JPH03250520A - 無接点スイッチ - 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】 発明の背景 技術分野 この発明は、無接点スイッチに関する。

従来技術とその問題点 従来のスイッチには機械的変位によって金属の電気接点
同士を接触させたり、離したりして、電気回路をスイッ
チングするメカニカル・スイ・ソチがある。

しかしながらメカニカル・スイッチは接点間にケースな
どの樹脂の摩耗粉やフラックスなどの異物がかみこまれ
たり、ＳＯ２やＩ（２Ｓガス雰囲気中など悪環境の中で
は接点材が変質し易（接点不良が起こりやすい。このた
め接触信頼性を保つのが難しい。また接点の溶着や摩耗
などが起こるた衿、長寿命化が難しい。さらにチャタリ
ング、バウンスなどで電子回路の誤動作を引き起こすと
いう問題もある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、有接点スイッチの上記の諸問題を解決した
無接点スイッチを提供することを目的とする。

発明の構成２作用および効果 この発明による無接点スイッチは、磁歪パルス発生素子
と、上記磁歪パルス発生素子を中心にその外側に間隔を
あけて配置され、それぞれの一端が上記磁歪パルス発生
素子の一端に結合されている複数のヨークとを含む磁気
回路、上記磁歪パルス発生素子の他端側に配置され、上
記磁気回路との相対位置に応じて上記磁歪パルス発生素
子および上記ヨークの少なくとも１つに磁界を与える磁
界発生手段、スイッチ押ボタンの押下に応答して１上記
磁気回路と上記磁界発生手段とを相対的に変位させる相
対変位機構、ならびに上記相対変位機構により上記磁気
回路と上記磁界発生手段とが相対的に変位させられるこ
とによって上記磁歪パルス発生素子から発生するパルス
信号を入力し、このパルス信号に応じてスイッチング信
号を出力する信号出力手段を備えていることを特徴とす
る。

この発明によると、磁界発生手段から発生する磁界が磁
歪パルス発生素子および磁界発生手段との相対位置に応
じたヨークに与えられることにより磁歪パルス発生素子
とヨークとによって磁路が形成される。複数のヨークに
よって複数の磁路の形成が可能であり、磁界発生手段の
位置に応じて選択的に形成される。そして磁界発生手段
が磁気回路に対して相対的に変位すると、形成される磁
路が変わり、磁歪パルス発生素子の磁化の向きが変わる
。これにより磁歪パルス発生素子からパルス信号が出力
される。このパルス信号に応答して上記信号出力手段か
らスイッチング信号が発生する。

この発明によると金属接点が不要で、無接点で電気回路
をスイッチングできるので接点の消耗などがなくなりス
イッチが長寿命となる。また１部材の摩耗粉などの異物
のかみこみによる接点の導通不良や、粉塵やＨ２Ｓガス
雰囲気中などの悪環境の下でも接点材の変質が無くなる
ので、スイッチ動作の信頼性が向上する。さらに微小電
流負荷においてもチャタリングやバ７ンスが起こらない
ので電子回路の誤動作を引き起こすことなくスイッチン
グ制御の信頼性が向上する。さらに信号出力手段は電子
回路で構成されているので、この電子回路をＩＣ化する
ことが可能であり１種々の機能をもつ電子回路をあらか
じめ用意し、これらを適宜交換することにより無接点ス
イッチの機能を容易に変えることができる。

上記磁歪パルス発生素子のパルス信号出力を記憶する手
段を備えるとよい。これにより停電が生じても停電前の
出力の状態が記憶されているので１停電復旧後に停電前
の状態に復帰させることができる。またスイッチング動
作回数を記憶することもできるので、この記憶に基づい
てスイッチの寿命を予測できスイッチの信頼性が低下す
る前にスイッチを取り換えることも可能となる。

実施例の説明 第１図は無接点スイッチの電気的構成を示すブロック図
である。

無接点スイッチの押ボタンが押されるとその変位がパル
ス発生機構１０に与えられ、パルス信号が出力される。

このパルス信号は出力回路３０に与えられることにより
スイッチ出力が得られる。

第２図はこの発明の詳細な説明するもので無接点スイッ
チのケースを一部切欠いてその内部を表わしたものであ
る。

無接点スイッチには、パルス発生機構１０を構成する第
１のヨーク２１．第２のヨーク２２およびウィーガンド
素子３０からなる磁気回路２０と、永久磁石４とが含ま
れている。

第１のヨーク２１と第２のヨーク２２とは所定距離離れ
て平行に配置されており、それらの一端において相互に
結合されている。第１のヨーク２１と第２のヨーク２２
の他端は開放されている。

