JP7008888B1 - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

本開示の電磁接触器は、非磁性スペーサを用いることなく、可動鉄心の解離不良を防ぐことができる電磁接触器を得ることを目的とする。そのために本開示の電磁接触器は、固定鉄心または可動鉄心に、コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するようにスリットを複数形成した。非磁性スペーサを用いることなく、磁気抵抗を増して磁束を減少させて解離不良を防止するとともに、部品点数を減らしてコストを削減することができる。

Description

本開示は、コイルと固定鉄心と可動鉄心とを有する電磁接触器に関する。

電磁接触器の電磁石部は、コイルに電圧を印加することで、可動鉄心と固定鉄心の間に磁路が形成され、可動鉄心が稼働し固定鉄心と吸着し閉状態となる。一方、鉄心の吸着を開放する際は、コイルへの電圧印加を停止することで、鉄心内の磁束が減少し、鉄心同士の保持力が弱まることで、可動鉄心が固定鉄心から解離され開状態となる。

電磁接触器は、開状態とする際に解離不良とならないよう可動鉄心を固定鉄心に吸着させる保持力を小さくする必要がある。例えば特許文献１では、解離不良を防ぐために、磁束の経路である固定鉄心と可動鉄心との間に非磁性スペーサを設けている。

実開昭５１－１４７２６３号公報

しかし、特許文献１記載の技術では、非磁性スペーサを設けるために、部品点数が多くなるため、製造コストがかかるという課題があった。また、非磁性スペーサを設けることにより磁気抵抗が大きくなり、閉状態の際、可動鉄心を吸着するための保持電流を大きくする必要がある。

本願は、上記の課題を解決するためになされたものであり、非磁性スペーサを設けることなく、可動鉄心の解離不良を防ぐことができる電磁接触器を得ることを目的とする。

本開示の電磁接触器は、左極と、中央極と、右極と、中央極と左極とを接続する第１接続辺と、中央極と右極とを接続する第２接続辺とを有するＥ型形状であり、中央極にコイルが巻回され、コイルに電流を印加することで磁場を発生する固定鉄心と、固定鉄心に発生する磁場が発生しているとき、固定鉄心に対する最近接位置へ移動し固定鉄心と接触する可動鉄心と、を備え、第１接続辺には、コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するように複数の第１スリットが形成され、第２接続辺には、コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するように複数の第２スリットが形成されている。

本開示の電磁接触器は、固定鉄心または可動鉄心にスリットを設けたことにより非磁性スペーサを用いることなく、解離不良を防止することができるため、部品点数を減らしてコストを削減することができる。

実施の形態１の電磁接触器の外観斜視図 実施の形態１の電磁接触器の内部斜視図 実施の形態１の電磁接触器の内部断面図 実施の形態２の電磁接触器の内部断面図 実施の形態３の電磁接触器の内部断面図 実施の形態４の電磁接触器の内部断面図

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電磁接触器１の外観斜視図である。電磁接触器１は図１に示すように、トップケース２、ボトムケース３、およびコイル端子４Ａ、４Ｂを備える。

トップケース２は、図示しない接点部を収容する。接点部はモータ等の負荷に流れる電流の電路を開閉する回路の一部を構成し、接点が閉状態で通電し、接点が開状態では通電しない。

ボトムケース３は、トップケース２と固定されるととともに、可動鉄心５と固定鉄心６１とを収容する。

コイル端子４Ａ、４Ｂはボトムケース３に固定される。コイル端子４Ａ、４Ｂは電磁接触器１の後述するコイル８に電圧を印加するための端子であり、例えば通電可能な鉄系金属によって構成されている。

続いて、電磁接触器１の内部構造を説明する。図２は電磁接触器１の内部斜視図である。電磁接触器１は図２に示すように、ボトムケース３内部に可動鉄心５、固定鉄心６１、コイルボビン７、およびコイル８を備える。

なお、以降の説明では、可動鉄心５と固定鉄心６１とが接触及び非接触する際に、可動鉄心５が移動する方向を上下方向と定義する。また、上下方向を横切る方向であって可動鉄心５の長手方向に沿う方向を左右方向と定義する。さらに、上下方向を横切る方向であって可動鉄心の短手方向に沿う方向を奥行方向と定義する。

