(57)【要約】【課題】  磁路ヨーク内の磁束と、回転子の磁石から発せられる磁力との相互作用を効率よく利用することができる電磁装置およびこれを使用した表示装置を提供する。【解決手段】  第１の磁路ヨーク２１と第２の磁路ヨーク２２とで閉磁気回路が形成され、第２の磁路ヨーク２２にコイル２３が設けられている。第１の磁路ヨーク２１にＹ方向に細長い細長部２１ａが形成され、細長部２１ａに複数の貫通穴２５が形成されている。回転子である永久磁石２８がそれぞれの貫通穴２５の内部に回動自在に挿入されている。コイル２３への通電が切換えられて、細長部２１ａにＹ１方向に向かう磁路とＹ２方向へ向かう磁路が交互に発生することで、それぞれの永久磁石２８が回転させられ、その軸７ａに固定されている表示体の向きが切換えられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉磁気回路を形成する磁性材料製の磁路ヨークと、前記磁路ヨークの周囲に導線が巻かれたコイルと、磁石を有する回転子とが設けられた電磁装置において、
前記磁路ヨークに、内縁部の少なくとも一部が円周面である貫通穴が形成され、前記磁石は円形で、直径方向の相反する向きに異なる磁極が向けられており、
前記磁石が前記貫通穴に隙間を介して挿入されて、前記回転子が、前記磁路ヨークの表面と垂直に延びる軸を中心として回転自在であることを特徴とする電磁装置。
【請求項２】
前記磁路ヨークに、互いに平行な側辺を有し両側辺の対向寸法である幅寸法よりも長手方向の寸法が長い細長部が設けられ、前記貫通穴が前記細長部に形成され、前記貫通穴の中心が両側辺の中心に位置している請求項１記載の電磁装置。
【請求項３】
前記貫通穴の内縁部に、前記磁石の外周面との距離が短い接近部とそれよりも前記距離が長い後退部とが形成され、対向する２つの前記接近部の中心と前記軸の中心線を結ぶ対向線が、前記磁路ヨークの長手方向に対して傾いている請求項２記載の電磁装置。
【請求項４】
前記磁石の時計方向への回動範囲は、いずれかの着磁面の中心が前記対向線に一致する以前の角度に制限され、前記磁石の反時計方向への回動範囲も、前記着磁面の中心が前記対向線に一致する以前の角度に制限されており、
前記磁路ヨークの前記細長部に伝達される磁束の向きが切換えられると、その磁束の向きに対応して、制限された回動範囲内で前記回転子が双方向に回動し、前記細幅部内の磁束の向きの変化が無くなると、前記回転子が、前記回動範囲のいずれかの限界位置で安定状態となる請求項３記載の電磁装置。
【請求項５】
前記磁石の回動範囲が限定されておらず、
前記磁路ヨークの前記細長部に伝達される磁束の向きが切換えられる度に、前記回転子が同じ方向へ１８０度ずつ回転させられ、前記細幅部内の磁束の向きの変化が無くなると、それぞれの着磁面の中心が前記対向線にほぼ一致して、前記回転子が安定状態となる請求項３記載の電磁装置。
【請求項６】
前記磁路ヨークの前記細長部に、その長手方向に沿って複数の前記貫通穴が形成され、それぞれの前記貫通穴に前記磁石が挿入されている請求項４または５記載の電磁装置。
【請求項７】
前記回転子を回転させると、前記磁路ヨーク内を通過する磁束の向きが切換えられて、前記コイルに電力が誘導される請求項１記載の電磁装置。
【請求項８】
請求項４ないし６のいずれかに記載の電磁装置が使用され、
前記回転子と共に回動する表示体が設けられており、前記回転子と共に前記表示体が回動して、前記表示体の異なる表示面が目視方法へ向けられることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項４ないし６のいずれかに記載の電磁装置がアクチュエータとして使用され、このアクチュエータに設けられた前記回転子と共に回動する表示体が設けられており、
請求項８に記載された電磁装置が発電装置として使用され、この発電装置で得られる電力が前記アクチュエータのコイルに与えられ、
前記回転子と共に前記表示体が回動して、前記表示体の異なる表示面が目視方法へ向けられることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁路ヨークと回転する磁石との間の磁力の相互作用の効率を高めて、省電力で磁石を回転させることができ、または電力を効率よく発電できる電磁装置、および前記電磁装置を使用した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１，２に、電磁アクチュエータを使用した表示装置に関する発明が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された表示装置は、回転式の複数の表示素子が並んで設けられ、それぞれの表示素子に永久磁石が保持されている。電磁石の中心にヨークが設けられ、ヨークの先端が複数に分岐されて、それぞれの先端が表示素子に設けられた永久磁石の側部に個別に対向している。
【０００４】
電磁石のコイルに通電される電流が切換えられて、ヨークの先端の磁極が変化すると、ヨークの先端と永久磁石との間で反発力と吸引力とが交互に作用して、表示素子が時計方向と反時計方向とへ交互に回動させられ、表示素子で表示される内容が切換えられる。
