JPWO2010064297A1 - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

固定接点（１ａ）と可動接点（１ｂ）を内蔵した真空バルブ（１），真空バルブ（１）を収容し保持する絶縁フレーム（２），可動接点（１ｂ）側に連結された絶縁ロッド（６），及び接圧ばね（７）を有する主回路部（８）と、絶縁ロッド（６）を両接点の接離方向に往復動させる開閉レバー（１０），開閉レバー（１０）の支点側に設けられた回動軸（１１），回動軸（１１）に固着された可動子（１２），可動子（１２）を吸引して回動軸（１１）を回動させる電磁マグネット（１３）を有する駆動機構部（１７）と、ベース（９）と、を備えた電磁接触器において、主回路部（８）は、絶縁フレーム（２）を介してベース（９）に固定し、駆動機構部（１７）は、絶縁フレーム（２）を介さずにベース（９）に固定して構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、降圧モータや力率改善用コンデンサ等の電力機器の開閉制御を行う電磁接触器に関し、特に、その主接点を開閉する駆動機構部に関するものである。

従来の電磁接触器（開閉器）としては、例えば、図６のような開閉器が知られている。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。（ａ）に示すように、絶縁フレーム３１内に３相分３台の真空バルブ３２が収納されており、真空バルブ３２に内蔵された図示しない接点から、固定ロッド３３と可動ロッド３４が引き出されている。可動ロッド３４には、絶縁ロッド３５を介して接圧ばね３６が取り付けられている。（ｂ）に示すように、この接圧ばね３６の下部に、一端が回動軸３７に固着された開閉レバー３８が配されている。回動軸３７は、絶縁フレーム３１の両側壁の軸受３９に回動自在に支持されている。また、回動軸３７には可動鉄片４０が固着されている。この可動鉄片４０は鉄心とコイルからなる電磁マグネット４１の吸引力によって吸引されると共に、開放ばね４２（図（ａ）参照）によって逆方向に押圧されている。
電磁マグネット４１の吸引力と開放バネ４２の開放力が、回動軸３７を介して、開閉レバー３８，絶縁ロッド３５，可動ロッド３４と伝達され、真空バルブ３２の主接点の入切動作が行われる。電磁マグネット４１のコイルに通電し電磁力を発生させて可動鉄片４０を吸引することで主接点の投入状態が保持され、電流を遮断すると電磁力が無くなるため開放ばね４２の開放力により主接点は遮断状態となる（特許文献１参照）。

特開平１１−６７０２２号公報（第２頁、図７，８）

電磁接触器においては、電磁マグネットを構成するヨークと可動鉄片との接触部に隙間が発生すると電磁力が大幅に減少する。隙間の大きさは、ヨークと可動鉄片の間に介在する構成部品の公差の積み上げによって決まる。特許文献１の開閉器では、ヨークと可動鉄片間に、ヨーク−ベース−絶縁フレーム−軸受−回動軸−可動鉄片といった多くの構成部品が介在している。しかも、絶縁フレームは、例えば、注形の絶縁物で構成されるため、寸法精度が金属製品に比べて劣る。このため、必要な電磁力を確保するために、可動鉄片とヨーク間の微妙な寸法調整を行うか、大きなコイルを用いて大きな電磁力を発生させる必要があるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、コイルを大型化することなく、ヨークと可動子（可動鉄片）間の介在部品の構成を改善して、ヨークと可動子間の寸法調整を簡単に行える電磁接触器を得ることを目的とする。

この発明に係る電磁接触器は、固定接点と可動接点を内蔵した真空バルブと、真空バルブを収容し保持する絶縁フレームと、両接点間に接触圧力を与える接圧ばねが装着されて可動接点側に連結された絶縁ロッドとを有する主回路部と、接圧ばねを介して絶縁ロッドを両接点の接離方向に往復動させる開閉レバーと、開閉レバーの支点側に設けられた回動軸と、回動軸に固着され開閉レバーと連動して回動する可動子と、可動子に対向して配置され可動子を吸引して回動軸を回動させる電磁マグネットとを有する駆動機構部と、主回路部及び駆動機構部を固定するベースと、を備えた電磁接触器において、主回路部は絶縁フレームを介してベースに固定され、駆動機構部は絶縁フレームを介さずにベースに固定されているものである。

