JPH04218904A - 電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばリレー等に適用
して好適な電磁石装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に電磁石装置は、磁路を形成する
とともに端部に接極面を有するヨークと、ヨークに巻装
された電磁コイルと、ヨークの接極面に接離する接極面
を有して電磁コイルの励磁を制御することにより第１　
（動作）　位置と第２　（復帰）　位置間を移動して接
離動作を行うアマチヤとを備えている。従ってアマチヤ
が第１　（動作）　位置又は第２　（復帰）　位置に至
ったときには、これらが衝突して衝突音を発する。この
ような電磁石装置を適用したリレーが家庭用電気機器に
組み込まれた場合、その衝突音は好ましくなく、そのう
え接点バウンスの原因にもなるために、近年、この衝突
をやわらげる提案が種々なされている。

【０００３】このような対策の典型的な手段は、図１９
及び図２０に示すように、ヨーク１　とアマチヤ３　と
の衝突部分に弾性体やレシジャルプレート等の緩衝部材
５　を設けるようにしている。２　は電磁コイル、４　
は有極形式の場合の永久磁石である。

【０００４】なお、電磁接触器においては、特開昭６３
−２２８５４５　に開示されるように、可動鉄心が第１
　（動作）　位置又は第２　（復帰）　位置に至る直前
に、これに摩擦力による負荷を与えるための摺動片を可
動枠に設けたものが提案されている。このものは、摺動
片が可動鉄心の両側に２個設けられ、しかもその摺動片
は上下ケースに当接して動作するために、摩擦力が作用
すべきタイミング精度の維持が困難であったり、相互の
摩擦力のばらつきによって可動鉄心の動作不良の原因に
なる等の問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した典型的な手段
を採用したものは、衝突音の低減については効果が見ら
れるものの、ヨークとアマチヤ間に磁気的空隙が生じて
磁気吸引力が低下したり、アマチヤの変位量が減少する
等、別の問題点を招来するものである。

【０００６】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので
、その目的とするところは、アマチヤの磁気吸引力や変
位量の減少といった弊害を招来することなく、アマチヤ
の衝突の程度が緩衝させられる電磁石装置を提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の電磁石装置は、磁路を形成するとともに
端部に接極面を有するヨークと、ヨークに巻装された電
磁コイルと、ヨークの接極面に接離する接極面を有して
電磁コイルの励磁を制御することにより第１位置と第２
位置間を移動して接離動作を行うアマチヤと、を備えた
電磁石装置において、前記アマチヤが第１位置又は第２
位置に至る一定期間前に当接して負荷を受け、第１位置
又は第２位置に至ったときには負荷を受けない速度緩衝
部材を、前記ヨーク又はアマチヤの接極面に設けた構成
としてある。

【０００８】さらに具体的には、前記速度緩衝部材は、
弾性を有する棒状体であり、ヨーク又はアマチヤの接極
面に設けた貫通孔に貫通させて弾性的に支持された構成
としている。

【０００９】また、前記速度緩衝部材は、螺旋溝を有す
る棒状体であり、ヨーク又はアマチヤの接極面に設けた
ピンを有する貫通孔に、ピンが螺旋溝に嵌め入れられた
状態で貫通させて支持された構成にすることも有効であ
る。

【００１０】また、前記速度緩衝部材は、衝撃を受けた
とき変形可能な材料からなる棒状体であり、ヨーク又は
アマチヤの接極面に設けた貫通孔に貫通させて支持され
た構成にすることも有効である。

【００１１】

【作用】この構成によれば、アマチヤは第１　（動作）
　位置又は第２　（復帰）　位置に至る一定期間前に速
度緩衝部材に当接し、その位置に至るまでは速度緩衝部
材の移動に伴って発生する摩擦力による負荷を受け、第
１　（動作）　位置又は第２　（復帰）　位置に至った
ときには速度緩衝部材が移動しなくなって負荷を受けな
くなるとともに、ヨークとアマチヤ間に介在しないので
、アマチヤの磁気吸引力や変位量の減少といった弊害を
招来することなく、アマチヤの衝突の程度が緩衝させら
れるものとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を、図１乃至図４
に基づいて説明する。この実施例は、有極４空隙形式の
ものに適用したものである。なお、先に説明した従来例
と基本的な機能が同様の部材には同一の符号を付してい
る。