【０００５】
特許文献２に記載された表示装置は、電磁石に設けられた鉄心の両端部から延びる２つのヨークが距離を空けて対向している。２つのヨークの間に、複数の回動式の表示素子が、一列に並んで配列しており、それぞれの表示素子に磁石が設けられている。
【０００６】
電磁石を構成するコイルに与えられる電流が切換えられて、２つのヨークの磁極が変化すると、全ての表示素子が、同じ向きに回動させられて、表示内容が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実願平２−１１６４１７号（実開平４−７２２７１号）のマイクロフィルム
【特許文献２】実願平２−４０４９０４号（実開平４−９１３８６号）のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された表示装置は、それぞれの表示素子に設けられた永久磁石と、ヨークの先端とが空間内で対向した構造であり、電磁石で発生した磁束の多くの部分が空間に洩れ出る構造である。そのため、磁束の利用効率がきわめて低い。
【０００９】
特許文献２に記載された表示装置は、対向する２つのヨークの間に複数の表示素子が位置しているが、２つのヨークの間のエアーギャップが広いために、空間への洩れ磁束が多くなり、磁束の利用効率がきわめて低い。
【００１０】
したがって、上記表示装置を微小な電力で動作させることができず、例えば手の操作力で発電した電力で駆動することは実質的に不可能である。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、磁路ヨークを通過する磁束を効率良く使用して小さな電力で回転子を駆動することができる電磁装置を提供することを目的としている。
【００１２】
本発明は、回転子の回転力を、磁路ヨーク内の磁束の変化に効率よく変換して電力を発電できる電磁装置を提供することを目的としている。
【００１３】
さらに本発明は、手の操作力によって発電した電力を使用して、表示体を回転させることが可能な表示装置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】
【００１４】
本発明は、閉磁気回路を形成する磁性材料製の磁路ヨークと、前記磁路ヨークの周囲に導線が巻かれたコイルと、磁石を有する回転子とが設けられた電磁装置において、
前記磁路ヨークに、内縁部の少なくとも一部が円周面である貫通穴が形成され、前記磁石は円形で、直径方向の相反する向きに異なる磁極が向けられており、
前記磁石が前記貫通穴に隙間を介して挿入されて、前記回転子が、前記磁路ヨークの表面と垂直に延びる軸を中心として回転自在であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の電磁装置は、磁路ヨークに形成された貫通穴に回転子の磁石が挿入されているため、磁路ヨーク内を通過する磁束と磁石から発せられる磁力との結合効率が高く、効率の良い電磁アクチュエータまたは電磁発電装置を構成することができる。
【００１６】
本発明は、前記磁路ヨークに、互いに平行な側辺を有し両側辺の対向寸法である幅寸法よりも長手方向の寸法が長い細長部が設けられ、前記貫通穴が前記細長部に形成され、前記貫通穴の中心が両側辺の中心に位置していることが好ましい。
【００１７】
細長部内に貫通穴が設けられていると、貫通穴と側辺とで挟まれた狭い領域が磁束が通過しずらい抵抗部となり、貫通穴内に位置する磁石と磁束とが互いに作用しやすくなる。
【００１８】
本発明は、前記貫通穴の内縁部に、前記磁石の外周面との距離が短い接近部とそれよりも前記距離が長い後退部とが形成され、対向する２つの前記接近部の中心と前記軸の中心線を結ぶ対向線が、前記磁路ヨークの長手方向に対して傾いているものとして構成できる。
【００１９】
上記構成では、コイルの電流が変化していないときに、磁石が安定する向きが、細長部の長手方向に対して斜めに向けられる。そのため、磁路ヨークに磁束を通過させたときに、磁石に回転モーメントを与えやすくなる。
【００２０】
例えば、本発明は、前記磁石の時計方向への回動範囲は、いずれかの着磁面の中心が前記対向線に一致する以前の角度に制限され、前記磁石の反時計方向への回動範囲も、前記着磁面の中心が前記対向線に一致する以前の角度に制限されており、前記磁路ヨークの前記細長部に伝達される磁束の向きが切換えられると、その磁束の向きに対応して、制限された回動範囲内で前記回転子が双方向に回動し、前記細幅部内の磁束の向きの変化が無くなると、前記回転子が、前記回動範囲のいずれかの限界位置で安定状態となる。
【００２１】
あるいは本発明は、前記磁石の回動範囲が限定されておらず、前記磁路ヨークの前記細長部に伝達される磁束の向きが切換えられる度に、前記回転子が同じ方向へ１８０度ずつ回転させられ、前記細幅部内の磁束の向きの変化が無くなると、それぞれの着磁面の中心が前記対向線にほぼ一致して、前記回転子が安定状態となる。
【００２２】
本発明の電磁装置は、前記磁路ヨークの前記細長部に、その長手方向に沿って複数の前記貫通穴が形成され、それぞれの前記貫通穴に前記磁石が挿入されているものとすることが可能である。
【００２３】
