JP2007287524A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 接圧ばねの位置ずれが抑制される電磁継電器を提供する。
【解決手段】 固定接点２ａと、可動接触子２２と、シャフト３１を介して可動接触子２２に連結された可動鉄心３２と、これらを収納した封止容器１と、可動鉄心３２を駆動することにより可動接触子２２を固定接点２ａに接離させる電磁石装置４とを備える。封止容器１内において、可動接触子２２が収納された空間と、可動鉄心３２が収納された空間とは、ストッパーキャップ１３により仕切られている。可動接触子２２とストッパーキャップ１３との間には、圧縮コイルばねからなり可動接触子２２と固定接点２ａとの間の接圧を付与する接圧ばね３３が介装されている。ストッパーキャップ１３に、可動接触子２２側に突出して接圧ばね３３の内側に位置する制限突起１３ｂを設けた。制限突起１３ｂにより接圧ばね３３の位置ずれが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型の電磁継電器に関するものである。

従来から、接点間に発生するアークの持続時間を短縮するために、接点が収納された空間を密閉するとともに、この空間にガスを封入した密閉型の電磁継電器が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の電磁継電器として、例えば図６に示すものがある。この電磁継電器は、固定接点２ａが設けられた固定端子２１と、固定接点２ａに接離可能な可動接点を構成する可動接触子２２と、シャフト３１を介して可動接触子２２に連結された可動鉄心３２と、可動接触子２２を固定接点２ａに接離させる方向に可動鉄心３２を駆動する電磁石装置４とを有する。以下、上下左右は図６を基準として詳しく説明する。

この電磁継電器は、セラミックのような耐熱性材料からなり下面が開口する直方体形状の固定端子保持部材１１を備える。固定端子保持部材１１の底面（上面）には、貫通穴１１ａが左右に並べて２個設けられている。各貫通穴１１ａにはそれぞれ固定端子２１が挿通されている。固定端子２１は例えば銅を含む金属材料からなり、上面が開口した有底円筒形状の本体部２１ａと、本体部２１ａの上端部から径方向に突設され固定端子保持部材１１の上側に位置する鍔部２１ｂとを有する。固定接点２ａは、固定端子２１の本体部２１ａの下面に固着されている。なお、固定接点２ａは、固定端子２１と一体的に設けてもよい。固定端子２１は、鍔部２１ｂ付近で固定端子保持部材１１にロウ付け等により気密接合されている。さらに、固定端子２１の本体部２１ａの内面にはねじ溝が設けられており、固定端子２１に電線接続用のバスバー（図示せず）をねじ止め固定することができるようになっている。

可動接触子２２は、例えば銅を含む金属材料により扁平な形状に形成されており、厚さ方向を上下方向に向けて固定端子保持部材１内に収納されており、左右の端部がそれぞれ一方ずつの固定接点２ａの下に位置している。

可動接触子２２において左右方向の中央部には、シャフト挿通孔２２ａが上下に貫設されている。シャフト挿通孔２２ａには、絶縁材料からなるシャフト３１が挿通されている。シャフト３１は、軸方向を上下方向に向けてシャフト挿通穴２２ａに挿通された円柱形状の本体部３１ａと、本体部３１ａの上端に連結されて本体部３１ａに対して径方向に突出し直径がシャフト挿通穴２２ａの内径よりも大きい円盤形状の抜け止め部３１ｂとを有する。

固定端子保持部材１１は、図７に示すように金属からなる筒形状の接合部材１２を介して、磁性材料からなり上下に扁平な上側継鉄４１の上面に連結されている。固定端子保持部材１１と接合部材１２、並びに、接合部材１２と上側継鉄４１は、それぞれ互いに気密接合されている。また、上側継鉄４１には、シャフト３１の本体部３１ａが挿通される挿通穴４１ａが上下に貫設されている。また、例えば金属からなりシャフト３１の本体部３１ａが挿通されるシャフト挿通穴１３ａが上下に貫設された仕切り体としてのストッパーキャップ１３が、上側継鉄４１の上面に接合されている。

