(57)【要約】【課題】  永久磁石で発生する磁気的な力とコイルが発生する電磁力を高効率で利用する低消費電力の電磁石装置を得る。【解決手段】  第一の磁性材料固定部２１及び第二の磁性材料固定部２２を有する固定部２０と、少なくとも第二の磁性材料固定部に対して固定されたコイル４０と、第一の磁性材料可動部１１及び第二の磁性材料可動部１２を有する可動部１０と、永久磁石３０とからなる電磁石装置であって、永久磁石、第一の磁性材料可動部及び第一の磁性材料固定部を含む永久磁石磁気回路２７と、第二の磁性材料可動部及び第二の磁性材料固定部を含み、コイルの内側を経由する非永久磁石磁気回路２８とを有し、永久磁石磁気回路と非永久磁石磁気回路とは磁気的に分離した配置とする。【選択図】    図３
2006210501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の磁性材料固定部及び第二の磁性材料固定部を有する固定部と、少なくとも前記第二の磁性材料固定部に対して固定されたコイルと、第一の磁性材料可動部及び第二の磁性材料可動部を有する可動部と、永久磁石とからなる電磁石装置であって、
前記永久磁石、前記第一の磁性材料可動部及び前記第一の磁性材料固定部を含む永久磁石磁気回路と、
前記第二の磁性材料可動部及び前記第二の磁性材料固定部を含み、前記コイルの内側を経由する非永久磁石磁気回路とを有し、
前記永久磁石磁気回路と前記非永久磁石磁気回路とは磁気的に分離した配置としたことを特徴とする電磁石装置。
【請求項２】
非永久磁石磁気回路を中央に配置し、両側から非磁性材料可動部と非磁性材料固定部を介して永久磁石磁気回路で挟み込んだことを特徴とする請求項１記載の電磁石装置。
【請求項３】
永久磁石磁気回路を中央に配置し、両側から非磁性材料可動部と非磁性材料固定部を介して非永久磁石磁気回路で挟み込んだことを特徴とする請求項１記載の電磁石装置。
【請求項４】
固定部と、第一の磁性材料可動部及び第二の磁性材料可動部を有する可動部と、第一の極及び第二の極を有する永久磁石と、一つ又は複数のコイルとからなる電磁石装置であって、
前記永久磁石の第一の極は前記固定部に面して固定され、永久磁石の第二の極は前記第一の磁性材料可動部に面して配置され、
第一の磁性材料可動部と第二の磁性材料可動部を磁気的に分離し、構造的に接続する非磁性材料可動部を備えたことを特徴とする電磁石装置。
【請求項５】
第一の磁性材料固定部及び第二の磁性材料固定部を有する固定部と、可動部と、第一の極及び第二の極を有する永久磁石と、一つのコイルとからなる電磁石装置であって、
前記永久磁石の第一の極は前記第一の磁性材料固定部に面して固定され、永久磁石の第二の極は前記可動部に面して配置され、
第一の磁性材料固定部と第二の磁性材料固定部を磁気的に分離し、構造的に接続する非磁性材料固定部を備えたことを特徴とする電磁石装置。
【請求項６】
固定部及び可動部を積層鋼板で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電磁石装置。
【請求項７】
固定部は支持部材を介して固定面に固定され、可動部は、通電電流を切断した時に可動部を特定の位置に復元する復元力発生手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電磁石装置を用いた駆動装置。
【請求項８】
請求項７記載の電磁石装置を用いた駆動装置でガイドレールの側面に対向して設けられた安全装置の解放保持と押圧動作を行わせることを特徴とするエレベータの安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石で発生する磁気的な力とコイルが発生する電磁力を高効率で利用する電磁石装置、電磁石装置を用いて電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置、及びガイドレールを把持してエレベータかごを制止、保持するエレベータの安全装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータの安全装置では、ガイドレールの側面に対向して設けられたライニングをアームを介して、圧縮バネによりガイドレールに押圧することによりかごを制動もしくは静止保持する。安全装置の解放はかごの下部に固定された電磁石（駆動装置）を励磁し、圧縮バネに抗して可動部を吸引することにより行う。安全装置はかごに複数のボルトで吊持された筐体に保持されている（例えば、特許文献１参照）。
また、他の従来のエレベータの安全装置では、ガイドレールの側面に対向して設けられたライニングをアームを介して、圧縮バネによりガイドレールに押圧することによりかごを制動もしくは静止保持する。安全装置の解放はかごの下部に固定された電磁石（駆動装置）を励磁し、圧縮バネに抗して電磁石が互いに吸引されることにより行う。（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２１６４７７号公報（図１及び図２）
【特許文献２】特開平１０−１２９９５８号公報（３頁、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなエレベータの安全装置では、安全装置への通電が不可能になった時に安全装置が動作する必要があるため、安全装置への非通電時に安全装置が動作する構成にする必要がある。このため、安全装置は圧縮バネの力で機械的にエレベータかごを制動もしくは静止保持する。エレベータかごを移動するためには、電気的に安全装置を解放状態に維持する。電気的に安全装置を解放状態に維持するため、圧縮バネの力に対抗できる強い電磁力を発生する電流を連続通電して可動部を吸引し続ける必要がある。その結果、安全装置の消費電力が大きくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、低消費電力の電磁石装置、電磁石を用いた駆動装置、及びエレベータの安全装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電磁石装置は、第一の磁性材料固定部及び第二の磁性材料固定部を有する固定部と、少なくとも第二の磁性材料固定部に対して固定されたコイルと、第一の磁性材料可動部及び第二の磁性材料可動部を有する可動部と、永久磁石とからなる電磁石装置であって、永久磁石、第一の磁性材料可動部及び第一の磁性材料固定部を含む永久磁石磁気回路と、第二の磁性材料可動部及び第二の磁性材料固定部を含み、コイルの内側を経由する非永久磁石磁気回路とを有し、永久磁石磁気回路と非永久磁石磁気回路とは磁気的に分離した配置としたものである。
