JP2002245882A - 電磁リセットスイッチのハンドル機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リセット動作時の応答時間を短くした電磁リセ
ットスイッチのハンドル機構を提供する。 【解決手段】このハンドル機構は、ケースに揺動自在に
取り付けられた接点部の開閉操作を行うためのハンドル
と、ハンドルをオフ状態の方向へ常時付勢する復帰ばね
４と、ケースに取り付けられた継鉄５と、ハンドルに取
り付けられハンドルがオン状態の位置に移動すると継鉄
５に設けた接極部５ｃ，５ｄと接極する接極子７と、接
極子７が継鉄５の接極部５ｃ，５ｄに接極すると復帰ば
ね４のばね反力に抗して接極状態を維持するのに必要な
磁束を接極面に流す永久磁石８と、超磁歪材料により形
成され外部から磁界が加えられると伸長し、永久磁石８
の磁束による吸引力に抗して、接極子７が継鉄５の接極
部５ｃ，５ｄから遠ざかる方向へ接極子７を付勢する超
磁歪素子１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁リセットスイ
ッチのハンドル機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平１１−３１２４
５１号公報に示されるように、遠隔からリセット信号を
入力することによって接点部を強制的にオフさせること
ができる電磁リセットスイッチが提供されている。この
電磁リセットスイッチのハンドル機構を示す断面図を図
１２に、磁束経路を説明する斜視図を図１３に、動作を
説明する側面図を図１４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示
す。

【０００３】この電磁リセットスイッチ１は、絶縁性を
有する合成樹脂により上面が開口した矩形箱状に形成さ
れたケース２と、非磁性材料により形成され、ケース２
の開口から操作面を露出させた状態でケース２に揺動自
在に取り付けられたハンドル３とを備えており、ハンド
ル３の揺動操作に応じてケース２内部に収納された接点
部（図示せず）がオン／オフされる。

【０００４】またケース２の内部には、復帰ばね４と、
継鉄５と、リセットコイル６とが納装されている。復帰
ばね４はコイルばねからなり、ケース２の底面右端部と
ハンドル３の裏面右端部との間に介装され、ハンドル３
の右端部をケース２から遠ざかる向き、すなわち接点部
をオフする方向へ常時付勢している。図１３に示すよう
に、継鉄５は磁性材料により平面視略コ字型に形成さ
れ、両側片５ａ，５ｂの先端部には上方に突出する接極
部５ｃ，５ｄが一体に形成されている。そして、継鉄５
の一方の側片５ａにはボビン６ａが設けられ、ボビン６
ａにはリセットコイル６が巻回されている。

【０００５】ハンドル３には接極子７が取り付けられて
いる。接極子７は磁性材料から略Ｌ字状にそれぞれ形成
された２つの接極片７ａ，７ｂを有し、２つの接極片７
ａ，７ｂの間に直方体状の永久磁石８を挟むようにして
構成される。永久磁石８は厚み方向において異極に着磁
されており、一方の接極片７ａは永久磁石８のＮ極面
に、他方の接極片７ｂは永久磁石８のＳ極面にそれぞれ
取着される。而して、接極片７ａ，７ｂは永久磁石８を
間にして平行に配置される。また、両接極片７ａ，７ｂ
の間隔は継鉄５の接極部５ｃ，５ｄと略同じ間隔に形成
されており、ハンドル３を揺動中心Ｐを中心としてオン
状態の方向へ揺動させると、両接極片７ａ，７ｂの先端
に設けた接極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄ
にそれぞれ当接し、磁束経路Ａを形成するようになって
いる。

【０００６】なお、ケース２の裏面からはリセットコイ
ル６に電気的に接続されるコイル端子９，９や、接点部
に接続される接点端子（図示せず）が突出しており、コ
イル端子９，９や接点端子の間をそれぞれ電気的に絶縁
するための隔壁２ａが突設されている。

【０００７】この電磁リセットスイッチのハンドル機構
の動作を以下に簡単に説明する。図１４（ｂ）（ｃ）は
オフ状態のハンドル機構を示しており、復帰ばね４が伸
長して、ハンドル３の図中左側が下がり、接極子７の接
極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄから離間し
ている。

【０００８】この状態からハンドル３をオン操作する場
合は、ハンドル３の図中右側を復帰ばね４のばね反力に
抗して下向きに押圧すると、ハンドル３が図中右回りに
回転し、接極子７の接極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部
５ｃ，５ｄに接近する。接極部７ｃ，７ｄと接極部５
ｃ，５ｄとの間の距離が十分短くなると、永久磁石８の
磁力によって接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸
引する電磁吸引力の方が、復帰ばね４のばね反力よりも
大きくなり、接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄに当
接する接極状態、すなわちハンドル３の右側が下がった
状態が維持され、接点部のオン状態が保持される。

