JPS5924525B2 - 電磁石装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コアに巻かれたコイルと磁性体可動片と復
帰手段とにより構成さへ このコイルの非励磁時には復
帰手段により磁性体可動片を付勢して復帰状態を保ち、
コイル励磁時に磁性体可動片を吸引または反発して動作
状態に移行させるシングルステーブルタイプの電磁石装
置に関する。

このシングルステーブルタイプの電磁石装置では、コイ
ルを励磁した時に磁性体可動片に作用する吸引力または
反発力が復帰手段の付勢力に打ち勝つようにしなければ
ならないので、コイルから発生する磁束を大きなものと
する必要がある。そのため従来、コイルやコアを小さく
したりコイルに流す電流を少なくすることが困難であつ
た。その結果この電磁石装置を用いて構成する電磁継電
器を小型化、低消費電力化することが困難であつた。本
発明は、上記に鑑み、小型で且つ低消費電力のシングル
ステープルタイプの電磁石装置を提供することを目的と
する。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図および第２図に卦いて、コア１は中央部１１と両
端部１２，１３とによつてなるＨ字型に形成されて｝り
、その中央部１１にコイル２が巻かれている。可動片３
は２個の磁性体片Ａ，，Ａ２を非磁性体（第１図訃よび
第２図では説明の便宜上省略しているが第６図｝よび第
７図参照のこと）で連結しこの中央連結部を通る回転中
心軸３１のまわりに回転可能に保持されている。そして
この回転中心軸３１はコイル２の軸心に平行となつてい
る。一方の磁性体片Ａ，に復帰用永久磁石Ｍｒが取付け
られている。他方の磁性体片Ａ，ＶＣ対面するようにし
て補助用永久磁石Ｍ，がヨーク１４，１５に挟まれてコ
ア１の端部１２，１３間に配置されている。第３図は第
１図卦よび第２図で示した電磁石装置を磁気回路として
記号化したものであり、第４図は第３図を平面的に書き
直した等価回路図である。

これら第３図卦よび第４図でＣはコイル２による磁束源
を表わし、Ｇｒ，Ｇｒはコア１と磁性体片Ａ２との間の
ギヤツプに基づく磁気抵抗を表わし、Ｇｓ，Ｇｓはコア
１と磁性体片Ａ，との間のギヤツプに基づく磁気抵抗を
表わしている。この磁気抵抗Ｇｒ，Ｇｒ，Ｇｓ，Ｇｓは
ギヤツプの大きさに伴なつて変化するため可変抵抗の記
号を用いて示している。まずコイル２の非励磁時には補
助用永久磁石Ｍ１からの磁束はヨーク１４，１５を経て
コア１の中央部１１を流れるため磁性体片Ａ１には作用
しないので、復帰用永久磁石Ｍｒにより磁性体片Ａ２が
吸引されて磁性体片Ａ２がコア１の端部１２，１３に密
着した状態となる。

この復帰状態を等価回路で示せば第５図ａのようになる
。この第５図ａで補助用永久磁石Ｍ１からの磁束はφ，
ｏとして示してあり、復帰用永久磁石Ｍｒからの磁束は
φｒとして示してある。この磁束φｒはギヤツプが小さ
くなつているため小さくなつた磁気抵抗Ｇｒ，Ｇｒを経
てコア１の中央部１１を流れる。な訃この時、磁性体片
Ａ，とコア１との間のギヤツプは大きくなつているため
、磁気抵抗Ｇｓ，Ｇｓは大きく磁気抵抗Ｇｒ，Ｇｒは小
さく描かれている。コイル２が励磁されると磁束源Ｃが
コア１の中央部１１中に第５図ｂに示すように挿入され
ることになるのでこの中央部１１を通つていた補助用永
久磁石Ｍ，からの磁束φ，ｏはこの磁束源Ｃからの磁束
φｃとは逆方向になるため遮断され、また復帰用永久磁
石Ｍｒからの磁束φｒもその方向が逆方向になるため磁
性体片Ａ２とコア１とは反発状態になる。

したがつてコイル２によつて形成された磁束φｃが磁性
体片Ａ，に作用して磁性体片Ａ，を吸引し可動片３が回
動して動作状態となる。この時、補助用永久磁石Ｍ，か
らの磁束が通る中央部１１内の磁路は前記のように遮断
されているため、この補助用永久磁石Ｍ，の磁束もまた
磁性体片Ａ，を吸引する方向に働くことになる。したが
つて動作状態では、小さくなつた磁気抵抗Ｇｓ，Ｇｓを
介して磁性体片Ａ，を通る磁路にはコイル２による磁束
φｃ訃よび補助用永久磁石Ｍ１による磁束φ１，が流れ
ることになる。したがつて動作時の吸引力は磁束φｃと
磁束φ１，との和によつて決まることになる。コイル２
の励磁を停止した直後は磁性体片Ａ１がコア１に密着し
ている状態で磁束源Ｃが取り除かれたことになるので、
第５図ｃに示すように補助用永久磁石Ｍ，からの磁束は
磁気抵抗Ｇｓ，Ｇｓ｝よび磁性体片Ａ１を通るよう形成
されていた磁束φ，，からコア１の中央部１１を通る磁
束φ，ｏ″に切り替り、その後第５図ＡｌｔＣ示す状態
に戻る。

