CN101630567A - 极化电磁铁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耗电小的小型极化电磁铁装置。本发明的极化电磁铁装置在卷绕有线圈(32)的卷线筒(31)的中心孔(31c)支承驱动轴(61)并使其能够在轴心方向上往复移动，并且在所述驱动轴(61)的下端部将可动铁芯(42)安装在同一轴心上，通过基于所述线圈(32)的励磁、消磁而往复移动的所述可动铁芯(42)，使所述驱动轴(61)往复移动。而且，将永久磁铁(45)与所述可动铁芯(42)在同一轴心上一体地设置。

Description

极化电磁铁装置
技术领域
本发明涉及一种电磁铁装置，特别是涉及一种具备永久磁铁的极化电磁铁装置。
背景技术
以往，作为极化电磁铁装置具有如下的释放型电磁装置，其特征在于，具备：在规定方向上突出自如地被保持的可动衔铁、与所述可动衔铁相对配置的固定衔铁、在突出方向上对所述可动衔铁施力的释放弹簧(引外しばね)、将所述释放弹簧保持在蓄势状态的永久磁铁、构成使磁通从所述永久磁铁通过所述可动衔铁及所述固定衔铁的磁路的磁轭、根据异常电流的检测结果形成与由所述永久磁铁产生的磁场相对的反磁场的电磁铁，通过所述可动衔铁与所述固定衔铁衔接时的衔接面的磁通量密度为1特斯拉以上。
专利文献1：日本特开2007-258150号公报
但是，如专利文献1的图1所示，所述极化电磁铁装置在线圈用筒管1的下端侧配置有永久磁铁5。因此，动作时，必须抵抗所述永久磁铁5的磁力而利用线圈2的磁力驱动可动触头6，从而使得耗电较大。
另外，在释放型电磁装置中，用于卷绕线圈2的空间很小，若要利用线圈2得到较大的磁力，则存在装置大型化的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题点，其课题在于提供耗电小的小型极化电磁铁装置。
为了解决上述课题，本发明的极化电磁铁装置在卷绕有线圈的卷线筒的中心孔支承驱动轴使其能够在轴心方向上往复移动，并且在所述驱动轴的下端部、在同一轴心上安装可动铁芯，通过基于所述线圈的励磁、消磁而往复移动的所述可动铁芯使所述驱动轴往复移动，其中，将永久磁铁与所述可动铁芯在同一轴心上一体地设置。
根据本发明，由于动作时、与可动铁芯形成一体的永久磁铁与因线圈的励磁而产生的磁力相排斥，使一体地设有所述永久磁铁的可动铁芯动作，因此，可以得到比现有例的动作电压更低、耗电更少的极化电磁铁装置。
另外，由于将永久磁铁与可动铁芯在同一轴心上一体设置，故而线圈的卷绕空间比现有例更大。因此，即使是与现有例相同外形尺寸的壳体，也可以卷绕更多的线圈，其结果，可以得到更小型的极化电磁铁装置。
作为本发明的实施方式，也可以在卷线筒的中心孔的内周面中可对可动铁芯赋予排斥力的位置，配置有环状辅助磁轭，所述排斥力是动作时、基于线圈的励磁产生的磁力而得到的。
根据本实施方式，由于动作时可以利用相对于永久磁铁的较大的排斥力驱动可动铁芯，因而可以得到耗电更小的极化电磁铁装置。
作为本发明的另一实施方式，也可以在卷线筒的中心孔的内周面中可提高所述可动铁芯的复位力的位置，配置有环状辅助磁轭，所述复位力是复位时、基于在可动铁芯上设置的永久磁铁的磁力而得到的。
根据本实施方式，由于利用环状辅助磁轭可以将永久磁铁的磁力作为复位力而有效利用，因此可以得到具有灵敏的动作特性的极化电磁铁装置。另外，复位完毕后也能维持上述的复位力，即使从外部施加冲击力也不易产生误动作，具有可以得到可靠性高的极化电磁铁装置的效果。
附图说明
图1(A)、(B)是表示应用了本发明的极化电磁铁装置的功率负荷用电磁继电器的第一实施方式的立体图；
图2是图1所示的功率负荷用电磁继电器的正面剖面图；
图3是图1所示的功率负荷用电磁继电器的侧面剖面图；
图4是图1所示的功率负荷用电磁继电器的分解立体图；
图5是图4的主要部分的分解立体图；
图6是图2的局部放大剖面图；
图7是图4的主要部分的分解立体图；
图8是图7的主要部分的分解立体图；
图9是图7的主要部分的分解立体图；
图10是图9的主要部分的分解立体图；
图11是图4的主要部分的分解立体图；
图12是表示适用本发明的极化电磁铁装置的功率负荷用电磁继电器的第二实施方式的正面剖面图；
