CN105531790B - 直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使柱塞与外磁轭之间的磁通密度均匀化而提高电磁体效率的直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器。该直流操作用有极电磁体包括：柱塞(21)，分别安装有卷绕安装有励磁线圈(16)且具有中心开口(12)的卷轴(11)的衔铁(23)、(24)；外磁轭(31)，包围卷轴的相对侧面，以吸引第一衔铁(23)；内磁轭(41)，配置在外磁轭的内侧，以吸引第二衔铁(24)；和配置在外磁轭与内磁轭之间的永磁体(51)，使外磁轭(31)的厚度比内磁轭(41)的厚度厚来降低磁阻，使柱塞(21)中的集中磁通分散至外磁轭(31)。

Description

直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器

技术领域

本发明涉及在外磁轭与内磁轭之间插设有永磁体的直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器。

背景技术

作为具有这种直流操作用有极电磁体的电磁接触器，已知例如专利文献1中记载的电磁接触器。

该电磁接触器中应用的有极电磁体，如图10所示，具有如下构造：在外磁轭101与内磁轭102之间插设永磁体103，并且在插通圆筒状的励磁线圈104的柱塞105的轴方向两端形成第一衔铁106和第二衔铁107，配置成第一衔铁106与内磁轭102的相对板部102a的一者相对，并且配置成第二衔铁107与外磁轭101的外侧相对。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-44278号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

上述现有的有极电磁体，通过对励磁线圈104通电而以成为与永磁体103相反的极性的方式励磁，在第一衔铁106及第二衔铁107与外磁轭101的左右端板部101a及101b之间吸引力产生作用，与此同时，在左侧的第一衔铁106与内磁轭102的相对板部102a之间排斥力产生作用。因此，柱塞105工作而衔铁106和107被吸附在外磁轭101的左右端板部101a和101b上。

此时，一般而言，为了满足使有极电磁体小型化的要求，必须将外磁轭101的最小宽度处的截面积设定成比柱塞105的截面积窄。因此，相对于柱塞105的磁阻，外磁轭101的磁阻增大，因励磁线圈104的通电而产生的磁通集中在柱塞105内，通过外磁轭101的磁通减少。从而，直流操作用有极电磁体的电磁体效率降低。

结果，使用了直流操作用有极电磁体的直流操作型电磁接触器，虽然因为采用有极电磁体而变得小型，但是不能够减少用于获得必要的操作力的励磁线圈的卷绕量(匝数)，存在与交流操作型电磁接触器相比仍然大型、制造成本也高这样的未解决的课题。

于是，本发明是着眼于上述现有例的未解决的课题而完成的，目的在于提供一种能够使柱塞与外磁轭之间的磁通密度均匀化而提高电磁体效率的直流操作用有极电磁体和使用其的电磁接触器。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的直流操作用有极电磁体的一个方式包括：卷轴，其卷绕安装有励磁线圈，且具有中心开口；柱塞，其能够插通在该卷轴的中心开口中，在从中心开口突出的两端分别安装有第一衔铁和第二衔铁；外磁轭，其包围卷轴的相对侧面，以吸引第一衔铁；内磁轭，其配置在上述外磁轭的内侧，以吸引第二衔铁；和永磁体，其配置在外磁轭与内磁轭之间。而且，使外磁轭的厚度比内磁轭的厚度厚而降低磁阻，使柱塞中的集中磁通分散至外磁轭。

另外，本发明的电磁接触器的一个方式构成为用上述直流操作用有极电磁体的柱塞使保持可动触点的可动触点保持件可动。

发明效果

根据本发明，夹着永磁体的外磁轭和内磁轭中，使外磁轭的厚度比内磁轭的厚度厚，来减小外磁轭的磁阻。由此，能够抑制使励磁线圈励磁时产生的磁通集中在柱塞内而使其分散至外磁轭侧，能够提高电磁体效率而实现小型化。

进而，电磁接触器的结构也能够通过采用上述能够小型化的直流操作用有极电磁体，而实现小型化。

附图说明

图1是表示本发明的直流操作用有极电磁体的一个实施方式的外观立体图。

图2是图1的平面图。

图3是图1的放大侧面图。

图4是表示外磁轭的磁轭半体的立体图。

图5是表示本发明的电磁接触器的外观立体图。

图6是本发明的电磁接触器的正面图。

图7是图6的拆下第一框架和第二框架之后的状态的立体图。

图8是图6的VIII-VIII线上的截面图。

图9是图6的IX-IX线上的截面图。

图10是表示现有例的截面图。

具体实施方式

以下，用附图说明本发明的一个实施方式。

本发明的直流操作用有极电磁体10，如图1～图3所示，包括卷轴11、柱塞21、外磁轭31、内磁轭41、永磁体51。

如图3所示，卷轴11包括具有中心开口12的圆筒部13和在该圆筒部13的轴方向端部即上下端部分别向半径方向突出的凸缘部14和15。而且，在圆筒部13的外周侧的凸缘部14与15之间卷绕安装有励磁线圈16。而且，安装有用于对励磁线圈16通电的线圈端子17。

