JPS61107627A - 電磁駆動装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、１１Ｌ磁接触器、電磁弁等に用いるに好適な
電磁駆動装置に関するものである。

（従来の技術１ 例えば、ｖＬ磁接触器として、従来、′１匡１μ石の励
磁によって主接触子を閉じ、減磁によって開くよ、うに
した常時開路方式のもσ）と、無励磁状態で主接触子を
閉じ、励磁状部で開路するようにした當・時閉路方式の
ものとがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前者のものにおいて主接触子の閉状態を維持す
るためには、また後者のものにおいて主接触子の開状態
を維持するためには、電磁石に常時電流を供給しなけれ
ばならず、このため省エネルギー化、安全性の点で問題
があった。また、このような問題を解決するものとして
、電磁石の励磁による主接触子の状態を機械的に保持す
るようにしたものも提案さねている。このような保持機
構を有する電磁接触器によれば、電磁石を短時間励磁す
ることによって主接触子を所定の状部に保持することが
でき、したがって省エネルギー化、安全性に有利である
が、他方では主接触子の状態が機械的に保持されるため
、そのリセット機構が必要となって構成が複雑になると
共に全体が大形ｄ　　になる不具合がある。

また、上記の従来の電磁接触器においては、電磁石の磁
気抵抗が旨く、したがってこれを励磁して主接触子を所
定の状態にする起磁力を得るには大電流を必要とするた
め、通常その起磁力は必要最小限に抑えられている。こ
のため、主接触子の開閉動作が遅い不具合もある。

上述した電磁接触器における抑々の不都合は、同様の駆
動原理によって作動する’！ｆ、ｍ弁についても同様に
発生するが、この場合には特に流路内を流れる流体の圧
力が高いと上記の不都合が著しくなる。

□本発明の目的は、上述した））（Ｉ々の不具合を）１
イ決し、省エネルギー化および安全性に優れ、しかも高
速に動作し得るよう適切に構成、した電磁石ＩＡノ装置
を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の電磁駆動装置は、第１および第２の磁極間で変
位可能な磁性体より成る可動部材と、この可動部材を介
してｎｉｌ　ｋ！、ｖＪｌのｆｔｕ　ｔｓｔを通る閉ル
ープの磁路および前記第２の磁極を１ｉ（Ｊる閉ループ
の　　　”磁路を選択的に画成するヨーク手段と、この
ヨーク手段を通して前記可動ｇｌＳ材を前記第１および
第２の磁極に磁気的に吸引する磁束を発生する永久（み
石手段と、前記第１および第２の磁極を通る磁束を制御
するフィル手段とを具え、このコイル手段に選択的にパ
ルス状の電流を供給することにより、前記可動部材を前
記第１１６よび第２の磁極に選択的に変位させるよう構
成したことを特徴とするものである。

〔作用） 上記画成において、可動部材は例えばｉ磁接触器にあっ
ては主接触子を構成する可動接点に連結さね、また電磁
弁にあってけ流路を開閉する弁に連結される。この可動
部材は第１の磁極および第２の磁極位置において、それ
ぞれヨーク手段と共に閉ループの磁路を画成し、この磁
気回路を通る永久磁石手段からの磁束によって第１およ
び第２の磁極位置においてそれぞれ有効に吸引保持され
ると共に、その各位置での吸引保持力はコイル手段によ
って馴初Ｉされる。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例を示すものである・。

本例では゛電磁接触器に適用したもので、磁性体より成
る可動部材ｌは第１の磁極２ａ、２ｂと第２の磁極ａａ
、ａｂとの間に変位可能に配置する。

第１の磁極２ＥＬ、２ｂおよび第２の磁極３ａ。

８ｂはコの字状のヨーク４の開放端部に離間対向して取
°付け、□可動部材ｌが第１の磁極２ａ、２ｂに接触し
ている状態で、これら可！ＩｖＪ　Ｗ、材１、第１の磁
極２ａ、２ｂおよびヨーク４より成゛る閉ループの磁路
を形成し、可動部材１が第２のＣＬｑ極３ａ。

８ｂに接触している状態で、こねら可動部材１、第２の
磁極３ａ、３ｂおよびヨーク４より放る閉ループの磁路
を形成する。ヨーク令に番まその対向する辺間に永久磁
石５を取付け、これによってヨーク４を介して可動部材
１を第１の１Ｔｈｚａ。