さらに本発明の電磁装置は、前記回転子を回転させると、前記磁路ヨーク内を通過する磁束の向きが切換えられて、前記コイルに電力が誘導されるものであってもよい。
【００２４】
また、本発明の表示装置は、前記いずれかに記載の電磁装置が使用され、前記回転子と共に回動する表示体が設けられており、前記回転子と共に前記表示体が回動して、前記表示体の異なる表示面が目視方法へ向けられることを特徴とするものである。
【００２５】
または、本発明の表示装置は、前記電磁装置がアクチュエータとして使用され、このアクチュエータに設けられた前記回転子と共に回動する表示体が設けられており、さらに、前記電磁装置が発電装置として使用され、この発電装置で得られる電力が前記アクチュエータのコイルに与えられ、前記回転子と共に前記表示体が回動して、前記表示体の異なる表示面が目視方法へ向けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、磁路ヨークに形成された貫通穴の内部に磁石が回動自在に挿入されているため、磁路ヨークを通過する磁束と、磁石の磁力との相互作用が効率良く行われるようになり、回転子を省電力で回転させることができ、または回転子の回転力によって電力を効果的に発電することができる。
【００２７】
また、貫通穴の対向する２つの接近部の中心と回転子の回転中心を結ぶ対向線を磁路ヨークの長手方向に対して斜めに向けることにより、磁路ヨーク内の磁束の変化によって回転子に回転モーメントを効果的に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の電磁装置を使用した表示装置の実施の形態を示す分解斜視図、
【図２】図１に示す表示装置の表示部を示す正面図、
【図３】図１に示しされた表示体の回動規制部の構造を示す断面図、
【図４】図１に示す表示装置に設けられた電磁アクチュエータ用の電磁装置を示す平面図、
【図５】電磁アクチュエータ用の電磁装置の磁路ヨーク内の磁束の変化のシミュレーション結果を示す説明図、
【図６】電磁アクチュエータ用の電磁装置の磁路ヨークに形成された接近部と後退部の構造を示す説明図、
【図７】図１に示す表示装置に設けられた電磁アクチュエータ用の電磁装置の動作説明図、
【図８】第２の実施の形態の電磁アクチュエータ用の電磁装置の動作説明図、
【図９】磁路ヨークに形成された接近部と後退部の他の構成例を示す説明図、
【図１０】図１に示す表示装置に設けられた発電用の電磁装置を示す平面図、
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示す表示装置１は、本体ケース２と蓋体ケース３を有している。本体ケース２の開口部に蓋体ケース３が固定されて、内部に動作空間４を有するケース（筐体）が構成されている。本体ケース２と蓋体ケース３は合成樹脂材料で形成されている。蓋体ケース３に四角形状の表示窓３ａが開口しており、この表示窓３ａに透明板５が嵌められている。透明板５はガラスや透明な合成樹脂材料で形成されている。
【００３０】
ケースの動作空間４の内部に、複数の表示体６とそれぞれの表示体６を支持する支持部材１０が設けられている。支持部材１０は合成樹脂材料で形成されており、上側支持部１１と下側支持部１２とが平行に対向して設けられている。上側支持部１１に複数の軸受穴１３ａが、下側支持部１２に複数の軸受穴１３ｂが形成されている。上側の軸受穴１３ａと下側の軸受穴１３ｂは、Ｙ方向に延びる同一線上に位置している。
【００３１】
それぞれの表示体６は合成樹脂製であり、その上端部に上部軸７ａが一体に形成され、下端部に下部軸７ｂが一体に形成されている。上部軸７ａは、支持部材１０の上側の軸受穴１３ａに回動自在に挿入され、下部軸７ｂが、支持部材１０の下側の軸受穴１３ｂに回動自在に挿入されている。
【００３２】
図１と図３に示すように、支持部材１０の下側支持部１１に、回動規制部１４が設けられている。回動規制部１４は、それぞれの表示体６に対向して複数箇所に設けられている。それぞれの回動規制部１４は、第１の規制部１４ａと第２の規制部１４ｂを有している。それぞれの表示体６の下部に規制突部８が一体に形成されており、規制突部８が第１の規制部１４ａと第２の規制部１４ｂとの間を回動する。この回動規制部１４によって、それぞれの表示体６の回動範囲が１２０度に規制されている。
【００３３】
それぞれの表示体６は、第１の表示面６ａと第２の表示面６ｂを有している。第１の表示面６ａと第２の表示面６ｂは平坦面であり、互いに１２０度の角度で交差している。
【００３４】
図１と図３では、全ての表示体６のα方向への回動が第１の規制部１４ａで規制されている。このとき、図２に示すように、表示窓３ａの透明板５を透視して、全ての表示体６の第１の表示面６ａを見ることができる。それぞれの表示体６がβ方向へ１２０度の角度だけ回動すると、β方向への回動が第２の規制部１４ｂで規制される。このとき、それぞれの表示体６の第２の表示面６ｂが表示窓３ａに向けられる。複数の第１の表示面６ａおよび複数の第２の表示面６ｂに、全体で１画面となるように文字または図形を形成しておくことで、表示内容を切換えることができる。
【００３５】
