JPS5816607B2 - 電磁石装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コアに巻かれたコイルと磁性体可動片と復
帰手段とにより構成され、このコイルの非励磁時には復
帰手段により磁性体可動片を付勢して復帰状態を保ち、
コイル励磁時に、磁性体可動片を吸引または反発して動
作状態に移行させるシングルステーブルタイプの電磁石
装置に関する。

このシングルステーブルタイプの電磁石装置では、コイ
ルを励磁した時に磁性体可動片に作用する吸引力または
反発力が復帰手段の付勢力に打ち勝つようにしなければ
ならないので、コイルから発生する磁束を大泣なものと
する必要がある。

そのため従来、コイルやコアを小さくしたりコイルに流
す電流を少なくすることが困難であった。

その結果この電磁石装置を用いて構成する電磁継電器を
小型化・低消費電力化することが困難であった。

本発明は、上記に鑑み、小型で且つ低消費電力のシング
ルステーブルタイプの電磁石装置を提供することを目的
とする。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図および第２図において、コア１は中央部１１と両
端部１２．１３とによってなるＨ字型に形成されており
、その中央部１１にコイル２が巻かれている。

可動片３は２個の磁性体片Ａ１． Ａ２を非磁性体（第
１図および第２図では説明の便宜上省略している）で連
結しこの中央連結部を通る回転中心軸３１のまわりに回
転可能に保持されている。

そしてこの回転中心軸３１はコイル２の軸心に平行とな
っている。

一方の磁性体片Ａ２に復帰用永久磁石Ｍｒが取付けられ
ている。

他方の磁性体片Ａ１には補助用永久磁石Ｍ１が配置され
ている。

ン 第３図は第１図および第２図で示した電磁石装置を
磁気回路として記号化したものであり、第４図は第３図
を平面的に書き直した等価回路図である。

これら第３図および第４図でＣはコイル２による磁束源
を表わし、Ｇｒ、Ｏｒはコア１と磁性体１片Ａ２との間
のギャップに基づく磁気抵抗を表わし、Ｇｓ 、 Ｇｓ
はコア１と磁性体片Ａ１との間のギャップに基づく磁気
抵抗を表わしている。

この磁気抵抗Ｏｒ 、 Ｏｒ 、 Ｇｓ 、 Ｇｓはギ
ャップの大きさに伴なって変化するため可変抵抗の記号
を用いて示；している。

まずコイル２の非励磁時には補助用永久磁石Ｍ１からの
磁束はその側部の磁性体片Ａ１中を通って流れるため短
絡されたことになりコア１には作用しないので、復帰用
永久磁石Ｍｒにより磁性体片Ａ２が吸引されて磁性体片
Ａ２がコア１の端部１２．１３に密着した状態となる。

この復帰状態を等何回路で示せば第５図ａのようになる
。

この第５図ａで補助用永久磁石Ｍ１からの磁束はφ１゜
として示してあり、復帰用永久磁石Ｍｒからの磁束はφ
ｒとして示しである。

この磁束φｒはギャップが小さくなっているため小さく
なった磁気抵抗Ｏｒ、Ｏｒを経てコア１の中央部１１を
流れる。

なおこの時、磁性体片Ａ１とコア１との間のギャップは
大きくなっているため、磁気抵抗Ｇｓ、Ｇｓは大きく磁
気抵抗Ｇｒ、Ｏｒは小さく描かれている。

コイル２が励磁されると磁束源Ｃがコア１の中央部１１
中に第５図すに示すように挿入されることになるのでこ
の中央部１１を通っていた復帰用永久磁石Ｍｒからの磁
束φｒはこの磁束源Ｃからの磁束φＣとは逆方向になる
ため遮断されるとともに磁性体片Ａ２とコア１とが反発
状態となる。

また補助用永久磁石Ｍ１からの磁性体片Ａ１中を流れて
いた磁束φ１ｏは、磁束源Ｃから磁性体片Ａ１を流れよ
うとする磁束φＣの方向とは逆方向であるため、短絡磁
路が遮断されて、磁石Ｍ１の磁束はコア１の中央部１１
を通る磁束φ１、となる。

このときコイル２によって形成された磁束φＣが磁性体
片Ａ１に作用して磁性体片Ａ１を吸引し可動片３が回動
して動作状態となる。

補助用永久磁石Ｍ、からの磁束φ１１は中央部１１内を
コイル２の磁束φＣとともに同方向に流れるため、この
補助用永久磁石Ｍ１の磁束もまた磁性体片Ａ１を吸引す
る方向に働くことになる。

