JP2004022444A - 電磁接触器の操作用電磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】従来における電磁石鉄心のリベット締め構造を見直し、操作用電磁石としての強度を確保しつつ、鉄損の低減化が図れるように構造を改良する。
【解決手段】電磁石の固定鉄心６，可動鉄心７が珪素鋼板１２を積層してリベット締めした３脚形の積層鉄心になり、かつ固定鉄心と可動鉄心との吸着状態で、その中央脚部６ａ，６ｂの磁極面相互間に空隙ｇを残すようにした電磁接触器の操作用電磁石において、積層鉄心の珪素鋼板を接着剤で貼り合わせた上で、電磁石の吸着動作時に衝撃荷重が加わらない中央脚部のリベット締めを省略し、両側の側脚部６ｂ，６ｃおよび７ｂ，７ｃをリベット１３ｃ〜１３ｆでかしめ止めし、かつリベットの位置を鉄心の外側寄りにする。これにより、必要な鉄心強度を確保しつつ、リベットを導電路とする珪素鋼板との間のループ回路に電圧が誘起されず、循環電流も流れることがなくなって鉄損の低減化が図れる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁接触器に搭載した操作用電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、本発明の実施対象となる電磁接触器の構成を図３に示す。図において、１は電磁接触器の本体ケース（樹脂ケース）、２は固定接触子、３は橋絡形の可動接触子、４は接触子カバー、５が操作用の電磁石であり、該電磁石５は固定鉄心６および可動鉄心７と、固定鉄心６の磁極面に設けた隈取コイル８と、操作コイル９と、可動鉄心７を上方に付勢する復帰ばね１０との組立体からなり、可動鉄心７に前記の可動接触子３が連結されている。なお、１１は操作コイル８の外部接続端子である。
【０００３】
ここで、図示の固定鉄心６，可動鉄心７は、通称“Ｅ形コア”と呼ばれる３脚形鉄心で、その中央脚部に操作コイル９が介装されており、個々の鉄心は図４に示すように珪素鋼板１２を積層し、これにリベット１３を通してかしめ締めした積層鉄心になる。また、この３脚形鉄心には、固定鉄心６と可動鉄心７が吸着した際に、中央脚の端面同志が接触せずにその磁極面相互間に僅かな空隙を保持し、操作コイル９の電流供給を切った場合に残留磁束で可動鉄心７が吸着されたまま復帰不能となるのを回避するようにしている。
【０００４】
なお、前記のように電磁石５の鉄心をリベット締めするのは、固定鉄心６と可動鉄心７との衝突による衝撃，交流励磁による電磁振動などで積層した珪素鋼板１２がバラバラに分解しないようブロック化するためであり、各珪素鋼板１３に開けた穴にリベット１３を通してその両端をかしめ止めするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記構成になる操作用電磁石には、操作コイルの通電，励磁に伴い発生する損失として操作コイルの抵抗損，隈取りコイルに流れる電流損，および鉄損があり、特に鉄損は全損失のうちの約３５％を占め、その鉄損の半分は次記のように鉄心のリベット締め構造に関係している。
【０００６】
すなわち、図５（ａ）　は先記した電磁石の３脚形鉄心，およびその鉄心を通る磁束分布を模式的に表した図であり、固定鉄心６，可動鉄心７の中央脚部を６ａ，７ａ、該中央脚部の上下両側に並ぶ側脚部を６ｂ，６ｃおよび７ｂ，７ｃ、中央脚部の中心線上に通してかしめ止めしたリベットを１３ａ，１３ｂ、側脚部に通してかしめ止めしたリベットを１３ｃ〜１３ｆ、中央脚部６ａと６ｂの端面間に残る間隙をｇとして、操作コイル（図３参照）に電流（交流）を通電して励磁した状態で、固定鉄心６と可動鉄心７に発生する磁束　（交番磁束）　をφ１　〜φ４　で表している。なお、図示の磁束分布はリベット１３ａ〜１３ｆの位置を基準にして描いており、中央脚部６ａ，７ａでは磁束φ１　とφ２　，φ３　とφ４　がリベット１３ａ，１３ｂの両側を通り、側脚部６ｂ，６ｃおよび７ｂ，７ｃでは磁束φ１　とφ２，φ３　とφ４　がリベット１３ｃ〜１３ｆを挟んでその内周側，外周側を通るように分布している。
【０００７】
ここで、積層鉄心の各脚部にかしめ止めしたリベット１３ａ〜１３ｆはその両端が鉄心の外側に積層した珪素鋼板１２と電気的に接触していることから、固定鉄心６（可動鉄心７も同様）の中央脚部６ａと側脚部６ｂ，６ｃとの間には、図５（ｂ）　で表すように二つのループ状の電気回路が形成され、この電気回路に鉄心を通る磁束φ１　〜φ４　が図示のように鎖交することになる。この場合に、図示の上下に分けて描いた二つのループ回路について個々に鎖交する磁束をみると、上側のループ回路では互いに逆方向でループと鎖交する磁束φ１　は相殺され、残る磁束φ２　の電磁誘導によって電圧が誘起され、その誘起電圧によりループ回路に循環電流が流れて損失が発生する。同様に下側のループ回路には磁束φ４　による誘起電圧で循環電流が流れて損失が発生する。
