JP2011054405A - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気スペーサを用いずに、可動鉄心と固定鉄心の間に所要の磁気ギャップを設けることができ、磁気ギャップの微調整を容易に行なうことができる電磁接触器を得ること。
【解決手段】電磁コイル４が巻装されたコイルボビン５と、前記コイルボビン５の軸孔５ａに挿入される可動鉄心棒６ａ及び該可動鉄心棒６ａの先端に固定された可動鉄心板６ｂを有し、可動接触子支持体１１を変位させて可動接触子１２と固定接触子１６を接離させる可動鉄心６と、前記コイルボビン５を保持するとともに吸引端板部７ａが前記可動鉄心板６ｂと対向するように配置された固定鉄心７と、前記コイルボビン５の軸孔５ａの先端に形成された凹部に嵌合され、前記可動鉄心棒６ａを摺動させる軸受２０と、を備える電磁接触器９１において、前記軸受２０の先端面を、前記固定鉄心７の吸引端板部７ａの外端面から所定の磁気ギャップ分突出させた。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種電力負荷（モータ、抵抗、照明、コンデンサ等）若しくは各種電気装置と電源とを接続する回路に設置され、回路を開閉する開閉器として用いられる電磁接触器に関するものであり、特に、可動接点を作動（変位）させる電磁作動装置に関する。

図１１は、従来の電磁接触器の可動接点が開いた状態を示す断面図であり、図１２は、従来の電磁接触器の可動接点が閉じた状態を示す断面図である。図１１及び図１２に示すように、従来の電磁接触器１００は、一方の固定接触子１６に接続する電源側端子１と、他方の固定接触子１６に接続する負荷側端子２と、電磁コイル４に接続するコイル端子３と、を備えている。

電磁コイル４は、コイルボビン５に巻装されている。コイルボビン５の中央には、可動鉄心棒６ａが挿入される軸孔５ａが設けられている。軸孔５ａの後端は、軸孔５ａよりも小径に形成された摺動部５ｂとなっている。軸孔５ａの先端には、円筒状の軸受１０が嵌合される凹部５ｃが形成されている。

可動鉄心６は、コイルボビン５の軸孔５ａに挿入され、摺動部５ｂ及び軸受１０にガイドされて軸孔５ａ内を軸方向に摺動する可動鉄心棒６ａと、可動鉄心棒６ａの先端に固定された可動鉄心板６ｂとを有している。

一対の固定鉄心７は、略コ字状に形成され、コイルボビン５を保持し、可動鉄心板６ｂと対向するように配置される吸引端板部７ａを有し、吸引端板部７ａには、非磁性材料製の磁気スペーサ８が固着されている。復帰ばね９は、可動鉄心棒６ａの後端部に配置され、電磁コイル４を非励磁状態にしたとき、ベース１８に反力をとって伸長し、可動鉄心６の可動鉄心板６ｂを固定鉄心７の吸引端板部７ａから開離させ、可動鉄心６を開放状態に保持する。

可動鉄心６の先端には、可動接触子支持体１１が取付けられている。可動接触子支持体１１には、可動接触子１２の中央部を保持する窓１１ａが設けられ、可動接触子１２は、窓１１ａの上辺に反力をとる接触ばね１４により、窓１１ａの底辺に押圧されて保持されている。可動接触子１２の両端には、可動接点１３が固着されている。

可動接触子支持体１１の両側には、固定接触子１６が配置され、固定接触子１６は、ハウジング１７に固定されている。固定接触子１６の内側端には、固定接点１５が固着され、固定接点１５は、可動接点１３と対向するように配置されている。一方の固定接触子１６の外側端には、電源側端子１が設けられ、他方の固定接触子１６の外側端には、負荷側端子２が設けられている。

ハウジング１７は、固定接触子１６を保持するとともに、可動接触子支持体１１及び可動接触子１２を収容している。ベース１８は、コイル端子３を保持するとともに、固定鉄心７、電磁コイル４、可動鉄心６等を収容している。

