TWI394187B

TWI394187B - 電磁接觸器

Info

Publication number: TWI394187B
Application number: TW098104600A
Authority: TW
Inventors: Nobumoto Tohya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2013-04-21
Also published as: JPWO2010073317A1; KR101274340B1; CN102165552A; JP5389050B2; KR101211304B1; CN102165552B; WO2010073317A1; KR20120079165A; TW201025373A; KR20110038695A

Description

電磁接觸器

本發明係有關於例如對降壓馬達(motor)與功率改善用電容器等電力機械進行開關控制的電磁接觸器，尤其關於進行主接點之開關操作的電磁吸鐵(magnet)部。

電磁接觸器係利用電磁吸鐵之吸引力而使主接點導通或斷路。已知以往有如第5圖所示之電磁接觸器。其係具有由鐵心31、捲繞該鐵心31的線圈(coil)32、以及軛(yoke)33所構成的電磁吸鐵34，一旦線圈32被激磁，則可動鐵板35被吸引，裝設有可動鐵板的旋轉軸36會轉動，支持板37則與此連動而朝上方轉動，連結於支持板的真空閥(valve)38之動作桿(rod)係朝上方移動，內建於真空閥38的主接點即導通。若解除線圈32之激磁，則藉由未圖示的彈簧構件使旋轉軸36朝逆時針方向轉動，即可使主接點斷路(break)。

在電磁吸鐵34之鐵心31部與可動鐵板35間之隙縫係設有遮磁板39。該遮磁板39係用以減少磁路之剖面積而防止因殘留磁性所致之誤動作者，其實質上有發揮空隙的作用。於第5圖時，由可撓性構件所構成的遮磁板39係被墊圈夾持而螺栓鎖固於鐵心31(參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本實開昭61-151305號公報(第2至4頁、第1圖)

電磁吸鐵之吸引力係依據可動子(可動鐵板)與軛(或鐵心)間之接觸部的空隙而大幅變化。可動子與軛(或鐵心)係當每次成為主接點導通狀態時即碰撞，接觸部的狀態會因碰撞次數而變化，因此，吸引力會因電磁吸鐵之開關次數而大幅變化。為此，較佳為當於空隙插入遮磁板時，以不致鬆脫之方式牢固地安裝，而使因開關時之衝擊所致的尺寸變化較少，另外，當因反覆地碰撞而使遮磁板磨耗或劣化時也可容易地替換。

使用了專利文獻1所示之電磁吸鐵的電磁接觸器中，由於係以螺栓將遮磁板固定於鐵心，故存在有可能因反覆之衝擊使螺栓鬆脫之問題點。另外，在更換零件必須將螺栓拆下才能進行，因此也有更換零件費工夫的問題。更且，由於成為磁極頭的墊圈部露出，故有易於附著異物或粉塵的問題。

本發明係為了消除上述問題點而研發者，其目的為提供一種電磁接觸器，其具有耐反覆之衝擊、於磁極部不易附著異物或粉塵，且易於安裝的遮磁板。

本發明之電磁接觸器係具有：電磁吸鐵；可動子，由前述電磁吸鐵之激磁所驅動；以及真空閥，內建有與前述可動子之驅動連動而被驅動、接離的一對主接點；其中，前述電磁吸鐵係具有：電磁線圈，捲繞於兩端具有凸緣部之繞線管(bobbin)；鐵心，插通前述繞線管且於一端側形成有與前述可動子相對向之磁極頭；以及軛，以固著於前述鐵心之另一端側且環繞前述電磁線圈之側部的方式設置；而且，於前述磁極頭側之前述繞線管的前述凸緣部，係以覆蓋前述磁極頭的方式設有遮磁板。

依據本發明之電磁接觸器，在驅動主接點的電磁吸鐵，係於磁極頭側之繞線管的凸緣部以覆蓋磁極頭之方式設置有遮磁板，故磁極頭部整體係以無露出部的方式由較大的遮磁板所覆蓋，故受到反覆之衝擊的變形和磨耗較少，且可抑制金屬異物或粉塵等浸入、附著於磁極頭部，因此可獲得可靠性高的電磁接觸器。

