JPS62286208A - 直流電磁石 - 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】 この発明は、電磁接触器などの可動接点を開閉駆動する
直流磁石に関するものであって、それぞれＥ字状に形成
され、その中央脚と両側脚の接極面となる端面を互いに
対向して配置してなる固定鉄心と可動鉄心、および直流
電流によって励磁される直流型出コイルを備えた直流磁
石に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の直流電磁石を用いた電磁石装置として、従来、
Ｉ：流ＩＥＳＥイルに直列接続された経済抵抗器と、こ
の経済抵抗器に並列接続された補助接点とを備えた電磁
石装置が知られている。この装置は、直流電磁コイルを
励磁する際、まず経済抵抗器に並列接続された補助接点
を介して大きい直流電流を直流ＩＥ磁ココイル供給し、
直流電磁石の吸引間隙が大きい始動位置において可動鉄
心を駆動するに十分な吸引力を生ぜしめ、可動鉄心が固
定鉄心に吸引され吸引間隙が小さくなって可動鉄心を固
定鉄心側へさらに吸引するに要する電流が小さな値で済
むようになった時点で前記補助接点を開放し、経済抵抗
器を介して小さい電流をｔ磁コイルに供給することによ
り、電力消費を抑えるとともに、小形のｖＬ磁ココイル
連続使用を可ｌｌｌ−１こしようとするものである。こ
の場合、補助接点の開放は、可動鉄心の移動と連動して
行なわれる。

しかし、このような経済抵抗器を用いる直流電研石装置
で（ば、可動鉄心の移動が通常ばね力に抗して行なわれ
、しかもこのばね力にはばらつきが避けられないことか
ら、補助接点の開放が可動鉄心のどの移動ストａ−りの
位置で行なわれるようにするかの調整が面倒であり、早
めに開放して電流を絞れば吸引力が不足して吸引動作を
継続することができず、開放時点が遅すぎれば電流値が
指数関数的に上昇する電流波形の飽和値に近くなって補
助接点の開放時に大きいアークを生じ％接点の消耗が大
火くなる。また、この′＃点消耗により開放時点が動作
回数とともに変化することになり、電磁石の動作信頼性
が低下する。また、この直流電磁石装置は経済抵抗器の
ため外形寸法が大きくなるという欠点がある。

このような補助接点を必要とせず、最初から小さい励磁
Ｎｒｉで作動させることのできる直流電磁石として、吸
引間隙が大きくても始動位置において比較的大きい吸引
力が得られるプランジャ形がある。このプランジャ形電
磁石は、可動鉄心が円柱状に形成されるとともにこれと
対向して配される固定鉄心も円柱状に形成され、これら
の鉄心を包囲する円筒状の電磁コイルの内佃目こ可動鉄
心が移動する円筒状の空間が形成されているものであり
、固定鉄心と可動鉄心とは電磁コイルの外周側で継鉄に
より臼気的に結合されている。また電磁コイルは線径の
細い導体を多数回巻回して形成され、通常、コイル自体
の抵抗値が前記経済抵抗器を含む励磁回路の抵抗値と同
等の値となっている。

このような、プランジャ形の直流電磁石において吸引間
隙が大きくても大きい吸引力が得られるのは、同定鉄心
と可動鉄心との間の円筒状の吸引空間内に、固定鉄心は
通過しないが吸引空間と可動鉄心と継鉄の一部とを通過
する多量の磁束が生じ、可動鉄心と電磁コイルとの間に
吸引力が生ずることによるものである。したがってこの
吸引力は吸引間隙の大きさが変化してもさほど大きくは
変化し、ない。

しかし、電磁接触器などに用いられる電磁石は、一般的
に交流電磁石が多く用いられ、従って直流電磁石を用い
る場合は、交流電磁石を取り除いたスペースにそのまま
直流！磁石５−組み込んで接触器の可動接点の駆動が可
能番どなることが望ましい。

しかし交流電磁石は使用時の鉄損を軽減するため、同定
、可動鉄心がともに硅素鋼板を用いて形成され、上述の
ようなプランジャ形として形成することは構造的、経済
的に困難を伴う。このため、交流電磁石は鉄心がＥ字状
またはＵ字状の構造１こならざるを得す、このため、プ
ランジャ形では交流′＃を磁石との互換性が得られ難い
という問題がある。

