JP2897860B2 - シングルステイブル型有極電磁石 - Google Patents

シングルステイブル型有極電磁石

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JP2897860B2 JP6076185A JP7618594A JP2897860B2 JP 2897860 B2 JP2897860 B2 JP 2897860B2 JP 6076185 A JP6076185 A JP 6076185A JP 7618594 A JP7618594 A JP 7618594A JP 2897860 B2 JP2897860 B2 JP 2897860B2
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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シングル
ステイブル型有極電磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に従来のシングルステイブル型有極
電磁石の一例の断面図を示す。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。
【0003】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、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説明する。図7に
従来のシングルステイブル型有極電磁石の動作説明図を
示す。図7において、(a)図はコイルブロック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、(b)図のようにコイル
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15
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12B
―山型永久磁石14―接極子15―鉄芯12Bの磁極1
3B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】(c)図は(b)図から接極子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、(b)図の磁束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1
4―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】従来のラッチング型有
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15
A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。
【0011】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。
【0012】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、組立てが容
易なシングルステイブル型有極電磁石を提供することに
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係るシングルステイブル型有極電磁石は、平
板状継鉄に、磁極間の中心線に非対称に凹部を形成し、
この凹部に永久磁石を配置するとともに、磁気抵抗を調
節する磁気抵抗調整部を形成したことを特徴とする。
【0014】 また 、この発明に係るシングルステイブル
型有極電磁石は、永久磁石に、単純な矩形状永久磁石を
用いたことを特徴とする。
【0015】 さらに 、この発明に係るシングルステイブ
ル型有極電磁石は、接極子が永久磁石に接触する部分
に、傾斜部を有する山型凸部を設け、山型凸部を支点と
して接極子が回転運動することを特徴とする。
【0016】 また 、この発明に係るシングルステイブル
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 、圧入で行うことを特徴とする。
【0017】
【作用】この発明に係るシングルステイブル型有極電磁
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
凹部を設けて永久磁石を配置するとともに、磁気抵抗を
調節する磁気抵抗調整部を形成したので単純な構造
単安定状態を実現することができる。
【0018】 また 、この発明に係るシングルステイブル
型有極電磁石は、永久磁石に矩形状永久磁石を用いたの
で、位置合せや調整が不要となる。
【0019】 さらに 、この発明に係るシングルステイブ
ル型有極電磁石は、接極子が永久磁石に接触する部分
に、傾斜部を有する山型凸部を設け、山型凸部を支点と
して接極子が回転運動するよう構成したので、安定した
単安定動作を実現することができる。
【0020】 また 、この発明に係るシングルステイブル
型有極電磁石は、位置合せや調整が不要な平板状継鉄と
矩形状永久磁石を用いたので、平板状継鉄を対向する磁
極間に挿入して固定する際 、圧入で行うことができ
る。
【0021】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1〜図3にこの発明に係るシングルステ
イブル型有極電磁石の構成を示す。図1にこの発明に係
るシングルステイブル型有極電磁石の全体構成図、図2
にこの発明に係るシングルステイブル型有極電磁石の組
立図、図3にこの発明に係るシングルステイブル型有極
電磁石の断面図を示す。
【0022】 図1〜図3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、センタ部を支点として回転し、端部6
A、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。
【0023】 コイルブロック2は電磁石を形成し、電源
端子2a、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。
【0024】 平板状継鉄4は、図2に示すように、コイ
ルブロック2の磁極3A、磁極3B間の中心線X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。
【0025】 また、平板状継鉄4は、中心線X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X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。
【0026】 図4に平板状継鉄の磁気抵抗調整部の別構
成例を示す。(a)図の平板状継鉄7では両側を切欠く
ことにより磁気抵抗調整部7Bを形成し、(b)図の平
板状継鉄8では中心部と両端部を切欠くことにより磁気
抵抗調整部8Bを形成し、それぞれ磁気抵抗を増加す
る。
【0027】 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。
【0028】 接極子6は、図3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。
【0029】 シングルステイブル型有極電磁石1の組立
ては、図2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。
【0030】 また、図3の断面図から明らかなように、
ラッチング型有極電磁石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。
【0031】 次に、この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5はこの発明に係る
シングルステイブル型有極電磁石の動作説明図である。
(a)図はコイルブロック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。
【0032】 無励磁状態から、(b)図のようにコイル
ブロック12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12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、
(a)図の磁束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。
【0033】 (c)図は(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。
【0034】 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。
【0035】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るシン
グルステイブル型有極電磁石は、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
称に凹部を設けて永久磁石を配置するとともに、この中
心線の片側に磁気抵抗を調節する磁気抵抗調整部を形成
し、構成を単純化して位置合せや調整を不要としたの
で、コスト低減と性能安定化を図ることができる。
【0036】 また、この発明に係るシングルステイブル
型有極電磁石は、位置合せや調整が不要な平板状継鉄と
矩形状永久磁石を用い、平板状継鉄を対向する磁極間に
挿入して固定する際に圧入で行うことができるので、組
立て作業性を改善することができる。
【0037】 さらに、この発明に係るシングルステイブ
ル型有極電磁石は、接極子が永久磁石に接触する部分
に、傾斜部を有する山型凸部を設け、山型凸部を支点と
して接極子が回転運動するよう構成したので、安定した
単安定動作を実現することができる。
【0038】 よって、経済性ならびに性能の安定性に優
れたシングルステイブル型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】この発明に係るシングルステイブル型有極電磁
石の全体構成図
【図2】この発明に係るシングルステイブル型有極電磁
石の組立図
【図3】この発明に係るシングルステイブル型有極電磁
石の断面図
【図4】平板状継鉄の磁気抵抗調整部の別構成例
【図5】この発明に係るシングルステイブル型有極電磁
石の動作説明図
【図6】従来のラッチング型有極電磁石の一例の断面図
【図7】従来のラッチング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、2a,2b…電
源端子、3A,3B…磁極、4,7,8…平板状継鉄、
4A,7A,8A…凹部、4B,7B,8B…磁気抵抗
調整部、5…矩形状永久磁石、6…接極子、6A,6B
…端部、6C…山型凸部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−60020(JP,A) 実開 昭62−195948(JP,U) 実開 昭63−146941(JP,U) 実公 平4−40252(JP,Y2)

Claims (4)

    (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シングル
    ステイブル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、この凹部に前記永久磁石を配置するととも
    に、磁気抵抗を調節する磁気抵抗調整部を形成したこと
    を特徴とするシングルステイブル型有極電磁石。
  2. 【請求項2】 前記永久磁石に、単純な矩形状永久磁石
    を用いたことを特徴とする請求項1記載のシングルステ
    イブル型有極電磁石。
  3. 【請求項3】 前記接極子が前記永久磁石に接触する部
    分に、傾斜部を有する山型凸部を設け、この山型凸部を
    支点として前記接極子が回転運動することを特徴とする
    請求項1記載のシングルステイブル型有極電磁石。
  4. 【請求項4】 前記平板状継鉄を前記対向する磁極間に
    挿入して固定する際、圧入で行うことを特徴とする請求
    項1記載のシングルステイブル型有極電磁石。
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