KR100239080B1 - 전자석 장치 - Google Patents

Abstract

영구 자석을 코일 권부(卷部)에 배치하지 않도록 하여 크로스오버(cross-over)의 필요성을 없앰과 동시에, 영구 자석의 착자(着磁)를 쉽게 하여 저렴하게 만든다.

본 발명의 전자석 장치는 코일(10)을 관통하는 철심(鐵心)(20)과, 이 코일(10)로부터 돌출되는 철심(20)의 양단에 같은 극이 배치되며 또한, 자극(磁極)의 방향이 동일한 1쌍의 영구 자석(30)과, 철심(20)의 양단에 형성된 철심 자극(23)과, 1쌍의 영구 자석(30)의 상기 철심(20)과 대향하는 자극과 반대측의 자극을 연결하는 요크(40)와, 이 요크(40) 상에 지점(支点)(42)을 가지며, 이 지점(42)을 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되고, 양단에 철심 자극(23)과 대향하는 철편 자극(53)을 지니는 철편(鐵片)(50)을 구비하고 있다.

Description

전자석 장치

본 발명은 특히 소형 광릴레이 등에 사용되는 전자석 장치에 관한 것이다.

종래에는, 유극 자기 회로(有極磁氣回路)를 이용한 전자석 장치로서 도 8 또는 도 9에 나타난 것이 제안되어 왔다.

도 8에 나타난 전자석 장치는 코일(1)을 관통하는 철심(2)의 양단을 구부려서 철심 자극(3)을 형성하고, 철심(2)의 코일 권부의 중앙에 영구 자석(4)을 배치하며, 이 영구 자석(4)을 지점(支点)으로 하여 철편(5)을 자유롭게 회동하도록 유지하고, 이 철편(5) 양단의 철편 자극(6)을 상기 철심 자극(3)과 대향시킨 것이다.

도 9에 나타난 전자석 장치는 코일(1)을 관통하는 철심(2)의 양단을 구부려서 철심 자극(3)을 형성하며, 한쪽의 철심 자극(3)과 다른쪽의 철심 자극(3) 사이에 3점(点) 착자된 N-S-N(또는 S-N-S)의 자극을 가지는 영구 자석(4)을 설치하고, 이 영구 자석(4) 중앙의 자극을 지점으로 하여 철편(5)을 자유롭게 회동하도록 유지하여, 이 철편(5) 양단의 철편 자극(6)을 상기 철심 자극(3)과 대향시킨 것이다.

그러나, 도 8에 나타난 전자석 장치에서는 코일 권부에 영구 자석(4)이 설치되기 때문에, 코일(1)의 권수(卷數)가 저하된다. 또한, 영구 자석(4)이 코일 권부를 둘로 나누는 형태가 되기 때문에 권선(卷線) 설비가 복잡하게 되고, 도 8에 있어서 좌측의 코일 권부에서 우측의 코일 권부로 크로스오버할 때에 권선 속도를 느리게 할 필요가 있어서 권선 시간이 증가하는 것 이외에도 크로스오버가 단선되기 쉬운 등의 문제가 있었다.

또한, 도 9에 나타난 전자석 장치에서는 영구 자석(4)은 3점 착자 때문에 등방성 페라이트 자석이나 철 크롬 코발트계 자석 등의 비교적 약한 자석에 한정되는 것 이외에도, 장치가 완성된 상태에서의 착자가 곤란하여 결과적으로 비용이 증가한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 영구 자석을 코일 권부에 배치하지 않도록 하여 크로스오버 배선의 필요성을 제거함과 동시에 영구 자석의 착자가 용이하고 저렴한 전자석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1a도 및 제1b도는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자석 장치를 나타낸 것으로서, 제1a도는 분해 사시도이고, 제1b도는 스풀(spool)을 생략한 분해 사시도이다.

제2도는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자석 장치의 수평 단면도.

제3도는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자석 장치의 자기 회로도.

제4a도 및 제4b도는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자석 장치의 흡인력 곡선을 나타낸 것으로서, 제4a도는 단일 동작시의 흡입력 곡선이며, 제4b도는 킵(keep) 동작시의 흡인력 곡선이다.

제5a도 및 제5b도는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 전자석 장치를 나타낸 것으로서, 제5a도는 조립 사시도이며, 제5b도는 분해 사시도이다.