可動鉄心５はＩ型形状であり、積層コアもしくはバルクコアのいずれで構成されてもよい。可動鉄心５は固定鉄心６１の上部に上下移動可能に設けられ、固定鉄心６１に発生する磁場により下方向に移動して固定鉄心６１に対する最近接位置に移動し、磁場が発生していないときは上方向に移動する。なお固定鉄心６１に対する可動鉄心５の最近接位置とは、可動鉄心が閉状態となる可動鉄心５の位置である。可動鉄心５と可動側の接点は連動する構造となっており、可動鉄心５が下方向に移動することで可動側の接点と固定側の接点が閉状態となり、可動鉄心５が上方向に移動することで接点を開状態とする。可動鉄心５及び固定鉄心６１それぞれの接触面の高さは同一であり、可動鉄心５と固定鉄心６１は接触面で接触する。なお、図２の可動鉄心５には可動鉄心５と連動する駆動部品を固定するための孔が設けられている。この孔は、可動鉄心５が積層コアから構成される場合、積層コアを連結するリベットを通過させるために用いてもよい。

固定鉄心６１はＥ型形状であり、積層コアもしくはバルクコアのいずれで構成されてもよい。以下、固定鉄心６１の正面からみた左側を左極、中央を中央極、右側を右極と呼ぶ。また、固定鉄心６１の中央極と右極、および中央極と左極を接続する箇所を接続辺と呼ぶ。本願の固定鉄心６１と、可動鉄心５との間に空隙は生じない。

従来、解離不良を防止するために非磁性スペーサを用いる代わりに、固定鉄心６１の左極と右極を中央極より短くする方法が知られている。固定鉄心６１の中央極を右極と左極より短くすることにより、電磁接触器１の閉状態において固定鉄心６１の中央極と可動鉄心５との間に空隙を設けることができる。このような空隙を形成する方法では、固定鉄心６１の中央極と可動鉄心５のみが繰り返し接触することにより、固定鉄心６１の中央極が摩耗しやすくなる。摩耗により、予め設けた固定鉄心６１の中央極と可動鉄心５との距離が変化してしまう。磁気抵抗は中央極と可動鉄心５の距離に比例することから、中央極が摩耗することにより磁気抵抗が変化すれば開閉特性の安定化にも影響するという課題があった。しかしながら、本願は固定鉄心６１と、可動鉄心５との間に空隙を形成しないことから、繰り返し開閉による左極と右極の摩耗や衝撃の影響を受けない構造であるため、開閉特性が安定し、品質トラブルとなるリスクも排除できるという効果を奏する。

図２の固定鉄心６１には積層コアを連結するリベットを通過させる孔が設けられている。固定鉄心６１の中央極はボトムケース３に固定されたコイルボビン７を貫通しており、コイルボビン７を介して固定鉄心６１はボトムケース３に固定される。固定鉄心６１は、鉄系金属によって構成されている。

固定鉄心６１はコイル８にコイル端子４Ａ、４Ｂを経由して電流を印加することで生じる磁場により、磁化される。

固定鉄心６１の下側には４つスリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、および９１Ｄが設けられる。実施の形態１では、スリット９１Ａ、９１Ｂが固定鉄心６１の中央極と左極を接続する接続辺に配置され、スリット９１Ｃ、９１Ｄが固定鉄心の中央極と右極を接続する接続辺に配置される。また、スリット９１Ａとスリット９１Ｃは接続辺の上側の端面から可動鉄心５が移動する方向である上下方向に延びている。スリット９１Ｂとスリット９１Ｄは接続辺の下側の端面から上下方向に延びている。スリット９１Ａおよびスリット９１Ｂ、およびスリット９１Ｃとスリット９１Ｄはそれぞれ鏡面対称に配置されている。図２では、接続辺下側のスリット９１Ａは左極に近接し、スリット９１Ｄは右極に近接して設けられる。スリット９１Ｂ、９１Ｃは接続辺上側の中央極に近接する位置に設けられる。

