JP4458062B2 - 電磁開閉装置 - Google Patents

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電磁開閉装置に関する。

従来から、この種の電磁開閉装置として、図６に示すように、操作部Ａと接点装置Ｂとを備えたものが提供されている。操作部Ａは、固定鉄心１０１と、固定鉄心１０１に当接する位置と固定鉄心１０１から離れる位置との間で移動可能な可動鉄心１０２とを有し、励磁用巻線１００により生じる磁束を通す磁路の一部に、これら固定鉄心１０１と可動鉄心１０２が互いに付き合わされる形で配置されており、励磁用巻線１００への通電が入切されることにより固定鉄心１０１に可動鉄心１０２が接離する。ここにおいて、可動鉄心１０２の移動に連動して接点装置Ｂが開閉されるように、可動鉄心１０２には、導電性材料で形成された略矩形状の可動接触子１０３が非磁性材料からなる操作軸１０４を介して連結される。該可動接触子１０３の同図における左右両端部には、固定接点１０５がそれぞれ対向して配置されており、固定鉄心１０１に可動鉄心１０２が当接した状態では、可動接触子１０３と固定接点１０５とからなる接点装置Ｂが閉成される。一方、固定鉄心１０１と可動鉄心１０２との間に設けられた復帰ばね１０６のばね力によって可動鉄心１０２が固定鉄心１０１から離間された状態では接点装置Ｂが開放される。尚、図６に示す電磁開閉装置では、接点装置Ｂと固定鉄心１０１と可動鉄心１０２とが気密空間に収納されている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−２３２９８６号公報

ところで、上記従来例では、固定鉄心１０１の操作軸１０４を挿通させるための挿通孔１０８は、径の異なる２つの孔から成り、これら２つの孔の境界に段差部１０７が設けられ、該段差部１０７に復帰ばね１０６の一端を当接させ、他端を可動鉄心１０２に当接させることで復帰ばね１０６を配設していた。しかしながら、このように径の異なる孔を形成する加工は非常に困難であり、また各孔の中心軸を合わせるように加工するには高精度の加工が要求されるので、加工による製作コストも増大するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、製作が容易で且つコストを低減することのできる電磁開閉装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、励磁用巻線が巻装される中空筒状のコイルボビンと、磁性金属材料から成りコイルボビンを包囲する継鉄と、コイルボビン内側の一端部において継鉄に固定されて軸方向に挿通孔が貫設された固定鉄心と、コイルボビンの一端側において継鉄に取り付けられてコイルボビンの一端部の開口を覆うカバーと、コイルボビン内側の他端部に固定鉄心に対向する形で配置されて励磁用巻線への通電が入切されると固定鉄心に吸引されて当接する位置と固定鉄心から離れる位置との間で移動自在な可動鉄心と、挿通孔に配設されて可動鉄心を固定鉄心から離す方向に付勢するコイル状の復帰ばねと、一端が可動鉄心に連結されて固定鉄心の挿通孔に挿通される操作軸と、操作軸の他端に設けられて可動鉄心の移動に伴って複数の固定接点と接離することで接点を開閉する可動接触子とを備えた電磁開閉装置であって、挿通孔は、固定鉄心の軸方向に同一径で形成され、復帰ばねは、一端が可動鉄心と当接し、他端がカバーに当接して配設され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、復帰ばねの少なくとも何れか一方の端部に座巻部を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、座巻部の少なくとも何れか一方をテーパ状に形成したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、挿通孔が、固定鉄心の軸方向に同一径で形成され、復帰ばねが、一端が可動鉄心と当接し、他端がカバーに当接して配設されるので、従来のように挿通孔を径の異なる２つの孔に形成する必要がないので挿通孔の形状を簡単なものにすることができ、したがって打ち抜き加工等の加工が容易となる。また、２つの孔の中心軸を合わせるといった高精度な加工の必要もないために、コストを低減することができる。

