JP6231212B2

JP6231212B2 - 双安定リレー及び双安定アクチュエータ

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Description

本発明はアクチュエータに関するものであり、特に双安定リレー及び双安定アクチュエータに関するものである。

リレーは電子制御素子であり、一般に自動制御回路に応用される。接触システムの接点に接触又は切断させることで、リレーは二つの状態に切り換えられ、一種の「自動スイッチ」とみなすことができる。したがって、自動制御回路において、自動調節、安全保護、回路切換等の作用を提供する。

リレーの種類は多く、現有する単安定リレーを例とすると、単安定リレーのそのうち一つの状態は追加の駆動電力を必要とせず、金属弾性により直接接触システムの接点に接触又は切断させることができるが、もう一つの状態は、金属弾性より大きく持続する電磁力を発生させるために、その電磁コイルの通電を必要とし、それによって接触システムの接点に接触又は切断させることができる。したがって、この種の単安定リレーは状態を変更しなくとも、静的状態の電力消費を依然として有し、且つ総体積は比較的大きい。現有する双安定リレーを例とすると、その多くは摺動式又はシーソー式の永久磁石により双安定構造が構成される、又は単純な機械ラッチ構造により双安定構造が達成される。この種の双安定リレーは単安定リレーに比べて省電力の効果を備えるが、その機構が比較的複雑であり、さらに、電磁切換効率も悪く、体積は大きく、体積を小さくすることは難しく、応用が限られる。

本発明は双安定リレー及び双安定アクチュエータを提供し、上記双安定アクチュエータは良好なラッチ効率、高効率電磁切換、体積が小さい特徴を備える。上記双安定アクチュエータが派生する双安定リレーは、双安定アクチュエータの特徴の他に、リレーの接触システムの信頼性を高めることができる。

本発明の双安定アクチュエータは、ラッチ機構及び電磁石を含む。ラッチ機構は第一安定状態及び第二安定状態の間の操作に適している。ラッチ機構はシャフト、ピラー状永久磁石、コラム状中空透磁性材料、二つのブッシングを含む。シャフトは軸方向に沿って設けられる。ピラー状永久磁石はシャフト上に覆われ、且つ、少なくとも一つのＮ極と少なくとも一つのＳ極を含む。ピラー状永久磁石によって覆われるシャフトは二つのブッシングにより支持されることでコラム状中空透磁性材料の内側に配置される。コラム状中空透磁性材料はピラー状永久磁石を囲んでおり、ピラー状永久磁石と間隙を保っている。間隙はコラム状中空透磁性材料の内側表面の異なる位置に伴って変更され、ピラー状永久磁石をガイドして安定状態の位置に切り換えられるためである。コラム状中空透磁性材料は第一部分及び第二部分を含み、ピラー状永久磁石の対向する両側にそれぞれ位置し、そのうち軸方向に対する径方向上に、第一部分及び第二部分はピラー状永久磁石と第一距離及び第二距離をそれぞれ有し、且つ、第一距離はコラム状中空透磁性材料の第一部分におけるピラー状永久磁石との間の最短距離であり、且つ、第二距離はコラム状中空透磁性材料の第二部分におけるピラー状永久磁石との間の最短距離である。第一安定状態において、ピラー状永久磁石のＳ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料の第一部分及び第二部分にそれぞれ向けられて、且つ、第二安定状態において、ピラー状永久磁石のＳ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料の第二部分及び第一部分にそれぞれ向けられる。ピラー状永久磁石によって覆われるシャフトは二つのブッシングにより支持されることでコラム状中空透磁性材料の内側に配置される。電磁石はコラム状透磁性材料に連接され、電磁石に流れ込む異なる方向の二つの電流により、ピラー状永久磁石に作用する方向と相反する二つの磁場を発生し、ピラー状永久磁石を駆動させることでシャフトを駆動させて時計回り又は反時計回りに回転され、ラッチ機構を第一安定状態から第二安定状態に切り換えられる、又は、第二安定状態から第一安定状態に切り換えられる。

本発明の双安定リレーは、上記双安定アクチュエータ、衝撃システム、接触システム、ケースを含む。衝撃システムは双安定アクチュエータのシャフトに連接される。接触システムは衝撃システムに連接され、少なくとも二つの接触点を有する。双安定アクチュエータのラッチ機構は第一安定状態から第二安定状態に切り換えられる、又は、第二安定状態から第一安定状態に切り換えられる過程において、シャフトは、ラッチ機構と同期して回転され、衝撃システムを駆動することで、接触システムに対して移動させ、接触点を相互に切断又は接続される。双安定アクチュエータ、衝撃システム、接触システムはケース上に配置される。

本発明の実施形態において、上述の電磁石は、少なくとも一つのコラム状透磁性材料及びコイルを含む。コラム状透磁性材料はコラム状中空透磁性材料に連接される。コイルは二つのコラム状透磁性材料上を囲んでおり、コイルに流れ込む異なる方向の二つの電流により、上述の二つの磁場を発生する。二つの磁場はピラー状永久磁石に引力又は斥力を発生し、そのうちピラー状永久磁石は引力又は斥力により、コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、ラッチ機構を第一安定状態から第二安定状態に切り換えられる、又は、第二安定状態から第一安定状態に切り換えられる。

本発明の実施形態において、上述の電磁石は少なくとも一つの第一磁気誘導素子をさらに含み、コラム状透磁性材料上に位置し、コラム状透磁性材料に連接され、二つの磁場をガイドすることで、コラム状中空透磁性材料にピラー状永久磁石に対する引力又は斥力を発生し、そのうちピラー状永久磁石は引力又は斥力により、コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、ラッチ機構を第一安定状態から第二安定状態に切り換えられる、又は、第二安定状態から第一安定状態に切り換えられる。

本発明の実施形態において、上述の電磁石は少なくとも一つの第二磁気誘導素子をさらに含み、第一磁気誘導素子に連接され、電磁石１３０ａの電磁効率を向上するため、電磁石の駆動を低減することでラッチ機構が必要とする電気エネルギーを駆動力に変換する。

本発明の実施形態において、上述のコラム状中空透磁性材料は鋳造によって一体成形される、又は、分離している複数の透磁性素子から組み合わされてなる。

本発明の実施形態において、上述のコラム状中空透磁性材料は上下に分離されている二つの透磁性素子から組み合わされてなり、上下に分離されている二つの透磁性素子の両端に間隙を有する。

本発明の実施形態において、上述の衝撃システムは回転アーム、タップヘッド、回転遮断器を含む。回転アームはシャフトの一端に配置される。タップヘッドは回転アーム上に配置され、回転アームとシャフトが同期して回転され、タップヘッドが駆動され、接触システムに対して移動されることで、接触システムに近づける、又は遠ざけることで、接触点を相互に接続又は切断される。回転遮断器は、回転アームの回転角度を１８０°より小さく限定するために、回転アームの一方側に配置される。

本発明の実施形態において、上述の接触点は少なくとも一つの固定接点と少なくとも一つの可動接点を含む。固定接点はケース上に固定される。可動接点は弾性金属片上に配置され、且つ、タップヘッドに対応し、タップヘッドが回転アームの駆動により弾性金属片を押す時、弾性金属片上に位置する可動接点は固定接点に接触されるのに適し、タップヘッドが回転アームの駆動により弾性金属片から遠ざかる時、弾性金属片上に位置する可動接点は弾性金属片の復元力によって固定接点から遠ざかり、可動接点は固定接点と切断されるのに適している。

本発明の実施形態において、上述の衝撃システムはタップヘッド及び移動軌跡ガイドを含む。タップヘッドはシャフトの一端に配置される。移動軌跡ガイドはシャフトに連接され、シャフトが径方向の接線に沿って回転する回転力を軸方向に沿って移動する変位力に変換し、タップヘッドとシャフトは同期して回転され、軸方向に沿って接触システムに対して移動させて、接触システムに近づける、又は遠ざけられることで、接触点を相互に接続又は切断される。

本発明の実施形態において、上述の移動軌跡ガイドは、ほぞ及びコラムスリーブを含む。ほぞはシャフト上に垂直に配置される。コラムスリーブは少なくとも一つの開孔を有し、移動軌跡を提供するため、ほぞは開孔内に位置し、移動軌跡に沿って移動され、シャフトが径方向の接線に沿って回転する時、シャフトをガイドして軸方向に沿って移動させる。

本発明の実施形態において、上述の接触点は少なくとも一つの固定接点と少なくとも一つの可動接点を含む。固定接点はケース上に固定される。可動接点はタップヘッド上に配置され、タップヘッドを固定接点に近づける時、可動接点は固定接点と接続されるのに適しており、タップヘッドを固定接点から遠ざける時、可動接点は固定接点と切断されるのに適している。

本発明の実施形態において、上述の接触点は少なくとも一つの固定接点と少なくとも一つの可動接点を含む。固定接点はケース上に固定される。可動接点はタップヘッド上に配置され、ほぞは移動軌跡に沿って移動され、シャフトをガイドして軸方向に沿って移動され、タップヘッドを固定接点に近づける時、可動接点は固定接点と接続されるのに適している。ほぞは移動軌跡に沿って移動され、シャフトをガイドして軸方向に沿って移動され、タップヘッドを固定接点から遠ざける時、可動接点は固定接点と切断されるのに適している。

本発明の実施形態において、上述の接触点は少なくとも一つの固定接点と少なくとも一つの可動接点を含む。固定接点はケース上に固定される。可動接点は弾性金属片上に配置され、且つ、タップヘッドに対応し、タップヘッドを固定接点に近づける時、可動接点は固定接点と接続されるのに適しており、タップヘッドを固定接点から遠ざける時、可動接点は弾性金属片の復元力によって固定接点から遠ざかり、可動接点は固定接点と切断されるのに適している。

本発明の実施形態において、上述の接触点は少なくとも一つの固定接点と少なくとも一つの可動接点を含む。固定接点はケース上に固定される。可動接点は弾性金属片上に配置され、且つ、タップヘッドに対応し、ほぞは移動軌跡に沿って移動され、シャフトをガイドして軸方向に沿って移動され、タップヘッドを固定接点に近づける時、可動接点は固定接点と接続されるのに適している。ほぞは移動軌跡に沿って移動され、シャフトをガイドして軸方向に沿って移動され、タップヘッドを固定接点から遠ざける時、可動接点は弾性金属片の復元力によって固定接点から遠ざかり、可動接点は固定接点と切断されるのに適している。

