電磁アクチュエータおよびそれを用いた電磁リレー
【課題】電磁リレーに搭載される電磁アクチュエータにおいて、非対称系構造の電磁アクチュエータは駆動方向に寄与しない吸引力が発生するため、駆動性能の低下が生じる。
【解決手段】磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨーク５１と、ヨークの一対の接極片間に配置されたボビン５２に巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイル５３と、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルに通電される電流極性により一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子５５と、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石５６と、永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレート５７とを備え、磁性体プレートは可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状とし、駆動性能の低下を引き起こす吸引力を削減するようにした。
【解決手段】磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨーク５１と、ヨークの一対の接極片間に配置されたボビン５２に巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイル５３と、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルに通電される電流極性により一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子５５と、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石５６と、永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレート５７とを備え、磁性体プレートは可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状とし、駆動性能の低下を引き起こす吸引力を削減するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は励磁コイルへの通電の断続により可動子の往復動を行う電磁アクチュエータおよびその電磁アクチュエータを用いた電磁リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の例えば電磁リレーなどに使用される電磁アクチュエータは、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、磁性材からなり励磁コイルの通電による発生する磁界により駆動されて相対向する接極片に当接する可動子と、可動子に磁界を与える永久磁石とを備え、励磁コイルに流す電流極性により可動子を所要の接極片方向に動作させて可動子を永久磁石により吸引して保持させるように構成されている。（例えば特許文献１第１図参照）
【０００３】
また同じような電磁アクチュエータとして、図１１に示すように、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有する第１のヨーク５１と、第１のヨーク５１の一対の接極片５１ａ、５１ｂ間に配置されるボビン（図示省略）に巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイル５３ａ、５３ｂと、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルの磁界により駆動されて往復動され接極片に接触して吸着される可動子５５と、第１のヨーク５１とボビンとの間に配置され第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する永久磁石５６と、永久磁石５６とともに磁気回路を構成する第２のヨーク５７とを備え、接極片５１ａ、５１ｂの可動子５５が接触される位置に形成され、永久磁石５６により吸引される方向と直交する方向に長い孔からなる当接孔５１ａ１を設けたものもある。（例えば特許文献２ 第３図参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−３０２０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上下左右対称系の電磁アクチュエータであれば、電磁力の偏りは小さく駆動性能を脅かすことはない。しかし、非対称系で構成される電磁アクチュエータは、磁気回路を片側にしか配置しておらず、励磁コイルによる電磁力や永久磁石による保持力に対して可動子が側面方向（９０°方向）に吸着されながら駆動することになる。
【０００６】
例えば、図１１（ｂ）に示すように、可動子５５が第１の接極片５１ａに当接している場合について説明すると、保持状態は永久磁石５６が発生する磁束が可動子５５、第１の接極片５１ａを通過するような図中磁束経路Ａとなる。可動子５５を保持するための磁力はＺ方向に発生しているが、磁束経路Ａによって可動子５５には永久磁石５６との間にＹ方向の吸着力が発生することになる。この場合、永久磁石５６と可動子５５間の磁束経路は１つしかなく、Ｙ方向の吸着力が強くなって引き外し時の駆動性能悪化の主原因となる。さらにこの現象により可動子５５にはＺ方向の保持力とＹ方向の吸着力との合力により、角度θ方向の力Ｆで状態が保持されていることになり保持状態が不安定である。
【０００７】
また、例えば接点間を開く動作（ＯＦＦ動作）時に、励磁コイル５３（ＯＦＦ動作時は励磁コイル５３ｂ）に電圧を印加し、可動子５５が駆動する際の動作過程においても前記Ｙ方向の吸着力によって動作性能が悪化する。図１１（ｂ）は動作プロセスに併せて磁束
の変化を示した図である。保持状態において永久磁石５６が発生する磁束Ａがあり、ＯＦＦ動作時に励磁コイル５５ｂへ電圧を印加することで励磁コイル５５ｂから磁束Ｂが発生し、磁束Ａを消磁することで保持状態がキャンセルされる。保持状態がキャンセルされると可動子５５がＯＦＦ動作方向へ動き始め、可動子５５が動き出すことで励磁コイル５３ｂが発生する磁束は磁束Ｃの経路へと切り替わり、磁束Ｃによって可動子５５は電磁駆動力を供給され、もう一方の接極片へ到達する。
【０００８】