この発明の電磁接触器によれば、主回路部を、絶縁フレームを介してベースに固定し、駆動機構部を、絶縁フレームを介さずにベースに固定したので、駆動機構部の電磁マグネットを構成するヨークと可動子との間の組立上における介在部品を少なくでき、また、寸法精度の出しにくい絶縁フレームが介在しないので精度良く組み立てることができ、ヨークと可動子間の隙間が減少する。したがって、コイルを大型化することなく、接点の投入に必要な電磁力が安定して得られる。
また、組立時には、主回路部と駆動機構部とを個別に組み立てることが可能となり、寸法調整、及び組立作業が容易になる。

この発明の実施の形態１による電磁接触器を示す正面図である。 図１の矢印II−IIから見た側面断面図である。 図１の矢印III−IIIから見た要部の部分側面断面図である。 図１の電磁マグネット部を示す部分図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその軸受支持部の断面図である。 この発明の実施の形態２による電磁接触器の電磁マグネット部を示す斜視図である。 従来の電磁接触器（開閉器）を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電磁接触器を図に基づいて説明する。
先ず、図１及び図２により電磁接触子器の全体構成を説明する。固定接点１ａと可動接点１ｂとが内蔵された真空バルブ１が、絶縁フレーム２の内側に３相分収容されている。固定接点１ａは固定ロッド１ｃに接続され、固定ロッド１ｃは真空バルブ１の容器の外部に導出されて固定側端子３に接続されると共に絶縁フレーム２に固定されている。
一方、可動接点１ｂは接点の接離方向に移動可能な可動ロッド１ｄに接続されている。可動ロッド１ｄは外部に導出されて可撓導体４を介して可動側端子５と接続されると共に、可動ロッド１ｄと同軸上にある絶縁ロッド６の一方と連結されている。絶縁ロッド６の他方には、両接点間に接触圧力を与える接圧ばね７が装着されている。

上記の、真空バルブ１，絶縁フレーム２，固定側端子３，可撓導体４，可動側端子５，絶縁ロッド６，接圧ばね７までの部分で主回路部８（図１参照）を構成する。この主回路部８は、絶縁フレーム２を介してベース９にボルト締めされて固定されている。
なお、ベース９の材料は金属板とし、例えば、鋼板をプレス加工して形成したものである。
また、主回路部８の各構成部品の形状は、一例を示しており、図の形状に限定するものではない。

絶縁ロッド６の先端側は接圧ばね７を介して開閉レバー１０の一端に連結されている。開閉レバー１０の他端は回動軸１１に固着されており、回動軸１１の軸心を支点に回動することで、接圧ばね７を介し絶縁ロッド６及びそれに連結された可動ロッド１ｄを、両接点１ａ，１ｂの接離方向に往復動させるようになっている。
更に、回動軸１１には、開閉レバー１０と連動して回動する可動子１２が固着されている。そして、可動子１２を電磁力によって吸引し、回動軸１１を接点が投入される方向に回動させるための電磁マグネット１３が、可動子１２に対向してベース９に配設されている。この電磁マグネット１３の詳細と回動軸１１の支持部の構成については後述する。
また、ベース９には、可動子１２の吸引方向とは反対方向の動きを規制するために、断面Ｌ字状をしたストッパ１４が設けられている。

回動軸１１には、前記の絶縁ロッド６を駆動する開閉レバー１０とは別に、接点開放用のレバー１５（図１参照）が設けられており、そのレバー１５に対向して開放ばね１６が設けられている。この部分の詳細を図３により説明する。図３は図１のIII−IIIから見た断面である。
レバー１５の一端が回動軸１１にボルト等によって固着されており、他端側が開放ばね１６によって、可動子１２の吸引方向とは反対方向に付勢されるように、開放ばね１６が配置されている。開放ばね１６のレバー１５側とは反対側は、ベース９に支持固定されている。レバー１５が開放ばね１６に押圧されて回動軸１１が回動しても、先に説明したストッパ１４の作用により所定の角度以上は回動しない。

