JP2598612B2 - 有極電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は構成が単純な有極電磁
石に係り、特に永久磁石の配置を変えるだけで、ラッチ
ング型有極電磁石、またはシングルステイブル型有極電
磁石が構成できる有極電磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の有極電磁石の一実施例断面
図であり、（ａ）図に従来のラッチング型有極電磁石、
（ｂ）図にシングルステイブル型有極電磁石を示す。

【０００３】従来の有極電磁石１１は、略コの字型の鉄
芯１２Ｂにコイル１２Ａを巻いて組立てたコイルブロッ
ク１２と、鉄芯１２Ｂの磁極１３Ａおよび磁極１３Ｂ間
にレーザ溶接等で固定した山型永久磁石１４と、山型永
久磁石１４の頂点に接した支点１５Ａを中心として回転
運動する接極子１５とから構成される。

【０００４】山型永久磁石１４を、例えば長手方向の両
端がＳ極、（ａ）図のように山型の頂点ＣをＮ極に磁化
した場合にはラッチング型有極電磁石が構成され、
（ｂ）図のように山型の頂点Ｃから所定の距離ｘの位置
をＮ極に磁化した場合にはシングルステイブル型有極電
磁石が構成される。

【０００５】接極子１５は、支点１５Ａを中心にシーソ
運動し、コイルブロック１２に予め決められた極性の電
源が印加された場合にのみ一方の磁極（例えば、磁極１
３Ａ）から他方の磁極（例えば、磁極１３Ｂ）へ接続が
切替えられる。

【０００６】（ａ）図のラッチング型有極電磁石の場
合、中心線Ｃを対称軸にして磁極１３Ａ側および磁極１
３Ｂ側の磁気回路が対称（磁気抵抗が等しい）に形成さ
れているとともに、山型永久磁石１４も中心線ＣがＮ
極、両端がＳ極に磁化されているため、無励磁状態の山
型永久磁石１４による磁化作用は、中心線Ｃを対称軸に
して磁極１３Ａ側および磁極１３Ｂ側に等しく作用す
る。

【０００７】無励磁状態で何等かの作用により、例えば
接極子１５が磁極１３Ａ側に接触した状態から、コイル
ブロック２に所定極性の電源が印加されると電磁石が形
成され、電磁石の作用で接極子１５が磁極１３Ａ側から
離れ、磁極１３Ｂ側に接触した状態となる。

【０００８】この状態から電源を除いても接極子１５と
磁極１３Ｂとの接触が保たれ、所定極性と逆の電源が印
加されると接極子１５が反転して磁極１３Ａと接触した
状態となる。このように、無励磁状態において、接極子
１５と磁極１３Ａ、および接極子１５と磁極１５Ｂがそ
れぞれ接触する２つの安定状態を形成する（ａ）図のラ
ッチング型有極電磁石が構成される。

【０００９】一方、（ｂ）図のシングルステイブル型有
極電磁石の場合、中心線Ｃを対称軸にして磁極１３Ａ側
および磁極１３Ｂ側の磁気回路が対称（磁気抵抗が等し
い）に形成されるが、山型永久磁石１４は山型の頂点Ｃ
から所定の距離ｘの位置がＮ極に磁化されるため、無励
磁状態の山型永久磁石１４による磁化作用は、中心線Ｃ
を対称軸にして磁極１３Ａ側に偏るため、磁極１３Ａ側
に磁極１３Ｂ側よりも強い磁力が作用し、無励磁状態で
は常に接極子１５が磁極１３Ａに接触するシングルステ
イブル型有極電磁石が構成される。

【００１０】この状態からコイルブロック２に所定極性
の電源が印加されると電磁石が形成され、電磁石の作用
で接極子１５が磁極１３Ａ側から離れ、磁極１３Ｂ側に
接触した状態となる。また、接極子１５が磁極１３Ｂ側
に接触した状態から電源を除くと、山型永久磁石１４の
磁化作用により、接極子１５は反転して接極子１５が磁
極１３Ａに接触する初期の状態に復旧する。

