JPH01140606A - 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】 Ｃ技術骨’ＢＦ〕 この発明は、３相モータなどの負荷の開閉器や電磁接触
器等に適用される電磁石装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来、磁気回路中に永久磁石を含まないいわゆる無極型
の電磁石装置が一般的であった。しかし近年、低消費電
力化のためる〃気回路中に永久磁石を含むいわゆる有極
型の電磁石装置が提案されている。

たとえば、特公昭６２−１７３３３号を第１０図に示し
、その磁気吸引力特性を第１１図に示す。すなわち、こ
の電磁石装置は、コイル５０と、このコイル５０の軸方
向に励磁および復帰の往復ができるように貫通するとと
もにコイル５０の軸方向の両側に接極子５１．５２を有
するアーマチュア５３と、コイル５０の側部で接極子５
１．５２のコイル５０側に対向するヨーク５４と、コイ
ル５０の側部で接極子５１．５２に対してコイル５０と
反対側に対向する補助ヨーク５５と、前記ヨーク５４と
捕助ヨーク５５との間に設けられた永久磁石５６とを備
えている。Ｎ、　　Ｓは永久磁石５６の磁極、φ５（細
線矢印）は永久磁石５６による磁束の経路、Φ６　（破
線矢印）はコイル５０による磁束の経路である。

また第１１図において、Ｑｌは定格電圧を印加したとき
の磁気吸引力特性曲線、Ｑ２は感動電圧を印加したとき
の磁気吸引力特性曲線、Ｑ３は開放電圧を印加したとき
の磁気吸引力特性曲線、Ｑ４は永久磁石のみによる磁気
吸引力特性曲線、Ｑ５はばね負荷線であり、Ｑ４とＱ５
とはアーマチュア５３が無励磁時に復帰動作するように
整合されている。

しかしながら、この電磁石装置は、つぎのような問題が
あった。すなわち、−船釣な電磁接触器のばね負荷は接
点構成上第１１図に示すように動作側にばね負荷が片寄
っており、しかも有極型の場合磁気回路構成上、コイル
５０の励磁時に発生する磁束が永久磁石５６を経路とす
る閉ループ以外に閉ループを形成しないので、磁気飽和
等の問題から動作側での磁気吸引力の変化幅Ｆ、、Ｆ２
が得にくい。したがって、変化幅Ｆ、、Ｆ２を大きくす
るために励磁を大きくする必要があり、電磁接触器の電
磁石装置としての低消費電力化が困難になる。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、励磁時の磁気吸引力の変化幅を大き
くでき、高感度で低消費電力化が可能な電磁石装置を提
供することである。

〔発明の開示〕

この発明の電磁石装置は、コイルと、このコイルの軸方
向に励磁および復帰の往復動作ができるように貫通する
とともに前記コイルの軸方向の両側に第１の接極子およ
び第２の接極子を有するアーマチュアと、このアーマチ
ュアの復帰動作により前記第１の接極子が軸方向に接近
する第１の復帰用対向部を有する第１のヨークと、前記
アーマチュアの復帰動作により前記第２の接極子が軸方
向に接近する第２の復帰用対向部および前記アーマチュ
アの励磁動作により前記第１の接極子が軸方向に接近す
る励るｎ用対向部を有するとともに前記アーマチュアの
前記第２の接極子側の側面に対向した側面対向部を有す
る第２のヨークと、前記第１のヨークおよび第２のヨー
クに対向するとともに互いに異なる磁極を存する永久磁
石とを備えたものである。

この発明の構成によれば、励磁時に第２のヨークとアー
マチュアとで永久磁石を含まない閉ループのｍ路が形成
される。このため励磁時の磁気吸引力の変化幅を大きく
でき、高感度で低消費電力化が可能になる。

実施例 この発明の第１の実施例を第１図ないし第５図に基づい
て説明する。すなわち、この電磁石装置は、コイル１と
、このコイルｌの軸方向に励磁および復帰の往復動作が
できるように貫通するとともにコイル１の軸方向の両側
に第１の接極子２および第２の接極子３を存するアーマ
チュア４と、このアーマチュア４の復帰動作により第１
の接極子２が軸方向に接近する第１の復帰用対向部５を
有する第１のヨーク６と、アーマチュア４の復帰動作に
より第２の接極子３が軸方向に接近する第２の復帰用対
向部７およびアーマチュア４の励磁動作により第１の接
極子２が軸方向に接近する励磁用対向部８を有するとと
もにアーマチュア４の第２の接極子３例の側面に対向し
た側面対向部９を有する第２のヨークｌＯと、第１のヨ
ーク６および第２のヨーク１０に対向するとともに互い
に異なる磁極Ｎ、Ｓを有する永久磁石１１とを備えてい
る。