上述に基づき、本発明における双安定アクチュエータは第一安定状態及び第二安定状態との間の操作に適しており、コラム状中空透磁性材料とピラー状永久磁石と間隙を保っており、間隙はコラム状中空透磁性材料の内側表面の異なる位置に伴って変更され、ピラー状永久磁石ガイドして安定状態位置に回転される。また、ラッチ機構のコラム状中空透磁性材料の第一部分及び第二部分はピラー状永久磁石と第一距離及び第二距離をそれぞれ有し、且つ、第一距離はコラム状中空透磁性材料の第一部分におけるピラー状永久磁石との間の最短距離であり、且つ、第二距離はコラム状中空透磁性材料の第二部分におけるピラー状永久磁石との間の最短距離であり、電磁石はピラー状永久磁石を駆動でき軸方向に沿って回転され、ラッチ機構は安定状態に切り換えられる。ラッチ機構は安定状態に切り換えられる過程において、シャフトは電磁石によって同期して回転される。これにより、本発明における双安定アクチュエータはコラム状透磁性材料とピラー状永久磁石との間の引力によって、良好なラッチングの効率と高効率電磁切換を備え、双安定リレーが安定状態に位置決めされる安定性を高めることができる。また、双安定アクチュエータが双安定リレーに応用される時、ラッチ機構は安定状態に切り換えられる過程において、シャフトは、ラッチ機構が同期して回転され、双安定リレーの衝撃システムを駆動することで、接触システムに対して移動され、接触点を相互に接続又は切断される。これにより、本発明における双安定リレーは接触システムの接触信頼性を高めることができる。

本発明の上述の特徴及び利点をさらに明確にわかりやすくするために、以下に実施形態を挙げ、図と併せて詳細な説明を行う。

本発明の実施形態における双安定リレーの図である。図１のラッチ機構の分解図である。図１のラッチ機構の組立図である。図１のラッチ機構の側面図である。図２のシャフトとピラー状永久磁石との組立図である。図２のシャフトとピラー状永久磁石との組立図である。図２のシャフトとピラー状永久磁石との組立図である。図２のコラム状中空透磁性材料の図である。図２のコラム状中空透磁性材料の図である。図２のシャフト、ピラー状永久磁石、コラム状中空透磁性材料の組立図である。図２のシャフト、ピラー状永久磁石、コラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料の図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。本発明のその他の実施形態におけるシャフトとピラー状永久磁石とコラム状中空透磁性材料の組立図である。図２の第一安定状態におけるラッチ機構の側面図である。図１０Ａのラッチ機構の第一安定状態を傾斜させた側面図である。図１０Ａのラッチ機構の第一安定状態を傾斜させた側面図である。図２の第二安定状態におけるラッチ機構の側面図である。図１１Ａのラッチ機構の第二安定状態を傾斜させた側面図である。図１１Ａのラッチ機構の第二安定状態を傾斜させた側面図である。図３のラッチ機構が第一安定状態にある図である。図３のラッチ機構が第二安定状態にある図である。図１２Ａのラッチ機構の第一安定状態を傾斜させた図である。図１２Ａのラッチ機構の第一安定状態を傾斜させた図である。ラッチ機構の第二安定状態を傾斜させた図である。ラッチ機構の第二安定状態を傾斜させた図である。図１の双安定アクチュエータの側面図である。図１の双安定アクチュエータの正面図である。図１４Ａと図１４Ｂのラッチ機構と部分的な電磁石の側面図である。図１４Ａと図１４Ｂのラッチ機構と部分的な電磁石の正面図である。本発明の別の実施形態におけるラッチ機構と部分的な電磁石の側面図である。本発明の別の実施形態におけるラッチ機構と部分的な電磁石の正面図である。本発明のその他の実施形態における双安定アクチュエータの正面図である。本発明のその他の実施形態における双安定アクチュエータの正面図である。図１７の双安定アクチュエータが第一安定状態にある正面図である。図１７の双安定アクチュエータが第二安定状態にある正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータの正面図である。本発明の別の実施形態におけるラッチ機構と部分的な電磁石の正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータが第一安定状態にある正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータが第二安定状態にある正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータの正面図である。本発明の別の実施形態におけるラッチ機構と部分的な電磁石の正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータが第一安定状態にある正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータが第二安定状態にある正面図である。図１の双安定アクチュエータと部分的な衝撃システムの組立図である。図１の双安定アクチュエータと部分的な衝撃システムが第一安定状態にある図である。図１の双安定アクチュエータと部分的な衝撃システムが第二安定状態にある図である。図２２Ａのほぞとシャフトの組立図である。図１の双安定アクチュエータと衝撃システムが第一安定状態にある側面図である。図１の双安定アクチュエータと衝撃システムが第一安定状態にある正面図である。図１の双安定アクチュエータと衝撃システムが第二安定状態にある側面図である。図１の双安定アクチュエータと衝撃システムが第二安定状態にある正面図である。図２４Ａから図２５Ｂのコラムスリーブの展開図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータと衝撃システムが第一安定状態にある正面図である。本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータと衝撃システムが第二安定状態にある正面図である。図２７Ａと図２７Ｂのほぞとシャフトの組立図である。図２７Ａと図２７Ｂのコラムスリーブの展開図である。図１の双安定リレーが第一安定状態にある側面図である。図１の双安定リレーが第二安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第一安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第二安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第一安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第二安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第一安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第二安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第一安定状態にある側面図である。本発明のその他の実施形態における双安定リレーが第二安定状態にある側面図である。本発明の別の実施形態における双安定リレーの図である。

図１は本発明の実施形態における双安定リレー１００の図である。図１を参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００は双安定アクチュエータ１０２、衝撃システム１６０、接触システム１５０を含み、そのうち双安定アクチュエータ１０２はシャフト１１０及びコイル端点１３３ａ、１３３ｂを有し、その具体的な構造(ラッチ機構１２０及び電磁石１３０を含む)は後の図に示す。電気回路の接続又は切断のスイッチとするため、双安定リレー１００は電気回路に適切に配置される。双安定アクチュエータ１０２は第一安定状態及び第二安定状態（後の図に示す）の間の操作に適している。シャフト１１０は軸方向（例えばｚ軸）に沿って設けられる。コイル端点１３３ａに導入する電流は１３３ｂと電流の方向が異なることで、双安定アクチュエータ１０２を駆動し、一つの安定状態からもう一つの安定状態に切り換えられる。衝撃システム１６０はシャフト１１０に連接され、接触システム１５０は衝撃システム１６０に連接される。双安定アクチュエータ１０２は一つの安定状態からもう一つの安定状態に切り換えられる過程において、双安定アクチュエータ１０２のシャフト１１０は異なる安定状態と同期して異なる位置に回転する。シャフト１１０は衝撃システム１６０の移動軌跡ガイド１６３、１６６により接触システム１５０の接続又は切断を変更する。本実施形態における双安定アクチュエータ１０２、衝撃システム１６０、接触システム１５０を順番に以下に紹介する。

図２から図４は順に図１のラッチ機構１２０の分解図、組立図、側面図である。図５Ａから図５Ｃは図２のシャフト１１０とピラー状永久磁石１２２との組立図である。図２から４、図５Ａから図５Ｃを参照すると、本実施形態において、ラッチ機構１２０はシャフト１１０、ピラー状永久磁石１２２、コラム状中空透磁性材料１２３、二つのブッシング１２６ａ、１２６ｂを含む。シャフト１１０は軸方向（例えばｚ軸）に沿って設けられる。ピラー状永久磁石１２２はシャフト１１０上に覆われ、且つ、相対する少なくとも一つのＮ極と少なくとも一つのＳ極を含む。したがって、ピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は相互に連動する。また、図５Ｃに示されるように、ピラー状永久磁石１２２はラッチ１２２ａを有し、ラッチ１２２ａはピラー状永久磁石１２２の一側面に配置され、且つ、シャフト１１０を貫通する。このように、シャフト１１０はピラー状永久磁石１２２によって駆動されて同期して回転することを確保できる。しかしながら、図５Ｃは一つのラッチ１２２ａを示すのみであるが、本発明はラッチ１２２ａの数量及び設置するかしないかを制限しない、即ち、ラッチ１２２ａの数量は必要に応じていくつにするか調整でき、ラッチ１２２ａの設置を省略することもできる。さらに、コラム状中空透磁性材料１２３はピラー状永久磁石１２２を囲んでおり、その内側の表面はピラー状永久磁石１２２に面しており、且つ、コラム状中空透磁性材料１２３はピラー状永久磁石１２２と間隙を保っている。ブッシング１２６ａ及び１２６ｂはコラム状中空透磁性材料１２３の対向する両側にそれぞれ設けられ、コラム状中空透磁性材料１２３の内側とピラー状永久磁石１２２との間の間隙の固定を確保する。各ブッシング１２６ａ及び１２６ｂは開口１２６ｃをそれぞれ有する。シャフト１１０はコラム状中空透磁性材料１２３内に設けられ、両辺の開口１２６ｃを貫通しており、ブッシング１２６ａ及び１２６ｂにより支持されることでコラム状中空透磁性材料１２３内に配置される。換言すると、ピラー状永久磁石１２２によって覆われるシャフト１１０は二つのブッシング１２６ａ及び１２６ｂの支持によりコラム状中空透磁性材料１２３の内側に配置される。コラム状中空透磁性材料１２３は磁気効果を有するので、コラム状中空透磁性材料１２３は、ピラー状永久磁石１２２をガイドしてそのうち一つの安定状態に位置決めされる（詳細は後に説明する）。

図６Ａと図６Ｂは図２のコラム状中空透磁性材料１２３の図である。図６Ｃと図６Ｄは図２のシャフト１１０、ピラー状永久磁石１２２、コラム状中空透磁性材料１２３の組立図である。図２と図６Ａを参照すると、本実施形態において、コラム状中空透磁性材料１２３は上下に分離されている二つの透磁性素子１２３ａと１２３ｂから組み合わされてなることができ、上下に分離されている二つの透磁性素子１２３ａと１２３ｂの両端に間隙を有し、即ち、二つの透磁性素子１２３ａと１２３ｂは接合されない。その他の示されていない実施形態において、コラム状中空透磁性材料１２３の二つの透磁性素子１２３ａと１２３ｂは完全に接合することができる。又は、その他の示されていない実施形態において、コラム状中空透磁性材料１２３は複数の透磁性素子から組み合わされてなることもできる。さらに、図６Ｂを参照すると、その他の実施形態において、コラム状中空透磁性材料１２３は鋳造によって一体成形されることができる。ここからわかるように、本発明はコラム状中空透磁性材料１２３の製造方式を限定しない。また、図２、図６Ａから図６Ｄを参照すると、本実施形態において、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料１２３との間の距離は必要に応じて調整できる。図６Ｃに示される実施形態において、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料１２３との間に間隙を有し、ピラー状永久磁石１２２をコラム状中空透磁性材料１２３に対して回転させる。図６Ｄに示される実施形態において、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料１２３との間に間隙を有し、この間隙は図６Ｃの間隙に対して比較的小さく、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料１２３との間を僅かに接触させているが、ピラー状永久磁石１２２はコラム状中空透磁性材料１２３に対して依然として回転できる。

