JPS635503A

JPS635503A - 電磁石装置

Info

Publication number: JPS635503A
Application number: JP61149014A
Authority: JP
Inventors: Toyotaka Nishikawa; 西川　豊隆; Masafumi Nakagawa; 雅史中川; Keiji Okabashi; 岡橋　啓二
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-11
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JP2538884B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、有極型の電磁石装置に関する。

〔背景技術〕

従来の有極リレーの中には、たとえば、第１７図にみる
ような電磁石装置を用いているものがある。この電磁石
装置は、電磁石ブロック１と接極子ブロック２とを備え
ている。

電磁石ブロック１は、ヨーク（継鉄）５４、鉄心３およ
びコイル５を備えている。ヨーク５４は、丁字形の磁性
体片の脚の先端部を側面り字形に折り曲げた折曲部５４
ａと、両翼の先端部を同方向にＵ字形になるように折り
曲げてなる磁極部５４ｂ、５４Ｃを備えている。前記折
曲部５４ａに、Ｔ宅診に形成された鉄心３の脚の先端部
が磁気的につながっているとともに、ヨーク５４の磁極
部５４ｂ、５４Ｃの間の中央に、鉄心３の先端部力１３
んでいる。接極子ブロック２は、２つの磁性体片６，７
が永久磁石８をその着磁方向両端から挟んでなっている
。２つの磁性体片６，７の同側端部は、ヨーク５４の磁
極部５４ｂ、５４Ｃと鉄心先端部とがつくる間隙にそれ
ぞれ挿入される。

接極子ブロック２は、ヨーク５４のＵ字形になった部分
の中通５４ｄに平行に（矢印Ａ、Ｂ方向）動作する。

しかし、このような電磁石装置では、磁極対向面積に制
約を受けるとともに、第１９図にみるように、磁極部５
４ｂ、５４Ｃが先端へいくほど（たとえば、−点鎖線で
示す領域）飽和しやすいという欠点がある。

この電６ｆｆ石装置でラッチングタイプのものは、第１
７図において、−点鎖線で示す部分にまで磁極部５４ｂ
がある。これに対し、シングルスティプルタイプのもの
は、第１７図において、−点鎖線で示す部分を切り欠い
て、磁極部５４ｂを短（して磁極部５４ｂと磁極部５４
Ｃとの面積比を変えることにより、吸引力のアンバラン
ス化を図っている。この場合、第１８図にみるように、
接極子ブロック２の磁性体片６から出る漏れ６荘束中３
が多いので、効率が悪くなるという欠点がある。

他方、有極リレーの中には、第２０図にみるような電磁
石装置を用いているものがある。この電磁石装置も、電
磁石ブロック１と接極子ブロック２とを備えている。

電磁石ブロック１は、Ｕ字形ヨーク６４の内側に、コイ
ル５が巻回された鉄心３の一端が磁気的につながれてＥ
字形になっている。Ｕ字形ヨーク６４の各先端部と、鉄
心３の先端部とは、コイル５の励磁で異なる極性を持つ
ようになっている。

接極子ブロック２は第１７図に示したものと同様′であ
り、２つの磁性体片６．７の同側端部が、Ｕ字形ヨーク
先端部と鉄心先端部との間隙にそれぞれ挿入される。接
極子ブロック２は矢印Ａ、Ｂ方向に動作する。

いま、第２１図にみるように、接極子ブロック２が矢印
Ａ向きに移動したときを考えると、永久磁石８およびコ
イル５の励磁による磁束φ４は、主に、Ｕ字形ヨーク６
４の対辺の１方６４ａ　−１ｆｆ性体片７−永久磁石８
−磁性体片６−鉄心３と流れるとともに、漏れ磁束Φ、
として、磁性体片６−空隙−Ｕ字形ヨーク６４の対辺の
もう１方６４ｂ−鉄心３と流れる。このため、磁束Φ４
が主に流れている、Ｕ字形ヨークの対辺の１方６４ａの
断面積（磁束の通り道の断面積）は大きくとる必要があ
る。これに対して、漏れ磁束中、が流れている、Ｕ字形
ヨークの対辺のもう１方６４ｂの断面積は１方６４ａは
ど大きくする必要はない。