コイル１はコイル枠１ａの外周に巻装され、アーマチュ
ア４はコイル枠１ａの空洞部１ｂに摺動自在に支持され
ている。

アーマチュア４は丸棒状を実施例とし、両端の細径部４
ａ、４ｂに第１の接極子２の孔２ａおよび第２の接極子
３の孔３ａを嵌合しかしめている。

細径部４ｂは細径部４ａよりも少なくともアーマチュア
４の動作ストロークと同程度に長く形成している。

第１のヨーク６は一対のＬ字形板を実施例とし、その−
片を第１の復帰用対向部５とし、第１の復帰用対向部５
の先端に切欠５ａを形成して、コイル枠１ａの突出部１
ｃに係合するようにしている。

第２のヨーク１０は一対のＵ字形板を実施例とし、その
両端片の一方を第２の復帰用対向部７とし、他方を励磁
用対向部８とし、かつ縁部に半円形の切欠７ａ、１３ａ
を形成し、細径部４ｂを切欠７ａに通るようにし、その
切欠７ａの縁部が側面対向部９となる。この側面対向部
９はアーマチュア４のストロークの範囲をアーマチュア
４の側面にほぼ一定間隔で対向する。

永久磁石１１は、板厚方向に着磁された板磁石を実施例
とし、第１のヨーク６と第２のヨーク１０との間に介在
されて第１のヨーク６と第２のヨーク１０とを磁気結合
しており、板厚方向と同方向であるが磁化軸方向をアー
マチュア４の動作方向と直角となるようにしている。

動作について、説明する。第１図のφ１　（破線矢印）
はコイル１による磁路、Φ２　（細線矢印）は永久磁石
１１による磁路である。

すなわち、第１図は復帰状態であり、永久磁石１１の磁
極Ｎ→第１のヨーク６→第１の復帰用対向部５−ギャッ
プＧ１−第１の接極子２−アーマチュア４→第２の接極
子３→ギャップＧ３−第２の復帰用対向部７−第２のヨ
ーク１〇−永久磁石１１の磁極Ｓとなる。また前記磁路
においてアーマチュア４−細径部４ｂ−ギャップＧ４−
側面対向部９−第２のヨーク１〇−永久磁石１１の６ｎ
極Ｓの経路を通る。さらに、永久磁石１１の磁極Ｎ−第
１のヨーク６−第１の復帰用対向部５−ギャップＧ１−
第１の接極子２−ギャップＧ２−励磁用対向部８−第２
のヨーク１０−永久磁石１１の磁極Ｓの経路を通る。

この閉ループの磁路によりアーマチュア４が保持される
。

また励磁状態は第１図の状態でアーマチュア４を流れる
永久磁石１１の磁束の方向と反対向きとなるようにコイ
ル１に通電した場合であり、磁路Φ２の方向に磁束が流
れる。すなわち、第１の経路は、アーマチュア４→第１
の接極子２→ギャップＧ１−第１の復帰用対向部５−第
１のヨーク６−永久磁石１１−第２のヨーク１０−第２
の復帰用対向部７および側面対向部９−ギャップＧ３お
よびＧ４→第２の接極子３および細径部４ｂ−アーマチ
ェア４となる。第２の経路は、アーマチュア４および第
１の接極子２→ギャップＧ２→励磁用対向部８−第２の
ヨークｌロー第２の復帰用対向部７および側面対向部９
−ギャップＧ３およびＧ４−第２の接極子３および細径
部４ｂ−アーマチュア４となる。

この結果、ギャップＧ、、ｃ３．Ｇ４では永久磁石１１
の磁束とコイルｌの磁束とが反対向きのため相殺しあい
吸引力がなくなるが、ギャップＧ２では永久磁石１１の
磁束とコイルｌの磁束とが同方向のため増磁となり吸引
力が増し、この吸引力によりアーマチュア４が矢印Ａの
方向に移動し、第２の接極子２が励磁用対向部８にギャ
ップＧ２が小さくなるように接近する。このため、アー
マチュア４と第２のヨーク１０とギャップＧ２．Ｇ４と
で永久磁石１１が介在されない閉磁路が形成され、アー
マチュア４の励磁による動作状態が保持される。

コイルｌの励磁を停止すると前記励磁時の磁路がなくな
り、ばね負荷の力が勝るとアーマチュア４がばね負荷に
より第１図の状態に復帰する。

第５図はアーマチュア４のストロークに対する磁気吸引
力およびばね負荷の特性図であり、Ｐｌは定格電圧を印
加したときの磁気吸引力特性曲線、Ｐ２は感動電圧を印
加したときの磁気吸引力特性曲線、Ｐ３は開放電圧を印
加したときの磁気吸引力特性曲線、Ｐ４は永久磁石のみ
の磁気吸引力特性曲線、Ｐ、ばばね負荷線であり、Ｐ４
とＰ５はアーマチュア４が無励磁時に復帰動作するよう
に整合されている。

前記動作から明らかなように、無励磁時には永久磁石１
１による磁°束がアーマチュア４．第１のヨーク６およ
び第２のヨーク１０による閉磁路を流れる。また励磁時
にはコイル１と永久磁石１１．−の磁束がギャップＧ、
、Ｇ３で打ち消しあい、ギャップＧ２で重畳しあうため
、非常に裔感度にア−マチュア４の動作を開始できる。

