JPH0228904A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、３相モータの開閉用の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。

〔従来の技術〕

第８図に従来例を示す。すなわち、この電磁石装置は、
コイル５０と、このコイル５０にコイル軸方向に移動自
在に貫通されてコイル５０の両端部に対向する一対のア
ーマチュア５２を両端部に設けたプランジャ５１と、コ
イル５０の側部に配設されてアーマチュア５２のコイル
５０側にコイル軸方向に対向する磁極部５３を両端部に
有するヨーク５４と、コイル５０の側部に配設されてア
ーマチュア５２のコイル５０と反対側にコイル軸方向に
対向する磁極部５７を両端部に有する補助ヨーク５５と
、ヨーク５４と補助ヨーク５５との間に介在されてヨー
ク５４および補助ヨーク５５に相異なる磁極を磁気結合
した永久磁石５６と、プランジャ５１を前記コイル軸方
向の一方向の復帰位置に付勢するばね負荷（図示せず）
とを備えている。

この電磁石装置は、コイル５００両端のアーマチュア５
２．ヨーク５４．永久磁石５６．補助ヨーク５５の寸法
をコイル軸方向と垂直方向の中心ｗＡＭに対して対称に
した場合、磁気吸引力は第１２図に示すようになる。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は永久磁石５６のみによる磁気吸引力特
性曲線、Ｑ３はＱｌと逆方向に定格電圧を印加したとき
の磁気吸引力特性曲線、Ｑ４は双安定動作用のばね負荷
線である。

しかし、電磁接触器等の場合には双安定型ではなく、単
安定動作用の電磁石を用いるのが一般的であり、この場
合ばね負荷は第１３図に示すように動作側に片寄ったも
のとなる。第１３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は永久磁石５６のみ
による磁気吸引力特性曲線、Ｑ、ｌは単安定動作用のば
ね負荷線である。

従来、この種のばね負荷にマツチングできる磁気吸引力
を得るため、第９図に示すように補助ヨーク５５の曲げ
部である磁極部５７の表面積を左右非対称にしたり、第
１０図に示すようにヨーク５４の曲げ部となる磁極部５
３の表面積を左右非対称にしたり、さらに第１１図に示
すようにアーマチュア５２の相互の面積を異ならせたり
して、コイル５０に対する左右ギャップの磁極面積を変
える方法をとっていた。５８はレシジュアルプレートで
ある。

これらの従来例は、部品の寸法を変えるだけでよく、部
品点数が増えないという利点を有する。

〔発明が解決しようとする５題〕 ところが、これらの電磁石装置は、動作側あるいは復帰
側の端部における磁気吸引力が、磁極面積を小さくした
ために非常に急峻なものとなる。

そのため厚めのレシジュアルプレート５８を使用する必
要があり、また厚めのレシジュアルプレート５８を用い
るとトータルの磁気ギャップが太きくなり、しかもギャ
ップ対向面積が双安定動作用の第８図の電磁石はどはと
れないので、磁気ギャップの磁気抵抗が大きくなり、そ
のため磁気吸引力幅が小さくなってしまうという問題が
あった。

したがって、これらの電磁石装置は、単安定動作用のば
ね負荷とマツチングしにくいという欠点があった。

したがって、この発明の目的は、単安定動作用のばね負
荷とマツチングしやすい電磁石装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の電磁石装置は、プランジャの復帰位置でプラ
ンジャに流れる永久磁石による磁束の方向と同方向に磁
束が生じるようにプランジャの一部を補助永久磁石で構
成したものである。

〔作用〕

この発明の構成によれば、プランジャの一部に補助永久
磁石を構成したため、励磁、無励磁の各磁気吸引力特性
曲線が全体的にプランジャの復帰側にずれたものとなる
。このため、単安定型のばね負荷とマツチングしやすく
なる。また励磁側での吸引力が従来例よりも下がるため
磁気飽和による影響が少なくなる。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第６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、
アーマチュア２と、ヨーク３と、補助ヨーク４と、永久
磁石５と、プランジ中６と補助永久磁石７とからなる。