２ｂおよび第２の磁極ａａ、ａｂにおいてそれぞれ磁気
的に吸引保持し得るようにすると共に、永久磁石５と第
２のＭｉ４１ａ　ａ　、　ａ　ｂとの間の一辺にはコイ
ル６を巻装して、ヨーク４を絆て第１の磁極２ａ、２ｂ
および第２の磁極ａａ、ａｂに作用する磁束を制御する
ようにする。

可動部材１の第１　ノミ祢２　ａ　、　２　ｂ　１ｌＩ
ｌｌには、非磁性体より成る可動部７の一端を取付け、
この可動部７を第１の磁極２ａ、２ｂ上に設けた非磁性
体より成る蓋８に形成したガイド穴９を貫通させて、そ
の細端に絶縁部材１０を介して可動′接点１１を取付け
、この可動接点１１を可動部材１の変位に応じて固定接
点１２に対して接離させるようにすると共に、可動部材
ｌと蓋８との間の可動部７には、−＠部を蓋８に固定し
て非磁性体より成るコイルはね１３を巻装する。また、
可動部材１の第２の磁極ａａ、ａｂ側には、適当な非磁
性体より成る固定部材１４に一端部を固定して同様に非
磁性体より成るコイルはね１５を設ける。コイルばね１
３はコイル６の無励磁下において、永久磁石５による可
動部材１の第１の磁＆２ａ。

２ｂにおける接触状態を有効に保持し、かつコイル６を
励磁して可動部材１に作用する永久磁石５の磁束をｆＣ
磁したときは、可＃部材１を第１の磁極２ａ、２ｂから
離間させて、これを第１の磁極ｓ＋ａ、２ｂと第２の磁
極ａａ、ａｂとの間の中間点を越える第２の磁極ａａ、
ａｂ側まで移動し得・るようにｍ成する。同様にコイル
はね１５も、コイル６の無励磁下においては永久磁石５
による可動部材１の第２の磁極ａａ、ａｂにおける接噸
状態を有効に保持し、かつコイル６を動台ｄして可！１
ｌ）３部材１に作用する永久磁石５の磁束を碕磐したと
きは、可動部材１を第２の磁に３ａ、３ｂから離間させ
て、これを第１の６Ｒ揚ｒ２ａ、２ｂと第２の磁極ａａ
、ａｂとのｍｌの牛用１点を越える第１の磁＆２　ａ　
、　２　ｂ佃１まで移動し得るよう構成する。

以下、第１図に示すＸ磁接触器σ）動作を説明するＯ 第１図に示す状態は、主接触子を構成する固定接点１２
と可動接点１１とが離間して電路が遮断している状態を
示し、この状態においてはコイル６は無励磁状態にあり
、可動部材１は永久磁石５によってコイルばね１５の力
に抗して第２の磁イセ３ａ、３ｂに有効に接触保持され
ている。今、コイル６に第２図に示すように、永久磁石
５による磁束を減磁するようにパルス状の主成をイキ給
した後、直ちに電流の方間を反転したパルス状の電流を
供給すると、先ず減磁によってコイルばね１５の力が永
久磁石５による磁気吸引力に打ち勝ち、可動部材Ｉ　Ｇ
ｅｔコイルばね１５の力によって第２の１ｊＨｋ　ａ　
ａ　＋　３　ｂから第１（７’）ａ？ｉ２　ａ　、　２
　ｔ）側まで変位し、その後直ちにコイル６に逆方向の
パルス状の電流が供給され、永久磁石５による可動部材
１の磁気吸引力が助長されることによって、可動部材１
けコイルばね１８の力に抗して第１の磁極２ａ、２ｂに
迅速に吸引されて接触し、これにより可動接点１１が固
定接点１２に接触して電路が閉成される。この電路の閉
成状態は、フィル６が無励磁状態になった後は永久磁石
５によって可動部材１がコイルばね１３の力に抗して第
１の磁極２ａ、２ｂに接触保持されるから有効に維持さ
れる。その後、第２図に示す電流を再びコイル６に供給
すると、同様の作動により可動部材１は第１（ｈＭｉ！
＃２　ａ　＋’　２　ｂから第２のＭｉ極ｓ　ａ　、　
８　ｂに迅速に移動して電路が遮断される。

