JPS5940429A - 自己保持型電磁接触器の接触子開閉方法 - 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】 この発明は自己保持型電磁接触器の改良に関する。

通例の電磁接触器は、電気回路の開閉に当って接触子の
開閉を交流電磁石による吸引吸着力とヌプリングによる
復帰力とによって行なっているが、電気回路間の状態、
すなわち接触子が接触したま−の状態の保持には電磁石
に交流を通電しておかなければならない。この交流常時
通電のため、電力を消費するのみならず、時にうなりを
発生したシ、Ｉ？ｕｔ度上昇による電磁石コイルの損傷
による故障を起す等の欠点がある。

これらの欠点を解消する省電力型として、電磁石の代シ
に永久磁石を使用した自己保持型ソレノイドを設けた電
磁接触器（以下、単に自己保持型電磁接触器と云う）か
考案されている。

自己保持型電磁接触器においては、接触子の開閉を自己
保持型ソレノイドによる吸引吸着力と、−ヌプリングに
よる復帰力とによって制御するが、この自己保持型ソレ
ノイドの駆動は、交流電源を半波整流あるいは全波整流
することで直流電源をつくり、この電源によシ吸引釈放
して行なわれる。

すなわち、電気回路を閉にするには、自己保持型ソレノ
イドの励磁コイルに直流を瞬時通電することによυ、ヌ
プリングカに打ち勝つ吸引力でプランジャーを吸引吸着
するとともに接触子を閉状態にし、その後はヌプリング
力に打ち勝つ永久磁石の吸殻力により接触子の閉状態を
維持するものである。

また釈放時ＶＣは、永久磁石からの磁束を打ち消す方向
の直流電流を励磁コイ／ｌ／に通電することで、吸着力
をスプリング力以下にし、接触子を開状態とする。

このように自己保持型電磁接触器においては、瞬時の直
流通電以外は電力を不要とするため、省エネルギー型で
あシ、温度上昇による励磁コイルの損傷やうなシの発生
等を解消する優れた面が多い力Ｓ、他方、駆動電源が直
流のだめ、整流回路、電源Ｊ１′ｊ’；、性変更スイッ
チが必要である等の問題点を有している。

本発明は、これらの諸問題を解決しようとするもので、
従来、自己保持型電磁接触器は直流によって駆動しなけ
ればならないとでれてきた通念を打破し、交流による駆
動を可能ならしめたものでβる０ 自己保持型電磁接触器の釈放に際し励磁コイルに交流を
通電した場合、永久磁石のみで吸着力を有するところに
交流の正負両方に発生する保持吸着力を加えても釈放は
不可能の如く考えられるが発明者が種々笑験を繰シ返し
た結果、自己保持状態でのプランジャーの磁束密度′ｆ
ｆ：飽和あるいは略々飽和とすることによって、交流磁
界の方向が永久磁石による磁界と同一方向のときには磁
束密度の増加はあまシなく、永久磁石による磁界と反対
方向に磁界が加えられたとき印加起磁力に比例して減少
し釈放が可能になる事笑を確認し、この知見に基いて本
発明を完成しだのである。

第１図は本発明の一実施例に係る自己保持型電磁接触器
の機構を示す縦断正面図であって、外枠（１）内にフレ
ームヨーク（２）を収容し、プランジャー（３）及び固
定コア（４）全収容する非磁性管（５）を前記フレーム
ヨーク（２）内に収容し、前記非磁性管（５）とフレー
ムヨーク（２）間に永久磁石（６）を配置し、妊らにフ
レームヨーク内の前記永久磁石の下に吸引用励磁コイル
（７）、釈放用励磁コイル（８）全収容するとともに、
外枠（１）の上部に固定接触子ａψを設け、これに対設
する可動接触子α３を前記プランジャー（３）の上部に
固着する非磁性の支持部材（９）に取付け、プランジャ
ー（３）を固定コア（４ンよシ離間する方向に働くヌプ
リング（ｔＯｅ支持部材（９）の腕と外枠（１）間に設
けた構造で、同図にプランジャー（３）と固定コア（４
）が離間し、従って可動接触子と固定接触子が開、電気
回路が開の状態ＶＣ６るところを示している。

以上の構造において、電気回路を閉にする、すなわち可
動接触子（１３と固定接触子（１４）とを閉にするだめ
には、吸引用励磁コイル（７）に瞬時、商用交流を通電
してプランジャー（３）と固定コア（４）とを吸着させ
る。

