JP2771780B2 - electromagnet - Google Patents

electromagnet

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JP2771780B2
JP2771780B2 JP7000367A JP36795A JP2771780B2 JP 2771780 B2 JP2771780 B2 JP 2771780B2 JP 7000367 A JP7000367 A JP 7000367A JP 36795 A JP36795 A JP 36795A JP 2771780 B2 JP2771780 B2 JP 2771780B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コイル通電によって機
械的に作動する電磁石に関し、例えば、電磁リレー、電
磁弁、電磁振動装置、或いは電磁操作機構等を駆動する
電磁石に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnet mechanically operated by energizing a coil, for example, an electromagnet for driving an electromagnetic relay, an electromagnetic valve, an electromagnetic vibration device, an electromagnetic operating mechanism, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電磁石は、固定子の磁極面に動作
間隙を介し対面して配置した可動鉄心を、固定子に巻装
したコイルに通電して、固定子と可動鉄心の間に設ける
スプリングの付勢力に抗して吸引し、コイルの通電を停
止することによってスプリングの付勢力を利用して、固
定子と可動鉄心間の動作間隙を復帰させる構成と機能を
持っている。
2. Description of the Related Art A conventional electromagnet is provided between a stator and a movable core by energizing a coil wound on the stator and disposing a movable core disposed on a magnetic pole surface of the stator with an operation gap therebetween. It has a configuration and a function of returning the operating gap between the stator and the movable iron core using the biasing force of the spring by stopping the coil and stopping the energization by sucking the spring against the biasing force of the spring.

【0003】図21はこのような平面磁極型プランジャ
ー電磁石を示し、固定鉄心51にコイル52を設け、可
動鉄心53はスプリング54によって固定鉄心と可動鉄
心を離隔する方向に付勢されており、コイル52に通電
すると、可動鉄心53は固定鉄心51に吸引される。こ
のような電磁石は図22に示すような特性を示す。また
図23に示すような貫通プランジャー型電磁石も知られ
ている。このような貫通プランジャー型電磁石は、図2
4に示すような特性を示す。
FIG. 21 shows such a planar magnetic pole type plunger electromagnet, in which a fixed core 51 is provided with a coil 52, and a movable core 53 is urged by a spring 54 in a direction separating the fixed core and the movable core. When the coil 52 is energized, the movable core 53 is attracted to the fixed core 51. Such an electromagnet exhibits characteristics as shown in FIG. A penetrating plunger type electromagnet as shown in FIG. 23 is also known. Such a penetrating plunger type electromagnet is shown in FIG.
The characteristics as shown in FIG.

【0004】また、図25に示すような自己保持用の永
久磁石55を有する自己保持型ソレノイドが実開昭57
−170513号公報に開示されている。その技術は、
コイル52と永久磁石55とを同軸に連接し、可動鉄心
53を十分長くし、かつ、ストッパ57をヨーク58に
連結したものである。永久磁石55はヨーク58に接す
ると共に他端に磁極片56を備え、可動鉄心53に近接
して設けられている。永久磁石55は可動鉄心53とス
トッパ57の吸着状態を保持するものである。
A self-holding solenoid having a self-holding permanent magnet 55 as shown in FIG.
It is disclosed in -170513. The technology is
The coil 52 and the permanent magnet 55 are connected coaxially, the movable iron core 53 is made sufficiently long, and the stopper 57 is connected to the yoke 58. The permanent magnet 55 is in contact with the yoke 58 and has a pole piece 56 at the other end, and is provided near the movable iron core 53. The permanent magnet 55 holds the movable iron core 53 and the stopper 57 in the attracted state.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術の電磁
石は、次記のような問題点がある。 (1)微少電流で可動鉄心を動作させる高感度性能に乏
しい。 (2)可動鉄心の有効吸引力がスプリングの付勢力に相
当する分だけ減殺される。 (3)平面磁極プランジャー型電磁石、並びに自己保持
型ソレノイドは、吸引動作の終了時に衝撃力や衝撃音を
発生する問題がある。例えば電磁リレー等では電気接点
等のチャタリングの原因を誘起して動作の信頼性、装置
の寿命を害なう恐れがある。また、固定鉄心と可動鉄心
の磁極面の衝突によって鋭い衝撃音を発生して、音によ
り環境を損なう恐れが多い。
The above-mentioned prior art electromagnet has the following problems. (1) High sensitivity performance for operating a movable iron core with a small current is poor. (2) The effective suction force of the movable iron core is reduced by an amount corresponding to the urging force of the spring. (3) The planar magnetic pole plunger type electromagnet and the self-holding type solenoid have a problem that an impact force and an impact sound are generated at the end of the suction operation. For example, in an electromagnetic relay or the like, a cause of chattering of an electric contact or the like may be induced to impair the reliability of operation and the life of the device. In addition, a sharp impact sound is generated due to the collision of the magnetic pole surfaces of the fixed iron core and the movable iron core, and the sound often damages the environment.

【0006】本発明は、上記の問題点を解消して、微小
な電気入力によって作動する高感度動作特性を持ち、か
つ無騒音で優れた吸引力特性をもつ電磁石の提供を課題
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide an electromagnet having a high sensitivity operation characteristic operated by a minute electric input and having a noiseless and excellent attractive force characteristic. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、コイル及び永
久磁石を同軸に並設すると共に軸方向に沿って間隔をあ
けて配設した複数の磁極面を有する磁性体部材と、この
磁性体部材の各磁極面に対して非平衡に対面する対極面
を有する可動鉄心とからなることを特徴とする電磁石で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a magnetic member having a plurality of magnetic pole surfaces in which a coil and a permanent magnet are coaxially juxtaposed and arranged at intervals along the axial direction. An electromagnet comprising a movable iron core having a counter electrode surface facing each magnetic pole surface of the member in a non-equilibrium manner.

