JP5409219B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

コイルの装着された巻枠の中心軸線に沿って鉄心を挿入してなる電磁石と、コイルに印加される電圧に応じて移動する接極子と、接極子の移動に伴って開閉動作する接点部とを備える電磁継電器において、巻枠の端面に一体成形により突起部を設け、電磁継電器の動作時に接極子をこの突起部に衝突させて、接極子と鉄心との間にギャップを形成するようにした電磁継電器が知られている（例えば特許文献１参照）。

実開昭６１−３６９４０号公報

ところで、この種の電磁継電器は、所定の開放電圧において確実に復帰状態とすることが望まれ、そのためには接極子と鉄心との間のギャップを精度よく設定する必要がある。しかしながら、上記特許文献１記載の電磁継電器は、巻枠の端面に設けられた突起部を介してギャップを形成するため、ギャップの精度が巻枠や鉄心の加工精度および電磁石の組立精度等に依存し、ギャップを精度よく設定することが難しい。

本発明は、ベース部材と、ベース部材に取り付けられ、コイルの装着された巻枠に鉄心が取り付けられた電磁石と、鉄心の端面に対向して移動可能に配置され、コイルに印加される電圧に応じて鉄心に吸引され、または鉄心から離間される接極子と、接極子の移動に伴って開閉動作する接点部と、ベース部材に取り付けられ、電磁石、接極子および接点部を収容するカバー部材とを備えた電磁継電器において、カバー部材は、接極子が鉄心に吸引されたときに、接極子に当接して接極子の移動を制限し、鉄心の端面と接触子との間にギャップ空間を形成する接極子移動制限部を有することを特徴とする。

本発明によれば、鉄心と接極子との間に、ギャップを精度よく容易に設定することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る電磁継電器の分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁継電器の組立状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電磁継電器の要部断面図である。 図３の第１の変形例を示す図である。 図３の第２の変形例を示す図である。 図３の第３の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電磁継電器の復帰状態における要部断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電磁継電器の動作状態における要部断面図である。 図７，８の第１の変形例を示す図である。 図７，８の第２の変形例を示す図である。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る電磁継電器の分解斜視図であり、図２は、その組立構造を示す縦断面図である。なお、以下では、便宜上、図示のように前後左右方向および上下方向を定義し、これに従い各部の構成を説明する。図２は、電磁継電器の動作前の復帰状態を示している。

本実施形態に係る電磁継電器は、ベースブロック１と、ベースブロック１に組み込まれる電磁石２と、電磁石２により駆動される接極子３と、接極子３の移動に伴って開閉動作する接点部４と、接極子３の動きを接点部４に伝達するカード５とを備える。電磁石２と接極子３は電磁石装置を構成し、電磁石装置の作動に応じてカード５を介して接点部４が開閉する。

ベースブロック１は、電気絶縁性の樹脂部品であり、ベース部１０と、ベース部１０上の左右一端部から左右他端部にかけて略円弧状に立設され、電磁石１を部分的に包囲する筒状壁１１とを一体に有する。筒状壁１１の前端部は、電磁石１を組み込むために開放されている。一方、筒状壁１１の後端部には、図２に示すように電磁石１と接点部４との間に介在する端壁１２が形成され、端壁１２により電磁石１と接点部４との間の電気的絶縁が確保されている。

図１に示すように、電磁石２は、略円筒形状の巻枠２１と、巻枠２１の外周面に装着されたコイル２２と、巻枠２１の内部に挿入される鉄心２３とを有する。コイル２２の中心軸線と鉄心２３の中心軸線はそれぞれ前後方向を向いている。巻枠２１は、電気絶縁性の樹脂成形品であり、中空の胴部と、胴部の前後方向両端にそれぞれ設けられる鍔部２４ａ，２４ｂと、前方側の鍔部２４ｂから前方に突設される一対の端子支持部２４ｃとを一体に有する。各端子支持部２４ｃにはそれぞれコイル端子２５が圧入され、各コイル端子２５にコイル２２を形成する巻線の両端が接続されている。各コイル端子２５は、電磁石２をベースブロック１に組み込む際に、ベースブロック１の前端に設けられた左右一対の溝部１３に圧入される。

図２に示すように、鉄心２３は前後方向に延在し、その前端部には平坦な端面を有する頭部（磁極部）２３ａが一体に形成され、この頭部２３ａは巻枠２１の鍔部２４ｂの外面上に露出している。一方、鉄心２３の後端部は、巻枠２１の鍔部２４ａから突出し、その突出部には、継鉄２６が、例えばかしめにより連結されている。

