JP3009708U - シングルステイブル型有極電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でシングル化を達成できるシング
ルステイブル型有極電磁石を提供する。 【構成】 一方の磁極３Ａを外方へ折り曲げて延出させ
た略コの字型の鉄芯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６Ａ、端部６Ｂがそれぞれ磁極３Ａ、
磁極３Ｂと接触する接極子６とからなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案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５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１３ Ａ）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り、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１３ Ａ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１５の磁極１３Ａ側は同極（Ｎ極）で反発力、接極子１ ５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１ ５―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し、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て接極子１５は磁極１３ Ｂ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】

【考案が解決しようとする課題】

従来のシングルステイブル型有極電磁石１１は、山型永久磁石１４をその頂点 を支点として回転させて支点型有極電磁石を構成しているため、シングル化する ためには磁石の磁化を偏心させなければならず、最適の着磁状態とすることは極 めて困難であった。

【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１２Ｂの対向する磁極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】 本考案はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は簡単な構 成でシングル化を達成できる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本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、コ の字型鉄芯の一方の磁極を外方へ折り曲げて延出部を設け、前記接極子に対向す る鉄芯の磁極面積を非対称に形成したことを特徴とする。

【００１４】 また、本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、平板状継鉄を前記対 向する磁極間に挿入して固定する際 、前記平板状継鉄を前記コの字型鉄芯の内 側かつコイル枠に形成した凹部へ圧入することを特徴とする。 さらに、本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、接極子の回転軸方 向に、前記永久磁石の磁極面と接触する回転支点となる凸部を形成したことを特 徴とする。

【００１５】

【作用】

本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、コの字型鉄芯の一方の磁極 を外方へ折り曲げて延出させ、磁極に対応する接極子を磁極間の中心線に対して 非対称に配置したので単純な構造を実現することができる。

【００１６】 また、本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、平板状継鉄をコの字 型鉄芯の内側かつコイル枠に形成した凹部へ圧入して対向する磁極間に固定する だけで溶接を必要としない。

【００１７】 さらに、本考案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。

【００１８】

【実施例】

以下に本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１乃至図３は本考案 に係るシングルステイブル型有極電磁石の構成を示し、このうち図１は本考案に 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は同シングルステイブ ル型有極電磁石の断面図、図３は同シングルステイブル型有極電磁石の組立図を 示す。

【００１９】 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の中央部に設けられた凹部４Ａに配置した矩形状永久磁石５と 、中央部から右方向へ偏った位置を支点として回転し、端部６Ａ、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。

【００２０】 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。

【００２１】 鉄芯２Ｂは、図３に示すように、コイルブロック２の磁極３Ａ、磁極３Ｂ中間 の中心線Ｘに対して非対称となるように磁極３Ａを外方に延出して延出部３Ｃ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。

【００２２】 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。

【００２３】 接極子６は、図２に示すように矩形状永久磁石５と接触する部分に、傾斜部を 有する凸部６Ｃを設け、この凸部６Ｃを支点として前記接極子６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。

【００２４】 シングルステイブル型有極電磁石１の組立ては、図３に示すように、コイルブ ロック２に平板状継鉄４をコの字型鉄芯の内側かつコイル枠に形成した凹部へ圧 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。

【００２５】 また、図２の断面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。

【００２６】 図４は本考案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）の状態から接極子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Φ３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】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、コの字 型鉄芯の一方の磁極を外方へ折り曲げて延出させ、前記接極子に対向する鉄芯の 磁極面積を非対称に形成したため、構成が単純化し、位置合せや調整を不要とで き、コスト低減と性能安定化を図ることができる。

【００３１】 また、本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、平板状継鉄を前記対 向する磁極間に挿入して固定する際 、前記平板状継鉄を前記コの字型鉄芯の内 側かつコイル枠に形成した凹部へ圧入したため、組立て作業性を改善することが できる。

【００３２】 さらに、本考案に係るシングルステイブル型有極電磁石は、接極子の回転軸方 向に、前記永久磁石の磁極面と接触する回転支点となる凸部を形成したため、安 定した単安定動作を実現することができる。

【００３３】 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】本考案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】同シングルステイブル型有極電磁石の断面図

【図３】同シングルステイブル型有極電磁石の組立図

【図４】同シングルステイブル型有極電磁石の動作説明
図

【図５】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

【図６】同シングルステイブル型有極電磁石のシングル
ステイブル動作説明図

【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、３Ｃ…延出部、４…平板状
継鉄、４Ａ…凹部、５…矩形状永久磁石、６…接極子、
６Ａ，６Ｂ…端部、６Ｃ…凸部。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
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
   えたシングルステイブル型有極電磁石において、前記コ
   の字型鉄芯の一方の磁極を外方へ折り曲げて延出部を設
   け、前記接極子に対向する鉄芯の磁極面積を非対称に形
   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】 請求項１に記載のシングルステイブル型
   有極電磁石において、前記平板状継鉄を前記対向する磁
   極間に挿入して固定する際 、前記平板状継鉄を前記コ
   の字型鉄芯の内側かつコイル枠に形成した凹部へ圧入す
   ることを特徴とするシングルステイブル型有極電磁石。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のシングルステイブル型
   有極電磁石において、前記接極子の回転軸方向に、前記
   永久磁石の磁極面と接触する回転支点となる凸部を形成
   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。