JPH08329811A

JPH08329811A - 電磁接触器

Info

Publication number: JPH08329811A
Application number: JP13303495A
Authority: JP
Inventors: Toru Tsuchiya; 徹土屋; Kuniyuki Furukawa; 国幸古川; Tomomichi Maeda; 知道前田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】コイルの冷却効果を向上してコイルの寸法、ひ
いては電磁接触器の寸法の縮小，重量低減、コストダウ
ンを計る。【構成】固定鉄心２２Ａに１対のつば部２４を一体成型
してつば部間の巻芯部２５とともに巻枠部２０を形成
し、この巻枠部２０に導線を直接巻回してコイル３Ａを
形成する構成を採用することによって、コイル３Ａから
固定鉄心２２Ａへの熱の伝導が容易になってコイル３Ａ
の冷却効果が向上し、その結果、従来のコイルに比べて
導線の断面積を小さくして電流密度を上げることができ
るので、コイル３Ａの寸法が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電動機の制御などに
使用される電磁接触器、特に鉄心が直流電流によって励
磁される電磁接触器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の電磁接触器の断面図であ
る。この図において、電磁接触器は上部ケース１１、下
部ケース１２及びベース１３からなるケース１の中に可
動鉄心２１、固定鉄心２２からなる鉄心２及び固定鉄心
２２が貫通する巻枠３１に巻回されたコイル３が収納さ
れている。可動鉄心２１は可動接点４１を収納した支え
２３に連結されている。可動接点４１に対向する固定接
点４２が設けられていて、この固定接点４２が外部の導
体を接続する端子ねじ４３により上部ケース１１に固定
されている。

【０００３】コイル３に励磁電流が流れて鉄心２が励磁
され、磁束が発生すると可動鉄心２１と固定鉄心２２と
の間に磁気力が働いて、可動鉄心２１は図の下の方向に
移動する。これに伴って可動接点４１が固定接点４２と
接触して両側の端子ねじ４３間が電気的に導通状態にな
る。コイル３に流れる電流の電源はこの電磁接触器が制
御する電動機の電源と同じ交流なのが一般的であるが、
この場合、励磁状態にあると磁気力によって電源周波数
の２倍の振動が発生し、その結果騒音が発生する。そし
て、騒音を回避するために励磁電流として直流を用いた
電磁接触器が採用されることがある（例えば、特公平４
−２７６５３号公報）。

【０００４】励磁電源が交流の場合には、鉄心に発生す
る渦電流損を低減するために表面に絶縁被覆が施された
鋼板を積層したものが使用されるのが一般である。しか
し、励磁電源が直流の場合には渦電流損の影響は実質的
に無視できるので鉄心２は積層鋼板ではなく、一体の鋼
材を所要の形状に成形したものでもよい。したがって、
図８の鉄心２を構成する固定鉄心２２は例えば不純物の
含有量が小さく磁気特性の良い電磁軟鉄などが使用され
る。したがって、その形状は図示のように棒状が適して
おり、その断面形状は長方形が普通であるが、前述の公
報のように台形断面であってもよい。

【０００５】棒状の固定鉄心２２の両側は固定鉄心支持
具１４を介して下部ケース１２に取付けられて固定され
ており、この固定鉄心２２を貫通させて断面がコの字状
の巻枠３１にコイル３を構成する導線が巻回されて設け
られている。巻枠３１を固定するためにケース１の下
部、すなわちベース１３の上に硬化性樹脂が流し込まれ
て硬化させた構成になっている。巻枠３１を固定するた
めには、ベース１３と巻枠３１との間にばねを設けて、
このばねの力で巻枠３１とコイル３とを固定する構成も
採用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】励磁電流が流れるとコ
イル３には抵抗損が発生して温度が上昇する。過度の温
度上昇を抑制するための冷却は、コイル３の外周面と巻
枠３１の外面からの熱放散によるもので、冷却効率は必
ずしもよくない。そのため、温度上昇値を所定の値以下
に抑制するためにコイル３に使用される導線の断面積を
大きくして抵抗損を小さくするという配慮が必要とされ
る。しかし、そのために、導線の使用量が大きくなって
単に材料コストが増えるばかりでなく、電磁接触器全体
の寸法、重量の増大、ひいてはコストアップになるとい
う問題がある。