【0008】前記磁性体部材は、コイル及び永久磁石の
磁化方向を同一又は逆向きに並設し磁極面を軸方向両端
及びコイルと永久磁石との間の3か所に設けたものでも
よく、又は、コイル及び永久磁石の磁化方向を直交させ
て並設し磁極面を軸方向両端に設けた形式としてもよ
い。さらに、永久磁石の反コイル側磁極片の反コイル側
端に、磁性材料からなり可動鉄心の端面が当接する安定
保持片を付設すると、コイルに無通電のとき可動鉄心が
安定保持され好ましい。
[0008] The magnetic member may be one in which the magnetization directions of the coil and the permanent magnet are arranged in the same or opposite directions and the magnetic pole faces are provided at both ends in the axial direction and at three places between the coil and the permanent magnet. Alternatively, the coils and the permanent magnets may be arranged so that their magnetization directions are orthogonal to each other, and the magnetic pole faces are provided at both ends in the axial direction. Further, it is preferable that a stable holding piece made of a magnetic material and in contact with the end face of the movable core is attached to the opposite end of the permanent magnet opposite the coil side of the pole piece on the opposite side of the coil, so that the movable iron core is stably held when the coil is not energized.

【0009】本発明において、可動鉄心が磁性体部材の
各磁極面に非平衡に対面すると言うのは、可動鉄心の対
磁極面の磁極面に対して均等に対面しない態様に形成さ
れていることを言い、可動鉄心が一方の磁極面に対して
対極面が対面している時他の磁極面に対して対面する対
極面を欠除したものである。例えば、可動鉄心が少なく
とも磁性体部材の全長に対して、磁性体部材の両端の磁
極面の一方の長さだけ短く形成したもの、或は、他方の
対極面となるべき部分に磁気抵抗をもつ非磁性体部を設
けたもの等を挙げることができる。また、可動鉄心はコ
イルと永久磁石との間に設けた磁極面に対面する部分に
非磁性体部を形成したものでもよい。
In the present invention, the fact that the movable iron core faces each magnetic pole face of the magnetic member non-equilibrium means that the movable iron core is formed so as not to uniformly face the magnetic pole face of the opposite magnetic pole face of the movable iron core. When the movable iron core faces the one pole face, the counter pole face facing the other pole face is omitted. For example, the movable iron core is formed by shortening at least one of the magnetic pole surfaces at both ends of the magnetic member with respect to at least the entire length of the magnetic member, or has a magnetic resistance at a portion to be the other counter surface. One provided with a non-magnetic member can be used. Further, the movable core may have a non-magnetic portion formed at a portion facing a magnetic pole surface provided between the coil and the permanent magnet.

【0010】なお、前記コイル及び永久磁石が複数個
で、可動鉄心がステップ的に動作するものにすることも
できる。磁性体部材の磁極面を内向きの面とし、可動鉄
心をその内側に設けた電磁石すなわちプランジャ貫通型
としてもよく、磁極面を外向きの面とし、これに対面す
る可動鉄心を設けたいわゆる外部可動子型としてもよ
い。これらの場合に、プランジャ貫通型では、磁極面が
円筒内径であり、可動鉄心が円柱型である典型的な形
状、外部可動子型では、磁極面が円筒外径であり、可動
鉄心がこれを外嵌する円筒型である典型的な形状として
もよいが、磁極面が内向き又は外向きの任意の形状で、
可動鉄心がこれに対面する任意の形状であってもよい。
[0010] It should be noted that the coil and the permanent magnet may be plural, and the movable iron core may operate stepwise. An electromagnet in which the magnetic pole surface of the magnetic body member faces inward and the movable iron core is provided inside thereof, that is, a plunger penetrating type may be used. It may be a mover type. In these cases, in the plunger penetrating type, the magnetic pole surface has a cylindrical inner diameter, and the movable iron core has a cylindrical shape, and in the external mover type, the magnetic pole surface has a cylindrical outer diameter. It may be a typical shape that is a cylindrical shape that fits outside, but the magnetic pole surface may be any shape inward or outward,
The movable core may have any shape facing the movable core.

【0011】なお、前記間隔をあけて配設した複数の磁
極面は円周方向に配列した磁極面とし、前記可動鉄心は
可動方向が回転方向である回動可動鉄心としてもよい。
The plurality of magnetic pole surfaces arranged at intervals may be magnetic pole surfaces arranged in a circumferential direction, and the movable core may be a rotating movable core whose movable direction is a rotation direction.

