JPH01140608A - 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〕 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
力化のため磁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６図に示し、
その磁気吸引力特性を第７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を存する
アーマチュア５３と、コイル５０の側部で接極子５１．
５２のコイル５０側に対向するヨーク５４と、コイル５
０の側部で接極子５１．５２に対してコイル５０と反対
側に対向する補助コーク５５と、前記ヨーク５４と補助
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、Φ。

（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７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７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５
０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、１を磁接触器の＠
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
る励磁用対向部を有する第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、前記第２の復帰用対
向部の側部より前記アーマチュアの往復方向と同方向に
前記アーマチュアのストロークに少なくともほぼ等しい
長さ延出して前記第２の接極子の側面に対向する側面対
向部を設けたものである。

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。また側面対
向部が第２の復帰用対向部より延出しているため、アー
マチュアに連結される被可動部のガイドになり安定な動
作が得られる。

実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。すなわち、このｉｉｍ石装置は、コイル１と、
このコイル１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を有するアーマチ
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を有する第２の
ヨークＩＯ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Ｍ１極Ｎ、　　Ｓを存
する永久磁石１１とを備え、第２の復帰用対向部７の側
部よりアーマチュア４の往復方向と同方向にアーマチュ
ア４のストロークに少なくともほぼ等しい長さ延出して
第２の接極子３の側面に対向する側面対向部９を設けて
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。

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、各縁部に半円形の切欠７ａ、８ａを形
成して、切欠７ａ、８ａをコイル枠１ａの突出部ＩＣに
係合している。また第２の復帰用対向部７の両側部にア
ーマチュア４の励磁動作方向に延出する側面対向部９を
折曲により形成している。この側面対向部９は第２の接
極子３の側面にアーマチュア４のストロークの範囲にわ
たってほぼ一定の間隙を形成する。

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ＩＩ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１０→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−第２の接極子３→ギャップＧ
４−側面対向部９−第２の復帰用対向部７−第２のヨー
ク１０−永久磁石１１０磁極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−ギヤツブＧ２
→励磁用対向部８−第２のヨ一り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ｌ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−アーマチュア４となる。第
２の経路は、アーマチュア４−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→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−アーマチュア４となる。

この結果、ギャップＧ、、Ｇ３．Ｇ４では永久磁石１１
の磁束とコイル１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、ギヤノブ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とギヤノブＧ２．Ｇ。

とて永久磁石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、Ｐ５はばね負荷線であり、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Ｇ１．Ｇ３
で打ち消しあい、ギャップＧ２で重畳しあうため、非常
に高感度にアーマチュア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の磁気吸引力特性曲線Ｐ、、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Ｆ４．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
側面対向部９が第２の復帰用対向部７より延出している
ため、アーマチュア４に連結されるたとえば電磁接触器
などの被可動部のガイドになり安定な動作が得られる。

また第２の接極子３の全体で被可動部と連結することが
できるので連結が容易でかつ安定化できる。

さらに第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１０と側面対向部９とがアーマチュア
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。

なお、前記実施例は、第１のヨーク６が外側にあり第２
のヨーク１０が内側に配置されているが、その反対の場
合でもよく、この場合側面対向部９は前記実施例と反対
に内向きとなる。

〔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。ま
た側面対向部が第２の復帰用対向部より延出しているた
め、アーマチュアに連結される被可動部のガイドになり
安定な動作が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、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図は従来例の説明図、第７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 手続主甫正書（自発 昭和６３年０１月１４日 昭和６２年特　許　願第３００４５１号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 （１１明細書第８頁第９行、「復帰状態」とあるを「動
作状態」と訂正する。 （２）　　明細書第９頁第７行、「Φ２」とあるを「Φ
１」と訂正する。 （３）明細書第１０頁第４行、「第２の」とあるを「第
１の」と訂正する。 （４）明細書第１０頁第１２行、「第１図の状態」とあ
るを「復帰状態」と訂正する。 （５）明細書第１１頁第１０行から第１１行、「第１の
ヨーク６」とあるを「第２のヨーク１０」と訂正する。 （６）図面の第１図および第２図を別紙のとおり訂正す
る（符号の訂正）。

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、前記第２の復帰用対向部の側部より前記アーマ
   チュアの往復方向と同方向に前記アーマチュアのストロ
   ークに少なくともほぼ等しい長さ延出して前記第２の接
   極子の側面に対向する側面対向部を設けた電磁石装置。