JP7120057B2

JP7120057B2 - 電磁石装置

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Publication number: JP7120057B2
Application number: JP2019018899A
Authority: JP
Inventors: 芳寛東; 義和田尻
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: CN113439320A; EP3923311A1; JP2020126781A; WO2020162279A1; EP3923311A4; US20220108857A1; US11721506B2

Description

本開示は、交流電流が供給される電磁石装置に関する。

特許文献１には、交流電流で励磁される電磁継電器の電磁石装置が記載されている。前記電磁石装置では、可動鉄片が吸着される鉄心の磁気吸着部に切欠部を設けて、磁気吸着部の単位面積当たりの磁力を高めている。これにより、可動鉄片を鉄心の磁気吸着部に安定した状態で保持して、唸り音の発生を防止している。

実開平０５－１１４１１号公報

前記電磁石装置では、例えば、鉄心が傾くと磁気吸着部も傾いてしまう。このため、可動鉄片が鉄心の磁気吸着部に吸着したときに、可動鉄片と磁気吸着部との間の一部に隙間が生じて可動鉄片の鉄心に対する吸着状態が不安定になり、唸り音の発生を確実に防止できない場合がある。

本開示は、唸り音の発生をより確実に防止可能な交流電流が供給される電磁石装置を提供することを課題とする。

本開示の一例の電磁石装置は、
交流電流が供給される電磁石装置であって、
第１方向に延びる貫通孔が内部に設けられた筒状の胴部を有するスプールと、
前記胴部の前記第１方向まわりに巻回されて前記交流電流が流れるコイルと、
前記胴部の前記貫通孔に配置されて前記第１方向の両端が前記スプールの外部に露出すると共に、前記第１方向の一端に吸着部が設けられた鉄心と、
前記鉄心の前記第１方向の他端に接続された第１部材と、前記第１部材から前記コイルの外周面沿いを前記鉄心の前記吸着部に向かって延びる第２部材とを有する板状のヨークと、
中間に屈曲部を有し、前記ヨークの前記第２部材における前記鉄心の前記吸着部側の自由端に、前記屈曲部における前記第１方向および前記第２部材の厚さ方向に交差する第２方向の両端に設けられた一対の回転支点を介して回転可能に配置されていると共に、前記コイルが励磁されたときに前記鉄心の前記吸着部に吸着される被吸着部を有する板状の可動鉄片と
を備え、
前記ヨークが、前記第２部材の前記自由端における前記第２方向の中間に設けられ、前記第１方向でかつ前記第２部材から離れる方向に延びる少なくとも１つの位置決め突起を有し、
前記可動鉄片が、前記屈曲部の前記一対の回転支点の中間に設けられ、前記位置決め突起を収容して位置決めする位置決め凹部を有する。

前記電磁石装置によれば、ヨークが、第２部材の自由端の中間に設けられた少なくとも１つの位置決め突起を有し、可動鉄片が、屈曲部の一対の回転支点の中間に設けられ、位置決め突起を収容して位置決めする位置決め凹部を有する。このような構成により、可動鉄片の一対の回転支点間の距離を広げることができるので、唸り音の発生をより確実に防止できる。

本開示の一実施形態の電磁石装置を備えた電磁継電器の斜視図。図１の電磁継電器のカバーの一部を取り外した状態の側面図。本開示の一実施形態の電磁石装置の斜視図。図３のIV-IV線に沿った断面図。図３の電磁石装置の正面図。図３の電磁石装置の変形例を示す正面図。

以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

本開示の一実施形態の電磁石装置２０を備えた電磁継電器１は、図１に示すように、ベース１１およびケース１２で構成された略直体状のハウジング１０を備えている。図２に示すように、ベース１１は、略矩形の板状を有し、その厚さ方向の一方の面が設置面１３を構成している。ケース１２は、略直方体の箱状で、ベース１１の設置面１３を覆うようにベース１１に取り付けられている。ハウジング１０の内部には、ベース１１の設置面１３およびケース１２で構成された収容部１４が設けられている。