제6a도 및 제6b도는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 전자석 장치를 나타낸 것으로서, 제6a도는 조립 사시도이며, 제6b도는 분해 사시도이다.

제7a도 및 제7b도는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 전자석 장치를 나타낸 것으로서, 제7a도는 조립 사시도이며, 제7b도는 분해 사시도이다.

제8도는 종래의 전자석 장치의 개략도.

제9도는 종래의 다른 전자석 장치의 개략도.

제10도는 본 발명의 전자석 장치의 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 코일 20 : 철심

21 : 제1 절곡부 22 : 제2 절곡부

23 : 철심 자극 25 : 제1 분기부

26 : 제2 분기부 27 : 제1 절곡부

28 : 제2 절곡부 29 : 절곡부

30 : 영구 자석 40 : 요크

42 : 회동 지점부 44 : 혀부

50 : 철편 53 : 철편 자극

상기 과제를 해결하기 위한 제1 발명은, 코일을 관통하는 철심과, 상기 코일로부터 돌출되는 철심의 양단에 같은 극이 배치되며 또한, 자극의 방향이 동일한 1쌍의 영구 자석과, 상기 철심의 양단에 형성된 철심 자극과, 상기 1쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극과 반대측의 자극을 연결하는 요크와, 이 요크 상에 지점을 지니고, 이 지점을 중심으로 자유록게 회동하도록 유지되며, 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 가지는 철편을 구비한 것이다.

이 제1 발명에 의하면, 영구 자석은 코일을 관통하는 철심의 양단에 배치되며, 코일 권부의 중간에는 배치되어 있지 않다. 이 때문에 코일의 권선이 용이하고 권선 면적이 크게 산출되어 흡인력이 향상한다. 또한, 코일 권부의 양단 부근에 영구 자석을 배치하였기 때문에 영구 자석의 자속(磁束)의 대부분이 코일의 자속과 작용하므로 영구 자석이 소형화될 수 있다. 더욱이, 1쌍의 영구 자석의 자극 방향이 동일한 방향이기 때문에 조립한 후의 착자가 용이하다.

상기 제1 발명에 있어서는 상기 코일을 관통하는 철심의 양단을 코일의 축심에 직교하는 방향으로 구부려서 절곡부를 만들고, 이 절곡부의 코일의 축심과 거의 평행한 면을 철심 자극으로 하는 한편, 상기 절곡부와의 사이에 간격을 가지며 또한, 절곡 방향으로 자극을 지니도록 영구 자석을 배치하는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 영구 자석이 코일과 철심의 절곡부 사이에 끼워지므로, 누설 자속이 감소하여 영구 자석의 소형화를 도모할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제2 발명은 상기 제1 발명에 있어서, 상기 코일을 관통하는 철심의 양단을 코일의 축심에 거의 평행하게 둘로 분기하고, 분기한 한쪽에 한쪽의 자극이 대향하며 또한 코일의 축심에 직교하는 방향으로 자극을 지니도록 영구 자석을 배치하고, 분기한 다른쪽을 영구 자석의 자극 방향으로 구부려서 코일의 축심과 거의 평행한 면을 철심 자극으로 한 것이다.

이 제2 발명에 의하면 철심 자극과 영구 자석이 코일의 축심에 직교하는 방향으로 병설되기 때문에 전체 길이가 짧게 되어 소형화를 도모할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제3의 발명은, 대략 중앙부가 코일을 관통하는 평면이 대략'ㄷ' 자형인 철심과, 상기 코일로부터 돌출되는 철심 중앙부의 양단에 같은 극이 배치되며 또한, 철심의 두께 방향으로 자극을 지니는 1 쌍의 영구 자석과, 상기 철심의 양단에서 상기 영구 자석이 배치된 면의 연장면에 형성된 철심 자극과, 양단부가 상기 1 쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극과 반대측의 자극과 대향하도록 상기 철심과 평행하게 배치된 평면이 대략 역 'ㄷ'자형인 요크와, 이 요크의 대략 중앙부에서 상기 영구 자석과 대향하는 면의 연장면에 회동 지점을 가지며, 중앙부가 상기 회동 지점 상에서 자유롭게 회동하도록 유지되고, 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 가지는 철편을 구비한 것이다.

