JP6509454B1 - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

電磁接触器（１００）は、筐体（２０）と、固定接触子（９Ａ，９Ｂ）と、可動接触子（１０）と、クロスバー（４）と、可動鉄心（２）と、クロスバー（４１）とを備える。電磁接触器（１００）は、可動鉄心（２）と向き合う固定鉄心（１）と、ばね（５）と、励磁コイルとを備える。電磁接触器（１００）は、クロスバー（４１）と向き合うクロスバー（１１ａ）と、クロスバー（１１ａ）に連動して第１電流が流れるように固定接点に接触し又は第２電流が流れるように固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチ（１１）を備える。電磁接触器（１００）は、切替えスイッチ（１１）が設けられる第１基板面（１７ａ）と、第１基板面（１７ａ）側とは逆側の第２基板面（１７ｂ）とを有するプリント基板（１７）と、第２基板面（１７ｂ）と筐体（２０）との間に設けられ、位置調整部材（１３）とを備える。

Description

本発明は、可動接点及び固定接点を備える電磁接触器に関する。

特許文献１に開示される電磁接触器には位置調整機構が設けられる。位置調整機構はプリント基板上に設けられる切替えスイッチの位置を調整する機構である。切替えスイッチは、固定鉄心に電磁力を発生させるための励磁コイルへ直列に接続される可動接点と、可動接点に向き合う固定接点とを有する機械式スイッチである。位置調整機構は、プリント基板と電磁接触器の筐体との間に設けられる円筒状の調整スペーサと、調整スペーサの中心にねじ込まれるねじ部とを備える。調整スペーサの外周面には雄ねじ部が形成される。電磁接触器の筐体には貫通孔が形成され、この貫通孔を形作る壁面には雌ねじ部が設けられる。雌ねじ部に雄ねじ部がねじ込まれることにより、調整スペーサが電磁接触器の筐体に回転可能に配置される。調整スペーサが電磁接触器の筐体に配置された後、ねじ部が、調整スペーサ及びプリント基板を介して、切替えスイッチの筐体にねじ込まれることにより、調整スペーサの軸方向の一端面が、プリント基板の切替えスイッチ側とは逆側の基板面に接する。プリント基板に調整スペーサが接した状態で、調整スペーサが回転されることにより、プリント基板の位置が変わるため、切替えスイッチの可動接点に設けられる第１可動バーの先端から、可動鉄心に設けられる第２可動バーの先端までの幅が変わる。第１可動バーは第２可動バーと向き合うように配置される。第１可動バー及び第２可動バーは、閉極動作時に、切替えスイッチの固定接点に接している可動接点を、切替えスイッチの固定接点から離すための棒状の部材である。閉極は、可動接触子を固定接触子に接触させることをいう。第１可動バーが第２可動バーに押されると、第１可動バーに接続される可動接点が固定接点から離れる。

切替えスイッチの固定接点に可動接点が接しているとき、電源から供給される電流は、固定接点に接触している可動接点を介して、励磁コイルに流れる。これにより、固定鉄心の電磁力が大きくなり、ばねのばね荷重に抗して可動鉄心が固定鉄心に引き寄せられる。そして、閉極時に、第１可動バーが第２可動バーに押されることにより、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れたとき、電源から供給される電流は、切替えスイッチの固定接点に並列に接続される抵抗器を介して、励磁コイルに流れる。抵抗器を介して励磁コイルに流れる電流の値は、切替えスイッチの可動接点を介して励磁コイルに流れる電流の値よりも小さく、かつ、閉極状態を保持できる値に設定される。閉極状態は、可動接触子が固定接触子に接触した状態である。このように特許文献１に開示される技術によれば、回転式の調整スペーサを用いることにより、第１可動バーから第２可動バーまでの距離が調整され、閉極時に、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れるタイミングを調整することができる。これにより、閉極時に、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れる第１タイミングを、可動鉄心が固定鉄心へ接触する第２タイミングの直前に設定できる。そのため、切替えスイッチの可動接点が固定接点から離れた後でも、可動鉄心の慣性力によって可動鉄心の移動が継続され、可動鉄心が固定鉄心に衝突するエネルギーの増加を抑制しながら、確実に閉極させることができる。