磁束Ｃに切り替わることで可動子５５にはＯＦＦ動作のための駆動力を供給されるが、従来構造だと磁束Ｃによって−Ｚ方向への駆動力と同時にＹ方向に大きな吸着力が発生する。これによって可動子５５は−Ｚ方向の駆動力とＹ方向の吸着力との合力の影響を受けながら−Ｚ方向へと動作する。この合力により可動子５５はボビンに衝突しながら駆動することになり、想定以上の摩擦が可動子５５へ発生することから駆動性能低下が生じることになる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するために、非対称系で構成される電磁アクチュエータでありながら、駆動性能を低下させる主要因となるＹ方向の側面吸着力を削減し、駆動性能を向上させた電磁アクチュエータおよびそれを用いた電磁リレーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の電磁アクチュエータは、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、ヨークの一対の接極片間に配置されたボビンと、ボビンに巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイルと、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルに通電される電流極性により一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子と、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石と、永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートとを備え、磁性体プレートは可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の電磁アクチュエータは、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートの形状を、可動子へ流入する磁束経路が２つ以上に分流する複数経路となるようにしているから、可動子を永久磁石側に引張る側面吸着力を削減することができ、駆動性能を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータを内蔵した電磁リレーの内部構造を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータの外観図である。
【図３】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータの構成部品図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの主要構成を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの上面図とその磁気回路を示す図である。
【図７】この発明の効果を示す図である。
【図８】この発明におけるデメリットと最適化した場合の駆動力を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの主要構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図である。
【図１１】従来の電磁アクチュエータの構成部品図を示し、（ａ）は主要構成を示す斜視図、（ｂ）は磁気回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを図１〜図８により説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを内蔵した電磁リレーの内部構造を示す分解斜視図、図２は図１に示す電磁アクチュエータの外観斜視図、図３は図２に示す電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【００１４】
図１において、電磁リレー１００は、電磁アクチュエータ５０と、第１のケース１１とこの第１のケース１１に圧入される第２のケース１２とカバー１３で構成される筐体と、第１の固定接触子１とこの第１の固定接触子１と開閉回路を形成する第１の可動接触子２と、第２の固定接触子３とこの第２の固定接触子３と開閉回路を形成する第２の可動接触子４が電磁リレー１００の外部端子として取り付けられて構成されている。なお、カバー１３はカバーネジ５により取り付けられる。
【００１５】
図２および図３を用いて電磁アクチュエータ５０の構成について説明する。
第１のヨーク５１は磁性材からなり相対向する一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂを有してコ字状に形成されている。ボビン５２は第１のヨーク５１の一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂ間に配置されており、後述する可動子５５が貫挿される可動子挿入孔５２ａが形成されている。
【００１６】
励磁コイル５３はボビン５２に巻装され、制御信号ケーブル５４による励磁電流通電時には所望の電磁力を発生するものであり、励磁コイル５３は第１の制御信号ケーブル５４ａを通じて制御信号である励磁電流が通電される第１の励磁コイル５３ａと、第２の制御信号ケーブル５４ｂを通じて制御信号である励磁電流が通電される第２の励磁コイル５３ｂとで構成されている。これら第１の励磁コイル５３ａと第２の励磁コイル５３ｂによりいわゆる電磁石が形成される。
【００１７】
可動子５５はボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａ内に貫挿された磁性材からなり、励磁コイル５３の磁界により駆動されてＺ軸方向に摺動可能に形成され、第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに接触して吸着される。また、可動子５５の例えば第２の接極片５１ｂ側にはネジ穴５５ａが形成されている。
なお、可動子５５は、励磁コイル５３の励磁電流の方向に従って移動されるので、第１の励磁コイル５３ａによる励磁電流の方向の場合はＺ軸正方向に移動し、第２の励磁コイル５３ｂによる励磁電流の方向の場合はＺ軸負方向に移動する。
【００１８】
永久磁石５６は第１のヨーク５１とボビン５２との間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する。第２のヨークである磁性プレート５７は永久磁石５６とともに磁気回路を構成する。
第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａおよび第２の接極片５１ｂの可動子５５が接触される位置には、当接孔５１ａ１、５１ｂ１が形成され、例えば第１の接極片５１ａに形成された当接孔５１ａ１は永久磁石５６により吸引される方向と直交する方向に長い孔からなり、図は一例として四角形の多角形状の長孔で構成されている。また、第２の接極片５１ｂに形成された当接孔５１ｂ１は、図は一例として丸孔で構成されている。
なお、当接孔５１ａ１は多角形状の長孔に代えて丸孔にしてもよい。要するにこれら当接孔５１ａ１、５１ｂ１の形状は、この発明では本質な部分ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
クロスバー５８およびロッド５９は第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂ側に配置されており、ロッド５９の一方はクロスバー５８に係合され、かつＥリング固定溝５９ａが形成されている。ロッド５９の他方は第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂの当接孔５１ｂ１を貫通して可動子５５のネジ穴５５ａに螺合されるロッドネジ部５９ｂが形成されている。
【００２０】
