JPH0642424B2 - 単安定電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、３相モーターの開閉用の電磁接触器や電磁
継電器などに適用される単安定電磁石に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種の単安定電磁石として、クラッパ形電磁石
などの磁気回路中に永久磁石を含まない、いわゆる無極
型の電磁石が一般的であった。この無極型の電磁石は低
コストではあるが、コイルの発生磁束しかアーマチュア
の駆動力に利用できないため、ある吸引力幅を得るため
に消費電力を大きくする必要があった。

これに対して、近年電磁石の低消費電力化のため磁気回
路中に永久磁石を含ませた有極電磁石装置が提案されて
いる（例えば特公昭62−17333号、実公昭58−10327
号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

特公昭62−17333号の単安定電磁石は、永久磁石の磁束
もアーマチュアの駆動力に利用できるので、ある吸引力
幅を得るときに無極型に比べて低消費電力にすることが
できる。しかし、双安定用の電磁石構造であるため、一
般的な電磁接触器などの片寄ったばね負荷には不向きで
あった。

また、実公昭58−10327号の単安定電磁石は、無極型と
有極型の前記従来例との中間的な特性、すなわち有極で
あるため低消費電力が図れ、前記従来例と異なり非対称
の磁気回路であるため片寄ったばね負荷に適した特性を
有している。

しかし、アーマチュアの復帰側において永久磁石の磁束
が閉ループを流れる構成であるため復帰方向への力が非
常に大きくなり、そのためばね負荷との整合においてア
ーマチュアを動作側に付勢する動作ばねが必要になるな
どの欠点を有していた。

したがって、この発明の目的は、動作ばねを必要とする
ことなく片寄ったばね負荷に適用できる有極の単安定電
磁石を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の単安定電磁石は、ヨークと、このヨークに接
離動作可能な接離部を有するアーマチュアと、前記ヨー
クおよび前記アーマチュアの少なくともいずれか一方に
巻装されて励磁により前記アーマチュアを前記ヨークに
吸引させるコイルと、前記アーマチュアの接離部の近傍
に配置されて磁化方向が前記アーマチュアの移動方向と
ほぼ平行である永久磁石とを備えた単安定電磁石におい
て、前記永久磁石を前記ヨークおよび前記アーマチュア
の一方に固定し、他方に前記永久磁石の周側部に対向す
る延出部を形成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

この発明の単安定電磁石によれば、コイルを励磁すると
アーマチュアの接離部がヨークに吸着されるように動作
する。この場合、コイルの励磁による磁束は、永久磁石
を含まないで、ヨークおよびアーマチュアによる閉磁路
を形成することができる。さらにアーマチュアまたはヨ
ークに永久磁石の周側部に対向する延出部を形成したこ
とにより、永久磁石により発生する磁束を洩れなく効率
よくアーマチュアに集中させて、前記コイルによる磁束
に重畳させることができるのでアーマチュアの吸引力を
増大でき、したがって消費電力を低減できる。一方、ア
ーマチュアの復帰位置においては、永久磁石の磁束が閉
ループを作らない構成となり、アーマチュアの復帰方向
には永久磁石の磁束はほとんど作用しないので、従来の
ような動作ばねを必要とすることなく片寄ったばね負荷
に適用でき、ばね負荷と整合しやすい吸引力特性が得ら
れる。

〔実施例〕

この発明の第１の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。すなわち、この単安定電磁石は、ヨーク１
と、コイル２と、アーマチュア３と、永久磁石４とを有
する。

ヨーク１は平板を略コ字形に折曲形成している。コイル
２はヨーク１の一片に巻装されている。

アーマチュア３はヨーク１の一端部６の板端面に磁気結
合される枢支部５を有するとともに、揺動によりヨーク
１の他端部８の板端面に接離する接離部７を有し、さら
に永久磁石４の周側部に対向する延出部１１を接離部７
の近傍に形成している。実施例の延出部１１は永久磁石
４を嵌入させる溝状の凹部１１ａを形成している。そし
て、接離部７はコイル２の励磁によりヨーク１に吸着さ
れる。無励磁時は復帰ばね（図示せず）などにより復帰
位置に戻る。なお一端部６と枢支部５の枢支手段は、公
知のヒンジ手段を適用する。

