JPS648889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石を収容してコイル本体を取
り巻く磁気駆動部を含み、コイル本体の貫通孔内
にあるアンカーが切換えレバーを介して、コイル
本体の上側に配置された接点装置内でコイル本体
の長軸方向と平行に摺動可能に支承され、各々反
対方向に初圧が加えられた２つの復帰ばねにより
加圧され、それぞれに少なくとも２つの対向する
固定接点が配置されたばね加圧ブリツジ接点を備
えた接点装置を動作させる電磁スイツチに関する
ものである。

このようなスイツチは、まだ公開されていない
西独特許出願第P31 38 265.7号に記載されてい
る。１つのコイル本体フランジの近傍で回転可能
に支承されたアンカーの両端がコイル本体フラン
ジを越えて突き出し、永久磁石装置として２つの
コイル本体の上側にあつて平行な状態にある棒状
の永久磁石を含むヨークの極面と連動する。切換
えレバーに一枚の板ばねが突き当り、板ばねの他
端は接点装置のケーシングに支持されて、スイツ
チの一方向あるいは二方向安定仕様の場合には一
体に形成され、三方向安定仕様すなわち、すべて
の接点が開放される接点スライドの中央静止位置
がある場合には、２つの反対方向に初圧を加えた
板ばねによつて構成される。

このスイツチを一方向および二方向安定駆動す
る場合、なんら特異なことはない。すなわち、ア
ンカーつまり接点スライドの運動方向はコイルの
電流方向によつて決まるが、中央位置を確保する
三方向安定駆動の場合には、確実な離脱動作と中
央位置飛越を防止するために、正確に大きさと持
続時間を予め設定した離脱パルスが必要である。
また復帰ばね力のアンカー運動に対応して望まれ
る移行が上述の分割された板ばねでは近似的に与
えられるに過ぎない。

本発明はなんら修正を加えることなく、二方向
安定、三方向安定型として、駆動することがで
き、それぞれのスイツチ位置に到達するために必
要なスイツチパルスにはなんら特殊な要求が課さ
れずに上記目的のスイツチを提供するすることを
目的としている。

本発明に従えば、この目的は、コイル本体が２
つの距離をあけて配置された２つのコイル巻線を
収容する室に分割され、永久磁石装置が両室の中
間でコイル本体の長軸に対して対称に位置して、
コイル本体の長軸に対して直角方向に分極してほ
ぼコイル本体の孔直径に相当するアンカーの貫通
孔を備え、アンカーは非磁性案内ロツド上に乗つ
てその両端面がそれぞれコイル本体の孔の端面開
口部分に存在するヨークの極面と対向し、接点ス
ライドがそのストロークの幾何学的中央位置で両
復帰ばねのどちらも加圧せず、この中央位置を離
脱すると、復帰ばねの一方だけを加圧することに
よつて解決される。

文献ETZ−Ａ 第86巻（1965年）11号371〜
375によつて、２つの距離をあけて配位された室
に分割されたコイル本体を含み、その中間にラジ
アル方向に磁化され、アンカー貫通孔を有するリ
ング上の永久磁石が存在し、アンカーの両端面が
ポツト状のヨークと連動し、ブリツジ接点を動作
させる分極されたポツト磁気システムが公知であ
る。しかしこのポツト磁気システムは、両室へ巻
線として区分されたただ１つのコイルを備え、し
たがつて二方向安定、場合によつては一方向安定
動作に利用できるだけである。

これに対して、本発明に従うスイツチは、両復
帰ばねの特殊な構成と、２つの分離されたコイル
巻線とによつて、構造を修正することなく、選択
的に二方向安定あるいは三方向安定動作を達成す
ることができる。二方向安定挙動はいずれかの方
向に同一方向に電流を流したコイル巻線で実現さ
れる。すべての接点が開放される幾何学的な中央
位置では、接点スライドは停止せず飛越する。三
方向安定挙動は両コイル巻線に反対方向の電流を
流すことによつて実現される。コイル巻線はアン
カーを両終端位置から確実に離脱させるだけの大
きさが半分の反対方向の励起を発生するが、アン
カーは引き続き両復帰ばねの作用を受けて、電磁
力も永久磁石もお互いに消滅する中央位置に保持
される。