【００１３】ヨーク１　は、中央脚片１ａと対向脚片１
ｂ，１ｂ　と連結片１ｃによりＥ字状をなし、中央脚片
１ａの端部両面と両対向脚片１ｂ，１ｂ　の各端部内面
が接極面１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ　となる。中央脚片１
ａの接極面１ｄ，１ｅ　の略中央には、貫通孔１ｈが設
けてある。電磁コイル２　は、接極面１ｄ，１ｅ　を除
く中央脚片１ａに巻装してある。

【００１４】アマチヤ３　は、対向片３ｂ，３ｂ　と永
久磁石からなる連結片４　によりコ字状をなし、各対向
片３ｂ，３ｂ　の端部両面がヨーク１　の接極面１ｄ，
１ｅ，１ｆ，１ｇ　に接離する接極面３ｄ，３ｅ，３ｆ
，３ｇ　となる。すなわち各対向片３ｂ，３ｂ　は、中
央脚片１ａと両対向脚片１ｂ，１ｂ　がそれぞれ形成す
る空隙内を、これらと直交する方向の第１位置と第２位
置間に変位可能な状態でもって適宜支持される。

【００１５】５　は速度緩衝部材で、例えばポリカーボ
ネート樹脂のような熱可塑性樹脂により弾性を有する棒
状体に型造される。この実施例では、スリットを有する
円筒、すなわち断面Ｃ字状としているが、本発明でいう
弾性を有する棒状体は、スリットのない円筒状又は角筒
状のものや柱状のもの等、所定長さを有する種々の形状
を含む。速度緩衝部材５　は、中央脚片１ａの貫通孔１
ｈより若干大きい外径で、中央脚片１ａの厚さより一定
量だけ長く形成されて、貫通孔１ｈに貫通させて弾性的
に支持されている。従って速度緩衝部材５　は、貫通孔
１ｈに支持された状態で一定量だけ突出しており、その
状態でこれが押し込まれると、摩擦係数μと押圧荷重Ｎ
　との積で決まる摩擦力が発生する。

【００１６】図３は、中央脚片１ａと速度緩衝部材５　
の支持構造の変形例で、スリーブ６　を貫通孔１ｈに固
着してそれに速度緩衝部材５　を弾性的に支持している
。

【００１７】かかる電磁石装置は、電磁コイル２　の励
磁を制御することにより、アマチヤ３　を第１位置と第
２位置間で移動させて接離動作を行う。そのときアマチ
ヤ３　は、第１位置又は第２位置に至る一定期間前に速
度緩衝部材５　に当接して負荷を受け、第１位置又は第
２位置に至ったときには負荷を受けない状態となる。

【００１８】この動作は、図４（ａ）　乃至（ｄ）　に
示すように、（ａ）　はアマチヤ３　が第２位置にある
とすると、ここで電磁コイル２　を励磁すればアマチヤ
３　は第１位置に向けて移動し、第１位置に至る一定期
間前である（ｂ）　において速度緩衝部材５　に当接し
て負荷を受け、従って移動速度を低減させながら（ｃ）
　の位置に至る。この状態では、アマチヤ３　は、接極
面３ｄがヨーク１　の接極面１ｄに接極していて速度緩
衝部材５　による負荷を受けない。

【００１９】またアマチヤ３　を第２位置へ移動させる
ときは、電磁コイル２　を逆方向に励磁する。これによ
りアマチヤ３　は第２位置に向けて移動し、第２位置に
至る一定期間前である（ｄ）　において速度緩衝部材５
　に当接して負荷を受け、従って移動速度を低減させな
がら（ａ）　の位置に至る。