請求項２の発明によれば、復帰ばねの少なくとも何れか一方の端部に座巻部を設けたので、座巻部を調節することでばねとして作用する部位の長さを変更することができるので、復帰ばねの設計が容易となる。

請求項３の発明によれば、座巻部の少なくとも何れか一方をテーパ状に形成したので、テーパ部分が操作軸の軸受けとなり且つ復帰ばねの位置決めの役割を果たすので、別途軸受け用の部品を設ける必要がなく、したがって部品点数の削減を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では図１における上下左右を上下左右方向、手前を前方向、奥を後方向と定める。本実施形態は、図１に示すように、励磁用巻線１０が巻装されるコイルボビン１と、コイルボビン１内側の上端部に固定されて軸方向に挿通孔２０が貫設された固定鉄心２と、コイルボビン１内側の下端部に固定鉄心２に対向する形で配置される可動鉄心４と、挿通孔２０に配設されて可動鉄心４を固定鉄心２から離す方向に付勢するコイルばねから成る復帰ばね５と、下端が可動鉄心４に連結されて固定鉄心２の挿通孔２０に挿通される操作軸４０と、操作軸４０の上端に設けられて可動鉄心４の移動に伴って移動する可動接触子４１とを備え、該可動接触子４１が複数（図示では２つ）の固定接点６０と接離することで接点（固定接点６０及び可動接触子４１）を開閉する。

コイルボビン１は、図２に示すように、合成樹脂材料で中空円筒状に形成され、円筒部分の外側には励磁用巻線１０が巻装される。コイルボビン１の内部には固定鉄心２と可動鉄心４を収納する筒体８が配置され、これら固定鉄心２と可動鉄心４は、励磁用巻線１０への通電により生じる磁束を通す磁路を磁性金属材料から成りコイルボビン１を包囲する継鉄７と共に形成する。また、コイルボビン１は、励磁用巻線１０の上下両側方において上下方向に対向する一対の鍔片１１を有している。各鍔片１１は、それぞれ外周が略円形状となる板状に形成されている。

継鉄７は、図２に示すように、コイルボビン１の上側の鍔片１１に当接する矩形板状の継鉄主板７０と、コイルボビン１の下側の鍔片１１に当接する矩形板状の継鉄主板７１と、両継鉄主板７０、７１の左右各端縁同士をそれぞれ連結する一対の継鉄側板７２、７３とで構成されており、前後方向に開放されている。尚、下側の継鉄主板７１と一対の継鉄主板７２、７３とは１枚の金属板を折曲することで連続一体に形成されている。

筒体８は、図３に示すように、非磁性材料によって上面を開口した有底円筒状に形成されており、その内部において、上端部に固定鉄心２が、下端部に可動鉄心４が配置される。これら固定鉄心２及び可動鉄心４は、何れも外径が筒体８の内径と同程度の円筒状に形成されている。可動鉄心４は筒体８の軸方向に移動可能となっており、その移動範囲は、固定鉄心２から離れる初期位置と、固定鉄心２に当接する当接位置との間に設定される。

上側の継鉄主板７０の略中央には、図３に示すように、固定鉄心２の下端部が上方から挿通される固定孔７０ａが貫設されており、固定鉄心２は、その下端部が固定孔７０ａに挿通され、上端部が略円環状のゴム板２２を介して上側の継鉄主板７０に対して固定される。更に、筒体８は、開口周部が上側の継鉄主板７０の固定孔７０ａの周囲に固着されると共に、下端部が下側の継鉄主板７１の略中央に設けられた保持孔７１ａに挿通される。ここで、筒体８の下部に略円盤状のゴム板４３を介して収納された可動鉄心４は継鉄主板７１の保持孔７１ａの周部と磁気結合されることになる。
また、上側の継鉄主板７０には、固定鉄心２の上端部を覆うようにカバー３が取り付けられている。カバー３は、図３に示すように、下面を開口した有底円筒状の台部３ａと、台部３ａの下側周縁に設けられたフランジ３ｃとから成り、台部３ａの略中央には後述する操作軸４０を挿通させるための軸孔３ｂが貫設されている。該カバー３は、フランジ３ｃを継鉄主板７０の上面に固着することで取り付けられ、固定鉄心２の上端部が略円環状のゴム板２１を介して台部３ａ内側に収納されることによって抜け止めがなされる。
固定鉄心２には、図３に示すように、軸方向に同一径で貫設された挿通孔２０が設けられており、該挿通孔２０にコイルばねから成る復帰ばね５が配設される。復帰ばね５は、上下方向の長さが固定鉄心２の上下方向の長さよりも長く設定され、その下端を略円環状のゴム板４２を介して可動鉄心４の上面に当接し、上端をカバー３の台部３ａの軸孔３ｂの周縁に当接することで、可動鉄心２を固定鉄心２から離すように付勢する。

