JP5029731B2

JP5029731B2 - 電磁接触器

Info

Publication number: JP5029731B2
Application number: JP2010155449A
Authority: JP
Inventors: 康弘中; 幸治大久保; 幸悦高谷
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: CN102576627A; US8653916B2; EP2592639A4; EP2592639A1; US20130127570A1; JP2012018819A; EP2592639B1; WO2012004909A1

Description

本発明は、電磁石の可動コアの吸引運動を、可動コアと平行に移動可能な可動接点支えに駆動レバーを介して伝達する電磁接触器に関する。

電磁接触器として、ケース内に、可動コアを有する電磁石と、可動コアの運動方向（吸引運動、釈放運動）と平行に移動する可動接点支えと、可動接点支えを初期位置に向けて付勢する復帰ばねと、可動コアの運動を可動接点支えに伝達する駆動レバーとを収納した装置が知られている（例えば特許文献１）。

この種の従来の電磁接触器について、図６及び図７を参照して説明する。
図６に示すように、電磁接触器１は下ケース３及び上ケース４を備えており、上ケース４には、接点をそれぞれ有する複数の端子部（図７の符号１０ａ〜１０ｄ）及び後述する電磁石８のコイル端子が配置されている。上ケース４の上部開口部は、消弧カバー５で覆われている。
上ケース４内には可動接点支え７ａが収納されている。この可動接点支え７ａは、可動接点支えベース７ａ１と、この可動接点支えベース７ａ１に被着結合された可動接点支えカバー７ａ２とを備えている。

可動接点支えベース７ａ１は、図７に示すように、所定間隔を保って複数の隔壁１３が形成されており、これら隔壁１３の間に可動接点７ｃ１〜７ｃ４が支持されている。
上ケース４に列状に配置した端子部１０ａ〜１０ｄには、可動接点支えベース７ａ１に向けて突出する接点片１２が設けられており、端子部１０ａ，１０ｂの接点片１２の先端の一方の側面には、常開固定接点ＴＮＯが形成されており、端子部１０ｃ，１０ｄの接点片１２の先端の他方の側面には、常閉固定接点ＴＮＣが形成されている。

可動接点支えベース７ａ１の可動接点７ｃ１，７ｃ２は、端子部１０ａ，１０ｂの常開固定接点ＴＮＯに対向しており、隔壁１３から離れる方向に接点ばね１４で付勢されている。また、可動接点支え７ａ１の可動接点７ｃ３，７ｃ４は、端子部１０ｃ，１０ｄの常閉固定接点ＴＮＣに対向しており、隔壁１３から離れる方向に接点ばね１５で付勢されている。
可動接点支えベース７ａ１の長手方向の一方の端部には復帰ばね７ｂが配置されており、可動接点支え７ａは、復帰ばね７ｂの付勢力により図６の右方向に付勢されている。

下ケース３内には、交流操作形の電磁石８が収納されている。この電磁石８は、励磁コイル８ａを巻装したコイル枠８ｂと、このコイル枠８ｂの空洞部に挿入され、下ケース３の側壁に固定された固定コア８ｃと、この固定コア８ｃに接離自在に対向し、コイル枠８ｂの空洞部に挿入されている可動コア８ｄとを備えており、可動コア８ｄの運動方向（吸引運動方向及び釈放運動方向）は、可動接点支え７ａの移動方向と平行となるように配置されている。

また、可動コア８ｄの吸引運動、釈放運動を可動接点支え７ａに伝達する駆動レバー９が、復帰ばね７ｂから離間した可動接点支え７ａの他端側及び可動コア８ｄに連結した状態で、下ケース３及び上ケース４の間に延在して収納されている。
駆動レバー９は板状部材であり、長手方向の一端を消弧カバー５の内壁に係合して回動支点部９ａとし、長手方向の他端側に形成した可動コア連結部９ｂを可動コア８ｄに形成した連結穴８ｅに挿入して連結し、長手方向の中央部に形成した可動接点支え連結部９ｃを可動接点支え７ａの他端側に係合可能としている。

そして、電磁石８の励磁コイル８ａが非励磁状態のときには、固定コア８ｃ及び可動コア８ｄの間に吸引力が作用せず、可動接点支え７ａは、復帰ばね７ｂの付勢力によって図６の右方に位置している（可動接点支え７ａの初期位置）。このとき、可動接点支え７ａの可動接点７ｃ１，７ｃ２が端子部１０ａ，１０ｂの常開固定接点ＴＮＯに離間してａ接点となり、可動接点７ｃ３，７ｃ４が端子部１０ｃ，１０ｄの常閉固定接点ＴＮＣに接触してｂ接点となっている。

