JPH056326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電磁接触器に係り、特に電磁接触器の
操作用電磁石の接極時の衝撃力の軽減機構に関す
る。

〔従来技術〕

電磁石吸着時の衝撃は電磁石自体の変形、破損
の原因になるばかりでなく、電磁石利用機器にも
悪影響を与える（電磁接触器の例では投入時に接
点が躍動して接点の消耗を激しくする）。

その対策として従来行なわれていたことは、吸
着前に電磁石の可動部に戻しばねによる復帰力を
加え、その復帰力を強めにして可動部の衝突速度
を小さくすることと、電磁石と支持体との間に緩
衝部材を配置して電磁石吸着時の衝撃が他の部分
に伝わりにくくすることが主なもので、前者は、
緩衝効果を上げようとすると、戻しばねによる復
帰力を電磁石の吸引力に対しわずかに小さな値ま
で上げなければならず、電磁石励磁用電源の電圧
低下に対する余裕が小さくなることから実用上に
難点があり（電磁接触器の例では電動機始動電流
による電圧低下で接点が開離してしまうことがあ
る）、また後者では電磁石鉄心間の衝突エネルギ
ー自体は軽減されないので、電磁石接極面の変形
や積層磁鉄板のカシメピン、くま取りコイルの折
損等が起こりやすく、電磁石の耐用動作回数を大
きくできないという欠点があつた。

電磁石吸着時の衝撃の軽減をはかつた従来技術
の一つとして特公昭53−23938号公報には、可動
鉄心と固定鉄心の双方を電磁コイルから遠ざかる
方向にそれぞれ戻しばねで付勢し、電磁石の励磁
により最初に可動鉄心が動き出し、これがケース
に固着したゴム等の緩衝用弾性体に当り停止した
後に固定鉄心が可動鉄心に向つて動き、吸着を完
了するようにしたものが示されている。しかしこ
の構成では、可動鉄心が緩衝用弾性体に当つた時
の電磁石吸引力に対し固定鉄心側の戻しばねの荷
重を高くしておく必要があり、また最終吸着時に
は可動鉄心側の戻しばね力、固定鉄心側の戻しば
ね力および緩衝用弾性体のたわみ力の和が電磁石
吸引力より大きくなつてはいけないので、可動鉄
心側の戻しばね力（電磁接触器では接点ばねの力
を含む）および緩衝用弾性体のたわみ力は極めて
小さな値にしなければならず、電磁接触器に適用
した場合、電磁石の大きさの割には接点の通電容
量を大きくとれないことになる。

また、上記従来技術から類推されるものとし
て、固定鉄心側の戻しばねをなくし、可動鉄心を
接極直前に緩衝用弾性体に当接させるだけの場合
を考えてみると、緩衝用弾性体が電磁石可動部の
運動エネルギーを十分に吸収するためには、緩衝
用弾性体のたわみ力を大きくしなければならない
ので、可動鉄心側の戻しばねを強くした場合と同
様電磁石励磁用電源の電圧低下に対する余裕が小
さくなり、実用上に難点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、コ
ンパクトな構造を有し組立てが容易で、かつ電磁
接触器を構成する電磁石の吸引動作に伴う衝撃軽
減とアークによる接点消耗の軽減に好適な電磁接
触器を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は、固定鉄心、該固定鉄心に巻回した電
磁コイル、該電磁コイルの励磁により前記固定鉄
心との間の接極面を介して磁気回路を形成する可
動鉄心からなる電磁石と、該電磁石を収容し保持
する支持体を備え、前記電磁石による接極・開離
の動作を利用する電磁接触器において、前記可動
鉄心若しくはこれと連動する部材の動作方向に沿
つて配設され、前記可動鉄心と前記固定鉄心が接
極する直前に、前記可動鉄心若しくはこれと連動
する部材と衝突し、この衝突に伴う慣性力によつ
て変位するように配置された平板剛体状の慣性体
と、前記支持体の側面に沿つて前記慣性体を前記
動作方向に移動自在に案内支持する支持部材と、
前記慣性体と前記支持部材との間に摩擦抵抗を発
生させる手段を有し、前記電磁石の接極に伴う可
動鉄心の運動エネルギーの少なくとも一部を前記
慣性体の変位エネルギーに変換するように構成し
た電磁接触器である。