【００２０】本実施例では、中央脚片１ａの厚さを１．
１ｍｍ　、貫通孔１ｈを　２ｍｍΦ、速度緩衝部材５　
の円筒肉厚を０．２５ｍｍ、スリットの幅を中心角９０
°、長さを１．３ｍｍ　としたとき、摩擦係数が０．３
　で１００ｇｆ　の摩擦力となった。そしてアマチヤ３
　の移動　（衝突）　速度は、速度緩衝部材５　が無い
場合に１０００ｍｍ／ｓであったものが、６００ｍｍ／
ｓ　に低減できた。また、貫通孔１ｈの面積が接極面の
面積に対し１５％程度であれば磁気吸引力には殆ど影響
がないことも確認できた。

【００２１】図５は、衝突速度（ｍｍ／ｓ）と音圧（ｄ
Ｂ）との実験結果を示している。図６は、本発明の第２
実施例で、速度緩衝部材５　をアマチヤ３　に支持させ
たものである。 すなわち中央脚片１ａには貫通孔を設けず、アマチヤ３
　の対向脚片３ｂ，３ｂ　に貫通孔３ｈ，３ｈ　を設け
てこれに速度緩衝部材５，５　を弾性的に支持している
。この速度緩衝部材５　は、円筒の棒状体としている。

【００２２】図７はその変形例で、貫通孔３ｈ，３ｈ　
にスリーブ６を固着してこれに速度緩衝部材５　を支持
させている。このものの動作は、図８図（ａ）　乃至（
ｄ）　に示すようになるが、図４の動作と略同様である
。

【００２３】図９は、本発明の第３実施例で、無極クラ
ッパー形式のものに適用したものである。

【００２４】ヨーク１　は、端面が接極面１ｄとなるＩ
形の固定鉄心１ａとＬ形のヨーク本体１ｂにて構成され
、固定鉄心１ａに電磁コイル２　が巻装される。

【００２５】アマチヤ３　は、略平板状であって基端が
ヨーク本体１ｂの一端にヒンジ支持される。そして中央
付近がヨーク１　の接極面１ｄに接離する接極面３ｄと
なり、その中央に貫通孔３ｈが設けてある。

【００２６】速度緩衝部材５　は、熱可塑性樹脂により
スリットを有する円筒に型造され、貫通孔３ｈに固着さ
れた鍔付のスリーブ６　に弾性的に支持される。

【００２７】７　はストッパーで、アマチヤの第１　（
動作）　位置を決める位置に設けてある。このものの動
作は、図１０（ａ）　乃至（ｄ）　に示すようになるが
、これは第１実施例の図４や第２実施例の図８の動作と
略同様であって、（ａ）　は第２　（復帰）　位置、（
ｃ）　は第１　（動作）　位置となる。

【００２８】図１１は、本発明の第４実施例で、速度緩
衝部材５　をこれまでの実施例のような往復運動に回転
運動をも併せて行うように変えている。

【００２９】すなわちこの速度緩衝部材５　は、棒状体
であってその外周に螺旋溝５ａを形成している。一方、
これを支持するヨーク１　の中央脚片１ａは、その接極
面１ｄ，１ｅ　に設けた貫通孔１ｈが速度緩衝部材５　
の外径より若干大きく形成されるとともに、その内周面
に螺旋溝５ａより小径のピン１ｊを突設している。そし
て速度緩衝部材５　は、ピン１ｊが螺旋溝５ａに嵌め入
れられた状態で貫通させて支持されている。

【００３０】このものの動作は、これまでのものと略同
様であって、その速度緩衝部材５　は次のようになる。 今、速度緩衝部材５　の重量をｍ、ストロークをｌ　、
アマチヤ３　に押圧される距離をｄ　、押圧力をＦ　、
螺旋溝５ａのリード角をθ、摩擦係数をμとして、Ｆ　
＝　一定の場合の摩擦による損失エネルギーはμＦｃｏ
ｓθ×（ｄ／ｓｉｎθ）　より、速度緩衝部材以外によ
るエネルギー損失を無視すると、１／２　・ｍｖ２　＝
　Ｆ１−　μＦｃｏｓθ×（ｄ／ｓｉｎθ）　であり、
さらにｍ　＝　２　×１０−３ｋｇ、Ｆ　＝１Ｎ　、μ
　＝　０．３、θ＝　１０°、ｌ　＝　１　×１０−３
ｍ　、ｄ　＝　０．３　×１０−３ｍ　であるとき、速
度緩衝部材が無い場合、１／２　・ｍｖ２＝Ｆ１より　
ｖ　＝　１　ｍ／ｓになるのに対し、ある場合、ｖ　＝
　０．７ｍ／ｓとなる。

