JP2006310249A

JP2006310249A - 接点装置

Info

Publication number: JP2006310249A
Application number: JP2005255398A
Authority: JP
Inventors: Ritsu Yamamoto; 律山本; Riichi Uotome; 利一魚留; Tadahiro Itou; 督裕伊東; Motoharu Kubo; 基治久保; Katsuya Konama; 克哉粉間
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: JP4470844B2

Abstract

【課題】
可動鉄心の移動時に発生する振動を抑制することで動作音を低減するとともに電磁石装置の磁気効率を向上する。
【解決手段】
可動鉄心８は、移動方向（図１における上下方向）に沿って固定鉄心７に対向する大径部８ｄと、移動方向に直交する方向において立ち上げ片１５ｂと対向し且つ大径部８ｄよりも外径の小さい小径部８ｅとで構成される。コイルボビン１４の軸部１４ａの外径が従来例よりも小さくなり、コイル１３を巻設するスペースを増やして電磁石装置の磁気効率が向上できる。さらに、大径部８ｄと小径部８ｅで可動鉄心８を構成したため、従来例に比較して可動鉄心８を軽量化することができ、その結果、可動鉄心８が固定鉄心７に当たる際に発生する衝撃（振動）を抑制して動作音を低減することも可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワー負荷用のリレーや電磁開閉器等に好適な接点装置に関するものである。

図４は従来の接点装置の一例である封止接点装置を示す側面断面図である（例えば、特許文献１参照）。この封止接点装置は、封止接点部Ａと駆動部Ｂとを備えて構成されている。

まず、封止接点部Ａについて説明する。セラミックのような耐熱性材料により一面が開口する箱状の封止容器１が形成され、その底部の２箇所に貫通孔１ａが設けられている。これらの貫通孔１ａ，１ａに一部が挿通される固定端子２，２は、例えば銅系材料等により略多段有底円筒状に形成され、底側の一端部には固定接点２ａが固着され、開口部側の他端部には鍔部２ｂが設けられている。また固定端子２は、その他端部が封止容器１から突出した状態で、鍔部２ｂ付近が封止容器１にロウ付け等により気密接合される。さらに、固定端子２の開口部側から内方へ向かってねじ溝（図示せず）が形成されている。

可動接触子３は、例えば銅系材料等により平板状に形成され、固定接点２ａと接離する間隔を有して両端部に可動接点３ａが固着されている。可動接触子３の中央部には挿通孔３ｂが設けてあり、この挿通孔３ｂに絶縁材料により略丸棒状に形成された可動軸４の一端４ａが挿通され且つかしめられることで可動軸４に可動接触子３が結合されている。なお、可動接触子３は後述する接圧ばね６によって可動接点３ａが固定接点２ａに接触する向き（図中上向き）に弾性付勢されている。また、可動軸４の他端４ｂには雄ねじ４ｃが切られている。

固定鉄心７は、一端部７ａが細い略円柱状に形成されるとともに、可動軸４を挿通する挿通孔７ｂが軸方向に設けられている。この固定鉄心７は、後述する固定板１１の挿通孔１１ａに挿通して一端部７ａが固着され、他端部には挿通孔７ｂの内径よりも大きい内径を有した凹部７ｃが設けられている。略円柱状に形成された可動鉄心８は、可動軸４が挿通される挿通孔８ａが軸方向に設けられている。この挿通孔８ａには、可動軸４の雄ねじ４ｃと螺合して可動軸４と可動鉄心８との連結位置を可動軸４の軸方向に沿って可変とするための雌ねじ（図示せず）が切られている。この可動鉄心８は、その軸方向の一端側に固定鉄心７との対向面８ｂを有しており、その他端部に雌ねじの内径よりも大きい内径を有した凹部８ｃが設けられている。また、この可動鉄心８は、その外方面が後述するキャップ１０の内周面に摺動する摺動面となっている。

復帰ばね９は、固定接点２ａと可動接点３ａの開離方向へ可動鉄心８を弾性付勢するものであって、固定鉄心７の挿通孔７ｂの内径よりも若干大きい内径を有した圧縮コイルばねからなり、固定鉄心７の挿通孔７ｂに挿通された可動軸４に外挿されて、その一端部が固定鉄心７の凹部７ｃに嵌まり込んで位置規制される。キャップ１０は、非磁性材料により有底円筒状に形成され、その底部側に可動鉄心８を収納するとともに、その可動鉄心８の対向面８ｂに対向する固定鉄心７を開口部側に収納する。

