JP2003068524A - 電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動鉄心と固定鉄心とが接触するときに生じ
る衝突音を低減できる電磁石装置を提供する。 【解決手段】 コイル９への通電により磁気回路が形成
される固定鉄心７と、固定鉄心７の磁気回路が形成され
る空間内に往復移動可能に設置された可動鉄心３とを有
し、固定鉄心７と可動鉄心３とには、各々、固定鉄心７
と可動鉄心３とが接触する面となる第１の磁極面１３、
１５と、互いに接触しない第１の磁極面以外の面である
第２の磁極面１９、２１とが形成され、固定鉄心７の第
１の磁極面１３と可動鉄心３の第１の磁極面１５との間
のギャップ１７が可動鉄心３の移動により狭くなるに連
れて、固定鉄心７の第２の磁極面２１と可動鉄心３の第
２の磁極面１９との間の磁気抵抗が増大する構成とす
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、電磁石装置に係
り、特に、可動鉄心の移動により可動鉄心に固定された
ロッドが移動する電磁石装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁石つまり電磁式マグネットを含む電
磁石装置は、電磁ブレーキ、電磁クラッチ、電磁弁とい
ったような様々な装置や機器類に使用されている。例え
ば、特開平８−５９１４７号公報などのように、エレベ
ータ用電磁ブレーキの駆動手段として使われている。一
般に、対面型の電磁石装置は、コイルに通電することに
より磁気回路を形成する固定鉄心の磁気回路が形成する
空間内に可動鉄心が配置されている。固定鉄心と可動鉄
心とは、可動鉄心が移動することにより固定鉄心と可動
鉄心とが接触する面となる磁極面を各々有しており、可
動鉄心はバネ力などによって互いの磁極面が接触してい
ない状態になるように固定鉄心から離されている。コイ
ルに電流を通電すると各々の磁極面に電磁吸引力が生
じ、可動鉄心が固定鉄心に向かって吸着されるように移
動し、可動鉄心の磁極面と固定鉄心の磁極面とが接触し
た状態となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、可動鉄心の
磁極面が固定鉄心の磁極面に近づくに連れて固定鉄心の
磁極面と可動鉄心の磁極面との間のギャップが狭くなる
ことにより、固定鉄心の磁極面と可動鉄心の磁極面との
間の磁気抵抗が減少する。つまり、可動鉄心の磁極面が
固定鉄心の磁極面に近づくに連れて可動鉄心に作用する
磁気力が増大し、可動鉄心の吸引力が強くなる。このた
め、電流が通電されて可動鉄心が動き始めると、可動鉄
心の速度は移動と共に加速し、可動鉄心の磁極面が固定
鉄心に接触したした時に衝突音が生ずる。

【０００４】このような可動鉄心と固定鉄心とが接触す
るときに生じる衝撃音を低減する電磁石装置が、特開平
６−２００９６１号公報や特開平８−２８８１２８号公
報などに提案されている。特開平６−２００９６１号公
報に記載されている電磁石装置は、可動鉄心の移動途中
で励磁電流を抑制することで、特開平８−２８８１２８
号公報に記載されている電磁石装置は、可動鉄心と固定
鉄心の互いの接触する磁極面の対応する位置に嵌合可能
な凸凹を設けてプランジャ型電磁石装置と対面型電磁石
装置の両方の性能を併せ持つようにすることで、固定鉄
心が可動鉄心を吸引する吸引力特性を可動鉄心の位置に
対して平坦化し、可動鉄心と固定鉄心とが接触するとき
に生じる衝突音を低減するものである。しかし、特開平
６−２００９６１号公報に記載されているような電磁石
装置では、可動鉄心の移動の途中で励磁電流を抑制する
ため、可動鉄心の位置を検出するための位置検出器が必
要である。このため、装置構成や制御が複雑になり、ま
たコストが増大してしまうので好ましくない。一方、特
開平８−２８８１２８号公報に記載されているような電
磁石装置では、同じ体格の対面型磁石とプランジャ型磁
石とでは対面型磁石の方が、電磁力が一桁以上大きいこ
とから、電磁石を対面型とプランジャ型の両方の電磁力
特性を同程度に併せ持つようにすると、対面型で設計し
た場合よりも装置の体格が大きくなってしまう。したが
って、装置の体格が大きくなるのを抑えるためには、対
面型電磁石の特性を比較的大きく、プランジャ型電磁石
の特性を比較的小さくなるように設計することになる。
このように、装置の体格が大きくなるのを抑える場合、
可動鉄心が固定鉄心に近づくに伴って吸引力が増大する
傾向は変わらず、可動鉄心と固定鉄心とが接触するとき
に生じる衝撃音を低減する効果が小さくなってしまうた
め好ましくない。