上記の、開閉レバー１０，回動軸１１，可動子１２，電磁マグネット１３，ストッパ１４，レバー１５，開放ばね１６の部分で、接点を駆動する駆動機構部１７（図１参照）を構成している。この駆動機構部１７は、絶縁フレーム２を介すことなく、直接、ベース９側に固定されている。
なお、駆動機構部１７の各構成部品の形状は、図に限定するものではない。例えば、レバー１５は可動子１２と兼用したものでも良い。

次に、電磁マグネット１３と、回動軸１１の組み付け構造の詳細について、図２の断面図及び図４の斜視図により説明する。
図２の断面図に示すように、電磁マグネット１３の中心部には鉄心１８があり、この鉄心１８に電磁コイル１９が巻回されている。電磁コイル１９の３方を取り囲むようにヨーク２０が配設されており、ヨーク２０と鉄心１８とは、ボルトによって一体に固着さている。ヨーク２０の下部側には取付足２０ａが設けられており、ボルト締め等によってベース９に固定される。
溝形をしたヨーク２０開口部側の上部に、回動軸１１を支持するための軸受支持部２０ｂが設けられており、軸受支持部２０ｂには円形の軸受取付穴２０ｃが形成されている。図４（ｂ）は（ａ）の軸受支持部２０ｂ近傍の断面図であり、図に示すように、軸受取付穴２０ｃに軸受２１が挿入され、その軸受２１に断面が四角形の回動軸１１が挿入されて回動可能に支持されている。

電磁マグネット１３に対向させて、回動軸１１に可動子１２が取り付けられており、電磁マグネット１３を作動させて可動子１２を吸引したときは、可動子１２の面がヨーク２０の開口部側の面にほぼ隙間無く当接するようになっている。
回動軸１１の上面側の取付穴１１ａには、先に説明した開閉レバー１０がボルト締め等により固着される。また、側面側の取付穴１１ｂには先に説明したレバー１５が取り付けられる。
なお、回動軸１１の両軸受２１の間のほぼ全長に亘って可動子１２の取付部とすることで、回動軸１１が軸方向にずれないように位置決めしている。
また、回動軸１１の断面形状を四角形としているのは、可動子１２や開閉レバー１０，レバー１５が固定しやすいためであるが、必ずしも４角形に限定するものではない。

以上のように構成された電磁接触器の動作について説明する。
真空バルブ１の接点が開成しているときは、電磁マグネット１３のヨーク２０と可動子１２とは図３のような状態にある。電磁接触器に投入指令が出されると、電磁コイル１９が励磁され、鉄心１８とヨーク２０と可動子１２とを周回する磁束が発生し、電磁マグネット１３に吸引力が発生する。この吸引力により、可動子１２は、ヨーク２０に引き付けられ、回動軸１１を支点に図３において時計回りに回動する。それに連動して、開閉レバー１０が接圧ばね７を介して絶縁ロッド６と可動ロッド１ｄを押し上げ、真空バルブ１の可動接点１ｂが固定接点１ａに当接する。更に接圧ばね７が圧縮されて図２のような状態になり投入が完了する。両接点１ａ，１ｂは接圧ばね７の接圧力によって接点に必要な接触圧が付加されている。電磁コイル１９に電流を流し続けることで投入状態が保持される。投入状態を保持するために、電磁マグネット１３の吸引力は、接圧ばね７の接圧力と開放ばね１６の開放力の合計を上回るように設計されている。