【０００７】
この発明に係る電磁石装置を用いた駆動装置は、固定部は支持部材を介して固定面に固定され、可動部は、通電電流を切断した時に可動部を特定の位置に復元する復元力発生手段を備えたものである。
【０００８】
この発明に係るエレベータの安全装置は、電磁石装置を用いた駆動装置でガイドレールの側面に対向して設けられた安全装置の解放保持と押圧動作を行わせるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、永久磁石磁気回路と非永久磁石磁気回路を構成したことにより、磁性材料を含む電磁石の可動部を磁性材料を含む電磁石の固定部に吸引保持する所定の力を永久磁石磁気回路で発生し、所定の力から調節が必要となる磁性材料を含む電磁石の可動部を磁性材料を含む電磁石の固定部に吸引保持する力を非永久磁石磁気回路で低消費電力で発生させることができる。
また、エレベータかごを移動する時に、安全装置を解放状態に維持するため圧縮バネの力に対抗する力を永久磁石磁気回路で発生する吸引保持力と非永久磁石磁気回路で発生する吸引保持力の総和で発生し、圧縮バネの力で安全装置が動作するように永久磁石磁気回路で発生する吸引保持力を設定することで、安全装置の解放状態の維持に必要な非永久磁石磁気回路で発生する吸引保持力は、圧縮バネの力と非永久磁石磁気回路で発生する吸引保持力の差分で良く、低消費電力でエレベータの安全装置を解放できるという従来にない顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
課題の抽出
図１はこの発明の課題の抽出を説明する電磁石装置の断面図である。可動部１０は固定部２０に吸引保持されている。永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が固定部２０に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が可動部１０に対面し、固定部２０に固定されている。コイル４０は固定部２０に固定されている。可動部１０と固定部２０が直接対面する位置は可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５のみである。永久磁石３０が発生する磁束５０は、主に、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過し、固定部２０を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。磁束５０が通過する順序は逆順でも良い。コイル４０が発生する磁束６０は、永久磁石３０が発生する磁束５０と同方向である。
このような構成は、圧縮バネ（図示せず）に対抗する力を永久磁石３０で発生する吸引保持力で補助することを考えた構成であるが、このような構成では、エレベータの安全装置への非通電時に安全装置が動作する構成にするために、圧縮バネの力で安全装置が動作するように永久磁石３０で発生する吸引保持力を設定し、コイル４０に通電してコイル４０が発生する磁束６０で可動部１０を固定部２０に吸引保持可能となるまで吸引保持力を増強し、安全装置の解放状態を維持する。しかしながら、このような構成では、コイル４０が発生する磁束６０は永久磁石３０を通過し、永久磁石３０の透磁率が低いため、コイル４０に通電して発生する磁束６０が、可動部１０を固定部２０に吸引保持可能となるまで吸引保持力を増強するためには、低透磁率の永久磁石３０部を含めて磁束強度を増強するため、コイル４０への通電電流が大きくなり、消費電力が増大するという課題を発見した。
【００１１】
図２はこの発明のもう一つの課題の抽出を説明する電磁石装置の断面図である。可動部１０は固定部２０に吸引保持されている。永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が固定部２０に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が可動部１０に対面し、固定部２０に固定されている。また、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５以外の可動部１０と固定部２０が直接対面する面２４が存在する。コイル４０は固定部２０に固定されている。永久磁石３０が発生する磁束５０は、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過し、固定部２０を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路、または、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５以外の可動部１０と固定部２０が直接対面する面２４を通過し、固定部２０を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。磁束５０が通過する順序は逆順でも良い。コイル４０は、通電することで、永久磁石３０部では永久磁石３０が発生する磁束５０と同方向に磁束６０を発生させる。すなわち、永久磁石３０を通過する磁束６０は、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過し、固定部２０を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成し、または、永久磁石３０を通過しない磁束６０は、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５の面を通過し、固定部２０を通過し、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５以外の可動部１０と固定部２０が直接対面する面２４を通過し、可動部１０に戻る閉じた経路を構成する。