電磁石８の励磁コイル８ａが励磁状態になると、固定コア８ｃ及び可動コア８ｄの間に吸引力が作用し、可動コア８ｄが固定コア８ｃに向けて吸引運動を行なう。可動コア８ｄが図６の左側に移動する吸引運動を行なうと、駆動レバー９が、回動支点部９ａを回動支点として時計回り方向に回動し、可動接点支え連結部９ｃに押圧された可動接点支え７ａが、復帰ばね７ｂに抗して接点切替え位置まで移動する。可動接点支え７ａが接点切替え動作位置に移動すると、可動接点支え７ａの可動接点７ｃ１，７ｃ２が端子部１０ａ，１０ｂの常開固定接点ＴＮＯに接触し、可動接点７ｃ３，７ｃ４が端子部１０ｃ，１０ｄの常閉固定接点ＴＮＣから離間する。

実開平６−８６２４５号公報

ところで、上記構成の従来の電磁接触器１は、図６に示す可動接点支え７ａが初期位置のときに、電磁石８の可動コア８ｄは、固定コア８ｃに近接する方向、或いは離間する方向に移動自在とされている。
このため、従来の電磁接触器１は、外部から加わった衝撃力の一部が、可動コア８ｄを固定コア８ｃに向けて移動させる力Ｆとして伝達すると、可動コア８ｄの移動が駆動レバー９を介して可動接点支え７ａに伝達され、ｂ接点が一時的に切断する誤動作を起こすおそれがある。

衝撃による電磁接触器１の誤動作対策として、駆動レバー９から衝撃による移動力が加わっても可動接点支え７ａが移動しないように、付勢力を増大させた復帰ばね７ｂを備える構造が考えられる。
しかし、この誤動作対策は、通常動作時に可動接点支え７ａを移動させる際、付勢力が増大した復帰ばね７ｂに対抗した大きな吸引力の大型の電磁石８が必要となり、電磁接触器１の小型化の面で問題がある。

また、従来の電磁接触器１は、外部から加わる衝撃力により、ａ接点が一時的に接触する誤動作も起こすおそれがある。
このような電磁接触器１の誤動作対策として、ａ接点の接点間のギャップ量（可動接点７ｃ１，７ｃ２と常開固定接点ＴＮＯの間の距離）を大きく設定することで、衝撃により可動接点支え７ａが移動してもａ接点を接触させない構造も考えられる。

しかし、この誤動作対策は、ａ接点の接点間のギャップを大きくことで可動接点支え７ａのストローク（初期位置から接点切替え位置までの移動量）が大きくなり、それにより、可動接点支え７ａを収納する上ケース４の外径寸法が増大してしまうので、電磁接触器１の小型化の面で問題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、衝撃による動作信頼性を高めると同時に、小型化を図ることができる電磁接触器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の電磁接触器は、ケース内に、固定コアとの吸引力発生により吸引運動を行なう可動コアを有する電磁石と、前記可動コアの運動方向と平行に初期位置及び接点切替え位置の間を移動する可動接点支えと、前記初期位置に向けて前記可動接点支えを付勢する復帰ばねと、前記可動コア及び前記可動接点支えに係合し、前記可動コアの前記吸引運動を前記可動接点支えに対して前記切替え位置に向かう移動として伝達する駆動レバーと、を収納した電磁接触器において、前記固定コアから離間して前記可動接点支えと係合しない可動コア初期位置で前記可動コアが保持されるように、前記可動コアに付勢力を付与する付勢手段を設け、前記電磁石は、コイルを巻装した空洞部を有するコイル枠と、前記コイル枠の一端側に前記固定コアに対向して配置され、コア基部から前記コイル枠の空洞部に挿入された中央脚及びこの中央脚を挟んだ一対の外側脚が延在する略Ｅ字型の可動コアを備え、前記付勢手段は、前記可動コアの前記中央脚を挿通した状態で、軸方向の両端が前記コイル枠の一端側の壁面と前記可動コアの前記コア基部とに接触している圧縮コイルスプリングである。