如图3所示，柱塞21包括能够插通在卷轴11的中心开口12内的圆柱状的棒状部22和在该棒状部22的从中心开口12突出的轴方向两端部向半径方向突出形成的第一衔铁23及第二衔铁24。

如图1和图3所示，外磁轭31由夹着卷轴11相对的左右一对磁轭半体32A和32B构成。如图4所示，各磁轭半体32A和32B分别具有沿着卷轴11的相对侧面上下延伸的中央板部33和从该中央板部33的上下端部起沿着卷轴11的凸缘部14及15向内侧延伸的相对板部34及35，从侧面观察形成为U字状。

如图1和图3所示，内磁轭41由在外磁轭31的磁轭半体32A和32B的内侧保持规定间隔地配置的磁轭半体42A和42B构成。各磁轭半体42A和42B分别由与外磁轭31的磁轭半体32A及32B的中央板部33相对的垂直板部43和从该垂直板部43的下端侧起能够配置在形成于卷轴11的凸缘部15的下表面侧的在半径方向延伸的槽15a内的水平板部44形成为L字状。

如图1和图3所示，永磁体51分别插入配置在外磁轭31的磁轭半体32A及32B中的中央板部33和与其相对的内磁轭41的磁轭半体42A及42B中的垂直板部43之间。这些永磁体51使外侧磁化为N极，内侧磁化为S极。

而且，外磁轭31的磁轭半体32A和32B分别如图1和图3所示，上方的相对板部34与卷轴11的凸缘部14的上端面相对地配置，下方的相对板部35在卷轴11的凸缘部15的下方保持规定距离地配置。如图4所示，在磁轭半体32A和32B的相对板部34形成有插通柱塞21的棒状部22的半圆形状的缺口36。

而且，外磁轭31的磁轭半体32A和32B的厚度to例如设定为3.2mm，内磁轭41的磁轭半体42A和42B的厚度ti例如设定为1mm。从而，构成外磁轭31的磁轭半体32A和32B的厚度to形成为构成内磁轭41的磁轭半体42A和42B的厚度ti的约3倍。

这样，通过将外磁轭31的磁轭半体32A和32B的厚度to设定为内磁轭41的磁轭半体42A和42B的厚度ti的约3倍，能够使外磁轭31的磁轭半体32A和32B的磁阻比磁轭半体42A和42B的磁阻小。从而，如后所述，对励磁线圈16通电而形成有与永磁体51的磁化方向相反方向的磁通的情况下，能够抑制磁通在与永磁体51的磁化方向相反的方向上通过的逆流磁通。

另外，将外磁轭31的磁轭半体32A及32B的最小宽度即中央板部33与其上下端部的相对板部34及35之间的连接位置处形成的缩径部37的宽度设定为16mm，将是最小宽度的缩径部37的截面积设定为51.2mm²。该最小宽度处的截面积相对于上述现有例中的同一厚度的外磁轭101的最小宽度处的截面积30.1mm²为约1.7倍。

这样，通过调整外磁轭31的各磁轭半体32A及32B的厚度和宽度，将最小宽度处的截面积设定成比现有例大，能够使各磁轭半体32A和32B中的磁阻与图10所示的现有例相比小。

进而，通过对外磁轭31的各磁轭半体32A和32B应用纯铁这样相对磁导率为200,000程度的相对于通常的铁材例如SPCC的相对磁导率5,000充分大、磁阻小的磁性材料，能够进一步减小磁轭半体32A和32B的磁阻。

这样，通过减小外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的磁阻，如后所述，对励磁线圈16通电的情况下，能够使柱塞21中产生的集中磁通分散至外磁轭31的磁轭半体32A和32B，能够在柱塞21与外磁轭31的磁轭半体32A及32B之间实现磁通密度均衡的优化。