特に望ましいすなわち、きわめて簡単に構成で
きる実施例としては、ヨークは２つのコイル本体
の内部に存在するコア片であつて、コア片のアン
カーに対向した極面はアンカー案内ロツドの軸受
部分になつている。接近して軸受部分が設けら
れ、アンカーに対してラジアル方向に作用する磁
力によるアンカー案内ロツドの曲げ変形が小さ
く、この仕様によれば永久磁石装置とアンカー間
の空隙をきわめて小さくできる。永久磁石の孔に
対してアンカーが正確に同心に支持され、ラジア
ル方向に作用する永久磁石力がなくなるので、ア
ンカー案内ロツドには外力が作用しない。しかし
実際には、アンカーと永久磁石の孔との間に偏心
が予想され、アンカーの案内ロツドに悪影響のあ
る曲げ外力を発生させることがある。

もつとも簡単な例では、永久磁石はただひとつ
の平板状の永久磁石から構成できる。

しかし製造技術上の理由から、永久磁石が２つ
の対向した直方体状の永久磁石を含み、永久磁石
のお互いに対向した極が同じ極性を持ち、円筒状
のアンカーが永久磁石の極の部分では断面がＤカ
ツト状すなわち平行面になつている実施態様の方
が望ましい。

同じような理由から、ヨークもコイル本体の長
軸に対向した偏平断面のヨーク対から構成でき
る。

従来、予圧を加えたばねを含む装置の組み立て
に必要であつた高価な取り付け装置が、この実施
態様では不要になる。すなわち、２つの復帰ばね
が予圧を加えられて、接点装置ケーシングの凹部
に同軸線上に存在する螺旋圧縮ばねで構成され、
その対向した端面間に、接点スライドがその中央
位置から移動すると復帰ばねに一方だけを加圧す
る接点スライドの突起が存在し、他方の復帰ばね
ケーシングの突起に支承される。アンカーのスト
ロークおよびアンカー荷重は切換えレバーをアン
カー案内ロツドの端部へ当て、回動点を中心に回
動可能に支承することによつて、接点スライドの
ストロークおよびその起動に必要な荷重を簡単に
設定することができる。

図面にこの発明に従う電磁スイツチが実施形と
して略示されている。第１Ａ図および第１Ｂ図に
おいて、スイツチ装置の磁気駆動部はそれぞれ製
造技術上の理由で、三分割された２つのヨーク片
１ａおよび１ｂで構成される。両ヨーク片は貫通
した孔３を持ち、それぞれ独立したコイル巻線４
および５を含む２つの室に分割されたコイル本体
２を取り巻いている。ヨーク片１ａおよび１ｂは
それぞれ１つのコア片６および７の両磁極面側か
らコイル本体の孔３へ達し、コア片の内側にある
磁極面は、コア片６および７の軸受孔６ａおよび
７ａに摺動可能に支承された案内ロツド９に着座
した軟磁性アンカー８の極面と連動する極面を形
成する。これら軸受孔６ａ，７ａはできるだけ内
側へ配置され、コア片６および７の極面からの間
隔が小さい。案内ロツド９の右側端はヨーク１ａ
および１ｂの端面を越えて突き出し、フオーク１
０で終わつている。コイル本体２の両室の中間に
ラジアル方向に分極した永久磁石１１があり、そ
の磁束はアンカー８の左端位置では第１Ａ図の磁
力線１１０ａに対応、アンカー８の右端位置では
第１Ｂ図の磁力線１１０ｂに対応して磁気的に閉
じられている。