図２に示すように、収容部１４には、ベース１１の設置面１３にそれぞれ固定された電磁石装置２０と接点機構部４０とが収容されている。

電磁石装置２０は、図３および図４に示すように、絶縁性のスプール２１と、スプール２１に巻回されたコイル２２と、スプール２１の内部に配置された鉄心２３（図４のみに示す）と、一端が鉄心２３に接続されたヨーク２４と、ヨーク２４の他端に回転可能に配置された可動鉄片２５とを備えている。この実施形態では、ヨーク２４と可動鉄片２５とは、板ばね３０を介して接続されている。

スプール２１は、図４に示すように、設置面１３に交差（例えば直交）する第１方向Ｘに延びる筒状の胴部２１１と、この胴部２１１の第１方向Ｘの両端にそれぞれ設けられた２つの鍔部２１２とで構成されている。胴部２１１は、一例として、略円筒状をゆうし、その内部に第１方向Ｘに延びる貫通孔２１３が設けられている。貫通孔２１３の両端は、それぞれ各鍔部２１２に接続されている。すなわち、各鍔部２１２には、貫通孔２１３に接続された開口部２１４が設けられている。

コイル２２は、図４に示すように、スプール２１の胴部２１１の第１方向Ｘまわりに巻回されている。このコイル２２には、コイル端子２６が電気的に接続されており、このコイル端子２６を介して交流電流がコイル２２に供給される。

鉄心２３は、図４に示すように、一例として、略円柱形状を有し、スプール２１の胴部２１１の貫通孔２１３に配置されている。鉄心２３の第１方向Ｘの両端は、スプール２１の外部に露出している。鉄心２３の第１方向Ｘの一端には、後述する可動鉄片２５の被吸着部２５２を吸着する吸着部２３１が設けられている。また、鉄心２３の第１方向Ｘの他端には、後述するヨーク２４の第１部材２４１が接続されている。

吸着部２３１は、鉄心２３の第１方向Ｘの一端面に設けられた溝２３２と、この溝２３２に嵌合されたくま取りコイル２３３とを有している。鉄心２３の第１方向Ｘの一端面のうち、第１方向Ｘまわりをくま取りコイル２３３で囲まれた端面を第１吸着面２３４とし、第１方向Ｘまわりをくま取りコイル２３３で囲まれていない端面を第２吸着面２３５とする。コイル２２に交流電流を供給すると、第１吸着面２３４を通過する磁束と、第２吸着面２３５を通過する磁束との間に位相差が発生し、第１吸着面２３４および第２吸着面２３５のいずれか一方が常時磁化される。

ヨーク２４は、図４に示すように、一例として、Ｌ字に屈曲した略矩形板状で、鉄心２３の第１方向Ｘの他端に接続された第１部材２４１と、第１部材２４１からコイル２２の外周面沿いを鉄心２３の吸着部２３１に向かって延びる第２部材２４２とを有している。図３に示すように、第２部材２４２の自由端２４３（すなわち、第２部材２４２の第１方向Ｘにおける第１部材２４１から遠い方の端）には、少なくとも１つ（この実施形態では、２つ）の位置決め突起２４４が設けられている。第１方向Ｘおよび第２部材２４２の厚さ方向Ｚに交差（例えば、直交する）方向を第２方向Ｙとすると、各位置決め突起２４４は、第２部材２４２の自由端２４３における第２方向Ｙの中間に設けられ、第２方向Ｙにおいて間隔を空けて配置されている。また、各位置決め突起２４４は、第１方向Ｘでかつ第１部材２４１から離れる方向に延びている。

可動鉄片２５は、図３に示すように、一例として、中間に第２方向Ｙ沿いに延びる屈曲部２５１を有する略Ｌ字状で、第２部材２４２の厚さ方向Ｚに延びる被吸着部２５２と、第１方向Ｘに延びる接続部２５３とを有している。被吸着部２５２は、コイル２２に交流電流が流れて励磁されたときに鉄心２３の吸着部２３１に吸着される。接続部２５３の第１方向Ｘにおける屈曲部２５１から遠い方の端部でかつ第２方向Ｙの中央には、可動部材５０（図２に示す）が接続される棒状部材２５５が設けられている。この可動部材５０を介して、可動鉄片２５と接点機構部４０とが接続されている。

