JPH07335107A - 有極電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水平部２ａとこの水平部の左右の立上がり部
２ｂ，２ｃとからなる略コ字状の鉄芯２と、水平部に巻
かれたコイル３と、左右の立上がり部の各先端部２ｄ，
２ｅ間に同一高さで固着され、互いに相対する面に同一
磁極を有する一対の永久磁石４，５と、これらの永久磁
石間に介在した継鉄６と、この継鉄の上面に突条７ａを
当接しこの突条を揺動支点として左右に揺動し左又は右
の立上がり部の先端部に接触する接極子７とからなる有
極電磁石１。 【効果】 接極子の突条が高硬度の永久磁石と当接する
ことがなく、突条の磨耗を少なくすることで揺動支点部
分の接触状態が安定するので、長期間にわたり作動特性
が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有極電磁石の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の有極電磁石の断面図であ
り、図６（ａ）に従来のラッチング型有極電磁石、図６
（ｂ）にシングルステイブル型有極電磁石を示す。

【０００３】従来の有極電磁石１００は、略コの字型の
鉄芯１０１にコイル１０２を巻いて組立てたコイルブロ
ック１０３と、鉄芯１０１の磁極１０１ａおよび磁極１
０１ｂ間にレーザ溶接等で固着した山型永久磁石１０４
と、山型永久磁石１０４の頂点位置Ｃに接した突条１０
５ａを揺動支点として左右に揺動する接極子１０５とか
らなる。

【０００４】山型永久磁石１０４を、例えば長手方向の
両端がＳ極に磁化し、さらに、図６（ａ）のように山型
の頂点位置ＣをＮ極に磁化した場合にはラッチング型有
極電磁石が構成され、図６（ｂ）のように山型の頂点位
置Ｃから所定の距離Ｌに離れた位置をＮ極に磁化した場
合にはシングルステイブル型有極電磁石が構成される。

【０００５】接極子１０５は、突条１０５ａを揺動支点
として左右に揺動し、コイルブロック１０３に予め決め
られた極性の電源が印加された場合にのみ一方の磁極
（例えば、磁極１０１ａ）から他方の磁極（例えば、磁
極１０１ｂ）へ接続が切替えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】接極子１０５は電磁軟
鉄からなるので、山型永久磁石１０４よりもかなり硬度
が小さい。このため、山型永久磁石１０４の表面で接極
子１０５を揺動した場合に、突条１０５ａには硬い山型
永久磁石１０４による削り取り現象（一般に「ひっかき
磨耗」と称する。）が発生し易く、磨耗量が多くなり、
山型永久磁石１０４との接触状態が変化するので、長期
間にわたって有極電磁石の作動特性を安定させることが
困難である。

【０００７】この問題点を解決するために、山型永久
磁石１０４の表面または接極子１０５の突条１０５ａ表
面にフッ素樹脂をコーティングする方法、突条１０５
ａ表面に超薄膜状の樹脂被膜等を一体成形により形成す
る方法がある。しかし、これら表面処理をする方法で
は、山型永久磁石１０４の表面と突条１０５ａの表面と
の間に微小の磁気的空隙が生じるので、磁気効率が劣る
という問題が残り、また、表面処理のためにコストアッ
プを招く。

【０００８】そこで、本発明の目的は、永久磁石の表面
や突条の表面に表面処理を施すことなく、接極子の突条
の磨耗を少なくすることで接触状態を安定させ、長期間
にわたり作動特性が安定した有極電磁石を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明の有極電磁石は、水平部とこの水平部の左右の立
上がり部とからなる略コ字状の鉄芯と、前記水平部に巻
かれたコイルと、左右の立上がり部の各先端部間に同一
高さで固着され、互いに相対する面に同一磁極を有する
一対の永久磁石と、これらの永久磁石間に介在した継鉄
と、この継鉄の上面に突条を当接しこの突条を揺動支点
として左右に揺動し左又は右の立上がり部の先端部に接
触する接極子とから構成する。

【００１０】また、前記継鉄を、鉄芯の各先端部間の中
心線から偏った位置に配設する。

【００１１】さらに、前記継鉄を、鉄芯の各先端部間の
中心線位置に配設し、前記一対の永久磁石の大きさを互
いに異ならせる。

【００１２】

【作用】接極子の突条が、継鉄の上面に当接し揺動支点
となるので、高硬度の永久磁石と当接することがなく、
突条の磨耗を少なくすることで揺動支点部分の接触状態
が安定する。

