(57)【要約】【課題】磁気的吸引力の増加を図ることが可能な磁石を提供する。【解決手段】磁束Φによる磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材、例えば固定磁路（例えば、一端側端部磁路３または軸方向磁路５）と可動磁路（例えば、プランジャー７）とを接離する。前記の２つの磁路部材のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束を整流して透過させることが可能な磁束整流手段を設ける。例えば、磁束が透過し難い部位（後述の図１では溝部）と透過し易い部位（後述の図１では突起部））とにより、前記磁束整流手段を形成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材を接離する磁石であって、
前記の２つの磁路部材における各対向面のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段を設けたことを特徴とする磁石。
【請求項２】
磁路本体および該磁路本体の各端部を塞ぐように設けた端部磁路から成る磁路と、
前記磁路内に配置されたプランジャーと、
前記磁路に設けられ前記プランジャーを磁気的吸引力により端部磁路に接離する磁束発生手段と、を備えた磁石であって、
前記の端部磁路とプランジャーとにおける各対向面のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段を設けたことを特徴とする磁石。
【請求項３】
磁路本体、該磁路本体の各端部を塞ぐように設けた端部磁路、該各端部磁路のうち一方から他方に突出する軸方向磁路から成る磁路と、
前記磁路内に配置されたプランジャーと、
前記磁路に設けられ前記プランジャーを磁気的吸引力により端部磁路に接離する磁束発生手段と、を備えた磁石であって、
前記の軸方向磁路とプランジャーとにおける各対向面のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段を設けたことを特徴とする磁石。
【請求項４】
前記の磁束整流手段は、磁束が透過し難い部位と透過し易い部位とを交互に構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の磁石。
【請求項５】
前記の磁束が透過し難い部位は、溝部から成ることを特徴とする請求項４記載の磁石。
【請求項６】
前記の磁束が透過し難い部位は、ステンレス部材から成ることを特徴とする請求項４記載の磁石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石に関するものであって、例えば磁束発生手段からの磁束により２つの磁路部材が接離する磁石に関するものであって、特に前記の２つの磁路部材が互いに接する面の技術に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の遮断装置の電磁アクチェータ等の電磁石（例えば、特許文献１）においては、磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材（例えば、後述の一端側端部磁路とプランジャー）を接離して、その接離によって該遮断装置の開閉を行うことが可能な磁石である。
【０００３】
一般的な電磁石においては、例えば、略筒状体の磁路本体と、その磁路本体の各端部を塞ぐように設けた端部磁路（以下、それぞれを一端側端部磁路，他端側端部磁路と称する）と、により磁路が構成される。また、必要に応じて、該一端側端部磁路から他端側端部磁路方向に突出する軸方向磁路（固定された磁路）が、磁路の一部として構成される。前記の一端側端部磁路，他端側端部磁路，軸方向磁路には、それぞれ略同一軸心上に軸孔が穿設される。
【０００４】
前記のように構成された磁路内には、該磁路内で可動（前記の他端側端部磁路と軸方向磁路との間で可動）するプランジャー（可動する磁路）が配置される。このプランジャーには、該プランジャーの可動方向に貫通するプランジャー軸が取付けられ、そのプランジャー軸は前記の各軸孔に挿入される。また、前記の一端側端部磁路と他端側端部磁路との間であって、プランジャー（あるいは、軸方向磁路およびプランジャー）の外周側には、磁束発生手段である励磁コイルや始動磁石が配置される。
【０００５】
前記のような電磁石の励磁コイルに給電すると、その給電によって磁束が発生して磁路内を透過（循環）し、プランジャーが磁気的吸引力により駆動して、一端側端部磁路（あるいは、軸方向磁路）とプランジャーとの対向する側の各面（以下、それぞれを対向面と称する）が互いに当接する。これにより、プランジャー軸の一端側に接続される負荷、例えば遮断器の操作器が駆動して該遮断器の開閉が行われる。
