JPS628151B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、誘導形装置の導電性円板に作用す
る磁気制動トルクを発生する磁気制動装置に関
し、特に高い保磁力を持つ一対の異方性永久磁石
を有する制動装置に関するものである。 誘導形の計器および継電装置、特に誘導形電気
―機械的電力量計には、渦電流制動装置の磁気制
動が一般に用いられている。AC消費電力の計量
のために電源と負荷との間に設けられる誘導形電
力量計には、一般に電圧部と電流部とからなる電
磁装置が含まれている。この電磁装置からのAC
磁界によつて、導電性円板で形成される回転可能
なアーマチユアに働く駆動トルクが発生する。変
動する磁界と、この磁界によつて円板に誘起され
る変動渦電流との間の相互作用によつて、円板に
働く駆動トルクが作られる。導電性円板には永久
磁石からなる制動装置が組合わせられ、その磁界
は円板に導びかれて渦電流が誘起される。この制
動磁界が渦電流に作用して、円板に働く制動トル
クが作られる。この制動トルクは、与えられた磁
界について、円板の回転速さに比例し、円板駆動
トルクとつり合う。そこで、円板の速さは、この
計器を通して供給される電力に正確に比例する様
に維持され、円板の１回転が定められた量の電力
消費を表わすことになる。 この制動磁束は、一般には永久磁石から供給さ
れ、回転円板のおかれる空隙を通る様に導かれ
る。永久磁石の強さと、円板の回転中心に対する
制動磁束の位置、円板に入る制動磁束の断面積と
密度、空隙の長さによつて、制動トルクの大きさ
と安定性が決まる。制動トルクを一定に保つこと
は第１の条件である。計器の正確な計測を可能に
するために、この制動システムで得られる制動ト
ルクが、円板の速さに比例する様に保たれること
は基本的な条件である。しかし、このことは、広
い範囲で変動する温度と大気条件に計器が晒され
るせいで、次第に困難になつている。電気的サー
ジが原因となる強い脱磁作用が計器に与えられる
ことがある。また、計器の輸送と取扱いの際に、
かなりの機械的衝撃と振動が与えられることはし
ばしばである。 磁気制動装置の設計に当つては、以上で述べた
こととその他の、大量生産技法による最小コスト
での製造のための、容易でかつ簡単な組立に関す
ることなどが配慮されなければならない。現在、
色々な構成と色々なタイプの磁性材料を使用する
様々な磁気制動装置が用いられている。 斯様な磁気制動装置の一つは米国特許第
4238729号に述べられている。円板に対して垂直
方向に長い、高い保磁力を持つ磁石が円板に平行
に水平方向に磁化される。１対の磁極チツプから
の二つの狭い間隔の制動磁界を垂直に導くため
に、磁石の磁極面に磁束集束磁極片が組合わせら
れる。磁極片の縁の間で、この永久磁石の側面を
カバーすることによつて、温度補償がなされる。 米国特許第4182984号で述べられている電力量
計の制動装置では、Ｕ字形の磁気ヨークと、この
ヨークの端から向き合う様に突き出る１対の高保
磁力異方性磁石とが使用されている。これらの磁
石の向い合う磁極面の形成する空隙の中で計器の
円板が回転する。永久磁石の磁極面の上へ伸び
て、空隙の回りの磁束分路を形成する温度補償装
置によつて温度補償がなされている。 ドイツ特許公報第804694号には、磁束戻り路を
形成するフレームに組合わせられる４個までの独
立の永久磁石を用いる様々な方法が示されてい
る。フレームは、温度変動によつて永久磁石に生
じる変化を補償する様に、空隙を変化させるため
に広がつたり縮んだりする様に作られている。 米国特許第4030031号には実質的に正方形の磁
束路を形成するために、２個の永久磁石と２個の
磁気橋絡片と２個の磁束戻り路を用いる磁気制動
装置が示されている。 本発明の主目的は、上述の問題を軽減し、大量
生産により低価格で製造するのが簡単で容易な誘
導形装置用磁気制動装置を得ることである。 この目的に鑑み、本発明は導電性円板を磁気的