この発明によると、外部からの衝撃で移動する可動コアは、付勢手段で保持されている初期位置から所定距離だけ移動した後に可動接点支えに係合し、衝撃によりｂ接点が切断されるまでの移動距離が増大しているので、衝撃による動作信頼性が高められる。また、衝撃による動作信頼性を高めるためにａ接点の接点間のギャップ量を大きくする必要がなく、可動接点支えのストロークを増大せず、可動接点支えを収納するケースの外径寸法も増大しないので、電磁接触器の小型化が図られる。
また、この発明によると、可動コアの周囲の空間を圧縮コイルスプリングの収容スペースとして有効利用することができ、さらに電磁接触器の小型化が図られる。

また、請求項２記載の電磁接触器は、請求項１記載の電磁接触器において、前記圧縮コイルスプリングは、円錐型のコイルスプリングである。
この発明によると、円錐型のコイルスプリングは、圧縮時には偏心せずにコイル小径部がコイル大径部に入り込むので、可動コアに対してリニアな付勢力を付与することが可能となる。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の電磁接触器において、前記円錐型のコイルスプリングのコイル大径端部が、前記可動コアの前記コア基部に接触している。
この発明によると、円錐型のコイルスプリングのコイル大径端部が、吸引運動を行なう可動コアとの接触面積が増大しているので、圧縮時及び伸長時の偏心が防止される。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れ１項に記載の電磁接触器において、前記可動接点支えを前記初期位置に向けて付勢する前記付勢力は、前記可動コア及び前記駆動レバーを介して前記可動接点支えに伝達される前記付勢手段の付勢力と、前記復帰ばねの付勢力とを合わせた力である。
この発明によると、復帰ばねは、付勢手段と分担して初期位置に向けて可動接点支えに付勢力を発生しており、付勢手段及び復帰ばねを合わせた付勢力が、従来装置の復帰ばねと同等なので、大きな吸引力を発生する電磁石が不要となり、さらに電磁接触器の小型化が図られる。

本発明に係る電磁接触器によれば、外部からの衝撃で移動する可動コアは、付勢手段で保持されている初期位置から所定距離だけ移動した後に可動接点支えに係合し、衝撃によりｂ接点が切断されるまでの移動距離が増大しているので、衝撃による動作信頼性を高めることができるとともに、衝撃による動作信頼性を高めるためにａ接点の接点間のギャップ量を大きくする必要がなく、可動接点支えのストロークを増大せず、可動接点支えを収納するケースの外径寸法も増大しないので、電磁接触器の小型化も図ることができる。

本発明に係る電磁接触器の初期状態を示す断面図である。本発明に係る電磁接触器の要部を示す斜視図である。本発明に係る電磁接触器の要部を示す断面図である。従来の電磁接触器の動作を説明するためのグラフである。本発明に係る電磁接触器の動作を説明するためのグラフである。従来の電磁接触器の初期状態を示す断面図である。電磁接触器の接点部を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら説明する。なお、図６及び図７で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１に示すように、本実施形態の電磁接触器２０は、電磁石８の可動コア８ｄを固定コア８ｃから離間する方向に付勢して可動コア８ｄを初期位置に保持する円錐コイル形状で圧縮型の可動コアばね２１を備えているとともに、可動接点支えａの長手方向の一方の端部に配置されている復帰ばね２２は、可動コアばね２１と分担して可動接点支え７ａを初期位置に向けて付勢している。

下ケース３に収納されている交流操作形の電磁石８は、図２及び図３に示すように、外周部に励磁コイル８ａが巻装され、空洞部８ｂ１を設けているコイル枠８ｂと、コイル枠８ｂの一端側に配置した固定コア８ｃと、コイル枠８ｂの他端側に配置した可動コア８ｄと、可動コア８ｄを配置したコイル枠８ｂの他端側に、互いに離間して一体形成された一対のコイル端子１１とを備えている。なお、一対のコイル端子１１は、上ケース４内に装着した接点をそれぞれ有する端子部１０ａ〜１０ｄに並んで配置される。

固定コア８ｃは、中央脚８ｃ１と、この中央脚８ｃ１を挟む一対の外側脚８ｃ２とがコア基部８ｃ３から平行に延在した略Ｅ字型の部材であり、中央脚８ｃ１がコイル枠８ｂの空洞部８ｂ１に挿入された状態で固定されている。
可動コア８ｄは、中央脚８ｄ１と、この中央脚８ｄ１を挟む一対の外側脚８ｄ２とがコア基部８ｄ３から平行に延在した略Ｅ字型の部材であり、中央脚８ｄ１がコイル枠８ｂの空洞部８ｂ１に、移動自在に挿入されている。

