JP2003318023A - 電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可動鉄心吸引時の鉄心同士の衝突速度を低下さ
せる。 【解決手段】固定鉄心４に、相手側の可動鉄心５の側方
に隙間ｇ，ｊを介して延びる磁気漏れ部４ａ，４ｂを一
体に突出形成し、可動鉄心５の吸引動作時に電磁コイル
６の磁束の一部を磁気漏れ部４ａ，４ｂに導く。磁気漏
れ部４ａ，４ｂを通る漏れ磁束による吸引力は可動鉄心
５の移動方向に対して直角な成分を有するため、鉄心同
士が接極する間際の吸引力が抑制され、吸引力と負荷力
との整合性が良好になって鉄心同士の衝突速度が低下し
衝撃が緩和される。鉄心同士が接極した状態では接極面
間の磁気抵抗は磁気漏れ部４ａ，４ｂより小さく、磁気
漏れ部４ａ，４ｂの磁束通過はなくなることから、接極
状態の保持力は従来と同じに保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、電磁接触器の操
作電磁石などに用いられる電磁石に関する。 【０００２】 【従来の技術】図７は電磁接触器の一般的な構成を示す
縦断面図、図８は図７における固定鉄心の斜視図であ
る。まず、図７において、電磁接触器のフレーム１に収
容された操作電磁石（以下、単に電磁石という）２は連
結板３を介してフレーム１の底部に連結固定されたＥ形
の固定鉄心４と、この固定鉄心４に対して移動可能にフ
レーム１に案内されたＥ形の可動鉄心５を有し、固定鉄
心４の中央脚には電磁コイル６が装着され、可動鉄心５
と電磁コイル６の巻枠との間に圧縮ばねからなる復帰ス
プリング７が挿入されている。周知の通り、鉄心４，５
は珪素鋼鈑の積層により構成され、リベット８により締
結されている。一方、フレーム１には、互いに対向する
各相一対の固定接触子９が固定され、それらの間を橋絡
するように配置された可動接触子１０は可動鉄心５に連
結された接点支え１１に保持されている。可動接触子１
０の反固定接触子側には、圧縮ばねからなる接触スプリ
ング１２が挿入されている。 【０００３】電磁コイル６の図示非励磁状態において、
可動鉄心５は復帰スプリング７により固定鉄心４から引
き離され、可動接触子１０は固定接触子９から開離して
いる。この状態で電磁接触器が投入操作され、電磁コイ
ル６が励磁されると、可動鉄心５が復帰スプリング７に
抗して吸引され、左右両脚の対向端面（接極面）間で固
定鉄心４に吸着され、接極面同士が接触（接極）する。
これにより、可動接触子１０は接点を介して固定接触子
９に押圧され、その間を橋絡して電路を閉路させる。な
お、図８に示すように、固定鉄心４の接極面の溝には周
知の隈取りコイル１３が嵌め込まれるとともにカシメ加
工により固着され、電磁コイル６の交流励磁による吸引
力の脈動の緩和が図られている。 【０００４】図９は、上記投入動作において可動鉄心５
に作用する負荷力と吸引力との関係を示す特性図で、横
軸は可動鉄心５のストローク（接極面間の距離）、縦軸
は負荷力及び吸引力である。吸引力特性の実線は電磁コ
イル印加電圧が定格の100％時、鎖線は同じく70％時の
ものである。さて、図９において、可動鉄心５の吸引が
開始されると、負荷力は復帰スプリング７の変形ととも
に漸増するが、位置Ｃで可動接点が固定接点に接触する
と、接触スプリング１２の力が加わり負荷力は急増す
る。その後、復帰スプリング７及び接触スプリング１２
の変形とともに漸増し、可動鉄心５が接極する位置Ｅで
最大となる。一方、可動鉄心５に作用する吸引力は、接
極面間の距離の減少とともに図示の通り増大する。その
場合、吸引力は負荷力を常に上回り、その差分（図９の
斜線部分）が可動鉄心５に対する加速力になる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】図９に示した吸引力と
負荷力とを比較してみると、可動接触子１０が閉成した
位置（図中Ｃ点）から鉄心同士が接極する位置（図中Ｅ
点）までの間で、吸引力と負荷力との間に大きな差が生
じている。この力の差が可動鉄心５を急激に加速し、可