【特許文献１】特開２００２−８４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁路内を循環する磁束は、該磁路内における磁気抵抗の低い領域を透過する傾向がある。このため、前記のように互いに離れて位置する２つの磁路部材の断面積が異なるなど、対向面付近の磁気抵抗が均一でない場合、それら各磁路部材が当接した際に透過する磁束は、単に当接方向（略直線状）に透過するのではなく、湾曲しながら透過する恐れがある。
【０００７】
例えば、前記のような電磁石において、一端側端部磁路（あるいは、軸方向磁路）やプランジャーが各対向面付近にて収束した形状（各対向面付近の断面積が他の部分よりも小さい形状）である場合、それら一端側端部磁路とプランジャーとの間を流れる磁束は、単にプランジャーの可動方向に透過するのではなく、前記の各対向面付近にて湾曲（例えば、後述の図４で示すように急激に湾曲）する恐れがある。
【０００８】
したがって、互いに離れて位置する２つの磁路部材がそれぞれの対向面にて当接する場合に流れる磁束は湾曲し、その湾曲程度に応じて磁気損失が生じ、磁気的吸引力が損われる恐れがあった。
【０００９】
本発明の目的は、前記の課題に基づいてなされたものであり、磁気的吸引力の増加を図ることが可能な磁石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電磁石装置は、前記の課題の解決を図るものであり、請求項１に記載の発明は、磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材を接離する磁石であって、前記の２つの磁路部材における各対向面（例えば当接面）のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段（磁束を整流（該対向面を透過する磁束を予め整流）して透過させることが可能な手段）を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、磁路本体および該磁路本体の各端部を塞ぐように設けた端部磁路から成る磁路と、前記磁路内に配置されたプランジャーと、前記磁路に設けられ前記プランジャーを磁気的吸引力により端部磁路に接離する磁束発生手段と、を備えた磁石であって、前記の端部磁路とプランジャーとにおける各対向面（例えば当接面）のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、磁路本体、該磁路本体の各端部を塞ぐように設けた端部磁路、該各端部磁路のうち一方から他方に突出する軸方向磁路から成る磁路と、前記磁路内に配置されたプランジャーと、前記磁路に設けられ前記プランジャーを磁気的吸引力により端部磁路に接離する磁束発生手段と、を備えた磁石であって、前記の軸方向磁路とプランジャーとにおける各対向面のうち少なくとも何れか一方に対し、磁束整流手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記の磁束整流手段は、磁束が透過し難い部位と透過し易い部位とを交互に構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は。請求項４記載の発明において、前記の磁束が透過し難い部位は、溝部から成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記の磁束が透過し難い部位は、ステンレス部材から成ることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の発明では、２つの磁路部材を流れる磁束が磁束整流手段によって整流される。
【００１７】
請求項２記載の発明では、端部磁路およびプランジャーを流れる磁束が磁束整流手段によって整流される。
【００１８】
請求項３記載の発明では、軸方向磁路およびプランジャーを流れる磁束が磁束整流手段によって整流される。
【００１９】
請求項４記載の発明では、磁束において、該磁束が透過し難い部位と透過し易い部位によって整流され、各対向面では該磁束が透過し易い部位を透過する。
【００２０】
請求項５記載の発明では、磁束において、溝部が形成されたことによって整流され、各対向面では該溝部以外の部位を透過する。
【００２１】
請求項６記載の発明では、磁束において、ステンレス部材が形成されたことによって整流され、各対向面では該ステンレス部材以外の部位を透過する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の磁石によれば、磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材を接離する磁石において、たとえ磁束が対向面付近にて湾曲し易い構成（例えば、２つの磁路部材の断面積が異なるなど、対向面付近の磁気抵抗が均一でない場合）であっても、その磁束の湾曲（磁気損失）を抑制でき、磁気的吸引力の増加を図ることが可能となる。
【００２３】