第２図から判るように、磁気駆動部の上側にス
イツチ装置の接点装置が配置されている。ケーシ
ング１４内で摺動可能に支承されて３個の接点ブ
リツジの備えた接点スライド１２を収容し、接点
ブリツジはそれぞれ２つの互いにばね加圧された
個別ブリツジ１３ａ，１３ｂから成り立つてい
る。接点スライド１２は１つの軸１６に回動可能
に支承された２アーム形反転レバー１５を介し
て、アンカー案内ロツドのフオーク１０と結合さ
れている。ケーシング１４の凹部１７に収納され
てお互いに対向した端面が接点スライド１２の突
起１２ａに突き当つている２つの螺旋圧縮ばね１
８ａ，１８ｂがアンカー８の図示された中央位置
を確保する。第５図から判るように、ケーシング
１４には２つの凹所１７へ突き出た突起１４ａお
よび１４ｂが設けられている。これら突起１４ａ
および１４ｂは接点スライド１２の中央位置１４
で突起１２ａの高さにある。したがつて、接点ス
ライド１２がその中央位置から移動すると、それ
ぞれ一方のばね１８ａまたは１８ｂだけが復帰ば
ねとして作用し他方のばねの作用は遮断される。
この中央位置では、永久磁石力もこの中央位置へ
のアンカーの離脱を惹き起す電磁力は実質的に互
いに打ち消され、接点スライド１２の幾何学的中
心位置への確実な到着が保証される。

第３図および第４図から判るように、接点装置
のケーシング１４はその突起部１４ｃでスイツチ
装置を取り巻くケーシング１９の磁気駆動部へ装
着される。接点スライド１２の接点ブリツジ１３
ａは接続ねじ２０ａおよび２１ａによつて、締結
される２つの対向配置された固定接点２０および
２１と連動する。第３図の場合には、永久磁石１
１がアンカー８の貫通孔と矢印で示した極化ある
いは磁化方向を持つ平板状磁石になつている。

第４図の実施例では、上記の代りに、製造容易
な形状の永久磁石１１ａおよび１１ｂが対向配置
され、２つの同極がアンカー８に対して対向する
ように分極されている。充分に大きい極面積がえ
られるように、アンカー８は永久磁石１１ａ，１
１ｂの部分で偏平化され、他の部分円筒状に形成
されている。

第６図で接続部Ａ１，Ａ２およびＡ３を備えた
記号で表現されたコイル４および５と、その左下
側に、このコイルを流れる電流方向、その隣り右
側に、三方向安定駆動動作の場合に電流によつて
誘発されるアンカー８したがつて、接点スライド
１２の運動が示されている。コイル４および５は
この場合、同一方向に巻かれていると想定され
る。コイル４の終点とコイル５の始点は共通の接
点Ａ３でお互いに結合されている。説明するまで
もなく、いずれかの方向にある両コイルに流れる
同一方向の電流は、アンカーを中央位置からいず
れかの終点位置へ移動させる。両コイル４および
５に反対方向の電流が流れると、アンカーは各終
点位置から中央位置へ離脱される。しかし必要に
応じて両コイルに同一方向に電流を流して中央位
置を飛越えることができ、アンカーは直接１つの
終端位置から他の終端位置へ移動する。励起をな
くすことができても三安定位置を維持することが
できる。このような電磁スイツチの重要な用途
は、従来２つの一方向安定あるいは二方向安定な
いわゆる方向変換サポートを必要とする三方向切
換え電気駆動装置の制御である。公知の手段によ
つてもスイツチ動作を行うことができるが、中央
位置と１つの終点位置あるいは中央位置だけが安
定である。制御パルスが消えるとただちに、アン
カーは一方あるいは両方の終端位置から中央位置
へ復帰する。

第７図は、接続部Ａ３が不要な二方向安定駆動
動作の関係を示している。二方向安定スイツチ挙
動の代りに、公知の構成によつて一方向安定スイ
ツチ挙動も実現できる。この場合には、コイルの
１つを安定でない終端位置の保持巻線として利用
することができる。