図６Ａから図６Ｄからわかるのは、コラム状中空透磁性材料１２３の主要な特徴は、コラム状中空透磁性材料１２３は扁平状であることにある。したがって、コラム状中空透磁性材料１２３とピラー状永久磁石１２２との間の間隙はコラム状中空透磁性材料１２３の内側表面の異なる位置に伴って変更され、ピラー状永久磁石１２２をガイドして安定状態位置に回転されるためである。具体的には、図６Ｃを参照すると、本実施形態において、コラム状中空透磁性材料１２３は第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２を含む。第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２はピラー状永久磁石１２２とピラー状永久磁石１２２の対向する両側にそれぞれ位置し、そのうち軸方向に対する径方向（例えばｙ軸）上に、第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２はピラー状永久磁石１２２と第一距離ｄ１及び第二距離ｄ２をそれぞれ有し、且つ、第一距離ｄ１はコラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１におけるピラー状永久磁石１２２との間の最短距離であり、且つ、第二距離ｄ２はコラム状中空透磁性材料１２３の第二部分Ｓ２におけるピラー状永久磁石１２２との間の最短距離である。

コラム状中空透磁性材料１２３とピラー状永久磁石１２２との間の吸引力は相互の相対距離の平方に反比例し、コラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２はピラー状永久磁石１２２との間に最短の第一距離ｄ１及び第二距離ｄ２をそれぞれ有するので、コラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１は第一距離ｄ１の箇所で、第二部分Ｓ２は第二距離ｄ２の箇所で、ピラー状永久磁石１２２との間の吸引力が最も強くなる。相対的に、コラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２はその他の部分において、ピラー状永久磁石１２２との間の距離は比較的長くなり、コラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１及び第二部分Ｓ２はその他の部分において、ピラー状永久磁石１２２との間の吸引力は比較的弱くなる。上述の特性に基づき、コラム状中空透磁性材料１２３はピラー状永久磁石１２２の位置決めを早めることに適しており、ラッチ機構１２０を安定状態に位置させる。さらに、本実施形態におけるコラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１はピラー状永久磁石１２２に対して最短の第一距離ｄ１を有し、且つ、第二部分Ｓ２はピラー状永久磁石１２２に対して最短の第二距離ｄ２を有し、故にコラム状中空透磁性材料１２３はピラー状永久磁石１２２をガイドしてＳ極とＮ極によって第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所及び第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所にそれぞれ向けるように、ラッチ機構１２０を安定状態に位置させる、又は、Ｓ極とＮ極によりコラム状中空透磁性材料１２３の第二部分Ｓ２及び第一部分Ｓ１にそれぞれ向けることで、ラッチ機構１２０をもう一つの安定状態に位置させることができる。したがって、本発明の実施形態におけるラッチ機構１２０は二つの安定状態を有する。

図７Ａと図７Ｂは本発明のその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料２２３の図である。図７Ｃは図７Ｄは本発明のその他の実施形態におけるシャフト１１０とピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料２２３の組立図である。図７Ａから図７Ｄを参照すると、本実施形態において、コラム状中空透磁性材料２２３は上述のコラム状中空透磁性材料１２３の変化例であるので、コラム状中空透磁性材料２２３も上述のコラム状中空透磁性材料１２３に関する特徴を備える。コラム状中空透磁性材料２２３と１２３の主な差異はコラム状中空透磁性材料２２３の断面は楕円形を示すことである。同様に、コラム状中空透磁性材料２２３は上下に分離されている二つの透磁性素子２２３ａと２２３ｂから組み合わされてなることができ（図７Ａに示される）、鋳造によって一体成形されることができ（図７Ｂに示される）、複数の透磁性素子から組み合わされてなることもでき、本発明はコラム状中空透磁性材料の製造方式を限定しない。また、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料２２３の間の距離は必要に応じて調整でき、図７Ｃと図７Ｄに示されるように、その関連する内容は上述のコラム状中空透磁性材料１２３を参考でき、ここでは追加して説明しない。

図８Ａと図８Ｂはその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料３２３の図である。図８Ｃは図８Ｄは本発明のその他の実施形態におけるシャフト１１０とピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料３２３の組立図である。図８Ａから図８Ｄを参照すると、本実施形態において、コラム状中空透磁性材料３２３は上述のコラム状中空透磁性材料１２３の変化例であるので、コラム状中空透磁性材料３２３も上述のコラム状中空透磁性材料１２３に関する特徴を備える。コラム状中空透磁性材料３２３と１２３の主な差異はコラム状中空透磁性材料３２３の断面は六角形を示すことである。同様に、コラム状中空透磁性材料３２３は上下に分離している二つの透磁性素子３２３ａと３２３ｂから組み合わされてなることができ（図８Ａに示される）、鋳造によって一体成形されることができ（図８Ｂに示される）、複数の透磁性素子から組み合わされてなることもできる。また、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料３２３の間の距離は必要に応じて調整でき、図８Ｃと図８Ｄに示されるように、その関連する内容は上述のコラム状中空透磁性材料１２３を参考できる。

図９Ａと図９Ｂはその他の実施形態におけるコラム状中空透磁性材料５２３の図である。図９Ｃは図９Ｄは本発明のその他の実施形態におけるシャフト１１０とピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料５２３の組立図である。図９Ａから図９Ｄを参照すると、本実施形態において、コラム状中空透磁性材料５２３は上述のコラム状中空透磁性材料１２３の変化例であるので、コラム状中空透磁性材料５２３も上述のコラム状中空透磁性材料１２３に関する特徴を備える。コラム状中空透磁性材料５２３と１２３の主な差異はコラム状中空透磁性材料５２３の断面は八角形を示すことである。同様に、コラム状中空透磁性材料５２３は上下に分離されている二つの透磁性素子５２３ａと５２３ｂから組み合わされてなることができ（図９Ａに示される）、鋳造によって一体成形されることができ（図９Ｂに示される）、複数の透磁性素子から組み合わされてなることもできる。また、ピラー状永久磁石１２２とコラム状中空透磁性材料５２３の間の距離は必要に応じて調整でき、図９Ｃと図９Ｄに示されるように、その関連する内容は上述のコラム状中空透磁性材料１２３を参考できる。また、上述の内容を経てわかるように、本発明はコラム状中空透磁性材料の断面形状を限定せず、必要に応じて外観を調整でき、ピラー状永久磁石１２２に対する最短距離（第一距離ｄ１と第二距離ｄ２）を有する二つの部分（第一部分Ｓ１と第二部分Ｓ２）を提供する。

図１０Ａは図２の第一安定状態Ｐ１におけるラッチ機構１２０の側面図である。図１０Ｂと図１０Ｃは図１０Ａのラッチ機構１２０の第一安定状態Ｐ１を傾斜させた側面図である。図１０Ａから図１０Ｃを参照すると、本実施形態において、ピラー状永久磁石１２２はＮ極とＳ極を有し、且つ、第一部分Ｓ１は第一距離ｄ１の箇所で、第二部分Ｓ２は第二距離ｄ２の箇所（コラム状中空透磁性材料１２３の上下両端）で、ピラー状永久磁石１２２との間の吸引力が最も強くなるので、第一安定状態Ｐ１において、ピラー状永久磁石１２２のＳ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所及び第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所にそれぞれ向けられて、図１０Ａに示されるように、位置決めが行われる。コラム状中空透磁性材料１２３は、その吸引力によってピラー状永久磁石１２２をガイドして上述の定位置に位置させ、ラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１に位置させることができる。ピラー状永久磁石１２２が図１０Ｂに示されるように上述の定位置に位置せず、ラッチ機構１２０を非安定状態に位置させ、例えばピラー状永久磁石１２２のＮ極とＳ極の接続線がｙ軸上にない時、コラム状中空透磁性材料１２３の吸引を受けたピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は反時計回りに図１０Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１に位置させる。同様に、ピラー状永久磁石１２２が図１０Ｃに示されるように上述の定位置に位置せず、ラッチ機構１２０を非安定状態に位置させる時、コラム状中空透磁性材料１２３の吸引を受けたピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は時計回りに図１０Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１に位置させる。

図１１Ａは図２の第二安定状態Ｐ２におけるラッチ機構１２０の側面図である。図１１Ｂと図１１Ｃは図１１Ａのラッチ機構１２０の第二安定状態Ｐ２を傾斜させた側面図である。図１１Ａから図１１Ｃを参照すると、同様に、ピラー状永久磁石１２２はＮ極とＳ極を有し、且つ、第一部分Ｓ１は第一距離ｄ１の箇所で、第二部分Ｓ２は第二距離ｄ２の箇所（コラム状中空透磁性材料１２３の上下両端）で、ピラー状永久磁石１２２との間の吸引力が最も強くなるので、第二安定状態Ｐ２において、ピラー状永久磁石１２２のＳ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料１２３の第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所及び第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所にそれぞれ向けられて、図１１Ａに示されるように、位置決めが行われる。コラム状中空透磁性材料１２３は、その吸引力によってピラー状永久磁石１２２をガイドして上述の定位置に位置させ、ラッチ機構１２０を第二安定状態Ｐ２に位置させることができる。ピラー状永久磁石１２２が図１１Ｂに示されるように上述の定位置に位置せず、ラッチ機構１２０を非安定状態に位置させ、例えばピラー状永久磁石１２２のＮ極とＳ極の接続線がｙ軸上にない時、コラム状中空透磁性材料１２３の吸引を受けたピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は反時計回りに図１１Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第二安定状態Ｐ２に位置させる。同様に、ピラー状永久磁石１２２が図１１Ｃに示されるように上述の定位置に位置せず、ラッチ機構１２０を非安定状態に位置させる時、コラム状中空透磁性材料１２３の吸引を受けたピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は時計回りに図１１Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第二安定状態Ｐ２に位置させる。

図１２Ａと図１２Ｂは順に図３のラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１及び第二安定状態Ｐ２にある図である。図３を参照すると、図１０と図１１は、上述にあるように、本実施形態において、ラッチ機構１２０は二つの安定状態を有し、それぞれ図１０Ａの第一安定状態Ｐ１及び図１１Ａの第二安定状態Ｐ２である。シャフト１１０上に黒点を配してピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０の位置を表す場合、図１２Ａに示される黒点がコラム状中空透磁性材料１２３の上端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１に位置するとみなすことができる（図１０Ａに対応する）。図１２Ｂに示される黒点がコラム状中空透磁性材料１２３の下端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第二安定状態Ｐ２に位置するとみなすことができる（図１１Ａに対応する）。さらに、ピラー状永久磁石１２２はシャフト１１０上に覆われているので、コラム状中空透磁性材料１２３が、その吸引力によってピラー状永久磁石１２２をガイドして第一安定状態Ｐ１又は第二安定状態Ｐ２に位置させる時、シャフト１１０はピラー状永久磁石１２２と同期して回転し、図１２Ａ又は図１２Ｂに示されるように、その上に位置する黒点をコラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１又は第二部分Ｓ２に対応させる。