【０００５】本発明の課題は、可動鉄心と固定鉄心とが
接触するときに生じる衝突音を低減することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁石装置は、
コイルへの通電により磁気回路が形成される固定鉄心
と、この固定鉄心の磁気回路が形成される空間内に往復
移動可能に設置された可動鉄心とを有し、固定鉄心と可
動鉄心とには、各々、固定鉄心と可動鉄心とが接触する
面となる第１の磁極面と、互いに接触しない第１の磁極
面以外の面である第２の磁極面とが形成され、固定鉄心
の第１の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面との間のギャ
ップが可動鉄心の移動により狭くなるに連れて、固定鉄
心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面との間の磁
気抵抗が増大してなる構成とすることにより上記課題を
解決する。

【０００７】このような構成とすれば、固定鉄心の第１
の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面との間のギャップが
可動鉄心の移動により狭くなるに連れて、固定鉄心の第
２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面との間の磁気抵抗
が増大するため、固定鉄心の第１の磁極面と可動鉄心の
第１の磁極面との間の磁気抵抗が減少するのに応じて固
定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面との間
の磁気抵抗が増大することになる。ここで、固定鉄心が
可動鉄心を吸引する力つまり磁気力は、固定鉄心の第１
の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面との間の磁気抵抗と
固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面との
間の磁気抵抗との和が減少すると増大する。

【０００８】したがって、固定鉄心の第１の磁極面と可
動鉄心の第１の磁極面との間の磁気抵抗が減少するのに
応じて固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極
面との間の磁気抵抗が増大することにより、固定鉄心の
第１の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面との間の磁気抵
抗と固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面
との間の磁気抵抗との和が可動鉄心の移動に伴って減少
するのを抑え、固定鉄心が可動鉄心を吸引する吸引力特
性を可動鉄心の位置変化に対して平坦化できる。すなわ
ち、可動鉄心が移動しても可動鉄心に作用する磁気力を
平均化し加速を抑えることができるため、可動鉄心と固
定鉄心とが接触するときに生じる衝突音を低減できる。

【０００９】このとき、固定鉄心の第１の磁極面間と可
動鉄心の第１の磁極面との間のギャップが狭くなるに連
れて、固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極
面との間の平均ギャップ間隔が増大してなる構成とすれ
ば、固定鉄心の第１の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面
との間の磁気抵抗が減少するのに応じて固定鉄心の第２
の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面との間の磁気抵抗が
増大することができるので好ましい。

【００１０】さらに、固定鉄心の第１の磁極面と可動鉄
心の第１の磁極面との間のギャップが最も大きい状態の
ときの、固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁
極面との対向する位置に各々溝を形成した構成とする。
このような構成とすれば、可動鉄心が固定鉄心の第１の
磁極面に向けて移動するに連れて、可動鉄心の第２の磁
極面の溝と固定鉄心の第２の磁極面の溝との位置がずれ
ることにより、可動鉄心の第２の磁極面と固定鉄心の第
２の磁極面との間の平均ギャップ間隔を増大させること
ができるので好ましい。

【００１１】また、固定鉄心の第１の磁極面間と可動鉄
心の第１の磁極面との間のギャップが狭くなるに連れ
て、固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心の第２の磁極面
との各々の互いに対向する部分の面積が減少する構成と
する。このような構成とすることでも、固定鉄心の第１
の磁極面と可動鉄心の第１の磁極面との間の磁気抵抗が
減少するのに応じて固定鉄心の第２の磁極面と可動鉄心
の第２の磁極面との間の磁気抵抗が増大することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を適用してなる電磁石装置の第１の実施形態について図
１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明を適用
してなる電磁石装置の概略構成を示す図であり、（ａ）
はコイルに通電していない状態を、（ｂ）はコイルに通
電した状態を示す断面図である。図２は、本発明を適用
してなる電磁石装置を備えたエレベータ用電磁ブレーキ
の概略構成の一例をしめす断面図である。図３は、本発
明を適用してなる電磁石装置の磁気回路の概念を示す模
式図である。図４は、第１磁極面間のギャップの幅の変
化に対する吸引力の変化の状態を示す図である。なお、
本実施形態では、電磁石装置をエレベータ用電磁ブレー
キに用いた場合を例として説明するが、本発明は、電磁
ブレーキ、電磁クラッチ、内燃機関における弁の開閉駆
動装置など、様々な用途の電磁石装置に適用できる。

