(57)【要約】  電気スイッチは、一般的構造（１１）を有しており、この構造内では、交流電流および整流された直流電流により有効となるコイル（１）が用いられており、このコイルは永久磁石（２）と組み合わされている。これらのコイル（１）および磁石（２）は、固定コア（３）において並列に設置されている、固定コア（３）は、鋼板またはフェライト板から作られている。また、固定コア（３）は、コイル（１）が設置されているクラウン部（４）と、コイル（１）により誘導される磁気流と永久磁石（２）からの磁気流が循環する脚部（５）とからなっている。このコイル（１）は、供給回線（１２）を通じて供給されるようになっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般的構造（１１）を備えた電気スイッチであって、固定コア（３）が、鋼板またはフェライト板からなっているとともに、可動電機子（７）の組立体を受けるように構成されており、固定接触子（９）と共に回路を閉じるように構成された可動接触子（１０）が設けられており、前記コア（３）と前記可動電機子（７）の間には、前記スイッチがオフの場合に電機子ギャップ（６）のスペースを維持するための少なくとも一つの伸縮バネ（８）があり、前記可動接触子（１０）が支柱部材（１３）に設けられており、前記コア（３）が、クラウン部（４）と、磁気流が循環する脚部（５）とを含んでいる電気スイッチにおいて、
交流電流および整流された直流電流により有効となるコイル（１）が用いられており、該コイルが永久磁石（２）と組み合わされており、前記コイル（１）および前記磁石（２）が、固定コア（３）において並列に配置されており、前記固定コア（３）が、鋼板またはフェライト板からなっており、前記固定コア（３）が、前記コイル（１）が設けられているクラウン部（４）と、前記コイル（１）により誘導された磁気流と前記永久磁石（２）からの磁気流とが循環する脚部（５）とを含み、前記コイル（１）が、供給回線（１２）を通じて供給されるように構成されていることを特徴とする電気スイッチ。 
【請求項２】
前記スイッチが動作可能状態に置かれたとき、前記コイル（１）および前記永久磁石（２）により生成された一組の磁気流（Ｆ）が、「電機子ギャップ」（６）のスペースを横断することを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。 
【請求項３】
前記磁石（２）が、前記コア（３）の前記脚部（５）間に、前記コイル（１）に対して並列に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。 
【請求項４】
前記コア３において、前記磁石（２）からの磁気流の方向およびその極性が、前記コイル（１）のものと同一であり、前記コイル（１）が有効となると、前記コイル（１）と前記磁石（２）とからの磁気流（Ｆ）が同一の極性を有し、これにより、これらが互いに反発され、前記磁気流（Ｆ）が、前記電機子ギャップ（６）のスペースを通じて前記可動電機子（７）の方向に向かって移動し、これにより、「実行可能」の前記スイッチの状態が確定され、前記コアのポーラ領域において両方の磁気流（Ｆ）が組み合わされると、前記電機子ギャップ（６）間のスペースが閉じるまで、前記可動電機子（７）を移動させるための引張力が増幅されることを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。 
【請求項５】
前記スイッチが「実行可能」状態に置かれると、前記電機子ギャップが閉じられ、前記固定電気接触子（９）および前記可動電気接触子（１０）が結合し、これにより、負荷電流が流れることが可能となるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電気スイッチ。 
【請求項６】
前記スイッチの前記コイル（１）が無効となると、前記コイル（１）自体により生成される力と、前記磁石（２）により生成される磁力と組み合わされる力とが消滅し、前記可動電機子（７）が、前記可動鉄にリンクされた前記伸縮バネ（８）の力を用いて元の位置に戻り、これにより、前記電機子ギャップ（６）のスペースが形成され、その結果、前記電気接触子（９）、（１０）が実行不能となり、前記負荷電流の循環が停止されることを特徴とする請求項４に記載の電気スイッチ。 
【請求項７】
