JP2010212016A

JP2010212016A - 電磁石装置

Info

Publication number: JP2010212016A
Application number: JP2009055217A
Authority: JP
Inventors: Taku Uchiyama; 拓内山; Kentaro Toyama; 健太郎外山; Koji Okubo; 幸治大久保; Yukinobu Takatani; 幸悦高谷; Yasuhiro Naka; 康弘中
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】プランジャとコイルを巻きつけるスプールとの摺動性を向上させ、低コスト化と低消費電力化を図ることができる有極電磁石を提供する。
【解決手段】スプールにコイル巻線を巻装した励磁コイル９と、励磁コイル９の外周に配したヨーク６と前記ヨーク６の端面に対向するアーマチュア２を両側に設けて励磁コイル９に嵌挿したプランジャ１と、一方のアーマチュア２を挟んでヨーク６の内側に対向配置した補助ヨーク５と、前記補助ヨーク５とヨーク６との間に介装した永久磁石７とからなる電磁石装置において、前記スプールの内側に嵌挿したプランジャ１表面に、凹凸面３を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁接触器，電磁リレーなどの操作電磁石に適用する電磁石装置に関する。

この種の電磁接触器として図３に示す構造のものが知られている。電磁接触器の駆動源を構成する電磁石装置は、図３に示すように、補助ヨーク５と、永久磁石７と、ヨーク６と、スプール４にコイル巻線を巻装した励磁コイル９と、プランジャ１，アーマチュア２とからなる。励磁コイル９に電流が流れると、図３の左方のアーマチュア２とヨーク６との間に反発力が作用し、図３の右方のアーマチュア２とヨーク６との間に吸引力が作用するため、図中の矢印Ｐのように動作する。
従来、電磁接触器，電磁リレーなどに用いられるプランジャ（鉄心）１は、摺動性を上げるために、プランジャ１表面に表面処理を施すことで摺動性を上げ、動作特性を維持あるいは向上を図っていた。（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−８３３０４号公報

一般に電磁接触器では、電磁石装置を操作させるための開閉制御入力電圧の変動があっても正規に動作を補償しなければならない。また近年、直流制御型の電磁接触器においては主にファクトリーオートメーション内でのロジックコントローラを経由してダイレクトにモータを入り切りする簡略的なシステムをユーザが好む傾向にある。その場合、ロジックコントローラの制御電源の容量を考慮すると電磁接触器の低消費電力化を望む要求が増加している。
そうした要求に応えるために、制御用操作電圧が低電圧側に変動した場合、プランジャ１の動き出しの摩擦係数あるいは接点を入り切りする時点での動摩擦係数を下げる必要がある。また、摩擦係数を下げるには潤滑油等の使用が容易に想像できるが、そうした潤滑油は耐久性も考慮して選定して使用した場合、多くは粘性を有し、例えば電磁接触器の動き出し時にプランジャ１が潤滑油で固着（粘着）しやすい状況になり動作特性を悪化させてしまう。
またプランジャ１とコイル巻線を巻きつけるスプール（樹脂）４との摩擦係数を下げることでも対応可能だが、めっき等の表面処理などではコスト面での負担が大きい。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的はプランジャ１とコイル巻線を巻きつけるスプール４との摺動性を向上させ、低コスト化と低消費電力化を図ることができる電磁石装置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、スプールにコイル巻線を巻装した励磁コイルと、励磁コイルの外周に配したヨークと、前記ヨークの端面に対向するアーマチュアを両側に設けて励磁コイルに嵌挿したプランジャと、一方のアーマチュアを挟んでヨークの内側に対向配置した補助ヨークと、前記補助ヨークとヨークとの間に介装した永久磁石とからなる電磁石装置において、前記スプールの内側に嵌挿したプランジャ（鉄心）表面に、凹凸面を設けるものとし（請求項１）、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）プランジャ表面に設けた凹凸面の凹部内を油溜まりにする（請求項２）。
（２）プランジャ表面に設けた凹凸面は、プランジャ表面の全面に設ける（請求項３）。
（３）プランジャ表面に設けた凹凸面の形状は、ディンプル（くぼみ）形状にする（請求項４）。

