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JPH0642424B2 - Monostable electromagnet - Google Patents
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JPH0642424B2 - Monostable electromagnet - Google Patents

Monostable electromagnet

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JPH0642424B2
JPH0642424B2 JP34000489A JP34000489A JPH0642424B2 JP H0642424 B2 JPH0642424 B2 JP H0642424B2 JP 34000489 A JP34000489 A JP 34000489A JP 34000489 A JP34000489 A JP 34000489A JP H0642424 B2 JPH0642424 B2 JP H0642424B2
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armature
permanent magnet
yoke
magnetic flux
electromagnet
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和嗣 林
英敏 松下
彰一 山口
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、3相モーターの開閉用の電磁接触器や電磁
継電器などに適用される単安定電磁石に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a monostable electromagnet applied to an electromagnetic contactor for opening and closing a three-phase motor, an electromagnetic relay, or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の単安定電磁石として、クラッパ形電磁石
などの磁気回路中に永久磁石を含まない、いわゆる無極
型の電磁石が一般的であった。この無極型の電磁石は低
コストではあるが、コイルの発生磁束しかアーマチュア
の駆動力に利用できないため、ある吸引力幅を得るため
に消費電力を大きくする必要があった。
As a conventional monostable electromagnet of this type, a so-called non-polar type electromagnet, which does not include a permanent magnet in a magnetic circuit, such as a clapper type electromagnet, has been generally used. Although this non-polar type electromagnet is low in cost, only the magnetic flux generated by the coil can be used for the driving force of the armature, so it was necessary to increase the power consumption to obtain a certain attractive force width.

これに対して、近年電磁石の低消費電力化のため磁気回
路中に永久磁石を含ませた有極電磁石装置が提案されて
いる(例えば特公昭62−17333号、実公昭58−10327
号)。
On the other hand, in recent years, there has been proposed a polar electromagnet device including a permanent magnet in a magnetic circuit in order to reduce the power consumption of the electromagnet (for example, Japanese Patent Publication No. 62-17333 and Japanese Utility Model Publication No. 58-10327).
issue).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

特公昭62−17333号の単安定電磁石は、永久磁石の磁束
もアーマチュアの駆動力に利用できるので、ある吸引力
幅を得るときに無極型に比べて低消費電力にすることが
できる。しかし、双安定用の電磁石構造であるため、一
般的な電磁接触器などの片寄ったばね負荷には不向きで
あった。
In the monostable electromagnet of Japanese Examined Patent Publication No. 62-17333, since the magnetic flux of the permanent magnet can also be used for the driving force of the armature, it is possible to reduce the power consumption compared to the non-polar type when obtaining a certain attractive force width. However, since it is a bistable electromagnet structure, it is not suitable for a biased spring load such as a general electromagnetic contactor.

また、実公昭58−10327号の単安定電磁石は、無極型と
有極型の前記従来例との中間的な特性、すなわち有極で
あるため低消費電力が図れ、前記従来例と異なり非対称
の磁気回路であるため片寄ったばね負荷に適した特性を
有している。
In addition, the monostable electromagnet of Japanese Utility Model Publication No. 58-10327 has an intermediate characteristic between the non-polar type and the polar type of the conventional example, that is, it has low power consumption because it is polar, and is asymmetrical unlike the conventional example. Since it is a magnetic circuit, it has characteristics suitable for biased spring loads.

しかし、アーマチュアの復帰側において永久磁石の磁束
が閉ループを流れる構成であるため復帰方向への力が非
常に大きくなり、そのためばね負荷との整合においてア
ーマチュアを動作側に付勢する動作ばねが必要になるな
どの欠点を有していた。
However, since the magnetic flux of the permanent magnets flows through the closed loop on the return side of the armature, the force in the return direction becomes extremely large.Therefore, an operating spring that biases the armature toward the operating side is required to match the spring load. It had a drawback such as

