して電磁コイル２０に送られた電流と時間の関係を表す、図５Ａに示されているプロットとほぼ同じ例示のプロットを示している。電流が、Ａ2の値に達した後変化（急な一時的減少）を生じ、Ａ2がＡ1よりも小さい。実験測定値から、電流Ａ2に対応した有効空隙は、０．４ミリメートルの物理的空隙と等価であることが判明した。
【００３４】
図５Ｃは、アーマチュア３４を電磁コイル２０の近くに（図５Ｂのプロットに対応した位置に対して）動かした後における図５Ａ及び図５Ｂに対応した検出用信号と同一の検出用信号に関して電磁コイル２０に送られた電流と時間の関係を表す、図５Ａ及び図５Ｂに示されているプロットとほぼ同じ例示のプロットを示している。電流が、Ａ3の値に達した後変化（降下又は一時的減少）を生じ、Ａ3は、Ａ2よりも小さく、Ａ2は、Ａ1よりも小さい。実験測定値から、電流Ａ3に対応した有効空隙は、０．２ミリメートルの物理的空隙と等価であることが判明した。
【００３５】
また、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃのプロットで理解できるように、電流の変化が生じている時間（それぞれ、ｔ1，ｔ2，ｔ3）は又、空隙５０のサイズが減少するとすぐに生じる。このタイミングの差は、変形例では又は電流降下測定と組み合わせると、空隙５０のサイズが所望の範囲内にあるかどうかを判定すると共に／或いは確認する（上述の方法２００のステップ２４０，２５０，２６０）ために利用できる。これら実施形態では、最大電流及び対応の有効空隙の表をまず最初に実験的に得て、そしてこれを装置１０の組立ての際に検出用信号から得られた結果と比較すると、空隙５０が所望の範囲内に収まっているかどうかが判定されると共に／或いは確認されることが想定される。さらに、降下が生じる前の電流値（Ａ1，Ａ2又はＡ3）と電流が再び上昇し始める前における最も低い電流値の差を利用すると、アーマチュア３４の運動が生じたかどうか、即ち、アーマチュア３４が係合位置と係合解除位置との間で動いたかどうかを判定すると共に／或いは確認することができる。
【００３６】
電流の降下が起こる前における図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃのプロットの勾配、即ち電流の変化率は又、空隙５０のサイズを表していると言える。この勾配は、変形例として又は電流降下測定値及び／又は上述のタイミングの差と組み合わせると、空隙５０のサイズが所望の範囲内にあるかどうかを判定すると共に／或いは確認する（上述の方法２００のステップ２４０，２５０，２６０）ために利用できる。これら実施形態では、電流の変化率及び対応の有効空隙の表をまず最初に実験的に得て、そしてこれを装置１０の組立ての際に検出用信号から得られた結果と比較すると、空隙５０が所望の範囲内に収まっているかどうかが判定されると共に／或いは確認されることが想定される。
【００３７】
利用される検出用信号が直流電流電圧信号である幾つかの実施形態では、モニタされた電流の変化（例えば、上述の一時的減少）は、生の測定電流レベルから検出することが困難な場合がある。図５Ｄは、直流電流電圧信号である検出用信号に関し、時間との関係の電磁コイル２０に送られた電流４００並びに電流４００に対応した電流差４１０の例示のプロットを示している。図５Ｄに示された電流４００の変化４２０は、大きな一時的減少又は降下とはなっておらず、従って、電流４００それ自体をモニタすることによっては容易に検出できない場合がある。しかしながら、この変化は、電流差４１０をモニタすると検出可能である。かくして、幾つかの実施形態では、電流差４１０は、空隙５０が所望の範囲内にあるかどうかを判定するためにモニタされる電気的特性又は電気的特性のうちの１つを構成することができる。
【００３８】
直流電流電圧又は電流検出用信号を利用する実施形態は、段階的に実施され、従って、電気的特性をモニタすることが望ましい度に検出用信号を消勢状態の電磁コイル２０に印加するようにする（上述の方法３００を参照されたい）ことが想定される。すなわち、アーマチュア３４を第１の位置まで動かすのが良く、その時点で、検出用信号を電磁コイル２０に印加し、電気的特性をモニタする。電気的特性によって空隙５０が所望の範囲内に収まっていないことが分かると、アーマチュア３４を一層電磁コイル２０の近くに動かして検出用信号を再び電磁コイル２０に印加し、そして電気的特性を再びモニタする。このプロセスは、有効空隙５０が所望の範囲内に収まるまで繰り返し行われ、有効空隙５０が所望の範囲内に収まった時点で、組立てプロセスが完了する。変形例として、アーマチュア３４が十分に低い速度で電磁コイル２０に近づく場合、検出用信号を運動中、適当な間隔で電磁コイル２０に印加したりこれから除いたりするのが良く、それにより有効空隙５０が所望の範囲内に収まった時点が分かるよう使用できる所望の電気的特性を得ることができる。