可動鉄心またはこれに連動する部分から運動エ
ネルギーを与えられた慣性体は、いつたん可動鉄
心またはこれに連動する部分と同じ方向に移動す
る。その後、慣性体はばねまたは重力の作用によ
つて戻されるが、このばねまたは重力による復帰
力は電磁石の無励磁時に慣性体を摩擦に打ち勝つ
て原位置に復帰させ、その位置に保つに足るだけ
の微弱なものでよく、従来のように接極状態での
電磁石可動部の復帰力を大きくしないですむか
ら、電磁石励磁用電源の電圧低下に対する余裕を
小さくすることがなく、電磁石で操作される機器
の負荷力（電磁接触器の例では接点ばね力）も充
分に大きくとれる。また、慣性体が復帰力により
可動鉄心またはこれに連動する部分に再衝突して
も、その衝突エネルギーは小さいので、可動鉄心
が固定鉄心から開離することはない。

一般的に電磁石鉄心は電磁鉄板を積層したもの
をカシメピン等で結合したうえに、くま取りコイ
ルをはめ込んであり、繰返し衝撃を受けると変形
や破損を生じやすい構造になつているが、上記慣
性体は電磁石鉄心部分のような性能および構造上
の制約がないので、衝撃や破損に対する強度を高
めることが容易であるし、慣性体の構造に関する
制約が少ないことは、電磁石可動部から受けた運
動エネルギーを摩擦によりゆるやかに減衰させる
ことや、組立のしやすい構造とすることが容易に
実現できることにもなる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例図で、電磁接触器の
操作用電磁石に適用した例を示す。

１は上部に固定接点２が取り付けられたケー
ス、３は固定接点２と対向して可動絶縁台４に接
点ばね５によつて押圧保持された可動接点、６は
可動絶縁台４の凸部４_aとケース１との間に介装
された戻しばね、７はケース１に組み込まれた電
磁石であり、８は電磁コイル９が中央脚に挿入さ
れている固定鉄心、１０はＬ形の可動鉄心で、固
定鉄心８に対向する面部１１と可動絶縁台４の一
端に当接する面部１２を有する。１３は接点部と
電磁石部を分離する絶縁板、１４はケース１の下
側開口部をふさぐ底板であり、１５は衝撃軽減用
の慣性体、１６は慣性体１５に復帰力を与える戻
しばねである。

第２図、第３図は電磁石部の拡大図で、慣性体
１５のガイド翼部１５_aは電磁石部の支持体であ
るケース１のガイド溝１_a内に入り、慣性体１５
はこのガイド溝１_aによつて上下方向の移動を案
内され、電磁石７の無励磁時には底板１４と慣性
体１５との間に介装された微弱な戻しばね１６の
力で上端部が絶縁板１３に当接した位置に保持さ
れている。このとき固定鉄心８をはさんでその両
側に位置する慣性体１５の切起こし部１５_bは、
固定鉄心８の接極面よりも第２図中ｇで示す距離
だけ可動鉄心１０の固定鉄心側面部１１に向つて
突出している。

１７は慣性体１５に取り付けられた板ばねで、
その先端部がケース１の内壁面に軽く圧接してい
る。

慣性体１５は可動鉄心との衝突によつて変形、
破損することのない金属製の剛体とするのがよ
い。

本実施例は電磁石の支持体により慣性体１５を
案内支持して小さなスペースに組み込んだ例であ
るが、固定鉄心や電磁コイル用ボビンで慣性体を
案内支持させることもできる。また、本実施例で
は慣性体１５が可動鉄心１０に対向して配置され
ているが、可動鉄心に連動する部分、たとえば第
１図中の可動絶縁台４に対向して配置してもよ
い。