接着，说明上述第一实施方式的动作。

现在，在没有对线圈端子17供给直流电力的励磁线圈16的非通电状态下，永磁体51的磁通通过内磁轭41的各磁轭半体42A和42B传递至水平板部44，由此形成于吸引柱塞21的第二衔铁24。因此，如图1～图3所示，成为柱塞21的第二衔铁24吸附在内磁轭41的各磁轭半体42A和42B的水平板部44上，而第一衔铁23从外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的相对板部34向上方分离的非励磁位置。

从该非励磁位置对线圈端子17供给直流电力，而使励磁线圈16成为通电状态时，励磁线圈16被励磁为与永磁体51相反的极性。由此，在柱塞21中流过从其下端侧向上端侧去的磁通。该磁通从接近柱塞21的上端侧的外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的上方的相对板部34经由中央板部33流向下方的相对板部35。因此，在形成于柱塞21的第一衔铁23及第二衔铁24与外磁轭31的上下的相对板部34及35之间吸引力产生作用。与此同时，在下侧的第二衔铁24与内磁轭41的各磁轭半体42A及42B的水平板部44之间产生排斥力。

因此，柱塞21向下方移动，成为第一衔铁23和第二衔铁24吸附在外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的相对板部35侧的励磁位置。

这样，励磁线圈16成为通电状态而成为励磁状态时，柱塞21中流过从下侧向上侧去的磁通，该磁通因为外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的磁阻被设定得小，所以也流过磁轭半体32A和32B侧，使柱塞21中形成的集中磁通分散至磁轭半体32A和32B而使磁通密度均衡优化。

因此，电磁体效率提高，要用柱塞21得到相同的操作力的情况下，能够减少卷轴11上卷绕安装的励磁线圈16的匝数。从而，能够使直流操作用有极电磁体10小型化，能够将用于获得与交流操作用电磁体同等的操作力的结构设定成与交流操作用电磁体同等的大小而实现低成本化。

另外，因为将外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的相对板部34和35的与柱塞21的第一衔铁23和第二衔铁24相对的面积设定成比中央板部33大，所以磁阻减小，能够良好地进行两者之间的磁通的传导。

而且，因为将外磁轭31的厚度to设定为比内磁轭41的厚度ti的约3倍，将外磁轭31的磁阻设定成比内磁轭41的磁阻小，所以能够可靠地阻止使励磁线圈16成为励磁状态时与永磁体51相反极性的磁通在永磁体51中逆流。

另外，因为将形成外磁轭31的磁性体的磁阻设定成比形成内磁轭41的磁性体的磁阻小，所以能够与上述同样可靠地阻止与永磁体51相反极性的磁通在永磁体51中逆流。

另外，上述第一实施方式中，对将外磁轭31的各磁轭半体32A和32B的相对板部34和35的宽度设定成比中央板部33的宽度宽的情况进行了说明，但不限定于此。即，本发明中，也能够将中央板部33和相对板部34及35的宽度设定成为相同的宽度，主要在于只要能够较大地维持最小宽度处的截面积即可。

另外，上述第一实施方式中，对于将外磁轭31的厚度to设定为3.2mm、将内磁轭41的厚度ti设定为1mm的情况进行了说明，但不限定于此，外磁轭31的厚度to和内磁轭41的厚度ti能够任意地设定，主要在于只要能够将外磁轭31的厚度to设定成比内磁轭41的厚度ti大而使柱塞21与外磁轭31之间的磁通密度均衡优化即可。

接着，作为第二实施方式，用图5～图9说明使用了上述直流操作用有极电磁体10的本发明的电磁接触器。

该第二实施方式中的电磁接触器60，如图5所示，由相互连接的第一框架61A和第二框架61B构成。

如图8和图9所示，在第一框架61A内置有上述第一实施方式中说明的直流操作用有极电磁体10，对于与第一实施方式的对应部分附加相同的符号并省略其详细说明。

在第二框架61B，如图5和图6所示，在前端的例如上端侧形成有与三相交流电源连接的主电路电源侧端子62a和辅助端子63a，在前端的下端侧形成有与三相电动机等三相负载连接的主电路负载侧端子62b和辅助端子63b。

另外，在第二框架61B内置有被直流操作用有极电磁体10驱动通/断的接点机构64。

该接点机构64包括：与主电路电源侧端子62a及辅助端子63a分别连接的第一固定触点(未图示)和与主电路负载侧端子62b及辅助端子63b分别连接的第二固定触点(未图示)；和保持可接触分离地配置在第一固定触点与第二固定触点之间的可动触点65的可动触点保持件66。

