JPH03250519A - 無接点スイッチ - Google Patents

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】 発明の背景 技術分野 この発明は、無接点スイッチに関する。

従来技術とその問題点 従来のスイッチには機械的変位によって金属の電気接点
同士を接触させたり、離したりして、電気回路をスイッ
チングするメカニカル・スイッチがある。

しかしながらメカニカル・スイッチは接点間にケースな
どの樹脂の摩耗粉やフラックスなどの異物がかみこまれ
たり、ＳＯ２やＨ２Ｓガス雰囲気中など悪環境の中では
接点材が変質し易く接点不良が起こりやすい。このため
接触信頼性を保つのが難しい。また接点の溶着や摩耗な
どが起こるため、長寿命化が難しい。さらにチャタリン
グ、バウンスなどで電子回路の誤動作を引き起こすとい
う問題もある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、有接点スイッチの上記の諸問題を解決した
無接点スイッチを提供することを目的とする。

発明の構成１作用および効果 この発明による無接点スイッチは、磁歪パルス発生素子
、対向する磁極が反対となるように上記磁歪パルス発生
素子を中心にその外側に間隔をあけて配置され、上記磁
歪パルス発生素子に磁束を与える第１の磁界発生手段お
よび上記第１の磁界発生手段よりも小さなかつ反対方向
の磁束を与える第２の磁界発生手段、上記第１の磁界発
生手段に接近して第１の磁界発生手段との間で磁気閉回
路を形成するだめのヨーク１上記第１の磁界発生手段と
ヨークとが接近した第１の位置と、相互に離れた第２の
位置との２位置をとるように、上記第１の磁界発生手段
またはヨークのいずれか一方を支持し、かつスイッチ押
ボタンの押下によりいずれか一方から他方の位置に移る
ように動かす支持機構、ならびに上記ヨークの位置か変
化することにより上記磁歪パルス発生素子から発生する
パルス信号を入力し、このパルス信号に応じてスイッチ
ング信号を出力する信号出力手段を備えていることを特
徴とする。

この発明によると、ヨークの位置に応じて磁歪パルス発
生素子の磁化の向きが決定される。すなわちヨークが第
１の磁界発生手段から離れている第２の位置にあるとき
は磁力の大きい第１の磁界発生手段の磁束の影響を多く
受けるので磁歪パルス発生素子は第１の磁界発生手段に
より生じる磁力線の向きに磁化され、ヨークと第１の磁
界発生手段とが接近した第１の位置に至ると第１の磁界
発生手段により生じる磁力線はヨーク内を通るので磁歪
パルス発生素子は第２の磁界発生手段により生じる磁力
線の向きに磁化される。したがってスイッチ押ボタンの
押下に応答して第１の磁界発生手段とヨークとの位置関
係が変化することにより磁歪パルス発生素子の磁化の向
きが反転しパルス信号が出力される。このパルス信号に
応答して上記信号出力手段からスイッチング信号が発生
する。

この発明によると金属接点が不要で、無接点で電気回路
をスイッチングできるので接点の消耗などがなくなりス
イッチが長寿命となる。また１部材摩耗粉などの異物の
かみこみによる接点の導通不良や、粉塵やＨ２Ｓガス雰
囲気中などの悪環境の下でも接点材の変質が無くなるの
で、スイッチ動作の信頼性が向上する。さらに微小電流
負荷においてもチャタリングやバウンスが起こらないの
で電子回路の誤動作を引き起こすことなくスイッチング
制御の信頼性が向上する。さらに信号ａカ手段は電子回
路で構成されているので、この電子回路をＩＣ化するこ
とが可能であり２種々の機能をもつ電子回路をあらかじ
め用意し、これらを適宜変換することにより無接点スイ
ッチの機能を容易に変えることができる。

上記磁歪パルス発生素子のパルス信号出力を記憶する手
段を備えるとよい。これにより停電が生じても停電前の
出力の状態が記憶されているので、停電復旧後に停電前
の状態に復帰させることができる。またスイッチング動
作回数を記憶することもてきるので、この記憶に基づい
てスイッチの寿命を予測できスイッチの信頼性か低下す
る前にスイッチを取り換えることも可能となる。

実施例の説明 第１図は無接点スイッチの電気的構成を示すブロック図
である。

無接点スイッチの押ボタンが押されるとその変位がパル
ス発生機構ｌＯに与えられ、パルス信号が出力される。

このパルス信号は出力回路３０に与えられることにより
、スイッチ出力が得られる。

第２図は無接点スイッチのパルス発生機構を示す斜視図
であり、この図においてケースは図示か省略されている
。第３図は第２図の■−■線に沿う断面図である。

無接点スイッチには永久磁石１１．１２．　ヨーク７お
よびウィーガンド素子２０が含まれている。

ウィーガンド素子２０の両側にウィーガンド素子２０に
対してそれぞれ平行となるようにかつ一定の間隔をはな
して第１の永久磁石１１および第２の永久磁石１２が配
置され、これらのウイーガンド素子２０、永久磁石１１
．１２は非磁性支持部材４にその中央部で固定されてい
る。第１の永久磁石１１と第２の永久磁石１２とは対向
する磁極が逆極性とされている。また第１の永久磁石１
１は第２の永久磁石１２の磁力よりも大きい磁力をもっ
ている。