接圧バネ６０はロッド５９とクロスバー５８の間に配置され、可動子５５が第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂに当接すると、第１の固定接触子１と第１の可動接触子２との接触圧力、第２の固定接触子３と第２の可動接触子４との接触圧力を発生させるものである。ロッド５９に設けられたＥリング固定溝５９ａに係合されるＥリング６１が設けられ、クロスバー５８がロッド５９から外れないようにする。
なお、第１の可動接触子２と第２の可動接触子４はクロスバー５８に取り付けられ、可動子５５の往復動に応じて可動し、第１の固定接触子１と第２の固定接触子３に接触または非接触し、電磁リレーを構成する。
【００２１】
次に、図３に基づいて電磁アクチュエータ５０の動作について説明する。第１の励磁コイル５３ａおよび第２の励磁コイル５３ｂが巻装されたボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａにＺ軸方向に往復動する可動子５５が挿入される。可動子５５が挿入されたボビン５２は略コ字形に形成された第１のヨーク５１の接極片５１ａ、５１ｂ間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させる永久磁石５６と、永久磁石５６と共に磁気回路を構成する磁性プレート５７を介して、ボビン５２と第１のヨーク５１を係合させる。
【００２２】
励磁コイル５３からは可動子５５を往復動させるために制御信号が入力可能なように制御信号ケーブル５４が引出されている。ここで、可動子５５は励磁コイル５３から発生する電磁力によりＺ軸方向に往復動する構造となっているが、励磁コイル５３の励磁が解消された後も永久磁石５６の発生する磁力により、第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに吸着されて保持されるようになっている。
【００２３】
ボビン５２に形成された可動子挿入孔５２ａは可動子５５のスムーズな往復動を実現させるためにＹ軸方向に対してはクリアランスが設けられている。なお、可動子５５は常に永久磁石５６の発生する磁力によりＸ軸負方向に吸引されて引き付けられており、また、回転防止構造を備えているためＺ軸を中心に回転することはない。
【００２４】
可動子５５はネジ穴５５ａが形成されており、クロスバー５８と接圧バネ６０を固定するロッド５９に設けられたロッドネジ部５９ｂを可動子５５のネジ穴５５ａに螺合させることにより、可動子５５とロッド５９とは一体的に固着される。ロッド５９とクロスバー５８の間には接圧バネ６０が配設されており、可動子５５が第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂに当接すると、第１の固定接触子１と第１の可動接触子２との接触圧力、第２の固定接触子３と第２の可動接触子４との接触圧力を発生させる。クロスバー５８はロッド５９に設けられたＥリング固定溝５９ｂにＥリング６１を係合してロッド５９から外れないようにしている。
【００２５】
次に、この発明の実施の形態１における電磁アクチュエータの主要構成部分について図４〜図６に基づいて説明する。図４は電磁アクチュエータを構成するヨークと永久磁石と可動子を示す斜視図、図５は第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図、図６は電磁アクチュエータの上面図とその磁気回路を示す図である。なお、図４〜図６にお
いては励磁コイル５３を巻装するボビン５２は省略して示している。
【００２６】
図４〜図６において、第１のヨーク５１は磁性材からなり相対向する一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂを有してコ字状に形成されている。励磁コイル５３（図６のみ図示）はボビン５２（図示省略）に巻装され、励磁電流の通電時には所望の電磁力を発生するものであり、励磁コイル５３はＯＮ動作方向に駆動するときに励磁電流が通電される第１の励磁コイル５３ａと、ＯＦＦ動作方向に駆動するときに励磁電流が通電される第２の励磁コイル５３ｂとで構成されている。これら第１の励磁コイル５３ａと第２の励磁コイル５３ｂによりいわゆる電磁石が形成される。
【００２７】
可動子５５はボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａ内に貫挿された磁性材からなり、励磁コイル５３の磁界により駆動されてＺ軸方向に摺動可能に形成され、第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに接触して吸着される。
なお、可動子５５は、励磁コイル５３の励磁電流の方向に従って移動されるので、第１の励磁コイル５３ａによる励磁電流の方向の場合はＺ軸正方向に移動し、第２の励磁コイル５３ｂによる励磁電流の方向の場合はＺ軸負方向に移動する。
【００２８】
永久磁石５６は第１のヨーク５１と可動子５５との間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する。第２のヨークである磁性プレート５７は永久磁石５６と可動子５５間の磁束経路を確保するために、永久磁石５６と可動子５５との間に配置され、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路が図５に示すように少なくとも２つに分流した複数経路φ１、φ２となるようコ字状またはＵ字状に形状された磁極片５７ａを有している。
【００２９】
また、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路を複数経路にする場合、磁束経路は可動子５５の軸に対して対称となるように偶数の経路にする必要がある。このように磁束経路を複数経路にすることにより、永久磁石５６と可動子５５間に発生する吸引力をキャンセルすることが可能となり、可動子５５を永久磁石５６側に引張るＹ方向の側面吸着力Ｆを低減することができる。
なお、複数の磁束経路を有する第２のヨークである磁性プレート５７は、磁気効率の高い磁性材（例えば、電磁軟鉄ＳＵＹなど）の平板をＹ方向に積層して構成され、可動子５５側の１枚を曲げ加工などを行うことにより２つの磁極片５７ａを有した形状にすることで実現できる。
【００３０】
次に、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路を複数経路にしたことによる、メリットおよびデメリットの発生原因とその対策について説明する。
図７は可動子５５を第１の接極片５１ａ側に保持した状態における永久磁石５６と可動子５５間に発生するＹ方向の吸着力の変動を示したグラフで、従来構造と本願発明とを対比して示している。図７のそれぞれの左側の棒グラフは投入保持力、右側の棒グラフはＹ方向の吸着力を示し、従来構造と本願発明は同じ投入保持力に対して、Ｙ方向の吸着力は本願発明の方が従来構造に比較して８０％減少している。
このように磁束経路を複数経路に分流することで、状態保持力は同等のままでＹ方向に発生する吸着力は約８０％低減可能であり、これにより駆動性能を向上させることができる。
【００３１】
次に、図８は磁束経路を複数経路にした場合、保持状態を引き外す能力が低下することと、その対策としてギャップＧａを最適化することにより引き外す能力が増加することを示している。ここで、ギャップＧａとは、図６に示す第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａおよび第２の接極片５１ｂと磁性プレート５７とのＺ方向の隙間のことである。
