JPH0378767B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平行移動直流電磁石に関するものであ
る。

己に知られているように、れぞれの直流電磁石
には最適エアギヤツプ間隔があり、この間隔に対
して吸引力と走行すべき行程との積が最大とな
る。

この間隔が縮まると、吸引力は磁気飽和及び残
留エアギヤツプの存在または反残留磁気が作用す
るから、無限大に向かうことはなく、前記積の減
少でゼロに向かう。逆にこの間隔が広がると、吸
引力はほぼ行程の自乗に反比例して低下し、積も
同様に減少する。実験的結果によれば、この最適
エアギヤツプはエアギヤツプの表面積の平方根の
10分の１にほぼ等しい。

例えばリレー接点の機械的仕事に対する抵抗を
克服するために最適エアギヤツプを設定するに
は、例えば鉄心端に鉄心面積の２倍に相当する面
積を有する磁極片を配置することによつてエアギ
ヤツプの面積を鉄心断面積より広くすることが普
通である。

同時に、他方の脚にコイルを装着してあるＵ字
形の一方の脚の端部を中心に接極子を枢動させる
回転による増幅を利用することができる。このよ
うに構成すれば、エアギヤツプの閉成行程を、電
磁石から例えばリレー接点に伝達される有効変位
量より小さくすることができる。

しかし、例えば接触器におけるダブルブレーク
接点を直接制御するため接極子が並行移動をする
必要がある場合、もはや回転による増幅という手
法を採用することができない。そこで鉄心プラン
ジヤの利用が考えられるが、この構成には無視で
きない摺動リラクタンスを伴なう。そこで必然的
に２つのエアギヤツプを直列にする構成に依存せ
ざるを得なくなる（Ｕ字形またはＥ字形に向き合
う平面的な接極子、または同形状の継鉄と対向す
るＵ字形またはＥ字形接極子）。

２つの直列エアギヤツプを採用する場合、単一
エアギヤツプと同じ特性（リラクタンス、誘導、
磁束、力）を得るためには、各エアギヤツプの面
積を２倍になければならない。（エアギヤツプの
総リラクタンスが不変、磁束が不変であれば２つ
の力のおのおのは前記力の１／２に等しくなる）。

単一エアギヤツプの面積を倍加するにはそれぞ
れが鉄心断面積の４倍の面積を有する２つの磁極
片を設ける必要がある。互いに向き合うどちらも
同じＥ字形またはＵ字形の磁気回路を採用できな
いだけでなく、平面的な接極子を採用しても、場
所ふさぎの点で難点があり、磁気漏れも大きくな
る。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

この問題を解決するため、エアギヤツプが平坦
な面ではなく、２面体状の面を呈する構成が提案
されている。しかし、この構成では面積を２倍に
するのが限界である。しかも案内に関して問題が
ある。フランス特許出願第2522871号では、エア
ギヤツプの１つが被覆されているから、リラクタ
ンスは軽微であるが、対応面をポリテトラフルオ
ルエチレンのようなプラスチツク材で被覆しなけ
ればならないため、製造が煩雑であり、コストの
増大を招き、しかも摩耗や詰まりを完全に排除す
ることはできない。

そこで、本発明の目的はそれぞれ鉄心断面積の
10倍またはそれ以下の面積を有する２つのエアギ
ヤツプを直列させることにより、簡単つ低コスト
の製法にも拘らず、広面積の磁極片及び回転増幅
を採用する単一エアギヤツプの最適条件に匹敵す
る並行移動直流電磁石構造を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明は相対的に移
動自在な第１及び第２磁気機構と、第１機構に属
し、第１端に第２機構の第１部分と対向して広い
面積の第１エアギヤツプを限定する磁極片を具備
する鉄心を囲む巻枠に巻着された巻線とを含む並
行移動直流電磁石において、鉄心の第２端が巻枠
よりも長く突出して第２磁極片を具備し、第２磁
気機構が巻枠と第２磁極片の間に咬合して第２磁
極片と共に、第１エアギヤツプと磁気的に直列
に、第１エアギヤツプと同時に閉成する面積の広
い第２エアギヤツプを限定する第２部分を含むこ
とを特徴とする並行移動直流電磁石を提案する。

〔作 用〕

このように構成することによつて、直列に形成
される２つのエアギヤツプのそれぞれはコイルの
各軸端にあり、従つて、コイル軸線と直交する平
内における電磁石のスペース需要に影響を与える
ことなく極めて広い面積を具えることができる。
コイル軸方向のスペースに対する需要は第２エア
ギヤツプの存にも拘らずほとんど増大しない。

