DE112004000087T5

DE112004000087T5 - Elektromagnetische Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE112004000087T5
Application number: DE112004000087T
Authority: DE
Inventors: Hideki Kadoma Enomoto; Riichi Kadoma Uotome; Kouji Kadoma Yokoyama; Katsuyoshi Obihiro Kamioka
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-11-03
Also published as: WO2005004184A1; CN1701403A; US7157996B2; CN100345237C; JP2005026182A; US20060050466A1

Abstract

Elektromagnetische Schaltvorrichtung mit:
einem elektromagnetischen Aktuator, der aufweist: eine Magnetspule, die um eine Achse gewickelt ist und die einen hohlen Teil auf der Achse hat, einen beweglichen Eisenkern, der beweglich entlang der Achse in dem hohlen Teil angeordnet ist, ein erstes Joch, das an einem der Enden der Magnetspule angeordnet ist, einem Ende der Achse gegenüberliegt, und ein Einfügeloch über der Achse hat, und ein zweites Joch, das am anderen Ende der Magnetspule angeordnet ist, und dem anderen Ende der Achse gegenüberliegt;
einem Paar fester Anschlüsse, die jeweils die Festkontaktpunkte an einem Ende der Achse haben und deren Anschlußfläche mit dem externen Stromkreis jeweils am anderen Ende der Achse verbunden sind;
einem beweglichen Kontakt, der ein Paar bewegliche Kontaktpunkte an beiden Enden hat, die jeweils mit den Festkontaktpunkten in Kontakt treten und sich von diesen lösen;
einer Welle, die die Verbindungsachse aufweist, die an dem Halteteil...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schaltvorrichtung zum Schließen oder Unterbrechen eines Stromkreises beispielsweise in einem elektrisch betriebenen beweglichen Objekt.
Hintergrund der Erfindung
Was elektromagnetische Schaltvorrichtungen betrifft, so werden einige von ihnen bis heute konventionell zum Zwecke des Schließens und Unterbrechens eines elektrischen Stromkreises eines Fahrzeugs verwendet, wobei die Struktur verwendet wird, bei der der Kontaktmechanismus durch Öffnen und Schließen mittels eines elektromagnetischen Aktuators betrieben wird. Als Beispiele für diese Typen von elektromagnetischen Schaltvorrichtungen sind die in 19, 20 und 21 gezeigten bekannt. Diese Typen von Beispielen sind in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 2002-42628 enthalten.
Diese elektromagnetische Schaltvorrichtung besteht aus einem aus Harz (Kunststoff) bestehenden Körper 11, einem elektromagnetischen Aktuator 2, einem Paar fester Anschlüsse 3, einem beweglichen Kontakt 4, einer Welle 5 usw., wie in der Figur dargestellt.
Der Körper 11 ist zu einer kastenartigen Form ausgebildet, die in zwei Hälften geteilt ist, und der Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung ist innen angeordnet. Der Körper 11 hat Halterungen 13 auf der rechten und linken Seite (entspricht der rechten und linken Seite in der Figur), um die elektromagnetische Schaltvorrichtung an dem äußeren Befestigungsteil zu befestigen. Außerdem hat der Körper 11 eine Durchführungsnut (in der Figur nicht dargestellt), um die Anschlußfläche 31 der festen Anschlüsse 3 von innen nach außen freizulegen, um sie mit einem externen Stromkreis zu verbinden.
Der elektromagnetische Aktuator 2 besteht aus einer Magnetspule, einem oberen und unteren Joch (entspricht oben und unten in der Figur), einem beweglichen Eisenkern usw. Die Magnetspule 21 besteht aus einer zylindrischen Spulenträger 21a, der oben und unten Flansche hat, wobei der leitende Draht: um diesen herumgewickelt ist und beide Enden des leitenden Drahtes zur Außenseite des Körpers 11 geführt werden (in der Figur nicht dargestellt). Ein erstes Joch 23 ist von der Mitte der Innenumfangsfläche bis zur oberen Fläche der Magnetspule 21 angeordnet, und ein zweites Joch 24 ist vom unteren Teil der inneren Umfangsfläche bis zur unteren Fläche und zur äußeren Umfangsfläche der Magnetspule 21 angeordnet, und diese, das erste Joch 23 und das zweite Joch 24, bilden den Magnetspalt mit den in der Magnetspule einander gegenüberliegenden Magnetpolen sowie den Kraftlinienweg.
Ein Teil des beweglichen Eisenkerns 22 greift in den oben erwähnten Magnetspalt und sein Rest in das innere zylindrische Teil des zweiten Jochs 24 ein. Außerdem ist der bewegliche Eisenkern 22 in einer solchen Richtung vorgespannt, daß der Magnetspalt durch eine Spiralfeder 22a größer gemacht werden kann (bis zum unteren Teil in der Figur). Wenn die Magnetspule 21 erregt wird, bewegt sich daher der bewegliche Eisenkern 22 nach oben, um den Magnetspalt zu verkleinern, und wenn die Erregung unterbrochen wird, bewegt er sich durch die Spiralfeder 22a nach unten.
Der feste Anschluß 3 ist mit einer rechteckig geformten leitenden Platte ausgeführt, die zweimal in der gleichen Richtung gebogen ist und bei der beide Enden in die gleiche Richtung gewendet sind. Der feste Anschluß 3 hat die Anschlußfläche 31 außerhalb des Körpers 11 und hat auch einen Festkontaktpunkt 32, der im Körper 11 nach unten zeigt.
Der bewegliche Kontakt 4 ist so ausgeführt, daß seine beweglichen Kontaktpunkte 41 jeweils den Festkontaktpunkten 32 an beiden Enden der rechteckig geformten leitenden Platte gegenüberliegen, wobei das Mittelteil nach unten gebogen ist, und er ist unter einem Halteteil 51 befestigt, das am oberen Teil der Welle 5 ausgebildet ist. Der bewegliche Kontakt 4 wird durch Kontaktdruckfedern 41a unter dem Halteteil 51 gegen Unterseite des Halteteils 51 nach oben geschoben.
Die Welle 5 weist das untere Ende der Verbindungsachse auf, die sich vom Halteteil 51 nach unten erstreckt und im beweglichen Eisenkern 22 befestigt ist, und ist auf der Mittelachse des elektromagnetischen Aktuators 2 angeordnet. Die Welle 5 ist innerhalb eines festgelegten Bereichs im elektromagnetischen Aktuator 2 aufwärts und abwärts beweglich. Die unterste Grenze der Bewegung ist der Punkt, wo der Vorsprung des Durchmessererweiterungsteils der Welle 5 mit dem Einfügeloch der Mittelachse des ersten Jochs 23 in Kontakt tritt und das Pufferteil 53a am Kontaktpunkt anliegt. Außerdem ist die obere Grenze der Bewegung der Punkt, wo das obere Ende des beweglichen Eisenkerns 22 mit dem unteren Ende des ersten Jochs 23 in Kontakt tritt.
Auf der Seite, die außerhalb des Körpers 11 ist und die die Festkontaktpunkte 32 und wo die beweglichen Kontaktpunkte 41 sich berühren und lösen, sind ein Joch 64, das den Kraftlinienweg bildet, und ein Paar Permanentmagneten 65 zur Erzeugung des Magnetfeldes angeordnet. Die Permanentmagneten 65 sind so angeordnet, daß die Magnetpole einander gegenüberliegen, um einen Lichtbogen schnell zu löschen, der entsteht, wenn die Festkontaktpunkte 32 und die beweglichen Kontaktpunkte 41 sich durch das Magnetfeld der Permanentmagneten berühren und lösen.