【０００９】オン状態になったハンドル機構では、図１
３に示すように永久磁石８のＮ極から放出される磁束
が、永久磁石８のＮ極→接極片７ａ→接極部７ｃ→接極
部５ｃ→継鉄５→接極部５ｄ→接極部７ｄ→接極片７ｂ
→永久磁石８のＳ極の磁束経路Ａで循環する。

【００１０】ここで、オン状態にある接点部を遠隔操作
でオフ状態にする動作（この動作をリセット動作と言
う。）を図１５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。な
お、図１５（ａ）はリセット動作時における電磁吸引力
Ｆ１及びばね反力Ｆ２の時間変化を示す図であり、図１
５（ｂ）はリセット動作時においてリセットコイルに印
加される電圧及び電流の時間変化を示す図である。

【００１１】時刻ｔ１１においてコイル端子９，９を介
してリセットコイル６に通電すると、上述した磁束経路
Ａを通る磁束と逆向きの磁束がリセットコイル６に発生
し、磁束経路Ａを通る磁束が弱まって、接極部７ｃ，７
ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸引する電磁吸引力Ｆ１が減少
する。そして、接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを
吸引する電磁吸引力Ｆ１の方が復帰ばね４のばね反力Ｆ
２を下回った時刻ｔ１２で、ハンドル３が復帰ばね４の
ばね反力Ｆ２によって図中左回りに回転し、ハンドル３
は左側が下がった状態となり、接点部のオフ状態が保持
される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した電磁リセット
スイッチのハンドル機構では、接点部のオン時にリセッ
トコイル６に通電することによってリセット動作を行っ
ているが、上述した磁束経路Ａを通る磁束を減ずるよう
な磁束を発生させようとすると、電磁誘導の原理により
この磁束を維持しようとして磁束の変化に応じた渦電流
が発生する。このため、コイル端子９，９に通電を開始
してから、永久磁石８の磁束による電磁吸引力Ｆ１が減
少し、接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸引する
電磁吸引力Ｆ１よりも復帰ばね４のばね反力Ｆ２が小さ
くなるまでの応答時間Ｔ１が長くなっていた。例えば従
来の電磁リセットスイッチのハンドル機構ではリセット
コイルにリセット信号を印加してから接点部がオフ状態
となるまでの間にｍＳオーダーの時間が必要であった。
ところで、接点部を介して負荷に通電するような用途で
は、負荷の異常を検出して、負荷への通電を遮断する場
合、リセット信号に対する応答時間をできるだけ短くす
るのが好ましく、リセット動作時の応答時間を短縮する
ことが望まれている。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、リセット動作時の応
答時間を短くした電磁リセットスイッチのハンドル機構
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、ケースに揺動自在に取り付け
られた接点部の開閉操作を行うためのハンドルと、ハン
ドルを一方向へ常時付勢する復帰ばねと、ケースに取り
付けられた継鉄と、ハンドルに取り付けられハンドルが
復帰ばねの付勢方向と反対方向へ揺動すると継鉄に設け
た接極部と接極する接極子と、接極子が継鉄の接極部に
接極すると復帰ばねのばね反力に抗して接極状態を維持
するのに必要な磁束を接極面に流す永久磁石と、超磁歪
材料により形成され外部から磁界が加えられると伸長
し、永久磁石の磁束による吸引力に抗して、接極子が継
鉄の接極部から遠ざかる方向へハンドルを付勢する復帰
手段とを備えて成ることを特徴とし、復帰手段に外部か
ら磁界を加えると、復帰手段が伸長して、接極子が継鉄
から遠ざかる向きにハンドルを付勢しているので、継鉄
の接極部と接極子との間にギャップが生じ、継鉄と接極
子との間に生じる吸引力が減少し、この吸引力が復帰ば
ねのばね反力よりも小さくなることによってハンドルを
復帰位置に移動させることができ、且つ、従来のハンド
ル機構のように永久磁石による磁束を打ち消すような磁
束を発生させることによって、継鉄と接極子との間の吸
引力を減少させる場合は、永久磁石による磁束を打ち消
すような磁束を発生させようとすると、永久磁石による
磁束を維持しようとして磁束の変化に応じた渦電流が発
生するため、応答時間が長くなるが、永久磁石の磁束に
よる吸引力とは独立した力を復帰手段の伸長により発生
させて、リセット動作を行わせているので、リセット動
作の応答時間を短縮できる。

【００１５】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、接極子が継鉄の接極部に接極している状態で通電
されると、永久磁石による磁束を打ち消すような磁束を
発生させるリセットコイルを設けて成ることを特徴と
し、請求項１の発明の作用に加え、復帰手段に外部から
磁界を印加して伸長させることによって、継鉄の接極部
と接極子との間にギャップを発生させ、継鉄と接極子と
の間の吸引力を減少させるとともに、リセットコイルに
通電して永久磁石による磁束を減少させるような磁束を
発生させて、継鉄と接極子との間の吸引力を減少させて
いるので、復帰手段のみを設ける場合に比べて吸引力の
減少を早めることができ、リセット動作の応答時間をさ
らに短縮できる。

