JPH0642419B2 - 単安定電磁石 - Google Patents

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やリレー
などに適用される単安定電磁石に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の単安定電磁石として、クラッパ形電磁
石，Ｅ形電磁石などの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が一般的であった。この無極型
の電磁石は低コストではあるが、コイルの発生磁束しか
アーマチュアの駆動力に利用できないため、ある吸引力
幅を得るために消費電力を大きくする必要があった。

これに対して、近年電磁石の低消費電力化のため磁化回
路中に永久磁石を含ませた有機電磁石装置が提案されて
いる（たとえば特公昭62−17333号，実公昭58−10327
号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

特公昭62−17333号の単安定電磁石は、永久磁石の磁束
もアーマチュアの駆動力に利用できるのである吸引力幅
を得るときに無極型に比べて低消費電力にすることがで
きる。しかし、双安定用の電磁石構造であるため、一般
的な電磁接触器などの片寄ったばね負荷には不向きであ
った。

また、実公昭58−10327号の単安定電磁石は、無極型と
有極型の前記従来例との中間的な特性すなわち有極であ
るため低消費電力が図れるが、前記従来例と異なり、非
対象の磁気回路であるため片寄ったばね負荷に適した特
性を有している。しかし、アーマチュアの復帰側におい
て永久磁石の磁束が閉ループを作る構成であるため復帰
方向への力が非常に大きくなり、そのためばね負荷との
整合においてアーマチュアを動作側に付勢するばね（動
作ばね）が必要になるなどの欠点を有していた。

したがって、この発明の目的は、動作ばねを必要とする
ことなく片寄ったばね負荷に適用できる有極の単安定電
磁石を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項(1)の単安定電磁石は、少なくとも一対の第１の
磁極部を有する第１の磁性体と、前記一対の第１の磁極
部に対向する一対の第２の磁極部を有する第２の磁性体
と、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との間に磁束
が流れるように前記第１の磁性体および第２の磁性体の
少なくとも一方を励磁するコイルと、前記第１の磁極部
と前記第２の磁極部の一方の近傍に配置される永久磁石
とを備え、前記第１の磁性体および前記第２の磁性体の
少なくとも一方を前記第１の磁極部と第２の磁極部とが
接近離間する方向に往復動作可能にしたものである。

請求項(2)の単安定電磁石は、請求項(1)において、前記
永久磁石の磁化方向が前記第１の磁性体または前記第２
の磁性体の移動方向とほぼ平行であり、かつ前記永久磁
石の前記磁化方向の長さが前記第１の磁性体または第２
の磁性体の移動範囲以上となるようにしたものである。

〔作用〕

請求項(1)の単安定電磁石によれば、コイルを励磁する
と第１の磁極部および第２の磁極部が接近するように第
１の磁性体および第２の磁性体の可動側が動作する。こ
の場合、コイルの励磁による磁束が永久磁石を含まない
で第１の磁性体および第２の磁性体による閉磁路を形成
することができる。さらに永久磁石により発生する磁束
を前記コイルによる磁束に重畳させるので第１の磁性体
または第２の磁性体の可動側の吸引力を増大でき、消費
電力を低減できる。一方第１の磁性体または第２の磁性
体の可動側の復帰位置においては永久磁石の磁束が閉ル
ープを作らない構成となるので、動作側の第１の磁性体
または第２の磁性体の復帰方向には永久磁石の磁束はほ
とんど作用せず、従来のような動作ばねを必要とするこ
となく片寄ったばね負荷に適用でき、ばね負荷と整合し
やすい吸引力特性が得られる。

請求項(2)の単安定電磁石によれば、第１の磁性体また
は第２の磁性体の可動側の移動範囲の全体に永久磁石の
磁束が作用するので、移動範囲の全体において、効率的
にアーマチュアの吸引力を増大することができる。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。すなわち、この単安定電磁石は、第１の磁
性体１と、コイル２と、第２の磁性体３と、永久磁石４
とを有する。

第１の磁性体１および第２の磁性板３はそれぞれ略Ｅ字
形を実施例とし、第２の磁性体３を可動側としている。
コイル２は第１の磁性体１および第２の磁性体３の中央
脚部５，６にまたがって巻装されている。第１の磁性体
１は一対の第１の磁極部８，８′を有し、この場合第１
の磁極部８は２個となり、第２の磁性体３は一対の第１
の磁極部８，８′に直線的な往復動作により接離する一
対の第２の磁極部７，７′を有する。そして、第２の磁
極部７，７′はコイル２の励磁により第１の磁極部８，
８′に吸着される。無励磁時は復帰ばね（図示せず）な
どにより復帰位置に戻る。

永久磁石４は第１の磁性体１の第１の磁極部８の近傍に
直接固定されている。永久磁石４は一対を実施例とし、
第１の磁性体１に磁極Ｓが磁気結合されて固定されてい
る。また永久磁石４の磁化方向は第２の磁極部７，７′
の移動方向とほぼ平行であり、永久磁石４の磁化方向の
長さは永久磁石４の第２の磁極部７，７′の移動範囲よ
りも長く形成している。