图13是表示本发明的极化电磁铁装置的第3实施方式的正面剖面图；
图14是图13中所示的极化电磁铁装置的主要部分的分解立体图。
附图标记说明
10：壳体(基座)
20：驱动机构组件
30：电磁铁块
31：卷线筒
31c：中心孔
32：线圈
40：固定铁芯
41：复位用螺旋弹簧
42：可动铁芯
43：连接用管
44：第一可动铁片
45：环状永久磁铁
46：第二可动铁片
50：触点机构组件
52、53：固定触点端子
52b、53b：固定触点
60：可动触点块
61：驱动轴
62：可动触头
62a、62b：可动触点
70：罩
具体实施方式
下面参照附图1～图14说明本发明的实施方式。
如图1～图11所示，应用了本发明的第一实施方式的极化电磁铁装置的功率负荷用电磁继电器大致构成为：在壳体10内收纳有上下一体化的驱动机构组件20及触点机构组件50，并且将罩70嵌合覆盖在所述壳体10上。
如图4所示，所述壳体10是可收纳后述的驱动机构组件20及触点结构组件50的箱形，在其底面中央部设有用于对所述驱动机构组件20进行定位的嵌合用凹部11(图2及图3)。另外，所述壳体10从位于对角线上的外周角部的下方缘部向侧方突设有台座部12、13。在所述台座部12、13上分别形成有安装孔14、14，并且在所述台座部12上一体形成有端子台15。另外，所述壳体10在开口缘部的角部设有用于将后述的引线33a引出的缝隙16，并且在相对向的侧壁的开口缘部设有用于防止后述的罩70脱落的卡合孔17。
如图5～图7所示，驱动机构组件20在截面大致コ形的第一磁轭21与架设于所述第一磁轭21两端部的第二磁轭22之间固定有在卷线筒31上卷绕有线圈32的电磁铁块30。
如图5所示，第一磁轭21在其底面中央设有用于使后述的有底筒体34插通的插通孔21a，并且在其两端部形成有用于嵌合第二磁轭22的切口部21b。
如图10所示，第二磁轭22具有可将其两端部分别卡合于所述第一磁轭21的切口部21b且进行架设的平面形状，在其中央部设有铆接孔22a。另外，所述第二磁轭22在其上表面角部设有锪孔22b，并且通过钎焊使气体封入管23与所述锪孔22气密接合。
如图5所示，电磁铁块30在两端具有凸缘部31a、31b的卷线筒31上卷绕有线圈32而形成，在设于所述凸缘部31a的一对中继端子33(里侧的中继端子未作图示)上缠绕并焊接有所述线圈32的引出线。另外，在所述中继端子33上连接有引线33a。另外，如图5及图6所示，在贯通所述卷线筒31的凸缘部31a、31b的中心孔31c插入有底筒体34。所述有底筒体34的上方开口部通过激光焊接而与所述第二磁轭22的下表面气密接合。而且，所述有底筒体34在从第一磁轭21的插通孔21a突出的下端部嵌合有环状辅助磁轭35(图6)。
根据本实施方式，所述环状辅助磁轭35被所述有底筒体34和所述第一磁轭21夹持。因此，由于后述的可动铁芯42的外周面与所述第一磁轭21及环状辅助磁轭35相对向的面积增大，且磁阻减少，故而具有磁效率提高、耗电降低的优点。
如图2所示，在所述有底筒体34内收纳有固定铁芯40、复位用螺旋弹簧41以及可动铁芯42。如图6所示，将所述固定铁芯40的上端部与所述第二磁轭22的铆接孔22a铆接固定。因此，利用所述复位用螺旋弹簧41的弹力对可动铁芯42向下方侧施力。另外，如图7所示，在所述有底筒体34的底面与所述可动铁芯42之间配置有防粘接用金属垫片48及橡胶制缓冲用圆板49。
如图6及图8所示，所述可动铁芯42是在由非磁性材料构成的连接用管43的内部插入第一可动铁片44、在所述连接用管43的外周面嵌合环状永久磁铁45及第二可动铁片46并一体化而构成的。因此，由于所述连接用管43将所述环状永久磁铁45的磁力遮蔽，可以形成所期望的磁路。另外，所述第二可动铁片46在复位时位于所述环状辅助磁轭35的开口缘部的上方。另外，为了便于说明，图6及图7没有对复位用螺旋弹簧41进行图示。
如图9所示，所述触点机构组件50在陶瓷制密封容器51与所述第二磁轭22的上表面连接成一体而形成的密闭空间内配置有遮蔽部件55及可动触点块60。