ところが、接極子ブロック２が、矢印Ｂ向きに移動して
反対側の位置に来た場合、上記とは逆にＵ字形ヨーク６
４の対辺のもう１方６４ｂの断面積を１方６４ａの断面
積より大きくする必要がある。

すなわち、Ｕ字形ヨークの対辺６４ａ、６４ｂは、接極
子ブロック２の位置によって流れる磁束量が大きく変わ
るため、大きな断面積にしてお（必要があり、無駄な使
い方をしている。このため、小型化できない。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のことに鑑みて、小型化が図れて、磁
極対向面積を太き（とることができ、磁束漏れが少なく
て効率がよい電磁石装置を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明は、上記の目的を達成するためにミコイルが巻
回されている鉄心、および、この鉄心の一端と磁気的に
つながっていてコイルの一側に沿って延びているヨーク
を備えていて、鉄心先端部とこれに対向するヨーク先端
部がコイルの励磁により異なる極性を持つ磁極部となる
電磁石ブロック、ならびに、前記鉄心先端部とヨーク先
端部との間に挿入される第１磁性体片、前記鉄心先端部
を間にして前記第１磁性体片に対向する第２６り性体片
、および、前記両磁性体片に着磁方向両端から挟まれて
いる永久磁石を有する接極子ブロックを備えており、前
記ヨーク先端部は、第１磁性体片に対向する部分の左右
から前記接極子プロ・７りの側面に対向するよう延びて
いる部分も有していて、接極子プロ・ツクを少なくとも
３方から囲むようになっている電磁石装置を要旨として
いる。

以下に、この発明を、その実施例をあらゎす図面を参照
しながら詳しく説明する。

第１図（ａ）、（ト））および第２図は、この発明にが
がる電磁石装置の第１実施例であってシングルスティプ
ルタイプものをあられす。図にみるように、この電磁石
装置は、電磁石ブロック１および接極子ブロック２を備
えている。

電磁石ブロック１は、鉄心３およびヨーク４を備えてい
る。鉄心３は、コイル枠（図示せず）に挿通され、コイ
ル枠にコイル５が巻回されている。ヨーク４は、鉄心３
の一端とがしめなどによって磁気的につながっていて、
コイル５の一側に沿って延びている。鉄心先端部３ａと
これに対向するヨーク先端部２０は、コイル５の励磁で
異なる極性を持つ磁極部になる。

接極子ブロック２は、第１磁性体片６と第２磁性体片７
とが永久磁石８をその着磁方向両端から挟んでなってい
る。第１磁性体片６は、鉄心先端部３ａとヨーク先端部
２０との間に挿入されている。第２磁性体片７は、鉄心
先端部３ａを間にして第１磁性体片６に対向している。

ヨーク先端部２０は、第１磁性体片６に対向する部分２
０ａの左右から接極子ブロック２の側面に対向するよう
延びている部分２０ｂ、２０ｃも有していて、接極子ブ
ｏ７り２を３方から囲むようになっている。このため、
図（ト））にみるように、第１磁性体片６の側面へ出入
する磁束Φ８、第２磁性体片７の側面へ出入する磁束Φ
、が外部への漏れ磁束にならない。ヨーク先端部の第１
石は性体片６に対向する部分２０ａと第１磁性体片６と
の間の磁束Φ、は接極子ブロック２の動作に主に関係す
る。前記部分２０ｂの長さ１３と部分２０ｃの長さ７！
４は同じであるが、異なっていてもよいこの電磁石装置
を有極リレー（有極型ｆ９ｍ電器）などに応用する場合
、たとえば、接極子ブロック２が鉄心３に対して平行状
態を保って正逆スライドするようにしたり、接極子ブロ
ック２が鉄心３に対して正逆回動するようにしたりする
構成が考えられる。

接極子ブロック２が前記のように正逆スライドするよう
にするには、たとえば、第３図にみるように、接極子ブ
ロック２に移動方向（矢印Ａ、　　Ｂ方向）に伸びる腕
状物９を設け、この椀状物９がガイド１０の間を矢印Ａ
、Ｂ方向にスライドするようにすることがあるが、他の
構成でもよ（、前記のような構成に限定されない。