Wenn die elektromagnetische Schaltvorrichtung mit dem oben beschriebenen Mechanismus zur Wirkung gebracht wird und der bewegliche Eisenkern 22 durch den elektromagnetischen Aktuator 2 aufwärts und abwärts bewegt wird, tritt das Paar beweglicher Kontaktpunkte 41 des beweglichen Kontakts 4 durch die Welle 5, die sich aufwärts und abwärts bewegt, jeweils einzeln mit dem Paar der Festkontaktpunkte 32 in Kontakt und löst sich von diesem. Dadurch wird der Stromkreis zwischen den Anschlußflächen 31 auf dem Paar fester Anschlüsse 3 durch den beweglichen Kontakt 4 elektrisch geöffnet und geschlossen.
Da jedoch die oben erwähnten bestehenden elektromagnetischen Schaltvorrichtungen einen Raum (Löschraum SP) haben, um die Energie des Lichtbogens zu vernichten, indem der Lichtbogen zum Zwecke des schnellen Löschens des Lichtbogens, der zur Zeit des Öffnens und Schließens des Stromkreises entsteht, räumlich gestreckt wird, besteht ein Problem, nämlich daß es schwierig ist, die elektromagnetischen Schaltvorrichtungen zu miniaturisieren. Da der Raum um die Magnetspule 21 als der Raum zum Löschen des Lichtbogens zu verwenden ist, besteht die Möglichkeit, daß sich der Lichtbogen dem Wickeldraht der Magnetspule 21 nähert, und es wird bevorzugt, diesen Mechanismustyp zu vermeiden, um die Isolationsfunktion zwischen der Seite des geöffneten und geschlossenen Schaltkreises (Primärseite) und der Steuerungsseite der elektromagnetischen Schaltvorrichtung (Sekundärseite) zu erhalten.
Außerdem wird der Lichtbogen gelegentlich mit dem Harz des Körpers 11 in Kontakt gebracht, um ein Löschgas zu erzeugen, und da es in diesem Falle notwendig ist, den Löschraum mit der Harzkomponente, die das Löschgas erzeugt, einzuschließen, gibt es bei der Miniaturisierung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung eine Grenze. Wenn die elektromagnetische Schaltvorrichtung für elektrische Fahrzeuge verwendet wird, wird außerdem bevorzugt, das Betriebsgeräusch der elektromagnetischen Schaltvorrichtung weiter zu verringern usw., um die Umgebung innerhalb des Fahrzeugs vorzüglich zu erhalten. Der Grund dafür ist, daß der Motor, der direkt Drehkraft erzeugt, als Antriebsquelle verwendet wird, und die Antriebsquelle sehr leise ist im Unterschied zum bestehenden Benzinmotor usw., der explosionsartige Verbrennungen als Antriebskraft genutzt.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine elektromagnetische Schaltvorrichtung bereitzustellen, die miniaturisiert werden kann, mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann und leise ist und die ebenso in der Lage ist, den Lichtbogen schnell zu löschen.
Offenbarung der Erfindung
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, weist die erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltvorrichtung auf: einen elektromagnetischen Aktuator, der aufweist: eine Magnetspule, die um eine Achse gewickelt ist und die einen hohlen Teil auf der Achse hat, einen beweglichen Eisenkern, der beweglich entlang dieser Achse in dem hohlen Teil angeordnet ist, ein erstes Joch, das an einem der Enden der Magnetspule angeordnet ist, einem Ende der Achse gegenüberliegt, und ein Einfügeloch auf der Achse hat, und ein zweites Joch, das am anderen Ende der Magnetspule angeordnet ist, und dem anderen Ende der Achse gegenüberliegt; ein Paar fester Anschlüsse mit jeweils einem festen Kontakt an einem Ende der Achse sowie der Anschlußfläche, die Verbindung mit dem externen Stromkreis herstellt, am anderen Ende der Achse; einen beweglichen Kontakt mit einem Paar beweglicher Kontaktpunkte, die jeweils mit den Festkontaktpunkten in Kontakt treten und sich von diesen lösen, an beiden Enden; eine Welle mit einer Verbindungsachse, die an einem Halteteil, das den beweglichen Kontakt hält, befestigt ist, sich von diesem Halteteil zum anderen Ende der Achse erstreckt, in das Einfügeloch des ersten Jochs eingefügt ist und an dem beweglichen Eisenkern befestigt ist; und eine Gehäusekomponente, die die beweglichen Kontaktpunkte und die Festkontaktpunkte enthält.
Wenn in der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltvorrichtung der bewegliche Eisenkern unter Verwendung des elektromagnetischen Aktuators entlang der Achse bewegt wird, treten das Paar der beweglichen Kontaktpunkte durch die Welle jeweils mit dem Paar der Festkontaktpunkte in Kontakt und lösen sich von diesem, und die Gehäusekomponente ist zu einer kastenartigen Form mit einer Öffnung auf der anderen Seite der Achse ausgebildet, und jede der Seiten der Festkontaktpunkte des Paares der festen Anschlüsse ist vom unteren Teil der Gehäusekomponente her eingefügt und befestigt. Ein quasihermetisch verschlossener Raum wird durch die Gehäusekomponente und zumindest das erste Joch gebildet, und die beweglichen Kontaktpunkte und die Festkontaktpunkte befinden sich in dem quasihermetisch verschlossenen Raum.