ゆえに、前記のように２つの磁路部材が接離する磁石を利用する技術分野において、貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態の磁石を図面等に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
本実施の形態は、磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材（例えば、後述の電磁石では、固定磁路（一端側端部磁路または軸方向磁路等）と可動磁路（プランジャー等））を接離することが可能な磁石であって、前記の２つの磁路部材のうち少なくとも何れか一方の対向面に対し、磁束を整流（該対向面を透過する磁束を予め整流）して透過させることが可能な手段（例えば、後述の磁束整流手段７０）を設ける。例えば、磁束が透過し難い部位（後述の図１では溝部）と透過し易い部位（後述の図１では突起部））とを、該対向面に形成（例えば、当接面に形成）したものである。
【００２６】
これにより、たとえ磁束が各対向面付近にて湾曲し易い構成（例えば、互いに離れて位置する２つの磁路部材の断面積が異なるなど、対向面付近の磁気抵抗が均一でない場合）であっても、その磁束の湾曲を抑制できるものである。
【００２７】
［電磁石の構成例］
図１は本実施の形態における磁石の一例の概略構成を示す説明図である。図１において、符号１は電磁石を示すものであり、その電磁石１の磁路１ａは、主に、略筒状体の磁路本体２と、その磁路本体２の各端部に対し該磁路本体２を塞ぐように設けられた一端側端部磁路３，他端側端部磁路４と、一端側端部磁路３から他端側端部磁路４方向に突出する軸方向磁路５と、によって構成される。
【００２８】
前記の一端側端部磁路３，他端側端部磁路４の各内面にはそれぞれ窪部（図１中では切り欠き部）３ａ，４ａが形成され、それら窪部３ａ，４ａに対して前記の磁路本体２の端部がそれぞれ嵌合される。また、一端側端部磁路３，他端側端部磁路４にはそれぞれ軸孔３ｂ，４ｂが穿設され、前記の軸方向磁路５には一端側端部磁路３の軸孔３ｂと連通するように軸孔５ｂが穿設される。さらに、軸方向磁路５は、例えばボルト５ａを介して、一端側端部磁路３に取付けられる。さらにまた、磁路本体２には、該磁路本体２の略中央部から内径方向に突出する中間磁路部６が形成され、磁路１ａの一部を構成している。
【００２９】
前記のように構成された磁路１ａ内には、該磁路１ａ内で可動（図１中では、他端側磁路４と軸方向磁路５との間で可動）し、プランジャー７が配置される。このプランジャー７には、該プランジャー７の可動方向に貫通し突出するプランジャー軸７ａが取付けられ、そのプランジャー軸７ａは前記の各軸孔３ｂ，４ｂ，５ｂに挿入される。
【００３０】
前記のプランジャー７における軸方向磁路５に対する対向面のうち当接面には、リング状でそれぞれ同心円状に位置する複数個の溝部７ｂと、それら各溝部７ｂ間に位置（すなわち、溝部７ｂ同様に同心円状に位置）するリング状の突起部７ｃと、から成る磁束整流手段７０が形成される。したがって、プランジャー７の当接面は凹凸状をなしている。なお、図１中のプランジャー７においては、該プランジャー７の軸方向寸法が軸方向磁路５の軸方向寸法よりも短く形成されている。
【００３１】
前記磁路１ａ内における軸方向磁路５やプランジャー７の外周側であって、中間磁路部６と一端側端部磁路３との間には、磁束発生手段である第１励磁コイル８ａが配置される。また、中間磁路部６と他端側端部磁路４との間においては、第２励磁コイル８ｂの他に、永久磁石からなる始動磁石９が配置される。図１中では、他端側端部磁路４に支持された部材（以下、支持部材と称する）１０が、前記の始動磁石８と第２励磁コイル７ｂとの間に位置する。この支持部材１０により、他端側端部磁路４と中間磁路部６との間に、第２励磁コイル８ｂと始動磁石９とが支持されている。
【００３２】
なお、前記の磁路１ａやプランジャー７には、磁束（図１中では磁束Φ）が透過する磁性材料から部材が適用される。また、磁路１ａにおいて軸方向磁路５を省略し、プランジャー７を一端側端部磁路３と他端側端部磁路４との間で稼動するように構成してもよい。さらに、前記の軸孔５ｂにおいては、その軸孔５ｂの軸方向に対する横断面の形状が丸型以外の形状（例えば、楕円状，多角形状等）であって、プランジャー軸７ａの形状に応じて任意に設計された軸通路とすることが好ましい。
【００３３】
［電磁石１の動作例］
図１のように構成された電磁石１の第１励磁コイル８ａ，第２例示コイル８ｂに給電すると磁束Φが発生し、その磁束Φが中間磁路部６および始動磁石９を介し磁路１Ａ内を透過して循環する。この磁束Φによる電磁的吸引力に応じてプランジャー７が軸方向に駆動し、該プランジャー７と軸方向磁路５との各対向面同士が接離する。これにより、プランジャー軸７ａの一端側に接続される負荷、例えば遮断器の操作器が駆動して該遮断器の開閉が行われる。
【００３４】