次に本実施例の作用を説明する。

電磁コイル９が励磁されていないときは、戻し
ばね６が可動絶縁台４を第１図右方向に押し、常
時接点を開放するよう付勢しているので、可動絶
縁台４の一端に当接している可動鉄心１０の面部
１２が第１図右方向に押される。可動鉄心１０の
突起部１０_aは電磁コイル９のボビン延長部に設
けた溝９_aに係合しているので、可動鉄心１０は
１０_a部を支点として第１図時計方向に回動し、
可動鉄心の面部１１の先端が絶縁板１３に当接す
る位置で固定鉄心８と可動鉄心１０の開放状態を
保持する。

電磁コイル９が励磁されると、可動鉄心の面部
１１と固定鉄心８との間に発生する吸引力により
可動鉄心１０が１０_a部を支点として反時計方向
に回動し、可動絶縁台４が可動鉄心の面部１２で
押されて第１図左方向に移動し接点を閉じる。

電磁コイル９の励磁によつて可動鉄心の面部１
１が第２図に１１′で示した固定鉄心８との接極
状態に達する直前に、面部１１の先端が慣性体の
切起こし部１５_bに当たり、その衝突エネルギー
によつて慣性体１５は下方に反発移動する。慣性
体１５に運動エネルギーの大部分を放出した可動
鉄心の面部１１は、残りのエネルギーにより速度
を落とした状態で固定鉄心８に衝突し吸着され
る。いつたん下方に移動した慣性体１５は、戻し
ばね１６に蓄えられた力によつて接極状態に達し
た可動鉄心の面部１１′の位置まで押し戻される。
上記した慣性体１５の往復運動時に慣性体１５に
取り付けられた板ばね１７によりケース１の側面
に付加される押圧力が、慣性体１５の翼部１５ａ
とガイド溝１ａとの間に生ずる摩擦抵抗力を生じ
させて、慣性体１５が可動鉄心１０から受けた運
動エネルギーの減衰を一層助長する。

第４図は本実施例における電磁石の可動鉄心の
面部１１先端と固定鉄心８との距離（間隙長）と
電磁石吸引力および負荷力の関係を示す図で、図
中ａ−ｂは戻しばね６の荷重特性、ｃ−ｄはこれ
に接点ばね５の荷重を重畳させた特性、ｅ−ｆは
上記特性ｃ−ｄにさらに戻しばね１６の荷重を重
畳させた特性を示す。第４図からもわかるよう
に、慣性体１５に復帰力を与えるばね１６の荷重
が電磁石の負荷力として作用するのは、鉄心間の
距離が全間隙Ｇに対し10％程度の間隙ｇになつた
時からであり、この時点での電磁石の吸引力が十
分に大きくなつているので、ａ−b′−ｃ−ｄの元
の負荷力から、慣性体１５を原位置に戻すための
微弱な戻しばね１６の荷重が加わることによつて
ａ−b′−ｃ−d′−ｅ−ｆのように負荷力が僅かに
増加しても、電磁石による接点の開閉動作に支障
を来たすことはない。

第５図は電磁石吸引時の固定鉄心８に対する可
動鉄心の面部１１と慣性体１５の動きを時間的に
示している。

電磁石の励磁により可動鉄心の面部１１は戻し
ばね６の力にさからつて固定鉄心８の方向に移動
を開始し、移動の途中、接点が閉路する時点b′c
で速度（第５図に示す曲線の勾配）を若干落とし
た状態でさらに固定鉄心８の方向へ移動を続け、
時点d′eで慣性体１５に衝突する。慣性体１５の
質量を可動鉄心１０およびこれに連動する部分の
合計の質量に対しある割合以下に選べば、可動鉄
心の面部１１および慣性体の切起こし部１５_bの
先端は衝突後も固定鉄心８の接極面に向つて移動
するが、可動鉄心の面部１１はd′e−ｆに示すよ
うにゆるやかな勾配で動き、慣性体１５は破線で
示すように衝突直後には比較的急峻な勾配でその
切起こし部１５_bの先端が固定鉄心８の接極面を
越える位置まで移動し、その後、可動鉄心と固定
鉄心の接極面の位置まで戻つて可動鉄心の面部１
１に再衝突する。本実施例では、慣性体１５の運
動エネルギーを減衰させるため慣性体１５に板ば
ね１７を取り付けて移動時の摩擦を大きくしてい
るが、このような特別の手段を講じなくても慣性
体１５とガイド溝１_aとの間の摩擦により慣性体
１５が戻つて可動鉄心１０と再衝突する時の速度
はゆるやかとなり、衝突エネルギーも小さなもの
となつている。しかも、再衝突する時には可動鉄
心１０が接極状態に達し、吸引力が最大となつて
いるので、慣性体との再衝突により可動鉄心が開
離することはない。