プランジャー（３）が固定コア（４）に吸着後は永久磁
石（６）の磁力によシ支持スプリングαＯの力に打ち勝
ち電気回路を閉状態にて維持する。

さらに電気回路を開にする、すなわち可動接触子θ■と
固定接触子０Φとを開にするためには、釈放用励磁コイ
／ｌ／　（８）に瞬時、商用交流を通電することでプラ
ンジャー（３）と固定コア（４）とを釈放する。

次にその釈放作用について説明する。

第２図に示すプランジャーの磁化曲線において、自己保
持状態におけるプランジャーの磁束密度（Ｂａ）は永久
磁石による磁界によシ磁化曲線上Ａ点の位置で示される
。

こ＼で釈放用励磁コイルに交流電流工を通電すると、プ
ランジャーに交流磁界が加わりＡ点の位置はＡ→Ｂ→Ａ
→Ｃと変化し、それに伴いプランジャーの磁束密度も変
化する。このとき図示の前記Ａ点が略々飽和状態に位置
する場合、前記交流磁界の方向が永久磁石による磁界と
同一方向に加えられたときには、磁束密度Ｂｐの増加は
殆んどなく、永久磁石による磁界と反対方向に磁界が加
えられたときは印加起磁力に比例して減少する。

このようなプランジャーの磁束密度の変化に伴いプラン
ジャーと固定コアの吸着面における吸着力も同様に変化
する。

第３図にプランジャーに発生する吸着力（磁束の２乗に
比例する）と時間との関係を示す。図中、Ｆｍで示す破
線は永久磁石による吸着力、Ｆｓｐで示す破線はプラン
ジャーに付加されるヌデリング（第１図１０）力を表わ
している。

プランジャー（１）に発生する吸着力は永久磁石と釈放
用励磁コイルとによる合成吸着力（Ｆｍ−ｊ−Ｅ’ｃｏ
ｉ−４）テあり１ｏ、　１．領域では７プリンタカＦｓ
ｐ　より強く、じ／、　ｔｘ領領域はスプリング力ＦＳ
ｐの方が強い。

プランジャーに発生する合成吸着力（Ｆｍ＋ＦｃｏＭ）
が’Ｉｗｔ・ｔ−２領域にくるとスプリング力Ｆｓｐ　
ＶＣより１ランジヤーは吸着状態から釈放でれ、固定コ
アとプランジャーとの間に空隙が生じる。さらにｔλ。

ｔ３領域に移行したとき、プランジャーは吸引状態とが
υ、この吸引力が強すぎると再度、吸着され、プランジ
ャーは振動を起こすこととなる。しかし、本発明におい
て前述のごとく、ｔコｔ３領域においてプランジャーに
おける磁束密度の増加は少なく、すなわち吸着力の増加
が少なく設定てれている。

一方、永久磁石（第１図６）による吸引吸着力はグラン
ジャーと固定コアの空隙の増加とともに急激に減衰する
性質を有しているから、前記永久磁石と釈放用励磁コイ
ル（第１図８）との合成吸引吸着力も空隙の増加ととも
に急激に減衰する。

従って、ｔ／、　ｔｓ領領域おけるこの空隙の発生と、
空隙がない場合にプランジャーに作用する力（Ｆｍ＋Ｆ
ｃｏｉ４−　Ｆｓｐ　）が小さくなるごとく設定でれて
いる２つの効果によυｔ、２．ｔ３領域での合成吸引吸
着力は吸着時よシも急救に低下しておシ、従って実際に
ｔｒｉ　加、　ｔ３の領域の永久磁石と励磁コイ）′Ｖ
ｖＣ，よる吸着力は、Ｆｓｐよシ小てくなシ交流に基く
振動を起すことなく完全な釈放が維持てれるものと推察
てれる。

自己保持状態でのグランジャーの磁束密度を飽和るるい
は略々飽和ならしめる設計には、使用する永久磁石の特
性、プランジ’１−−　’ｉ含む磁気回路の性質等を考
慮して決定する。

自己保持型電磁接触器は、停電時も永久磁石の吸着力に
より接触子θ：１１（１４）が密着のま＼で電気回路が
閉の状態を維持する。これは用途によっては、停電解消
後に電磁接触器の操作なしで電気回路閉の状態にあるこ
とが、危険な場合がある。

この問題は、例えば第４図に示す回路を伺属てぜること
で容易に解決することができる。

同図において、（８）は自己保持型電磁接触器の釈放用
励磁コイル、α′５は自己保持型電磁接触器の吸引用励
磁コイルの励磁によシ開路刀１ら閉路に移る接点（ａ接
点）、αＱは主電気回路系に挿入された電磁コイルの励
磁により閉路から開路に移る接点（ｂ接点）、ａ鶴８）
はスイッチ、ａ［相］は過電流継電器、翰ハダイオード
、ＱｆＪはコンデンサーでるる。