ウィーガンド素子３０は、第１のヨーク２１と第２のヨ
ーク２２との間に間隔をおいて平行に設けられている。

これらのヨーク２１と２２の結合部において、ウィーガ
ンド素子３０の一端が結合されている。ウィーガンド素
子３０の他端はヨーク２１．２２の他端までのびている
。

ウィーガンド素子（磁歪パルス発生素子）３０は内芯部
（コア）３１とその外側を囲む外殻部（クラッド）３２
とから構成され、外殻部３２の方が保磁力が大きく設定
されている。磁歪パルス発生素子の具体例としては、た
とえばパイカロイ（ＩＯＶ−５２Ｃｏ−３８Ｆｅ）（商
品名：ウィーガンＦ−’；ｙイヤ）、パーマロイ（５０
Ｎｉ　−５０Ｆｅ　）等のいわゆるウィーガンド効果デ
イバイス、大バルクハウゼン効果またはマチウシ（Ｍ　
ａｔｔｅｕｃｃｉ）効果を生じさせるアモルファス磁歪
ワイヤ等を挙げることができる。

このようなウィーガンド素子３ｏの周囲には、第３図に
示すように、磁極が反転するときに生じる電圧パルスを
検８するために、コイル３３が巻回されている。電圧パ
ルスを取出す仕方としては、コイル３３を巻回する以外
にも種々ある。

ウィーガンド素子３０ならびに第１のヨーク２１および
第２のヨーク２２の他端前方の位置に永久磁石４が上下
動自在に支持されている。永久磁石４は圧縮ばね６によ
って常に上方に付勢されている。

一方、ケース１には押ボタン５が上下動自在に支持され
ている。この押ボタン５と永久磁石４とは好ましくは結
合している。いずれにしても押ボタン５の押下げおよび
押下げの開放に伴ない永久磁石４は上下に移動する。押
ボタン５が押されていないときには、永久磁石４の上端
のＮ極が第１のヨーク２１の先端部と接するように圧縮
ばね６が調整されている。永久磁石４の長さはヨーク２
１または２２からウィーガンド素子３０までの距離に相
当している。したがって永久磁石４が上方位置にあると
きには第１のヨーク２１とウィーガンド素子３０と永久
磁石４とで磁路が形成され、下降位置にあるときには第
２のヨーク２２とウィーガンド素子３０と永久磁石４と
で磁路が形成される。

第４図（Ａ）〜（Ｃ）はウィーガンド素子２０の動作を
示すもので、第５図（Ａ）　、　（Ｂ）はウィーガンド
素子２０の磁化方向が第４図（Ｂ）　、　（Ｃ）の状態
に反転したときに発生するパルスをそれぞれ示している
。

第４図（Ａ）において、ウィーガンド素子３０は内芯部
３１．外殻部３２ともに同一方向に磁化されているもの
とする。

第４図（Ｂ）において、逆方向の小さい磁場（ウィーガ
ンド素子３０に外部から与えられる磁場を符号Ｓ、Ｎで
表わす）を加えることによって内芯部３１の磁化方向が
反転する。外殻部３２は、その保磁力の強さのために反
転されない。これにより第５図（Ａ）に示すように検出
コイル３３に正の電圧パルスが誘起される。

第４図（Ｃ）において、与える磁界の方向を反転すると
内芯部３１の磁化方向が元の状態に戻る。これにより第
５図（Ｂ）に示すような負の電圧パルスが検出コイル３
３に誘起される。

押ボタン５が押されていないときには、圧縮ばね６の作
用によって第６図（Ａ）に示すように、永久磁石４はＮ
極が第１のヨーク２１と接し、Ｓ極がウィーガンド素子
３０と接する状態となる。したがって、第１のヨーク２
１とウィーガンド素子３ｏと永久磁石４とによって磁路
が形成され、磁界の向きは破線で示すように第１のヨー
ク２１がらウィーガンド素子３０に向かうこととなる（
第４図（＾）に相当）。

押ボタン５が押されると、！６図（Ｂ）に示すように押
す力によって圧縮ばね６は縮み、永久磁石４はＮ極がウ
ィーガンド素子３ｏと、Ｓ極が第２のヨーク２２とそれ
ぞれ接する状態となる。これによりウィーガンド素子３
ｏと第２のヨーク２２と永久磁石４とによって磁路が形
成され、磁界の向きは破線で示すようにウィーガンド素
子３ｏ内において第４図（Ａ）に示す場合と逆となりウ
ィーガンド素子３０から第２のヨーク２２に向がうこと
となる（第４図（Ｂ）に相当）。磁界の向きが反転する
ので第５図（Ａ）に示すような正のパルスがコイル３３
の両端に生じる。

押ボタン５の押下げがなくなると、第６図（Ｃ）に示す
ように圧縮ばね６の作用によって、永久磁石４は元の状
態に戻る。したがって磁界の向きは破線で示すように反
転しく第４図（Ｃ）に相当）。