上述した構成によれば、励磁用巻線１０への通電時には、固定鉄心２における可動鉄心４の対向面と継鉄主板７１の保持孔７１ａの周部とは、一対の磁極部として互いに異極性に磁化されることになる。したがって、励磁用巻線１０が通電されると、継鉄主板７１の保持孔７１ａの周部に磁気結合された可動鉄心４と固定鉄心２とが互いに異極性になり、可動鉄心４は固定鉄心２に吸引されて当接位置に移動する。この時、可動鉄心４の上面に押圧されることで復帰ばね５が圧縮される。一方、励磁用巻線１０への通電が停止されると、圧縮されていた復帰ばね５が伸長することによって可動鉄心４が下方に押圧されて初期位置に復帰する。

継鉄主板７０の上方には、図１に示すように、耐熱性材料により下面が開口する箱体に形成された蓋体９０が設けられ、蓋体９０の上底部の２箇所に貫通孔９０ａが設けられる。各貫通孔９０ａには、銅系材料から略円柱形状に形成された固定端子６がそれぞれ挿通され、各固定端子６の下端面にはそれぞれ固定接点６０が固着される。各固定端子６の上端部にはそれぞれ鍔部６１が設けられており、鍔部６１が蓋体９０に蝋付けされることで固定端子６が蓋体９０に固定される。また、蓋体９０と継鉄主板７０との隙間を覆う筒状の連結体９１が設けられており、蓋体９０と固定端子６と継鉄主板７０と筒体８と連結体９１とが気密接合されることにより、蓋体９０と固定端子６と継鉄主板７０と筒体８と連結体９１とで内部に気密空間を有する封止容器を形成している。

蓋体９０内には、図１に示すように、両固定接点６０間に跨る形で導電材料から成る平板状の可動接触子４１が設けられている。可動接触子４１の略中央には、図３に示すように、可動接触子４１を可動鉄心４に連結する操作軸４０の上端部が挿通される丸孔４１ａが貫設される。
操作軸４０は、図３に示すように、丸棒状に形成されたもので、上端部に設けられた略円盤状の止め部４０ａによって可動接触子４１に対して抜け止めがなされる。更に、可動接触子４１とカバー３の台部３ａとの間には、操作軸４０が挿通されたコイルばねから成る接圧ばね３０が設けられており、可動接触子４１は、接圧ばね３０の付勢力によって上方に押し付けられるので、操作軸４０の止め部４０ａに保持されることになる。また、操作軸４０の下端部は、固定鉄心２の挿通孔２０に挿通されて可動鉄心４に結合される。この構成により、可動接触子４１が可動鉄心４の移動に連動して上下方向に移動する。

ここにおいて、可動鉄心４が初期位置にある時には、可動接触子４１と固定接点６０とが互いに離間（即ち、接点が開成）され、可動鉄心４が当接位置にある時には、可動接触子４１と固定接点６０とが接触（即ち、接点が閉成）するように、可動鉄心４と可動接触子４１との位置関係が設定される。つまり、励磁用巻線１０が通電されていない期間においては、両固定端子６間は絶縁され、励磁用巻線１０が通電されている期間においては、両固定端子６間が導通することになる。尚、可動接触子４１と固定接点６０との間の接触圧は接圧ばね３０によって確保される。

