JPS6366017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二安定型電磁装置に関し、特に切替状
態を示す確認信号を外部に取出すことのできるス
イツチを有する二安定型電磁装置に関する。

一般に、二安定型電磁装置は、１つの永久磁石
の両側に１対の電磁石を配置し、それらの一方の
極をヨークによつて磁気的に閉じ、他方の極に近
接して交番動作するアーマチユアを設け、永久磁
石の磁束によつて２つの安定状態のどちらか１つ
の状態を保持し、コイルを励磁することによつて
その励磁した側の状態を反転することができる。
この電磁装置は、一般にアクチユエータとして用
いられるが、その場合に確実に切替え動作がなさ
れたかどうかを判定する応答信号を必要とするこ
とが多い。すなわち切替指令を加えただけでは切
替つたかどうかはわからないので、機械的に確か
に変つたことを示す応答信号発生用スイツチ（以
下スイツチという）が一般的に用いられるが、こ
のスイツチは本体の電磁装置の動作と対応してい
る必要がある。また、このスイツチは信頼性が高
く、スイツチ駆動に要するエネルギーが非常に小
さいことも必要である。このスイツチは本体の電
磁装置と一体になつていることが望ましく、寸法
もできるだけ小さい方が良い。このようなスイツ
チとして、例えば、本発明者による特願昭53−
26842（特開昭54−119678号）におけるスイツチは
電磁装置と一体になつておらず、被駆動装置側へ
取付けられているので、電気系の配線を簡素化で
きにくく、また、種種の電磁装置を作る場合にス
イツチを専用設計しなければならず、品種が増加
してコストダウンが難かしい。

本発明の目的は、電磁装置と一体に構成され、
本体である電磁装置の動作と動作の相関性が高
く、また駆動エネルギーが小さくかつ極めて小形
の応答信号発生用スイツチを有する２安定型電磁
装置を提供するにある。

本発明の他の目的は状態を反転するための切替
指令を受けたときに励磁コイルに流れる励磁電流
を切替動作終了直前に自らしや断できる駆動電源
のセルフカツト用スイツチを一体に有する二安定
型電磁装置に利用できる装置を提供するにある。

本発明のさらに他の目的に簡単に交換可能なア
ーマチユア部を変形して多くの用途に適用できる
二安定型電磁装置を提供するにある。

以下図面により本発明を詳細に説明する。

第１図は従来の二安定型電磁装置の断面図であ
る。取付ベース１の上に電磁装置があり、中央に
永久磁石２、左右に励磁コイル４ａ，４ｂが巻か
れた磁芯３ａ，３ｂがある。この永久磁石２、磁
芯３ａ，３ｂの片側はヨーク６によつて磁気的に
小さい抵抗で結ばれ、その反対側には近接して交
番動作し強磁性体からなるアーマチユア７が取付
けられている。このアーマチユアは取付ベース１
に設けた軸受に支持された回転軸８を中心にして
磁芯３ａ，３ｂ先端の磁極５ａ，５ｂに交互に吸
着される。この電磁装置は励磁コイルが非励磁の
ときアーマチユアはいずれか片方の磁極に吸着さ
れて、その状態を維持し、この反転は励磁コイル
に通電して一方の磁気回路の磁束を多くし、他方
の磁束を減して行われる。

この種の二安定型電磁装置は、２つの安定した
状態を必要とする被駆動装置の状態を切替えるも
のであり、この二安定型電磁装置におけるアーマ
チユアの運動を直接的に、あるいは連動装置を介
在させて間接的に伝えることにより被駆動装置の
状態を切替えている。この被駆動装置は本発明と
直接的に関係がないので説明を省略する。

第２図は本発明の実施例をSW１側からみた正
面図、第３図は第２図の上面図、第４図は第２図
の下面図、第５図は第２図の部分拡大図、第６図
は第４図の分解斜視図である。この実施例は同じ
スイツチ機構が２組ある二安定型電磁装置であ
る。１組は駆動電源のセルフカツト用のスイツチ
機構（以下SW１という）、もう１組は応答信号
発生用のスイツチ機構（以下SW２という）であ
る。