【００１３】本実施形態の電磁石装置１は、図１に示す
ように、略円柱状に形成された可動鉄心３、略円柱状で
片側の円板面側に可動鉄心３を収容可能な凹状の空間が
形成された固定鉄心７、固定鉄心７内に設置されたリン
グ状のコイル９、そして可動鉄心３の円板面の中央に突
設されたロッド１１などで構成されている。可動鉄心３
は、固定鉄心７の空間内で、固定鉄心７の空間が形成さ
れた側の円板面と凹状の空間の底面である第１磁極面１
３との間で往復移動可能になっている。ロッド１１は、
固定鉄心７の空間の底部である第１磁極面１３の中央か
ら、固定鉄心７の空間が形成された円板面とは反対側の
円板面の中央にかけて形成された貫通穴に挿通されてい
る。

【００１４】なお、固定鉄心７の第１磁極面１３と、固
定鉄心７の第１磁極面１３に対向し、第１磁極面１３と
接触する面となる可動鉄心３の第１磁極面１５との間に
は、コイル９へ通電していないとき、対面ギャップ１７
が形成されており、固定鉄心７の第１磁極面１３と可動
鉄心３の第１磁極面１５とは、コイル９へ通電したとき
の電磁石の磁極を構成している。また、可動鉄心３の円
周面である第２磁極面１９と固定鉄心７の凹状の空間の
内周面である第２磁極面２１との間には、側面ギャップ
２３が形成されており、可動鉄心３の第２磁極面１９と
固定鉄心７の第２磁極面２１もコイル９へ通電したとき
の電磁石の磁極を構成している。このように、コイル９
に通電すると可動鉄心３と固定鉄心７との間で磁気回路
を構成し、その場合の主な磁気抵抗は、対面ギャップ１
７と側面ギャップ２３になる。

【００１５】本実施形態の電磁石装置１では、可動鉄心
３の第２磁極面１９と固定鉄心７の第２磁極面２１と
に、各々、等間隔に３段のリング状の溝２５、２７が形
成されている。可動鉄心３の第２磁極面１９に形成され
た溝２５と固定鉄心７の第２磁極面２１に形成された溝
２７は、コイル９に通電されていないとき、つまり対面
ギャップ１７の間隔が最も広いときに、互いに対向する
位置になるように形成されている。溝２５、２７の幅
は、対面ギャップ１７の間隔が最も大きいときの幅と同
じ幅に形成されており、また、溝２５、２７の深さは、
側面ギャップ２３の幅以上で十分な深さに形成されてい
る。これにより、コイル９に通電され、可動鉄心３の第
１磁極面１５が固定鉄心７の第１磁極面１３に接触した
状態になったとき、つまり対面ギャップ１７が無くなっ
たとき、可動鉄心３の第２磁極面１９に形成された溝２
５と固定鉄心７の第２磁極面２１に形成された溝２７
は、互いに対向せず、完全にずれた状態となる。

【００１６】このような本実施形態の電磁石装置１を利
用したエレベータ用電磁ブレーキは、図２に示すよう
に、電磁石装置１、ブレーキドラム２９、アーム３１、
シュー３３、バネ３５、支持ロッド３７、Ｌ字ロッド３
９などで構成されている。支持ロッド３７は、ブレーキ
ドラム２９の両側円周面を囲むように設けられた２つの
アーム３１の上端部を貫通した状態で設置されている。
支持ロッド３７のアーム３１の上端部から外側に突出し
た端部に設けられたバネ３５は、アーム３１をブレーキ
ドラム２９の方向に押しつけている。このため、アーム
３１の内側、つまりアーム３１とブレーキドラム２９と
の間に位置するようにアーム３１に取り付けられたシュ
ー３３がブレーキドラム２９に押しつけられ、ブレーキ
ドラム２９の回転力を抑制し、静止させる。

【００１７】このとき、電磁石装置１に通電していない
状態のとき、アーム３１は、２つのアーム３１の上端部
の支持ロッド３７が貫通している部分よりも上側の部分
に対向させて取り付けられた２つＬ字ロッド３９を押し
つけており、このため対向する２つのＬ字ロッド３９
は、てこの原理で対向する２つのＬ字ロッド３９の端部
に接触している電磁石装置１のロッド１１を上に押し上
げている。したがって、電磁石装置１の可動鉄心３は、
コイル９に通電していない状態では、バネ３５の付勢力
によって上方に押し上げる力を受けており、対面ギャッ
プ１７の幅は最大になっている。