이 제3 발명에 의하면, 요크와 철심 사이에 있는 공간에 철편이 배치되어 있기 때문에, 소비성 공간(dead space)이 적으며 소형화를 도모할 수 있다. 도한, 평면이 대략 'ㄷ'자형인 철심과 평면이 대략 역 'ㄷ'자형인 요크가 영구 자석을 매개로 마주 보고 있기 때문에 장치를 박형화(薄形化)할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제4 발명은 대략 중앙부가 코일을 관통하는 평면이 대략 'ㄷ'자형인 철심과, 상기 코일로부터 돌출되는 철심 중앙부 양단에 같은 극이 배치되며 또한, 철심의 두께 방향으로 자극을 지니는 1 쌍의 영구 자석과, 상기 철심의 양단을 코일의 축심에 거의 평행한 선을 따라서 두께 방향으로 구부림으로써 형성된 절곡부의 상기 영구 자석이 배치된 면에 직각인 면에 형성된 철심 자극과, 양단부가 상기 1 쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극과 반대측의 자극과 대향하도록 상기 철심과 평행하게 배치된 평면이 대략 역 'ㄷ'자형인 요크와, 이 요크의 대략 중앙부에서부터 연장되어 설치된 혀부(舌部)를 코일의 축심에 거의 평행한 선을 따라서 두께 방향으로 구부리고, 이 혀부의 상기 철심 자극과 거의 평행인 면에 회동 지점을 가지며, 중앙부가 상기 회동 지점 상에서 자유롭게 회동하도록 유지되고, 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 가지는 철편을 구비한 것이다.

이 제4 발명에 의하면, 상기 제3 발명과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 이 제4 발명의 철편의 회동 방향은 제3 발명의 철편의 회동 방향에 대하여 직각이 된다. 따라서, 피구동부의 위치나 방향에 따라서 전자석 장치를 적절하게 배치할 수 있다.

전술한 발명에 있어서는, 상기 1 쌍의 영구 자석의 각각의 강도를 다르게 할 수 있다. 이로써, 소위 단일 동작형(單安定形)의 전자석 장치를 간단하게 구성할 수 있다.

또한, 상기 철심과 요크에 의해 끼워진 영구 자석의 양극 이외의 다른 4 면을 상기 코일이 감기는 스풀과 일체로 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 영구 자석의 위치가 안정되며 특성의 격차가 없어진다.

더욱이, 상기 철편의 회동 지점이 상기 철심 자극을 잇는 선에 직교하는 방향으로 배치된 2개의 점에서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 철편의 회동 동작이 안정된다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 따라 설명한다.

도 10은 본 발명에 다른 전자석 장치의 개략도이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 전자석 장치의 제1 실시 형태를 나타낸다. 이 전자석 장치는 코일(10)을 관통하는 철심(20), 1 쌍의 영구 자석(30), 요크(40) 및 철편(50)으로 이루어져 있다.

코일(10)을 관통하는 철심(20)은 그 양단이 코일(10)의 축심에 대하여 거의 직각으로 구부려진 제1절곡부(21)와, 이 제1절곡부(21)의 선단이 또한 코일(10)의 축심 방향으로 거의 직각으로 구부려진 제2절곡부(22)를 가지고 있다. 제2절곡부(22)의 코일(10)의 축선에 평행한 면에는 철심 자극(23)이 형성되어 있다.

제2 절곡부에(22)는 그 철심 자극(23)의 자극 면적을 확대하여 워킹갭(working gap)의 자기 저항을 감소시키기 위해 설치된다.

1 쌍의 영구 자석(30)은 각각 직방체의 동일한 형상을 가지고 있다. 각 영구 자석(30)은 상기 철심(20)의 양단에 상기 제1 절곡부(21)와 소정의 간격을 지니도록 배치되어 있다. 한편, 각 영구 자석(30)은 철심(20)과 대향하는 측이 모두 같은 N 극이며 그 반대측이 S 극, 혹은 그 반대로 되도록, 그리고 그 N과 S의 자극 사이를 잇는 방향(자극 방향)이 코일(10)의 축선과 직교하도록 착자된다.