このような構成は、圧縮バネ（図示せず）に対抗する力を永久磁石３０で発生する吸引保持力で補助し、エレベータの安全装置への非通電時に安全装置が動作する構成にするために、圧縮バネの力で安全装置が動作するように永久磁石３０で発生する吸引保持力を設定し、コイル４０に通電してコイル４０が発生する磁束６０で可動部１０を固定部２０に吸引保持可能となるまで吸引保持力を増強し、安全装置の解放状態を維持する。コイル４０が発生する磁束６０は永久磁石３０を通過しない磁束６０が存在するため、可動部１０を固定部２０に吸引保持可能となるまで吸引保持力を増強する通電電流は小さく維持できる。しかしながら、このような構成では、永久磁石３０で発生する磁束５０が、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５以外の可動部１０と固定部２０が直接対面する面２４を通過する磁束５０が存在するため、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過する永久磁石３０の磁束５０が減少し、永久磁石３０の面積当たりの可動部１０を固定部２０に吸引する力が、永久磁石３０の磁束５０のほとんどが可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５に通過するときより、比較的小さくなるので、圧縮バネの力で安全装置が動作するように永久磁石３０で発生する吸引保持力を適切な値に設定するためには永久磁石３０の面積が大きくなり、電磁石装置全体が大きくなるという課題を発見した。
【００１２】
実施の形態１．
図３はこの発明の実施の形態１による電磁石装置を示す鳥瞰図、図４はこの発明の実施の形態１による電磁石装置を示す平面図、図５はこの発明の実施の形態１による電磁石装置を示す側断面図である。
可動部１０は、図３において上下方向に可動でき、第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料可動部１３によって構造的に接合されている。固定部２０は、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部２３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が第一の磁性材料固定部２１に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が第一の磁性材料可動部１１に対面し、第一の磁性材料固定部２１に固定されている。また、第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０は永久磁石磁気回路２７を構成し、第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２は非永久磁石磁気回路２８を構成している。コイル４０が固定部２０に取り付けられている。第一の磁性材料可動部１１、第二の磁性材料可動部１２、第一の磁性材料固定部２１及び第二の磁性材料固定部２２の磁性材料として、鉄、積層鋼板、電磁軟鉄、圧粉鉄心など透磁率の高い材料を用いる。非磁性材料可動部１３及び非磁性材料固定部２３の非磁性材料として、プラスティック、ステンレスなど透磁率の低い材料を用いる。
【００１３】
次に、この発明の実施の形態１の電磁石装置の動作を図６〜図８により説明する。
図３〜図５に示す構造と同等の動作をする構造を用いて説明する。図６はこの発明の実施の形態１による電磁石装置の動作と同等の動作をする可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図、図７は図６の電磁石装置を紙面から向かって左側から見た図である。
可動部１０は、図６において水平方向に動く構造となっている。第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料可動部１３によって構造的に接合されている。固定部２０は、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部２３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が第一の磁性材料固定部２１に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が第一の磁性材料可動部１１に対面し、第一の磁性材料固定部２１に固定されている。また、永久磁石磁気回路は、その構成中に永久磁石を含む磁気回路のことを言い、永久磁石磁気回路２７は第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０を含む磁気回路である。コイル内側を経由するかどうかは問わない。また、非永久磁石磁気回路は、その構成中に永久磁石を含まない磁気回路のことを言い、非永久磁石磁気回路２８は第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２を含み、コイル内側を経由する磁気回路である。コイル４０が固定部２０に取り付けられている。永久磁石３０が発生する磁束５０は、主に、第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０を含む永久磁石磁気回路２７を通過する。すなわち、永久磁石３０が発生する磁束５０は、永久磁石３０から第一の磁性材料可動部１１に向かい、第一の磁性材料可動部１１から、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過し、第一の磁性材料固定部２１、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。コイル４０が発生する磁束６０は、永久磁石３０が発生する磁束５０と同方向で、永久磁石磁気回路２７を通過する。また、コイル４０が発生する磁束６０は、第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２を含む非永久磁石磁気回路２８を通過する。すなわち、コイル４０が発生する磁束６０は、第二の磁性材料可動部１２から、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過し、第二の磁性材料固定部２２を通過し、第二の磁性材料可動部１２に戻る閉じた経路を構成する。磁束５０と磁束６０が永久磁石磁気回路２７及び非永久磁石磁気回路２８を通過する順序は上記説明の逆順でも良い。