【0012】[0012]

【作用】本発明の具体的な構成と作用を、その一実施例
である図1の模式構造図及びその作動説明図である図2
を参照して説明する。図1は本発明の実施例の電磁石の
縦断面図で中心線より上側は可動鉄心が向かってストロ
ークの右端、中心線より下側は可動鉄心が向かってスト
ロークの左端にある状態を示している。本発明の具体的
な構成は、 (イ)中空筒状ボビン1に電線を巻装したコイル2 (ロ)コイル2を囲繞し、ボビンの中空孔の両端部にそ
れぞれ同軸の開口(円筒内面磁極6、7)を設けたヨー
ク3 (ハ)ヨーク3に一方の磁極を固着し、他方の磁極に上
記ボビンと同軸の開口(円筒内面磁極8)を持つ磁極片
4を固定した永久磁石5 (ニ)ボビン1の中空孔、ヨーク3の各開口(磁極面
6、7)、並びに磁極片4の開口(磁極面8)とから成
る柱状孔に軸方向に滑動可能に挿通し、ヨーク3の開口
内周面(磁極面6、7)及び永久磁石の磁極片4の内周
面(磁極面8)の3つの磁極面6、7、8の内の2面の
みに対面する円周面(対極面)を有する可動鉄心9 から構成したことを特徴とするプランジャー貫通型電磁
石である。
FIG. 1 is a schematic structural view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of its operation.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electromagnet according to an embodiment of the present invention, in which the upper side of the center line has the movable core facing the right end of the stroke, and the lower side of the center line has the movable core facing the left end of the stroke. . The specific configuration of the present invention is as follows: (a) a coil 2 in which an electric wire is wound around a hollow cylindrical bobbin 1 (b) a coaxial opening (a cylindrical inner magnetic pole) which surrounds the coil 2 and is provided at both ends of the hollow hole of the bobbin. (C) A permanent magnet 5 (a) in which one magnetic pole is fixed to the yoke 3 and a magnetic pole piece 4 having an opening (cylinder inner magnetic pole 8) coaxial with the bobbin is fixed to the other magnetic pole. D) The yoke 3 is inserted through the hollow hole of the bobbin 1, the opening of the yoke 3 (the magnetic pole surfaces 6 and 7), and the opening of the pole piece 4 (the magnetic pole surface 8) so as to slide in the axial direction. A circumferential surface facing only two of the three magnetic pole surfaces 6, 7, 8 of the inner circumferential surface of the opening (magnetic pole surfaces 6, 7) and the inner circumferential surface (magnetic pole surface 8) of the pole piece 4 of the permanent magnet ( A plunger penetrating electromagnet comprising a movable iron core 9 having a counter electrode surface.

【0013】上記本発明の作用を、図2によって説明す
る。いま、コイル2が無通電の状態とすれば、永久磁石
5の起磁力による磁束、Φ a 、Φb 、Φm の作用によっ
て、可動鉄心9は図1の中心線より上に描いた位置、す
なわち可動鉄心9が磁極面7と8に対向し磁極面6と対
向しない状態に安定している。すなわち、可動鉄心9は
永久磁石5によって磁気的に位置を図1の上半分の状態
に拘束されている状態である。
The operation of the present invention will be described with reference to FIG.
You. Now, if the coil 2 is in a non-energized state, a permanent magnet
Magnetic flux by magnetomotive force of 5, Φ a , Φb , Φm By the action of
The movable core 9 is positioned above the center line in FIG.
That is, the movable iron core 9 faces the magnetic pole faces 7 and 8 and
It is stable in a state that is not suitable. That is, the movable iron core 9
The position is magnetically set by the permanent magnet 5 in the upper half of FIG.
Is in a state of being restrained.

【0014】ここで、コイル2に通電して図2に示すよ
うに、磁束Φi を誘起させると、磁極面6の間隙では、
可動鉄心に対して磁束(Φa +Φi2 に比例する軸左
方向の電磁吸引力が発生する。また、磁極面7の間隙に
は磁束(Φb +Φi2 、磁極面8の間隙には磁束、Φ
m 2=(Φa +Φb2 に比例する電磁吸引力が発生する
が、この電磁吸引力は、可動鉄心9の軸方向には作用し
ない。従って可動鉄心9と固定子間には、可動鉄心9の
軸左方向に磁束(Φa +Φi2 の大きな電磁吸引力の
みが作用して、可動鉄心9は軸左方向に変位する。そし
て、可動鉄心9が左方向へ移動するに伴って、磁極面8
の間隙には磁束Φm 2に比例する電磁吸引力の右方向の作
用力が増加して、可動鉄心9に対する左方向の電磁吸引
力を減殺する。この結果、可動鉄心9は左右方向の電磁
吸引力の平衡する位置において静止する。
When the coil 2 is energized to induce a magnetic flux Φ i as shown in FIG.
An electromagnetic attraction force is generated in the axial left direction proportional to the magnetic flux (Φ a + Φ i ) 2 with respect to the movable iron core. The magnetic flux (Φ b + Φ i ) 2 in the gap between the pole faces 7, the magnetic flux (Φ
Although an electromagnetic attraction force proportional to m 2 = (Φ a + Φ b ) 2 is generated, the electromagnetic attraction force does not act in the axial direction of the movable iron core 9. Therefore, between the movable core 9 and the stator, only a large electromagnetic attraction force of magnetic flux (Φ a + Φ i ) 2 acts in the axial left direction of the movable core 9, and the movable core 9 is displaced in the axial left direction. Then, as the movable iron core 9 moves to the left, the magnetic pole face 8
In the gap, the rightward acting force of the electromagnetic attraction force proportional to the magnetic flux Φ m 2 increases, and the leftward electromagnetic attraction force on the movable iron core 9 is reduced. As a result, the movable iron core 9 stops at a position where the electromagnetic attraction force in the left-right direction is balanced.