このように補助用永久磁石Ｍ，による吸引力はコイル２
を励磁した時のみ磁性体片Ａ，に作用するためコイル２
の励磁による吸引力を補助することになり、しかも復帰
時に卦ける復帰用永久磁石Ｍｒによる磁性体片Ａ２に対
する吸引力を弱めることがない。このようにコイル２に
よる吸引力が補助用永久磁石Ｍ，により補助されるため
コイル２の部分（中央部１１を含めて）を小型化するこ
とができ、しかもコイル２の消費電力を低くすることが
できる。第６図訃よび第７図は具体的な形態を示し、コ
ア１はプラスチツク１９により覆われるように成形され
て訃りコイル２のスブールをなす部分もまたこのプラス
チツク１９により成形されている。

磁性体可動片３はプラスチツク３２を成形することによ
り磁性体片Ａ，，Ａ２を連結してなる。な訃第６図及び
第７図で、第１図及び第２図と上下関係が異なり固定側
のコア１が上に町動側の磁性体可動片３が下に描かれて
いることに注意を要する。第８図｝よび第９図は第２の
実施例を示して｝り、この実施例は復帰用永久磁石Ｍｒ
を磁性体片Ａ，に取り付けたもので、前記第１の実施例
と同一、または均等部分には同一の番号を付してある。

この第２の実施例の等価回路図は第１０図のようになる
。復帰時には補助用永久磁石Ｍ，からの磁束が中央部１
１を流れるため復帰用永久磁石Ｍｒの磁束に影響を与え
ることがないので、永久磁石Ｍｒの磁束は中央部１１を
通ることになり磁性体片Ａ１がコア１に吸引された状態
となつている。コイル２を励磁すると磁石Ｍ１の中央部
１１を通つていた磁路が遮断されるためこの磁石Ｍ１の
磁束が磁性体片Ａ，を通つて流れようとするため、磁性
体片Ａ１を反発することになる。この反発力がコイル２
を励磁したことによつて得られる磁性体片Ａ２への吸着
力｝よび磁性体片Ａ，への反発力に加わるためコイル２
の負担が軽くなる。第１１図及び第１２図は第３の実施
例を示している。この実施例は第１、第２の実施例を組
合せたものと云つてよく、磁性体片Ａ２に復帰用永久磁
石Ｍｒが取り付けられるとともに、この磁石Ｍｒに対面
するように補助用永久磁石Ｍ２がヨーク１６，１７に挟
まれて配置される。補助用永久磁石Ｍ，は第１の実施例
と同様にヨーク１４，１５間に挟まれて配置されている
。この実施例の等価回路は第１３図に示す通りである。
復帰時には磁石Ｍｌ，Ｍ２の磁束は共に中央部１１を通
つて卦り、また復帰用永久磁石Ｍｒの磁束は中央部１１
を通り磁性体片Ａ２がコア１に吸着された状態となつて
いる。コイル２を励磁するとコイル２から生じた磁束に
よつて磁ｌ体片Ａ，が吸引されるとともに磁性体片Ａ２
が反発される。この時、中央部１１を通つていた磁石Ｍ
，，Ｍ２の磁路が共に遮断されるため磁石Ｍ，の磁束が
磁性体片Ａ２を反発する方向に働く。したがつて補助用
永久磁石Ｍ，，Ｍ２の磁束がコイル２の磁束を補助する
ことになる。第１４図および第１５図は第４の実施例を
示している。

この実施例に訃いてコア４はＥ字型に形成されて訃り、
中央部４１訃よび両端部４２，４３の先端間に補助用永
久磁石Ｍ，，Ｍ２がそれぞれ挟まれている。コ字型の磁
性体町動片５は図示しないがバネによりコア４から離れ
る方向に付勢されている。この電磁石装置の等価回路は
第１６図に示す通りである。コイル２の非励磁時には磁
石Ｍ，，Ｍ２の磁束はコア４の端部４２と中央部４１訃
よび端部４３と中央部４１を経て流れることになるので
磁性体可動片５に作用することはない。コイル２を励磁
すると磁石Ｍｌ，Ｍ，の中央部４１に形成されていた前
記磁路が遮断されることになるので磁石Ｍｌ，Ｍ２の磁
束は磁性体可動片５に作用することになる。したがつて
コイル２の励磁によつて生じた磁性体可動片５を吸引す
る力が補助されることになる。第１７図は第５の実施例
を示している。

