JP5296855B2 - 騒音低減型電磁開閉器 - Google Patents
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Description
本発明は、固定コアと可動コアとの間の動作騒音を低減することのできる騒音低減型電磁開閉器に関する。
一般に、電磁開閉器は、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、電動ゴルフカート、電動フォークリフトなどの電気自動車の蓄電池と直流電力変換装置との間に位置し、蓄電池の電力を電力変換装置に供給する機能と、発電機の発電電力を蓄電池に供給する機能を果たす。
従来の電磁開閉器は、制御電流が通電するか否かによって励磁又は消磁されるコイルと、前記コイル周辺に設置され、前記コイル周辺に磁気経路を形成するヨークと、前記ヨークに対向して設置され、前記ヨークと共に前記コイル周辺に磁気経路を形成する金属板と、前記金属板に固定設置される固定コアと、前記固定コアに対向して設置され、前記コイルが励磁されると前記固定コアに接触し、前記コイルが消磁されると前記固定コアから分離されるように、移動可能に設置される可動コアと、前記可動コアに結合される一端部を有し、前記可動コアと共に移動可能なシャフトと、前記固定コアと前記可動コアとの間に設置され、前記可動コアを前記固定コアから分離させるように、接圧ばねの接圧力よりも大きい付勢力を有する復帰ばねとを含む。
このような従来の電磁開閉器においては、前記コイルに電源が供給されて磁界が形成されると、前記可動コアは前記固定コア側に吸引され、前記可動コアに連結されたシャフトにより上部の通電部が動作する。しかし、前記可動コアが前記固定コアに接触する過程で衝突騒音が発生し、その騒音により製品の感性品質が低下する。
本発明の目的は、固定コアと可動コアとの間に緩衝部材を取り付けることにより、可動コアが固定コアに接触する際に発生するコア間の衝撃騒音を低減すると共に、最終動作完了時、固定コアと可動コアとの間に空隙が生じないように密着させる騒音低減型電磁開閉器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、固定コアと、前記固定コアに選択的に接触する可動コアと、前記可動コアと前記固定コアとの間に設置され、前記可動コアが前記固定コアから分離されるように付勢力を与える復帰ばねと、前記可動コアに連結されて前記可動コアと共に移動可能なシャフトと、前記シャフトに結合されて前記シャフトと共に移動可能に備えられる可動接点と、前記可動接点に対向して固定設置され、前記可動接点との接離によって電気的回路が閉路又は開路されるようにする固定接点と、前記可動接点が前記固定接点に接触するように前記可動接点を付勢する接圧ばねとを含み、前記固定コアの端部とそれに対応する前記可動コアの端部との間に、前記可動コアを前記固定コア側から付勢する緩衝部材が備えられる騒音低減型電磁開閉器を提供する。
また、本発明は、制御電流が通電するか否かによって励磁又は消磁されるコイルと、前記コイル周辺に磁気経路を形成するように前記コイル周辺に設置されるヨークと、前記ヨークと共に前記コイル周辺に磁気経路を形成するように固定設置される固定コアと、前記コイルが励磁されると前記固定コアに接触する可動コアと、前記可動コアと前記固定コアとの間に設置され、前記可動コアが前記固定コアから分離されるように付勢力を与える復帰ばねと、前記可動コアに連結されて前記可動コアと共に移動可能なシャフトと、前記シャフトに結合されて前記シャフトと共に移動可能に備えられる可動接点と、前記可動接点に対向して固定設置され、前記可動接点との接離によって電気的回路が閉路又は開路されるようにする固定接点と、前記可動接点が前記固定接点に接触するように前記可動接点を付勢する接圧ばねとを含み、前記固定コアの端部とそれに対応する前記可動コアの端部の少なくとも一方の端部の外周面には、段差を有する凹入部が形成され、前記凹入部には、前記可動コアの運動方向に伸縮性を有するリング状の緩衝部材が結合される騒音低減型電磁開閉器を提供する。
本発明による騒音低減型電磁開閉器においては、可動コアが固定コアに接触する際に緩衝部材が圧縮変形することにより、衝撃及び騒音を低減することができ、最終動作完了時、固定コアと可動コアが密着してアクチュエータの性能を維持することができる。
以下、本発明による騒音低減型電磁開閉器を添付図面に示す一実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による騒音低減型電磁開閉器の開状態を示す断面図であり、図２は、本発明による騒音低減型電磁開閉器の閉状態を示す断面図であり、図３は、本発明による固定コア及び可動コアを示す側面図であり、図４は、本発明による緩衝部材を示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、本発明による騒音低減型電磁開閉器１０は、駆動部１００と、駆動部１００により上下方向に動いて外部とスイッチングされる通電部２００とを含む。通電部２００は、固定接点２２０及び可動接点２１０を備え、電磁開閉器１０に接続された外部装置に対するスイッチングを行えるように接点の開閉構造を含む。
