(57)【要約】【課題】  可動鉄心に働く重力によりコイルスプールと鉄心棒とが当接する場合に、重力と反対方向に働く吸引力を可動鉄心に作用させて摩擦を低減し、当接する部分の摩耗を抑制できる有極電磁石を提供する。【解決手段】  導電線を筒状に巻回して形成される電磁コイル２に、第２のアーム７ｃを備える可動鉄心７が電磁コイル２の軸方向に摺動可能となるよう挿通される。電磁コイル２は端板部３ａ及び４ａを有する上側固定鉄心３と下側固定鉄心４により挟持され、端板部３ａ及び４ａは電磁コイル２の一端と離間して対向する。上側固定鉄心３の上側に永久磁石５を備え、永久磁石５の上側に電磁コイル２の軸方向に伸びる側板部６ａと電磁コイル２の一端と離間して対向する端板部６ｂを有する磁極板６を備える。第２のアーム７ｃと上側固定鉄心３との距離は下側固定鉄心４との距離よりも短く、可動棒７ａと端板部３ａとの距離は端板部４ａとの距離よりも短い。【選択図】        図１０
2010003754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記可動鉄心に作用する重力方向の磁力よりも、重力と反対方向の磁力が大きい
ことを特徴とする有極電磁石。
【請求項２】
前記可動鉄心に作用する重力と反対方向の磁力と重力方向の磁力との差は、前記可動鉄心の重量の２倍よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の有極電磁石。
【請求項３】
前記固定体の下側の外部に備えた前記永久磁石の磁力よりも、前記固定体の上側の外部に備えた前記永久磁石の磁力が大きいことを特徴とする、請求項１に記載の有極電磁石。
【請求項４】
導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記永久磁石は、前記固定体の上側の外部だけに備える
ことを特徴とする有極電磁石。
【請求項５】
導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記可動鉄心は一端にコイル径方向に伸びる可動片を備え、前記可動片と上側の前記固定体との距離は前記可動片と下側の前記固定体との距離よりも短い
ことを特徴とする有極電磁石。
【請求項６】
導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記固定体は前記コイルを上下から挟持し、上側の前記固定体は前記コイルの軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と近接して対向する端部を備え、前記可動鉄心と上側の前記固定体との距離は前記可動鉄心と下側の前記固定体との距離よりも短い
ことを特徴とする有極電磁石。
【請求項７】
導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記固定体は前記コイルを上下から挟持し、上側の前記固定体は下側の前記固定体よりも透磁率が高い材料で形成される
ことを特徴とする有極電磁石。
【請求項８】
上側の前記固定体は電磁軟鉄で形成し、下側の前記固定体は鋼で形成することを特徴とする、請求項７に記載の有極電磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁接触器などに適用され、永久磁石と電磁コイルとからなる有極電磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁接触器は、例えば工作機械等を制御するための制御盤等に配置される。電磁接触器の外形図の一例を図１２（ａ）に示す。電磁接触器４００は、脚部４０１が壁面等に対向し配線部４０２が壁から水平方向へ突き出す姿勢で据え付けられることがある。この場合、例えば図１２（ａ）における矢印Ａの方向が下向きとなるので、電磁接触器４００には矢印Ａの方向に重力が作用する。
【０００３】
次に、図１２（ａ）の一点鎖線Ｂで電磁接触器４００を切断し、矢印Ｃ方向から見たときの縦断面図を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において点線４０３で囲まれた部分が、有極電磁石である。以下、点線４０３で囲まれた部分に相当する図を、電磁接触器の中央縦断面図とする。
【０００４】
従来の有極電磁石５００を、中央縦断面図である図１３を用いて説明する。従来の有極電磁石５００は、円筒の両端に第１のフランジ５０１ａ及び第２のフランジ５０１ｂを有するコイルスプール５０１に、銅線などの導電線を円筒状に巻いて構成される電磁コイル５０２と、断面がコ字形状をなし、第１の端板部５０３ａを第１のフランジ５０１ａに近接して対向させる一方、第２の端板部５０３ｂを第２のフランジ５０１ｂに離間して対向させ、かつ側板部５０３ｃをコイルスプール５０１の外周部に近接させるように電磁コイル５０２を内部に配置した一対の固定鉄心５０３と、固定鉄心５０３の側板部５０３ｃの外側に配置した一対の永久磁石５０４と、断面がＬ字形状をなし、側板部５０５ａを永久磁石５０４の外側に配置し、端板部５０５ｂを第１の端板部５０３ａと離間して対向させた一対の磁極板５０５と、電磁コイル５０２に挿通した鉄心棒５０６ａの一端に第１の端板部５０３ａと端板部５０５ｂとの間に位置する第１のアーム５０６ｂを設ける一方、鉄心棒５０６ａの他端に第２のフランジ５０１ｂと第２の端板部５０３ｂとの間に位置する第２のアーム５０６ｃを設けた可動鉄心５０６とを備える。