第２図、第３図及び第５図を用いて、以下スイ
ツチ機構の説明をする。第３図において、SW
１，SW２のスイツチ機構は永久磁石２、励磁コ
イル４ａ，４ｂ等で構成される電磁駆動部の両側
に配設されている。前述のスイツチ機構は絶縁材
料の台座１３上に形成されている。このスイツチ
機構は、電磁装置が組立てられる印刷配線板１２
に取付けられており、台座１３がスイツチ機構の
ベースとなる。この台座上に中心の両側に１対の
固定接点１７a₁及び１７a₂が固定ピン２０によつ
て取付けられ、台座１３の中央部は他の部分より
も少し高くなつて、左右対称な傾斜がつけられて
いる（第５図参照）。この山形状の突出部に可動
接点バネ板１４が載せられ、このバネ板１４はそ
の上の台座中央の傾斜に対応した押え板１５によ
つて押えられ、さらに印刷配線板１２まで挟み込
んだスイツチ固定ピン１６によつて固定されてい
る。固定接点１７a₁及び１７a₂と可動接点バネ板
１４の対向する個所にはそれぞれ直交して貴金属
接点材料の接点１７a₁及び１７a₂，１４ａがそれ
ぞれ溶接されている。この台座１３の両端部分の
近傍には穴が穿たれており、そこにスイツチ連動
ピン１８が摺動自在に挿入されている。

ここで印刷配線板１２のスイツチ機構の取付け
られていない側、すなわちアーマチユア側を第４
図および第６図を中心に参照して説明する。アー
マチユアの回転軸８をささえる軸受部材１９は、
永久磁石２と両サイドの磁極５ａ，５ｂによつて
水平方向位置及び回転方向位置が決定され印刷配
線板上に載せられている。この軸受部材１９は永
久磁石の長手方向を軸とする方向に対しては何ら
拘束されていない。回転軸８を固定する軸押え部
材１０は固定ピン１１によつて可動鉄片９に取付
けられ全体でアーマチユアの機能をする。このア
ーマチユアの回転軸８は前記の軸受部材１９の中
央付近に形成された軸受部にはめ込まれる。また
軸受部材１９はアーマチユアをはめ込むことによ
つて定位置に固定される。すなわち、永久磁石の
発生する磁束がアーマチユアの可動鉄片９を通つ
て可動鉄片９を磁極に吸着しようとする力を生
じ、回転軸８にも永久磁石の軸方向の力が加わ
り、さらに回転軸を支持する軸受部材１９も固定
されるからである。この可動鉄片９には４つの張
り出し部分９ａが設けられ、各張り出し部分の先
端付近はスイツチ連動ピン１８に当たるようにな
つている。アーマチユアの動作に連動して張り出
し部分９ａはSW１及びSW２のスイツチ連動ピ
ン１８を押動又は開放し、可動接点バネ板１４に
設けられた接点１４ａと、固定接点１７a₁及び１
７a₂との接／断をする。これによりSW１及び
SW２の片側の接点を同時に開閉する。また、こ
の軸受部材１９は印刷配線板１２と平行する方向
及び永久磁石の軸を中心に回転する方向へは動か
ず、アーマチユアは回転軸８を軸受部材に形成さ
れた軸受部１９ａにはめ込まれ回動自在に取付け
られている。

第５図は第２図の接点部を拡大した部分断面図
である。可動接点バネ板１４は台座１３中央部の
山形の傾斜によつて変位量ひいては接点接触圧を
設定されている。この図はアーマチユアの張り出
し部がスイツチ連動ピン１８を押していない状態
を示しており、この場合接点は閉じている。図か
らわかるように、連動ピン１８には軸方向にある
程度の遊びがある。この状態で軸方向に力が加わ
つた場合、連動ピン１８が可動接点バネ板１４に
衝突することもあり得るが、接点接触圧よりも連
動ピンに加わる力は著しく小さいので接点が開離
することはない。

