JP2552179B2 - 有極電磁石装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば永久磁石と電磁コイルとの合成吸
引力により可動鉄心部分を駆動する有極電磁石装置、特
にその可動鉄心部分の構成に関するものである。

（従来の技術） 第４図（Ａ）、（Ｂ）は例えば特開昭63−79304号公
報に示された従来の有極電磁石装置の構成を示す断面図
で、同図（Ａ）は可動鉄心部分の復帰状態を示し、同時
（Ｂ）は可動鉄心部分の吸引状態を示す。なお、図中に
示す矢印は磁束の流れを示している。

図において（１）はコの字形の固定鉄心で、（２）は
Ｌ字形の磁極板である。

（４）は可動鉄心棒で、両端面に第１の可動鉄心板
（５）と第２の可動鉄心板（5a）を固着して、可動鉄心
部分を構成している。

（６）は電磁コイル、（７）は永久磁石で、この永久
磁石の一方の磁極面に、コの字形の固定鉄心（１）の中
央片を当接し、他方の磁極面にＬ字形の磁極板（２）の
中央片を当接している。

（Ｐ）は第１の磁気ギャップで、コの字形の固定鉄心
（１）の脚片と第１の可動鉄心板（５）との間に形成さ
れる。（Ｑ）は第２の磁気ギャップで、第１の可動鉄心
板（５）とＬ字形の磁極板（２）の脚片との間に形成さ
れる。（R1）は第３の磁気ギャップで、第２の可動鉄心
板（5a）と前記コの字形の固定鉄心（１）の脚片に対向
している脚片との間に形成される。

従来の有極電磁石装置は上記のように構成され、例え
ば電磁コイル（６）が励磁されていない場合は、第４図
（Ａ）に破線矢印で示す永久磁石（７）の磁束により、
第１の磁気ギャップ（Ｐ）に吸引力が最も強く働く。こ
のため、可動鉄心部分は、Ｙ方向に力を受けてコの字形
の固定鉄心（１）の脚片に吸着し、復帰状態を維持して
いる。

この時、電磁コイル（６）が励磁されると、第４図
（Ａ）に実線矢印で示す磁束が発生し、前記第１の磁気
ギャップ（Ｐ）では、前記永久磁石（７）の磁束（破線
矢印）と電磁コイル（６）による磁束（実線矢印）と
が、お互いに打ち消し合って吸引力が小さくなる。一
方、第２の磁気ギャップ（Ｑ）と第３の磁気ギャップ
（R1）には、永久磁石（７）と電磁コイル（６）とによ
る合成吸引力が、第１の磁気ギャップ（Ｐ）の吸引力よ
り大きく働いて、可動鉄心部分をＸ方向に駆動させ、コ
の字形の固定鉄心（１）の脚片に吸着する。そして、第
４図（Ｂ）に実線矢印と破線矢印で示す磁束により吸引
状態を維持する。

コンタクタを例にとれば、図示を省略するが、引き外
しバネや接触圧力を出す押しバネの荷重が反抗力として
Ｙ方向に加わっており、吸引状態で電磁コイル（６）の
励磁を解くと、この反抗力は、永久磁石（７）により発
生する磁束で生じる吸引力より大きく設定してあるた
め、可動鉄心部分はＹ方向に駆動して復帰状態となる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の有極電磁石装置では、可動鉄心部
分は第１の可動鉄心板（５）と第２の可動鉄心板（5a）
を、可動鉄心棒（４）の両端面に夫々固着して構成して
いるため、可動鉄心部分を組立てた後、電磁コイル
（６）に組込むことができない。このため、電磁コイル
（６）に可動鉄心棒（４）を通してから第１の可動鉄心
板（５）または第２の可動鉄心板（5a）のいずれかを可
動鉄心棒（４）に固着する必要があり、組立てが難しく
なるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、吸引特性を悪くすることなく、組立てが容易な
有極電磁石装置を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明に係る有極電磁石装置は、略コの字形断面の
固定鉄心の中央片に、永久磁石の一方の磁極面を当接さ
せ、他方の磁極面を略Ｌ字形断面の磁極板の中央片に当
接させると共に、前記固定鉄心の第１の脚片に磁極片を
設けて固定側の鉄心部分を構成している。

また、前記Ｌ字形断面の磁極板の内側に配置された電
磁コイルの孔部に貫通した可動鉄心棒の一方の端面に、
前記固定鉄心の第２の脚片と前記Ｌ字形断面の磁極板の
脚片との間に配置された可動鉄心板を固着し、他方の端
面を前記磁極片に挿入して可動側の鉄心部分を構成して
いる。

そして、前記固定鉄心の第２の脚片と前記可動鉄心板
との間、前記可動鉄心板と前記Ｌ字形断面の磁極板の脚
片との間及び前記可動鉄心棒の端面と前記固定鉄心の第
１の脚との間に対応する第１、第２及び第３の磁気ギャ
ップが復帰側から吸引側に向かって順次形成され、前記
可動鉄心棒の外周と前記磁極片との間に第４の磁気ギャ
ップが形成されている。