【0015】従って、所要ストローク位置に被駆動機構
を配置して、可動鉄心9の駆動当初に最大推力を発生さ
せ、駆動終了時に最大推力より小さい所要の可動鉄心9
の推力を作用させ、衝撃の無い静粛な可動鉄心9の左右
移動動作を実現することが出来る。この可動鉄心9が吸
引されている状態でコイル2の通電を停止すると、磁極
面6の間隙には磁束Φa 、磁極面7の間隙には磁束Φ
b 、そして磁極面8の間隙には磁束Φm =Φa +Φb
それぞれの自乗に比例する磁気吸引力が発生する。しか
し、この場合に可動鉄心の軸方向に作用する吸引力は、
磁極面6と7の間隙では軸方向の分力の和は零であり、
磁極面8の間隙の磁束Φm 2に比例する軸右方向の作用力
のみによって、可動鉄心は右方に移動を開始する。そし
て可動鉄心の右方向への移動と共に、磁極面6の間隙の
磁束Φa 2 に比例する磁気吸引力の左方向の作用力が増
加して、可動鉄心への右方向の作用力を相殺し、その平
衡位置である当初の位置に復帰して静止する。
Therefore, the driven mechanism is arranged at the required stroke position to generate the maximum thrust at the beginning of driving of the movable core 9, and at the end of driving, the required movable core 9 smaller than the maximum thrust.
Of the movable iron core 9 can be realized without impact. When the energization of the coil 2 is stopped in a state where the movable iron core 9 is attracted, the magnetic flux Φ a is applied to the gap between the magnetic pole faces 6 and the magnetic flux Φ is applied to the gap between the magnetic pole faces 7.
b and the gap between the pole faces 8 generate a magnetic attractive force proportional to the square of the magnetic flux Φ m = Φ a + Φ b . However, in this case, the suction force acting in the axial direction of the movable core is
In the gap between the pole faces 6 and 7, the sum of the axial component forces is zero,
The movable core starts moving to the right only by the acting force in the axial right direction that is proportional to the magnetic flux Φ m 2 in the gap between the pole faces 8. As the movable iron core moves to the right, the leftward acting force of the magnetic attraction force proportional to the magnetic flux Φ a 2 in the gap between the magnetic pole faces 6 increases, canceling the rightward acting force on the movable iron core. , And returns to its initial position, which is the equilibrium position, and stands still.

【0016】上記の本発明の作用を図19に示す実施例
について図20に掲げた吸引力特性曲線によって、具体
的に示した。図19に寸法線と寸法(単位mm)を記入
した形状寸法の実施例の電磁石を製造し、実験を行っ
た。コイル2と永久磁石5とを同軸に配置してこれらを
ヨーク3で覆った円筒状の固定子内に、可動鉄心9を遊
嵌した。可動鉄心9は固定子より軸方向長さを1つの磁
極面の軸方向長さだけ(1mm)短くした。コイル2に
5V、0.4Aを通電した。永久磁石の種類を種々変更
し、実験した結果を図20に示した。図19に示す断面
の向かって左端部(Y−Y’)を零とし、吸引量は向か
って左方向に作用するものを正、向かって右方向に作用
するものを負とした。コイル無通電の場合、コイル通電
の場合の吸引力を測定した。図20中の符号は次の通り
である。
The operation of the present invention is specifically shown by the suction force characteristic curve shown in FIG. 20 for the embodiment shown in FIG. An electromagnet of an example having a shape and dimensions in which dimension lines and dimensions (unit: mm) are entered in FIG. 19 was manufactured, and an experiment was performed. The movable iron core 9 was loosely fitted in a cylindrical stator in which the coil 2 and the permanent magnet 5 were coaxially arranged and covered with the yoke 3. The movable core 9 is shorter (1 mm) in axial direction length than the stator by the axial length of one magnetic pole surface. A current of 5 V and 0.4 A was supplied to the coil 2. FIG. 20 shows the results of experiments in which the types of permanent magnets were variously changed. The left end (YY ′) of the cross section shown in FIG. 19 was set to zero, and the suction amount was set to be positive when acting toward the left and negative when acting toward the right. When the coil was not energized, the suction force was measured when the coil was energized. The reference numerals in FIG. 20 are as follows.

【0017】A曲線:希土類永久磁石使用 B曲線:フェライト永久磁石使用 C曲線:永久磁石なし D曲線:フェライト永久磁石使用 E曲線:希土類永久磁石使用 この結果、図示した構造と寸法の電磁石において、永久
磁石の有無、永久磁石の起磁力の強さによってコイルの
通電電流が同一(0.4A)であっても、数倍の吸引力
の差異が発生することがわかる。
Curve A: using a rare earth permanent magnet B curve: using a ferrite permanent magnet C curve: using no permanent magnet D curve: using a ferrite permanent magnet E curve: using a rare earth permanent magnet As a result, in the electromagnet having the illustrated structure and dimensions, It can be seen that even if the current supplied to the coils is the same (0.4 A) depending on the presence or absence of the magnet and the strength of the magnetomotive force of the permanent magnet, a difference of several times in the attraction force occurs.