次に、図１１及び図１２を参照して、上述の従来の電磁接触器１００の動作について説明する。コイル端子３に規定の電圧を印加すると、電磁コイル４が励磁され、可動鉄心６の可動鉄心板６ｂと固定鉄心７の吸引端板部７ａとの間に電磁吸引力が発生し、この電磁吸引力が復帰ばね９の付勢力を上回ると、可動鉄心６は、可動接触子支持体１１とともに固定鉄心７の方向へ吸引されて変位する。

可動接触子支持体１１が変位すると、可動接触子１２も変位し、変位の途中において２つの可動接点１３と２つの固定接点１５が夫々当接し、電源側端子１と負荷側端子２の間に電路が形成される。接点当接後も、引き続き、可動鉄心６及び可動接触子支持体１１が変位し、可動接触子１２の中央部を押圧している接触ばね１４が圧縮され、可動接点１３と固定接点１５の接触力を増大させる。その後、可動鉄心板６ｂが磁気スペーサ８に当接し、可動鉄心６の投入動作が完了する。

コイル端子３に印加されていた電圧が遮断されると、復帰ばね９の付勢力により、可動鉄心６が固定鉄心７から開離され、これに伴って、可動接点１３が固定接点１５から開離し、電源側端子１と負荷側端子２の間の電路が遮断される。

可動鉄心板６ｂと固定鉄心７の吸引端板部７ａとの間に磁気スペーサ８を介在させる目的は、可動鉄心６が固定鉄心７から開放できなくなる、すなわち、開放不良を防止するためである。

電磁コイル４に印加されていた電圧が遮断されると、鉄心の磁極ヒステリシス特性に従い、鉄心内に僅かな磁束が残る。電磁吸引力は、磁気ギャップの２乗に反比例するため、可動鉄心６と固定鉄心７が密着している場合、鉄心間の磁気ギャップは略‘０’となり、僅かな残留磁束であっても、強い吸着力が作用し、吸着力が、復帰ばね９の付勢力を上回ると、可動鉄心６が開放されない。

その結果、可動接点１３が固定接点から開離せず、電路が遮断されないため、モータなどの電力負荷が停止せず、使用者にとって危険な運転状態となる。可動鉄心板６ｂと固定鉄心７の吸引端板部７ａとの間に磁気スペーサ８を介在させることにより、可動鉄心６の吸着状態においても、固定鉄心７との間に磁気ギャップを設けることができるため、残留磁束による開放不良を防止することができる。

一方、磁気ギャップが大きいと、可動鉄心６の変位量を一定とする場合、可動鉄心６の開放初期位置を磁気ギャップ分だけ固定鉄心７から遠ざける必要があり、可動鉄心６を投入動作させるとき、前述の通り、電磁吸引力は、磁気ギャップの２乗に反比例するため、電磁吸引力が減少してしまい、必要な電磁吸引力を得るために、電磁コイル４に入力する電力を増やさなければならない。

以上のことから、磁気スペーサ８の厚さは、可動鉄心６の開放不良を防止し、かつ、可能な限り小さな電力で必要な電磁吸引力を得るための最適値を選択しなければならない。

また、可動鉄心棒６ａをコイルボビン５の摺動部５ｂと軸受１０の内面の２面で摺動させる目的は、可動鉄心棒６ａを安定した状態で摺動させるためである。電磁接触器１００に要求される開閉耐久性は、数百万回と非常に多く、電磁接触器１００の可動部分である可動鉄心６を安定した状態で摺動させることが重要である。

可動鉄心棒６ａをコイルボビン５の軸孔５ａの全面で摺動させると、可動鉄心棒６ａの真円度とコイルボビン５の軸孔５ａの真円度との差異や摺動面の変形により、摺動箇所が確定され難く、可動鉄心棒６ａが軸振れした状態で摺動する可能性がある。

さらに、電磁コイル４の発熱により、放熱性が悪いコイルボビン５の軸孔５ａの中央部が収縮すると、最悪の場合、可動鉄心棒６ａの摺動を拘束してしまう。可動鉄心棒６ａを、可動鉄心棒６ａの両端に近い２面で摺動させることにより、可動鉄心棒６ａを、安定した状態で摺動させることができる。なお、可動鉄心棒６ａの両端付近を摺動させるために、コイルボビン５の両端に軸受１０を設置してもよい。