Da bei diesem Mechanismustyp der quasihermetisch verschlossene Raum durch die Gehäusekomponente und zumindest das erste Joch gebildet wird und die beweglichen Kontaktpunkte und die Festkontaktpunkte in dem quasihermetisch verschlossenen Raum angeordnet sind, kann der Löschraum miniaturisiert werden und die Löschfunktion erhalten bleiben. Es wird somit möglich, die elektromagnetische Schaltvorrichtung zu miniaturisieren. Das heißt, die Fähigkeit zur Abkühlung des Lichtbogens (zur Absorption der Energie) kann verbessert werden, da Metalle eine gute Leitfähigkeit im Vergleich zu Formmassen (Harz) haben. Da das erste Joch, das aus Metallen besteht, als Konstruktionskomponente für den quasihermetisch verschlossenen Raum verwendet wird, verbessert sich in dieser Hinsicht die Löschfunktion, und ein schnelles Blockieren der Kontaktpunkte wird möglich. Es ist auch möglich, die Komponenten der elektromagnetischen Schaltvorrichtung mehrfach zu nutzen und zu miniaturisieren, wodurch eine Reduzierung der Kosten durch Reduzierung der Anzahl der Komponenten der elektromagnetischen Schaltvorrichtung möglich wird. Da der Löschraum innerhalb des quasihermetisch verschlossenen Raums gebildet wird, dringt der Lichtbogen nicht aus diesem Raum hinaus und zerstört nicht die Magnetspule der elektromagnetischen Schaltvorrichtung, und es ist möglich, die Isolationsfunktion zwischen der Stromkreisseite, die geöffnet und geschlossen ist (Primärseite), und der Steuerseite der elektromagnetischen Schaltvorrichtung (Sekundärseite) zu erhalten.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß diese Erfindung einen Körper hat, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung hält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht, und daß der Raum zwischen dem Körper und dem quasihermetisch verschlossenen Raum mit einer Vergußmasse gefüllt wird. Da bei diesem Mechanismustyp die Vergußmasse in den Raum zwischen dem Körper und dem quasihermetisch verschlossenen Raum eingebracht wird, können die Konstruktionskomponenten des quasihermetisch verschlossenen Raums (die Gehäusekomponente und zumindest das Joch), die durch den zwischen den Kontaktpunkten entstehenden Lichtbogen erwärmt werden, schnell abgekühlt werden. Dies kann unter Verwendung einer Masse erfolgen, die eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, wie etwa Vergußmasse. Daher kann der Lichtbogen durch schnelles Absorbieren der Wärmeenergie des Lichtbogens blockiert werden. Da die Vergußmasse die Ausbreitung der Vibration, die sich vom Innern des Hauptkörpers der elekt romagnetischen Schaltvorrichtung zum Körper ausbreitet, einschränkt, kann auch ein Schalldämmungseffekt erreicht werden. Wenn die Vergußmasse verwendet wird, ist keine Umhüllungskomponente nötig, und der Körper kann mit nur einer Komponente versehen sein. Dadurch können die Kosten gesenkt werden.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß der Abstand zwischen einer Innenwand der Gehäusekomponente und dem beweglichen Kontakt an dem Teil, der nahe der Welle ist, gering ist und an dem Teil, der von der Welle entfernt ist, größer ist. Da bei diesem Mechanismustyp der Abstand zwischen der Innenwand der Gehäusekomponente und dem beweglichen Kontakt an dem Teil gering ist, der nahe der Welle ist, und an dem Teil, der von der Welle entfernt ist, größer ist, kann die Drehpositionsänderung des beweglichen Kontakts eingeschränkt werden, die durch das Drehen der Welle bewirkt wird, die den Mittelteil des beweglichen Kontakts festhält. Die Kontaktposition der beweglichen Kontaktpunkte an den Festkontaktpunkten kann stabil sein, und die Stromsteuerung durch die elektromagnetische Schaltvorrichtung kann stabiler durchgeführt werden.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung eine Aussparung, die ein Einfügeloch am anderen Ende der Achse hat und am unteren Teil der Gehäusekomponente befestigt ist, am unteren Teil hat, daß ein Flansch, der auf der Innenfläche der Aussparung in der Richtung der Achse reibt, an dem Teil des einen der Enden der Welle ausgebildet ist und daß das Einfügeloch am Flansch sowie am Ventil, das das Einfügeloch öffnet und schließt, ausgeführt ist. Es wird außerdem bevorzugt, daß das Einfügeloch durch Einfügen eines der Enden der Welle mit dem Flansch in das Einfügeloch abgedeckt ist, und die Aussparung mit Gas, Fluiden oder Partikeln gefüllt ist, die gegen die Bewegung der Welle entlang der Achse beständig sind.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung einen Massekörper hat, der durch elastische Deformation entlang der Achse in mindestens einem beweglichen Teil vibriert, um die Bewegung des beweglichen Teils einzuschränken, das sich mit der Bewegung des beweglichen Eisenkerns bewegt.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung einen Spalt hat, der an den jeweiligen gegenüberliegenden Flächen des ersten Jochs und des beweglichen Eisenkerns quasiverbunden ist.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung ein Gehäuse mit Fluiden im Inneren an der Position hat, wo zumindest eines von folgendem kollidiert: der bewegliche Eisenkern, die Welle und der bewegliche Kontakt.
Bei diesem Mechanismustyp ist es möglich, eine geeignete Abbremsung zur Unterbrechung der Bewegung der beweglichen Teile durchzuführen, die sich mit der Erregung und Nichterregung des elektromagnetischen Aktuators bewegen, und es ist auch möglich, eine elektromagnetische Schaltvorrichtung herzustellen, deren Betriebsgeräusch leise ist.
In der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung einen Körper hat, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung enthält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht, und daß der Körper Halterungen hat, die Einfügelöcher haben, um die Befestigungskomponente einzufügen, um den Körper an den äußeren Halterungen zu befestigen. Es wird auch bevorzugt, daß Röhren, die aus stark dämpfenden Stahl bestehen, in die Einfügelöcher eingefügt werden, und während die Röhren in Eingriff sind, der Körper an den äußeren Halterungen durch Einfügen der Befestigungskomponente in die Einfügelöcher und die Röhren an den Halterungen befestigt wird.
Bei der oben beschriebenen verbesserten Erfindung wird bevorzugt, daß die Erfindung einen Körper hat, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung enthält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht, und daß der Körper Halterungen hat, die Einfügelöcher haben, um die Befestigungskomponente einzufügen, die verwendet wird, um den Körper an den äußeren Halterungen zu befestigen. Es wird auch bevorzugt, daß eine flexible ringförmige Komponente, die die magnetischen Fluide, MR-Fluid oder ER-Fluid einschließt, auf der Befesti gungsseite der Halterungen angeordnet ist, und während die ringförmige Komponente in Eingriff ist, der Körper an den äußeren Halterungen durch Einfügen der Befestigungskomponente in die Einfügelöcher und die Röhren an den Halterungen befestigt wird.
Bei diesem Mechanismustyp kann verhindert werden, daß die Vibration der elektromagnetischen Schaltvorrichtung nach außen übertragen wird, und ein Betriebsgeräusch kann leiser gemacht werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht in der ebenen Fläche mit den Richtungsangaben rechts, links, oben und unten zu der elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 ist eine Draufsicht der elektromagnetischen Schaltvorrichtung ohne einen Vergußprozeß;
3 ist eine Schnittansicht der Linie C-C in 2;
4 ist eine Schnittansicht der Linie A-A in 1;
5 ist eine perspektivische Expolsionsdarstellung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung;
6 ist eine perspektivische Ansicht der elektromagnetischen Schaltvorrichtung ohne Vergußprozeß;
7 ist eine perspektivische Ansicht der elektromagnetischen Schaltvorrichtung;
8 ist eine Schnittansicht der Linie D-D in 1;
9 ist eine Schnittansicht in der ebenen Fläche den Richtungsangaben rechts, links, oben und unten zu der elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung;
10 ist eine Schnittansicht des angrenzenden Teils einer Aussparung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung;
11 ist eine Schnittansicht des angrenzenden Teils einer Aussparung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung;
12 ist eine Schnittansicht des angrenzenden Teils einer Aussparung einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung;
13 ist eine Schnittansicht in der ebenen Fläche mit Richtungsangaben rechts, links, oben und unten zu einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung;
14 ist eine Schnittansicht, die die Bewegung eines ersten Jochs und eines beweglichen Eisenkerns der elektromagnetischen Schaltvorrichtung darstellt;
15 ist ein Diagramm der Veränderung der magnetischen Kraft zwischen dem ersten Joch und dem beweglichen Eisenkern der elektromagnetischen Schaltvorrichtung;
16 ist eine Schnittansicht des angrenzenden Teils einer Aussparung einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung;
17 ist eine Außenansicht oder Teilschnittansicht, die die Befestigung einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung zeigt;
18 ist eine Außenansicht oder Teilschnittansicht, die die Befestigung einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
19 ist eine Schnittansicht einer bestehenden elektromagnetischen Schaltvorrichtung;
20 ist eine Schnittansicht der Linie E-E in 19;
21 ist eine Seitenansicht der elektromagnetischen Schaltvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Die elektromagnetischen Schaltvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die Figuren wie folgt beschrieben. Die Richtungen oben und unten, rechts und links und vorn und hinten in den Figuren sind entsprechend angegeben. Außerdem können die erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltvorrichtungen in allen Montagerichtungen verwendet werden.