前記コイル（１）が無効となると、前記磁石からの磁気流がトロイド回路構造または閉回路構造に流れ込み、この磁気流が（Ｆ１）として示され、これにより、前記スイッチ全体が「実行不能」状態に移行されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電気スイッチ。 
【請求項８】
前記電気スイッチが「Ｅ」構造タイプでありうることを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。 
【請求項９】
前記電気スイッチが「Ｕ」構造タイプでありうることを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。 
【請求項１０】
前記電気スイッチが、全波整流電流、半波整流電流または直流電流（ＤＣ）で駆動されるスイッチを含んでおり、該スイッチが、「ｄ」および「Ｕ」形状の可動電機子（７）および固定コア（３）から形成されているとともに、クラウン部にコイル（１）を備えており、該コイル（１）が、前記固定コア（３）の脚部間に設置される永久磁石（２）に対して並列に設けられており、該永久磁石（２）が十字状の部分を有しており、前記可動電機子（７）が、リング形状を有しているコイル（１４）のコアとして働くように構成されているとともに、前記可動電機子（７）の後側の位置に設置されている鋼製のロッド７Ａを備えており、前記可動電機子（７）が、前記負荷電流が必要でない場合に、それを前記固定コア（３）から所定の距離だけ離れた位置に維持しておく一組の伸縮バネ（８）を組み込んでいることを特徴とする請求項１に記載の電気スイッチ。
【請求項１１】
前記スイッチが「開いた」状態に置かれると、前記永久磁石（２）からの磁気流が、前記十字状の構造から直接に、閉じた磁路を形成するように流れるため、前記磁気流がトロイド条件またはトロイド状態を形成し、前記ポールおよび前記電機子ギャップ（６）には磁気流は流れず、前記固定コア（３）の前記コイル（１）が、前記電機子ギャップ（６）内に磁気流を生じさせるための十分な電流によって励磁されると、前記永久磁石（２）からの磁気流も前記トロイドの外側かつ前記電機子ギャップ（６）の方向に向けて強制され、前記磁石および前記コイルからの磁気流の密度に比例した引張力が生成され、これにより、前記可動電機子（７）およびバネ（８）（弾性）を強制することができる磁気流の密度に比例した磁力が生成され、前記可動接触子（１０）が前記固定接触子（９）に接触することが確定され、電流をある抵抗値で流すことが可能となる。このため、前記電気接触子（９、１０）が閉じられるまさにその瞬間、前記固定コア（３）からの電流が解放され、このとき、前記可動電機子（７）が前記固定コアと直接接触しているため、前記永久磁石から（前記コイルがある前記十字状の部分から）の磁気流が、所々に、前記磁気流とほぼ等しく生成され、これにより、「８」形状の閉じた磁気回路が形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の電気スイッチ。 
【請求項１２】
前記永久磁石が、前記可動電機子（７）と直接関連する回路に閉ざされ、前記固定コア（３）のポールに前記可動電機子を接続しておくための十分な磁力を有しているため、不特定時間にわたって電流を流すことが可能となる、前記電気接触子を閉じた状態に維持することができるので、前記スイッチが、前記電気接触子を閉じた状態に維持するにあたって電力を消費しない状態に置かれ、抵抗電流が必要でなくなった場合、それが、前記ロッド７Ａを引張り、さらに、それと同時に、前記可動電機子（７）に前記固定コア（３）のポールから離れて元の開放状態とするための磁気密度を生成するに足りる電流が十分にあるとき、前記ロッド（７Ａ）の後側の位置するリング形状のコイル（１４）によってカットされるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電気スイッチ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本報告は、一般的な電気設備において用いられるタイプの電気スイッチに関して記載された特許発明に関して記載するものである。かかるスイッチは、鋼板固定コアと、電気コイルと、それに対して並列に設けられた永久磁石とを組み合わせるという点において従来技術を用いたスイッチと異なっている。