JP2006164812A - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来製品と同等な容量の操作コイルを使用しつつ、固定／可動接点間の接点ギャップを拡大して電流遮断性能の向上が図れるように操作電磁石の構造を改良する。
【解決手段】操作電磁石の可動鉄心を第１の可動鉄心３−１と第２の可動鉄心３−２に分割した上で、第１の可動鉄心を固定鉄心に対向配置し、第２の可動鉄心は第１の可動鉄心の背後に並べて接触子ホルダを連結するとともに、前記復帰バネを二つのばね５−１，５−２に分けて各鉄心の相互間に介装し、主回路の固定接点／可動接点間に設定した接点ギャップＡ’ に対応する操作電磁石の動作ストロークに合わせて固定鉄心と第１の可動鉄心，および第１の可動鉄心と第２の鉄心の間に磁気ギャップＢ1, B2を分担設定し、かつ第２の可動鉄心に形成した鉄心脚部３ａを第１の可動鉄心に形成した凹部３ｂに嵌入して可動鉄心の相互間に摺動可能な鉄心磁路を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁接触器に関し、詳しくはその操作電磁石の組立構造に関する。

まず、従来における電磁接触器の構造を図３に示す（例えば、特許文献１参照）。図において、１は本体ケース、２は操作電磁石の固定鉄心（３脚鉄心）、３は可動鉄心、４は固定鉄心２の中央脚に巻装した操作コイル（励磁コイル）、５は復帰バネ、６は可動鉄心３に連結した接触子ホルダ、７は接触子ホルダ６に搭載した橋絡形の可動接点、８は可動接点を固定接点９に向けて押圧付勢する接触バネである。
かかる構造になる電磁接触器の動作は周知の通りであり、操作コイル４の非励磁状態では復帰バネ５のバネ力を受けて可動鉄心３，可動接点７が図示の待機位置に後退しており、この待機位置では固定接点９に対して可動接点７が接点ギャップＡを隔てて開極し、この接点ギャップＡに対応して固定／可動鉄心間には磁気ギャップＢが保持されている。
この状態から操作コイル４を通電励磁すると、固定鉄心２と可動鉄心３との間に磁気吸引力が作用し、この吸引力により可動鉄心３が復帰バネ５に抗して固定鉄心２の磁極面に吸着されるとともに、このストローク動作により接触子ホルダ６が下降して可動接点７が固定接点９に接触し、さらに接触バネ８のバネ力を受けて接点間が押圧される。なお、接触バネ８を用いる代わりに可動接点７を設けた可動接触子片を板ばねで構成したものもある。

また、図４は前記のストローク動作における電磁石の吸引力，負荷力の特性図であり、吸引力はストローク位置の減少に伴って増加し、負荷力は固定／可動接点が接触するまでは復帰バネ５の圧縮に伴って緩やかに増加し、接点の接触からさらに接触バネ８のバネ力が加わって負荷力が急増する。なお、電磁石はその全ストローク域において吸引力が負荷力に打ち勝つように操作コイル４のアンペアターンを設定しておくものとする。
特開平１−３１３８３３号公報

上記の電磁接触器は、高い電流遮断性能を確保する上からも接点開極位置における固定／可動接点間の接点ギャップＡはできるだけ大きくすることが望まれるが、接点ギャップＡを大きく設定すると、操作電磁石の動作ストロークに対応する固定／可動鉄心間の磁気ギャップＢも大となる。
一方、電磁接触器には高い電流遮断性能の確保と併せて、操作電磁石の消費電力の低減化を推進することが重要課題となっている。これに対して、操作電磁石の固定／可動鉄心間の磁気ギャップＢを大きく設定すると、従来構造のままでは可動鉄心３の動作ストローク範囲も拡大して釈放側のストロークエンドにおける吸引力が減少（図４参照）して負荷力に打ち勝つことができなくなることから、この吸引力不足を解消するためには操作コイル４のアンペアターンを大きくする必要がある。しかしながら、操作コイルのアンペアターンを大きくすると、コイルが大形化するほか、操作コイルの消費電力も増えることになる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は従来製品と同等な容量の操作コイルを使用しつつ、固定／可動接点間の接点ギャップを拡大して電流遮断性能の向上が図れるように操作電磁石の構造を改良した電磁接触器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、操作コイルを巻装した固定鉄心，可動鉄心，復帰バネからなる操作電磁石と、前記可動鉄心に連結した接触子ホルダと、接触子ホルダに搭載して固定接点に対向する可動接点を備えた電磁接触器において、
前記操作電磁石の可動鉄心を第１および第２の可動鉄心に分割した上で、第１の可動鉄心を固定鉄心に対向配置し、第２の可動鉄心は第１の可動鉄心の背後に並べて接触子ホルダを連結するとともに、前記復帰バネを二つのばねに分けて各鉄心の相互間に介装し、主回路の固定接点／可動接点間に設定した接点ギャップに対応する操作電磁石の動作ストロークに合わせて固定鉄心と第１の可動鉄心，および第１の可動鉄心と第２の鉄心の間に磁気ギャップを分担設定するようにし（請求項１）、具体的には次記のような態様で構成するものとする。
（１）前記第２の可動鉄心に第１の可動鉄心に向けて延在する鉄心脚部を設け、該鉄心脚部を第１の可動鉄心に形成した凹部に嵌入して可動鉄心の相互間に摺動可能な鉄心磁路を形成する（請求項２）。
（２）固定鉄心／第１の可動鉄心間の磁気ギャップを、第１の可動鉄心／第２の鉄心間の磁気ギャップよりも大に設定する（請求項３）。