【００１１】このように、従来の有極電磁石１１は、山
型永久磁石１４を鉄芯１２Ｂの磁極１３Ａおよび磁極１
３Ｂ間にレーザ溶接等で固定し、山型永久磁石１４の長
手方向両端をＳ極に磁化し、中央または中心から偏らせ
た位置をＮ極に磁化することにより、それぞれラッチン
グ型有極電磁石、またはシングルステイブル型有極電磁
石が構成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の有極電磁石１１
は、永久磁石に山型永久磁石１４を用いて山型永久磁石
１４の頂点に接した接極子１５の支点１５Ａを中心とし
て回転運動するよう構成されているため、山型永久磁石
１４の寸法に精度が要求されるとともに、形状が複雑と
なりコストアップを招く課題がある。

【００１３】また、山型永久磁石１４と接極子１５の位
置関係を適切に保つため、山型永久磁石１４を鉄芯１２
Ｂの対向する磁極１３Ａおよび磁極１３Ｂ間にレーザ溶
接等で固定することが要求され、組立てが煩雑になる課
題がある。

【００１４】さらに、山型永久磁石１４のＮ極の磁化位
置をラッチングタイプとシングルステイブルタイプで別
にしなければならず、また磁化した山型永久磁石１４は
目視チェックでラッチングタイプなのかシングルステイ
ブルタイプかの区別ができないため、磁化作業や管理が
煩わしい課題がある。

【００１５】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は構成が単純で組立やすく、
同じ部品を用いてラッチング型有極電磁石、およびシン
グルステイブル型有極電磁石の双方が構成できる有極電
磁石を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る有極電磁石は、平板状継鉄にＴ字型凹部
を設けるとともに、永久磁石を矩形状永久磁石で形成
し、矩形状永久磁石をＴ字型凹部に配置する際、永久磁
石を対向する磁極間の中心線に対称、または非対称に配
置し、収納したことを特徴とする。

【００１７】また、この発明に係る有極電磁石は、矩形
状永久磁石を対向する磁極間の中心線に対称となるよう
Ｔ字型凹部に配置して収納し、ラッチング型有極電磁石
を構成したことを特徴とする。

【００１８】さらに、この発明に係る有極電磁石は、矩
形状永久磁石を前記対向する磁極間の中心線に非対称と
なるようＴ字型凹部に配置して収納し、シングルステイ
ブル型有極電磁石を構成したことを特徴とする。

【００１９】

【作用】この発明に係る有極電磁石は、平板状継鉄にＴ
字型凹部を設けるとともに、永久磁石を矩形状永久磁石
で形成し、Ｔ字型凹部に配置する矩形状永久磁石の配置
を変えることにより、永久磁石を対向する磁極間の中心
線に対称、または非対称に配置して収納することができ
るので、同じ部品を用いてラッチング型有極電磁石およ
びシングルステイブル型有極電磁石を構成することがで
きる。

【００２０】

【実施例】図１〜図５にこの発明に係る有極電磁石の構
成を示す。図１にこの発明に係る有極電磁石の全体構成
図、図２にこの発明に係る有極電磁石の平板状継鉄の形
状および矩形状永久磁石の配置図、図３にこの発明に係
る有極電磁石の組立図、図４にこの発明に係る構成を適
用したラッチング型有極電磁石の断面図、図５にこの発
明に係る構成を適用したシングルステイブル型有極電磁
石の断面図を示す。

【００２１】図１〜図３において、有極電磁石１は、略
コの字型の鉄芯２Ｂにコイル２Ａを巻いたコイルブロッ
ク２と、コイルブロック２の磁極３Ａ、３Ｂ間に挿入し
て固定し、鉄芯２Ｂとの間で磁気回路を形成する平板状
継鉄４と、平板状継鉄４に設けられたＴ字型凹部４Ａに
配置した矩形状永久磁石５と、山型凸部６Ｃを支点とし
て回転し、端部６Ａ、端部６Ｂがそれぞれ磁極３Ａ、磁
極３Ｂと接触する接極子６とから構成する。