しかも、プランジャ形を用いることができるためには、
電磁Ｗ！触器本体側の構成部材も設計変更を行なってプ
ランジャ形との結合を可能にしなければならない。いま
、この直流ｔＳ石と電磁接触器本体１目１１との結合関
係の理解を容易にするため、従来の電磁接触器の全体構
造につぎ説明する。

第９図にｉｔ電磁接触器正面断面図、第１Ｏ図に側面断
面図を示す。直流１１を磁石は固定鉄心４と可動鉄心３
と直流″１１磁コイル１０とを備えてなり、台板１９に
より圧縮ばね１７を介して絶縁ケース美と一体の支持部
材２０ａに押し付けられている。可動鉄心３は連結板１
２を介して絶縁材からなる駆動プロ。

り１］と結合され、この駆動ブロックには可動接触子１
３が上下方向に相対的に移動可能に取り付けられ、接触
はねｌｉこより下向きに駆動ブロックに押し付けられて
いる。またこの駆動ブロックの下の窓には、絶縁ケース
かに固定された連結板１６上にはね１５が設けられ％駆
動プロ、りに対し常時上向きの力を作用させている。な
お、可動接触子１３は図では３組設けられているが、こ
れは交流回路用電磁接触器の交流′ｉＩｃ磁石を直流電
磁石に交排し。

直流回路用成磁接触器として用いているためであり、′
４際に用いる可動接触子は両側の２組として中央は省略
するか、予備として使用する。

可動接触子１３を閉路方同に駆動する際は、経済抵抗器
に並列接続された補助接点を介してまず直流電磁コイル
に大電流を供給し、ばね１５に抗して可動鉄心３を始動
せしめ、可動鉄心があるストローク移動して同定鉄心に
接近し、これ以上の移動にはもはや大′を流を必要とし
なくなった位置で補助接点を開放して小′１１こ切り換
え、このまま終端位着まで駆動する。なお、吸引ストロ
ークの途中で可動接触子１３が固定接触子乙に接触する
と、以後、可動鉄心３には接触ばね１４の力が移動方向
このＵは、交流Ｎ磁石と組ｙての互半性を有し、電ＥＢ
接触器本体の構成部材の共用化が可能でｆ７−）−１で
、経済抵抗器を必要とせず、かつ、小形で動作信頼性の
高い直流ｔＳ石を提供することを目的とする。

発明 〔キ笑の要点〕 この　　は、それぞれＥ字状に形度され、その中央−と
両側列の接極面となる端面を互いに対間して配置し、で
なる固定鉄心と可動鉄心、および直流電流によって励磁
される直流電磁コイルを備えた直流電畠石において、前
記内鉄心の中央脚接極面の一方を山形（こ形成するとと
もｔこ他方をこの山形の（頃劇面と平行な傾斜面を有す
る１字溝状に形成し、平行な傾斜面相互間の間隔を小さ
くするこさにより両面間の磁気抵抗を小さくして画面間
に生ずる平均磁束密度を大ならしめ、かつこの磁束が生
じている傾斜面の面積を従来の対向面積よりも大きくし
て磁力線方向の吸引力を相乗的に大ならしめることによ
り、この吸引力の可動鉄心移動方向の分力を従来鉄心の
中央脚に比して大業＜シて経済抵抗器の省略を可能なら
しめるとともに、前記山形またはＶ字溝を形成する２つ
の傾斜面の開き角を頭ないし関度として、内鉄心の吸引
力が可動鉄心ストａ−り中の特定位置において不連続的
に生ずる貴荷力を辛うじて超えるようにし、電磁石の吸
引力に無、駄を生じないようにして前記の目的を達成し
ようとするものである。以下、前記傾斜面の開芦角を加
ないし３０度とした理由につき実施例の図を参照しなが
ら詳細に説明する。

〔発明の実施例〕

第１〜３図に大発明に基づいて構成される１流電磁石の
実施例を示す。ここで第１ヅ１はｖ研石の固定鉄心と可
動鉄心Ｏ）配置状況を示す斜視図１、第２図（ばｔＭ１
石の正面図、巣３図は仙１面図である。

