JPH06139892A - 電磁開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡潔な構成により投入時と動作後とで電流を大
から小に切り換える制御を行う電磁開閉装置の提供を目
的とする。 【構成】可動接触子２５の動作に連動するスイッチ３８
を設けるとともに、電磁石部１２を複数の切換接続可能
なコイルにて構成し、上記スイッチ３８の作動によって
電磁石部１２の複数のコイル群を並列接続から直列接続
に切換えるようにした。投入直後の並列状態の時の電磁
力が直列状態となると小さくなって、スイッチが電流制
御装置と同等の機能を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機制御に好適な電
磁開閉器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁開閉器は、図５に示すように、固定
接触子及び可動接触子からなる開閉器部１と、該開閉器
部１を動作させる電磁石部２とを基本要素としてもつも
のである。開閉器部１は、可動接触子が通常スプリング
等の付勢部材３によって復帰状態にされており、電磁石
部２への通電により発生する電磁力で上記付勢部材３の
復帰力に抗して可動接触子を駆動し動作状態となる。

【０００３】上記のような電磁開閉器は、開閉器部１を
動作状態にする投入時には、付勢部材３の復帰力より大
きな電磁力を発生するだけの電流が電磁石部２に必要で
あるが、一旦開閉器部１が動作状態になった後は、投入
時の上記電流より小さな保持電流で動作状態を維持する
ことができる。そこで従来の電磁開閉器では、電磁石部
２へ流す電流を上述のように投入時と動作後とで電流の
大きさを変える電気的な電流制御装置４を付属品として
設け、消費電力の節約とともに電磁石部２のコイル径を
小さくできることによる小型化を行っている。

【０００４】具体的には、図５に示すように、電磁石部
２からリード線５を引き出して電流制御装置４を接続す
るか、電流制御装置４を本体側に一体化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
流制御装置４は、コイルに流す電流量を大から小に切換
えるもので、そのための構成としては、コイルの電流を
断続する電流制御トランジスタと、機器に搭載されたコ
ントローラからの開閉指令信号に同期して上記トランジ
スタを制御するとともに、開閉器部１が動作したことを
検出して小さな電流に落とす制御信号の発生回路とが必
要となる。従って、従来の電磁開閉器は、電流制御装置
４が付加されるため、電磁石部２を縮小し得るものの、
全体としては小型化されていない。

【０００６】本発明は上記実情に鑑み、電磁石部に流す
電流の制御を行う電流制御装置を不要とし、簡潔な構成
で確実な動作を行う電磁開閉装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定接触子及
び可動接触子を有する開閉器部と、可動接触子を電磁力
により吸引し前記開閉器を動作状態とする複数のコイル
からなる電磁石部を備え、吸引された上記可動接触子に
連動する可動部を有して電磁石部のコイル群を並列接続
から直列接続に切換えるスイッチを備えたものである。

【０００８】

【作用】上記スイッチは、開閉器部を動作状態とする電
圧が電磁石部に印加されない復帰状態において、電磁石
部を構成するコイル群を並列に接続している。そして、
上記電圧が並列のコイル群にそれぞれ加えられるとある
大きさの電流が各コイル群に流れて、可動接触子が駆動
され、開閉器部が動作状態となるとともに、その可動接
触子の運動に連動してスイッチの可動部が作動し、電磁
石部のコイル群を並列接続から直列接続に切換える。コ
イル群が直列接続に変わると、個々のコイルには、可動
接触子を吸引した動作状態を維持するだけの小さな電流
が流れる。従って、投入時と動作後の切換えタイミング
を図って電流を制御する要無く、開閉器部を制御するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る電磁開閉器を実施例によ
り詳細に説明する。図１〜図３は本発明に係る電磁開閉
器の一実施例を示す。図１の全体構成に示すように、本
電磁開閉器は、Ｌ字状をなす基体１１上に筒状の電磁石
部１２と、これに近接して開閉器部１３を構成する固定
接点アセンブリ１４及び可動接点アセンブリ１５とを組
付けて構成されている。

【００１０】固定接点アセンブリ１４は、第１固定接触
子１６の接点１６ａ側を支持した例えば樹脂製のハウジ
ング１７を備え、該ハウジング１７の上部開口に第２固
定接触子１８を支持したドーム形樹脂製のハウジング１
９が被冠されている。第１固定接触子１６の接点１６ａ
と第２固定接触子１８の接点１８ａとは所定の距離を開
けて対向されている。そしてハウジング１７は第１固定
接触子１６の長手方向対向側に開口が形成され、第１固
定接触子１６の他端を外部に露出するとともに、後述す
る可動接触子の接点側が第１及び第２固定接触子１６，
１８の間に介装可能となっている。ハウジング１７から
露出した第１固定接触子１６には、外部回路と接続する
ための端子部材２０が取付けられ、第２固定接触子１８
にも同様の端子部材２１が取付けられている。

