JPH0226771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁継電器などの電気機器に使用さ
れる交流電磁石に関する。

従来、交流電磁石を設計する場合、その復帰方
式としてバネ方式を採用している。そのため荷重
特性がリニアになり、電磁石の吸引力を大きくす
る必要があり、電磁コイルの消費電力がどうして
も大きくなつてしまうという問題があつた。

この発明の目的は上記従来の欠点を解消し、消
費電力の低減される交流電磁石を提供するにあ
る。

この発明の交流電磁石は以上の目的を達成する
ために復帰に永久磁石の磁気力を利用することを
特徴としている。

以下、図面に示す実施例によりこの発明を詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す交流電磁石
の斜視図である。

第１図において、１ａ，１ｂはコ字形の鉄心で
あつて、樹脂２によつて連結されている。この樹
脂２によつて鉄心１ａ，１ｂは互に磁気的に遮断
されている。鉄心１ａ，１ｂのコ字形中央辺には
切欠３ａ，３ｂが設けられ、永久磁石４ａ，４ｂ
が嵌設されている。以上の鉄心部分のみを図示す
れば第２図に示す通りとなる。

第１図において５はスプール６を介して、上記
の鉄心１ａ，１ｂの両方にまたがり巻装される励
磁コイルであり、第２図に示す鉄心部分に励磁コ
イル５を巻回した部分のみを図示すると、第３図
の一部切欠斜視図が得られる。

さらに第１図において、７ａ，７ｂはアマチユ
アであつて、アマチユア７ａは鉄心１ａのコ字形
の両先端８ａ１，８ａ２に、アマチユア７ｂは鉄
心１ｂのコ字形の両先端８ｂ１，８ｂ２にそれぞ
れ対応して架設されている。またアマチユア７
ａ，７ｂは樹脂９によつて連結されるとともに磁
気的に遮断されている。アマチユア７ａと７ｂ間
には、樹脂９によつて支持された永久磁石１０
が、鉄心１ｂのコ字形先端８ｂ１，８ｂ２に対向
して設けられている。樹脂９によつて連結された
アマチユア７ａ，７ｂのみを取り出して図示する
と第４図の通りとなる。逆に第２図に示す永久磁
石４ａ，４ｂ付の鉄心１ａ，１ｂに、第３図に示
す励磁コイル５、第４図に示すアマチユア７ａ，
７ｂ、永久磁石１０を組合せると第１図に示す交
流電磁石が完成する。

次に以上のように構成される交流電磁石の動作
について説明する。

先ず、永久磁石４ｂを含む鉄心１ｂと、アマチ
ユア７ｂと、励磁コイル５とで構成される磁気回
路の動作およびその特性について説明する。

いま、第５図に示すように、永久磁石４ｂのＳ
極が左、Ｎ極が右にあるものとする。励磁コイル
５の無励磁状態では、永久磁石４ｂで発生される
磁束は鉄心１ｂの内部を通るので磁束が鉄心１ｂ
の外部へ漏れることはない。したがつてアマチユ
ア７ｂは永久磁石の磁束による吸引力の影響を受
けることはない。しかしここで励磁コイル５に電
流が流れ、鉄心１ｂの右先端８ｂ１がＮ極、左先
端８ｂ２がＳ極になると、励磁コイル５に生じた
磁束は、鉄心１ｂ内を左から右に流れる。この励
磁コイル５による磁束の方向は、鉄心１ｂ内では
永久磁石４ｂの磁束と逆方向である。そのため励
磁により鉄心内の磁気抵抗が大となり、励磁前に
は鉄心内部を通つていた永久磁石４ｂの磁束はア
マチユア７ｂを通ることになる。この永久磁石４
ｂによつてアマチユア７ｂを通る磁束は、右から
左へ流れることになり、励磁コイル５による磁束
と同方向になる。それゆえアマチユア７ｂに流れ
る磁束は励磁コイル５による磁束と永久磁束４ｂ
による磁束の和となる。

励磁コイル５による励磁方向が次の半サイクル
で逆転して鉄心１ｂの右先端８ｂ１がＳ極、左先
端８ｂ２がＮ極になると、鉄心１ｂ内を通る磁束
の方向は右から左へとなり、永久磁石４ｂによる
磁束の方向と同方向となる。鉄心１ｂ内を通る磁
束の最大量は一定であるから、励磁コイル５によ
つて発生される磁束は僅かな値ですぐに飽和す
る。したがつてアマチユア７ｂに流れる磁束も非
常に小となる。その結果アマチユア７ｂに流れる
磁束φ2は第６図に示すように励磁電流Ｉが正弦
波交流であるにもかかわらず、正側（Ｎ極側）に
片寄つた正負非対称なものとなる。

一方、永久磁石４ａを含む鉄心１ａと、アマチ
ユア７ａと、励磁コイル５とで構成される磁気回
路についても、永久磁石４ａが４ｂと逆極性であ
る分位相が180゜ずれるのみで、上記と同様の動作
でアマチユア７ａには第６図に示す磁束φ1が流
れる。

次に復帰用の永久磁石１０も含めた動作につい
て説明する。

第７図に無励磁時におけるアマチユア７ａ，７
ｂの位置を示している。永久磁石１０のＮ極が
右、Ｓ極が左にあるものとする。無励磁状態で
は、永久磁石１０の磁束φmは空隙を経て鉄心１
ｂの右先端８ｂ１を通り鉄心１ｂ内を通過する経
路をとるのでこの磁気力により、永久磁石１０と
鉄心１ｂの先端８ｂ１に吸引力が生じ、したがつ
てアマチユア７ａ，７ｂを復帰位置、すなわち第
７図に示す位置に保持する。

