JPS59123205A - 電磁石 - 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】 〔発明の利用分野〕　本発明は電磁接触器等の操・作用
電磁石に関し、特に電磁石吸着時の衝撃を軽２１）減す
る機構に関するものである。

〔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か躍動して接点の消
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は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
時の衝撃か他の部分に伝わりに（（することか主なもの
で、前者は、緩衝効果を上げようとすると、戻しはねに
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
で上げなけれはならず、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かあり（
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
点か開離してしまうことかある）、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
石接極面の変肢や積層磁鉄板のカシメピン、くま取りコ
イルノ折損等が起こりやす（、電磁石の耐用動作回数を
大きくてきないという欠点があった。

電磁石吸着時の衝撃の軽減をはかっ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、これかケースに固着したコム等の緩衝用弾
性体に当り停止した後に固定鉄心か可動鉄心に向って動
き、吸着を完了するようにしたものか示されている。し
かしこの構成では、可動鉄心か緩衝用弾性体に当った時
の電磁石吸引力に対し固定鉄心側の戻しはねの荷重を高
くしておく必要かあり、また最終吸着時には可動鉄心側
の戻しはね力、固定鉄心側の戻しばね力および緩衝用弾
性体のたわみカの和が電磁石吸引力より大きくなっては
いけないので、可動鉄心側の戻しはね力（電磁接触器で
は接点はねの力を含む）および緩衝用弾性体のたわみ力
は極めて小ざな値にしなけれはならず、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ノＪを太き（しなけ
れはならないので、可動鉄心側の戻しはねを強くした場
合と同様電磁石励磁用電源の電圧低下に対する余裕か小
さくなり、実用」二に難点かある。

〔発明の目的〕　本発明の目的は、」二記した従来技術
の問題点を解消し、電磁石自体の耐用動作回数を太き（
すると共に、電磁石を利用する機器にも悪影響を与えな
い実用性の高い衝撃軽減機構を備えた電磁石を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕　本発明の要点は、電磁石の励磁によっ
て可動鉄心およびこれに連動する部分に与えられた運動
エネルギーの大半を可動鉄心が接極状態に達する直前に
別の慣性体に放出させることにより、可動、固定画鉄心
の衝突エネルギーを極めて小さなものに（７てしまうこ
とにある。

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、いっ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
ははねまたは重力の作用によって戻されるか、このはね
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
摩擦に打ら勝へ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太きくしないてすむから、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
とかなく、電磁石で操作される機器の負荷力（電磁接触
器の例では接点はね力）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
、可動鉄心か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
い構造になっているか、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か容易であるし、慣性体の構
造に関する制約か少ないことは、電磁石可動部から受け
た運動エネル千−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か容易に実現でき
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」一部に固定接点２か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に接点はね５によっ
て抑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はね、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か中
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、〕４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（イ１５の
カイト翼部１５ａは電磁石部の支持体であるケース１の
カイト溝１．内に入り、慣性体１５はこのカイト溝」３
によっ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
戻しはね１６の力で」二端部か絶縁板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１５１）は、
固定鉄心８の接極面よりも第２図中ｇて示す距離たけ可
動鉄心１０の固定鉄心側面部１１に向って突出している
。

１７は慣性体１５に取り付けられた板はねて、その先端
部かケース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って変形、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か可動鉄心１
０に対向して配置されているか、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、戻しはね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か第１図右方向に押され
る。可動鉄心１０の突起部１０ａは電磁コイル９のホビ
ン延長部に設けた溝９ａに係合しているので、可動鉄心
１０は１０ａ部を支点として第１図時計方向に回動し、
可動鉄心の面部用の先端が絶縁板］３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か
１０ａ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の励磁によって可動鉄心の面部１１か第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の先端か慣性体の切起こし部］、５ｂに
当たり、その衝突エネルギーによって慣性体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。いったん下方に移動した慣性体１５は、戻しはね１
６に蓄えられた力によっ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１
５の往復運動時に慣性体１５に取り付けられた板ばね１
７とケース」・との間の摩擦が慣性体の翼部１５ａとガ
イド溝１１ａとの間の摩擦に加わって、慣性体１５か可
動鉄心１０から受けた運動エネルギーの減衰を助ける。