第８図は、選択的に１、２あるいは３個の安定
な位置を持つ上記スイツチ装置の荷重／ストロー
ク線図を示している。

横軸には中央位置から右端位置への接点スライ
ド１２のストロークＳ１と、左端位置へのストロ
ークＳ２が示され、縦軸には荷重が示されてい
る。

斜線を施された面積 Ａ１／Ａ２は、図面には詳しく表現されていな
い接点圧縮ばねの荷重内容を示し、その負荷特性
は新しい接点の場合には、直線 Ｂ１／Ｂ２によつて、消耗した接点の場合には
直線 Ｃ１／Ｃ２によつて表されている。

ただし、 新しい接点のばね変形量 1mm 許容消耗量 0.5mm 消耗接点の残留リフト 0.5mm 初期接触力 3.50cN＝150cN 終端位置の接触力 3.100cN＝300cN 消耗した接点の場合 3.75cN＝225cN Ｄ１／Ｄ２は復帰ばね１８ａ，１８ｂの荷重内
容である。

Ｅ１／Ｅ２は永久磁石の吸引力であつて、 Ｅ１はアンカー８の中央位置から右側への移動 Ｅ２はアンカー８の中央位置から左側への移動 に対応する。

永久磁石１１の保持力はそれぞれ700cNであ
る。

Ｆ１／Ｆ２はＥ１／Ｅ２と累積曲線Ｂ１／Ｂ２
＋Ｄ１／Ｄ２の差である。終端位置あるいはその
前方にある永久磁石１１の荷重過剰分（図に垂直
方向にハツチングした）はアンカーしたがつて接
点スライド１２を安定な終端位置へ導く。一方あ
るいは両方の終端位置から中央位置への自動復帰
はたとえばアンカー８の一方あるいは両方の前面
に取り付けたワツシヤ（非粘着性プレート）によ
る永久磁石力の減少によつて実現される。

アンカーを安定な終端位置から中央位置へ離脱
させるコイル４および５の反対方向の電流によ
り、永久磁石１１の吸引力Ｅ１／Ｅ２は励起電流
の大きさにしたがつて減少し、たとえば曲線 Ｇ１／Ｇ２がえられる。ほぼ０あるいは符号が
変わるまでの減少が可能である。永久磁石力がＧ
１／Ｇ２へ減少すると、対応する水平方向にハツ
チングを施した荷重内容を持つ合力 Ｈ１／Ｈ２が生じる。アンカーは安定な中央位
置へ移る。

両コイルが同方向に励起されて磁力曲線が Ｊ１／Ｊ２へ移動してつぎの加速力が発生する
と、中央位置が飛越される。中央位置へ達するま
で、磁力曲線Ｊ１にばね１８ａ，１８ｂのばね力
（面積Ｄ１）と接点圧縮ばねのばね力（面積Ａ１）
の和が作用する。中央位置を越えると曲線Ｊ１と
反対方向ばね力の差（面積Ｄ２／Ａ２）が作用す
る。左終端位置では保持力としてＪ１＝1050cN
−550cN（ばね力）＝500cNが作用する。700cNの
永久磁力Ｅ２では両コイルの励起が遮断される。
スイツチ装置は自ら安定な最終位置に落ち着く。
しかし永久磁力Ｅ１が各復帰ばね１８ａまたは１
８ｂおよび接点ばねのばね圧縮力より小さい場合
には、スイツチ装置はコイル励起を遮断すると中
央位置へ戻り、通常の電磁リレイの挙動をする。