この図において、コア６にコイル２が巻かれて訃りこの
コア６の後端にＬ字型ヨーク６１が連結されている。そ
してコア６の先端側部とヨーク６１の先端部との間に補
助用永久磁石Ｍ，が配置されている。磁性体可動片７は
ヨーク６１に回動可能に取り付けられて訃り、更にコイ
ルバネ８によつて引つ張られてコア６から離れる方向に
付勢されている。この実施例の等価回路は第１８図に示
す通りである。コイル２を励磁していない時には磁石Ｍ
，の磁束はヨーク６１を通つて流れるので磁性体可動片
７に作用することがない。コイル２を励磁するとコア６
中に卦ける磁路が遮断されるため磁石Ｍ１の磁束は磁性
体可動片７を流れようとし、この磁性体可動片７を吸着
する方向に作用する。したがつてコイル２の励磁による
、コア６に磁性体可動片７を吸引する力が補助されるこ
とになる。この発明によれば、コイルの励磁時にコアに
流れる磁束の向きと反対方向に補助用永久磁石の磁束が
流れるようにコアと補助用永久磁石とをループ状に接続
して磁気的短絡回路を形成し、磁性体可動片がコアに吸
引されたとき磁性体可動片によつて補助用永久磁石の両
極を磁気的に短絡するようにしたので、コイル励磁時に
はコイルにより発生する磁束と補助用永久磁石の磁束と
が和動的に磁性体可動片を流れコイルの磁束を補助し、
コイルへの励磁を止めて磁性体可動片を復帰させるとき
には、補助用永久磁石の磁束はコアへ流れてしまい復帰
手段の抵抗がなくなり復帰手段の付勢のみで磁性体可動
片を復帰できるので、コイル励磁時のコイルへの通電量
を減らすとともにコイルの巻回数をも滅らして、小型・
低消費電力のシングルステーブルタイブの電磁石装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略を示す斜視図、第
２図は同分解斜視図、第３図は同実施例の記号化して表
わした磁気回路図、第４図は同実施例の等価回路図、第
５図Ａ，ｂ，ｃは動作を説明するための等価回路図、第
６図は第１の実施例を具体化した例の斜視図、第７図は
同分解斜視図、第８図は第２の実施例の概略を示す斜視
図、第９図は同分解斜視図、第１０図は同等価回路図、
第１１図は第３の実施例の概略を示す斜視図、第１２図
は同分解斜視図、第１３図は同等価回路図、第１４図は
第４の実施例の概略を示す斜視図、第１５図は同分解斜
視図、第１６図は同等価回路図、第１７図は第５の実施
例の概略を示す分解斜視図、第１８図は同等価回路図で
ある。 １・・・Ｈ字型コア、２・・・コイル、３，５，７・・
・磁性体可動片、Ａ，，Ａ２・・？性体片、Ｃ・・？束
源、Ｍｒ・・・復帰用永久磁石、Ｍｌ，Ｍ２・・・補助
用永久磁石、４・・・Ｅ字型コア、６・・・コア、６１
・・・ヨーク、８・・・復帰用コイルパネ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コアに巻かれたコイルと、磁性体可動片と、復帰手
   段とにより構成され、前記コイルの非励磁時には前記復
   帰手段により前記磁性体可動片を付勢して復帰状態を保
   ち、前記コイルの励磁時に前記磁性体可動片を吸引また
   は反発して動作状態に移行させるシングルステーブルの
   電磁石装置において、前記コイルの励磁時にコアに流れ
   る磁束の向きと反対方向に補助用永久磁石の磁束が流れ
   るように前記コアと補助用永久磁石とをループ状に接続
   して磁気的短絡回路を形成し、前記磁性体可動片が前記
   コアに吸引されたとき前記磁性体可動片によつて前記補
   助用永久磁石の両極を磁気的に短絡するようにしたこと
   を特徴とする電磁石装置。 ２ 前記復帰手段は永久磁石からなる特許請求の範囲第
   １項記載の電磁石装置。 ３ 前記コアはＨ字型に形成されてその中央部分にコイ
   ルが巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体
   片を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転
   中心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前
   記コイルの軸心と平行になるように配置されており、前
   記補助用永久磁石は前記一方の磁性体片に対面するよう
   にして前記コアに取付けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の電磁石装置。 ４ 前記コアはＨ字型に形成されてその中央部分にコイ
   ルが巻かれており、前記磁性体可動片は２個の磁性体片
   を非磁性体で連結して両磁性体片の中央部に回転中心軸
   が通るよう構成され、且つこの回転中心軸が前記コイル
   の軸心と平行になるように配置されており、前記復帰手
   段用永久磁石は前記一方の磁性体片に取付けられており
   、前記補助用永久磁石はこの復帰手段用永久磁石に対面
   するようにして前記コアに取付けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の電磁石装置。 ５ 前記コアはＨ字型に形成されその中央部分にコイル
   が巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体片
   を非磁性体で連結して両磁性体片の中央部に回転中心軸
   が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前記コイ
   ルの軸心と平行になるように配置されており、前記復帰
   手段用永久磁石は前記一方の磁性体片に取付けられてお
   り、前記補助用永久磁石は前記復帰手段用永久磁石と対
   面するようにして前記コアに取付けられるとともに更に
   １個の補助用永久磁石が前記他方の磁性体片に対面する
   ようにして前記コアに取付けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の電磁石装置。