次に、図３を用いて、電磁接触器１の動作及び効果について説明する。図３は、実施の形態１に係る電磁接触器１の内部断面図である。コイル端子４Ａ、４Ｂに電圧が印加されることでコイル８に電流が流れ、コイル８及びコイルボビン７内に磁路１０Ａ、１０Ｂが発生する。発生した磁路１０Ａ、１０Ｂは、固定鉄心６１の中央極から接続辺を通過し左極と右極に流れることで固定鉄心６１が磁化される。次に、磁路１０Ａ、１０Ｂは固定鉄心６１の左極と右極から可動鉄心５に到達し、固定鉄心６１の中央極に帰着する経路を辿る。このように、スリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを固定鉄心６１の周囲における磁場の発生経路に設けることで、固定鉄心６１を還流する磁路１０Ａ、１０Ｂの経路が図３に示すように限定され、断面積が小さくなることで磁気抵抗が大きくなる。また、磁路１０Ａ、１０Ｂの経路が延長されることでも磁気抵抗が大きくなる。

従って、磁束が通過する断面積が小さくなり、さらに磁路１０Ａ、１０Ｂが長くなることによりや非磁性スペーサを設けることなく、磁気抵抗を増して磁束を減少させることができ、可動鉄心５の解離不良を防止することができる。

なお、固定鉄心５１に断面積を小さくし、磁路１０Ａ、１０Ｂを伸長するようにスリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを形成すれば、接続辺以外の左極または右極等にスリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを形成してもよい。ただし、接続辺に９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを設ける方が、可動鉄心５が繰り返し固定鉄心６１に衝突しても、固定鉄心６１が破損しづらい。

固定鉄心６１が磁化されることで可動鉄心５は固定鉄心６１に吸着され、閉状態となる。閉状態では可動鉄心５と固定鉄心６１に吸着力が発生していることから、少ない磁束量でも保持できるため、保持電流を小さくしてもよい。保持電流を小さくすることで、電磁接触器１の消費電力を削減することができる。具体的には、図示しないボトムケース３内の電流制御基板を用いて、可動鉄心５の移動量を検知し、固定鉄心６１と接触したとき印加する電流を低減してもよい。

以上のように、実施の形態１によれば、固定鉄心６１にスリットを設けたことにより可動鉄心５と固定鉄心６１との間に非磁性スペーサを用いることなく、磁気抵抗を増加させ磁束を減少させることができるため、解離不良を防止するとともに、部品点数を減らしてコストを削減することができる。また、非磁性スペーサを廃止することによる組み立てコスト低減化、繰り返し開閉の影響を受けないことによる品質の安定化を図ることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図４は実施の形態２の電磁接触器１の内部断面図である。なお、以降の説明において、実施の形態１の構成要素と重複する構成要素については同じ符号を付し説明を省略する。

実施の形態２では固定鉄心６１ではなく可動鉄心５にスリット９１Ｂ、９１Ｃが形成される。実施の形態２ではスリット９１Ｂとスリット９１Ｃが可動鉄心５の下側の端面から上方向に延びている。また、スリット９１Ｂ、９１Ｃは可動鉄心５下側の中央極に近接する位置に設けられる。なお、９１Ｂ、９１Ｃの位置は磁路１０Ａ、１０Ｂを長くするように形成されれば、上記に限らない位置に形成してもよい。

従って、実施の形態２の電磁接触器１は、可動鉄心５のスリット９１Ｂ、９１Ｃにより、実施の形態１の図３と同様に磁路１０Ａ、１０Ｂが長くなることにより非磁性スペーサを設けることなく、磁気抵抗を増加させ磁束を減少させることができ、可動鉄心５の解離不良を防止することができため、部品点数を減らしてコストを削減することができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図５は実施の形態３の電磁接触器１の内部断面図である。実施の形態３は、実施の形態１の固定鉄心６１の接続辺の上側及び下側の端面から可動鉄心５が移動する方向である上下方向に延びているスリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄとは異なり、固定鉄心６２には中央極に向かって上下方向に対して傾いているスリット９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄが形成される。なお、スリット９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄは磁路１０Ａ、１０Ｂを伸長するように形成することが望ましい。

