JP2000260245A - 磁電スタイラスを有する電気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低抵抗の接触式電気的な接点でありながら限り
なく小さな接触圧力で実現できる電気接点及び電気装置
を実現提供する。 【解決手段】磁石と常に磁石からの磁束を空間に放射す
る磁極と一体の或は磁極上に配置された第一の電極とよ
りなる第一の電極アッセンブリー，前記磁極と空隙を介
して対向する磁性体，及び導電性磁性体微粉とより構成
され，前記磁性体の移動接近或いは近傍配置により導電
性磁性体微粉を前記磁極及び磁性体間の磁界分布に沿っ
て第一の電極より突出制御せしめて形成される磁電スタ
イラスを有してその磁電スタイラスを介して電極間の導
通制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電気接点を有する電気
装置に係わり，特に低抵抗の接触式でありながら接触圧
力を限りなく小に出来る電気接点を有する電気装置に係
わる。

【０００２】

【従来の技術】電気接点には，特殊な構成として水銀そ
の他液体を用いた接点構造が用いられるが，一般的には
殆どが固体の導体間が接触する構造であり，接触には必
ず圧力を伴っている。その為，接点間が相対的に移動す
る場合には摺動摩耗を考慮して材料の選択或いは構造上
の配慮等が必要であり，接点同士が静止している場合で
も接触圧に耐えられる材料構造とする必要がある。した
がって電気回路素子にも係わらず機械的な強度を要求さ
れる環境にあり，必ずしも電気回路として良好な材料を
採用できずその電気接点を有する電気装置の機能を制限
する状況にあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的と
する処は，低抵抗の接触式電気接点でありながら限りな
く小さな接触圧力で実現できる電気接点及び電気装置を
実現提供する事である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による磁電スタイ
ラスを有する電気装置は，磁石と常に磁石からの磁束を
空間に放射する磁極と一体の或は磁極上に配置された第
一の電極とよりなる第一の電極アッセンブリー，前記磁
極と空隙を介して対向する磁性体，及び導電性磁性体微
粉とより構成され，前記磁性体の近傍配置或は移動接近
により導電性磁性体微粉を前記磁極及び磁性体間の磁界
分布に沿って第一の電極より突出制御せしめて形成され
る磁電スタイラスを有してその磁電スタイラスを介して
電極間の導通を実現する。

【０００５】このような構造で，磁電スタイラスは導電
性磁性体微粉より構成され，磁界により支持されている
ので導電性を有して且つ柔軟である特徴がある。また磁
束が集中する事になる磁極と磁性体が一定内の間隙にあ
る場合のみ磁電スタイラスは形成されるので磁極，磁性
体間の間隙に応じて磁電スタイラスを突出形成或いは消
滅する。第一の電極と磁性体の間に第二の電極を配置す
れば磁電スタイラスを介して第一及び第二の電極の間の
導通を制御できる。電極との接触は導電性磁性体微粉を
磁気吸引する力によるもので導電性磁性体微粉の大きさ
を数ミクロンメートル，或いは更に微小な大きさと任意
に選択出来，電極に加わる接触圧は限りなく小さくでき
る。

【０００６】第一，第二の電極間の導通，非導通の制御
は第一の電極を構成する磁石を電磁石として磁界を制御
しても，第一，第二の電極は相対的に移動するとして間
隙の変化によっても，更にまた第二の電極近傍の磁性体
のみを移動制御しても，導電性磁性体微粉の位置を第一
の電極近傍，或いは第一，第二の電極間間隙と移動制御
する事で可能となる。

【０００７】また，第二の電極近傍に配置する磁性体を
所定の温度以上では磁性を失う感温フェライトのような
材料とする事で温度によって磁電スタイラス形成を制御
し電極間の導通，非導通を制御する構成とする事もでき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明による磁電スタイラ
スを有する電気装置の基本構成及び原理を説明する為の
図で要部の断面を示す。同図に於いて永久磁石１１の一
方の磁極には薄膜で構成される導体１３が配置されて第
一の電極を構成し，他端の磁極には磁性体１２が配置さ
れて全体を樹脂１４で封止して第一の電極アッセンブリ
ーを構成している。この永久磁石１１の磁極と対向する
位置に磁性体１６が配置され，第二の電極として導体１
７が第一の電極アッセンブリーと磁性体１６の間，つま
り磁性体１６の上に配置されている。永久磁石１１，磁
性体１２，磁性体１６及びそれらの間の空隙をもって磁
気回路１８を形成し，第一の電極１３と磁性体１６の間
に導電性磁性体微粉１５を配置すると導電性磁性体微粉
１５は磁気回路１８に沿って集まり磁電スタイラスを形
成し，図１（ａ）のように第一，第二の電極１３，１７
間に架橋して両電極を導通させる。磁性体１６が第一の
電極アッセンブリーから離れると，磁性体１６を通過す
る磁束は微小となるので実質的に図１（ｂ）のように第
一の電極アッセンブリーのみになり，導電性磁性体微粉
１５は新たな磁気回路１９に沿って移動し，永久磁石１
１の磁極近傍に吸着されて残り，磁電スタイラスは消滅
する。