ケースの動作空間４の内部に、アクチュエータとして機能する電磁装置２０と発電装置として機能する電磁装置３０および送信装置（図示せず）などが設けられている。
【００３６】
ケースに設けられた押釦などの操作部材が人の手で操作されると、発電装置である電磁装置３０が動作させられて電力が得られる。この電力で送信装置が駆動され、操作信号が主装置に送信されて主装置が操作されるとともに、その電力の一部によって電磁アクチュエータとして機能する電磁装置２０が駆動されて、表示内容が切換えられる。前記主装置は、室内の照明器具やその他の種々の電気設備である。
【００３７】
図１と図４に示すように、電磁アクチュエータとして機能する電磁装置２０は、第１の磁路ヨーク２１と第２の磁路ヨーク２２を有し、両磁路ヨーク２１と２２は同じ軟磁性材料で形成されている。
【００３８】
第１の磁路ヨーク２１は、その長手方向がＹ方向に向けられた細長部２１ａと、細長部２１ａのＹ１側の端部およびＹ２側の端部から直角方向に連続して延びる連結部２１ｂ，２１ｂを有している。第２の磁路ヨーク２２はＸ方向の幅寸法が一定で長手方向がＹ方向に延びるＩ形状のヨークであり、その両端部が第１の磁路ヨーク２１の連結部２１ｂ，２１ｂの上に重ねられて固定されている。その結果、第１の磁路ヨーク２１と第２の磁路ヨーク２２とで、閉磁気回路が構成されている。
【００３９】
電磁装置２０に、絶縁被覆を有する銅線が多重に巻かれたコイル２３が設けられており、第２の磁路ヨーク２２は、コイル２３の巻き中心に挿入されている。
【００４０】
第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａは、図４の紙面と直交する方向の厚さ寸法が均一である。細長部２１ａのＸ方向の両側の側辺２４ａ，２４ｂは、共にＹ方向に延びて互いに平行である。細長部２１ａは、長手方向（Ｙ方向）の寸法Ｌａが、Ｘ方向の幅寸法Ｗ０よりも十分に大きい長方形状である。長手方向の寸法Ｌａは、幅寸法Ｗ０の４倍以上である。
【００４１】
細長部２１ａに複数の貫通穴２５が形成されている。実施の形態の電磁装置２０は、貫通穴２５が４箇所に形成されており、貫通穴２５は、その中心線ＯのＹ方向のピッチが一定である。
【００４２】
図４に示すように、電磁装置２０の第１の磁路ヨーク２１のＹ１側とＹ２側の端部に位置決め凹部２１ｃ，２１ｃが形成されている。図１に示すように、支持部材１０の上側支持部１１に一対の位置決め突部１５，１５が形成されている。前記位置決め凹部２１ｃ，２１ｃが前記位置決め突部１５，１５と凹凸嵌合して、支持部材１０の上に電磁装置２０が位置決めされて固定されると、第１の磁路ヨーク２１に形成された複数の貫通穴２５のそれぞれの中心線Ｏが、上側支持部１１に形成された複数の軸受穴１３ａのそれぞれの中心に一致する。
【００４３】
図４に示すように、第１の磁路ヨーク２１に形成されたそれぞれの貫通穴２５の中心線Ｏは、Ｘ方向の両側の側辺２４ａ，２４ｂの対向距離である幅寸法Ｗ０の中心に位置しており、側辺２４ａと貫通穴２５の内周縁との最短距離と、側辺２４ｂと貫通穴２５の内周縁との最短距離とが、共に等しい値Ｗ１である。両側辺２４ａ，２４ｂと貫通穴２５の内周縁との最短距離Ｗ１は、貫通穴２５の内径の最小値の１／２以下であることが好ましい。
【００４４】
磁路ヨーク２１の細長部２１ａでは、貫通穴２５と両側辺２４ａ，２４ｂとの距離Ｗ１が狭められ、距離Ｗ１の部分が、細長部２１ａを通過する磁束に対して抵抗を与える構造である。
【００４５】
図４と図６に示すように、貫通穴２５に、内周縁の一部が中心線Ｏを中心とする円周面とされた接近部２６ａ，２６ｂと、内周縁の一部に切欠きが形成された後退部２７ａ，２７ｂとが設けられている。
【００４６】
図６に示すように、接近部２６ａと接近部２６ｂは、共に中心線Ｏからの開き角度が同じ値θ１となるように形成されている。接近部２６ａの中心２６ａ１と、接近部２６ｂの中心２６ｂ１を通過する対向線Ｌ０は、貫通穴２５の中心線Ｏと交差している。それぞれの貫通穴２５の対向線Ｌ０は、細長部２１ａの長手方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対して傾いている。図６に示すように、接近部２６ａの中心２６ａ１は、Ｙ１−Ｙ２方向に対して時計方向へ角度θ２だけ傾いており、接近部２６ｂの中心２６ｂ１は、Ｙ１−Ｙ２方向に対して反時計方向へ角度θ３だけ傾いている。θ２＝＋３０度で、θ３＝−１５０度である。
【００４７】
電磁装置２０では、それぞれの貫通穴２５の内部に永久磁石２８が設けられている。図６に示すように、それぞれの永久磁石２８は円板形状であり、中心に中心穴２８ａが貫通して設けられている。前記表示体６の上部軸７ａは、支持部材１０の上部支持部１１に形成された軸受穴１３ａを通過して上方へ突出し、その上端が永久磁石２８の中心穴２８ａの内部に挿入されて、上部軸７ａと永久磁石２８とが固定されている。永久磁石２８と上部軸７ａと表示体６とで、個々の回転子が構成されており、回転子は、第１の磁路ヨーク２１の表面に垂直な中心線Ｏを中心として回動自在である。
【００４８】
上部軸７ａに固定された永久磁石２８の中心は、貫通穴２５の中心線Ｏ上に位置し、永久磁石２８の外周面である着磁面と、貫通穴２５の内周縁との間に均一な隙間が形成されている。