したがって、この発明の目的は、動作ばねを必要とする
ことなく片寄ったばね負荷に適用できる有極の単安定電
磁石を提供することである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a polarized monostable electromagnet that can be applied to biased spring loads without the need for a working spring.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明の単安定電磁石は、ヨークと、このヨークに接
離動作可能な接離部を有するアーマチュアと、前記ヨー
クおよび前記アーマチュアの少なくともいずれか一方に
巻装されて励磁により前記アーマチュアを前記ヨークに
吸引させるコイルと、前記アーマチュアの接離部の近傍
に配置されて磁化方向が前記アーマチュアの移動方向と
ほぼ平行である永久磁石とを備えた単安定電磁石におい
て、前記永久磁石を前記ヨークおよび前記アーマチュア
の一方に固定し、他方に前記永久磁石の周側部に対向す
る延出部を形成したことを特徴とするものである。
A monostable electromagnet according to the present invention includes a yoke, an armature having a contacting / separating portion capable of contacting / separating with the yoke, and at least one of the yoke and the armature. The armature is excited on the yoke by the excitation. In a monostable electromagnet including a coil to be attracted and a permanent magnet arranged near a contacting / separating portion of the armature and having a magnetization direction substantially parallel to a moving direction of the armature, the permanent magnet includes the yoke and the armature. It is characterized in that it is fixed to one side, and an extending part facing the circumferential side part of the permanent magnet is formed on the other side.

〔作用〕[Action]

この発明の単安定電磁石によれば、コイルを励磁すると
アーマチュアの接離部がヨークに吸着されるように動作
する。この場合、コイルの励磁による磁束は、永久磁石
を含まないで、ヨークおよびアーマチュアによる閉磁路
を形成することができる。さらにアーマチュアまたはヨ
ークに永久磁石の周側部に対向する延出部を形成したこ
とにより、永久磁石により発生する磁束を洩れなく効率
よくアーマチュアに集中させて、前記コイルによる磁束
に重畳させることができるのでアーマチュアの吸引力を
増大でき、したがって消費電力を低減できる。一方、ア
ーマチュアの復帰位置においては、永久磁石の磁束が閉
ループを作らない構成となり、アーマチュアの復帰方向
には永久磁石の磁束はほとんど作用しないので、従来の
ような動作ばねを必要とすることなく片寄ったばね負荷
に適用でき、ばね負荷と整合しやすい吸引力特性が得ら
れる。
According to the monostable electromagnet of the present invention, when the coil is excited, it operates so that the contact / separation portion of the armature is attracted to the yoke. In this case, the magnetic flux generated by the excitation of the coil does not include the permanent magnet and can form a closed magnetic circuit by the yoke and the armature. Further, by forming the extension portion facing the circumferential side portion of the permanent magnet on the armature or the yoke, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be efficiently concentrated on the armature without leaking and superposed on the magnetic flux by the coil. Therefore, the suction force of the armature can be increased, and therefore the power consumption can be reduced. On the other hand, at the armature return position, the magnetic flux of the permanent magnet does not form a closed loop, and the magnetic flux of the permanent magnet hardly acts in the armature return direction. It can be applied to a spring load and obtains attractive force characteristics that are easily matched with the spring load.

〔実施例〕〔Example〕

この発明の第1の実施例を第1図ないし第3図に基づい
て説明する。すなわち、この単安定電磁石は、ヨーク1
と、コイル2と、アーマチュア3と、永久磁石4とを有
する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, this monostable electromagnet is composed of the yoke 1
A coil 2, an armature 3 and a permanent magnet 4.

ヨーク1は平板を略コ字形に折曲形成している。コイル
2はヨーク1の一片に巻装されている。
The yoke 1 is formed by bending a flat plate into a substantially U shape. The coil 2 is wound around a piece of the yoke 1.