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の横軸はギャップＧａの距離を示し、図８（ａ）の縦軸は駆動
力、図８（ｂ）（ｃ）の縦軸はＯＦＦおよびＯＮ時の保持力を示している。図中の最適化なしの場合は駆動力が小さく、最適化有りの場合は駆動力が大きくなっている。
【００３２】
適化なしの場合に駆動力が小さくなる原因は、磁束経路を複数経路にすることで磁気経路上の磁気抵抗が減少されるためである。一般に磁気抵抗ＲはＲ＝μ×Ｌ／Ｓで示されるように、磁束断面積に反比例している。
式中、Ｌは磁性プレート５７と可動子５５間の距離、Ｓは磁性プレート５７と可動子５５間の磁束断面積（磁束通過面積）、μは透磁率である。
磁束経路を複数経路にすることで磁束断面積Ｓは大きくなり、その結果、磁束経路の磁気抵抗Ｒは減少される。
【００３３】
磁気抵抗Ｒが減少されると、図６に示す永久磁石５６から磁性プレート５７、可動子５５へ流入して第１のヨーク５１を通過する磁束Ａと磁束Ｃの磁界強度が増加する。これにより保持状態を引き外すために、第２の励磁コイル５３ｂに通電される励磁電流によって発生する磁束Ｂによる磁束Ａの消磁率が減少する。
かつ、磁束Ｃの磁界強度が増加することから、第２の励磁コイル５３ｂが発生する磁束Ｂに対して磁束Ｃの割合が増加してしまい、ますます引き外し能力が低下する懸念がある。
【００３４】
この原因について図６に基づいて詳しく説明する。図６に示すように、第２の励磁コイル５３ｂが発生する磁束Ｂ（磁気回路に関わらずアンペアターンのみに依存する）は、磁束Ａと反対方向の磁気経路を通過する磁束Ｂ１と、磁束Ｃと同方向の磁気経路を通過する磁束Ｂ２の２つに分けられ、磁束ＢはＢ＝Ｂ１＋Ｂ２となる。ここで、磁束Ｂ１は可動子５５の引き外しに必要な磁束で、磁束Ｂ２は引き外しに関係ない磁束ロス分となる。
磁束Ｃと同じ磁気経路を通過する磁束Ｂ２は、磁気抵抗Ｒの減少により磁界強度が増加することから、可動子５５の引き外しに必要な磁束Ｂ１は減少し、引き外し能力が低下する。
【００３５】
この課題について図６に示すギャップＧａを最適化し、磁気回路を構成することで引き外し能力を確保しつつ、Ｙ方向吸着力を低減できるような構成が可能となる。
即ち、引き外しに関係ない磁束ロス分Ｂ２を極力小さくすることで、可動子５５の引き外しに必要な磁束Ｂ１を確保できる。そのためにはギャップＧａの距離を大きく取ることで磁気抵抗Ｒが増加するため、引き外しに関係ない磁束ロス分Ｂ２を削減することができる。但し、ギャップＧａの距離を大きく取りすぎると、可動子５５の保持力に必要な磁束Ａも減少してしまうことから、最適化が必要となってくる。
【００３６】
ギャップＧａの最適化について、図８に基づき詳しく説明する。まず、従来構造に対して、実現可能な構成であることを条件として保持力、駆動力共に同等になるような構成を狙う。図８ではギャップＧａと駆動力および各状態の保持力の関係について、近似直線で評価している。
最適なｘ（＝Ｇａ）は以下の条件で決定される。
ｙ２（＝−０．６９９４ｘ＋１４．１９６）＞＝ＯＦＦ保持力
ｙ３（＝−０．３８２９ｘ＋３４．４９６）＞＝ＯＮ保持力
を満たすｘで、かつｙ１（＝３．９８４９ｘ−２５．７６５）＞＝現行駆動力を満たすｘを抽出する必要がある。
そして上記３式（ｙ１、ｙ２、ｙ３）と上記の決定条件で最適なギャップＧａを決定する。
【００３７】
なお、磁性体プレート５７と可動子５５の接極片との当接部との距離（ギャップＧａ）を、可動子５５の移動距離よりも大きくして磁束経路からみたリラクタンス（磁気抵抗）
を大きく設定でき、状態開始に必要な駆動磁束の漏れを防ぐことが可能になる。
また、第２のヨークである磁性プレート５７と可動子５５のＹ方向ギャップを広げ、Ｘ方向ギャップを狭くすることで、吸着力のさらなる低減が可能となるが、製品の許容寸法や組立誤差などを考慮することで最適化が可能となる。
即ち、磁性体プレート５７と可動子５５との間の磁気ギャップは、可動子５５を永久磁石５６側に吸引するＹ方向の磁気ギャップに対して、複数経路に分流した磁束経路上の磁気ギャップの方を小さくするようにする。
【００３８】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２における電磁アクチュエータを図９、図１０により説明する。
図９はこの発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを構成するヨークと永久磁石と可動子を示す斜視図、図１０は第１のヨークを省略し、図９の黒矢印方向から見た側面図とその磁気回路を示す図である。なお図中、実施の形態１を示す図４および図５と同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１では第２のヨークである磁性プレート５７は、磁性材の平板をＹ方向に積層して構成し、可動子５５側の１枚を曲げ加工などを行なうことにより実現していたが、実施の形態２の発明では図９、図１０に示すように、第２のヨークである磁性プレート５７は、コ字状またはＵ字状に形成された磁気効率の高い磁性材（例えば、電磁軟鉄ＳＵＹなど）をＺ方向に積層して構成したものである。
この構成によっても永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路は図１０に示すように少なくとも２つに分流した複数経路φ１、φ２となり、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００４０】
以上のように実施の形態２の構成であれば、第２のヨークである磁性プレート５７の加工も簡易的になり、コスト面で有利になる。
またこの構成であれば、第２のヨークである磁性プレート５７に鎖交する磁束による渦電流損を低減することが可能となり、構造全体の磁気効率が向上する。
なお、実施の形態１および２では、第２のヨークである磁性プレート５７の形状は、コ字状またはＵ字状に形状された２つの磁極片５７ａを有して、可動子へ流入する磁束経路が２つの経路となるようにしたが、磁極片５７ａを４つに形成して４つの経路となるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１：第１の固定接触子、 ２：第１の可動接触子、
３：第２の固定接触子、 ４：第２の可動接触子、
５０：電磁アクチュエータ、 ５１：第１のヨーク、
５１ａ：第１の接極片、 ５１ｂ：第２の接極片、
５２：ボビン、 ５３：励磁コイル、
５３ａ：第１の励磁コイル、 ５３ｂ：第２の励磁コイル、
５５：可動子、 ５６：永久磁石、
５７：磁性プレート（第２のヨーク） ５７ａ：磁性プレートの磁極片。
【技術分野】
【０００１】
この発明は励磁コイルへの通電の断続により可動子の往復動を行う電磁アクチュエータおよびその電磁アクチュエータを用いた電磁リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の例えば電磁リレーなどに使用される電磁アクチュエータは、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、磁性材からなり励磁コイルの通電による発生する磁界により駆動されて相対向する接極片に当接する可動子と、可動子に磁界を与える永久磁石とを備え、励磁コイルに流す電流極性により可動子を所要の接極片方向に動作させて可動子を永久磁石により吸引して保持させるように構成されている。（例えば特許文献１第１図参照）
【０００３】