【０００７】この発明の目的はこのような問題を解決
し、コイルの冷却効果が向上する電磁接触器を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、可動鉄心と棒状の固定鉄心とから
なる鉄心及び固定鉄心に巻装され励磁電流として直流電
流が供給されるコイルを備えてなる電磁接触器におい
て、固定鉄心に１対のつば部が設けられ、これらつば部
とその間の巻芯部で構成される巻枠部に導線が巻回され
てコイルが形成されるものとする。

【０００９】また、巻枠部に絶縁皮膜が設けられてなる
ものとする。絶縁皮膜が、硬化性樹脂が塗布され硬化さ
れてなるもの、又は、熱収縮性の樹脂を収縮して設けて
なるもの、又は、巻芯部に巻回された巻芯部絶縁膜、つ
ば部の巻枠部側の面に取付けられたつば部絶縁膜からな
るものとする。固定鉄心が２つの分割固定鉄心からな
り、これら分割固定鉄心が一体化されてなるものとす
る。また、固定鉄心が、長手方向に平行な面で分割され
て分割固定鉄心が構成されてなるもの、又は、長手方向
に垂直な面で分割されて分割固定鉄心が構成されてなる
ものとする。

【００１０】

【作用】この発明の構成において、コイルを巻装する固
定鉄心に１対のつば部を設けてこれらつば部とその間の
巻芯部とで巻枠部を形成し、この巻枠部に導線を巻回し
てコイルを構成することによって、コイルが発生する熱
は固定鉄心に効果的に伝わっることからコイルの冷却効
果が向上する。また、巻枠部に絶縁皮膜を設けることに
よって、コイルを構成する導線の保護、及び導線と固定
鉄心との間の絶縁強度の確保ができる。絶縁皮膜として
は、硬化性樹脂を塗布して硬化させたもの、熱収縮性の
樹脂を収縮して設けるもの、巻芯部に巻芯部絶縁膜を巻
回し、つば部の巻枠部側の面につば部絶縁膜取付けて構
成するもののいずれでもよい。

【００１１】また、固定鉄心を分割して２つの分割固定
鉄心で構成し、これら分割固定鉄心を一体にして固定鉄
心を構成することによって、固定鉄心の寸法が大きくて
一体では製作が困難な場合に分割固定鉄心の寸法は小さ
くなるので容易に製作することができる。また、固定鉄
心の長手方向に平行な面で分割して分割固定鉄心を構成
するか、又は、長手方向に垂直な面で分割して分割固定
鉄心を構成するかのどちらでもよい。後者の場合、分割
面に非磁性体を挟み込むことによって、残留磁束低減効
果を得ることができる。

【００１２】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１の実施例を示す電磁接触器の断面
図であり、図８と同じ部材には同じ符号を付けて重複す
る説明を省く。この図において、図８の巻枠３１の代わ
りに固定鉄心２２Ａに一対のつば部２４を設けて、これ
ら２つのつば部２４とその間の巻芯部２５とで構成され
る巻枠部２０に導線を巻いてコイル３Ａが構成される。
したがって、コイル３Ａに励磁電流が流れて抵抗損が発
生し温度が上昇したときに、導線から巻芯部２５やつば
部２４に熱が伝わり固定鉄心２２Ａを介して熱が放出さ
れることになることから、冷却効果が向上して同じ導線
の断面ならばコイル３Ａの温度上昇値が低くなり、した
がって、許容温度上昇値の範囲で最適設計をすることに
より導線の断面寸法を小さくして電流密度を上げること
ができ、その結果、コイル３Ａの断面寸法が小さくなっ
てひいては電磁接触器全体の寸法縮小と重量低減を計る
ことが可能になる。

【００１３】図２は図１の固定鉄心を示す斜視図であ
る。この図において、固定鉄心２２Ａは中央部の巻芯部
２５及び両端の端部２６が図８の固定鉄心２２に相当す
る。端部２６と巻芯部２５との境界部に２枚のつば部２
４が設けられていて、巻芯部２５とつば部２４とで図８
の巻枠３１に類似のコの字状の巻枠部２０が形成されて
いる。コイル３Ａを構成する導線の径寸法にもよるが、
巻芯部２５の角部は適当な曲率で滑らかにするいわゆる
Ｒをとる構成が採用されるのが普通である。