【０００８】
上記のように、リベット締めによりブロック化した従来の電磁石では、鉄心脚部をかしめ止めするリベットを導電路としてこれに接する珪素鋼板１２との間にループ状の電気回路が形成され、電磁石の通電，励磁に伴いこのループ回路には鉄心を通る磁束による電磁誘導で循環電流が流れ、この電流損失が電磁石の鉄損を増加させる要因となる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は従来における鉄心のリベット締め構造を見直し、操作用電磁石として必要な機械的強度を確保しつつ、鉄損の低減化が図れるように構造を改良した電磁接触器の操作用電磁石を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、電磁石の可動鉄心に可動接触子を連繋し、該電磁石の吸引動作で接触子を開閉操作するようにした電磁接触器の操作用電磁石であり、電磁石の固定鉄心，可動鉄心が珪素鋼板を積層してリベット締めした３脚形の積層鉄心になり、かつ固定鉄心と可動鉄心との吸着状態で、その中央脚部もしくはその両側に並ぶ側脚部のいずれか一方の磁極面を非接触としてその相互間に空隙を保持するようにしたものにおいて、
前記積層鉄心の珪素鋼板を接着剤で貼り合わせた上で、電磁石の吸着状態で磁極面間に空隙を確保する脚部を除く他の脚部にのみリベット締めする（請求項１）ものとし、具体的には次記のような態様で構成する。
【００１１】
（１）　３脚形鉄心の中央脚部を非接触脚（固定鉄心と可動鉄心の吸着状態で磁極面の相互間に空隙を残す）とした上で、該中央脚を除いた両側の側脚部のみをリベット締めし、かつその側脚部におけるリベットの通し位置を鉄心の外側寄りに定める（請求項２）。
（２）　３脚形鉄心の側脚部を非接触脚として上で、側脚部を除いた中央脚部のみをリベット締めする（請求項３）。
【００１２】
上記構成のように積層鉄心を一体ブロック化するために鉄心脚部をかしめ止めしたリベットの一部を省略することにより、リベットを導電路として鎖交磁束の電磁誘導により発生する電流損を低減して電磁石の低損失化が図れる。しかも、リベット締めしない脚部を電磁石の吸着時に磁極面が非接触となる脚に限定し、かつリベット締めの代替え手段として珪素鋼板を接着剤で貼り合わせたラミネート構造を採用することにより、実用面でも操作用電磁石としての機能を損なわずに所要の機械的強度を確保できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
〔実施例１〕
図１（ａ），（ｂ）　は本発明の請求項１，２に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、珪素鋼板１２の積層体になる固定鉄心６，可動鉄心７は、珪素鋼板１２に接着剤を塗布して張り合わせブロック化している。なお、珪素鋼板の表面に接着剤を塗布して積層したブロック鉄心は回転機などで実用化されており、その強度，信頼性は実証済である。また、図示のように固定鉄心６と可動鉄心７を吸着した状態では、中央脚部６ａと７ａとの磁極面が接触しないようにその相互間に空隙ｇを保持して励磁電流を切った場合の残留磁力を低めるようにした上で、この中央脚部に対しては図５に示したリベット１３ａ，１３ｂを省略し、中央脚部の両側に並ぶ側脚部６ｂと６ｃ，および７ｂと７ｃにのみ、それぞれリベット１３ｃ〜１３ｆでかしめ止めしている。しかも、このリベット１３ｃ〜１３ｆは側脚部の中央より鉄心の外側位置に寄せている。
【００１４】
上記の構成において、電磁石の吸着時には固定鉄心６と可動鉄心７は両側の側脚部同志が接触し、中央脚部６ａと７ａは空隙ｇを隔てて接触しないので、この部分に衝突荷重の加わることがない。したがって、この中央脚部のリベットを省略しても、珪素鋼板の貼り合わせ構造により、電磁石鉄心として必要な機械的強度を確保できる。
【００１５】
一方、中央脚部のリベット締めを省略したことにより、図５（ｂ）　に対応するループ状の電気回路は、図１（ｂ）　で表すように両側の側脚部６ｂ，６ｃをかしめ止めしたリベット１３ｃ，１３ｅと鉄心の外側に積層した珪素鋼板１２との間に形成されることになる。なお、可動鉄心７にも同様なループ状の電気回路が形成される。しかも、前記のようにリベット１３ｃ，１３ｅは脚部の外側寄りに位置決めされているので、このループ回路に鎖交する磁束φ１　〜φ４　は図示のような分布になり、トータル的には磁束φ１　〜φ４　が個々に逆向きに相殺し合ってループ回路には電圧が誘起されず、これにより図５（ｂ）　で述べた電流損失分はゼロとなって電磁石の鉄損が低減する。