従来の有極電磁石５００において、永久磁石５０４による磁束は破線矢印５０７で示すように、また電磁コイル５０２による磁束は例えば実線矢印５０８で示すように流れる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０７７７７号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の有極電磁石５００は、電磁接触器の正規取付状態、すなわち図１２（ａ）の矢印Ａ方向に重力が働く姿勢で電磁接触器が制御盤等に取り付けられる状態において、可動鉄心５０６に働く重力によりコイルスプール５０１と鉄心棒５０６ａとが当接する。そして、可動鉄心５０６が駆動されると、コイルスプール５０１と鉄心棒５０６ａとが摺動し、当接する部分が磨耗する。その結果、コイルスプール５０１と鉄心棒５０６ａとの間の摩擦力が増大して、可動鉄心５０６がコイルスプール５０１に拘束され、駆動が不能となったり、または駆動が困難となって、電磁接触器の動作不良の原因となるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る有極電磁石は、導電線を筒状に巻回して形成されるコイルに、可動鉄心がコイル軸方向に摺動可能となるよう挿通され、前記コイルを固定体が内設し、前記固定体の外部に永久磁石を備えるとともに、前記永久磁石の外部にコイル軸方向に伸びる側部と前記コイルの一端と離間して対向する端部を有する磁極板を備える有極電磁石において、
前記可動鉄心に作用する重力方向の磁力よりも、重力と反対方向の磁力が大きいものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、可動鉄心に重力とは反対方向に働く吸引力を作用させることができるため、可動鉄心が駆動されることによるコイルスプールとの摩擦を低減する結果、これらの当接部の摩耗を抑制することができ、電磁接触器の動作不良を低減できる。その結果、例えば機器を長寿命化することができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下この発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１ないし図３は、実施の形態１において正規取付状態にある有極電磁石１００を示す中央縦断面図であり、図１は有極電磁石１００が励磁される前の状態を、また図２は有極電磁石１００が励磁された直後で可動鉄心が変位する前の状態を、さらに図３は有極電磁石１００が励磁され可動鉄心が変位中の状態を、それぞれ示す。なお、本出願において下方向とは、電磁接触器が正規取付状態にあるときに重力が働く方向のことを指し、下側とは下方向側のことを指す。一方、上方向とは下方向の反対方向を指し、上側とは上方向側のことを指す。
【００１０】
図１に示すように、実施の形態１における有極電磁石１００は、円筒の両端に第１のフランジ１ａ及び第２のフランジ１ｂを有するコイルスプール１に、銅線などの導電線が円筒状に巻かれて電磁コイル２が形成されている。コイルスプール１は、上下一対の断面がコ字形で板状をなす固定体である上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４で上方向及び下方向より挟まれている。上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４は、それぞれ端部である第１の端板部３ａ及び４ａが第１のフランジ１ａに近接して対向する一方、それぞれ第２の端板部３ｂ及び４ｂが第２のフランジ１ｂに離間して対向し、かつコイル軸方向に伸びる側部である側板部３ｃ及び４ｃがコイルスプール１の外周部に近接し、コイルスプール１を上下より挟み、電磁コイル２を内部に配置する構成となっている。
【００１１】
上側固定鉄心３の側板部３ｃには、上側の外部に永久磁石５が配置されると共に、永久磁石５の上側に断面がＬ字形の磁極板６が配置される。磁極板６は、コイル軸方向に伸びる側部である側板部６ａを永久磁石５の上側に配置し、端部である端板部６ｂを第１のフランジ１ａ、第１の端板部３ａ及び４ａと離間して対向して配置している。また、前記コイルスプール１に挿通された鉄心棒７ａには、一端に第１の端板部３ａ及び４ａと端板部６ｂとの間に位置する第１のアーム７ｂを設け、さらに他端に第２のフランジ１ｂと第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間に位置する可動片である第２のアーム７ｃを設け、可動鉄心７が構成される。
【００１２】
有極電磁石１００は、電磁接触器が正規取付状態にあるとき、図１の矢印Ｄの向きが鉛直下方向となる。このため、矢印Ｄの方向に重力が働く。そして、電磁コイル２及び可動鉄心７は水平方向に伸びている。可動鉄心７は、図示しない復帰バネにより、常時、水平方向である矢印Ｅの方向に付勢されている。すなわち、電磁コイル２が励磁されていない状態では、第１のアーム７ｂと端板部６ｂとが吸着している。