【００１４】
図８はこの発明の実施の形態１による電磁石装置の動作と同等の動作をする可動部が固定部から離れている電磁石装置の状態を示す断面図である。
可動部１０は、第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料可動部１３によって構造的に接合されている。固定部２０は、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部２３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が第一の磁性材料固定部２１に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が第一の磁性材料可動部１１に対面し、第一の磁性材料固定部２１に固定されている。また、永久磁石磁気回路２７は第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０を含む磁気回路であり、非永久磁石磁気回路２８は第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２を含む磁気回路である。コイル４０が固定部２０に取り付けられている。永久磁石３０が発生する磁束５０は、主に、第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０を含む永久磁石磁気回路２７を通過する。すなわち、永久磁石３０が発生する磁束５０は、永久磁石３０から第一の磁性材料可動部１１に向かい、第一の磁性材料可動部１１から、可動部１０が固定部２０へ向けて吸引駆動される空間２６を通過し、第一の磁性材料固定部２１を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。コイル４０が発生する磁束６０は、永久磁石３０が発生する磁束５０と同方向で、永久磁石磁気回路２７を通過する。また、コイル４０が発生する磁束６０は、第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２を含む非永久磁石磁気回路２８を通過する。すなわち、コイル４０が発生する磁束６０は、第二の磁性材料可動部１２から、可動部１０が固定部２０へ向けて吸引駆動される空間２６を通過し、第二の磁性材料固定部２２を通過し、第二の磁性材料可動部１２に戻る閉じた経路を構成する。磁束５０と磁束６０が永久磁石磁気回路２７及び非永久磁石磁気回路２８を通過する順序は上記説明の逆順でも良い。
【００１５】
このような構成によれば、可動部１０が固定部２０に吸引保持された状態では、永久磁石３０で発生する磁束５０はほとんど永久磁石磁気回路２７を通るので、永久磁石３０で発生する磁束５０はほとんど可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過し、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過する永久磁石３０が発生する磁束５０が可動部１０を固定部２０に吸引保持する力を発生するため、効率良く永久磁石３０が発生する磁束５０を可動部１０を固定部２０に吸引保持する力を発生させるために利用できる。また、コイル４０が発生する磁束６０は永久磁石磁気回路２７及び非永久磁石磁気回路２８を通過する。可動部１０が固定部２０に吸引保持された状態では、非永久磁石磁気回路２８ではコイル４０が発生する磁束６０が通過する経路上の距離のほとんどは高透磁率の第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２であり、透磁率の低い空気などの部分を通過する距離が短いため、非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５でコイル４０が発生する磁束６０はコイル４０の通電電流に対して効率良く発生できる。このため、非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引保持する力を、コイル４０の通電電流に対して効率良く発生できることになり、可動部１０を固定部２０に吸引保持する力を発生する電磁石装置の消費電力を低減できる。
また、可動部１０が固定部２０から離れている状態から、コイル４０に通電することで可動部１０を固定部２０の方向に吸引する力を発生でき、一つのコイル４０で可動部１０を固定部２０から離れている状態から、可動部１０を固定部２０の方向に吸引できる。
図３〜図５に示した構成は、上記の動作原理に基づいた電磁石構成の一つである。詳細な構成は前述のとおりである。このような構成では、非永久磁石磁気回路２８を中央に配置し、両側から非磁性材料可動部１３と非磁性材料固定部２３を介して永久磁石磁気回路２７ではさみ込むため、上記の動作原理で電磁石装置は動作できる。また、非永久磁石磁気回路２８を中央に対称に配置した構成となるので、駆動方向以外の力の成分の発生が抑制でき、安定した動作となる。また、中央に配置した非永久磁石磁気回路２８を幅方向（永久磁石磁気回路２７との積層方向、図５の高さ方向）に調整して非永久磁石磁気回路２８の可動子１０と固定子２０を吸引保持する面の面積を調整することで、簡便にコイル４０が発生する磁束の吸引保持力を調整できる。
【００１６】
実施の形態２．