したがって、本実施例においては、電路の閉成および遮
断時にのみコイル６に第２図に示すようなパルス状の電
流を供給することによって、電路の閉成および遮断を自
動的にかつ迅速に行なうことができる。また、可動部材
１およびヨーク４によって形成される閉ループの７６路
はその磁気抵抗が低いから、永久磁石５の容量を小さく
できると共に、フィル６による磁束の制御も小さい？１
Ｔ、ぴして容易に行なうことができる。

第８図は本発明の第２実鳳例を示すものである。

本例では電磁弁に適用したもので、磁性体より成る可動
部材２１は第１の磁極２２ａ、２２ｂと第２の磁！＃２
　ａ　ａ　、　２３　ｂとの間に変位可能に配置する。

第１の磁極２２ａ、２２ｂは、本（ダ１では第１のヨー
ク２４に一体に形成し、可動部材２１が第１の磁極２２
ａ、２２ｂに接馴している状態で、これら可動部材２１
、第１のＩＭ磁極　２　ａ　。

２２ｂおよび第１のヨーク２４より成る閉ループの磁路
を形成する。同様に、第２の磁極２３ａ。

２８ｂは第２のヨーク２５に一体に形成し、可！ｌｖ〕
邪材２１が第２の磁極２３＆、２３ｂに↑ｌ触している
状態で、これら可！１ＩＩＪ部材２１、第２の砂也（２
３ａ、２３ｂおよび第２のヨーク２５より収る開ループ
の磁路を形成する。第１のヨーク２４にはその対向する
辺間に第１の永久磁石２６を取付け、これによって第１
のヨーク２４を介して可動部材２１を第１１７）磁？２
２ａ、２２ｂにおいて磁気的に吸引保持し得るようにす
ると共に、第１の永久磁石２６と第１の磁極２２ａ、２
２ｂとの間の一辺には第１のコイル２７を巻装して、第
１のヨーク２４を経て第１の磁極２２ａ、２２ｂに作用
する磁束を制御するようにする。同様に、第２のヨーク
２５にはその対向する辺間に第２の永久磁石２８を取付
け、これによって第２のヨーク２５を介して可動部材２
１を第２の磁極２８ａ。

２３ｂにおいて磁気的に吸り［保持し得るようにすると
共に、＠２の永久磁石２８と第２のａ１極２３ａ。

２３ｂとの間の一辺には第２のコイル２９を巻装置　　
　して、第２のヨーク２５を経て第２の磁＆２１ａ。

２３ｂに作用する磁束を制御するようにする。

可動部材２１の第１の磁＆２２ａ、２２ｂ側には、非磁
性体より成る可動部８０の一端を取付け、・この可動部
３０ｔ−第１の７ｉｌ＆２２ａ、２２ｂ上に設けた非磁
性体より成る蓋ａ１に形成したガイド穴３２を貫通させ
て、その他端に弁３３を取付け、この弁゛８３を可動部
材２１の変位に応じて流路８４の開口３５に対して接離
させ、こねにより開口８５を開閉するようにする。また
、可ηｆｌＪ　Ｒ材２１と蓋８１との間には、一端部を
蓋３１に固定して非磁性体より成るコイルばね３６を可
動部３０に巻装する。同様に、可動部材２１の第２の磁
！に２８Ａ、２３ｂ側には、適当な非磁性体より成る固
定部材３７に一端部を固定して非磁性体より成るコイル
はね３８を設ける。コイルはね３６は第１のコイル２７
の無励磁下において、そのばね力および流路８４の開口
３５から流出する流体の圧力に抗して、第１の永久磁石
２８による可動部材２１の第１の磁Ｉｋ２２ａ、２２ｂ
における接触状態を有効に保持し、かつ第１のコイル２
７を　　、：励磁して可動部材２１に作用する第１の永
久磁石２６の磁束を減磁したときは、可ＱＪ　ａ材２１
を第１の磁極２２ａ、２２ｂから離間させて、これを第
２の永久磁石２８による磁気吸引力が作用する位置まで
移動し得るようにｍ成する。また、コイルばね３８は第
２のコイル２９の無励磁下において、そのばね力に抗し
て第２の永久磁石２８による可動部材２１の第２の磁極
２３ａ、２８ｂにおける接触状態を有効に保持し、かつ
第２のコイル２９を励磁して可動部材２１に作用する第
２の永久磁石２８の磁束をｆ２磁したときは、可動部材
２１を第２の磁極ｚａａ、ｚａｂから離間させて、これ
を第１の永久磁石２６による磁気＠りｒ力が作用する位
置まで移動し得るよう１ｆＩ！１成する。

