電磁ロック

電磁ロック、磁気ロック、またはマグロックは、電磁石とアーマチュア プレート で構成されるロック装置です。

電磁ロックの原理は、通電時に電磁力を利用してドアをロックすることです。最適な動作を実現するには、保持力が負荷と同一線上にあり、ロックとアーマチュア プレートが対面している必要があります。

磁気ロックは、電磁気学の基本概念の一部に基づいています。基本的には、ドアが開かないようにするのに十分な力で導体を引き付ける電磁石で構成されています。さらに詳しく調べると、このデバイスは、1つまたは複数のワイヤループ（ソレノイドと呼ばれる）を流れる電流が磁場を生成するという事実を利用しています。これは自由空間で機能しますが、ソレノイドが軟鉄などの強磁性コアに巻き付けられると、磁場の効果が大幅に増幅されます。これは、材料の内部磁区が互いに整列して磁束密度が大幅に強化されるためです。

アンペールの回路法則を用いると、ループに電流が流れる有効長さのソレノイドによって誘導される磁束密度は、次の式で与えられることが示されます。 ${\displaystyle B}$${\displaystyle l}$${\displaystyle I}$${\displaystyle N}$

${\displaystyle B={\frac {\mu _{0}\mu _{r}IN}{l}}}$

電磁石と、電磁石にさらされる 表面積を持つアーマチュアプレートとの間の力は、次の式で表されます。${\displaystyle F}$${\displaystyle S}$

${\displaystyle F={\frac {B^{2}S}{2\mu _{0}}}}$

どちらの式でも、は自由空間の透磁率とコアの相対透磁率 を表します。${\displaystyle \mu_{0}}$${\displaystyle \mu_{r}}$

磁気ロックの実際の性能は、さまざまな損失（電磁石と導体間の磁束漏れなど）により大幅に異なる場合がありますが、方程式は強力な磁気ロックを生成するために必要なものについて優れた洞察を提供します。たとえば、ロックの力は、磁気コアの比透磁率の2乗に比例します。材料の比透磁率は、コバルトの場合は約250、軟鉄の場合は約5000 、シリコン-鉄の場合は7000と変化するため、磁気コアの選択は磁気ロックの強度に重要な影響を与える可能性があります。また、電流、ループ数、電磁石の有効長の選択も関連しています。^[1]

磁気ロックは、従来のロックや電気錠に比べて多くの利点があります。たとえば、耐久性と素早い操作性により、電子認証が必要な人通りの多いオフィス環境に最適です。

• 遠隔操作: 磁気ロックは電源を調整することで遠隔的にオン/オフを切り替えることができます。
• 取り付けが簡単: 磁気ロックは相互接続部品がないため、他のロックよりも取り付けが簡単です。
• 操作が簡単: 磁気ロックは電源が切れるとすぐにロックが解除されるため、他のロックに比べて素早く解除できます。
• 頑丈: 磁気ロックは、従来のロックよりも、複数回の打撃による損傷が少ない場合があります。磁気ロックをバールでこじ開けても、ドアやロックにほとんど損傷がないか、まったく損傷がないことが少なくなります。電磁ロックには壊れる可動部品がありません。

• 安全を確保するには一定の電源が必要
• 停電時には電源が​​切れ、セキュリティが無効になる
• 機械式ロックに比べて高価
• 安全な操作には追加のハードウェアが必要

磁気ロックは、内開きドアと外開きドアの両方に適しています。 ブラケット(L ブラケット、LZ ブラケット、U ブラケット) は、両方の用途で使用できるようにアーマチュアの向きを調整するために使用されます。また、ドア フレームの形状により電磁石がドア フレームの使用可能な取り付けスペースより大きい場合は、ドア フレームに広くて平らな取り付け領域を提供するためにフィラー プレートが使用されます。

磁気ロックは、常にドアの安全な側に取り付ける必要があります。ほとんどの取り付けは表面取り付けです。安全のため、磁気ロック、ケーブル、およびワイヤはドア フレームに通すか、ワイヤ モールディングでフラッシュ マウントする必要があります。