【００１６】
〔実施例２〕
図２（ａ），（ｂ）　は本発明の請求項３に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、（ａ）　図に示すように電磁石の吸着状態で固定鉄心６と可動鉄心７の中央脚部６ａと７ａが接触し、その両側の側脚部６ｂと７ｂ，および６ｃと７ｃとの間には空隙ｇを保持して磁極面同志が接触しないようにしている。また、珪素鋼板１２の積層体になる固定鉄心６，可動鉄心７は、実施例１と同様に珪素鋼板１２に接着剤を塗布して貼り合わせたラミネート構造を採用した上で、電磁石の吸着動作時に衝撃荷重が加わる中央脚部６ａ，７ａにのみリベット１３ａ，１３ｂを通してかしめ止めし、その両側に並ぶ側脚部６ｂ，６ｃおよび７ｂ，７ｃのリベットを省略して構成している。
【００１７】
これにより、操作用電磁石として必要な機械的強度が確保されるとともに、一方ではリベット１３ａと鉄心外側の珪素鋼板１２との間に形成される電気的な回路は、図２（ｂ）　で表すように閉じたループ回路を形成せず、したがって鉄心を通る磁束φ１　〜φ４　によって電圧が誘起されることがなく、リベットを導電路とする循環電流も流れないので、電流損失はゼロとなる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電磁石の可動鉄心に可動接触子を連繋し、該電磁石の吸引動作で接触子を開閉操作するようにした電磁接触器の操作用電磁石であり、電磁石の固定鉄心，可動鉄心が珪素鋼板を積層してリベット締めした３脚形の積層鉄心になり、かつ固定鉄心と可動鉄心との吸着状態で、その中央脚部もしくはその両側に並ぶ側脚部のいずれか一方の磁極面を非接触としてその相互間に空隙を保持するようにしたものにおいて、前記積層鉄心の珪素鋼板を接着剤で貼り合わせた上で、電磁石の吸着状態で磁極面間に空隙を確保する脚部を除く他の脚部にのみリベット締めしたことにより、
電磁石として機能させるに必要な機械的強度を確保しつつ、一方では鉄心を通る交番磁束の電磁誘導によってリベットと積層鉄心の珪素鋼板との間に形成される電気回路に循環電流が流れることがなく、これにより鉄心に生じる鉄損を低めて電磁接触器の低損失化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に対応する操作用電磁石の模式図で、（ａ）　は固定鉄心と可動鉄心の吸着状態を表した図、（ｂ）　は（ａ）　のリベットを通る電気回路および磁束の鎖交分布を表す図
【図２】本発明の実施例２に対応する操作用電磁石の模式図で、（ａ）　は固定鉄心と可動鉄心の吸着状態を表した図、（ｂ）　は（ａ）　のリベットを通る電気回路および磁束の鎖交分布を表す図
【図３】電磁接触器の構成断面図
【図４】図３における電磁石鉄心の部分断面図
【図５】電磁接触器に採用した従来の操作用電磁石の模式図で、（ａ）　は固定鉄心と可動鉄心の吸着状態を表した図、（ｂ）　は（ａ）　のリベットを通る電気回路および磁束の鎖交分布を表す図
【符号の説明】
２　　固定接触子
３　　可動接触子
５　　操作用電磁石
６　　固定鉄心
７　　可動鉄心
６ａ，７ａ　中央脚部
６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃ　側脚部
９　操作コイル
１２　　珪素鋼板
１３，１３ａ〜１３ｆ　リベット
ｇ　　空隙
φ１　〜φ４　　　磁束

Claims (3)

1. 電磁石の可動鉄心に可動接触子を連繋し、該電磁石の吸引動作で接触子を開閉操作するようにした電磁接触器の操作用電磁石であり、電磁石の固定鉄心，可動鉄心が珪素鋼板を積層してリベット締めした３脚形の積層鉄心になり、かつ固定鉄心と可動鉄心との吸着状態で、その中央脚部もしくはその両側に並ぶ側脚部のいずれか一方の磁極面を非接触としてその相互間に空隙を保持するようにしたものにおいて、
   前記積層鉄心の珪素鋼板を接着剤で貼り合わせた上で、電磁石の吸着状態で磁極面間に空隙を確保する脚部を除く他の脚部にのみリベット締めしたことを特徴とする電磁接触器の操作用電磁石。
2. 請求項１記載の操作用電磁石において、３脚形鉄心の中央脚部を非接触脚とした上で、該中央脚を除いた両側の側脚部のみをリベット締めし、かつその側脚部におけるリベットの通し位置を鉄心の外側寄りに定めたことを特徴とする電磁接触器の操作用電磁石。
3. 請求項１記載の操作用電磁石において、３脚形鉄心の側脚部を非接触脚として上で、側脚部を除いた中央脚部のみをリベット締めしたことを特徴とする電磁接触器の操作用電磁石。

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