さらに、シャフト３１の本体部３１ａは、圧縮コイルばねからなる接圧ばね３３に挿通されている。接圧ばね３３は上端が可動接触子２２の下面に弾接して下端がストッパーキャップ１３の上面に弾接しており、シャフト３１が上側継鉄４１に対して十分に上方へ変位した状態では、可動接触子２２は接圧ばね３３のばね力により左右両端部をそれぞれ一方ずつの固定接点２ａに押し付けられる。

また、上側継鉄４１の挿通穴４１ａは、上側継鉄４１の下面に接合されたプランジャキャップ１４により閉塞されている。プランジャキャップ１４は、上面が開口した有底円筒形状の本体部１４ａと、本体部１４ａの上端から径方向に突設され挿通穴４１ａの周囲において上側継鉄４１の下面に接合された鍔部１４ｂとを有する。ここにおいて、固定端子保持部材１１と、固定端子２１と、接合部材１２と、上側継鉄４１と、プランジャキャップ１４とで、密封された封止容器１が構成されており、この封止容器１には水素を主体とするガスが例えば２気圧程度封入されている。

プランジャキャップ１４の上端部には、磁性材料からなり筒形状であって軸方向を上下方向に向けて上側継鉄４１の挿通穴４１ａに挿通されるとともにシャフト３１の本体部３１ａが挿通された固定鉄心４２の一部が収納されている。また、可動鉄心３２は、固定鉄心４２の下側においてプランジャキャップ１４に収納されている。

固定鉄心４２は、円筒形状の本体部４２ａと、本体部４２ａの上端部の外周面から径方向に突設された鍔部４２ｂとを有する。鍔部４２ｂの外径は上側継鉄４１の鉄心挿通穴４１ａの内径よりも大きく、鍔部４２ｂが上側継鉄４１の上側に位置することにより、固定鉄心４２は上側継鉄４１に対して下方への変位が禁止されている。また、鍔部４２ｂの下面と上側継鉄４１の上面との間には、例えば合成ゴムからなり環形状であって固定鉄心４２の本体部４２ａが挿通された鉄心下ゴム３４が介装されている。さらに、ストッパーキャップ１３は、固定鉄心４２の鍔部４２ｂを上側継鉄４１の上面との間に収納するように、上方から見た中央部が上方へ有底円筒形状に膨出した形状となっており、固定鉄心４２の上面とストッパーキャップ１３の下面との間には、例えば合成ゴムからなり環形状であってシャフト３１の本体部３１ａが挿通された鉄心上ゴム３５が介装されている。

ここで、シャフト３１の本体部３１ａの下端部の外周面にはねじ山（図示せず）が設けられており、可動鉄心３２の内面にはねじ溝が設けられていて、シャフト３１は本体部３１ａが可動鉄心３２に螺合することによって可動鉄心３２に機械的に結合している。固定鉄心４２の下面とプランジャキャップ１４の内底面との間の距離は、可動鉄心３２の上下の寸法よりも大きく、また、可動鉄心３２の外径は、プランジャキャップ１４の本体部１４ａの内径よりも僅かに小さい程度となっており、可動鉄心３２はプランジャキャップ１４の本体部１４ａの内面にガイドされてプランジャキャップ１４に対しシャフト３１とともに上下にスライド可能となっている。

さらに、ストッパーキャップ１３の下面と可動鉄心３２の上面との間には、圧縮コイルばねからなりシャフト３１の本体部３１ａが挿通されるとともに固定鉄心４２に挿通された復帰ばね３６が介装されている。すなわち、可動鉄心３２は、復帰ばね３６のばね力により、固定鉄心４２に対して下方へ付勢されている。

さらに、可動鉄心３２の変位時の衝撃を吸収するために、可動鉄心３２の上面には環形状であってシャフト３１が挿通された可動側ゴム３７が固着され、プランジャキャップ１４の内底面には下ダンパーゴム３８が固着されている。可動側ゴム３７と下ダンパーゴム３８とはそれぞれ例えば合成ゴムからなる。