実開平０１−０８６１４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される電磁接触器では、調整スペーサにねじ込まれるねじを介して、プリント基板が電磁接触器の筐体に間接的に固定されている。そのため、切替えスイッチの閉極動作時に、プリント基板とねじとの接触部へ応力が集中し、プリント基板が破損する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、閉極時に可動接点が固定接点から離れるタイミングを変えることができ、かつ、プリント基板の耐久性の低下を抑制できる電磁接触器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電磁接触器は、筐体と、筐体の内部に設けられる固定接触子と、固定接触子と向き合う可動接触子とを備える。電磁接触器は、可動接触子と連動する第１クロスバーと、第１クロスバーに設けられる可動鉄心と、第１クロスバーに設けられる第２クロスバーとを備える。電磁接触器は、可動鉄心と向き合う固定鉄心と、可動鉄心を固定鉄心から遠ざける方向に押すばねとを備える。電磁接触器は、第１電流が流れるときには、ばねのばね荷重に抗して可動鉄心を固定鉄心に引き付けて固定接触子に可動接触子を接触させるように固定鉄心に電磁力を発生させ、第１電流より低い第２電流が流れるときには、固定接触子に可動接触子が接触した状態を保持するように、固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルを備える。電磁接触器は、第２クロスバーと向き合う柱状部材と、柱状部材に連動して第１電流が流れるように固定接点に接触し又は柱状部材に連動して第２電流が流れるように固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチを備える。電磁接触器は、切替えスイッチが設けられる第１基板面と、第１基板面側とは逆側の第２基板面とを有するプリント基板と、第２基板面と筐体との間に設けられ、切替えスイッチの可動接点の位置を変更するための位置調整部材とを備える。位置調整部材は、第２基板面の全体を覆うことを特徴とする。

本発明に係る電磁接触器は、切替えスイッチの可動接点の位置を変えながらプリント基板の耐久性の低下を抑制できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る電磁接触器の第１断面図 本発明の実施の形態１に係る電磁接触器の第２断面図 図１に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第１回路図 図２に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第２回路図 図３及び図４に示す励磁コイルに流れる電流と可動鉄心の変位との関係を示す図 図１及び図２に示すばねのばね荷重と固定鉄心に生じる電磁力と可動鉄心の変位との関係を示す図 図１に示す位置調整部材の厚みを厚くした場合の構成例を示す図 図１に示す位置調整部材の厚みを薄くした場合の構成例を示す図 本発明の実施の形態１の第１変形例に係る電磁接触器の構成を示す図 本発明の実施の形態１の第２変形例に係る電磁接触器の構成を示す図 本発明の実施の形態２に係る電磁接触器の断面図 図１１に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む回路図

以下に、本発明の実施の形態に係る電磁接触器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電磁接触器の第１断面図である。図１には開極状態にある電磁接触器１００が示される。開極は、可動接触子を固定接触子から引き離すことをいう。図２は本発明の実施の形態１に係る電磁接触器の第２断面図である。図２には閉極状態にある電磁接触器１００が示される。図３は図１に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第１回路図である。図３には、切替えスイッチ１１内の可動接点１１ｂを介して、励磁コイル３に電流が流れている状態が示される。図４は図２に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む第２回路図である。図４には切替えスイッチ１１内の固定接点１１ｃから可動接点１１ｂが離れたことにより、抵抗器１５を介して励磁コイル３に電流が流れている状態が示される。

電磁接触器１００は、筐体２０、固定接触子９Ａ、固定接触子９Ｂ、可動接触子１０、可動鉄心２、固定鉄心１、ばね５、切替えスイッチ１１及びプリント基板１７を備える。

筐体２０の内部には、仕切り板２１が設けられる。筐体２０及び仕切り板２１の材料には、ナイロン、フェノール樹脂などの絶縁性の樹脂を例示できる。仕切り板２１には、貫通孔２１ａが形成される。貫通孔２１ａより左側の仕切り板２１の上側面２１ｂには、電源側の固定接触子９Ａが設けられる。固定接触子９Ａの材料には、銅合金、鉄合金などの導電体を例示できる。固定接触子９Ａは、不図示の電源側端子に接続され、電源側端子は例えば交流電源に接続される。

固定接触子９Ａの上側には、電源側の固定接点８Ａが設けられる。固定接点８Ａの材料には、銀合金を例示できる。固定接点８Ａの上側には、固定接点８Ａと向き合うように可動接点７Ａが設けられる。可動接点７Ａの材料には、銀合金を例示できる。可動接点７Ａは、可動接触子１０の下側に設けられる。可動接触子１０の材料には、固定接触子９Ａと同様の材料を例示できる。可動接触子１０には、可動接点７Ａに加えて可動接点７Ｂが設けられる。可動接点７Ｂの材料には、銀合金を例示できる。可動接点７Ｂは、負荷側の固定接点８Ｂと向き合うように、可動接触子１０の下側に設けられる。固定接点８Ｂの材料には、銀合金を例示できる。固定接点８Ｂは、負荷側の固定接触子９Ｂの上側に設けられる。固定接触子９Ｂの材料には、固定接触子９Ａと同様の材料を例示できる。固定接触子９Ｂは、貫通孔２１ａより右側の仕切り板２１の上側面２１ｂに設けられる。固定接触子９Ａには、例えば商用電源に接続される。固定接触子９Ｂには、例えば商用電源から供給される電力で駆動する負荷が接続される。以下では、可動接点７Ａ及び可動接点７Ｂを区別せずに示す場合には単に可動接点と称する。また固定接点８Ａ及び固定接点８Ｂを区別せずに示す場合には単に固定接点と称する。