駆動部１００は、電気的信号を用いて接点の開閉を制御できるようにするものであり、電気的信号により磁気力を発生して接点の駆動力を生成するコイル１１０と、コイル１１０の内部に固定される固定コア１４０と、固定コア１４０に当接可能に配置される可動コア１５０とを備える。
コイル１１０と固定コア１４０及び可動コア１５０との間には、コイル１１０が巻装されるコイルボビン１８０が備えられ、コイルボビン１８０の軸方向に沿って上下方向に固定コア１４０及び可動コア１５０が配置される。固定コア１４０と可動コア１５０とは、コイル１１０により発生する磁束を通過させる磁路を形成する。そして、コイル１１０により発生する磁束は、可動コア１５０が上下方向に運動できるように駆動力を与える。
コイルボビン１８０と固定コア１４０及び可動コア１５０との間には、コア容器１９０が備えられる。コア容器１９０は、非磁性材料からなり、通電部２００側の一面は開口して他面は有底の円筒状に形成される。すなわち、コア容器１９０は、固定コア１４０及び可動コア１５０が収納される容器のような形状を有し、固定コア１４０及び可動コア１５０は、それぞれ外径がコア容器１９０の内径と同程度である円筒状に形成される。可動コア１５０は、コア容器１９０の軸方向に移動可能である。
可動コア１５０の移動範囲は、固定コア１４０に当接する当接位置と、固定コア１４０から離れてコア容器１９０の他面の底面に位置する初期位置との間になる。可動コア１５０は、後述する接圧ばね２３０により固定コア１４０と当接し、後述する復帰ばね１６０により初期位置に復帰する。
固定コア１４０及び可動コア１５０の中央部には、軸方向に貫通する貫通口が備えられる。前記貫通口には、駆動部１００と通電部２００を貫通して連結するシャフト１７０が設置されている。シャフト１７０は、上端に可動接点２１０が結合され、下端に可動コア１５０が結合されており、可動コア１５０の上下運動を可動接点２１０に伝達する。
駆動部１００の上方には、カバー２４０が載置されて結合される。カバー２４０は、下部が開口した箱状に形成され、カバー２４０の上部には、固定接点２２０及び固定端子が挿入される端子孔（符号なし）が形成される。
また、カバー２４０の内部には、固定接点２２０の下方に、シャフト１７０に結合されてスイッチングのための固定接点２２０との接離を行う空間を有する可動接点２１０が配置される。
可動接点２１０の下部には、可動接点２１０が固定接点２２０に接触する際に付勢力を与える接圧ばね２３０が備えられる。接圧ばね２３０により、可動接点２１０が固定接点２２０に所定以上の圧力で接触した状態を維持することができる。また、接圧ばね２３０は、可動接点２１０が固定接点２２０から分離される際に、可動コア１５０及びシャフト１７０の移動速度を減少させることにより、可動コア１５０がコア容器１９０に接触する際の衝撃力を緩和して騒音振動の発生を抑制することができる。
そして、シャフト１７０の上端には、シャフト１７０の移動により移動可能な可動接点２１０が結合され、可動接点２１０の上方には、可動接点２１０に対向するように固定接点２２０が固定設置される。固定接点２２０は、可動接点２１０との接離によって電気的回路が閉路又は開路されるようにする。
また、可動接点２１０の下部には、接圧ばね２３０が備えられ、接圧ばね２３０は、シャフト１７０の周囲に設置され、固定接点２２０に接触するように可動接点２１０に付勢力を与える。
前述したように、電磁開閉器１０においては、コイル１１０に電源が供給されて磁界が形成されると、可動コア１５０は固定コア１４０側に吸引され、可動コア１５０に連結されたシャフト１７０により上部の通電部２００が動作する。このとき、可動コア１５０が固定コア１４０に接触して衝突騒音が発生し、その騒音により製品の感性品質が低下する。これを解決するために、前記可動コアと前記固定コアとの間に平板状の緩衝部材を取り付けることにより、前記可動コアと前記固定コアの接触時に発生する騒音を低減することができる。ところが、前記のように平板状の緩衝部材を適用した場合、騒音を低減することはできるものの、最終動作完了状態で前記固定コアと前記可動コアとの間に空隙が形成されるため、アクチュエータ自体の性能を低下させ、消費電力を増加させることがある。
従って、本実施形態は、前記可動コアが前記固定コアに接触する際に前記緩衝部材が圧縮変形することにより、衝撃及び騒音を低減することはもちろん、最終動作完了時、前記固定コアと前記可動コアとの間に空隙が生じないように密着させようとするものである。
