JPH01136314A - 電磁石装置 - Google Patents

電磁石装置

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JPH01136314A
JPH01136314A JP29638887A JP29638887A JPH01136314A JP H01136314 A JPH01136314 A JP H01136314A JP 29638887 A JP29638887 A JP 29638887A JP 29638887 A JP29638887 A JP 29638887A JP H01136314 A JPH01136314 A JP H01136314A
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JP
Japan
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movable
force
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JP29638887A
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English (en)
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Tsunehiro Kitamura
常弘 北村
Katsumi Yoshitani
克美 吉谷
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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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、さらに詳しくはラッチン
グリレーなどに好適に実施され、動作時における衝撃と
、これに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としての電
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、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3 
a 。
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番方向に角変位し、当接面Tb、
Tdが磁極3a、3bと当接して吸着され、そのf& 
を磁コイル2への通電を断っても、前記永久磁石片4d
、4e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、アマチャ4は可動接点部材6のばね力に
打ち勝って、第6図の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は第7図の
A点からライン11に沿って上昇し、第7図のB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0点に移り、吸着状態を保持している1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0点からライン12に沿って下降し、D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〜01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〜02点間はリセット状態における保持
力f2を表している。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3
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6a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搭載された場合、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間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**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0、 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、その目的は、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であ
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図はその電気回路図であ
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。
第1図と第2図とをあわせて参照して、電磁コイル2が
無励磁状態、すなわちリセット状態のとき、アマチャ4
は可動接点部材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T a 。
Tcがヨーク3の磁極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。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第1カード部材5aが前記可動片4
a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に伝達する。
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、T
d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に連接する第1カード部
材5a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、導通し、セット状態
となる。その後電磁コイル2への通電を遮断すると、ア
マチャ4は永久磁石片4d、4eの磁気力によって引き
続きヨーク3の磁極3a、3bとの吸着状態を保持する
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