【００１１】一方、可動接点アセンブリ１５は、基体１
１に取付けられた支持部材２２に揺動杆２３を介して可
動接触子２５を支持したものである。揺動杆２３は鉄等
の磁性材にて形成され、支持部材２２に形成された孔２
２ａに基端が挿入されるとともに、先端には、可動接触
子２５を貫通した支持棒２６が貫通されている。支持棒
２６が揺動杆２３を貫通した先端には、鍔状の押圧突起
２６ａが形成されており、可動接触子２５側の支持棒２
６には、ストッパ部材２７によって止着された圧縮スプ
リング２８が並設されている。これにより、揺動杆２３
は、常に可動接触子２５側に引き寄せられている。な
お、圧縮スプリング２８と可動接触子２５との間には絶
縁材２９が介装されている。

【００１２】可動接触子２５は表裏の接点２５ａ側をハ
ウジング１７内に延在して第１及び第２固定接触子１
６，１８の間に介在されている。可動接触子２５の接点
２５ａと反対側には端子部材２４が取付けられ、端子部
材２４は、湾曲により弛緩された銅製の接続部材３０を
介して支持部材２２の上端に取付けられた端子部材３１
と接続されている。

【００１３】ところで、電磁石部１２には図２（Ａ）に
示すように、３個のコイル群３２，３３，３４が筒状に
巻回され、その空芯部３５に鉄等の筒状磁性体３６が挿
入されている。そして、磁性体３６の空洞には、揺動杆
２３に向けて自動復帰する可動部３７を突出させた機械
式のスイッチ３８が挿入されている。スイッチ３８は４
回路２接点をもち、可動部３７の作動前は、図３に示す
ように各切換部がａ接点側に切換え接続して各コイル３
２〜３４が並列接続されるようになっている。

【００１４】すなわち、図３において、３９は電磁石部
１２から導線３９ａを介して外部に露出されたコネクタ
であり、該コネクタ３９には、通電用の電圧が導かれる
端子４０，４１が設けられている。一方の端子４０には
コイル３２の一端が接続され、コイル３２の他端は第１
切換部３８ａを介して他方の端子４１に接続されてい
る。また、端子４０には第２切換部３８ｂのコモン端ｃ
が接続され、第２切換部３８ｂのａ端は第１切換部３８
ａのｂ端及びコイル３３の一端に接続されている。コイ
ル３３の他端は第３切換部３８ｃを介して端子４１に接
続されている。さらに、端子４０には第４切換部３８ｄ
のコモン端ｃが接続され、第４切換部３８ｂのａ端は第
３切換部３８ｃのｂ端及びコイル３４の一端に接続され
ている。コイル３４の他端は端子４１に接続されてい
る。上記接続は、磁性体３６の空洞内で行われている。

【００１５】スイッチ３８の可動部３７は、開閉器部１
３の復帰状態において支持棒２６の押圧突起２６ａと例
えば接触しており、上記押圧突起２６ａと可動部３７と
を内包するように、例えばスイッチ３８と揺動杆２３と
の間に復帰動作用のスプリング４２が介在されている。
このような構成をもつ本電磁開閉器の動作を図４を参照
して説明する。

【００１６】コネクタ３９の端子４０，４１に電圧が印
加されていないときは、可動接触子２５は、図２（Ａ）
に示すように、スプリング４２の力によって上方に付勢
された揺動杆２３により復帰状態あり、接点２５ａ及び
接点１８ａの接触を通じて第２固定接触子１８と導通さ
れる。電磁開閉器の接続経路は、端子部材３１→接続部
材３０→端子部材２４→可動接触子２５→第２固定接触
子１８→端子部材２１となる。

【００１７】コネクタ３９の端子４０，４１間に電圧Ｖ
が印加されると、この直後における電磁石部１２の等価
回路は、図３に示すように、スイッチ３８の各切換部３
８ａ〜３８ｄがａ端側に切換え接続されているため、図
４（Ａ）に示すように、並列接続となっており、各コイ
ル３２〜３４には電圧Ｖがそれぞれ印加される。ここ
で、コイル３２〜３４のインダクタンス及び内部抵抗を
それぞれ、Ｌａ，Ｒａ、Ｌｂ，Ｒｂ、Ｌｃ，Ｒｃとする
と、電圧Ｖによって各コイル３２〜３４に流れる電流Ｉ
は、

