JPH0642421B2 - 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相モーターの開閉用の電磁接触器や電磁
継電器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
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気回
路中に永久磁石を含ませた有極電磁石装置が提案されて
いる（例えば特公昭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、前記従来例と異なり非対称
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
が閉ループを流れ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〕

この発明の単安定電磁石は、ヨークと、このヨークに接
離動作可能な接離部を有するアーマチュアと、前記ヨー
クおよび前記アーマチュアの少なくともいずれか一方に
巻装されて励磁により前記アーマチュアを前記ヨークに
吸引させるコイルと、前記アーマチュアの接離部の近傍
で前記ヨークおよび前記アーマチュアの少なくともいず
れか一方に固定され磁化方向が前記アーマチュアの移動
方向とほぼ平行である永久磁石とを備えた単安定電磁石
において、前記永久磁石の磁極に集磁板を設けたことを
特徴とするものである。

〔作用〕

この発明の単安定電磁石によれば、コイルを励磁すると
アーマチュアの接離部がヨークに吸着されるように動作
する。この場合、コイルの励磁による磁束は、永久磁石
を含まないで、ヨークおよびアーマチュアによる閉磁路
を形成することができる。さらに永久磁石により発生す
る磁束を前記永久磁石の磁極に設けた集磁板によりアー
マチュア側に効率よく集め、前記コイルによる磁束に重
畳させることができるのでアーマチュアの吸引力を増大
でき、したがって消費電力を低減できる。

一方アーマチュア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り、アーマチュアの復
帰方向には永久磁石の磁束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、ばね負荷と整合しやすい吸引力特性
が得られる。

〔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、ヨーク１
と、コイル２と、アーマチュア３と、永久磁石４と、集
磁板５とを有する。

ヨーク１は平板を略コ字形に折曲形成している。コイル
２はヨーク１の一片に巻装されている。アーマチュア３
はヨーク１の一端部７の板端面に磁気結合される枢支部
６を有するとともに、揺動によりヨーク１の他端部９の
板端面に接離する接離部８を有する。そして、接離部８
はコイル２の励磁によりヨーク１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。
なお一端部７と枢支部６の枢支手段は、公知のヒンジ手
段を適用する。

永久磁石４はヨーク１の他端部９に固定されて接離部８
の近傍に配置されている。すなわち、永久磁石４は一対
を実施例とし、補助ヨーク１０の両端部に磁極Ｓが磁気
結合されて固定され、中央部に孔１１を形成してヨーク
１の他端部９に嵌着している。また永久磁石４の磁化方
向は接離部８の移動方向とほぼ平行であり、永久磁石４
の他の磁極Ｎには集磁板５が固定されている。

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は集磁板５、アーマチュア３、ヨーク１および補助ヨ
ーク１０を経由して流れるが、磁気回路が粗なる結合で
あるのでアーマチュア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は集磁板５、ア
ーマチュア３、補助ヨーク１０を経由して流れるが、磁
気回路が粗なる結合であるのでアーマチュア３を復帰方
向に吸引する力はほとんど作用しない。従ってアーマチ
ュア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、アーマチュア３の枢支
部６を中心に接離部８がヨーク１の他端部９に吸着され
るようにアーマチュア３が動作する。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を含まないでヨーク１およびアーマチュア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。したがってコイル２の起磁力を
増加するに従いヨーク１とアーマチュア３の間に生じる
吸引力が増大する一方、永久磁石４に設けた集磁板５に
より永久磁石４の磁束Φ_２を効率的に集め、アーマチュ
ア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。

次に、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、アーマチュア３は第３図(a)に示す状
態に復帰する。

この実施例によれば、アーマチュア３の接離部８の近傍
に磁化方向が接離部８の移動方向とほぼ平行である永久
磁石４を配置し、永久磁石４の磁極に集磁板５を設けて
いるため、アーマチュア３の吸引力を増大でき、消費電
力を低減できるとともに、永久磁石４の磁束は復帰方向
にほとんど作用しないので、従来のような動作ばねを必
要とすることなく電磁接触器などの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。