貫通孔２１ａにはクロスバー１２が設けられる。クロスバー１２は、筐体２０の天井部３０から底部３４に向かう方向に沿って伸びる柱状部材である。クロスバー１２は、筐体２０と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー１２は、可動接触子１０に固定されている。クロスバー１２の一端部は、可動接触子１０から筐体２０の天井部３０に向かって伸びる。クロスバー１２の他端部は、可動接触子１０から筐体２０の底部３４部に向かって伸びる。

クロスバー１２の一端部は、筐体２０の外部に露出している。クロスバー１２の一端部には、ばね押さえ部材６が設けられる。ばね押さえ部材６は、クロスバー１２が伸びる方向と直交する方向に伸びる板状部材である。ばね押さえ部材６は、鉄、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）等の金属を用いて製造される。ばね押さえ部材６の下面には、ばね５の一端部が接している。ばね５は、可動鉄心２を固定鉄心１から遠ざける方向に押す押しばねであり、圧縮されるほど、ばね荷重が大きくなる。ばね荷重はたわみ量によって生じる力である。

ばね５は、筐体２０の天井部３０に形成される凹部３１に設けられる。凹部３１は、筐体２０の天井部３０から底部３４に向かって突形状の窪みである。凹部３１の底部３２には貫通孔３３が形成される。貫通孔３３には、クロスバー１２の一端部が挿入される。ばね５は、貫通孔３３から筐体２０の外部に突き出たクロスバー１２の外周を取り囲むように設けられる。ばね５の他端は凹部３１の底部３２に接している。

クロスバー１２の他端部には、第１クロスバーであるクロスバー４が設けられる。クロスバー４は、筐体２０の左右方向に伸びる部材である。筐体２０の左右方向は、筐体２０の天井部３０から底部３４に向かう方向と直交する方向に等しい。クロスバー４は、筐体２０と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー４は、可動接触子１０の下側面１０ａと向き合うように、可動接触子１０から離れて配置される。クロスバー４の下側には凹部４ａが形成される。凹部４ａは、筐体２０の底部３４から天井部３０に向かって突形状の窪みである。凹部４ａには可動鉄心２が設けられる。可動鉄心２はクロスバー４に固定される。なお、本実施の形態では、筐体２０に凹部３１が形成され、凹部３１へばね５が配置されているが、可動鉄心２が固定鉄心１に引き寄せられることによりばね５のばね荷重が変化する構成であればよく、ばね５の配置位置は図示例に限定されない。例えば、ばね５は、筐体２０の内部に設けてもよい。

固定鉄心１は、可動鉄心２と向き合うように、筐体２０の底部３４に設けられるＥコアである。固定鉄心１には励磁コイル３が設けられる。励磁コイル３は、電流が流れることにより、磁束を生じて固定鉄心１に電磁力を発生させるためのコイルである。励磁コイル３の一端は、第１配線５１の一端が接続され、第１配線５１の他端は、切替えスイッチ１１の固定接点１１ｃの一端と抵抗器１５の一端とが接続される。切替えスイッチ１１は、ノーマリクローズの機械式の開閉器である。抵抗器１５は、固定接点１１ｃと並列に接続される。切替えスイッチ１１及び抵抗器１５は、プリント基板１７に設けられている。プリント基板１７は、切替えスイッチ１１が設けられる第１基板面１７ａと、第１基板面１７ａとは逆側の第２基板面１７ｂとを有する。切替えスイッチ１１の固定接点１１ｃの他端と抵抗器１５の他端は、第２配線５２の一端に接続され、第２配線５２の他端は電源１４に接続される。電源１４は交流電源でもよいし直流電源でも良い。

励磁コイル３の他端は、第３配線５３の一端が接続され、第３配線５３の他端は、操作スイッチ１６の固定接点１６ｂの一端に接続される。操作スイッチ１６は、ノーマリオープンの開閉器である。操作スイッチ１６の固定接点１６ｂの他端は、第４配線５４の一端に接続され、第４配線５４の他端は電源１４に接続される。ユーザーが操作スイッチ１６を操作することにより、電磁接触器１００が動作する。

クロスバー４には、第２クロスバーであるクロスバー４１が設けられる。クロスバー４１は、クロスバー４の下側面４ｂの内、可動鉄心２が設けられる領域以外の部分に設けられる。クロスバー４１は柱状部材である。クロスバー４１は、筐体２０と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。クロスバー４及びクロスバー４１は、絶縁性の材料を用いてダイカストにより一体成型で製造してもよいし、それぞれを個別に製作した後に互いに組み合わせてもよい。

クロスバー４１の下側に柱状部材１１ａが設けられる。柱状部材１１ａは、クロスバー４１と向き合うように設けられる。柱状部材１１ａは切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂに設けられる。柱状部材１１ａは、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂからクロスバー４１に向けて伸びる柱形状の部材である。柱状部材１１ａは、筐体２０と同様の絶縁性の材料を用いて製造される。