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は戻しはね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にさらに戻しはね１
６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に復帰力を与えるはね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になった時からであり
、この時点では電磁石の吸引力が十分に太き（なってい
るので、ａ−ｂ’　−ｃ　−ｄの元の負荷力から、慣性
体］５を原位置に戻すための微弱な戻しはね１６の荷重
か加わることによッテａ−ｂ’−ｃ−ｄ′−ｅ−ｆのよ
うに負荷力か僅かに増加しても、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
力にさからって固定鉄心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、可動鉄心の面部口および慣性体の切起こし部１．
Ｏｂの先端は衝突後も固定鉄心８の接極面に向って移動
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１０ｂ
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って
可動鉄心の面部１１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
板はね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しなくても慣性体１５と
ガイド溝１ａとの間の摩擦により慣性体１５が戻って可
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っている。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
が最大となっているので、慣性体との再衝突により可動
鉄心か開離することはない。

もし、この慣性体１５かなけれは、可動鉄心１０が固定
鉄心８に衝突するまでの動きはａ−ｂ′Ｃ−ｄ′ｅ以後
もｂ’ｃ　−ｄ’ｅの延長線に近いものと１Ｓす、衝突
速度が極めて高いものとなって鉄心の変形、破損や他部
分への悪影響か生じやすい。

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ャンプの発生状況を示
す図である。ｆａ］は慣性体１５をつけない場合で、ｔ
ｌは接点自体の衝突によるンヤンプ時間、ｔ２は鉄心間
の衝突、開離によるンヤンプ時間を示す。ｔｌは１ｍｓ
程度と短か（、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
か接点の消耗を大きくする。ｔｂｌ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って起こる接点
ジャンプはな（なり、接点間の衝突による短時間（ｔｌ
）の接点ジャンプのみとなる。

〔発明の効果〕　本発明によれは、可動鉄心か固定鉄心
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
できるので、鉄心の構造をことさら堅固にしなくても耐
用動作回数の大きい電磁石が得られるばかりでなく、電
磁石吸着時の衝撃か電磁石利用機器に悪影響（電磁接触
器の例では接点ジャンプによる接点の消耗の増大）を及
ぼすことも効果的に防止できる。

しかも本発明は、電磁石励磁用電源の電圧低下に対する
余裕を小さくしたり、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はねカ）を低下゛させるなと
の実用上の難点を伴うことな（」二記効果が得られる点
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線にそった切
断側面図、第４図は本実施例における可動、固定画鉄心
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＋ａｉ、（ｌ〕）は慣性体をつけた場合
とっけない場合の電磁接触器の接点ジャンプの発生状況
を示す図である。 １・・ケース（支持体）１ａ・・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はね代理人弁理士
　中村純之助 １−１図 才２図 １′Ｆ３図 ｉＰ５図 一一椅門 １−６図 （ｂ） □時閣

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁コイル、可動鉄心、固定鉄心およびこれらを保持も
   しくは案内する支持体を備えて成る電磁石において、電
   磁石励磁時の可動鉄心またはこれに連動】−る部分の動
   作方向に対向して配置された慣性体を有し、この慣性体
   は可動、固定画鉄心か接極状態に達する直前に移動しつ
   つある可動鉄心またはこれに連動する部分と衝突し、そ
   の衝突直後には可動鉄心またはこれに連動する部分の上
   記動作方向と同じ方向に移動し、電磁石の無励磁時には
   原位置に復帰するようにはねまたは重力による復帰力を
   与えられ、かつ前記支持体、固定鉄心）、電磁コイル用
   ボビンのいずれかにより案内支持されていることを特徴
   とする電磁石。