このために、本実施形態においては、固定コア１４０及び可動コア１５０の側壁に蛇腹管状の緩衝部材３００が固定設置された構造を有する。例えば、図３及び図４に示すように、固定コア１４０には、可動コア１５０と密着する下部の外側壁に段差部１４２を形成するように内側に凹入した凹入部１４１を設け、可動コア１５０には、固定コア１４０と密着する上部の外側壁に段差部１５２を形成するように内側に凹入した凹入部１５１を設けることにより、緩衝部材３００が段差部１４２、１５２間に挿入されて固定されるようにする。これにより、緩衝部材３００が凹入部１４１、１５１に挿入されて固定され、緩衝部材３００の両端部は段差部１４２、１５２により支持される。
緩衝部材３００は、内側と外側に折り曲げられた折曲部が連続して形成された蛇腹管形状を有するため、外圧により収縮され、その後外力が除去されると自動的に元の状態に伸張する復元力を有する。従って、可動コア１５０が固定コア１４０に接触すると、蛇腹管が収縮して圧縮され、可動コア１５０が固定コア１４０から離れると、離れた距離分だけ、収縮していた蛇腹管が伸張する一連の過程が繰り返される。
以下、本発明による緩衝部材の他の実施形態について説明する。
前述した実施形態においては、前記緩衝部材が蛇腹管状に形成されるが、本実施形態においては、図５に示すように、緩衝部材３００が圧縮コイルばね状に形成される。本実施形態においても、固定コア１４０と可動コア１５０との対応端の外周面には、それぞれ段差を有する凹入部１４１、１５１が形成されており、緩衝部材３００を挿入して結合することができる。
このような圧縮コイルばねを緩衝部材にした場合も、前述した実施形態と同様の作用効果を奏するので、これについての具体的な説明は省略する。なお、前記緩衝部材としては、図示していないが、前記可動コアの運動方向に伸縮性を有するリング状の伸縮性部材を適用してもよい。
一方、前記凹入部は、場合によっては、前記固定コアの端部又は前記可動コアの端部のいずれか一方のみに形成し、他方には凹入部を形成しなくてもよい。この場合、前記凹入部は、相対的に下方に位置する前記可動コア側に形成することが好ましい。
本発明は、添付図面に示す一実施形態に基づいて説明されたが、これは例示的なものにすぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形や均等な他の実施形態が可能であることを理解できるであろう。よって、本発明の権利範囲は、添付された特許請求の範囲により定められるべきである。
１０ 電磁開閉器
１００ 駆動部
１１０ コイル
１２０ ヨーク
１３０ 金属板
１４０ 固定コア
１４１ 凹入部
１４２ 段差部
１５０ 可動コア
１５１ 凹入部
１５２ 段差部
１６０ 復帰ばね
１７０ シャフト
１８０ コイルボビン
１９０ コア容器
２００ 通電部
２１０ 可動接点
２２０ 固定接点
２３０ 接圧ばね
２４０ カバー
３００ 緩衝部材
１００ 駆動部
１１０ コイル
１２０ ヨーク
１３０ 金属板
１４０ 固定コア
１４１ 凹入部
１４２ 段差部
１５０ 可動コア
１５１ 凹入部
１５２ 段差部
１６０ 復帰ばね
１７０ シャフト
１８０ コイルボビン
１９０ コア容器
２００ 通電部
２１０ 可動接点
２２０ 固定接点
２３０ 接圧ばね
２４０ カバー
３００ 緩衝部材
Claims (6)
- 固定コアと、
前記固定コアに選択的に接触する可動コアと、
前記可動コアと前記固定コアとの間に設置され、前記可動コアが前記固定コアから分離されるように付勢力を与える復帰ばねと、
前記可動コアに連結されて前記可動コアと共に移動可能なシャフトと、
前記シャフトに結合されて前記シャフトと共に移動可能に備えられる可動接点と、
前記可動接点に対向して固定設置され、前記可動接点との接離によって電気的回路が閉路又は開路されるようにする固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に接触するように前記可動接点を付勢する接圧ばねとを含み、
前記固定コアの端部とそれに対応する前記可動コアの端部との間に、前記可動コアを前記固定コア側から付勢する緩衝部材が備えられ、
前記固定コアの端部の外周面とそれに対応する前記可動コアの端部の外周面に、前記緩衝部材の両端がそれぞれ挿入されて結合されるように、段差を有する凹入部がそれぞれ形成されることを特徴とする騒音低減型電磁開閉器。 - 前記緩衝部材は、前記可動コアの運動方向に伸縮性を有するリング状に形成され、前記緩衝部材の一端が前記固定コアの端部に対応し、前記緩衝部材の他端が前記可動コアの端部に対応する、請求項１に記載の騒音低減型電磁開閉器。
- 前記緩衝部材が蛇腹管状に形成される、請求項１又は２に記載の騒音低減型電磁開閉器。
- 前記緩衝部材が圧縮コイルばね状に形成される、請求項１又は２に記載の騒音低減型電磁開閉器。
- 制御電流が通電するか否かによって励磁又は消磁されるコイルをさらに含む、請求項１に記載の騒音低減型電磁開閉器。
- 前記コイル周辺に磁気経路を形成するように前記コイル周辺に設置されるヨークをさらに含む、請求項５に記載の騒音低減型電磁開閉器。
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