【００１４】図３はこの発明の第２の実施例を示す固定
鉄心２２Ａの断面図である。この図において、巻枠部２
０を構成する巻芯部２５とつば部２４の互いに対向する
面に硬化性の樹脂が塗布されて硬化した絶縁皮膜５１が
形成されている。コイル３Ａを構成する導線は例えばホ
ルマール線のように絶縁被覆が施されたものであり、こ
の絶縁被覆はコイル３Ａに印加される電圧に充分耐える
程度の絶縁強度を持っているのが実際である。したがっ
て、前述のように、絶縁被覆無しに直接巻芯部２５に導
線を巻回しても差し支えないものとしてよいが、実際に
は導線の巻回作業時に導線が巻枠部２０に擦れて傷が付
くのを防ぐなどのために絶縁被覆が設けられるのが普通
である。

【００１５】絶縁皮膜５１を設けると、コイル３Ａから
の熱は絶縁皮膜５１を介して固定鉄心２２Ａに伝わるの
で冷却効果が低下することが考えられる。しかし、コイ
ル３Ａが発生した熱が最終的に外部空間に放散される過
程での熱抵抗は固体から空気への熱伝達における熱抵抗
が大きいので、厚みの薄い絶縁皮膜５１を熱が伝わるこ
とによる熱抵抗の増大、これに伴う冷却効果の低下は実
際には殆ど無視できるものとしてよい。

【００１６】図４はこの発明の第３の実施例を示す固定
鉄心の断面図であり、図３と異なるのは絶縁被覆の構成
が異なる点だけである。この図の絶縁被覆５２は二点鎖
線で示すようなつば部２４もすっぽりと入るような大き
な内径の熱収縮チューブを被せた上で加熱炉に入れて加
熱すると、熱収縮チューブが収縮して固定鉄心２２Ａの
表面に密着する。巻枠部２０の他の部分に密着した部分
を取り除いて図示のように断面がコの字状の絶縁被覆５
２だけを残す。

【００１７】図５はこの発明の第４の実施例を示す固定
鉄心の断面図であり、図３、図４と異なるのは絶縁被覆
の構成が異なる点だけである。この図の絶縁被覆５３は
巻芯部絶縁膜５３とつば部絶縁膜５４とで構成されてい
る。巻芯部絶縁膜５３は図の右上に示す所定の幅の絶縁
膜を巻芯部２５に少なくとも１回巻回して構成し、つば
部絶縁膜５４は図の左上に示すように幅がつば部２４の
突出寸法に相当する口の字状の絶縁膜を取付ける。つば
部絶縁膜５４は図示のように中の切欠穴を囲む部分の一
箇所が切り離されており、つば部絶縁膜５４はこの切離
し部から巻芯部２５を挿入してつば部２４に取付ける。

【００１８】図３，図４及び図５にそれぞれ異なる構成
の絶縁皮膜を示したが、これらのうちのどれを選択する
かは、主に製作の容易さによって決定される。どの構成
のものでも使用する材料及び製作方法などは周知のもの
なので、選択上の制約にはならない。図６はこの発明の
第５の実施例を示す固定鉄心の拡散分解図である。固定
鉄心２２Ｂはこれの長手方向に平行な面で２分割した分
割固定鉄心２２１、分割固定鉄心２２２から構成されて
いる。分割固定鉄心２２１は、両端部の端部２６１、巻
芯部２５１及び１対のつば部２４１からなり、分割固定
鉄心２２２は、両端部の端部２６２、巻芯部２５２及び
１対のつば部２４２からなっていて、端部２６１と２６
２が合わさって図２の端部２６に相当し、同じようにし
て、巻芯部２５１と２５２とが合わさって巻芯部２５
に、つば部２４１と２４２とか合わさってつば部２４に
相当する構成になる。これら２つの分割固定鉄心２２
１，２２２はそれぞれ別々に製作されてコイル３Ａが巻
回される前、又は前述の絶縁皮膜５１，５２，又は５３
と５４が取付けられる前に一体化される。