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コイルによる磁場の生成を用いるタイプの電気スイッチがあることが知られている。このコイルは、スイッチ自体と一体化されており、可動構成部品を変位させる力を増大するという機械的効果を可能なものとするようになっている。この可動構成部品は、固定接触子の間に設けられている電気接触子をそれ自体と共に引くことによって、回路を閉じ、スイッチの活性化を確定するようになっている。このタイプのスイッチは、基本的に、「Ｅ」コアタイプおよび「Ｕ」コアタイプと呼ばれる二つの構造から構成されている。 
【０００３】
このタイプのスイッチは、手動で、電気的に、または、電子的に駆動されるようになっており、電気接触子を連結させるという効果を得るにあたって、コイルの引張り力に依存している。かかる連結のための力は、スイッチの物理的なサイズの作用に従う大きさを有しており、いわば、スイッチの動作に伴う負荷による影響も受ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、先に記載されかつ従来技術に属しているタイプのスイッチモデルを新しく開発することは、ある点において、さまざまな異なるパラメータに制限および限定されている。これらのパラメータのうちの最も重要なものの一つは、スイッチを流れる負荷であり、現在の技術において、デバイスの物理的大きさの削減を妨げているものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような状況を鑑みて、本特許発明の目的の一つは、電気接触子を閉じる可動構成部品の引張りを促進させるために用いられる磁場の生成に電気コイルを用いたタイプの電気スイッチであって、可動構成部品の引張力の自然増を促進する補助手段を組み入れることにより改良される電気スイッチを促進することにある。
【０００６】
本特許発明の他の目的は、上述の電気コイルを用いるタイプの電気スイッチであって、電気的回路を閉じる可動構成部品の固有の引張力の増大を促進する補助手段を組み入れることにより、スイッチの物理的大きさを削減し、生産コストおよび販売コストの削減を確実に良好なものとすることを可能とするようになっている電気スイッチを提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に添付された図面から、本特許発明にかかる改良型電気スイッチの目的についての全詳細を理解することができる。
【０００８】
図１は、「実行可能」モードに置かれている、本明細書記載の「Ｅ」形式タイプの改良型スイッチを示す概略図である。図２は、図１のスイッチを示す略式平面図である。図３は、「実行不能」状態に置かれている、提案されたスイッチを示す図である。図４は、「実行可能」状態に置かれている、本明細書記載の「Ｕ」形式タイプの改良型スイッチを示す概略図である。図５は、図４のスイッチを示す略式平面図である。図６は、「実行不能」状態に置かれている、図４および図５に提案されたスイッチを示す図である。図７および図８は、提案されたスイッチの変形例を示しており、図７では「実行不能」状態に置かれており、図８では「実行可能」状態に置かれている。
【０００９】
上述の図面によれば、本特許発明にかかる改良型スイッチは、コイル１を備えているとともに、交流電流および整流された直流電流（alternated and rectified DC current）と永久磁石２とにより実行可能状態にされるように構成されている。これらのコイル１および磁石２は、鋼板またはフェライト板からなる固定コア３において並列に設置されている。固定コア３は、クラウン４（その上にコイル１が設置されている）と、コイル１によって誘発される磁気流および永久磁石２からの磁気流が循環される脚部５とからなっている。これらの磁気流からなる組は、総称的にＦとして表されているとともに、「電機子ギャップ」６間のスペースを横断するようになっている。
【００１０】
同様に、磁石２は、コア３の脚部５間に設けられ、本特許発明を示している図から明らかなように、コイル１に対して並列に設置されている。
【００１１】
