JP6260677B1 - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】直流操作型から交流操作型への変更を、容易に且つ安価に行なえる電磁接触器を提供する。【解決手段】コイルの直流励磁によって接点を開閉させる電磁石３２と、電磁石３２を収容する下部ケース１３と、電磁石３２の側方で下部ケース１３に設けられた外部コイル端子２１及び２２と、下部ケース１３に収容され、入力側が外部コイル端子２１及び２２に接続され、出力側がコイルに接続されることで、入力された交流を直流に変換して出力する整流回路が形成された基板３３と、を備え、下部ケース１３の内面には、電磁石３２と外部コイル端子２１及び２２との間に溝４７が形成され、基板３３は、溝４７に挿入されることで保持される。【選択図】図４

Description

本発明は、電磁接触器に関するものである。

電磁接触器は、直流操作型か交流操作型かで、電磁石の構造や巻線の仕様等、基本的に構成が異なるが、特許文献１で示されるように、交流を直流にする整流回路を用いることで、直流操作型を交流操作型に変更することができる。なお、整流回路が形成された基板は、専用の端子板が取り付けられた状態で樹脂注型剤によって取付け台に固定されている。

実開平４−１１５７３９号公報

直流操作型のまま用いるとしても、交流操作型に変更して用いるとしても、できるだけ構成を共通化することが望ましく、また既存の構成を大幅に変更することも避けたい。特に、消弧用のガスを封入したカプセル構造の電磁接触器においては、カプセル構造を含む基本的な構成に対して変更を加えたくない。したがって、上記背景技術のように、直流操作型を交流操作型に変更するために、基板に専用の端子板を設けたり、基板を樹脂注型剤によって固定したりすることは、コストの増大や作業性の低下を招く可能性があり、改善の余地があった。
本発明の課題は、直流操作型から交流操作型への変更を、容易に且つ安価に行なえる電磁接触器を提供することである。

本発明の一態様に係る電磁接触器は、接点が収容され、且つ消弧用のガスが封入された接点収容部と、コイルの直流励磁によって接点を開閉させる電磁石と、接点収容部、及び電磁石を収容するケースと、電磁石の側方でケースに設けられた外部コイル端子と、ケースに収容され、入力側が外部コイル端子に電線を介して接続され、出力側がコイルに電線を介して接続されることで、入力された交流を直流に変換して出力する整流回路が形成された基板と、を備え、ケースの内面には、電磁石と外部コイル端子との間に溝が形成され、基板は、溝に挿入されることで保持され、ケースの内面には、溝と外部コイル端子との間に凹部が形成され、基板の入力側と外部コイル端子とを接続した電線は、凹部に嵌め込まれることで保持され、電磁石と基板との間に凹状の隔壁が形成されている。

本発明によれば、電磁石と外部コイル端子との間に基板を介在させ、この基板をケースの溝に挿入するだけなので、直流操作型から交流操作型への変更を、容易に且つ安価に行なうことができる。

電磁接触器の外観を示す斜視図である。 電磁接触器の断面図である。 基板の挿入前を示す基板収容部の平面図及び断面図である。 基板の挿入後を示す基板収容部の平面図及び断面図である。 基板の挿入前を示す斜視図である。 基板の挿入後を示す斜視図である。 上部ケースの裏側を示す斜視図である。 樹脂を注型した基板収容部の平面図及び断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《構成》
図１は、電磁接触器の外観を示す斜視図である。
以下の説明では、空間内で互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、横方向、及び高さ方向とする。
電磁接触器１１は、直流負荷の電路を開閉するものであり、略直方体状のケース１２によってユニット化されている。ケース１２は、高さ方向に分割可能な下部ケース１３及び上部ケース１４からなる。下部ケース１３の外側には、縦方向における一端側の一箇所、及び他端側の二箇所に、取付穴１５が形成されており、取付穴１５に挿通されるねじによって所定の取付け位置に固定される。下部ケース１３は、上端側が開放された箱状に形成され、上部ケース１４は、下端側が開放された箱状に形成されており、下部ケース１３の上端側と上部ケース１４の下端側とが互いに嵌り合った状態で、ねじ１６によって締結される。なお、電磁接触器１１は、縦方向の一端側を鉛直方向の上方に向けた状態で、垂直面に取付けられるものとする。