に駆動する誘導形装置用の磁気制動装置に於て、
各々、磁化容易軸を持ち、前記磁化容易軸に平行
でデツドゾーンにより隔てられた二つの容易磁束
路を形成し、前記円板が回転する所定の空間に対
して重ねられて、前記容易磁束路が前記円板に対
して直角となるようにされて磁束が前記円板を逆
向きに２度通る様に整列された１対の永久磁石
と、軟磁性体で形成され、前記磁石に各々隣接し
て設けられて前記円板に平行で前記二つの容易磁
束路を連結する磁束路を形成する１対の磁束戻り
部材と、少くとも一つの前記磁束戻り部材の前記
磁石に対する位置を変化させて、前記磁石の前記
二つの容易磁束路の間で結合された磁束を変化さ
せて制動作用を変化させる装置とを備えたことを
特徴とする磁気制動装置に在る。 この発明は電力量計等の誘導形装置用の磁気制
動装置に関するものである。１対の高い保磁力を
持つ異方性の薄い永久磁石が磁束の発生に用いら
れる。それぞれの磁石には一つずつの磁化容易軸
がある。それぞれの磁石は、磁化容易軸に平行で
デツドゾーン（dead zone）で隔てられた二つの
容易磁束路となる。そこで、それぞれの磁石はそ
れぞれにＮ極とＳ極とを持つ二つの別の磁石とし
て働く。これらの二つの磁石は、中で円板が回転
する所定の空間を挾んで並べておかれる。これら
の磁石は、それぞれの磁石の容易磁束路円板に垂
直になる様におかれ、上下に重ねて、磁束が円板
を、逆向きに、２度通る様にされる。 それぞれの永久磁石の隣に一つずつ、１対の磁
束戻り部材が設けられる。磁束戻り部材は軟磁性
体で作られ、円板に平行であつて、それぞれの永
久磁石の二つの容易磁束路を結合する磁束路とな
る様にされる。斯様な構成で、実質的に方形の磁
束路が形成されて、そこでは二つの永久磁石の磁
化容易軸に抵抗する部分が存在しない。 二つの永久磁石が４個の独立の磁石であるかの
様に働くので、永久磁石の効率のよい利用とな
り、４個の磁石の代わりに僅かに２個だけの磁石
の位置決めで済むので、組立て処理が簡単にな
る。このことは、永久磁石の一部分がデツドゾー
ンとなつて、磁束発生に利用されないとしても、
成立する。 磁束戻り部材の一つは、それに近い永久磁石に
対して相対的に移動可能で、これによつて実効制
動作用が変化させられる。このような調整は、磁
束戻り部材が磁束路の一部であるので制動力を変
化させるのに有効な方法になる。このような直列
調整によつて、制動作用に磁束分散方法よりも大
きい変化が得られる。 永久磁石の一つ又は両方に、Ｎ極からＳ極へ、
デツドゾーンを横切る温度補償分路を設けること
によつて温度補償が得られる。 次に添附図面に示す本発明の実施例に沿つて本
発明を説明する。 第１図に、例えばアルミニウムの様な非磁性の
ダイキヤスト材料で作られ、計器ムーブメントの
色々なパーツを支えるフレーム１２を含む誘導形
電力量計１０が示されている。この計器１０は、
計器パーツに違いはあるが、全体として米国特許
第3309152号に示されている型のものである。導
電性円板１４が計器フレーム１２の窓１５内で回
転できる様に設けられている。円板１４は縦回転
軸１６に乗せられ、回転軸１６は上側ベアリング
支え１８と下側ベアリング支え２０とで支えられ
ている。これらのベアリング支え１８，２０は例
えば米国特許第3693086号および第3810683号に示
されている様にフレーム１２にのせられている。 積層されたＥ字形コアとこれに設けられた電圧
巻線とからなる電圧部と、同じく積層されたＣ字
形コアとこれに設けられた１対の電流巻線とから
なる電流部とを持つ電磁装置（図に示されてな
い）が設けられている。これらの電圧部と電流部
から、電磁装置の空隙を横切り円板１４を通る
AC駆動磁束が与えられる。計器１０の含まれる
電力量計の分野でよく知られている様に、駆動磁
束とこの磁束の誘起する渦電流との相互作用によ
り円板１４に駆動トルクが作られる。この駆動ト