図９及び図１０はこの発明の実施の形態２による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図であり、図９の電磁石装置は可動部１０が固定部２０から離れている状態であり、電源喪失時に駆動装置は図９の状態となる。図１０の電磁石装置は可動部１０が固定部２０に吸引保持されている状態である。なお、図９及び図１０において、圧縮バネ８０のバネ長は同じ長さに描かれているが、これは模式的に描いたためのであり、図９のバネ長の方が図１０のバネ長よりも長い。
可動部１０は水平方向に移動可能な構造である。可動部１０は軸７０の一方の端に連結されている。可動部１０と連結された軸７０の他方の端は圧縮バネ８０の力を受けるバネ台座９０に連結されている。バネ台座９０に装着された圧縮バネ８０は固定面１００に固定されて、可動部１０を特定の位置に復元する復元力発生手段となる。圧縮バネ８０が圧縮された状態では、圧縮バネ８０で発生する力によって、可動部１０には紙面の左方向の力が働く。固定面１００には可動部１０と連結された軸７０の軸受１１０が設置されており、可動部１０と軸７０とバネ台座９０は軸受１１０をガイドとして紙面に対して水平方向に移動できる。また、圧縮バネ８０で発生する力によって、可動部１０が左方向に可動部１０の駆動範囲を越えて移動しないようにストッパ（図示せず）がある。また、電磁石装置の固定部２０は固定面１００に支持部材１２０を介して固定されている。実施の形態１で説明した部品については同一符号を付し、説明を省略する。
このような構成によれば、図９に示す電磁石装置は可動部１０が固定部２０から離れている状態では、圧縮バネ８０が発生する力によって左方向の力が可動部１０に働く。コイル４０の通電を切った状態では、コイル４０が発生する磁束６０は消失した状態であり、コイル４０が発生する磁束６０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力は消失した状態である。永久磁石３０が発生する磁束５０は、低透磁率の可動部１０が固定部２０に向けて吸引駆動される空間２６の距離が長いため、強度が低く、永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０が固定部２０を吸引する力は、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力に対して、小さくなる。したがって、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力を電磁石の駆動装置は利用でき、この状態で電源喪失しても駆動装置は図９の状態を維持できる。
また、このような構成によれば、図１０に示す電磁石装置の可動部１０が固定部２０に吸引保持された状態では、圧縮バネ８０が圧縮された状態であり、圧縮バネ８０が発生する力によって左方向の力が可動部１０に働く。永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力とコイル４０が発生する磁束６０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力で、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力に対抗して可動部１０を固定部２０に吸引保持する状態を維持する。そして、コイル４０の通電電流を切り、コイル４０が発生する磁束６０が消失した時、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力によって、可動部１０が左方向に移動するように、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力に対して永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力が小さくなるように、永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力を調整すれば、非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力は、非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力単独で、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力を越える力を発生する必要はなく、非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力は、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力と永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力の差分の力を越える力であれば良くなる。また、コイル４０の通電電流に対して効率良く非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力を発生できるので、可動部１０を固定部２０に低消費電力で吸引保持することができる。また、コイル４０の通電電流を切れば、コイル４０が発生する磁束６０が消失し、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力によって、可動部１０が左方向に移動するので、停電などの通電不可能時に可動部１０を左方向に移動することができる。すなわち、電源喪失時にはこのような電磁石装置を用いた駆動装置は駆動対象を特定の位置に保持できる。
また、このような構成によれば、一つのコイル４０で可動部１０を固定部２０に吸引駆動でき、可動部１０を固定部２０に吸引保持できる。
また、この実施の形態２では、電源喪失時に、図９の状態、すなわち可動部１０が固定部２０から離れている状態、駆動対象を特定の位置に保持する状態に復元するための復元力発生手段として圧縮バネを用いたが、復元力発生手段として、おもりなどの重力を用いた手段、永久磁石、電磁石などの電磁気的な力を用いた手段などを用いても良い。
【００１７】
実施の形態３.