プリント基板１７の第２基板面１７ｂと筐体２０の底部３４との間には、位置調整部材１３が設けられる。位置調整部材１３は、例えば弾性率がプリント基板１７の弾性率よりも小さい材料を用いて板状に形成された板状部材であり、プリント基板１７の底面全体を覆うように、プリント基板１７と筐体２０の底部３４との間に設けられる。位置調整部材１３の材料には、ゴム、ゲルなどを例示できる。ゴムは、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムなどであり。ゲルは、分散媒が水のヒドロゲル、分散媒が有機溶媒のオルガノゲルなどである。

位置調整部材１３の厚みＴを変えることにより、プリント基板１７の位置が変わるため、プリント基板１７の上側に設けられる切替えスイッチ１１の位置も変わる。これにより、クロスバー４１の先端から柱状部材１１ａの先端までの幅を調整することができる。

なお、可動接触子１０、固定接触子９Ａ及び固定接触子９Ｂのそれぞれは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に対応するように設けられている。以下では、固定接触子９Ａ及び固定接触子９Ｂを区別せずに示す場合には単に固定接触子と称する。

次に実施の形態１に係る電磁接触器１００の動作について説明する。操作スイッチ１６の操作により、操作スイッチ１６の可動接点１６ａが固定接点１６ｂに接続される。これにより、電源１４から切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂを介して、励磁コイル３に第１電流Ｉ１が流れて、固定鉄心１に電磁力が発生し、ばね５のばね荷重に抗して、可動鉄心２が固定鉄心１に引き寄せられる。可動鉄心２が固定鉄心１に引き寄せられることにより、柱状部材１１ａにクロスバー４１が接して、柱状部材１１ａに接続される切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れる。

可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れると、電源１４から供給される電流は、抵抗器１５を介して励磁コイル３に流れるため、このとき励磁コイル３に流れる第２電流Ｉ２の値は、可動接点１１ｂを介して励磁コイル３に流れる第１電流Ｉ１の値よりも小さくなる。第２電流Ｉ２の値は、閉極状態を保持できる値に設定される。励磁コイル３に第２電流Ｉ２が流れ続けている間は、図２に示す閉極状態が保持される。なお、電源１４が直流電源である場合、抵抗器１５の代わりに、コイルを電流制限用素子として用いてもよい。また電源が交流電源である場合、抵抗器１５の代わりに、コンデンサを電流制限用素子として用いてもよい。このように、抵抗器１５の代わりに、コイル又はコンデンサを用いた場合でも、電源１４と励磁コイル３との間の配線インピーダンスを高めることができ、第２電流Ｉ２の値を第１電流Ｉ１の値よりも低下させることができる。

閉極状態から開極状態に変える場合、操作スイッチ１６の操作により、操作スイッチ１６の可動接点１６ａが固定接点１６ｂから離れる。これにより、励磁コイル３に第２電流Ｉ２が流れなくなり、固定鉄心１の電磁力が低下する。固定鉄心１の電磁力が、ばね５に蓄勢されたばね荷重よりも低下すると、閉極状態を維持できなくなり、ばね荷重により、クロスバー１２と共に可動鉄心２が筐体２０の天井部３０に向かって移動する。なお、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂには、不図示の復帰ばねが設けられており、復帰ばねの復元力によって、可動接点１１ｂは固定接点１１ｃに接した状態が維持される。

次に、閉極動作時における、励磁コイル３に流れる電流と、可動鉄心２の変位と、ばね５のばね荷重と、固定鉄心１の電磁力との関係について説明する。

図５は図３及び図４に示す励磁コイル３に流れる電流と可動鉄心の変位との関係を示す図である。図５の上側には励磁コイル３に流れる電流が示され、縦軸は励磁コイル３に流れる電流の値を表し、横軸は時間を表す。点線Ａよりも左側は、固定接触子及び可動接触子１０を開極状態から閉極状態に変化させるための電流が励磁コイル３に流れる領域である。図５及び図６には当該領域が「閉極電流領域」として記される。点線Ａよりも右側は、開極状態から閉極状態に変化した後、閉極状態を保持するための電流が励磁コイル３に流れる領域であり、図５及び図６には当該領域が「保持電流領域」として記される。図５の下側には可動鉄心２の変位が示され、縦軸は可動鉄心２の変位を表し、横軸は時間を表す。

例えば時刻ｔ０で操作スイッチ１６の可動接点１６ａが固定接点１６ｂに接触した場合、励磁コイル３に流れる電流の値が上昇し、時刻ｔ０から一定時間経過した後の時刻ｔ１において、可動鉄心２が固定鉄心１に向かって動き始める。その後、可動鉄心２が固定鉄心１に近づき、時刻ｔ２のタイミングで、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃに接触すると共に、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れると、励磁コイル３に流れる電流の値は急激に低下する。図５では、時刻ｔ２のタイミングが点線Ａの位置に等しい。

