JP2010282834A

JP2010282834A - 電磁接触器

Info

Publication number: JP2010282834A
Application number: JP2009135201A
Authority: JP
Inventors: Jun Kurashige; 純倉茂; Takashi Sato; 崇佐藤; Katsuhiko Shiraishi; 勝彦白石
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: US8324992B2; EP2259281A2; EP2259281A3; US20100308944A1; CN101908440A; CN101908440B; JP5277078B2

Abstract

【課題】可動・固定両コアの衝突速度を有効に緩和し、電磁石の機械的耐久性向上を図った電磁接触器を提供する。
【解決手段】緩衝ばねの駆動前の合成荷重を戻しばねと接点ばねの導通時の合成荷重よりも低くすることにより、電磁石コイルによる駆動時積極的に固定コアを可動コア側に移動させることにより、相対的な衝突速度が低減でき可動コア、固定コアの機械的耐久性向上が図れる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定絶縁台と電磁石コイルボビンに係合された固定コアと、電磁石コイルで駆動され固定コアとの接極・開放を切り換えられる可動コアを有する電磁接触器に係り、特に、固定コアと可動コアとの接極時に生ずる衝撃を緩和して機械的耐久性の向上を図った交流用電磁接触器に関するものである。

電磁接触器は一般的に、可動コア、固定コアはＥ字形に形成されており、各脚部の端面を対向して配置され、金属ばね等により開放された状態と、電磁石コイルの吸引力で接極した状態を切り換えることにより、可動接触子と固定接触子との導通、遮断を行い電気回路の開閉を制御するものである。

従来、電磁接触器において可動コア、固定コアの衝突時における衝撃を緩和させ可動コア、固定コアの耐久性を長くするために、特許文献１に示されるように固定コアの厚み方向に形成された貫通孔に金属ばねの弾性材料からなる緩衝材を挿入して装着し、固定・可動の両コアの衝突時の振動、衝突音を緩衝材で低減するものが示されている。また固定コアと固定絶縁台との間にゴム等の弾性材料からなる緩衝材を配置し、両コアの衝突時の振動、衝突音を低減するものがある。

特開２００８−２７７０１０号公報

しかしながら、上記従来技術での緩衝材は、可動コア、固定コアの衝突の後の振動を緩衝するものであり、可動・固定両コアの衝突速度を緩和するものではない。一方、可動・固定両コアの接触面の機械的磨耗は衝突速度の影響が大きく、従来から衝突速度を低減する必要が求められている。また、ゴム等の弾性材料を緩衝材として使用することが考えられるが、電磁接触器の動作方向寸法には制約があるため、十分な弾性量を得ることが出来ず、可動・固定両コアの衝突時の緩衝効果を十分得られなかった。

本発明は、上記従来技術の欠点に鑑み、可動・固定両コアの衝突速度を有効に緩和し、電磁石の機械的耐久性向上を図った電磁接触器を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明の電磁接触器は、電磁石コイルのボビンが嵌挿された固定コアと、この固定コアに接極、開極するよう対向配置された可動コアと、固定接触子との間で接触圧を確保する接点ばねを介して可動接触子を支持する可動絶縁台と、上記可動コアを上記固定コアから開極するように配置された戻しばねと、固定接触子を支持する上部絶縁台と、各部材を収容する固定絶縁台と、前記固定コアを固定絶縁台とコイルボビンの間に緩衝ばねを介して保持する支持機構とを有する電磁接触器において、
前記支持機構は、固定コアの厚さ方向に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔から突出した状態で配置される支持部材の両端とコイルボビン下面との間に上記緩衝ばねが配置されるように構成され、
固定絶縁台と固定コア下面との間に配置された弾性体とを備えると共に、コイルボビン下面と固定コアの当接面には空隙を設け、
電磁石コイルによる駆動時に固定コアが可動コア側に上記空隙分移動するように、上記緩衝ばねの荷重を、上記戻しばねと上記接点ばねの合成荷重よりも小さく設定したことを特徴とする。

また、上記記載の電磁接触器において、上記緩衝ばねの荷重は電磁石コイルによる駆動前の荷重に、上記戻しばねと上記接点ばねの合成荷重は上記両接触子の導通時の合成荷重であることを特徴とする。