在所述密封容器51的顶面设置的端子孔51a，51b上经由垫圈51c、51c而分别钎焊有截面大致T形的固定触点端子52、53，并且在其下方开口缘部钎焊有连接用环状裙部54。在所述固定触点端子52、53的上表面设有螺纹孔52a、53a，在其下端面分别设有固定触点52b、53b。而且，将所述环状裙部54定位在所述第二磁轭22的上表面并利用激光焊接成一体而形成所述密闭空间。
如图10所示，所述遮蔽部件55将金属制遮蔽用环57嵌合在中央具有贯通孔56a的浅底箱状树脂成型件56上，且将在所述箱状树脂成型件56的底面突设的铆接用突起56b铆接而形成一体。所述金属制遮蔽用环57用于将触点开闭时产生的电弧拢住、防止所述密封容器51与连接用环状裙部54的钎焊部分熔融。
如图10所示，可动触点块60将驱动轴61的上端部插入两端部形成有可动触点62a、62b的可动触头62的铆接孔62c中，并经由垫圈63铆接固定。另一方面，将触点压力用螺旋弹簧64从下方侧插到所述驱动轴61上，并且在形成于所述驱动轴61外周面的环状槽部61a卡合E形环65而进行组装。因此，通过触点压力用螺旋弹簧64而对可动触头62向上方进行蓄能。
触点压力用螺旋弹簧64用于将触点压力赋予可动触头62。因此，通过适当地选择触点压力用螺旋弹簧64，能够调整吸引力特性，具有设计自如度大的优点。
如图4所示，所述罩70具有可与所述壳体10嵌合的平面形状。而且，如图11所示，所述罩70在其内侧面嵌入有平面大致コ形的由磁性材料构成的保持部件90。
在所述罩70的顶面中央突设的绝缘用突条71的两侧，分别设有端子孔72、73。另外，所述罩70在其顶面的角部分别突设有用于未图示的外部端子的止转用突起74，并且从其短边侧的两侧侧面分别向侧方突设有卡合突起75。
所述保持元件90从其相对的内侧面的下方缘部切起定位用爪部91，并且通过挤压加工形成定位用凹部92。而且，经由所述定位用突起91以彼此相对的方式来配置两块永久磁铁93。所述永久磁铁93利用磁力来牵引在可动触头62与固定接触端子52、53之间产生的电弧，既容易消除电弧，又防止了触点熔接，并且保护密封容器51的钎焊部分。
说明本实施方式的密封触点装置的组装方法。
首先，将在卷线筒31上卷绕有线圈32的电磁铁块30载置并定位在第一磁轭21上。另一方面，将遮蔽部件55定位在预先铆接固定有固定铁芯40的第二磁轭22的上表面中央，并且将可动触点块60的驱动轴61插入到所述遮蔽部件55的贯通孔56a及固定铁芯40的轴孔40a。然后，使将固定触点端子52、53及环状裙部54钎焊的密封容器51的内周缘部与所述遮蔽部件55的遮蔽用环57嵌合。而且，一边用所述密闭容器51的开口缘部的下端面按压箱状树脂成型件56，一边将所述环状裙部54激光焊接在第二磁轭22的上表面并形成一体。
接着，将从固定铁芯40的下表面突出的驱动轴61插入到复位用螺旋弹簧41及可动铁芯42的轴孔42a。然后，抵抗复位用螺旋弹簧41的弹力压入可动铁芯42直至与固定铁芯40抵接。另外，压入驱动轴61直至得到规定的触点压力，保持可动触头62以规定的触点压力与固定触点端子52、53的固定触点52a、53a接触的状态，将所述驱动轴61的下端部与可动铁芯42焊接而形成一体。接着，将依次收纳有橡胶制的缓冲用圆板49及防粘接用金属垫片48的有底筒体34罩在所述可动铁芯42上，利用激光焊接将其开口缘部焊接在第二磁轭22的下表面并形成一体。然后，从气体封入管23内将密闭空间内的空气抽出之后，注入惰性气体，将所述气体封入管23铆接并密封。
其次，将有底筒体34插入到所述卷线筒31的中心孔31c，使第二磁轭22的两端部与第一磁轭21的切口部21b嵌合并铆接固定。然后，将环状辅助磁轭35嵌合在从第一磁轭21的插通孔21a突出的有底筒体34的下端部，以防止其脱落。
如图4所示，将上下一体化的驱动机构组件20及触点机构组件50插入到基座(壳体)10内。然后，将突出的有底筒体34的下端部嵌合在壳体10的凹部11并进行定位，并且从所述壳体10的切口部16引出引线33a。最后，将罩70的卡合爪部75卡合并固定在所述壳体10的卡合孔17。由此，得到本实施方式的功率负荷用电磁继电器。
下面说明本实施方式的触点装置的动作。