상기 철심(20) 및 1 쌍의 영구 자석(30)은 도 1a에 도시된 바와 같이 스풀(60)과 일체로 삽입 성형되어 있다. 스풀(60)에는 철심(20)의 양단 부근에 리브(rib)부(61)가 설치되고, 이 리브부(61)사이에 코일(10)이 감겨 있다. 또한, 철심(20)의 철심 자극(23) 및 영구 자석(30)의 S극은 스풀(60)로부터 노출되어 있다. 철심(20)의 제1 절곡부(21)와 영구 자석(30) 사이에는 철심자극(23)의 면보다 조금 돌출되는 레시쥬얼(residual)부(62)가 스풀(60)과 일체로 설치되어 있다. 상기 영구 자석(30)은 N극과 S극 면을 제외하는 다른 4면이 스풀(60)과 일체로 되어있기 때문에, 위치가 안정된다.

요크(40)는 방형의 판으로 이루어지며, 그 양단부가 상기 1쌍의 영구 자석(30)의 S극에 대향하고 또한, 각 영구 자석(30)의 S극 사이를 연결하도록 설치되어 있다. 요크(40)의 중앙부는 폭방향의 양측으로 돌출되는 돌기(41)를 가지며, 양단에 비해 약간 넓은 폭으로 되어 있다. 그리고, 이 폭이 넓은 중앙부의 면중에서 영구 자석(30)의 S극과 대향하는 면과 반대측의 면에는 공 모양으로 돌출되는 2개의 회동 지점부(42)가 코일(10)의 축심과 직교하는 방향으로 배치되어 있다.

철편(50)은 상기 요크(40)보다 약간 길지만 거의 동일한 형상의 판으로 이루어지며, 중앙부에는 양측으로 돌출하는 돌기(51)를 지니고 있다. 철편(50) 중앙부의 상기 요크(40)와 대향하는 면에는 상기 요크(40)의 2개의 회동 지점부(42)에 끼어맞추는 2개의 오목부(52)가 형성되어 있다. 또한, 철편(50)의 양단은 철편 자극(53)으로 되어 있다. 그리고, 이 철편(50)은 그 오목부(52)가 요크(40)의 회동 지점부(42)에 끼워맞춰지고, 이 회동 지점(42)을 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되고 있다. 회동 지점(42)이 2개 있기 때문에 철편(50)의 안정된 회동 동작이 확보된다. 철편(50) 양단의 철편 자극(53)은 각각 상기 철심 자극(23)에 가동 거리에 상당하는 간격으로 대향하고 있다.

상기 철편(50)의 회동 지점부(42)로 부터 도 2의 좌측(이하, "동작측"이라 한다)의 선단까지의 길이(L₁)는 우측(이하, '복귀측'이라 한다)의 선단까지의 길이(L₂)보다 짧게 되어 있다. 이 때문에 철편(50)은 그 철편자극(53)과 철심 자극(23)과의 대향면적이 동작측과 복귀측에서 서로 다르며, 자기적인 불평형이 발생하여, 여자(勵磁)시에 동작하고 무여자(無勵磁)시에 복귀하는 단일동작이 가능하게 되고 있다. 또, 54는 도시하지 않은 광섬유 등의 피구동부에 걸어맞추는 계합 부재이다.

이어서, 상기 구성으로 이루어지는 전자석 장치의 동작을 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자석 장치의 자기 회로를 나타낸다. 이 도면 중의 기호는 다음과 같다.

C ; 코일(10)에 의한 기자력

Pm₁; 동작측의 영구자석(30)의 자력

APm₂; 복귀측의 영구 자석(30)의 자력

Ra₁; 동작측의 철심 자극(23)과 철편 자극(52) 사이의 자기 저항

Ra₂; 북귀측의 철심 자극(23)과 철편 자극(52) 사이의 자기 저항

Ry₁; 동작측의 요크(40)와 철편(50)사이의 자기 저항

Ry₂; 동작측의 요크(40)와 철편(50)사이의 자기 저항

Rh ; 요크(40)의 회동 지점부(42)와 철편(50)의 오목부(52)사이의 자기 저항

한편, 철심(20), 요크(40), 철편(50)의 각 자로(磁路)의 내부 자기 저항은 부호가 없는 저항 기호로 표시되어 있다.