ヨーク７は、その両端が第１の永久磁石１１の両端と向
い合うように折り曲げられている。またヨーク７はその
中央部においてアーム６の一端部に固定されている。ア
ーム６は上記一端が上下に移動自在となるように、他端
において支持部材４に固定されたブラケット５にビン５
Ａによって支持されている。アーム６と支持部材４との
間には圧縮ばね（図示路）が配置され、アーム６を常に
上方に付勢している。アーム６はケース１の上面から突
出している押ボタン８の下面と接している。押ボタン８
がストッパとなり、アーム６の上方への動きが規制され
ている。押ボタン８が押されるとその力がアーム６に伝
えられ、アーム６の上記一端が下降する結果、ヨーク７
も下降する。

ウィーガンド素子２０は永久磁石等から与えられる磁界
の方向が変化することによりパルス信号ヲ出力する磁歪
パルス発生素子である。磁歪パルス発生素子の他の具体
例としては、パーマロイ（５０Ｎｉ　−５０Ｆｅ　）等
のいわゆるウィーガンド効果デイバイス、大バルクハウ
ゼン効果またはマチウシ（Ｍ　ａｔｔｅｕｃｃｉ）効果
を生じさせるアモルファス磁歪ワイヤ等を挙げることが
できる。

このようなウィーガンド素子２０の周囲には、磁極が反
転するときに生じる電圧パルスを検出するために、第４
図に示すように、コイル２３が巻回されている。コイル
２３はケース１内の基板上に組立てられた出力回路３０
に接続されている。ａ力回路３０の出力は端子９から外
部に取出される。

第５図（Ａ）〜（Ｃ）はウイーガンド素子２０の動作を
示すもので、第６図（Ａ）　、　（Ｂ）はウイーガンド
素子２０の磁化方向が第５図（Ｂ）　、　（Ｃ）状態に
反転したときに発生するパルスをそれぞれ示している。

ウィーガンド素子２０は保磁力の弱い内芯部２１と保磁
力の強い外殻部２２とから構成される。第５図（Ａ）に
示すようにウイーガンド素子２０は内芯部２１、外殻部
２２ともに同一方向に磁化されているものとする。

第５図（Ｂ）において、逆方向の小さい磁場（ウィーガ
ンド素子２０に外部から与えられる磁場を符号Ｓ、Ｎで
表わす）を加えることによって内芯部２１の磁化方向が
反転する。外殻部２２は、その保磁力の強さのために反
転されない。これにより第６図（Ａ）に示すように検出
コイルに正の電圧パルスが誘起される。

第５図（Ｃ）において、与える磁界の方向を反転すると
内芯部２１の磁化方向が元の状態に戻る。これにより第
６図（Ｂ）に示すような負の電圧パルスが検出コイルに
誘起される。

第７図（Ａ）　、　　（Ｂ）は第１の永久磁石１１とヨ
ーク７との距離変化によってウィーガンド素子２０の磁
化の向きが変わる様子を示している。第７図（Ａ）　、
　（Ｂ）においてヨーク７は紙面に対し垂直方向に離間
するが１便宜上横方向に離間するものとして図示されて
いる。

押ボタン８が押されていないときには、第７図（Ａ）に
示すように第１の永久磁石１１とヨーク７とが離間して
いる。このときには第１の永久磁石１１の磁束と第２の
永久磁石１２の磁束の両方がウィーガンド素子２０に与
えられる。これらの永久磁石１１と１２の磁極の向きは
上述のように相互に逆である。第１の永久磁石１１は第
２の永久磁石１２よりも大きい磁力をもつから、ウィー
ガンド素子２０は第１の永久磁石１１の磁束の向きと同
じ向きの磁束が与えられることとなる（第５図（Ａ）に
示す状態に相当）。

押ボタン８が押されアーム６の上記一端が下方に移動す
ると第７図（Ｂ）に示すようにヨーク７の両端と第１の
永久磁石１１の両極とが近づく。これにより第１の永久
磁石１１とヨーク７とにより磁気閉回路が形成され、永
久磁石１１から発生する磁束はヨーク７内に導かれ外に
漏れなくなる。したがってウィーガンド素子２０に与え
られる磁束は第２の永久磁石１２からのもののみとなり
、ウィーガンド素子２０の内芯部は逆向きに磁化される
（第５図（Ｂ）に示す状態に相当）。ウィーガンド素子
２０の内芯部の磁化の向きか反転するから検出コイル２
３の両端に第６図（Ａ）に示すような正のパルスが生じ
出力回路３０に与えられる。