吸引用励磁コイル（７）匡交流を通電すると接触子（鴎
（１勺が密熱し、主電気回路が閉となり、またａ接点Ｑ
つも閉となるとともじ吸引用の励磁コイル（７）のｂ接
点（図示せず）が開になるが、この状態を保持するため
には電力を必要としない。ここで吸引用コイル（７）の
し接点はプランジャーと連動δせであるので、吸着時に
はい接点間の状態のため釈放作用を防止している。

停電等のトラブルがない通常の使用の場合は、スイッチ
０７）をＯＮすることで釈放用励磁コイル（８ンに交流
を通電し釈放か行なわれる。また主電気回路が閉になる
と前述の如く自動的にａ接点α■が閉となるだめ、ダイ
オード翰を通してコンデンサーｆ２υが充電てれ、停電
発生時にはスイッチ（１８）をＯＮすることでコンデン
サーＣＩ）に蓄えられだ衛５力が釈放用励磁コイ／Ｉ／
（８）に流れ釈放が行われる。

さらに停電発生と同時に釈放でれるようにするには、第
４図中、点線内に示すようｖ？−’ｂＪＸ点（１６）を
設けると、主電気回路系が停電すると同時にｂ接点ａ→
が閉となり、コンデンサー＋２１）　ｖｃ蓄えられてい
る電力が釈放用励磁コイル（８）Ｋ流れ釈放が行われ主
電気回路系を開じすることができる。また電磁゛開閉器
としてこの電磁接触器を作用垢せる場合に過電流継電器
００を設りることでｎｉＪ記と同様な作用ｙｃより、接
触子（＋：１（１４）を開にすることが可能でβる。

次に本発明の電磁接触器の実施例について記載する。

第１０に例示の構造の自己保持型電磁接触器において、
ソレノイドのプランジャー（３）の材質５１５Ｇ。

直径１２＄、長袋５０問とし、丑だ永久磁石（６）とし
てＳｍＣ０ｔからなる希土類永久磁石で磁気特性（ＢＨ
）ｍａｘ　＝　ＺＯＭＧＯｅ　（Ｄ　モ（７）　ｆ使用
した、自己保持の状態においてプランジャー（３）の磁
束密度は１４ＫＯでるった。この場合、吸引吸着、釈放
とも商用交流１００■で完全に作動し、釈放時Ｖ／−は
商用交流７０〜１６０■で釈放でき、商用交流電圧の変
動［１〕内で誤動作なく確笑に作動した。他の実施例で
はコイル設計を適切化することにより吸引吸着と釈放全
単一コイルにて行うことが可能であった。

上述の如く、本発明の自己保持型電磁接触器は、従来の
直流を用いる自己保持型電磁接触器と同様に電気回路の
閉状態（Ｃおける電力消費がない省エネルギー型であシ
、うなりの発生、湿度上昇ｑ：による励磁コイル損傷の
恐れを解消するとともに、交流使用を可能にしたことで
、整流回路、電源極性変更ヌイツチ等を必要としない。

従って本発明の自己保持型電磁接触器は、従来の電磁石
のみを使用した電磁接触器の長所と、永久磁石を使用し
た自己保持型電磁接触器の長所とを併有した極めて工業
的価値の大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例に係る自己保持型電磁接触器
の機構図で縦断正面図。第２図はソレノイドのプランジ
ャーの磁化曲線図。第３図は同じくプランジャーに発生
する吸着力と時間との関係を示す曲線図。第４図は停電
対策用のイτ］属屯気回路例図である。 ３ニブランジヤー、４：固定コア、６：永久磁石、７：
吸引用励磁コイル、８：釈放用励磁コイル、１０：ヌプ
リング、１３：可動接触子、１４：固定接触子、１９：
過電流継電器、２０：ダイオード・２１：コンデンサー 第　　１　　図 第３図 □Ｌ 第２図 Ｏ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気回路開閉を行なう電磁接触器において、固定
   接触子に対設する可動接触子を担持する支持部材と永久
   磁石を使用する自己保持型ソレノイドのプランジャーと
   を連結させるとともに、自己保持状態で前記プランジャ
   ーの磁束密度を飽和となし、電気回路の開閉を前記ソレ
   ノイドの励磁コイルに交流を印加して行なうことを特徴
   とする自己保持型電磁接触器。