図１３Ａと図１３Ｂは図１２Ａのラッチ機構１２０の第一安定状態Ｐ１を傾斜させた図である。図１３Ｃと図１３Ｄはラッチ機構１２０の第二安定状態Ｐ２を傾斜させた図である。本実施形態において、ラッチ機構１２０が図１３Ａに示されるように非安定状態に位置し、例えばシャフト１１０の先端に位置する黒点の開始位置がｙ軸から離れている時、コラム状中空透磁性材料１２３の上端とピラー状永久磁石１２２と間の吸引力は最も強いので、ピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は反時計回りに図１２Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１に位置させる。同様に、ラッチ機構１２０が図１３Ｂに示されるように非安定状態に位置し、例えばシャフト１１０の先端に位置する黒点の開始位置がｙ軸から離れている時、ピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は時計回りに図１２Ａに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１に位置させる。同様に、ラッチ機構１２０が図１３Ｃに示されるように非安定状態に位置し、例えばシャフト１１０の先端に位置する黒点の開始位置がｙ軸から離れている時、ピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は時計回りに図１２Ｂに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第二安定状態Ｐ２に位置させる。同様に、ラッチ機構１２０が図１３Ｄに示されるように非安定状態に位置する、例えばシャフト１１０の先端に位置する黒点の開始位置がｙ軸から離れている時、ピラー状永久磁石１２２とシャフト１１０は反時計回りに図１２Ｂに示される定位置に向けられてラッチ機構１２０を第二安定状態Ｐ２に位置させる。

上述のラッチ機構１２０に関する記載に基づき、わかるのは、その他の外力又は磁場が働かない情況で、ピラー状永久磁石１２２はコラム状中空透磁性材料１２３のガイドによって定位置に位置させ、例えばＳ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所及び第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所にそれぞれ向けられる、又は、Ｓ極とＮ極はコラム状中空透磁性材料１２３の第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所及び第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所にそれぞれ向けられることで、ラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１又は第二安定状態Ｐ２に位置させる。換言すると、ラッチ機構１２０はコラム状中空透磁性材料１２３を扁平状に設計し、コラム状中空透磁性材料１２３の第一部分Ｓ１と第二部分Ｓ２にピラー状永久磁石１２２に対する距離が最短の第一距離ｄ１と第二距離ｄ２をそれぞれ有させ、コラム状中空透磁性材料１２３にピラー状永久磁石１２２をガイドしてＮ極とＳ極が第一部分Ｓ１の第一距離ｄ１を有する箇所及び第二部分Ｓ２の第二距離ｄ２有する箇所に向けられて、ラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１又は第二安定状態Ｐ２に位置させて、その安定状態に位置する安定性をさらに高める。

図１４Ａと図１４Ｂは順に図１の双安定アクチュエータ１１０の側面図及び正面図である。図１５Ａと図１５Ｂは順に図１４Ａと図１４Ｂのラッチ機構１２０と部分的な電磁石１３０の側面図及び正面図である。図１４Ａから図１５Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１０２は電磁石１３０と上述のシャフト１１０とラッチ機構１２０から組み合わされてなる。電磁石１３０は二つのコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂと、コイル１３３と、二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂとを含み、コラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂの位置と構造を明確に表すために、図１５Ａと図１５Ｂにおいて、図１４Ａと図１４Ｂに示されているコイル１３３が省略されている。電磁石１３０のコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２は例えばロッド状の透磁性材料であり、ラッチ機構１２０のコラム状中空透磁性材料１２３（上述の図に示される）の上下両端にそれぞれ連接される。二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂ二つのコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂ上にそれぞれ位置し、二つのコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂにそれぞれ連接される。コイル１３３は二つのコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂ上を囲んでおり、二つの端点１３３ａ、１３３ｂから電磁石１３０のコイル１３３に流れ込む異なる方向の二つの電流により、ピラー状永久磁石１２２に作用する方向と相反する二つの磁場を発生する。コイル１３３とコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂとの間に磁場を発生する時、第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは二つの磁場をガイドすることで、コラム状中空透磁性材料１２３（図１２Ａと図１２Ｂに示される)にピラー状永久磁石１２２に対する引力又は斥力を発生させ、そのうちピラー状永久磁石１２２は引力又は斥力により、コラム状中空透磁性材料１２３に対して回転されて、シャフト１１０は駆動されてｚ軸に沿って時計回り又は反時計回りに回転されて、ラッチ機構１２０を図１２Ａに示される第一安定状態Ｐ１から図１２Ｂに示される第二安定状態Ｐ２に切り換えられる、又は、図１２Ｂに示される第二安定状態Ｐ２から図１２Ａに示される第一安定状態Ｐ１に切り換えられる。

図１６Ａと図１６Ｂは順に本発明の別の実施形態におけるラッチ機構１２０と部分的な電磁石２３０の側面図及び正面図である。図１６Ａと図１６Ｂを参照すると、本実施形態において、電磁石２３０のコラム状透磁性材料２３２ａ、２３２ｂの位置と構造は図１５Ａと図１５Ｂに示される電磁石１３０のコラム状透磁性材料１３２ａ、１３２ｂに類似しており、そのうちコラム状透磁性材料２３２ａ、２３２ｂの位置と構造を明確に表すために、図１６Ａと図１６Ｂにおいて、図１４Ａと図１４Ｂに示されているコイル１３３が省略されている。穂実施形態における電磁石２３０と上述の電磁石１３０との主な差異は、電磁石２３０は四つの第一磁気誘導素子２３６ａから２３６ｄを含むことである。そのうち、本実施形態における第一磁気誘導素子２３６ａ、２３６ｂは上述の第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂに類似しており、二つのコラム状透磁性材料２３２ａ、２３２ｂにそれぞれ連接される。又、本実施形態における第一磁気誘導素子２３６ｃはラッチ機構１２０とコラム状透磁性材料２３２ａとの間に位置し、第一磁気誘導素子２３６ｄはラッチ機構１２０とコラム状透磁性材料２３２ｂとの間に位置する。ここからわかるように、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えるために、本発明は第一磁気誘導素子によってコイル１３３とコラム状透磁性材料２３２ａ、２３２ｂが発生する磁場をガイドするが、本発明は第一磁気誘導素子の数量と位置を限定しない。

図１７と図１８は本発明のその他の実施形態における双安定アクチュエータの正面図である。図１７を参照すると、本実施形態において、双安定アクチュエータ１０２ａと上述の図１４Ｂの双安定アクチュエータ１０２との主な差異は、双安定アクチュエータ１０２ａの電磁石１３０ａは一つの第二磁気誘導素子１３６ｃをさらに含むことである。図１４Ｂの電磁石１３０の磁場の一端は空気伝導を経由して発生する磁気回路であり、高い磁気抵抗の問題を有する。したがって、本実施形態は第二磁気誘導素子１３６ｃで二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂに連接される。第二磁気誘導素子１３６ｃの透磁率は空気の透磁率よりさらに高いので、第二磁気誘導素子１３６ｃを配置することで、電磁石１３０ａの磁場の総磁気抵抗を大幅に低減できる。これにより、第二磁気誘導素子１３６ｃは電磁石１３０ａの電磁効率を向上するため、電磁石１３０ａの駆動を低減することでラッチ機構１２０が必要とする電気エネルギーを駆動力に変換する。同様に、図１８の実施形態において、双安定アクチュエータ１０２ｂと上述の図１４Ｂの双安定アクチュエータ１０２及び図１７の双安定アクチュエータ１０２ａとの主な差異は、双安定アクチュエータ１０２ｂの電磁石１３０ａは二つの第二磁気誘導素子１３６ｃ、１３６ｄをさらに含むことである。第二磁気誘導素子１３６ｃ、１３６ｄは二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂにそれぞれ連接され、且つ同様に電磁石１３０ａの電磁効率を向上するため、電磁石１３０ｂの駆動を低減することでラッチ機構１２０が必要とする電気エネルギーを駆動力に変換する。ここからわかるように、本発明は第二磁気誘導素子の数量と位置を限定しない。

図１９Ａと図１９Ｂは順に図１７の双安定アクチュエータが第一安定状態Ｐ１及び第一安定状態Ｐ２にある正面図である。図１９Ａと図１９Ｂを参照すると、本実施形態において、シャフト１１０上に黒点を配してシャフト１１０とラッチ機構１２０の位置を表す場合、図１９Ａに示される黒点がラッチ機構１２０の上端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１に位置するとみなすことができる（図１０Ａ及び図１２Ａに対応する）。図１９Ｂに示される黒点がラッチ機構１２０の下端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第二安定状態Ｐ２に位置するとみなすことができる（図１１Ａ及び図１２Ｂに対応する）。上述にあるように、コイル１３３は二つの端点１３３ａ、１３３ｂから電磁石１３０のコイル１３３に流れ込む異なる方向の二つの電流により、相反する二つの磁場を発生し、第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは二つの磁場をガイドすることで、ラッチ機構１２０のコラム状中空透磁性材料１２３（図１２Ａと図１２Ｂに示される)にピラー状永久磁石１２２に対して引力又は斥力を発生し、ラッチ機構１２０を安定状態に切換させ、例えばラッチ機構１２０を図１９Ａに示される第一安定状態Ｐ１から図１９Ｂに示される第二安定状態Ｐ２に切り換えられる、又は、図１９Ｂに示される第二安定状態Ｐ２から図１９Ａに示される第一安定状態Ｐ１に切り換えられる。

図２０Ａから図２０Ｄは順に本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータ１０２ｃの正面図、ラッチ機構１２０と部分的な電磁石１３０ｃの正面図、及び双安定アクチュエータ１０２ｃが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある正面図である。図２０Ａと図２０Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定アクチュエータ１０２ｃと図１４Ｂの双安定アクチュエータ１０２との主な差異は、双安定アクチュエータ１０２ｃの電磁石１３０ｃは一つのコラム状透磁性材料１３２ｃのみであり、そのうちコラム状透磁性材料１３２ｃはラッチ機構１２０の側辺に位置し、二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂはラッチ機構１２０上に配置される。詳細すると、コラム状透磁性材料１３２ｃはラッチ機構１２０の側辺に位置し、ラッチ機構１２０上に配置される二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂによって、ラッチ機構１２０の上下両端に連接される。二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂはコラム状透磁性材料１３２ｃの両端にそれぞれ連接される。コイル１３３はコラム状透磁性材料１３２ｃ上を囲んでおり、二つの端点１３３ａ、１３３ｂから流れ込む電流によって磁場が発生する。第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは磁場をガイドすることで、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えられる。図２０Ｃと図２０Ｄを参照すると、本実施形態において、シャフト１１０上に黒点を配してシャフト１１０とラッチ機構１２０の位置を表す場合、図２０Ｃに示される黒点がラッチ機構１２０の上端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１に位置するとみなすことができ、図２０Ｄに示される黒点がラッチ機構１２０の下端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第二安定状態Ｐ２に位置するとみなすことができる。上述にあるように、コイル１３３は二つの端点１３３ａ、１３３ｂから流れ込む電流によって、磁場を発生し、第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは磁場をガイドすることで、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えさせ、例えばラッチ機構１２０を図２０Ｃに示される第一安定状態Ｐ１から図２０Ｄに示される第二安定状態Ｐ２に切り換えられる、又は、図２０Ｄに示される第二安定状態Ｐ２から図２０Ｃに示される第一安定状態Ｐ１に切り換えられる。

