JP5115236B2 - 電磁石装置 - Google Patents

Description

本発明は電磁石装置、特に、電磁継電器に使用される電磁石装置の可動鉄片の形状に関する。

従来、電磁石装置の可動鉄片としては、例えば、鉄心に巻回したコイルの励磁，消磁に基づいて回動する可動鉄片の端部を、前記鉄心の磁極部に接離するように配置し、前記可動鉄片と一体な可動接触ばね片を駆動することにより、接点を開閉する電磁石装置がある（特許文献１参照）。

しかし、前記電磁石装置の可動鉄片は、鉄心の磁極部に当接する両端部が平坦面であり、可動鉄片の吸着面は鉄心の磁極部に面あるいは線で当接する。そして、可動鉄片と鉄心の磁極部とが面あるいは線で当接した状態において、可動鉄片が電磁石から受ける吸引力は、可動鉄片と鉄心の磁極部との当接角度などの当接状態の影響を大きく受けやすい。このため、当接状態にバラツキがあると、可動鉄片の保持力にバラツキが生じるので、可動鉄片が鉄心から開離する際に必要な開離力がばらつき、安定した動作特性を得にくい。また、前記鉄心の磁極部に可動鉄片の両端部が吸着，離反する際に生じる摩耗粉、あるいは、その他の異物に基づいて動作不良，動作不能が生じやすいという不具合がある。

前述の不具合を解消するため、例えば、図６Ａ，６Ｂに示すように、鉄芯の磁極部に吸着する可動鉄片１の端部に、突部２を突設することが行われている。前記突部２を形成する場合には、通常、すり鉢状凹部を形成した金型に可動鉄片１の端部を位置決めし、突き出し加工で前記突部２を形成していた。
特許第３４１３８４７号公報

しかしながら、前記金型の凹部内には油，塵埃等が付着しやすいので、前記突部２の高さ寸法Ｍにバラツキが生じやすい。特に、前記突部２の高さ寸法Ｍが微小である場合には、高さ寸法Ｍのバラツキが相対的に大きくなる。このため、前記高さ寸法Ｍのバラツキに基づく動作特性のバラツキを解消するため、組立工程における調整作業に手間がかかり、生産コストを上昇させるという問題点がある。

このため、図６Ｃ，６Ｄに示すように、可動鉄片１の吸着面よりも一段低い段部３に突部２を突設することも提案されている。しかし、一段低い段部３を形成するためには、段部３の面積や潰し量に応じて大型の設備が必要となるとともに、加工工数が増加し、生産コストを上昇させるという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、可動鉄片の当接部の高さ寸法にバラツキがなく、動作特性の調整が不要で、生産コストの低い電磁石装置を提供することを課題とする。

本発明にかかる電磁石装置は、前記課題を解決すべく、鉄芯に巻回したコイルの励磁，消磁に基づいて回動する可動鉄片の端部を、前記鉄芯の磁極部に接離する電磁石装置において、前記鉄芯の磁極部に吸着，離反する可動鉄片の吸着面の少なくとも一端部にテーパ面を設けるとともに、前記テーパ面に、前記吸着面と面一で連続し、かつ、先端縁部を前記鉄芯の磁極部に当接する当接部を、少なくとも一つ突設した構成としてある。

本発明によれば、可動鉄片の当接部が吸着面に面一で連続して形成されているので、従来例のように金型に不連続な凹部を形成する必要がない。このため、油や塵埃等の影響を受けにくくなり、高さ寸法のバラツキが生じにくいので、可動鉄片の動作特性を改善でき、組立工程における調整作業が不要になるとともに、生産コストを低減できる。

本発明にかかる他の電磁石装置としては、鉄芯に巻回したコイルの励磁，消磁に基づいて回動する可動鉄片の端部を、前記鉄芯の磁極部に接離する電磁石装置において、前記鉄芯の磁極部に吸着，離反する可動鉄片の吸着面の少なくとも一端部にテーパ面を設けるとともに、前記テーパ面に少なくとも１つの凹部を形成することにより、前記吸着面と面一で連続し、かつ、先端縁部を前記鉄芯の磁極部に当接する当接部を、少なくとも一つ設けた構成としてもよい。

本発明によれば、前述の発明と同等の作用効果を奏するとともに、多様な形状の当接部を有する可動鉄片が得られ、用途が広がる。

本発明にかかる実施形態としては、テーパ面をアール面としてもよい。
本実施形態によれば、金型設計の自由度が広がり、金型の製造が容易になる。

本発明にかかる別の実施形態としては、可動鉄片の吸着面の両端部に形成したテーパ面に、前記吸着面と面一で連続する当接部をそれぞれ突設してもよい。
本実施形態によれば、シーソー型の可動鉄片を有する電磁石装置が得られ、用途が広がるという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図５の添付図面に従って説明する。
第１実施形態にかかる電磁石装置５０は、図１ないし図４に示すように、高周波回路の開閉に用いられる自己復帰型電磁継電器に適用した場合である。

すなわち、本実施形態にかかる電磁継電器は、ベースブロック１０にケース９０を嵌合一体化して形成した空間内に、電磁石ブロック６０に可動鉄片７０を組み付けた電磁石装置５０を、組み込んだものである。

