JP4826616B2

JP4826616B2 - 電磁継電器

Info

Publication number: JP4826616B2
Application number: JP2008277411A
Authority: JP
Inventors: 和彦堀井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: JP2010108653A

Description

本発明は、電磁継電器に関するものである。

従来より、図１２（ａ）に示すように、電磁石１により接点の開閉を行う電磁継電器が提供されている。

電磁石１は、励磁コイル１４が巻回された鉄芯１１と、Ｌ字状に形成され磁路を形成する継鉄１３と、板状に形成され一端部が鉄芯１１に対向し他端部に継鉄１３が当接する接極子１２とを有するヒンジ形に形成されている。

接点は、固定接点２１と、可動ばね４０および可動ばね４０に固着された可動接点２２とで形成されている。可動ばね４０は、接極子１２に取り付けられて接極子１２と一体化され、また、一端部が継鉄１３に固着されている。すなわち、可動ばね４０は、接極子１２を継鉄１３側に付勢する機能と、接極子１２とともに変位して可動接点２２を変位させる機能と、励磁コイル１４への通電が停止したときに弾性力により接極子１２および可動接点２２を復帰させる機能とを備えている。

ところで、図１２（ａ）に示す電磁継電器では、１２（ｂ）に示すように、可動接点端子２３は、可動ばね４０に重ならないように継鉄１３に固着されている。すなわち、可動接点端子２３は、継鉄１３を介して可動ばね４０に電気的に接続している。しかしながら、継鉄１３は、可動ばね４０に比べ電気抵抗が高いから、図１２（ａ）に示す電磁継電器においては、発熱量が多くなるという問題があった。

これに対して、特許文献１には、可動ばねと可動接点端子とを直接接続する電磁継電器が開示されている。特許文献１に記載された電磁継電器では、図１３に示すように、可動ばね４０は、一端部に可動接点２２が固着され、他端部が定位置に固定されるとともに可動接点端子２３に接続されている。

固定接点２１，２１’は、可動接点２２を挟む両側に配設され、励磁コイル１４が通電されていないときは、可動接点２２は、一方の固定接点２１’に接触し、他方の固定接点２１から離間する。

電磁石１は、励磁コイル１４が巻回された鉄芯１１と、Ｌ字状に形成された継鉄１３と、中央部で折曲されたくの字状に形成され一端部が鉄芯１１に対向し他端部が可動ばね４０に近接する形で配設された接極子１２とを備える。

接極子１２を挟んで継鉄１３の反対側には、板ばねである復旧ばね２７が配設されている。復旧ばね２７は、一端が定位置に固定され、他端が、接極子１２の一端部（鉄芯１１に対向する端部とは反対側の端部）に当接し、接極子１２を継鉄１３側に付勢している。

接極子１２の一端部が鉄芯１１に吸引されると、接極子１２は、復旧ばね２７および可動ばねを変形させる。鉄芯１１による吸引が停止すると、可動ばね４０は可動接点２２を復帰させ、復旧ばね２７は、接極子１２を復帰させる。

すなわち、可動接点２２を復帰させる役割は可動ばね４０が担い、接極子１２を継鉄１３側に付勢する役割と、接極子１２を復帰させる役割とは、復旧ばね２７が担っている。
特許第２５３９０９９号公報

図１３に示す電磁継電器では、上述したように、接極子１２を継鉄１３側に付勢する役割は復旧ばね２７が担っているが、復旧ばね２７は、一端のみが固定された片持ちばねであるから、接極子１２を継鉄１３側に付勢する力が弱く、接極子１２を継鉄１３に押し付ける力が弱いという問題がある。

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、発熱量を低減でき、かつ、接極子を継鉄に押し付ける力を強くできる電磁継電器を提供することにある。