屈曲部２５１は、第２部材２４２の両端に一対の回転支点２５４を有し、可動鉄片２５は、各回転支点２５４を介してヨーク２４の第２部材２４２の自由端２４３に回転可能に配置されている。言い換えると、可動鉄片２５は、ヨーク２４の第２部材２４２の自由端２４３において、一対の回転支点２５４を通る回転軸Ｌまわりに回転可能に配置されている。

また、屈曲部２５１は、一対の回転支点２５４の中間に設けられて、位置決め突起２４４を収容して第２方向Ｙにおいて位置決めする位置決め凹部２５６を有している。この実施形態では、２つの位置決め突起２４４にそれぞれ対応する２つの位置決め凹部２５６を有し、各位置決め凹部２５６は、一例として、可動鉄片２５を板厚方向に貫通する貫通孔として構成されている。

板ばね３０は、図５に示すように、第１方向Ｘに沿って延びる略矩形状で、その第１方向Ｘにおける可動鉄片２５から遠い方の端部が、ヨーク２４の第２部材２４２に固定されている。この板ばね３０は、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢する付勢部３１と、可動鉄片２５の棒状部材２５５が挿入されて配置された貫通孔３２とを有している。付勢部３１は、板ばね３０の第１方向Ｘにおける可動鉄片２５側の端部でかつ第２方向Ｙの中央に設けられて、可動鉄片２５の２つの位置決め凹部２５６の間に配置されている。この付勢部３１により、一対の回転支点２５４の中間の１点において、可動鉄片２５がヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢されている。

なお、ヨーク２４、可動鉄片２５および板ばね３０の各々は、第２方向Ｙにおいて対称な形状を有している。すなわち、板ばね３０は、第２方向Ｙの中心の１点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢している。

接点機構部４０は、図２に示すように、ベース１１の長手方向（すなわち、ヨーク２４の第２部材２４２の厚さ方向Ｚ）において、電磁石装置２０に隣接して配置されている。この接点機構部４０は、一例として、略矩形板状の可動接点側端子４１と、この可動接点側端子４１の板面に直交する方向の両側に配置された略矩形板状の２つの固定接点側端子４２とで構成されている。可動接点側端子４１および固定接点側端子４２の各々は、収容部１４の外部から収容部１４の内部まで延びており、板面同士が対向するように電気的に独立して配置されている。可動接点側端子４１の収容部１４側の端部には、可動接点部４１１が設けられ、各固定接点側端子４２の収容部１４側の端部には、可動接点部４１１に対向する固定接点部４２１が設けられている。

可動接点側端子４１は、収容部１４内で可動部材５０を介して、電磁石装置２０の可動鉄片２５の棒状部材２５５に接続されている。可動部材５０は、電磁石装置２０の励磁／非励磁に応じて、ベース１１の長手方向Ｚに沿って駆動され、可動接点部４１１を固定接点部４２１に対して接触または開離させるように構成されている。

電磁石装置２０によれば、ヨーク２４が、第２部材２４２の自由端２４３の中間に設けられた少なくとも１つの位置決め突起２４４を有し、可動鉄片２５が、屈曲部２５１の一対の回転支点２５４の中間に設けられ、位置決め突起２４４を収容して位置決めする位置決め凹部２５６を有する。このような構成により、可動鉄片２５の一対の回転支点２５４間の距離を広げることができる。すなわち、可動鉄片２５の被吸着部２５２が鉄心２３の吸着部２３１に吸着されたときに、可動鉄片２５の被吸着部２５２および鉄心２３の吸着部２３１の接触点と、可動鉄片２５の一対の回転支点２５４とを頂点とする三角形が大きくなり、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態が安定する。その結果、鉄心２３が傾いて、鉄心２３の吸着部２３１と可動鉄片２５の被吸着部２５２との間の一部に隙間が生じたとしても、唸り音の発生をより確実に防止できる。

また、一対の回転支点２５４の中間の１点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢して、可動鉄片２５をヨーク２４に対して回転可能に接続する板ばね３０をさらに備える。このような構成により、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をより安定させることができる。

また、板ばね３０が、第２方向Ｙの中心の一点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢する。このような構成により、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をより確実に安定させることができる。

また、ヨーク２４、可動鉄片２５および板ばね３０の各々が、前記第２方向において対称な形状を有している。このような構成により、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をさらに確実に安定させることができる。