コイル１は、コイル枠８の外周に＠線９を巻回してなる
。コイル枠８の中空部１０は円筒形をなしている。

プランジ中６は、コイル１にコイル軸方向に移動自在に
貫通されてコイル１の両端部に対向する一対のアーマチ
ュア２を両端部に設けている。このプランジャ６は円柱
状の可動部１１と、可動部１１の一端部に形成した細径
部１２とを有する。

アーマチュア２は平板を実施例とし、同形状のものがプ
ランジャ６の両端に位置し、一方のアーマチュア２は中
央に孔２ａが形成され、孔２ａに細径部１２に嵌着され
、かしめ等により固定され、また他のアーマチュア２は
補助永久磁石７を介して磁気的かつ機械的に結合されて
いる。このアーマチュア２を設けたプランジャ６の外形
は略Ｈ字形をなし、可動部１１がコイル１の中空部１０
内で摺動自在に支持されている。

ヨーク３は、コイル１の側部に配設されてアーマチュア
２のコイル１側にコイル軸方向に対向する磁極部１４．
１５を両端部に有する。このヨーク３は略Ｕ字形でコイ
ル軸方向と垂直方向の中心ｖＡ１７について対称の形状
をしている。磁極部１４はアーマチュア２にギャップＧ
２をおいてコイル軸方向と同方向に対向し、また磁極部
１５はアーマチュア２にギャップＧ３をおいてコイル軸
方向と同方向に対向している。ヨーク３は磁極部１４゜
１５がコイル枠８のフランジ８ａの内側に係合する。こ
の場合、中空部１０を避けるため、半円形の切欠３ａを
形成している。

補助ヨーク４は、コイル１の側部に配設されてアーマチ
ュア２のコイル１と反対側にコイル軸方向に対向する磁
極部１３．１６を両端部に有する。

補助ヨーク４は略Ｕ字形を実施例とし、コイル軸方向と
垂直方向の中心線１７について対称の形状であり、アー
マチュア２のコイル１と反対側すなわちアーマチュア２
の外側に前記コイル軸方向と同方向に対向する磁極部１
３．１６を形成している。磁極部１３はアーマチュア２
にギャップＧ１をおいてコイル軸方向と同方向に対向し
、また磁極部１６はアーマチュア２にギャップＧ４をお
いてコイル軸方向と同方向に対向している。この補助ヨ
ーク４は磁極部１３．１６がコイル枠８のフランジ８ａ
の端部に係止する。

永久磁石５は、ヨーク３と補助ヨーク４との間に介在さ
れてヨーク３および補助ヨーク４に相異なる磁極を磁気
結合している。実施例では、ヨーク３の中間部と補助ヨ
ーク４の中間部にコイル軸方向と垂直方向の中心線１７
に対して対称に、磁極Ｎ、Ｓが対面するように設けられ
、磁ｉＮ、Ｓの磁化方向がコイル１のコイル軸方向と直
角になるように配設される。

補助永久磁石７は、プランジャ６の復帰位置でプランジ
ャ６に流れる永久磁石５による磁束の方向と同方向に磁
束が生じるようにプランジャ６の一部を構成している。

この補助永久磁石７は可動部１１の一端側とアーマチュ
ア２の間に磁極Ｎ。

Ｓが対面するように設けられる薄い円板を実施例とし、
例えば磁極Ｎ、Ｓの磁化方向がコイル軸方向と同方向に
なるように配設される。

ばね負荷（図示せず）はプランジャ６をコイル軸方向の
一方向に付勢するようにプランジャ６に加えられる。単
独の復帰ばねを設けてもよいが、リレーの場合など可動
接点板の仮ばねのばね力を利用してもよい。