また、上側継鉄４１の下側には、コイル４０が巻回されたボビン４３が配置されている。ボビン４３は、軸方向を上下方向に向けた円筒形状の本体部４３ａと、本体部４３ａの軸方向の両端からそれぞれ径方向に突設された鍔部４３ｂ，４３ｃとを有し、コイル４０は鍔部４３ｂ，４３ｃの間において本体部４３ａに巻回されている。また、ボビン４３の本体部４３ａにはプランジャキャップ１４の本体部１４ａが挿通されている。さらに、磁性材料からなり固定鉄心４２と可動鉄心３２と上側継鉄４１とともに磁気回路を構成する下側継鉄４４が設けられている。下側継鉄４４は、上下に扁平な形状であってボビン４３の下側に位置する本体部４４ａと、本体部４４ａの左右両端からそれぞれ上方に突設されボビン４３を挟んで左右に対向しそれぞれ上端が上側継鉄４１の下面に当接する腕部４４ｂとを有し、全体として断面コ字形状となっている。また、下側継鉄４４の本体部４４ａにおいて左右方向の中央部には、プランジャキャップ１４の下端部が挿通されるキャップ挿通穴４４ｃが上下に貫設されている。キャップ挿通穴４４ｃの内面とプランジャキャップ１４の外周面との間には円筒形状のブッシュ４５が介装されている。

次に、上記電磁継電器の動作を説明する。コイル４０に通電されていない状態では、可動鉄心３２は復帰ばね３６のばね力によりプランジャキャップ１４内の下端に位置する。この状態では、シャフト３１の抜け止め部３１ｂが可動接触子２２の上面に当接することにより、可動接触子２２は、接圧ばね３３のばね力に関わらず上方への変位を規制され、いずれの固定接点２ａにも接触しない。コイル４０に通電されると、励磁された固定鉄心４２に可動鉄心３２が吸引されてシャフト３１とともに上方へ変位する。やがて、シャフト３１が十分に上方へ変位すると、可動接触子２２は各固定接点２ａにそれぞれ接触導通し、ここにおいて固定端子２１同士が可動接触子２２を介して電気的に接続される。その後、更にシャフト３１が駆動されると、可動鉄心３２はオーバートラベル量だけ移動して、接圧ばね３３のばね負荷が更に大きくなる。以後、コイル４０への通電が停止されるまでは、可動接触子２２と固定接点２ａとの間の接圧は接圧ばね３３のばね力により確保される。ここで、可動鉄心３２が固定鉄心４２に衝突した場合、可動鉄心３２から固定鉄心４２に伝わる衝撃は可動側ゴム３７によって吸収され、固定鉄心４２から上側継鉄４１に伝わる衝撃は鉄心上ゴム３４及び鉄心下ゴム３５により吸収されることにより、上記のように接点を閉じる際の騒音は低減される。また、固定鉄心４２の上方への変位は、ストッパーキャップ１３により制限されている。

また、コイル４０への通電が停止されると、可動鉄心３２及びシャフト３１が復帰ばね３６のばね力により復帰し、これに伴って可動接触子２２もシャフト３１の抜け止め部３１ｂから力を受けて各固定接点２ａから離れた位置に復帰し、固定端子２１間の電気的接続が遮断される。つまり、コイル４０、ボビン４３、固定鉄心４２、上側継鉄４１、下側継鉄４４、並びに復帰ばね３６で、可動鉄心３２を駆動する電磁石装置４が構成されている。可動鉄心３２がプランジャキャップ１４の底面に衝突する際の衝撃は、下ダンパーゴム３８によって吸収されることにより、上記のように接点を開く際の騒音は低減される。
特開２００５−３８７０６号公報

上記電磁継電器において、接圧ばね３３の位置が前後左右にずれると、固定接点２ａと可動接触子２２との間の接圧が低くなって電気性能が低下してしまう可能性があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、接圧ばねの位置ずれが抑制される電磁継電器を提供することにある。