取り付けは簡​​単です。内開きのアプリケーションでは、電磁石は通常、ドアのヘッダーのドアの開口部の角に取り付けられます。マグロックは、フルレングスのハウジングが装備されている場合、ドア開口部に垂直に取り付けることもできます。この構成では、アーマチュアはドアを貫通ボルトで固定され、電磁石の面と噛み合うように配置されます。ロック保持力を提供するには、アーマチュア プレートと電磁石が接触している必要があります。

外開きアプリケーションでは、電磁石は通常、ドア ヘッダーの側面に取り付けられます。この構成では、アーマチュアは Z 字型のブラケットに取り付けられ、アーマチュアが電磁石と噛み合うように方向付けられます。

磁気ロックは、ほとんどの場合、完全な電子セキュリティシステムの一部です。このようなシステムは、単にキーカードリーダーが取り付けられているだけの場合もあれば、建物のセキュリティを監視する中央コンピュータに接続するなど、より複雑な場合もあります。ロックシステムの選択にかかわらず、火災安全性は重要な考慮事項です。^[2]

電磁ロックのその他のバリエーションや改良も開発されています。最も注目すべきはせん断ロックで、アーマチュアが面から直接引き離されるのではなく、機械的なストッパーのように荷重がせん断されます。せん断磁気ロックでは、ドアを両方向にスイングできます。これは、通常は内開きまたは外開きの構成で機能する元の (そして今ではどこにでもある) 直接引きタイプとは対照的です。せん断磁気ロックに適切な保持力を与えるために、2 本のピンがアーマチュアを磁石自体に固定し、磁石が所定の位置に固定されるようにします。

改良された「せん断」電磁ロックは、アクセス制御ハードウェア製造会社 Security Door Controls の Arthur、Richard、David Geringer によって 1989 年 5 月 2 日に特許を取得しました。彼らの設計で概説された装置は、電磁石とアーマチュア プレートで構成される現代の磁気ロックと原理的に同じでした。特許では電磁石の製造方法については言及されておらず、スプリング式のアーマチュア プレートを使用してアーマチュア プレートを電磁石に近づけるなど、設計のいくつかのバリエーションが詳述されていました。特許は 2009 年 5 月 2 日に失効しました。^[3]

磁気ロックには、磁化可能なコイル状のワイヤーに囲まれた金属板があります。コイルの数によってロックの特性となる保持力が決まります。

• マイクロサイズ: 保持力275 lbf (1,220  N )。
• ミニサイズ: 650 lbf (2,900 N) の保持力
• ミディサイズ: 800 lbf (3,600 N) の保持力
• 標準サイズ: 保持力 1,200 lbf (5,300 N)。
• せん断ロック: 2,000 lbf (8,900 N) の保持力

標準サイズの電磁ロックをゲートロックとして使用します。

電磁ロックの電力はDC（直流）で、約5～6Wです。^[4]電流は、電源が12VDCの場合は約0.5A、24VDCの場合は0.25Aです（メーカーによって異なり、ブロックにコイルが1つまたは2つあるかどうかによって異なります）。磁気ロックにULマークが付いていることを確認することもお勧めします。一般的に、電磁ロックの仕様は12/24VDCのデュアル電圧です。^[要出典]。整流器を使用してAC電源を変換する場合は、全波ブリッジ整流器を使用する必要があります。

電気ロック装置は、「フェイルセーフ」または「フェイルセキュア」のいずれかです。フェイルセキュア ロック装置は、電源が失われてもロックされたままです。フェイルセーフ ロック装置は、電源が切れるとロックが解除されます。直接引き込み式電磁ロックは、本質的にフェイルセーフです。通常、ロックの電磁石部分はドア フレームに取り付けられ、対応するアーマチュア プレートはドアに取り付けられます。ドアが閉じているとき、2 つのコンポーネントは接触しています。電磁石が通電されると、電磁石を通過する電流によって磁束が生成され、アーマチュア プレートが電磁石に引き寄せられ、ロック動作が行われます。電磁石とアーマチュアの接触領域は比較的大きいため、磁束によって生成される力は、ストレスがかかってもドアをロックしたままにできるほど強力です。