図２１Ａから図２１Ｄは順に本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータ１０２ｄの正面図、ラッチ機構１２０と部分的な電磁石１３０ｄの正面図、及び双安定アクチュエータ１０２ｄが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある正面図である。図２１Ａと図２１Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定アクチュエータ１０２ｄと図１４Ａの双安定アクチュエータ１０２との主な差異は、双安定アクチュエータ１０２ｄの電磁石１３０ｄは一つのコラム状透磁性材料１３２ｄのみであり、そのうちコラム状透磁性材料１３２ｄはラッチ機構１２０の後方に位置し、二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂはラッチ機構１２０上に配置される。詳細すると、コラム状透磁性材料１３２ｄはラッチ機構１２０の後方に位置し、ラッチ機構１２０上に配置される二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂによって、ラッチ機構１２０の上下両端に連接される。二つの第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂはコラム状透磁性材料１３２ｄの両端にそれぞれ連接される。コイル１３３はコラム状透磁性材料１３２ｄ上を囲んでおり、二つの端点１３３ａ、１３３ｂから流れ込む電流によって磁場が発生する。第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは磁場をガイドすることで、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えられる。図２１Ｃと図２１Ｄを参照すると、本実施形態において、シャフト１１０上に黒点を配してシャフト１１０とラッチ機構１２０の位置を表す場合、図２１Ｃに示される黒点がラッチ機構１２０の上端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１に位置するとみなすことができ、図２１Ｄに示される黒点がラッチ機構１２０の下端に対応する図は、ラッチ機構１２０が第二安定状態Ｐ２に位置するとみなすことができる。上述にあるように、コイル１３３は二つの端点１３３ａ、１３３ｂから流れ込む電流によって、磁場を発生し、第一磁気誘導素子１３６ａ、１３６ｂは磁場をガイドすることで、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えさせ、例えばラッチ機構１２０を図２１Ｃに示される第一安定状態Ｐ１から図２１Ｄに示される第二安定状態Ｐ２に切り換えられる、又は、図２１Ｄに示される第二安定状態Ｐ２から図２１Ｃに示される第一安定状態Ｐ１に切り換えられる。また、上述の双安定アクチュエータ１０２と１０２ｂも安定状態を切り換える特徴を有し、その過程は上述の双安定アクチュエータ１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｄを参考でき、ここでは追加して説明しない。

上述の各種変化例に基づき、本発明における双安定リレーは必要に応じて双安定アクチュエータの電磁石の組成を調整でき、例えばコラム状透磁性材料と第一磁気誘導素子の数量と位置を調整する、必要に応じて第二磁気誘導素子を選択的に配置することもでき、コイル１３３上に異なる方向に流れ込む電流によって、異なる磁性の磁場を発生し、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えられる。本発明の双安定リレーにおけるラッチ機構１２０は二つの安定状態（第一安定状態Ｐ１及び第二安定状態Ｐ２）を有し、且つ、ラッチ機構１２０は安定状態に切り換えられる過程において、ピラー状永久磁石１２２によって覆われるシャフト１１０を駆動することで同期して回転される。これにより、本発明における双安定アクチュエータはコラム状中空透磁性材料とピラー状永久磁石との間の吸引力によって、良好なラッチングの効率を備え、双安定リレーが安定状態に位置決めされる安定性を高め、第一磁気誘導素子、第二磁気誘導素子により電磁石の電磁効率機能を向上させて、ラッチ機構１２０の切り換えに必要な電気エネルギーを低減できる。

図２２Ａから図２２Ｃは順に図１の双安定アクチュエータ１０２と部分的な衝撃システム１６０の組立図、第一安定状態Ｐ１、第二安定状態Ｐ２にある図である。図２３は図２２Ａのほぞ１６３ａとシャフト１１０の組立図である。図２２Ａと図２３を参照すると、本実施形態において、衝撃システム１６０（図１に示される）は双安定アクチュエータ１０２のシャフト１１０に連接され、そのうち衝撃システム１６０はタップヘッド１６２及び移動軌跡ガイド１６３を含む。タップヘッド１６２はシャフト１１０の一端に配置される（例えばシャフト１１０の先端）。タップヘッド１６２の材質は絶縁体である。したがって、その他の実施形態において、シャフト１１０自身が絶縁体である場合、衝撃システム１６０はタップヘッド１６２を省略でき、直接シャフト１１０の端点によってタップヘッド１６２を直接代用すればよい。移動軌跡ガイド１６３はシャフト１１０に連接される。移動軌跡ガイド１６３はほぞ１６３ａを含み、図２３に示されるように、シャフト１１０上に垂直に配置され、シャフト１１０を貫通する。ほぞ１６３ａはタップヘッド１６２と双安定アクチュエータ１０２の間に位置し、双安定アクチュエータ１０２内のラッチ機構１２０は電磁石１３０によって安定状態に切り換えられて、シャフト１１０は同期して回転される時、ほぞ１６３ａもシャフト１１０に伴って同期して回転される。同様に、本実施形態において、ほぞ１６３ａ上の黒点によりシャフト１１０の位置を表す場合、図２２Ｂに示される黒点がシャフト１１０の下方に回転する位置は、ラッチ機構１２０が第一安定状態Ｐ１に位置するとみなすことができ、図２２Ｃに示される黒点がシャフト１１０の上方に回転する位置は、ラッチ機構１２０が第二安定状態Ｐ２に位置するとみなすことができる。電磁石１３０の発生する磁場により、シャフト１１０とほぞ１６３ａはラッチ機構１２０の安定状態に切り換えられることに伴って移動され、例えば図２２Ｂから図２２Ｃに切り換えられる、又は図２２Ｃから図２２Ｂに切り換えられる。

図２４Ａと図２４Ｂは順に図１の双安定アクチュエータ１０２と衝撃システム１６０が第一安定状態Ｐ１にある側面図及び正面図である。図２５Ａと図２５Ｂは順に図１の双安定アクチュエータ１０２と衝撃システム１６０が第二安定状態Ｐ２にある側面図及び正面図である。図２６は図２４Ａから図２５Ｂのコラムスリーブ１６３ｂの展開図である。図２４Ａから図２６を参照すると、本実施形態において、移動軌跡ガイド１６３はコラムスリーブ１６３ｂをさらに含む。コラムスリーブ１６３ｂは部分的なシャフト１１０とほぞ１６３ａを囲む。移動軌跡Ｓを提供するため、コラムスリーブ１６３ｂは開孔１６３ｃを有する。ほぞ１６３ａは開孔１６３ｃ内に位置し、移動軌跡Ｓに沿って移動される。開孔１６３ｃの位置は図２６を参照し、本実施形態におけるほぞ１６３ａはシャフト１１０を垂直に貫通して、且つ、ほぞ１６３ａの両端はいずれもシャフト１１０外に伸び出しているので、ほぞ１６３ａの両端はいずれも対応する開孔１６３ｃによって移動される。又、本実施形態において、開孔１６３ｃにより構成される移動軌跡Ｓが所在する平面と図２４Ｂ又は図２５Ｂのｘｙ平面は平衡ではない、又は、ｘｙ平面を基準にしてｙ軸に傾いている。したがって、移動軌跡ガイド１６３のほぞ１６３ａとコラムスリーブ１６３ｂはシャフト１１０が径方向の接線に沿って回転する回転力を軸方向に沿って移動する変位力に変換することができ、例えばシャフト１１０がｚ軸に沿って回転する時、シャフト１１０をガイドしてｚ軸に沿って移動させ、そのうちシャフト１１０に連接されるほぞ１６３ａは移動軌跡Ｓに沿って開孔１６３ｃ内を移動されて、且つほぞ１６３ａがシャフト１１０に伴って同期して回転される過程において、同時にｚ軸に沿って前後に移動されて、シャフト１１０を駆動してｚ軸に沿って前後に移動される。

図２４Ａのほぞ１６３ａ及び図２４Ｂのほぞ１６３ａの黒点が所在する位置を第一安定状態Ｐ１とし、図２５Ａのほぞ１６３ａ及び図２５Ｂのほぞ１６３ａの黒点が所在する位置を第二安定状態Ｐ２とすることを例として説明する。図２４Ａと図２４Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定アクチュエータ１０２は電磁石１３０に流れ込む第一の極性電圧又は等価電流によって、シャフト１１０を第一安定状態Ｐ１から第二安定状態Ｐ２に切り換えさせ、即ち、図２４Ｂのほぞ１６３ａ上の黒点は図２５Ｂの位置に時計回りに下から上に回転される。その後、電磁石１３０に印加されている第一の極性電圧又は等価電流を開放又は停止しても、ほぞ１６３ａの黒点の位置はやはり図２５Ｂの位置に安定して固定される。図２５Ｂにおいて、ほぞ１６３ａ上の黒点が所在する位置はラッチ機構１２０が図２２Ｃに示されるような安定状態に位置していないが、ラッチ機構１２０はシャフト１１０を駆動させてほぞ１６３ａを図２２Ｃに示される位置に向かって時計回りで回転させる引力又は斥力を有したままである。したがって、シャフト１１０はコラムスリーブ１６３ｂの開孔１６３ｃとほぞ１６３ａとの間の制限によって、シャフト１１０を図２５Ｂに示される位置に固定させる。換言すると、電磁石１３０の磁場によって安定状態に切り換えられた後、ラッチ機構１２０は引力又は斥力によってシャフト１１０を定位置に位置する安定性を高めることがさらにできる。

同様に、図２５Ａと図２５Ｂを参照すると、双安定アクチュエータ１０２は電磁石１３０に流れ込む第二の極性電圧又は等価電流によって、シャフト１１０を第二安定状態Ｐ２から第一安定状態Ｐ１に切り換えさせ、即ち、図２５Ｂのほぞ１６３ａ上の黒点は図２４Ｂの位置に反時計回りに上から下に回転される。その後、電磁石１３０に印加されている第二の極性電圧又は等価電流を開放又は停止しても、ほぞ１６３ａの黒点の位置はやはり図２４Ｂの位置に安定して固定される。図２４Ｂにおいて、ほぞ１６３ａ上の黒点が所在する位置はラッチ機構１２０が図２２Ｂに示されるような安定状態に位置していないが、ラッチ機構１２０はシャフト１１０を駆動させてほぞ１６３ａを図２２Ｂに示される位置に向かって反時計回りで回転させる引力又は斥力を有したままである。したがって、シャフト１１０はコラムスリーブ１６３ｂの開孔１６３ｃとほぞ１６３ａとの間の制限によって、シャフト１１０を図２４Ｂに示される位置に固定させる。換言すると、電磁石１３０の磁場によって安定状態に切り換えられた後、ラッチ機構１２０は引力又は斥力によってシャフト１１０を定位置に位置する安定性を高めることがさらにできる。