【0018】[0018]

【実施例】図1は本発明の実施例の縦断面図で、図2は
その作用を示すものである。コイル2を備え、円筒内面
磁極面6、7を設けたヨーク3に一方の磁極を固着し、
他方の磁極に円筒内面磁極面8を持つ磁性体4を固定し
た磁性体部材5と、磁極面6、7、8の3面の内の2面
のみに対面する円周面(対極面)を有する可動鉄心9と
から構成されている。コイル2が無通電の時は、永久磁
石5の起磁力による磁束の作用によって、可動鉄心9は
磁極面7と8に対向し磁極面6と対向しない状態で安定
している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows its operation. One of the magnetic poles is fixed to the yoke 3 having the coil 2 and the cylindrical inner magnetic pole surfaces 6, 7;
A magnetic member 5 in which a magnetic body 4 having a cylindrical inner magnetic pole surface 8 is fixed to the other magnetic pole, and a circumferential surface (a counter electrode surface) facing only two of the three magnetic pole surfaces 6, 7, 8 are provided. And a movable iron core 9. When the coil 2 is not energized, the movable iron core 9 is stable in a state where it faces the magnetic pole faces 7 and 8 but does not face the magnetic pole face 6 due to the action of the magnetic flux by the magnetomotive force of the permanent magnet 5.

【0019】ここで、コイル2に通電すると可動鉄心9
は軸左方向に変位する。そして、可動鉄心9が左方向へ
移動すると、可動鉄心9は左右方向の電磁吸引力の平衡
する位置において静止する。図3は、可動鉄心の磁極配
置を異にする別の実施例の模式構造を説明する縦断面図
で、可動鉄心周面に非磁性体溝10を配置して、コイル
2が無通電のとき、可動鉄心9の磁極面をヨーク3の一
対の開口内側面の磁極と、それぞれ可動鉄心軸方向の反
対方向に変位して対面させ、磁性体4の円筒内面磁極面
8とは一致して対面させるものである。
When the coil 2 is energized, the movable core 9
Is displaced to the left of the axis. When the movable iron core 9 moves to the left, the movable iron core 9 stops at a position where the electromagnetic attraction in the left and right directions is balanced. FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic structure of another embodiment in which the magnetic pole arrangement of the movable iron core is different. When the nonmagnetic groove 10 is arranged on the peripheral surface of the movable iron core and the coil 2 is de-energized, The magnetic pole surface of the movable core 9 is opposed to the magnetic poles on the inner surfaces of the pair of openings of the yoke 3 by being displaced in opposite directions to the movable core axis direction, and the magnetic pole surface 8 of the cylindrical inner surface of the magnetic body 4 is aligned. It is to let.

【0020】図3の構成の電磁石の作用を説明すると、
まずコイル2の無通電の状態では、可動鉄心は図3の上
半分に図示の位置で静止している。すなわち、図5に示
すように、永久磁石5による磁束Φa 、Φb 、及びΦm
の作用によって静止し拘束されている。ここで、コイル
2に通電して図示の方向の磁束Φi を発生させると、可
動鉄心の磁極面7の間隙には磁束(Φi +Φb2 に比
例する電磁吸引力が作用して、図3の中心線より下半分
に示すように、可動鉄心は軸方向の向かって左方向に移
動する。また、コイルの通電の磁性を逆方向として、磁
束Φi の方向を逆転させると、可動鉄心の磁極面6の間
隙には磁束(Φi +Φa2 に比例する電磁力が発生し
て、可動鉄心は図4に示すように、軸方向の向かって右
側に移動する。すなわち、図3の構成をもつ電磁石は、
コイル無通電の状態で図3の上半分に図示する位置で安
定する可動鉄心9を、コイルへ2の通電の極性の選択操
作によって左または右軸方向(図4)へ変位し、その通
電を停止することによって図3の上半分に図示した可動
鉄心の安定位置に復帰する三安定動作の操作を実施する
ことができる。
The operation of the electromagnet having the structure shown in FIG. 3 will be described.
First, when the coil 2 is not energized, the movable core is stationary at the position shown in the upper half of FIG. That is, as shown in FIG. 5, the magnetic fluxes Φ a , Φ b , and Φ m by the permanent magnet 5
Is stationary and restrained by the action of Here, when the coil 2 is energized to generate a magnetic flux Φ i in the illustrated direction, an electromagnetic attractive force proportional to the magnetic flux (Φ i + Φ b ) 2 acts on the gap between the magnetic pole faces 7 of the movable iron core, As shown in the lower half of the center line in FIG. 3, the movable iron core moves leftward in the axial direction. When the direction of the magnetic flux Φ i is reversed by setting the magnetism of the coil to the reverse direction, an electromagnetic force proportional to the magnetic flux (Φ i + Φ a ) 2 is generated in the gap between the magnetic pole surfaces 6 of the movable iron core, The movable iron core moves rightward in the axial direction as shown in FIG. That is, the electromagnet having the configuration of FIG.
The movable iron core 9 that is stabilized at the position shown in the upper half of FIG. 3 in the state where the coil is not energized is displaced in the left or right axis direction (FIG. 4) by selecting the polarity of the energization of the coil 2 to switch the energization. By stopping, the operation of the tristable operation of returning to the stable position of the movable core illustrated in the upper half of FIG. 3 can be performed.

【0021】図6は図1に示す実施例の変形例である。
永久磁石の反コイル側磁性体4の反コイル側端に、磁性
材料からなり可動鉄心の端面が当接する安定保持片14
を取り付けている。この安定保持片14は、コイルの通
電がない時、可動鉄心を安定保持する。図7は図6と同
様の安定保持片14を有する図3の実施例の変形例であ
る。
FIG. 6 shows a modification of the embodiment shown in FIG.
A stable holding piece 14 made of a magnetic material and brought into contact with the end face of the movable iron core against the end of the permanent magnet 4 opposite the coil on the side opposite the coil.
Is installed. The stable holding piece 14 stably holds the movable iron core when the coil is not energized. FIG. 7 is a modification of the embodiment of FIG. 3 having a stable holding piece 14 similar to FIG.

