WO2015040834A1 - 電磁継電器 - Google Patents

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WO2015040834A1
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movable core
movable
fixed core
fixed
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政直 杉澤
貴史 伊藤
神谷 誠
貢 藤原
田中 智明
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アンデン株式会社
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    • H01H50/18Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/20Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
    • HELECTRICITY
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    • H01H50/16Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/163Details concerning air-gaps, e.g. anti-remanence, damping, anti-corrosion

Definitions

  • This disclosure relates to an electromagnetic relay that opens and closes an electric circuit.
  • Patent Document 1 Conventionally, as this type of electromagnetic relay, for example, there is one described in Patent Document 1.
  • an electromagnetic attractive force is generated between opposing surfaces of a movable core made of a plate material and a fixed core made of a plate material by energization of an exciting coil, and the movable core is caused by the electromagnetic attractive force. It is designed to be sucked to the fixed core side.
  • the air gap between the opposed surfaces of the movable core and the fixed core is reduced, thereby energizing the excitation coil.
  • the electromagnetic attractive force immediately after the start is increased.
  • the movable core and the fixed core are made of a plate material, and the opposing surfaces of the movable core and the fixed core are at two locations in a direction orthogonal to the moving direction of the movable core. Since it only exists, it is difficult to sufficiently increase the facing area between the movable core and the fixed core, and thus it is difficult to obtain a sufficient electromagnetic attractive force.
  • This indication aims at providing the electromagnetic relay from which electromagnetic attraction force is fully obtained in view of the above-mentioned point.
  • an electromagnetic relay is disposed in an excitation coil that forms a magnetic field when energized and a coil center hole formed in the center of the excitation coil, and constitutes a magnetic circuit.
  • a fixed core, a yoke that constitutes a magnetic circuit is arranged so as to cover the outer peripheral side of the exciting coil and the axial end of the exciting coil, a movable core that is attracted to the fixed core when energizing the exciting coil, and a movable A movable contact that moves following the core and a fixed contact that the movable contact contacts and separates are provided.
  • the direction in which the movable core moves due to the start of energization of the exciting coil is defined as the suction direction
  • the direction in which the movable core moves due to the energization interruption of the exciting coil is defined as the non-attracting direction.
  • the fixed core has a fixed core taper portion whose diameter increases from the end portion on the non-suction direction side in the fixed core toward the suction direction, and an outer diameter that extends from the end portion on the suction direction side in the fixed core taper portion toward the suction direction is constant.
  • the movable core includes a movable core cylindrical portion that internally forms a movable core hole that is a space in which the fixed core tapered portion and the fixed core circular portion can enter.
  • the movable core cylindrical portion has a constant inner diameter extending from the suction-side end portion of the movable core toward the non-suction direction, and the non-suction-direction end portion of the movable core cylindrical portion from the non-suction direction end. And a movable core taper cylinder part whose inner peripheral surface is reduced in diameter.
  • the inner peripheral surface of the movable core cylindrical portion since the inner peripheral surface of the movable core cylindrical portion has a constant inner diameter, it is more energized than when the inner peripheral surface of the movable core cylindrical portion is tapered like the inner peripheral surface of the movable core tapered cylindrical portion.
  • the air gap at the time of shutting off and at the start of energization can be reduced, and the electromagnetic attractive force at the start of energization can be increased.
  • the opposing surfaces of the fixed core taper portion and the movable core taper cylinder portion are annularly continuous around the central axis of the fixed core and the movable core, and the opposing area of the opposing surface can be sufficiently increased. Accordingly, it is possible to increase the electromagnetic attraction force during complete attraction.
  • a force perpendicular to the moving direction of the movable core (hereinafter referred to as side force) always acts on the movable core, and the inclination of the movable core is likely to occur.
  • the electromagnetic relay of the present disclosure the magnetic flux continuously passes around the central axis of the fixed core and the movable core between the opposed surfaces of the fixed core taper portion and the fixed core cylindrical portion and the movable core hole portion. Side forces acting on the movable core are prevented or suppressed, and the inclination of the movable core is suppressed.
  • the contact portion between the fixed core and the movable core when the excitation coil is energized is configured to be in line contact or point contact.