請求項１の発明は、固定接点が設けられた固定端子と、固定接点に接離する可動接点が設けられるとともにシャフト挿通穴が固定接点に対する可動接点の接離方向に貫設された可動接触子と、可動接触子のシャフト挿通穴に挿通された本体部、並びに、シャフト挿通穴に挿通不可能な外形であって本体部の一端部に連結され可動接点が固定接点に向かう方向への可動接触子の脱落を防止する抜け止め部を有するシャフトと、磁性材料からなりシャフトの本体部の他端部に連結された可動鉄心と、固定接点に対して可動接点を接離させる方向に可動鉄心を駆動する電磁石装置と、固定接点が内側に露出するように固定端子を保持するとともに可動接触子と可動鉄心とシャフトとを密封状態で収納する封止容器と、シャフトが挿通されるシャフト挿通穴が貫設されるとともに封止容器の内部の空間を可動鉄心が収納された空間と可動接触子が収納された空間とに仕切る仕切り体と、圧縮コイルばねからなりシャフトの本体部が挿通されて一端が仕切り体に弾接するとともに他端が可動接触子に弾接して可動接点と固定接点との間の接圧を与える接圧ばねとを備え、接圧ばねの仕切り体に対する変位であって固定接点に対して可動接点が接離する方向に直交する面内における変位を制限する制限部を仕切り体に設けたことを特徴とする。

この発明によれば、制限部によって接圧ばねの位置ずれが抑制される。従って、制限部を設けない場合に比べ、可動接点と固定接点との間の接圧の低下による電気性能の低下を抑えることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、接圧ばねの内側に位置する制限部としての制限突起が、仕切り体の一部を切り起こすことによって形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、例えば制限突起をエンボス加工によって形成する場合に比べ、制限突起の突出寸法をより大きくし、接圧ばねの位置ずれを抑制する効果を高めることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、電磁石装置は、磁性材料からなりシャフトが挿通されるシャフト挿通穴が設けられて可動鉄心と仕切り体との間に位置する固定鉄心を有し、制限突起の切り起こしに伴って形成された穴と、固定鉄心のシャフト挿通穴とを仕切る環形状の阻止突起を、仕切り体において固定鉄心に向けられる面に設けたことを特徴とする。

この発明によれば、可動接点と固定接点との接離に伴って発生して上記の穴に入りこんだ接点粉が、可動鉄心が収納された空間に入り込むことを阻止突起によって阻止し、接点粉によって可動鉄心の動作が阻害されることを防ぐことができる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、電磁石装置は、磁性材料からなりシャフトが挿通されるシャフト挿通穴が設けられ可動鉄心と仕切り体との間に位置して電磁石装置に通電されたときに励磁されて可動鉄心を吸引する固定鉄心を有し、固定鉄心と仕切り体との間には弾性材料からなる緩衝体が介装され、仕切り体には、シャフト挿通穴を囲む環形状の範囲で可動鉄心が収納される空間側へ膨出した膨出部が設けられ、膨出部において可動接触子に近い側の面には、接圧ばねの一端が収納されるばね受け凹部が形成されていて、ばね受け凹部の内面が制限部となっていることを特徴とする。

この発明によれば、可動鉄心が固定鉄心から受けた衝撃が緩衝体に吸収されることにより、可動鉄心と固定鉄心との衝突に伴う騒音が低減される。また、膨出部の下面が緩衝体に接触することになるから、膨出部を設けない場合に比べて緩衝体と仕切り体との接触面積が減少することにより、振動が伝播する面積が低減するので、緩衝体による上記効果が向上する。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、仕切り体のシャフト挿通穴は、シャフト挿通穴となる範囲を、可動接触子が収納される空間側に切り起こすことによって形成され、この切り起こしにより形成された突起が、接圧ばねの内側に位置して制限部となることを特徴とする。

この発明によれば、シャフト挿通穴と制限部とを同時に形成することができる。また、切り起こしによって形成された突起の根元部分によってシャフトの傾きが抑えられるから、動作がより安定する。

本発明によれば、接圧ばねの仕切り体に対する変位であって固定接点に対して可動接点が接離する方向に直交する面内における変位を制限する制限部を仕切り体に設けたことにより、接圧ばねの位置ずれが抑制される。従って、制限部を設けない場合に比べ、可動接点と固定接点との間の接圧の低下による電気性能の低下を抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