押ボタン８の押下げがなくなり外力から開放されると、
ヨーク７は第７図（Ａ）に示すように元の位置に戻る。

したがってウィーガンド素子２０の磁化の向きは元の状
態に戻る（第５図（Ｃ）の状態に相当）。これにより検
出コイル２３の両端に第６図（Ｂ）に示すような負のパ
ルスが生じ出力回路３０に与えられる。

出力回路３０の回路構成を示すブロック図が第８図に示
されている。

ウィーガンド素子２０に巻かれたコイル２３から出力さ
れる正負のパルスＶ、（第９図（Ａ））は正負ｎ パルス分離回路３１に与えられる。正負パルス分離回路
３１によって分離されたパルスのうち正のパルスＶ　（
第９図（Ｂ））はフリップフロップ３２のセット端子に
与えられる。フリップフロップ３２かセットされること
により電子回路３０の出力（フリップフロップの出力）
はＯＶから電源電圧に立上がる。また負のパルス（ｖｂ
　（第９図（Ｃ））はフリップフロップ３２のリセット
端子に与えられ。

これによってフリップフロップ３２がリセットされると
電子回路３０の出力は電源電圧からＯＶに立下がる。し
たがって電子回路３０からは押ボタン８の押下げ時間に
対応したパルス幅をもつパルス信号Ｖｏがスイッチング
信号として出力される（第９図（Ｄ））。

また出力回路３０にはメモリ３３が含まれている。

このメモリ３３は停電対策として用いられるもので、フ
リップフロップ３２の出力状態を常時保持し、停電が生
じたときには、停電回復後フリップフロップ３３の出力
を停電前の状態とする。

さらにメモリ３３にフリップフロップ３２がセットまた
はリセットされた回数（パルス信号の発生回数）を記憶
するようにしてもよい。メモリ３３に記憶されるデータ
を参照することにより無接点スイッチのスイッチング動
作の回数を知ることができ、スイッチング動作の信頼性
が低下する前にスイッチの取扱えを行なうことができる
。

上述の実施例においては第１の永久磁石１１の磁力は第
２の永久磁石１２の磁力よりも大きいものとして、それ
ぞれの磁石をウィーガンド素子２０から等しい距離に配
置しているが、この発明は必ずしも磁力の異なる磁石を
使用しなくともよい。たとえば同じ磁力をもつ２つの磁
石をウィーガンド素子までの距離を変えて配置すればそ
れぞれの永久磁石によって生じる磁束密度の大きさが変
わるので上述の実施例と同じ効果が得られる。

また上述の実施例においては永久磁石が固定されヨーク
が移動するようにスイッチか構成されているか、ヨーク
を固定し、永久磁石を移動させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気的構成を示すブロック図、第２
図は無接点スイッチのパルス発生機構を示す斜視図、第
３図は第２図の■−■線に沿う断面図である。 第４図はウィーガンド素子を示す正面図、第５図（Ａ）
〜（Ｃ）はウィーガンド素子の動作を説明するもので、
第６図（Ａ）　、　（Ｂ）はウィーガンド素子の磁化方
向が反転したときに発生するパルスを示す波形図である
。 第７図（Ａ）　、　（Ｂ）は押ボタンの押下げ動作に伴
なうヨークと磁石との位置関係を示す平面図である。 第８図は出力回路の電気的構成を示すブロック図、第９
図（Ａ）〜（Ｄ）は出力回路の入出力波形を示す波形図
である。 ７・・・ヨーク。 １１・・・第１の永久磁石。 １２・・・第２の永久磁石。 ２０・・・ウイーガンド素子。 ３０・・・出力回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁歪パルス発生素子、 対向する磁極が反対となるように上記磁歪パルス発生素
   子を中心にその外側に間隔をあけて配置され、上記磁歪
   パルス発生素子に磁束を与える第１の磁界発生手段およ
   び上記第１の磁界発生手段よりも小さなかつ反対方向の
   磁束を与える第２の磁界発生手段、 上記第１の磁界発生手段に接近して第１の磁界発生手段
   との間で磁気閉回路を形成するためのヨーク、 上記第１の磁界発生手段とヨークとが接近した第１の位
   置と、相互に離れた第２の位置との２位置をとるように
   、上記第１の磁界発生手段またはヨークのいずれか一方
   を支持し、かつスイッチ押ボタンの押下によりいずれか
   一方から他方の位置に移るように動かす支持機構、なら
   びに 上記ヨークの位置が変化することにより上記磁歪パルス
   発生素子から発生するパルス信号を入力し、このパルス
   信号に応じてスイッチング信号を出力する信号出力手段
   、 を備えた無接点スイッチ。
2. （２）上記磁歪パルス発生素子の出力パルス信号を記憶
   する手段を備えた請求項（１）に記載の無接点スイッチ
   。