また、この実施例と対比される従来の亘流電凪石の構成
を第６〜８図に示す。

第１図に示されるように、固定鉄心あの中央脚３４ａの
接極面は１字溝状に形成され、可動鉄心間の中央脚３３
ａの接極面は前記Ｖ字溝を形成する傾斜面に平行な傾斜
面を有する山形に形成されている。中央脚の接極面がそ
れぞれこのように形成された固定鉄心と可動鉄心とを第
２図のように両側列において間隔Ｌ１．中央脚において
間隔Ｌ２をもって対向配置するとともに固定鉄心側に直
流電磁コイル３７を設けてその中央脚を取り囲む。この
ように両側列の間隔と中央脚の間隔とに差を設けるのは
、本実施例においては内鉄心の吸引終端ｔこおいて両側
列の接極面が当接し、中央脚の接極面相互間に空隙を残
すことにより、中央脚と両側列とを左右対称に循環する
それぞれの出路中に空隙を存在せしめ、これにより直流
電磁コイルへの電流供給が断たれたときの両側列および
中央脚の接極面の残留磁気を減少せしめ、内鉄心が電磁
接触器の弱い復帰ばねでも容易に開離可能とするためで
ある。

！、流寛＄石をこのように構成することにより、内鉄心
の中央脚の先端相互間には、面に垂直方向の間隔の小さ
い接極面が形成され、これ曇こより両面間の磁気抵抗が
小さくなって両面間に生ずる田束量が増し、両面上の平
均５Ｂ束密度が大きくなるとおもにこの磁束が生じてい
名両面の面積も従来の接極面より大きくなるから、両面
を互に引き合う吸引力も相乗的に大きくなり、この吸引
力の可動鉄心移動方向の分力も従来に比して大きくなる
。

さらに、との大きくなり方（は、山形もしくはＶ字溝の
傾斜面の開き角度θによって異なり、第４図に示すよう
に、両側列における空隙長Ｌ＋　＝　６；５　ｍｓ＋す
なわち電磁石の始動位置においては角度θが小さくなる
につれて急になり、空隙長り、＝２ｍ＋すなわち第９図
に示す電磁接触器の可動接触子１３が固定接触子おに接
触開始した位置では吸引力は角度θが５度近傍で最大と
なる。そこで、この角度θを５度に設定し、空隙長Ｌ１
と吸引力との関係を不めると第５図のようになる。