【００１８】このような構成のエレベータ用電磁ブレー
キでは、前述のように、電磁石装置１が作動していない
とき、バネ３５の付勢力によってブレーキドラム２９が
回転できない状態路なっている。しかし、電磁石装置１
のコイル９に通電すると、対面ギャップ１７に、可動鉄
心３の第１磁極面１５と固定鉄心７の第１磁極面１３と
に垂直な方向の磁束が生じ、可動鉄心３は、固定鉄心７
の第１磁極面１３に向かう方向、つまり下向きに電磁力
を受ける。側面ギャップ１９については、可動鉄心３の
円周方向のギャップであるため、可動鉄心３の内力とな
り、外力としては、左右、上下方向とも完全に相殺す
る。したがって、対面ギャップ１７のみに電磁力が生じ
る。

【００１９】この電磁力は、コイル９に与えられる電流
の増加とともに増加するので、可動鉄心３に作用する電
磁力が、可動鉄心３がＬ字ロッド３９を介して受けるバ
ネ５の付勢力にうち勝つ電流値に達すると、可動鉄心３
は、固定鉄心７の第１磁極面１３方向に移動し、固定鉄
心７の第１磁極面１３に吸着する。通電しはじめてか
ら、可動鉄心３が移動してシュー３３がブレーキドラム
２９から離れるまでの時間を吸引時間、通電をオフ後に
電磁力がなくなり、可動鉄心３がバネ５の付勢力で元の
位置に押し戻されるまで、つまり対面ギャップ１７の幅
が最大になるまでの時間を釈放時間という。

【００２０】このような本実施形態の電磁石装置の動作
と本発明の特徴部について説明する。本実施形態の電磁
石装置１では、図１に示すように、可動鉄心３の第２磁
極面１９と固定鉄心７の第２磁極面２１とに、各々、等
間隔に３段のリング状の溝２５、２７が形成されてい
る。さらに、可動鉄心３の第２磁極面１９に形成された
溝２５と固定鉄心７の第２磁極面２１に形成された溝２
７は、図１（ａ）に示すように、コイル９に通電されて
いないとき、つまり対面ギャップ１７の間隔が最も広い
ときに、互いに対向する位置になるように形成されてい
る。言い換えれば、可動鉄心３の最大ストローク時に
は、可動鉄心３の第２磁極面１９に形成された溝２５と
固定鉄心７の第２磁極面２１に形成された溝２７の位置
を一致するようにしている。

【００２１】さらに、溝２５、２７の幅は、対面ギャッ
プ１７の間隔が最も広いときの幅と同じ幅に形成されて
いるため、図１（ｂ）に示すように、コイル９に通電さ
れ、可動鉄心３の第１磁極面１５が固定鉄心７の第１磁
極面１３に接触した状態になったとき、つまり対面ギャ
ップ１７が無くなったとき、可動鉄心３の第２磁極面１
９に形成された溝２５と固定鉄心７の第２磁極面２１に
形成された溝２７は、互いに対向せず、位置がずれた状
態となる。言い換えれば、可動鉄心３の最小ストローク
時には、可動鉄心３の第２磁極面１９に形成された溝２
５と固定鉄心７の第２磁極面２１に形成された溝２７の
位置がずれるようにしている。

【００２２】これにより、可動鉄心３の最大ストローク
時には、対面ギャップ１７の幅つまりギャップが最大と
なるため、対面ギャップ１７による磁気抵抗は最大とな
り、側面ギャップ２３のギャップ、つまり側面ギャップ
２３全体の平均のギャップが最小となるため、側面ギャ
ップ２３による磁気抵抗は最小となる。一方、可動鉄心
３の最小ストローク時には、対面ギャップ１７のギャッ
プ間隔が最小またはほとんど無い状態となるため、対面
ギャップ１７による磁気抵抗は最小となり、側面ギャッ
プ２３の平均ギャップ間隔が最大となるため、側面ギャ
ップ２３による磁気抵抗は最小となる。

【００２３】電磁石装置１を図３に示すような磁気回路
として考え、対面ギャップ１７の磁気抵抗をＲ_１、側面
ギャップ２３の磁気抵抗をＲ_２、対面ギャップ１７の磁
極対向面積をＳ_１、対面ギャップ１７のギャップ間隔を
Ｇ_１、側面ギャップ２３の磁極対向面積をＳ_２、側面ギ
ャップ２３の平均ギャップ間隔をＧ_２、空気の透磁率を
μ_０とすると、 Ｒ_１＝Ｇ_１／（μ_０・Ｓ_１） Ｒ_２＝Ｇ_２／（μ_０・Ｓ_２） となり、コイルの起磁力をＵとすれば、磁束φは、 φ＝Ｕ／（Ｒ_１＋Ｒ_２） となる。したがって、対面ギャップ１７の磁束密度Ｂ_１
は、 Ｂ_１＝φ／Ｓ_１ となる。さらに対面ギャップ１７に生ずる電磁力Ｆ
_１は、 Ｆ_１＝Ｂ_１ ^２・Ｓ_１／μ_０／２ となる。したがって、 Ｆ_１＝Ｕ^２／（２・μ_０・Ｓ_１・（Ｒ_１＋Ｒ_２）^２） となる。このようにトータルの磁気抵抗（Ｒ_１＋Ｒ_２）
が減少するに連れて、電磁力Ｆ_１が増大することにな
る。