【０００９】このように第一，第二の電極１３，１７が
間隙を挟んで対向し，接触していない場合でも磁電スタ
イラスによって両者の導通を取ることが出来，これは両
者が所定の間隙内で相対的に移動している場合でも静止
している場合でも同様である。また，相対移動の間に両
者の間隙が変化する場合は所定の間隙以下となった場合
のみ磁電スタイラスが形成されて両電極間が導通する。
第二の電極１７と第一の電極１３の関係はそのままにし
て磁性体１６のみを移動させても同様の効果を得られ
る。また，磁性体１６が離れる場合，磁束は永久磁石１
１の磁極近傍に集中するので導電性磁性体微粉１５は永
久磁石１１の磁極側に残り原則として飛散消耗する事は
無い。

【００１０】同図の第一の電極アッセンブリーの構造に
於いては磁性体１２を有して磁気回路の一部とした。こ
れは磁気回路の磁気抵抗を小にして永久磁石１１と磁性
体１６との間隙での磁束密度を大とし，導電性磁性体微
粉１５を集中させるには効果が有るが，多少の効率低下
が問題にならないなら磁性体１２は省略することもでき
る。この場合は永久磁石の他端から磁性体１６間に磁束
は空間に広く分布して磁気回路を形成する。

【００１１】導電性磁性体微粉１５は鉄その他の磁性体
の微粉を使用できる。フェライト，鉄・ニッケル合金
等，必ずしも電気の良導体では無くても，磁性体として
優れた材料の微粉表面を金，パラジュウムその他の電気
接点に適する材料で薄く被覆して形成する事が出来る。
導電性磁性体微粉間或いは導電性磁性体微粉と電極間は
それぞれ接点を構成するのでそれらの表面の材料は従来
の電気接点に適した材料で被覆することは機能上好まし
い。また，それらの大きさは数ミクロンメートルから数
十オングストローム程度の範囲の大きさの微粉が望まし
いであろう。

【００１２】また，本実施例では永久磁石，磁性体等そ
れぞれブロック形状で構成する場合で示したが，それら
はスパッタ，蒸着，メッキ，エッチング等薄膜形成技術
或いは印刷技術等を用いても実現可能である。それらの
技術ではややもすると機械的なストレスに耐える材料の
採用に不向きであるが，電気接点に機械的ストレスを与
えないと言う本発明の趣旨とは良く適合する組み合わせ
である。

【００１３】図２は本発明による磁電スタイラスを有す
る電気装置の改良された基本構造を示し，特に導電性磁
性体微粉の継続的な補給を可能にする構造を説明する為
の図である。同図に於いて番号２１は永久磁石，番号２
２は磁気回路を形成する磁性体，番号２３は第一の電極
を形成する導体，番号２４は導電性磁性体微粉，番号２
５は磁性体，番号２６は第二の電極を形成する導体，番
号２７は磁気回路或いは磁束の経路を示す。図１の場合
と比較して特徴的であるのは磁性体２５に対向する永久
磁石２１の磁極及び第一の電極近傍に微小孔２８を有
し，導電性磁性体微粉２９を収容していることである。
微小孔２８には永久磁石２１側面から漏洩する磁界が常
に加わっており，導電性磁性体微粉２９を収納保持でき
るが，導電性磁性体微粉２４が存在する永久磁石２１及
び磁性体２５間の間隙に於ける磁界強度はより大である
ので導電性磁性体微粉２４が何らかの理由で失われた時
には磁気的に連結している導電性磁性体微粉２９の一部
が引き出されて自動的に導電性磁性体微粉２４が補給さ
れることになる。

【００１４】このような構造は導電性磁性体微粉２４が
比較的早い時期に失われる可能性のある電気装置，例え
ば一方が高速で移動する場合，或いは何らかの気流が吹
き込んで磁界中に拘束保持されている導電性磁性体微粉
２４を拡散させてしまう恐れのあるような電気装置での
応用に適している。

