JP2613904B2 - 有極電磁石 - Google Patents

有極電磁石

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    • HELECTRICITY
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    • H01H51/2209Polarised relays with rectilinearly movable armature

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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、4つの主空隙を有する4空隙ブリッジ型磁
気回路構成からなる有極電磁石に関するものである。
[背景技術] 第11図は従来の電磁開閉装置を示し、この電磁開閉装
置は常閉型(b接点型)単安定動作タイプであり、第12
図にその吸引力とバネ負荷特性を示している。第11図に
おいて、外周にコイル1を巻装したコイルボビン2内に
可動鉄心3がその軸方向移動自在に嵌入されている。こ
の可動鉄心3の両端には夫々接極子4,5が固着してあ
る。尚、両接極子4,5と可動鉄心3とで鉄心部を構成し
ている。コイル1の外側には略L型の磁極片である磁極
片6,6が夫々配置され、この磁極片6の外側に永久磁石
7,7が夫々配置されている。また、永久磁石7の外側に
磁極片である略コ字型の磁極片6,8が夫々配置され、両
磁極片6,8にて永久磁石7をはさんでいる。ここで、磁
石片6のL型片6aと磁極片8のL型片8aとの間に一方の
接極子4の端部位置し、また、磁極片8の他方のL型片
8bと磁極片6の端面との間に他方の接極子5の端部が位
置している。これら、接極子4,5とL型片6a,8a,8bとは
その磁極面が夫々対向して配置してある。磁極片8のL
型片8aの内側にはレシジュアルプレート9が設けてあ
る。
可動鉄心3の端部には接触子ホルダー10が取着してあ
り、この接触子ホルダー10に接点バネ12により付勢され
ている可動接触子11を設けている。この可動接触子11の
両側には可動接点11aが固着してあり、可動接点11aに相
対する固定接点13aを固着した固定接点板13が配置して
ある。また、可動鉄心3を復帰させる復帰バネ14が可動
鉄心3の突出方向側に設けられている。
ここで、磁極片8のL型片8aと接極子4との間を主空
隙とし、接極子4と磁極片6のL型片6aとの間を主空
隙とし、磁極片6の端面と接極子5との間を主空隙
とし、接極子5と磁極片8のL型片8bとの間を主空隙
とする。
第11図(b)は無励磁状態を示し、この状態におい
て、永久磁石7の磁束は、N極から、磁極片6→主空隙
→接極子4→可動鉄心3→接極子5→主空隙→磁極
片8を通り永久磁石7のS極に流れるφを形成する。
この状態において、主空隙及び主空隙で発生する吸
引力により接極子4,5及び可動鉄心3で構成される可動
鉄心ブッロクは第11図(b)の状態に保持され、接点11
a,13aは閉成されている。この状態において、第11図
(b)に示すように接極子4,5に図示したN極,S極が発
生するようにコイル1を励磁すると、主空隙では、接
極子4に発生したN極と、磁極片6の永久磁石7による
N極が対抗し、磁位差は低下し磁束が著しく減少する。
主空隙でも同様にS極同士となって磁束は減少する。
一方、主空隙と主空隙では、接極子4と磁極片
8、磁極子5と磁極片6とが夫々互いにN極,S極になる
ので、磁位差は増大し、磁束が増大する。従って、主空
隙とでの吸引力が増加し、主空隙とでの吸引力
が低下するので、可動鉄心ブッロクを保持する力は低下
する。この吸引力より接点バネ12の力が大きくなれば、
可動鉄心ブッロクは図の左方向に動き、第11図(a)の
状態に動作する。この状態では接点11a,13aは開成す
る。尚、第11図(b)の磁束φは励磁時における時速
の流れを示している。
この電磁石の構成は、第13図に示したように4空隙ブ
リッジ型の磁気回路構成であり、高効率な有極磁気回路
構成として公知なものであり、電磁開閉装置によく使わ
れている。第11図ではレシジュアルプレート9を挿入
し、また、磁極片6の主空隙側での磁極面積を小さく
して、単安定動作をし易くしている。その吸引力は第12
図に示す通りである。第12図の左端が第11図(b)の状
態で、右端が第11図(a)の状態と対応している。
この従来例において、接点バネ荷重は、接点の位置ず
れによるオーバートラベル(OT)のバラツキ、接点バネ