したがって動作時の吸引力は磁束φＣと磁束φ１１との
和によって決まることになる。

コイル２の励磁を停止した直後は磁性体片Ａ１がコア１
に密着している状態で磁束源Ｃが取り除かれたことにな
るので、第５図Ｃに示すように補助用永久磁石Ｍ１から
の磁束は磁気抵抗Ｇ ｓ 、 Ｇ ｓおよび中央部１１
を通るよう形成されていた磁束φ１□から磁性体片Ａ１
中に形成される短絡磁路を通る磁束φ１ｏに切り替り、
その後第５図ａに示す状態に戻る。

このように補助用永久磁石Ｍ□による吸引力はコイル２
を励磁した時のみ磁性体片Ａ１とコア１間に作用するた
めコイル２の励磁による吸引力を補助することになり、
しかも復帰時における復帰用永久磁石Ｍｒによる磁性体
片Ａ２に対する吸引力を弱めることがない。

このようにコイル２による吸引力が補助用永久磁石Ｍ１
により補助されるためコイル２の部分（中央部１１を含
めて）を小型化することができ、しかもコイル２の消費
電力を低くすることができる。

第６図及び第７図は第２の実施例を示しており、この実
施例で補助用永久磁石Ｍ２がコア１の一方の端部１２の
吸引側に取付けられている点が前記第１の実施例と異な
る点で他は同様であるから同一の番号が付されている。

この第２の実施例の等価回路図は第８図のようになる。

復帰時には補助用永久磁石Ｍ２の磁束はこの磁石Ｍ２の
側方において端部１２中を流れることになるので端部１
２中に短絡磁路が形成される。

したがってこの磁石Ｍ２の磁束は他に影響を与えない。

そのため磁性体片Ａ２が復帰用永久磁石Ｍｒの作用によ
りコア１に吸引された状態ととなっている。

コイル２を励磁するとその磁束が磁石Ｍ２の側部に形成
されていた磁路を遮断する方向に働くため、磁石Ｍ２か
ら発生した磁束が磁性体片Ａ１を通る磁路中を流れよう
として磁性体片Ａ、を吸引する。

このコイル２の磁束は復帰用磁石Ｍｒの磁束と反対方向
であるため磁性体片Ａ２が反発状態に、磁性体片Ａ１が
吸引状態になる。

したがって可動片３が回動し、磁性体片Ａ１がコア１に
吸着された状態となる。

この時、磁性体片Ａ１を吸引する力はコイル２の磁束と
補助用永久磁石鳩の磁束との和になっている。

第９図及び第１０図は第３の実施例を示して７おり、こ
の場合には第２の実施例に更に補助用永久磁石Ｍ３が加
えられている。

この補助用永久磁石Ｍ３はコア１の他方の端部１３の吸
引側に取付けられている。

等価回路図は第１１図のようになる。

この場合も補助用永久磁石Ｍ２９Ｍ３はコイル１２を励
磁していないときには端部１２，１３によって短絡され
ている。

コイル２を励磁するとその短絡磁路が遮断されて磁石Ｍ
２９Ｍ３の磁束が磁性体片Ａ１に作用することになるの
で、コイル２の磁性体片Ａ１を吸引する力がこの補助用
磁石Ｍ２゜）Ｍ３により補助されることになる。

復帰時には補助用永久磁石Ｍ２９Ｍ３は短絡されている
ため、この磁石Ｍ２９Ｍ３は他に作用せず磁性体片Ａ２
が復帰用永久磁石Ｍｒの作用によりコア１に吸着された
状態となる。

； 第１２図及び第１３図は第４の実施例を示している
。

この実施例は云わば第１の実施例と第２の実施例を組合
せたものである。

等何回路は第１４図に示す通りである。

第１５図及び第１６図は第５の実施例を示す。

；この実施例ではコア４はＥ字型に形成されており、そ
の中央部４１にコイル２が巻かれている。

そしてコ字型の磁性体可動片５が回動可能に支持されて
おり、図示しないがバネ等によってコア４と離れる方向
に付勢されている。

コア４の中央部４１・の先端付近に補助用永久磁石Ｍ２
が取付けられている。

コイル２を励磁しない時、この磁石Ｍ２は中央部４１内
に形成される磁路によって短絡されているため磁性体可
動片５に作用することなく、磁性体可動片５は復帰状態
となっている。