また、上記に記載の電磁接触器において、電磁石コイルによる駆動時に固定コアが駆動前の初期位置よりも可動コア側で可動コアと衝突することにより、固定コアと上記弾性体との間に空隙が形成されるように構成されたことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、駆動時に固定コアが可動コア側に一旦移動し、交流における吸引力低下時に緩衝ばねの荷重が勝り固定コアが初期の位置に戻ろうとする過程で可動コア、固定コアが衝突することで相対的な衝突速度が低下し機械的耐久性向上が図れる。

本発明実施例の電磁接触器の外観斜視図である。同じく電磁接触器の断面図である。同じく戻しばねと接点ばねの駆動による合成荷重の変位と緩衝ばね合成荷重の設定範囲を示す図である。同じく時間に対するコアの速度と励磁電流の関係を示す説明図である。

本発明の実施例について図を用いて説明する。図１は本発明の実施例における電磁接触器の外観斜視図である。図２は同じく電磁接触器の断面図である。図３は戻しばねと接点ばねの駆動による合成荷重の変位と緩衝ばね合成荷重の設定範囲を示す図である。図４は時間に対するコアの速度と励磁電流の関係を示す説明図である。

図２において、電磁接触器は、電磁石コイル４０のボビン４０ａが嵌挿された固定コア７１と、電磁石コイル４０の励磁による駆動時に、この固定コア７１に接極し、励磁解除による非駆動時に開極するよう対向配置された可動コア７０と、固定接触子６０との間で接触圧を確保する接点ばね５０を介して可動接触子６１を支持する可動絶縁台２０と、上記可動コア７０を上記固定コア７１から開極するように配置されたコイル状の戻しばね５１と、固定接触子６０を支持する上部絶縁台と、各部材を収容固定絶縁台３０と、前記固定コア７１を固定絶縁台３０とコイルボビン４０ａの間に緩衝ばね５２を介して保持する支持機構とを有している。

前記支持機構は、固定コア７１の厚さ方向に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔から突出した状態で配置される支持部材７１ａの両端とコイルボビン下面４０ｂとの間に上記コイル状の緩衝ばね５２が配置されるように構成されている。上記固定絶縁台３０と固定コア７１の下面との間には、緩衝ゴムからなる弾性体８０が介在し、コイルボビン下面４０ｂと固定コア７１当接面には空隙７２を設けている。

ここで、電磁石コイル４０による駆動時に固定コア７１が可動コア７０側に上記空隙７２だけ移動できるように、上記緩衝ばね５２の電磁石コイル４０による駆動前の荷重を、上記戻しばね５１と上記接点ばね５０の接触時（導通時）の合成荷重よりも小さく設定している。なお、荷重の決め方としては、戻しバネ５１と接点バネ５０の荷重を設定し、その後に緩衝ばね５２の荷重を設定する。

上記構成の電磁接触器において、電磁石コイル４０の励磁により可動コア７０を固定コア７１側に駆動すると、固定コア７１も可動コア７０側に磁気吸引される。固定コア７１が可動コア７０側に隙間７２だけ移動することにより緩衝ばね５２が一旦たわみ（圧縮され）、交流のサイクルにおける正弦波の磁気吸引力の減少時に、緩衝ばね５２合成荷重が勝り、固定コア７１は可動コア７０と反対の方向に押し戻され、固定コアが同一方向に動く。一方可動コア７０は、電磁石コイル４０の励磁により大きなストロークで移動しているため、コア速度は大きなものとなる。本実施例では、両コア７０、７１が同一方向に移動している状態で衝突させることで、両コアの相対的な衝突速度を低下させている。

図３に示すように、本実施例は固定コア７１を可動コア７０側に積極的に移動させることが必要であり、緩衝ばね５２の初期合成荷重９０を、戻しばね５１と接点ばね５０の導通時（両コアの接極時）の合成荷重９２よりも低くすることで、固定コアが積極的に移動し易くしている。なお図３で、領域９３は戻しバネ５１のみの荷重で、９４は可動・固定両接触子が接触し始めた位置、領域９５は戻しバネ５１と接点バネ５０との合成荷重である。ここで、緩衝ばね５２の荷重は、戻しばね５１と接点ばね５０の合成荷重の半分以上（０．５〜０．８）に設定されている。