〔実施例〕

本発明のその他の特徴及び利点は添付図面に示
す実施例に関する以下の説明から明らかになるで
あろう。

第１乃至３図に示す電磁石は絶縁性プラスチツ
ク材から成る巻枠２に巻着された巻線１を含む。
巻線１及その巻枠２の集合体をコイルと呼称す
る。

巻枠２は実施例では固定されている第１磁気機
構に属する鉄心３を囲む。

鉄心３の第１端３ａは巻枠２のフランジ２ａの
外面と隣接する磁極片を含む。この磁極片は鉄心
３の肩部の端部３ａに対して形成された固定接合
された磁極片４によつて構成する。

第２図から明らかなように、巻枠２のフランジ
２ａ，２ｂ（フランジ２ａのみ図示）はほぼ矩形
を呈し、磁極片４はその長さ及び幅がフランジ２
ａ，２ｂの長さ及び幅とほぼ対応する矩形を呈す
る。

電磁石は第２磁気機構をも含み、この第２磁気
機構は図示実施例の場合には可動機構であり、コ
イル軸線を挟んで対称に配置された２つの接極子
５，６を含む。

各接極子５，６はコイル軸線と平行にコイルの
側方に配置された平坦な中央部５ｂ，６ｂを含
み、フランジ２ａ，２ｂのそれぞれに１ずつ取付
けられた２対の爪２ｃの間を前記平坦な中央部５
ｂ，６ｂが前記軸線と平行に並行移動される。２
つの中央部５ｂ，６ｂはコイルを挟んで互いに平
行に配置されている。

中央部５ｂ，６ｂの磁極片４に近い端部におい
て、接極子５，６を互いに接近する方向へ直角に
曲げることにより、フランジ２ａとは反対の側で
磁極片４と対向する第１エアギヤツプ限定部分５
ａ，６ａをそれぞれ形成する。接極子５，６の部
分５ａ，６ａは磁極片４と共に広い面積の第１可
変エアギヤツプe₁を形成する４／５ａ，６ａ。部
分５ａ，６ａと磁極片４の当接、即ち、第１エア
ギヤツプの閉成が接極子５，６の並行移動の一方
の極限を決定する。

接極子５，６は電磁石を駆動素子とする接触器
の可動接点１３を内蔵するプラスチツク材製支持
体７を介して互いに固定されている。可動接点１
３はばね１６による付勢下に制止片１４と当接し
ている。接極子５．６を支持体７に固定するた
め、支持体７の両縁に設けた２つのガイドレール
７ａで支持体７の下面に部分５ａ，６ａをそれぞ
れ保持する。即ち、コイル及び第１磁気機構、可
動接点支持体及び固定接点支持体（鎖線１７）を
組立てれば、２つの接極子５，６をコイルの両側
から、連携のガイドレール対７ａへ導入すること
によつて接極子５，６を組込むことができる。

図示の位置で、接極子５，６は部分５ａ，６ａ
の自由端を介して互いに当接している。ただし、
部分５ａ，６ａとの間に支持体７の内と磁極片４
の取付け孔から突出する鉄心３の端部３ａとの間
に設ける円錐状圧縮コイルばね８の大径端を位置
ぎめする円形孔５ｄを限定する。

本発明では、鉄心３の第２端３ｂが巻枠２より
も長く突出し、フランジ２ｂからある程度の距離
を置いて第２磁極片９が装着されている。この磁
極片９は中心孔９ａを有し、この中心孔を介して
前記端部３ｂ周りに咬合、嵌着され、鉄心の肩部
３ｃと当接する。磁極片９はほぼ矩形を呈し、そ
の長さ及び幅は可動機構の長さ及び幅とそれぞれ
ほぼ一致する。磁極片９に鉄心３を貫通させた態
で鉄心の断面積を半径方向に安定させるため、座
金１０を端部３ｂに磁極片のコイル１，２とは反
対側の面に密着させて嵌着する。

本発明の他の重要な特徴とて、鉄心端３ｂに近
い中央部５ｂ，６ｂの端部において、接極子５，
６を再び互いに接近する方向へ90゜曲げることに
よつてフランジ２ｂと磁極片９の間に咬合する第
２エアギヤツプ限定部分５ｃ，６ｃを形成し、こ
れらの限定部分５ｃ，６ｃより第１可変エアギヤ
ツプe₁と磁気的に直列の第２可変エアギヤツプe₂
９／５ｃ，６ｃを形成する。第１エアギヤツプe₁
が閉じる極限位置において、第２エアギヤツプe₂
も閉じる。図示の実施例では、この状態で可動接
点１３はばね１６によつて決定される力で固定接
点１７と接触する。