しかしながら、上記従来の技術によれば、残留磁束による可動鉄心６の開放不良を防止する磁気ギャップを設けるために、非磁性材料製の薄板の磁気スペーサ８を用いている。そのため、部品点数が増えて高コストとなる、という問題があった。

また、可動鉄心６吸着時における電磁接触器１００可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心６投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、磁気ギャップを減らし、電磁吸着力を増大させる方法が有効であるが、磁気スペーサ８が薄板であるため、厚み調整の研磨加工が難しい、という問題があった。また、研磨加工の代わりに、厚さの異なる磁気スペーサ８を何種類か準備して最適な厚さのものを選択する方法があるが、部品点数が増え、高コストとなる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁気スペーサ８を用いずに、可動鉄心６と固定鉄心７の間に所要の磁気ギャップを設けることができ、磁気ギャップの微調整を容易に行なうことができる電磁接触器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電磁コイルが巻装されたコイルボビンと、前記コイルボビンの軸孔に挿入される可動鉄心棒及び該可動鉄心棒の先端に固定された可動鉄心板を有し、可動接触子支持体を変位させて可動接触子と固定接触子を接離させる可動鉄心と、前記コイルボビンを保持するとともに吸引端板部が前記可動鉄心板と対向するように配置された固定鉄心と、前記コイルボビンの軸孔の先端に形成された凹部に嵌合され、前記可動鉄心棒を摺動させる軸受と、を備える電磁接触器において、前記軸受の先端面を、前記固定鉄心の吸引端板部の外端面から所定の磁気ギャップ分突出させたことを特徴とする。

本発明によれば、電磁コイルを励磁したとき、可動鉄心板を軸受の先端面に当接させ、可動鉄心板と固定鉄心の吸引端板部との間に所定の磁気ギャップを設けるようにしたため、磁気スペーサなどの専用部品を用いる必要がなく、部品点数が削減され、コストが低減する、という効果を奏する。

また、可動鉄心吸着時における電磁接触器可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、軸受先端面を研磨加工するだけで磁気ギャップを減らすことができ、容易に電磁吸着力を調整することができる。

図１は、本発明にかかる電磁接触器の実施の形態１を示す側面図である。 図２は、実施の形態１の電磁接触器の正面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４は、図３のＢ部拡大図である。 図５は、実施の形態１の軸受及び固定鉄心の端部を示す部分斜視図である。 図６は、実施の形態１の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合する前の状態を示す部分斜視図である。 図７は、実施の形態１の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合した状態を示す部分斜視図である。 図８は、本発明にかかる電磁接触器の実施の形態２を示す断面図である。 図９は、実施の形態２の軸受及び固定鉄心の端部を示す部分斜視図である。 図１０は、実施の形態２の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合する前の状態を示す部分斜視図である。 図１１は、従来の電磁接触器の可動接点が開いた状態を示す断面図である。 図１２は、従来の電磁接触器の可動接点が閉じた状態を示す断面図である。

以下に、本発明にかかる電磁接触器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる電磁接触器の実施の形態１を示す側面図であり、図２は、実施の形態１の電磁接触器の正面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は、図３のＢ部拡大図であり、図５は、実施の形態１の軸受及び固定鉄心の端部を示す部分斜視図であり、図６は、実施の形態１の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合する前の状態を示す部分斜視図であり、図７は、実施の形態１の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合した状態を示す部分斜視図である。

図３に示す実施の形態１の電磁接触器９１の状態は、可動鉄心６が固定接点７に吸着し、可動接点１３が固定接点１５に接触している状態、すなわち、電磁接触器９１がオンの状態である。図１〜図３に示す実施の形態１の電磁接触器９１が、図１１及び図１２に示す従来の電磁接触器１００と異なるところは、磁気スペーサ８を用いていない点と、軸受２０の形状であり、その他の点については異なるところはない。以下、軸受２０の形状について説明し、その他の説明は省略する。