もし、この慣性体１５がなければ、可動鉄心１
０が固定鉄心８に衝突するまでの動きはamb′c−
d′e以後もb′c−d′eの延長線に近いものとなり、
衝突速度が極めて高いものとなつて鉄心の変形、
破損や他部分への悪影響が生じやすい。

第６図は同一種類の電磁接触器において慣性体
１５をつけた場合とつけない場合の接点ジヤンプ
の発生状況を示す図である。ａは慣性体１５をつ
けない場合で、t₁は接点自体の衝突によるジヤン
プ時間、t₂は鉄心間の衝突、開離によるジヤンプ
時間を示す。t₁は１ｍｓ程度と短かく、これによ
る接点の消耗は比較的少ないが、t₂は２〜３ｍｓ
程度と長く、その間発生するアークが接点の消耗
を大きくする。ｂは慣性体１５をつけた場合で、
鉄心間の衝突直後の開離によつて起こる接点ジヤ
ンプはなくなり、接点間の衝突による短時間t₁の
接点ジヤンプのみとなる。

〔発明の効果〕

本発明は、慣性力と摩擦力を利用することによ
り、組立てが容易でコンパクトな慣性体を用いて
可動鉄心が固定鉄心に衝突する時の衝突エネルギ
ー自体を小さくすることができるから、鉄心構造
を堅固にしなくても、耐用動作回数の大きな電磁
石が得られ電磁接触器の接極時の衝撃エネルギー
を軽減し、接点ジヤンプやアークによる接点の消
耗の増加を効果的に防止する電極接触器を提供す
ることができる。

しかも本発明は、電磁石励磁用電源の電圧降下
に対する余裕を小さくしたり、電磁接触器の接点
ばね力を低下させるなどの実用上の障害を伴うこ
となく上記の効果が得られる点に意義がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す切断正面図、
第２図はその要部拡大図、第３図は第２図のＡ−
Ａ線にそつた切断側面図、第４図は本実施例にお
ける可動、固定両鉄心間の距離と電磁石の吸引力
および負荷力の関係を示す線図、第５図は可動鉄
心および慣性体の動きを時間的に示した図、第６
図ａ，ｂは慣性体をつけた場合とつけない場合の
電磁接触器の接点ジヤンプの発生状況を示す図で
ある。 １……ケース（支持体）、１_a……ケースのガイ
ド溝、７……電磁石、８……固定鉄心、９……電
磁コイル、１０……可動鉄心、１５……衝撃軽減
用慣性体、１６……慣性体に復帰力を与える戻し
ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定鉄心、該固定鉄心に巻回した電磁コイ
   ル、該電磁コイルの励磁により前記固定鉄心との
   間の接極面を介して磁気回路を形成する可動鉄心
   からなる電磁石と、該電磁石を収容し保持する支
   持体を備え、前記電磁石による接極・開離の動作
   を利用する電磁接触器において、 前記可動鉄心若しくはこれと連動する部材の動
   作方向に沿つて配設され、前記可動鉄心と前記固
   定鉄心が接極する直前に、前記可動鉄心若しくは
   これと連動する部材と衝突し、この衝突に伴う慣
   性力によつて変位するように配置された平板剛体
   状の慣性体と、 前記支持体の側面に沿つて前記慣性体を前記動
   作方向に移動自在に案内支持する支持部材と、 前記慣性体と前記支持部材との間に摩擦抵抗を
   発生させる手段を有し、 前記電磁石の接極に伴う可動鉄心の運動エネル
   ギーの少なくとも一部を前記慣性体の変位エネル
   ギーに変換するように構成したことを特徴とする
   電磁接触器。