上述のように、固定鉄心２の挿通孔２０を軸方向に同一径で貫設し、復帰ばね５の下端を可動鉄心４の上面に当接させ、上端をカバー３の台部３ａにおいて軸孔３ｂの周縁に当接させて挿通孔２０に配設したので、従来例のように固定鉄心２の挿通孔２０を径の異なる２つの孔に形成し、２つの孔の境界に段差等を設けて復帰ばね５の一端を当接させる必要がないために、挿通孔２０を複雑な形状に加工することなく容易に加工することができ、さらに２つの孔の中心軸を合わせるといった高精度の加工をする必要もないため、コストを低減することができる。
ところで、図４に示すように、復帰ばね５の下端部において、ばねを密に巻くことでばねとして作用しない座巻部５０を設けてもよい。このように構成することで、固定鉄心２の上下方向の長さが変更される場合にも、座巻部５０を調節することでばねとして作用する部位の長さを変更することができるため、固定鉄心２に応じた復帰ばね５を別途用意する必要が無く、復帰ばね５の設計が容易となる。

また、図５に示すように、座巻部５０を下方へと径が狭まるように傾斜するテーパ状（逆円錐台形状）に形成してもよい。このように構成することで、座巻部５０のテーパが操作軸４０の軸受けの役割を果たし且つ復帰ばね５の位置決めの役割も果たすので、別途軸受け用の部品を用意する必要が無く、したがって部品点数を削減すると共にコストを低減することができる。尚、座巻部５０及びテーパは、復帰ばね５の下端部のみに設ける必要は無く、復帰ばね５の上端部に設ける又は上下両端部何れにも設ける構成にしても構わない。

本発明の実施形態の電磁開閉装置を示す断面図である。 同上の全体斜視図である。 同上のコイルボビン内部に収納される部材の組立斜視図である。 同上の復帰ばねに座巻部を設けた場合を示す一部断面図である。 同上の座巻部にテーパを形成した場合を示す一部断面図である。 従来の電磁開閉装置を示す断面図である。

符号の説明

１ コイルボビン
１０ 励磁用巻線
２ 固定鉄心
２０ 挿通孔
３ カバー
４ 可動鉄心
４０ 操作軸
４１ 可動接触子
５ 復帰ばね
６０ 固定接点

Claims (3)

1. 励磁用巻線が巻装される中空筒状のコイルボビンと、磁性金属材料から成りコイルボビンを包囲する継鉄と、コイルボビン内側の一端部において継鉄に固定されて軸方向に挿通孔が貫設された固定鉄心と、コイルボビンの一端側において継鉄に取り付けられてコイルボビンの一端部の開口を覆うカバーと、コイルボビン内側の他端部に固定鉄心に対向する形で配置されて励磁用巻線への通電が入切されると固定鉄心に吸引されて当接する位置と固定鉄心から離れる位置との間で移動自在な可動鉄心と、挿通孔に配設されて可動鉄心を固定鉄心から離す方向に付勢するコイル状の復帰ばねと、一端が可動鉄心に連結されて固定鉄心の挿通孔に挿通される操作軸と、操作軸の他端に設けられて可動鉄心の移動に伴って複数の固定接点と接離することで接点を開閉する可動接触子とを備えた電磁開閉装置であって、挿通孔は、固定鉄心の軸方向に同一径で形成され、復帰ばねは、一端が可動鉄心と当接し、他端がカバーに当接して配設されることを特徴とする電磁開閉装置。
2. 前記復帰ばねの少なくとも何れか一方の端部に座巻部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁開閉装置。
3. 前記座巻部の少なくとも何れか一方をテーパ状に形成したことを特徴とする請求項２記載の電磁開閉装置。
   
   

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