継鉄２６は、例えば磁性鋼から形成される略Ｌ字形状の板部材であり、その短尺部分が巻枠２の鍔部２４ａに沿って上下方向に延設され、長尺部分がコイル２２の外側を前後方向に延設されている。継鉄２６の長尺部分の前側末端部２６ａは、鉄心２３の頭部２３ａの鉛直下方に位置し、この末端部２６ａに接極子３が揺動可能に連結されている。継鉄２６は、電磁石２をベースブロック１に組み込む際に、図１に示すベースブロック１の溝部１３の内側に設けられた左右一対のレール状突起部１４の間に圧入される。

接極子３は、例えば磁性鋼から形成される平板状部材であり、略Ｌ字状の板ばね３１を介して継鉄２６に弾性的相対移動可能に連結されるとともに、鉄心２３の頭部２３ａに対向して配置される。接極子３と板ばね３１とは、例えば連結部３２においてかしめにより固定され、板ばね３１と継鉄２６とは、例えば連結部３３において係合固定される。板ばね３１は、継鉄２６と接極子３との間で弾性ヒンジとして機能し、それ自体のばね作用により、接極子３を鉄心２３の頭部２３ａから離れる方向（前方）に付勢する。

接極子３は、電磁石２（電磁石装置）の非作動時には、その下端部が板ばね３１のばね力下で継鉄２６の末端部２６ａに当接されることにより、図２に示すように鉄心２３の頭部２３ａから所定距離だけ離れた復帰位置に静止保持される。電磁石２（電磁石装置）が作動すると、その磁気吸引力により接極子３は、その下端部と継鉄２６の末端部２６ａとの係合部位を中心に、板ばね３１のばね力に抗して鉄心頭部２３ａに接近する方向（後方）へ揺動し、後述する作動位置に静止保持される。

接点部４は、固定接点部と可動接点部とを有する。固定接点部は、例えば銅板から所定形状に打ち抜いた導電板部材によって構成される固定接点部材４１を有する。固定接点部材４１は、一体成形によりベースブロック１と一体に設けられ、筒状壁１１の端壁１２に対向して配置されている。より詳しく言うと、固定接点部材４１は略Ｌ字形状をなし、ベースブロック１のベース部１０の左端側を上下方向に貫通し、筒状壁１１の端壁１２に沿って立ち上がる第１平板部と、第１平板部の上端から右方向に延在する第２平板部とを有する。第２平板部の先端部前面には固定接点４２が設けられている。

可動接点部は、ベースばね部材４３と、結合部４５を介して例えば溶接などによりベースばね部材４３に一体に結合される可動ばね部材４４とを有する。ベースばね部材４３および可動ばね部材４４は、例えばばね用燐青銅の薄板から所定形状に打ち抜いた導電板部材により構成される。ベースばね部材４３は、一体成形によりベースブロック１と一体に設けられ、端壁１２と固定接点部材４１との間で、ベースブロック１のベース部１０の右端側を上下方向に貫通し、筒状壁１１の端壁１２に対向して配置されている。

可動ばね部材４４は、全体が略矩形状を呈し、その右下角部に結合部４５が設けられ、右上角部後面に、固定接点４２に対向して可動接点４６が設けられている。可動接点４６と結合部４５との間には左右方向に切り欠き４７が設けられ、さらに可動ばね部材４４は、切り欠き４７の下方において一部が折り曲げられている。このため、可動ばね部材４４は、結合部４５を支点にした前後方向への弾性変形が容易であり、この弾性変形により、可動接点４６を固定接点４２に接触および離間させることができ、接点部４の開閉動作が可能となる。なお、ベースばね部材４３と可動ばね部材４４を別々に形成するのではなく、一体に形成してもよい。

カード５は、電気絶縁性の樹脂部品であり、前後方向に延在する左右一対の縦板５１と、左右方向に延在する前後一対の横板５２とにより、全体が略矩形の枠形状をなしている。カード５は、その枠の内側にベースブロック１の筒状壁１１の上部を収容した状態で、ベースブロック１の上方にベース部１０に対向して配置される。カード５の後端中央部には、後方に向けて連結部５３が突設されている。

図２に示すように、連結部５３の底面には、可動ばね部材４４の上端中央の凹部４８（図１）が圧入され、カード５と可動ばね部材４４とが一体に連結されている。なお、図１に示すように可動ばね部材４４の左上角部には貫通穴４９が開口され、この貫通穴４９に、カード５の後端部に設けられた図示しない突起部が挿入されることにより、カード５が可動ばね部材４４から離脱することが防止される。