時刻ｔ２の後も、可動鉄心２は固定鉄心１に向かって動き続け、時刻ｔ３のタイミングで可動鉄心２が固定鉄心１に接触する。これにより可動鉄心２の移動が停止すると共に、閉極状態が保持される。なお、図５では、可動接点１１ｂの固定接点１１ｃへの接触のタイミングと、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが等しいが、これらのタイミングは、ずれていてもよい。

図６は図１及び図２に示すばねのばね荷重と固定鉄心に生じる電磁力と可動鉄心の変位との関係を示す図である。図６の縦軸はばね荷重と電磁力を表し、横軸は可動鉄心２の変位を表す。図６に示される時刻ｔ１から時刻ｔ３は、図５に示される各時刻に等しい。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、不図示の復帰ばねのばね荷重に比べて、電磁力が大きい。当該復帰ばねは、例えば、クロスバー４と底部３４との間に設けられているばねである。当該復帰ばねを設けることにより、例えば筐体２０が振動した際、開極状態の可動接触子１０が固定接触子に接触することを防ぐために、クロスバー４を特定の位置に固定した状態にさせるばねである。時刻ｔ２のタイミングで、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れると、励磁コイル３に流れる電流が低下するため、電磁力は、当該復帰ばねのばね荷重よりも低い値になる。しかしながら、可動鉄心２、クロスバー４などは慣性力を有するため、可動鉄心２の移動は継続される。また、時刻ｔ２のタイミングでは、固定鉄心１と可動鉄心２との間の隙間が非常に小さくなっているため、励磁コイル３に流れる電流が低下しても、固定鉄心１と可動鉄心２との間の電磁力は、復帰ばねのばね荷重よりも高い値となる。閉極完了後、抵抗器１５を介して励磁コイル３へ電流が流れ続けるため、電磁力が上昇する。そして、時刻ｔ３のタイミングでは、ばね５のばね荷重である接圧ばね荷重とに比べて、電磁力が大きな値となる。これにより閉極状態が保持される。

ここで、閉極時に、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れた直後は、可動鉄心２が慣性で移動するが、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが、時刻ｔ２よりも早くなればなるほど、電磁力が低下するタイミングが早くなると共に、可動鉄心２の慣性力が小さくなる。そのため、確実に閉極させることができなくなる可能性がある。

一方、閉極時に、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが、時刻ｔ２よりも遅くなればなるほど、確実に閉極させることができるものの、電磁力が低下するタイミングが遅くなり、可動鉄心２が固定鉄心１に衝突するエネルギーが大きくなり、可動鉄心２が固定鉄心１と衝突したときの跳ね返りが大きくなる。これにより可動接点と固定接点と間でチャタリングが発生し、可動接点と固定接点との間でアークが発生して、可動接点と固定接点とが消耗してしまう。また可動鉄心２が固定鉄心１に衝突した際の衝突エネルギーは、筐体２０の底部３４、プリント基板１７の順に伝わり、さらにプリント基板１７上の切替えスイッチ１１、整流回路などの部品にも伝わる。そのため、プリント基板１７上の部品が故障しないように、衝突エネルギーを吸収する構造を追加し、又は、衝突エネルギーがプリント基板１７に伝搬し難くなるように、電磁接触器１００を強固な構造にして剛性を上げるなどの措置が必要になる。また、電磁接触器１００の機械的な動作回数を考慮すると、閉極動作時に生じる衝突エネルギーを小さくすることが望ましい。また、可動接点と固定接点との消耗を抑制するためにチャタリングを抑制する機構を追加したり、電磁接触器１００を強固な構造にすることは、電磁接触器１００の製造コストの上昇を伴う。

さらに、電磁接触器１００が量産される場合、電磁接触器１００を構成する各部品の製造上の公差、当該各部品の組み立て上のばらつきなどに起因して、固定鉄心１に発生する電磁力が変化し、また固定鉄心１と可動鉄心２との間に生じる電磁力も変化する。従って、電磁力が小さい固定鉄心１では、閉極時の電磁力が小さくなり、電磁力が大きい固定鉄心１では、閉極時の電磁力が大きくなる。また、電磁接触器１００が量産される場合、ばねのばね荷重にもばらつきが生じる場合がある。このように、量産される電磁接触器１００には個体差が生じるため、閉極時の電磁力とばね荷重とを考慮して、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが、固定接点１１ｃから離れるタイミングを調整する必要がある。

実施の形態１に係る電磁接触器１００では位置調整部材１３が用いられ、位置調整部材１３の板厚が調整されることによって、量産される電磁接触器１００に個体差が生じた場合でも、可動鉄心２が固定鉄心１に衝突するエネルギーの増加を抑制しながら確実に閉極させることができる。

図７は図１に示す位置調整部材の厚みを厚くした場合の構成例を示す図である。例えば、固定鉄心１に発生する電磁力が図６に示す電磁力よりも小さくなることにより、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングは、時刻ｔ２よりも遅くなる可能性がある。この場合、図７に示すように位置調整部材１３の厚みＴを厚くすることにより、筐体２０の上下方向におけるプリント基板１７の位置が高くなる。これにより、切替えスイッチ１１の柱状部材１１ａの先端の位置が、クロスバー４１の先端に近くなる。従って、クロスバー４１の先端から柱状部材１１ａの先端までの幅が狭くなり、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを早めることができる。