電磁コイル１９の電流を遮断して励磁が解かれると、電磁マグネット１３の吸引力が消失し、接圧ばね７の力と、開放ばね１６がレバー１５を押圧する力とによって、回動軸１１が図２で反時計方向に回動し、開閉レバー１０が押し下げられ、可動接点１ｂが固定接点１ａから離れて遮断状態となる。このとき、図３に示すように、可動子１２はストッパ１４に当接してそれ以上回動しないようになっている。

次に、本実施の形態の特徴部である、図４のような構成を採用した電磁マグネット１３と回動軸１１の作用について説明する。
一般的に、電磁マグネットの吸引力は、電磁マグネットを構成するヨーク（又は鉄心）と可動子との接触部に隙間が発生すると大幅に減少する。したがって、隙間が最少となるように可動子と電磁マグネットとを組み合わせる必要がある。隙間の大きさは、ヨークと可動鉄片の間の、組立上の機械的な繋がりにおける介在部品の各公差の積み上げによって決まる。

本実施の形態では、図４のように、回動軸１１を、ヨーク２０を構成する部材の一部を突出させて形成した軸受支持部２０ｂに、軸受２１を介して回動可能に支持している。このような構成により、ヨーク２０と可動子１２とは、ヨーク２０−軸受２１−回動軸１１−可動子１２と４個の部品で組み合わされていることになり、背景技術の項で説明した先行技術文献１の開閉器と比較して介在部品が減少していることが分かる。しかも、ヨーク２０と可動子１２との間には寸法精度の出しにくい絶縁フレーム２が介在していない。絶縁フレーム２は、例えば、注形の絶縁物で構成されるため、寸法精度が金属製品に比べて劣っている。

このため、組立時に可動子１２とヨーク２０（又は鉄心１８）との隙間のばらつきが減少し、微調整などの調整作業を必要とせず調整が簡単となり、精度良く可動子１２を組み付けることが可能となる。したがって、隙間を最小限に減少できるので、結果として、電磁マグネット１３の小形化を図ることができる。
また、途中に介在部品が少ないので、経年劣化や摩耗等によって隙間寸法が変化するのが抑制され、品質の安定した電磁接触器を提供できる。
更に、電磁マグネット１３部と、軸受２１，回動軸１１，開閉レバー１０，レバー１５，開放ばね１６からなる駆動機構部１７が、主回路部８側の絶縁フレーム２を介することなく、独立して直接、ベース９に固定されているので、主回路部８と駆動機構部１７とを別個に組み立てることができ、各ユニット内で調整が可能となり、組立が容易となる。

以上のように、実施の形態１の電磁接触器によれば、真空バルブ，絶縁フレーム，絶縁ロッドを有する主回路部と、開閉レバー，回動軸，可動子，電磁マグネットを有する駆動機構部と、主回路部及び駆動機構部を固定するベースとを備えた電磁接触器において、主回路部は絶縁フレームを介してベースに固定し、駆動機構部は絶縁フレームを介さずにベースに固定したので、駆動機構部の電磁マグネットを構成するヨークと可動子との間の、組立上における介在部品を少なくでき、また、寸法精度の出しにくい絶縁フレームが介在しないので精度良く組み立てることができ、ヨークと可動子間の隙間が減少する。したがって、コイルを大型化することなく、接点の投入に必要な電磁力が安定して得られる。
また、組立時には、主回路部と駆動機構部とを個別に組み立てることが可能となり、寸法調整、及び組立作業が容易になる。

また、駆動機構部の回動軸は、電磁マグネットを構成するヨークに設けられた軸受支持部に、軸受を介して回動可能に支持したので、ヨークと可動子とは、ヨーク−軸受−回動軸−可動子と４個の部品で組み合わされていることになり、途中の介在部品が少なくなって、上記の効果を十分に発揮することができる。

実施の形態２．
図５は実施の形態２による電磁接触器の、電磁マグネット部を示す斜視図であり、実施の形態１の図４に相当する部分である。同等部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、電磁接触器の全体図は実施の形態１の図１〜図３と同等なので図示及び電磁接触器の開閉動作の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。

