JPH0376205A - 有極電磁石 - 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、例えば遠隔操作式の回路遮断器における接
点の遠隔操作等に使用される有極電磁石に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第７図〜第１１図は従来の有極電磁石（以下電磁石とい
う）を示すもので、第７図（ａ）は電磁石を用いた開閉
器の正面断面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）における
明断面■ｂ−■ｂにおける側面断面図、第８図は電磁石
の要部を示す斜視図、第９図は動作説明のための説明図
、第１０図は電磁石の操作回路図、第１１図は固定鉄心
と可動鉄心間の磁気吸引力を示す特性図である。これら
の図において（１）は取付用のベースを兼ねたケース、
（２）はケース（１）に固定されたＥ状の固定鉄心であ
り、磁性材料よりなる中央片（３）と第１及び第２の側
片（４）　、　（５）及び中央片（３）と両側片（４）
　、　（５）とを磁気的に連結する固定鉄心継鉄部（６
）とによりＥ状にＷ戊されて中央片（３）の端部、両側
片（４）　、　（５）の端部により形成された空隙部（
７）。

（８）を有し、中央片（３）の固定鉄心継鉄部（６）寄
りの部分に段落ち部（Ｓａ）　（第７図（ｂ）、第８図
）を設けて巻枠（９）にコイルａ・を巻回している。（
ロ）は可動鉄心であり、空隙部（７）　＃　（８）内に
各々設けられた磁性体片である磁極ａ、ａａとこの磁極
ａ、ａａを磁気的に連結する可動鉄心継鉄部、この例で
は永久磁石０とにより構成され、各磁極＠、ａ３は夫々
Ｎ磁極、Ｓ［極とされている。可動鉄心０は第９図の実
線の位置Ａで示される状態１、即ちＮ磁極四が第１の側
片（４）に吸引され同時にＳＦａ極０が中央片（３）に
吸引された状態と、点ｓＢで示される状態２、即ちＮ磁
極（２）が中央片（３）に吸引され同時にＳ磁極（至）
が第２の側片（５）に吸引された状態、との二つの磁気
的に安定な状態を有している。（Ｌｉ（第７図（ａ））
は可動鉄心に設けられたアクチエエータ、ＱＱ−Ｄηは
夫々第１及び第２の開閉接点であり、各々固定接点（１
６ｉ）　、　（１７ａ）と可動接点ばね（１６ｂ）　、
　（１７ｂ）の先端に設けられた可動接点（１６ｃ）　
、　（１７ｃ）とを組み合せて構成され、アクチュエー
タμｓを介して可動鉄心（ロ）により各々開閉操作され
る。又、可動鉄心（ロ）は第７図（ａ）のように可動接
点ばね（１６ｂ）　。

（１７ｂ）と平衡ばね（至）とにより支えられており、
常時は上述の二つの磁気的に安定な状態１又は２（第９
図実線Ａ又は点線Ｂ）のいづれかの状態にある。

又、第１０図において、（財）は交流電源、＠、＠はコ
イルＱＯに直流を供給するためのダイオード、（財）は
可動鉄心（ロ）を状態１から状態２へ駆動するための押
しボタンスイッチ、＠は可動鉄心（ロ）を状態２から状
態１へ駆動するための押しボタンスイッチである。

次に動作について説明する。可動鉄心（ロ）が状態１（
第９図の実線Ａで示される状態）にあるときに押しボタ
ンスイッｙ−（財）を押してコイル（ト）に第９図に示
される方向の磁束−１，−２を発生させる電流を流すと
、空隙部（７）　、　（８目こおいて中央片（３）の端
部はＳ極に、第１及び第２の側片（４）　、　（５）の
端部はＮ極に磁化され、可動鉄心のＮＦｉ＆極図は第１
の側片（４）ＣＮｔａ）と反発し合い、さらに可動鉄心
のＳ磁極（２）は中央片（３）　（Ｓ極）と反発し合い
、可動鉄心（ロ）は第９図の矢印！？、の方向へ駆動さ
れ点線Ｂ。