【００２４】ここで、本実施形態では、可動鉄心３が吸
引されて対面ギャップ１７の間隔Ｇ _１が狭くなるに連れ
て対面ギャップ１７の磁気抵抗Ｒ_１が小さくなる。一
方、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ_１が狭くるに連
れて、側面ギャップ２３の平均ギャップ間隔Ｇ_２が広く
なり、側面ギャップ２３の磁気抵抗Ｒ_２が大きくなる。
したがって、トータルの磁気抵抗（Ｒ_１＋Ｒ_２）の減少
が抑えられるため、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ
_１の減少による電磁力Ｆ_１の増大を抑えることができ
る。これにより、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ_１
の変化に対して吸引力特性の変化を平坦化することがで
きる。すなわち、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ_１
が減少しても可動鉄心３は加速し難いため、可動鉄心３
の第１磁極面と固定鉄心７の第１磁極面とが接触すると
きの衝突音を低減できる。

【００２５】本実施形態の電磁石装置１における対面ギ
ャップ１７の間隔の変化に対する吸引力の変化と、従来
の電磁石装置における対面ギャップの間隔の変化に対す
る吸引力の変化を計測する試験を行ったところ、図４に
示すように、本実施形態の電磁石装置１の対面ギャップ
１７が減少したときの吸収力の変化は、従来の電磁石装
置に比べて平坦化されており、対面ギャップ１７の最小
ギャップ間隔時の吸引力は、従来の電磁石装置に比べて
約半分に低減されている。この結果、吸引速度、つまり
可動鉄心３の移動速度を下げることができるので、吸着
時の可動鉄心の第１磁極面と固定鉄心の第１磁極面とが
接触するときの衝突音を低減することができる。

【００２６】このように本実施形態の電磁石装置１で
は、可動鉄心３の第２磁極面１９と固定鉄心７の第２磁
極面２１とに、各々、溝２５、２７を形成しているた
め、可動鉄心３が吸引されて対面ギャップ１７のギャッ
プ間隔Ｇ_１が狭くなるに連れて対面ギャップ１７の磁気
抵抗Ｒ_１が小さくなるに連れて、側面ギャップ２３の平
均ギャップ間隔Ｇ_２が広くなり、側面ギャップ２３の磁
気抵抗Ｒ_２が大きくなるため、トータルの磁気抵抗（Ｒ
_１＋Ｒ_２）の減少が抑えられる。したがって、吸引力特
性は、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ_１の変化に対
して平坦化され、対面ギャップ１７のギャップ間隔Ｇ_１
が減少しても可動鉄心３は加速し難いため、可動鉄心と
固定鉄心とが接触するときに生じる衝突音を低減でき
る。

【００２７】ところで、本実施形態の電磁石装置１のよ
うな対面型電磁石を用いた電磁石装置では、プランジャ
型電磁石を用いた電磁石装置に比べて強い電磁力を得ら
れる。このため、本実施形態の電磁石装置１をエレベー
タ用電磁ブレーキなどに用いた場合に強いバネを使える
利点がある。本実施形態で例示したエレベータ用電磁ブ
レーキでは、バネ３５の付勢力が強いほどシュー３３の
押し付け圧力が強くなるので、摩擦力つまりブレーキ力
をより小さなシューやより小さなブレーキドラムで確保
できる。このため、本実施形態の電磁石装置１を用いた
エレベータ用電磁ブレーキでは、エレベータ用電磁ブレ
ーキを小型化できる。

【００２８】さらに、従来の電磁石装置では、吸引力特
性が平坦でないため、吸着時には必要以上に強い電磁力
が働いており、消磁に要する時間も長くなっている。し
かし、本実施形態で例示したようなエレベータ用電磁ブ
レーキでは、電磁石装置を消磁した後、シュー３３がブ
レーキドラム２９を押さえることで、エレベータの停止
を行うため、電磁石装置ができるだけ俊敏に動作しない
と非常停止時のロスタイムが長くなり、エレベータの停
止までの時間が長くなる場合がある。これに対して本実
施形態の電磁石装置１を用いれば、最小ストローク時の
電磁力を小さくできるため、電磁力が消滅する時間も短
縮され、エレベータ用電磁ブレーキの動作もすばやくな
るので、エレベータ用電磁ブレーキとしての停止能力を
向上できる。