【００１３】
次に、実施の形態１における有極電磁石１００の動作を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、有極電磁石１００が励磁される前の状態を示す中央縦断面図である。図１において、永久磁石５の磁束８は、一点鎖線矢印で示すように磁極板６→第１のアーム７ｂ→鉄心棒７ａ→上側固定鉄心３の順で循環する。電磁コイル２は未だ励磁されていないため、電磁コイル２に起因する磁束は生じない。また実施の形態１では、下側固定鉄心４の下側には永久磁石を備えていないため、従来技術と異なり、下側の永久磁石の磁束はない。
【００１４】
図１では磁束８に起因して、第１のアーム７ｂと磁極板６の端板部６ｂとの間で吸引力が働く。そして可動鉄心７においては、復帰バネによる付勢される力と磁束８による吸引力とが合成された力により、第１のアーム７ｂが端板部６ｂに吸着し、復帰状態を維持する。また、このとき鉄心棒７ａと上側固定鉄心３の間の破線で示されるギャップｇ１においても吸引力が働くので、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００１５】
次に電磁コイル２が励磁された直後の有極電磁石１００の動作について、図２を用いて説明する。電磁コイル２が励磁されると、図２の実線矢印で示す磁束９が発生する。磁束９は、鉄心棒７ａ→第１のアーム７ｂ→上側固定鉄心３または下側固定鉄心４→第２の端板部３ｂまたは４ｂ→第２のアーム７ｃの順で循環する第１の磁束９ａと、鉄心棒７ａ→第１のアーム７ｂ→磁極板６→永久磁石５→上側固定鉄心３→第２のアーム７ｃの順で循環する第２の磁束９ｂとに区別できる。
【００１６】
第１のアーム７ｂと端板部６ｂとの間では，永久磁石５に起因する磁束８と電磁コイル２に起因する第２の磁束９ｂとが、互いに打消し合う方向となる。このため、第１のアーム７ｂと端板部６ｂとの間に働く吸引力は、図１に示す非励磁状態よりも小さくなる。一方、第２のアーム７ｃと上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４の第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間には、磁束９により大きな吸引力が発生する。そして、当該吸引力が、第１のアーム７ｂと端板部６ｂとの間の吸引力よりも大きくなると、可動鉄心７が図２の矢印ｄの方向へ変位し始める。
【００１７】
なお、図２に示す電磁コイル２が励磁された直後の状態でも、鉄心棒７ａと上側固定鉄心３の間のギャップｇ１においては吸引力が働く。従って、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００１８】
電磁コイル２が励磁されて可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位し始めると、第２のアーム７ｃと上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４の第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間のギャップ長が短くなるため、磁気抵抗が小さくなる。すると、当該ギャップを流れる磁束が増加して吸引力がさらに大きくなり、より強く可動鉄心７を矢印ｄの方向へ吸引する。なお、可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位すると、第１のアーム７ｂと端板部６ｂとが離間するため、磁束８は減少するが、喪失するわけではない。すなわち、ギャップｇ１に働く鉄心棒７ａと上側固定鉄心３との間の吸引力も、弱くはなるが、喪失しない。従って鉄心棒７ａは上向きの力を受け続ける。
【００１９】
可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位する結果、上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４の第２の端板部３ｂ及び４ｂと第２のアーム７ｃとが吸着する。図３は、第２のアーム７ｃが端板部３ｂ及び４ｂと吸着する直前の有極電磁石１００の中央縦断面図である。図３に示すように、吸着の直前まで、ギャップｇ１に働く鉄心棒７ａと上側固定鉄心３との間の吸引力は喪失せず、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００２０】
以上述べたように、実施の形態１における有極電磁石１００では、永久磁石５による磁束に起因して、有極電磁石１００の一連の動作において、可動鉄心７に上向きの力、すなわち重力と反対方向の力を働かせることができる。これにより、可動鉄心７の自重による鉄心棒７ａとコイルスプール１との摩擦を低減でき，コイルスプール１との間で滑らかな摺動を実現することができる。
【００２１】
実施の形態２．
