JPH01136313A - 電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電磁石装置に関し、さらに詳しくは動作時に
おける衝撃と、これ仁伴う騒音の低減化を図った電磁石
装置に関する。

背景技術 第６図は、先行技術による電磁石装置の一例である電磁
継電器１の構造を示す斜視図である。電磁継電器１は、
電磁コイル２が巻回されたヨーク３と、参照符Ｓで示さ
れる軸線まわりに角変位可能に支持されたアマチャ４と
、前記アマチャ４の変位を可動接点部材６に伝達するカ
ード部材５と、一端が支持部材６ｂに支持され４、ばね
力が付加された可動接点部材６と、可動接点部材６の先
端部に対向して配置された固定接点部材７とで形成され
ている。可動接点部材６と固定接点部材７の対向する部
分には、一対の可動接点６ａと固定接点７ａが対向して
それぞれ固着されている。

アマチャ４は、軸受部材４Ｃと、軸受部材４ｃの両端に
それぞれ固着された一対の永久磁石片４ｄ、４ｅと、さ
らに軸受部材４Ｃと、永久磁石片４ｄ、４ｅを挟持しこ
れらと一体的に固着された一対の可動片４ａ、４ｂとで
大略Ｈ字状に形成され、可動片４ａ、４ｂの各両端部に
おいて、それぞれ対向する内面は、後述するように、動
作時においてヨーク３の磁極３ａ、３ｂと交互に当接す
る各一対の当接面Ｔａ、Ｔｃ　；Ｔｂ、Ｔｄを形成する
。当接面Ｔａ、Ｔｃ　；Ｔｂ、Ｔｄはいずれも前記永久
磁石片４ｄ、４ｅの磁極に対応して着磁されている。

第６図に示されるように、ヨーク３の一方の磁極３ａに
はアマチャ４の当接面Ｔａが、反対側の磁極３ｂには当
接面Ｔｃが当接して吸着されており、可動接点６ａと固
定接点７ａとは離反している状態をリセット状態とする
。電磁コイル２に通電し、ヨーク３が励磁されると、磁
極３ａ、３ｂと、アマチャ４の当接面Ｔａ、Ｔｃとの相
互間の磁気作用によって、当接面Ｔａ、Ｔｃは磁極３ａ
。

３ｂと反発し、当接面Ｔｂ、Ｔｄは磁極３ａ、３ｂに吸
引される結果、アマチャ４は可動接点部材６のばね力に
抗して矢符して示される方向に角変位し、当接面Ｔｂ、
Ｔｄが磁極３ａ、３ｂと当接して吸着され、その後電磁
コイル２への通電を断っても、前記永久磁石片４ｄ、４
ｅの磁気力により吸着された位置を保つ、これによって
可動接点６ａと固定接点７ａ間は導通する。この状態を
セット状態とする。

次に励磁コイル２に励磁電流を前と反対方向に流すと、
アマチャ４は反対方向に角変位し、電流遮断後もその位
置を保って、再び第６図示のリセット状態に復帰する。

このように第６図示の電磁継電器１は、電磁コイル２・
に流す電流の方向を変えることにより、セット−リセッ
ト動作を行う、いわゆるラッチングリレーとして機能す
る。

第７図は、第６図に示された先行技術による電磁継電器
１の動作特性を示すグラフである。第６図をあわせて参
照しつつ説明する。横軸はアマチャ４の一方から他方へ
の変位量Ｘ、いわゆるストロークを表し、縦軸は吸引力
Ｆを表している。いまアマチャ４はリセット状態の位置
にあるものとし、電磁コイル２にセット方向の励磁電流
を供給すると、吸引力ＦはＡ点からＢ点に移り、可動接
点部材６のばね力に打ち勝って、アマチャ４は軸線５ｆ
ｆｉりに矢符りの方向に角変位し、アマチャ４の当接面
Ｔａ、Ｔｃが離反し、吸引力Ｆはライン１１に沿って上
昇し、第７図の０点に移行する。

これは電磁継電器１がリセット状態からセット状態とな
って、可動接点６ａと固定接点７ａが導通したことを示
す、ヨーク３の磁極３ａ、３ｂにはアマチャ４の当接面
Ｔｂ、Ｔｄが当接し吸着されるが、このとき衝突音を発
する。