なお、板ばね３０は、一対の回転支点２５４の中間の１点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢する場合に限らない。例えば、図６に示すように、板ばね３０は、一対の回転支点２５４の各々において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢するように構成してもよい。図６の板ばね３０は、板ばね３０の第１方向Ｘにおける可動鉄片２５側の端部でかつ第２方向Ｙの両端に設けられた２つの付勢部３１を有している。このように構成することで、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に対してより確実に接続することができる。すなわち、ヨーク２４と可動鉄片２５との間の接続信頼性を高めることができる。

また、板ばね３０は、一対の回転支点２５４の中間の一点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢すればよく、第２方向Ｙの中心の一点において、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に向かって付勢する場合に限らない。

また、位置決め突起２４４および位置決め凹部２５６の各々は、２つ設ける場合に限らず、図６に示すように１つのみ設けてもよいし、図示していないが３つ以上設けてもよい。

また、ヨーク２４、可動鉄片２５および板ばね３０の各々は、第２方向Ｙにおいて対称な形状を有している場合に限らず、第２方向Ｙにおいて非対称な形状を有していてもよい。

以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。

本開示の第１態様の電磁石装置２０は、
交流電流が供給される電磁石装置２０であって、
第１方向Ｘに延びる貫通孔２１３が内部に設けられた筒状の胴部２１１を有するスプール２１と、
前記胴部２１１の前記第１方向Ｘまわりに巻回されて前記交流電流が流れるコイル２２と、
前記胴部２１１の前記貫通孔２１３に配置されて前記第１方向Ｘの両端が前記スプール２１の外部に露出すると共に、前記第１方向Ｘの一端に吸着部２３１が設けられた鉄心２３と、
前記鉄心２３の前記第１方向Ｘの他端に接続された第１部材２４１と、前記第１部材２４１から前記コイル２２の外周面沿いを前記鉄心２３の前記吸着部２３１に向かって延びる第２部材２４２とを有する板状のヨーク２４と、
中間に屈曲部２５１を有し、前記ヨーク２４の前記第２部材２４２における前記鉄心２３の前記吸着部２３１側の自由端２４３に、前記屈曲部２５１における前記第１方向Ｘおよび前記第２部材２４２の厚さ方向Ｚに交差する第２方向Ｙの両端に設けられた一対の回転支点２５４を介して回転可能に配置されていると共に、前記コイルが励磁されたときに前記鉄心２３の前記吸着部２３１に吸着される被吸着部２５２を有する板状の可動鉄片２５と
を備え、
前記ヨーク２４が、前記第２部材２４２の前記自由端２４３における前記第２方向Ｙの中間に設けられ、前記第１方向Ｘでかつ前記第１部材２４１から離れる方向に延びる少なくとも１つの位置決め突起２４４を有し、
前記可動鉄片２５が、前記屈曲部２５１の前記一対の回転支点２５４の中間に設けられ、前記位置決め突起２４４を収容して位置決めする位置決め凹部２５６を有する。

第１態様の電磁石装置２０によれば、ヨーク２４が、第２部材２４２の自由端２４３の中間に設けられた少なくとも１つの位置決め突起２４４を有し、可動鉄片２５が、屈曲部２５１の一対の回転支点２５４の中間に設けられ、位置決め突起２４４を収容して位置決めする位置決め凹部２５６を有する。このような構成により、可動鉄片２５の一対の回転支点２５４間の距離を広げることができるので、唸り音の発生をより確実に防止できる。

本開示の第２態様の電磁石装置２０は、
前記一対の回転支点２５４の中間の１点において、前記可動鉄片２５を前記ヨーク２４の前記第２部材２４２に向かって付勢して、前記可動鉄片２５を前記ヨーク２４に対して回転可能に接続する板ばね３０をさらに備える。

第２態様の電磁石装置２０によれば、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をより安定させることができる。

本開示の第３態様の電磁石装置２０は、
前記板ばね３０が、前記第２方向Ｙの中心の一点において、前記可動鉄片２５を前記ヨーク２４の前記第２部材２４２に向かって付勢する。

第３態様の電磁石装置２０によれば、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をより確実に安定させることができる。