【００３１】この第４実施例も、これまでに説明した変
形例、すなわち速度緩衝部材をスリーブを介して支持し
たり、アマチヤに支持したり、無極クラッパー形式のア
マチヤに支持したりすることが可能である。

【００３２】図１４乃至図１６は、本発明の第５実施例
で、第１実施例の速度緩衝部材５　を衝撃を受けたとき
変形可能な材料にて形成したものに変えている。すなわ
ちこの速度緩衝部材５　は、フッ素ゴムやその他ゲル質
樹脂材料にて、中央脚片１ａの貫通孔１ｈと略同径で、
中央脚片１ａの厚さより一定量だけ長い棒状体に型造さ
れ、貫通孔１ｈに貫通した状態で支持されている。従っ
て速度緩衝部材５　は、貫通孔１ｈに支持された状態で
一定量だけ突出しており、その状態でこれがアマチヤ３
　に押圧されると、図１５（ｂ）　に示すように外径が
大きくなるよう変形して摩擦力が発生する。

【００３３】すなわち図１５（ａ）　でアマチヤ３　が
第２位置にあるとすると、ここで電磁コイル２　を励磁
すればアマチヤ３　は第１位置に向けて移動し、第１位
置に至る一定期間前である（ｂ）　において速度緩衝部
材５　に当接して負荷を受け、従って移動速度を低減さ
せながら（ｃ）　の位置に至る。この状態では、アマチ
ヤ３　は、接極面３ｄがヨーク１　の接極面１ｄに接極
していて速度緩衝部材５　による負荷を受けない。

【００３４】本実施例では、中央脚片１ａの厚さを１ｍ
ｍ　、貫通孔１ｈを　２．１ｍｍΦ、速度緩衝部材５　
の外径を　２ｍｍΦ、長さを　１．４ｍｍ、弾性係数Ｅ
　を　２００ｇ／ｍｍ２　、摩擦係数μを　０．５とし
たとき、アマチヤ３　が　８００ｍｍ／ｓで衝突すると
、　０．４ｍｍ突出している部分が　０．２ｍｍに圧縮
され同時に外径が　２．８ｍｍΦに拡大する。従って摩
擦力Ｆ　はμ×ｆ　×Ｓ　から、０．５　×　２００・
｛（２．８　−　２．１）　／２　｝×　２．１・π・
　０．２　＝　４６．２　ｇｆとなり、アマチヤ３　の
速度は　５００ｍｍ／ｓ以下に低減できた。

【００３５】この第５実施例も、これまでに説明した変
形例、すなわち速度緩衝部材をスリーブを介して支持し
たり、アマチヤに支持したり、無極クラッパー形式のア
マチヤに支持したりすることが可能であり、図１６は無
極クラッパー形式のアマチヤに支持した例である。

【００３６】図１７及び図１８は、先に説明した第１実
施例の電磁石装置を組み込んだリレーを示している。１
１はベース、１２はカバー、１３は主接点装置の固定接
点ブロック、１４は同じく可動接点ブロック、１５は補
助接点装置の固定接点ブロック、１６は同じく可動接点
ブロック、１７は可動枠である。

【００３７】ヨーク１　は、先の第１実施例とは若干変
形させた中心脚片１ａと対向脚片１ｂ，１ｂ　と連結片
１ｃとよりなる。電磁コイル２　は、可動枠１７の支持
部材を兼ね、コイル端子２ａを装備するコイル枠２ｂに
巻回された状態で中央脚片１ａに巻装される。アマチヤ
３　は、対向脚片３ｂ，３ｂ　と連結片である永久磁石
４　とよりなり可動枠１７に装着される。従ってこのア
マチヤ３　の動作態様は厳密には回動動作となる。速度
緩衝部材５　は、中央脚片１ａに設けた貫通孔１ｈに弾
性的に支持される。