アーマチュア3はヨーク1の一端部6の板端面に磁気結
合される枢支部5を有するとともに、揺動によりヨーク
1の他端部8の板端面に接離する接離部7を有し、さら
に永久磁石4の周側部に対向する延出部11を接離部7
の近傍に形成している。実施例の延出部11は永久磁石
4を嵌入させる溝状の凹部11aを形成している。そし
て、接離部7はコイル2の励磁によりヨーク1に吸着さ
れる。無励磁時は復帰ばね(図示せず)などにより復帰
位置に戻る。なお一端部6と枢支部5の枢支手段は、公
知のヒンジ手段を適用する。
The armature 3 has a pivot portion 5 magnetically coupled to the plate end surface of the one end portion 6 of the yoke 1, and a contact / separation portion 7 that comes into contact with and separates from the plate end surface of the other end portion 8 of the yoke 1 by swinging. The extending portion 11 facing the peripheral side portion of the permanent magnet 4 is connected to the separating portion 7
Is formed in the vicinity of. The extending portion 11 of the embodiment has a groove-shaped recess 11a into which the permanent magnet 4 is fitted. The contact / separation part 7 is attracted to the yoke 1 by the excitation of the coil 2. When there is no excitation, the return spring (not shown) returns to the return position. A well-known hinge means is applied to the pivot means of the one end portion 6 and the pivot portion 5.

永久磁石4はヨーク1の他端部8に固定されて接離部7
の近傍に配置されている。すなわち、永久磁石4は一対
を実施例とし、補助ヨーク9の両端部に磁極Sが磁気結
合されて固定され、中央部に孔10を形成してヨーク1
の他端部8に嵌着している。また永久磁石4の磁化方向
は接離部7の移動方向とほぼ平行であり、永久磁石4の
磁化方向の長さは接離部7の移動範囲よりも長く形成
し、先端となる磁極Nを延出部11の凹部11aの内面
に対面している。
The permanent magnet 4 is fixed to the other end 8 of the yoke 1 and is brought into contact with or separated from the other end 7.
It is located near. That is, a pair of permanent magnets 4 is used as an example, the magnetic poles S are magnetically coupled and fixed to both ends of the auxiliary yoke 9, and a hole 10 is formed in the center to form the yoke 1.
Is fitted to the other end 8 of the. The magnetizing direction of the permanent magnet 4 is substantially parallel to the moving direction of the contacting / separating portion 7, the length of the permanent magnet 4 in the magnetizing direction is longer than the moving range of the contacting / separating portion 7, and the magnetic pole N at the tip is formed. It faces the inner surface of the recess 11 a of the extending portion 11.

この実施例によれば、第3図(a)に示すように、電磁石
の復帰状態において、永久磁石4の磁化力により磁束Φ
はアーマチュア3の延出部11、アーマチュア3、ヨ
ーク1および補助ヨーク9を経由して流れるが、磁気回
路が粗なる結合であるのでアーマチュア3を復帰方向に
吸引する力はほとんど作用しない。一方、一部の磁束Φ
はアーマチュア3および補助ヨーク9を経由して流れ
るが、この磁束Φは延出部11、アーマチュア3をほ
ぼ垂直に通過する磁束であり、かつ磁気回路も粗なる結
合であるのでアーマチュア3を復帰方向に吸引する力は
ほとんど作用しない。従ってアーマチュア3を復帰方向
に吸引する力はほとんど作用しないので、従来のような
動作ばねを必要とすることなく片寄ったばね負荷に適用
できる。
According to this embodiment, as shown in FIG. 3 (a), the magnetic flux Φ is generated by the magnetizing force of the permanent magnet 4 in the return state of the electromagnet.
1 flows through the extension portion 11 of the armature 3, the armature 3, the yoke 1 and the auxiliary yoke 9, but since the magnetic circuit is a coarse coupling, a force for attracting the armature 3 in the returning direction hardly acts. On the other hand, some magnetic flux Φ
2 flows through the armature 3 and the auxiliary yoke 9, but this magnetic flux Φ 2 is a magnetic flux that passes through the extending portion 11 and the armature 3 almost vertically, and since the magnetic circuit is also a coarse coupling, the armature 3 is The force of suction in the return direction hardly acts. Therefore, the force for attracting the armature 3 in the returning direction hardly acts, so that it can be applied to a biased spring load without the need for a conventional operating spring.