カード５の前端部には、左右両側に係合爪５４が設けられている。係合爪５４には接極子３の左右側端部が係合し、カード５と接極子３とが一体に連結される。これによりカード５を介して接極子３と可動ばね部材４４とが一体化され、接極子３の前後方向の揺動に連動して可動ばね部材４４が前後方向に移動し、接点部４が開閉動作する。カード５は、ベースブロック１に電磁石２と接極子３と接点部４を取り付けた後に取り付けられる。カード５の取付後に、接着剤を介してベースブロック１に電気絶縁性の樹脂部品である略ボックス状のカバー６が取り付けられ、電磁継電器の内部空間が密閉される。

このように構成された電磁継電器においては、電磁石２のコイル２２に作動電圧（感動電圧）が印加されると、板ばね３１のばね力に抗して接極子３が鉄心２３に吸引される。これによりカード５が前方に移動し、可動ばね部材４４が弾性変形して可動接点４６が固定接点４２に当接し、電磁継電器が動作状態となる。一方、コイル２２の印加電圧が開放電圧以下に下がると、板ばね３１のばね力により接極子３が鉄心２３から離間され、カードが前方に移動し、可動接点４６が固定接点４２から開放し、電磁継電器が復帰状態となる。この場合の開放電圧は、各部品毎の個体差（寸法誤差）や組立誤差等によりばらつきがあり、電磁継電器の動作を安定させるためには、開放電圧のばらつきをなくすことが望ましい。そこで、本実施の形態では、以下のように接極子３と鉄心２３との間にギャップを形成し、電磁継電器を所定の開放電圧において確実に復帰状態とする。

図３は、第１の実施の形態に係る電磁継電器の要部断面図であり、図３（ａ）は電磁石２の非作動時の復帰状態を、図３（ｂ）は電磁石２の作動時の動作状態をそれぞれ示す。復帰状態では、接極子３がばね力によって鉄心２３から離間されるのに対し、動作状態では、接極子３がばね力に抗して鉄心２３に吸引される。接極子３は、鉄心２３の中心軸線よりも上方かつ鉄心頭部２３ａの上端部よりも下方の曲げ点３ａにおいて後方に屈曲され、接極子３の後面は略くの字を呈している。

図３（ａ）に示す復帰状態では、接極子３が鉄心２３から完全に離間する。これに対し、図３（ｂ）に示す動作状態では、接極子３の後面が曲げ点３ａよりも上方で鉄心２３の上端角部２３ｂに当接し、接極子３と鉄心２３の前端面との間にギャップ空間ＧＳが形成される。このギャップ空間ＧＳは、鉄心２３と継鉄２６と接極子３とにより形成される磁気回路の抵抗として機能する。

開放電圧はギャップ空間ＧＳのギャップ量に依存し、ギャップ量が大きいほど開放電圧は低くなる。本実施の形態では、接極子３の一部を鉄心２３の角部に接触させるため、鉄心２３や接極子３の組立誤差等に拘わらず、接極子３の後面形状と鉄心頭部２３ａの形状に応じてギャップ量を設定できる。したがって、ギャップ量の設定が容易であり、ギャップ量を精度よく規定値に設定でき、電磁継電器を所定の開放電圧において確実に復帰状態とすることができる。また、接極子３に曲げ加工を施すだけでギャップ空間ＧＳを形成できるため、部品点数が増加することなく、ギャップ空間ＧＳを形成するための加工も容易である。

接極子３と鉄心２３の接触部の形状は、図３のものに限らない。図４〜図６は、それぞれ接極子３と鉄心２３とが一部で接触し、接触部に隣接して接極子３と鉄心２３の間にギャップ空間ＧＳを形成するギャップ形成部の他の例を示す断面図である。

図４では、接極子３の後面に、鉄心２３の中心軸線よりも上方かつ鉄心頭部２３ａの上端部よりも下方の段差３ｂを境にして、鉄心頭部２３ａに接近する段部３ｃが形成されている。これにより図４（ｂ）に示すように電磁石２の作動時には、段部３ｃの後端面が鉄心２３の前端面に接触し、接極子３と鉄心２３の前端面との間にギャップ空間ＧＳが形成される。