【００１５】図３は磁電スタイラスを有する電気装置の
第一の実施例の断面図を示し，移動する物体との間に低
抵抗での導通を保持する例を示す。磁極先端に凹部３５
を有して導電性磁性体微粉３４を格納する永久磁石３２
及び磁性体３３等より成る第一の電極アッセンブリーを
並行或いは回転移動する磁性体３１に対向して配置して
構成する。永久磁石３２の磁極と磁性体３１とが所定の
間隙以下で対向すると永久磁石３２，磁性体３１，磁性
体３３の間には磁気回路３６が形成されて格納されてい
た導電性磁性体微粉３４が引き出されて磁電スタイラス
を形成し，磁性体３１及び永久磁石３２間に導通を確保
する。番号３７は封止用の樹脂，番号３８は平行移動の
方向或いは番号３９は回転移動の場合の方向をそれぞれ
示す。

【００１６】本実施例では磁電スタイラスはポイント状
に形成する例を示した。この構造でも十分に低抵抗を実
現できるが，更に低抵抗或いは電流の容量を大にする場
合には面状或いは円環状に磁電スタイラスを形成する事
もできる。

【００１７】従来は水銀等液体金属を用いて接点とした
例があるが，高価で構造上に工夫を要し，また摺動する
場合の抵抗も必ずしも小では無い欠点を有していた。本
実施例によれば摺動抵抗を小に，低抵抗で，且つシンプ
ルな構造で実現できるので計測器等小型機器への採用に
適している。

【００１８】図４は磁電スタイラスを有する電気装置の
第二の実施例を示し，搬送される電子カードとの間に必
要時には自動的に磁電スタイラスを形成して電気的に結
合する電気装置の例を示す。同図に於いて，一部のみを
図示する電子カード４０は表面に複数の電極４７を有
し，その電極４７と略相応する内部に磁性体４６を積層
して有する。一方，各電極４７に対応する磁電スタイラ
スを形成するコンタクト部４１は導電性磁性体微粉４４
収納部を先端磁極に有する永久磁石４２，磁性体４３と
より構成されて樹脂４５により封止されている。電子カ
ード４０は搬送用ベルト４８により搬送され，搬送用ベ
ルト４８の上方に一定の間隙をもって配置されていたコ
ンタクト部４１の真下に電子カード４０が位置し，永久
磁石４２，磁性体４３，磁性体４６が間隙を挟んで磁気
回路を構成した時，導電性磁性体微粉４４が引き出され
て磁電スタイラスを形成し永久磁石４２及び電極４７の
間に導通を確保する。同図では簡単の為に一つのコネク
ター部４１のみを示したが，もちろん複数の電極毎には
電気的に独立したコネクター部４１を配置する。

【００１９】このように電子カード４０或いは電極４７
の位置を特に検出するセンサーを必要とせず自動的にし
かも低接触圧力で導通を確保できることに特徴があり，
電子カード４０の電極４７は摺動耐力の低い材料を使用
でき，電子カード及び装置を低コストで実現できる特徴
がある。

【００２０】本実施例では電子カードとその電子カード
との間で情報送受を行う電気装置を例にとったが，当然
一般の電気的結合を要するコネクターをも同様構成で実
現出来る。

【００２１】図５は磁電スタイラスを有する電気装置の
第三の実施例を示し，特に感温磁性体を有して所定の温
度以下で導通，所定の温度以上で非導通となるような電
気装置の例を示す。同図（ａ）はその外観を示し，導体
５２及び５３間の導通を制御するとし，同図（ａ）のＡ
−Ａ’に沿っての断面を同図（ｂ）に示す。図５（ｂ）
に於いて，永久磁石５５の一方の磁極には導体５３によ
って第一の電極を構成し，永久磁石５５の他方の磁極に
は磁性体５６が連結されて第一の電極アッセンブリーを
形成する。第一の電極アッセンブリーに対向して第二の
電極を形成する導体５２，及び感温フェライトより成る
磁性体５７が配置され，樹脂５４で全体が封止されてい
る。第一，第二の電極５３，５２間の空隙には導電性磁
性体微粉５８が封入される。所定の温度以下では永久磁
石５５，磁性体５６，磁性体５７及びそれらの間の空隙
で磁気回路５９を形成し，導電性磁性体微粉５８は第一
及び第二の電極５３，５２間に磁電スタイラスを形成し
て架橋導通せしめる。所定以上の温度になると感温フェ
ライトより成る磁性体５７は磁性を失うので磁気回路は
永久磁石５５と磁性体５６及び周囲の空間とで形成さ
れ，導電性磁性体微粉５８は第一，第二の電極５３，５
２間から第一の電極５３側に移動するので両電極間は非
導通となる。

【００２２】同図（ｂ）に示す構造では感温磁性体より
成る磁性体５７の一面は外部に露出しているので温度管
理の対象物に密着配置すれば対象物の温度により導体５
３，５２間の導通，非導通させることが出来，異常温度
検出或いは温度制御等に適用できる。