【００３９】
上述したように、電磁コイル２０が消勢されると、戻しばね３６は、アーマチュアプレート３４をフェース２２から押し離すことができる。戻しばね３６の適正な動作は、検出用信号を電磁コイル２０に印加し、そして検出用信号に関連した少なくとも１つの電気的特性をモニタすることによって確認できる。一例を挙げるに過ぎないが、空隙５０を所望の範囲内に収まるよう設定した後（例えば、上述の方法１００、２００又は３００のうちの１つを利用することによって）、直流電流電圧を電磁コイル２０に印加してアーマチュア３４を電磁コイル２０に接触させるのが良い。アーマチュア３４の運動が生じたと仮定すると、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示されているように、結果的に生じる電流は、まず最初にＡ1，Ａ2，Ａ3の値にそれぞれ達した後、変化（降下又は一時的減少）を生じることになる。実験的測定値から、電流Ａ1，Ａ2，Ａ3の各々に対応したばね力は、許容範囲内にあることが確認できる。
【００４０】
上述の説明は、性質上例示に過ぎず、本発明、その用途又は使用を制限するものではないことが理解されよう。特定の例を本明細書において説明すると共に図面に示したが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができると共にその要素に代えて均等例を用いることができることは理解されよう。さらに、種々の例相互間における特徴、要素及び／又は機能の組み合わせ及び整合は、本明細書において明確に想定されており、従って、当業者であればこの開示内容から、別段の指定がなければ、１つの例の特徴、要素及び／又は機能を適宜別の例に組み込むことができることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させる多くの改造を行うことができる。したがって、本発明は、本発明の教示を実施するための現時点において最適実施態様として図面に示されると共に本明細書において説明した特定の例に限定されることはなく、本発明の範囲は、上述の説明及び特許請求の範囲の記載に含まれる任意の実施形態を含むものである。
【図１】
2013531377.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月31日(2012.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の物理的空隙を設定する方法であって、前記方法は、
ａ）検出用信号を前記電磁コイルに印加するステップを有し、
ｂ）前記電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップを有し、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記物理的空隙のサイズ及び前記検出用信号に関連しており、
ｃ）前記アーマチュアを動かして前記物理的空隙のサイズを変えるステップを有し、
ｄ）前記少なくとも１つの電気的特性が所望の範囲内にあるときに前記物理的空隙を設定するステップを有する、方法。
【請求項２】
前記検出用信号は、交流電流電圧信号から成る、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記電流に関する所望の最大値に基づいて第１の電流しきい値を定めるステップを更に有し、
前記ステップｃ）は、前記電磁コイルに流れる電流を前記第１の電流しきい値と比較するステップを含み、
前記ステップｄ）は、前記電磁コイルに流れる電流が前記第１の電流しきい値未満であるときに前記物理的空隙を設定するステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記電流に関する所望の最小値に基づいて第２の電流しきい値を定めるステップを更に有し、
前記ステップｃ）は、前記電磁コイルに流れる電流を前記第２の電流しきい値と比較するステップを含み、
前記ステップｃ）は、前記電磁コイルに流れる電流が前記第２の電流しきい値未満であるときに実施される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