以下、第８菌に示す電磁弁の動作を説明する。

第３図に示す状態は、流路８４の開口８５を開放してい
る状態を示し、この状態においては第２のコイル２９は
無励磁状態にあり、可動部材２１は第２の永久磁石２８
によってコイルはね３８の力に抗して第２の磁極２３Ｆ
Ｌ、２８ｂに有効に接触保持されている。今、第２のコ
イル２９に第２の永久磁石２８による磁束を減磁するよ
うにパルス状の電流を供給すると、可動部材２１に対す
るフィルはね８８の力が第２の永久磁石２８による磁気
吸引力に打ち勝ち、可動部材２１Ｇ：ｊコイルばね８８
の力によって第２の磁に２３ａ、２３ｂから離間して第
１の磁＆２２ａ、２２ｂ側に変位する。このように、可
動部材２１が第１１７）磁極２２ａ。

２２ｂ側に変位してくると、可動部材２１には第１の永
久、磁石２６による磁気吸引力か作用し、これにより可
動部材２１はコイルばね３６のばね力および開口３５か
ら流出する流体の圧力に抗して第１のＩＢ極２２＆、ｆ
１２ｂに迅連に吸引保持され、開口３５は弁８８によっ
て閉塞される。この開口３５の閉塞下において、第１の
コイル２７に第１の永久磁石２６による磁束を減磁する
ようにパルス状の電流を供給すると、可動部材２１に対
するコイルはね８６の力が第１の永久磁石２６による磁
気吸引力に打ち勝ち、可動部材２１はフィルはね３６の
力によって第１の磁極２２ａ、２２ｂから離間して第２
の磁極２ａａ、２ａｂ側に変位し、これにより第２の永
久磁石２８による磁気吸引力が作用してコイルばね３８
のばね力に抗して第２のＭＩ極２１ａ、２８１）に迅速
に吸引保持さね、開口３５が開放する。

したがって、本実施例においては、第１のコイル２７お
よび第２のコイル２９に、それぞれ可動部材２１に作用
する第１の永久磁石２６および第２の永久磁石２８によ
る磁束を減磁するように、選択的にパルス状の電流を供
給することによって、開口８５の開閉を自動的にかつ迅
速に行なうことができる。また、可動部材２１と第１の
ヨーク２４および第２のヨーク２５とによってそねそれ
形成される閉ループの磁路は磁気抵抗が低いから、第１
、第２の永久磁石２６．２８の容量を小さくできると共
に、第１、第２のコイル２７．２９による磁束の制御も
小さい電流で容易に行なうことができる。

第４図は本発明の第８実施例を示すものである。

本例では、第１図に示した電磁駆動装置において、第１
の磁極２ａ、ｚｂと可動部材１との間に、一端部をそれ
ぞれ第１の磁極２ａ、ｚｂに固定し、°　他端部をそれ
ぞれ可動部材１に接して、透磁率が比較的小さく、かつ
厚さの薄い磁性体より成る板ばね４１ａ、４１ｂを設け
たもので、その他の構成および動作は第１図のものと同
様である。こび）ように板はね４１ａ、４１ｂを設けね
ば、第１σ）ｒｊ！１４ｉｋ２ａ、２ｂにおけるフリン
ジング磁束を減少させることができるから、可動部材１
を第２の磁極ａａ、３ｂから第１の磁極２ａ、２ｂに吸
着する際の初期条件を緩和することができ、こねにより
より小さい励磁電流で可動部材ｌを第１σ）ＩｉＢ棒２
ａ、２ｂに吸着することができる。

なお、本発明は上述した例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変形または変更が可能である。

例えば、第１因に示す構成のものを、電磁弁に適用する
こともできるし、第３図に示す構成のもσ）を電磁接触
器に適用することもできる。また、第１図においては可
動部材１のいずれか一方σ）移動を重力を利用するよう
にして、その方間に作用す　　□るコイルばねを除くこ
ともできる。史に、第３図においては第１および第２の
コイル２７．２９に一方は減磁するように、他方は増磁
するように、同時にあるいは増磁する方を若干遅らせて
それぞれパルス状の電流を供給して可動部材２１を変位
させるようにすることもできるし、可動部材２１ヲｓ１
ノｓ極２２　ａ　、　２２　ｂカら第２（７）ｖＦｉ＆
２３ａ。