【0022】図8、9は図3に示す実施例に比較して、
それぞれ可動鉄心周面の非磁性体溝の形状と、その配置
位置を異にする。図9の非磁性体溝10の断面形状は、
その梯形の傾斜角度の選定によって、効果的な吸引力特
性の調節手段を提供することができる。そして図8、図
9に示す電磁石は、磁性体4の磁極面8に対して、可動
鉄心の動作完了時においても一致して対面するように可
動鉄心の対極面を配置することによって、可動鉄心9の
動作完了後にコイル2の通電を停止しても、可動鉄心9
の動作完了位置を永久磁石5の起磁力によって保持する
ことができ、自己保持動作特性を発揮する。
FIGS. 8 and 9 show a comparison with the embodiment shown in FIG.
The shape of the nonmagnetic groove on the peripheral surface of the movable iron core and the arrangement position thereof are different. The cross-sectional shape of the nonmagnetic groove 10 in FIG.
By selecting the inclination angle of the trapezoid, it is possible to provide a means for adjusting the effective suction force characteristics. The electromagnet shown in FIG. 8 and FIG. 9 has the movable iron core arranged such that the opposite pole face of the movable iron core faces the magnetic pole face 8 of the magnetic body 4 even when the operation of the movable iron core is completed. Even if the energization of the coil 2 is stopped after the operation of the movable core 9 is completed,
Can be held by the magnetomotive force of the permanent magnet 5, and the self-holding operation characteristic is exhibited.

【0023】また、図10に図示の実施例は、図1の実
施例の内部可動鉄心9を、円筒形状の外部可動鉄心29
とした実施例を示すものである。図1の磁極面6、7、
8はそれぞれ磁極面26、27、28が対応する。図1
0の外部可動鉄心29は図1の内部可動鉄心9に比し
て、その構造の特徴から磁気通路の間隙の磁気抵抗を小
さく設計でき、より好適な動作特性を期待することがで
きる。
In the embodiment shown in FIG. 10, the inner movable core 9 of the embodiment shown in FIG.
FIG. The pole faces 6, 7 of FIG.
8 corresponds to the pole faces 26, 27 and 28, respectively. FIG.
The outer movable core 29 of 0 can be designed to have a smaller magnetic resistance in the gap of the magnetic path due to its structural characteristics than the inner movable core 9 of FIG. 1, and more favorable operating characteristics can be expected.

【0024】図11は永久磁石5の磁化方向を可動鉄心
の半径方向とした実施例である。この場合、コイル2と
永久磁石5との間の磁極面7は省略される。図12は図
1の実施例の電磁石を軸方向に複数連結し、複数倍のス
トロークを有し、歩進できる機能をもつ構成とした実施
例を掲げたものである。この実施例ではコイルの通電電
流の極性の選択、切り替え操作によって図12、図13
に示す態様の複数倍ストロークの可動鉄心移動を実現す
ることができる。
FIG. 11 shows an embodiment in which the magnetization direction of the permanent magnet 5 is set in the radial direction of the movable iron core. In this case, the pole face 7 between the coil 2 and the permanent magnet 5 is omitted. FIG. 12 shows an embodiment in which a plurality of electromagnets of the embodiment shown in FIG. 1 are connected in the axial direction, have a multiple stroke, and have a function of stepping. In this embodiment, the operation of selecting and switching the polarity of the current flowing through the coil is shown in FIGS.
As described above, the movable iron core can be moved with a multiple stroke in multiple times.

【0025】以上の実施例では、可動鉄心が円柱形、又
は円筒形のものを説明してきたが、本発明はこれに限る
ものではなく、例えば角棒状、板状、その他任意の断面
とすることができ、また、円形の永久磁石や円形の極面
に限らず、直方体状の永久磁石や、棒状のヨークであっ
てもよい。図14は、本発明の別の実施例の縦断面図を
示すもので、複数の磁極面を円周方向に分離した磁極面
とし、可動鉄心は回動可動鉄心とした実施例である。符
号1〜9は図1と同様である。磁極面7はヨーク3から
円周内部に入り込んだ舌片12が形成している。図15
(a)、(b)、(c)はそれぞれ図14のA−A、B
−B、C−C矢視断面図を示している。回動する可動鉄
心9は対極面を形成する2つの円弧面と、対極面を形成
しないように隙間を開けた周面とからなる回動体となっ
ている。図15は、コイルに通電しない状態で、永久磁
石により回動位置を保たれている可動鉄心9を示し、図
16はコイルに通電した時の可動鉄心9の回動位置を示
している。この電磁石では、コイルの通電の有無によっ
て、可動鉄心は図15と図16の位置を回動する。
In the above embodiment, the movable iron core has been described as having a cylindrical or cylindrical shape. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a square rod, a plate, or any other cross section. Further, the present invention is not limited to a circular permanent magnet or a circular polar surface, but may be a rectangular parallelepiped permanent magnet or a bar-shaped yoke. FIG. 14 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention, in which a plurality of magnetic pole surfaces are formed as magnetic pole surfaces separated in a circumferential direction, and a movable core is a rotatable movable core. Reference numerals 1 to 9 are the same as those in FIG. The magnetic pole surface 7 is formed by a tongue piece 12 which has entered the circumference from the yoke 3. FIG.
(A), (b) and (c) are AA and B in FIG.
-B and CC sectional views taken along arrows CC. The rotating movable iron core 9 is a rotating body including two arc surfaces forming a counter electrode surface and a peripheral surface having a clearance so as not to form a counter electrode surface. FIG. 15 shows the movable core 9 held in a rotating position by a permanent magnet in a state where the coil is not energized, and FIG. 16 shows the rotating position of the movable core 9 when the coil is energized. In this electromagnet, the movable core rotates between the positions shown in FIGS. 15 and 16 depending on whether or not the coil is energized.

