JP2755363B2 - 回転支点型有極電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構成が単純な回転支点型
有極電磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の回転支点型有極電磁石の一
例としてシングルステイブル型有極電磁石の断面図を示
す。従来のシングルステイブル型有極電磁石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１
４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。

【０００３】接極子１５は、支点１５Ａを中心にシーソ
ー運動し、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
１３Ａ）から他方の磁極（例えば、磁極１３Ｂ）へ接続
が切替えられ、電源が除かれた場合には元の磁極（例え
ば、磁極１３Ａ）側に戻るよう構成される。

【０００４】このような一安定（シングルステイブル）
状態を構成するため、山型永久磁石１４は、長手方向の
両端がＳ極、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、シングルステイブル型有極電磁石１１を
構成した場合の配置精度を保つため、磁極１３Ａおよび
磁極１３Ｂ間にレーザ溶接等で固定される。

【０００５】次に、従来のシングルステイブル型有極電
磁石１１のシングルステイブル動作を図６に基づいて説
明する。図６（ａ）はコイルブロック１２に電源が印加
されていない無励磁の安定状態を示し、接極子１５は、
磁極１３Ａに接触した状態にある。この状態では、鉄芯
１２Ｂの磁極１３Ａ側―山型永久磁石１４―接極子１５
―鉄芯１２Ｂの磁極１３Ａ側をループとする磁気回路が
形成され、磁束Φａが矢印の向きに発生される。

【０００６】無励磁状態から、同図（ｂ）のようにコイ
ルブロック１２に電源を印加した励磁直後、コイルブロ
ック１２は、磁極１３Ａ側がＮ極、磁極１３Ｂ側がＳ極
に磁化された電磁石が形成され、電流Ｉとコイルの巻線
数（ターン数Ｎ）の積に対応した力が作用し、接極子１
５の磁極１３Ａ側は同極（Ｎ極）で反発力、接極子１５
の磁極１３Ｂ側は異なる極（Ｓ極）で吸引力がそれぞれ
作用する。この状態では、磁束Φａとともに、鉄芯１２
Ｂ―山型永久磁石１４―接極子１５―鉄芯１２Ｂの磁極
１３Ｂ側―鉄芯１２Ｂをループとする磁気回路が形成さ
れ、磁束Φｂが矢印の方向に発生される。

【０００７】同図（ｃ）は（ｂ）から接極子１５が磁極
１３Ａ側から離れて磁極１３Ｂ側に接触した反転状態を
示す。この状態では、接極子１５と磁極１３Ｂが接触す
るため、同図（ｂ）の磁束Φｂが変化して磁束Φｄにな
るとともに、鉄芯１２Ｂの磁極１３Ｂ側―山型永久磁石
１４―接極子１５―鉄芯１２Ｂの磁極１３Ｂ側をループ
とする磁気回路が形成され、磁束Φｃが矢印の向きに発
生される。

【０００８】この状態から電源を除くと、山型永久磁石
１４のＮ極が磁極１３Ａ側に偏って設定されていること
により、最初の状態と同じように、鉄芯１２Ｂの磁極１
３Ａ側―山型永久磁石１４―接極子１５―鉄芯１２Ｂの
磁極１３Ａ側をループとする磁気回路が形成され、磁束
Φａが矢印の向きに発生されて接極子１５は磁極１３Ｂ
側から磁極１３Ａ側に戻され、単安定状態となる。

【０００９】このように、従来のシングルステイブル型
有極電磁石１１は単安定動作をするので、接極子１５に
可動接点（図示せず）を搭載し、固定接点（図示せず）
との間で機械的な断続を行うことにより、シングルステ
イブルリレーが構成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転支点型有極
電磁石は、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るため、山型永久磁
石１４の寸法に精度が要求され、形状が複雑となり、ま
た両磁極間への固定をレーザ溶接等で行なうことが要求
され、コストの極めて高いものとなっていた。さらに、
上記したシングルステイブル型有極電磁石の場合には、
磁石の磁化を偏心させるため、回転支点型有極電磁石を
最適着磁に調整することは困難であった。