図４は、本実施例における実測例である。１２０は励磁電流を示し、励磁の初期段階では交流の正弦波の電流波形を示すが、可動・固定両コアが接極（衝突）すると波形が急激に変化する。両コア衝突時のタイミングを１１０で示すが、このタイミング以降で電流波形が急激に変化しているのが分かる。１００は可動コア７０の移動速度曲線を示し、１０１は固定コア７１の移動速度曲線を示す。グラフ縦軸の正側は、固定コア７１方向への移動速度であり、負側が可動コア７０方向への移動速度である。負側から正側の移るタイミング１０３は、可動コア７０方向への移動しているものが、固定コア７０側へ方向を転換する方向変換点である。ここでは、可動コア７０方向への移動している固定コア７１が、変換点で可動コア７０と逆方向に方向が変っている。

従来の電磁接触器では固定コア７１は微小にしか動かず移動速度がほぼゼロであるため、衝突速度は可動コア７０の可動コア速度曲線１００そのもので示される。本実施例における電磁接触器は、駆動初期で、可動コア７０が固定コア７１方向に、固定コア７１が可動コア７０方向に移動するが、固定コア７１は上記に述べたように緩衝ばね５２の合成荷重と磁気吸引力（交流のサイクルにおける磁気吸引力の減少）の関係により、途中から移動方向が、可動コア７０と同方向に変更され（変換点１０３で示す）、その後、可動コア７０と固定コア７１は同方向に移動しながら１１０のタイミングで衝突する。

そのため、両コアの衝突速度は、両コアの同一方向に移動している相対的な速度差（図４で１０２で示す）となって大幅に低減される。また、固定コア７１が駆動前の初期位置よりも可動コア７０側で衝突するため、衝突時は固定コア７１と緩衝ゴム８０との間に空隙ができ、衝突後の固定コア７１の緩衝ゴム８０まで移動できる量が確保できるため、コアの衝突後の緩衝効果も向上する。

以上説明したように、本実施例によれば、駆動時に固定コアが可動コア側に一旦移動し、交流における吸引力低下時に緩衝ばねの荷重が勝り固定コアが初期の位置に戻ろうとする過程で可動コア、固定コアが衝突することで相対的な衝突速度が低下し機械的耐久性向上が図れる。

１０…上部絶縁台、２０…可動絶縁台、３０…固定絶縁台、４０…電磁石コイル、４０ａ…コイルボビン、４０ｂ…コイルボビン下面、５０…接点ばね、５１…戻しばね、５２…緩衝ばね、６０…固定接触子、６１…可動接触子、７０…可動コア、７１…固定コア、７１ａ…支持部材、７２…固定コアとボビン下面の間の空隙、８０…弾性体、９０…緩衝ばね合成初期荷重範囲、９１…戻しばね、接点ばね導通時合成荷重、１００…可動コア速度、１０１…固定コア速度、１０２…可動コア、固定コア相対速度、１０３…固定コア移動方向変換点、１１０…コア衝突タイミング、１２０…励磁電流。

Claims

電磁石コイルのボビンが嵌挿された固定コアと、この固定コアに接極、開極するよう対向配置された可動コアと、固定接触子との間で接触圧を確保する接点ばねを介して可動接触子を支持する可動絶縁台と、上記可動コアを上記固定コアから開極するように配置された戻しばねと、各部材を収容し固定接触子を支持する固定絶縁台と、前記固定コアを固定絶縁台とコイルボビンの間に緩衝ばねを介して保持する支持機構とを有する電磁接触器において、
前記支持機構は、固定コアの厚さ方向に形成された貫通孔に挿入され、貫通孔から突出した状態で配置される支持部材の両端とコイルボビン下面との間に上記緩衝ばねが配置されるように構成され、
固定絶縁台と固定コア下面との間に配置された弾性体とを備えると共に、コイルボビン下面と固定コアの当接面には空隙を設け、
電磁石コイルによる駆動時に固定コアが可動コア側に上記空隙分移動するように、上記緩衝ばねの荷重を、上記戻しばねと上記接点ばねの合成荷重よりも小さく設定したことを特徴とする電磁接触器。
請求項1記載の電磁接触器において、上記緩衝ばねの荷重は電磁石コイルによる駆動前の荷重に、上記戻しばねと上記接点ばねの合成荷重は上記両接触子の導通時の合成荷重であることを特徴とする電磁接触器。
請求項1または２に記載の電磁接触器において、電磁石コイルによる駆動時に固定コアが駆動前の初期位置よりも可動コア側で可動コアと衝突することにより、固定コアと上記弾性体との間に空隙が形成されるように構成されたことを特徴とする電磁接触器。