の位置に、即ちＮ磁極（２）が中央片（３）　（Ｓ極）
に吸引され、Ｓａ極（２）が第２の側片（５）　（Ｓ　
ｍ　）に吸引された状態（状態２）へと駆動され、コイ
ｔＩ／Ｈの励磁がなくなった後も永久磁石（ロ）により
磁束ｘ２が第９図のように存在しているので状態２が安
定に維持される。これに伴い、可動鉄心（ロ）により第
１の接点（至）（第７図（ａ）、第１Ｏ図）は開から閉
へ、第２の接点（ロ）は閉から開へ夫々操作されるので
押しボタンスイッチ（財）を押し続けてもコイｒＬｔ　
ＱＱは瞬間的に励磁された後励磁が切られる。次に、こ
の状態（状ｕ２）において、押しボタンスイッチ（至）
を押してコイルａ旧と上記と逆方向の電流を流して中央
片（３）をＮ極、第１及び第２の側片（４）’　、　（
５）をＳ極に励磁すると上記と逆の動作により可動鉄心
（ロ）は再び状態１へ駆動され、コイルＣＩ（Ｉの励磁
がなくなった後も永久磁石（ロ）による磁束ｘ１により
安定にその状態が維持される。なお、可動鉄心ＯＤは可
動接点ばね（１６ｂ）　、　（１７ｂ）及び平衡はね（
至）により弾性的に支持されて状態１と状態２との二つ
の磁気的に安定な状態の間を駆動されるが、第７図（１
）は可動鉄心（ロ）が状態１と状態２との中間の状態、
即ち駆動途中で、両接点０．（ロ）がともに開の状態を
示したものである。

さて、次に０］ｉｋ！ｌ鉄心（ロ）が状１１１１から状
態２へ駆動される途中で例えば停電等によりコイルＱ０
の励磁が無くなった場合の動作について述べる。コイル
（２）の励磁が無くなるので固定鉄心（２）内の磁束−
１，−２（第９図）は無くなり、可動鉄心の永久磁石（
ロ）による磁束のみが残り、この磁束によりそのときの
可動鉄心（ロ）の位置に応じて左方又は右方へ移動させ
ようとする力が働くことになり、この磁気吸引力を左方
に吸引される場合を十符号、右方へ吸引される場合を一
符号にとって第１１図の特性曲線３０に示す。可動鉄心
（ロ）は状態１及び状態２で磁気的に最も安定な状態に
あり、永久磁石（ロ）による磁気吸引力は＠１１図に示
されるように各々の状態で最大（方向は逆）となり、可
動鉄心（ロ）の停止する位置が状態ｌよりも右方である
程磁気吸引力は小さく、可動鉄心のＮ磁極ＵｂＳ磁極（
至）が空隙部（７）　、　（８）の中央の位置Ｃにある
ときこの位置Ｃが左右の吸引力が平衡して可動鉄心（ロ
）の磁気吸引力が零となるデッドポイントとなり、これ
よりも右方の位置で停止した場合、磁気吸引力の方向は
反転して右方へ働き、さらに右方の位置になるほどその
力は大きくなり状１Ｉ１２となる。従ってコイル０の励
磁がなくなったときに可動鉄心Ｏがどの位置にあるかに
よって左方又は右方へ吸引される。

ところが、可動鉄心０には第１１図に示される摩擦抵抗
Ｒが存在するので、左方又は右方への磁気吸引力が摩擦
抵抗Ｒよりも小さい範囲（以下停止範囲という）（−図
のｉにおいては可動鉄心（ロ）は動かずコイル叫の励磁
がなくなったときの位置で停止したままとなる。又、こ
の停止範囲Ｘよりも左方で励磁が無くなった場合は左方
へ、右方で励磁が無くなった場合は右方へ吸引されて状
態ｌ又は状態２となる。状ＩＩｉ！２から状態ｌへ駆動
される途中においてコイ〃叫の励磁がなくなった場合も
開眼である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電磁石は以上のように構成されているので、可動
鉄心（ロ）が駆動される途中でコイル（２）の励磁が無
くなった場合、停止範囲Ｘが広いので、停電などの場合
はもちろんのこと、第１Ｏ図に示されるようなコイＩし
く２）の励磁回路、即ち可動鉄心（ロ）によりｇ動され
る第１及び第２の開閉接点（２）、（ロ）によりコイル
（ト）の励磁を直ちに切るようにされた回路である場合
、電源０の電圧変動、可動鉄心（ロ）の摩擦抵抗Ｒのば
らつき、第１及び第２の開閉接点□□□、（ロ）の動作
時間のは鷹つきなどにより、停止範囲Ｘにおいてコイル
叫の励磁がなくなる確率が高くなり、この停止範囲Ｘに
てコイＳｔａ＊の励磁が無くなった場合、第１及び第２
の開閉接点−０Ｏが第７図（ａ）に示されるような中間
位置で、ともに「開」の状態になるため、第１０図の押
しボタンスイッｆｌ：ｉ４・−のいずれを押してもコイ
ル（２）は励磁されず、操作不能の状態に陥る確率が高
かった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので％可動鉄心の駆動途中でコイをの励磁がなくな
った場合、そのときの位置で停止してしまう危険が少な
い信頼性の高い電磁石を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る電磁石は中央片と両側の側片及びこの両
者を磁気的に連結する固定鉄心継鉄部によりＥ状に構成
された固定鉄心の中央片を可動鉄心の駆動方向に移動可
能に構成したものである。