可动触点保持件66，如图7～图9所示，与直流操作用有极电磁体10的柱塞21连结。即，连结弹簧67形成于柱塞21并且被铆接部68固定在第一衔铁23的上表面。该连结弹簧67包括中央的平坦板部67a和在该平坦板部67a的左右两端部形成的向上凸出的形状的弯曲板部67b及67c。

另一方面，在可动触点保持件66的后端面，如图8和图9所示，形成有能够插通将柱塞21的连结弹簧67固定的铆接部68的空间部66a，和在该空间部66a的左右两侧形成的插入保持连结弹簧67的弯曲板部67b及67c的弹簧收纳部66b及66c。

而且，通过将固定在第一衔铁23的上表面的连结弹簧67的弯曲板部67b及67c插入可动触点保持件66的弹簧收纳部66b和66c内保持，而使柱塞21与可动触点保持件66一体化。

接着，说明上述第二实施方式的动作。在直流操作用有极电磁体10的励磁线圈16为非通电状态，柱塞21处于非励磁位置的状态下，如图8和图9所示，可动触点保持件66与第二框架61B的前端内侧抵接，可动触点65从一对固定触点(未图示)向前方分开。该状态下，成为各相的主电路电源侧端子62a与主电路负载侧端子62b被电切断的断路位置。

从该状态起对直流操作用有极电磁体10的励磁线圈16通电成为励磁状态，由此柱塞21向后方移动，与此同时，用连结弹簧67连接的可动触点保持件66也向后方移动。因此，成为各相的可动触点65与各相的一对固定触点接触、而主电路电源侧端子62a和主电路负载侧端子62b经由可动触点65电连接的闭合状态。

这样，根据第二实施方式，因为用上述第一实施方式中说明的直流操作用有极电磁体10使可动触点保持件66可动，所以能够使直流操作用有极电磁体10与产生相同的操作力的通常的交流操作用电磁体同等地小型化，因此能够缩短收纳该直流操作用有极电磁体10的第一框架61A的高度。从而，能够缩短电磁接触器60整体的高度，能够使电磁接触器60小型化。

另外，能够使直流操作用有极电磁体10小型化成与产生同等的操作力的交流操作用电磁体同等的大小，由此能够用第一框架61A和第二框架61B的结构收纳直流操作用有极电磁体10和交流操作用电磁体，能够使第一框架61A和第二框架61B共用化。

符号说明

10……直流操作用有极电磁体，11……卷轴，12……中心开口，13……圆筒部，14、15……凸缘部，16……励磁线圈，21……柱塞，22……棒状部，23……第一衔铁，24……第二衔铁，31……外磁轭，32A、32B……磁轭半体，33……中央板部，34、35……相对板部，41……内磁轭，42A、42B……磁轭半体，43……垂直板部，44……水平板部，51……永磁体，60……电磁接触器，61A……第一框架，61B……第二框架，62a……主电路电源侧端子，62b……主电路负载侧端子，63a、63b……辅助端子，65……可动触点，66……可动触点保持件，66a……空间部，66b、66c……弹簧收纳部，67……连结弹簧。

Claims (5)

1.一种直流操作用有极电磁体，其特征在于，包括：

卷轴，其卷绕有励磁线圈，且具有中心开口；

柱塞，其插通在该卷轴的中心开口中，在从该中心开口突出的两端分别安装有第一衔铁和第二衔铁；

外磁轭，其包围所述卷轴的相对侧面，以吸引所述第一衔铁；

内磁轭，其配置在所述外磁轭的内侧，以吸引所述第二衔铁；和

永磁体，其配置在所述外磁轭与所述内磁轭之间，

所述外磁轭由与所述卷轴的侧面相对的中央板部和在该中央板部的所述卷轴的中心轴方向的两端形成的一对相对板部形成为U字状，所述一对相对板部的宽度形成得比所述中央板部的宽度宽。

2.如权利要求1所述的直流操作用有极电磁体，其特征在于：

所述外磁轭的厚度比所述内磁轭的厚度厚。

3.如权利要求1或2所述的直流操作用有极电磁体，其特征在于：

所述外磁轭的厚度设定为所述内磁轭的厚度的3倍，而所述外磁轭的磁阻设定成比所述内磁轭的磁阻小。

4.如权利要求1或2所述的直流操作用有极电磁体，其特征在于：

形成所述外磁轭的磁性体的磁阻设定成比形成所述内磁轭的磁性体的磁阻小。

5.一种电磁接触器，其特征在于：

用权利要求1～4中任意一项的直流操作用有极电磁体的柱塞使保持可动触点的可动触点保持件可动。