この実施例に於いて、スイツチ全体が印刷配線
板１２の上に構成されているが、金属のスイツチ
固定ピン１６の下端部は太くなつていてその首下
の座面１６ａが絶縁基板１２上の金属箔パターン
１２ｂに接触しており、また金属の可動接点バネ
板１４を押圧する金属の押え板１５は同じく金属
のスイツチ固定ピン１６の上端部１６ｂをかしめ
ることによつて、スイツチ固定ピン１６と可動接
点バネ板１４とを電気的に接触させており、この
結果印刷配線板上の金属箔パターン１２ｂと可動
接点バネ板１４とが電気的に接続されている。

一方、固定接点１７a₁及び１７a₂については、
第５図に示すようにその側方に接触バネ１７ｂが
形成され、印刷配線板上の金属箔パターンに一定
圧で接触するようになつていて、電気的に接続が
なされている。これら接点の各端子からの接続線
はすべて印刷配線板１２に電気的に集められる。

第７図はこの実施例の電気的等価回路である。
第３図の２組のスイツチ機構は、第７図のSW
１，SW２に相当する。ここでＡ，Ｂ……Ｆは印
刷配線板１２上の外部との接続用端子台（または
コネクタ）２１の端子を示し、励磁コイル，スイ
ツチの配線はすべて印刷配線板１２の上でなさ
れ、この外部との接続用端子２１に集められてい
る。

ここにＡ，Ｂ及びＣは二安定型電磁装置の切替
指令である駆動電源入力用の端子であり、詳しく
言えばＡ及びＢは接地電位端子（グランド端子）
Ｃは所定電位入力端子である。外部制御回路より
Ａ又はＢのどちらか一方を選択して交互に接地電
位とすることにより切替動作を繰り返す。Ｄ，Ｅ
及びＦは二安定型電磁装置の応答信号出力用の端
子であり、前述のスイツチ機構によりアクチユエ
ータの切替動作が機械的に完全になされたかどう
かの応答信号を確認する端子である。

次にこの実施例の動作を説明する。第７図の端
子Ａのみに接地電位、端子Ｃのみに所定電位を与
えるとコイルは非励磁である。電磁装置は第２図
の状態を保ち、SW１，SW２は第７図の実線の
状態を保ち、端子Ｄ―Ｆ間が閉じて導通状態を示
している。すなわち、この状態は、第３図におい
て、接点１７a₁と接点１４が接触していることに
なる。ここで、端子Ｂのみに接地電位、端子Ｃの
みに所定電圧を与えたとすると、端子Ｂ―Ｃ間に
電流が流れ励磁コイル４ｂが励磁される。このコ
イルの励磁によつてアーマチユアが動き始め磁極
５ａに吸着されている可動鉄片９が離れ、さらに
スイツチ連動ピンが可動接点バネ板１４の戻り力
により下がり始め、切替動作の中央付近では一旦
SW１，SW２の全ての接点が閉じる。端子Ａは
電気的に無導通状態としているので他方の励磁コ
イル４ａは励磁されない。この場合、端子Ａ及び
Ｂの両方に接地電位，端子Ｃに所定電位を与えて
いると、切替動作の中央付近で励磁コイル４ａに
も電流が流れ、切替動作の中央付近で平衡状態と
なり切替動作は完了しない。アーマチユアの可動
鉄片９が反対側の磁極５ｂに接近して行くと、可
動鉄片の張り出し部９ａがスイツチ連動ピン１８
に触れ、可動接点バネ板１４を押し上げて接点を
開離する。この時点で励磁コイル４ｂの励磁はし
や断され非励磁状態に戻るが、そのタイミングは
アーマチユアの回動がその全行程の50％ないしは
90％を過ぎた点であり、アーマチユアは運動の慣
性、すなわち角運動量があり、また磁極と可動鉄
片との磁気吸引力もあるので、アーマチユアは行
程の最終点まで運動を続け可動鉄片９が磁極５ｂ
に吸着されて切替動作が終る。この状態は第７図
に於いてSW１，SW２が共に反転した破線の状
態であり、端子Ｄ―Ｅ間が閉じて端子Ｄ―Ｅ間が
導通状態にあり先の端子Ｄ―Ｆ間が導通の状態か
ら反転したことが端子Ｄ，Ｅ，Ｆを通じて外部に
取り出すことができる。すなわち、この状態は第
３図において接点１７a₂と接点１４が接触してい
ることになる。この例によれば、コイルの励磁電
流を動作終了前に自らしや断するので、余分な電
力を消費することがない。