【００１６】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、復帰手段の外部磁界による最大伸長量に、ハンド
ルの揺動中心から接極部までの距離と、継鉄及び接極子
の比透磁率とを乗じ、さらに２倍して得た値を、ハンド
ルの揺動中心から復帰手段の伸長によって押圧されるハ
ンドルの部位までの距離で除した値を１よりも大きくし
たことを特徴とし、上記関係を満たすように各値を設定
するのが好ましく、請求項２の発明と同様の作用を奏す
る。

【００１７】請求項４の発明では、請求項２の発明にお
いて、通電に応じて復帰手段を伸長させるような磁界を
復帰手段に印加する巻線を有し、該巻線をリセットコイ
ルと直列に接続して成ることを特徴とし、復帰手段に印
加する磁界を発生させる巻線とリセットコイルとを直列
に接続しているので、リセットコイルと巻線とに同時に
リセット信号を与えることができ、リセットコイル及び
巻線にリセット信号を別々に与える場合に比べて、リセ
ットコイル及び巻線にリセット信号を印加する制御回路
の構成を簡略化できる。

【００１８】請求項５の発明では、請求項２の発明にお
いて、リセットコイルを復帰手段の周りに巻回し、リセ
ットコイルの通電時にリセットコイルにより復帰手段を
伸長させる向きの磁場を発生させることを特徴とし、請
求項２の発明の作用に加え、リセットコイルにより復帰
手段を伸長させるような磁界を発生しているので、復帰
手段に磁界を印加するための巻線を別途設ける必要が無
く、部品数を減らして、ハンドル機構の小型化を図るこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２０】（実施形態１）本発明の実施形態１を図１
乃至図６を参照して説明する。本実施形態では、従来例
で説明した図１２に示す電磁リセットスイッチのハンド
ル機構において、外部から磁界が加えられると伸長し、
永久磁石８の磁束による吸引力に抗して、接極子７が継
鉄５の接極部５ｃ，５ｄから遠ざかる方向へハンドル３
を付勢する超磁歪素子１０を設けている。尚、超磁歪素
子１０以外の構成は従来例で説明した電磁リセットスイ
ッチのハンドル機構と同様であるので、同一の構成要素
には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。

【００２１】接極子７は、ケース２に揺動自在に取り付
けられたハンドル３に取り付けられている。接極子７は
磁性材料から略Ｌ字状にそれぞれ形成された２つの接極
片７ａ，７ｂを有し、両接極片７ａ，７ｂの一方の端部
の間に直方体状の永久磁石８を挟むようにして構成され
る。永久磁石８は厚み方向において異極に着磁されてお
り、一方の接極片７ａは永久磁石８のＮ極面に、他方の
接極片７ｂは永久磁石８のＳ極面にそれぞれ取着され
る。つまり、接極片７ａ，７ｂは永久磁石８を間にして
平行に配置されるのである。両接極片７ａ，７ｂの他方
の端部からは下方に突出する接極部７ｃ，７ｄがそれぞ
れ設けられており、両接極部７ｃ，７ｄの先端部の間に
は非磁性材料から矩形板状に形成された受け片１２が取
り付けられている。

【００２２】ケース２の内部には、復帰ばね４と、継鉄
５と、リセットコイル６と、超磁歪素子１０とが納装さ
れている。継鉄５は磁性材料により平面視略コ字型に形
成され、両側片５ａ，５ｂの先端部には上方に突出する
接極部５ｃ，５ｄが一体に形成されている。そして、継
鉄５の一方の側片５ａにはリセットコイル６が巻回され
ている。ここで、接極部５ｃ，５ｄの間隔は、接極子７
の接極片７ａ，７ｂと略同じ間隔に形成されており、ハ
ンドル３を復帰ばね４の付勢方向と反対方向（すなわち
オン状態の方向）へ揺動させると、両接極片７ａ，７ｂ
の先端に設けた接極片７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄに
それぞれ当接し、磁路を形成するようになっている。復
帰ばね４はコイルばねからなり、接極子７の受け片１２
とケース２の底面との間に介装され、接極子７の接極部
７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄから遠ざかる向
き、すなわちハンドル３がオフ状態の位置へ移動する方
向に常時付勢している。

【００２３】また、復帰手段たる超磁歪素子１０は、超
磁歪材料により円柱状に形成され、外部から加えられた
磁場による伸長を利用してハンドル３をオフ状態の方向
へ付勢するものであり、接極子７の受け片１２とケース
２底面との間に介装されている。そして、超磁歪素子１
０の周りには通電されると超磁歪素子１０を伸長させる
ような磁界を発生するコイル１１が巻回されている。な
お、超磁歪素子１０に外部より磁界が印加されていない
状態では、ハンドル３をオン状態の方向へ移動させて、
接極子７の接極片７ｃ，７ｄと継鉄５の接極部５ｃ，５
ｄとをそれぞれ接触させた場合に、超磁歪素子１０の上
端部が受け片１２と当接するように、超磁歪素子１０の
全長が設定されている。