【００１１】本発明はこのような課題を解決するためな
されたもので、その目的は接極子に永久磁石を固着する
ようにして全体の構造が簡単な回転支点型有極電磁石を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る回転支点型有極電磁石は、平板状継鉄に、
前記磁極間の中心線に非対称に凹部を形成し、この凹部
内に回転支点となる凸部を形成するとともに、前記凹部
と対向する接極子面に凹部を形成し、この凹部に前記永
久磁石を固着したことを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る回転支点型有極電磁石
は、平板状継鉄に、前記磁極間の中心線に対称に凹部を
形成し、この凹部内に回転支点となる凸部を形成すると
ともに、前記凹部と対向する接極子面に凹部を形成し、
この凹部に前記永久磁石を固着したことを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明に係る回転支点型有極電磁
石は、平板状継鉄を対向する磁極間に挿入して固定する
際 、平板状継鉄をコの字型の鉄芯の内側かつコイル枠
の凹部に圧入固定することを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に係る回転支点型有極電磁石は、山型永
久磁石に代えて平板状継鉄と単純形状の永久磁石を備
え、平板状継鉄に磁極間の中心線に非対称に凹部を形成
し、この凹部内に回転支点となる凸部を形成し、平板状
継鉄の凹部と対向する接極子面に凹部を形成し、この凹
部に前記永久磁石を配置したので、永久磁石の寸法に精
度が要求されず、形状を簡素化できる。

【００１６】また、本発明に係る回転支点型有極電磁石
は、山型永久磁石に代えて平板状継鉄と単純形状の永久
磁石を備え、平板状継鉄に磁極間の中心線に対称に凹部
を形成し、この凹部内に回転支点となる凸部を形成し、
平板状継鉄の凹部と対向する接極子面に凹部を形成し、
この凹部に前記永久磁石を配置したので、永久磁石の寸
法に精度が要求されず、形状を簡素化できる。

【００１７】さらに、本発明に係る回転支点型有極電磁
石は、永久磁石を磁極間にレーザ溶接等で固定する必要
がなく、電磁軟鉄等をコの字型の鉄芯の内側かつコイル
枠の凹部に圧入固定するだけでよい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明に係る回転支点型有極電磁石の
一例としてシングルステイブル型有極電磁石の構成を示
す。図１にこのシングルステイブル型有極電磁石の断面
図を示す。

【００１９】図１において、シングルステイブル型有極
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間かつコイル枠２Ｃの凹部に挿入して固定し、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の中央部から偏った位置に設けられた凹部４Ａ
に配置した矩形状永久磁石５と、それぞれ磁極３Ａ、磁
極３Ｂと接触する端部６Ａ、端部６Ｂを有する接極子６
とから構成する。

【００２０】コイルブロック２は電磁石を形成し、コイ
ル２Ａと接続する電源端子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３Ａ、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。

【００２１】平板状継鉄４は、コイルブロック２の磁極
３Ａ、磁極３Ｂ間の中心線に非対称に凹部４Ａを形成
し、矩形状永久磁石５を収容した場合の無励磁状態にお
いて、矩形状永久磁石５の磁力によって形成される磁気
回路が常に磁極３Ａ側に偏るようにする。また、平板状
継鉄４は凹部４Ａに凸部４Ｃを形成し、凹部４Ａの断面
が山型をなすようにする。

【００２２】さらに、平板状継鉄４は、中心線を中心と
して凹部４Ａの容積が少ない側の磁気抵抗を増加するよ
うな、切欠きや穴からなる磁気抵抗調整部４Ｂを形成す
る。磁気抵抗調整部４Ｂを形成して磁気抵抗を増加さ
せ、凹部４Ａを中心線に非対称に形成して矩形状永久磁
石５を偏らせて配置することにより、無励磁には接極子
６が磁極３Ａに接触する単安定状態を確実に実現する。

【００２３】矩形状永久磁石５は、平板状継鉄４に設け
られた凹部４Ａ内に収容されるよう、凹部４Ａの形状に
合せて構成し、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。

【００２４】接極子６は、前記凹部４Ａと対向する下面
に凹部６Ｃを形成し、ここに平板状継鉄４を固着する。
したがって、接極子６は、凸部４Ｃを支点として回転運
動して端部６Ａ、端部６Ｂがそれぞれ磁極３Ａ、磁極３
Ｂに接触するので、安定した回転運動が得られる。

【００２５】また、図から明らかなように、シングルス
テイブル型有極電磁石１は、中心線を通る断面を中心に
して両側が非対称構成となるので、シングルステイブル
動作が可能となる。