一般的なシングルドアの電磁ロックは、600 ポンド (2669  N ) と 1200 ポンド (5338 N) の動的保持力容量で提供されています。「フェイルセーフ」磁気ロックは、ロックを維持するために電力を必要とし、電源を遮断することでロックを無効にすることができるため、通常は高セキュリティ アプリケーションには適していません。ただし、ロックに磁気結合センサーを追加し、バッテリー バックアップ機能を備えた電源を使用することで、一部の特殊な高セキュリティ アプリケーションを実装できます。電磁ロックは可動部品がないため、電気ストライクなどの他のタイプの電気ロックよりも故障する可能性が低いため、火災安全アプリケーションを備えた非常口ドアでの使用に適しています。

今日の磁気ロックの強度は、従来のドアロックに匹敵し、従来の電球よりも安価に作動します。一般的な電磁ロックシステムには、追加の解除ハードウェアが取り付けられています。電磁ロックはドアのレバーやドアノブと相互作用しないため、通常はロックの電源を切る別の解除ボタンがドアの近くに取り付けられています。このボタンには通常タイマーが付いており、ボタンを押すと、NFPA消防法に従って15秒または30秒間ロックが解除された状態になります。さらに、消防法では2回目の解除が義務付けられています。^[5]ドアの出口側で自動的にドアのロックを解除するには 、モーションセンサーまたは内部スイッチ付きのクラッシュバーが使用されます。

最初の現代的なダイレクトプル電磁ロックは、1969年にサムナー・「アーヴィング」・サファイアスタインによって設計され、^{[6] [7] [8]、}モントリオールフォーラムのドアに最初に設置されました。^[9]フォーラムのドアを施錠する際の地元当局の火災懸念により、経営陣は火災発生時に安全な施錠ソリューションを見つける必要に迫られました。サファイアスタインは当初、ドアホルダーを直線状に積み重ねて電磁ロックとして使用することを提案しました。これらのドアホルダーは従来、ドアを開いたままにするために使用されていましたが、この用途では、サファイアスタインはそれらをパッケージ化してフェイルセーフロックとして機能するように適合させることができると考えました。フォーラムでの試作品と設置が成功した後、サファイアスタインは設計の進化と改善を続け、電磁ロックのアクセサリと制御回路を開発するためにロックネティクス社を設立しました。

困難な事業環境の下、ロックネティクスは後にアイブス・ドア・ハードウェア社に売却され、その後ハロー社に再売却された。^[要出典]その後、この部門は1999年に再びインガソル・ランド・セキュリティ・テクノロジーズ社に売却された。 ^[10]この部門は2007年に閉鎖され^[11]、インガソル・ランド・セキュリティ社内の他の部門に移管された。ロックネティクス社の活動に関係した従業員は、ダイナロック・コーポレーションを含む他の電磁ロック会社を設立した。^[要出典]

サファイアスタインは、自身が立ち上げた他の会社、例えばドルトロニクス（後にサグ・ハーバー・インダストリーズ^[12]に買収）、デルタ・コントロールズ（最初はロリ・ロック・カンパニーに買収され、その後ハンチェット・エントリー・システムズに買収された）、デルト・レックス・ドア・コントロールズなどでも電磁ロック技術の開発を続けた。これらはすべてコネチカット州に拠点を置いていた。他のエンジニアたちもこれらの会社を離れ、コネチカット州メリデンのハイパワー・セキュリティ・プロダクツLLCなど、電子ロックの製造会社を独自に設立した。その後、米国、カナダ、アジア全域で、ダイレクトプル電磁ロック用の製品をさらに提供するために多くの会社が設立された。

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