【００２４】ところで磁歪材料とは、一般的には純Ｎ
ｉ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、ＮｉやＺｎ
を添加したフェライト（酸化鉄）などのことを指し、こ
のような磁歪材料の磁歪は材料の全長に対して数十ｐｐ
ｍ程度である。一方、超磁歪材料とは、通常の磁歪材料
に比較して磁歪が数千ｐｐｍ程度と非常に大きな材料の
ことを指し、テルビウム（Tb）やディスプロシウム（D
y）等の希土類元素と鉄との合金であり、例えば米国海
軍が開発して、ＥＴＲＥＭＡ社がライセンス生産してい
るTerfenol-D（Tb_0.3Dy_0.7Fe₂）が実用化されている。
図３（ｂ）は外部より磁場が加えられた場合の超磁歪素
子１０の外観図であり、超磁歪素子１０に外部より磁場
が加えられると、磁場が加えられていない場合（図３
（ａ）参照）に比べて全長がΔＬだけ長くなる。

【００２５】この電磁リセットスイッチのハンドル機構
の動作を以下に簡単に説明する。図１（ａ）（ｂ）はオ
フ状態のハンドル機構を示しており、復帰ばね４が伸長
して、ハンドル３が揺動中心Ｐを中心として反時計回り
に回転し、接極子７の接極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極
部５ｃ，５ｄから離間している。

【００２６】この状態からハンドル３をオン操作する場
合は、ハンドル３の右側を復帰ばね４のばね反力に抗し
て下向きに押圧すると、ハンドル３が右回りに回転し、
接極子７の接極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５
ｄに接近する。接極部７ｃ，７ｄと接極部５ｃ，５ｄと
の間の距離が十分短くなると、永久磁石８の磁力によっ
て接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸引する電磁
吸引力の方が、復帰ばね４のばね反力よりも大きくな
り、図２に示すように接極部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，
５ｄに当接する接極状態、すなわちハンドル３の右側が
下がった状態が維持され、接点部（図示せず）のオン状
態が保持される。

【００２７】オン状態になったハンドル機構では、図５
に示すように永久磁石８のＮ極から放出される磁束が、
永久磁石８のＮ極→接極片７ａ→接極部７ｃ→接極部５
ｃ→継鉄５→接極部５ｄ→接極部７ｄ→接極片７ｂ→永
久磁石８のＳ極の磁束経路Ａで循環する。

【００２８】次にオン状態にある接点部を遠隔操作でオ
フ状態にリセットする動作を図４（ａ）（ｂ）を参照し
て説明する。図４（ａ）は接極部７ｃ，７ｄが接極部５
ｃ，５ｄを吸引する電磁吸引力Ｆ１、及び、復帰ばね４
のばね反力Ｆ２のリセット動作時における時間変化をそ
れぞれ示し、図４（ｂ）はリセットコイル６及び巻線１
１に印加される電圧Ｖ１、リセットコイル６及び巻線１
１にそれぞれ流れる電流Ｉ１，Ｉ２のリセット動作時に
おける時間変化をそれぞれ示している。

【００２９】時刻ｔ１においてリセットコイル６及び巻
線１１にリセット電圧Ｖ１が印加されると、リセットコ
イル６及び巻線１１にそれぞれ電流Ｉ１，Ｉ２が流れ
る。ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では巻線１１に流れ
る電流Ｉ２が急激に増加し、巻線１１の発生する磁界が
超磁歪素子１０に印加されており、この磁界によって超
磁歪素子１０の全長がΔＬだけ伸び、超磁歪素子１０が
受け片１２を上方へ押圧するので、接極子７の接極部７
ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄから離れて、接極
部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸引する電磁吸引力
Ｆ１が急激に減少する。この時同時に、コイル端子９，
９を介してリセットコイル６に通電されるため、上述し
た磁束経路Ａに流れる磁束と逆向きの磁束がリセットコ
イル６に発生し、磁束経路Ａに流れる磁束が弱まって、
電磁吸引力Ｆ１が更に減少する。そして、電磁吸引力Ｆ
１が復帰ばね４のばね反力Ｆ２よりも小さくなった時刻
ｔ２で、ハンドル３が復帰ばね４のばね反力Ｆ２によっ
てオフ状態の方向に回転し、接点部のオフ状態が保持さ
れる。