第８図に励磁時におけるアマチユア７ａ，７ｂ
の位置を示している。

今、励磁コイル５にＩなる励磁電流を流すと、
励磁電流Ｉによつて生じる磁束と永久磁石４ｂに
よつて生じる磁束の合成磁束はφ2は、励磁電流
Ｉによつて生じる磁束が鉄心１ｂ内を左から右に
通る時に大となる。すなわち第６図に示すように
Ｎ極側バイアスされたものとなる。この磁束φ2
により鉄心１ｂの先端８ｂ１はＮ極となり、先端
８ｂ２はＳ極となる。その結果永久磁石１０のＮ
極と鉄心１ｂの先端８ｂ１のＮ極は同極同志で反
撥し合うことになり、永久磁石１０は復帰位置か
ら動き出そうとする。そこで、あらかじめ、鉄心
１ｂとアマチユア７ｂの距離を、鉄心１ｂとアマ
チユア７ａの距離よりも短くしておくと、鉄心１
ｂはアマチユア７ｂを吸引する。この時永久磁石
１０と鉄心１ｂとの反撥力は、アマチユア７ｂの
吸引を助長する。

一方、励磁電流Ｉによつて磁束φ2がＮ極側に
大なる値を示している時、励磁電流Ｉと永久磁石
４ａにより鉄心１ａを経てアマチユア７ａを通る
磁束φ1は第６図に示す通り小なる値で飽和して
いる。それゆえ励磁電流のこのサイクルにおける
アマチユアの吸着は主として鉄心１ｂとアマチユ
ア７ｂの吸引によつてなされる。

しかし励磁電流が次の半サイクルに移り、この
励磁電流による鉄心を通る磁束が右から左へとな
ると、先の半サイクルとは逆に、鉄心１ａとアマ
チユア７ａに生じるＳ極側にバイアスされた磁束
φ1が大となるので、アマチユアの吸着は鉄心１
ａとアマチユア７ａによるものが主となる。

このように励磁電流が流れ続ける限りアマチユ
ア７ａ，７ｂは第８図に示すように鉄心１ａ，１
ｂに吸着保持される。

そしてアマチユア７ａ，７ｂの吸着保持作用
は、一方の磁束が０で吸着が０でも他方の磁束が
０でなく吸着力も０でない状態が継続されるの
で、励磁中いずれか一方のアマチユアが吸着保持
され、唸りを生じることがない。

励磁電流を０にして、励磁を解くと磁束φ1、
φ2による吸着力は消滅し、永久磁石１０の磁束
φmの吸着力によつて、アマチユア７ａ，７ｂは
再び第７図に示す状態に復帰する。

上記実施例において、復帰用の永久磁石は１対
の鉄心の一方の鉄心側に設ける場合について説明
したが、第９図に示すように復帰用の永久磁石１
０ａの他に１０ｂも設けてもよい。このように復
帰用の永久磁石も１対設けることにより復帰力、
さらに励磁した瞬間の永久磁石の反発力を強める
ことができる。

以上のようにこの発明の交流電磁石によればコ
の字形鉄心の中央辺に切欠を設け、この切欠にそ
れぞれ第１の永久磁石を嵌設する一方、１対のア
マチユアの少なくとも一方の近傍に第２の永久磁
石を設け、この第２の永久磁石を１対の鉄心の少
なくとも一方の先端（磁極）部と対向させるよう
にしたから復帰時には、永久磁石の磁気力で復帰
させることができるから従来のバネ復帰式の場合
のように、励磁時に大電流を流す必要がないので
消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す交流電磁石
の斜視図、第２図は第１図に示す交流電磁石より
鉄心部分のみを取出した部分斜視図、第３図は第
２図に示すものに励磁コイルを付加した部分斜視
図、第４図は第１図に示す交流電磁石よりアマチ
ユア部分のみを取出した部分斜視図、第５図は励
磁特性を説明するための第１図実施例の一部切欠
側面図、第６図は励磁電流と磁束を示す波形図、
第７図は無励磁のアマチユアの位置を示す一部切
欠平面図、第８図は励磁時のアマチユアの位置を
示す一部切欠平面図、第９図はこの発明の他の実
施例を示す交流電磁石の一部切欠平面図である。 １ａ，１ｂ……鉄心、５……励磁コイル、７
ａ，７ｂ……アマチユア、８ａ１，８ａ２，８ｂ
１，８ｂ２……鉄心の先端部（磁極）、１０……
永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気的に遮断された１対のコの字形鉄心１
   ａ，１ｂと、この両鉄心１ａ，１ｂにまたがり巻
   装される励磁コイル５と、前記１対の鉄心１ａ，
   １ｂに対応して設けられ、磁気的に遮断された連
   結される１対のアマチユア７ａ，７ｂよりなる交
   流電磁石において、 前記コの字形鉄心１ａ，１ｂの中央辺に切欠３
   ａ，３ｂを設け、この切欠にそれぞれ第１の永久
   磁石４ａ，４ｂを嵌設する一方、前記１対のアマ
   チユア７ａ，７ｂの少なくとも一方の近傍に第２
   の永久磁石１０を設け、この第２の永久磁石１０
   を前記１対の鉄心１ａ，１ｂの少なくとも一方の
   磁極部と対向させてなることを特徴とする交流電
   磁石。