そのもののバラツキ、接点消耗によるOTの減少等、接点
バネ荷重のバラツキ要因が多く、充分な吸引力の余裕あ
ることが望ましい。しかし、磁極片6の端面と接極子5
との磁極面とが対向しており、その間の主空隙が広く
磁気抵抗が高く、充分な吸引力が得られないという問題
があった。
[発明の目的] 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
励磁時の磁気効率を向上させ、充分な吸引力を得ること
を目的とした有極電磁石を提供するものである。
[発明の開示] (構 成) 本発明は、永久磁石7と、該永久磁石7をはさむ2つ
の磁極片6,8と、コイル1が巻装されて上記磁極片6,8と
磁気回路Φ1,Φ2を形成する鉄心部3とを具備し、上記
2つの磁極片6,8の両端部の間に鉄心部3の端部が夫々
位置して2つの磁極片6,8と鉄心部3とにより4つの主
間隙を形成する4空隙ブリッジ型磁気回路構成
であって、コイル1の励磁により鉄心部3が磁極片6,8
の長手方向に移動する有極電磁石において、無励磁時
に、4つの主間隙のうち1つ若しくは2つの主
空隙を構成するいずれかの磁極片6の磁極面6cと鉄心部
15の磁極面15aとを非対向に配置し、磁極片6の端部を
鉄心部15側に、あるいは鉄心部15の端部を磁極片6側に
延出形成することにより、無励磁時に1つ若しくは2つ
の主空隙を構成する磁極片と鉄心部との両磁極面を対向
させずに配置し、磁極片の端部を鉄心部側に、あるいは
鉄心部の端部を磁極片側に延出形成して、当該主空隙を
狭くして両磁極面間の磁気抵抗を小さくし、もって励磁
時に充分な吸引力を得るようにしたことを特徴とするも
のである。
(実施例1) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
1図は本発明を示し、同図(a)は励磁状態を、同図
(b)は無励磁状態を夫々示している。本発明は第1図
に示すように、L型片6aとは反対側の磁極片6の端部を
接極子5側に延出形成し、接極子5の長さを両磁極片6,
6間の寸法より短くし、2つの磁極片6,6間にもぐり込む
ようにして、リーケージ型の空隙にしたものである。す
なわち、磁極片6の接極子5側の磁極面と、積極子5の
磁極面とを対向させずに磁極面同士が直交する形とし、
磁極片6の端部の磁極面と接極子5の磁極面との間を主
空隙とし、この主空隙の寸法を短くして磁気抵抗を
小さくしたものである。他の構成は第11図の従来例と同
じである。第2図は本電磁石装置の斜視図を示してい
る。
動作原理は第11図の従来例と全く同じであり、第1図
は無励磁状態においては従来と同様に磁束φが流れ
る。そして、コイル1を励磁すると、従来と同様に磁束
φが流れようとする。この時、主空隙において、磁
極片6の端面の磁極面と接極子5の端面の磁極面との距
離が第11図の(b)の場合よりも近く、磁気抵抗は小さ
くなっている。従って、励磁時、磁束φのループ全体
の磁気抵抗は、第11図(b)の場合より小さくなり、励
磁効率が良くなる。第3図はこの場合の吸引力特性を示
している。第3図の動作開始吸引力特性において、実線
は本発明の実施例の場合を示し、破線は従来例の場合を
示している。従って、動作開始時においてはFの吸引力
の差が生じ、同じ励磁アンペアターンで吸引力は大きく
なるものである。
このように構成することにより、励磁時の吸引力が大
きくなり、接点OTのバラツキ、接点消耗等によりバネ荷
重が変動しても、電磁開閉装置の動作電圧は所定値で動
作することができるものである。また、電磁開閉装置の
高感度化も可能である。
ところで、第1図は、可動鉄心3を中心として磁極片
6,8、永久磁石7が対象に配置された構成であるが、第
4図に示すように、可動鉄心3の片側のみに磁極片6,
8、永久磁石7を配置した構成でも上記と同じ効果が得
られる。尚、この場合、可動鉄心3の両端より接極子4,
5を一体的に形成している。
(実施例2) 第5図はラッチングタイプの有極電磁石を示し、磁極
片6はコ字型に形成してあり、端部のL型片6a,6bと外
側の電磁片8,8のL型片8a,8bとの間に可動鉄心3に固着
した接極子4,5を夫々配置したものである。この第5図
に示す構成から、第6図に示すように、磁極片6のL字
片6a,6bの部分を削除し、第1図の場合と同様に接極子
4,5を両電磁片6,6間の寸法より短くしたものである。こ
こで、磁極片8のL型片8aと接極子4との間を主空隙
とし、接極子4の端部と磁極片6の端部との間を主空隙
とし、磁極片6の他方の端部と接極子5の端部との間
を主空隙とし、接極子5と磁極片8のL型片8bとの間