図１１はこの発明の実施の形態３による電磁石装置を用いたエレベータの安全装置を示す断面図であり、図１１の電磁石装置は可動部１０が固定部２０から離れている状態である。
図１１において、ガイドレール１３０の側面にそれぞれ対向して設けられた安全装置１４０の圧縮バネ１５０はレバー１６０を介して制動シュー１７０をガイドレール１３０に押圧する。電磁石装置のコイル４０に通電されると、可動部１０を固定部２０に吸引駆動するので、可動部１０に連結されたロッド１８０は圧縮バネ１５０に抗して吸引され、制動シュー１７０を解放位置に保持する。ピン１９０は各レバー１６０を回動自在に支持する。
エレベータのかご（図示せず）が停止状態のときは、電磁石装置のコイル４０に通電されておらず、また、低透磁率の可動部１０が固定部２０に向けて吸引駆動される空間２６の距離が長いため、永久磁石３０が発生する磁束５０の強度が低くなるので、ロッド１８０に連結された可動部１０を固定部２０に吸引する力が、圧縮バネ１５０で発生する力と比べて非常に小さくなるため、圧縮バネ１５０で発生する力によって制動シュー１７０はガイドレール１３０に押圧される。
エレベータのかごが移動するためには、電磁石装置のコイル４０に通電し、可動部１０を固定部２０に吸引駆動し、可動部１０に連結されたロッド１８０を圧縮バネ１５０に抗して吸引し、制動シュー１７０を解放位置に駆動する。
エレベータのかごが移動中は制動シュー１７０を解放位置に保持する状態を維持するため、可動部１０に連結されたロッド１８０を圧縮バネ１５０に抗して吸引保持する状態を維持する必要があり、このため、電磁石装置のコイル４０に連続通電し、可動部１０を固定部２０に吸引保持するが、永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力は、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力と永久磁石３０が発生する磁束５０によって発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力の差分の力を越える力であれば良く、また、コイル４０の通電電流に対して効率良く非永久磁石磁気回路２８上の可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５で可動部１０を固定部２０に吸引する力を発生できるので、可動部１０を固定部２０に低消費電力で吸引保持することができ、低消費電力で制動シュー１７０を解放位置に保持することができる。また、コイル４０の通電電流を切れば、コイル４０が発生する磁束６０が消失し、圧縮バネ８０が発生する力によって可動部１０に働く左方向の力によって、可動部１０が左方向に移動し、圧縮バネ１５０で発生する力によって制動シュー１７０はガイドレール１３０を押圧することになる。すなわち、停電などの電源を喪失した通電不可能時には安全装置１４０の圧縮バネ１５０で発生する力によって制動シュー１７０はガイドレール１３０を押圧し、エレベータの安全装置として動作できる。
【００１８】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４による電磁石装置を示す鳥瞰図である。
可動部１０は、図１２において上下方向に可動できる。第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料可動部１３によって構造的に接合されている。固定部２０は、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部２３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が第一の磁性材料固定部２１に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が第一の磁性材料可動部１１に対面し、第一の磁性材料固定部２１に固定されている。また、第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０は永久磁石磁気回路を構成し、第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２は非永久磁石磁気回路を構成している。コイル４０が固定部２０に取り付けられている。第一の磁性材料可動部１１、第二の磁性材料可動部１２、第一の磁性材料固定部２１及び第二の磁性材料固定部２２の磁性材料として、鉄、積層鋼板、電磁軟鉄、圧粉鉄心など透磁率の高い材料を用いる。非磁性材料可動部１３及び非磁性材料固定部２３の非磁性材料として、プラスティック、ステンレスなど透磁率の低い材料を用いる。
このような構成では、永久磁石磁気回路２７を中央に配置し、両側から非磁性材料可動部１３と非磁性材料固定部２３を介して非永久磁石磁気回路２８ではさみ込むため、上記の動作原理で電磁石装置は動作できる。また、永久磁石磁気回路２８を中央に対称に配置した構成となるので、駆動方向以外の力の成分の発生が抑制でき、安定した動作となる。また、永久磁石磁気回路２７と非永久磁石磁気回路２８の形状がほとんど同じであるため、組立が容易となる。
【００１９】
実施の形態５．
図１３及び図１４はこの発明の実施の形態５による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置の別の構成を示す断面図である。なお、図１３及び図１４において、圧縮バネ８０のバネ長は同じ長さに描かれているが、これは模式的に描いたためのであり、図１３のバネ長の方が図１４のバネ長よりも長い。
図において、軸方向に左右に分割された第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２の両者間を磁気的に分離し、かつ構造的に軸方向の中間部で接合する非磁性材料可動部接続部材２００によって構造的に接合されている。第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部接続部材２１０によって構造的に接合されている。
