JPH0642422B2 - 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
に配置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、前記永久磁石の一方の磁極を前記ヨークおよび前記
アーマチュアの一方に固定し、他方の磁極に対面する磁
極板を前記ヨークおよび前記アーマチュアの他方に設け
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
る磁束を前記コイルによる磁束に重畳させることができ
るとともに、永久磁石と磁極板との間に吸引力が働くの
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６の板端面に磁気結合される枢支部
５を有するとともに、揺動によりヨーク１の他端部８の
板端面に接離する接離部７を有する。そして、接離部７
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６と枢支部５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８に固定されて接離部７
の近傍に配置され、アーマチュア３に永久磁石４に対面
する磁極板１１を設けている。すなわち、永久磁石４は
一対を実施例とし、補助ヨーク９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１０を形成してヨー
ク１の他端部８に嵌着している。また永久磁石４の磁化
方向は接離部７の移動方向とほぼ平行である。さらに磁
極板１１はアーマチュア３に一体形成され、接離部７が
ヨーク１の他端部８に接触した状態で、磁極Ｎに接触ま
たは最も近づくようにＺ字形に折曲されている。

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は磁極板１１、アーマチュア３、ヨーク１および補助
ヨーク９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は磁極板１１、
アーマチュア３、補助ヨーク９を経由して流れるが、こ
の磁束Φ_２も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せず、逆
にアーマチュア３を動作側に吸引する力が作用する。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５を中心に接離部７がヨーク１の他端部８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の磁束Φ_２によりア
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。さらに磁極板１１が磁
極Ｎに近づくにつれて磁極板１１の吸引力が増大し、ア
ーマチュア３の吸引力に付与する。

しかも、永久磁石４をヨーク１の他端部８に取り付ける
ことにより、永久磁石４より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。

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。

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９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８
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。また実施例では磁束Φ_３は磁束Φ_１と逆方向に流れ
る構成としたが、磁束Φ_１と同一方向に流れる構成でも
よい。

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をアーマチ
ュア３側の接離部７に固定したものであり、アーマチュ
ア３に耳片１２を一体に形成し、この耳片１２に永久磁
石４を取付けている。またヨーク１に磁極板１１を取付
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１２は別部材を用いてもよい。また永久磁石
４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。

なお、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、前記永久磁石の一方の磁極をヨークおよ
びアーマチュアの一方に固定し、他方の磁極に対面する
磁極板を前記ヨークおよび前記アーマチュアの他方に設
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
磁束を前記コイルによる磁束に重畳させることができる
とともに、永久磁石と磁極板との間に吸引力が働くので
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方向において
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、７…接離部、１１…磁極板

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に配置されて磁
   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
   石の一方の磁極を前記ヨークおよび前記アーマチュアの
   一方に固定し、他方の磁極に対面する磁極板を前記ヨー
   クおよび前記アーマチュアの他方に設けたことを特徴と
   する単安定電磁石。