【００２９】また、本実実施形態では、可動鉄心３の第
１磁極面１５と固定鉄心７の第１磁極面１３とは、平坦
な円板状になっているが、本発明は、電磁力を平坦化す
るために、可動鉄心の第１磁極面と固定鉄心の第１磁極
面の形状を工夫した電磁石装置に対しても適用できる。
例えば、図５に示すように、固定鉄心７の第１磁極面１
３を周縁部に向かうにしたがって階段状に傾斜して低く
なる形状に形成し、可動鉄心３の第１磁極面１５もこれ
に対応する形状に形成した電磁石装置４０、さらに、図
６に示すように、可動鉄心３の第１磁極面１５にロッド
１１と同軸のリング状の突起部４１を形成し、固定鉄心
７の第１磁極面１３に、可動鉄心３の第１磁極面１５に
形成された突起部４１に対応するリング状の溝４３を形
成した電磁石装置４５、そして、図７に示すように、固
定鉄心７の第１磁極面１３を周縁部に向かうにしたがっ
て傾斜して漸次低くなる形状に形成し、可動鉄心３の第
１磁極面１５もこれに対応する形状に形成した電磁石装
置４７などにも適用できる。

【００３０】これらの電磁石装置４０、４５、４７など
では、対面ギャップ１７が平坦な円板状の構成の電磁石
装置１よりも吸引力特性が平坦であるため、可動鉄心３
の第２磁極面１９と固定鉄心７の第２磁極面２１に各々
溝２５、２７を設けることにより、一層吸引力特性を平
坦化することができる。ただし、電磁石装置１に比べて
電磁石装置４０、４５、４７は、可動鉄心３や固定鉄心
７の加工が煩雑になる。

【００３１】また、本実施形態の電磁石装置１では、溝
２５、２７は断面が四角形の溝を形成しているが、可動
鉄心３の第２磁極面１９と固定鉄心７の第２磁極面２１
に形成する溝は、断面が円弧状などの曲線形状の溝を形
成することもできる。 （第２の実施形態）以下、本発明を適用してなる電磁石
装置の第２の実施形態について図８を参照して説明す
る。図８は、本発明を適用してなる電磁石装置の概略構
成を示す図である。なお、本実施形態では、第１の実施
形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、
第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて
説明する。

【００３２】本実施形態が第１の実施形態と相違する点
は、可動鉄心の第２磁極面と固定鉄心の第２磁極面とに
溝を形成せずに、可動鉄心の移動に連れて側面ギャップ
の平均ギャップ間隔が増大するように形成したことにあ
る。すなわち、本実施形態の電磁石装置４９の可動鉄心
５１は、ロッド１１が取り付けられた円板面側が円柱状
部５３に、ロッド１１が取り付けられた円板面と反対側
の円板面側がこの円板面に向かって漸次縮径する縦断面
が台形状のテーパー状部５５になっている。したがっ
て、可動鉄心５１の第２磁極面５７は、円柱状部５３の
円周面５７ａとテーパー状部５５のテーパー面５７ｂと
で構成されている。このような可動鉄心５１の形状に対
応して、固定鉄心５９に形成されて可動鉄心５１を収容
する凹状の空間も底部側が円筒状に、開口部側が開口に
向かって漸次縮径するテーパー状に形成されている。し
たがって、固定鉄心５９の第２磁極面６１は、凹状の空
間の内周面６１ａとテーパー面６１ｂとで構成されてい
る。

【００３３】このような本実施形態の電磁石装置４９で
は、コイル９に通電されておらず、対面ギャップ１７の
間隔が最大の状態にあるとき、可動鉄心５１の第２磁極
面５７と固定鉄心５９の第２磁極面６１とは、全体が平
行な状態にある。しかし、コイル９に通電されて対面ギ
ャップ１７の間隔が狭くなるに連れて、側面ギャップ６
３のうち、可動鉄心５１の第２磁極面５７の円周面５７
ａと固定鉄心５９の第２磁極面６１の内周面６１ｂとの
間隔は変化しないが、可動鉄心５１の第２磁極面５７の
テーパー面５７ｂと固定鉄心５９の第２磁極面６１のテ
ーパー面６１ｂとの間隔が広くなる。