上記の構成により、操作コイルを巻装した固定鉄心と第１および第２の可動鉄心との間には、各可動鉄心を経由する二つの磁路が並列的に形成されることになる。そして、操作コイルを通電励磁すると、励磁により生成した磁束は第１の可動鉄心と第２の可動鉄心を透通して各可動鉄心を固定鉄心に引き寄せるように磁気吸引力が作用し、この吸引力を受けて第１の可動鉄心は固定鉄心の磁極面に吸着し、第２の可動鉄心は第１の可動鉄心の背面に重なって吸着され、この鉄心ストローク動作に接触子ホルダが従動して固定／可動接点が接触して主回路接点が閉極する。
ここで、前記のように操作電磁石の可動鉄心および復帰バネを二分し、固定／可動接点間の接点ギャップに対応する電磁石の動作ストロークに合わせて磁気ギャップ，および復帰バネ力を第１，第２の可動鉄心に分担させた構成とすることにより、操作電磁石の釈放状態では、固定鉄心と第１の可動鉄，および第１の可動鉄心と第２の可動鉄心の間にそれぞれ設定した磁気ギャップ，およびこの磁気ギャップに対応した各可動鉄心の個々の動作ストローク、およびは個々の可動鉄心が分担する復帰バネのバネ力（負荷力）が、可動鉄心が単一である従来構造に比べて小さくなる。

これにより、従来製品と同等な容量の操作コイルを使用しつつ、固定／可動接点間の接点ギャップを従来よりも拡大設定した主回路接点機構を支障なく開閉位置に駆動することができ、電磁接触器としての電流遮断容量の増大化が図れる。また、接点ギャップを同じとすれば、容量の小さな操作コイルを使って主回路接点機構を開閉操作することが可能で、これにより電磁接触器として消費電力の低減化が図れる。

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、図示実施例において図３に対応する部材には同じ符号を付している。
図示実施例の構成では、操作コイル４を巻装した３脚の固定鉄心２に対して、可動鉄心が二つの鉄心（第１の可動鉄心３−１と第２の可動鉄心３−２）に分割され、また復帰バネも二つのバネ（圧縮コイルバネ）５−１と５−２に分けて各分割可動鉄心に分担配置して電磁接触器を組立構成している。
すなわち、第１の可動鉄心３−１は、その磁極面が固定鉄心２の磁極面に対峙するよう配置し、この位置で操作コイル４のボビン端面との間に復帰バネ５−１を介装している。また、第２の可動鉄心３−２は第１の可動鉄心３−１の背後（図示の上方）に並べて接触子ホルダ６と連結し、この位置で第１の可動鉄心３−１と第２の可動鉄心３−２の間には復帰バネ５−２を介装しており、この組立状態で固定鉄心２と第１の可動鉄心３−１との磁極端面間に磁気ギャップＢ1を、また第１の可動鉄心３−１の背面と第２の可動鉄心３−２の磁極面との間に磁気ギャップＢ2 をそれぞれ保持している。

また、図示実施例では、接点の電流遮断性能を高めるように主回路の可動接点７と固定接点９との間の接点ギャップＡ’ が、図３の従来構造における接点ギャップＡよりも大きく（Ａ’ ＞Ａ）設定されており、この接点ギャップＡ’ の間隔に前記磁気ギャップＢ1 とＢ2 との合計間隔を対応（Ａ’ ＝Ｂ1 ＋Ｂ2 ）させている。また、前記の磁気ギャップＢ2 がＢ1 よりも小（Ｂ2 ＜Ｂ1 ）となるよう二つに分けて配した復帰バネ５−１，５−２のバネ力を調整しておく。
さらに、図示の組立位置では第２の可動鉄心３−２から第１の可動鉄心３−１に向けて下方に延在する中央脚部３ａを、第１の可動鉄心３−１の背面中央部に形成した凹部３ｂに摺動可能に嵌入しており、前記の中央脚部３ａを介して第１の可動鉄心３−１と第２の可動鉄心３−２の間を磁気的に結合する鉄心磁路を形成している。