両コイル４，５を同方向に励起すると、中央位
置から100cNすなわち、300cNから200cNの復帰
ばね力を差し引いた加速初期荷重過剰分が現れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は第２図の直線Ａ−Ａ
に沿つたアンカーの両端位置における本発明の一
実施例の電磁スイツチの磁気駆動部断面図、第２
図は完全なスイツチ装置の断面に含まれる側面
図、第３図は第２図の直線Ｂ−Ｂに沿つた断面
図、第４図は第３図に対応するが変更された永久
磁石装置を備えた断面図、第５図は第２図の直線
Ｃ−Ｃに沿つた部分断面図、第６図は三方向安定
駆動動作を説明した概略図、第７図は二方向安定
駆動動作を説明した概略図、第８図はスイツチ装
置の荷重／ストローク関係を説明する線図であ
る。 １ａ，１ｂ……ヨーク、２……コイル本体、３
……孔、４，５……コイル巻線、６，７……コア
片、８……アンカー、９……案内ロツド、１１，
１１ａ，１１ｂ……永久磁石、１２……接点スラ
イド、１２ａ……カム突起、１４……ケーシン
グ、１４ａ，１４ｂ……ケーシング突起、１５…
…切換えレバー、１６……回転中心、１７……凹
所、１８ａ，１８ｂ……復帰ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイル本体の上側に配置された接点装置内
   で、コイル本体の長軸方向に平行に摺動可能に支
   承され、２つの反対方向に初圧を加えた復帰ばね
   により加圧されると共に、少なくとも２つの対向
   する固定接点が配置されたばね加圧ブリツジ接点
   を備えた接点部と、アンカーを貫通孔に収容し、
   コイル本体を取り巻きかつ、永久磁石を収容した
   ヨークとを備えた磁気駆動部からなる電磁スイツ
   チにおいて、 コイル本体２が距離をあけて隣り合せた２つの
   コイル巻線４，５を収容する室に区分され、永久
   磁石１１は両室の中間にあると共に、コイル本体
   ２の長軸に対して対称位置にあつて、コイル本体
   の長軸に対して直角方向に分極磁化され、非磁性
   案内ロツド９上にあつてその両端面がコイル本体
   ２の孔の各端開口部分にあるヨーク１ａ，１ｂと
   対向するアンカー８を挿通させ得るようにほぼコ
   イル本体２の孔３の直径に相当する貫通口を持
   ち、接点スライド１２はそのストロークの略中心
   位置でのみ両復帰ばね１８ａ，１８ｂのどちらも
   圧縮しないが、この中心位置を離れると復帰ばね
   の一方１８ａまたは１８ｂのみを圧縮することを
   特徴とする電磁スイツチ。 ２ ヨーク１ａ，１ｂのアンカー８に対向する部
   分はアンカー案内ロツド９の軸受部位６ａ，７ａ
   となつており、同時に２つのコイル本体２の内部
   にあるコア片６，７であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電磁スイツチ。 ３ 永久磁石が平板状の永久磁石１１であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の電磁スイツチ。 ４ 永久磁石は、２つの対向した直方体状の永久
   磁石１１ａ，１１ｂであつて、永久磁石１１ａ，
   １１ｂの対向した極は同極であり、アンカーは円
   筒状であるが永久磁石１１ａ，１１ｂの極の部分
   では断面がＤカツト状になつ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
   磁スイツチ。 ５ ヨークがコイル本体２の長軸に対して偏平断
   面の対向したヨーク対１ａ，１ｂからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の
   いずれか１つに記載の電磁スイツチ。 ６ 復帰ばねは予圧を加えて同軸線上に接点装置
   ケーシング１４の凹所１７に収納されたふたつの
   螺旋圧縮ばね１８ａ，１８ｂからなり、その対向
   した端面間に、接点スライド１２の突起１２ａが
   あり、接点スライド１２がその中心位置から移動
   すると突起が復帰ばねの一方１８ａまたは１８ｂ
   だけを加圧し、他の復帰ばね１８ａまたは１８ｂ
   はケーシング突起１４ａまたは１４ｂに当ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
   のいずれか１つに記載の電磁スイツチ。 ７ 反転レバー１５はアンカー案内ロツド９の端
   部とリンク結合され、回動中心１６を中心に回動
   可能に支承されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第６項のいずれか１つに記載
   の電磁スイツチ。