Ausführungsform 1
1 bis 8 zeigen die elektromagnetische Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 1. Auf 1 wird hauptsächlich Bezug genommen, und auf die anderen Figuren wird Bezug genommen, wie nachstehend ausgeführt. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1, wie in 1 dargestellt, weist den elektromagnetischen Aktuator 2 auf, der aufweist: den beweglichen Eisenkern 22, das Paar fester Anschlüsse 3, die jeweils die Festkontaktpunkte 32 aufweisen, den beweglichen Kontakt 4, der die beweglichen Kontaktpunkte 41 am rechten und linken Ende aufweist, die Welle 5 und die Gehäusekomponente 6, die die beweglichen Kontaktpunkte 41 und die Festkontaktpunkte 32 enthält. Das Paar beweglicher Kontaktpunkte 41 tritt mit dem Paar fester Kontaktpunkte 32 in Kontakt bzw. löst sich von diesem, und das Paar fester Kontaktpunkte 32 wird mittels der Welle 5 dadurch, daß der elektromagnetische Aktuator 2 den beweglichen Eisenkern 22 entlang der Achse bewegt (nachstehend als Aufwärts- und Abwärtsrichtung oder Achse, die vertikal angeordnet ist, bezeichnet) jeweils leitend bzw. wieder isoliert. Der Mechanismus und die Anordnung jeder Komponente werden nacheinander beschrieben, und die Bewegung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 wird nachstehend beschrieben.
Das elektromagnetische Aktuator 2 besteht aus einer Magnetspule 21, dem ersten und zweiten Joch 23 und 24, die übereinander angeordnet sind, dem beweglichen Eisenkern 22 usw. Die Magnetspule 21 besteht aus dem hohlen Spulenkörper 21a, bei dem die Flansche übereinander angeordnet sind, wobei der leitende Draht um diesen gewickelt ist und beide Enden des leitenden Drahtes zur Außenseite des Körpers 11 führen. Das erste Joch 23 ist von der Mitte der Innenumfangsfläche bis zur oberen Fläche der Magnetspule 21 angeordnet, das zweite Joch 24 ist vom unteren Teil der inneren Umfangsfläche bis zur unteren Fläche und zur äußeren Umfangsfläche der Magnetspule 21 angeordnet, und diese, das erste Joch 23 und das zweite Joch 24, bilden den magnetischen Spalt, der die einander gegenüberliegenden Magnetpole in der Magnetspule sowie den Kraftlinienweg aufweist. (Siehe 5 und 4 in bezug auf die Form des ersten und zweiten Jochs.)
Ein Teil des beweglichen Eisenkerns 22 greift selbst in den oben erwähnten magnetischen Spalt ein, und der Rest desselben ist aufwärts und abwärts beweglich in der Innenrröhrenkomponente des zweiten Jochs 24 angeordnet. Außerdem ist der bewegliche Eisenkern 22 in einer solchen Richtung vorgespannt, daß der magnetische Spalt durch die Wirkung der Spiralfeder größer wird (nach unten). Wenn die Magnetspule 21 erregt wird, bewegt sich also der bewegliche Eisenkern 22 nach oben, um den magnetischen Spalt zu verkleinern, und wenn die Erregung unterbrochen wird, bewegt er sich durch die Wirkung der Spiralfeder 22a nach unten.
Der feste Anschluß 3 besteht aus einem Leiterpaar mit Festkontaktpunkten 32 am unteren Ende und der Anschlußfläche 31, die Verbindung zu dem externen Stromkreis herstellt, am oberen Ende und sind am oberen Teil der Gehäusekomponente 6 getrennt auf der rechten und linken Seite angeordnet. Die Nut ist beispielsweise auf der Anschlußfläche 31 ausgebildet, so daß der äußere Anschluß mit Muttern befestigt werden kann.
Der bewegliche Kontakt 4 ist so ausgeführt, daß er bewegliche Kontaktpunkte 41 hat, die den Festkontaktpunkten 32 gegenüberliegen, jeweils einzeln am rechten und linken Ende der rechteckig geformten langen leitenden Platte, so daß sie sich berühren und lösen, und ihr Mittelteil unter dem Halteteil 51 befestigt ist, das am oberen Teil der Welle 5 ausgebildet ist. Das heißt, die obere Fläche des beweglichen Kontakts 4 wird vom Schutzteil des Halteteils 51 geschoben, und gleichzeitig wird die untere Fläche von den Kontaktdruckfedern 41a und 41b nach oben geschoben.
Die Welle 5 ist ein Stäbchen, das innerhalb eines festgelegten Bereichs entlang der Mittelachse in dem elektromagnetischen Aktuator 2 aufwärts und abwärts beweglich ist. Das untere Ende der Verbindungsachse 52, die sich vom Halteteil 51 am oberen Ende nach unten erstreckt, ist in dem beweglichen Eisenkern 22 befestigt, und die Welle 5 ist auf der Mittelachse des elektromagnetischen Aktuators 2 angeordnet. Die unterste Grenze der Bewegung der Welle 5 ist der Punkt, wo das Durchmessererweiterungsteil, das durch einen Anschlag 53, z. B. den C-förmigen Ring, gebildet wird und in der Mitte der Verbindungsachse der Welle 5 angeordnet ist, mit dem Einfügeloch 23a auf der Mittelachse des ersten Jochs 23 kollidiert. Das Pufferteil 53a ist am Kollisionspunkt angeordnet. Außerdem ist die obere Grenze der Bewegung der Punkt, wo das obere Ende des beweglichen Eisenkerns 22 mit dem unteren Ende des ersten Jochs 23 in Kontakt tritt.
Der Körper 11 besteht aus einer Harzmasse, die eine Öffnung an der oberen Seite hat, und der Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung wird durch die Öffnung in das Innere eingebracht. Der Körper 11 hat die Halterungen 13 sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite, um an den Befestigungsteilen der anderen Vorrichtungen zur Verwendung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 befestigt zu werden. Der Körper 11 wird an dem äußeren Befestigungsteil mit Gewindebolzen, Muttern usw. unter Verwendung der Einfügelöcher 13a befestigt, die an den Halterungen 13 ausgebildet sind.
Die Gehäusekomponente 6 enthält die beweglichen Kontaktpunkte 41 und die Festkontaktpunkte 32. Die Gehäusekomponente 6 ist zu einer kastenartigen Form mit einer Öffnung 61 auf der unteren Seite ausgebildet, und die Seite der Festkontaktpunkte 32 des festen Anschlusses 3 wird dadurch befestigt, daß die Einfügung auf der rechten und linken Seite des unteren Teils 62 von außen nach innen in die Einfügelöcher erfolgt (in der Darstellung in der Figur ist es umgekehrt und der untere Teil ist oben). Die Gehäusekomponente 6 beispielsweise besteht aus Isoliermaterialien, z. B. Gießharz und Keramik. An der Außenwand des unteren Teils 62 der Gehäusekomponente 6 ist die Trennwand 62a ausgeführt, um die Anschlußfläche 31 des festen Anschlusses 3 auf der rechten Seite vom festen Anschluß 3 auf der linken Seite räumlich zu trennen.
Die Gehäusekomponente 6 hat ein Schutzteil, das um die Öffnung 61 herum nach außen gewandt ist und ist an der oberen Fläche des ersten Jochs 23 mit Schrauben 63a in den Befestigungslöchern an den vier Ecken des Schutzteils befestigt (siehe 5), wie in 2 gezeigt. In diesem Zustand wird ein quasihermetisch verschlossener Raum 63 durch die Gehäusekomponente 6 und das erste Joch 23 gebildet. Im quasihermetisch verschlossenen Raum 63 sind die Festkontaktpunkte 32 und die beweglichen Kontaktpunkte 41, d. h. der bewegliche Kontakt 4, der die beweglichen Kontaktpunkte 41 hat, die Welle 5, die den beweglichen Kontakt 4 hat und ihn nach oben und unten bewegt, und das Zubehör, z. B. die Kontaktdruckfedern 41a und 41b, an geordnet. In diesem quasihermetisch verschlossenen Raum 63 beruhen und lösen sich die Festkontaktpunkte 32 und die beweglichen Kontaktpunkte 41 und zusätzlich wird der Lichtbogen, der durch diese Berührung und Lösung entsteht, gelöscht.