현재, 코일(10)이 무여자 상태이고, 동작측 및 복귀측의 철편 자극(53)과 철심 자극(23)사이의 간격이 동일(동작 스트로크의 중간의 상태)하다. 영구 자석(30)에 의한 자속은 동작 방향으로 작용하는 자속(도 3 중에 점섬으로 나타낸다)과 복귀 방향으로 작용하는 자속(도 3 중에 실선으로 나타낸다)이 존재하지만, 도 2에 도시된 바와같이 동작측과 복귀측에서 철편(50)의 길이가 다르기(L₁〈 L₂) 때문에, 철심 자극(23)과 철편 자극(53) 사이의 자기저항은 Ra₁〉 Ra₂이 되어, 동작측에서 작용하는 자속에 의한 흡인력에 비해 복귀측에 작용하는 자속에 의한 흡인력이 커진다. 이결과, 철편(50)은 도 2에 도시된 바와같이 반시계 방향으로 회동하고, 동작측의 철편 자극(53)이 철심 자극(23)으로부터 이격되어, 복귀측의 철편 자극(53)이 철심 자극(23)에 레시쥬얼부(62)를 매개로 흡착한 상태로 유지된다. 이 상태에서는 코일(10)을 관통하는 철심(20)을 통과하는 자속(실선과 점선의 합성 자속)은 영구 자석(Pm₁)에서 영구 자석(Pm₂)방향으로 향한다.

이어서, 코일(10)을 관통하는 철심(20)을 영구 자석(Pm1)에서 영구 자석(Pm2) 방향으로 통과하는 자속과 역방향의 자속이 발생하도록 코일(10)을 여자하면 동작 방향으로 작용하는 자속(제 3 도중에 점선으로 나타낸다)이 증가하고, 복구방향으로 작용하는 자속(도 3 중에 실선으로 나타낸다)이 감소한다. 이결과, 철편(50)은 도 2에 있어서 시계 방향으로 회동하고, 동작측의 철편 자극(53)이 철심 자극(23)에 레시쥬얼부(62)를 매개로 흡착하여, 복귀측의 철편 자극(53)이 철심 자극(23)으로부터 이격된다.

그리고, 코일(10)의 여자를 풀면, 동작 방향으로 작용하는 자속(도 3 중에 점선으로 나타낸다)이 감소하고, 복귀 방향으로 작용하는 자속(도 3 중에 실선으로 나타낸다)이 증가하기 때문에, 철편(50)은 복귀 방향으로 회동하고, 도 2에 나타난 복귀 상태로 복귀하여 유지된다.

이러한 단일 동작의 흡인력 곡선을 도 4a에 나타낸다. 철편(50)의 복귀 위치에 있어서 코일(10)을 여자하면, 흡인력 곡선(a)에 따라서 동작력이 증가하기 때문에, 철편(50)은 동작측으로 회동한다. 코일(10)의 여자를 풀면, 흡인력 곡선(b)에 따라서 복귀력이 증가하기 때문에, 철편(50)은 복귀측으로 회동한다.

이상 설명한 실시 형태에서는 동작 방향과 복귀 방향의 자기 저항을 다르게 하여 단일 동작을 가능하게 하는 수단으로, 회동 지점부(42)에서부터의 철편(50)의 길이(L₁, L₂)를 다르게 하였는데, 철편(50)의 길이를 동일하게 하고 레시쥬얼부(62)의 돌출양을 다르게 하거나, 철편(50)의 길이 및 레시쥬얼부(62)의 돌출양을 동일하게 하고 1쌍의 영구 자석(30)의 강도 또는 단면적을 다르게 하거나, 철편(50)의 회동 지점부(42)를 요크(40)의 중심에서 비켜 놓는다거나, 혹은 이들을 복합한 방법을 채용함으로써, 마찬가지로 단일 동작을 얻을수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서, 레시쥬얼부(26)는 코일(10)이 휘감기는 스풀(24)에 일체로 설치되어 있지만, 철편(50)의 자극면에 비자성(非磁性) 재료로 된 판이나 리벳(rivet)을 용접이나 코킹(calking) 등에 의해 고착시켜도 좋다.

상기 단일동작 대신에 킵동작을 필요로 하는 경우에는 철편(50)의 회동 지점부(42)에서부터의 길이는 동일한 편이 바람직하다. 이 경우 코일(10)을 1권선으로 하여서 그 극성을 교체하여 여자한다. 이러한 킵동작의 흡인력 곡선을 도 4b에 나타낸다. 무여자시에는 영구 자석(30)에 의한 흡인력 곡선(c)은 스트로크의 중점에 대하여 대칭이기 때문에, 철편(50)은 복귀 위치 또는 동작 위치에 있다. 현재, 철편(50)이 복귀 위치에 있다고 하고, 코일(10)을 정(+)극으로 여자하면, 흡인력 곡선(a)을 따라서 동작력이 증가하기 때문에, 철편(50)은 동작측으로 회동하여 코일(10)의 여자를 풀더라도 흡인력 곡선(c)에 의한 동작력에 의해서 그 상태가 유지된다. 부(-)극으로 여자하면, 흡인력 곡선(b)을 따라서 복귀력이 증가하기 때문에, 철편(50)은 복귀측으로 회동한다.