【００２２】コイルブロック２は電磁石を形成し、コイ
ル電極（＋）２ａ、コイル電極（−）２ｂ間に予め極性
が決定された電源を印加することにより、コイル２Ａに
流れる電流の方向に対応（右手親指の法則）した磁極３
Ａ、３Ｂの極性（Ｎ、Ｓ極）が設定され、一方、コイル
２Ａの巻数とコイル２Ａに流れる電流値の積（起磁力）
に比例し、磁気回路の抵抗（磁気抵抗）に反比例した磁
束を発生する。

【００２３】平板状継鉄４は、図２に示すように、略Ｔ
の字形状のＴ字型凹部４Ａを備え、Ｔ字型凹部４Ａは平
板状継鉄４の長手方向および幅方向に、それぞれ長さＬ
および長さＷの辺（Ｌ＞Ｗ）の組合せからなる略Ｔ字状
の溝を形成する。

【００２４】Ｔ字型凹部４Ａは、コイルブロック２の磁
極３Ａ、磁極３Ｂ間の中心線Ｘに対称となるよう平板状
継鉄４の長手方向の長さＬを設定し、中心線Ｘに非対称
となるよう平板状継鉄４の長手方向の長さＷを設定す
る。

【００２５】また、Ｔ字型凹部４Ａは、平板状継鉄４の
幅方向の図示しない中心線に対称となるよう長さＬおよ
び長さＷを設定する。

【００２６】このように形成されたＴ字型凹部４Ａに、
それぞれ一辺の長さがほぼＬ、Ｗ（実際はＬ、Ｗより短
い）の長方形の面を有する矩形状永久磁石５を配置す
る。例えば、（ｂ）図のように平板状継鉄４の長手方向
に矩形状永久磁石５の辺Ｌが対応するよう配置すると、
矩形状永久磁石５は中心線Ｘを対称軸として平板状継鉄
４の長手方向に対称に配置される。（ｂ）図の組合せで
構成される有極電磁石１は、平板状継鉄４の長手方向に
対称に配置された矩形状永久磁石５の磁化作用により、
図４に示すラッチング型有極電磁石９を構成する。

【００２７】また、（ｃ）図のように平板状継鉄４の幅
方向に矩形状永久磁石５の辺Ｌが対応するよう配置する
と、矩形状永久磁石５は中心線Ｘを対称軸として平板状
継鉄４の長手方向に非対称に配置される。（ｃ）図の組
合せで構成される有極電磁石１は、平板状継鉄４の長手
方向に非対称に配置された矩形状永久磁石５の磁化作用
により、図５に示すシングルステイブル型有極電磁石１
０を構成する。

【００２８】このように、平板状継鉄４に矩形状永久磁
石５を収納するＴ字型凹部４Ａを設け、矩形状永久磁石
５の配置を変更するだけで、同じ部品点数の同じ部品を
用いてラッチング型有極電磁石９およびシングルステイ
ブル型有極電磁石１０を構成する。

【００２９】矩形状永久磁石５は、平板状継鉄４に設け
られたＴ字型凹部４Ａ内に収容可能なよう、Ｔ字型凹部
４Ａの形状に合せて形成（Ｌ＊Ｗの長方形）し、Ｔ字型
凹部４Ａの底面と接する面側をＳ極、反対面側がＮ極と
なるよう磁化する。

【００３０】また、Ｔ字型凹部４Ａを設けた平板状継鉄
４と矩形状永久磁石５を用いることにより、平板状継鉄
４の固定はコイルブロック２の磁極３Ａ、磁極３Ｂ間に
圧入で固定でき、矩形状永久磁石５の精度も緩やかにで
きるので、部品形状および有極電磁石１の構成が単純と
なる。