このような構成によれば、永久磁石３０が発生する吸引力は、第一の磁性材料可動部１１と第一の磁性材料固定部２１と永久磁石３０を含む永久磁石磁気回路２７で、コイル４０に通電することによって発生する吸引力は、第二の磁性材料可動部１２と第二の磁性材料固定部２２を含む非永久磁石磁気回路２８で、独立に設計すれば良く、簡便に電磁力設計ができる。
【００２０】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６による電磁石装置の可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図である。
可動部１０は、第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料可動部１３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が固定部２０に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が第一の磁性材料可動部１１に対面し、固定部２０に固定されている。可動部１０が固定部２０に吸引保持された状態では、永久磁石３０で発生する磁束５０はほとんど、永久磁石３０から第一の磁性材料可動部１１に向かい、第一の磁性材料可動部１１から、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過し、固定部２０を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。コイル４０が発生する磁束６０は、永久磁石３０が発生する磁束５０と同方向で、同じ経路上を通過する。また、コイル４０が発生する磁束６０は第二の磁性材料可動部１２から、吸引保持する面２５を通過し、固定部２０を通過し、第二の磁性材料可動部１２に戻る閉じた経路を構成する。磁束５０と磁束６０が通過する順序は上記説明の逆順でも良い。
このような構成によれば、実施の形態１の図８、図９と同等の動作を実現でき、しかも固定部２０の非磁性材料固定部２３を削減できるのでコストが低減できる。
【００２１】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７による電磁石装置の可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図である。
固定部２０は、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接合する非磁性材料固定部２３によって構造的に接合されている。また永久磁石３０は、第一の極（Ｓ極またはＮ極）が第一の磁性材料固定部２１に対面し、他方の第二の極（Ｎ極またはＳ極）が可動部１０に対面し、第一の磁性材料固定部２１に固定されている。可動部１０が固定部２０に吸引保持された状態では、図１６に示すように、永久磁石３０が発生する磁束５０は、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過し、第一の磁性材料固定部２１を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路、または、永久磁石３０から、永久磁石３０と対面する可動部１０を通過し、可動部１０から、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５以外の可動部１０と第二の磁性材料固定部２２が直接対面する面２４を通過し、第二の磁性材料固定部２２を通過し、第二の磁性材料固定部２２から一旦、可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過して可動部１０を通過し、再度、可動部１０から可動部１０と固定部２０を吸引保持する面２５を通過し、第一の磁性材料固定部２１を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路を構成する。コイル４０が発生する磁束６０は、永久磁石３０から可動部１０に向かい、可動部１０から、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過し、第一の磁性材料固定部２１を通過し、永久磁石３０に戻る閉じた経路、及び、可動部１０から、可動部１０が固定部２０へ向けて吸引駆動される空間２６を通過し、第二の磁性材料固定部２２を通過し、可動部１０へ戻る閉じた経路を構成する。磁束５０と磁束６０が通過する順序は上記説明の逆順でも良い。
このような構成によれば、永久磁石３０で発生する磁束５０のほとんどは、可動部１０を固定部２０に吸引保持する面２５を通過するので、永久磁石３０で発生する磁束５０で発生する可動部１０を固定部２０に吸引する力は、実施の形態１の図８、図９に対してほとんど減少せず、可動部１０の非磁性材料可動部１３を削減できるのでコストが低減できる。
【００２２】
実施の形態８．
図１７、図１８はこの発明の実施の形態８による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。なお、図１７及び図１８において、圧縮バネ８０のバネ長は同じ長さに描かれているが、これは模式的に描いたためのであり、図１７のバネ長の方が図１８のバネ長よりも長い。
図において、第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２が第一の磁性材料可動部１１と第二の磁性材料可動部１２を磁気的に分離し、構造的に接続する非磁性材料可動部接続部材２００によって構造的に接続されている。固定部２０には、可動部１０を吸引駆動するために磁束を発生するコイル４１と可動部１０を吸引保持するために磁束を発生するコイル４２が設置されている。可動部１０を吸引駆動するために磁束を発生するコイル４１が発生する磁束６１は第一の磁性材料可動部１１を主に通過する。可動部１０を吸引保持するために磁束を発生するコイル４２が発生する磁束６２は吸引保持時に第二の磁性材料可動部１２を主に通過する。
このような構成によれば、コイル４２のインダクタンスをコイル４１より小さくでき、コイル４２が発生する磁束の強度をコイル４１と比較して早く変動させることができるため、可動部１０を吸引駆動し、固定部２０に吸引衝突する直前では、コイル４２が発生する磁束の強度を制御して、可動部１０が固定部２０に衝突する速度を制御することができる。