〔作　用〕

この発明においては、中央片が可動鉄心の駆動方向に移
動しうるようにされているので、可動鉄心が駆動される
とき中央片が移動することにより駆動途中でコ４ｔしの
励磁が無くなった場合の可動鉄心の停止範囲を狭くシ、
可動鉄心が２つの磁気的に安定な位置の何れかまで移動
する確率を高くする。

〔発明の実施例〕

第１図〜第４図はこの発明の一実施例、Ｅ状の固定鉄心
（至）の中央片０を可動にしたものを示し、第１図は電
磁石の要部を示す斜視図、第２図は巻枠（９）及びコイ
ル９０部分を切断してＥ状の固定鉄心に）を示す平面図
及び防断面１ｂ−１ｂにおける側面断面図、第３図は可
動鉄心（ロ）と中央片−の位置関係を示す説明図、第４
図は固定鉄心（２）と可動鉄心（２）との間の磁気吸引
力を示す特性図である。これらの図において、曽は固定
鉄心、（至）は中央片であり、第２図（ｂ）に示される
ように段落ち部（３３ａ）をその１ま逗長した延長部を
固定鉄心継鉄部（６）の中央部に設けられ入口部が広く
奥の方が狭い台形状の穴（６ａ）に挿入してピン（２）
により回動自在に支持されている。このようにビン（２
）により支持された中央片（２）は第２図（ａ）に示さ
れるように中心線ＣＬを基準にして左右に巻枠（９）に
当接する１で、即ち図の一点Ｉｌｌ！Ｉｊ及び二点鎖線
で示される位置との間、角度±α、先端部の寸法で±Ｗ
回動しうる。

次に動作について説明する。コイル叫が励（ａされてい
ないときは、可動鉄心０及び中央片（２）は、例えば第
３図（ａ）に示されるように固定鉄心の第１の側片（４
）と可動鉄心のＮ磁極Ｏとが吸引し合うとともに中央片
−とＳ磁極（至）とが吸引し合い中央片（至）がｓ　ａ
ｉ４ａｉｏａに吸着された状態、即ち第９図の従来例の
状態１（実線Ａで示される可動鉄心（ロ）の位置）と開
議の状態１にある。この状態ｌにおいて、コイｌＩ／ａ
Ｑに第１及び第２の側片（４）　、　（５）がＮ極、中
央片（至）がＳ　＜Ｓとなる方向の電流を流すと可動鉄
心のＮ磁極０％Ｓ磁極（２）は夫々第１の側片（４１（
Ｎ極）、中央片（２）（５４）と反発し合い右方への駆
動力を受けて状態２の方向へ駆動される。このとき、中
央片−の慣性が可動鉄心（ロ）の慣性に比し小さいので
可動鉄心０がｗＪき始める前に中央片（至）が８ｇ１極
０に反発されて左方（時計方向）へ角度α回動し反した
中央片（２）との出向位置Ｅ（第ａ　１ｆｆｌ（ｃ）　
）を経て、可動鉄心のＮ磁極０が中央片（２）と接触す
る位１１ＦＣ中央片（２）はＳ極に磁化されているので
両省は吸引し合う）（第３図（ｄ））、この後中央片（
至）と吸着したままさらに右方へ駆動されてＳｆａ極備
が第２の側片（５）　（Ｎ極に磁化されている）に吸引
されて状態２の位置に停止する（第３図（ｅ）　）。