【００１３】鉄芯の各先端部間の中心線から偏った位置
に継鉄を配設することで、シングルステイブル型有極電
磁石が構成される。

【００１４】鉄芯の各先端部間の中心線位置に継鉄を配
設し、且つ、一対の永久磁石の大きさを互いに異ならせ
ることで、シングルステイブル型有極電磁石が構成され
る。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
先ず、図１〜図３に基づき第１実施例を説明する。図１
は本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の組立断面図
であり、有極電磁石１はラッチング型（双安定型）有極
電磁石を構成する。

【００１６】有極電磁石１は、水平部２ａとこの水平部
２ａの左右の立上がり部２ｂ，２ｃとからなる略コ字状
の鉄芯２と、水平部２ａに巻かれたコイル３と、左右の
立上がり部２ｂ，２ｃの各先端部（磁極）２ｄ，２ｅ間
に同一高さで固着された左右一対の永久磁石４，５と、
これらの永久磁石間４，５に介在した継鉄６と、この継
鉄６の上面に突条７ａを当接しこの突条７ａを揺動支点
として左右に揺動し左又は右の先端部（磁極）２ｄ，２
ｅに接触する接極子７とからなる。

【００１７】そして、鉄芯２と、この鉄芯２に巻かれた
コイル３とからなる構成体はコイルブロック９を構成す
る。コイルブロック９は、電源端子（図示せず）に予め
極性が決定された電源を印加することにより、コイル３
に流れる電流方向に対応（右手親指の法則）した磁極２
ｄ，２ｅの極性（Ｎ極、Ｓ極）が設定され、一方、コイ
ル３の巻数とコイル３に流れる電流値の積（アンペアタ
ーン、起磁力）に比例し、磁気回路の抵抗（磁気抵抗）
に反比例した磁束を発生するものである。

【００１８】一対の永久磁石４，５は、鉄芯２の各先端
部（磁極）２ｄ，２ｅ間の中心線Ｘに対して互いに左右
対称形に形成されており、例えば、矩形状に形成され
る。そして、これらの永久磁石４，５は、互いに相対す
る面が同一磁極のＮ極、反対側の面がＳ極となるように
磁化され、各先端部（磁極）２ｄ，２ｅ間にレーザ溶接
等で固着されている。継鉄６は、中心線Ｘ位置で一対の
永久磁石４，５の相対する面にレーザ溶接等で固着され
ている。

【００１９】接極子７は、中心線Ｘ位置で突条７ａを揺
動支点として左右に揺動するように配設されている。継
鉄６及び接極子７は、同一材料の電磁軟鉄材などで構成
されている。このように、有極電磁石１は、中心線Ｘを
垂直方向に下ろした断面を中心にして左右対称の構成で
あり、ラッチング動作が可能となる。

【００２０】次に、有極電磁石１の組立手順を図２に基
づき説明する。図２は本発明に係る有極電磁石（第１実
施例）の組立手順の説明図である。先ず、鉄芯２にコイ
ル３を巻いてコイルブロック９を構成する。次に、継鉄
６を介在した一対の永久磁石４，５を、各先端部（磁
極）２ｄ，２ｅ間に同一高さで固着する。最後に、この
継鉄６上に接極子７を配設して、組立を完了する。この
ように、有極電磁石１を一方向から組立ることが可能で
ある。

【００２１】次に、上記構成の有極電磁石１（ラッチン
グ型有極電磁石）の動作を図３に基づき説明する。図３
（ａ）〜（ｄ）は有極電磁石（第１実施例）の動作説明
図である。図３（ａ）はコイルブロック９に電源が印加
されていない無励磁の安定状態を示し、継鉄６は各永久
磁石４，５の磁化状態によってＮ極となり、このため、
接極子７は端部７ｂ，７ｃが共にＮ極となる。一方、鉄
芯２は各永久磁石４，５の磁化状態によって磁極２ｄは
Ｓ極、磁極２ｅはＮ極の状態にあるため、接極子７は磁
極２ｄ側に接触した状態となっている。この状態では、
磁極２ｄ→左の永久磁石４→継鉄６→接極子７→磁極２
ｄのループで磁気回路が形成され、磁束Φ１が矢印の向
きに発生する。