  • the suction force that is, the peak suction force
  • the collision speed between the fixed core and the movable core increases, and the collision noise also increases.
  • the peak attractive force is excessive, the return voltage becomes low, and there is a possibility that it cannot be restored with a desired return voltage.
  • the collision sound can be reduced and the return can be performed with a desired return voltage.
  • the electromagnetic relay further includes a shaft coupled to the movable core and a support member that slidably supports the shaft, and at least a part of the movable core is inserted into the coil center hole so that the movable core is excited.
  • the coil is slidably supported.
  • the member that moves integrally with the movable core is supported at two points, the inclination of the movable core is suppressed. Therefore, the air gap between the fixed core tapered portion and the tapered hole portion can be narrowed, and the electromagnetic attractive force can be further increased. Further, the contact reliability between the movable contact and the fixed contact can be improved.
  • the fixed core hole is formed in the fixed core
  • the shaft is coupled to the movable core, at least a part of the shaft is inserted into the fixed core hole, and the shaft is slidably supported by the fixed core.
  • the direction in which the movable core 16 moves when energization of the excitation coil 12 is started is referred to as a suction direction AA
  • the direction in which the movable core 16 moves when the excitation coil 12 is deenergized is referred to as a non-attraction direction BB.
  • the suction direction AA and the non-suction direction BB are collectively referred to as the movable core moving direction.
  • the non-suction direction BB is also called an anti-suction direction or a release direction, and means a direction opposite to the suction direction AA in the movable core moving direction.
  • a resin base 11 for holding components is arranged in a resin case 10.
  • the base 11 is fixed to the case 10 by bonding or fitting with a claw or the like.
  • the exciting coil 12 includes a resin spool 121 and a coil portion 122 formed by winding a conductive wire around the spool 121.
  • a fixed core 13 made of a magnetic metal material is disposed in a hole in the central portion in the radial direction of the exciting coil 12 (more specifically, a hole in the central portion in the radial direction of the spool 121).
  • the fixed core 13 has a substantially cylindrical shape, and its central axis coincides with the moving core moving direction.
  • the fixed core 13 includes a fixed core taper portion 131 that increases in diameter from the end portion on the non-suction direction BB side of the fixed core 13 (that is, the end portion on the movable core 16 side) toward the suction direction AA, and the suction at the fixed core taper portion 131.
  • a fixed core first circular portion 132 having a constant outer diameter extending from the end portion on the direction AA side toward the suction direction AA.
  • the fixed core first circular portion 132 corresponds to a fixed core circular portion.
  • the fixed core 13 extends from the end on the suction direction AA side in the fixed core first circular portion 132 toward the suction direction AA, and has a constant outer diameter and a larger diameter than the fixed core first circular portion 132.
  • the fixed core second circular portion 133 and the fixed core second circular portion 133 that extend from the end on the suction direction AA side toward the suction direction AA and have a constant outer diameter and a smaller diameter than the fixed core second circular portion 133 And a fixed core third circular portion 134.
  • the fixed core 13 extends from the end on the suction direction AA side in the fixed core third circular portion 134 toward the suction direction AA, and has a constant outer diameter and a smaller diameter than the fixed core third circular portion 134.
  • a fourth core circular part 135 is provided.
  • a fixed core recess 136 that is a cylindrical recess space is formed at the center of the end portion of the fixed core 13 on the non-suction direction BB side (that is, the end surface of the fixed core taper portion 131).
  • a projecting fixed core convex portion 137 that is annular and continuous around is formed.
  • a first yoke 14 obtained by bending a plate made of a magnetic metal material into a substantially U-shape is used to provide an outer peripheral side of the excitation coil 12 and one end side in the axial direction of the excitation coil 12 (that is, an end on the suction direction AA side of the excitation coil 12). Part) is covered.
  • the other end side in the axial direction of the exciting coil 12 (that is, the end portion on the non-attraction direction BB side of the exciting coil 12) is covered by the rectangular flat plate-shaped second yoke 15 made of a magnetic metal material.
  • the second yoke 15 has a yoke hole 151 penetrating through the center.