図８は図１に示す位置調整部材の厚みを薄くした場合の構成例を示す図である。例えば、固定鉄心１に発生する電磁力が図６に示す電磁力よりも大きくなることにより、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングは、時刻ｔ２よりも早くなる可能性がある。この場合、図８に示すように位置調整部材１３の厚みＴを薄くすることにより、筐体２０の上下方向におけるプリント基板１７の位置が低くなる。これにより、切替えスイッチ１１の柱状部材１１ａの先端の位置が、クロスバー４１の先端から遠くなる。従って、クロスバー４１の先端から柱状部材１１ａの先端までの幅が広くなり、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを遅らせることができる。

これにより、例えば、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを、可動鉄心２が固定鉄心１に接するタイミングの前に設定することができる。さらに、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングから、可動鉄心２が固定鉄心１に接するタイミングまでの時間を、任意の値に設定することもできる。従って、可動鉄心２が固定鉄心１に接触する直前に、可動鉄心２の慣性力を利用して切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるように、クロスバー４１の先端から柱状部材１１ａの先端までの幅を調整できる。これにより、閉極時の衝突エネルギーを小さくしながら、確実に閉極させることができる。なお、位置調整部材１３は、プリント基板１７と筐体２０の底部３４との間に設けられ、かつ、プリント基板１７の位置を変えることができる部材であればよく、例えば、位置調整部材１３のプリント基板１７側面が平らな板状部材に限定されず、位置調整部材１３のプリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されているものでもよい。このように、位置調整部材１３のプリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合、プリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工されている場合に比べて、位置調整部材１３の表面を平らにする加工が不要になり、位置調整部材１３の製造コストを低減できる。また、プリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工された位置調整部材１３を用いた場合、プリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合に比べて、プリント基板１７の位置を正確に調整できるため、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを正確に調整することができる。また、プリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面が平らに加工された位置調整部材１３を用いた場合、プリント基板１７側の面、又は当該面の反対側の面に、僅かな凹凸が形成されている場合に比べて、プリント基板１７への位置調整部材１３の接触面積が増加し、プリント基板１７の位置調整部材１３への固定を確実に行うことができる。

ここまでは、プリント基板１７の下側に設けられる位置調整部材１３の厚みを変えることによって、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを変える構成例について説明した。以下では、クロスバー４１の長さを変えることにより、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを変える構成例について説明する。

励磁コイル３は、交流電圧又は直流電圧が印加されるもの以外にも、励磁コイル３に印加される電圧が、例えば２４Ｖから５００Ｖまで異なるものも存在する。そのため、電磁接触器１００に接続される電源、負荷などの仕様により、電磁接触器１００に用いられる励磁コイル３の仕様も変える必要がある。そして、仕様が異なるすべてのコイルにおいて、電磁接触器１００の閉極時間、チャタリング特性、最低動作電圧などの条件を満たす必要がある。しかしながら、仕様が異なるすべてのコイルにおいてこれらの条件を満たすようにすることは、長い設計時間が必要になり、電磁接触器１００の製造コストが上昇することになる。

図９は本発明の実施の形態１の第１変形例に係る電磁接触器の構成を示す図である。図９に示すクロスバー４Ａには、クロスバー４Ａの下側面４ｂに、ねじ穴４ｃが形成される。ねじ穴４ｃには、クロスバー４１Ａの雄ねじ部４１ａが挿入される。雄ねじ部４１ａの下側には、柱状部材１１ａを押す押圧部材４１ｂが設けられる。クロスバー４１Ａによれば、例えば、コイル毎の特性ばらつきを考慮して、クロスバー４Ａへのねじ込み量を変えることにより、押圧部材４１ｂの先端から柱状部材１１ａの先端までの幅を任意の値に設定することができる。このように図９に示すクロスバー４１Ａは、クロスバー４Ａの下側面４ｂに形成されるねじ穴４ｃへ挿入されるねじ構造を有する。

例えば、特定の定格値の励磁コイル３に必要な起磁力が大きくなればなるほど、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが遅くなるように、クロスバー４１Ａの位置が調整される。これとは逆に、特定の定格値の励磁コイル３に必要な起磁力が小さくなればなるほど、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが早くなるように、クロスバー４１Ａの位置が調整される。また電磁接触器１００の閉極時間、チャタリング特性、最低動作電圧などを観測した結果に応じて、切替えスイッチ１１の可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが最適な値となるように、クロスバー４１Ａの位置を調整することもできる。