【００３８】このリレーは、電磁石装置が先の実施例で
説明したように、アマチヤの速度が低減できるのでアマ
チヤの衝突音や接点装置の衝突音が低減でき、さらには
接点のバウンスを抑制する作用もある。

【００３９】

【発明の効果】本発明の電磁石装置は、アマチヤは第１
　（動作）　位置又は第２　（復帰）　位置に至る一定
期間前に速度緩衝部材に当接し、その位置に至るまでは
速度緩衝部材の移動に伴って発生する摩擦力による負荷
を受け、第１　（動作）　位置又は第２　（復帰）　位
置に至ったときには速度緩衝部材が移動しなくなって負
荷を受けなくなるとともに、ヨークとアマチヤ間に介在
しないので、アマチヤの磁気吸引力や変位量の減少とい
った弊害を招来することなく、アマチヤの衝突の程度が
緩衝させられ、さらに負荷を受ける区間が安定して得ら
れ、またアマチヤが安定した動作を行うものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図２】その要部の分解斜視図である。

【図３】その変形例の分解斜視図である。

【図４】（ａ）　乃至（ｄ）　はその動作説明図である
。

【図５】衝突速度−音圧の特性図である。

【図６】本発明の第２実施例の要部分解斜視図である。

【図７】その変形例の分解斜視図である。

【図８】（ａ）　乃至（ｄ）　はその動作説明図である
。

【図９】本発明の第３実施例の分解斜視図である。

【図１０】（ａ）　乃至（ｄ）　はその動作説明図であ
る。

【図１１】本発明の第４実施例を示す斜視図である。

【図１２】その要部の分解斜視図である。

【図１３】その要部の拡大斜視図である。

【図１４】本発明の第５実施例を示す斜視図である。

【図１５】（ａ）　乃至（ｃ）　はその動作説明図であ
る。

【図１６】その変形例の斜視図である。

【図１７】本発明の電磁石装置を組み込んだリレーの斜
視図である。

【図１８】その分解斜視図である。

【図１９】従来例を示す斜視図である。

【図２０】別の従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１　　　ヨーク ２　　　電磁コイル ３　　　アマチヤ ４　　　永久磁石 ５　　　速度緩衝部材 ６　　　スリーブ ７　　　ストッパー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁路を形成するとともに端部に接極面
   を有するヨークと、ヨークに巻装された電磁コイルと、
   ヨークの接極面に接離する接極面を有して電磁コイルの
   励磁を制御することにより第１位置と第２位置間を移動
   して接離動作を行うアマチヤと、を備えた電磁石装置に
   おいて、前記アマチヤが第１位置又は第２位置に至る一
   定期間前に当接して負荷を受け、第１位置又は第２位置
   に至ったときには負荷を受けない速度緩衝部材を、前記
   ヨーク又はアマチヤの接極面に設けたことを特徴とする
   電磁石装置。
2. 【請求項２】　　前記速度緩衝部材は、弾性を有する棒
   状体であり、ヨーク又はアマチヤの接極面に設けた貫通
   孔に貫通させて弾性的に支持されている請求項１記載の
   電磁石装置。
3. 【請求項３】　　前記速度緩衝部材は、螺旋溝を有する
   棒状体であり、ヨーク又はアマチヤの接極面に設けたピ
   ンを有する貫通孔に、ピンが螺旋溝に嵌め入れられた状
   態で貫通させて支持されている請求項１記載の電磁石装
   置。
4. 【請求項４】　　前記速度緩衝部材は、衝撃を受けたと
   き変形可能な材料からなる棒状体であり、ヨーク又はア
   マチヤの接極面に設けた貫通孔に貫通させて支持されて
   いる請求項１記載の電磁石装置。