JP2992657B2

JP2992657B2 - 電磁石装置

Info

Publication number: JP2992657B2
Application number: JP3196544A
Authority: JP
Inventors: 鋼三前西
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH0541317A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁継電器，コンタクタ
等に使用される交流電磁石装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、交流電磁石装置では、交流の影響
により、鉄心が可動鉄片を吸引する際に起こる唸りを防
止するために、鉄心の磁極面にくまとりコイルを巻回す
るようにしている。

【０００３】しかしながら、このようにくまとりコイル
を設けるためには、鉄心の磁極面に高精度の平面度が要
求され、その設定に時間がかかる上、繰り返し使用する
中で鉄心および可動鉄片の当接面が荒れること等によ
り、その特性が大きく変化し、唸りを発生するという問
題点があった。

【０００４】このため、例えば、特公昭６３─４８１６
６号公報に記載の交流電磁石装置が考えられている。こ
の交流電磁石装置は、図８に示すように、鉄心４１，４
２と可動鉄片４５との間に一対の磁気回路φ_X，φ_Yを形
成するとともに、各磁気回路φ_X，φ_Yにおいて、巻回方
向が互いに異なる逆向きのコイル４３を鉄心４１，４２
に巻回し、前記一対の磁気回路φ_X，φ_Y中に、それぞれ
の磁気回路φ_X，φ_Yに沿って同一極性で相対向する永久
磁石４４を配設したものである。そして、コイル４３に
電圧を印加して鉄心４１，４２の磁極面４１ａ，４２ａ
に可動鉄片４５を吸引する際、可動鉄片４５を通る磁束
を励磁電流の位相に関係なく全波整流して直流電磁石と
ほぼ同様な吸引特性を得るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
磁石装置では、各鉄心４１，４２と可動鉄片４５とでそ
れぞれ形成する磁気回路φ_x，φ_yでの磁束の一部が対向
する他方の鉄心側に漏れるため、磁気効率が悪い。ま
た、前記可動鉄片４５が鉄心４１，４２の磁極面４１
ａ，４２ａを開閉する場合、この可動鉄片４５には全波
整流された直流磁束のみが発生することになるので、開
離した状態（復帰時）で十分な吸引力を得ることができ
ない。

【０００６】本発明は前記問題点に鑑み、磁気効率が高
く、しかも、可動鉄片の吸引力に優れた電磁石装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、ヨークと、該ヨークに並設し、立設方向に
沿って同一方向に同一極性を有する永久磁石をそれぞれ
嵌合した一対の鉄心と、各鉄心に異なる巻回方向で連続
的に巻回したコイルと、前記両鉄心の上端部またはその
近傍に回動自在に支持され、一端部が前記ヨークに吸
引，離反する可動鉄片とを備えた構成としたものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、コイルに電圧を印加すれば、
可動鉄片と鉄心との間には交流磁束が発生し、可動鉄片
とヨークとの間には直流磁束が発生することになる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る電磁石装置を電磁継電器
に適用した場合の一実施例について図１ないし図７を参
照して説明する。この電磁継電器は、図１および図２に
示すように、大略、電磁石装置、すなわち、電磁石部１
およびこの電磁石部１の励磁，消磁に基づいて回動する
可動鉄片１５と、この可動鉄片１５の回動動作に基づい
て駆動する接点開閉機構２０とから構成されている。

【００１０】電磁石部１は、ヨーク２に、スプール８を
介してコイル９を巻回した一対の鉄心４，５を立設した
ものである。前記ヨーク２は断面略Ｌ字形で、垂直部２
ａの上方に短絡環３が設けられ、上端が内方に折り曲げ
られて上面に吸引面２ｂが形成されている。

【００１１】前記鉄心４，５は断面長方形の棒状体で、
一対のものが前記ヨーク２の水平部２ｃに立設され、上
方部に設けた貫通孔６には、直方体形状の永久磁石７
が、上方にＮ極、下方にＳ極が位置するように嵌合され
ている。

【００１２】前記コイル９は、スプール８を介して一方
の鉄心４の下端側から巻回され、上端部で他方の鉄心５
に架け渡され、この鉄心５には、前記鉄心４とは巻回方
向が反対になるようにして下端側に向かって巻回されて
いる。コイル９の両端部は、スプール８の両鍔部に設け
たコイル中継端子１０にそれぞれ接続されている。ま
た、各コイル中継端子１０には、外部と電気接続される
端子ネジ部１１（一方は図示せず）から延設した端子片
１２，１２が挾持されている。なお、１３はコイル絶縁
板である。