【００２２】無励磁状態から、図３（ｂ）のようにコイ
ルブロック９に電源を印加した励磁直後、コイルブロッ
ク９で構成される電磁石は、磁極２ｄがＳ極からＮ極に
変化し、磁極２ｅがＮ極からＳ極に変化するため、接極
子７と磁極２ｄには反発力が作用し、接極子７と磁極２
ｅには吸引力が作用する。この状態では、図３（ａ）の
磁束Φ１に加え、電源の印加に伴う鉄芯２→左の永久磁
石４→継鉄６→右の永久磁石５→鉄芯２のループで磁気
回路が形成され、磁束Φ２が発生する。

【００２３】図３（ｃ）は図３（ｂ）の状態から接極子
７が磁極２ｄ側から離れて磁極２ｅ側に接触した反転状
態を示す。この状態では、右の永久磁石５により、磁極
２ｅ→右の永久磁石５→継鉄６→接極子７→磁極２ｅの
ループで磁気回路が形成されて磁束Φ４が発生するとと
もに、電磁石により、鉄芯２→左の永久磁石４→継鉄６
→接極子７→磁極２ｅ→鉄芯２のループで磁気回路が形
成されて磁束Φ５が発生する。なお、図３（ｂ）で右の
永久磁石５の磁束Φ２は、接極子７と磁極２ｅの接触に
より形成されるバイパス路（継鉄６の中心部―接極子７
―磁極２ｅ）の磁気抵抗が小さいことと、磁束Φ３によ
るキャンセルにより極めて小さい値となる。

【００２４】この状態から、電源を除くと図３（ｄ）の
状態に移行して接極子７が磁極２ｅに接触した安定状態
を保つ。この状態では、右の永久磁石５により、磁極２
ｅ→右の永久磁石５→継鉄６→接極子７→磁極２ｅのル
ープで磁気回路が形成されて磁束Φ６が発生する。

【００２５】なお、この状態から接極子７が磁極２ｄに
接触する状態に移行させる場合には、電源の極性を反対
にしてコイルブロック９に印加することで達成できる。

【００２６】次に、図４に基づき第２実施例を説明す
る。なお、上記図１〜図３に示す第１実施例と同構成に
ついては同一符号を付し、その説明を省略する。図４は
本発明に係る有極電磁石（第２実施例）の組立断面図で
あり、有極電磁石１１は鉄芯２の各先端部２ｄ，２ｅ間
の中心線Ｘから偏った位置Ｘｏに継鉄６を配設すること
で、シングルステイブル型（単安定型）有極電磁石を構
成する。

【００２７】有極電磁石１１は鉄芯２と、コイル３と、
一対の永久磁石１４，１５と、継鉄６と、接極子７とか
らなる。一対の永久磁石１４，１５は、中心線Ｘに対し
て左右非対称の形状（左の永久磁石１４が右の永久磁石
１５よりも長い形状）に形成されている。これらの各永
久磁石１４，１５は、その大きさに比例して磁力が大き
くなるように磁化される。このため、左の永久磁石１４
は、右の永久磁石１５よりも大きく形成（長い形状に形
成）されることで、磁力も右の永久磁石１５より大き
い。

【００２８】そして、継鉄６は、磁極２ｅ側（この図で
右側）に偏った位置にある。また、接極子７は、中心線
Ｘから右側に偏った位置Ｘｏで、継鉄６の上面で突条７
ａを揺動支点として左右に揺動するように配設されるの
で、自重が端部７ｂ側に偏っている。したがって、コイ
ルブロック９が無励磁状態において、接極子７が左の磁
極２ｄ側に下がるので、磁極２ｄ側に偏った磁気回路が
左の永久磁石１４の磁力によって、常に形成される。

【００２９】このように、有極電磁石１１は、中心線Ｘ
から偏った一方の位置Ｘｏ（この図で右側位置）に継鉄
６が配設されたことにより、コイルブロック９の無励磁
状態において、接極子７が磁極２ｄに接触する単安定状
態となる。