動鉄心５は固定鉄心４に衝突する。この衝突は電磁接触
器投入時に騒音を発生させるとともに、鉄心４，５を損
傷してその低寿命化を招く。その対策として、図８に示
すような緩衝装置が用いられている。すなわち、図８に
おいて、固定鉄心４の底面に防振ゴム１４が設置される
とともに、防振ゴム１４と一体にクッションブロック１
５が一体形成され、固定鉄心４の連結板３の両端はクッ
ションブロック１５に弾性的に保持されている。 【０００６】ところが、このような緩衝装置はコストア
ップの要因になり、また可動鉄心からの衝撃自体を減ら
すものではないので根本的な解決にはならない。そこ
で、この発明の課題は、緩衝装置を設けることなく可動
鉄心からの衝撃を抑制することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、電磁コイルが装着された固定鉄心と、
前記電磁コイルの励磁により前記固定鉄心に吸引される
可動鉄心とを備えた電磁石において、前記固定鉄心及び
可動鉄心の一方又は双方に、相手側の前記鉄心の側方に
隙間を介して延びる磁気漏れ部を一体に突出形成し、吸
着動作時に前記電磁コイルの磁束の一部を前記磁気漏れ
部に導き、前記鉄心同士が接極する間際の吸引力を抑制
するようにするものである。 【０００８】この発明によれば、可動・固定鉄心の接極
面を通過する磁束が減り、接極面間の吸引力が低下する
一方、磁気漏れ部を通る漏れ磁束により磁気漏れ部と相
手鉄心との間に作用する吸引力は、可動鉄心の移動方向
に対して直角の成分を有するため、鉄心同士が接極する
間際の吸引力が全体として減少し、吸引力と負荷力との
整合性が良好になって衝撃が緩和される。吸引力の抑制
の程度は、磁気漏れ部の高さ及び相手鉄心との間の隙間
の調整により適度に設定することができる。また、磁気
漏れ部と相手鉄心との間には隙間が存在するので、鉄心
同士が接極した状態では接極面間の磁気抵抗は磁気漏れ
部より小さくなり、磁気漏れ部への磁束通過はなくなる
ことから、接極状態では従来鉄心と同じ保持力を確保す
ることができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１及び図２は、この発明の実施
の形態の電磁接触器用電磁石を示すもので、図１は横断
面図、図２は斜視図である。図１及び図２において、従
来例と相違するのは、固定鉄心４の左右脚の接極面近傍
に、可動鉄心５の左右脚の側方に隙間ｇを介して延びる
磁気漏れ部４ａが一体に突出形成され、また固定鉄心４
の中央脚の接極面近傍に、可動鉄心５の中央脚の左右側
方に隙間ｊを介して延びる磁気漏れ部４ｂが一体に突出
形成されている点である。磁気漏れ部４ａは、隈取りコ
イル１３の外側隣接部分（カシメしろ部分）が接極面か
ら高さｈまで突出するように立ち上げられた突条として
形成されている。一方、可動鉄心５の中央脚は左右両側
が凸形に削除され、固定鉄心４の磁気漏れ部４ｂはその
削除部分に進出するように左右両側が高さｋの突条とし
て立ち上げられている。図示の場合、隙間ｊ，ｇ及び高
さｈ，ｋは、電磁接触器の可動接点が固定接点との接触
を開始するストロークまでの吸引力は従来と同じで、鉄
心同士が接極する間際で吸引力が低下するように設定さ
れている。なお、図１に示すように、左右脚の接極状態
で中央脚の接極面間には微小な隙間が設けられ、電磁石
釈放時の可動鉄心５の離反の容易が図られている。 【００１０】図５は、図１の電磁石の電磁コイル６が励
磁され、可動鉄心５が吸引された時の鉄心同士が接極す
る間際における磁束の状態を代表的に示すものである。
図５において、電磁コイル６の磁束φは、固定・可動鉄
心４，５が形成する磁気回路を図示の通り通過するが、
接極面近傍では磁気漏れ部４ａ及び４ｂに磁束φの一部
φ'及びφ"が導かれ、接極面を通過する磁束は左右脚で
は（φ−φ'）、中央脚では（φ−φ"）になる。その場
合、磁気漏れ部４ａ，４ｂは接極面の側方に位置するた
め、この部分を通る磁束φ'，φ"は可動鉄心５の移動方
向（図５の上下方向）に対して傾き、そのためにこの部