［磁束整流手段７０の有無による磁束Φの整流例］
ここで、前記の磁束整流手段７０の有する電磁石１および該磁束整流手段７０の無い電磁石１において、前記の各対向面が当接した際の磁束Φの循環状況を撮影し、それら結果を図２（磁束整流手段７０を有する電磁石１の部分模式図），図３（図２の部分拡大図），図４（磁束整流手段が無い電磁石１の部分模式図）の説明図（磁束Φの循環を示す説明図）に示した。なお、図１と同様のものには同一符号等を用い、その詳細な説明を適宜省略する。
【００３５】
まず、図４に示すように、磁束整流手段７０が無い場合、軸方向磁路５およびプランジャー７を流れる磁束Φは、各対向面付近にて急激に湾曲（例えば、図４中のΦ３のように湾曲）し、各対向面では当接面（対向面の一部）のみを透過していることが確認できた。また、前記の磁束の湾曲程度に応じて磁気損失が生じ、電磁石の磁気的吸引力が損われることを読み取れる。このような現象が生じた理由としては、プランジャー７の断面積が対向面付近で小さくなっているため、前記の磁束Φは、各対向面付近に到達するまではプランジャー７内の断面方向全域を可動方向に流れるものの、該対向面にて湾曲し磁気抵抗の小さい当接面のみを透過したものと考えられる。
【００３６】
一方、図２，図３に示すように、磁束整流手段７０を有する場合、軸方向磁路５およびプランジャー７を流れる磁束Φは、該磁束整流手段７０によって整流（例えば、図２中のΦ１のように整流）され、各対向面では突起部７ｃのみを透過（例えば、図２中のΦ２のように透過）する。前記の整流に応じて、前記の磁束Φが軸方向磁路５内部およびプランジャー７内部で分散しながら流れるため、図４の場合と比較して、該磁束Φの湾曲が抑制されていることを確認できた。また、図４の場合と比較して磁気損失が小さく、電磁石の磁気的吸引力が大きいことを読み取れる。さらに、前記の磁束Φは、磁束整流手段７０を構成する溝部７ｂ，突起部７ｃに応じて湾曲が抑制され、磁気損失を小さくし磁気的吸引力を大きくできることが確認できた。
【００３７】
例えば、図１〜図３のような構成によって磁気的吸引力を大きくした電磁石を遮断器の操作器の駆動に適用した場合、図４の構成と比較して、該操作器の駆動を速やかに行うことが可能となる。
【００３８】
なお、前記の電磁石１においては、プランジャー７の対向面にそれぞれ複数の溝部７ｂ，突起部７ｃを設けて成る磁束整流手段７０について説明したが、該磁束整流手段７０は例えば軸方向磁路５の対向面に対して構成しても良い。軸方向磁路５，プランジャー７の各軸方向寸法が異なる場合には、該軸方向寸法の短い方に該磁束整流手段７０を構成することにより、磁束Φの透過距離をより短くでき、その短くなった分に応じて磁束Φの湾曲をより抑制し、磁気的吸引力の増加を図ることが可能となる。
【００３９】
また、図１〜図３では、励磁コイルを使用した電磁石において磁束整流手段を設けた例を説明したが、その電磁石以外であって永久磁石を使用した磁石に磁束整流手段を設けた場合も、図１〜図３の電磁石同様の作用効果が得られることは明らかである。すなわち、磁束による磁気的吸引力を利用し、互いに離れて位置する２つの磁路部材を接離することが可能な磁石であれば良い。
【００４０】
さらに、図１〜図３のように複数の溝部７ｂ，突起部７ｃを形成する替わりに、例えば対向面に対し磁束が透過し難い部材を複数個それぞれ所定間隔を隔てて配置（例えば、ステンレス部材を埋設）した場合においても、図１〜図３の電磁石同様の作用効果が得られることは明らかである。すなわち、磁石において磁束が湾曲し得る箇所（例えば各対向面のうち少なくとも何れか一方）に対し、磁束が透過し難い部位と透過し易い部位とを交互に配置（例えばそれぞれ複数個交互に配置）して磁束整流手段を構成しても良い。
【００４１】
さらにまた、図１〜図３では、対向面のうち当接面に対して磁束整流手段を構成したが、該磁束整流手段は磁束の湾曲を抑制できる位置に適宜構成すれば良い。
【００４２】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係わる電磁石の概略構成説明図。
【図２】磁束整流手段を有する電磁石の部分模式図。
【図３】図２の電磁石の部分拡大図。
【図４】磁束整流手段が無い電磁石の部分模式図。
【符号の説明】
【００４４】
１…電磁石、１ａ…磁路、２…磁路本体、３…一端側端部磁路、３ａ，４ａ…窪部、３ｂ，４ｂ，５ｂ…孔、４…他端側端部磁路、５…軸方向磁路、５ａ…ボルト、６…中間磁路部、７…プランジャー，７ａ…プランジャー軸、７ｂ…溝部、７ｃ…突起部、８ａ…第１励磁コイル、８ｂ…第２励磁コイル、９…始動磁石、１０…支持部材、７０…磁束整流手段、Φ…磁束。
【図１】
2007036037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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