한편, 이와 같이 코일(10)의 극성을 교체하여 여자하는 대신에 철심(20)에 권선방향이 다른 2개의 권선을 설치하여, 각각 셋(set)코일, 리셋(reset)코일로 이용하여도 좋다.

이어서, 본 발명의 다른 실시형태를 도 5~도 7에 따라 설명하는데, 이들 도면에 있어서 스풀은 간략하게 하기 위해 생략되어 있다. 또한, 레시쥬얼부나 단일 동작을 위해 철심의 길이를 다르게 하는 등의 구성 외에, 자기회로도 상기 실시형태와 같기 때문에, 이들에 관한 설명을 생략하며, 이하 상기 실시 형태와 다른 부재의 구성만을 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전자석 장치의 제2 실시 형태를 나타낸다.

코일(10)을 관통하는 철심(20)은 그 양단이 슬릿(24)에 의해서 코일(10)의 축선 방향으로 제1 분기부(25)와 제2분기부(26)의 2개로 분기되어 있다. 제2분기부(26)는 코일(10)의 축심에 대하여 거의 직각으로 구부러진 제1 절곡부(27)와, 이 제1 절곡부(27)의 선단이 또한 코일(10)의 축심 방향으로 거의 직각으로 구부러진 제2 절곡부(28)를 지니고 있다. 제2 절곡부(28)의 코일의 축선에 평행한 면에는 철심 자극(23)이 형성되어 있다.

1쌍의 영구 자석(30)은 상기 철심(20) 양단의 제1 분기부(25)에 배치되어 있다. 각 영구 자석(30)은 철심(20)의 제1 분기부(25)와 대향하는 측이 모두 같은 N극이며 그 반대측이 S극, 혹은 그 반대가 되도록, 그리고 그자극(NS)사이를 잇는 방향이 코일(10)의 축선과 직교하도록 착자된다.

요크(40)는 그 양단부가 상기 1쌍의 영구자석(30)의 S극에 대향하며 또한, 각 영구 자석(30)의 S극 사이를 연결하도록 만들어져 있다. 요크(40)의 중앙부는 폭방향의 한쪽으로 돌출되는 돌기(43)를 가지며, 양단에 비해 약간 폭이 넓게 되어 있다. 그리고, 이 폭이 넓은 중앙부의 면 중에서, 영구 자석(30)의 S극과 대향하는 면과 반대측의 면에는 공 모양으로 돌출되는 2개의 회동 지점부(42)가 코일(10)의 축심과 직교하는 방향으로 배치되어 있다.

철편(50)은 그 중앙부에 상기 요크(40) 중앙부의 돌기(43)와는 반대측으로 돌출되는 돌기(55)를 가지는 것 외에는, 상기 요크(40)와 거의 동일한 형상으로 되어있다. 철편(50) 중앙부의 상기 요크(40)와 대향하는 면에는 상기 요크(40)의 2개의 회동 지점부(42)에 끼워맞춰는 2개의 오목부(52)가 형성되며, 양단은 철편 자극(53)으로 되어있다. 그리고, 이 철편(50)은 그 오목부(52)가 요크(40)의 회동 지점부(42)에 끼워맞춰지며, 이 회동 지점부(42)를 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되고 있다. 철편(50) 양단의 철편 자극(53)은 각각 상기 철심 자극(23)에 가동 거리에 상당하는 간격으로 대향하고 있다.

이 제2 실시 형태에서는 영구 자석(30)과 철심 자극(23)이 코일(10)의 축심에 직교하는 방향으로 배치되어 있기 때문에, 철심 자극(23)이 영구 자석(30)의 외측에 배치된 도 1a 및 도 1b의 실시 형태에 비하여 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

또, 이제2 실시형태에 있어서는, 철편(50)은 요크(40)의 외측(코일(10)과 반대 방향)에 배치되어 있지만, 요크(40)의 내측, 즉 철심(50)과 요크(40)사이에 배치하는 것도 가능하다. 또한, 영구 자석과 자극을 점대칭으로 배치할 수도 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 전자석 장치의 제3실시 형태를 나타낸다.