シャフト１１０とほぞ１６３ａを回転する過程において、コラムスリーブ１６３ｂは移動軌跡Ｓを提供して、シャフト１１０がｚ軸に沿って回転する回転力をｚ軸に沿って前後に移動する変位力に変換される。したがって、シャフト１１０が双安定アクチュエータ１０２内のラッチ機構１２０と電磁石１３０によって第一安定状態Ｐ１及び第二安定状態Ｐ２に切り換えられる時、シャフト１１０上に位置するタップヘッド１６２とシャフト１１０は同期して回転し、図２５Ａに示されるように、ｚ軸に沿って前方に伸び出す、又は、図２４Ａに示されるようにｚ軸に沿って後方に縮み込む。この時、接触システム１５０（図１に示される）は衝撃システム１６０のタップヘッド１６２上に配置され、タップヘッド１６２を軸方向に沿って接触システム１５０に対して移動させて、接触システム１５０に近づける、又は遠ざければよく、タップヘッド１６２を軸方向に沿って伸び出す、又は、縮み込ませることで、接触システム１５０の接続又は切断を変更させる。

図２７Ａと図２７Ｂは順に本発明の別の実施形態における双安定アクチュエータ１０２と衝撃システムが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある正面図である。図２８は図２７Ａと図２７Ｂのほぞ１６６ａとシャフト１１０の組立図である。図２９は図２７Ａと図２７Ｂのコラムスリーブ１６６ｂの展開図である。図２７Ａから図２９を参照すると、本実施形態において、移動軌跡ガイド１６６と上述の移動軌跡ガイド１６３との主な差異は、移動軌跡ガイド１６６のほぞ１６６ａはシャフト１１０上に垂直に配置されているが、シャフト１１０を貫通しないことである。換言すると、図２８に示されるように、ほぞ１６６ａは一端がシャフト１１０上に突出しているのみである。したがって、図２９に示されるように、移動軌跡ガイド１６６のコラムスリーブ１６６ｂは一つの開孔１６６ｃを配置する必要があるにすぎない。移動軌跡ガイド１６６は移動軌跡Ｓを同様に提供し、図２７Ａと図２７Ｂに示されるように、そのうちほぞ１６６ａは開孔１６６ｃに貫通して移動軌跡Ｓに沿って移動され、且つ、シャフト１１０は電磁石１３０とラッチ機構１２０によって、第一安定状態Ｐ１又は第二安定状態Ｐ２に切り換えられる。この時、シャフト１１０とタップヘッド１６２は同様に移動軌跡ガイド１６６によって軸方向（例えばｚ軸）に沿って移動される。

図３０Ａと図３０Ｂは順に図１の双安定リレー１００が第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある側面図である。図３０Ａと図３０Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００の接触システム１５０は衝撃システム１６０に連接され、少なくとも二つの接触点を有し、例えば、固定接点１５２と可動接点１５３である。具体的には、本実施形態における双安定リレーはケースを更に含み、そのうちケースはいかなる形態の搭載部材であることができ、例えば、基板、筐体、又は図３５に示されるケース２０２であり、双安定アクチュエータ１０２、衝撃システム１６０、接触システム１５０はケース上に配置される。接触システム１５０は、固定接点１５２、可動接点１５３、固定金属片１５６、可動金属片１５８を含む。固定接点１５２は固定金属片１５６によってケース上に固定される（例えばケースの側壁上に固定される）。可動接点１５３は可動金属片１５８によって、タップヘッド１６２上に配置される。双安定アクチュエータ１０２のラッチ機構１２０は電磁石１３０によって第一安定状態Ｐ１から第二安定状態Ｐ２に切り換えられる、又は、第二安定状態Ｐ２から第一安定状態Ｐ１に切り換えられる過程において、シャフト１１０はラッチ機構１２０と同期して回転することで、接触点（固定接点１５２と可動接点１５３）を相互に接続又は切断させるために、衝撃システム１６０を駆動して接触システム１５０に対して移動させる。換言すると、本実施形態におけるシャフト１１０は、衝撃システム１６０の移動軌跡ガイド１６３によってｚ軸に沿って伸び出す、又は、縮み込み、タップヘッド１６２をｚ軸に沿って接触システム１５０に対して移動させて、接触システム１５０に近づける、又は遠ざけることで、タップヘッド１６２上に配置される可動接点１５３は固定接点１５２に対して移動できる。ここからわかるように、本実施形態において、タップヘッド１６２を駆動して可動金属片１５８と可動接点１５３を固定接点１５２から遠ざけることで、可動接点１５３と固定接点１５２は切断される。対照的に、タップヘッド１６２を駆動して可動金属片１５８と可動接点１５３を固定接点１５２に近づけることで、可動接点１５３と固定接点１５２は接続される。

さらに、ほぞ１６３ａは移動軌跡Ｓに沿って移動され、シャフト１１０をガイドしてｚ軸に沿って移動され、タップヘッド１６２を固定接点１５２に近づける時、図３０Ａから図３０Ｂに示されるように、可動接点１５３は固定接点１５２と接続されるのに適している。ほぞ１６３ａは移動軌跡Ｓに沿って移動され、シャフト１１０をガイドしてｚ軸に沿って移動され、タップヘッド１６２を固定接点１５２から遠ざける時、図３０Ｂから図３０Ａに示されるように、可動接点１５３は固定接点１５２と切断されるのに適している。これにより、本実施形態における双安定リレー１００は上述の電磁石１３０の発生する磁場により、ラッチ機構１２０を安定状態に切り換えられ、ラッチ機構１２０を第一安定状態Ｐ１又は第二安定状態Ｐ２に切り換えられ、シャフト１１０は駆動されて同期して回転し、第一安定状態Ｐ１は例えば図３０Ａに示される接触システム１５０の接触点が相互に切断されていることに対応し、第二安定状態Ｐ２は例えば図３０Ｂに示される接触システム１５０の接触点が相互に接続されていることに対応する。これにより、双安定リレー１００を回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる。また、ラッチ機構１２０のコラム状中空透磁性材料１２３はピラー状永久磁石１２２に対して発生する閉鎖系引力によって、ラッチ機構１２０を安定状態に位置する固定力を高めて、接触システム１５０の固定接点１５２と可動接点１５３の接触信頼性を高める。

図３１Ａと図３１Ｂは本発明のその他の実施形態における双安定リレー１００ａが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある側面図である。図３１Ａと図３１Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００ａと上述の双安定リレー１００との主な差異は、双安定リレー１００ａの接触システム１５０ａは二つの固定接点１５２ａ、１５２ｂ、二つの可動接点１５３ａ、１５３ｂ、二つの固定金属片１５６ａ、１５６ｂ、二つの可動金属片１５８ａ、１５８ｂを含むことである。固定接点１５２ａ、１５２ｂは固定金属片１５６ａ、１５６ｂによって示されていないケース上にそれぞれ固定される。可動接点１５３ａ、１５３ｂは可動金属片１５８ａ、１５８ｂによってタップヘッド１６２上にそれぞれ配置され、そのうち可動接点１５３ａ、１５３ｂは固定接点１５２ａ、１５２ｂにそれぞれ対応する。同様に、シャフト１１０をラッチ機構１２０と同期して回転することで、タップヘッド１６２を駆動してｚ軸に沿って伸び出す、又は、縮み込むことで、接触システム１５０ａに対して移動させて、固定接点１５２ａ、１５２ｂを可動接点１５３ａ、１５３ｂに相互に近づける、又は遠ざけて、本実施形態における双安定リレー１００ａも上述の電磁石１３０によってラッチ機構１２０を安定状態に切り換えることができる。したがって、接触システム１５０ａはシャフト１１０とラッチ機構１２０によって第一安定状態Ｐ１（図３１Ａに示される）と第二安定状態Ｐ２（図３１Ｂに示される）に切り換えられ、相互に切断又は接続される。これにより、双安定リレー１００ａは回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる。

図３２Ａと図３２Ｂは本発明のその他の実施形態における双安定リレー１００ｂが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある側面図である。図３２Ａと図３２Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００ｂと上述の双安定リレー１００と１００ａとの主な差異は、双安定リレー１００ａの接触システム１５０ａは三つの固定接点１５２ａから１５２ｃ、三つの可動接点１５３ａから１５３ｃ、三つの固定金属片１５６ａから１５６ｃ、三つの可動金属片１５８ａから１５８ｃを含むことである。固定接点１５２ａから１５２ｃは固定金属片１５６ａから１５６ｃによって示されていないケース上にそれぞれ固定される。可動接点１５３ａから１５３ｃは可動金属片１５８ａから１５８ｃによってタップヘッド１６２上にそれぞれ配置され、そのうち可動接点１５３ａから１５３ｃは固定接点１５２ａから１５２ｃにそれぞれ対応する。

同様に、本実施形態における双安定リレー１００ｂも上述の電磁石１３０によってラッチ機構１２０を安定状態に切り換えることができ、接触システム１５０ｂはシャフト１１０とラッチ機構１２０によって第一安定状態Ｐ１（図３１Ａに示される）と第二安定状態Ｐ２（図３１Ｂに示される）に切り換えられ、相互に切断又は接続される。これにより、双安定リレー１００ｂは回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる。また、上述の双安定リレー１００から１００ｂによってわかるのは、本発明は接触システムの接触点の数量を限定しないことである。

図３３Ａと図３３Ｂは本発明のその他の実施形態における双安定リレー１００ｃが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある側面図である。図３３Ａと図３３Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００ｃと上述の双安定リレー１００との主な差異は、双安定リレー１００ｃの接触システム１５０ｃは、固定接点１５２、可動接点１５３、固定金属片１５６、弾性金属片１５９を含むことである。固定接点１５２は固定金属片１５６によって示されていないケース上に固定される。可動接点１５３は弾性金属片１５９上に配置され、且つ、弾性金属片１５９はタップヘッド１６２に対応する。本実施形態における双安定リレー１００ｃも上述の電磁石１３０によってラッチ機構１２０を安定状態に切り換えることができ、接触システム１５０ｃはシャフト１１０とラッチ機構１２０によって第一安定状態Ｐ１（図３３Ａに示される）と第二安定状態Ｐ２（図３３Ｂに示される）に切り換えられ、相互に切断又は接続される。さらに、ほぞ１６３ａは移動軌跡Ｓに沿って移動されて、シャフト１１０をガイドしてｚ軸に沿って移動され、タップヘッド１６２を固定接点１５２に近づける時、図３３Ａから図３３Ｂに示されるように、弾性金属片１５９上に位置する可動接点１５３は固定接点１５２と接続されるのに適している。対照的に、ほぞ１６３ａは移動軌跡Ｓに沿って移動され、シャフト１１０をガイドしてｚ軸に沿って移動され、タップヘッド１６２を固定接点１５２から遠ざける時、図３３Ｂから図３３Ａに示されるように、弾性金属片１５９上に位置する可動接点１５３は弾性金属片１５９の復元力によって固定接点１５２から遠ざかり、可動接点１５３は固定接点１５２と切断されるのに適している。これにより、双安定リレー１００ｃは回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる。