次に実施の形態２について説明する。図４ないし図６は、実施の形態２において正規取付状態にある有極電磁石１００を示す中央縦断面図であり、図４は有極電磁石１００が励磁される前の状態を、また図５は有極電磁石１００が励磁された直後で可動鉄心７が変位する前の状態を、さらに図６は有極電磁石１００が励磁され可動鉄心７が変位した後の状態を、それぞれ示す。
【００２２】
実施の形態２における有極電磁石１００は、図４に示すように、下側固定鉄心４の側板部４ｃの下側の外部に永久磁石５０が配置されると共に、永久磁石５０の下側に断面がＬ字形の磁極板６０が配置される。磁極板６０は、側板部６０ａを永久磁石５０の下側に配置し、端板部６０ｂを第１の端板部４ａと離間して対向している。すなわち、実施の形態２では、永久磁石を有極電磁石１００の上部と下部に備える点では従来と同様の構成である。
【００２３】
一方、可動鉄心７が備える第２のアーム７ｃは、下側固定鉄心４との間のギャップＧ０より、上側固定鉄心３との間のギャップＧ１の方が、距離が短くなるよう構成されている。なお図４〜図６において、図１〜図３と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
次に、実施の形態２における有極電磁石１００の動作を、図４〜図６を用いて説明する。図４は、有極電磁石１００が励磁される前の状態を示す中央縦断面図である。実施の形態１と同様に、図４において、永久磁石５による磁束８は、一点鎖線矢印で示すように磁極板６→第１のアーム７ｂ→鉄心棒７ａ→上側固定鉄心３の順で循環する。さらに、実施の形態２では、永久磁石５０による磁束８０が、一点鎖線矢印で示すように磁極板６０→第１のアーム７ｂ→鉄心棒７ａ→下側固定鉄心４の順で循環する。
【００２５】
次に電磁コイル２が励磁された直後の電磁接触器１００の動作について、図５を用いて説明する。電磁コイル２が励磁されると、図５の実線矢印で示す磁束９が発生する。実施の形態２における磁束９は、第１の磁束９ａと第２の磁束９ｂとに加えて、さらに鉄心棒７ａ→第１のアーム７ｂ→上側固定鉄心３→第２のアーム７ｃを循環する第３の磁束９ｃとに区別できる。
【００２６】
ここで実施の形態２では、ギャップＧ０よりギャップＧ１の方が、距離が短くなるよう構成されている。従って、電磁コイル２が励磁される場合に発生する上記３つの磁束のうち、第３の磁束９ｃはＧ１の方がＧ０より多くなる。このため、第３の磁束９ｃに起因して、ギャップＧ１において第２のアーム７ｃと上側固定鉄心３との間には吸引力が働く。従って、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００２７】
電磁コイル２が励磁されて可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位すると、第２のアーム７ｃと第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間のギャップ長が短くなるため、磁気抵抗が小さくなる。すると、当該ギャップを流れる磁束が増加して吸引力がさらに大きくなり、より強く可動鉄心７を矢印ｄの方向へ吸引する。なお、可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位しても、ギャップＧ１とＧ０は変化しない。従って、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００２８】
可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位する結果、第２の端板部３ｂ及び４ｂと第２のアーム７ｃとが吸着する。この場合の電磁接触器１００の中央縦断面図を図６に示す。図６に示すように、吸着している状態であっても、ギャップＧ１において第２のアーム７ｃと上側固定鉄心４との間には吸引力が働き、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００２９】
以上述べたように、実施の形態２における有極電磁石１００では、電磁コイル２を励磁することに起因して、有極電磁石１００の一連の動作において、可動鉄心７に重力方向と反対方向の力を働かせることができる。これにより、可動鉄心７の自重による鉄心棒７ａとコイルスプール１との摩擦を低減でき，コイルスプール１との間で滑らかな摺動を実現することができる。
【００３０】
実施の形態３．
次に実施の形態３について説明する。図７ないし図９は、実施の形態３において正規取付状態にある有極電磁石１００を示す中央縦断面図であり、図７は有極電磁石１００が励磁される前の状態を、また図８は有極電磁石１００が励磁された直後で可動鉄心７が変位する前の状態を、さらに図９は有極電磁石１００が励磁され可動鉄心７が変位中の状態を、それぞれ示す。すなわち図７〜図９は、実施の形態１の図１〜図３に対応する。
【００３１】
実施の形態３における有極電磁石１００は、実施の形態２と同様に永久磁石５０及び磁極板６０が配置される。しかし実施の形態２と異なり、可動鉄心７が備える第２のアーム７ｃにおいて、下側固定鉄心４及び上側固定鉄心３との間のギャップは、それぞれ等しい。一方、実施の形態３においては、上側固定鉄心３の第１の端板部３ａと比べて、下側固定鉄心４の第１の端板部４ａの上下方向の長さは短くなるよう構成されている。すなわち、図７においてギャップｇ０よりもｇ１の方が、距離が短くなるように構成される。なお図７〜図９において、図１〜図３と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