図５では、鉄心２３の前端面に、鉄心２３の中心軸線よりも上方かつ鉄心頭部２３ａの上端部よりも下方に、前方に突出した突起部２３ｃが形成されている。これにより図５（ｂ）に示すように電磁石２の作動時には、突起部２３ｃの先端が接極子３の後面に接触し、接極子３と鉄心２３の前端面との間にギャップ空間ＧＳが形成される。

図６では、鉄心２３の前端面の周縁内側に凹部２３ｄが形成されている。これにより図６（ｂ）に示すように電磁石２の作動時には、接極子３の後面が鉄心２３の前端面周縁部に接触し、凹部２３ｄによりギャップ空間ＧＳが形成される。

図４〜図６に示した例のように、接極子３を屈曲させずに、接極子３と鉄心２３の接触部に段部３ｃや突起部２３ｃや凹部２３ｄを形成する場合、接極子３の曲げ形状とギャップ量との関係を求めることなく、接極子３と鉄心２３の前端面との間のギャップ量を直接かつ均一に設定することができるため、ギャップ量の設定が容易である。なお、図４〜図６では、接極子３と鉄心２３のいずれか一方に段部３ｃ、突起部２３ｃ、凹部２３ｄを設けたが、これらを接極子３と鉄心２３のいずれか他方に設けてもよく、両方に設けてもよい。

−第２の実施の形態−
図７〜図１０を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、接極子３の一部と鉄心２３の一部を互いに接触させることにより、接極子３と鉄心２３の間にギャップ空間ＧＳを形成するようにしたが、第２の実施の形態では、カード５を介して接極子３の移動を制限することにより、接極子３と鉄心２３の間にギャップ空間ＧＳを形成する。なお、図１〜図６と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図７，図８は、第２の実施の形態に係る電磁継電器の要部構成を示す図であり、図７は、接極子３が鉄心２３からばね力によって離間された電磁石２の非作動状態（復帰状態）を、図８は、接極子３がばね力に抗して鉄心２３に吸引された電磁石２の作動状態（動作状態）をそれぞれ示す。なお、図７（ａ），図８（ａ）は、主にカード５の概略平面図を、図７（ｂ），図８（ｂ）は電磁継電器の要部断面図をそれぞれ示す。

カード５の左右一対の前板５１には、それぞれ略矩形の貫通穴５１ａが開口されている。これら貫通穴５１ａに対応し、筒状壁１１の上面には、上方に突出する略直方体形状の左右一対の突起部１１ａが設けられ、各突起部１１ａが各貫通穴５１ａにそれぞれ挿入されている。各突起部１１ａの前後方向長さは、各貫通穴５１ａの前後方向長さよりも短い。

図７に示すように電磁石２の非作動時には、突起部１１ａの後端面が貫通穴５１ａの後端縁部に当接している。このとき、接極子３は板ばね１によって完全に前方に付勢され、可動接点４６が固定接点４２から離間している。このため、接極子３の前方への揺動はカード５によって制限されない。なお、接極子３の前方揺動をカード５が制限しないのであるから、突起部１１ａの後端面と貫通穴５１ａの後端縁部との間に隙間があってもよい。

一方、図８に示すように電磁石２の作動時には、可動接点４６が固定接点４２に接触した後、接極子３が鉄心２３の前端面に接触する前に、突起部１１ａの前端面が貫通穴５１ａの前端縁部に当接している。したがって、接極子３の後方への揺動がカード５によって制限され、接極子３と鉄心２３との間にギャップ空間ＧＳが形成される。

ギャップ空間ＧＳのギャップ量は、カード５の貫通穴５１ａの長さを調整することにより変更可能である。したがって、例えば貫通穴５１ａの長さの異なるカード５を予め複数準備しておき、その中から適宜選択することで、ギャップ量を精度よく設定することができる。これにより電磁継電器を所定の開放電圧において確実に復帰状態とすることができる。カード５は、ベースブロック１に電磁石２と接極子３と接点部４をそれぞれ取り付けた後に取り付けられるため、カード交換時に他の部品を取り外す必要がなく、カード交換によるギャップ量の調整は容易である。

以上では、筒状壁１１の上面に突起部１１ａを設けてカード５の移動を制限したが、カード５の移動を制限する構成はこれに限らない。図９は、第２の実施の形態の変形例を示す図であり、図９（ａ）は電磁石２の非作動状態を、図９（ｂ）は作動状態をそれぞれ示す。図９では、可動ばね部材４４と固定接点部材４１の間のベース部１０の上面に、例えばベースブロック１との一体成形により樹脂製の制限板１５が立設されている。