以上説明したように、本発明のスイツチ付二安
定型電磁装置は、非常に簡素な変位伝達方法を用
いているので電磁装置本体の動作とスイツチの動
作との対応性、すなわち動作相関性が非常に高
い。また、スイツチの可動接点バネ板１４が平行
な２本の接点すなわち独立した２個所の接触点か
らなるので、接触の信頼性が高い。また、スイツ
チ機構の寸法も、ほとんどもとの電磁装置と同一
寸法であり、他の装置に容易に収容できる。

なお、本発明のスイツチ付二安定型電磁装置は
主配線を取付ベースの印刷配線板上で行つており
組立を著しく簡単にしている。さらにこの二安定
型電磁装置の可動部であるアーマチユアは、はめ
込まれ吸着されているだけであり、組立が簡単で
あり、交換も容易である。例えば、動作回転角を
変えたり、力の伝達方法を変えたり、種々の連動
レバーを取りつけたりするアーマチユアのバリエ
ーシヨンが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二安定型電磁装置の側断面図、
第２図は本発明の実施例の正面図、第３図は第２
図の実施例の上面図、第４図は第２図の下面図で
ある。第５図は第２図のスイツチ部分の拡大部分
断面図、第６図は第４図の下面の分解斜視図、第
７図は第２図の電気的回路図である。図におい
て、 １……取付ベース、２……永久磁石、３ａ，３
ｂ……磁心、４ａ，４ｂ……励磁コイル、５ａ，
５ｂ……磁極、６……ヨーク、８……回転軸、９
……可動鉄片、１０……軸押え部材、１１……固
定ピン、１２……印刷配線板、１３……台座、１
４……可動接点バネ板、１５……押え板、１６…
…スイツチ固定ピン、１７……固定接点、１４
ａ，１７a₁及び１７a₂……接点、１７ｂ……接触
バネ、１８……スイツチ連動ピン、１９……軸受
部材、２０……固定ピン、２１……接続用端子で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １個の永久磁石とこの磁石と磁気的連結され
   て並列に設けられた少なくとも２個の電磁コイル
   とを含む電磁駆動手段と、前記電磁コイルの極性
   を切替えることにより交番シーソー動作をなし前
   記電磁コイルの極性の切替えと前記永久磁石によ
   り交番シーソー動作をし前記電磁駆動手段の一方
   の磁極に軸受部材を介して磁気的に支持されたア
   ーマチユア部材と、前記電磁駆動手段の前記永久
   磁石および電磁コイルを片面に固定し前記アーマ
   チユア部材を反対面に支持するベース部材と、前
   記ベース部材の前記アーマチユア部材支持面と反
   対面に設けられた１対の固定接点と、片持ちの可
   動接点を有するスイツチと、前記ベース部材を貫
   通して軸方向に摺動可能に連結された１対の連結
   駆動部材とを有し、さらに前記可動接点を所定電
   位の外部入力端子に、前記一対の固定接点をそれ
   ぞれ前記電磁コイルそれぞれの一端に、前記電磁
   コイルそれぞれの他端を接地電位の外部端子に接
   続し、前記アーマチユア部材のシーソー動作に対
   応したこのアーマチユア部材の端部の押動力又は
   押動力の開放を前記連結駆動部材を介して前記可
   動接点に伝え、前記可動接点と前記固定接点の
   接／断をし、前記交番シーソー動作の一方の状態
   になると前記電磁コイルの極性を切替えることを
   特徴とする二安定型電磁装置。 ２ 前記アーマチユア部材の軸受部材が、前記ア
   ーマチユア部材のシーソー動作軸を前記永久磁石
   の軸方向において着脱自在にかん合支持する形状
   の軸受部を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の二安定型電磁装置。 ３ 前記ベース部材が前記スイツチおよび前記電
   磁コイルの配線の一部を含む印刷配線板からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二
   安定型電磁装置。