図１０は本発明の実施の形態１の第２変形例に係る電磁接触器の構成を示す図である。図１０に示すクロスバー４Ｂには、クロスバー４Ｂの下側面４ｂから上側面４ｄに貫通する貫通孔であるねじ穴４ｃ１が形成される。ねじ穴４ｃ１には、クロスバー４１Ｂの雄ねじ部４１ａ１が挿入される。雄ねじ部４１ａ１の先端がクロスバー４Ｂの下側面４ｂから突き出ている。雄ねじ部４１ａ１の先端は、柱状部材１１ａと向き合い、柱状部材１１ａを押す押圧部材として機能する。雄ねじ部４１ａ１には調節機構４１ｃが設けられる。調節機構４１ｃの回転量に応じて、クロスバー４Ｂへの雄ねじ部４１ａ１のねじ込み量が変化する。これにより、クロスバー４１Ｂの先端から柱状部材１１ａの先端までの幅を任意の値に設定することができる。

以上に説明したように実施の形態１に係る電磁接触器１００によれば、プリント基板１７の下側に設けられる板状の位置調整部材１３により、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングを変えることができるため、特許文献１の従来技術のように、プリント基板１７とねじとの接触部へ応力が集中することがなく、プリント基板１７の耐久性の低下を抑制できる。

また、特許文献１の従来技術では、可動接点１１ｂが固定接点１１ｃから離れるタイミングが調整された後、切替えスイッチ１１が樹脂注型剤によってプリント基板１７に固定されるが、切替えスイッチ１１を固定するためのねじの外周面と注型剤との境界部に隙間が生じて、切替えスイッチ１１のプリント基板１７への固定が不十分になる可能性がある。実施の形態１に係る電磁接触器１００では、ねじ式の位置調整部材の代わりに、板状の位置調整部材１３が用いられるため、切替えスイッチ１１のプリント基板１７への固定を確実に行うことができる。

また位置調整部材１３は、弾性率がプリント基板１７の弾性率よりも小さい材料を用いて構成されるため、固定鉄心１に可動鉄心２が衝突したときの振動が、筐体２０から位置調整部材１３に伝わって、位置調整部材１３で吸収される。そのため、プリント基板１７に振動が伝わり難くなり、プリント基板１７上の部品が故障し難くなる。

実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係る電磁接触器の断面図である。図１２は図１１に示す切替えスイッチ及び励磁コイルを含む回路図である。実施の形態２に係る電磁接触器１００は、図１に示す切替えスイッチ１１に代えて、切替えスイッチ１１Ａと、固定接点１１ｃ１と、固定接点１１ｃ１に接続され可動接点１１ｂ１と連動するスイッチ１１ｄとを備える。固定接点１１ｃ１は、例えば筐体２０の内側に設けられる絶縁性の支持部材２２に設けられる。

切替えスイッチ１１Ａは、ピン６０を支点にして回転可能なように、切替えスイッチ１１Ａ内に設けられる可動接点１１ｂ１を備える。可動接点１１ｂ１及び固定接点１１ｃ１は、ノーマリクローズの機械接点である。可動接点１１ｂ１には電源１９が接続され、可動接点１１ｂ１が固定接点１１ｃ１に接続されているときには、スイッチ１１ｄに電流が流れて、電源１４から供給される電流がスイッチ１１ｄを介して励磁コイル３に流れる。

閉極動作時は、柱状部材１１ａがプリント基板１７に向かって移動し、可動接点１１ｂ１が柱状部材１１ａにより押される。これにより可動接点１１ｂ１は、ピン６０を支点にして回転し、その先端が固定接点１１ｃ１から離れる。可動接点１１ｂ１が固定接点１１ｃ１から離れることにより、スイッチ１１ｄに電流が流れなくなり、電源１４から供給される電流は抵抗器１５を介して励磁コイル３に流れる。スイッチ１１ｄは、可動接点１１ｂ１と連動するものであれば半導体スイッチでもよいし、機械式のスイッチでもよい。

閉極状態から開極状態に変える場合、操作スイッチ１６の操作により、操作スイッチの可動接点１６ａが固定接点１６ｂから離れる。これにより、励磁コイル３に第２電流Ｉ２が流れなくなり、固定鉄心１の電磁力が低下する。固定鉄心１の電磁力が、ばね５に蓄勢されたばね荷重よりも低下すると、閉極状態を維持できなくなり、ばね荷重により、クロスバー１２と共に可動鉄心２が筐体２０の天井部３０に向かって移動する。また、可動接点１１ｂ１に設けられる不図示の復帰ばねの復元力によって、可動接点１１ｂ１が固定接点１１ｃ１から離れる。