코일(10)을 관통하는 철심(20)은 그 양단이 코일(10)의 축심에 대하여 직각방향으로 구부러져서 연장되는 평면이 'ㄷ'자형인 판으로 이루어져 있다. 이 철심(20)의 양단에는 철심 자극(23)이 형성되어 있다.

1쌍의 영구 자석(30)은 상기 철심(20) 중앙부의 양단에 배치되어 있다. 각 영구 자석(30)은 철심(20)과 대향하는 측이 모두 같은 N극이며 그 반대측이 S극, 혹은 그반대가 되도록, 그리고 그 자극(NS) 사이를 잇는 방향이 코일(10)의 축선과 직교하도록 착자된다.

요크(40)는 상기 철심(20)과 대칭의 역'ㄷ'자형의 판으로 이루어지며, 철심(20)과 영구 자석(30)을 매개로 겹치도록 그 양단부가 상기1쌍의 영구 자석(30)의 S극에 대향하며 또한, 각 영구 자석(30)의 S극 사이를 연결하도록 설치되어 있다. 요크(40)의 중앙부의 도면에 있어서의 하면에는 공 모양으로 돌출되는 2개의 회동 지점부(42)가 코일(10)의 축심과 직교하는 방향으로 배치되어 있다.

철편(50)은 상기요크(40)의 중앙부와 거의 동일한 폭의 직사각형 판으로 이루어지며, 그 중앙부의 상면에는 상기 요크(40)의 2개의 회동 지점부(42)에 끼워맞추는 2개의 오목부(52)가 형성되고, 양단은 철편 자극(53)으로 되어있다. 그리고, 이 철편(50)은 요크(40)의 중앙부와 철심(20)의 철심자극(23)의 사이에 배치되며, 그 오목부(52)가 요크(40)의 회동 지점부(42)에 끼워맞춰지고, 해당 회동 지점부(42)를 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되어 있다. 철편(50) 양단의 철편 자극(53)은 각각 상기 철심 자극(23)에 가동 거리에 상당하는 간격으로 대향하고 있다.

이 제3 실시 형태에서는 철심(20)이 코일(10)의 축심에 직교하는 방향으로 구부러져 연장되는 철심 자극(23)과 요크(40)사이에 배치되어 있기 때문에, 전체의 높이를 낮게 하여 박형으로 만들 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전자석 장치의 제4 실시형태를 나타낸다.

이 제4 실시 형태는 철심(20)과 요크(40)의 형상 및 철심(20)의 장착 및 회동방향이 상이한 것 이외는 상기 제3 실시 형태와 같다.

코일(10)을 관통하는 철심(20)의 양단에는 코일(10)의 축심과 평행한 선을 따라서 도면에 있어서 아래쪽으로 구부러진 절곡부(29)를 가지며, 이 절곡부(29)에 철심 자극(23)이 형성되어 있다.

요크(40)의 중앙부에는 코일(10)의 축심과 평행한 선을 따라서 도면에 있어서 아래쪽으로 구부러진 혀부(44)를 가지고 있다. 이 혀부(44)의 외면에는 공 모양으로 돌출되는 2개의 회동 지점부(42)가 코일(10)의 축심과 직교하는 방향으로 배치되어 있다.

그리고, 이 요크(40)의 회동 지점부(42)에 철편(50)의 오목부(52)가 끼워 맞춰짐으로써, 철편(50)은 이 회동 지점부(42)를 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되어 있다. 철편(50) 양단의 철편 자극(53)은 각각 상기 철심 자극(23)에 가동 거리에 상당하는 간격으로 대향하고 있다.

이 제4 실시 형태에서는 철편(50)은 수직면 내에서 회동하는 제3 실시 형태의 철편(50)과 달리 수평면 내에서 회동한다. 따라서, 광화이버 등의 피구동부를 수평방향으로 구동시키는 경우에는 이 제4 실시 형태를 이용하는 쪽이 유익하다.