この電磁石の組み立ては、第２図に示すように、コイル
枠８に巻ｙＡ９を巻回し、コイル枠８にヨーク３を組み
込む。永久磁石５の４ｆｆｉＮ側をヨーク３のコイル１
の側部に対応する部分に、接着材で固着する。プランジ
ャ６の一端側の細径部１２を一方のアーマチュア２の中
心の孔２ａにかしめ結合し、ヨーク３の切欠３ａ、コイ
ル枠８の中空部１０に貫通する。可動部１１と補助永久
磁石７と他のアーマチュア２を結合し、補助ヨーク４を
永久磁石５をはさむ状態に組み込み固定する。このとき
、補助ヨーク４の磁極部１３．１６がコイル枠８のフラ
ンジ８ａの端部に係止し、ヨーク３の磁極部１４．１５
がフランジ８ａの内側に係止して、ギャップＧ、、Ｇ２
およびＣ３，Ｃ４を設定する間隔を決定する。

つぎに動作を説明する。第３図はコイル１が励磁されて
いない復帰状態である。この場合、永久磁石５の発生し
た磁束は主に経路Φ１　（実線矢印）を流れる。すなわ
ち、永久磁石５の磁極Ｎ−ヨーク３→磁極部１５−ギャ
ップＧ３−アーマチュア２−補助永久磁石７→プランジ
ャ６の可動部１１→アーマチュア２−ギャップＧ、−１
ａ極部１３→補助ヨーク４−永久磁石５の磁極Ｓを流れ
る。また、補助ヨーク７の発生した磁束は主に経路Φ３
（−点鎖線矢印）を流れる。ここで、補助永久ｉｆｆ石
７の発生する磁束は、永久磁石５の発生する磁束と同し
方向に流れており、復帰側の吸引力を大きくする役割を
果たしている（第５図においての方向）。

一方、第４図はコイル１を励磁した動作状態である。こ
の場合、永久磁石５の発生した磁束は、主に経路φ１′
　（実線矢印）を流れる。すなわち、永久磁石５の磁極
Ｎ−ヨーク３−磁極部１４−ギャップＧ２−アーマチェ
ア２−プランジャ６の可動部１１→補助永久磁石７−ア
ーマチュア２−ギャップＧ４−磁極部１６−補助ヨーク
４−永久磁石５の磁極Ｓを流れる。また、補助永久磁石
７の発生した磁束は、主に経路Φ３　（−点鎖線矢印）
を流れる。動作状態のとき、コイル１の発生した磁束が
経路Φ２　（破線矢印）を流れるように、コイル１を励
磁しており、結局補助永久磁石７の磁束は永久磁石５の
磁束とコイル１の発生する磁束を打ち消す方向に働いて
おり、動作側の吸引力は小さ、くなる（第５図において
−の方向）。

第５図はアーマチュア２の吸引力特性を示し、Ｐｌは補
助永久磁石７を設置した場合の定格電圧を印加したとき
の吸引力特性曲線、Ｐ２は補助永久磁石７を設置した場
合の感動電圧を印加したときの吸引力特性曲線、Ｐ３は
補助永久磁石７を設置した場合の開放電圧を印加したと
きの吸引力特性曲線、Ｐ４は補助永久磁石７を設置した
場合の永久磁石５のみのときの吸引力特性曲線、Ｐ、は
単安定動作用のばね負荷であり、またＰ６は補助永久磁
石７がないときの定格電圧を印加したときの吸引力特性
曲線、Ｐ７は永久磁石５のみのときの吸引力特性曲線で
ある。

この実施例によれば、第６図に示すように、従来の磁極
面積を変えて単安定動作向きとする第９図ないし第１１
図の電磁石により得られた動作側の端部の急峻な吸引力
特性曲線Ｒ２に比べて、この実施例により得られる動作
側端部の吸引力特性面ｖＡＰ３の方が傾きおよび伸びが
ゆるやかで動作側端部の単安定動作用ばね負荷曲線Ｐ５
より吸引力が上回りに＜＜、従来例のようにレシジュア
ルプレート５８を用いて、動作側端部の磁気吸引力をカ
ットする必要がない。また磁極面積を変えなくてよいた
め、左右対称部品が使える。