接極子ブロック２が前記のように正逆回動するようにす
るには、たとえば、第４図にみるように、接極子ブロッ
ク２に回動支点１）を設け、この回動支点１）を中心に
して接極子ブロック２が正逆（矢印Ｃ，Ｄ方向）回動す
るようにすることがあるが、このような構成に限定され
ない。回動支点は軸であったり、円錐・半球などの形状
の突起であったりし、永久磁石の部分に設けられたり、
接極子プロ・ツク背部に設けた絶縁物１２などに設けら
れたりする。

動作原理は上記いずれの場合でも同じであるので、この
発明の電磁石装置の動作を、接極子ブロックが正逆回動
する場合を代表にして図面を参照しながら詳しく説明す
る。コイル５に励磁をかけない状態では、永久磁石８か
ら出る磁束Φ、が一番良く流れるのは、第５図（ａ）、
　（ｂｌにみるような状態である。この状態にあるとき
に、第６図にみるように、鉄心先端部３ａおよびヨーク
先端部２０が図に示す極性になるようコイル５を励′磁
すると、永久磁石８の磁束Φ１とコイル５による磁束Φ
２とが、ヨーク先端部２０（第１磁性体片６に対向する
部分２０ａ）−第１　Ｋｎ性体片６間では反発、第１磁
性体片６−鉄心先端部３ａ間では吸引、第２磁性体片７
−鉄心先端部３ａ間では反発という関係になる。このた
め、接極子ブロック２は高感度に矢印り向きに回動し、
第７図（ａ）、　（ｂｌに示す状態になる。コイル５を
このように励磁している間は、この状態を保っている。

このような動作状態のときの接極子ブロック２の吸引力
による回転トルクを測定すると、第８図に示すようにな
る。

図中、縦軸は接極子ブロック２の回転トルクであり、反
時計回り（矢印り向き）が正である。横軸は接極子ブロ
ック２の回転位置である。曲線Ｅがコイル５を励磁した
ときの吸引力であり、曲線Ｆがコイル５が無励磁である
ときの吸引力である。

Ｇは第５図（ａ）、　（ｂｌの状態であり、Ｈは第６図
の状態であり、ｊは第７図（ａｌ、　（ｂｌの状態であ
る。

したがって、たとえば、第９図にみるようなばね構成に
すれば、シングルスティプル動作のリレーが実現できる
。図中、１３は動作ばね、１４゜１５は固定接点、１６
は可動接点である。このときのばね負荷が第８図にＫで
示されている。

この発明にかかる電磁石装置は、第８図にみるような吸
引力のアンバランス化を図る際に、いかに漏れ磁束を少
な（し、効率を良＜（感度を良く）するかという課題に
対して応えているのである一般に、電磁リレーはコイル
に励磁をかけたときに動作し、コイルの励磁を切ったと
きには元の状態へ復帰する、いわゆるシングルスティプ
ル動作の要求が大多数である。従来の無極リレーでは、
たとえば、第２２図にみるような構成であり、磁気回路
上もコイル５を励磁したときのみ吸引力が働き、コイル
５の励磁がないときは吸引力が働かない、いわゆるシン
グルスティプル動作になっている。図中、７４はヨーク
、７２は接極子（アーマチャ）である。

他方、上述の有極磁気回路においても、同様に、コイル
に励磁をかけないときは、できるだけ第５図（ａｌ、　
（ｂ）に示すような状態（永久磁石の磁束による磁気回
路の磁気抵抗が少ない状態）へ戻るような磁気回路構成
になっているのが好ましい。このため、ヨークの形状が
、たとえば、第２図に示すようになっている。

ところで、ユーザーニーズの中には、コイルの励磁を切
ってもそのままその状態を維持し、コイルに逆方向の励
磁を加えると復帰するミいわゆるラッチング動作のリレ
ーを要求するものがある。

この場合、この発明の電磁石装置では、第１０図および
第１）図にみるように、ヨーク先端部２０へ、第２磁性
体片７に対向する部分２０ｄを、別部品としてかしめな
どにより設けることにより、接極子ブロック２が矢印Ｃ
向きに回動した状態と矢印り向きに回動した状態とで回
転トルクの大きさがほぼ同等で向きが逆の磁気回路が得
られる。