【００１９】一体化するために接着剤でこれら２つの分
割固定鉄心２２１，２２２を接着する構成を採用しても
よく、他の方法で実質的に一体化することでもよい。こ
のように２つの分割固定鉄心２２１，２２２で固定鉄心
２２Ｂを構成しても、前述の３種類の絶縁皮膜のいずれ
のものでも適用することができる。その場合、図４の熱
収縮性チューブを使用した絶縁皮膜５２の場合には、分
割固定鉄心２２１，２２２は絶縁皮膜５２によって締め
つけられて一体化されるので絶縁皮膜５２が形成される
まで一時的に分割固定鉄心２２１，２２２を一体化する
だけでよい。図５の場合も巻芯部絶縁シート５３が巻芯
部２５を締めつけて一体化するのに充分の強度を持つな
らば接着剤で接着することは不用になる。

【００２０】図１に示すように、固定鉄心２２Ｂはその
両端が固定鉄心支持具１４によって下部ケース１２に支
持、固定されるが、分割固定鉄心２２１の端部２６１と
分割固定鉄心２２２の端部２６２とが固定鉄心支持具１
４によって一つにまとめて固定されるので、絶縁皮膜の
構成にかかわらず固定鉄心支持具１４で分割固定鉄心２
２１，２２２を実質的に一体に固定、保持する構成とす
ることもできる。

【００２１】固定鉄心２２Ｂのように２つの分割固定鉄
心２２１，２２２を一体化して構成すると、部品の段階
ではそれぞれの分割固定鉄心２２１，２２２は別々に製
作するので、図２の固定鉄心２２Ａでは大き過ぎて製作
が困難な場合に、２つの分割固定鉄心２２１，２２２に
分割することによって製作が容易になる。切断面を図の
ように、図の上下方向の丁度中央にすれば分割固定鉄心
２２１と２２２とは同じ形状、寸法になるので部品の種
類は増えない。

【００２２】図７はこの発明の第６の実施例を示す固定
鉄心の斜視図である。この図の固定鉄心２２Ｃは長手方
向に垂直の面で切断してなる分割固定鉄心２２３，２２
４からなっている。このような切断面で分割した構成に
すると、分割固定鉄心２２３，２２４を一体にするとき
に分割面に非磁性体を挟み込む構成を採用することがで
きる。励磁電流は直流であるから、周知のように励磁電
流を零にしても磁気特性のヒステリシス特性によって磁
束が残り磁気力が零にならない。このような励磁電流が
零になっても残る磁束のことを残留磁束と呼ばれてい
る。

【００２３】励磁電流が流れて可動鉄心２１と固定鉄心
２２（２２Ａ，２２ＢＢ，２２Ｃを総括したものとす
る）とが接触又は接近しているときに、励磁電流が零に
なっても残留磁束によって生ずる磁気力によって、可動
鉄心２１が固定鉄心２２から離れないという現象が生ず
る可能性がある。このようなことがないようにするため
に、図１、図８に図示していない引き外し用のばねの強
度を大きくするなどの対策が必要になる。前述のよう
に、固定鉄心２２Ｃの分割面に非磁性体を挟んで一体化
する構成を採用すると残留磁束が小さくなるので、励磁
電流を零にしたときの磁気力を有効に小さくすることが
できる。

【００２４】固定鉄心２２Ｃの場合も、分割固定鉄心２
２３と２２４とは寸法、形状が同じになるように長手方
向の丁度中央部で分割してある。このようにすれば前述
の固定鉄心２２Ｂと同じように、部品の種類は増えな
い。ただ、固定鉄心２２Ｂを含めて分割固定鉄心が同じ
形状、寸法になるように分割面を設定するということは
この発明における必須用件ではない。原理的には対称と
なる面からずれた面で分割しても差し支えない。

【００２５】なお、この発明によればコイル３Ａは固定
鉄心２２Ａに直接巻回されているので、コイル３Ａと固
定鉄心とは一体化されていることから、図８に示したよ
うに樹脂を流し込むなどして巻枠３１を固定する必要が
ないので、この点からも電磁接触器の構成が簡素化され
て、部品点数と加工工数との低減が図られる。

【００２６】

【発明の効果】この発明は前述のように、固定鉄心に１
対のつば部を設けこれらつば部間の巻芯部とともに巻枠
部を形成し、この巻枠部に導線を直接巻回してコイルを
形成する構成を採用することによって、コイルから固定
鉄心への熱の伝導が容易になってコイルの冷却効果が向
上し、その結果、コイルの電流密度を上げて導線の断面
寸法を小さくすることができるので、従来のコイルに比
べて寸法が小さくなり、ひいては、電磁接触器の寸法の
縮小、重量の低減、これらに伴うコストダウンの効果が
得られる。また、単体部品としての従来の巻枠が不用に
なるとともに、この巻枠とこれに巻回されたコイルを固
定するための構成を省略することができて、この点から
も部品点数の低減とコストダウンが図られる。