前記ベースブロック１０は、一対の可動接点ブロック３０，３５を組み込んだベース１１を、下シールド板２０および上シールド板３０で上下から挟持したものである。

前記ベース１１は、リードフレーム（図示せず）から切り出した共通固定接点端子１２、常開固定接点端子（図示せず）および常閉固定接点端子（図示）をインサート成形することにより、共通固定接点部１２ａ、常開固定接点部１３ａおよび常閉固定接点部１４ａを設けてある。

下シールド板２０は、導電性板状体をプレス加工で打ち抜き、周辺縁部を曲げ起こして起立壁（図示せず）を形成し、後述する上シールド板４０に接続可能としたものである。さらに、前記下シールド板２０は、その底面中央部に復帰バネ２１が溶接一体化されている。前記復帰バネ２１の両端部２２，２３は、後述する可動接点ブロック３０，３５の下端面にそれぞれ圧接し、上方に付勢する。

可動接点ブロック３０，３５は、導電性板バネからなる可動接触片３１，３６をそれぞれインサート成形したものである。そして、前記可動接触片３１の両端部は前記共通固定接点部１２ａおよび常開固定接点部１３ａにそれぞれ接離可能である。また、前記可動接触片３６の両端部は前記共通固定接点部１２ａおよび常閉固定接点部１４ａにそれぞれ接離可能である。

上シールド板４０は矩形板状の導電材からなり、長手方向の２カ所に設けた挿通孔４１，４３から前記可動接点ブロック３０，３５の上端部が上下動自在に突出する。また、前記上シールド板４０は、前記挿通孔４１を間にして対向する位置にアース接点部４２，４２を突設してあるとともに、前記挿通孔４３を間にして対向する位置にアース接点部４４，４４を突設してある。さらに、前記上シール板４０では、その周辺縁部から複数本のアース端子４５を下方に延在してある。

電磁石ブロック６０は、鉄芯６１および図示しないコイル端子を組み付けたスプール６２に、コイル６３を巻回した後、永久磁石６４を組み付けたものである。前記鉄芯６１は断面略ハット形状であり、その両端部下面を磁極部６５，６６としてある。

可動鉄片７０は、図２ないし図４に示すように、板状磁性材からなり、その中央部に突き出し加工を施して回動支点となる突条７１を吸着面７０ａ側に突設してある。また、前記可動鉄片７０は、吸着面７０ａの両端部にプレス加工を施して形成したテーパ面７２，７４に、平面半円形の当接部７３，７５をそれぞれ突設してある。

特に、図３Ａに示すように、前記テーパ面７２は傾斜角度θで形成されているとともに、前記当接部７３は、前記可動鉄片７０の吸着面７０ａに連続、かつ、面一となっている。このため、図３Ｂに示すように、鉄芯６１の磁極部６５と可動鉄片７０のテーパ面７２との対向面間距離Ｄは、前記テーパ面７２の傾斜角度θ（＝Ｂ／Ａ）と前記当接部７３の長さ寸法Ｃとで決まる。すなわち、

当接部の高さ寸法Ｄ＝Ｃ×ｓｉｎθ θ＝ｔａｎ^−１（Ｂ／Ａ）

このため、前記テーパ面７２を形成するためのプレス面を金型に形成するだけでよく、プレス金型に従来例のような凹部を設ける必要はない。この結果、金型の製造が簡単になるとともに、前記当接部７３，７５の高さ寸法Ｄにバラツキがなくなり、動作特性にバラツキのない電磁継電器が得られるという利点がある。

さらに、図４に示すように、前記可動鉄片７０は、その下面中央部に押圧バネ８０を溶接一体化してある。前記押圧バネ８０は平面略十文字形状であり、対向する両端部を略直角に曲げ起こして支持突起８１，８１を形成してある。前記支持突起８１は、自動調心できるように正面略三角形状であり、その頂部が前記可動鉄片７０の突条７１の頂部と同一直線上に配置される。このため、可動鉄片７０の回動が円滑に回動するという利点がある。また、前記押圧バネ８０の残る対向する両端部にプレス加工を施すことにより、弾性腕部８２，８３がそれぞれ形成されている。

前述の構成からなる電磁継電器の動作について説明する。
まず、コイル６３に電圧が印加されていない場合には、永久磁石６４の磁力により、可動鉄片７０の一端部に位置する当接部７３が鉄芯６１の磁極部６５に当接している。このため、押圧バネ８０の弾性腕部８３が可動接点ブロッ３５クを押し下げている。この結果、可動接触片３６の両端部は復帰バネ２１の他端部２３のバネ力に抗しつつ、共通固定接点部１２ａおよび常閉固定接点部１４ａに接触している。一方、可動接点ブロック３０は復帰バネ２１の一端部２２で上方に付勢され、可動接触片３１の両端部は上シールド板４０のアース接点部４２，４２にそれぞれ接触している。