【００１３】可動鉄片１５は磁性材料からなる板状体
で、略中央部を前記鉄心４，５の上端面縁部４ｂ，５ｂ
に回動自在に支持され、スプール８に一体化したヒンジ
バネ１８が固定されることにより、図１中反時計回り方
向に付勢されている。可動鉄片１５の先端部１６および
後端部１７は幅狭で、ヨーク２の吸引面２ｂと対向する
先端部１６には遮磁板１９が取り付けられており、この
先端部１６の幅寸法、すなわち、対向面積を調整するこ
とにより、前記吸引面２ｂに吸引されるときの吸引力を
調整できる。また、可動鉄片１５の後端部１７は下記す
る接点開閉機構２０を駆動する。

【００１４】接点開閉機構２０は可動ブロック２１と固
定ブロック２７とからなる。可動ブロック２１は、樹脂
製で四角枠体形状のカード２２に、長手方向に所定間隔
で先端に可動接点２４を有する可動片２３を並設させた
もので、この可動片２３の背面には補助バネ２５が設け
られている。この補助バネ２５は、一部が切り起こされ
て前記カード２２の一部に圧接し、接点閉成時の接触圧
を得ることができるようになっている。また、前記カー
ド２２は、その一部に可動鉄片１５の後端部１７が当接
し、この可動鉄片１５の回動動作により、カード２２が
その一端面に配設したスプリング２６の付勢力に抗して
図１中右方向に移動するようになっている。一方、固定
ブロック２７は、並設した端子ネジ部２８，２８から固
定端子片２９を延設し、この固定端子片２９の先端部に
固定接点３０を固着したものである。

【００１５】次に、前記電磁継電器の動作について説明
する。電磁石部１が無励磁の場合、可動鉄片１５はスプ
リング２６に基づく可動ブロック２１の付勢力によって
反時計回り方向に回動し、可動接点２４は固定接点３０
から開離している。また、電磁石部１を励磁した場合、
可動鉄片１５はヨーク２の吸引面２ｂおよび鉄心４，５
の磁極面４ａ，５ａに吸引されて時計回り方向に回動
し、可動ブロック２１を駆動して可動接点２４を固定接
点３０に閉成する。

【００１６】電磁石部１の励磁時に於ける磁束の発生状
態は以下のようになっている。すなわち、コイル９に流
れる電流が図２の矢印ａ方向である場合、鉄心４では上
端がＮ極、下端がＳ極になり、コイル９により発生する
磁束は鉄心４の下から上の方向に流れる。これにより、
永久磁石７の磁束はコイル９による磁束の流れに沿うこ
とになる。この場合、コイル９によって鉄心４の断面
（貫通孔６を設けた部分での断面）を通過する磁束をφ
₁とし、永久磁石によって発生する磁束をφ₂とすると、
鉄心４には磁束（φ₁＋φ₂）が発生することになる。

【００１７】一方、鉄心５では、上端がＳ極、下端がＮ
極になり、コイル９により発生する磁束は鉄心５の上か
ら下の方向に流れる。このコイル９による磁束は、永久
磁石７の磁束と逆方向であるため、鉄心５には磁束（φ
₁−φ₂）が発生することになる。

【００１８】つまり、前記可動鉄片１５には、鉄心４の
磁極面４ａから鉄心５の磁極面５ａに向かっては、磁束
φ_A（φ₁−φ₂）が発生し、鉄心４の磁極面４ａからヨ
ーク２の吸引面２ｂに向かっては残る磁束φ_B（２φ₂）
が発生する。

【００１９】また、コイル９に流れる電流が図２の矢印
ｂ方向（矢印ａとは反対方向）である場合、鉄心４およ
び５で発生する磁束は前述とは全く逆の状態、すなわ
ち、鉄心４では（φ₁−φ₂）、鉄心５では（φ₁＋φ₂）
となる。つまり、可動鉄片１５に発生する磁束は、鉄心
５の磁極面５ａから鉄心４の磁極面４ａに向かってφ_C
（φ₁−φ₂）、鉄心５の磁極面５ａからヨーク２の吸引
面２ｂに向かってはφ_D（２φ₂）となる。