Um die Gehäusekomponente 6 herum werden ein Paar Permanentmagneten 65 vom Joch 64 zur Bildung des Kraftlinienwegs festgehalten und sind so angeordnet, daß die Gehäusekomponente 6 zwischen ihnen angeordnet ist, wie in 2 und 3 gezeigt. Die Permanentmagneten 65 sind so angeordnet, daß ihre Magnetpole einander gegenüberliegen, um den Lichtbogen schnell zu löschen, der entsteht, wenn die Festkontaktpunkte 32 und die beweglichen Kontaktpunkte 41 durch das Magnetfeld des Permanentmagneten sich berühren und lösen.
Jede oben erwähnte Komponente in 5 wird jeweils durch festgelegte Prozeduren zusammengefügt und wird zum Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 10, wie in 6 gezeigt, mit Ausnahme des Körpers 11. Der Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 10 ist im Körper 11 angeordnet, und die Vergußmasse 12a wird in den Raum 12 zwischen dem Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 10 und dem Körper 11 eingebracht, wie in 7 gezeigt.
Nachstehend werden die folgenden drei Punkte im Mechanismus der oben erwähnten elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 folgendermaßen beschrieben: (1) die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des beweglichen Eisenkerns 22 und die Bewegung zum Berühren und Lösen der Festkontaktpunkte 32 und der beweglichen Kontaktpunkte 41, die diese Aufwärts- und Abwärtsbewegung begleiten, (2) die Funktion des quasihermetisch verschlossenen Raums 63 und der Mechanismus der Vergußmasse 12a und (3) die Beziehung zwischen der internen Messung der Gehäusekomponente 6 und des beweglichen Kontakts 4.
(1) Wir betrachten 1 und 3. Wenn der elektromagnetische Aktuator 2 erregt wird und der bewegliche Eisenkern 22 sich nach oben bewegt, bewegen sich die Welle 5 und der bewegliche Anschluß 4 gemeinsam nach oben, und wenn die beweglichen Kontaktpunkte 41 die Festkontaktpunkte 32 berühren, hört der bewegliche Kontakt 4 auf, sich zu bewegen, und die Welle 5 be wegt sich weiter nach oben, bis die Bewegung des beweglichen Eisenkerns 22 endet (Hubüberschreitung). In diesem Zustand sind die beweglichen Kontaktpunkte 41 durch die Vorspannkraft der Kontaktdruckfedern 41a und 41b in Druckkontakt mit den Festkontaktpunkten 32, und der elektrische Widerstand zwischen den Kontaktflächen ist ausreichend reduziert.
Die Kontaktdruckfeder 41a, die auf dem oberen Teil angeordnet ist, ist eine schwache Spiralfeder (die Federkonstante ist niedrig), und die Kontaktdruckfeder 41c, die auf dem unteren Teil angeordnet ist, ist eine starke Spiralfeder (die Federkonstante ist hoch). Diese beiden starken und schwachen Spiralfedern sind durch den Anschlag 41b getrennt, der ein nach oben vorstehendes Teil hat, und werden vertikal in ihrer Reihenanordnung genutzt. Bei diesem Mechanismustyp wird die Kontaktdruckfeder 41a, die eine schwache Spiralfeder ist, solange zusammengedrückt, bis der vorstehende Teil am Rand des Anschlags 41b die untere Fläche des beweglichen Kontakts 4 berührt, und nachdem der vorstehende Teil am Rand den beweglichen Kontakt 4 berührt hat, wird nur die Kontaktdruckfeder 41c, die eine starke Feder ist, zusammengedrückt.
In einer solchen elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 ist es möglich, das Auftreten der Funktionsstörung, die als Hemmung bezeichnet wird und die auftritt, wenn die Differenz zwischen der magnetischen Anziehungskraft und der Federlast zu klein wird, einzuschränken. Zusätzlich zu diesem Effekt ist es auch möglich, den Hub der Kontaktdruckfedern 41a und 41c unter Verwendung des Anschlags 41b zu bestimmen und zu verhindern, daß sich die Federlast ändert.
(2) Wir betrachten 1 und 3. Die Vergußmasse 12a ist in den Raum zwischen dem Körper 11 und dem Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung eingebracht, der der Raum zwischen dem Körper 11 und dem quasihermetisch verschlossenen Raum 63 ist. Unter Verwendung eines Materials als Vergußmasse 12a, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, ist es möglich, die Gehäusekomponente 6 und das erste Joch 23, die die Konstruktionskomponenten des quasihermetisch verschlossenen Raums sind, der durch den Lichtbogen erwärmt wird, der zwischen den ersten Kontaktpunkten 32 und den beweglichen Kon taktpunkten 41 entsteht, schnell abzukühlen. Daher ist es möglich, den Lichtbogen durch schnelles Absorbieren der Wärmeenergie des erzeugten Lichtbogens schnell zu löschen. Da die Vergußmasse 12a die Ausbreitung der Vibration einschränkt, die sich vom Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung, der im Innern angeordnet ist, zum Körper 11 ausbreitet, kann außerdem ein Geräuschdämmungseffekt erreicht werden. Unter Verwendung der Vergußmasse 12a wird keine Umhüllungskomponente benötigt, und der Körper 11 kann mit nur einer Komponente ausgeführt werden. Dadurch können die Kosten gesenkt werden.
(3) Wir betrachten 8. Die Innenwände der Vorder- und Rückseite (oben und unten in der Figur) der Gehäusekomponente 6 sind im Mittelteil zur Innenseite hin dicker, und die Maße zwischen den Innenwänden sind d2 für den Abstand des Mittelteils, d3 für den Abstand des Randteils, und wenn d1 die Breite des Vorderteils und die Rückseite des beweglichen Kontakts 4 ist, dann gilt: d1 = d2 < d3. Wenn der Abstand zwischen den Innenwänden der Gehäusekomponente 6 und dem beweglichen Anschluß 4 an dem Teil, der nahe der Welle ist, klein ist und an dem Teil, der entfernt von der Welle ist, größer ist, ist es möglich, die Drehpositionsänderung des beweglichen Kontakts infolge der Drehung der Welle zu begrenzen usw., die den Mittelteil des beweglichen Kontakts 4 festhält. Somit kann die Kontaktposition der beweglichen Kontaktpunkte 41 auf dem festen Kontakt 32 stabil sein, und die Stromsteuerung durch die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 kann stabil durchgeführt werden. Ferner werden in den nachstehend beschrieben Ausführungsformen 2 bis 8 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung in Ausführungsform 1 Funktionen zur Reduzierung des Betriebsgeräuschs der elektromagnetischen Schaltvorrichtung hinzugefügt.
Ausführungsform 2
9 und 10 zeigen die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 2. Diese elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 hat eine Aussparung 8 mit einem nach unter gerichteten Einfügeloch 81 in der Mitte des unteren Teils 62 der Gehäusekomponente 6, und der Punkt, wo der obere Teil der Welle 5 eingefügt ist und das Einfügeloch 81 verschließt, unterscheidet sich von der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 1 (siehe beispielsweise 1). Wenn sich der obere Teil der Welle 5 nach oben und nach unten bewegt, füllen Gas, Fluide oder Partikel, die gegen die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Welle beständig sind, die Aussparung B.