第２の検出用信号を前記電磁コイルに印加して前記少なくとも１つの電気的特性が前記所望の範囲内にあることを確認するステップを更に有する、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記第２の検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の変化を検出するステップ及び（ｉｉ）前記変化の検出によって前記電流の最小値に達したことが分かった時点に基づいて前記物理的空隙を設定するステップを更に有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記変化は、前記電磁コイルに流れる電流の降下から成る、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップｄ）は、（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の降下時点を求めるステップ及び（ｉｉ）前記ステップ（ｉ）によって求められた時点での前記物理的空隙のサイズに基づいて前記物理的空隙を設定するステップを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電気的特性は、前記電磁コイルのインダクタンスから成る、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
電気機械装置であって、
電磁コイルと、
係合位置と係合解除位置との間で選択的に動くことができるアーマチュアとを有し、前記アーマチュアは、前記係合位置において前記電磁コイルに係合し、前記アーマチュアは、前記係合解除位置において前記電磁コイルと前記アーマチュアとの間の物理的空隙を定め、
前記物理的空隙のサイズは、
ａ）検出用信号を前記電磁コイルに印加するステップを有し、
ｂ）前記電磁コイルの少なくとも１つの電気的特性をモニタするステップを有し、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記空隙のサイズ及び前記検出用信号に関連しており、
ｃ）前記アーマチュアを動かして前記物理的空隙のサイズを変えるステップを有し、
ｄ）前記少なくとも１つの電気的特性が所望の範囲内にあるときに前記物理的空隙を設定するステップを有する方法によって設定される、電気機械装置。
【請求項１５】
前記検出用信号は、交流電流電圧信号から成り、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項１４記載の電気機械装置。
【請求項１６】
前記方法は、第２の検出用信号を前記電磁コイルに印加して前記電磁コイルに流れる電流が前記所望の範囲内にあることを確認するステップを更に有し、前記第２の検出用信号は、直流電流電圧信号から成る、請求項１５記載の電気機械装置。
【請求項１７】
前記検出用信号は、直流電流電圧信号から成り、前記少なくとも１つの電気的特性は、前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる電流から成る、請求項１４記載の電気機械装置。
【請求項１８】
前記ステップｄ）は、（ｉ）前記電磁コイルに流れる電流の変化を検出するステップ及び（ｉｉ）前記変化の検出によって前記電流の最小値に達したことが分かった時点に基づいて前記物理的空隙を設定するステップを含む、請求項１７記載の電気機械装置。
【請求項１９】
前記変化は、前記電磁コイルに流れる電流の降下から成る、請求項１８記載の電気機械装置。
【請求項２０】
電気機械装置の電磁コイルとアーマチュアとの間の物理的空隙を設定する方法であって、前記方法は、
交流電流電圧信号を前記電磁コイルに印加するステップと、
前記交流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる第１の電流をモニタするステップと、
前記アーマチュアを動かして前記物理的空隙のサイズを変えるステップと、
前記第１の電流に関する所望の最大値に基づいて第１の電流しきい値を定めるステップと、
前記電磁コイルに流れる前記第１の電流を前記第１の電流しきい値と比較するステップと、
前記電磁コイルに流れる前記第１の電流が前記第１の電流しきい値未満であるときに前記物理的空隙を設定するステップと、
前記ステップｄ）から結果として得られた前記物理的空隙のサイズが（ｉ）直流電流電圧信号を前記電磁コイルに印加し、（ｉｉ）前記直流電流電圧信号に基づいて前記電磁コイルに流れる第２の信号の変化を検出することによって許容可能であることを確認するステップとを有する、方法。
【国際調査報告】
2013531377.tif 000011
2013531377.tif 000012