なお、以下の各実施形態の基本構成はそれぞれ従来例と共通であるので、共通する部分については同じ符号を付して図示並びに詳細な説明を省略する。

（実施形態１）
本実施形態は、図１及び図２に示すように、仕切り体としてのストッパーキャップ１３の上面においてシャフト挿通穴１３ａの周囲に、接圧ばね３３の内径よりも僅かに外径が小さい環形状の制限突起１３ｂを設けたことを特徴とする。

また、固定鉄心４２の内面において、下側の内径を上側よりも大きくする段４２ｃを設けるとともに、復帰ばね３６の上端をストッパーキャップ１３ではなく固定鉄心４２の段４２ｃに弾接させている。

上記構成によれば、制限突起１３ｂによって接圧ばね３３の位置ずれが抑制されるから、固定接点２ａと可動接触子２２との間の接圧の低下による電気性能の低下を抑えることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように、接圧ばね３３の内面に臨むことにより接圧ばね３３の変位を制限する複数個の制限突起１３ｂを、それぞれ切り起こしによって形成していることを特徴とする。各制限突起１３ｂは、それぞれ、切り起こし前にシャフト挿通穴１３ａに近い側の端であった部位を根元として、シャフト挿通穴１３ａから離れた側の端であった部位を先端とするような切り起こしにより形成されている。従って、切り起こしに伴ってストッパーキャップ１３に形成される貫通穴１３ｃは、制限突起１３ｂよりもシャフト挿通穴１３ａから離れた位置に形成されている。

上記構成によれば、突出寸法が比較的に大きく接圧ばね３３の位置ずれを抑制する効果が比較的に高い制限突起１３ｂを、比較的に容易に形成することができる。

ところで、固定接点２ａと可動接触子２２との接離に伴って発生する接点粉が、上記貫通穴１３ｃと、シャフト３１の本体部３１ａと固定鉄心４２との間の隙間とを通じて、可動鉄心３２とプランジャキャップ１４の内側面との間に入り込むと、可動鉄心３２の動作が阻害される可能性がある。

そこで、本実施形態では、制限突起１３ｂよりもシャフト挿通穴１３ａの近くにおいてシャフト挿通穴１３ａを囲む環形状の阻止突起１３ｄを、ストッパーキャップ１３の下面に突設している。阻止突起１３ｄの下端は鉄心上ゴム３５の上面に弾接する。すなわち、阻止突起１３ｄにより、上記貫通穴１３ｃを通じてプランジャキャップ１４内に接点粉が入り込むことが防止されている。

（実施形態３）
本実施形態は、図４に示すように、ストッパーキャップ１３に、シャフト挿通穴１３ａを囲む環形状の範囲で下方へ膨出させた膨出部１３ｅを設けたことを特徴としている。膨出部１３ｅの径は接圧ばね３３の径に合わせてあり、膨出部１３ｅの上面に形成される凹部には接圧ばね３３の下端が収納され、これによって接圧ばね３３の位置ずれが抑制される。つまり、膨出部１３ｅの上面に形成される凹部が請求項におけるばね受け凹部となっており、その内面が請求項における制限部となっている。また、膨出部１３ｅを設けたことにより、ストッパーキャップ１３において緩衝体としての鉄心上ゴム３５の上面に当接するのは膨出部１３ｅの下面となり、膨出部１３ｅを設けない場合に比べて鉄心上ゴム３５との接触面積が小さくなっている。これにより、振動が伝播する面積が低減するので、鉄心上ゴム３５による騒音抑制効果が向上する。

（実施形態４）
本実施形態では、図５に示すように、シャフト挿通穴１３ａと制限突起１３ｂとを切り起こしによって同時に形成している。具体的に説明すると、切り起こしの前にシャフト挿通穴１３ａの縁に相当する位置であった部位を根元とし、シャフト挿通穴１３ａの中心に相当する位置であった部位を先端とするように、複数個の制限突起１３ｂをそれぞれシャフト挿通穴１３ａの中心から広げるように上方へ切り起こしている。そして、各制限突起１３ｂの先端をそれぞれ接圧ばね３３の内面に臨ませることにより、接圧ばね３３の位置ずれを抑制している。これにより、制限突起１３ｂの根元部分はシャフト挿通穴１３ａに臨む凸曲面となり、この凸曲面によってシャフト３１の本体部３１ａがガイドされるから、シャフト３１の傾きを抑えて引っ掛かりや磨耗を低減することができる。