図９（ａ）に示すように電磁石２の非作動時には、制限板１５は、可動ばね部材４４から離間し、カード５の移動を何ら制限しない。一方、図９（ｂ）に示すように電磁石２の作動時には、可動接点４６が固定接点４２に接触した状態で、制限板１５は可動ばね部材４４の後面に接触し、カード５の後方への移動を制限する。これにより接極子３と鉄心３２との間にギャップ空間ＧＳが形成される。

ギャップ空間ＧＳのギャップ量は、カード５の連結部５３と係合爪５４の間の前後方向長さを調整することにより変更可能である。したがって、例えば連結部５３と係合爪５４の間の長さの異なるカード５を予め複数準備しておき、その中から適宜選択することで、ギャップ量を精度よく設定することができる。これにより電磁継電器を所定の開放電圧において確実に復帰状態とすることができる。

カード５の移動を制限する代わりに、接極子３の移動を直接制限することもできる。図１０は、その一例を示す要部断面図であり、図１０（ａ）は電磁石２の非作動状態を、図１０（ｂ）は作動状態をそれぞれ示す。図１０では、カバー６の上壁の内面に下方に向けて突起部６ａが設けられている。

図１０（ａ）に示すように、板ばね３１のばね力により接極子３が前方に揺動しているとき、接極子３は突起部６ａから離間している。一方、図１０（ｂ）に示すように、電磁石２の作動により接極子３が後方に揺動すると、接極子３の上端部が突起部６ａに当接する。これにより接極子３の後方への移動が制限され、接極子３と鉄心２３との間にギャップ空間ＧＳが形成される。

ギャップ空間ＧＳのギャップ量は、カバー６の突起部６ａを設ける位置を調整することにより変更可能である。したがって、例えば突起部６ａの位置の異なるカバー６を予め複数準備しておき、その中から適宜選択することで、ギャップ量を精度よく設定することができる。これにより電磁継電器を所定の開放電圧において確実に復帰状態とすることができる。カバー６は、ベースブロック１に最後に取り付けられるため、カバー交換時に電磁継電器の他の部品を取り外す必要がなく、ギャップ量の調整は容易である。

なお、上記第１の実施の形態では、カード５を介して接極子３の移動を接点部４に伝達し、接極子３の移動に伴い接点部４が開閉動作するようにしたが、カード５を介さずに、接極子３の移動に伴い接点部４が開閉動作するようにしてもよい。継鉄２６の端部に接極子３を揺動可能に支持するようにしたが、コイル１１に印加される電圧に応じて鉄心２３に吸引され、または鉄心２３から離間されるように支持するのであれば、接極子３を他の構成で支持してもよい。

上記第２の実施の形態においては、筒状壁１１の上面に突出部としての突起部１１ａを設け、あるいはベース部１０の上面に接点移動制限部としての制限板１５を立設して、カード５の移動を制限するようにしたが、移動制限手段はこれに限らない。ベース部材としてのベースブロック１０の構成および伝達部材としてのカード５の構成はいかなるものでもよい。図１０では、カバー部材としてのカバー６の内側上面に突起部６ａを設けるようにしたが、接極子３が鉄心２３に吸引されたときに接極子３に当接し、鉄心２３と接極子３との間にギャップ空間ＧＳを形成するのであれば、接極子移動制限部の構成はこれに限らない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の電磁継電器に限定されない。

１ ベースブロック
２ 電磁石
３ 接極子
３ａ 曲げ点
３ｃ 段部
４ 接点部
５ カード
６ カバー
６ａ 突起部
１１ 筒状壁
１１ａ 突起部
１５ 制限板
２３ 鉄心
２３ｃ 突起部
２３ｄ 凹部
２６ 継鉄
４１ 固定接点部材
４４ 可動ばね部材
５１ａ 貫通穴
ＧＳ ギャップ空間

Claims (1)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材に取り付けられ、コイルの装着された巻枠に鉄心が取り付けられた電磁石と、
   前記鉄心の端面に対向して移動可能に配置され、前記コイルに印加される電圧に応じて前記鉄心に吸引され、または前記鉄心から離間される接極子と、
   前記接極子の移動に伴って開閉動作する接点部と、
   前記ベース部材に取り付けられ、前記電磁石、前記接極子および前記接点部を収容するカバー部材とを備えた電磁継電器において、
   前記カバー部材は、前記接極子が前記鉄心に吸引されたときに、前記接極子に当接して前記接極子の移動を制限し、前記鉄心の端面と前記接極子との間にギャップ空間を形成する接極子移動制限部を有することを特徴とする電磁継電器。

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