次に、前記コイル６３に電圧を前記永久磁石６４の磁束を打ち消す方向に印加すると、鉄芯６１の磁極部６６が可動鉄片７０の他端部を吸引し、可動鉄片７０が突条７１の頂部を回動支点として回動する。このため、押圧バネ８０の弾性腕部８２が可動接点ブロック３０を復帰バネ２１の一端部２２のバネ力に抗して押し下げる。この結果、可動接点ブロック３０が下降し、可動接触片３１の両端部が共通固定接点部１２ａおよび常開固定接点部１３ａにそれぞれ接触する。一方、復帰バネ２１の他端部２３のバネ力で可動接点ブロック３５が押し上げられ、可動接触片３６の両端部が共通固定接点部１２ａおよび常閉固定接点部１４ａからそれぞれ開離した後、上シールド板４０のアース接点部４４，４４にそれぞれ接触する。その後、可動鉄片７０の当接部７５が鉄芯６１の磁極部６６に吸着する。

そして、前記コイル６３への電圧の印加を停止すると、前記電磁石装置５０の磁気バランスが不均衡であり、鉄芯６１の磁極部６５における吸引力が磁極部６６の吸引力よりも強い。このため、可動鉄片７０は前述と逆方向に回動し、押圧バネ８０の弾性腕部８３が可動接点ブロック３５を押し下げる一方、復帰バネ２１の一端部２２が可動接点ブロック３０を押し上げる。この結果、可動接触片３６の両端部が共通固定接点部１２ａおよび常閉固定接点部１４ａに接触する一方、可動接触片３１の両端部が上シールド板４０のアース接点部４２，４２に接触し、元の状態に復帰する。

可動鉄片７０の他の実施形態としては、図５Ａに示すように、テーパ面７２に一対の平面半円形の当接部７３，７３を並設してもよく（第２実施形態）、図５Ｂに示すように、テーパ面７２に平面三角形の当接部７３を形成してもよく（第３実施形態）、また、図５Ｃに示すように、テーパ面７２に平面方形の当接部７３を形成してもよい（第４実施形態）。さらに、図５Ｄに示すように、テーパ面７２の中央部に凹部７６を形成することにより、前記テーパ面７２の両側縁部に一対の当接部７３，７３を形成してもよい（第５実施形態）。

なお、電磁石装置はシーソー型の可動鉄片からなるものに限らず、片振り型の可動鉄片からなるものであってもよい。また、前記当接部は可動鉄片の両端部に設ける場合に限らず、一端部だけに設けてもよく、可動鉄片の表裏面の端部にそれぞれ設けてもよい。

本発明にかかる電磁石装置は、電磁継電器に限らず、他の電気機器に適用してもよいことは勿論である。

本発明にかかる電磁石装置を電磁継電器に適用した場合を示す断面図である。 図Ａないし図Ｄは、図１に図示した電磁継電器に組み込まれた可動鉄片を示す斜視図、平面図、正面図および部分拡大図である。 図Ａは可動鉄片の当接部の形状を説明するための模式図であり、図Ｂは可動鉄片の当接部を鉄芯の磁極部に当接させた状態を示す部分拡大断面図である。 図Ａないし図Ｅは、図２に示す可動鉄片に押圧バネを組み付けた状態を示す斜視図、平面図、正面図、底面図および右側面図である。 図Ａないし図Ｄは第２，第３，第４，第５実施形態にかかる可動鉄片を示す部分斜視図である。 図Ａおよび図Ｂは従来例にかかる可動鉄片を示す斜視図および部分拡大断面図、図Ｃおよび図Ｄは他の従来例にかかる可動鉄片を示す斜視図および部分拡大断面図である。

５０：電磁石装置
６０：電磁石ブロック
６１：鉄芯
６２：スプール
６３：コイル
６４：永久磁石
６５，６６：磁極部
７０：可動鉄片
７０ａ：吸着面
７１：突条
７２，７４：テーパ面
７３，７５：当接部
７６：凹部

Claims (4)

1. 鉄芯に巻回したコイルの励磁，消磁に基づいて回動する可動鉄片の端部を、前記鉄芯の磁極部に接離する電磁石装置において、
   前記鉄芯の磁極部に吸着，離反する可動鉄片の吸着面の少なくとも一端部にテーパ面を設けるとともに、前記テーパ面に、前記吸着面と面一で連続し、かつ、先端縁部を前記鉄芯の磁極部に当接する当接部を、少なくとも一つ突設したことを特徴とする電磁石装置。
2. 鉄芯に巻回したコイルの励磁，消磁に基づいて回動する可動鉄片の端部を、前記鉄芯の磁極部に接離する電磁石装置において、
   前記鉄芯の磁極部に吸着，離反する可動鉄片の吸着面の少なくとも一端部にテーパ面を設けるとともに、前記テーパ面に少なくとも１つの凹部を形成することにより、前記吸着面と面一で連続し、かつ、先端縁部を前記鉄芯の磁極部に当接する当接部を、少なくとも一つ設けたことを特徴とする電磁石装置。
3. テーパ面がアール面であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁石装置。
4. 可動鉄片の吸着面の両端部に形成したテーパ面に、前記吸着面と面一で連続する当接部をそれぞれ突設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁石装置。

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