セット状態となった後、前記セット励磁電流を断つと、
吸引力Ｆは前記永久磁石４ｄ、４ｅのみに依存すること
になってＤ点に移り、吸着状態を保持している。次にセ
ット励磁電流とは反対方向のリセット励磁電流を流すと
、吸引力ＦはＥ点に下がり、その後ライン１２で示され
る方向をたどってＦ点のリセット状態となる。このとき
もセット状態のときと同じく、衝突音を発する。ここで
第７図上のＤ点〜Ｅ点間の力ｆ１がセット状態における
保持力を表す、同様にしてＡ点〜Ｂ点間はリセット状態
における保持力ｆ２を表している。

ライン１１とライン１２の中間に描かれたライン１４は
、無励磁状態における前記永久磁石４ｄ。

４ｅのみの吸引力を表す、また折れ線で示されるライン
１３は、アマチャ４の角変位に伴う可動接点部材６のば
ね力の変化を示し、リセットからセットに移行するとき
はＳ点で可動接点６ａと固定接点７ａとが接触導通し、
リセットからセットに移行するときは１点で可動接点６
ａと固定接点７ａとが離反遮断する。

先行技術による電磁継電器１は、このようにアマチャ４
が角変位してヨーク３の磁極３ａ、３ｂに当接するとき
衝突音を発する。したがってこのような電磁継電器１が
、家庭電器品や自動車などにｔｉ載された場合、その衝
撃音は甚だ好ましくない騒音となる。したがってこの衝
突音の低減化が種々提案されているが、−数的にはヨー
ク３とアマチャ４間に、弾性体やレシジュアルプレート
の介挿といったものであった。このような構成では、ヨ
ーク３とアマチャ４問に磁気的空隙が生じ、吸引力の低
下やアマチャ４の変位量の減少といった不具合が生じる
。またばね材を用いて動作を１１１１する構成も提案さ
れているが、ラッチング動作を行わせる場合などに、セ
ット時には効果はあっても、リセット時には効果なく、
かえって動作が不安定になるなどの問題点があった。

目　　　的 本発明は上述の技術的問題点に鑑みてなしたものであっ
て、吸引力、変位量をともに低下させることなく、しか
もアマチャの動作時における衝撃音を低減し、低騒音化
を実現した電磁石装置を提供することをその目的とする
。

実施例 第１図は本発明の一実施例の電磁石装置の一例である電
磁継電器の斜視図であり、第２図はその平面視である。

第１図と第２図において第６図と対応する部分には同一
の参照符を付す。

電磁コイル２が無励磁状態のとき、アマチャ４は固定接
点部材６のばね力のため、矢符りとは反対方向に角変位
して、永久磁石片４ｄ、４ｅの磁気力によりアマチャ４
の当接面’ｒａ、Ｔｃが磁極３ａ、３ｂに磁気吸着し、
可動接点６ａと固定接点７ａは離反している６可動接点
部材６は、たとえばリン青銅などの弾性材料で形成され
、支持部材６ｂにより電磁継電器１の固定位置（図示せ
ず）に支持される。可動接点部材６の、前記支持部材６
ｂとは反対側の先端部近傍には、停止部材９が設けられ
、リセット時の可動接点部材６の変位量を制限している
。アマチャ４の一方の可動片４ａには絶縁材料で形成さ
れるカード部材５が前記可動片４ａに取り付けられてお
り、アマチャ４の変位を可動接点部材６に伝達し、２電
磁コイル２が励磁されると、磁極３ａ、３ｂに生じる電
磁力と、アマチャ４の当接面Ｔａ、Ｔｃの磁気力により
、前記当接面Ｔａ、Ｔｃは反発され、当接面Ｔｂ。

Ｔｄは吸引される０反発力と吸引力によるモーメントが
可動接点部材６のばね力に打ち勝ち、アマチャ４は矢符
りの方向に角変位し、アマチャ４に連接するカード部材
５が可動接点部材を同じ方向に押圧するので、可動接点
６ａと固定接点７ａとが当接、導通する。すなわちセッ
ト状態となる。

一般に、電磁継電器の動作時、すなわちアマチャがヨー
クに当接した際に発生する衝突音は、衝撃力に比例し、
衝撃力は前掲第７図のグラフで、斜線を施して示される
部分の、吸引力と可動接点部材のばね負荷の差に相当す
るエネルギに深く関係し、前記吸引力とばね負荷との差
を小さくすることによって、ヨークにアマチャが当接し
た際の衝突音を小さく低減することができる。