【００３１】接極子６は、図４〜図５に示すように中心
線Ｘ上で矩形状永久磁石５と接触する部分に、傾斜部を
有する山型凸部６Ｃを設け、この山型凸部６Ｃを支点と
して前記接極子が回転運動して端部６Ａ、端部６Ｂがそ
れぞれ磁極３Ａ、磁極３Ｂに接触するよう構成するの
で、安定した回転運動が得られる。

【００３２】有極電磁石１の組立ては、図３に示すよう
に、コイルブロック２に平板状継鉄４を圧入し、平板状
継鉄４のＴ字型凹部４Ａ内に矩形状永久磁石５を挿入し
た後、矩形状永久磁石５上に接極子６を配置することに
より、一方向の組立てが可能となる。

【００３３】また、有極電磁石１を組立てた状態で、矩
形状永久磁石５の配置を目視チェックすることにより、
ラッチング型有極電磁石９か、シングルステイブル型有
極電磁石１０かの確認ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る有
極電磁石は、平板状継鉄にＴ字型凹部を設けるととも
に、永久磁石を矩形状永久磁石で形成し、Ｔ字型凹部に
配置する矩形状永久磁石の配置を変更し、永久磁石を対
向する磁極間の中心線に対称、または非対称に配置して
収納することにより、同じ部品を用いてラッチング型有
極電磁石およびシングルステイブル型有極電磁石を容易
に構成することができる。

【００３５】よって、構成が単純で組立やすく、経済性
および生産性に優れた有極電磁石を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る有極電磁石の全体構成図

【図２】この発明に係る有極電磁石の平板状継鉄の形状
および矩形状永久磁石の配置図

【図３】この発明に係る有極電磁石の組立図

【図４】この発明に係る構成を適用したラッチング型有
極電磁石の断面図

【図５】この発明に係る構成を適用したシングルステイ
ブル型有極電磁石の断面図

【図６】従来の有極電磁石の一実施例断面図

【符号の説明】

１…有極電磁石、２…コイルイルブロック、２Ａ…コイ
ル、２Ｂ…鉄芯、２ａ，２ｂ…コイル電極、３Ａ，３Ｂ
…磁極、４…平板状継鉄、４Ａ…Ｔ字型凹部、５…矩形
状永久磁石、６…接極子、６Ａ，６Ｂ…端部、６Ｃ…山
型凸部、９…ラッチング型有極電磁石、１０…シングル
ステイブル型有極電磁石。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コの字型の鉄芯にコイルが巻かれ、対向
   する両端が磁極を形成するコイルブロックと、前記対向
   する磁極間に挿入して固定し、磁気バイパス回路を形成
   する平板状継鉄と、この平板状継鉄に設けられた凹部に
   装着し、厚み方向に互いに異なる極性に磁化した永久磁
   石と、この永久磁石に接触し、電磁石の作用により回転
   運動して前記磁極に接触する接極子とを備えた有極電磁
   石において、 前記平板状継鉄にＴ字型凹部を設けるとともに、前記永
   久磁石を矩形状永久磁石で形成し、この矩形状永久磁石
   を前記Ｔ字型凹部に配置する際、前記永久磁石を前記対
   向する磁極間の中心線に対称、または非対称に配置し、
   収納したことを特徴とする有極電磁石。
2. 【請求項２】 前記矩形状永久磁石を前記対向する磁極
   間の中心線に対称となるよう前記Ｔ字型凹部に配置して
   収納し、ラッチング型有極電磁石を構成したことを特徴
   とする請求項１記載の有極電磁石。
3. 【請求項３】 前記矩形状永久磁石を前記対向する磁極
   間の中心線に非対称となるよう前記Ｔ字型凹部に配置し
   て収納し、シングルステイブル型有極電磁石を構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の有極電磁石。