可動鉄心（ロ）を状態２から状態１へ駆動するときは、
図示を省略するがコイル叫に中央片（至）がＮ極、第！
、第２の側片（４）　＊　（５）がＳ！Ｍとなる電流が
流され、中央片（至）はＮ磁極（２）に反発されて右方
（反時計方向）へ回動して離反し、続いて可動鉄心（ロ
）は左方へ移動開始し、Ｓ磁極（至）が中央片＠（Ｎ極
）と吸着し、中央片−はＳ磁極（２）に吸着されたまま
共に左方へ移動し状態１（第３図（ａ））となる。

さて、次に上記のような駆動途中でコイルａＯの励磁が
無くなった場合の可動鉄心（ロ）の動作について説明す
る。第３図（ｂ）の状態のときにコイＩしα０の励磁が
なくなった場合、可動鉄心の永久磁石Ｑ４による磁力に
よりＮ［極＠は第１の側片（４）と吸引し合い、Ｓａ！
極（至）は中央片（２）と吸引し合う（結果的に中央片
−は右方へ回動して再びＳ［極側と吸着して状態１へ戻
る）ので、可動鉄心（ロ）には第４図の位置りに示され
るように左方向の磁気吸引力が働くが可動鉄心のＮｆＢ
ｆｆ＋０３が第１の側片（４）に当接したま會なので位
置は動かない。次に可動鉄心０が第３図（Ｃ）の位置Ｅ
、つ！すＮ５１極（６）が第１の側片（４）と左へ角度
でα、先端の寸法でＷ回動している中央片（至）との中
間、ｓａｔｍｃｗが中央片（至）と第２の側片（５）と
の中間にある場合は、これらの間の力が釣り合って可動
鉄心（ロ）を移動させようとする磁気吸引力が零となる
。この位置ＥＦｉ第４図に示されるように第１１図の従
来例の位置Ｃに相当する位ｔｃよすＷ／２だけ左方にあ
る。可動鉄心（ロ）が位置Ｅ（第３図（Ｃ））より右方
にある場合は、Ｎ［極＠と中央片（２）、ＳＩａ極（２
）と第２の側片（５）とにより右方へ磁気吸引力が発生
し、この磁気吸引力は第３図（ｄ）のＮｌａｇ（２）と
中央片（２）とが接触する位置Ｆｔでの間で増加する。

さらに、これより右方では中央片（至）がＮ＆ｉ！極Ｕ
と吸着し合ったま１で右方へ回動した状態にあるので、
中央片（２）との間の吸引力は可動鉄心（ロ）を移動さ
せる磁気吸引力として作用しないので図に示されるよう
に急減し、さらに右方になるに従い、図示のように再び
増加し、最右端では状態２となる。従って、可動鉄心（
ロ）にはコイル（ト）の励磁が無くなったときにどの位
置にあるかによって左方又は右方へ移動させる磁気吸引
力が働き、状＄Ｉ１１又は状態２の位置１で移動する。

この場合も可動鉄心Ｏには摩擦力Ｒが働くので、この摩
擦力Ｒが上記の可動鉄心０を移動させる力を上唾わる領
域、いわゆる停止範囲、第４図のｙについてはその位置
で停止した筐まとなるのは従来と開眼であるが、この停
止範囲ｙが従来例の停止範囲Ｘ（第１１図）よりも狭く
なっている。

第５図、第６図はこの発明の他の実施例、即ち可動鉄心
（ロ）及び中央片（至）の動きを案内するガイドピン（
ハ）を設けたものであり、第５図は電磁石の要部を示す
斜視図、第６図は巻枠（９）及びコイルａＯを切断して
示す平面図である。これらの図において、０はガイドピ
ン、輪は固定鉄心であり、ガイドピン■は非磁性材料で
ある青銅で製作され、可動鉄心（ロ）の各磁極０．（至
）及び固定鉄心の中央片（至）にガイドピンゆの径より
もやや大きい穴を設けて空隙部（７）　、　（８）の所
定の位置に各社！１ｉ（６）、（Ｌｌ及び中央片（２）
の先端部が位置するように（中央片（至）の根元部は穴
（６ａ）に係合されている）、ガイドピン（６）を固定
鉄心の各側片（４）　、　（５）に固定している。この
場合、中央片に）に設けられた穴とガイドピン（財）と
の間の隙間により中央片（至）は可動鉄心の駆動方向に
動き得るようにされており、可動鉄心０がコイｌしａＯ
により駆動されてガイドピン（財）に案内されながら状
態ｌと状態２との間を１！動されるとき、上記第３図の
中央片（至）と開眼の動き及び働きをする。