また同じような電磁アクチュエータとして、図１１に示すように、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有する第１のヨーク５１と、第１のヨーク５１の一対の接極片５１ａ、５１ｂ間に配置されるボビン（図示省略）に巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイル５３ａ、５３ｂと、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルの磁界により駆動されて往復動され接極片に接触して吸着される可動子５５と、第１のヨーク５１とボビンとの間に配置され第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する永久磁石５６と、永久磁石５６とともに磁気回路を構成する第２のヨーク５７とを備え、接極片５１ａ、５１ｂの可動子５５が接触される位置に形成され、永久磁石５６により吸引される方向と直交する方向に長い孔からなる当接孔５１ａ１を設けたものもある。（例えば特許文献２ 第３図参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−３０２０９号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上下左右対称系の電磁アクチュエータであれば、電磁力の偏りは小さく駆動性能を脅かすことはない。しかし、非対称系で構成される電磁アクチュエータは、磁気回路を片側にしか配置しておらず、励磁コイルによる電磁力や永久磁石による保持力に対して可動子が側面方向（９０°方向）に吸着されながら駆動することになる。
【０００６】
例えば、図１１（ｂ）に示すように、可動子５５が第１の接極片５１ａに当接している場合について説明すると、保持状態は永久磁石５６が発生する磁束が可動子５５、第１の接極片５１ａを通過するような図中磁束経路Ａとなる。可動子５５を保持するための磁力はＺ方向に発生しているが、磁束経路Ａによって可動子５５には永久磁石５６との間にＹ方向の吸着力が発生することになる。この場合、永久磁石５６と可動子５５間の磁束経路は１つしかなく、Ｙ方向の吸着力が強くなって引き外し時の駆動性能悪化の主原因となる。さらにこの現象により可動子５５にはＺ方向の保持力とＹ方向の吸着力との合力により、角度θ方向の力Ｆで状態が保持されていることになり保持状態が不安定である。
【０００７】
また、例えば接点間を開く動作（ＯＦＦ動作）時に、励磁コイル５３（ＯＦＦ動作時は励磁コイル５３ｂ）に電圧を印加し、可動子５５が駆動する際の動作過程においても前記Ｙ方向の吸着力によって動作性能が悪化する。図１１（ｂ）は動作プロセスに併せて磁束
の変化を示した図である。保持状態において永久磁石５６が発生する磁束Ａがあり、ＯＦＦ動作時に励磁コイル５５ｂへ電圧を印加することで励磁コイル５５ｂから磁束Ｂが発生し、磁束Ａを消磁することで保持状態がキャンセルされる。保持状態がキャンセルされると可動子５５がＯＦＦ動作方向へ動き始め、可動子５５が動き出すことで励磁コイル５３ｂが発生する磁束は磁束Ｃの経路へと切り替わり、磁束Ｃによって可動子５５は電磁駆動力を供給され、もう一方の接極片へ到達する。
【０００８】
磁束Ｃに切り替わることで可動子５５にはＯＦＦ動作のための駆動力を供給されるが、従来構造だと磁束Ｃによって−Ｚ方向への駆動力と同時にＹ方向に大きな吸着力が発生する。これによって可動子５５は−Ｚ方向の駆動力とＹ方向の吸着力との合力の影響を受けながら−Ｚ方向へと動作する。この合力により可動子５５はボビンに衝突しながら駆動することになり、想定以上の摩擦が可動子５５へ発生することから駆動性能低下が生じることになる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するために、非対称系で構成される電磁アクチュエータでありながら、駆動性能を低下させる主要因となるＹ方向の側面吸着力を削減し、駆動性能を向上させた電磁アクチュエータおよびそれを用いた電磁リレーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の電磁アクチュエータは、磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、ヨークの一対の接極片間に配置されたボビンと、ボビンに巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイルと、ボビン内に貫挿された磁性材からなり励磁コイルに通電される電流極性により一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子と、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石と、永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートとを備え、磁性体プレートは可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の電磁アクチュエータは、ヨークに磁界を与えると共に接極片に吸着した可動子を保持する永久磁石と可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートの形状を、可動子へ流入する磁束経路が２つ以上に分流する複数経路となるようにしているから、可動子を永久磁石側に引張る側面吸着力を削減することができ、駆動性能を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータを内蔵した電磁リレーの内部構造を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータの外観図である。
【図３】この発明の実施の形態１、２に係わる電磁アクチュエータの構成部品図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの主要構成を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係わる電磁アクチュエータの上面図とその磁気回路を示す図である。
【図７】この発明の効果を示す図である。
【図８】この発明におけるデメリットと最適化した場合の駆動力を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの主要構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係わる電磁アクチュエータの第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図である。
【図１１】従来の電磁アクチュエータの構成部品図を示し、（ａ）は主要構成を示す斜視図、（ｂ）は磁気回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを図１〜図８により説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを内蔵した電磁リレーの内部構造を示す分解斜視図、図２は図１に示す電磁アクチュエータの外観斜視図、図３は図２に示す電磁アクチュエータの分解斜視図である。
【００１４】