ルクで円板１４と回転軸１６とが回転させられ、
この回転が、第１図で鎖線２１で示されるダイア
ル記録機で積算される。この記録機から、この分
野でよく知られている様に、消費電力のキロワツ
ト時（KWH）での読みが得られる。 フレーム１２に支えられるハウジング２４の中
に、この発明に従つて作られた磁気制動装置２２
が置かれている。この磁気制動装置２２は円板１
４を挾んで並べられた第１の永久磁石２６と第２
の永久磁石２７とで構成される。これらの磁石は
二つの磁石２６，２７で作られる磁束が、円板１
４を、逆向きに２度通る様に重ねられている。こ
の制動磁束で作られる渦電流が、制動磁束と相互
作用して制動トルクが作られる。この磁気制動装
置２２で作られる磁気制動トルクが駆動トルクと
つり合つて、円板１４と回転軸１６との回転がこ
の計器１０で計測される電力消費に比例する様に
保たれる。 第１の永久磁石２６の隣に第１の磁束戻り板２
９が置かれ、また第２の永久磁石２７の隣に第２
の磁束戻り板３１が置かれている。この第２の磁
束戻り板３１の位置調整のための全負荷調整ネジ
３３が設けられている。次に第２図以下につい
て、この発明の磁気制動装置の構成とその動作に
ついて説明を続ける。 第２図は第１図の磁気制動装置２２の斜視図で
ある。磁石２６，２７は高保磁力異方性の薄い永
久磁石である。これらの永久磁石２６と２７のそ
れぞれに磁化容易軸があつて、それぞれの磁化容
易軸が計器円板１４（第２図では示されてない）
に垂直になる様に置かれている。これらの永久磁
石の形のために、それぞれの磁石に、磁化容易軸
に平行でかつデツドゾーン（dead zone）で隔て
られた二つの容易磁束路が形成されている。この
二つの磁束路にそれぞれのＮ極とＳ極とが形成さ
れ、それぞれの永久磁石が二つの独立の磁石であ
るかの様に働く。即ち、第１の永久磁石２６が、
デツドゾーン３６で隔てられた第１の棒磁石３４
と第２の棒磁石３５として働く。また、第２の永
久磁石２７はデツドゾーン４０で隔てられた第３
の棒磁石３８と第４の棒磁石３９として働く。こ
の事から幾つかの利点が得られる。二つの永久磁
石２６，２７の位置と向きとから、それぞれの磁
石で作られる磁束がデイスク１４を２度通過す
る。第２に、４個の独立の磁石を実際に位置決め
する場合の組立ての問題を伴わないで、二つの磁
石２６，２７が４個の独立の磁石として働く。最
後に、磁束路が実質的に磁化容易軸に平行であつ
て、可能な、最も有効な磁束路が利用される。こ
れらの利点は、磁気材料の一部分がデツドゾーン
３６，４０として利用されないという不利益を相
殺してなおあまりある。 薄い永久磁石２６，２７として利用できるもの
として、幾つかの高保磁力異方性材料を手に入れ
ることができる。斯様な材料に、ALNICO8、
ALNICO9、ALNICO12、CERAMIC8、稀土類そ
の他の磁気材料が含まれる。 第２図の説明を続ける。第１の磁束戻り板２９
と第２の磁束戻り板３１は、円板１４に平行で、
永久磁石２６，２７のそれぞれの二つの容易磁束
路を結合する様に設けられる。漏洩磁束と起磁力
の損失を小さくするために、これらの永久磁石と
磁束戻り板とのそれぞれについて、それらの間の
確実な磁気的密着を得るために、適切な加工仕上
げが必要である。第２図に示される実施例では、
磁束戻り板２９，３１が二つの永久磁石２６，２
７とそれぞれ同じ長さと幅とを持つている。第３
図と第５図でみえる様に、この発明で、この寸法
を揃えるということは必要条件ではない。磁束戻
り板２９，３１は容易磁束路を形成する様に、鉄
または低炭素鋼の様な、高い透磁率の磁気材料で
作られる。矢印４２，４３，４４，４５で示され
る様に、完成された制動装置２２で、実質的に方
形の磁束ループが得られる。このことは、磁束ル
ープの、永久磁石２６，２７の中にある部分がそ
れらの磁化容易軸に実質的に平行であつて、これ
らの永久磁石が最も有効に利用されるので、有利