永久磁石４はヨーク１の他端部８に固定されて接離部７
の近傍に配置されている。すなわち、永久磁石４は一対
を実施例とし、補助ヨーク９の両端部に磁極Ｓが磁気結
合されて固定され、中央部に孔１０を形成してヨーク１
の他端部８に嵌着している。また永久磁石４の磁化方向
は接離部７の移動方向とほぼ平行であり、永久磁石４の
磁化方向の長さは接離部７の移動範囲よりも長く形成
し、先端となる磁極Ｎを延出部１１の凹部１１ａの内面
に対面している。

この実施例によれば、第３図(a)に示すように、電磁石
の復帰状態において、永久磁石４の磁化力により磁束Φ
_１はアーマチュア３の延出部１１、アーマチュア３、ヨ
ーク１および補助ヨーク９を経由して流れるが、磁気回
路が粗なる結合であるのでアーマチュア３を復帰方向に
吸引する力はほとんど作用しない。一方、一部の磁束Φ
_２はアーマチュア３および補助ヨーク９を経由して流れ
るが、この磁束Φ_２は延出部１１、アーマチュア３をほ
ぼ垂直に通過する磁束であり、かつ磁気回路も粗なる結
合であるのでアーマチュア３を復帰方向に吸引する力は
ほとんど作用しない。従ってアーマチュア３を復帰方向
に吸引する力はほとんど作用しないので、従来のような
動作ばねを必要とすることなく片寄ったばね負荷に適用
できる。

ついで、コイル２を励磁すると、アーマチュア３の枢支
部５を中心に接離部７がヨーク１の他端部８に吸着され
るようにアーマチュア３が動作する。第３図(b)に示す
ようにコイル２の励磁により発生した磁束Φ_３は前述の
磁束Φ_１とは逆方向に流れるように構成されており、永
久磁石４を含まないでヨーク１およびアーマチュア３に
よる閉磁路を流れるとともに、永久磁石４が延出部１１
の凹部１１ａに嵌入して永久磁石４の側部に延出部１１
の凹部１１ａが接近することにより永久磁石４により発
生する磁束Φ_２を洩れなく効率よくアーマチュア３に集
中させて、コイル２の励磁により発生する磁束Φ_３に重
畳させることになる。したがってコイル２の起磁力を増
加するに従いヨーク１とアーマチュア３の間に生じる吸
引力が増大する一方、永久磁石４の磁束Φ_２によりアー
マチュア３の動作側への吸引力を増大できるため、コイ
ル２の消費電力を低減できる。

なお、アーマチュア３の延出部１１の凹部１１ａに永久
磁石４を嵌入させて永久磁石４をアーマチュア３で囲む
ことにより、永久磁石４から発生する磁束を効率よくア
ーマチュア３に集中させることができ、磁束Φ_１，Φ_２
はアーマチュア３に延出部１１を設けていないものと比
較して大きくなり、アーマチュア３の励磁時の吸引力が
増大する。そのため、永久磁石４の体積を小さくするこ
とができる。

しかも、永久磁石４をヨーク１の他端部８に取り付ける
ことにより、永久磁石４より得られる磁束の増大により
吸引力を増大できるので消費電力をより一層低減するこ
とができる。

また永久磁石４の磁化方向の長さをアーマチュア３の接
離部７の移動範囲以上としているため、アーマチュア３
の接離部７の移動範囲の全体に永久磁石４の磁束Φ_２が
作用するので、効率的にアーマチュア３の吸引力を増大
することができ、消費電力を低減できる。