とくに、集磁板５は磁性体であるので永久磁石４の磁極
から垂直にでる磁束の流れを変えアーマチュア３側に洩
れなく集めることができるので、磁束Φ_１，Φ_２を集磁
板５がないときに比べ大きくでき、コイル２の励磁時の
アーマチュア３の吸引力の増大に寄与できる。

また、永久磁石４をヨーク１の他端部９に取り付けるこ
とにより、永久磁石４より得られる磁束を増大でき吸引
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。

なお、ヨーク１は部品１個を略コ字形に折曲により形成
したが、Ｌ字形ヨークと棒状または板状ヨークにより、
かしめなどによって略コ字折曲形に構成してもよい。ま
た永久磁石４の一極と接触する補助ヨーク１０は別部材
でなくヨーク１と一体形成された構造であってもよい。
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。さらに永久磁石４の磁極Ｓをヨーク１の他端部
９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。さらに永久磁石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、コイル２を巻装するコ
イル枠など（図示せず）を介して固定してもよい。また
永久磁石４はフエライト磁石、希土類磁石、さらにはプ
ラスチック磁石でもよい。また前記実施例では、永久磁
石４の磁化方向はアーマチュアの移動方向と完全な平行
であったが、約４５度程度傾斜してもほぼ平行の範囲で
ある。

この発明の第２の実施例を第４図および第５図に示す。
すなわち、この単安定電磁石は、永久磁石４および集磁
板５をアーマチュア３側に固定したものであり、アーマ
チュア３に耳片１１を一体に形成し、この耳片１１に永
久磁石４を取付け、磁極Ｓに集磁板５を設けている。そ
の他は第１の実施例と同様である。

永久磁石４と集磁板５をアーマチュア３側に固定するこ
とにより可動部の重量は大きくなるが、アーマチュア３
と同時成型等により製造することにより、部品点数の削
減および組立性の向上が図れる。

なお、耳片１１は別部材を用いてもよい。また永久磁石
４と集磁板５をアーマチュア３に直接固定したが、アー
マチュア３と同時動作する別部材を介してもよい。

また、この発明において、コイル２および永久磁石４は
ヨーク１およびアーマチュア３の双方に設けられてもよ
い。

〔発明の効果〕

この発明の単安定電磁石は、アーマチュアの接離部の近
傍に磁化方向が接離部の移動方向とほぼ平行である永久
磁石を配置し、永久磁石の磁極に集磁板を設けているた
め、コイルの励磁による磁束は、永久磁石を含まない
で、ヨークおよびアーマチュア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集
磁板により洩れなく効果的に集め、前記コイルによる磁
束に重畳させることができるのでアーマチュアの吸引力
を増大でき、したがって消費電力を低減できる。一方ア
ーマチュア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りアーマチュアの復帰方向に
は永久磁石の磁束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電磁接触器などの片
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図はこの発明の第１の実施例の斜視図、第２図はそ
の分解斜視図、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図はその動作状態の説明図で
ある。 １…ヨーク、２…コイル、３…アーマチュア、４…永久
磁石、５…集磁板、８…接離部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨークと、このヨークに接離動作可能な接
   離部を有するアーマチュアと、前記ヨークおよび前記ア
   ーマチュアの少なくともいずれか一方に巻装されて励磁
   により前記アーマチュアを前記ヨークに吸引させるコイ
   ルと、前記アーマチュアの接離部の近傍で前記ヨークお
   よび前記アーマチュアの少なくともいずれか一方に固定
   されて磁化方向が前記アーマチュアの移動方向とほぼ平
   行である永久磁石とを備えた単安定電磁石において、前
   記永久磁石の磁極に集磁板を設けたことを特徴とする単
   安定電磁石。