分に生じる吸引力Ｆには可動鉄心５の移動方向に対して
直交する成分Ｆ₂が生じ、その分、吸引に有効な成分Ｆ₁
が小さくなる。一方、接極面を通過する磁束（φ−
φ'），（φ−φ"）による吸引力は磁束φが全部接極面
を通過する従来構成に比べて小さい。その結果、接極間
際における可動鉄心５に対する吸引力は全体として直交
成分Ｆ₂に相当する分だけ減少する。 【００１１】図６は、図９の特性図に重ねて図１の実施
の形態における吸引力を表示し、従来例との吸引力の比
較を示したものである。図６において、鉄心同士が接極
する間際、すなわちいまの場合は電磁接触器の可動接点
が固定接点に接触開始する時点の位置Ｃから鉄心同士が
接極する位置Ｅの手前までの間で、実施の形態の吸引力
は従来例よりも低下している。このように吸引力を低下
させることにより、負荷力と吸引力との差が縮まり、接
極時の鉄心同士の衝突が緩和される。接極後において
は、磁束φは隙間ｇ，ｊが存在する磁気漏れ部４ａ，４
ｂに向わずすべて接極面を通過するので、接極中の保持
力は磁気漏れ部４ａ，４ｂがないものと変わらない。 【００１２】図３はこの発明の異なる実施の形態を示す
電磁石の横断面図、図４はその斜視図である。この実施
の形態は、可動鉄心５の左右脚の先端を凸形として固定
鉄心４の左右脚に２つの磁気漏れ部４ａ，４ｃを形成
し、また中央脚の磁気漏れ部４ｂは可動鉄心５の中央脚
の周囲を囲むように形成したものである。このように磁
気漏れ部を増やすことにより、吸引力の低下作用を高め
ることができる。なお、図示実施の形態では、磁気漏れ
部を固定鉄心側に突出形成した例を示したが、磁気漏れ
部は可動鉄心側、あるいは固定・可動鉄心両側に形成す
ることも可能である。また、鉄心の形状はＥ形のみなら
ず、Ｉ形やＵ形でも磁気漏れ部の形成は可能である。更
に、図示実施の形態では隈取りコイルを有する交流電磁
石の例を示したが、この発明は直流電磁石にも適用可能
であり、磁気漏れ部の形成位置や形状も図示形状に限定
されるものではない。更にまた、この発明は電磁接触器
の操作電磁石のみでなく、他の用途の電磁石にも適用可
能であり、その場合、ヒンジ型の電磁石にも適用可能で
ある。 【００１３】 【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、固定鉄
心あるいは可動鉄心に磁気漏れ部を形成し、接極間際の
吸引力の一部を可動鉄心の移動方向外へ向けることによ
り、鉄心同士の衝突速度を低下させ、衝撃に伴う騒音発
生や鉄心の損傷を抑えることができ、また結果として緩
衝装置を省くことができるので電磁石のコストを低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施の形態を示す電磁石の横断面図
である。 【図２】図１の電磁石における鉄心の斜視図である。 【図３】この発明の異なる実施の形態を示す電磁石の横
断面図である。 【図４】図３の電磁石における鉄心の斜視図である。 【図５】図１の電磁石における磁束の経路を示す図であ
る。 【図６】図１の電磁石における吸引力を示す特性図であ
る。 【図７】電磁接触器の従来例を示す横断面図である。 【図８】図１における固定鉄心の斜視図である。 【図９】図７における電磁石の負荷力と吸引力との関係
を示す特性図である。 【符号の説明】 ２ 電磁石 ４ 固定鉄心 ４ａ 磁気漏れ部 ４ｂ 磁気漏れ部 ４ｃ 磁気漏れ部 ５ 可動鉄心 ６ 電磁コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】電磁コイルが装着された固定鉄心と、前記
   電磁コイルの励磁により前記固定鉄心に吸引される可動
   鉄心とを備えた電磁石において、 前記固定鉄心及び可動鉄心の一方又は双方に、相手側の
   前記鉄心の側方に隙間を介して延びる磁気漏れ部を一体
   に突出形成し、吸引動作時に前記電磁コイルの磁束の一
   部を前記磁気漏れ部に導き、前記鉄心同士が接極する間
   際の吸引力を抑制するようにしたことを特徴とする電磁
   石。