である。 第２の永久磁石２７に対する第２の磁束戻り板
３１の位置調整に、全負荷調整ネジ３３が利用さ
れる。第２の磁束戻り板３１の位置の変更によつ
て、第３の棒磁石３８のＮ極と第４の棒磁石のＳ
極との間で結合される磁束の大きさが変化する。
この第２の磁束戻り板３１が磁束ループの一部分
であるので、斯様な変更は制動磁束の変更にとつ
て有利な方法である。このタイプの直列調整によ
つて、最小制動から最大制動まで、一般に行われ
る並列調整方法に比べて、より広い範囲の調整が
得られる。また、この実施例で漏洩磁束の少いこ
とから、所要の調整範囲を得るのに、磁束ループ
に並列なものでなく、磁束ループ自体の中に部材
が必要である。これで第２図の説明を終る。 第３図に、この発明の別の実施例が示されてい
る。同じ部分は同じ符号で示されている。また、
温度補償に用いられる磁気分路部材４７，４９が
第３図に示されている。第２図の実施例でも同じ
様な分路部材が設けられるが、Ｎ極とＳ極と磁束
ループを明示するために、第２図ではこれらが省
かれている。第３図で、第１の棒磁石３４のＮ極
から、第１の永久磁石２６のデツドゾーン３６を
横切つて、第２の棒磁石３５のＳ極まで分路部材
４７が延びている（これらの極符号は分路部材に
隠されていて見えない）。同様に、第２の永久磁
石２７でも、第３の棒磁石３８のＳ極からデツド
ゾーン４０を横切つて第４の棒磁石３９のＮ極ま
で、第２の分路部材４９が延びている。これらの
分路部材は、例えばニツケル鋼の様な負の温度係
数を持つ磁気材料で作られる。斯様な分路部材
が、広い温度範囲に渡つて、一定の空隙磁束を保
持する様に、磁束の温度の変化に伴つて変化する
量をパス即ち分路させる漏洩磁束のための磁束路
となる。稀土類磁石の様な漏洩磁束の極めて少い
永久磁石材料と合わせて用いられると、これらの
分路部材４７，４９の有効度は下がる。この有効
度の低下は、分路部材の数を増すことで相殺され
よう。 第３図で、第２の磁束戻り板５１は、その長さ
が第２の永久磁石２７の長さより、また幅も同じ
磁石の幅より、それぞれ幾らかずつ少い。第４図
に、全負荷調整ネジ３３の、第３図に示される基
準位置からの、回転数の関数として、計器１０の
表示のパーセント変化が示されている。第４図の
４本の曲線は、第２の磁束戻り板５１の幅の変更
に対応するものである。第４図の曲線を得るのに
用いられた諸元を次の表１に示す。

【表】 第５図に磁気制動装置２２のさらに別の実施例
が示されている。同じ部分に同じ符号がつけられ
ている。二つの永久磁石２６と２７と第１の磁束
戻り板２９は第３図のそれぞれのものと同じ寸法
を持つ。第２の磁束戻り板５８は、幅が0.600イ
ンチ（1.524cm）で厚さが0.150インチ（0.381cm）
である。（長さについてはすぐ後で述べる。）第６
図に、色々な長さの第２の磁束戻り板５８につい
て、〔計器の表示のパーセント変化〕対〔全負荷
調整ネジ３３の、第５図に示される基準位置から
の回転数〕を現わす曲線が描かれている。曲線６
０は長さ0.300インチ（0.762cm）に対応する。曲
線６１，６２，６３は長さ0.400インチ（1.016
cm）、0.500インチ（1.27cm）、0.600インチ（1.524
cm）にそれぞれ対応する。 第７図にこの発明のさらに別の実施例の断面が
示されている。同じ符号は同じ部分を示す。第７
図では、第２の磁束戻り板が磁束戻りネジ６５で
置き換えられている。この磁束戻りネジ６５は、
矢印４２，４３，４４，４５で示される磁束ルー
プの一部分を形成している。このネジ６５の位置
の変更によつて、第３の棒磁石３８からの磁束の
どれだけが第４の棒磁石３９の磁束と結合される
かが決まる。第７図で、二つの永久磁石２６，２
７と第１の磁束戻り板２９は第３図のそれぞれ対
応するものと同じ寸法を持つ。磁束戻りネジ６５
はよい磁束路となる様に、軟磁性体で作られる。
第８図に、〔計器表示のパーセント変化〕対〔磁
束戻りネジ６５の、第７図の基準位置からの回転