【００２６】次に、本発明に係るシングルステイブル型
有極電磁石の動作を説明する。図２はこのシングルステ
イブル型有極電磁石の動作説明図であり、同図（ａ）は
コイルブロック２に電源が印加されていない無励磁の安
定状態を示し、接極子６は端部６Ａ、６Ｂが矩形状永久
磁石５の磁化状態によって共にＮ極となり、一方、磁極
３Ａは前述した構成から常にＳ極、磁極３ＢはＮ極の状
態にあるため、接極子６は磁極３Ａ側に接触した安定状
態となっている。この状態では、磁極３Ａ―平板状継鉄
４―矩形状永久磁石５―接極子６―磁極３Ａのループで
磁気回路が形成され、磁束Φ１が矢印の向きに発生す
る。

【００２７】無励磁状態から、同図（ｂ）のようにコイ
ルブロック２に予め極性が決定された電源を印加した励
磁直後、コイルブロック２で構成される電磁石は、例え
ば磁極３ＡがＳ極からＮ極、磁極３ＢはＮ極からＳ極に
変化するため、接極子６と磁極３Ａには反発力、接極子
６と磁極３Ｂには吸引力が作用する。この状態では、同
図（ａ）の磁束Φ１に加え、電源印加に伴う鉄芯２Ｂ―
平板状継鉄４―鉄芯２Ｂのループで磁気回路が形成さ
れ、磁束Φ２が発生する。

【００２８】同図（ｃ）は（ｂ）図状態から接極子６が
磁極３Ａ側から離れて磁極３Ｂ側に接触した反転状態を
示す。この状態では、矩形状永久磁石５により、磁極３
Ｂ―平板状継鉄４―矩形状永久磁石５―接極子６―磁極
３Ｂのループで磁気回路が形成されて磁束Φ３が発生す
るとともに、電磁石により、鉄芯２Ｂ―平板状継鉄４―
矩形状永久磁石５―接極子６―磁極３Ｂ―鉄芯２Ｂのル
ープで磁気回路が形成されて磁束Φ４が発生する。

【００２９】この状態から電源を除くと、平板状継鉄４
の磁極３Ｂ側の磁気抵抗が磁極３Ａ側より大きく、ま
た、矩形状永久磁石５が磁極３Ａ側に偏って配置されて
いるため、矩形状永久磁石５の磁力による磁束が磁束Φ
３よりも大きくなり、接極子６は磁極３Ａ側に接触して
単安定状態を保つ。

【００３０】次に回転支点型有極電磁石の一例としてラ
ッチング型有極電磁石について説明する。図３はこのラ
ッチング型有極電磁石の断面図であり、図１と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略する。

【００３１】このラッチング型有極電磁石２１において
は平板状継鉄４に、磁極３Ａ、３Ｂ間の中心線に対称な
凹部４Ａのみを形成し、この凹部４Ａ内に回転支点とな
る凸部４Ｃを形成する。さらに、この凹部４Ａと対向す
る接極子６の下面に形成した凹部６Ｃに矩形状永久磁石
５を固定する。

【００３２】このラッチング型有極電磁石の動作を説明
する。図４にこのラッチング型有極電磁石の動作説明図
を示し、同図（ａ）はコイルブロック２に電源が印加さ
れていない無励磁のラッチング状態を示し、接極子６は
端部６Ａ、６Ｂが矩形状永久磁石５の磁化状態によって
共にＮ極となり、一方、磁極３ＡはＳ極、磁極３ＢはＮ
極の状態にあるため、接極子６は磁極３Ａ側に接触した
ラッチング状態となっている。この状態では、磁極３Ａ
―平板状継鉄４―矩形状永久磁石５―接極子６―磁極３
Ａのループで磁気回路が形成され、磁束Φ１が矢印の向
きに発生する。

【００３３】無励磁状態から、同図（ｂ）のようにコイ
ルブロック２に予め極性が決定された電源を印加した励
磁直後、コイルブロック２で構成される電磁石は、例え
ば磁極３ＡがＳ極からＮ極、磁極３ＢはＮ極からＳ極に
変化するため、接極子６と磁極３Ａには反発力、接極子
６と磁極３Ｂには吸引力が作用する。この状態では、同
図（ａ）の磁束Φ１に加え、電源印加に伴う鉄芯２Ｂ―
平板状継鉄４―鉄芯２Ｂのループで磁気回路が形成さ
れ、磁束Φ２が発生する。