るエネルぎに深く関係し、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。
本実施例の特徴は、可動接点部材6の一部に、電気−機
械変換特性がヒステリシス特性を有するセラミックスな
どによって実現される圧電素子のような電気−機械変換
素子8を可動接点部材6仁固着したことと、補助接点端
子9に支持され、両端に第1可動補助接点10a、第2
可動補助接点10bをそれぞれ固着させた可動補助接点
部材10と、前記第1可動補助接点10a、第2可動補
助接点10bにそれぞれ対向する第1固定補助接点11
a、第2固定補助接点11t5をそれぞれ固着させた固
定補助接点部材12.13とを設けたことである。
可動補助接点部材10の両端で、前記第1可動補助接点
10aと第2可動補助接点10bのそれぞれ近傍には、
アマチャ4に固着された第2カード部材5bと第3カー
ド部材5cが個別的に配置されている。アマチャ4がリ
セット状態のときは、第2カード部材5aは可動補助接
点部材1oの対応する側を押圧し、第3カード部材5c
は離反している。またアマチャ4がセット状態のときは
、逆に第3カード部材5cが可動補助接点部材1゜の対
応する側を押圧し、第2カード部材5bは離反する。こ
れによってリセット時には第1可動補助接点10aと第
2固定補助接点lja間が導通し、第2可動補助接点1
obと第2固定補助接点11b閏は遮断される。セット
時は逆に第1可動補助接点10aと第2固定補助接点1
1arMIが遮断され、第2可動補助接点10bと第2
固定補助接点13b間が導通する。
第1固定補助接点11aと第2固定補助接点11b閏は
、ダイオード14.15の直列回路が、第2固定補助接
点11bから第1固定補助接点11aに向かう方向を順
方向として接続され、ダイオード14.15の接続点は
、ラインw1を介して前記電気−機械変換素子(以下変
換素子と略記する)8の一方の電極に接続されている。
変換素子8のもう一方の電極はラインW2を介して第2
切換スイツチs w 2の共通端子22cに接続され、
補助接点端子9はラインW3を介して第1切換スイツチ
s w lの共通端子21cに接続されている。
以後第1可動補助接点10aと第1固定補助接点11a
の一対を総称して第1補助接点16と記し、第2可動補
助接点10bと第2固定補助棲点11bの一対を総称し
て第2補助接点17と記す。
第1切換スイツチs w lと、第2切換スイツチs 
W 2は、ともにセット−オフ−リセットの3ポジシヨ
ンを有し、連動して動作する(以後第1切換スイツチs
 w lと第2切換スイツチs w 2を総称するとき
は参照符swで記す)、第1切換スイツチの共通端子2
1cとそのセットポジション21sおよび第2切換スイ
ツチsw2の共通端子22cとそのセットポジション2
2sがともにONのときは、操作電源Vの土掻がライン
w3に、−極がラインw2に接続されてセット動作に対
応する。また第1切換スイツチの共通端子21cとその
リセットポジション21rおよび第2切換スイツチs 
w 2の共通端子22cとそのリセットポジション22
rがともにONのときは、操作電源Vの土掻がラインw
2に、−極がラインw3に接続されてリセット動作に対
応する。このように切換スイッチswのポジションと前
記ダイオード14゜15の弁作用および前記補助接点1
6.17の接続態様により、変換素子8にはセット動作
とリセット動作に対応して、その都度極性の反転した電
圧が印加される。また電磁コイル2には切換スイッチS
Wのセット−リセット切換によって、極性が反転した電
圧が印加され、これ仁対応して励磁電流の向きが変わる
第3図(1)および第3図(2)は、本実施例の可動接
点部材6の構造と動作を示す斜視図である。可動接点部
材6には可動接点6aが可動接点部材と一体的に固着さ
れ、さらにたとえばセラミックスなどから成る圧電素子
で実現される変換素子8が接着などによって取り付けら
れ、印加電圧を導入するラインw2.w3が接続されて
いる。
変換素子8はよく知られているように、ラインW1、W
2問に印加する電圧の極性によって相反する方向の歪み
すなわち機械的変位が得られ、しかもその変位はヒステ
リシス特性を有している。たとえば第’l?l (1)
に示されるような方向に電圧を印加して電流iを流すと
、変換素子8は第31図(2)に示されるように、矢符
Mの方向の機械的変位を生じる。変位量Xは印加電圧に
対応するが、次に同一電圧を反対方向に印加しても、変
位量の絶対値1xlは等しくない、すなわちヒステリシ
ス特性を持つ、また可動接点部材6はたとえばリン青銅
などの弾性材料で実現され、ばね力を有している。した
がって可動接点部材6に取付けられた変換素子8の変位
方向により、前記可動接点部材6のばね力は強められあ
るいは弱められることになる。すなわち本実施例では、
電磁継電器1の可動接点部材6のばね力の変化は、セッ
ト時とリセット時とでは異なる経路を辿ることになる。
以下これについて説明する。
第4図は本実施例の電磁継電器の動作特性を示す図であ
り、第5tW(1)〜第5図(4)はその動作を段階ご
とに説明する図である。第4図において、横軸は可動接
点部材6の変位量すなわちストロークXを示し、縦軸は
及引力Fをとっている。
また第5図(1)〜第5図(4)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す。
第5図(1)は電磁継電器1はリセット状態にあり、こ
の状態から説明する。操作電圧Vに接続される切換スイ
ッチswは、第2図におけるセット操作に0N−OFF
されるものとし、接続態様を等価的に記しである。
第5図(1)の状態から切換スイッチswがセット方向
にONされ、その共通接点21c、22Cとセットポジ
ション21s、22sがそれぞれ導通すると、電磁コイ
ル2に励磁電流11が流れ、電磁コイル2が励磁される
が、ダイオード14゜15の弁作用によって変換素子8
には電流は流れず、したがって可動接点部材6のばね力
には自身以外の力は作用しない、一方前記電磁コイル2
が励磁されるのでアマチャ4は矢符りの方向に角変位を
開始する。第2カード部材5bは第1補助接点16を遮
断する方向に、第3カード部材5Cは第2補助接点17
を導通する方向に変位する。第1カード部材5aは、可
動接点部材6を固定接点部材7側に押圧しつつ、さらに
矢符りの方向(第5図上方)に角変位する。吸引力Fは