ついで、コイル2を励磁すると、アーマチュア3の枢支
部5を中心に接離部7がヨーク1の他端部8に吸着され
るようにアーマチュア3が動作する。第3図(b)に示す
ようにコイル2の励磁により発生した磁束Φは前述の
磁束Φとは逆方向に流れるように構成されており、永
久磁石4を含まないでヨーク1およびアーマチュア3に
よる閉磁路を流れるとともに、永久磁石4が延出部11
の凹部11aに嵌入して永久磁石4の側部に延出部11
の凹部11aが接近することにより永久磁石4により発
生する磁束Φを洩れなく効率よくアーマチュア3に集
中させて、コイル2の励磁により発生する磁束Φに重
畳させることになる。したがってコイル2の起磁力を増
加するに従いヨーク1とアーマチュア3の間に生じる吸
引力が増大する一方、永久磁石4の磁束Φによりアー
マチュア3の動作側への吸引力を増大できるため、コイ
ル2の消費電力を低減できる。
Then, when the coil 2 is excited, the armature 3 operates so that the contact / separation portion 7 is attracted to the other end portion 8 of the yoke 1 around the pivotal support portion 5 of the armature 3. As shown in FIG. 3 (b), the magnetic flux Φ 3 generated by the excitation of the coil 2 is configured to flow in the opposite direction to the above-mentioned magnetic flux Φ 1 , and the permanent magnet 4 is not included in the yoke 1 and the armature. 3 flows through the closed magnetic circuit, and the permanent magnet 4 extends to the extending portion 11
The recessed portion 11 a of the permanent magnet 4 and the extended portion 11 on the side of the permanent magnet 4.
The magnetic flux Φ 2 generated by the permanent magnet 4 is efficiently concentrated on the armature 3 without leaking due to the approach of the concave portion 11a, and is superposed on the magnetic flux Φ 3 generated by the excitation of the coil 2. Therefore, as the magnetomotive force of the coil 2 increases, the attractive force generated between the yoke 1 and the armature 3 increases, while the magnetic flux Φ 2 of the permanent magnet 4 increases the attractive force of the armature 3 toward the operating side. Power consumption can be reduced.

なお、アーマチュア3の延出部11の凹部11aに永久
磁石4を嵌入させて永久磁石4をアーマチュア3で囲む
ことにより、永久磁石4から発生する磁束を効率よくア
ーマチュア3に集中させることができ、磁束Φ,Φ
はアーマチュア3に延出部11を設けていないものと比
較して大きくなり、アーマチュア3の励磁時の吸引力が
増大する。そのため、永久磁石4の体積を小さくするこ
とができる。
By fitting the permanent magnet 4 into the recess 11a of the extension 11 of the armature 3 and surrounding the permanent magnet 4 with the armature 3, the magnetic flux generated from the permanent magnet 4 can be efficiently concentrated on the armature 3, Magnetic flux Φ 1 , Φ 2
Becomes larger than that of the armature 3 not provided with the extending portion 11, and the attraction force when the armature 3 is excited increases. Therefore, the volume of the permanent magnet 4 can be reduced.

しかも、永久磁石4をヨーク1の他端部8に取り付ける
ことにより、永久磁石4より得られる磁束の増大により
吸引力を増大できるので消費電力をより一層低減するこ
とができる。
Moreover, by attaching the permanent magnet 4 to the other end portion 8 of the yoke 1, the attractive force can be increased by the increase of the magnetic flux obtained from the permanent magnet 4, so that the power consumption can be further reduced.

また永久磁石4の磁化方向の長さをアーマチュア3の接
離部7の移動範囲以上としているため、アーマチュア3
の接離部7の移動範囲の全体に永久磁石4の磁束Φ
作用するので、効率的にアーマチュア3の吸引力を増大
することができ、消費電力を低減できる。
Further, since the length of the permanent magnet 4 in the magnetization direction is set to be equal to or greater than the moving range of the contacting / separating portion 7 of the armature 3, the armature 3
Since the magnetic flux Φ 2 of the permanent magnet 4 acts on the entire moving range of the contacting / separating portion 7, the attraction force of the armature 3 can be efficiently increased, and the power consumption can be reduced.