固定板１１は、鉄等の磁性金属材料により矩形状に形成され、後述する継鉄１５に連結されて固定鉄心７及び可動鉄心８と共に磁気回路を形成する。この固定板１１は、前述したように、固定鉄心７の一端部７ａを固着する前に挿通する挿通孔１１ａが中央に設けられ、挿通孔１１ａ付近がキャップ１０に気密接合される。接合部材１２は、金属材料により両端部に開口穴１２ａを有して筒状に形成され、一端部側の開口穴１２ａの内周縁が封止容器１の内方面よりも内側に位置するようになっている。接合部材１２は、その一端部側で封止容器１の開口端部に気密接合されるとともに他端部側で固定板１１に気密接合される。また、接合部材１２は筒部途中が全周に渡って屈曲されており、開口穴１２ａの開口断面が一端部側よりも他端部側の方が大きく形成されている。そして、この接合部材１２は、前述した封止容器１及び固定板１１に気密接合されることによって固定接点２ａ及び可動接点３ａ並びに固定鉄心７及び可動鉄心８を収容するための気密空間を形成し、この気密空間が水素を主体とするガスが例えば２気圧程度でもって気密封止される。なお、圧縮コイルばねからなる接圧ばね６が、可動軸４に外挿された状態で固定板１１と可動接触子３との間に介挿されて可動接触子３を弾性付勢している。

次に、駆動部Ｂについてを説明する。この駆動部Ｂは、固定鉄心７及び可動鉄心８並びに固定板１１と共に電磁石装置を構成するものである。コイルボビン１４の円筒形の軸部１４ａにコイル巻線が巻回されることでコイル１３が形成されている。継鉄１５はコイル１３を外囲するよう中央片及び両対向片でＵ字状に形成され、その中央片に貫通孔１５ａが設けられてなり、固定鉄心７及び可動鉄心８並びに固定板１１と共に磁気回路をなす。そして、継鉄１５が配設された状態では、前述したキャップ１０の胴部が継鉄１５と可動鉄心８との間に位置している。

上述のように構成される従来の封止接点装置は、以下のように動作する。コイル１３の励磁前は可動接点３ａが固定接点２ａと所定の距離（接点ギャップ）を有して対向している。コイル１３を励磁すると、可動鉄心８が固定鉄心７に吸引されて移動することにより、その可動鉄心８にねじ止めされて後に接着剤により固定された可動軸４が駆動されて、可動接点３ａは、接点ギャップを徐々に小さくしてゆき、やがて固定接点２ａに当接する。その後、ばね負荷は、接圧ばね６のばね負荷分だけ急に大きくなり、更に可動軸４が駆動されると、可動鉄心８は、オーバートラベル量だけ移動して、ばね負荷が更に大きくなる。この接点ギャップ及びオーバートラベル量の合計は、可動鉄心８のストロークとなっている。

また、コイル１３の励磁が切られると、可動接触子３は、主として復帰ばね９の付勢力でもって復帰して逆に変位し、可動接点３ａが固定接点２ａから開離するとともに、可動鉄心８も所定の距離だけ復帰して元の状態に戻る。なお、復帰時に接点間に発生するアークは、図示しない磁気手段の磁場により可動接触子３の両端方向へ十分に引き伸ばされて消弧される。
特開平１１−２３２９８６号公報

ところで上記従来例においては、コイル１３の励磁によって移動した可動鉄心８が固定鉄心７と当たることで振動（衝撃）が発生し、その振動が固定板１１や継鉄１５などの部材へ伝搬されて可聴域の音波（以下、「動作音」と呼ぶ。）として空気中へ放射される場合があった。このような動作音は聴感上好ましくない音であるから、できるだけ低減することが望ましい。

また上記従来例においては、継鉄１５の中央片に設けられた貫通孔１５ａの周縁から貫通孔１５ａ内に立ち上がる円筒形の立ち上げ片１５ｂが設けられ、可動鉄心８と継鉄１５との対向面積を立ち上げ片１５ｂによって増やすことで両者間の磁気抵抗を低減し、電磁石装置の磁気効率の向上を図っている。しかしながら、コイルボビン１４の軸部１４ａと可動鉄心８及びキャップ１０との間に継鉄１５の立ち上げ片１５ｂが介在することにより、キャップ１０とコイルボビン１４の軸部１４ａとの間に無駄なスペース（デッドスペース）Ｓ（図４参照）が生じてしまうためにコイルボビン１４のコイル巻線を巻回するスペースが減少し、この減少分だけ電磁石装置の磁気効率が低下してしまっていた。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、可動鉄心の移動時に発生する振動を抑制することで動作音を低減するとともに電磁石装置の磁気効率が向上できる接点装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねとを備え、電磁石装置は、筒状の軸部内に可動軸、固定鉄心、可動鉄心が挿通されるコイルボビンと、コイルボビンの軸部の周囲に巻設されるコイルと、コイル並びにコイルボビンを内側に収納しコイルボビンの軸部の孔に連通する貫通孔が底面中央に設けられた継鉄とを有し、貫通孔周縁から軸部内に立ち上がる立ち上げ片が継鉄に設けられてなる接点装置において、可動鉄心は、移動方向に沿って固定鉄心に対向する大径部と、移動方向に直交する方向において立ち上げ片と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とからなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、有底筒状に形成され底部側に可動鉄心を収納するようにしてコイルボビンの軸部内に配設されるキャップを備え、電磁石装置を励磁しないときに可動鉄心の小径部の端面をキャップの底部に当接させてなることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、キャップは、内径が可動鉄心の小径部の外径よりも若干大きく且つ可動鉄心の小径部を収納する小内径部と、内径が可動鉄心の大径部の外径よりも若干大きく且つ可動鉄心の大径部を収納する大内径部とが可動鉄心の移動方向に連結されてなり、電磁石装置を励磁しないときに可動鉄心の大径部の端面をキャップの大内径部の底面に当接させてなることを特徴とする。