請求項１の発明は、励磁コイルが巻回された鉄芯と、前記鉄芯の一端部に接続する接続片と前記鉄芯に沿うとともに磁路を形成できる範囲内で前記鉄芯から離間する磁路片とを有する継鉄と、板状に形成され一端部が前記継鉄の前記磁路片の先端部に当接し他端部が前記鉄芯に対向し前記励磁コイルが通電されると一端部が前記鉄芯に吸引される接極子と、固定接点とともに接点を形成する導電性の板ばねであって前記接極子に取り付けられるとともに一端部が可動接点端子に固着され前記接極子に働く前記鉄芯の吸引力と弾性力とにより前記固定接点から離間する位置と前記固定接点に接触する位置との間で変位する可動ばねと、前記接極子を挟んで前記継鉄の前記磁路片の反対側に配設される支持部材と、前記接極子と前記支持部材との間に配設される板ばねであって一端部が前記支持部材に固定され他端部が前記支持部材に当接し中央部が前記接極子に当接する形に曲げられて前記接極子を前記継鉄側に付勢する支持ばねとを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持ばねの一端部は、先端部が前記接極子側に折り返され、折り返された部位において前記支持部材に当接することを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、固定接点とともに接点を形成する可動ばねは、可動接点端子に固着されるから、可動ばねと可動接点端子とを継鉄を介して電気的に接続する従来構成よりも、発熱量を低減することができ、また、接極子を継鉄側に付勢する支持ばねは、両端が支持部材に支持される板ばねであるから、両持ちばねであり、接極子を継鉄側に付勢するばねを片持ちばねで形成した従来構成よりも、接極子を継鉄に押し付ける力を大きくできるという利点がある。

請求項２の発明の構成によれば、前記支持ばねの一端部は、先端が前記接極子側に折り返され、折り返された部位において前記支持部材に当接するから、支持ばねは、接極子が変位する際において、支持部材に引っ掛かることなく支持部材の表面を摺動することができるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態では、図１に示すように、電磁石１により接点の開閉を行う電磁継電器を例示する。電磁石１は、鉄芯１１と継鉄１３と接極子１２とを備え、筐体３内に収容される。

鉄芯１１は、図１および図４に示すように、円柱状に形成され、周方向に沿って励磁コイル１４が巻回される。励磁コイル１４は、図３に示すように、コイル端子２６に接続されて通電される。

継鉄１３は、図１に示すように、鉄芯１１の中心軸方向（図における上下方向）の一端部（図における上端部）に接続する接続片１３ａと、鉄芯１１の中心軸方向に沿って鉄芯１１から離間する磁路片１３ｂとを備えるＬ字状に形成され、磁路片１３ｂの先端（図における下端）が鉄芯１１の他端部（図における下端部）から離間する。

接極子１２は、図１および図２に示すように、板状に形成され、一端部である当接部１２ａが継鉄１３の磁路片１３ｂの先端部に鉄芯１１の中心軸方向において当接し、他端部である吸引部１２ｂが鉄芯１１に鉄芯１１の中心軸方向において対向する。すなわち、電磁石１は、ヒンジ形に形成されている。

接点は、図１に示すように、固定接点２１と、導電性の板ばねである可動ばね４０および可動ばね４０に固着された可動接点２２とで形成される。可動ばね４０は、接極子１２における吸引部１２ｂと当接部１２ａとを結ぶ方向（図における左右方向）の接極子１２の長さ寸法よりも長い寸法で形成され、鉄芯１１の中心軸方向を厚み方向として接極子１２が中央部に位置する形で、接極子１２に取り付けられる。

可動接点２２は、可動ばね４０における接極子１２の吸引部１２ｂに近い側の端部（図における左端部）において、鉄芯１１側（図における上側）に固着される。可動ばね４０の他端部（図における右端部）は、可動接点端子２３に固着される。

具体的に説明すると、可動接点端子２３は、板状に形成され、接極子１２を挟んで鉄芯１１の反対側に位置する筐体３の壁を貫通する形で配設される。可動接点端子２３における筐体３内にある端部（図における上端部）は、筐体３の壁面に沿って延設されて筐体３に取り付けられる。可動ばね４０の端部は、可動接点端子２３の延設された端部（図における上端部）に固着される。

可動ばね４０は、可動接点端子２３に直接接続されるから、可動ばね４０と可動接点端子２３とを継鉄１３にそれぞれ固着して継鉄１３を介して可動ばね４０と可動接点端子２３とを電気的に接続する従来構成よりも発熱量を低減することができる。

また、可動ばね４０を継鉄１３に固着する従来構成においては、可動ばね４０の端部を確実に固定するためには、可動ばね４０の幅方向における両端部を固定する必要が有り（図１２（ｂ）参照）、継鉄１３の幅寸法を可動ばね４０の幅寸法に合わせて大きくすると継鉄１３の幅寸法が接極子１２の幅寸法よりも大きくなる虞があるが、本実施形態では、可動ばね４０は可動接点端子２３に直接固着されるから、継鉄１３の幅寸法を接極子１２の幅寸法まで小さくすることができる。