In Ausführungsform 2 dieses Mechanismus ist es möglich, den Aufprall, der gegeben ist, wenn die beweglichen Kontaktpunkte 41 mit den Festkontaktpunkten 32 in Kontakt treten und sich von diesen lösen, durch den Widerstand des Gases, der Fluide oder der Partikel gegen die Bewegung der Welle 5 zu reduzieren, um das Betriebsgeräusch der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 zu reduzieren. Da der Widerstand des Gases, der Fluide oder Partikel nur dann wirkt, wenn die beweglichen Kontaktpunkte 41 mit den Festkontaktpunkten 32 in Kontakt treten oder sich von diesen lösen, wird außerdem die überschüssige Kraft konstant ausgeübt, und es treten keine Leistungsverschlechterungen (Nebeneffekte) auf, z. B. Verschlechterung des Widerstands gegen Vibration der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 und eine Erhöhung der Steuerspannung.
Wie oben erwähnt, wird die Reduzierung des Betriebsgeräuschs der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 durch entsprechendes Einschränken der Bewegungen der Welle 5 erreicht, die der bewegliche Teil ist, der sich mit der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 22, des beweglichen Kontakts 4 und des beweglichen Eisenkerns 22 selbst bewegt (diese wollen wir insgesamt als beweglichen Teil M bezeichnen). Das heißt im allgemeinen, das Dämpfungsteil, das die Bewegung einschränkt, kann auf dem beweglichen Teil M angeordnet werden. Außerdem realisiert die Aussparung 8, die mit den Widerstandsfluiden (Gas und Fluide oder die Partikel) gefüllt ist dieses Dämpfungsteil. Daher kann ein Dämpfungsteil wie dieses nicht nur in der Gehäusekomponente 6 angeordnet sein, wie oben erwähnt, sondern auch an den Teilen, die die Bewegung des beweglichen Eisenkerns 22 am unteren Teil einschränken. Außerdem ist in den o ben beschriebenen Ausführungsformen 3 und 4 die Aussparung 8 in der Gehäusekomponente 6 angeordnet.
Ausführungsform 3
11 zeigt die Aussparung 8 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 3. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 hat den Flansch 54, der entlang der Innenfläche der Aussparung 8 aufwärts und abwärts reibt, am oberen Ende der Welle 5, und sie hat ein Ventil 58, das das Einfügeloch 57 über den Flansch 54 sowie das Einfügeloch 57 am Flansch 54 öffnet und schließt, und das obere Ende der Welle 5 mit dem Flansch 54 wird in das Einfügeloch 81 eingefügt und verschließt das Einfügeloch 81 und das Gas, die Fluide oder die Partikel, die gegen die Bewegung der Welle 5 beständig werden, entlang der vertikal angeordneten Achse.
Wenn sich in Ausführungsform 3 des oben erwähnten Mechanismus die Welle 5 nach oben bewegt, ist es möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 4 wegen des Widerstands des Gases, der Fluide und der Partikel in der Aussparung 8 zu reduzieren. Wenn sich dagegen die Welle 5 nach unten bewegt, ist es nicht möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 4 zu verlangsamen, da sich ein Ventil 58 öffnet. Wenn sich der bewegliche Kontakt 4 in einer solchen Richtung bewegt, daß sich die beweglichen Kontaktpunkte von den Festkontaktpunkten lösen, wird im allgemeinen die Bewegungsgeschwindigkeit reduziert, und die Leistung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 wird reduziert, aber da das Öffnen des Ventils 58 verhindert, daß sich die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Kontakts 4 verlangsamt, ist es in Ausführungsform 3 möglich, das Betriebsgeräusch ohne Verschlechterung der Leistung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 zu reduzieren.
Ausführungsform 4
12 zeigt die Aussparung 8 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 4. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 4 weist die Umhüllung S3, in der Fluid eingeschlossen ist, an der Position auf, wo mindestens eines der folgenden beweglichen Teile M kollidiert: der bewegliche Eisenkern 22, die Welle 5 und der bewegliche Kontakt 4. In der in 12 gezeigten elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 ist die ringförmige Umhüllung S3 mit einem Loch in der Mitte im Einfügeloch 81 der Aussparung 8 befestigt und greift zwischen das Einfügeloch 81 und den oberen Teil des oberen Endes der Welle 5 ein. Und der Flansch 54 ist am Rand der Welle 5 innerhalb der Aussparung 8 angeordnet, und ein Flansch (Durchmessererweiterungsteil) 55 ist auch auf der Welle 5 außerhalb der Aussparung 8 angeordnet.
Da in Ausführungsform 4 des oben erwähnten Mechanismus die Umhüllung S3 sich in das Innere bewegt und auf die Außenseite der Aussparung 61 bewegt, indem sie durch Flansche 54 und 55 verschoben wird, wenn sich die Welle 5 nach oben und nach unten bewegt, ist es möglich, den Aufprall, der entsteht, wenn der bewegliche Teil unter Verwendung der Viskosität des Fluids im Innern der Umhüllung S3 kollidiert, zu absorbieren und außerdem das Betriebsgeräusch zu reduzieren.
Ausführungsform 5
13, 14 und 15 zeigen die Schnittfläche der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1, den Mechanismus der einander gegenüberliegenden Magnetpole des ersten Jochs 23 und des beweglichen Eisenkerns 22 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 bzw. die Änderung der magnetischen Kraft zwischen den Magnetpolen in Ausführungsform 5. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 hat einen Spalt, der eine Quasiverbindung an den jeweiligen gegenüberliegenden Flächen des ersten Jochs 23 und des beweglichen Eisenkerns 22 hat, d. h. sie hat ein konkaves Teil 23c am ersten Joch 23 und ein konvexes Teil 22c am beweglichen Eisenkern 22. Außerdem kann die Seite des konkav-konvexen Spalts auch eine kegelförmige Fläche sein, nicht nur die vertikale Fläche, die in 14 gezeigt ist.
In Ausführungsform 5 des oben erwähnten Mechanismus wird die Reduzierung der magnetischen Anziehungskraft, die entsteht, wenn der Magnetfluß F von der Richtung der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 22 abweicht, genutzt, wenn der gegenseitige Abstand X jeder Stirnfläche der Magnetpole sich aus der Lage, wo der gegenseitige Abstand X größer ist als der Spalt, wie links in 14 gezeigt, zu der Lage ändert, wo der gegenseitige Abstand X kleiner ist als die Höhe des Spalts, und es erfolgt ein gegenseitiger Eingriff, wie rechts in 14 gezeigt.
Wir betrachten 15 zur Erläuterung. Die X-Achse zeigt den Bewegungsstrecke des beweglichen Eisenkerns 22 (Abwärtsbewegung ist in 13 positiv), und die vertikale Achse zeigt die Federlast Fs (Federvorspannkraft) und die magnetische Anziehungskraft Fm. Die Federlast Fs spannt den beweglichen Eisenkern 22 in die positive Richtung von X vor, und die magnetische Anziehungskraft Fm übt Vorspannung in die negative Richtung von X vor. X=0 ist der Punkt, wo der bewegliche Eisenkern 22 durch die magnetische Absorption die Bewegungsgrenze (höchster Punkt) erreicht. X=X1 ist der Punkt, wo der bewegliche Eisenkern 22 durch die Spiralfeder 22a zum Maximum (niedrigster Punkt) zurückkehrt, wenn die Erregung durch den elektromagnetischen Aktuator unterbrochen wird. X=X2 ist der Punkt, wo die Festkontaktpunkte und die beweglichen Kontaktpunkte sich berühren und lösen.