【0026】図17(a)、(b)、(c)はそれぞれ
図14の別の形式のもののコイルに通電していない状態
のA−A、B−B、C−C矢視断面図を示している。図
18はその図17の実施例のコイルに所定極性の通電を
実施した状態を示している。上記の各実施例の適切な選
択と組合せの構成を採用することによって、各種の要請
に応じた適用条件に対応する電磁石の提供が容易とな
る。また、上記の各実施例の電磁石の可動鉄心の軸方向
に、スプリング抗力を作用させて、可動鉄心の吸引力動
作特性を改変する手段を適用することも容易である。
FIGS. 17 (a), 17 (b) and 17 (c) are cross-sectional views taken along arrows AA, BB and CC, respectively, in a state where the coil of another type shown in FIG. 14 is not energized. Is shown. FIG. 18 shows a state in which the coil of the embodiment of FIG. 17 is energized with a predetermined polarity. By adopting a configuration of appropriate selection and combination in each of the above-described embodiments, it becomes easy to provide an electromagnet that meets application conditions according to various requests. In addition, it is easy to apply means for modifying the attraction force operating characteristics of the movable core by applying a spring resistance in the axial direction of the movable core of the electromagnet of each of the above embodiments.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の電磁石は次のような優れた効果
を発揮する。 (1)高感度動作性能を得ることができる。 コイルの通電によって誘起する磁束ΦによるΦi 2に比例
する吸引力に限定される従来の電磁石に対して、本発明
の電磁石は、永久磁石に依る分流磁束をΦa として、
(Φa +Φi2 に比例する高吸引力を発生する。ま
た、従来の電磁石は可動鉄心の動作後の可動鉄心復帰用
として可動鉄心にスプリング抗力を作用させることが不
可欠であり、可動鉄心の吸引動作時には可動鉄心に作用
する駆動力を減殺して動作特性を損なっているが、本発
明の電磁石は可動鉄心復帰に永久磁石による磁気吸引力
を効果的に利用できるので、電磁石の初期吸引力を損な
わない。従って、本発明の装置は、微小電気エネルギー
によって、従来技術に比して数倍の高吸引力を発生する
高感度動作を可能とし、乾電池等の微小容量の電源でも
駆動可能な電磁装置を、提供することが出来る。 (2)動作時の衝撃が静粛で、衝撃音を発生しない。
The electromagnet of the present invention exhibits the following excellent effects. (1) High sensitivity operation performance can be obtained. In contrast to a conventional electromagnet limited to an attractive force proportional to Φ i 2 due to a magnetic flux Φ induced by energization of a coil, the electromagnet of the present invention has a shunt magnetic flux due to a permanent magnet as Φa,
a + Φ i) to generate a high suction force proportional to the. In addition, it is essential for conventional electromagnets to apply a spring resistance to the movable core for returning the movable core after the operation of the movable core. However, since the electromagnet of the present invention can effectively utilize the magnetic attraction force of the permanent magnet for returning the movable iron core, the initial attraction force of the electromagnet is not impaired. Therefore, the device of the present invention enables high-sensitivity operation to generate a high attraction force several times higher than that of the conventional technology by using minute electric energy, and enables an electromagnetic device that can be driven by a small-capacity power source such as a dry battery. Can be provided. (2) The shock during operation is quiet and does not generate an impact sound.

【0028】固定鉄心に可動鉄心が衝突機構を有しない
ので、本発明の装置は、環境を損なう衝撃音を発生しな
い。また、電磁石の被駆動側の装置に対する衝撃力を調
整することが容易で、静粛な駆動を実施することによっ
て、例えば電磁リレー等の電気接点のチャタリング等を
防止できる。 (3)小型、軽量化できる。
Since the fixed iron core has no collision mechanism with the movable iron core, the apparatus of the present invention does not generate an environmentally damaging impact sound. Further, it is easy to adjust the impact force of the electromagnet to the driven device, and by performing quiet driving, it is possible to prevent chattering of electric contacts such as electromagnetic relays. (3) It is possible to reduce the size and weight.

【0029】所要吸引力が等しければ、従来の電磁石に
比して、より小型、軽量の装置によって同一の機械的仕
事を実施できる。特に、最近の高性能磁性材料の発展に
よって一層の小型化が安価に提供できる。
If the required attraction force is equal, the same mechanical work can be performed with a smaller and lighter device as compared with a conventional electromagnet. In particular, with the recent development of high-performance magnetic materials, further miniaturization can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment.

【図2】本発明の原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the present invention.

【図3】別の実施例の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図4】別の実施例の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図5】別の実施例の作用説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory view of another embodiment.

【図6】別の実施例の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図7】別の実施例の縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図8】別の実施例の縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図9】別の実施例の縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図10】別の実施例の縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図11】別の実施例の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図12】別の実施例の縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図13】別の実施例の縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図14】別の実施例の縦断面図である。FIG. 14 is a longitudinal sectional view of another embodiment.

【図15】実施例の横断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the embodiment.