【００２３】また，感温磁性体で構成される磁性体５７
上に配置される導体５２の一部の電気抵抗を大にして発
熱体を構成し，過電流スイッチとする事も出来る。つま
り過大電流が流れるとに発熱，温度上昇により磁性体５
７が磁性を失い，第一，第二の電極５３，５２間の導通
が遮断される構造とする。

【００２４】

【発明の効果】磁石の磁極に磁性体を近づけることによ
り磁極と磁性体の間に磁束の集中する場が出来る。導電
性磁性体微粉を常時磁極側に吸着保持させ，磁性体の近
接により形成される磁束集中の場に導電性磁性体微粉が
移動保持され，磁電スタイラスが形成される事を利用し
て電極間の導通，非導通の制御を実現出来る事を実施例
を用いて説明した。磁電スタイラスは導電性磁性体微粉
より構成されるので柔軟であり，接触圧力は磁力により
調整できて微小に設定も出来る。

【００２５】上記説明では数例の実施例を示したが，上
記磁電スタイラスを用いて上記以外にも本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で構造，材料等を修正して更に広範囲で
適用出来るのは自明であり，上記説明が本発明の適用範
囲を何ら制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理及び基本構成を説明する為の断面
図

【図２】本発明の他の基本構造説明するための断面図

【図３】本発明の第一の実施例を説明するための断面図

【図４】本発明の第二の実施例を説明するための図

【図５】本発明の第三の実施例を説明するための図

【符号の説明】

１１・・・永久磁石， １２・・・磁性
体，１３・・・導体， １４・・・樹
脂，１５・・・導電性磁性体微粉， １６・・・磁
性体，１７・・・導体， １８・・・
磁気回路，１９・・・磁気回路 ２１・・・永久磁石， ２２・・・磁性
体，２３・・・導体， ２４・・・導
電性磁性体微粉，２５・・・磁性体，
２６・・・導体，２７・・・磁気回路，
２８・・・微小孔，２９・・・導電性磁性体微粉 ３１・・・磁性体， ３２・・・永久磁
石，３３・・・磁性体， ３４・・・導
電性磁性体微粉，３５・・・凹部，
３６・・・磁気回路，３７・・・樹脂，
３８・・・平行移動の場合の方向，３９・・・回転
移動の場合の方向 ４０・・・電子カード， ４１・・・コンタ
クト部，４２・・・永久磁石， ４３・・
・磁性体，４４・・・導電性磁性体微粉， ４５・
・・樹脂，４６・・・磁性体， ４７・
・・電極，４８・・・搬送用ベルト， ４９・
・・搬送用ベルトの移動方向５２，５３・・・導体，
５４・・・樹脂，５５・・・永久磁石，
５６・・・磁性体，５７・・・磁性体，
５８・・・導電性磁性体微粉，５９・・・
磁気回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石と常に磁石からの磁束を空間に放射
   する磁極と一体の或は磁極上に配置された第一の電極と
   よりなる第一の電極アッセンブリー，前記磁極と空隙を
   介して対向する磁性体，第一の電極と磁性体の間に配置
   される第二の電極，及び第一，第二の電極間に配置され
   る導電性磁性体微粉等とより構成され，前記磁性体の近
   傍配置或は移動接近により導電性磁性体微粉を前記磁極
   及び磁性体間の磁界分布に沿って第一の電極より突出制
   御せしめて形成される磁電スタイラスにより第一，第二
   の電極間を導通させる事を特徴とする磁電スタイラスを
   有する電気装置
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気装置に於いて，導電
   性磁性体微粉は磁性体より成る微粉を電気接点表面に適
   する材料で被覆した事を特徴とする磁電スタイラスを有
   する電気装置
3. 【請求項３】 請求項１，請求項２記載の電気装置に於
   いて，第一の電極及び磁極に凹部或いは小孔を有して導
   電性磁性体微粉を収納し，導電性磁性体微粉消耗に際し
   て随時補給を可能にした事を特徴とする磁電スタイラス
   を有する電気装置
4. 【請求項４】 請求項１，請求項２，請求項３記載の電
   気装置に於いて，第一の電極アッセンブリーと，少なく
   とも磁性体とは相対的に可動で，両者が所定の間隙以下
   で対向した時に導電性磁性体微粉が第一の電極から突出
   して磁電スタイラスを形成する事を特徴とする磁電スタ
   イラスを有する電気装置
5. 【請求項５】 請求項１，請求項２，請求項３，請求項
   ４記載の電気装置に於いて磁性体の全部或いは一部を所
   定の温度以上では磁性を失う感温磁性体で構成し，所定
   の温度を境として導電性磁性体微粉による磁電スタイラ
   ス形成，消滅を制御する事を特徴とする磁電スタイラス
   を有する電気装置