次に、実施の形態３における有極電磁石１００の動作を、図７〜図９を用いて説明する。図７は、有極電磁石１００が励磁される前の状態を示す中央縦断面図である。実施の形態２と同様に、図７において、永久磁石５及び５０による磁束８及び８０は、一点鎖線矢印で示すように循環する。
【００３３】
ここで実施の形態３では、上記のようにギャップｇ０よりギャップｇ１の方が、距離が短くなるよう構成されている。従って、上記２つの磁束８及び磁束８０に起因する吸引力のうち、ギャップｇ１において端板部３ａと鉄心棒７ａとの間に働く吸引力の方が、ギャップｇ０において端板部４ａと鉄心棒７ａとの間に働く吸引力よりも大きい。従って、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００３４】
次に電磁コイル２が励磁された直後の電磁接触器１００の動作について、図８を用いて説明する。電磁コイル２が励磁されると、図８の実線矢印で示す磁束９ａ及び９ｂが発生する。そして、磁束９に起因して第２のアーム７ｃと第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間に発生する吸引力により、可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位し始める。なお、図８に示す電磁コイル２が励磁された直後の状態でも、ギャップｇ０に働く吸引力よりもギャップｇ１に働く吸引力の方が大きいため、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００３５】
電磁コイル２が励磁されて可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位すると、第２のアーム７ｃと第２の端板部３ｂ及び４ｂとの間のギャップ長が短くなるため、磁気抵抗が小さくなる。すると、当該ギャップを流れる磁束が増加して吸引力がさらに大きくなり、より強く可動鉄心７を矢印ｄの方向へ吸引する。なお、可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位しても、ギャップｇ０とｇ１は変化しない。従って、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００３６】
可動鉄心７が矢印ｄの方向へ変位する結果、第２の端板部３ｂ及び４ｂと第２のアーム７ｃとが吸着する。図９は、第２のアーム７ｃが端板部３ｂ及び４ｂと吸着する直前の有極電磁石１００の中央縦断面図である。図９に示すように、吸着の直前まで、ギャップｇ１に働く吸引力はギャップｇ０に働く吸引力よりも大きいので、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００３７】
以上述べたように、実施の形態３における有極電磁石１００では、下側固定鉄心４の第１の端板部４ａを、上側固定鉄心３の第１の端板部３ａよりも短い構成としたことにより、有極電磁石１００の一連の動作において、可動鉄心７に重力方向と反対方向の力を働かせることができる。これにより、可動鉄心７の自重による鉄心棒７ａとコイルスプール１との摩擦を低減でき，コイルスプール１との間で滑らかな摺動を実現することができる。
【００３８】
実施の形態４．
次に実施の形態４について説明する。図１０は、実施の形態４において正規取付状態にある有極電磁石１００を示す中央縦断面図であり、有極電磁石１００が励磁される前の状態を表す図であって、実施の形態１の図１に対応する。
【００３９】
実施の形態４における有極電磁石１００は、実施の形態１ないし実施の形態３における有極電磁石１００の構成を併せ持つ構成となっている。すなわち、永久磁石５は上側固定鉄心３の側板部３ｃの上側のみに配置され、第２のアーム７ｃは、下側固定鉄心４との間のギャップＧ０より、上側固定鉄心３との間のギャップＧ１の方が、距離が短くなるよう構成されるとともに、鉄心棒７ａと第１の端板部４ａとの間のギャップｇ０と比べて、第１の端板部３ａとの間のギャップｇ１の方が、距離が短くなるように構成される。なお図１０において、図１と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
実施の形態４では、実施の形態１ないし実施の形態３で述べたのと同様に、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。すなわち、励磁前には永久磁石５の磁束に起因して鉄心棒７ａは上向きの力を受けるとともに、励磁して可動鉄心７が変位した後も、ギャップＧ１がギャップＧ０よりも短く、またギャップｇ１がギャップｇ０よりも短いことに起因して鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。
【００４１】