すなわち、磁気回路が鉄心３を中心に対称な形になるの
で、コイル５の励磁極性を切り変えることにより、接極
子ブロック２がシーソー動作（矢印Ｃ，Ｄ方向の回動）
を行う。この吸引力特性が第１２図に示される。図中、
縦軸は接極子ブロック２の回転トルクであり、横軸は接
極子ブロック２の回転位置である。曲線りはコイル５を
正に励磁したときの吸引力であり、曲線Ｎ丁はコイル５
を負に励磁したときの吸引力であり、曲線Ｎはコイル５
無励磁のときの吸引力である。Ｐは、このラッチング動
作型の電磁石装置を、第９図と同様のリレーに応用した
ときのばね負荷である。Ｑは第５図（ａｌ、　ｆｂｌに
相当する状態であり、Ｒは第６図に相当する状態であり
、Ｓは第７図（ａｌ、　（ｂｌに相当する状態である。

なお、上記実施例では、鉄心およびヨークが別々に形成
されていて、かしめなどにより磁気的につながれていた
が、第１３図にみるように、鉄心３とヨーク４が、１枚
の磁性体（たとえば、電磁軟鉄などであるが、これに限
定されない）を折り曲げることにより形成されたもので
あってもよく、限定はない。第１３図に示すような鉄心
３およびヨーク４であれば、コイル５の励磁で磁極部と
なる先端部３ａ、２０以外の余分な端部がないので、漏
れ磁束がより少なく、効率のよいものとすることが可能
である。また、鉄心とヨークをかしめるなどの工程がな
くてすむ。第１３図に示したものは、シングルスティプ
ル動作用のものであり、第１５図にみるような吸引力特
性となっている。図中、縦軸は吸引力、横軸はストロー
ク、曲線Ｕは定格電流（定格ＡＴ）によりコイルを励磁
したときの吸引力、曲線■はコイル無励磁（ゼロＡＴ）
のときの吸引力である。

第１４図にみるように、別部品をかしめなどにより取り
つけて、ヨーク先端部２０が、第１磁性体片６に対向す
る部分２０ａ、接極子ブロック２の側面に対向する部分
２０ｂ、２０Ｃ１第２磁性体片７に対向する部分２０ｄ
を有していて、接極子ブロック２を４方から囲むように
形成して吸引力を変え、ラッチング動作用としたものも
得られる。この場合、第１６図にみるような吸引力特性
となる。図中、縦軸は吸引力、横軸はストローク、曲線
Ｕは定格電流（定格ＡＴ）によりコイルを励磁したとき
の吸引力、曲線■はコイル無励磁（ゼロＡＴ）のときの
吸引力である。コイルの逆方向の励磁のときの吸引力は
図示省略している。

この発明の電磁石装置は、ヨークのコイルに沿って延び
ている部分がコイルの両側ではなく一側のみにしかない
ので、ヨークがコイルの両側に沿って延びているものに
比べて小型化が図れる。コイルの励磁による磁束および
永久磁石から出る磁束が、接極子ブロックの位置に関わ
らず全てヨークのコイル−側に沿って延びている部分を
流れるので、ヨークの無駄がない。この発明の電磁石装
置はシングルスティプル型のものでも、接極子ブロック
が少なくとも３方からヨークで囲まれるようになってい
るので、磁束の漏れが少なく効率が良い。しかも、ヨー
ク先端部が、接極子ブロックの第１磁性体片と対向する
部分の左右から接極子ブロックの側面に対向するよう延
びている部分も有していて（第１７図に示した電磁石装
置では、接極子ブロックの磁性体片に対向するヨークの
部分が、ヨーク先端部のＵ字形となった対辺であったの
に対し、この発明の電磁石装置では、接極子ブロックの
磁性体片に対向するヨークの部分が、ヨーク先端部のＵ
字形となった中通、Ｕ字形の対辺先端をつなぐ別部品で
ある）、磁気飽和部が小さくなり、磁極対向面積が大き
くとれ、効率が良い。