【図16】実施例の横断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of the embodiment.

【図17】実施例の横断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of the embodiment.

【図18】実施例の横断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the embodiment.

【図19】実施例の縦断面図である。FIG. 19 is a longitudinal sectional view of the embodiment.

【図20】図17の特性を示すグラフである。20 is a graph showing the characteristics of FIG.

【図21】従来の電磁石の縦断面図である。FIG. 21 is a longitudinal sectional view of a conventional electromagnet.

【図22】従来の電磁石の特性を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing characteristics of a conventional electromagnet.

【図23】従来の電磁石の縦断面図である。FIG. 23 is a longitudinal sectional view of a conventional electromagnet.

【図24】従来の電磁石の特性を示すグラフである。FIG. 24 is a graph showing characteristics of a conventional electromagnet.

【図25】従来の電磁石の縦断面図である。FIG. 25 is a longitudinal sectional view of a conventional electromagnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボビン 2 コイル 3 ヨーク 4 磁性体 5 永久磁石 6、7、8 磁極面 9 可動鉄心 10 溝 11、12 非磁性体 13 舌片 14 安定保持片 26、27、28 磁極面 29 可動鉄心 51 固定鉄心 52 コイル 53 可動鉄心 54 スプリング 55 永久磁石 56 磁極片 57 ストッパ 58 ヨーク Reference Signs List 1 bobbin 2 coil 3 yoke 4 magnetic material 5 permanent magnet 6, 7, 8 magnetic pole surface 9 movable iron core 10 groove 11, 12 non-magnetic material 13 tongue piece 14 stable holding piece 26, 27, 28 magnetic pole surface 29 movable iron core 51 fixed iron core 52 Coil 53 Moving iron core 54 Spring 55 Permanent magnet 56 Magnetic pole piece 57 Stopper 58 Yoke

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コイル及び永久磁石を同軸に並設すると
共に軸方向に沿って間隔をあけて配設した複数の磁極面
を有する磁性体部材と、該磁性体部材の各磁極面に対し
て非平衡に対面する対極面を有する可動鉄心とからなる
ことを特徴とする電磁石。
1. A magnetic member having a plurality of magnetic pole surfaces in which a coil and a permanent magnet are juxtaposed coaxially and spaced from each other in an axial direction, and a magnetic member having a plurality of magnetic pole surfaces is provided. An electromagnet, comprising: a movable core having a counter electrode surface facing non-equilibrium.
【請求項2】 前記磁性体部材は、コイル及び永久磁石
の磁化方向を同一又は逆向きに並設し磁極面を軸方向両
端及び該コイルと永久磁石との間に設けたことを特徴と
する請求項1記載の電磁石。
2. The magnetic member is characterized in that the magnetization directions of the coil and the permanent magnet are arranged in the same or opposite directions, and the magnetic pole surfaces are provided at both ends in the axial direction and between the coil and the permanent magnet. The electromagnet according to claim 1.
【請求項3】 前記磁性体部材は、コイル及び永久磁石
の磁化方向を直交させて並設し磁極面を軸方向両端に設
けたことを特徴とする請求項1記載の電磁石。
3. The electromagnet according to claim 1, wherein the magnetic members are arranged side by side with the magnetization directions of the coil and the permanent magnet orthogonal to each other, and magnetic pole faces are provided at both ends in the axial direction.
【請求項4】 前記磁性体部材は、永久磁石の反コイル
側磁極片の反コイル側端に磁性材料からなり可動鉄心の
端面が当接する安定保持片を付設したものであることを
特徴とする請求項1記載の電磁石。
4. The magnetic material member is characterized in that a stable holding piece made of a magnetic material is provided at the opposite end of the permanent magnet from the opposite coil side of the opposite coil side magnetic pole piece to the end face of the movable core. The electromagnet according to claim 1.
【請求項5】 前記可動鉄心は少なくとも前記磁性体部
材の全長より両端の磁極面の一方の長さだけ短いことを
特徴とする請求項2記載の電磁石。
5. The electromagnet according to claim 2, wherein the movable iron core is shorter than at least one of the pole faces at both ends from the entire length of the magnetic member.
【請求項6】 前記可動鉄心はコイルと永久磁石との間
に設けた磁極面に対面する部分に非磁性体部を形成した
ことを特徴とする請求項2記載の電磁石。
6. The electromagnet according to claim 2, wherein the movable core has a non-magnetic portion formed at a portion facing a magnetic pole surface provided between the coil and the permanent magnet.
【請求項7】 前記コイル及び永久磁石が複数個である
ことを特徴とする請求項1記載の電磁石。
7. The electromagnet according to claim 1, wherein the coil and the permanent magnet are plural.
【請求項8】 前記電磁石はプランジャ貫通型であるこ
とを特徴とする請求項1記載の電磁石。
8. The electromagnet according to claim 1, wherein the electromagnet is a plunger penetrating type.
【請求項9】 前記電磁石は外部可動子型であることを
特徴とする請求項1記載の電磁石。
9. The electromagnet according to claim 1, wherein the electromagnet is an external mover type.
【請求項10】 前記間隔をあけて配設した複数の磁極
面は円周方向に配設した磁極面とし、前記可動鉄心は回
動可動鉄心であることを特徴とする請求項1記載の電磁
石。
10. The electromagnet according to claim 1, wherein the plurality of magnetic pole faces arranged at intervals are magnetic pole faces arranged in a circumferential direction, and the movable core is a rotating movable core. .
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