【００２７】また、巻枠部に絶縁皮膜を設けることによ
って、コイルを構成する導線の保護、及び導線と固定鉄
心との間の絶縁強度の確保ができることから、電磁接触
器の信頼性の維持、向上が計られるという効果が得られ
る。絶縁皮膜としては、硬化性樹脂を塗布して硬化させ
たもの、熱収縮性の樹脂を収縮して設けるもの、巻芯部
に巻芯部絶縁膜を巻回し、つば部の巻枠部側の面につば
部絶縁膜取付けて構成するもののいずれでもよい。絶縁
皮膜を設けてもその厚みは薄いし固定鉄心に密着してい
るので、実際的にはコイルに発生した熱が固定鉄心に伝
わるのを阻害して冷却効果が低減するということは無視
できる。

【００２８】また、固定鉄心を分割して２つの分割固定
鉄心で構成し、これら分割固定鉄心を一体にして固定鉄
心を構成すると分割固定鉄心の寸法は小さくなるので、
固定鉄心の寸法が大きくて一体では製作が困難な場合に
も容易に製作することができる。また、固定鉄心の長手
方向に平行な面で分割して分割固定鉄心を構成するか、
又は、長手方向に垂直な面で分割して分割固定鉄心を構
成するかのどちらでもよいが、後者の場合、分割面に非
磁性体を挟み込むことによって、残留磁束を低減するこ
とができ、したがって、励磁電流が零のときの可動鉄心
と固定鉄心との間に生ずる磁気力を低減することができ
るという効果を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す電磁接触器の断
面図

【図２】図１の固定鉄心の斜視図

【図３】この発明の第２の実施例を示す固定鉄心の断面
図

【図４】この発明の第３の実施例を示す固定鉄心の断面
図

【図５】この発明の第４の実施例を示す固定鉄心の断面
図

【図６】この発明の第５の実施例を示す固定鉄心の拡散
分解図

【図７】この発明の第６の実施例を示す固定鉄心の拡散
分解図

【図８】従来の電磁接触器の断面図

【符号の説明】

１…ケース、１１…上部ケース、１２…下部ケース、１
４…固定鉄心支持具、２１…可動鉄心、２２，２２Ａ，
２２Ｂ，２２Ｃ…固定鉄心、２２１，２２２，２２３，
２２４…分割固定鉄心、２４，２４１，２４２，２４
３，２４４…つば部、２５，２５１，２５２，２５３，
２５４…巻芯部、２６，２６１，２６２，２６３，２６
４…端部、２０…巻枠部、３，３Ａ…コイル、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動鉄心と棒状の固定鉄心とからなる鉄心
及び固定鉄心に巻装され励磁電流として直流電流が供給
されるコイルを備えてなる電磁接触器において、固定鉄
心に１対のつば部が設けられ、これらつば部とその間の
巻芯部で構成される巻枠部に導線が巻回されてコイルが
形成されることを特徴とする電磁接触器。
【請求項２】巻枠部に絶縁皮膜が設けられてなることを
特徴とする請求項１記載の電磁接触器。
【請求項３】絶縁皮膜が、硬化性樹脂が塗布され硬化さ
れてなることを特徴とする請求項２記載の電磁接触器。
【請求項４】絶縁皮膜が、熱収縮性の樹脂を収縮して設
けてなることを特徴とする請求項２記載の電磁接触器。
【請求項５】絶縁皮膜が、巻芯部に巻回された巻芯部絶
縁膜、つば部の巻枠部側の面に取付けられたつば部絶縁
膜からなることを特徴とする請求項２記載の電磁接触
器。
【請求項６】固定鉄心が２つの分割固定鉄心からなり、
これら分割固定鉄心が一体化されてなることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁接触器。
【請求項７】固定鉄心が、長手方向に平行な面で分割さ
れて分割固定鉄心が構成されてなることを特徴とする請
求項６記載の電磁接触器。
【請求項８】固定鉄心が、長手方向に垂直な面で分割さ
れて分割固定鉄心が構成されてなることを特徴とする請
求項６記載の電磁接触器。