Die Strecke L1 ist der Abstand zwischen den Kontaktpunkten, und die Strecke L2 ist die Strecke der Hubüberschreitung, das heißt, es ist die Strecke, die die Vorspannungskraft ergibt, die durch die Kontaktdruckfedern 41a und 41b bewirkt wird, wenn sich die Welle 5, nachdem die Kontaktpunkte miteinander in Kontakt getreten sind, bis zu dem Abstand zwischen den Kontaktpunkten weiter nach oben bewegt. Was die Federlast Fs betrifft, so trägt nur die Spiralfeder 22a im Intervall X1-X2 dazu bei, und der Beitrag der Kontaktdruckfedern 41a und 41b ebenso wie der Beitrag der Spiralfeder 22a kommen im Intervall X2-0 hinzu.
Wenn eine magnetische Anziehungskraft Fm, die größer ist als die Federlast Fs, durch Erregung des elektromagnetischen Aktuators erzeugt wird, bewegt sich der bewegliche Eisenkern 22 von X=X1 zu X2, und die magnetische Anziehungskraft Fm erhöht sich mit der Annäherung zwischen den magnetischen Polen. Der bewegliche Eisenkern 22 bewegt sich wegen der Erhöhung der magnetischen Anziehungskraft Fm, die die Erhöhung der Federlast Fs überschreitet, weiter bis X=0. Wenn die Fläche des Magnetpolendes die normale Form hat (Ausführungsform 1), ändert sich die magnetische Anziehungskraft Fm mit der Kurve d, aber im Fall von Ausführungsform 5 verringert sich die Anziehungskraft unmittelbar vor der Kollision des beweglichen Eisenkerns 22 mit dem ersten Joch 23 mit der Kurve e wegen des Spalteffekts, wie oben erwähnt. Damit ist es möglich, den Aufprall, der entsteht, wenn die beweglichen Kontaktpunkte 41 mit den Festkontaktpunkten 32 kollidieren, zu absorbieren und das Betriebsgeräusch der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 zu reduzieren.
Ausführungsform 6
16 zeigt den umgebenden Teil des beweglichen Eisenkerns 22 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 6. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 6 ist so aufgebaut, daß dem mindestens einem Element des beweglichen Teils M, das den beweglichen Eisenkern 22, die Welle 5 und den beweglichen Kontakt 4 aufweist, ein Massekörper (ein Gewicht) m hinzugefügt ist, das entlang der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils M durch die elastische Deformation vibriert. 16 zeigt den Zustand, wo der Aufnahmerahmen 294, der den durch die Spiralfeder 295 arretierten Massekörper m enthält, an der Welle 5 als bewegliches Teil M befestigt ist.
Wenn die Masse des beweglichen Teils M mit M bezeichnet ist, die Masse des Massekörpers m mit m bezeichnet ist und der Massekörper starr am beweglichen Teil M befestigt ist, kollidiert der bewegliche Teil M mit dem Massekörper m und behält dabei die kinetische Energie E1 = 1/2 × (M+m) × V × V bei, die die Grundlage für die Geschwindigkeit V vor der Kollision zu der Zeit, wo die beweglichen Kontaktpunkte 41 und die Festkontaktpunkte 32 kollidieren, ist. Da jedoch in dieser Ausführungsform 6 der Massekörper m, der vibriert und am beweglichen Teil M befestigt ist, sich nach der Kollision mit der kinetischen Energie 1/2 × m × V × V weiterbewegt, wird die durch die Kollision verbrauchte Vibrationsenergie E1 auf E2 = 1/2 × M × V × V reduziert. Deswegen ist es möglich, das Betriebsgeräusch zu reduzieren, wenn die elektromagnetische Schaltvorrichtung arbeitet.
Ausführungsform 7
17 zeigt den Zustand der Befestigung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 an den äußeren Halterungen in Ausführungsform 7. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 7 ist beispielsweise an einem Befestigungsteil 9, z. B. an einer Montageplatte eines elektrischen Fahrzeugs, mittels der Halterungen 13, die am Körper 11 ausgebildete Einfügelöcher 13a haben, befestigt. Dabei sind die Röhren 14, die aus einem stark dämpfenden Stahl bestehen, zu einem Zylinder ausgebildet sind und den Flansch an den Enden nach außen gerichtet haben, in die Einfügelöcher 13a eingefügt, und während die Röhren 14 in Eingriff sind, wird die Wölbung B, die die Befestigungskomponente ist, in die Einfügelöcher 13a an den Halterungen 13 eingefügt, und der Körper 11 wird am Befestigungsteil 9 unter Verwendung der Mutter N befestigt, die eine der anderen Befestigungskomponenten ist. Da es in Ausführungsform 7 möglich ist, die Vibration zu reduzieren, die sich von der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 zum Befestigungsteil 9 ausbreitet, kann das Betriebsgeräusch der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 reduziert werden.
Ausführungsform 8
18 zeigt den Zustand der Befestigung der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 1 an den äußeren Halterungen in Ausführungsform B. Die, elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 in Ausführungsform 8 ist beispielsweise an dem Befestigungsteil 9, z. B. an einer Montageplatte eines elektrischen Fahrzeugs, mittels der Halterungen 13 befestigt, deren Einfügelöcher 13a am Körper 11 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 7 ausgebildet sind. Hierbei ist auf der Befestigungsseite der Halterungen 13 die flexible ringförmige Komponente 15 angeordnet, die die magnetischen Fluide, MR-Fluid oder ER-Fluid, umschließt, und während die ringförmige Komponente 15 in Eingriff ist, wird die Wölbung B, die die Befestigungskomponente ist, in die Einfügelöcher 13a oder die ringförmige Komponente 15 an den Halterungen 13 eingefügt, und der Körper 11 wird an den Halterungen 9 unter Verwendung der Mut ter N befestigt, die eine der anderen Befestigungskomponenten ist.
Wenn das eingeschlossene Fluid das magnetischen Fluid oder MR-Fluid ist, wird die ringförmige Komponente 15 durch das Magnetfeld zu der Zeit, wo der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird, hart und zu der Zeit, wo der elektromagnetische Aktuator 2 nicht mit Energie versorgt wird, weicher als zu der Zeit, wo der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird. Wenn das eingeschlossene Fluid ER-Fluid ist, wird die ringförmige Komponente 15 zu der Zeit, wo der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird, auch härter als zu der Zeit, wo der elektromagnetische Aktuator 2 nicht mit Energie versorgt wird, da die Spannung an das ER-Fluid angelegt wird. Und wenn der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird und die an das ER-Fluid anzulegende Spannung ausbleibt, wird es weicher, als wenn der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird.
In Ausführungsform 8, wie oben, ist es möglich; das Betriebsgeräusch dadurch zu reduzieren, daß die ringförmige Komponente 15 verwendet wird. Weil es möglich ist, die ringförmige Komponente 15 härter zu machen, wenn der elektromagnetische Aktuator 2 mit Energie versorgt wird, und weicher zu machen, wenn der elektromagnetische Aktuator 2 nicht mit Energie versorgt wird, ist sie auch für elektrische Fahrzeuge geeignet. Das heißt, da das elektrische Fahrzeug steht und die ringförmige Komponente 15 weicher ist, bevor die beweglichen Kontaktpunkte 41 mit den Festkontaktpunkten 32 in Kontakt treten, ist es möglich, die Ausbreitung der Vibration zum Befestigungsteil 9 des elektrischen Fahrzeugs einzuschränken, wenn die beweglichen Kontaktpunkte 41 mit den Festkontaktpunkten 32 in Kontakt treten. Außerdem ist es möglich, die Resonanz dadurch zu verhindern, daß die elektromagnetische Schaltvorrichtung 1 fest am Befestigungsteil 9 befestigt ist, während sich das Fahrzeug bewegt, und die ringförmige Komponente 15 weicher wird, nachdem sich die beweglichen Kontaktpunkte 41 von den Festkontaktpunkten 32 getrennt haben. Daher ist es möglich, die Ausbreitung der Vibration zum Befestigungsteil 9 einzuschränken.