次に、コイル2に流れる電流を切ると復帰ばね(図示せ
ず)などにより、アーマチュア3は第3図(a)に示す状
態に復帰する。
Next, when the current flowing through the coil 2 is cut off, the armature 3 returns to the state shown in FIG. 3 (a) by a return spring (not shown).

なお、ヨーク1は部品1個を略コ字形に折曲により形成
したが、L字形ヨークと棒状または板状ヨークにより、
かしめなどによって略コ字折曲形に構成してもよい。ま
た永久磁石4の一極と接触する補助ヨーク9は別部材で
なくヨーク1と一体形成された構造であってもよい。ま
た前記凹部11aは切欠状の溝を実施例としたが、永久
磁石4を嵌入させる穴であってもよい。さらに前記実施
例は永久磁石4が一対であったが、1個でもよい。さら
に永久磁石4の磁極Sをヨーク1の他端部8に磁気結合
させたが、反対の磁極Nを磁気結合させてもよい。さら
に永久磁石4をヨーク1に固定したが、ヨーク1を保持
するケース、コイル2を巻装するコイル枠など(図示せ
ず)を介して固定してもよい。また永久磁石4はフエラ
イト磁石、希土類磁石、さらにはプラスチック磁石でも
よい。また前記実施例では、永久磁石4の磁化方向はア
ーマチュアの移動方向と完全な平行であったが、約45
度程度傾斜してもほぼ平行の範囲である。
The yoke 1 is formed by bending a single component into a substantially U shape, but an L-shaped yoke and a rod-shaped or plate-shaped yoke
It may be formed into a substantially U-shape by caulking. Further, the auxiliary yoke 9 that comes into contact with one pole of the permanent magnet 4 may not be a separate member but may be integrally formed with the yoke 1. In addition, although the recessed portion 11a is a notched groove in the embodiment, it may be a hole into which the permanent magnet 4 is fitted. Further, although the permanent magnet 4 is a pair in the above embodiment, it may be one. Further, although the magnetic pole S of the permanent magnet 4 is magnetically coupled to the other end 8 of the yoke 1, the opposite magnetic pole N may be magnetically coupled. Further, although the permanent magnet 4 is fixed to the yoke 1, it may be fixed via a case that holds the yoke 1, a coil frame around which the coil 2 is wound (not shown), or the like. The permanent magnet 4 may be a ferrite magnet, a rare earth magnet, or a plastic magnet. In the above embodiment, the magnetization direction of the permanent magnet 4 is completely parallel to the moving direction of the armature.
Even if it is tilted about a degree, the range is almost parallel.

この発明の第2の実施例を第4図および第5図に示す。
すなわち、この単安定電磁石は、永久磁石4をアーマチ
ュア3側の接離部7に固定し、永久磁石4の周側部に対
向する延出部11をヨーク1の補助ヨーク9に形成した
ものであり、その他は第1の実施例と同様である。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 4 and 5.
That is, in this monostable electromagnet, the permanent magnet 4 is fixed to the contacting / separating portion 7 on the armature 3 side, and the extending portion 11 facing the circumferential side portion of the permanent magnet 4 is formed on the auxiliary yoke 9 of the yoke 1. Others are the same as those in the first embodiment.

永久磁石4をアーマチュア3側に固定することにより可
動部の重量は大きくなるが、アーマチュア3と同時成型
等により製造することにより、部品点数の削減および組
立性の向上が図れる。
Although the weight of the movable part is increased by fixing the permanent magnet 4 to the armature 3 side, the number of parts can be reduced and the assemblability can be improved by manufacturing the armature 3 by simultaneous molding.