如图2所示，在未对线圈32施加电压的情况下，利用复位用螺旋弹簧41的弹力及可动铁芯42的永久磁铁45的磁力而使可动铁芯42与固定铁芯40分离。因此，位于可动触头62两端部的可动触点62a、62b与固定触点端子52、53的固定触点52b、53b分离。
在对所述线圈32施加电压时，利用固定铁芯40对可动铁芯42的吸引力和可动铁芯42的环状永久磁铁45相对于线圈32的磁通的排斥力的合力，使可动铁芯42抵抗复位用螺旋弹簧41的弹力而向固定铁芯40侧移动。因此，使与所述可动铁芯42一体的驱动轴61向轴心方向移动，使可动触头62的可动触点62a、62b与固定触点端子52、53的固定触点52b、53b抵接。
根据本实施方式，由于动作时可以有效利用环状永久磁铁45的磁力，因而以较少的电力消耗即可驱动可动铁芯42。另外，由于线圈32中产生的磁通可以通过环状辅助磁轭35，提高了磁效率，得到了更大的排斥力，故而可以得到耗电更小的电磁继电器。
另外，可动铁芯42被吸引到固定铁芯40侧，使可动铁芯42抵抗所述复位用螺旋弹簧41的弹力而移动，从而增大了触点压力。接着，在可动触头62的可动触点62a、62b抵抗所述复位用螺旋弹簧41的弹力而以规定的压力与固定触点端子52、53的固定触点52b、53b接触之后，可动铁芯42与固定铁芯40相吸附并保持该状态。
最后，在停止对所述线圈32施加电压时，线圈32的磁力消失，利用复位用螺旋弹簧41的弹力，使可动铁芯42与固定铁芯40分离。接着，在可动触头62与固定触点端子52、53分离之后，可动铁芯42恢复到原来的位置。在复位时，可动铁芯42经由防粘接用金属垫片48与缓冲用圆板49冲撞，冲击力被吸收缓和。
根据本实施方式，复位时，环状永久磁铁45的磁通通过环状辅助磁轭35而形成磁路。因此，即使在复位时，也有效地利用了所述环状永久磁铁45的磁力，由此具有可以得到可动铁芯42的复位动作灵敏、动作特性优良的电磁继电器的优点。
如图12所示，第二实施方式与上述第一实施方式大体相同，不同之处在于可动铁芯42的结构。
即，所述可动铁芯42具有可插入驱动轴61的内径的轴孔，在由非磁性材料构成的连接用管43上嵌合第一可动铁片44、环状永久磁铁45以及第二可动铁片46并形成一体。
根据本实施方式，由于以利用第一可动铁片44及第二可动铁片46直接夹持环状永久磁铁45的方式进行配置，因此具有可以得到组装精度高、动作特性上没有偏差的电磁继电器的优点。
其他结构与上述第一实施方式相同，故而对同一部分标记相同的附图标记并省略说明。
如图13及图14所示，第3实施方式与上述第一实施方式大致相同，不同之处在于可动铁芯42的结构。
即，所述可动铁芯42在由非磁性材料构成的连接用管43的外周面嵌合第一可动铁片44，而在其内部嵌合具有可以插入驱动轴61的内径的轴孔的环状永久磁铁45及第二可动铁片46并形成一体。
根据本实施方式，可动铁芯42的最外侧面被可动铁片44包覆，且所述第一可动铁片44被由非磁性材料构成的连接用管43遮蔽。因此，由于在线圈32产生的磁通容易通过所述第一可动铁片44，能够形成磁路，故而可以得到较大的吸引力，具有可以得到磁效率高的电磁继电器的优点。
其他结构与上述第一实施方式相同，故而对同一部分标记相同的附图标记并省略说明。
产业上的可应用性
本发明的极化电磁铁装置不限于上述的电磁继电器，显然也可适用于其他电器设备。

Claims (3)

1、一种极化电磁铁装置，在卷绕有线圈的卷线筒的中心孔支承驱动轴使其能够在轴心方向上往复移动，并且在所述驱动轴的下端部、在同一轴心上安装可动铁芯，通过基于所述线圈的励磁、消磁而往复移动的所述可动铁芯使所述驱动轴往复移动，其特征在于，
将永久磁铁与所述可动铁芯在同一轴心上一体地设置。
2、如权利要求1所述的极化电磁铁装置，其特征在于，在卷线筒的中心孔的内周面中可对可动铁芯赋予排斥力的位置，配置有环状辅助磁轭，所述排斥力是动作时、基于线圈的励磁产生的磁力而得到的。
3、如权利要求1或2所述的极化电磁铁装置，其特征在于，在卷线筒的中心孔的内周面中可提高所述可动铁芯的复位力的位置，配置有环状辅助磁轭，所述复位力是复位时、基于在可动铁芯上设置的永久磁铁的磁力而得到的。
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