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Patentanmeldung 2003-270346 vom 2. Juli 2003 in Anspruch. Der gesamte Inhalt der Anmeldung wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Zusammenfassung
In der elektromagnetischen Schaltvorrichtung ist es möglich, zu miniaturisieren und niedrige Kosten zu erzielen, ein leises Betriebsgeräusch zu haben und auch den Lichtbogen schnell zu löschen. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung (1) hat einen elektromagnetischen Aktuator (2) mit einem beweglichen Eisenkern (22), ein Paar fester Anschlüsse (3), die jeweils einen Festkontaktpunkt (32) haben, einen beweglichen Kontakt (4), der bewegliche Kontaktpunkte (41) am rechten und linken Ende hat, eine Welle (5) und eine Gehäusekomponente (6), die die beweglichen Kontaktpunkte (41) und die Festkontaktpunkte (32) enthält. Das Paar beweglicher Kontaktpunkte (41) tritt jeweils mit dem Paar fester Kontaktpunkte (32) in Kontakt und löst sich von diesem, und das Paar fester Kontaktpunkte (32) wird mittels der Welle (5) durch Bewegung des beweglichen Eisenkerns (22) entlang der Achse unter Verwendung des elektromagnetischen Aktuators (2) jeweils leitend bzw. wieder isoliert. Ein quasihermetisch verschlossener Raum (63), der der Löschraum ist, wird durch die Gehäusekomponente (6) und ein erstes Joch (23) gebildet. Eine Vergußmasse (12a) wird in den Raum zwischen dem Körper (11) und dem quasihermetisch verschlossenen Raum (63) eingebracht.

Claims

Elektromagnetische Schaltvorrichtung mit: einem elektromagnetischen Aktuator, der aufweist: eine Magnetspule, die um eine Achse gewickelt ist und die einen hohlen Teil auf der Achse hat, einen beweglichen Eisenkern, der beweglich entlang der Achse in dem hohlen Teil angeordnet ist, ein erstes Joch, das an einem der Enden der Magnetspule angeordnet ist, einem Ende der Achse gegenüberliegt, und ein Einfügeloch über der Achse hat, und ein zweites Joch, das am anderen Ende der Magnetspule angeordnet ist, und dem anderen Ende der Achse gegenüberliegt; einem Paar fester Anschlüsse, die jeweils die Festkontaktpunkte an einem Ende der Achse haben und deren Anschlußfläche mit dem externen Stromkreis jeweils am anderen Ende der Achse verbunden sind; einem beweglichen Kontakt, der ein Paar bewegliche Kontaktpunkte an beiden Enden hat, die jeweils mit den Festkontaktpunkten in Kontakt treten und sich von diesen lösen; einer Welle, die die Verbindungsachse aufweist, die an dem Halteteil befestigt ist, das den beweglichen Kontakt festhält, die sich von diesem Halteteil bis zu dem anderen Ende der Achse erstreckt, die durch das Einfügeloch des ersten Jochs eingefügt ist und die an dem beweglichen Eisenkern befestigt ist; und einer Gehäusekomponente, in der die beweglichen Kontaktpunkte und die Festkontaktpunkte angeordnet sind, wobei das Paar der beweglichen Kontaktpunkte mittels der Welle durch Aufwärts- und Abwärtsbewegung des beweglichen Eisenkerns entlang der Achse unter Verwendung des elektromagnetischen Aktuators jeweils mit dem Paar der Festkontaktpunkte in Kontakt tritt und sich von diesem löst, wobei die Gehäusekomponente zu einer kastenartigen Form mit einer Öffnung auf der anderen Seite der Achse ausgebildet ist, wobei jede Seite der Festkontaktpunkte des Paares der festen Anschlüsse vom unteren Teil der Gehäusekomponente her eingefügt ist und befestigt ist, der quasihermetisch verschlossene Raum durch die Gehäusekomponente und mindestens das Joch gebildet wird und die beweglichen Kontaktpunkte und die Festkontaktpunkte im quasihermetisch verschlossenen Raum angeordnet sind.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese einen Körper aufweist, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung enthält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht, und bei dem eine Vergußmasse in einen Raum zwischen dem Körper und dem quasihermetisch verschlossenen Raum eingebracht ist.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen einer Innenwand der Gehäusekomponente und dem beweglichen Kontakt an dem Teil, das nahe der Welle ist, klein ist und an dem Teil, das von der Welle entfernt ist, größer ist.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aussparung, die das Einfügeloch auf der anderen Seite der Achse hat und am unteren Teil der Gehäusekomponente befestigt ist, am unteren Teil vorgesehen ist; der Flansch, der auf der Innenfläche der Aussparung in der Richtung der Achse reibt, an dem Teil eines der Enden der Welle ausgebildet ist und das Einfügeloch am Flansch sowie am Ventil, das das Einfügeloch öffnet und schließt, ausgeführt ist; das Einfügeloch dadurch abgedeckt ist, daß eines der Enden der Welle, die den Flansch aufweist, durch das Einfügeloch eingefügt ist; und die Aussparung mit Gas, Fluiden oder Partikeln gefüllt ist, die gegen die Bewegung der Welle entlang der Achse beständig sind.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese einen Massekörper, der durch elastische Deformation entlang der Achse vibriert, in mindestens einem beweglichen Teil hat, um die Bewegung des beweglichen Teils, das sich mit der Bewegung des beweglichen Eisenkerns bewegt, einzuschränken.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese einen Spalt hat, der eine Quasiverbindung zwischen den jeweiligen gegenüberliegenden Flächen des ersten Jochs und des beweglichen Eisenkerns hat.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese eine Umhüllung mit Fluiden im Innern an der Position hat, wo mindestens eines von folgendem kollidiert: der bewegliche Eisenkern, die Welle oder der bewegliche Kontakt.
Elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese einen Körper hat, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung enthält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht; und der Körper die Halterungen mit Einfügelöchern hat, um eine Befestigungskomponente einzufügen, die verwendet wird, um den Körper an den äußeren Halterungen zu befestigen, Röhren, die aus stark dämpfendem Stahl bestehen, in die Einfügelöcher eingefügt werden, und während die Röhren in Eingriff sind, der Körper an den äußeren Halterungen durch Einfügen der Befestigungskomponente in die Einfügelöcher oder die Röhren an den Halterungen befestigt wird.
elektromagnetische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese einen Körper hat, der den Hauptkörper der elektromagnetischen Schaltvorrichtung enthält, wobei die Anschlußfläche nach außen vorsteht; und der Körper die Halterungen mit den Einfügelöchern hat, um die Befestigungskomponente einzufügen, die verwendet wird, um den Körper an den äußeren Halterungen zu befestigen, eine flexible ringförmige Komponente, die die Magnetfluide, MR-Fluid oder ER-Fluid einschließt, auf der Befestigungsseite der Halterungen vorgesehen ist, und während die ringförmige Komponente in Eingriff ist, der Körper an den äußeren Halterungen durch Einfügen der Befestigungskomponente in die Einfügelöcher oder die Röhren an den Halterungen befestigt wird.