第一實施形態

以下，係依據圖式說明第一實施形態之電磁接觸器。

首先，依據第1圖說明整體之構成。內建有由固定接點1a和可動接點1b所構成之主接點的真空閥1係於絕緣框體2之內側收容有3相份。固定接點1a係連接於固定桿1c，固定桿1c係被導出至真空閥1之容器的外部而連接於固定側端子3，並且固定於絕緣框體2。另一方面，可動接點1b係連接於可在接點之接離方向上移動的可動桿1d。可動桿1d係被導出至外部而經由可撓導體4而連接於可動側端子5，且可動桿1d係與位於同軸上之絕緣桿6之一方連結。絕緣桿6之另一方則經由對兩接點間施加接觸壓力的接壓彈簧7而連接於開關柄(lever)8之一端。

開關柄8之另一端係固著於轉動軸9，藉由以轉動軸9之軸心為支點進行轉動，經由接壓彈簧7而使絕緣桿6及與該絕緣桿6連結的可動桿1d朝兩接點1a、1b之接離方向往復運動。該轉動軸9係如第1圖(b)所示，在固著於基座10之絕緣框體2的兩側面經由軸承11而可自由轉動地被支持。

更且，於轉動軸9係固著有與開關桿8連動而轉動的可動子12。而且，以電磁力吸引可動子12，使轉動軸9朝使接點導通(閉合)的方向轉動的電磁吸鐵13係配設於與可動子12相對向的基座10。有關電磁吸鐵13、及電磁吸鐵13與可動子12間之抵接部附近的詳細將於後述。

更且，於轉動軸9係設有如第1圖(b)所示的接點開放用桿14，與桿14相對向而配設有開放彈簧15。該開放彈簧15係朝與可動子12之吸引方向相反的方向被彈壓，藉由推壓桿14而使轉動軸9轉動，而發揮將主接點開放的作用。

以即使桿14被開放彈簧15推壓而使轉動軸9轉動也不會轉動預定角度以上的方式，將止動器(stopper)16設於可動子12之吸引側的相反側。

如上所述，電磁接觸器係藉由電磁吸鐵13之激磁而驅動可動子12，且與可動子12之驅動連動而驅動真空閥1之主接點的可動接點1b使其接離，藉此開關主接點1a、1b，但從真空閥1至轉動軸9為止的主電路部之構成僅為一例，而非被限定於第1圖之形狀者。

接著，對於電磁吸鐵13與可動子12附近的詳細，依據第1圖(a)之剖面圖和第2圖、及第3圖進行說明。

如第1圖(a)之剖面圖所示，電磁吸鐵13係構成為：電磁線圈18，捲繞於在兩端具有凸緣部17a的繞線管17之軀幹部；圓柱狀的鐵心19，插通繞線管17之軀幹部而於一端側形成有與可動子12相對向的磁極頭19a；以及軛20(亦可參照第2圖)，於鐵心19之另一端側藉由螺栓鎖固等而固著，且以圍繞電磁線圈18之側部的方式設置。軛20係於下部側所設置的安裝腳20a被螺栓鎖固而固定於基座10。

於鐵心19之磁極頭19a側係配設有用以吸引可動子12以保持真空閥1之主接點之導通狀態的永久磁鐵21。永久磁鐵21之大小係與鐵心19之外徑大致相同。

如第2圖及第3圖所示，於鐵心19之磁極頭19a側的繞線管17之凸緣部17a係以可自由裝卸之方式設有覆蓋磁極頭19a之大小的遮磁板22。在設有永久磁鐵21的情形時，則當然為可覆蓋永久磁鐵21的大小。遮磁板22係為了使吸引力穩定化而設者，其作用之詳細將於後述。

遮磁板22例如係使用由黃銅或磷青銅所構成的矩形狀薄板。其厚度例如為0.26mm，寬度為可隱藏如上所述的磁極頭19a(或永久磁鐵21)的尺寸，於相對向的兩邊側係形成有折曲成直角的折曲面22a。且於各折曲面22a係形成有矩形狀之安裝孔22b。

另一方面，於繞線管17之磁極頭19a側的凸緣部17a之上下係形成有扣合於安裝孔22b的突起部17b。上下之突起部17b之外側端面間的尺寸係設定為比遮磁板22之折曲面22a間之尺寸略長。