한편, 이 실시 형태에 있어서, 철심(20)의 철심자극(23)은 도면에 있어서 아래쪽으로 구부렸지만 상측으로 구부려도 된다. 또한, 요크(40)의 혀부(44)도 도면과는 반대로 상측으로 구부려도 좋다. 더욱이, 철심(20)의 회동 방향을 변경하는 경우에는 철심(20)의 절곡부(29)와 요크(40)의 혀부(44)를 적당히 구부림으로써 대처할 수 있다.

본 발명은 종래의 문제점에 감안하여 영구 자석을 코일 권부에 배치하지 않도록 하여 크로스오버의 필요성을 제거함과 동시에 영구자석의 착자가 용이하고 저렴한 전자석 장치를 제공할수 있다.

Claims (8)

1. 코일을 관통하는 대략'ㄷ'자형 철심과; 상기 코일로부터 돌출되는 철심의 양단에 같은 극이 배치되며, 자극의 방향이 동일한 1쌍의 영구자석과;상기 철심의 양단에 형성된 철심자극과; 상기1쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극의 반대측의 자극을 연결하는 요크와; 상기 요크 상에 지점을 가지며, 상기 지점을 중심으로 자유롭게 회동하도록 유지되고, 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 갖는 철편을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기코일을 관통하는 철심의 양단을 코일의 축심에 직교하는 방향으로 구부려서 절곡부를 만들고, 상기 절곡부의 코일의 축심과 대략 평행한 면을 철심 자극으로 하며; 상기 절곡부와의 사이에 간격을 가지며, 절곡 방향으로 자극을 갖도록 영구 자석을 배치한 것인 전자석 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 코일을 관통하는 철심의 양단을 코일의 축심과 평행하게 2개로 분기하고; 상기 분기된 한쪽에, 한쪽의 자극이 대향하며 코일의 축심에 직교하는 방향으로 자극을 갖도록 영구자석을 배치하고; 상기 분기된 다른쪽을 영구 자석의 자극 방향으로 구부려서 코일의 축심과 평행한 면을 철심 자극으로 한 것인 전자석 장치.
4. 코일을 관통하는 대략'ㄷ'자형의 철심과; 상기코일로부터 돌출되는 철심 중앙부의 양단에 같은 극이 배치되며, 철심의 두께 방향으로 자극을 지니는 1쌍의 영구 자석과; 상기 철심의 양단에서 상기 영구 자석이 배치된 면의 연장면에 형성된 철심 자극과; 양단부가 상기 1쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극과 반대측의 자극과 대향하도록 상기 철심과 평행하게 배치된 대략 역'ㄷ'자형의 요크와; 상기 요크의 중앙부에서 상기 영구 자석과 대향하는 면의 연장면에 회동 지점을 가지며, 중앙부가 상기 회동 지점 상에서 자유롭게 회전하도록 유지되고 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 가지는 철편을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석 장치.
5. 코일을 관통하는 대략'ㄷ'자형의 철심과; 상기 코일로부터 돌출되는 철심의 양단에 같은 극이 배치되며, 철심의 두께 방향으로 자극을 지니는 1쌍의 영구 자석과; 상기 철심의 양단을 코일의 축심에 대략 평행한 선을 따라서 구부림으로써 형성된 절곡부의 상기 영구 자석이 배치된 면에 직각인 면에 형성된 철심 자극과; 양단부가 상기 1쌍의 영구 자석의 상기 철심과 대향하는 자극의 반대측의 자극과 대향하도록 상기 철심과 평행하게 배치된 대략 역'ㄷ'자형의 요크와; 상기 요크의 중앙부에서부터 연장되어 설치된 혀부를 코일의 축심에 거의 평행한 선을 따라서 구부리고, 상기 혀부의 상기 철심 자극과 거의 평행한 면에 회동 지점을 가지며, 중앙부가 상기 회동 지점상에서 자유롭게 회동하도록 유지되고, 양단에 상기 철심 자극과 대향하는 철편 자극을 가지는 철편을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서, 상기 1쌍의 영구 자석의 각각의 강도를 다르게 한 것인 전자석 장치.
7. 제1항 내지 제5항중 어느 한항에 있어서, 상기 철심과 요크에 의해 끼워진 영구 자석의 양극 이외의 다른 4면을 상기 코일이 휘감기는 스풀과 일체로 설치한 것인 전자석 장치.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느한 항에 있어서, 상기 철편의 회동 지점이 상기 철심 자극을 잇는 선에 직교하는 방향으로 배치된 2개의 점에서 형성되어 있는 것인 전자석 장치.