図１において、電磁リレー１００は、電磁アクチュエータ５０と、第１のケース１１とこの第１のケース１１に圧入される第２のケース１２とカバー１３で構成される筐体と、第１の固定接触子１とこの第１の固定接触子１と開閉回路を形成する第１の可動接触子２と、第２の固定接触子３とこの第２の固定接触子３と開閉回路を形成する第２の可動接触子４が電磁リレー１００の外部端子として取り付けられて構成されている。なお、カバー１３はカバーネジ５により取り付けられる。
【００１５】
図２および図３を用いて電磁アクチュエータ５０の構成について説明する。
第１のヨーク５１は磁性材からなり相対向する一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂを有してコ字状に形成されている。ボビン５２は第１のヨーク５１の一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂ間に配置されており、後述する可動子５５が貫挿される可動子挿入孔５２ａが形成されている。
【００１６】
励磁コイル５３はボビン５２に巻装され、制御信号ケーブル５４による励磁電流通電時には所望の電磁力を発生するものであり、励磁コイル５３は第１の制御信号ケーブル５４ａを通じて制御信号である励磁電流が通電される第１の励磁コイル５３ａと、第２の制御信号ケーブル５４ｂを通じて制御信号である励磁電流が通電される第２の励磁コイル５３ｂとで構成されている。これら第１の励磁コイル５３ａと第２の励磁コイル５３ｂによりいわゆる電磁石が形成される。
【００１７】
可動子５５はボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａ内に貫挿された磁性材からなり、励磁コイル５３の磁界により駆動されてＺ軸方向に摺動可能に形成され、第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに接触して吸着される。また、可動子５５の例えば第２の接極片５１ｂ側にはネジ穴５５ａが形成されている。
なお、可動子５５は、励磁コイル５３の励磁電流の方向に従って移動されるので、第１の励磁コイル５３ａによる励磁電流の方向の場合はＺ軸正方向に移動し、第２の励磁コイル５３ｂによる励磁電流の方向の場合はＺ軸負方向に移動する。
【００１８】
永久磁石５６は第１のヨーク５１とボビン５２との間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する。第２のヨークである磁性プレート５７は永久磁石５６とともに磁気回路を構成する。
第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａおよび第２の接極片５１ｂの可動子５５が接触される位置には、当接孔５１ａ１、５１ｂ１が形成され、例えば第１の接極片５１ａに形成された当接孔５１ａ１は永久磁石５６により吸引される方向と直交する方向に長い孔からなり、図は一例として四角形の多角形状の長孔で構成されている。また、第２の接極片５１ｂに形成された当接孔５１ｂ１は、図は一例として丸孔で構成されている。
なお、当接孔５１ａ１は多角形状の長孔に代えて丸孔にしてもよい。要するにこれら当接孔５１ａ１、５１ｂ１の形状は、この発明では本質な部分ではないので、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
クロスバー５８およびロッド５９は第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂ側に配置されており、ロッド５９の一方はクロスバー５８に係合され、かつＥリング固定溝５９ａが形成されている。ロッド５９の他方は第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂの当接孔５１ｂ１を貫通して可動子５５のネジ穴５５ａに螺合されるロッドネジ部５９ｂが形成されている。
【００２０】
接圧バネ６０はロッド５９とクロスバー５８の間に配置され、可動子５５が第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂに当接すると、第１の固定接触子１と第１の可動接触子２との接触圧力、第２の固定接触子３と第２の可動接触子４との接触圧力を発生させるものである。ロッド５９に設けられたＥリング固定溝５９ａに係合されるＥリング６１が設けられ、クロスバー５８がロッド５９から外れないようにする。
なお、第１の可動接触子２と第２の可動接触子４はクロスバー５８に取り付けられ、可動子５５の往復動に応じて可動し、第１の固定接触子１と第２の固定接触子３に接触または非接触し、電磁リレーを構成する。
【００２１】
次に、図３に基づいて電磁アクチュエータ５０の動作について説明する。第１の励磁コイル５３ａおよび第２の励磁コイル５３ｂが巻装されたボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａにＺ軸方向に往復動する可動子５５が挿入される。可動子５５が挿入されたボビン５２は略コ字形に形成された第１のヨーク５１の接極片５１ａ、５１ｂ間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させる永久磁石５６と、永久磁石５６と共に磁気回路を構成する磁性プレート５７を介して、ボビン５２と第１のヨーク５１を係合させる。
【００２２】
励磁コイル５３からは可動子５５を往復動させるために制御信号が入力可能なように制御信号ケーブル５４が引出されている。ここで、可動子５５は励磁コイル５３から発生する電磁力によりＺ軸方向に往復動する構造となっているが、励磁コイル５３の励磁が解消された後も永久磁石５６の発生する磁力により、第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに吸着されて保持されるようになっている。
【００２３】
ボビン５２に形成された可動子挿入孔５２ａは可動子５５のスムーズな往復動を実現させるためにＹ軸方向に対してはクリアランスが設けられている。なお、可動子５５は常に永久磁石５６の発生する磁力によりＸ軸負方向に吸引されて引き付けられており、また、回転防止構造を備えているためＺ軸を中心に回転することはない。
【００２４】
可動子５５はネジ穴５５ａが形成されており、クロスバー５８と接圧バネ６０を固定するロッド５９に設けられたロッドネジ部５９ｂを可動子５５のネジ穴５５ａに螺合させることにより、可動子５５とロッド５９とは一体的に固着される。ロッド５９とクロスバー５８の間には接圧バネ６０が配設されており、可動子５５が第１のヨーク５１の第２の接極片５１ｂに当接すると、第１の固定接触子１と第１の可動接触子２との接触圧力、第２の固定接触子３と第２の可動接触子４との接触圧力を発生させる。クロスバー５８はロッド５９に設けられたＥリング固定溝５９ｂにＥリング６１を係合してロッド５９から外れないようにしている。
【００２５】
次に、この発明の実施の形態１における電磁アクチュエータの主要構成部分について図４〜図６に基づいて説明する。図４は電磁アクチュエータを構成するヨークと永久磁石と可動子を示す斜視図、図５は第１のヨークを省略した側面図とその磁気回路を示す図、図６は電磁アクチュエータの上面図とその磁気回路を示す図である。なお、図４〜図６にお
いては励磁コイル５３を巻装するボビン５２は省略して示している。
【００２６】