また、レシジュアルプレート５８が不要なために、トー
タルの磁気ギャップの対向面積を第９図ないし第１１１
１のように小さくする必要もないので磁気ギャップの磁
気抵抗を小さくすることができ、電磁接触器特存のばね
負荷力が急増する部分の第５図の位置Ｔ付近の磁気吸引
力の変化幅Ｆ１が大きくとれ、このため電磁接触器のよ
うな片寄ったばね負荷ともマツチングしやすくなる。

第７図はプランジャ６の可動部１１と補助永久磁石７と
アーマチュア２の結合の他の実施例を示し、補助永久磁
石７の磁極方向の両面に接着剤１８を塗布し、補助永久
磁石７の吸着力＋接着剤１８の接着力でプランジャ６の
可動部１１とアーマチュア２を結合している。

〔発明の効果〕

この発明の電磁石装置によれば、プランジャの一部に補
助永久磁石を構成したため、励磁、無励磁の各磁気吸引
力特性曲線が全体的にプランジャの復帰側にずれたもの
となる。このため、単安定型のばね負荷とマツチングし
やすくなる。したがって、従来例のようにギャップの磁
極面積を小さくしたり、レシジュアルプレートを設けた
りあるいはこれを厚くしたりする必要がなく、単安定動
作用電磁石として高効率なものを得ることができる。ま
た励磁側での吸引力が従来例よりも下がるため磁気飽和
による影響が少なくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図はその分
解斜視図、第３図はその無励磁状態の断面図、第４図は
その励磁状態の断面図、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図はその動作側に
おけるアーマチュアの磁気吸引力およびばね負荷特性図
、第７図は他の実施例の補助永久磁石の取付状態の側面
図、第８図は従来例の断面図、第９図ないし第１１図は
それぞれ別の従来例の分解斜視図、第１２図は双安定型
の磁気吸引力およびばね負荷特性図、第１３図は単安定
型の磁気吸引力およびばね負荷特性図である。 １・・・コイル、２・・・アーマチュア、３・・・ヨー
ク、４・・・補助ヨーク、５・・・永久磁石、６・・・
プランジャ、７・・・補助永久磁石、１３〜１６・・・
磁極部第 図 第 図 第 図 ←榎族Ｖ；々ｍｋａ５Ｊ廃塚 ←低ｉ悸；々姻３ｈ４騨塚 手 続 （甫 正 占 （自発 昭和６３年１０月２１日 特 許 庁 長 官 殿 １゜ ヰｑ牛の耘 昭和６３年 特 許 願 第１８００９１号 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コイルと、このコイルにコイル軸方向に移動自在に貫通
   されて前記コイルの両端部に対向する一対のアーマチュ
   アを両端部に設けたプランジャと、前記コイルの側部に
   配設されて前記アーマチュアの前記コイル側にコイル軸
   方向に対向する磁極部を両端部に有するヨークと、前記
   コイルの側部に配設されて前記アーマチュアの前記コイ
   ルと反対側にコイル軸方向に対向する磁極部を両端部に
   有する補助ヨークと、前記ヨークと前記補助ヨークとの
   間に介在されて前記ヨークおよび前記補助ヨークに相異
   なる磁極を磁気結合した永久磁石と、前記プランジャを
   前記コイル軸方向の一方向の復帰位置に付勢するばね負
   荷とを備えた電磁石装置において、前記プランジャの前
   記復帰位置で前記プランジャに流れる前記永久磁石によ
   る磁束の方向と同方向に磁束が生じるように前記プラン
   ジャの一部を補助永久磁石で構成したことを特徴とする
   電磁石装置。