【００１８】

【数式１】 Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒとすれば、上記電流Ｉは、

【００１９】

【数式２】 となる。

【００２０】また、電磁力Ｆは、各コイル３２〜３４の
巻数をＮａ，Ｎｂ，Ｎｃとして

【００２１】

【数式３】 となる。ただし、Ｎ＝Ｎａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ 上記電磁力Ｆにより、揺動杆２３は可動接触子２５と共
に電磁石部１２に吸引され、可動接触子２５の接点２５
ａと接点１６ａの接触を通じて第１固定接触子１６と導
通する。

【００２２】この可動接触子２５の動作過程で、図２
（Ｂ）に示すように、可動部３７に接触している支持棒
２６の押圧突起２６ａが揺動杆２３の吸引動作によって
可動部３７を押圧すると、スイッチ３８は図４（Ｂ）に
示すように各コイル３２〜３４を直列接続に切換える。
このとき各コイル３２〜３４に流れる電流Ｉ₁ は、端子
４０，４１間の電圧Ｖは変わらないので、

【００２３】

【数式４】 となる。ここで、Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒｃ＝Ｒとすると、 となり、電磁力Ｆ₁ は、

【００２４】

【数式５】 となる。すなわち、スイッチ３８がａ端側に接続されて
いる時は、電磁力がＦで電流がＩであるが、スイッチ３
８がｂ端側に切換わると、電磁力及び電流共に、３分の
１になる。なお、上記動作状態のときの電磁開閉器の接
続経路は、端子部材３１→接続部材３０→端子部材２４
→可動接触子２５→第１固定接触子１６→端子部材２０
となる。

【００２５】このように、電圧Ｖが印加された直後の投
入時は、電磁力が大きく、主にスプリング４２の力に逆
らって、可動接触子２５を電磁石部１２に吸引するが、
この吸引動作に連動して可動部３７が押し下げられる
と、電磁石部１２の電磁力、すなわち、各コイル３２〜
３４に流れる電流が低下する。電磁石部１２は、スプリ
ング４２の力を設定することによって、低下した電流Ｉ
₁ でも揺動杆２３を吸引した保持状態を維持するため、
本電磁開閉器は、可動接触子２５の動作を検出すること
なく、電磁石部１２への電流の切換えが可能となる。従
って、電流の切換えを行う制御装置が不要となり、極め
て構成を簡素にすることができる。

【００２６】特に、本実施例では、スイッチ３８を電磁
石部１２の空芯部に内挿するようにしたので、外部に突
出せず、全体容積を増加させることはない。なお、上記
実施例では、各コイルの定数が等しいものとして投入時
と動作後で電磁力に３倍の差を持たせたが、２倍もしく
は４倍等にする場合は、各コイルの定数を等しいとする
と、２個もしくは４個等にすればよい。また、整数倍で
なく、２未満で１より大きくするには、各コイルの定数
を選択すればよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、可
動接触子の動作に連動するスイッチを設け、該スイッチ
の作動によって電磁石部の複数のコイル群を並列接続か
ら直列接続に切換え接続するようにしたので、並列状態
の時の電磁力が直列状態となると小さくなり、開閉器部
の動作を検出して電流を下げる電流制御装置と同等の制
御を行い、極めて簡潔な構成で開閉動作を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電磁開閉器の全体構成図。

【図２】 本発明による電磁石部の内部構造を復帰状態
（図２（Ａ））と動作状態（図２（Ｂ））とで比較して
示す構成図。

【図３】 本発明の復帰状態における電磁石部の接続状
態を示す説明図。

【図４】 本発明の復帰状態（図４（Ａ））と動作状態
（図４（Ｂ））との電磁石部の等価回路を示す回路図。

【図５】 従来の電磁開閉器を示す構成図。

【符号の説明】

１１…基体、１２…電磁石部、１３…開閉器部、１４…
固定接点アセンブリ、１６…第１固定接触子、１８…第
２固定接触子、２０，２１，２５，３１…端子部材、２
３…揺動杆、２５…可動接触子、２６…支持棒、２６ａ
…押圧突起、３２，３３，３４…コイル、３５…空芯
部、３６…磁性体、３７…可動部、３８…スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定接触子及び可動接触子からなる開閉
   器部と、前記可動接触子を電磁力により吸引して動作状
   態とする複数のコイルからなる電磁石部と、吸引された
   前記可動接触子に連動する可動部を有して前記電磁石部
   のコイル群を並列接続から直列接続に切換えるスイッチ
   とを具備したことを特徴とする電磁開閉器。