本開示の第４態様の電磁石装置２０は、
前記一対の回転支点２５４の各々において、前記可動鉄片２５を前記ヨーク２４の前記第２部材２４２に向かって付勢して、前記可動鉄片２５を前記ヨーク２４に対して回転可能に接続する板ばね３０をさらに備える。

第４態様の電磁石装置２０によれば、可動鉄片２５をヨーク２４の第２部材２４２に対してより確実に接続することができる。すなわち、ヨーク２４と可動鉄片２５との間の接続信頼性を高めることができる。

本開示の第５態様の電磁石装置２０は、
前記ヨーク２４、前記可動鉄片２５および前記板ばね３０の各々が、前記第２方向Ｙにおいて対称な形状を有している。

第５態様の電磁石装置２０によれば、可動鉄片２５の鉄心２３に対する吸着状態をさらに確実に安定させることができる。

なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本開示の電磁石装置２０は、例えば、電磁継電器に適用できる。

１電磁継電器
１０ハウジング
１１ベース
１２ケース
１３設置面
１４収容部
２０電磁石装置
２１スプール
２１１胴部
２１２鍔部
２１３貫通孔
２１４開口部
２２コイル
２３鉄心
２３１吸着部
２３２溝
２３３くま取りコイル
２３４第１吸着面
２３５第２吸着面
２４ヨーク
２４１第１部材
２４２第２部材
２４３自由端
２４４位置決め突起
２５可動鉄片
２５１屈曲部
２５２被吸着部
２５３接続部
２５４回転支点
２５５棒状部材
２５６位置決め凹部
２６コイル端子
３０板ばね
３１付勢部
３２貫通孔
４０接点機構部
４１可動接点側端子
４１１可動接点部
４２固定接点側端子
４２１固定接点部
５０可動部材

Claims

交流電流が供給される電磁石装置であって、
第１方向に延びる第１貫通孔が内部に設けられた筒状の胴部を有するスプールと、
前記胴部の前記第１方向まわりに巻回されて前記交流電流が流れるコイルと、
前記胴部の前記第１貫通孔に配置されて前記第１方向の両端が前記スプールの外部に露出すると共に、前記第１方向の一端に吸着部が設けられた鉄心と、
前記鉄心の前記第１方向の他端に接続された第１部材と、前記第１部材から前記コイルの外周面沿いを前記鉄心の前記吸着部に向かって延びる第２部材とを有する板状のヨークと、
中間に屈曲部を有し、前記ヨークの前記第２部材における前記鉄心の前記吸着部側の自由端に、前記屈曲部における前記第１方向および前記第２部材の厚さ方向に交差する第２方向の両端に設けられた一対の回転支点を介して回転可能に配置されていると共に、前記コイルが励磁されたときに前記鉄心の前記吸着部に吸着される被吸着部を有する板状の可動鉄片と
を備え、
前記ヨークが、前記第２部材の前記自由端における前記第２方向の中間に設けられ、前記第１方向でかつ前記第１部材から離れる方向に延びる少なくとも１つの位置決め突起を有し、
前記可動鉄片が、前記屈曲部の前記一対の回転支点の中間に設けられ、前記位置決め突起を収容して位置決めする位置決め凹部を有する、電磁石装置であって、
前記一対の回転支点の中間の１点において、前記可動鉄片を前記ヨークの前記第２部材に向かって付勢して、前記可動鉄片を前記ヨークに対して回転可能に接続する板ばねを備え、
前記可動鉄片が、
前記屈曲部から前記第２部材の厚さ方向に延びる前記被吸着部と、
前記屈曲部から前記第１方向に延びる接続部と、
前記接続部の前記第１方向における前記屈曲部から遠い方の端部でかつ前記第２方向の中央に設けられた棒状部材と
を有し、
前記板ばねが、
前記棒状部材が配置された第２貫通孔を有する、電磁石装置。
前記板ばねが、前記第２方向の中心の一点において、前記可動鉄片を前記ヨークの前記第２部材に向かって付勢する、請求項１の電磁石装置。
前記ヨーク、前記可動鉄片および前記板ばねの各々が、前記第２方向と垂直な面に関して対称な形状を有している、請求項１または２の電磁石装置。