JP2888756B2 - 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】本発明は有極電磁石の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の有極電磁石の断面図であ
り、図６（ａ）に従来のラッチング型有極電磁石、図６
（ｂ）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１００は、略コの字型の
鉄芯１０１にコイル１０２を巻いて組立てたコイルブロ
ック１０３と、鉄芯１０１の磁極１０１ａおよび磁極１
０１ｂ間にレーザ溶接等で固着した山型永久磁石１０４
と、山型永久磁石１０４の頂点位置Ｃに接した突条１０
５ａを揺動支点として左右に揺動する接極子１０５とか
らなる。

【０００４】山型永久磁石１０４を、例えば長手方向の
両端がＳ極に磁化し、更に、図６（ａ）のように山型の
頂点位置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、図６（ｂ）のように山型の頂点位置
Ｃから所定の距離Ｌに離れた位置を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１０５は、突条１０５ａを揺動支点
として左右に揺動し、コイルブロック１０３に予め決め
られた極性の電源電圧が印加された場合にのみ一方の磁
極（例えば、磁極１０１ａ）から他方の磁極（例えば、
磁極１０１ｂ）へ接続が切替えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の有極電磁石１０
０は、永久磁石に山型永久磁石１０４を用いて、山型永
久磁石１０４の頂点に接した接極子１０５の突条１０５
ａを中心として揺動するよう構成されているため、山型
永久磁石１０４の寸法に高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。

【０００７】また、山型永久磁石１０４と接極子１０５
との位置関係を適切に保つため、山型永久磁石１０４を
鉄芯１０１の対向する磁極１０１ａ及び１０１ｂ間にレ
ーザ溶接等で固定することが要求され、組立が煩雑にな
る。

【０００８】更に、山型永久磁石１０４のＮ極の磁化位
置をラッチング型とシングルステイブル型で別にしなけ
ればならず、また磁化した山型永久磁石１０４は目視チ
ェックでラッチング型なのかシングルステイブル型かの
区別ができないため、磁化作業や管理が煩わしい。

【０００９】そこで、本発明の目的は、複雑な形状をし
た高価格の山型永久磁石を用いずに単純な構成にし、永
久磁石と接極子との位置合せや調整が不要で、且つ、組
立が簡単な有極電磁石を提供することにある。また、ラ
ッチング型とシングルステイブル型とで永久磁石を共用
可能とすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明の有極電磁石は、水平部とこの水平部の左右の立
上がり部とからなる略コ字状の鉄芯と、水平部に巻かれ
たコイルと、左右の立上がり部の各先端部に、一定の間
隔をあけるとともに同一高さになるように、圧入により
固着された一対の平板状継鉄と、これらの平板状継鉄間
に掛け渡され上下方向に磁極を有する矩形状永久磁石
と、この矩形状永久磁石の上面に突条を当接しこの突条
を揺動支点として左右に揺動し左又は右の立上がり部の
先端部に接触する接極子とからなる。

【００１１】更に、鉄芯の各先端部間の中心線に対して
互いに左右対称形の一対の平板状継鉄と、互いに左右非
対称形の一対の平板状継鉄とを選択することで、矩形状
永久磁石の配設位置を設定可能にする。

【００１２】

【作用】一対の平板状継鉄間に矩形状永久磁石を掛け渡
す構成なので、単純な構成になる。また、永久磁石が矩
形状の単純な形状であるため、永久磁石と接極子との位
置合せや調整が不要である。更に、平板状継鉄を左右一
対に分離し、それぞれ鉄芯の左右の立上がり部の各先端
部に圧入により固着することで、平板状継鉄は各先端部
に変形せずに固着される。しかも、一対の平板状継鉄
を、鉄芯の左右の立上がり部の各先端部に圧入により固
着することで、平板状継鉄と鉄芯との間の磁気効率を損
なうことなく磁気回路を構成する。

【００１３】互いに左右対称形の平板状継鉄と、互いに
左右非対称形の平板状継鉄とを選択することで、矩形状
永久磁石の配設位置を設定することにより、一対の平板
状継鉄以外の部材を共用して、ラッチング型有極電磁石
とシングルステイブル型有極電磁石とを、構成できる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
先ず、図１〜図３に基づき第１実施例を説明する。図１
は本発明に係る有極電磁石の組立断面図であり、有極電
磁石１はラッチング型（双安定型）有極電磁石を構成す
る。

【００１５】有極電磁石１は、水平部２ａとこの水平部
２ａの左右の立上がり部２ｂ，２ｃとからなる略コ字状
の鉄芯２と、水平部２ａに巻かれたコイル３と、左右の
立上がり部２ｂ，２ｃの各先端部（磁極）２ｄ，２ｅ間
に一定の間隔をあけ同一高さに固着された左右一対の平
板状継鉄４，５と、これらの平板状継鉄４，５間に掛け
渡された矩形状永久磁石６と、この矩形状永久磁石６上
面に突条７ａを当接しこの突条７ａを揺動支点として左
右に揺動し左又は右の先端部（磁極）２ｄ，２ｅに接触
する接極子７とからなる。