【００４９】
図６に示すように、円板形状の永久磁石２８は、回転中心となる中心線Ｏを通る境界線２８ｂを挟んで、一方の側の１８０度の範囲の外周面がＮ極着磁面２９ａであり、他方の側の１８０度の範囲の外周面がＳ極着磁面２９ｂである。Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１とＳ極着磁面２９ｂの中心２９ｂ１とを結ぶ着磁対向線Ｌ１は、永久磁石２８の中心、すなわち貫通穴２５の中心線Ｏと交差している。
【００５０】
図１０に示すように、発電装置として機能する電磁装置３０は、第１の磁路ヨーク３１と第２の磁路ヨーク３２を有している。第１の磁路ヨーク３１と第２の磁路ヨーク３２は、同じ軟磁性材料で形成されている。第２の磁路ヨーク３２の両端部が第１の磁路ヨーク３１に固定されて、第１の磁路ヨーク３１と第２の磁路ヨーク３２とで閉磁気回路が構成されている。第２の磁路ヨーク３２の周囲に、絶縁被覆を有する導線が多重に巻かれたコイル３３が設けられている。
【００５１】
第１の磁路ヨーク３１に貫通穴３４が形成されている。貫通穴３４は内周面が円形で第１の磁路ヨーク３１を貫通して形成されている。この貫通穴３４の内部に回転子を構成する円板形状の永久磁石３８が挿入されている。
【００５２】
図１に示すように、本体ケース２の内部に回転軸３７が回転自在に支持されている。図１０に示す電磁装置３０は、本体ケース２の内部に収納され、取付け穴３２ａ，３２ａに挿入された取付けネジによって、本体ケース２の底部に固定される。電磁装置３０が本体ケース２の内部に固定されると、回転軸３７が、永久磁石３８の中心穴３８ａに挿入されて固定される。そして、永久磁石３８の外周面と貫通穴３４の内周縁との間に均一な隙間が形成されて、回転軸３７と共に永久磁石３８が回転できるようになる。
【００５３】
図１０に示すように、回転子を構成する永久磁石３８は、回転中心を通過する境界線３８ｂを挟んで、一方の側の１８０度の範囲の外周面がＮ極着磁面３９ａであり、他方の側の１８０度の範囲の外周面がＳ極着磁面３９ｂである。
【００５４】
本体ケース２には、押圧操作釦と、押圧操作釦の往復運動を回転運動に変換する運動変換機構と、運動変換機構で変換された回転力を増速して回転軸３７に与える増速歯車列が設けられている。
【００５５】
次に、表示装置１の動作を説明する。
この表示装置１は、押圧操作釦が押されると、その往復動作が回転運動に変換されて、回転軸３７が回転駆動される。発電装置として機能する電磁装置３０では、回転子を構成する永久磁石３８が回転軸３７と共に回転する。永久磁石３８から発せられる磁力により、第１の磁路ヨーク３１と第２の磁路ヨーク３２の内部に磁束が誘導され、Ｎ極着磁面３９ａとＳ極着磁面３９ｂの向きが交互に変わると、第１の磁路ヨーク３１と第２の磁路ヨーク３２の内部で磁束の向きが交互に変化し、コイル３３に交流電流が発電される。
【００５６】
円板形状の永久磁石３８は、円形の貫通穴３４の内部に、周方向へ隙間が均一となって挿入されているため、永久磁石３８のＮ極着磁面３９ａから得られる磁力線が外部空間に洩れにくく、第１の磁路ヨーク３１の内部に高い密度の磁束を誘導することができる。その結果、コイル３３に大きな交流電力を誘導することができる。
【００５７】
本体ケース２の内部に設けられた駆動回路によって、電磁装置３０のコイル３３に誘導された交流電力が整流されて直流電力に変換される。この直流電力により送信装置が駆動されて、主装置に操作信号が送られる。さらに、電磁アクチュエータとして機能する電磁装置２０のコイル２３に電流が与えられて、表示体６による表示内容が切換えられる。
【００５８】
電磁装置２０では、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａにＹ２方向への磁束が与えられると、それぞれの表示体６がα方向へ回動して、第１の表示面６ａが表示窓３ａに向けられ、細長部２１ａに流れる磁束が低下しまたは無くなっても、その表示状態が保持される。細長部２１ａにＹ１方向への磁束が与えられると、それぞれの表示体６がβ方向へ回動して、第２の表示面６ｂが表示窓３ａに向けられる。そして、細長部２１ａに流れる磁束が低下しまたは無くなると、その表示状態が保持される。
【００５９】
以下において、電磁アクチュエータとして機能する電磁装置２０の動作をさらに詳しく説明する。
【００６０】
図５は、第１の磁路ヨーク２１に流れる磁束のシミュレーション結果を示している。図５に示すシミュレーションは、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａに貫通穴２５が形成されて、この貫通穴２５の内部に永久磁石２８が挿入されている構造の利点を明確にするためのものである。そのため、図１と図６に示した実施の形態と同じではなく、それぞれの貫通穴２５が、後退部２７ａ，２７ｂを有していない真円形の穴であると仮定し、さらに、回動規制部１４が設けられておらず、永久磁石２８が貫通穴２５の内部でその回動角度を規制されることなく回動自在であると仮定して特性を求めている。
【００６１】