遮磁板22之安裝係如第3圖所示，使一方突起部17b扣合於折曲面22a之一方安裝孔22b，並將另一方如箭號所示予以壓入，利用折曲面22a之彈性，將另一方之突起部17b插入另一方之安裝孔22b而使其扣合。扣合後的狀態為第2圖。

如上所述所構成的電磁吸鐵13、遮磁板22、與可動子12之間的關係，係為當可動子12被磁極頭19a吸引時，可動子12之與磁極頭19a相對向的面係大致齊平地與遮磁板22之面相對向而使彼此之配置關係成為無隙縫的方式。

當可動子12被吸引時，雖可動子12之面亦可直接抵接於遮磁板22，但抵接於軛20之開口側(磁極頭19a側)之端面的方式，即使在長期間的使用下與磁極頭19a之平行度也不易產生偏差。

接著，對於電磁接觸器之動作進行說明。當真空閥1之接點斷路時，可動子12係被開放彈簧15推壓而成為抵接止動器16的狀態。若對電磁接觸器發出導通指令，則電磁線圈18會被激磁，產生環繞鐵心19、軛20、和可動子12的磁通，而於電磁吸鐵13產生吸引力。藉由該吸引力，可動子12係被吸引至磁極頭19a側，且以轉動軸9為支點而於第1圖中朝順時鐘方向轉動。與其連動地，開關桿8係經由接壓彈簧7而將絕緣桿6與可動桿1d推上，且真空閥1之可動接點1b係抵接於固定接點1a。更且，接壓彈簧7係被壓縮而成為如第1圖所示的狀態而完成導通。兩接點1a、1b係藉由接壓彈簧7之接壓力而對接點施加必要的接觸壓。當導通結束後，可動子12係被永久磁鐵21之吸引力吸引而保持導通狀態。

遮斷動作係藉由遮斷指令而使電磁線圈19導通且朝反方向被激磁時，勝過永久磁鐵21之吸引力的反彈力會作用於可動子12，藉由接壓彈簧7之力、和開放彈簧15推壓桿14之力，轉動軸9會於第1圖朝逆時鐘方向轉動，而將開關桿8推下，使其成為可動接點1b遠離固定接點1a的遮斷狀態。此時，可動子12係抵接於止動器16而使其不會過度轉動。

接著，針對遮蔽板22之作用進行說明。

一般而言，本實施形態之電磁接觸器係作為電力機器之開關(switch)而使用者，從而開關數十萬次。可動子12、與鐵心19之磁極頭19a(設有永久磁鐵21之情形時則為永久磁鐵21)，係難以使隙縫完全為0，而會存在有若干之微小隙縫。該隙縫若因如上所述多數次之重複動作而變化，則電磁力也會變化，視變化之程度有時會對開關造成阻礙。

第4圖為顯示電磁吸鐵之磁性電路中之可動子部的空隙與電磁力之關係的示意圖。例如，若初期空隙為0.2mm者因長期間之開關動作而使抵接部表面因磨耗等而減少至0.1mm，則電磁力僅變化ΔF1。若初期值為0.5mm者減少至0.4mm，則電磁例會變化達ΔF2。可知雖空隙之減少量同樣為0.1mm，但電磁力變化量為ΔF1>ΔF2，且因初期空隙而會有很大之差異。從而，為了使電磁力之變化量減少，係以初期空隙較大者為佳，但若空隙變大，當然電磁力會降低。

因此，遮磁板22係使用非磁性構件(非透磁性材料)，預先於可動子12、和鐵心19之磁極頭19d(或永久磁鐵21)之間設定使電磁力不太會降低之值的磁性隙縫。藉由遮磁板22之厚度，可動子12與磁極頭19a(或永久磁鐵21)之磁性縫隙係大致保持一定，即使藉由多次的重複開關動作而因磨耗等使其尺寸略為減少，也可將電磁力之變化量抑制為較小。成為該隙縫的遮磁板22之厚度係如先前所說明般例如為0.26mm左右。

另外，遮磁板22係如前所述因多次之開關而被施加衝擊，因此無法避免因長年使用而產生磨耗或變形，故為了維持穩定的性能，期望能夠定期地更換。於本實施形態中，由於將遮磁板22作成為可自由裝卸之構造，故更換遮磁板22時，能夠以與第3圖之安裝順序相反的順序簡單地拆下，而不需要螺栓等固定零件，也不需要使用工具等即可輕易地更換新品。