【００１６】そして、樹脂製のコイル枠８，８で両側が
概ね覆われた鉄芯２と、この鉄芯２に巻かれたコイル３
とからなる構成体はコイルブロック９を構成する。コイ
ルブロック９は、電源端子（図示せず）に予め極性が決
定された電源電圧を印加することにより、コイル３に流
れる電流方向に対応（右手親指の法則）した磁極２ｄ，
２ｅの極性（Ｎ極、Ｓ極）が設定され、一方、コイル３
の巻数とコイル３に流れる電流値の積（アンペアター
ン、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ものである。

【００１７】一対の平板状継鉄４，５は、鉄芯２の各先
端部（磁極）２ｄ，２ｅ間の中心線Ｘに対して両側の磁
気抵抗が等しくなるように互いに左右対称形に形成され
ている。これらの平板状継鉄４，５の上面には、凹部４
ａ，５ａが形成されている。また、これらの平板状継鉄
４，５は、嵌合孔４ｂ，５ｂを立上がり部２ｂ，２ｃの
各先端部２ｄ，２ｅに圧入することにより、鉄芯２に固
着される。ここで、各コイル枠８，８の幅広の上端面８
ａ，８ａは同一高さに形成されており、一対の平板状継
鉄４，５は、その下面を上端面８ａ，８ａに当接するこ
とにより、同一高さに設定される。

【００１８】矩形状永久磁石６は、凹部４ａ，５ａ内に
配設されるように凹部４ａ，５ａの形状並びに寸法に合
せて形成され、更に、凹部４ａ，５ａの底面と接する下
面側がＳ極、上面側がＮ極となるように磁化されてい
る。接極子７は、中心線Ｘ位置で突条７ａを揺動支点と
して左右に揺動するように配設されている。

【００１９】このように、有極電磁石１は、中心線Ｘを
垂直方向に下ろした断面を中心にして左右対称の構成で
あり、ラッチング動作が可能となる。

【００２０】次に、有極電磁石１の組立手順を図２に基
づき説明する。図２は本発明に係る有極電磁石の組立手
順の説明図である。先ず、鉄芯２にコイル３を巻いてコ
イルブロック９を構成する。次に、嵌合孔４ｂ，５ｂを
左右の立上がり部２ｂ，２ｃに圧入し、各平板状継鉄
４，５の下面を上端面８ａ，８ａに当接する。これによ
り、各平板状継鉄４，５は、各先端部（磁極）２ｄ，２
ｅ間に一定の間隔をあけて同一高さに固着される。

【００２１】その後、各平板状継鉄４，５の凹部４ａ，
５ａ内に矩形状永久磁石６を配設する。最後に、この矩
形状永久磁石６上に接極子７を配設して、組立を完了す
る。このように、有極電磁石１を一方向から組立ること
が可能である。

【００２２】次に、上記構成の有極電磁石１（ラッチン
グ型有極電磁石）の動作を図３に基づき説明する。図３
（ａ）〜（ｄ）は有極電磁石の動作説明図である。図３
（ａ）はコイルブロック９に電源電圧が印加されていな
い無励磁の安定状態を示し、接極子７は端部７ｂ，７ｃ
が矩形状永久磁石６の磁化状態によって共にＮ極とな
り、一方、例えば磁極２ｄはＳ極、磁極２ｅはＮ極の状
態にあるため、接極子７は磁極２ｄ側に接触した状態と
なっている。この状態では、磁極２ｄ→左の平板状継鉄
４→矩形状永久磁石６→接極子７→磁極２ｄ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。

【００２３】無励磁状態から、図３（ｂ）のようにコイ
ルブロック９に電源電圧を印加した励磁直後、コイルブ
ロック９で構成される電磁石は、磁極２ｄがＳ極からＮ
極に変化し、磁極２ｅがＮ極からＳ極に変化するため、
接極子７と磁極２ｄには反発力が作用し、接極子７と磁
極２ｅには吸引力が作用する。この状態では、図３
（ａ）の磁束Φ１に加え、電源電圧の印加に伴う鉄芯２
→左の平板状継鉄４→矩形状永久磁石６→接極子７→磁
極２ｅ→鉄芯２のループで磁気回路が形成され、磁束Φ
２が発生する。

【００２４】図３（ｃ）は図３（ｂ）の状態から接極子
７が磁極２ｄ側から離れて磁極２ｅ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６により、磁
極２ｅ→右の平板状継鉄５→矩形状永久磁石６→接極子
７→磁極２ｅ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２→左の平板
状継鉄４→矩形状永久磁石６→接極子７→磁極２ｅ→鉄
芯２のループで磁気回路が形成されて磁束Φ１が発生し
ている。