次に、上記の組立構造になる電磁接触器の開閉動作について説明する。まず、操作コイル４の非励磁状態では、図１で表すように固定鉄心２に対して第１および第２の可動鉄心３−１，３−２がそれぞれ磁気ギャップＢ1 ，Ｂ2 を隔てて対向位置しており、また主回路接点機構では、可動接点７が接点ギャップＡ’ を隔てて固定接点９の上方に対峙している。
この状態で操作コイル４を通電励磁すると、コイル励磁により生成した磁束が固定鉄心２から第１の可動鉄心３−１を経由して操作コイルに戻る磁路と、第２の可動鉄心３−２の中央脚部３ａを経て第１の可動鉄心３−１から第２の可動鉄心３−２を迂回経由して操作コイルに戻る磁路に透通する。これにより、固定鉄心２と第１の可動鉄心３−１との間，および第１の可動鉄心３−１と第２の可動鉄心３−２の間にそれぞれ磁気吸引力が作用し、この吸引力により第１および第２の可動鉄心３−１，３−２が図２（ａ）のように復帰バネ５−１，５−２に抗して下方へのストローク動作を開始し、そのストロークエンドに達したところで図２（ｂ）のように第１，第２の可動鉄心３−１，３−２が上下に重なり合って固定鉄心２に吸着する。また、この可動鉄心のストローク動作に連動して第２の可動鉄心３−２に連結した接触子ホルダ６が下降し、可動鉄心３−２が吸着したストロークエンドでは可動接点７が固定接点９に接触し、さらに接触バネ８のバネ力も加わって固定／可動接点間が所要の接触圧で押圧される。

しかも、主回路接点の接点ギャップＡ’ に対応する操作電磁石の磁気ギャップがＢ1 とＢ2 とに分けて鉄心相互間に設定されているので、個々の磁気ギャップＢ1 ,Ｂ2 は図３で設定した磁気ギャップＢよりも小さい。これにより、操作コイル４の容量が図３の操作コイルと同じとしても、電磁石の吸引特性から可動鉄心には大きな吸引力が作用して主回路接点を開閉操作することができるようになる。

本発明の実施例による電磁接触器の構成図 図１の動作説明図で、（ａ）は操作電磁石の励磁による可動鉄心のストローク動作途中の状態、（ｂ）は可動鉄心が吸着して主回路接点が閉極した状態を表す図 電磁接触器の従来構成図 図３の電磁接触器における操作電磁石の吸引力・負荷力の特性図

符号の説明

２ 固定鉄心
３−１ 第１の可動鉄心
３−２ 第２の可動鉄心
３ａ 鉄心脚
３ｂ 凹部
４ 操作コイル
５−１，５−２ 復帰バネ
６ 接触子ホルダ
７ 可動接点
８ 接触バネ
９ 固定接点
A’ 接点ギャップ
Ｂ1, Ｂ2 磁気ギャップ

Claims (3)

1. 操作コイルを巻装した固定鉄心，可動鉄心，復帰バネからなる操作電磁石と、前記可動鉄心に連結した接触子ホルダと、接触子ホルダに搭載して固定接点に対向する可動接点を備えた電磁接触器において、
   前記操作電磁石の可動鉄心を第１および第２の可動鉄心に分割した上で、第１の可動鉄心を固定鉄心に対向配置し、第２の可動鉄心は第１の可動鉄心の背後に並べて接触子ホルダを連結するとともに、前記復帰バネを二つのばねに分けて各鉄心の相互間に介装し、主回路の固定接点／可動接点間に設定した接点ギャップに対応する操作電磁石の動作ストロークに合わせて固定鉄心と第１の可動鉄心，および第１の可動鉄心と第２の鉄心の間に磁気ギャップを分担設定するようにしたことを特徴とする電磁接触器。
2. 請求項１記載の電磁接触器において、第２の可動鉄心に第１の可動鉄心に向けて延在する鉄心脚部を設け、該鉄心脚部を第１の可動鉄心に形成した凹部に嵌入して可動鉄心の相互間に摺動可能な鉄心磁路を形成したことを特徴とする電磁接触器。
3. 請求項１に記載の電磁接触器において、固定鉄心／第１の可動鉄心間の磁気ギャップを、第１の可動鉄心／第２の鉄心間の磁気ギャップよりも大に設定したことを特徴とする電磁接触器。

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