図３４Ａと図３４Ｂは本発明のその他の実施形態における双安定リレー１００ｄが第一安定状態Ｐ１と第二安定状態Ｐ２にある側面図である。図３４Ａと図３４Ｂを参照すると、本実施形態において、双安定リレー１００ｄと上述の双安定リレー１００との主な差異は、双安定リレー１００ｄは図２１Ａに示される双安定アクチュエータ１０２ｄを採用していることである。双安定アクチュエータ１０２ｄは、シャフト１１０、ラッチ機構１２０、電磁石１３０ｄを含み、その構造は上述の内容を参考にでき、ここではは追加して説明しない。双安定アクチュエータ１０２ｄの電磁石１３０ｄは同様に流れ込む電流によって磁場を発生するので、シャフト１１０はタップヘッド１６２を駆動させて接触システム１５０に対して移動させて、固定接点１５２と可動接点１５３を相互に近づける、又は遠ざけることで、本実施形態における双安定アクチュエータ１０２ｄも電磁石１３０ｄによってラッチ機構１２０を安定状態に切り換えることができる。これにより、双安定リレー１００ｄは回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる。上述に基づき、本発明は複数の双安定リレー、ラッチ機構、電磁石、衝撃システム、接触システムの変化例を提供するので、本発明の双安定リレーは必要に応じて上述の各部材を調整、選択することができる。例えば、上述の双安定リレー１００から１００ｃの双安定アクチュエータ１０２は、双安定アクチュエータ１０２ａから１０２ｃに切り換えることができる。又は、上述の双安定リレー１００ｄの接触システム１５０も接触システム１５０ａから１５０ｃに切り換えることができる。本発明は上述の実施方式に限定しない。本発明における双安定アクチュエータはコラム状透磁性材料とピラー状永久磁石との間の引力によって、良好なラッチングの効率と閉鎖性の低磁気抵抗の高効率磁気回路を有し、双安定リレーが安定状態に位置決めされる安定性を高めることで、双安定アクチュエータが双安定リレーに応用される時、ラッチ機構は安定状態に切り換えられる過程において、シャフトは、ラッチ機構が同期して回転され、双安定リレーの衝撃システムを駆動することで、接触システムに対して移動され、接触点を相互に接続又は切断される。これにより、本発明における双安定リレーは高効率のラッチ機構によって、接触システムの接触信頼性を高めることができる。

図３５は本発明の別の実施形態における双安定リレー２００の図である。図３５を参照すると、本実施形態において、双安定リレー２００は同様に、シャフト１１０、ラッチ機構１２０、電磁石１３０を含み、そのうちシャフト１１０、ラッチ機構１２０、電磁石１３０を組み合わされて双安定アクチュエータ１０２となる。双安定アクチュエータ１０２のシャフト１１０、ラッチ機構１２０、電磁石１３０に関する記載は上述の内容を参考にでき、且つ、双安定リレー２００のラッチ機構１２０、電磁石１３０は必要に応じて、上述の各種ラッチ機構と電磁石の変化例に交換することができ、ここでは追加して説明しない。双安定リレー２００と双安定リレー１００の主な差異は、双安定リレー２００は衝撃システム２６０と接触システム２５０を含むことである。具体的に、衝撃システム２６０は回転アーム２６２、タップヘッド２６３、回転遮断器２６６を含む。回転アーム２６２はシャフト１１０の一端に配置される。シャフト１１０がラッチ機構１２０と電磁石１３０によって回転される時、シャフト１１０は回転アーム２６２を駆動して同期して回転される。タップヘッド２６３は回転アーム２６２上に配置される。回転アーム２６２とシャフト１１０が同期して回転される時、回転アーム２６２はタップヘッド２６３を駆動して接触システム２５０に対して移動され、接触システム２５０に近づける、又は遠ざける。回転遮断器２６６は、回転アーム２６２の回転角度を１８０°より小さく限定するために、回転アーム２６２の一方側に配置される。

また、本実施形態における接触システム２５０は衝撃システム２６０に連接され、且つ、二つの接触点を有し、そのうちの接触点は固定接点２５２と可動接点２５３を含む。さらに、本実施形態において、双安定リレー２００は必要に応じてケース２０２を配置して、双安定アクチュエータ１０２、衝撃システム２６０、接触システム２５０はケース２０２上に配置することもできる。接触システム２５０は、固定接点２５２、可動接点２５３、固定金属片２５６、弾性金属片２５８を含む。固定接点２５２は固定金属片２５６によってケース２０２上に固定される。可動接点２５３は弾性金属片２５８上に配置され、且つ、タップヘッド２６３に対応し、且つ弾性金属片２５８はケース２０２上に固定される。同様に、双安定リレー２００のシャフト１１０もラッチ機構１２０と電磁石１３０によって安定状態に切り換えることができ、回転アーム２６２がシャフト１１０と同期して回転することでタップヘッド２６３を駆動して接触システム２５０に近づける、又は遠ざける。したがって、タップヘッド２６３が回転アーム２６２の駆動により弾性金属片２５８を押す時、弾性金属片２５８上に位置する可動接点２５３は固定接点２５２に接触されるのに適し、対照的に、タップヘッド２６３が回転アーム２６２の駆動により弾性金属片２５８から遠ざかる時、弾性金属片２５８上に位置する可動接点２５３は弾性金属片２５８の復元力によって固定接点２５２から遠ざかり、可動接点２５３は固定接点２５２と切断されるのに適している。これにより、双安定リレー２００の衝撃システム２６０の作動方式と上述の双安定リレー１００から１００ｄの衝撃システム１６０の作動方式は異なるが、双安定リレー２００も回路の切断又は接続の二つの状態間を切り換えることができる効果を備える。

以上をまとめると、本発明における双安定アクチュエータのラッチ機構は相対する二つの安定状態を有し、且つ、ラッチ機構はコラム状中空透磁性材料の第一部分及び第二部分がピラー状永久磁石に対して距離が最短となる第一距離及び第二距離をそれぞれ有することで、ピラー状永久磁石をガイドしてコラム状中空透磁性材料を第一部分の第一距離を有する箇所及び第二部分の第二距離有する箇所に向けられ、さらに、コラム状中空透磁性材料はピラー状永久磁石をガイドしてそのうち一つの安定状態に切り換えられることに適している。さらに、本発明における双安定アクチュエータ電磁石の発生する磁場によってラッチ機構を安定状態に切り換えられ、且つ、シャフトとラッチ機構は同期して回転される。これにより、本発明における双安定アクチュエータはコラム状透磁性材料とピラー状永久磁石との間の引力によって、良好なラッチングの効率と閉鎖性の低磁気抵抗の高効率磁気回路を有し、双安定リレーが安定状態に位置決めされる安定性を高める。また、
双安定アクチュエータが双安定リレーに応用される時、ラッチ機構は安定状態に切り換えられる過程において、シャフトは、ラッチ機構が同期して回転され、衝撃システムのタップヘッドを駆動することで、接触システムに対して移動され、接触点を相互に接続又は切断される。このように、本発明における双安定リレーは回路を接続、又は切断することで、双安定アクチュエータのコラム状透磁性材料とピラー状永久磁石との間の引力によって、ラッチ効率を向上させて、双安定リレーが安定状態に位置決めされる安定性を高め、さらに接触システムの接触信頼性を高める。

最後に説明すべきことは、以上の各実施形態は本発明の技術試案を説明するためにすぎず、それに限定されるものではない。上述の各実施形態を参照することで本発明の詳細な説明を行っているが、本分野の一般の技術員は理解するはずであり、依然として、上述の各実施形態に記載される技術試案を補正する、又は、部分的、もしくは全ての技術特徴を等しく差し替えることができ、これらの補正、又は差替えは、相応する技術試案の本質に本発明の各実施形態における技術試案の範囲から脱離させない。

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、２００：双安定リレー
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ：双安定アクチュエータ
１１０：シャフト
１２０：ラッチ機構
１２２：ピラー状永久磁石
１２２ａ：ラッチ
１２３、２２３、３２３、５２３：コラム状中空透磁性材料
１２３ａ、１２３ｂ、２２３ａ、２２３ｂ、３２３ａ、３２３ｂ、５２３ａ、５２３ｂ：透磁性素子
１２６ａ、１２６ｂ：ブッシング
１２６ｃ：開口
１３０、２３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ：電磁石
１３２ａ、１３２ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ：コラム状透磁性材料
１３３：コイル
１３３ａ、１３３ｂ：端点
１３６ａ、１３６ｂ、２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄ：第一磁気誘導素子
１３６ｃ、１３６ｄ：第二磁気誘導素子
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、２５０：接触システム
１５２、１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、２５２：固定接点
１５３、１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、２５３：可動接点
１５６、１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ、２５６：固定金属片
１５８、１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃ：可動金属片
１５９、２５８：弾性金属片
１６０、２６０：衝撃システム
１６２、２６３：タップヘッド
１６３、１６６：移動軌跡ガイド
１６３ａ、１６６ａ：ほぞ
１６３ｂ、１６６ｂ：コラムスリーブ
１６３ｃ、１６６ｃ：開孔
２０２：ケース
２６２：回転アーム
２６６：回転遮断器
ｄ１：第一距離
ｄ２：第二距離
Ｓ：移動軌跡
Ｓ１：第一部分
Ｓ２：第二部分
Ｐ１：第一安定状態
Ｐ２：第二安定状態