第５図（Ｂ）に示すような負のパルスがコイル３３の両
端に生じる。

第７図は出力回路４０の回路構成を示すブロック図であ
る。

出力回路４０は電源回路４５によって駆動される。

ウィーガンド素子３０に巻かれたコイル３３から出力さ
れる正負のパルスは正負パルス分離回路４１に与えられ
る。正負パルス分離回路４１によって分離されたパルス
のうち正のパルスはフリップフロップ４２のセット端子
に与えられる。フリップフロップ４２がセットされるこ
とによりフリップフロップの出力はＯｖから電源電圧に
立上がる。また負のパルスはフリップフロップ４２のリ
セット端子に与えられ、これによってフリップフロップ
４２がリセットされるとフリップフロップ４２の出力は
電源電圧からＯＶに立下がる。

フリップフロップ４２の出力は切替制御信号によって出
力が制御される切替回路４３に与えられる。切替回路４
３に切替制御信号が与えられていないときにはフリップ
フロップ４２の出力がそのまま出力回路４０の出力とな
る。したがって出力回路４０からは第８図に示されてい
るように押ボタン５の押下げ時間に対応したパルス幅を
もつパルス信号がスイッチング信号として出力される。

出力回路４０は外部の制御系によって、押ボタン５が押
されている。いないにかかわらず強制的にオンまたはオ
フのスイッチング信号を出力することができる。強制的
にオンまたはオフのスイッチング信号を出力するには切
替回路４３に切替制御信号を与えることによって行なう
。これにより無接点スイッチに接続される電気回路を強
制的にオンまたはオフとすることができる。

またフリップフロップ４２の出力を外部に取り出し、無
接点スイッチのオン、オフの状態を外部制御系で監視で
きるようにしてもよい。

さらに出力回路４０にはメモリ４４が含まれている。こ
のメモリ４４は停電対策として用いられるもので、フリ
ップフロップ４２の出力状態を常時保持し、停電が生じ
たときには、停電回復後フリップフロップ４２の出力を
停電前の状態とする。

メモリ４４にフリップフロップ４２がセットまたはリセ
ットされた回数（パルス信号の発生回数）を記憶するよ
うにしてもよい。メモリ４４に記憶されるデータを参照
することにより無接点スイッチのスイッチング動作の回
数を知ることができ、スイッチング動作の信頼性が低下
する前にスイッチの取扱えを行なうことができる。

上述の実施例においては磁気回路２０が固定され、永久
磁石４が移動するようにスイッチが構成されているが、
永久磁石４を固定し磁気回路２０を移動させるようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気的構成を示すブロック図、第２
図は無接点スイッチのケースの一部を切欠いて示す斜視
図である。 第３図はウィーガンド素子を示す正面図、第４図（Ａ）
〜（Ｃ）はウィーガンド素子の動作を説明するもので、
第５図（Ａ）　、　（Ｂ）はウィーガンド素子の磁化方
向が反転したときに発生するパルスを示す波形図である
。 第６図（Ａ）〜（Ｃ）は押ボタンの押下げ、解除のとき
の永久磁石と磁気回路との位置関係を示す側面図である
。 第７図は出力回路の回路構成を示すブロック図、第８図
は出力回路の入出力特性を示す波形図である。 ４・・・永久磁石。 ５・・・押ボタン２ ６・・・圧縮ばね。 ２０・・・磁気回路。 ２１、２２・・・ヨーク ３０・・・ライ−ガン ４０・・・出力回路。 ４４・・・メモリ。 ド素子。 以 上 第 １ 図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁歪パルス発生素子と、上記磁歪パルス発生素子
   を中心にその外側に間隔をあけて配置され、それぞれの
   一端が上記磁歪パルス発生素子の一端に結合されている
   複数のヨークとを含む磁気回路、 上記磁歪パルス発生素子の他端側に配置され、上記磁気
   回路との相対位置に応じて上記磁歪パルス発生素子およ
   び上記ヨークの少なくとも１つに磁界を与える磁界発生
   手段、 スイッチ押ボタンの押下に応答して、上記磁気回路と上
   記磁界発生手段とを相対的に変位させる相対変位機構、
   ならびに 上記相対変位機構により上記磁気回路と上記磁界発生手
   段とが相対的に変位させられることによって上記磁歪パ
   ルス発生素子から発生するパルス信号を入力し、このパ
   ルス信号に応じてスイッチング信号を出力する信号出力
   手段、 を備えた無接点スイッチ。
2. （２）上記磁歪パルス発生素子の出力パルス信号を記憶
   する手段を備えた請求項（１）に記載の無接点スイッチ
   。