下部ケース１３における縦方向の一端側には、横方向の一端側から他端側に向けて順に並んだ一対の外部コイル端子２１及び２２が設けられている。外部コイル端子２１及び２２には、操作回路用に配線された電線が、圧着端子を介して又は芯線の挟み込みによって接続される。
上部ケース１４における縦方向の一端側及び他端側には、外部主端子２３及び２４が設けられている。外部主端子２３には、主回路用に配線された電源側の電線が圧着端子を介して接続され、外部主端子２４には、主回路用に配線された負荷側の電線が圧着端子を介して接続される。

上部ケース１４における横方向の一端側には、縦方向の一端側から他端側に向かって順に並んだ第一の外部補助端子２５及び２６と、第二の外部補助端子２７及び２８とが設けられている。第一の外部補助端子２５及び２６、並びに第二の外部補助端子２７及び２８には、夫々、ａ接点又はｂ接点をなす補助回路用に配線された電線が、圧着端子を介して又は芯線の挟み込みによって接続される。

図２は、電磁接触器の断面図である。
ケース１２には、接点収容部３１、電磁石３２、及び基板３３が収容されている。下部ケース１３の内方には、電磁石３２と、電磁石３２における縦方向の一端側に設けられた基板３３とが配置され、上部ケース１４の内方には、電磁石３２の上に設けられた接点収容部３１が配置されている。

接点収容部３１には、主接点及び補助接点、並びにこれらを動作させる可動鉄心が収容されており、消弧用のガスを封入したカプセル構造となっている。
電磁石３２は、内側に固定鉄心が配置されたコイル枠にコイルを巻き付けて形成されており、コイルの直流励磁によって接点収容部３１の可動鉄心を吸引することで、主接点及び補助接点を開閉させる。

基板３３は、略長方形であり、電磁石３２と外部コイル端子２１及び２２との間に配置され、面方向が高さ方向及び横方向と平行になるように、下部ケース１３によって保持されている。下部ケース１３のうち、基板３３が収容されている区画を、基板収容部３４とする。基板３３には、入力された交流を直流に変換して出力する整流回路（ダイオードブリッジ）が形成されており、入力側が一対のリード線を介して外部コイル端子２１及び２２の接続導体３５に接続され、出力側が一対のリード線を介してコイルの両端に接続される。接続導体３５は、先端側が端子ねじによって締結され、基端側にリード線の芯線が挟み込まれて圧着される。基板３３における縦方向の一端側（一面側）には、ダイオードやバリスタ等の電子部品が実装されているものとする。

図３は、基板の挿入前を示す基板収容部の平面図及び断面図である。
基板収容部３４は、下部ケース１３に形成された側壁４１、４２、４３、及び隔壁４４によって区画されている。
側壁４１及び４２は、縦方向及び高さ方向と平行であり、内面同士が横方向に対向し、高さ方向においては床面４５から下部ケース１３の上端まで延びている。側壁４１及び４２の間隔（内寸法）は、基板３３における横方向の寸法に対応する。側壁４３は、基板３３と外部コイル端子２１及び２２との間に配置され、横方向及び高さ方向と平行であり、側壁４１及び４２における縦方向の一端同士に連続して形成され、高さ方向においては床面４５から下部ケース１３の中央まで延びている。隔壁４４は、電磁石３２と基板３３との間に配置され、横方向及び高さ方向と平行であり、側壁４１及び４２の内面から連続して形成され、高さ方向においては床面４５から下部ケース１３の上端まで延びている。

隔壁４４の上部には、長方形の開口部４６が形成されている。開口部４６は、高さ方向においては隔壁４４の中央から上端にまで至り、横方向においては隔壁４４の中央から他端にまで至っている。基板収容部３４は、開口部４６によって電磁石３２の側に開通している。
側壁４１及び４２の内面には、夫々、高さ方向に沿って直線的に延び、対向する一対の溝４７が形成されている。具体的には、壁面に一対のレール状の突起を形成することで、一つの溝４７が形成されている。溝４７は、床面４５から各側壁の上端に至るまで延びている。溝４７の幅寸法は、基板３３の厚みに対応している。