先に言及されたコア３では、磁石２からの磁気流の方向およびそれらの極性は、コイル１のものと同一である。コイル１が励磁されると（図１および図４を参照）、図１および図４に示されているように、二つの磁気流Ｆ（コイルと磁石とから）が同一の極性を有することで、それらが互いに反発され、それゆえこれら磁気流Ｆは、電機子ギャップ６のスペースを通って可動電機子７の方向に向かって移動させられるようになっている。図１および図４には、「実行可能」状態に置かれたスイッチ（二つの形式）が示されている。
【００１２】
コアのポーラ領域において両方の磁気流（コイルと磁石から）を組み合わせると、電機子ギャップ６間のスペースが閉じるまで可動電機子７を移動させるための引張力が、コイル１で単独で得られる力よりも相当に大きく、２倍を上回る値に到達する。換言すれば、コイル１がそれ自体の磁気流Ｆをポーラ領域において生じるために通常用いるエネルギと同一のエネルギを用いると、磁石２から磁気流Ｆがさらに得られ、これにより、スイッチの動作のために必要な引張力を、通常得られる力の２倍を上回る分まで増大させることが可能となる。
【００１３】
スイッチがその「実行可能」状態に置かれると、電機子ギャップ６が閉じられ、固定電気接触子９および可動電気接触子１０が結合され、これにより、負荷電流が流れることが可能となる。
【００１４】
その一方、スイッチのコイル１が無効になると、コイル１自体により生成される力、および磁石２により生成される磁力と組み合わされる力が消滅し、すなわち可動電機子７が当該可動電機子７に接続されている伸縮バネ８からの力を用いて元の位置に戻る状態となり、これにより、電機子ギャップ６のスペースが再び形成され、その結果、電気接触子９、１０が実行不能状態となり、負荷電流の循環が停止されるようになる。
【００１５】
コイル１が無効になると、磁石２からの磁気流は、図２および図５に示されているように、トロイド回路構成または閉回路構成に流れ込む。このタイプの磁気流は、Ｆ１として示されており、スイッチ全体を「実行不能」状態に移行させる。
【００１６】
本明細書に記載のスイッチは、従来技術に比べて、永久磁石２からの磁気流とコイル１により生成された磁気流を組み合わせたものを用いることにより、先に言及したコイルを有効とするために通常用いられる電流値と同一の電流値を用いて相当に高い駆動力を得ることが可能とするという利点を有している。
【００１７】
本明細書に記載のスイッチは、図１、図２および図３に示されている「Ｅ」構造タイプと、図４、図５および図６に示されている「Ｕ」構造タイプからなる二つの基本的な構造タイプを有している。
【００１８】
コイル１と永久磁石２とにより生成される磁気流を組み合わせるという特徴により、従来技術にかかるスイッチ（また、「線形型アクチュエータ」として知られている）と比較して、これらのデバイスを、サイズが縮小され、引張力がさらに強力になるという物理的な特性を有したものとすることが可能となる。
【００１９】
また、この特許を示す図面には、参照番号１１によりその全体が表されているスイッチと、参照番号１〜１２により表されているコイルの備えと、参照番号１３により表されている可動電気接触子を支持するための部材とがさらに示されている。
【００２０】
図７および図８には、全波整流電流、半波整流電流または直流電流（ＤＣ）で駆動される本発明のスイッチの変形例が示されている。かかるスイッチは、「ｄ」形状および「Ｕ」形状の可動電機子７および固定コア３から形成されており、そのクラウン部にコイル１を有している。コイル１は、固定コア３の脚部間に設置された永久磁石２と並列に設けられており、この永久磁石２は、十字状の部分を有している。可動電機子７は、リング形状を有しているコイル１４のコアとして働くように構成されているとともに、可動電機子７の後側の位置に設けられている鋼製のロッド７Ａを備えている。
【００２１】
可動電機子７は、負荷電流が必要でないとき、固定コア３から所定の距離だけ可動電機子７を離して維持するように構成された一組の伸縮バネ８を組み込んでいる。
【００２２】
したがって、スイッチが「開いた」状態にあるとき、永久磁石２の磁気流は、十字状の構造から直接に閉じた磁路を形成するように流れるため、磁気流はトロイド条件またはトロイド状態（図７に示されているように）を形成するように流れる、ポールおよび電機子ギャップ６には磁気流は流れない。
【００２３】