（作用） この発明においては、固定鉄心の中央片とＬ字形断面
の磁極板の中央片とに挟装された永久磁石の磁束によ
り、第１の磁気ギャップに吸引力が働いて、固定鉄心の
第２の脚片と可動鉄心板は、お互いに吸着し、復帰状態
を維持している。

この時、電磁コイルに電圧が印加されると、電磁コイ
ルによる磁束が発生し、前記第１の磁気ギャップでは、
前記永久磁石の磁束と電磁コイルによる磁束とは、お互
いに打ち消し合って吸引力が小さくなる。一方、第２の
磁気ギャップ、第３の磁気ギャップ及び第４の磁気ギャ
ップには、永久磁石と電磁コイルとによる合成吸引力
が、第１の磁気ギャップの吸引力より大きく働いて、可
動鉄心板とＬ字形断面の磁極板の脚片、可動鉄心棒の端
面と固定鉄心の第１の脚片等がお互いに吸着し、吸引状
態を維持する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図〜第３図に基いて説
明する。

第１図（Ａ）、（Ｂ）はこの発明の一実施例の構成を
示す断面図であり、同図（Ａ）は可動鉄心部分の復帰状
態を示し、同図（Ｂ）は可動鉄心部分の吸引状態を示
す。なお、図中に示す矢印は磁束の流れを示している。

図において（１）はコの字形の固定鉄心で、第１の脚
片は中央部分まで伸びている。（２）はＬ字形の磁極
板、（３）はリング状等の磁極片で、コの字形の固定鉄
心（１）を対向に配置してなる前記固定鉄心の第１の脚
片の接合部を中心として設けられている。

（４）は可動鉄心棒で、一方の端面に第１の可動鉄心
板（５）を固着し、他方の端面は磁極片（３）に挿入し
て可動鉄心部分を構成している。第１の可動鉄心板
（５）は、コの字形の固定鉄心（１）の第２の脚片とＬ
字形の磁極板（２）の脚片との間に位置している。

（６）は電磁コイル、（７）は永久磁石で、コの字形
の固定鉄心（１）とＬ字形の磁極板（２）との間に位置
し、前記コの字形の固定鉄心（１）の中央片と前記Ｌ字
形の磁極板（２）の中央片に夫々の磁極面が当接してい
る。

（Ｐ）は第１の磁気ギャップで、コの字形の固定鉄心
（１）の第２の脚片と第１の可動鉄心板（５）との間に
形成される。（Ｑ）は第２の磁気ギャップで、第１の可
動鉄心板（５）とＬ字形の磁極板（２）の脚片との間に
形成される。（Ｒ）は第３の磁気ギャップで、可動鉄心
棒（４）の端面とコの字形の固定鉄心（１）の第１の脚
片との間に形成される。（Ｓ）は第４の磁気ギャップ
で、磁極片（３）とその磁極片（３）に挿入した可動鉄
心棒（４）の外周との間に形成される。

上記のように構成された有極電磁石装置において、電
磁コイル（６）が励磁されていない場合は、第１図
（Ａ）に破線矢印で示す永久磁石（７）の磁束により、
第１の磁気ギャップ（Ｐ）に吸引力が最も強く働く。こ
のため、可動鉄心部分は、Ｙ方向に力を受けてコの字形
の固定鉄心（１）の第２の脚片に吸着し、復帰状態を維
持している。

この時、電磁コイル（６）が励磁されると、第１図
（Ａ）に実線矢印で示す磁束が発生し、前記第１の磁気
ギャップ（Ｐ）では、前記永久磁石（７）の磁束（破線
矢印）と電磁コイル（６）による磁束（実線矢印）と
が、お互いに打ち消し合って吸引力が小さくなる。一
方、第２の磁気ギャップ（Ｑ）、第３の磁気ギャップ
（Ｒ）、第４の磁気ギャップ（Ｓ）等には、永久磁石
（７）と電磁コイル（６）とによる合成吸引力が、第１
の磁気ギャップ（Ｐ）の吸引力より大きく働いて、可動
鉄心部分をＸ方向に駆動させ、コの字形の固定鉄心
（１）の第１の脚片に吸着する。そして、第１図（Ｂ）
に実線矢印と破線矢印で示す磁束により吸引状態を維持
する。

ところで、第３の磁気ギャップ（Ｒ）に働く吸引力
は、可動鉄心棒（４）の端面の対向面積が小さいため従
来例より小さくなるが、第４の磁気ギャップ（Ｓ）に流
れる磁束で、磁極片（３）に挿入された可動鉄心棒
（４）の端部を、中に引き込む吸引力が加わる。このた
め可動鉄心部分をＸ方向へ駆動する力は従来以上の効果
を奏する。

コンタクトを例にとれば、図示は省略するが、引き外
しバネや接触圧力を出す押しバネの荷重が反抗力として
Ｙ方向に加わっており、吸引状態で電磁コイル（６）の
励磁を解くと、この反抗力は、永久磁石（７）により発
生する磁束で生じる吸引力より大きく設定してあるた
め、可動鉄心部分はＹ方向に駆動して復帰状態となる。