側壁４１及び４２の内面には、夫々、溝４７と側壁４３との間に、横方向及び高さ方向と平行な板状のリブ４８が形成されている。リブ４８は、基板３３の電子部品と干渉しないように横方向に狭く形成されており、床面４５から各側壁の上側まで延びている（上端よりは低い）。リブ４８の上端には、厚み方向（縦方向）全体にわたり、横方向に沿って凹んだＵ字状の切欠からなる凹部４９が形成されている。なお、平面図やそのＡ‐Ａ断面図には示されていないが、凹部４９の側面とリブ４８の表面とが交差する角や、凹部４９の底面とリブ４８の表面とが交差する角には、面取りを施してある。凹部４９は、横方向の幅寸法が、基板３３と接続導体３５とを結ぶリード線の被覆外径よりも僅かに狭い範囲で設定されている。すなわち、凹部４９の幅寸法を狭くし過ぎると、リード線の被覆を傷つけてしまう可能性があるため、嵌め込まれたリード線を保持できる程度としている。

図４は、基板の挿入後を示す基板収容部の平面図及び断面図である。
基板３３は、横方向における両端側の縁部が、一対の溝４７に挿入されることで、下部ケース１３に保持される。基板３３と溝４７との嵌め合いは、基板３３のがたつきを抑制できる範囲で設定される。すなわち、挿入された基板３３を保持できる程度に、基板３３の横方向の寸法、厚み、溝４７の幅寸法、深さが設定される。基板３３は、下端が床面４５に当接する位置まで挿入される。基板３３における縦方向の一端側（一面側）には、一対のリード線５１が半田付けされ、縦方向の他端側（他面側）には、一対のリード線５２が半田付けされている。

入力側となる一対のリード線５１は、夫々、基端側がリブ４８に対向する位置に半田付けされており、基板３３とリブ４８との隙間に沿って上方に向かい、リブ４８を超えるところで凹部４９に嵌め込まれることで自由に動かないように保持されている。そして、外部コイル端子２１及び２２の側に配線され、各先端が外部コイル端子２１及び２２の接続導体３５に接続される。一方、出力側となる一対のリード線５２は、夫々、基端側が隔壁４４に対向する位置に半田付けされており、基板３３と隔壁４４との隙間に沿って上方に向かっている。そして開口部４６を介して隔壁４４を越えて電磁石３２の側に配線され、各先端がコイルの両端に接続される。

図５は、基板の挿入前を示す斜視図である。
ここでは、リード線５１及び５２の図示を省略してあり、一対の溝４７に対して上方から基板３３を挿入しようとしている状態を示している。
図６は、基板の挿入後を示す斜視図である。
ここでは、リード線５１及び５２の図示を省略してあり、基板３３における両端の縁部が一対の溝４７に挿入されることで、下部ケース１３に堅牢に保持されている状態を示している。

図７は、上部ケースの裏側を示す斜視図である。
上部ケース１４の内側には、下方に向けて突出した一対の爪部５３が形成されている。爪部５３の下端には、横方向全体にわたり、縦方向に沿って凹んだ凹部５４が形成されている。一対の爪部５３は、上部ケース１４を下部ケース１３に嵌め合わせたときに、凹部５４が基板３３における横方向の両端側を上方から抑えられるように配置されている。したがって、下部ケース１３に基板３３を挿入し、且つ上部ケース１４を嵌め合わせたときの、基板３３の位置や高さに応じて、爪部５３の配置や高さ方向の寸法、及び凹部５４の深さが設定される。

《作用》
次に実施形態の作用について説明する。
下部ケース１３の内面には、電磁石３２と外部コイル端子２１及び２２との間に、対向する一対の溝４７が形成されている。そして、入力された交流を直流に変換して出力する基板３３は、両端の縁部が一対の溝４７に挿入されることで保持される。したがって、電磁石３２は、直流励磁によって動作するタイプであるものの、電磁石３２と外部コイル端子２１及び２２との間に基板３３を介在させ、この基板３３を下部ケース１３の溝に挿入するだけで、直流操作型から交流操作型へ容易に変更することができる。すなわち、従来から用いられてきた既存の構成のうち、下部ケース１３に基板収容部３４を設けておけばよい。