第５図において、曲線Ｐは従来の鉄心における吸引力が
９隙長とともに変化する様子を示し、曲線Ｑは本発明に
よる鉄心相互間の吸引力の変化の様子を示す。図からみ
られるように、中央脚の接極面をそれぞれ傾斜面の開き
角度が５度の山形と１字溝状とに形成することにより、
空隙長が大きい始動位置近傍では吸引力が十分大きくな
り、終端位賃近傍では吸引力が小さくなって衝撃力が小
さくなるとともに、電Ｓ接触器の可動接触子が固定接触
子に接触する位置すなわち接触ばねの力が加わり、吸引
力に抗する負荷力が不連続的に大きくなる点Ｆ３におい
て従来のｔ磁石の吸引力とほぼ等しい吸引力となる特性
が得られる。なお、図において、２点＠縄は可動鉄心の
移動方向と反対方向に可動鉄心に作用する負荷力の変化
を示すものであって、この負荷力は連結板１２　（第９
図）を介して可動鉄心３と結合された。絶縁材からなる
駆動ブロック１１を可動鉄心の移動方向と反対方向に偏
倚せしめているばね１５と、可動接触子１３が固定接触
子ｎと接触したのち駆動ブロック１】から浮きあがると
ぎに圧縮される接触ばね１４とにより与えられる。なお
前記ばね１５は電Ｓ接触器のケース加に貫挿された支持
板１６と駆動ブロック１】との間に圧縮した状態で挿入
されている。第５図における力Ｆ１はこの圧縮状態にお
けるばね１５の上向きの力を示す。可動鉄心３が吸引さ
れるにつれてばね１５は圧縮されてその力を増し、可動
接触子１３が固定接触子ｎと接触する直前でＦ２トする
。可動接触子１３と固定接触子乙とが接触すると、以後
、接触はね１４の力が加わる。接触ばね１４はあらかじ
め圧縮した状態で組み込まれ、可動接触子と固定接触子
とが接触した瞬間ｌこ最小所要接触圧力が得られるよう
ｌご配慮されている。この最小所要接触圧力がはね１５
の力Ｆ２に付加されるから、可動鉄心に加わる外力は不
連続的にＦ３まで上昇し、さらに吸引ストロークが進む
につれ、ばね１５と接触ばね１４とのばね定数の和に従
った傾斜をもって外力が増加する。図の曲１ｆｉＡＰが
示すように、空隙長の大きい始動位置近傍においては、
可動鉄心と固定鉄心との間ζこ作用する吸引力は、従来
の鉄心の場合、負荷力の初期値Ｆ、を王道るから、前述
のようｌこ、補助接点によって短絡された経済抵抗器を
用い、始動時点で大電流をＸａミコイル供給して吸引力
をＦ、以上とする必要があった。また、電磁コイルに供
給する電力消費を小さく抑えるため、前記補助接点を空
隙長がＸ２より小さくなった位置で開放して小″ｉｔ流
に切り僕える必要があ−た。しかも可動鉄心の移動終端
の吸引力が大きく接極面間の機械的′＆撃が大きいとい
う問題があった。しかし、鉄心の中央脚をそれぞれ山形
と１字溝状とに形成すれば、曲線Ｑが示すように、電磁
コイルに供給する電流が小さくても始動位置において十
分大きい吸引力が得られるから経済抵抗器や補助接点が
必要なくなり、また、曲線の傾斜が曲線Ｐよりも緩やか
となって可動鉄心の移動終端における衝撃力が小さくな
る。さらに中央脚先端の山形もしくはＶ字状溝の傾斜面
の開き角度θを通常のｔＥＨ接咄器に対しほぼ共通に６
度近傍に設定すれば、可動接触子と固定猫触子とが接触
して負荷力が不連続に大きくなる位ｔｉｔにおいて吸引
力が不必要に大きくなることなく、負荷特性にマツチし
た吸引特性を得ることができ、吸引終端における衝撃力
が小さくなる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、それぞれＥ字状
に形成され、その中央脚と両側脚の接極面となる端面を
互いに対向して配置してなる固定鉄心と可動鉄心、およ
び直流電流によって励磁される直流１！磁コイルを備え
た直流電磁石において、前記両鉄心の中央脚接極面の一
方を山形に形成するおともに他方をこの山形の傾斜面と
平行な傾斜面を有するｖ字溝状に形υｙし、かつこの傾
斜面の開き角をかないしＩ度としたので、！磁石の始動
位置における吸引力が始動に十分な大きさとなり、従来
の直流電磁石において必要とした経済抵抗と、この経済
抵抗に並列に接続されて可動鉄心と連動しかつ面倒な調
整を必要とする接点が不要になるため、直流電磁石装買
が小形化されるとともに動作信頼性が向上し、かつ直流
電磁石によって駆動される機械的負荷の負荷力特性とマ
ツチした吸引力特性が得られるから、吸引終端における
衝撃力が小さくなり％電磁石の機械的寿命がさら１こ延
長されるという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による直流電磁石鉄心の斜視図
、第２図は第１図の実施例に示す鉄心を有する直流電磁
石の正面図、第３図は同じく側面図、第４図は第２図に
おける開敦角θと吸引力との関係を示す線図、第５図は
本発明の直流ｔＭｉ石の吸引特性を従来のものと比較し
て示す線図、第６図は本発明の直流電磁石の鉄心と対比
される従来の直流電磁石の鉄心の斜視図、第７図は第６
図に示す鉄心を有する直流電磁石の正面図、第８図は同
じく側面図、第９図は本発明が対象とする直流電磁石が
組み込まれた電ＦｉＢ接触器の正面断面図、第１０図は
同じく側面断面図である。 ３．３３・・・可動鉄心、３ａ、３３ａ・・・中央脚、
４．３４・・・固定鉄心、４ａ、３４ａ・・・中央脚、
１０　、３７・・・直第１図 第２図　　　　第３図 第４図 第７図　　　　第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）それぞれＥ字状に形成され、その中央脚と両側脚の
   接極面となる端面を互いに対向して配置してなる固定鉄
   心と可動鉄心、および直流電流によって励磁される直流
   電磁コイルを備えた直流電磁石において、前記両鉄心の
   中央脚接極面の一方を山形に形成するとともに他方をこ
   の山形の傾斜面と平行な傾斜面を有するＶ字溝状に形成
   し、かつこの傾斜面の開き角を２０ないし３０度とした
   ことを特徴とする直流電磁石。