従って、実施の形態３の電磁接触器１は傾斜するスリット９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄを設けたことにより、磁路１０Ａ、１０Ｂを実施の形態１の電磁接触器１よりも延長することができ、さらに磁気抵抗を大きくすることが可能となるため、解離不良をより確実に防止することができる。

実施の形態４．
次に、図６を用いて実施の形態３について説明する。図６は実施の形態４の電磁接触器１の内部断面図である。実施の形態１では固定鉄心６１にスリット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄを形成したが、実施の形態４では固定 鉄心６３にスリット９１の代わりに孔１１Ａ、スリット９１Dの代わりに孔１１Ｂを形成した。この孔１１Ａ、１１Ｂは、例えば、固定鉄心６３とボトムケース３を接続する図示しない固定ピンを取り付けるために用いてよもよい。図６に示すように、接続辺上側のスリット９１Ｂ、９１Ｃを孔１１Ａ、１１Ｂと組み合わせて左右方向の異なる位置に形成することで、磁路１０Ａ、１０Ｂを実施の形態１と同様に延長することができる。

従って、実施の形態４によれば固定ピンを用いる電磁接触器１、または固定鉄心６３の左右方向が小さく、接続辺下側にスリットを形成することができない場合であっても、非磁性スペーサを設けることなく、可動鉄心５の解離不良を防止することができるため、部品点数を減らしてコストを削減することができる。

以上のように、本開示の電磁接触器１によれば、固定鉄心または可動鉄心５にスリットを形成したことにより非磁性スペーサを用いることなく、磁気抵抗を増して磁束を減少させることができるため、解離不良を防止するとともに、部品点数を減らしてコストを削減することができる。

１ 電磁接触器
２ トップケース
３ ボトムケース
４Ａ、４Ｂ コイル端子
５ 可動鉄心
６１、６２、６３ 固定鉄心
７ コイルボビン
８ コイル
９１Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、９２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ スリット
１０Ａ、１０Ｂ 磁路
１１Ａ、１１Ｂ 孔

Claims (5)

1. 左極と、中央極と、右極と、前記中央極と前記左極とを接続する第１接続辺と、前記中央極と前記右極とを接続する第２接続辺とを有するＥ型形状であり、前記中央極にコイルが巻回され、前記コイルに電流を印加することで磁場を発生する固定鉄心と、
   前記固定鉄心に発生する前記磁場が発生しているとき、前記固定鉄心に対する最近接位置へ移動し前記固定鉄心と接触する可動鉄心と、
   を備え、
   前記第１接続辺には、前記コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するように複数の第１スリットが形成され、
   前記第２接続辺には、前記コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するように複数の第２スリットが形成されていることを特徴とする電磁接触器。
2. 複数の前記第１スリットは、鏡面対称に配置され、かつ前記可動鉄心の移動方向に延び、
   複数の前記第２スリットは、鏡面対称に配置され、かつ前記可動鉄心の移動方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
3. コイルが巻回され、前記コイルに電流を印加することで磁場を発生する固定鉄心と、
   前記固定鉄心に発生する前記磁場が発生しているとき、前記固定鉄心に対する最近接位置へ移動し前記固定鉄心と接触する可動鉄心と、
   を備え、
   前記固定鉄心または前記可動鉄心には、前記コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するようにスリットが複数形成され、
   前記スリットは、前記可動鉄心の移動方向に対して傾いていることを特徴とする電磁接触器。
4. コイルが巻回され、前記コイルに電流を印加することで磁場を発生する固定鉄心と、
   前記固定鉄心に発生する前記磁場が発生しているとき、前記固定鉄心に対する最近接位置へ移動し前記固定鉄心と接触する可動鉄心と、
   を備え、
   前記可動鉄心には、前記コイルに電流が印加された際に発生する磁束の経路を限定し、かつ、伸長するように、前記可動鉄心の移動方向に延びるスリットが複数形成されていることを特徴とする電磁接触器。
5. 複数の前記第１スリットの一部に代えて孔を備え、
   複数の前記第２スリットの一部に代えて孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。

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