更且，由於永久磁鐵21之外徑係與磁極頭19a之外徑大致相同，雖嵌合於繞線管17之軀幹部內徑，但當然在組裝上仍需要若干空隙，因此在組裝後會存在些微空隙。而會有於該空隙和永久磁鐵21之表面附著金屬異物或粉塵等之虞。若金屬異物和粉塵等附著，前述「空隙」便會產生變化。

於本實施形態中，將遮磁板22之大小設為可隱蔽永久磁鐵21(≒磁極頭19a)之外徑的大小，故永久磁鐵21會成為由遮磁板22所覆蓋的形式，而可抑制金屬異物或粉塵等附著。另外，因遮磁板22係覆蓋寬廣面，故其耐衝擊性良好，也難以產生磨耗或變形。

又，至前述為止的說明中，雖作為導通動作保持用而使用永久磁鐵21，但亦有於導通後持續對電磁線圈18流動電流而保持導通狀態或利用閂鎖機構保持導通狀態的方式，於此情形中，即不需要永久磁鐵21。雖由於沒有永久磁鐵21而可減少金屬異物之附著，但磁極頭19a與可動子12之空隙間的關係係與上述相等，相對於異物之浸入和粉塵對於表面的附著也可期待同樣的作用效果。

如上所述，依據第一實施形態之電磁接觸器，驅動主接點的電磁吸鐵係具有：電磁線圈，捲繞於兩端具有凸緣部的繞線管；鐵心，插通繞線管，且於一端側形成有與可動子相對向之磁極頭；以及軛，以圍繞被固定於鐵心之另一端側的電磁線圈之側部的方式設置；其中，藉由於磁極頭側之繞線管的凸緣部以覆蓋磁極頭的方式設置遮磁板，因此藉由作成為幾乎覆蓋繞線管之凸緣部的大面積遮磁板，即可減少因反覆之衝擊所致的變形或磨耗，另外，也可抑制於繞線管和鐵心之空隙間或磁極頭附著有金屬異物或粉塵等。

另外，遮磁板係由矩形狀之板材所構成，且於形成在相對向之兩側的折曲面設有安裝孔，使安裝孔扣合在設於繞線管之凸緣部的突起部，且以可自由拆裝之方式安裝，因此不使用固定構件或工具等也可輕易地拆裝遮磁板，且可提供一種不會因開關振動而導致遮磁板脫落、可靠性高的電磁接觸器。

更且，於磁極頭和遮磁板之間，由於設有用以保持主接點之導通狀態的永久磁鐵，故為不另外需要保持導通用之閂鎖機構的構成，藉此可提供一種可抑制於永久磁鐵部附著金屬異物，且可靠性高的電磁接觸器。

1．．．真空閥

1a．．．固定接點

1b．．．可動接點

1c．．．固定桿

1d．．．可動桿

2．．．絕緣框體

3．．．固定側端子

4．．．可撓導體

5．．．可動側端子

6．．．絕緣桿

7．．．接壓彈簧

8．．．開關柄

9．．．轉動軸

10．．．基座

11．．．軸承

12．．．可動子

13．．．電磁吸鐵

14．．．桿

15．．．開放彈簧

16．．．止動器

17．．．繞線管

17a．．．凸緣部

17b．．．突起部

18．．．電磁線圈

19．．．鐵心

19a．．．磁極頭

20．．．軛

20a．．．裝置角

21．．．永久磁鐵

22．．．遮磁板

22a．．．折曲面

22b．．．安裝孔

第1圖為表示本發明第一實施形態之電磁接觸器構成的圖，(a)為側面側剖面，(b)為從(a)之箭號b觀看之電磁吸鐵部之局部正面圖。

第2圖為第1圖之電磁吸鐵部之斜視圖。

第3圖為說明第1圖之電磁吸鐵之電磁線圈之遮磁板安裝方法的斜視圖。

第4圖為表示可動子與磁極頭間之間隙與電磁力之關係的圖。

第5圖為表示習知電磁接觸器之構成的圖。