【００３４】したがって、本実施形態でも、コイル９に
通電されて対面ギャップ１７の間隔が狭くなるに連れ
て、側面ギャップ６３の平均ギャップ間隔が広くなるた
め、対面ギャップ１７の磁気抵抗が小さくなるに連れ
て、側面ギャップ６３の磁気抵抗が増大するため、トー
タルの磁気抵抗の減少が抑えられる。したがって、吸引
力特性は、対面ギャップ１７のギャップ間隔の変化に対
して平坦化され、対面ギャップのギャップ間隔が減少し
ても可動鉄心５１は加速し難いため、可動鉄心と固定鉄
心とが接触するときに生じる衝突音を低減できる。

【００３５】また、本実施形態では、可動鉄心５１にテ
ーパー状部５５を形成し、固定鉄心５９の凹状の空間の
開口部をテーパー状部５５に対応するテーパー状に形成
することで、可動鉄心と固定鉄心の各々の第２磁極面に
溝を形成せずに、可動鉄心の移動に対応して側面ギャッ
プの平均ギャップ間隔が変化するようにしているが、可
動鉄心の移動に連れて側面ギャップの一部分の間隔が広
がる様々な構成にすることができる。例えば、図９に示
すように、可動鉄心６５を円柱状に形成し、固定鉄心６
７の可動鉄心６５を収容する凹状の空間が形成された側
の面、つまり固定鉄心６７の上面に凹状の空間と同軸で
凹状の空間の直径よりも直径が小さい貫通穴が形成され
たリング状鉄心６９を固定した構成の電磁石装置７１に
することもできる。この場合、可動鉄心６５の第２磁極
面７３は、可動鉄心６５の円周面７３ａと、可動鉄心６
５の上面のリング状鉄心６９に対向する部分７３ｂとで
構成され、この可動鉄心６５の第２磁極面７３に対応す
るギャップが側面ギャップに相当する。 （第３の実施形態）以下、本発明を適用してなる電磁石
装置の第３の実施形態について図１０を参照して説明す
る。図１０は、本発明を適用してなる電磁石装置の概略
構成を示す図である。なお、本実施形態では、第１及び
第２の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明
を省略し、第１及び第２の実施形態と相違する構成及び
特徴部などについて説明する。

【００３６】本実施形態が第１及び第２の実施形態と相
違する点は、側面ギャップの平均ギャップ間隔を変化さ
せるのに代えて、可動鉄心の第２磁極面と固定鉄心の第
２磁極面との対向している部分の面積を変化させている
ことにある。すなわち、本実施形態の電磁石装置７５で
は、図１０に示すように、円柱状の可動鉄心７７のロッ
ド１１が取り付けられた円板面と反対側の円板面、つま
り上側の円板面の周縁部分に鍔状に水平に突出した鍔状
部７９を設け、この鍔上部７９の円周面が可動鉄心７７
の第２磁極面８１となる。一方、固定鉄心８３では、固
定鉄心８３の第２磁極面８５の幅が可動鉄心７７の鍔上
部８９の厚み、つまり可動鉄心７７の第２磁極面８１の
幅と同じに形成されており、最大ストローク時に可動鉄
心７７の第２磁極面８１と固定鉄心８３の第２磁極面８
５とが対向する構成になっている。

【００３７】このため、コイル９に通電され可動鉄心７
７が固定鉄心８３方向に移動するに連れて、可動鉄心７
７の第２磁極面８１と固定鉄心８３の第２磁極面８５と
の対向する面積が減少し、最小ストローク時には可動鉄
心７７の第２磁極面８１と固定鉄心８３の第２磁極面８
５とがほとんど対向していない状態になり、磁気回路は
ほとんど遮断された状態となる。したがって、本実施形
態の電磁石装置７５でも、コイル９に通電され可動鉄心
７７が固定鉄心８３方向に移動するに連れて、可動鉄心
７７の第２磁極面８１と固定鉄心８３の第２磁極面８５
との間の磁気抵抗が増大する。すなわち、可動鉄心と固
定鉄心とが接触するときに生じる衝突音を低減できる。

【００３８】また、本実施形態では、可動鉄心７７に鍔
状部７９を設け、この鍔上部７９の円周面を可動鉄心７
７の第２磁極面８１としているが、図１１に示すよう
に、可動鉄心７７に鍔状部７９を設けず、円柱状の可動
鉄心８７の円周面を第２磁極面８９とした電磁石装置９
１とすることもできる。この電磁石装置９１の場合、固
定鉄心９３の可動鉄心８７を取り囲む部分の厚みを可動
鉄心８７の厚み以下、つまり固定鉄心９３の第２磁極面
９５の幅を可動鉄心８７の厚み以下とし、最大ストロー
ク時に可動鉄心８７の上側の円板面と固定鉄心９３の可
動鉄心８７を取り囲む部分の上面とがほぼ面一になるよ
うに形成している。この電磁石装置９１のような構成と
しても、コイル９に通電され可動鉄心７７が固定鉄心８
３方向に移動するに連れて、可動鉄心７７の第２磁極面
８１と固定鉄心８３の第２磁極面８５との間の磁気抵抗
が増大するため、可動鉄心と固定鉄心とが接触するとき
に生じる衝突音を低減できる。