を主空隙としている。
第7図は吸引力特性を示し、実線は第6図の場合を示
し、破線は第5図の場合を示している。第7図のAは第
6図の場合の吸引力幅を示し、Bは第5図の場合の吸引
力幅を示している。そして、A>Bとなっている。第6
図に示すような構成とすることにより、先の実施例と同
様に主空隙をリーケージ型として磁気効率を向上させて
吸引力を向上させることができる。尚、第7図に示すよ
うに、ストロークの最終端付近は、永久磁石7による吸
引力は低下するが、励磁した時の吸引力幅は増え、励磁
効率が改善されるものである。
第6図は、可動鉄心3を中心として磁極片6,8、永久
磁石7が対象に配置されたラッチングタイプの構成であ
るが、第8図に示すように、可動鉄心3の片側のみに磁
極片6,8、永久磁石7を配置した構成でも上記と同じ効
果が得られる。尚、この場合、可動鉄心3の両端より接
極子4,5を一体的に形成している。
(実施例3) 第9図は第3実施例を示し、先の実施例の磁極片8の
両側のL型片8a,8bを削除して、磁極片8の両端と接極
子4,5の端面との間を主空隙としたものである。第9図
の場合もラッチングタイプの有極磁石構成である。第10
図は第9図の場合の片側構成とした実施例である。この
場合、可動鉄心3の両端より接極子4,5を一体的に形成
して磁極片8側まで延出している。
[発明の効果] 本発明は上述のように、永久磁石と、該永久磁石をは
さむ2つの磁極片と、コイルが巻装されて上記磁極片と
磁気回路を形成する鉄心部とを具備し、上記2つの磁極
片の両端部の間に鉄心部の端部が夫々位置して2つの磁
極片と鉄心部とにより4つの主間隙を形成する4空隙ブ
リッジ型磁気回路構成であって、コイルの励磁により鉄
心部が磁極片の長手方向に移動する有極電磁石におい
て、無励磁時に1つ若しくは2つの主空隙を構成するい
ずれかの磁極片の磁極面と鉄心部の磁極面とを非対向に
配置し、磁極片の端部を鉄心部側に、あるいは鉄心部の
端部を磁極片側に延出形成したものであるから、無励磁
時に1つ若しくは2つの主空隙を構成する磁極片と鉄心
部との両磁極面を対向させずに配置し、磁極片の端部を
鉄心部側に、あるいは鉄心部の端部を磁極片側に延出形
成して、当該主空隙を狭くして両磁極面間の磁極抵抗を
小さくし、もって励磁時に充分な吸引力を得ることがで
きる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は本発明の実施例の励磁状態を示す
断面図、及び無励磁状態を示す断面図、第2図は同上の
斜視図、第3図は同上の吸引力特性を示す特性図、第4
図は同上の片側構成とした実施例を示す断面図、第5図
は同上の他の実施例の従来例となるラッチングタイプの
有極電磁石の断面図、第6図は同上の他の実施例の断面
図、第7図は同上の吸引力特性を示す特性図、第8図は
同上の片側構成とした実施例を示す断面図、第9図は同
上の実施例3の断面図、第10図は同上の片側構成とした
実施例を示す断面図、第11図(a)(b)は従来例の励
磁状態を示す断面図、及び無励磁状態を示す断面図、第
12図は従来例の吸引力特性を示す特性図、第13図は同上
の等価回路図である。 1はコイル、3は可動鉄心、4,5は接極子、6は接極
片、6cは接極片の磁極面、7は永久磁石、8は接極片、
15は鉄心部、15aは鉄心部の磁極面、〜は主空隙で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−212106(JP,A) 特開 昭60−10706(JP,A) 実開 昭61−59313(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】永久磁石と、該永久磁石をはさむ2つの磁
    極片と、コイルが巻装されて上記磁極片と磁気回路を形
    成する鉄心部とを具備し、上記2つの磁極片の両端部の
    間に鉄心部の端部が夫々位置して2つの磁極片と鉄心部
    とにより4つの主間隙を形成する4空隙ブリッジ型磁気
    回路構成であって、コイルの励磁により鉄心部が磁極片
    の長手方向に移動する有極電磁石において、無励磁時
    に、4つの主間隙のうち1つ若しくは2つの主空隙を構
    成するいずれかの磁極片の磁極面と鉄心部の磁極面とを
    非対向に配置し、磁極片の端部を鉄心部側に、あるいは
    鉄心部の端部を磁極片側に延出形成して成ることを特徴
    とする有極電磁石。
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