請求項４の発明は、上記目的を達成するために、固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねとを備え、電磁石装置は、筒状の軸部内に可動軸、固定鉄心、可動鉄心が挿通されるコイルボビンと、コイルボビンの軸部の周囲に巻設されるコイルと、コイル並びにコイルボビンを内側に収納しコイルボビンの軸部の孔に連通する貫通孔が底面中央に設けられた継鉄とを有し、貫通孔周縁から軸部内に立ち上がる立ち上げ片が継鉄に設けられてなる接点装置において、コイルボビンの軸部は、周方向において立ち上げ片と対向する大径部と、周方向において可動鉄心及び固定鉄心と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とからなることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、移動方向に沿って固定鉄心に対向する大径部と、移動方向に直交する方向において立ち上げ片と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とで可動鉄心を構成しているので、立ち上げ片の内径を小さくしてコイルボビンの軸部の外径を小さくすることでコイル巻線を巻回するスペースを増やして電磁石装置の磁気効率が向上でき、また、可動鉄心が軽量化されることで可動鉄心の移動時に発生する振動を抑制して動作音を低減することができる。

請求項２の発明によれば、可動鉄心の移動範囲をキャップの底部で規制することができるから動作が安定する。

請求項３の発明によれば、可動鉄心の移動範囲をキャップの底部で規制する場合に比較して、オフ時に可動鉄心が当接する部分の面積が減少するとともに当該部分の剛性が高くなることでオフ時における動作音を低減することができる。

請求項４の発明によれば、周方向において立ち上げ片と対向する大径部と、周方向において可動鉄心及び固定鉄心と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とでコイルボビンの軸部を構成しているので、固定鉄心及び可動鉄心とコイルボビンの軸部との間に立ち上げ片の厚みによるデッドスペースが生じないため、コイル巻線を巻回するスペースを増やして電磁石装置の磁気効率が向上できる。

以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。但し、本発明の実施形態の基本構成は従来例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１を示す側面断面図である。可動鉄心８は、移動方向（図１における上下方向）に沿って固定鉄心７に対向する大径部８ｄと、移動方向に直交する方向において立ち上げ片１５ｂと対向し且つ大径部８ｄよりも外径の小さい小径部８ｅとで構成されている。大径部８ｄの外径は固定鉄心７の外径とほぼ同一であり、可動鉄心８と固定鉄心７の対向面積は従来例と変わらない。

またキャップ１０は、固定鉄心７及び可動鉄心８の大径部８ｄの外径よりも若干大きい内径を有する大内径部１０ａと、可動鉄心８の小径部８ｅの外径よりも若干大きい内径を有し且つ外径が大内径部１０ａよりも小さい小内径部１０ｂとが可動鉄心８の移動方向（軸方向）に連結されて構成されている。

而して、継鉄１５の立ち上げ片１５ｂはキャップ１０の小内径部１０ｂの周囲に配置されるため、従来例においてキャップ１０とコイルボビン１４の軸部１４ａとの間に生じていたデッドスペースＳがなくなってキャップ１０とコイルボビン１４の軸部１４ａを密着させることができる。その結果、コイルボビン１４の軸部１４ａの外径が従来例よりも小さくなり、コイル１３を巻設するスペースを増やして電磁石装置の磁気効率が向上できるものである。また、コイル１３を巻設するコイルボビン１４の軸部１４ａは外径をできるだけ小さくする方が磁気効率を高くでき、且つコイル１３の巻数を減らすことができるために材料費が減少するという利点もある。さらに、大径部８ｄと小径部８ｅで可動鉄心８を構成したため、従来例に比較して可動鉄心８を軽量化することができ、その結果、可動鉄心８が固定鉄心７に当たる際に発生する振動（衝撃）を抑制して動作音を低減することも可能となる。なお、軽量化によって可動鉄心８の移動速度が速くなるため、封止接点装置の動作時間を短縮することも可能である。