図１〜図５に示すように、コイルボビン５の凹部５ｃに嵌合された実施の形態１の軸受２０は、先端面２０ａが、固定鉄心７の吸引端板部７ａの外端面７ｂから所定の磁気ギャップＧだけ突出するように、従来の軸受１０より長く形成されている。

可動鉄心６を投入すると、可動鉄心板６ｂが軸受２０の先端面２０ａに当接して投入動作が完了し、可動鉄心板６ｂは、固定鉄心７の吸引端板部７ａの外端面７ｂと磁気ギャップＧだけ離間した状態で吸引保持される。電磁コイル４に印加していた電圧を遮断すると、固定鉄心７及び可動鉄心６内に残留磁束が残るが、残留磁束による吸引力が、復帰ばね９の付勢力より小さくなるように、磁気ギャップＧを設定し、磁気ギャップＧが確保できるように、軸受２０の長さを設定する。

また、可動鉄心６投入時における電磁接触器９１の可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心６投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、軸受２０の先端面２０ａを研磨加工し、磁気ギャップＧを減らして吸引力を増やす調整を行う。

図６及び図７に示すように、軸受２０の外周面に、コイルボビン５の凹部５ｃの内径より外径寸法が僅かに大きい複数の微小な突起２０ｔを設け、コイルボビン５の凹部５ｃに軸受２０を圧入するようにしてもよい。

また、軸受２０をポリアセタール樹脂で形成すれば、軸受２０の摺動特性及び耐久性を向上させることができ、電磁接触器９１の開閉耐久性を向上させることができる。

以上説明した実施の形態１の電磁接触器９１によれば、可動鉄心６の開放不良を防止するために、磁気スペーサ８等の専用部品を用いる必要がなく、部品点数の削減、コスト低減が可能となる。

また、可動鉄心６の投入時における電磁接触器９１の可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心６の投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、軸受２０の先端面２０ａを研磨加工するだけで、磁気ギャップＧを減らすことができ、容易に電磁吸着力を調整することができる。

さらに、軸受２０の外周面に、コイルボビン５の凹部５ｃの内径より外径寸法が僅かに大きい複数の微小突起２０ｔを設け、コイルボビン５の凹部５ｃに軸受２０を圧入すれば、接着材や固定用の追加部品を用いずに、軸受２０を確実に凹部５ｃに固定することができ、電磁接触器９１の開閉耐久性を向上させることができる。

実施の形態２．
図８は、本発明にかかる電磁接触器の実施の形態２を示す断面図であり、図９は、実施の形態２の軸受及び固定鉄心の端部を示す部分斜視図であり、図１０は、実施の形態２の軸受をコイルボビンの凹部に嵌合する前の状態を示す部分斜視図である。

図８に示す実施の形態２の電磁接触器９２の状態は、可動鉄心６が固定接点７に吸引され、可動接点１３が固定接点１５に接触している状態、すなわち、電磁接触器９２がオンの状態である。また、図９は、軸受３０の形状及び保持状態を分かり易くするため、一対の固定鉄心７のうち１つを取り除いた状態を示している。

図８及び図９に示す実施の形態２の電磁接触器９２が、図３〜図５に示す実施の形態１の電磁接触器９１と異なるところは、軸受３０の形状及びコイルボビン５の凹部５ｄの内径であり、その他の点については異なるところはない。以下、軸受３０の形状について説明し、その他の説明は省略する。

図８及び図９に示すように、コイルボビン５の凹部５ｄに嵌合された実施の形態２の軸受３０は、先端面３０ａが、固定鉄心７の吸引端板部７ａの外端面７ｂから所定の磁気ギャップＧ（図４参照）だけ突出するように、実施の形態１の軸受２０と同じ長さに形成されている。軸受３０の凹部５ｄとの嵌合部には、鍔部３０ｂが設けられ、鍔部３０ｂは、凹部５ｄの底面と固定鉄心７の吸引端板部７ａとの間に狭持されている。