一方、固定接点２１は、可動ばね４０の厚み方向において、可動接点２２に対向して配設される。具体的には、可動接点２２から見た鉄芯１１側（図における上側）に固定接点２１は配設される。また、固定接点２１は、固定接点端子２４に接続される。

可動接点２２を挟んで固定接点２１の反対側には、可動接点２２に当接する台座２５が筐体３の壁に取り付けられる。台座２５における筐体３の壁からの突出寸法により（図における上下方向の寸法）、可動接点２２と固定接点２１との離間寸法（接点ギャップ）が決まる。

接極子１２の当接部１２ａを挟んで継鉄１３の磁路片１３ｂの先端部の反対側には、板状に形成された支持部材２３ａが配設される。本実施形態では、図６に示すように支持部材２３ａ（図における斜線部）は、可動接点端子２３から延設されて形成され、部品点数が減らされている。

また、図１に示すように、接極子１２の当接部１２ａと支持部材２３ａとの間の隙間には、Ｖ字状に折曲された板バネである支持ばね４１が配設される。支持ばね４１は、両端を結ぶ方向が接極子１２の当接部１２ａと吸引部１２ｂとを結ぶ方向（図における左右方向）に一致するように配設される。支持ばね４１は、一端部が支持部材２３ａに固定され、折曲する中央部が接極子１２に当接し、他端部が支持部材２３ａに当接する。

本実施形態では、図５に示すように、支持ばね４１は、可動ばね４０における可動接点端子２３に固着された端部（図における右端部）から延設されて形成され、部品点数が減らされている。支持ばね４１は、励磁コイル１４が通電されていない状態において接極子１２に当接する中央部を挟む両端部が互いに離れる向きに変形している。

また、支持ばね４１は、可動ばね４０の端部の両側からそれぞれ延設される。すなわち、本実施形態では、一対の支持ばね４１が可動ばね４０に形成される。但し、これに限るものではなく、図７に示すように、支持ばね４１’を１つだけ形成する構成とすることもできる。すなわち、支持ばね４１’は、可動ばね４０’の中央部に貫設された貫通孔４４の壁面から延設されて、可動ばね４０’の中央部に１つだけ形成される。

また、支持ばね４１は、Ｖ字状のものに限るものではなく、図８（ａ），（ｂ）に示すように、半円状のものであってもよい。半円状に形成された支持ばね４１’’は、一端部が支持部材２３ａに固定され、中央部が接極子１２の接触部１２ａに当接し、他端部が支持部材２３ａに当接する形で配設される。

次に、図１を参照して本実施形態の動作について説明する。励磁コイル１４が通電されると、接極子１２の吸引部１２ｂが鉄芯１１に吸引される。接極子１２が鉄芯１１に吸引されると、接極子１２とともに可動ばね４０が変位し、可動接点２２が固定接点２１に接触し、接点が閉じる。

また、可動ばね４０は、可動接点端子２３に固着された端部（図における右端部）を支点に変形して弾性力を生じる。励磁コイル１４への通電が停止すると、可動ばね４０の弾性力により、可動接点２２は固定接点２１から離れ、接点が開く。固定接点２１から離れた可動接点２２は、台座２５に接触して台座２５に受け止められる。すなわち、可動ばね４０は、可動接点２２が台座２５に当接する位置（固定接点から離間する位置）と、可動接点２２が固定接点２１に接触する位置との間で変位する。

なお、本実施形態では、上述したように、励磁コイル１４が通電されると接点が閉じるａ接点であるが、ａ接点に限るものではなく、ｂ接点やｃ接点で接点を構成することもできる。

次に、支持ばね４１の動作について、図１０を参照して説明する。接極子１２が鉄芯１１に吸引されて変位（図における実線で示す位置から破線で示す位置に変位）すると、支持ばね４１の中央部が接極子１２の表面を摺動し、支持ばね４１の一端部が支持部材２３ａの表面を摺動し、中央部を挟む両端部が互いに近づいて、支持ばね４１は、中央部と接極子１２との接触と、両端部と支持部材２３ａとの接触とを保ったまま変形（図における実線に示す形状から破線に示す形状に変形）する。すなわち、支持ばね４１は、接極子１２の変位を妨げることなく接極子１２の当接部１２ａにおける継鉄１３の磁路片１３ｂの先端部側への付勢を維持する。

励磁コイル１４への通電が停止して接極子１２が変位（図における破線で示す位置から実線で示す位置に変位）すると、支持ばね４１は、接極子１２と支持部材２３ａとで押し潰されて変形（図における破線に示す形状から実線に示す形状に変形）する。