コイル１が励磁されていなければ、接極子５，
６はばね８の作用下に図示の極限位置、即ち、部
分５ｃ，６ｃが巻枠２のフランジ２ｂと当接する
位置を占める。

第１エアギヤツプe₁と同様に、第２エアギヤツ
プe₂も極めて広い面積、例えば磁気回路鉄心断面
積、即ち、鉄心３の断面積または磁気平行な接極
子５，６の中央部５ｂ，６ｂの合計の５乃至10倍
に相当する面積を有する。２つのエアギヤツプは
同一の面積を有することが好ましい。

銅または真鍮、即ち、非磁性ではあるが導電性
である材料から成るスリーブ１１を第２磁極片９
とこれに近いコイル巻枠フランジ２ｂと間におい
て鉄心３に嵌着する。このスリーブ１１は複数の
機能を持つ。即ち、磁極片９と巻枠２との軸方向
間隔を固定する一方、その外径は部分５ｃ，６ｃ
の互いに向き合う端部によつて限定されるオリフ
イス５ｅの内径とほぼ一致するから、スリーブ１
１はこのオリフイス５ｅと協働し、接極子５，６
と鉄心３間に磁気漏れを最少限に抑える一定間隔
のエアギヤツプe₃を維持することによつて接極子
５，６の並行移動を補完する。

スリーブ１１はまた、コイル１に対する給電が
急に断たれることで起こる過電圧を軽減する遅延
素子の役割をも果す。

スリーブ１１はフランジ２ｂの側に、このフラ
ンジ２ｂを機械的に支えることにより、時間の経
過につれてフランジ２ｂがコイル１の圧力下に変
形し、エアギヤツプe₂の最大間隔を狭めるのを防
止するつば状部１１ａを具備する。

さらにまた、磁極片４の縁端と各接極子５，６
の中央部５ｂまたは６ｂ間に、磁極片４と各接極
子５，６間に生ずる無駄な磁気漏れを極力軽減す
るための一定間隔のエアギヤツプe₄を形成する態
様考えられる。

本発明では、れぞれの可変エアギヤツプに鉄心
３の面積の約10倍の面積を与えることができ、こ
れは鉄心の５倍の面積を有するエアギヤツプを１
つだけ含む磁気回路または鉄心面積の2.5倍の面
積を有する１つのエアギヤツプを具え、回転によ
つて作動行程を増倍する増幅を利用する磁気回路
と磁気的に等価である。

勿論、このようにして得られたエアギヤツプの
面積が広過ぎた場合は、これを狭めるのは容易で
ある。従つて、最適エアギヤツプ面積を選するこ
とができる。エアギヤツプ面を過度に広く設定し
ても無意である。なぜなら、鉄心のリラクタンス
が開路時におけるエアギヤツプのリラクタンスに
近くなり、閉路時の力が接点ばねを正しく圧縮で
きないレベルにまで低下するからである。

スリーブ１１を省けば、鉄心を巻枠内で摺動さ
せ、接極子５，６を巻枠フランジ２ｃに密着固定
することができる。

以上に詳述した第１図及第３図をそのまま簡略
化した第４図及第５図はこのような実施態様を示
す。この場合、磁気機構５，６が固定機構を構成
し、コイル１，２と共に筐体３５内に保持され、
機構３，４が可動機構を構成する。

鉄心３を巻枠２の内腔３２に摺動自在に取付
け、可動機構３，４の復旧ばね２８を第２磁極片
９と巻枠２に属する隣接フランジ２ｂと間で鉄心
３に取付ける。

さらにまた、上記の好ましい実施態様との機能
から類推して明らかなように、第１磁極片４を第
２磁極片９とは反対の側へ、可動接点１３を支持
する絶縁片７の両側でほぼ直角に曲げることによ
つて絶縁片７と一体的に変位する部分４ｂを形成
するが、絶縁片７が固定機構５，６の部分５ａ，
６ａと一体でないことはいうまでない。