【００３９】なお、本実施形態の電磁石装置７５、９１
の場合、固定鉄心８３、９３の第２磁極面８５、９５の
幅を対面ギャップ１７に比べて十分に大きく形成する必
要があるため、条件によっては、固定鉄心８３、９３の
第２磁極面８５、９５の幅を可動鉄心７７、８９の第２
磁極面８１、８９の幅と同じにしたり、それ以下にする
ことができず、本実施形態の電磁石装置を形成できない
場合がある。また、可動鉄心７７、８９の移動に伴う磁
気抵抗の減少が第１及び第２の実施形態に比べて少な
い。したがって、第１及び第２の実施形態の電磁石装置
のような構成の方が、電磁石装置の形成が制限されるこ
とが無く、さらに、可動鉄心の移動に伴う磁気抵抗の減
少が大きいため、吸引力特性をより平坦化できるので好
ましい。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、可動鉄心と固定鉄心と
が接触するときに生じる衝突音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる電磁石装置の第１の実施
形態の概略構成を示す図であり、（ａ）はコイルに通電
していない状態を、（ｂ）はコイルに通電した状態を示
す断面図である。

【図２】本発明を適用してなる電磁石装置を備えたエレ
ベータ用電磁ブレーキの概略構成の一例をしめす断面図
である。

【図３】本発明を適用してなる電磁石装置の磁気回路の
概念を示す模式図である。

【図４】第１磁極面間のギャップの幅の変化に対する吸
引力の変化の状態を示す図である。

【図５】第１の実施形態の電磁石装置の変形例を示す断
面図である。

【図６】第１の実施形態の電磁石装置の変形例を示す断
面図である。

【図７】第１の実施形態の電磁石装置の変形例を示す断
面図である。

【図８】本発明を適用してなる電磁石装置の第２の実施
形態の概略構成を示す断面図である。

【図９】第２の実施形態の電磁石装置の変形例を示す断
面図である。

【図１０】本発明を適用してなる電磁石装置の第３の実
施形態の概略構成を示す断面図である。

【図１１】第３の実施形態の電磁石装置の変形例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁石装置 ３ 可動鉄心 ７ 固定鉄心 ９ コイル １１ ロッド １３、１５ 第１磁極面 １７ 対面ギャップ １９、２１ 第２磁極面 ２３ 側面ギャップ ２５、２７ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧 晃司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小野 哲志 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所ビルシステムグループ水戸ビ ルシステム本部内 Ｆターム(参考） 5E048 AA02 AB01 AB06 AD02 CA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルへの通電により磁気回路が形成さ
   れる固定鉄心と、該固定鉄心の前記磁気回路が形成され
   る空間内に往復移動可能に設置された可動鉄心とを有
   し、前記固定鉄心と前記可動鉄心とには、各々、前記固
   定鉄心と前記可動鉄心とが接触する面となる第１の磁極
   面と、互いに接触しない前記第１の磁極面以外の面であ
   る第２の磁極面とが形成され、前記固定鉄心の第１の磁
   極面と前記可動鉄心の第１の磁極面との間のギャップが
   前記可動鉄心の移動により狭くなるに連れて、前記固定
   鉄心の第２の磁極面と前記可動鉄心の第２の磁極面との
   間の磁気抵抗が増大してなる電磁石装置。
2. 【請求項２】 前記固定鉄心の第１の磁極面間と前記可
   動鉄心の第１の磁極面との間のギャップが狭くなるに連
   れて、前記固定鉄心の第２の磁極面と前記可動鉄心の第
   ２の磁極面との間の平均ギャップ間隔が増大してなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。
3. 【請求項３】 前記固定鉄心の第１の磁極面と前記可動
   鉄心の第１の磁極面との間のギャップが最も大きい状態
   のときの、前記固定鉄心の第２の磁極面と前記可動鉄心
   の第２の磁極面との対向する位置に各々溝を形成したこ
   とを特徴とする請求項２に記載の電磁石装置。
4. 【請求項４】 前記固定鉄心の第１の磁極面間と前記可
   動鉄心の第１の磁極面との間のギャップが狭くなるに連
   れて、前記固定鉄心の第２の磁極面と前記可動鉄心の第
   ２の磁極面との各々の互いに対向する部分の面積が減少
   してなることを特徴とする請求項１に記載の電磁石装
   置。