次に、コイル２に流れる電流を切ると復帰ばね（図示せ
ず）などにより、アーマチュア３は第３図(a)に示す状
態に復帰する。

なお、ヨーク１は部品１個を略コ字形に折曲により形成
したが、Ｌ字形ヨークと棒状または板状ヨークにより、
かしめなどによって略コ字折曲形に構成してもよい。ま
た永久磁石４の一極と接触する補助ヨーク９は別部材で
なくヨーク１と一体形成された構造であってもよい。ま
た前記凹部１１ａは切欠状の溝を実施例としたが、永久
磁石４を嵌入させる穴であってもよい。さらに前記実施
例は永久磁石４が一対であったが、１個でもよい。さら
に永久磁石４の磁極Ｓをヨーク１の他端部８に磁気結合
させたが、反対の磁極Ｎを磁気結合させてもよい。さら
に永久磁石４をヨーク１に固定したが、ヨーク１を保持
するケース、コイル２を巻装するコイル枠など（図示せ
ず）を介して固定してもよい。また永久磁石４はフエラ
イト磁石、希土類磁石、さらにはプラスチック磁石でも
よい。また前記実施例では、永久磁石４の磁化方向はア
ーマチュアの移動方向と完全な平行であったが、約４５
度程度傾斜してもほぼ平行の範囲である。

この発明の第２の実施例を第４図および第５図に示す。
すなわち、この単安定電磁石は、永久磁石４をアーマチ
ュア３側の接離部７に固定し、永久磁石４の周側部に対
向する延出部１１をヨーク１の補助ヨーク９に形成した
ものであり、その他は第１の実施例と同様である。

永久磁石４をアーマチュア３側に固定することにより可
動部の重量は大きくなるが、アーマチュア３と同時成型
等により製造することにより、部品点数の削減および組
立性の向上が図れる。

なお、永久磁石４をアーマチュア３に直接固定したが、
アーマチュア３と同時動作する別部材を介してもよい。
またこの発明において、コイル２および永久磁石４はヨ
ーク１およびアーマチュア３の双方に設けられてもよ
い。

〔発明の効果〕

この発明の単安定電磁石は、アーマチュアの接離部の近
傍に磁化方向が接離部の移動方向とほぼ平行である永久
磁石を配置し、かつ永久磁石をヨークおよびアーマチュ
アの一方に固定し、他方に前記永久磁石の周側部に対向
する延出部を形成したため、コイルの励磁による磁束
は、永久磁石を含まないで、ヨークおよびアーマチュア
による閉磁路を形成することができる。さらにアーマチ
ュアまたはヨークに永久磁石の周側部に対向する延出部
を形成したことにより、永久磁石により発生する磁束を
洩れなく効率よくアーマチュアに集中させて、前記コイ
ルによる磁束に重畳させることができるのでアーマチュ
アの吸引力を増大でき、したがって消費電力を低減でき
る。一方、アーマチュアの復帰位置においては、永久磁
石の磁束が閉ループを作らない構成となり、アーマチュ
アの復帰方向には永久磁石の磁束はほとんど作用しない
ので、従来のような動作ばねを必要とすることなく片寄
ったばね負荷に適用でき、ばね負荷と整合しやすい吸引
力特性が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の斜視図、第２図はそ
の分解斜視図、第３図は動作状態の説明図、第４図は第
２の実施例の斜視図、第５図はその動作状態の説明図で
ある。 １…ヨーク、２…コイル、３…アーマチュア、４…永久
磁石、７…接離部、１１…延出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨークと、このヨークに接離動作可能な接
   離部を有するアーマチュアと、前記ヨークおよび前記ア
   ーマチュアの少なくともいずれか一方に巻装されて励磁
   により前記アーマチュアを前記ヨークに吸引させるコイ
   ルと、前記アーマチュアの接離部の近傍に配置されて磁
   化方向が前記アーマチュアの移動方向とほぼ平行である
   永久磁石とを備えた単安定電磁石において、前記永久磁
   石を前記ヨークおよび前記アーマチュアの一方に固定
   し、他方に前記永久磁石の周側部に対向する延出部を形
   成したことを特徴とする単安定電磁石。