、第4図に示されるA点から、ラインZllのグラフに
沿って上昇してゆく。
第5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、電磁コイル2の励磁は続行され、アマ
チャ4の角変位はさらに進行し、第3カード部材5cが
補助接点17を導通させる。
このため変換素子8にはラインW3から補助接点端子9
→補助接点17→ダイオード15→ラインw1→変換素
子8→ラインw2・・・の経路の方向に電流12が流れ
る。この電流12によって変換素子8は、前述したよう
に可動接点部材6のばね力の負荷を強める方向に変位す
る。第45!Iにおいて、ライン112で示される折れ
線は、変換素子8によるばね負荷を示し、B点はセット
動作時における変換素子8の機械的変位の開始時点を示
している。以後可動接点部材6はアマチャ4がヨーク3
に当接するまで角変位し、しかも上記変位量は進行とと
もに増大するから、ばね負荷はライン112に沿って上
昇する。
第5図(3)は、アマチャ4がさらに角変位し、主接点
である可動接点6aと固定接点7aが当接、導通する。
第4図C点はこの時点を示している。
変換素子8には引き続き電流12が流れ、可動接点部材
6は変換素子8の機械変位によるばね負荷がかかつてい
る。このばね負荷はアマチャ4のヨーク3への当接時の
衝撃力を弱める方向に作用する0次いでアマチャ4の当
接面Tb、Tdがヨーク3の磁極3a、3bにそれぞれ
当接する。第1補助接点16の開放、遮断と、第3カー
ド部材5Cによる第2補助接点17の押圧、導通は継続
している。したがって変換素子8への通電は継続されて
いる。
第5図(4)は、電磁継電器1がセット状態となった後
、切換スイッチswを遮断した状態を示す、これによっ
て変換素子8への電流12と、電磁コイル2への励磁電
流11の供給が断となる。
吸引力Fは励磁電流11の断により第4図り点からE点
に下降するが、一方変換素子8は機械的変位を停止する
ので、可動接点部材6へのばね負荷が取り除かれ、アマ
チャ4は永久磁石片4d。
4eの磁気力のみで十分に吸着する。
さらにセット状態からリセット状態に移行するために゛
は、前記切換スイッチswをリセットポジションに切換
えると、第2図に示されるように、操作電源Vの極性が
反転し、電磁コイル2にはセット時とは逆方向の励磁電
流−11が流れ、アマチャ4は、第5図(4)のセット
状態から破線の矢符−して示される方向に角変位を開始
する。カード部材5bが第1補助接点16を導通させ、
第2補助接点17は遮断される。したがって変換素子8
はセット時とは逆方向に機械的変位するが、ヒステリシ
ス特性を備えているので、吸引力は第4図のライン11
3で示される経路を通り、また変換素子8によるばね負
荷はライン114で示される折れ線に沿って移行し、セ
ット状態からリセット状態への動作が行われる。
上述の実施例では、可動接点部材6の一部に変換素子8
を取付ける構成としたけれども、可動接点部材全体ある
いは大部分を、たとえば圧電素子によって形成し、可動
接点6aからの導線を弾性金属を用いる構成としてもよ
い、これによって均質なばね負荷特性を備えた可動接点
部材が得られ、m!特性が向上する0本発明は、電磁継
電器だけでなく、そのほか広範囲に電磁石を用いた装置
に関連して実施することができる。
効  果 以上のように本発明では、ヒステリシス特性を備えた電
気−機械変換素子をアマチャに関連して取付け、セット
時とリセット時とで通電方向を逆とし、得られる機械的
変位力をアマチャのばね負荷として作用するようにした
ので、吸引力とばね負荷との閏の運動エネルギを低減さ
せ、アアマチャがヨークに当接する際の衝撃エネルギを
低減することにより、衝突音を小さくすることができる
またセット動作あるいはリセット動作終了時には前記変
換素子に対する通電を遮断するので、アマチャとヨーク
相互の吸着力は損なわれず、背景技術の項で述べたよう
な、アマチャとヨーク問に弾性体などを介挿し、そのた
め吸着力と変位量がともに不足するといった不具合も、
本発明では、解消する。
【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
図はその電気回路図、第3図は本実施例の可動接点部材
の構造と動作を示す斜視図、第4図は本実施例の動作特
性を示すグラフ、第5図は本実施例の動作を段階ごと幀
説明する図、第6図は先行技術による電磁継電器の構造
を示す斜視図、第7図はその動作特性を示すグラフであ
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、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・・・電気
−機械変換素子、16.17・・・補助接点、swl、
sw2・・・切換スイッチ 代理人  弁理士 画数 圭一部 第iWJ 第2図 g511 第5図 第6図

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、 ヨーク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ヒステリシス特性を備えた電気
    −機械変換素子を設け、 前記電気−機械変換素子に印加する電圧の印加方向は、
    アマチヤの角変位方向に対応してその角変位方向とは逆
    方向に力が発生する方向とすることを特徴とする電磁石
    装置。
JP29638887A 1987-11-24 1987-11-24 電磁石装置 Pending JPH01136314A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29638887A JPH01136314A (ja) 1987-11-24 1987-11-24 電磁石装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014150652A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Omron Corp 発電装置、発信装置、切替装置
CN104836412A (zh) * 2015-05-18 2015-08-12 浙江信基电气股份有限公司 利用磁场极性转移自发电的通讯和控制器

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