第２図はこの発明の一実施例に基いて構成された電磁
接触器の断面図であり、図において（１）はコの字形の
固定鉄心、（２）はＬ字形の磁極板、（３）は磁極片、
（４）は可動鉄心棒、（５）第１の可動鉄心板、（６）
は電磁コイル、（７）は永久磁石、（８）はコイルスプ
ール、（11）はリンク、（15）はリンク（11）の支点に
なる支点軸、（12）は可動鉄心棒（４）とリンク（11）
を連結する連結軸、（9a），（9b）はストローク及び吸
着力を調整するスペーサ、（10）はリンク（11）により
動かされ、電磁接触器の可動接触子に設けられた可動接
点を運ぶクロスバー、（13）は電磁石や接点を収納する
ケース、（14）は吸引状態から復帰状態に戻すための引
き外しバネである。

次に動作について説明する。第２図は復帰状態とを示
しており、この状態でコイルを励磁すると可動鉄心棒
（４）は、図に矢印で示したＸ方向に吸引され、クロス
バー（10）はリンク（11）により図のＸ方向に動く。こ
の時、電磁接触器の固定接点と可動接点が接触して接点
は通電される。逆に、この状態でコイルの励磁を切ると
引き外しバネ（14）の付勢力により復帰状態に戻る。

第３図は磁極片の形状を示す構造図であり、磁極片
（３）は磁性体からなるとともに中心部に可動鉄心棒
（４）を挿入する穴があいている。この挿入された可動
鉄心棒（４）に対しこの穴径は若千大きく、隙間をあけ
ているが、この隙間第４の磁気ギャップ（Ｓ）は小さい
方が望ましいため、第３の磁気ギャップ（Ｒ）よりも小
さい寸法が選択される。なお磁極片は第３図（Ａ）の如
く一円状をなすリング磁極であっても、あるいは（Ｂ）
の如く分割された形状であってもよく、さらに可動鉄心
棒の磁極片に挿入される端面部分の形状が磁束を増加さ
せるために角形が選択された場合はその形状に合せた穴
形状とすればよい。

この磁極片（３）はねじ穴（16）により固定鉄心
（１）の第１の脚片ねじ止される。

（発明の効果） 以上のようにこの発明によれば、可動鉄心棒の一方の
端面にのみ可動鉄心板を固着して可動鉄心部分を形成し
たので、可動鉄心部分を組立てた後、電磁コイルに組込
むことができ、組立てが容易なものとなっている。さら
に、可動鉄心棒の他方の端面を固定側の鉄心部分に設け
た磁極片に挿入するようにしたので、従来以上の吸引特
性が得られている。

また、前記可動鉄心棒の他方の端面には、可動鉄心板
が固着されていないので、従来例に比べて電磁コイルの
巻線スペースを大きくとれる。このため、電磁コイルの
アンペア・ターン（起磁力）を大きくすることができる
ので、この点からも吸引力を大きくできるという効果が
得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は夫々この発明の一実施例の構成
を示す断面図、第２図はこの発明の一実施例に基いて構
成された電磁接触器の断面図、第３図は磁極片の形状を
示す構造図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は夫々従来の有極電
磁石装置の構成を示す断面図である。 図において、（１）は固定鉄心、（２）はＬの字形の磁
極板、（３）は磁極片、（４）は可動鉄心棒、（５）は
第１の可動鉄心板、（5a）は第２の可動鉄心板、（６）
は電磁コイル、（７）は永久磁石である。また、（Ｐ）
は第１の磁気ギャップ、（Ｑ）は第２の磁気ギャップ、
（Ｒ）は第３の磁気ギャップ、（Ｓ）は第４の磁気ギャ
ップである。 なお、同中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石の吸引力と電磁コイルによる吸引
   力との合成吸引力により、可動鉄心部分をバネの復帰力
   に抗して駆動し、そして電磁コイルの励磁を解いたと
   き、可動鉄心部分をバネの復帰力で復帰させる有極電磁
   石装置において、 略コの字形断面の固定鉄心の中央片に、永久磁石の一方
   の磁極面を当接させ、他方の磁極面を略Ｌ字形断面の磁
   極板の中央片に当接させると共に、前記固定鉄心の第１
   の脚片に磁極片を設けて固定側の鉄心部分を構成し、 前記Ｌ字形断面の磁極板の内側に配置された電磁コイル
   の孔部に貫通した可動鉄心棒の一方の端面に、前記固定
   鉄心の第２の脚片と前記Ｌ字形断面の磁極板の脚片との
   間に配置された可動鉄心板を固着し、他方の端面を前記
   磁極片に挿入して可動側の鉄心部分を構成し、 前記固定鉄心の第２の脚片と前記可動鉄心板との間、前
   記可動鉄心板と前記Ｌ字形断面の磁極板の脚片との間及
   び前記可動鉄心棒の端面と前記固定鉄心の第１の脚片と
   の間に対応する第１、第２及び第３の磁気ギャップが復
   帰側から吸引側に向かって順次形成され、前記可動鉄心
   棒の外周と前記磁極片との間に第４の磁気ギャップが形
   成されていることを特徴とする有極電磁石装置。