この実施例によれば、第３図(a)に示すように、電磁石
の復帰状態において、永久磁石４の磁化力により磁束Φ
_１は第２の磁性板３，第１の磁性体１を経由して流れる
が、磁気回路が粗なる結合であるので第２の磁性体３を
復帰方向に吸引する力はほとんど作用しない。一方、一
部の磁束Φ_２は第２の磁極部７と第１の磁極部８との間
を経由して流れるが、この磁気回路も粗なる結合である
ので第２の磁性体３を復帰方向に吸引する力はほとんど
作用しない。したがって、第２の磁性体３を復帰方向に
吸引する力はほとんど作用しないので、従来のような動
作ばねを必要とすることなく片寄ったばね負荷に適用で
きる。

ついで、コイル２を励磁すると、第２の磁性体３が直線
的に動き、第２の磁極部７，７′が第１の磁極部８，
８′に吸着されるように第２の磁性体３が動作する。こ
の場合、第３図(b)に示すようにコイル２の励磁により
発生した磁束Φ_３は前述の磁束Φ_１とは逆方向に流れる
ように構成されており、永久磁石４を含まないで第１の
磁性体１および第２の磁性体３による閉磁路を流れると
ともに、永久磁石４により発生する磁束Φ_２をコイル２
の励磁により発生する磁束Φ_３に重畳させることにな
る。よってコイル２の起磁力を増加するに従い第１の磁
性体１と第２の磁性体３の間に生じる吸引力が増大する
一方、永久磁石４の磁束Φ_２により第２の磁性体３の動
作側への吸引力を増大できるため、コイル２の消費電力
を低減できる。

しかも永久磁石４を第１の磁性体１に直接固定したた
め、永久磁石４から得られる磁束の増大により吸引力を
増大できるので消費電力をより一層低減することができ
る。

また第２の磁性体３の接離部７の移動範囲の全体に永久
磁石４の磁束Φ_２が作用するので、効率的に第２の磁性
体３の吸引力を増大することができ、消費電力を低減で
きる。

次ぎに、コイル２に流れる電流を切ると復帰ばね（図示
せず）などにより、第２の磁性体３は第３図(a)に示す
状態に復帰する。

この発明の第２の実施例を第４図ないし第６図に示す。
すなわち、この単安定電磁石は、第２の磁性体３をＥ字
形に代えて、Ｉ形に形成したものであり、その他は第１
の実施例と同様である。

第７図は、その変形例で永久磁石４を第２の磁性体３に
固定したものである。

なお、永久磁石４の一極と接触するヨーク１の間に別部
材を介在してもよい。また前記実施例は永久磁石４が一
対であったが、１個でもよい。また永久磁石４の磁極Ｓ
をヨーク１に磁気結合させたが、反対の磁極Ｎを磁気結
合させてもよい。また永久磁石４をヨーク１に直接固定
したが、ヨーク１を保持するケース（図示せず）などに
固定してもよい。さらに永久磁石４を第１の磁性体１側
に固定したが、第７図のように第２の磁性体３側に固定
してもよい。

また第２の磁性体３を可動にしたが、第１の磁性体１が
可動であっても、また第１の磁性体１および第２の磁性
体３の双方が可動であってもよい。

またコイル２は第１の磁性体１と第２の磁性体３の双方
にまたがって巻装したが、いずれか一方に設けてもよい
し、一対用意してそれぞれに巻装してもよい。

〔発明の効果〕

請求項(1)の単安定電磁石は、第１の磁極部または第２
の磁極部の近傍に永久磁石を配設したため、コイルの励
磁による磁束が永久磁石を含まないで第１の磁性体およ
び第２の磁性体による閉磁路を形成することができると
ともに、永久磁石により発生する磁束を前記コイルによ
る磁束に重畳させるので第２の磁性体の吸引力を増大で
き、消費電力を低減できる。一方第２の磁性体の復帰位
置においては、永久磁石の磁束が閉ループを作らない構
成となるので、第２の磁性体の復帰方向には永久磁石は
ほとんど作用せず、従来のような動作ばねを必要とする
ことなく片寄ったばね負荷に適用でき、ばね負荷と整合
しやすい吸引力特性が得られる。

請求項(2)の単安定電磁石は、永久磁石の磁化方向の長
さが接離部の移動範囲以上であるため、第２の磁性体の
接離部の移動範囲の全体に永久磁石の磁束が作用するの
で、移動範囲の全体において効率的に第２の磁性体の吸
引力を増大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の斜視図、第２図はそ
の平面図、第３図は動作状態の説明図、第４図は第２の
実施例の斜視図、第５図はその平面図、第６図はその動
作状態の説明図、第７図は変形例の平面図である。 １…第１の磁性体、２…コイル、３…第２の磁性体、４
…永久磁石、７，７′…第２の磁極部、８，８′…第１
の磁極部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一対の第１の磁極部を有する第
   １の磁性体と、前記一対の第１の磁極部に対向する一対
   の第２の磁極部を有する第２の磁性体と、前記第１の磁
   極部と前記第２の磁極部との間に磁束が流れるように前
   記第１の磁性体および第２の磁性体の少なくとも一方を
   励磁するコイルと、前記第１の磁極部と前記第２の磁極
   部の一方の近傍に配置される永久磁石とを備え、前記第
   １の磁性体および前記第２の磁性体の少なくとも一方を
   前記第１の磁極部と第２の磁極部とが接近離間する方向
   に往復動作可能にした単安定電磁石。
2. 【請求項２】前記永久磁石の磁化方向は前記第１の磁性
   体または前記第２の磁性体の移動方向とほぼ平行であ
   り、かつ前記永久磁石の前記磁化方向の長さが前記第１
   の磁性体または第２の磁性体の移動範囲以上である請求
   項(1)記載の単安定電磁石。