可動コアばね２１は、可動コア８ｄの中央脚８ｄ１を挿通した状態で、両端部がコイル枠８ｂの他端側の端面とコア基部８ｄ３とに接触し圧縮された状態で配置されている。円錐コイル形状とした可動コアばね２１の大径端部２１ａは、中央脚８ｄ１及び一対の外側脚８ｄ２の間に位置するコア基部８ｄ３の壁面に当接している。
ここで、回動支点部９ａが消弧カバー５の内壁に回動自在に係合し、可動コア連結部９ｂが可動コア８ｄの連結穴８ｅに係合している駆動レバー９は、長手方向の中央部に設けた可動接点支え連結部９ｃが、可動接点支え７ａの一端側で上下に貫通するレバー連結穴７ａ５の内壁に係合可能に配置されている。

可動コアばね２１により固定コア８ｃから離間する方向に付勢されている可動コア８ｄは、電磁石８の励磁コイル８ａが非励磁状態では、下ケース３の内壁に当接した状態で保持されており、この下ケース３の内壁に当接している可動コア８ｄの位置が可動コア８ｄの初期位置である。このように可動コア８ｄが初期位置に保持されているときには、駆動レバー９の可動接点支え連結部９ｃは、図１に示すように、対向するレバー連結穴７ａ５の内壁との間に少なくとも隙間Ａを設けて対向している。
ここで、可動コアばね２１が本発明の圧縮コイルスプリングに対応し、大径端部２１ａが本発明のコイル大径端部に対応し、可動コア８ｄの初期位置が本発明の可動コア初期位置に対応している。

次に、本実施形態の電磁接触器２０の作用効果について、図４及び図５を参照しながら、従来の電磁接触器と比較して説明する。
図４は、図６で示した従来の電磁接触器１を示すものであり、電磁石８で吸引力が発生して可動接点支え７ａが初期位置から接点切替え位置までストロークして完全投入する際のａ接点（可動接点７ｃ１，７ｃ２及び端子部１０ａ，１０ｂの常開固定接点ＴＮＯ）の動作と、可動接点支え７ａに加わる負荷（復帰ばね７ｂ、ａ接点のワイプ状態における接点ばね１４の付勢力）の変化を示したグラフである。

外部からの衝撃による従来の電磁接触器１の誤動作対策として、前述したように付勢力を増大させた復帰ばねを備えることで（図４の（１）参照）、ｂ接点が一時的に切断するのを防止することが考えられる。しかし、復帰ばねの付勢力が増大すると大きな吸引力の電磁石が必要となり（図４の破線で示す吸引力）、大型の電磁石を備えた電磁接触器は小型化を図ることができない。
また、外部からの衝撃による他の誤動作対策として、ａ接点の接点間のギャップ量を大きく設定することが考えられるが（図４の（２）参照）、ａ接点の接点間のギャップ量を大きした可動接点支え７ａはストロークＬ２が大きくなり、このストロークＬ２の可動接点支え７ａを収納する上ケース４の外径寸法が増大してしまうので、電磁接触器の小型化を図ることができない。

一方、図５は、本実施形態の電磁接触器２０を示すものであり、電磁石８で吸引力が発生して可動接点支え７ａが初期位置から接点切替え位置までストロークして完全投入する際のａ接点（可動接点７ｃ１，７ｃ２及び端子部１０ａ，１０ｂの常開固定接点ＴＮＯ）の動作と、可動接点支え７ａに加わる負荷（可動コアばね２１、復帰ばね２２、ａ接点のワイプ状態における接点ばね１４の付勢力）の変化を示したグラフである。

本実施形態は、電磁石８の励磁コイル８ａが非励磁状態であり、固定コア８ｃとの間に吸引力が発生していない可動コア２１は、可動コアばね２１から付勢力が作用することで、可動接点支え７ａに係合しない初期位置で保持されている(図１参照)。
この初期位置の可動コア２１が可動接点支え７ａに係合するまでの距離（可動コア２１の初期位置と可動接点支え７ａの初期位置の間の距離）は、図１で示した駆動レバー９の可動接点支え連結部９ｃとレバー連結穴７ａ５の内壁との間の隙間Ａに等しい（以下、係合距離Ａと称する）。

本実施形態は、外部からの衝撃で移動する可動コア８ｄは、可動コアばね２１で保持されている初期位置から係合距離Ａを移動した後に可動接点支え７ａに係合し、ｂ接点を切断しようとするまでの移動距離が増大しているので、衝撃による動作信頼性を高めることができる。
また、衝撃による動作信頼性を高めるためにａ接点の接点間のギャップ量を大きくする必要がなく、可動接点支え７ａのストロークＬ１を増大せず、可動接点支え７ａを収納する上ケース４の外径寸法も増大しないので、電磁接触器２０の小型化を図ることができる。