図５（Ａ）は、貫通穴２５の内部に永久磁石２８が存在していないものと仮定して、コイル２３に通電し、第１の磁路ヨーク２１と第２の磁路ヨーク２２の内部に時計回り周回する磁束を誘導した状態を示している。
【００６２】
図４に示すように、複数の貫通穴２５が、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａに形成され、貫通穴２５の内周縁とそれぞれの側辺２４ａ，２４ｂとの最短距離Ｗ１が、貫通穴２５の内径（直径）の最小値の１／２以下となっており、貫通穴２５の両側部で、磁路の通過経路の断面積が小さく絞り込まれている。そのため、図５（Ａ）のシミュレーション結果のように、閉磁気回路を通過する磁束に対し、貫通穴２５の両側部分の通過抵抗が大きく、幅寸法Ｗ１の部分で磁束が飽和しやすくなっている。
【００６３】
図５（Ｂ）は、コイル２３に通電して、第１の磁路ヨーク２１と第２の磁路ヨーク２２に図５（Ａ）と同じ時計回りの磁束を誘導している状態で、それぞれの貫通穴２５に永久磁石２８を挿入し、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１をＹ１方向へ向けた状態を示している。このとき、コイル２３に流れる電流により誘導されて細長部２１ａの内部をＹ１方向へ向かう磁束と、永久磁石２８のＮ極着磁面２９ａから出る磁力線とが結合される。その結果、貫通穴２５の両側の幅寸法Ｗ１の領域が、Ｙ１方向に向かう磁束に対して抵抗をほとんど与えない。
【００６４】
図５（Ｃ）は、コイル２３から磁路ヨーク２１，２２に誘導される磁束が図５（Ａ）と同じであり、貫通穴２５の内部で、永久磁石２８を図５（Ｂ）の状態から１８０度回動させた状態を示している。図５（Ｄ）は、コイル２３から磁路ヨーク２１，２２に誘導される磁束が図５（Ａ）と同じであり、貫通穴２５の内部で、永久磁石２８を図５（Ｂ）の状態から反時計方向へ９０度回動させた状態を示している。
【００６５】
図５（Ｄ）では、永久磁石２８のＮ極着磁面２９の中心２９ａ１の向きが、磁路ヨーク２１，２２に誘導される磁束に逆らう向きとなるため、貫通穴２５の両側部が、磁束に対する抵抗力を発揮するようになる。
【００６６】
図５に示すシミュレーションでは、貫通穴２５が真円形状であり、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａのＸ方向の中心に貫通穴２５が位置し、幅寸法Ｗ１の磁気飽和しやすい領域が貫通穴２５の左右両側に均等に形成されている。よって、磁石に対してはＹ方向が安定軸でＸ方向が不安定軸となる。
【００６７】
その結果、図５（Ｂ）で永久磁石２８が安定し、図５（Ｄ）では、永久磁石２８に対して、図５（Ｂ）の状態へ復帰させるための時計回りの回動トルクが作用する。また、図５（Ｃ）は、理想状態では不安定つりあい点となっており、ちょっとした振動などの外力で、回転を開始して図５（Ｂ）の状態へ復帰させようとする回動トルクが作用する。
【００６８】
図５に示すシミュレーションの結果から次のことが明らかである。
第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａに貫通穴２５が形成され、その両側部の磁路が幅寸法Ｗ１で示すように狭められて、通過する磁束に対する抵抗力が高くなっている。そのため、コイル２３に通電せず、磁路ヨーク２１，２２に磁束を誘導しない状態では、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１とＳ極着磁面２９ｂの中心２９ｂ１とを結ぶ着磁対向線Ｌ１が、Ｙ１−Ｙ２方向と平行に向けられた状態で安定し、永久磁石２８が安定状態で保持される。すなわち、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１がＹ１方向に向けられた状態、またはＹ２方向へ向けられた状態で、永久磁石２８が回転することなく安定した状態で保持される。
【００６９】
このときの保持力は、永久磁石２８のＮ極とＳ極に着磁された磁力の大きさに左右されるとともに、貫通穴２５と左右の両側辺２４ａ，２４ｂとの距離Ｗ１の影響を受け、距離Ｗ１が小さいほど、着磁対向線Ｌ１がＹ１−Ｙ２方向に平行に向けられた状態で安定する保持力が大きくなる。
【００７０】
一方、図５（Ｄ）の状態では、貫通穴２５の両側部での磁束密度が飽和状態に近くなり、回転子である永久磁石２８に対して回転トルクが作用し、図５（Ｂ）に示す状態で安定しようとする。
【００７１】
また、図５（Ｃ）の状態では、磁石で発生する磁束の磁路と、コイルで発生する磁束の磁路がほぼ直交するために、理想状態では不安定つりあい状態となり、ちょっとした振動などの外力で、時計回りもしくは反時計周りの回転トルクが作用して図５（Ｂ）に示す状態で安定しようとする。
【００７２】
実施の形態の表示装置１に設けられた電磁装置２０では、図４および図６に示すように、貫通穴２５の内周縁に接近部２６ａ，２６ｂと後退部２７ａ，２７ｂが形成されており、接近部２６ａの中心２６ａ１と接近部２６ｂの中心２６ｂ１とを結ぶ対向線Ｌ０が、貫通穴２５の中心線Ｏと交差し、対向線Ｌ０がＹ１−Ｙ２方向に対して角度θ２および角度θ３だけ傾けられている。
【００７３】