本発明の特徴は、前記可動接点部材６の一部に、力対変
位特性がヒステリシス特性を具備したセラミックスなど
によって実現される圧電素子などの緩衝材８ａ、８ｂ　
（総称するときは参照符８で示す）を、可動接点部材６
を挟んで固着し、動作時の可動接点部材６のばね力の変
化が、セット時とリセット時とでは異なる経路を辿るよ
うにしたことである。以下これについて説明する。

第３図は、圧電素子の電圧対変位特性を示すグラフであ
る。グラフは横軸に変位量Ｘを、縦軸印加電圧Ｖをとっ
ている。変位ｘ＝Ｏ１印加電圧Ｖ＝０の初期状態から、
電圧Ｖをはじめ子方向に増してゆくと、変位Ｘはライン
１１に沿って増加し、電圧ｖ１で変位Ｘ１に達する。つ
いで電圧Ｖを反対にｖｌからＯの方向に減じてゆくと、
変位Ｘはライン１１上を逆行せずに、ライン１２で示さ
れる経路を辿り、電圧Ｖ＝Ｏで変位ｘ＝ｘ２となり、ｘ
ｉ−ｘ２＝ΔＸの歪みが残る。さらに電圧Ｖを０から一
方向に増してゆくと、電圧ｖ＝−ｖｌで変位ｘ＝−ｘｉ
に達する。

次に電圧Ｖをｖ＝−ｖｌからＯの方向に増してゆくと、
変位Ｘはライン１３のグラフに沿って変化し、電圧Ｖ＝
Ｏで変位ｘ＝−，ｘｌとなって、このときは−ΔＸの歪
みが残る。さらに電圧Ｖを増してゆくと、電圧ｖ＝ｖ　
１で変位ｘ＝ｘ　１となる。

このように印加電圧Ｖと変位Ｘが対応し、しかもその特
性は往復でその経路を異にする、いわゆるヒステリシス
特性を備えていることは、圧電素子の特色である。さら
に第３図示のグラフで、電気エネルギである電圧Ｖを機
械エネルギである力Ｆに置き代えても、この関係は成立
する。すなわち圧電素子の力対変位の関係も、第３図と
同様にヒステリシス特性を有する。従ってこのようなヒ
ステリシス特性を備えた圧電素子を可動接点部材６に固
着すれば、可動接点部材６のばね力に対する負荷となっ
て、緩衝材として機能させることができる。

第４図は本実施例の可動接点部材６の動作態様を示す平
面図であり、第５図はその動作特性を示すグラフである
。第４図において、前掲第１図と第２図に対応する部分
には同一の参照符を付し、以下、第４図と第５図をあわ
せて参照しつつ、説明する。第４図（１）は、リセット
状態における可動接点部材６の位置を示しており、可動
接点部材６の先端は停止部材９に当接する。可動接点部
材６は第４図（１）の下方に凸に湾曲し、緩衝材８も変
位する。これによりｍ部材８には上記変位に対する力ｆ
ｒが図示の方向に発生し、可動接点部材６に負荷として
作用している。この状態は第５図のα点に相当する。ヨ
ーク３がセット方向に励磁されると、吸引力は第５図α
点からβ点に移り、その後、ラインｆｉｌのグラフに沿
って上昇する。

第４図（２）は、リセット状態からセット状態への移行
する過程を示す、可動接点部材６は撓みからもとの状態
に復元しようとし、撓みによる変位が減少しはじめる。

可動接点部材６にＭｆｌｌ材８が取り付けられていなけ
れば、ばねが元の状態に復元しようとする力は、第５図
の破線で示されるラインＺ１３に沿い、変位Ｘの中心で
ある６点にきて０となるが、Ｍ＠部材のヒステリシス特
性のため、それよりもずれたη点にくる。その後、）Ｊ
Ｊ　’Ｆｆｒ材８によるばね負荷も第５図のラインＺ１
２で示されるグラフに沿って変化する。

第４図（３）は、可動接点部材６が変位して可動接点６
ａと固定接点７ａとが当接、導通したセット状態を示す
、第４図（２）から第４図（３）にいたる過程で、吸引
力は第５図ライン１１４に示されるように上昇して、セ
ット時には１点に達する。セット時には可動接点部材６
は、第４図（３）の上方に凸に湾曲し、緩衝材８も変位
する。