また、復帰ばね２２は、可動コアばね２１と分担して可動接点支え７ａを初期位置に向けて付勢力を発生しており、可動コアばね２１及び復帰ばね２２を合わせた付勢力が、図６で示した復帰ばね７ｂと同等なので、大きな吸引力を発生する電磁石８が不要となって、さらに電磁接触器２０の小型化を図ることができる。
また、可動コアばね２１は、可動コア８ｄの中央脚８ｄ１を挿通させ、両端部がコイル枠８ｂの他端側の端面とコア基部８ｄ３とに接触させた状態で配置されているので、可動コア８ｄの周囲の空間を可動コアばね２１の収容スペースとして有効利用することができ、さらに電磁接触器２０の小型化を図ることができる。

また、円錐コイル形状の可動コアばね２１は、圧縮時には偏心せずにコイル小径部がコイル大径部に入り込むので、可動コア８dに対してリニアな付勢力を付与することができる。
さらに、円錐コイル形状の可動コアばね２１は、大径端部２１ａが中央脚８ｄ１及び一対の外側脚８ｄ２の間に位置するコア基部８ｄ３の壁面に当接し、吸引運動及び釈放運動を行なう可動コア８ｄとの接触面積が増大しているので、圧縮時及び伸長時の偏心が防止されて耐久性を向上することができる。

３…下ケース、４…上ケース、５…消弧カバー、７ａ…可動接点支え、７ａ１…可動接点支えベース、７ａ２…可動接点支えカバー、７ａ５…レバー連結穴、７ｃ１〜７ｃ４可動接点、８…電磁石、８ａ…励磁コイル、８ｂ…コイル枠、８ｂ１…空洞部、８ｃ…固定コア、８ｃ１…中央脚、８ｃ２…外側脚、８ｃ３…コア基部、８ｄ…可動コア、８ｄ１…中央脚、８ｄ２…外側脚、８ｄ３…コア基部、８ｅ…連結穴、９…駆動レバー、９ａ…回動支点部、９ｂ…可動コア連結部、９ｃ…可動接点支え連結部、１０ａ〜１０ｄ…端子部、１１…コイル端子、１２…接点片、１３…隔壁、１４、１５…接点ばね、２０…電磁接触器、２１…可動コアばね、２１ａ…大径端部、２２…復帰ばね、ＴＮＯ…常開固定接点、ＴＮＣ…常閉固定接点

Claims

ケース内に、固定コアとの吸引力発生により吸引運動を行なう可動コアを有する電磁石と、前記可動コアの運動方向と平行に初期位置及び接点切替え位置の間を移動する可動接点支えと、前記初期位置に向けて前記可動接点支えを付勢する復帰ばねと、前記可動コア及び前記可動接点支えに係合し、前記可動コアの前記吸引運動を前記可動接点支えに対して前記切替え位置に向かう移動として伝達する駆動レバーと、を収納した電磁接触器において、
前記固定コアから離間して前記可動接点支えと係合しない可動コア初期位置で前記可動コアが保持されるように、前記可動コアに付勢力を付与する付勢手段を設け、
前記電磁石は、コイルを巻装した空洞部を有するコイル枠と、前記コイル枠の一端側に前記固定コアに対向して配置され、コア基部から前記コイル枠の空洞部に挿入された中央脚及びこの中央脚を挟んだ一対の外側脚が延在する略Ｅ字型の可動コアを備え、
前記付勢手段は、前記可動コアの前記中央脚を挿通した状態で、軸方向の両端が前記コイル枠の一端側の壁面と前記可動コアの前記コア基部とに接触している圧縮コイルスプリングであることを特徴とする電磁接触器。
前記圧縮コイルスプリングは、円錐型のコイルスプリングであることを特徴とする請求項１記載の電磁接触器。
前記円錐型のコイルスプリングのコイル大径端部が、前記可動コアの前記コア基部に接触していることを特徴とする請求項２記載の電磁接触器。
前記可動接点支えを前記初期位置に向けて付勢する前記付勢力は、前記可動コア及び前記駆動レバーを介して前記可動接点支えに伝達される前記付勢手段の付勢力と、前記復帰ばねの付勢力とを合わせた力であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁接触器。