【００３０】このように、本実施形態では外部より超磁
歪素子１０に磁界を印加して、超磁歪素子１０を伸長さ
せ、超磁歪素子１０により接極子７を継鉄５から遠ざか
る方向へ押圧させることによって、接極子７の接極部７
ｃ，７ｄと継鉄５の接極部５ｃ，５ｄとの間にギャップ
を発生させ、継鉄５と接極子７との間の電磁吸引力Ｆ１
を減少させており、永久磁石８の磁束による吸引力とは
関係無い独立した力を超磁歪素子１０の伸長により発生
させて、リセット動作を行わせているので、従来のハン
ドル機構のように渦電流などの影響を受けることがな
く、リセット動作の応答時間を短縮できる。また、超磁
歪素子１０の伸長により継鉄５と接極子７との間の電磁
吸引力Ｆ１を減少させるとともに、永久磁石８による磁
束と逆向きの磁束をリセットコイル６により発生させて
電磁吸引力Ｆ１をさらに減少させているので、リセット
動作に要する時間がさらに短くなり、リセット動作の応
答時間をμＳオーダーの時間に短縮することができる。

【００３１】ところで、図６（ａ）（ｂ）に示すよう
に、ハンドル３の揺動中心Ｐを基準として、接極部５
ｃ，５ｄ及び接極部７ｃ，７ｄがそれぞれ接極する接触
部までの距離をＳ１、超磁歪素子１０の作用点（つま
り、超磁歪素子１０が受け片１２、すなわちハンドル３
を押圧する点）までの距離をＳ２、超磁歪素子１０の最
大伸長量をＬ２とすると、超磁歪素子１０が伸長して、
接極子７が継鉄５から引き離されることにより、接極部
７ｃ，７ｄと接極部５ｃ，５ｄとの間にそれぞれ生じる
ギャップ長はＬ２×（Ｓ１／Ｓ２）となる。したがっ
て、上述の磁束経路Ａ全体ではギャップ長は２×Ｌ２×
（Ｓ１／Ｓ２）となる。

【００３２】ここで、接極子７の接極部７ｃ，７ｄと継
鉄５の接極部５ｃ，５ｄが密着している状態での磁束経
路Ａ中の磁気抵抗Ｒは、継鉄５及び接極子７中の平均磁
路長をＬ１、継鉄５及び接極子７の透磁率をμ、比透磁
率をμ_S、継鉄５及び接極子７の断面積をＳとした場
合、次式で表される。

【００３３】

【数１】

【００３４】一方、磁束経路Ａの途中にギャップ長が２
×Ｌ２×（Ｓ１／Ｓ２）のギャップが生じた場合、磁束
経路Ａ中の磁気抵抗Ｒは次式で表される。

【００３５】

【数２】

【００３６】また、継鉄５の接極部５ｃ，５ｄと接極子
７の接極部７ｃ，７ｄとが接極する接触部における磁束
密度Ｂ、電磁吸引力Ｆ１はそれぞれ次式で表される。

【００３７】

【数３】

【００３８】

【数４】

【００３９】したがって、上記の２つの式から電磁吸引
力Ｆ１は次式で表される。

【００４０】

【数５】

【００４１】上式より電磁吸引力Ｆ１は磁気抵抗Ｒの二
乗に反比例することが分かる。したがって、リセットコ
イル６及び巻線１１にリセット信号を印加して、超磁歪
素子を伸長させた場合、電磁吸引力Ｆ１は磁束を印加す
る前に比べて、（１＋（（２×Ｌ２×Ｓ１）／Ｓ２）×
μ_S）² 分の１倍に減少することになる。

【００４２】したがって、超磁歪素子１０の外部磁界に
よる最大伸長量Ｌ２に、ハンドル３の揺動中心Ｐから継
鉄５の接極部５ｃ，５ｄ及び接極子７の接極部７ｃ，７
ｄがそれぞれ接極する接触部までの距離Ｓ１と、継鉄５
及び接極子７の比透磁率μ_Sとを乗じ、さらに２倍して
得た値を、ハンドル３の揺動中心Ｐから超磁歪素子１０
の作用点（つまり、超磁歪素子１０の伸長によって押圧
される受け片１２、すなわちハンドル３の部位）までの
距離Ｓ２で除した値が１よりも大きくなるように、すな
わち（２×Ｌ２×Ｓ１×μ_S）／Ｓ２＞１という関係を
満たすように、各パラメータの値を設定すれば、接触時
の電磁吸引力Ｆ１を復帰ばね４のばね反力Ｆ２に対して
２倍以上の値に設定したとしても、超磁歪素子１０の伸
長後は電磁吸引力Ｆ１が接触時に比べて１／４以下に減
少するので、復帰ばね４のばね反力Ｆ２が電磁吸引力Ｆ
１を上回ることになり、接点部がオフ状態になる。ま
た、超磁歪素子１０の応答時間は一般的に数十μＳ程度
であるので、従来の電磁リセットスイッチのハンドル機
構に比べてリセット信号に対する応答時間が短くなる。

【００４３】尚、超磁歪素子１０の伸長によって、接極
子７の接極部７ｃ，７ｄを継鉄５の接極部５ｃ，５ｄか
ら引き離すためには、超磁歪素子１０の発生する応力
が、永久磁石８の磁束による電磁吸引力Ｆ１を上回るよ
うに、受け片１２と超磁歪素子１０との接触面積などを
設定する必要がある。