図５に示すように、本実施の形態の電磁マグネット２２は、電磁コイル１９と電磁コイル１９の内側にある鉄心１８（図２の鉄心１８と同じ）と、電磁コイル１９の外側の３方を取り囲むように配置されたヨーク２３とで構成され、ヨーク２３と鉄心１８とはボルト等によって固定されている。そして、このヨーク２３は、ベース９に固定されている。
実施の形態１との相違点は、回動軸１１が、ヨーク２３の両側に配置された軸受支持部材２４に支持されている点である。軸受支持部材２４は、例えば、鋼板を折り曲げて形成され、取付足２４ａがボルト等によってベース９に固定されている。そして、上部側に設けた軸受支持穴（図示せず）に軸受２１を挿入して取り付け、その軸受２１に回動軸１１が挿入されて回動可能に支持されている。
電磁マグネット２２に対向させて、回動軸１１に可動子１２が取り付けられており、電磁マグネット２２を作動させて可動子１２を吸引したときは、可動子１２の面がヨーク２３の開口部側の面と当接するようになっている。

以上のように構成された電磁マグネット２２と回動軸１１及び可動子１２の作用について説明する。
ヨーク２３と可動子１２との間には、ベース９−軸受支持部材２４−軸受２１−回動軸１１が介在し、介在する部品点数としては実施の形態１より増えるが、実施の形態１と同様に、ヨーク２３と可動子１２との間には寸法精度の出しにくい絶縁フレーム２が介在していない。このため、組立時に可動子１２とヨーク２３（又は鉄心）との隙間のばらつきが少なくなり、隙間の調整作業が簡単となって、精度良く可動子１２を組み付けることが可能となる。
また電磁マグネット２２部と、軸受支持部材２４，軸受２１，回動軸１１，開閉レバー１０，レバー１５，開放ばね１６からなる駆動機構部１７（図１参照）がベース９側に取り付けられており、絶縁フレーム２側に収納された真空バルブ１を始めとする主回路部８とは別個に組み立てることができるため、各ユニット内で組立調整が可能となる。

以上のように、実施の形態２の電磁接触器によれば、駆動機構部の回動軸は、電磁マグネットの両側に配置されてベースに固定された軸受支持部材に、軸受を介して回動可能に支持されているので、ヨークと可動子との間には寸法精度の出しにくい絶縁フレームが介在していないため、可動子とヨークとの隙間のばらつきが少なくなり、隙間の調整作業が簡単となって、精度良く可動子を組み付けることができる。
また、組立時には、主回路部と駆動機構部とを個別に組み立てることが可能となり、寸法調整、及び組立作業が容易になる。

Claims (3)

1. 固定接点と可動接点を内蔵した真空バルブと、前記真空バルブを収容し保持する絶縁フレームと、前記両接点間に接触圧力を与える接圧ばねが装着されて前記可動接点側に連結された絶縁ロッドとを有する主回路部と、
   前記接圧ばねを介して前記絶縁ロッドを前記両接点の接離方向に往復動させる開閉レバーと、前記開閉レバーの支点側に設けられた回動軸と、前記回動軸に固着され前記開閉レバーと連動して回動する可動子と、前記可動子に対向して配置され前記可動子を吸引して前記回動軸を回動させる電磁マグネットとを有する駆動機構部と、
   前記主回路部及び前記駆動機構部を固定するベースと、を備えた電磁接触器において、
   前記主回路部は前記絶縁フレームを介して前記ベースに固定され、前記駆動機構部は前記絶縁フレームを介さずに前記ベースに固定されていることを特徴とする電磁接触器。
2. 請求項１記載の電磁接触器において、前記駆動機構部の前記回動軸は、前記電磁マグネットを構成するヨークに設けられた軸受支持部に、軸受を介して回動可能に支持されていることを特徴とする電磁接触器。
3. 請求項１記載の電磁接触器において、前記駆動機構部の前記回動軸は、前記電磁マグネットの両側に配置されて前記ベースに固定された軸受支持部材に、軸受を介して回動可能に支持されていることを特徴とする電磁接触器。

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