【００３０】次に、図５に基づき第３実施例を説明す
る。なお、上記図１〜図３に示す第１実施例と同構成に
ついては同一符号を付し、その説明を省略する。図５は
本発明に係る有極電磁石（第３実施例）の組立断面図で
あり、有極電磁石２１は鉄芯２の各先端部２ｄ，２ｅ間
の中心線Ｘ位置に継鉄６を配設し、且つ、一対の永久磁
石２４，２５の大きさを互いに異ならせることで、シン
グルステイブル型（単安定型）有極電磁石を構成する。

【００３１】有極電磁石２１は鉄芯２と、コイル３と、
一対の永久磁石２４，２５と、継鉄６と、接極子７とか
らなる。各永久磁石２４，２５は、その大きさに比例し
て磁力が大きくなるように磁化される。このため、左の
永久磁石２４は、右の永久磁石２５よりも大きく形成
（例えば、板厚を厚く形成）されることで、磁力も右の
永久磁石２５より大きい。また、接極子７は、中心線Ｘ
位置で突条７ａを揺動支点として左右に揺動するように
配設されている。したがって、コイルブロック９が無励
磁状態において、接極子７が左の磁極２ｄ側に下がるの
で、磁極２ｄ側に偏った磁気回路が左の永久磁石２４の
磁力によって、常に形成される。

【００３２】このように、有極電磁石２１は、中心線Ｘ
位置に継鉄６を配設し、且つ、一対の永久磁石２４，２
５の大きさを互いに異ならせることにより、コイルブロ
ック９の無励磁状態において、接極子７が磁極２ｄに接
触する単安定状態となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。請求項１の有極電磁石
は、継鉄を介在させた一対の永久磁石を、鉄芯の左右の
立上がり部の各先端部間に固着し、この継鉄の上面に接
極子の突条を当接し、この突条を揺動支点として接極子
が左右に揺動することにより、接極子の突条が高硬度の
永久磁石と当接することがなく、突条の磨耗を少なくす
ることで揺動支点部分の接触状態が安定するので、長期
間にわたり作動特性が安定する。

【００３４】請求項２の有極電磁石は、鉄芯の各先端部
間の中心線から偏った位置に継鉄を配設することによ
り、簡単な構成で突条の磨耗が少ないシングルステイブ
ル型有極電磁石を構成できる。

【００３５】請求項３の有極電磁石は、鉄芯の各先端部
間の中心線位置に継鉄を配設し、且つ、一対の永久磁石
の大きさを互いに異ならせたことにより、簡単な構成で
突条の磨耗が少ないシングルステイブル型有極電磁石を
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の組立
断面図

【図２】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の組立
手順の説明図

【図３】本発明に係る有極電磁石（第１実施例）の動作
説明図

【図４】本発明に係る有極電磁石（第２実施例）の組立
断面図

【図５】本発明に係る有極電磁石（第３実施例）の組立
断面図

【図６】従来の有極電磁石の断面図

【符号の説明】

１，１１，２１…有極電磁石、２…鉄芯、２ａ…水平
部、２ｂ…左の立上り部、２ｃ…右の立上り部、２ｄ，
２ｅ…先端部（磁極）、３…コイル、４，１４，２４…
左の永久磁石、５，１５，２５…右の永久磁石、６…継
鉄、７…接極子、７ａ…突条、７ｂ，７ｃ…端部、９…
コイルイルブロック。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平部とこの水平部の左右の立上がり部
   とからなる略コ字状の鉄芯と、前記水平部に巻かれたコ
   イルと、前記左右の立上がり部の各先端部間に同一高さ
   で固着され、互いに相対する面に同一磁極を有する一対
   の永久磁石と、これらの永久磁石間に介在した継鉄と、
   この継鉄の上面に突条を当接しこの突条を揺動支点とし
   て左右に揺動し左又は右の立上がり部の先端部に接触す
   る接極子とからなる有極電磁石。
2. 【請求項２】 前記継鉄は、前記鉄芯の各先端部間の中
   心線から偏った位置に配設されていることを特徴とした
   請求項１記載の有極電磁石。
3. 【請求項３】 前記継鉄は、前記鉄芯の各先端部間の中
   心線位置にあり、前記一対の永久磁石は、互いに大きさ
   が異なることを特徴とした請求項１記載の有極電磁石。