２ａｂに移動するときは第２のコイル２９に、その逆の
ときは第１のコイル２７にそれぞれ増磁するようなパル
ス状の電流を供給して可動部材２１の移動を行なうこと
もできる。また、第８図に示すｍ　成のものにおいては
コイルはね８６．８８を除くこともできる。更に、第１
図および第３図において、各磁極に作用する磁束を制御
するコイルは、ヨークの任意の位置に巻装することがで
きる。

また、第４図に示す板はね４１ａ、４１ｂＧは第１の磁
極２ａ、２ｂと可動部材１との間に代えて可動部材１と
第２の磁極ａａ、ａｂとの間に、あるいは双方に設けて
もよいし、第３図に示すものにも同様に設けてもよい。

更に、本発明は上述した電磁接触器や電磁弁に限らず、
往復移動させる部材の駆動装填として広く適用できる。

〔発明の効果） 以上述べたように本発明においては、コイル手段にパル
ス状の電流を供給することによって、可動部材を第１の
磁極および第２の磁極に選択的に変位させるようにした
から、省エネルギー化および安全性を向上させることが
できると共に、機械的なリセット機構を必要としないか
ら、小形かつ安価にできる。また、可動部材の各状詐は
この可動部材を含む閉ループの磁路を辿る永久磁石手段
の磁束によって保持されるから、各状態を安定して維持
することができると共に、その閉ループの磁路の磁気抵
抗を小さくできるから、コイル手段への励Ｓ電流も小さ
くでき、しかも可ｆｆ、ｌＪ　Ｗ材を迅速かつ確実に駆
動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は第
１図に示すコイルに供給する電流波形図、 第８図は本発明の第２実凧例を示す断面図、第４図は本
発明の第３実施例を示す断面図である。 １・・・可動部材　　　　　２ａ、　２ｂ・・・第１の
磁極ａａ、　ａｂ・・・第２の磁極　　４・・・ヨーク
５・・・永久磁石　　　　　６・・・フィル７・・・可
動部　　　　　　８・・・蓋９・・・ガイド穴　　　　
　１０・・・絶縁部材１１・・・可動接点　　　　　１
２・・・固定接点１３、１５・・・コイルばね　　１４
・・・固定部材２１・・・可動部材　　　　　２２ａ、
　２２ｂ・・・第１の磁極２３ａ、　２３ｂ　、−・第
２の磁極 ２４・・・ｉｌのヨーク　　　２５・・・第２のヨーク
ｚ６・・・第１の永久磁石　　２７・・・第１のコイル
２８・・・第２の永久磁石　２９・・・第２のコイル３
０・・・可動部　　　　　　３１・・・蓋３２・・・ガ
イド穴　　　　　３３・・・弁３４・・・流路　　　　
　　　８５山開口３６、３８・・・コイルばね　　３７
・・・固定部材４１ａ、　４１ｂ　−・・板ばね 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１および第２の磁極間で変位可能な磁性体より成
   る可動部材と、この可動部材を介して前記第１の磁極を
   通る閉ループの磁路および前記第２の磁極を通る閉ルー
   プの磁路を選択的に画成するヨーク手段と、このヨーク
   手段を通して前記可動部材を前記第１および第２の磁極
   に磁気的に吸引する磁束を発生する永久磁石手段と、前
   記第１および第２の磁極を通る磁束を制御するコイル手
   段とを具え、このコイル手段に選択的にパルス状の電流
   を供給することにより、前記可動部材を前記第１および
   第２の磁極に選択的に変位させるよう構成したことを特
   徴とする電磁駆動装置。 ２、前記ヨーク手段を前記第１および第２の磁極を有す
   る共通のヨークをもって構成し、このヨークに前記永久
   磁石手段として１つの永久磁石を連結すると共に、前記
   コイル手段として１つのコイルを巻装したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電磁駆動装置。 ３、前記ヨーク手段を互いに分離された前記第１の磁極
   を有する第１のヨークと、前記第２の磁極を有する第２
   のヨークとをもって構成し、これら第１および第２のヨ
   ークに前記永久磁石手段としてそれぞれ第１および第２
   の永久磁石を連結すると共に、前記コイル手段としてそ
   れぞれ第１および第２のコイルを巻装したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電磁駆動装置。