本発明の実施形態１を示す断面図である。 同上の要部を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態２の要部を示す断面図である。 本発明の実施形態３の要部を示す断面図である。 本発明の実施形態４の要部の構造を示す説明図である。 従来例を示す断面図である。 同上を示すコイルを省略した斜視図である。

符号の説明

１ 封止容器
２ａ 固定接点
４ 電磁石装置
１３ ストッパーキャップ
１３ａ シャフト挿通穴
１３ｂ 制限突起
１３ｄ 阻止突起
１３ｅ 膨出部
２２ 可動接触子
２２ａ シャフト挿通穴
３１ シャフト
３１ａ 本体部
３１ｂ 抜け止め部
３２ 可動鉄心
３３ 接圧ばね
３５ 鉄心上ゴム
４２ 固定鉄心

Claims (5)

1. 固定接点が設けられた固定端子と、
   固定接点に接離する可動接点が設けられるとともにシャフト挿通穴が固定接点に対する可動接点の接離方向に貫設された可動接触子と、
   可動接触子のシャフト挿通穴に挿通された本体部、並びに、シャフト挿通穴に挿通不可能な外形であって本体部の一端部に連結され可動接点が固定接点に向かう方向への可動接触子の脱落を防止する抜け止め部を有するシャフトと、
   磁性材料からなりシャフトの本体部の他端部に連結された可動鉄心と、
   固定接点に対して可動接点を接離させる方向に可動鉄心を駆動する電磁石装置と、
   固定接点が内側に露出するように固定端子を保持するとともに可動接触子と可動鉄心とシャフトとを密封状態で収納する封止容器と、
   シャフトが挿通されるシャフト挿通穴が貫設されるとともに封止容器の内部の空間を可動鉄心が収納された空間と可動接触子が収納された空間とに仕切る仕切り体と、
   圧縮コイルばねからなりシャフトの本体部が挿通されて一端が仕切り体に弾接するとともに他端が可動接触子に弾接して可動接点と固定接点との間の接圧を与える接圧ばねとを備え、
   接圧ばねの仕切り体に対する変位であって固定接点に対して可動接点が接離する方向に直交する面内における変位を制限する制限部を仕切り体に設けたことを特徴とする電磁継電器。
2. 接圧ばねの内側に位置する制限部としての制限突起が、仕切り体の一部を切り起こすことによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。
3. 電磁石装置は、磁性材料からなりシャフトが挿通されるシャフト挿通穴が設けられて可動鉄心と仕切り体との間に位置する固定鉄心を有し、
   制限突起の切り起こしに伴って形成された穴と、固定鉄心のシャフト挿通穴とを仕切る環形状の阻止突起を、仕切り体において固定鉄心に向けられる面に設けたことを特徴とする請求項２記載の電磁継電器。
4. 電磁石装置は、磁性材料からなりシャフトが挿通されるシャフト挿通穴が設けられ可動鉄心と仕切り体との間に位置して電磁石装置に通電されたときに励磁されて可動鉄心を吸引する固定鉄心を有し、
   固定鉄心と仕切り体との間には弾性材料からなる緩衝体が介装され、
   仕切り体には、シャフト挿通穴を囲む環形状の範囲で可動鉄心が収納される空間側へ膨出した膨出部が設けられ、
   膨出部において可動接触子に近い側の面には、接圧ばねの一端が収納されるばね受け凹部が形成されていて、ばね受け凹部の内面が制限部となっていることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。
5. 仕切り体のシャフト挿通穴は、シャフト挿通穴となる範囲を、可動接触子が収納される空間側に切り起こすことによって形成され、この切り起こしにより形成された突起が、接圧ばねの内側に位置して制限部となることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。

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