【００４４】（実施形態２）本発明の実施形態２を図７
を参照して説明する。尚、ハンドル機構の基本的な構成
は実施形態１と同様であるので、同一の構成要素には同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００４５】実施形態１では、リセットコイル６と巻線
１１に別々にリセット信号を印加しているが、本実施形
態ではリセットコイル６と巻線１１とを直列に接続して
おり、直流電源Ｅの両端間にスイッチＳＷを介してリセ
ットコイル６及び巻線１１の直列回路を接続してある。

【００４６】本実施形態では、リセットコイル６に印加
するリセット信号を、超磁歪素子１０の入力信号として
いるので、リセットコイル６及び超磁歪素子１０に別々
にリセット信号を印可する場合に比べて、リセットコイ
ル６及び超磁歪素子１０にリセット信号を印加する制御
回路の構成を簡略化できる。

【００４７】（実施形態３）本発明の実施形態３を図８
及び図９を参照して説明する。尚、ハンドル機構の基本
的な構成は実施形態１と同様であるので、同一の構成要
素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

【００４８】本実施形態では、継鉄５の側片５ａ，５ｂ
を略矩形板状とし、側片５ａ，５ｂの先端部を接極子７
の接極部７ｃ，７ｄと対向させている。そして、一方の
側片５ａと並行に矩形板状の超磁歪素子１０を配置し、
側片５ａ及び超磁歪素子１０の回りにリセットコイル６
を巻回しており、リセットコイル６の両端間にスイッチ
ＳＷを介して直流電源Ｅを接続している。尚、超磁歪素
子１０と側片５ａとの間には絶縁材料から形成された絶
縁シート１３が介装されており、超磁歪素子１０と継鉄
５との間を電気的に絶縁しているので、継鉄５に発生す
る渦電流が超磁歪素子１０に流れ込むことはない。

【００４９】このように、本実施形態ではリセットコイ
ル６中の磁路を超磁歪素子１０が接極子７を上方に押し
上げる方向と一致させて、リセットコイル６内に継鉄５
の側片５ａだけではなく超磁歪素子１０を配置してお
り、超磁歪素子１０に印加する磁界もリセットコイル６
から供給するようにしている。したがって、超磁歪素子
１０に磁界を印加するための巻線１１をリセットコイル
６とは別に設ける必要が無く、部品数を減らしてハンド
ル機構の小型化を図ることができる。

【００５０】（実施形態４）本発明の実施形態４を図１
０及び図１１を参照して説明する。実施形態３の電磁リ
セットスイッチでは、リセットコイル６と超磁歪素子１
０とを用いてリセット動作を行わせているが、本実施形
態ではリセットコイル６を無くして、超磁歪素子１０の
みでリセット動作を行わせている。

【００５１】本実施形態では、継鉄５の側片５ａ，５ｂ
を略矩形板状とし、側片５ａ，５ｂの先端部を接極子７
の接極部７ｃ，７ｄと対向させている。接極子７の接極
部７ｃ，７ｄ間には復帰ばね４の一端を受けるばね受け
片１４が介装されており、ばね受け片１４と継鉄５の中
央片５ｅとの間に復帰ばね４を配置している。

【００５２】ところで、本実施形態では超磁歪素子１０
の伸長のみでリセット動作を行わせているので、超磁歪
素子１０の伸長によって発生する電磁吸引力Ｆ１の減衰
量を大きくする必要があり、そのためには超磁歪素子１
０の伸長により発生するギャップ長（＝２×Ｌ２×（Ｓ
１／Ｓ２））を大きくすれば良い。そこで、本実施形態
では、ハンドル３の揺動中心Ｐから接極子７及び継鉄５
の接触部までの距離Ｓ１を長くするとともに、ハンドル
３の揺動中心Ｐから超磁歪素子１０と受け片１２との接
触部位までの距離Ｓ２を短くしている。つまり、接極子
７の接極片７ａ，７ｂの長手方向における略中間部に受
け片１２を介装し、この受け片１２とケース２底面との
間に超磁歪素子１０を配置し、超磁歪素子１０に巻線１
１を巻回している。なお、超磁歪素子１０の全長は、接
極子７の接極部７ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄ
と接触している状態で、超磁歪素子１０の上面が受け片
１２と接触するような寸法に形成されている。

【００５３】ここで、オン状態にある接点部を遠隔操作
でオフ状態にリセットする場合、スイッチＳＷを閉じて
直流電源Ｅから巻線１１に電流を流すと、巻線１１の発
生する磁界が超磁歪素子１０に印加され、超磁歪素子１
０が伸長する。この時、超磁歪素子１０の伸長によって
受け片１２が上方へ押し上げられ、接極子７の接極部７
ｃ，７ｄが継鉄５の接極部５ｃ，５ｄから離れて、接極
部７ｃ，７ｄが接極部５ｃ，５ｄを吸引する電磁吸引力
Ｆ１が減少する。そして、電磁吸引力Ｆ１が復帰ばね４
のばね反力Ｆ２よりも小さくなった時点で、ハンドル３
が復帰ばね４のばね反力Ｆ２によってオフ状態の方向に
回転し、接点部のオフ状態が保持されるのである。