上記の構成によれば、摺動性を潤滑油無しでも向上することができ、また潤滑油を使用する場合においてもその溝が油だまりとなって、油膜切れの無い表面を維持できるため、接圧を維持するためのばねや復帰ばねの張力を変えずに、メカニカルな摺動ロスを低減することで低消費電力化に対応できる。
また、電磁接触器は開閉耐久で１０００万回を要求されるものもあり、開閉中にスプールと鉄心の摩擦による粉塵が発生し、接点障害等を誘発する恐れがあるが、本発明により、摺動抵抗を下げることにより、粉塵の発生を抑え、更に粉塵が発生したとしても、表面の凹凸面の凹部内に粉塵がトラップされ、摺動性の維持と接点障害のリスクを低減することが可能となる。

（ａ）は本発明の実施例を示すプランジャとアーマチュアの斜視図，（ｂ）は図１（ａ）に示したプランジャ表面の拡大図，（ｃ）は図１（ｂ）に示したプランジャ表面の断面図本発明の実施例を示す電磁石装置の斜視図従来例を示す電磁石装置の構成図

以下、本発明を実施する具体的な形態を図１〜２に示す実施例に基づいて説明する。
この電磁接触器用の電磁石装置は、スプール４、スプールにコイル巻線を巻装した励磁コイル９、プランジャ１、２つのアーマチュア２と２つのヨーク６と２つの補助ヨーク５と２つの永久磁石７、極性の違う２つのコイル端子８から構成されている。コイル端子８に所定の印加電圧を加えると、プランジャ１が磁石の極性に応じて動作する。プランジャ１の両端には、アーマチュア２の多くがカシメ締結されており、図示していないが電磁接触器では片側のアーマチュア２にレバーを設けて、それと接点を支える部品とをリンクさせて接点の開閉を実施させたりしている。また、アーマチュア２と接点を支える部品の間にリンク機構を介して、設計的な仕様を満足させるために、速度（ストローク）を有極電磁石部と変えているものもある。
本発明では、プランジャ１部品の段階で、プランジャ１表面に、例えばめっき処理後あるいはめっき処理前にショットピーニングあるいはサンドブラストを実施し、プランジャ１表面に凹凸面３を構成する。
なお、本実施例ではプランジャ１表面に設けた凹凸面３を全面に設けるようにして限定しているが、プランジャ１表面に設けた凹凸面３は全面ではなく部分的に設けるようにしても良い。
更に、本実施例ではプランジャ１表面に凹凸面を設けるようにして限定しているが、スプール４のプランジャ１が接触する面に凹凸面を設けるようにしても良い。
プランジャ１表面にはピーニング効果（加工硬化）があってもなくてもよく、問題は、その凹凸面３の凹部内に油溜まりができること、またプランジャ１面および相対するスプール４面に面対面で接触しないことが重要である。

凹凸面加工を実施したプランジャ１の片側にアーマチュア２をカシメ締結し、その後プランジャ１面に潤滑油を塗布し、さらにコイル巻き線を施したスプール４にプランジャ１を貫通させ、もう片側のアーマチュア２をカシメ締結して電磁石装置が組み立てられる。

１プランジャ
２アーマチュア
３凹凸面
４スプール
５補助ヨーク
６ヨーク
７永久磁石
８コイル端子
９励磁コイル

Claims

スプールにコイル巻線を巻装した励磁コイルと、励磁コイルの外周に配したヨークと、前記ヨークの端面に対向するアーマチュアを両側に設けて励磁コイルに嵌挿したプランジャと、一方のアーマチュアを挟んでヨークの内側に対抗配置した補助ヨークと、前記補助ヨークとヨークとの間に介装した永久磁石とからなる電磁石装置において、前記スプールの内側に嵌挿したプランジャ（鉄心）表面に、凹凸面を設けたことを特徴とする電磁石装置。
請求項１に記載の電磁石装置において、プランジャ（鉄心）表面に設けた凹凸面の凹部内を油溜まりにすることを特徴とする電磁石装置。
請求項１に記載の電磁石装置において、プランジャ（鉄心）表面に設けた凹凸面は、プランジャ（鉄心）表面の全面に設けたことを特徴とする電磁石装置。
請求項１に記載の電磁石装置において、プランジャ（鉄心）表面に設けた凹凸面の形状は、ディンプル（くぼみ）形状にしたことを特徴とする有極電磁石。