図４〜図６において、第１のヨーク５１は磁性材からなり相対向する一対の第１の接極片５１ａと第２の接極片５１ｂを有してコ字状に形成されている。励磁コイル５３（図６のみ図示）はボビン５２（図示省略）に巻装され、励磁電流の通電時には所望の電磁力を発生するものであり、励磁コイル５３はＯＮ動作方向に駆動するときに励磁電流が通電される第１の励磁コイル５３ａと、ＯＦＦ動作方向に駆動するときに励磁電流が通電される第２の励磁コイル５３ｂとで構成されている。これら第１の励磁コイル５３ａと第２の励磁コイル５３ｂによりいわゆる電磁石が形成される。
【００２７】
可動子５５はボビン５２に設けられた可動子挿入孔５２ａ内に貫挿された磁性材からなり、励磁コイル５３の磁界により駆動されてＺ軸方向に摺動可能に形成され、第１の接極片５１ａまたは第２の接極片５１ｂに接触して吸着される。
なお、可動子５５は、励磁コイル５３の励磁電流の方向に従って移動されるので、第１の励磁コイル５３ａによる励磁電流の方向の場合はＺ軸正方向に移動し、第２の励磁コイル５３ｂによる励磁電流の方向の場合はＺ軸負方向に移動する。
【００２８】
永久磁石５６は第１のヨーク５１と可動子５５との間に配置され、第１のヨーク５１に磁束を発生させるとともに可動子５５を吸引して保持する。第２のヨークである磁性プレート５７は永久磁石５６と可動子５５間の磁束経路を確保するために、永久磁石５６と可動子５５との間に配置され、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路が図５に示すように少なくとも２つに分流した複数経路φ１、φ２となるようコ字状またはＵ字状に形状された磁極片５７ａを有している。
【００２９】
また、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路を複数経路にする場合、磁束経路は可動子５５の軸に対して対称となるように偶数の経路にする必要がある。このように磁束経路を複数経路にすることにより、永久磁石５６と可動子５５間に発生する吸引力をキャンセルすることが可能となり、可動子５５を永久磁石５６側に引張るＹ方向の側面吸着力Ｆを低減することができる。
なお、複数の磁束経路を有する第２のヨークである磁性プレート５７は、磁気効率の高い磁性材（例えば、電磁軟鉄ＳＵＹなど）の平板をＹ方向に積層して構成され、可動子５５側の１枚を曲げ加工などを行うことにより２つの磁極片５７ａを有した形状にすることで実現できる。
【００３０】
次に、永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路を複数経路にしたことによる、メリットおよびデメリットの発生原因とその対策について説明する。
図７は可動子５５を第１の接極片５１ａ側に保持した状態における永久磁石５６と可動子５５間に発生するＹ方向の吸着力の変動を示したグラフで、従来構造と本願発明とを対比して示している。図７のそれぞれの左側の棒グラフは投入保持力、右側の棒グラフはＹ方向の吸着力を示し、従来構造と本願発明は同じ投入保持力に対して、Ｙ方向の吸着力は本願発明の方が従来構造に比較して８０％減少している。
このように磁束経路を複数経路に分流することで、状態保持力は同等のままでＹ方向に発生する吸着力は約８０％低減可能であり、これにより駆動性能を向上させることができる。
【００３１】
次に、図８は磁束経路を複数経路にした場合、保持状態を引き外す能力が低下することと、その対策としてギャップＧａを最適化することにより引き外す能力が増加することを示している。ここで、ギャップＧａとは、図６に示す第１のヨーク５１の第１の接極片５１ａおよび第２の接極片５１ｂと磁性プレート５７とのＺ方向の隙間のことである。
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）の横軸はギャップＧａの距離を示し、図８（ａ）の縦軸は駆動
力、図８（ｂ）（ｃ）の縦軸はＯＦＦおよびＯＮ時の保持力を示している。図中の最適化なしの場合は駆動力が小さく、最適化有りの場合は駆動力が大きくなっている。
【００３２】
適化なしの場合に駆動力が小さくなる原因は、磁束経路を複数経路にすることで磁気経路上の磁気抵抗が減少されるためである。一般に磁気抵抗ＲはＲ＝μ×Ｌ／Ｓで示されるように、磁束断面積に反比例している。
式中、Ｌは磁性プレート５７と可動子５５間の距離、Ｓは磁性プレート５７と可動子５５間の磁束断面積（磁束通過面積）、μは透磁率である。
磁束経路を複数経路にすることで磁束断面積Ｓは大きくなり、その結果、磁束経路の磁気抵抗Ｒは減少される。
【００３３】
磁気抵抗Ｒが減少されると、図６に示す永久磁石５６から磁性プレート５７、可動子５５へ流入して第１のヨーク５１を通過する磁束Ａと磁束Ｃの磁界強度が増加する。これにより保持状態を引き外すために、第２の励磁コイル５３ｂに通電される励磁電流によって発生する磁束Ｂによる磁束Ａの消磁率が減少する。
かつ、磁束Ｃの磁界強度が増加することから、第２の励磁コイル５３ｂが発生する磁束Ｂに対して磁束Ｃの割合が増加してしまい、ますます引き外し能力が低下する懸念がある。
【００３４】
この原因について図６に基づいて詳しく説明する。図６に示すように、第２の励磁コイル５３ｂが発生する磁束Ｂ（磁気回路に関わらずアンペアターンのみに依存する）は、磁束Ａと反対方向の磁気経路を通過する磁束Ｂ１と、磁束Ｃと同方向の磁気経路を通過する磁束Ｂ２の２つに分けられ、磁束ＢはＢ＝Ｂ１＋Ｂ２となる。ここで、磁束Ｂ１は可動子５５の引き外しに必要な磁束で、磁束Ｂ２は引き外しに関係ない磁束ロス分となる。
磁束Ｃと同じ磁気経路を通過する磁束Ｂ２は、磁気抵抗Ｒの減少により磁界強度が増加することから、可動子５５の引き外しに必要な磁束Ｂ１は減少し、引き外し能力が低下する。
【００３５】
この課題について図６に示すギャップＧａを最適化し、磁気回路を構成することで引き外し能力を確保しつつ、Ｙ方向吸着力を低減できるような構成が可能となる。
即ち、引き外しに関係ない磁束ロス分Ｂ２を極力小さくすることで、可動子５５の引き外しに必要な磁束Ｂ１を確保できる。そのためにはギャップＧａの距離を大きく取ることで磁気抵抗Ｒが増加するため、引き外しに関係ない磁束ロス分Ｂ２を削減することができる。但し、ギャップＧａの距離を大きく取りすぎると、可動子５５の保持力に必要な磁束Ａも減少してしまうことから、最適化が必要となってくる。
【００３６】
ギャップＧａの最適化について、図８に基づき詳しく説明する。まず、従来構造に対して、実現可能な構成であることを条件として保持力、駆動力共に同等になるような構成を狙う。図８ではギャップＧａと駆動力および各状態の保持力の関係について、近似直線で評価している。
最適なｘ（＝Ｇａ）は以下の条件で決定される。
ｙ２（＝−０．６９９４ｘ＋１４．１９６）＞＝ＯＦＦ保持力
ｙ３（＝−０．３８２９ｘ＋３４．４９６）＞＝ＯＮ保持力
を満たすｘで、かつｙ１（＝３．９８４９ｘ−２５．７６５）＞＝現行駆動力を満たすｘを抽出する必要がある。
そして上記３式（ｙ１、ｙ２、ｙ３）と上記の決定条件で最適なギャップＧａを決定する。
【００３７】
なお、磁性体プレート５７と可動子５５の接極片との当接部との距離（ギャップＧａ）を、可動子５５の移動距離よりも大きくして磁束経路からみたリラクタンス（磁気抵抗）
を大きく設定でき、状態開始に必要な駆動磁束の漏れを防ぐことが可能になる。
また、第２のヨークである磁性プレート５７と可動子５５のＹ方向ギャップを広げ、Ｘ方向ギャップを狭くすることで、吸着力のさらなる低減が可能となるが、製品の許容寸法や組立誤差などを考慮することで最適化が可能となる。