したがって、直流操作型を交流操作型に変更するために、整流回路が形成された基板を設け、この基板に専用の端子板を設けたり、基板を樹脂注型剤によって固定したりする場合と比較して、コストの増大や作業性の低下を招くことを抑制できる。すなわち、直流操作型から交流操作型への変更を、容易に且つ安価に行なうことができる。なお、交流操作型への変更を必要とせず、直流操作型のまま使用する場合は、基板３３を省略し、外部コイル端子２１及び２２の接続導体３５と、電磁石３２のコイルとを接続しておくだけでよい。このように、直流操作型のまま用いるとしても、交流操作型に変更して用いるとしても、できるだけ構成を共通化することができ、また既存の構成を大幅に変更する必要もない。特に、消弧用のガスが封入された接点収容部３１を含む基本的な構成に対して変更を加える必要がない。

基板３３は、一対の溝４７によって両端側の二辺が支持され、且つ下端も床面４５に当接しているので、堅牢に保持されている。さらに、上部ケース１４の内側には、一対の爪部５３が形成されおり、下部ケース１３に上部ケース１４を嵌め合わせると、爪部５３の凹部５４が基板３３の両端側を上方から抑えることができる。したがって、接点の動作や外部からの振動があるとしても、基板３３のがたつきや緩みを確実に抑制できる。

また、下部ケース１３のリブ４８に凹部４９を形成し、この凹部４９にリード線５１を嵌め込んで保持しているので、接点の動作や外部からの振動があるとしても、リード線５１が動くことを抑制できる。したがって、リード線５１が擦れたり、芯線が疲労したりすることを抑制できる。
組立作業時に、基板３３を一対の溝４７に挿入すると、入力側のリード線５１はリブ４８に沿って上方へと立ち上げられ、出力側のリード線５２は隔壁４４に沿って上方へと立ち上げられる。したがって、基板３３に半田付けされたリード線５１及び５２には、根本から上方に立ち上がるように癖をつけておくと基板３３を挿入しやすい。

凹部４９は、リブ４８の上端に形成され、Ｕ字状の切欠が上方に向かって開いている。したがって、基板３３を一対の溝４７に挿入したときに、リブ４８に沿って上方へと立ち上がったリード線５１を、凹部４９のところで上方から押し込めば、容易に嵌め込むことができ、作業性に優れる。さらに、凹部４９によってリード線５１を保持することができるので、下部ケース１３に対して上部ケース１４を嵌め合わせる際に、双方が嵌り合う位置にリード線５１を挟んでしまうなどして、被覆を傷付けてしまうことも防げる。
開口部４６は、隔壁４４を貫通した穴ではなく、凹状に上方に向かって開いている。したがって、基板３３を一対の溝４７に挿入したときに、隔壁４４に沿って上方へと立ち上がったリード線５２を、上方から配線することができる。すなわち、リード線５２に隔壁４４を跨がせて、電磁石３２の側に容易に配線することができ、作業性に優れる。

《応用例》
上記の実施形態では、基板３３を一対の溝４７に挿入するだけの構成について説明したが、これに限定されるものではない。基板収容部３４は、側壁４１、４２、４３、及び隔壁４４によって囲まれているため、ここに樹脂を注型してもよい。
図８は、樹脂を注型した基板収容部の平面図及び断面図である。
ここでは、基板３３の下半分ほどまで樹脂６１を注型している。隔壁４４の開口部４６を超えると樹脂６１が溢れてしまうため、注型は床面４５から開口部４６の下側までとする。樹脂６１は、例えばシリコンである。

このように、基板収容部３４の床側に樹脂６１を注型することで、耐振動性や耐衝撃性が向上し、さらに絶縁性も向上する。
なお、側壁４３と基板３３との間に、横方向及び高さ方向と平行であり、床面から立ち上がる隔壁を形成してもよい。例えば、基板３３の電子部品と干渉しない高さであれば、一対のリブ４８の下部同士を連結して、隔壁を形成することができる。このように、側壁４３と基板３３との間に、堰となる隔壁を形成すれば、樹脂６１を注型する区画を縮小できるので、樹脂６１の流量を低減することができる。