【００２３】
実施の形態９．
図１９、図２０はこの発明の実施の形態９による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。なお、図１９及び図２０において、圧縮バネ８０のバネ長は同じ長さに描かれているが、これは模式的に描いたためのであり、図１９のバネ長の方が図２０のバネ長よりも長い。
図において、第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２が第一の磁性材料固定部２１と第二の磁性材料固定部２２を磁気的に分離し、構造的に接続する非磁性材料固定部接続部材２１０によって構造的に接続されている。第二の磁性材料固定部２２には、可動部１０を吸引駆動するために磁束を発生するコイル４０が設置されている。
このような構成によれば、可動部１０を一体化して製作できるため、製造コストを低減することができる。
【００２４】
実施の形態１０
この発明による電磁石装置はコイルが発生する磁束と垂直な方向に積層した積層鋼板で可動部及び固定部を製作することで、可動部駆動時の渦電流発生を抑制できるため、消費電力を低減でき、高速な可動部の駆動を実現できる。
【００２５】
実施の形態１１
本明細書では、本発明による電磁石装置のエレベータの安全装置への応用について説明を実施したが、エレベータの安全装置以外の分野でも、電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する必要のある装置に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の課題の抽出を説明する電磁石装置の断面図である。
【図２】この発明のもう一つの課題の抽出を説明する電磁石装置の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電磁石装置を示す鳥瞰図である。
【図４】この発明の実施の形態１による電磁石装置を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電磁石装置を示す側断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電磁石装置の動作と同等の動作をする可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図である。
【図７】図６の電磁石装置を紙面から向かって左側から見た図である。
【図８】はこの発明の実施の形態１による電磁石装置の動作と同等の動作をする可動部が固定部から離れている電磁石装置の状態を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図で、電磁石装置は可動部が固定部から離れている状態である。
【図１０】この発明の実施の形態２による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図で、電磁石装置は可動部が固定部に吸引保持されている状態である。
【図１１】この発明の実施の形態３による電磁石装置を用いたエレベータの安全装置を示す断面図であり、電磁石装置は可動部が固定部から離れている状態である。
【図１２】この発明の実施の形態４による電磁石装置を示す鳥瞰図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置の別の構成を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置の別の構成を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による電磁石装置の可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態７による電磁石装置の可動部が固定部に吸引保持されている電磁石装置の状態を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態８による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態８による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態９による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態９による電磁石装置を用いた電源喪失時に駆動対象を特定の位置に保持する駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  可動部、１１  第一の磁性材料可動部、１２  第二の磁性材料可動部、１３  非磁性材料可動部、２０  固定部、２１  第一の磁性材料固定部、２２  第二の磁性材料固定部、２３  非磁性材料固定部、２４  吸引保持する面２５以外の可動部１０と固定部２０が直接対面する面、２５  可動部１０を固定部２０に吸引保持する面、２６  可動部１０が固定部２０に向けて吸引駆動される空間、２７  永久磁石磁気回路、２８  非永久磁石磁気回路、３０  永久磁石、４０  コイル、４１  吸引駆動するために磁束を発生するコイル、４２  吸引保持するために磁束を発生するコイル、５０  永久磁石３０が発生する磁束、５１  永久磁石３０が発生する磁束、６０  コイル４０が発生する磁束、６１  可動部１０を吸引駆動するために磁束を発生するコイル４１が発生する磁束、７０  軸、８０  圧縮バネ、９０  バネ台座、１００  固定面、１１０  軸受、１２０  支持部材、１３０  ガイドレール、１４０  安全装置、１５０  圧縮バネ、１６０  レバー、１７０  制動シュー、１８０  ロッド、１９０  ピン、２００  非磁性材料可動部接続部材、２１０  非磁性材料固定部接続部材。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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