【００２０】ところで、前記コイル９は各鉄心４，５に
直列で、かつ、逆向きに巻回されているため、鉄心４と
５とで発生する磁束の位相がずれ、図３に示すように、
磁束φ_A，φ_Bまたはφ_C，φ_Dが交互に発生する。つま
り、ヨーク２の吸引面２ｂと可動鉄片１５との間には、
図４の実線に示すように磁束φ_Bおよびφ_Dが発生し、短
絡環３によって２点鎖線で示すようにほぼ直流磁束とな
る。また、鉄心４，５の磁極面４ａ，５ａと可動鉄片１
５との間には磁束φ_Aおよびφ_Cが交互に発生して交流磁
束となる。

【００２１】前記直流磁束と交流磁束とは、図５に示す
ように、ストローク（吸引面２ｂあるいは磁極面４ａ，
５ａと可動鉄片１５との距離）が大きい場合には交流磁
束による吸引力が大きく、吸引した状態では直流磁束に
よる吸引力が大きいことがわかっている。

【００２２】したがって、前記電磁継電器では、図１に
示すように、可動鉄片１５が反時計回り方向に回動して
先端部１６がヨーク２の吸引面２ｂから離反している場
合には、主に、交流磁束によって吸引されるので、従来
の直流電磁石に比べて吸引力が大きい。しかも、可動鉄
片１５が回動してヨーク２の吸引面２ｂに吸着されてい
る場合には、主に、直流磁束が作用して大きな吸引力が
得られ、従来の交流電磁石のような唸りが発生すること
なく、大きな吸引力を維持できる。

【００２３】なお、本実施例では、ヨーク２の垂直部２
ａに短絡環３を設けるようにしたが、図６に示すよう
に、鉄心４，５に短絡環３１を設けてもよい。この短絡
環３１は、板状体に略Ｉ字形の貫通孔３１ａを設けたも
ので、この貫通孔３１ａの両端部に鉄心４，５の磁極部
が嵌合するようになっている。

【００２４】また、図７に示すように、可動鉄片１５に
短絡環３２を設けてもよい。この短絡環３２は板状体を
階段状に形成したもので、その中央部には可動鉄片３３
が挿通する貫通孔３２ａが設けられている。さらに、前
記ヨーク２は断面略Ｌ字形としたが、鉄心４，５を断面
略Ｌ字形としてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る電磁石装置によれば、発生する磁束の大部分を可動
鉄片の回動動作に寄与させることができるので、磁気効
率がよい。また、発生する磁束を交流磁束および直流磁
束とすることができるので、可動鉄片の回動位置に拘ら
ず安定した吸引力が得られ、可動鉄片の回動動作が安定
する。特に、前記電磁石装置を電磁継電器に適用した場
合には、電磁石装置の操作電圧が大きく変動しても、可
動鉄片がヨークに吸引される際、あるいは、吸引された
状態では、可動鉄片とヨークとの間には、主に、直流磁
束が作用するので、安定した動作特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る電磁継電器の正面図であ
る。

【図２】図１の部分斜視図である。

【図３】図１の磁気回路図である。

【図４】ヨークに発生する磁束を示すグラフである。

【図５】コイルに電圧を印加した場合の吸引力カーブ
を示すグラフである。

【図６】第２実施例に係る電磁継電器の電磁石部を示
す斜視図である。

【図７】第３実施例に係る電磁継電器の電磁石部を示
す斜視図である。

【図８】従来例に係る電磁継電器の磁気回路図であ
る。

【符号の説明】

２…ヨーク、２ａ…垂直部、２ｂ…吸引面、２ｃ…水平
部、４，５…鉄心、７…永久磁石、９…コイル、１５…
可動鉄片、２０…接点開閉機構。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヨークと、該ヨークに並設し、立設方向
に沿って同一方向に同一極性を有する永久磁石をそれぞ
れ嵌合した一対の鉄心と、各鉄心に異なる巻回方向で連
続的に巻回したコイルと、前記両鉄心の上端部またはそ
の近傍に回動自在に支持され、一端部が前記ヨークに吸
引，離反する可動鉄片とを備えたことを特徴とする電磁
石装置。