《変形例》
上記の実施形態では、基板３３の上端に爪部５３の凹部５４を直接的に接触させているが、これに限定されるものではない。例えば、基板３３の上端と爪部５３の凹部５４との間に、ゴムやシリコン等の弾性部材を介在させてもよい。これにより、基板３３のがたつきや緩みを効果的に抑制できる。

上記の実施形態では、側壁４１及び４２の内面に、一対のレール状の突起を形成することで一つの溝４７を形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、各側壁における内面の一部を凹ませることで溝を形成してもよい。
上記の実施形態では、側壁４１及び４２の内面に、床面４５から上端にまで延びる溝４７を形成しているが、これに限定されるものではなく、高さ方向の全体に溝を形成しなくてもよい。すなわち、基板３３を確実に保持できるなら、高さ方向の一部に、例えば下半分だけに溝を形成するようにしてもよい。

上記の実施形態では、リブ４８に形成した凹部４９において、側面と底面とが交差する角を丸くすることで、Ｕ字状に形成しているが、これに限定されるものではなく、角は直角のままでもよい。凹部４９における底面と側面とが交差する角は、出っ張った出隅ではなく、窪んだ入隅であるため、リード線５１を嵌め込んでも被覆を傷付けてしまうことがないからである。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１ 電磁接触器
１２ ケース
１３ 下部ケース
１４ 上部ケース
１５ 取付穴
２１、２２ 外部コイル端子
２３、２４ 外部主端子
２５、２６ 第一の外部補助端子
２７、２８ 第二の外部補助端子
３１ 接点収容部
３２ 電磁石
３３ 基板
３４ 基板収容部
３５ 接続導体
４１〜４３ 側壁
４４ 隔壁
４５ 床面
４６ 開口部
４７ 溝
４８ リブ
４９ 凹部
５１、５２ リード線
５３ 爪部
５４ 凹部
６１ 樹脂

Claims (6)

1. 接点が収容され、且つ消弧用のガスが封入された接点収容部と、
   コイルの直流励磁によって前記接点を開閉させる電磁石と、
   前記接点収容部、及び前記電磁石を収容するケースと、
   前記電磁石の側方で前記ケースに設けられた外部コイル端子と、
   前記ケースに収容され、入力側が前記外部コイル端子に電線を介して接続され、出力側が前記コイルに電線を介して接続されることで、入力された交流を直流に変換して出力する整流回路が形成された基板と、を備え、
   前記ケースの内面には、前記電磁石と前記外部コイル端子との間に溝が形成され、
   前記基板は、前記溝に挿入されることで保持され、
   前記ケースの内面には、前記溝と前記外部コイル端子との間に凹部が形成され、
   前記基板の入力側と前記外部コイル端子とを接続した電線は、前記基板を前記溝に挿入したときに前記凹部に嵌め込まれることで保持され、
   前記電磁石と前記基板との間に凹状の隔壁が形成されていることを特徴とする電磁接触器。
2. 前記溝は、前記ケースの内面のうち対向する側壁の夫々に形成された高さ方向に延びる一対の溝からなり、
   前記基板は、両端の縁部が前記一対の溝に挿入されることで保持されることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
3. 前記基板の入力側と前記外部コイル端子とを接続した電線は、上方に立ち上がるように癖をつけて前記凹部に嵌め込まれることで保持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁接触器。
4. 前記ケースの内面には、前記溝と前記外部コイル端子との間に、高さ方向に延びるリブが形成され、
   前記凹部は、前記外部コイル端子と略等しい高さとなる前記リブの上端に形成されたＵ字状の切欠からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電磁接触器。
5. 前記隔壁よりも前記基板の側に樹脂が注型されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電磁接触器。
6. 前記ケースは、高さ方向に分割可能な下部ケース及び上部ケースを備え、
   前記溝は、前記下部ケースに形成され、
   前記上部ケースの内側には、前記基板を上方から抑える爪部が形成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電磁接触器。

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