実施の形態２に係る電磁接触器１００によれば、実施の形態１と同様に、位置調整部材１３の厚みを変えることによって、切替えスイッチ１１Ａの位置を変えることができるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態２に係る電磁接触器１００によれば、切替えスイッチ１１Ａの可動接点１１ｂ１と固定接点１１ｃ１とが分離されているため、可動接点１１ｂ１と固定接点１１ｃ１との配置位置の自由度が向上する。例えば切替えスイッチ１１Ａを構成する筐体２０の中で、ピン６０の取り付け位置を調整することによって、可動接点１１ｂ１が固定接点１１ｃ１から離れるタイミングを調整できる。従って、量産される電磁接触器１００に個体差が生じた場合でも、切替えスイッチ１１Ａの構成を変えるだけで、個体差に起因する閉極動作のばらつきを吸収できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 固定鉄心、２ 可動鉄心、３ 励磁コイル、４，４Ａ，４Ｂ，１２，４１，４１Ａ，４１Ｂ クロスバー、４ａ，３１ 凹部、４ｂ，１０ａ 下側面、４ｃ，４ｃ１ ねじ穴、４ｄ，２１ｂ 上側面、５ ばね、６ ばね押さえ部材、７Ａ，７Ｂ，１１ｂ，１１ｂ１，１６ａ 可動接点、８Ａ，８Ｂ，１１ｃ，１１ｃ１，１６ｂ 固定接点、９Ａ，９Ｂ 固定接触子、１０ 可動接触子、１１，１１Ａ 切替えスイッチ、１１ａ 柱状部材、１１ｄ スイッチ、１３ 位置調整部材、１４，１９ 電源、１５ 抵抗器、１６ 操作スイッチ、１７ プリント基板、１７ａ 第１基板面、１７ｂ 第２基板面、２０ 筐体、２１ 仕切り板、２１ａ，３３ 貫通孔、２２ 支持部材、３０ 天井部、３２ 底部、３４ 底部、４１ａ，４１ａ１ 雄ねじ部、４１ｂ 押圧部材、４１ｃ 調節機構、５１ 第１配線、５２ 第２配線、５３ 第３配線、５４ 第４配線、６０ ピン、１００ 電磁接触器。

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
   前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
   前記可動接触子と連動する第１クロスバーと、
   前記第１クロスバーに設けられる可動鉄心と、
   前記第１クロスバーに設けられる第２クロスバーと、
   前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
   前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
   第１電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第１電流より低い第２電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
   前記第２クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第１電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第２電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
   前記切替えスイッチが設けられる第１基板面と、前記第１基板面側とは逆側の第２基板面とを有するプリント基板と、
   前記第２基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
   を備え、
   前記位置調整部材は、前記第２基板面の全体を覆うことを特徴とする電磁接触器。
2. 筐体と、
   前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
   前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
   前記可動接触子と連動する第１クロスバーと、
   前記第１クロスバーに設けられる可動鉄心と、
   前記第１クロスバーに設けられる第２クロスバーと、
   前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
   前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
   第１電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第１電流より低い第２電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
   前記第２クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第１電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第２電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
   前記切替えスイッチが設けられる第１基板面と、前記第１基板面側とは逆側の第２基板面とを有するプリント基板と、
   前記第２基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
   を備え、
   前記第２クロスバーは、前記第１クロスバーの下側面に形成されるねじ穴へ挿入されるねじ構造を有することを特徴とする電磁接触器。
3. 筐体と、
   前記筐体の内部に設けられる固定接触子と、
   前記固定接触子と向き合う可動接触子と、
   前記可動接触子と連動する第１クロスバーと、
   前記第１クロスバーに設けられる可動鉄心と、
   前記第１クロスバーに設けられる第２クロスバーと、
   前記可動鉄心と向き合う固定鉄心と、
   前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向に押すばねと、
   第１電流が流れるときには、前記ばねのばね荷重に抗して前記可動鉄心を前記固定鉄心に引き付けて前記固定接触子に前記可動接触子を接触させるように前記固定鉄心に電磁力を発生させ、前記第１電流より低い第２電流が流れるときには、前記固定接触子に前記可動接触子が接触した状態を保持するように、前記固定鉄心に電磁力を発生させる励磁コイルと、
   前記第２クロスバーと向き合う柱状部材と、前記柱状部材に連動して前記第１電流が流れるように固定接点に接触し又は前記柱状部材に連動して前記第２電流が流れるように前記固定接点から離れる可動接点とを有する機械式の切替えスイッチと、
   前記切替えスイッチが設けられる第１基板面と、前記第１基板面側とは逆側の第２基板面とを有するプリント基板と、
   前記第２基板面と前記筐体との間に設けられ、前記切替えスイッチの前記可動接点の位置を変更するための位置調整部材と、
   を備え、
   前記第２クロスバーは、前記第１クロスバーの上側面から下側面に貫通する貫通孔に挿入されるねじ構造を有し、
   前記第１クロスバーの下側面から突き出た前記第２クロスバーの先端は、前記柱状部材と向き合うことを特徴とする電磁接触器。
4. 前記位置調整部材の弾性率は、前記プリント基板の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁接触器。
5. 前記固定接点に接続され、前記可動接点と連動するスイッチを備え、
   前記可動接点が前記固定接点に接しているとき、前記スイッチを介して、前記第１電流が前記励磁コイルに流れ、
   前記可動接点が前記固定接点から離れているとき、前記固定接点に並列に接続される電流制限用素子を介して、前記第２電流が前記励磁コイルに流れることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁接触器。

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