数〕を示す曲線６７が示されている。 この発明の実施態様としてさらに様々な形が考
えられよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の一部を取除いた磁
気制動装置を含む誘導形電力量計の正面図、第２
図は第１図の磁気制動装置の斜視図、第３図はこ
の発明の別の実施例の永久磁石の幅と異る幅の磁
気戻り板を備え、温度補償のなされている磁気制
動装置の斜視図、第４図は第３図の磁気制動装置
について、その磁束戻り板の様々な幅に対して、
全負荷調整ネジの基準位置からの回転数に対する
計器表示のパーセント変化を示すグラフ、第５図
はこの発明のさらに別の実施例として、永久磁石
の長さと異る長さの磁束戻り板を備えるものを示
す斜視図、第６図は第５図の制動装置で、磁束戻
り板の様々な長さについて、全負荷調整ネジの基
準位置からの回転数と計器表示のパーセント変化
とを示すグラフ、第７図はこの発明のさらに別の
実施例であつて、磁束戻り板の代わりに磁束戻り
ネジの用いられているものの断面図、第８図は第
７図の磁気制動装置について、全負荷調整ネジの
基準位置からの回転数と計器表示のパーセント変
化との関係を示すグラフである。 １０‥誘導形電力量計、１４‥導電性回転円
板、２１‥ダイヤル記録器、２２‥磁気制動装
置、２６と２７‥永久磁石、２９と３１‥磁束戻
り板、３３‥全負荷調整ネジ、３４，３５，３
８，３９‥仮想の棒磁石、３６と４０‥デツドゾ
ーン、４７と４９‥磁束分路部材、６５‥磁束戻
りネジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性円板を磁気的に駆動する誘導形装置用
   の磁気制動装置に於て、 各々、磁化容易軸を持ち、前記磁化容易軸に平
   行でデツドゾーンにより隔てられた二つの容易磁
   束路を形成し、前記円板が回転する所定の空間に
   対して重ねられて、前記容易磁束路が前記円板に
   対して直角となるようにされて磁束が前記円板を
   逆向きに２度通る様に整列された１対の永久磁石
   と、 軟磁性体で形成され、前記磁石に各々隣接して
   設けられて前記円板に平行で前記二つの容易磁束
   路を連結する磁束路を形成する１対の磁束戻り部
   材と、 少くとも一つの前記磁束戻り部材の前記磁石に
   対する位置を変化させて、前記磁石の前記二つの
   容易磁束路の間で結合された磁束を変化させて制
   動作用を変化させる装置とを備えたことを特徴と
   する磁気制動装置。 ２ 前記１対の磁束戻り部材が二つの平板を含ん
   でなる特許請求の範囲第１項記載の磁気制動装
   置。 ３ 前記可動の磁束戻り部材がネジを含んでなる
   特許請求の範囲第１項記載の磁気制動装置。 ４ 導電性円板を磁気的に駆動する誘導形装置用
   の磁気制動装置に於て、 各々、磁化容易軸を持ち、前記磁化容易軸に平
   行でデツドゾーンにより隔てられた各々Ｎ極およ
   びＳ極を形成する二つの容易磁束路を形成し、前
   記円板が回転する空間に対して重ねられて、前記
   容易磁束路が前記円板に対して直角となるように
   されて磁束が前記円板を逆向きに２度通る様に整
   列された一対の永久磁石と、 軟磁性体で形成され、前記磁石に各々隣接して
   設けられて前記円板に平行で前記二つの容易磁束
   路を結合する直列磁束路を形成する１対の磁束戻
   り板と、 少くとも一つの前記磁束戻り板の位置を隣接の
   前記磁石に対して変化させて、前記磁石の前記二
   つの容易磁束路の間で結合された磁束を変化させ
   て制動作用を変化させる装置と、 少くとも一つの前記磁石の前記Ｎ極および前記
   Ｓ極間で前記デツドゾーンを横切つて延びて磁束
   分路を形成し、温度変化に応じて変化する透磁率
   を持つ材料からなる少くとも一つの温度補償部材
   とを備えたことを特徴とする磁気制動装置。