【００２５】この状態から、電源電圧を除くと図３
（ｄ）の状態に移行して接極子７が磁極２ｅに接触した
安定状態を保つ。この状態では、矩形状永久磁石６によ
り、磁極２ｅ→右の平板状継鉄５→矩形状永久磁石６→
接極子７→磁極２ｅのループで磁気回路が形成されて磁
束Φ３が発生している。

【００２６】なお、この状態から接極子７が磁極２ｄに
接触する状態に移行させる場合には、電源電圧の極性を
反対にしてコイルブロック９に印加することで達成でき
る。

【００２７】次に、図４及び図５に基づき第２実施例を
説明する。なお、上記図１〜図３に示す第１実施例と同
構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
図４は本発明に係る有極電磁石の組立断面図であり、有
極電磁石１１は垂直方向に下ろした中心線Ｘに対して左
右非対称の構成にすることで、シングルステイブル型
（単安定型）有極電磁石を構成する。有極電磁石１１は
鉄芯２と、コイル３と、一対の平板状継鉄１４，１５
と、矩形状永久磁石６と、接極子７とからなる。

【００２８】一対の平板状継鉄１４，１５は、鉄芯２の
各先端部（磁極）２ｄ，２ｅ間の中心線Ｘに対して両側
の磁気抵抗が異なるように左右非対称の形状（左の平板
状継鉄１４が右の平板状継鉄１５よりも長い形状）に形
成されている。これらの平板状継鉄１４，１５の上面に
は、凹部１４ａ，１５ａが形成されている。なお、１４
ｂ，１５ｂは立上がり部２ｂ，２ｃに圧入する嵌合孔で
ある。

【００２９】矩形状永久磁石６は、凹部１４ａ，１５ａ
内に配設されるように凹部１４ａ，１５ａの形状並びに
寸法に合せて形成されている。そして、矩形状永久磁石
６は、磁極２ｄ側（この図で左側）に偏った位置にあ
る。このため、コイルブロック９が無励磁状態におい
て、矩形状永久磁石６の磁力によって形成される磁気回
路は、常に磁極２ｄ側に偏っている。接極子７は、中心
線Ｘ位置で突条７ａを揺動支点として左右に揺動するよ
うに配設されている。

【００３０】このように、有極電磁石１１は、中心線Ｘ
から偏った一方の位置（この図で左側位置）に矩形状永
久磁石６が配設されたことにより、コイルブロック９の
無励磁状態において、接極子７が磁極２ｄに接触する単
安定状態となる。

【００３１】次に、上記構成の有極電磁石１１（シング
ルステイブル型有極電磁石）の動作を図５に基づき説明
する。図５（ａ）〜（ｃ）は有極電磁石の動作説明図で
ある。図５（ａ）はコイルブロック９に電源電圧が印加
されていない無励磁の安定状態を示し、接極子７は端部
７ｂ，７ｃが矩形状永久磁石６の磁化状態によって共に
Ｎ極となり、一方、磁極２ｄは前述した構成から常にＳ
極、磁極２ｅはＮ極の状態にあるため、接極子７は磁極
２ｄ側に接触した安定状態となっている。この状態で
は、磁極２ｄ→左の平板状継鉄１４→矩形状永久磁石６
→接極子７→磁極２ｄのループで磁気回路が形成され、
磁束Φ１１が矢印の向きに発生する。

【００３２】無励磁状態から、図５（ｂ）のようにコイ
ルブロック９に予め極性が決定された電源電圧を印加し
た励磁直後、コイルブロック９で構成される電磁石は、
磁極２ｄがＳ極からＮ極に変化し、磁極２ｅがＮ極から
Ｓ極に変化するため、接極子７と磁極２ｄには反発力が
作用し、接極子７と磁極２ｅには吸引力が作用する。こ
の状態では、図３（ａ）の磁束Φ１１に加え、電源電圧
の印加に伴う鉄芯２→左の平板状継鉄１４→矩形状永久
磁石６→接極子７→磁極２ｅ→鉄芯２のループで磁気回
路が形成され、磁束Φ１２が発生する。

【００３３】図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態から接極
子７が磁極２ｄ側から離れて磁極２ｅ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６により、
磁極２ｅ→右の平板状継鉄１５→矩形状永久磁石６→接
極子７→磁極２ｅのループで磁気回路が形成されて磁束
Φ１３が発生するとともに、電磁石により、鉄芯２→左
の平板状継鉄１４→矩形状永久磁石６→接極子７→磁極
２ｅ→鉄芯２のループで磁気回路が形成されて磁束Φ１
４が発生する。