Claims

軸方向に沿って設けられるシャフトと、
前記シャフト上に覆われ、且つ、少なくとも一つのＮ極と少なくとも一つのＳ極を含むピラー状永久磁石と、
前記ピラー状永久磁石を連続して囲んでおり、前記ピラー状永久磁石と間隙を保っており、前記間隙はコラム状中空透磁性材料の内側表面の異なる位置に伴って変更され、前記ピラー状永久磁石をガイドして安定状態位置に回転されるためであり、第一部分及び第二部分を含み、前記ピラー状永久磁石の対向する両側にそれぞれ位置する前記コラム状中空透磁性材料と、
前記ピラー状永久磁石によって覆われる前記シャフトはその支持により前記コラム状中空透磁性材料の内側に配置される二つのブッシングと、を含み、第一安定状態及び第二安定状態の間の操作に適しているラッチ機構と、
前記コラム状中空透磁性材料に連接され、流れ込む異なる方向の二つの電流により、前記ピラー状永久磁石に作用する方向と相反する二つの磁場を発生し、前記ピラー状永久磁石は駆動され、前記シャフトは駆動されて時計回り又は反時計回りに回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられ、前記コラム状中空透磁性材料で囲まれた空間の外に位置する電磁石と、を含む双安定アクチュエータと、
前記双安定アクチュエータの前記シャフトに連接される衝撃システムと、
前記衝撃システムに連接され、少なくとも二つの接触点を有し、前記双安定アクチュエータの前記ラッチ機構は、前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられる過程において、前記シャフトは前記ラッチ機構と同期して回転することで、前記衝撃システムを駆動して接触システムに対して移動させ、前記複数の接触点を相互に接続又は切断される前記接触システムと、
前記双安定アクチュエータ、前記衝撃システム、前記接触システムが配置されるケースと、を含む双安定リレーであって、
そのうち前記軸方向に対する径方向上に、前記第一部分及び前記第二部分は前記ピラー状永久磁石と第一距離及び第二距離をそれぞれ有し、且つ、前記第一距離は前記コラム状中空透磁性材料の前記第一部分における前記ピラー状永久磁石との間の最短距離であり、且つ、前記第二距離は前記コラム状中空透磁性材料の前記第二部分における前記ピラー状永久磁石との間の最短距離であり、前記第一安定状態では、前記ピラー状永久磁石の前記Ｓ極と前記Ｎ極はそれぞれ前記コラム状中空透磁性材料の前記第一部分及び前記第二部分に向けられ、前記第二安定状態では、前記ピラー状永久磁石の前記Ｓ極と前記Ｎ極はそれぞれ前記コラム状中空透磁性材料の前記第二部分及び前記第一部分に向けられることを特徴とする双安定リレー。
前記コラム状中空透磁性材料に連接される少なくとも一つのコラム状透磁性材料と、
前記コラム状透磁性材料上を囲んでおり、流れ込む異なる方向の前記二つの電流により、前記二つの磁場を発生し、前記二つの磁場は前記ピラー状永久磁石に引力又は斥力を発生させるコイルと、を含む前記電磁石であって、
そのうち前記ピラー状永久磁石は前記引力又は前記斥力により、前記コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられることを特徴とする請求項１に記載の双安定リレー。
前記電磁石は、少なくとも一つの第一磁気誘導素子を含み、前記コラム状透磁性材料上に位置し、前記コラム状中空透磁性材料に連接され、前記二つの磁場をガイドすることで、前記コラム状中空透磁性材料に前記ピラー状永久磁石に対する前記引力又は前記斥力を発生させ、そのうち前記ピラー状永久磁石は前記引力又は前記斥力により、前記コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられることを特徴とする請求項２に記載の双安定リレー。
前記第一磁気誘導素子に連接され、前記電磁石の電磁効率を向上するため、前記電磁石の駆動を低減することで前記ラッチ機構が必要とする電気エネルギーを駆動力に変換する少なくとも一つの第二磁気誘導素子をさらに含む前記電磁石を特徴とする請求項３に記載の双安定リレー。
前記コラム状中空透磁性材料は鋳造によって一体成形される、又は、分離している複数の透磁性素子から組み合わされてなることを特徴とする請求項１に記載の双安定リレー。
前記シャフトの一端に配置される回転アームと、
前記回転アーム上に配置されるタップヘッドと、
前記回転アームの回転角度を１８０°より小さく限定するために、前記回転アームの一方側に配置される回転遮断器と、を含む前記衝撃システムであって、
そのうち前記回転アームと前記シャフトが同期して回転され、前記タップヘッドを駆動して前記接触システムに対して移動され、前記接触システムに近づける、又は遠ざけることで、前記複数の接触点を相互に接続又は切断されることを特徴とする請求項１に記載の双安定リレー。
ケース上に固定される少なくとも一つの固定接点と、
弾性金属片上に配置され、前記タップヘッドに対応し、前記弾性金属片は前記ケース上に固定される少なくとも一つの可動接点と、を含む前記複数の接触点であって、
そのうち前記タップヘッドが前記回転アームの駆動により前記弾性金属片を押す時、前記弾性金属片上に位置する前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点に接触されるのに適し、前記タップヘッドが回転アームの駆動により弾性金属片から遠ざかる時、弾性金属片上に位置する前記少なくとも一つの可動接点は弾性金属片の復元力によって前記少なくとも一つの固定接点から遠ざかり、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と切断されるのに適していることを特徴とする請求項６に記載の双安定リレー。
前記シャフトの一端に配置されるタップヘッドと、
前記シャフトに連接され、前記シャフトが径方向の接線に沿って回転する回転力を前記軸方向に沿って移動する変位力に変換する移動軌跡ガイドと、を含む前記衝撃システムであって、
そのうち前記タップヘッドと前記シャフトは同期して回転し、前記軸方向に沿って前記接触システムに対して移動させて、前記接触システムに近づける、又は遠ざけることで、前記複数の接触点を相互に接続又は切断されることを特徴とする請求項１に記載の双安定リレー。
前記シャフト上に垂直に配置されるほぞと、
移動軌跡を提供するための少なくとも一つの開孔を有し、前記ほぞは前記開孔内に位置し、前記移動軌跡に沿って移動され、前記シャフトが前記径方向の接線に沿って回転する時、前記シャフトをガイドして前記軸方向に沿って移動させるコラムスリーブと、
を含む前記移動軌跡ガイドを特徴とする請求項８に記載の双安定リレー。
ケース上に固定される少なくとも一つの固定接点と、
前記タップヘッド上に配置される少なくとも一つの可動接点と、を含む前記複数の接触点であって、
そのうち前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点に近づける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と接続されるのに適しており、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点から遠ざける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と切断されるのに適していることを特徴とする請求項８に記載の双安定リレー。
ケース上に固定される少なくとも一つの固定接点と、
前記タップヘッド上に配置される少なくとも一つの可動接点と、を含む前記複数の接触点であって、
そのうち前記ほぞは前記移動軌跡に沿って移動され、前記シャフトをガイドして前記軸方向に沿って移動され、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点に近づける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と接続されるのに適しており、前記ほぞは前記移動軌跡に沿って移動され、前記シャフトをガイドして前記軸方向に沿って移動され、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点から遠ざける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と切断されるのに適していることを特徴とする請求項９に記載の双安定リレー。
ケース上に固定される少なくとも一つの固定接点と、
弾性金属片上に配置され、且つ、前記弾性金属片は前記タップヘッドに対応する少なくとも一つの可動接点と、を含む前記複数の接触点であって、
そのうち前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点に近づける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と接続されるのに適しており、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点から遠ざける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記弾性金属片の復元力によって前記少なくとも一つの固定接点から遠ざかり、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と切断されるのに適していることを特徴とする請求項８に記載の双安定リレー。
ケース上に固定される少なくとも一つの固定接点と、
弾性金属片上に配置され、且つ、前記弾性金属片は前記タップヘッドに対応する少なくとも一つの可動接点と、を含む前記複数の接触点であって、
そのうち前記ほぞは前記移動軌跡に沿って移動されて、前記シャフトをガイドして前記軸方向に沿って移動され、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点に近づける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と接続されるのに適しており、前記ほぞは前記移動軌跡に沿って移動され、前記シャフトをガイドして前記軸方向に沿って移動され、前記タップヘッドを前記少なくとも一つの固定接点から遠ざける時、前記少なくとも一つの可動接点は前記弾性金属片の復元力によって前記少なくとも一つの固定接点から遠ざかり、前記少なくとも一つの可動接点は前記少なくとも一つの固定接点と切断されるのに適していることを特徴とする請求項９に記載の双安定リレー。
軸方向に沿って設けられるシャフトと、
前記シャフト上に覆われ、且つ、少なくとも一つのＮ極と少なくとも一つのＳ極を含むピラー状永久磁石と、
前記ピラー状永久磁石を連続して囲んでおり、前記ピラー状永久磁石と間隙を保っており、前記間隙はコラム状中空透磁性材料の内側表面の異なる位置に伴って変更され、前記ピラー状永久磁石をガイドして安定状態位置に回転されるためであり、第一部分及び第二部分を含み、前記ピラー状永久磁石の対向する両側にそれぞれ位置する前記コラム状中空透磁性材料と、
前記ピラー状永久磁石によって覆われる前記シャフトはその支持により前記コラム状中空透磁性材料の内側に配置される二つのブッシングと、を含み、第一安定状態及び第二安定状態の間の操作に適しているラッチ機構と、
前記コラム状中空透磁性材料に連接され、流れ込む異なる方向の二つの電流により、前記ピラー状永久磁石に作用する方向と相反する二つの磁場を発生し、前記ピラー状永久磁石は駆動され、前記シャフトは駆動されて時計回り又は反時計回りに回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられ、前記コラム状中空透磁性材料で囲まれた空間の外に位置する電磁石と、を含む双安定アクチュエータであって、
そのうち前記軸方向に対する径方向上に、前記第一部分及び前記第二部分は前記ピラー状永久磁石と第一距離及び第二距離をそれぞれ有し、且つ、前記第一距離は前記コラム状中空透磁性材料の前記第一部分における前記ピラー状永久磁石との間の最短距離であり、且つ、前記第二距離は前記コラム状中空透磁性材料の前記第二部分における前記ピラー状永久磁石との間の最短距離であり、前記第一安定状態では、前記ピラー状永久磁石の前記Ｓ極と前記Ｎ極はそれぞれ前記コラム状中空透磁性材料の前記第一部分及び前記第二部分に向けられ、前記第二安定状態では、前記ピラー状永久磁石の前記Ｓ極と前記Ｎ極はそれぞれ前記コラム状中空透磁性材料の前記第二部分及び前記第一部分に向けられることを特徴とする双安定アクチュエータ。
前記コラム状中空透磁性材料に連接される少なくとも一つのコラム状透磁性材料と、
前記コラム状透磁性材料上を囲んでおり、流れ込む異なる方向の前記二つの電流により、前記二つの磁場を発生し、前記二つの磁場は前記ピラー状永久磁石に引力又は斥力を発生させるコイルと、を含む前記電磁石であって、
そのうち前記ピラー状永久磁石は前記引力又は前記斥力により、前記コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられることを特徴とする請求項１４に記載の双安定アクチュエータ。
前記電磁石は、少なくとも一つの第一磁気誘導素子を含み、前記コラム状透磁性材料上に位置し、前記コラム状中空透磁性材料に連接され、前記二つの磁場をガイドすることで、前記コラム状中空透磁性材料に前記ピラー状永久磁石に対する前記引力又は前記斥力を発生させ、そのうち前記ピラー状永久磁石は前記引力又は前記斥力により、前記コラム状中空透磁性材料に対して回転されて、前記ラッチ機構を前記第一安定状態から前記第二安定状態に切り換えられる、又は、前記第二安定状態から前記第一安定状態に切り換えられることを特徴とする請求項１５に記載の双安定アクチュエータ。
前記第一磁気誘導素子に連接され、前記電磁石の電磁効率を向上するため、前記電磁石の駆動を低減することで前記ラッチ機構が必要とする電気エネルギーを駆動力に変換する少なくとも一つの第二磁気誘導素子をさらに含む前記電磁石を特徴とする請求項１６に記載の双安定アクチュエータ。
前記コラム状中空透磁性材料は鋳造によって一体成形される、又は、分離している複数の透磁性素子から組み合わされてなることを特徴とする請求項１４に記載の双安定アクチュエータ。