可動鉄心６を投入すると、可動鉄心板６ｂが軸受３０の先端面３０ａに当接して投入動作が完了し、可動鉄心板６ｂは、固定鉄心７の吸引端板部７ａの外端面７ｂと磁気ギャップＧ（図４参照）だけ離間した状態で吸引保持される。電磁コイル４に印加していた電圧を遮断すると、固定鉄心７及び可動鉄心６内に残留磁束が残るが、残留磁束による吸引力が、復帰ばね９の付勢力より小さくなるように、磁気ギャップＧを設定し、磁気ギャップＧが確保できるように、軸受３０の長さを設定する。

また、可動鉄心６投入時における電磁接触器９２の可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心６投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、軸受３０の先端面３０ａを研磨加工し、磁気ギャップＧを減らして吸引力を増やす調整を行う。

図１０に示すように、軸受３０の鍔部３０ｂの外周面に、コイルボビン５の凹部５ｄの内径より外径寸法が僅かに大きい複数の微小な突起３０ｔを設け、コイルボビン５の凹部５ｄに軸受３０を圧入するようにしてもよい。

以上説明した実施の形態２の電磁接触器９２によれば、可動鉄心６の開放不良を防止するために、磁気スペーサ８等の専用部品を用いる必要がなく、部品点数の削減、コスト低減が可能となる。

また、可動鉄心６の投入時における電磁接触器９２の可動部の耐振動、耐衝撃性能を上げたい場合や、可動鉄心６の投入時の鉄心バウンスを抑えたい場合、軸受３０の軸受端面３０ａを研磨加工するだけで、磁気ギャップＧを減らすことができ、容易に電磁吸着力を調整することができる。

さらに、軸受３０の鍔部３０ｂの外周面に、コイルボビン５の凹部５ｄの内径より外径寸法が僅かに大きい複数の微小な突起３０ｔを設け、コイルボビン５の凹部５ｄに軸受３０を圧入すれば、接着材や固定用の追加部品を用いずに、軸受３０を確実に凹部５ｄに固定することができ、電磁接触器９２の開閉耐久性を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる電磁接触器は、各種電力負荷若しくは各種電気装置と電源とを接続する回路を開閉する開閉器として有用である。

１ 電源側端子
２ 負荷側端子
３ コイル端子
４ 電磁コイル
５ コイルボビン
５ａ 軸孔
５ｂ 摺動部
５ｃ 凹部
６ 可動鉄心
６ａ 可動鉄心棒
６ｂ 可動鉄心板
７ 固定鉄心
７ａ 吸引端板部
７ｂ 外端面
８ 磁気スペーサ
９ 復帰ばね
１０ 軸受
２０ 軸受
２０ａ 先端面
２０ｔ 突起
３０ 軸受
３０ａ 先端面
３０ｂ 鍔部
３０ｔ 突起
１１ 可動接触子支持体
１１ａ 窓
１２ 可動接触子
１３ 可動接点
１４ 接触ばね
１５ 固定接点
１６ 固定接触子
１７ ハウンジング
１８ ベース
９１、９２、１００ 電磁接触器
Ｇ 磁気ギャップ

Claims (4)

1. 電磁コイルが巻装されたコイルボビンと、
   前記コイルボビンの軸孔に挿入される可動鉄心棒及び該可動鉄心棒の先端に固定された可動鉄心板を有し、可動接触子支持体を変位させて可動接触子と固定接触子を接離させる可動鉄心と、
   前記コイルボビンを保持するとともに吸引端板部が前記可動鉄心板と対向するように配置された固定鉄心と、
   前記コイルボビンの軸孔の先端に形成された凹部に嵌合され、前記可動鉄心棒を摺動させる軸受と、を備える電磁接触器において、
   前記軸受の先端面を、前記固定鉄心の吸引端板部の外端面から所定の磁気ギャップ分突出させたことを特徴とする電磁接触器。
2. 前記軸受の前記凹部との嵌合部には、鍔部が設けられ、前記鍔部は、前記凹部の底面と前記固定鉄心の吸引端板部との間に狭持されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
3. 前記軸受の外周面に、前記コイルボビンの凹部の内径よりも外径寸法が大きい複数の突起を設け、前記軸受を、前記凹部に圧入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁接触器。
4. 前記軸受をポリアセタール樹脂で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁接触器。

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