【００５４】なお、接極子７を電磁吸引力Ｆ１に抗して
継鉄５から引き離すのに必要な超磁歪素子１０の応力
は、電磁吸引力Ｆ１の（Ｓ１／Ｓ２）倍になるため、距
離Ｓ１を長くするとともに、距離Ｓ２を短くすると、超
磁歪素子１０の応力を大きくする必要があり、そのため
受け片１２と超磁歪素子１０との接触面積を大きくして
いる。

【００５５】本実施形態では外部より超磁歪素子１０に
磁界を印加して、超磁歪素子１０を伸長させ、超磁歪素
子１０により接極子７を継鉄５から遠ざかる方向へ押圧
させることによって、接極子７の接極部７ｃ，７ｄと継
鉄５の接極部５ｃ，５ｄとの間にギャップを発生させ、
継鉄５と接極子７との間の電磁吸引力Ｆ１を減少させて
おり、実施形態１のハンドル機構と同様、永久磁石８の
磁束による吸引力とは関係無い独立した力を超磁歪素子
１０の伸長により発生させて、リセット動作を行わせて
いるので、従来のハンドル機構のように渦電流などの影
響を受けることがなく、リセット動作の応答時間を短縮
できる。

【００５６】

【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、ケー
スに揺動自在に取り付けられた接点部の開閉操作を行う
ためのハンドルと、ハンドルを一方向へ常時付勢する復
帰ばねと、ケースに取り付けられた継鉄と、ハンドルに
取り付けられハンドルが復帰ばねの付勢方向と反対方向
へ揺動すると継鉄に設けた接極部と接極する接極子と、
接極子が継鉄の接極部に接極すると復帰ばねのばね反力
に抗して接極状態を維持するのに必要な磁束を接極面に
流す永久磁石と、超磁歪材料により形成され外部から磁
界が加えられると伸長し、永久磁石の磁束による吸引力
に抗して、接極子が継鉄の接極部から遠ざかる方向へハ
ンドルを付勢する復帰手段とを備えて成ることを特徴と
し、復帰手段に外部から磁界を加えると、復帰手段が伸
長して、接極子が継鉄から遠ざかる向きにハンドルを付
勢しているので、継鉄の接極部と接極子との間にギャッ
プが生じ、継鉄と接極子との間に生じる吸引力が減少
し、この吸引力が復帰ばねのばね反力よりも小さくなる
ことによってハンドルを復帰位置に移動させることがで
き、且つ、従来のハンドル機構のように永久磁石による
磁束を打ち消すような磁束を発生させることによって、
継鉄と接極子との間の吸引力を減少させる場合は、永久
磁石による磁束を打ち消すような磁束を発生させようと
すると、永久磁石による磁束を維持しようとして磁束の
変化に応じた渦電流が発生するため、応答時間が長くな
るが、永久磁石の磁束による吸引力とは独立した力を復
帰手段の伸長により発生させて、リセット動作を行わせ
ているので、リセット動作の応答時間を短縮できるとい
う効果がある。

【００５７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、接極子が継鉄の接極部に接極している状態で通電さ
れると、永久磁石による磁束を打ち消すような磁束を発
生させるリセットコイルを設けて成ることを特徴とし、
請求項１の発明の作用に加え、復帰手段に外部から磁界
を印加して伸長させることによって、継鉄の接極部と接
極子との間にギャップを発生させ、継鉄と接極子との間
の吸引力を減少させるとともに、リセットコイルに通電
して永久磁石による磁束を減少させるような磁束を発生
させて、継鉄と接極子との間の吸引力を減少させている
ので、復帰手段のみを設ける場合に比べて吸引力の減少
を早めることができ、リセット動作の応答時間をさらに
短縮できるという効果がある。

【００５８】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、復帰手段の外部磁界による最大伸長量に、ハンドル
の揺動中心から接極部までの距離と、継鉄及び接極子の
比透磁率とを乗じ、さらに２倍して得た値を、ハンドル
の揺動中心から復帰手段の伸長によって押圧されるハン
ドルの部位までの距離で除した値を１よりも大きくした
ことを特徴とし、上記関係を満たすように各値を設定す
るのが好ましく、請求項２の発明と同様の効果を奏す
る。

【００５９】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、通電に応じて復帰手段を伸長させるような磁界を復
帰手段に印加する巻線を有し、該巻線をリセットコイル
と直列に接続して成ることを特徴とし、復帰手段に印加
する磁界を発生させる巻線とリセットコイルとを直列に
接続しているので、リセットコイルと巻線とに同時にリ
セット信号を与えることができ、リセットコイル及び巻
線にリセット信号を別々に与える場合に比べて、リセッ
トコイル及び巻線にリセット信号を印加する制御回路の
構成を簡略化できるという効果がある。