なお、図９（ａ），（ｂ）に示すように、支持ばね４１の一端部（支持部材４１に固定されていない方の端部）を接極子１２側に折り返し、折り返した部位において支持部材２３ａに当接させることが望ましい。すなわち、支持ばね４１の端部は、支持部材２３ａの表面に引っ掛かることなく支持部材２３ａの表面を摺動することができる。

上述のように、接極子１２の当接部１２ａを継鉄１３の磁路片１３ｂの先端部側に付勢する支持ばね４１は、一端部が支持部材２３ａに固定され他端部が支持部材２３ａに当接するから、両持ちばねであり、接極子を継鉄側に付勢するばねを片持ちばねで形成した従来構成よりも、材質や厚み寸法などが同じ場合、接極子１２を継鉄１３に押し付ける力を大きくすることができる。

接極子１２を継鉄１３に押し付ける力を大きくすると、接極子１２の当接部１２ａと継鉄１３の磁路片１３ｂとの接触部における磁気抵抗が減って効率が上がる効果や、可動ばね４０の変形を抑制できるといった効果が期待できる。すなわち、接極子１２が吸引される向きが鉛直上向きとなるように電磁継電器を使用した場合であっても、接極子１２の下向き荷重は支持ばね４１と台座２５とにより支持され、接極子１２の当接部１２ａが継鉄１２から離れるような可動ばね４０の変形が抑制される。

さらに、支持部材２３ａとして樹脂成形品を用いた場合は、支持ばね４１の一端が支持部材２３ａの表面を摺動することにより支持部材２３ａが削れて成形粉が発生する虞があるが、支持部材２３ａは可動接点端子２３から延設されて形成されるから、支持部材２３ａは支持ばね４１により削られることがなく、成形粉が発生する虞がない。

なお、支持ばね４１の一端部を支持部材２３ａで支持せず片持ちばねとすると（支持部材２３ａがない状態）、接極子１２の当接部１２ａを継鉄１３の磁路片１３ｂ側に付勢することはできるが、接触部１２ａを磁路端部１３ａに押し付ける力は弱くなる。

また、図１１に示すように、支持ばね４１の代わりに、円弧状に曲げられるとともに一端が支持部材２３ａに当接しない片もちばね４３を用いた場合も、接極子１２の当接部１２ａを継鉄１３の磁路片１３ｂの先端部側に付勢することはできるが、当接部１２ａを継磁路片１３ａに押し付ける力は弱くなる。

実施形態を示す断面図である。同上の別方向の断面図である。同上の別の場所の断面図である。同上における筐体がない場合の平面図である。同上における可動ばね、固定接点端子および筐体の一部の平面図である。同上の可動接点端子の平面図である。同上の別形態の可動ばねを示す平面図である。同上の別形態を示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は支持ばねの拡大図である。同上のさらに別形態を示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は支持ばねの拡大図である。同上の支持ばねの動作を説明する説明図である。接極子を継鉄側に付勢するばねの参照図である。従来例を示す図である。従来例を示す平面図である。

符号の説明

１１鉄芯
１２接極子
１３継鉄
２１固定接点
２３可動接点端子
２３ａ支持部材
４０可動ばね
４１支持ばね

Claims

励磁コイルが巻回された鉄芯と、前記鉄芯の一端部に接続する接続片と前記鉄芯に沿うとともに磁路を形成できる範囲内で前記鉄芯から離間する磁路片とを有する継鉄と、板状に形成され一端部が前記継鉄の前記磁路片の先端部に当接し他端部が前記鉄芯に対向し前記励磁コイルが通電されると一端部が前記鉄芯に吸引される接極子と、固定接点とともに接点を形成する導電性の板ばねであって前記接極子に取り付けられるとともに一端部が可動接点端子に固着され前記接極子に働く前記鉄芯の吸引力と弾性力とにより前記固定接点から離間する位置と前記固定接点に接触する位置との間で変位する可動ばねと、前記接極子を挟んで前記継鉄の前記磁路片の反対側に配設される支持部材と、前記接極子と前記支持部材との間に配設される板ばねであって一端部が前記支持部材に固定され他端部が前記支持部材に当接し中央部が前記接極子に当接する形に曲げられて前記接極子を前記継鉄側に付勢する支持ばねとを備えることを特徴とする電磁継電器。
前記支持ばねの一端部は、先端部が前記接極子側に折り返され、折り返された部位において前記支持部材に当接することを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。