【００３４】同図（ｃ）は（ｂ）状態から接極子６が磁
極３Ａ側から離れて磁極３Ｂ側に接触した反転状態を示
す。この状態では、矩形状永久磁石５により、磁極３Ｂ
―平板状継鉄４―矩形状永久磁石５―接極子６―磁極３
Ｂのループで磁気回路が形成されて磁束Φ３が発生する
とともに、電磁石により、鉄芯２Ｂ―平板状継鉄４―矩
形状永久磁石５―接極子６―磁極３Ｂ―鉄芯２Ｂのルー
プで磁気回路が形成されて磁束Φ４が発生する。

【００３５】同図（ｄ）は（ｃ）の状態から電源を除い
た無励磁状態を示す。平板状継鉄４の磁極３Ｂ側と磁極
３Ａ側の磁気抵抗が等しく、また、矩形状永久磁石５が
磁極３Ａと磁極３Ｂの中間に配置されているため、接極
子６は磁極３Ｂ側に接触したラッチング状態となってい
る。この状態では、磁極３Ｂ―平板状継鉄４―矩形状永
久磁石５―接極子６―磁極３Ｂのループで磁気回路が形
成され、磁束Φ１が矢印の向きに発生する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る回転支
点型有極電磁石は、平板状継鉄に、前記磁極間の中心線
に非対称に凹部を形成し、この凹部内に回転支点となる
凸部を形成するとともに、前記凹部と対向する接極子面
に凹部を形成し、この凹部に前記永久磁石を配置したた
め、永久磁石の寸法に精度が要求されず、形状を簡素化
できる。よって、全体の構造が簡単で最適着磁が調整し
易くコスト低減を図ることができる。

【００３７】また、本発明に係る回転支点型有極電磁石
は、平板状継鉄に、前記磁極間の中心線に非対称に凹部
を形成し、この凹部内に回転支点となる凸部を形成する
とともに、前記凹部と対向する接極子面に凹部を形成
し、この凹部に前記永久磁石を配置したため、永久磁石
の寸法に精度が要求されず、形状を簡素化できる。よっ
て、全体の構造が簡単となりコスト低減を図ることがで
きる。

【００３８】さらに、本発明に係る回転支点型有極電磁
石は、平板状継鉄を対向する磁極間に挿入して固定する
際 、平板状継鉄をコの字型の鉄芯の内側かつコイル枠
の凹部に圧入固定するため、永久磁石を磁極間にレーザ
溶接等で固定する必要がなく、電磁軟鉄等を固定するだ
けでよく、設備面でも極めて低コストですみ、また組立
作業性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転支点型有極電磁石の一例とし
てのシングルステイブル型有極電磁石の断面図

【図２】シングルステイブル型有極電磁石の動作説明図

【図３】本発明に係る回転支点型有極電磁石の一例とし
てのラッチング型有極電磁石の断面図

【図４】ラッチング型有極電磁石の動作説明図

【図５】従来の回転支点型有極電磁石の一例としてシン
グルステイブル型有極電磁石の断面図

【図６】従来のシングルステイブル型有極電磁石の動作
説明図

【符号の説明】

１…シングルステイブル型有極電磁石、２…コイルイル
ブロック、２Ａ…コイル、２Ｂ…鉄芯、３Ａ，３Ｂ…磁
極、４…平板状継鉄、４Ａ…凹部、４Ｂ…磁気抵抗調整
部、４Ｃ…凸部、５…矩形状永久磁石、６…接極子、６
Ａ，６Ｂ…端部、６Ｃ…凸部。

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且つ対
   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されて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
   部に装着されるとともに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
   えた回転支点型有極電磁石において、前記平板状継鉄
   に、前記磁極間の中心線に非対称に凹部を形成し、この
   凹部内に回転支点となる凸部を形成するとともに、前記
   凹部と対向する接極子面に凹部を形成し、この凹部に前
   記永久磁石を固着したことを特徴とする回転支点型有極
   電磁石。
2. 【請求項２】 コの字型の鉄芯にコイルが巻かれ且つ対
   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されて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
   部に装着されるとともに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
   えた回転支点型有極電磁石において、前記平板状継鉄
   に、前記磁極間の中心線に対称に凹部を形成し、この凹
   部内に回転支点となる凸部を形成するとともに、前記凹
   部と対向する接極子面に凹部を形成し、この凹部に前記
   永久磁石を固着したことを特徴とする回転支点型有極電
   磁石。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の回転支点
   型有極電磁石において、前記平板状継鉄はコの字型の鉄
   芯の内側且つコイル枠の凹部に圧入固定されていること
   を特徴とする回転支点型有極電磁石。