またアーマチュア４の動作終了時すなわち励磁状態では
、コイルｌによる磁束がアーマチュア４と第１のヨーク
６による永久磁石１１を経路としない閉磁路が形成され
る。このため、アーマチュア４の磁気吸引力特性的１ｐ
、、ｐ、の差に関してアーマチュア４の復帰側での磁気
吸引力の変化幅Ｆ６を従来例の変化幅Ｆ３と同じにして
も、励磁側での磁気吸引力の変化幅Ｆ、、Ｆ５を大きく
とることができ、そのため高感度で低消費電力な整合状
態とすることができる。

この実施例によれば、励磁時に第２のヨーク１０とアー
マチュア４とで永久磁石１１を含まない閉ループの磁路
が形成される。このため励磁時の磁気吸引力の変化幅を
大きくでき、高感度で低消費電力化が可能になる。

また、アーマチュア４の細径部４ｂが外方に突出するた
め、１を磁接触器などに通用する場合に、電磁接触器の
可動部との連結が容易になる。また第１のヨーク６およ
び第２のヨーク１０をアーマチュア４に対して対称形に
しているため安定した磁気空隙を作りやすい。

また第２のヨークｌＯの側面対向部９とアーマチュア４
がアーマチュア４の動作方向と直角な方向に対向するた
め、第２のヨーク１０とアーマチュア４との位置関係が
得やすい。

この発明の第２の実施例を第６図ないし第９図に示す。

すなわち、この電磁石装置は、第１の実施例の第１のヨ
ーク６が第２のヨーク１０の内側であるのに対して、そ
の反対すなわち第２のヨーク１０を第１のヨーク６の内
側に配置したものである。この場合、第２のヨーク１０
の側面対向部９とアーマチュア４との磁気結合を良好に
するためコイル枠１ａにブツシュ１２を嵌着している。

また第１のヨーク６の切欠５ａはコイル枠１ａと嵌合す
る必要がないので径を大きくする必要がなく、反対に第
２のヨーク１０の切欠８ａの径を大きくしている。

この実施例によれば、側面対向部９とブツシュ’　　１
２とを対向しているため、非常に安定した磁気空隙を作
ることができ、かつ実施例のように細形部４ｂが外方に
突出しないくてよいので、小型化できる。さらに電磁接
触器のような大きな可動部と連結するとき、第２の接極
片３の全面を利用できるので安定かつ容易な連結が得ら
れる。

その他の構成および作用効果は第１の実施例と同様であ
るので説明を省略する。

〔発明の効果〕

この発明の電磁石装置によれば、励磁時に第２のヨーク
とアーマチュアとで永久磁石を含まない閉ループの磁路
が形成される。このため励磁時の磁気吸引力の変化幅を
大きくでき、高感度で低消費電力化が可能になるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の断面図、第２図はそ
の■−■線断面図、第３図は斜視図、第４図はその分解
斜視図、第５図はそのアーマチュアの磁気吸引力および
ばね負荷特性図、第６図は第２の実施例の断面図、第７
図はその■−■線断面図、第８図は斜視図、第９図はそ
の分解斜視図、第１０図は従来例の説明図、第１１図は
そのアーマチュアの磁気吸引力およびばね負荷特性図で
ある。 １・・・コイル、２・・・第１の接極子、３・・・第２
の接極子、４・・・アーマチュア、５・・・第１の復帰
用対向部、６・・・第１のヨーク、７・・・第２の復帰
用対向部、８・・・励磁用対向部、９・・・側面対向部
、１０・・・第２のヨーク、１１・・・永久磁石 ｆｆ　　　　　　　　　　　　　　　　初第６図 手続補正書（自発　　（ 昭和６３年０１月１４日 特許庁長官殿　　　　　　　　　　　（・１、羽生の表
示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　を訂ｊ ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 自発補正 ■）明細書第８頁第１９行、「φ２」とあるを「Φ１」
と訂正する。 ２）明細書第９頁第１７行、「第２の」とある「第１の
」と訂正する。 ３）明細書第１１頁第３行から第４行、　　「第Ｄヨー
ク６」とあるを「第２のヨークＩＯＪとＥする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コイルと、このコイルの軸方向に励磁および復帰の往復
   動作ができるように貫通するとともに前記コイルの軸方
   向の両側に第１の接極子および第２の接極子を有するア
   ーマチュアと、このアーマチュアの復帰動作により前記
   第１の接極子が軸方向に接近する第１の復帰用対向部を
   有する第１のヨークと、前記アーマチュアの復帰動作に
   より前記第２の接極子が軸方向に接近する第２の復帰用
   対向部および前記アーマチュアの励磁動作により前記第
   １の接極子が軸方向に接近する励磁用対向部を有すると
   ともに前記アーマチュアの前記第２の接極子側の側面に
   対向した側面対向部を有する第２のヨークと、前記第１
   のヨークおよび第２のヨークに対向するとともに互いに
   異なる磁極を有する永久磁石とを備えた電磁石装置。