なお、上記各実施例においては中央片（至）はピン０で
回動自在に支持されるもの、あるいはガイドピンゆで移
動可能に支持されるものについて示したが、例えばケー
ス（１）（第７図）に中央片（至）を移動可能に支持す
る支持部材（図示せず）を設けても良い。

又、以上のように中央片（２）を可動鉄心０の駆動方向
に動きうるように構成することにより、可動鉄心のＮ、
Ｓｌａ極＠、（至）間の寸法及び固定鉄心の第１．第２
の側片（４）　、　（５）と中央片＠間との寸法に製作
上の誤差があっても中央片（至）の動きにより吸にギャ
ップが生じることがなく、常に安定した吸着状態（状態
１又は状態２）が得られるという効果がある。

永久磁石を、可動鉄心（ロ）にコイルを設けても良いし
、永久磁石軸の代りにコイルを用いても開眼の効果を百
することはいう筐でもない。

なお、電磁石の用途は上記各実施例に示した開閉器など
の接点開閉用に限られるものではなく、弁の開閉、状態
表示板の操作その他、に用いられるものであっても良い
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればＥ状の固定鉄心の中央
片をＩ！Ｊｉｉｌｌｉｌ鉄心の駆動方向に動きうるよう
にしたので％可動鉄心の駆動中にコ４ｒしの励磁が無く
なった場合のいわゆる停止範囲を狭くすることができ、
途中の位置で停止してし！う確率が低く、安定に動作す
る電磁石が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示すものであり
、第１図は電磁石の要部を示す斜視図、第２図＜ｔａ）
　、　（ｂ）は夫々Ｅ状の固定鉄心を示す平面図及び切
断面１ｂ−１ｂにおける側面断面図、第３図は可動鉄心
と中央片との位置関係を示す説明図、第４図は可動鉄心
に働く磁気吸引力を示す特性図、第５図、第６図はこの
発明の他の実施例を示すもので、第５図は電磁石の要部
を示す斜視図、第６゜図は平面図、第７図〜第１１図は
従来の電磁石を示すもので第７図（ａ）　＝　（ｂ）は
電磁石を用いた開閉器の正面断面図、切断面■ｂ−■ｂ
における側面断面図、第８図は電磁石の要部を示す斜視
図、第９図は動作説明のための説明図、第１０図は電磁
石の操作回路図、第１１図は可動鉄心に働く磁気吸引力
を示す特性図である。 図において、（４）　、　（５）は第１及び第２の側片
、（６）は固定鉄心継鉄部ｓ　’（７）　＃　’（８）
は間隙部、（ロ）は可動鉄心、（２）、０はＮ及び５Ｉ
ｉＩ！極、α◆は永久磁石、（２）は固定鉄心、（至）
は中央片、（財）はピン、（ロ）はガイドピン、−は固
定鉄心である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図 ４１．５°　：　竿　１２えＣ入゛茅２０イｌ！１１　
ｇ７．８：閏陣卸 １４：永久−ｋ Ｊ４：ｔ：。７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　中央片と両側の側片及びこの両者を磁気的に連結する
   固定鉄心継鉄部によりＥ状に構成され上記中央片と両側
   の上記側片とにより形成された２つの空隙部を有する固
   定鉄心及び２つの上記空隙部内に各々設けられた磁性体
   片とこの磁性体片を磁気的に連結する可動鉄心継鉄部と
   により構成され上記磁性体片の一方が上記側片の一方に
   吸引されるとともに上記磁性体片の他方が上記中央片に
   吸引された状態と上記磁性体片の他方が上記側片の他方
   に吸引されるとともに上記磁性体片の一方が上記中央片
   に吸引された状態との２つの磁気的に安定な状態を有し
   上記状態の一方から他方に駆動される可動鉄心を備えた
   有極電磁石において、上記中央片は上記可動鉄心の駆動
   方向に移動可能にされていることを特徴とする有極電磁
   石。