即ち、磁性体プレート５７と可動子５５との間の磁気ギャップは、可動子５５を永久磁石５６側に吸引するＹ方向の磁気ギャップに対して、複数経路に分流した磁束経路上の磁気ギャップの方を小さくするようにする。
【００３８】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２における電磁アクチュエータを図９、図１０により説明する。
図９はこの発明の実施の形態１における電磁アクチュエータを構成するヨークと永久磁石と可動子を示す斜視図、図１０は第１のヨークを省略し、図９の黒矢印方向から見た側面図とその磁気回路を示す図である。なお図中、実施の形態１を示す図４および図５と同じまたは相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００３９】
実施の形態１では第２のヨークである磁性プレート５７は、磁性材の平板をＹ方向に積層して構成し、可動子５５側の１枚を曲げ加工などを行なうことにより実現していたが、実施の形態２の発明では図９、図１０に示すように、第２のヨークである磁性プレート５７は、コ字状またはＵ字状に形成された磁気効率の高い磁性材（例えば、電磁軟鉄ＳＵＹなど）をＺ方向に積層して構成したものである。
この構成によっても永久磁石５６から可動子５５へ流入する磁束経路は図１０に示すように少なくとも２つに分流した複数経路φ１、φ２となり、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００４０】
以上のように実施の形態２の構成であれば、第２のヨークである磁性プレート５７の加工も簡易的になり、コスト面で有利になる。
またこの構成であれば、第２のヨークである磁性プレート５７に鎖交する磁束による渦電流損を低減することが可能となり、構造全体の磁気効率が向上する。
なお、実施の形態１および２では、第２のヨークである磁性プレート５７の形状は、コ字状またはＵ字状に形状された２つの磁極片５７ａを有して、可動子へ流入する磁束経路が２つの経路となるようにしたが、磁極片５７ａを４つに形成して４つの経路となるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１：第１の固定接触子、 ２：第１の可動接触子、
３：第２の固定接触子、 ４：第２の可動接触子、
５０：電磁アクチュエータ、 ５１：第１のヨーク、
５１ａ：第１の接極片、 ５１ｂ：第２の接極片、
５２：ボビン、 ５３：励磁コイル、
５３ａ：第１の励磁コイル、 ５３ｂ：第２の励磁コイル、
５５：可動子、 ５６：永久磁石、
５７：磁性プレート（第２のヨーク） ５７ａ：磁性プレートの磁極片。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、前記ヨークの一対の接極片間に配置されたボビンと、前記ボビンに巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイルと、前記ボビン内に貫挿された磁性材からなり前記励磁コイルに通電される電流極性により前記一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子と、前記ヨークに磁界を与えると共に前記接極片に吸着した前記可動子を保持する永久磁石と、前記永久磁石と前記可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートとを備え、前記磁性体プレートは前記可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状とした電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記磁性体プレートはコ字状またはＵ字状に形成され、前記可動子へ流入する磁束経路が前記可動子の軸に対して対称となるようにした請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記磁性体プレートは磁束に対して垂直方向に積層配置されて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記磁性体プレートと前記可動子との間の磁気ギャップは、前記可動子を永久磁石側に吸引する方向の磁気ギャップに対して、複数経路に分流した磁束経路上の磁気ギャップの方を小さくするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記磁性体プレートと前記可動子の接極片との当接部との距離を、前記可動子の移動距離よりも大きくして磁束経路からみたリラクタンス（磁気抵抗）を大きく設定できるようにした請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの可動子に連結された可動接触子と、この可動接触子に接触する固定接触子とを備えた電磁リレー。
【請求項１】
磁性材からなり相対向する一対の接極片を有するヨークと、前記ヨークの一対の接極片間に配置されたボビンと、前記ボビンに巻装され励磁電流通電時には所望の電磁力を発生する励磁コイルと、前記ボビン内に貫挿された磁性材からなり前記励磁コイルに通電される電流極性により前記一対の接極片のどちらか一方に吸着する可動子と、前記ヨークに磁界を与えると共に前記接極片に吸着した前記可動子を保持する永久磁石と、前記永久磁石と前記可動子間の磁束経路を確保するための磁性体プレートとを備え、前記磁性体プレートは前記可動子へ流入する磁束経路が複数経路となる形状とした電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記磁性体プレートはコ字状またはＵ字状に形成され、前記可動子へ流入する磁束経路が前記可動子の軸に対して対称となるようにした請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記磁性体プレートは磁束に対して垂直方向に積層配置されて構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記磁性体プレートと前記可動子との間の磁気ギャップは、前記可動子を永久磁石側に吸引する方向の磁気ギャップに対して、複数経路に分流した磁束経路上の磁気ギャップの方を小さくするようにした請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記磁性体プレートと前記可動子の接極片との当接部との距離を、前記可動子の移動距離よりも大きくして磁束経路からみたリラクタンス（磁気抵抗）を大きく設定できるようにした請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの可動子に連結された可動接触子と、この可動接触子に接触する固定接触子とを備えた電磁リレー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５７３９６（Ｐ２０１２−２５７３９６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９１０８（Ｐ２０１１−１２９１０８）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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