ところで本実施形態においては、コイル１３を励磁しないとき（オフ時）に可動鉄心８の大径部８ｄの端面（図１における下面）をキャップ１０の大内径部１０ａの底面（図１における上面）に当接させて可動鉄心８の移動範囲を規制している。また、図２に示すようにコイル１３を励磁しないときに可動鉄心８の小径部８ｅの端面（図２における下面）をキャップ１０の底部（小内径部１０ｂの底面）に当接させることで可動鉄心８の移動範囲を規制してもよく、このようにして可動鉄心８の移動範囲を規制することで封止接点装置の動作を安定させることができる。但し、上述のように可動鉄心８の大径部８ｄの端面をキャップ１０の大内径部１０ａの底面に当接させる構成であれば、可動鉄心８の移動範囲をキャップ１０の底部で規制する場合に比較して、オフ時に可動鉄心８が当接する部分（大内径部１０ａの底面）の面積が減少するとともに当該部分の剛性が高くなるためにオフ時における動作音が低減できるという利点がある。

なお、本実施形態では、接点装置の一例として、固定接点並びに可動接点を収納して封止される封止容器を備えるような封止接点装置を例に挙げて説明したが、本実施形態の接点装置は、上記のような封止接点装置に限られるものではなく、固定接点並びに可動接点が気密に封止されてないものであってもよい。この点は、後述する実施形態２においても同様である。

（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２を示す側面断面図である。可動鉄心８並びにキャップ１０は従来例と共通であり、その代わりに、周方向（図３における左右方向）において立ち上げ片１５ｂと対向する大径部１４ｂと、周方向において可動鉄心８及び固定鉄心７と対向し且つ大径部１４ｂよりも外径の小さい小径部１４ｃとでコイルボビン１４の軸部１４ａが構成されている。

而して、継鉄１５の立ち上げ片１５ｂはキャップ１０とコイルボビン１４の大径部１４ｂとの間の空間に配置されるため、従来例においてキャップ１０とコイルボビン１４の軸部１４ａとの間に生じていたデッドスペースＳがなくなってキャップ１０とコイルボビン１４の軸部１４ａを密着させることができる。その結果、コイルボビン１４の軸部１４ａの外径が小径部１４ｃにおいて従来例よりも小さくなり、コイル１３を巻設するスペースを増やして電磁石装置の磁気効率が向上できるものである。

本発明の実施形態１を示す側面断面図である。同上における他の構成を示す要部の側面断面図である。本発明の実施形態２を示す側面断面図である。従来例を示す側面断面図である。

符号の説明

１封止容器
２ａ固定接点
３可動接触子
３ａ可動接点
４可動軸
６接圧ばね
７固定鉄心
７ｄ外鍔部
８可動鉄心
８ｃ大径部
８ｄ小径部
１３コイル
１４コイルボビン
１４ａ軸部
１５継鉄
１５ｂ立ち上げ片

Claims

固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねとを備え、電磁石装置は、筒状の軸部内に可動軸、固定鉄心、可動鉄心が挿通されるコイルボビンと、コイルボビンの軸部の周囲に巻設されるコイルと、コイル並びにコイルボビンを内側に収納しコイルボビンの軸部の孔に連通する貫通孔が底面中央に設けられた継鉄とを有し、貫通孔周縁から軸部内に立ち上がる立ち上げ片が継鉄に設けられてなる接点装置において、可動鉄心は、移動方向に沿って固定鉄心に対向する大径部と、移動方向に直交する方向において立ち上げ片と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とからなることを特徴とする接点装置。
有底筒状に形成され底部側に可動鉄心を収納するようにしてコイルボビンの軸部内に配設されるキャップを備え、電磁石装置を励磁しないときに可動鉄心の小径部の端面をキャップの底部に当接させてなることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
キャップは、内径が可動鉄心の小径部の外径よりも若干大きく且つ可動鉄心の小径部を収納する小内径部と、内径が可動鉄心の大径部の外径よりも若干大きく且つ可動鉄心の大径部を収納する大内径部とが可動鉄心の移動方向に連結されてなり、電磁石装置を励磁しないときに可動鉄心の大径部の端面をキャップの大内径部の底面に当接させてなることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねとを備え、電磁石装置は、筒状の軸部内に可動軸、固定鉄心、可動鉄心が挿通されるコイルボビンと、コイルボビンの軸部の周囲に巻設されるコイルと、コイル並びにコイルボビンを内側に収納しコイルボビンの軸部の孔に連通する貫通孔が底面中央に設けられた継鉄とを有し、貫通孔周縁から軸部内に立ち上がる立ち上げ片が継鉄に設けられてなる接点装置において、コイルボビンの軸部は、周方向において立ち上げ片と対向する大径部と、周方向において可動鉄心及び固定鉄心と対向し且つ大径部よりも外径の小さい小径部とからなることを特徴とする接点装置。