そこで、貫通穴２５の内部で、永久磁石２８が規制されずに３６０度の範囲で自由に回転できると仮定すると、コイル２３に通電されていないときに、図６に示すように、永久磁石２８のＮ極着磁面２９ａの中心２９ａ１とＳ極着磁面２９ｂの中心２９ｂ１とを結ぶ着磁対向線Ｌ１が、対向線Ｌ０と一致した状態で、永久磁石２８が安定しようとする。また、永久磁石２８が図６の状態から１８０度回転した状態でも、永久磁石２８が安定状態となる。
【００７４】
永久磁石２８を安定させようとする保持力は、貫通穴２５の両側部の幅寸法Ｗ１が小さいほど大きくなる。また、図６に示されている貫通穴２５の接近部２６ａと接近部２６ｂの開き角度θ１が小さくなるにしたがって、永久磁石２８を安定させようとする保持力が大きくなる。
【００７５】
すなわち、接近部２６ａの中心２６ａ１と接近部２６ｂの中心２６ｂ１とを結ぶ対向線Ｌ０をＹ軸に対して傾かせたことで、コイル２３に通電されていないときの永久磁石２８に対する安定点と、コイル２３に通電されている場合の永久磁石２８に対する安定点とを、Ｙ軸に対して傾かせることができる。さらに、貫通穴２５が真円形状のときは、永久磁石２８に対してＸ方向の向きが不安定つりあい点であったが、これをなくすことができる。
【００７６】
ここで、図１に示された実施の形態の表示装置１に設けられた電磁装置２０では、図３に示すように、永久磁石２８と一緒に回動する表示体６の回動範囲を規制する回動規制部１４が設けられている。
【００７７】
図３に示す状態では、表示体６と一緒に回動する規制突部８が、回動規制部１４の第１の規制部１４ａに当たって、表示体６および永久磁石２８の反時計方向（α方向）への回動が規制されている。
【００７８】
このとき、図７（Ａ）に示すように、永久磁石２８の回動角度は、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１が、対向線Ｌ０上の接近部２６ｂの中心２６ｂ１に一致する安定位置よりも手前までの角度φ１で制限されている。そのため、図７（Ａ）の状態で、コイル２３への通電が断たれて、磁路ヨーク２１，２２に磁束が誘導されていない状態では、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１と接近部２６ｂの中心２６ｂ１とが一致する安定位置に向けて、さらに永久磁石２８を反時計方向へ回動させようとするトルクが作用し続ける。
【００７９】
したがって、コイル２３に通電されていないとき、図３に示すように、全ての表示体６が第１の規制部１４ａで回動が規制された状態で安定し、全ての表示体６の第１の表示面６ａが、蓋体ケース３の表示窓３ａに向けられる。
【００８０】
図３と図７（Ａ）に示す安定状態のときに、駆動回路から電磁装置２０のコイル２３に一方向への電流が与えられて、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａにＹ１方向への磁束Ｂ１が誘導されると、永久磁石２８に時計方向（β方向）への回動トルクが与えられて、表示体６と永久磁石２８が時計方向へ回動させられる。図３に示す規制突部８が回動規制部１４の第２の規制部１４ｂに当たると、表示体６と永久磁石２８の時計方向への回動が規制される。
【００８１】
このとき、図７（Ｂ）に示すように、時計方向へ回動した永久磁石２８は、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１が、貫通穴２５の対向線Ｌ０に至らず、中心２９ａ１が、接近部２６ａの中心２６ａ１に一致する安定位置の手前でその回動角度φ２が規制される。このときの時計方向への回動角度φ２は１２０度である。
【００８２】
図７（Ｂ）の状態で、コイル２３への通電が断たれ、磁路ヨーク２１，２２に磁束が誘導されない状態となったときに、Ｎ極着磁面２９ａの中心２９ａ１と接近部２６ａの中心２６ａ１とが一致する安定位置へ向けて、永久磁石２８を時計方向へ回動させようとするトルクが作用し続け、永久磁石２８が図７（Ｂ）の状態で安定する。
【００８３】
したがって、コイル２３に通電されていないときに、全ての表示体６が第２の規制部１４ｂで回動が規制された状態で安定し、全ての表示体６の第２の表示面６ｂが、蓋体ケース３の表示窓３ａに向けられた表示状態が維持される。
【００８４】
また、図７（Ｂ）の状態から、電磁装置２０のコイル２３に与えられて、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａにＹ２方向へ向かう磁束Ｂ２が誘導されると、永久磁石２８と表示体６が反時計方向（α方向）へ回動させられて、再び図７（Ａ）の安定状態に至る。
【００８５】
図４に示す電磁装置２０は、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａの貫通穴２５内で回転子の永久磁石２８が回転するため、細長部２１ａの内部に誘導される磁束で永久磁石２８を回転させるときの効率が高くなる。そのため、人の手で発電する電磁装置３０からの電力によって、送信装置を動作させるとともに、複数の表示体６を動作させることが可能である。
【００８６】
図８は、本発明の第２の実施の形態の電磁装置１２０を示している。