なお、この発明の電磁石装置は、上記の実施例に限定さ
れない。鉄心先端部は丁字形に左右に広がっていると磁
極対向面積が大きくなるが、左右に広がっていなくても
よい。吸引力のアンバランス化は、第１図に示したよう
な構成で達成されるが、ヨークの第１　ｉｆｆ性体片に
対向する部分の左右から接極子ブロックの側面に対向す
るよう延びている部分の長さＡ：Ｉ、ｆ４と空隙／、、
！！、の間隔によって変えることができる。

〔発明の効果〕

この発明の電磁石装置は、以上にみるように、コイルの
一側に沿って延びているヨークを備えていて、ヨーク先
端部は、第１磁性体片に対向する部分の左右から接極子
ブロックの側面に対向するよう延びている部分も有して
いて、接極子ブロックを少なくとも３方から囲むように
なっているので、シングルスティプル動作のものにして
も漏れ磁束が増えず、磁極対向面積を大きくとることが
でき、永久磁石の磁束およびコイルの励磁による磁束が
有効に活用される。このため、高効率化したものとなっ
ている。しかも、小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】第１図（ａｌはこの発明の電磁石装置の第１実施例の一
部断面側面図、図（ｂｌはそのＩ−１’断面図、第２図
はコイルを省略したその分解斜視図、第３図は第２実施
例の一部断面側面図、第４図は第３実施例の一部断面側
面図、第５図（ａｌ、第６図および第７図（ａｌは第３
実施例の動作状態をあられす一部断面側面図、第５図（
ｂ）はＩＦ−ＩＩ’断面図、第７図（ｂｌはｍ−ｍ　’
断面図、第８図は第９図のリレーの吸引力特性図、第９
図は第３実施例の電磁石装置を応用したリレーの一部断
面側面図、第１０図は第４実施例の一部断面側面図、第
１）図は第４実施例に用いるヨークおよび鉄心の分解斜
視図、第１２図は第４実施例の電磁石装置を応用したリ
レーの吸引力特性図、第１３図は第５実施例の鉄心およ
びヨークの斜視図、第１４図は第６実施例の鉄心および
ヨークの分解斜視図、第１５図は第５実施例の吸引力特
性図、第１６図は第６実施例の吸引力特性図、第１７図
は従来の１例の分解斜視図、第１８図はそのＷ視図、第
１９図はその一部分図、第２０図は従来の別の１例の分
解斜視図、第２１図はその平面図、第２２図は従来の無
極型の電磁石装置の側面図である。ｌ・・・電磁石ブロック　２・・・接極子ブロック　３
・・・鉄心　３ａ・・・鉄心先端部　４・・・ヨーク　
５・・・コイル　６・・・第１磁性体片　７・・・第２
磁性体片　８・・・永久磁石　２０・・・ヨーク先端部
　２０ａ・・・ヨークの第１磁性体片と対向する部分　
２０ｂ、２０Ｃ・・・ヨークの第１磁性体片と対向する
部分の左右から接極子ブロックの側面に対向するよう延
びている部分代理人　弁理士　　松　木　武　彦第１図（ａ）　　　　　　（ｂ）第２図第３図（ａ）　　８７図　　（ｂ）第８図第９図第１０図第１）図ム第１２因第１３図第１５図第１７図　　　　　　　５４ａ第１８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コイルが巻回されている鉄心、および、この鉄心
の一端と磁気的につながっていてコイルの一側に沿って
延びているヨークを備えていて、鉄心先端部とこれに対
向するヨーク先端部がコイルの励磁により異なる極性を
持つ磁極部となる電磁石ブロック、ならびに、前記鉄心
先端部とヨーク先端部との間に挿入される第１磁性体片
、前記鉄心先端部を間にして前記第１磁性体片に対向す
る第２磁性体片、および、前記両磁性体片に着磁方向両
端から挟まれている永久磁石を有する接極子ブロックを
備えており、前記ヨーク先端部は、第１磁性体片に対向
する部分の左右から前記接極子ブロックの側面に対向す
るよう延びている部分も有していて、接極子ブロックを
少なくとも３方から囲むようになっている電磁石装置。
（２）ヨーク先端部が第２磁性体片に対向する部分も有
していて、ラッチング型である特許請求の範囲第１項記
載の電磁石装置。
（３）鉄心およびヨークが１つの磁性体片から折り曲げ
形成されたものである特許請求の範囲第１項記載の電磁
石装置。