これにより緩衝材８には上記変位に対する力ｆｓが図示
の方向に発生し、可動接点部材６に負荷として作用する
。このときのばね負荷は第５図のε点で示される。セッ
ト状態となった後、電磁コイル２への励磁を断つと、吸
引力は永久磁石４ｄ。

４ｅのみに依存する第５図δ点に下がり、吸着状態が持
続される。

上記と逆のリセット時には、電磁コイル２への励磁電流
の方向を逆向きに加えると、吸引力は第５図δ点からε
点に移り、その後上記セット時の動作とは反対の、第５
図ライン１１４のグラフに沿って下降し、ζ点でリセッ
ト動作が終わる。この間のばね負荷の変化は、ライン１
１２とほぼ平行する折れ線のライン１１５で示されてい
る。ライン１１５における力が零であるときの変位は参
照符Ｌ２で示される。なお第５図において、ライン１１
１とライン１１４の中間のライン１１６は、無励磁状態
における吸引力の変化を示すグラフである。

以上のように本実施例においては、ヒステリシス特性を
具備した緩衝材８により、ばね特性にヒステリシス特性
を与え、ばね負荷の動作の中央部分で動作を緩和するよ
うにばねが作用するので、吸引力からばね負荷を差し引
いたアマチャ４に加えられるエネルギを減少させること
ができるので、セット、リセット時におけるアマチャ４
とヨーク３の衝撃力を小さくすることができ、衝突音を
小さくすることができる。

上述の実施例では、永久磁石片４ｄ、４ｅを備えたラッ
チング動作可能な電磁継電器である電磁石装置について
述べたけれども、二゛れに限定されるものではなく、永
久磁石片を備えない電磁石装置にも実施可能であること
は言うまでもない。

また上述の実施例では、緩衝材８として一対の圧電セラ
ミックス８ａ、ｓｂを、可動接点部材６を挟んで固着す
るようにしたけれども、他の実施例として、可動接点部
材を圧電素子のようなヒステリシス特性を備えた材料で
形成し、たとえば可動接点６ａからの導線を弾性金属材
で形成して、ばね力を付与するようにしてもよい、こう
すれば可動接点部材６の全長にわたる均質なばね特性と
ヒステリシス特性とが得られるので、衝突音の低減効果
がさらに向上する。圧電素子以外の力対変位特性ヒステ
リシスを有するＨｍ材が用いられてもよい。

効　　果 以上のように本発明による電磁石装置では、アマチャに
関連して圧電素子などの力対変位特性がヒステリシスを
具備するように構成した６Ｍ衝衝打アマチャのばね負荷
として、その特性にヒステリシス特性を与え、ばね負荷
の動作の中央部分で動作を緩和するようにばねが作用す
るので、吸引力からばね負荷を差し引いた、アマチャに
加えられるエネルギを減少させることができる。したが
ってセット、リセット時などの角変位時におけるアマチ
ャとヨークの衝撃力を小さくすることができ、衝突音を
小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電磁継電器の斜視図、第２
図はその平面視、第３図は本実施例の動作を説明するた
めのグラフ、第４図は本実施例の動作を示す平面図、第
５図は本実施例の動作を説明するためのグラフ、第６図
は先行技術による電磁継電器の斜視図、第７図はその動
作を説明するためのグラフである。 １・・・電磁継電器、２・・・電磁コイル、３・・・ヨ
ーク、３ａ、３ｂ・・・ヨークの磁極、４・・・アマチ
ャ、４ｄ。 ４ｅ・・・永久磁石片、５・・・カード部材、６・・・
可動接点部材、６ａ・・・可動接点、７・・・固定接点
部材、７ａ・・・固定接点、８．８ａ、８ｂ・・・Ｍｔ
Ｒ材、Ｓ・・・軸線 代理人　　弁理士　画数　圭一部 第３図 第５図 第７図 手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電磁コイルが巻回されたヨークと、 電磁コイルの励磁または消磁により角変位し、前記ヨー
   クの磁極と当接離反するアマチヤとを含む電磁石装置に
   おいて、 前記アマチヤに関連して、力対変位特性がヒステリシス
   特性を具備する緩衝材を設けたことを特徴とする電磁石
   装置。