この実１施例の等何回路は第１７図に示す通りである。

コイル２を励磁すると磁石Ｍ２の短絡磁路が遮断される
方向に、コイル２が磁束を発生するため、磁石Ｍ２の磁
束は磁性体可動片５を通って流れようとし、磁性体可動
片５を吸引する方向に作用する。

この力はコイル２の励磁による磁性体可動片５を吸引す
る力に加算されることになる。

この発明によればコイル励磁時には電磁石の磁束を補助
する方向に補助永久磁石の磁束が働いてコイルの負荷を
軽減し、コイル非励磁時には、補助永久磁石の磁束は磁
気的短絡回路によって短絡されて可動片吸着には寄与し
ないので、小型・低消費電力のシングルステーブルタイ
プの電磁石装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略を示す斜視図、第
２図は同分解斜視図、第３図は同実施例の記号化して表
わした磁気回路図、第４図は同実施例の等価回路図、第
５図ａ、ｂ、ｃは動作を説明するための等価回路図、第
６図は第２の実施例の概略を示す斜視図、第７図は同分
解斜視図、第８図は同等価回路図、第９図は第３の実施
例の概略を示す斜視図、第１０図は同分解斜視図、第１
１図は同等価回路図、第１２図は第４の実施例の概略を
示す斜視図、第１３図は同分解斜視図、第１４図は同等
価回路図、第１５図は第５の実施例の概略を示す斜視図
、第１６図は同分解斜視図、第１７図は同等価回路図で
ある。 １・・・・・・Ｈ字型コア、２・・・・・・コイル、３
，５・・・・・・磁性体可動片、Ａ１． Ａ２・・・・
・・磁性体片、Ｃ・・・・・・磁束源、Ｍｒ・・・・・
・復帰用永久磁石、Ｍｏ、 Ｍ２． Ｍ３・・・・・・
補助用永久磁石、４・・・・・・Ｅ字型コア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コアに巻かれたコイルと、磁性体可動片と、復帰手
   段とにより構成され、前記コイルの非励磁時には前記復
   帰手段により前記磁性体可動片を付勢して復帰状態を保
   ち、前記コイルの励磁時に前記磁性体可動片を吸引また
   は反発して動作状態に移行させるシングルステーブルタ
   イプの電磁石装置において、前記コイルの励磁時に前記
   コイルから生じる磁束が通る磁路中に、前記コイルの非
   励磁時には自身の磁路が短絡されコイル励磁時には前記
   コイルの磁路と同方向に前記コア及び前記磁性体可動片
   中に自身の磁路を形成するよう、配置される補助用永久
   磁石を設けたことを特徴とする電磁石装置。 ２ 前記復帰手段は永久磁石からなる特許請求の範囲第
   １項記載の電磁石装置。 ３ 前記コアはＨ字型に形成されてその中央部分にコイ
   ルが巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体
   片を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転
   中心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前
   記コイルの軸心と平行になるように配置されており、前
   記補助用永久磁石は前記一方の磁性体片に取付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の電磁石装置。 ４ 前記コアはＨ字型に形成されてその中央部分にコイ
   ルが巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体
   片を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転
   中心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前
   記コイルの軸心と平行になるように配置されており、前
   記補助用永久磁石は前記コアの吸引側の一端に取付けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の電磁石装置。 ５ 前記コアはＨ字型に形成されその中央部分にコイル
   が巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体片
   を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転中
   心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前記
   コイルの軸心と平行になるように配置されており、前記
   補助用永久磁石は前記コアの吸引側の両端にそれぞれ取
   付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の電磁石装置。 ６ 前記コアはＨ字型に形成されその中央部分にコイル
   が巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体片
   を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転中
   心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前記
   コイルの軸心と平行になるように配置されており、前記
   補助用永久磁石は前記一方の磁性体片に取付けられると
   ともに前記コアの吸引側の一端に取付けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   電磁石装置。 ７ 前記コアはＨ字型に形成されその中央部分にコイル
   が巻かれており、前記磁性体可動片は、２個の磁性体片
   を非磁性体で連結して両磁性体片の中央連結部に回転中
   心軸が通るように構成され、且つこの回転中心軸が前記
   コイルの軸心と平行になるように配置されており、前記
   補助用永久磁石は前記一方の磁性体片に取付けられると
   ともに前記コアの吸引側の両端にそれぞれ取付けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の電磁石装置。