図８に示す電磁装置１２０およびこれを使用した表示装置は、図１と図３に示す回動規制部１４が設けられておらず、表示体６と永久磁石２８が規制されることなく自由に回動できるものであり、それ以外の構成は、前記実施の形態と同じである。すなわち、貫通穴２５に形成された接近部２６ａ，２６ｂと後退部２７ａ，２７ｂの構造および回転子を構成する永久磁石２８の構造は、前記実施の形態と同じである。
【００８７】
この電磁装置１２０は、コイル２３に通電されていないとき、永久磁石２８が、図８（Ａ）または図８（Ｂ）に示すように、着磁対向線Ｌ１が貫通穴２５の対向線Ｌ０と一致した向きで安定する。図８（Ａ）では、永久磁石２８のＮ極着磁面２９ａの中心２９ａ１が、貫通穴２５の接近部２６ａの中心２６ａ１と最も接近した位置で安定している。図８（Ｂ）では、永久磁石２８のＮ極着磁面２９ａの中心２９ａ１が、接近部２６ｂの中心２６ｂ１と最も接近した位置で安定している。
【００８８】
図８（Ａ）の安定状態のときに、コイル２３に通電されて、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａにＹ２方向の磁束Ｂ２が誘導されると、永久磁石２８に時計方向への回転力が与えられて、永久磁石２８が図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態に回転する。コイル２３への通電が断たれると、永久磁石２８は図８（Ｂ）の姿勢で安定する。図８（Ｂ）の安定状態において、コイル２３へ通電されて、細長部２１ａにＹ１方向へ向く磁束Ｂ１が誘導されると、永久磁石２８がさらに時計方向へ１８０度回転して図８（Ａ）の安定状態に至る。
【００８９】
このように、貫通穴２５の接近部２６ａの中心２６ａ１と接近部２６ｂの中心２６ｂ１とを結び且つ中心線Ｏと交差する対向線Ｌ０が、細長部２１ａの長手方向であるＹ１−Ｙ２方向に対して時計方向へ傾いているため、図８（Ａ）と図８（Ｂ）の安定状態において、細長部２１ａにＹ１方向またはＹ２方向への磁束を誘導させると、永久磁石２８を時計方向へ１８０度ずつ回転させることができる。
【００９０】
よって、永久磁石２８で回転させられる表示体として、表示面が１８０度ごとに切換えられるものを使用することで、２種の表示を交互に安定させて表示窓３ａに向けることができる。
【００９１】
図８とは異なり、貫通穴２５の接近部２６ａの中心２６ａ１と接近部２６ｂの中心２６ｂ１とを結び且つ中心線Ｏと交差する対向線Ｌ０を、細長部２１ａの長手方向であるＹ１−Ｙ２方向に対して反時計方向へ傾いた構造にしておくと、細長部２１ａにＹ１方向とＹ２方向の磁束を交互に誘導することで、永久磁石２８を反時計方向は１８０度ずつ回転させることができるようになる。
【００９２】
図９は、第１の磁路ヨーク２１の細長部２１ａに設けられる他の実施の形態の貫通穴１２５を示している。
【００９３】
図９に示す貫通穴１２５は、内周縁の一部が円周面であり、円周面の部分が後退部１２７ａ，１２７ｂとなっており、内周縁の一部に平坦部が形成されて、この平坦部が接近部１２６ａ，１２６ｂとなっている。接近部１２６ａの中心１２６ａ１と接近部１２６ｂの中心１２６ｂ１とを結び、中心線Ｏと交差する対向線Ｌ０が、Ｙ１−Ｙ２方向に対して傾いている。
【００９４】
この貫通穴１２５の内部に回転自在に挿入された永久磁石２８は、着磁対向線Ｌ１が、前記対向線Ｌ０と一致した向きで安定するようになる。
【符号の説明】
【００９５】
１  表示装置
２  本体ケース
３  蓋体ケース
３ａ  表示窓
６  表示体
６ａ  第１の表示面
６ｂ  第２の表示面
７ａ  上部軸
７ｂ  下部軸
８  規制突部
１０  支持部材
１３ａ，１３ｂ  軸受穴
１４  回動規制部
１４ａ  第１の規制部
１４ｂ  第２の規制部
２０  電磁アクチュエータである電磁装置
２１  第１の磁路ヨーク
２１ａ  細長部
２２  第２の磁路ヨーク
２３  コイル
２４ａ，２４ｂ  側辺
２５  貫通穴
２６ａ，２６ｂ  接近部
２６ａ１，２６ｂ１  接近部の中心
２７ａ，２７ｂ  後退部
２８  永久磁石
２９ａ  Ｎ極着磁面
２９ａ１  Ｎ極着磁面の中心
２９ｂ  Ｓ極着磁面
２９ｂ１  Ｓ極着磁面の中心
３０  発電装置である電磁装置
３１  第１の磁路ヨーク
３２  第２の磁路ヨーク
３３  コイル
３４  貫通穴
３８  永久磁石
３９ａ  Ｎ極着磁面
３９ｂ  Ｓ極着磁面
１２５  貫通穴
１２６ａ，１２６ｂ  接近部
Ｌ０  対向線
Ｌ１  着磁対向線
【図１】
2013046544.tif 000003
【図２】
2013046544.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013046544.tif 000007
【図６】
2013046544.tif 000008
【図７】
2013046544.tif 000009
【図８】
2013046544.tif 000010
【図９】
2013046544.tif 000011
【図１０】
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