【００３４】この状態から電源電圧を除くと、平板状継
鉄６の磁極２ｅ側の磁気抵抗が磁極２ｄ側より大きく、
また、矩形状永久磁石６が磁極２ｄ側に偏って配置され
ているため、矩形状永久磁石６の磁力による磁束が磁束
Φ１３よりも大きくなり、接極子７は磁極２ｄ側に接触
して単安定状態を保つ。

【００３５】以上の説明から明らかなように、鉄芯２の
各先端部２ｄ，２ｅ間の中心線Ｘに対して互いに左右対
称形である平板状継鉄４，５と、左右非対称形である平
板状継鉄１４，１５とを選択することで、矩形状永久磁
石６の配設位置を設定することにより、一対の平板状継
鉄４，５，１４，１５以外の部材（矩形状永久磁石６を
含む）を共用して、第１実施例の有極電磁石１（ラッチ
ング型有極電磁石）と、第２実施例の有極電磁石１１
（シングルステイブル型有極電磁石）とを、極めて簡単
に構成できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。請求項１の有極電磁石
は、鉄芯の左右の立上がり部の各先端部に、一定の間隔
をあけるとともに同一高さになるように、圧入により固
着された一対の平板状継鉄と、これらの平板状継鉄間に
掛け渡され上下方向に磁極を有する矩形状永久磁石と、
この矩形状永久磁石の上面に突条を当接し、この突条を
揺動支点として左右に揺動し、立上がり部の先端部に接
触する接極子とからなることにより、一対の平板状継鉄
間に単純な形状の矩形状永久磁石を掛け渡すことができ
るので、従来のように複雑な形状で高価格の山型永久磁
石を用いる必要がなく、コスト低減になる。

【００３７】また、永久磁石を矩形状にしたので単純な
構成にすることができ、この永久磁石と接極子との位置
合せや調整が不要である。更に、平板状継鉄を左右一対
に分離し、それぞれ鉄芯の左右の立上がり部の各先端部
に圧入により固着したので、単一の平板状継鉄を左右の
立上がり部の各先端部間に圧入した場合に比べて、無理
なく固着できるので、平板状継鉄の変形を防止できる。

【００３８】しかも、一対の平板状継鉄を、鉄芯の左右
の立上がり部の各先端部に圧入により固着したので、平
板状継鉄と鉄芯との間の磁気効率を損なうことがなく、
また、レーザ溶接等で固定する必要がないので組立が簡
単である。

【００３９】請求項２の有極電磁石は、鉄芯の各先端部
間の中心線に対して互いに左右対称形の一対の平板状継
鉄と、互いに左右非対称形の一対の平板状継鉄とを選択
することで、矩形状永久磁石の配設位置を設定すること
により、一対の平板状継鉄以外の部材（矩形状永久磁石
を含む）を共用して、ラッチング型有極電磁石とシング
ルステイブル型有極電磁石とを、極めて簡単に構成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の組立
断面図

【図２】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の組立
手順の説明図

【図３】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の動作
説明図

【図４】本発明に係る有極電磁石（第２実施例）の組立
断面図

【図５】本発明に係る有極電磁石（第２実施例）の動作
説明図

【図６】従来の有極電磁石の断面図

【符号の説明】

１，１１…有極電磁石、２…鉄芯、２ａ…水平部、２ｂ
…左の立上り部、２ｃ…右の立上り部、２ｄ，２ｅ…先
端部（磁極）、３…コイル、４，１４…左の平板状継
鉄、４ａ，１４ａ…凹部、４ｂ，１４ｂ…嵌合孔、５，
１５…右の平板状継鉄、５ａ，１５ａ…凹部、５ｂ，１
５ｂ…嵌合孔、６…矩形状永久磁石、７…接極子、７ａ
…突条、７ｂ，７ｃ…端部、８…コイル枠、８ａ…上端
面、９…コイルイルブロック。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01H 51/24 H01H 50/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平部とこの水平部の左右の立上がり部
   とからなる略コ字状の鉄芯と、前記水平部に巻かれたコ
   イルと、前記左右の立上がり部の各先端部に、一定の間
   隔をあけるとともに同一高さになるように、圧入により
   固着された一対の平板状継鉄と、これらの平板状継鉄間
   に掛け渡され上下方向に磁極を有する矩形状永久磁石
   と、この矩形状永久磁石の上面に突条を当接しこの突条
   を揺動支点として左右に揺動し左又は右の立上がり部の
   先端部に接触する接極子とからなる有極電磁石。
2. 【請求項２】 前記一対の平板状継鉄は、前記鉄芯の各
   先端部間の中心線に対して互いに左右対称形の平板状継
   鉄と、互いに左右非対称形の平板状継鉄とを選択するこ
   とで、前記矩形状永久磁石の配設位置を設定可能である
   ことを特徴とした請求項１記載の有極電磁石。