本発明が以上に述べた図示の実施例に制限され
ず。発明の範囲を逸脱することなくこれらの実施
例に種々の変更を加え得ることはいうまでもな
い。

鉄心面積の５倍の面積を有するエアギヤツプで
充分な場合には、接極子５，６のいずれか一方を
省くことができる。

この接極子のエアギヤツプ域の１つに、磁極
片、例えば９を支持する鉄心延長部を挿通する孔
を設けるなら、エアギヤツプの面積を狭めること
なく唯１つの接極子を設けることもできる。

鉄心は矩形断面を有するようにし、例えば押抜
き鉄板積層で、または鉄心及び２つの磁極片を一
体的に形成するように２枚の鉄板をコイル各端か
ら互いに反対の方向へ直角に曲げることによつて
構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁石を第２図−線にお
いて示す部分断面図；第２図は第１図−線に
おける断面図；第３図は第２図−線における
部分断面図；第４図は他の実施態様に関する第１
図と同様の部分面図；第５図は第４図の実施態様
に関する第３図と同様の部分断面図である。 １……巻線、２……巻枠、３……鉄心、４，９
……磁極片、５，６……接極子、７……支持部
材、１１……スリーブ、１３……可動接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対的に移動自在な第１３，４及び第２５，
   ６磁気機構と、前記第１磁気機構に属し、第１端
   ３ａに前記第２磁気機構５の第１部分５ａ，６ａ
   と対向して広い面積の第１エアギヤツプ４／５
   ａ，６ａを限定する磁極片４を具備する鉄心３を
   囲む巻枠２に巻着された巻線１とを含む並行移動
   直流電磁石において、前記鉄心３の第２端３ｂが
   巻枠２よりも長く突出する第２磁極片９を具備
   し、前記第２磁気機構５，６が前記巻枠２と前記
   第２磁極片９の間に咬合して前記第２磁極片９と
   共に、第１エアギヤツプ４／５ａ，６ａと磁気的
   に直列に、前記第１エアギヤツプと同時に閉成す
   る面積の広い第２エアギヤツプ９／５ｃ，６ｃを
   限定する第２部分５ｃ，６ｃをそなえたことを特
   徴とする並行移動直流電磁石。 ２ 前記各エアギヤツプ４／５ａ，６ａ：９／５
   ｃ，６ｃの面積が前記鉄心３の断面積の５乃至10
   倍であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の直流電磁石。 ３ 前記第２磁気機構５，６が前記コイル１，２
   の軸線とほぼ平行で、コイル軸線の両側からこの
   軸線にむかつてほぼ直角に弯曲して前記第２機構
   ５，６の前記第１５ａ，６ａ及び前記第２５ｃ，
   ６ｃ部分を形成する中央部５ｂ，６ｂを含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の直流電磁石。 ４ 前記第２磁気機構５，６が前記コイル１，２
   の両側から導入され、可動接点１３を支持する絶
   縁片７の下面の一端にそれぞれ固定されるいずれ
   も同じＵ字形を呈する２つの半接極子５，６から
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の直流電磁石。 ５ 非磁性ではあるが導電性の材料、例えば銅の
   スリーブ１１を前記第２磁極片９と前記巻枠２に
   属する隣接のフランジ２ｂとの間で前記鉄心３に
   嵌着したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれかに記載の電磁石。 ６ 前記スリーブ１１が前記フランジ２ｂを補強
   するつば状部分１１ａを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の直流電磁石。 ７ 前記第２磁気機構５，６がそれぞれ前記巻枠
   ２の前記コイル１，２の両側に側方に突出したフ
   ランジ２ｃに密着固定された、いずれも同じＵ字
   形の２つの半接極子５，６を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
   かに記載の直流電磁石。 ８ 前記鉄心３の前記第１端３ａに取付けた前記
   磁極片４を、前記可動接点１３を支持する前記絶
   縁片７の両側で前記第２磁極片９とは反対側へほ
   ぼ直角に曲げることにより、前記絶縁片７と一体
   的に移動する部分４ｂを形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第３項まで及び第７
   項のいずれかに記載の直流電磁石。 ９ 前記可動機構３，４の復旧ばね２８を前記第
   ２磁極片９と前記巻枠２に属する前記隣接のフラ
   ンジ２ｂとの間で前記鉄心３に取付けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第３項まで及
   び第７項及び第８項のいずれかに記載の直流電磁
   石。 １０ 前記磁気機構５，６及び前記コイル１，２
   を筐体３５内に収納したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第３項まで及び第７項から第
   ９項までのいずれかに記載の直流電磁石。