【００６０】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、リセットコイルを復帰手段の周りに巻回し、リセッ
トコイルの通電時にリセットコイルにより復帰手段を伸
長させる向きの磁場を発生させることを特徴とし、請求
項２の発明の作用に加え、リセットコイルにより復帰手
段を伸長させるような磁界を発生しているので、復帰に
磁界を印加するための巻線を別途設ける必要が無く、部
品数を減らして、ハンドル機構の小型化が図れるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の電磁リセットスイッチのハンドル
機構を示し、（ａ）は一部省略せる斜視図、（ｂ）は側
面図である。

【図２】同上の正面図である。

【図３】同上に用いる超磁歪素子を示し、（ａ）は磁界
を印加していない状態の正面図、（ｂ）は磁界を印加し
た状態の正面図である。

【図４】同上のリセット時における動作を示し、（ａ）
は電磁吸引力及びばね反力の時間変化を示す図であり、
（ｂ）はリセットコイルに印加される電圧及び電流の時
間変化を示す図である。

【図５】同上の磁束経路を説明する説明図である。

【図６】同上の動作を示し、（ａ）はオン状態の側面
図、（ｂ）はオフ状態の側面図である。

【図７】実施形態２の電磁リセットスイッチのハンドル
機構の概略構成図である。

【図８】実施形態３の電磁リセットスイッチのハンドル
機構の一部省略せる斜視図である。

【図９】同上を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
である。

【図１０】実施形態４の電磁リセットスイッチのハンド
ル機構の一部省略せる斜視図である。

【図１１】同上の側面図である。

【図１２】従来の電磁リセットスイッチのハンドル機構
を示す断面図である。

【図１３】同上の磁束経路を説明する説明図である。

【図１４】（ａ）はハンドルがオン位置に移動した状態
の一部省略せる側面図、（ｂ）はハンドルがオフ位置に
移動した状態の一部省略せる側面図、（ｃ）は継鉄と接
極子とが開離した状態を側方から見た要部拡大図であ
る。

【図１５】同上のリセット時における動作を示し、
（ａ）は電磁吸引力及びばね反力の時間変化を示す図で
あり、（ｂ）はリセットコイルに印加される電圧及び電
流の時間変化を示す図である。

【符号の説明】

４ 復帰ばね ５ 継鉄 ７ 接極子 ８ 永久磁石 ５ｃ，５ｄ 接極部 １０ 超磁歪素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケースに揺動自在に取り付けられた接点部
   の開閉操作を行うためのハンドルと、前記ハンドルを一
   方向へ常時付勢する復帰ばねと、前記ケースに取り付け
   られた継鉄と、前記ハンドルに取り付けられ前記ハンド
   ルが前記復帰ばねの付勢方向と反対方向へ揺動すると前
   記継鉄に設けた接極部と接極する接極子と、前記接極子
   が前記継鉄の接極部に接極すると前記復帰ばねのばね反
   力に抗して接極状態を維持するのに必要な磁束を接極面
   に流す永久磁石と、超磁歪材料により形成され外部から
   磁界が加えられると伸長し、前記永久磁石の磁束による
   吸引力に抗して、前記接極子が前記継鉄の接極部から遠
   ざかる方向へ前記ハンドルを付勢する復帰手段とを備え
   て成ることを特徴とする電磁リセットスイッチのハンド
   ル機構。
2. 【請求項２】前記接極子が前記継鉄の接極部に接極して
   いる状態で通電されると、前記永久磁石による磁束を打
   ち消すような磁束を発生させるリセットコイルを設けて
   成ることを特徴とする請求項１記載の電磁リセットスイ
   ッチのハンドル機構。
3. 【請求項３】前記復帰手段の外部磁界による最大伸長量
   に、前記ハンドルの揺動中心から前記接極部までの距離
   と、前記継鉄及び前記接極子の比透磁率とを乗じ、さら
   に２倍して得た値を、前記ハンドルの揺動中心から前記
   復帰手段の伸長によって押圧される前記ハンドルの部位
   までの距離で除した値を１よりも大きくしたことを特徴
   とする請求項２記載の電磁リセットスイッチのハンドル
   機構。
4. 【請求項４】通電に応じて前記復帰手段を伸長させるよ
   うな磁界を前記復帰手段に印加する巻線を有し、該巻線
   を前記リセットコイルと直列に接続して成ることを特徴
   とする請求項２記載の電磁リセットスイッチのハンドル
   機構。
5. 【請求項５】前記リセットコイルを前記復帰手段の周り
   に巻回し、前記リセットコイルの通電時に前記リセット
   コイルにより前記復帰手段を伸長させる向きの磁場を発
   生させることを特徴とする請求項２記載の電磁リセット
   スイッチのハンドル機構。