従って、実施の形態４における有極電磁石１００では、有極電磁石１００の一連の動作において、常に可動鉄心７に重力方向と反対方向の力を働かせることができる。これにより、可動鉄心７の自重による鉄心棒７ａとコイルスプール１との摩擦を常時低減でき，コイルスプール１との間で滑らかな摺動を実現することができる。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、例えば下側固定鉄心４の第１の端板部４ａを従来よりも短い構成としたが、必ずしもこれに限るものではない。すなわち、ギャップｇ０よりもギャップｇ１の方が相対的に距離が短くなるよう構成されていればよいため、上側固定鉄心３の第１の端板部３ａを下方向へ長くすることで、鉄心棒７ａとの距離を相対的に短くしてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
さらに、上記実施の形態では、例えば有極電磁石１００の上側だけに永久磁石５を備える構成を例にとり説明したが、必ずしも上側だけに備える必要はない。例えば、有極電磁石１００の下側にも永久磁石５０を備える構成であっても、上側の永久磁石５の磁力が下側の永久磁石５０の磁力よりも相対的に強力であれば、鉄心棒７ａは上向きの力を受けるため、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態では、第２のアーム７ｃの上側を長くして上側固定鉄心３の側板部３ｃとのギャップＧ１を短くし、または上側固定鉄心３の第１の端板部３ａを長くして鉄心棒７ａとのギャップｇ１を短くしたが、必ずしもこれに限るものではない。すなわち、例えば図１１に示すように、コイルスプール１の第１のフランジ１ａ及び第２のフランジ１ｂにおいて、上側を短くすることにより、これらのギャップＧ１及びｇ１を短くしてもよい。
【００４５】
さらに、上記実施の形態では、第２のアーム７ｃ、上側固定鉄心３及び下側固定鉄心４の材質については言及していないが、これらの材質を変えることで透磁率を異ならせてもよい。例えば、上側固定鉄心３を透磁率が高いＳＵＹなどの電磁軟鉄で構成する一方、下側固定鉄心４をＳＰＣＣなどの鋼で構成することにより、永久磁石を上下に備え、ギャップＧ１とＧ０とが等しく、かつギャップｇ１とｇ０とが等しい場合、すなわち有極電磁石１００の構造が上下対象の場合であっても、鉄心棒７ａは上向きの力を受ける。このため、コイルスプール１との摩擦を低減でき、滑らかな摺動を実現するという同様の効果を得ることができる。なお、ここでは上側固定鉄心３と下側固定鉄心４の材質を変えた場合について説明したが、必ずしも上側固定鉄心３と下側固定鉄心４の材質に限るものではない。すなわち、上側の磁束が通過する部材の材質を透磁率が高い材質とし、下側の磁束が通過する部材の材質を、上側の材質に比べて透磁率が低い材質とすればよい。たとえば磁極板６を高い透磁率の材質とし、磁極板６０を磁極板６よりも透磁率の低い材質としてもよい。このような関係は、どの部材であっても適用できることは言うまでもない。
【００４６】
さらに、上記実施の形態では、鉄心棒７ａが受ける上向きの力の大きさ、すなわち上向きにはたらく磁力と下向きにはたらく磁力の差の大きさについては言及していないが、当該上向きの力の大きさを、可動鉄心７の重量の２倍よりも小さくしてもよい。例えば、ギャップＧ１またはギャップｇ１の長さを適宜調整することにより、鉄心棒７ａが受ける力を制御することができる。鉄心棒７ａが受ける上向きの力の大きさを、可動鉄心７の重量の２倍よりも小さくすることで、本願発明を適用しない場合と比較して、コイルスプール１との摩擦を低減でき，コイルスプール１との間で滑らかな摺動を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の実施の形態１における有極電磁石の励磁前の中央縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における有極電磁石の励磁前の中央縦断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３における有極電磁石の励磁前の中央縦断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３における有極電磁石の励磁直後の中央縦断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における有極電磁石の中央縦断面図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態における有極電磁石中央縦断面図である。
【図１２】（ａ）従来の有極電磁石を用いた電磁接触器の外形図及び（ｂ）従来の電磁接触器の縦断面図である。
【図１３】従来の有極電磁石の中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  コイルスプール
２  電磁コイル
３  上側固定鉄心
４  下側固定鉄心
５  永久磁石
６  磁極板
７  鉄心棒
８、９  磁束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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