固定コア３のコイル１が、電機子ギャップ６内に磁気流を生じさせることができる十分な電流によって活性化されると、永久磁石２の磁気流もトロイドの外側に向けてそして電機子ギャップ６の方向に向けて流され、磁石およびコイルからの磁気流の密度に比例した引張力が生成され、これにより、可動電機子７およびバネ８（弾性）を引張ることができる磁気流の密度に比例した磁力が生成され、可動接触子１０が固定接触子９に接触することが確定され、電流をある抵抗値で流すことが可能となる。したがって、電気接触子（９および１０）が閉じられるまさにその瞬間、固定コア３からの電流が解放される。このとき、可動電機子７が固定コアと直接接触しているため、永久磁石から（コイルがある十字状の部分から）の磁気流が、所々に、元の磁気流とほぼ等しく生成され、これにより、図８に示されているような「８」の形状を有した閉じた磁気回路が形成される。
【００２４】
永久磁石からの磁気流が、可動電機子７と直接関連する回路内に閉じ込められているため、固定コア３のポールに可動電機子を接続しておくことができる十分な磁力を有しているので、電気接触子が閉じた状態で維持され、不特定時間にわたって電流を流すことが可能となり、これにより、この状態において、スイッチが、電気接触子を閉じた状態に維持するにあたって電力を消費することはない。
【００２５】
実際のところ、抵抗電流が十分でない場合、ロッド７Ａを引き寄せ、ひいてはそれと同時、可動電機子７に固定コア３のポールから離れて元の開放状態に戻させるための磁気密度を生成するにあたって電流が十分になると、それは、ロッド７Ａの後側の位置に設けられたリング形状のコイル１４によりカットされるようになっている。
【００２６】
このスイッチの特徴は、コイルの磁気流が単独で作用しているときに比べて電機子ギャップ内により大きな引張力を発生させるために、スイッチがコイルの磁気流と共に磁石の磁気流を用いるということにある。
【００２７】
このスイッチの他の特徴は、スイッチが「閉じた」状態に置かれているとき、電力を消費させることなく抵抗電流を電気接触子に流すことを可能とすることができるということにある。このことを可能とすることができるのは、磁気流が、閉じられて、可動電機子に直接関連する回路を有しているため、スイッチを閉じた状態で働かせることができるからである。
【００２８】
このスイッチの他の特性は、固定コア３のコイル１４が可動電機子７を移動させて電機子ギャップ６を閉じるために活性化されるときと、コイル１４が可動電機子７を固定コア３から開いた状態である元の位置まで移動させるために活性化されるときとの短い期間においてのみスイッチが電力を消費するということにある。このスイッチでは、固定コア３のコイル１４は、スイッチが長い時間にわたって「閉じた」状態にあるとき電力を消費せず、また、かかるコイルは、可動電機子７内に固定された磁石からの磁気流が、電気コイル内になんらの変動も観察されることなく、固定コア３のポールに均一にしっかりとリンクされるために、長いものでなければならない。このような理由で、このスイッチでは、電気接触子は、耐用年数を長くすることができる永続的かつ均一な接触を形成するようになっている。
【００２９】
この場合、永久磁石がスイッチにさらなる力を与えるので、可動電機子は、電機子ギャップ６をより迅速に閉じ、これにより、接触子におけるスパークを防止し、よって、長い耐用年数を与えるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】「実行可能」モードに置かれている、本明細書記載の「Ｅ」形式タイプの改良型スイッチを示す概略図である。
【図２】図１のスイッチを示す略式平面図である。
【図３】「実行不能」状態に置かれている、提案されたスイッチを示す図である。
【図４】「実行可能」状態に置かれている、本明細書記載の「Ｕ」形式タイプの改良型スイッチを示す概略図である。
【図５】図４のスイッチを示す略式平面図である。
【図６】「実行不能」状態に置かれている、図４および図５に提案されたスイッチを示す図である。
【図７】「実行不能」状態に置かれている、提案されたスイッチの変形例を示している。
【図８】「実行可能」状態に置かれている、提案されたスイッチの変形例を示している。
【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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