なお、永久磁石4をアーマチュア3に直接固定したが、
アーマチュア3と同時動作する別部材を介してもよい。
またこの発明において、コイル2および永久磁石4はヨ
ーク1およびアーマチュア3の双方に設けられてもよ
い。
Although the permanent magnet 4 is directly fixed to the armature 3,
A separate member that operates simultaneously with the armature 3 may be interposed.
Further, in the present invention, the coil 2 and the permanent magnet 4 may be provided on both the yoke 1 and the armature 3.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明の単安定電磁石は、アーマチュアの接離部の近
傍に磁化方向が接離部の移動方向とほぼ平行である永久
磁石を配置し、かつ永久磁石をヨークおよびアーマチュ
アの一方に固定し、他方に前記永久磁石の周側部に対向
する延出部を形成したため、コイルの励磁による磁束
は、永久磁石を含まないで、ヨークおよびアーマチュア
による閉磁路を形成することができる。さらにアーマチ
ュアまたはヨークに永久磁石の周側部に対向する延出部
を形成したことにより、永久磁石により発生する磁束を
洩れなく効率よくアーマチュアに集中させて、前記コイ
ルによる磁束に重畳させることができるのでアーマチュ
アの吸引力を増大でき、したがって消費電力を低減でき
る。一方、アーマチュアの復帰位置においては、永久磁
石の磁束が閉ループを作らない構成となり、アーマチュ
アの復帰方向には永久磁石の磁束はほとんど作用しない
ので、従来のような動作ばねを必要とすることなく片寄
ったばね負荷に適用でき、ばね負荷と整合しやすい吸引
力特性が得られるという効果がある。
In the monostable electromagnet of the present invention, a permanent magnet whose magnetization direction is substantially parallel to the moving direction of the contact / separation portion is arranged near the contact / separation portion of the armature, and the permanent magnet is fixed to one of the yoke and the armature, and the other. Since the extension portion facing the circumferential side portion of the permanent magnet is formed in the magnetic flux, the magnetic flux generated by exciting the coil does not include the permanent magnet and can form a closed magnetic circuit by the yoke and the armature. Further, by forming the extension portion facing the circumferential side portion of the permanent magnet on the armature or the yoke, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be efficiently concentrated on the armature without leaking and superposed on the magnetic flux by the coil. Therefore, the suction force of the armature can be increased, and therefore the power consumption can be reduced. On the other hand, at the armature return position, the magnetic flux of the permanent magnet does not form a closed loop, and the magnetic flux of the permanent magnet hardly acts in the armature return direction. It can be applied to a spring load and has an effect that a suction force characteristic that is easily matched with the spring load can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の第1の実施例の斜視図、第2図はそ
の分解斜視図、第3図は動作状態の説明図、第4図は第
2の実施例の斜視図、第5図はその動作状態の説明図で
ある。 1…ヨーク、2…コイル、3…アーマチュア、4…永久
磁石、7…接離部、11…延出部
1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, FIG. 3 is an explanatory view of an operating state, FIG. 4 is a perspective view of the second embodiment, and FIG. The figure is an illustration of the operating state. 1 ... Yoke 2 ... Coil 3 ... Armature 4 ... Permanent magnet 7 ... Contact / separation part 11 ... Extension part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ヨークと、このヨークに接離動作可能な接
離部を有するアーマチュアと、前記ヨークおよび前記ア
ーマチュアの少なくともいずれか一方に巻装されて励磁
により前記アーマチュアを前記ヨークに吸引させるコイ
ルと、前記アーマチュアの接離部の近傍に配置されて磁
化方向が前記アーマチュアの移動方向とほぼ平行である
永久磁石とを備えた単安定電磁石において、前記永久磁
石を前記ヨークおよび前記アーマチュアの一方に固定
し、他方に前記永久磁石の周側部に対向する延出部を形
成したことを特徴とする単安定電磁石。
1. A yoke, an armature having a contacting / separating portion capable of contacting / separating with the yoke, a coil wound around at least one of the yoke and the armature and adapted to attract the armature to the yoke by excitation. A monostable electromagnet having a permanent magnet arranged near a contacting / separating portion of the armature and having a magnetization direction substantially parallel to a moving direction of the armature, the permanent magnet being provided on one of the yoke and the armature. A monostable electromagnet, wherein the monostable electromagnet is fixed, and the other end is formed with an extending portion facing a peripheral side portion of the permanent magnet.
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