  • the surface of the second yoke 15 forming the yoke hole 151 has a taper that increases in diameter toward the non-suction direction BB.
  • the end of the fixed core fourth circular portion 135 in the fixed core 13 is caulked to couple the fixed core 13 and the first yoke 14 together. Further, the first yoke 14 and the second yoke 15 are joined by caulking or the like. Further, the first yoke 14 is coupled to the base 11 by press fitting or the like.
  • a movable core 16 made of a magnetic metal material is disposed at a position facing the fixed core 13 and the second yoke 15.
  • the movable core 16 has a substantially cylindrical shape, and its central axis coincides with the moving core moving direction.
  • the fixed core 13, the first yoke 14, the second yoke 15, and the movable core 16 constitute a magnetic circuit for magnetic flux induced by the exciting coil 12.
  • the movable core 16 is positioned on the non-suction direction BB side of the movable core cylinder 161 having a constant outer diameter and the movable core cylinder 161, and both inner and outer peripheral surfaces are increased in diameter toward the non-suction direction BB. And a movable core central plate 163 positioned inside the movable core cylinder 161 and the movable core collar 162.
  • the movable core cylindrical portion 161 is disposed in the yoke hole 151 and is slidably supported in a hole in the central portion in the radial direction of the exciting coil 12.
  • a movable core hole portion 164 that is a space in which the fixed core taper portion 131 and the fixed core first circular portion 132 can enter is formed inside the movable core cylinder portion 161.
  • the movable core cylindrical portion 161 is movable with a movable core cylindrical portion 165 having a constant inner diameter extending from the end of the movable core 16 on the suction direction AA side (that is, the end on the fixed core 13 side) toward the non-suction direction BB.
  • the core cylindrical portion 165 includes a movable core taper cylindrical portion 166 whose inner peripheral surface is reduced in diameter from the end portion on the non-suction direction BB side toward the non-suction direction BB.
  • the movable core flange 162 faces the end surface of the second yoke 15 on the non-suction direction BB side and the tapered surface forming the yoke hole 151 in the second yoke 15.
  • the movable core center plate portion 163 faces the end portion of the fixed core 13 on the non-suction direction BB side (that is, the end surface of the fixed core taper portion 131).
  • a return spring 17 that urges the movable core 16 toward the non-attraction direction BB is disposed. Then, by energizing the exciting coil 12, the movable core 16 is attracted to the fixed core 13 side against the return spring 17 by electromagnetic attraction force (that is, moves in the attraction direction AA).
  • a metal shaft 18 is coupled to the movable core 16.
  • the shaft 18 has a substantially cylindrical shape, and its central axis coincides with the moving core moving direction.
  • the shaft 18 includes a shaft first columnar portion 181 and a shaft second columnar portion 182 that is located on the non-suction direction BB side of the shaft first columnar portion 181 and has a smaller diameter than the shaft first columnar portion 181. I have.
  • the end of the shaft first columnar portion 181 on the suction direction AA side is inserted into the hole formed in the central portion in the radial direction of the movable core center plate 163, and the end of the shaft first columnar portion 181 is caulked.
  • the movable core 16 and the shaft 18 are coupled.
  • the movable core 16 and the shaft 18 may be integrated with the same member.
  • the shaft 18 passes through a hole formed in the central portion of the base 11 in the radial direction.
  • a first retaining ring 19 is fitted to a portion of the shaft 18 protruding from the base 11 (that is, the shaft second columnar portion 182), and a conductive metal plate-like movable contact 20 is slidable. It is installed.
  • the second retaining ring 21 is fixed to the middle portion of the shaft second cylindrical portion 182. Between the second retaining ring 21 and the movable contact 20, a contact pressure spring 22 that urges the movable contact 20 toward the AA side in the suction direction (that is, the first retaining ring 19 side) is disposed.
  • the movable contact 20 is provided with two or more convex contact points. The contact point may be a contact point of another member.
  • the conductive metal plate-like first fixed contact 24 is provided with one or more convex contact points, and the conductive metal plate-like second fixed contact 26 has one or more convex contact points.
  • a contact point is provided.
  • the contact point may be a contact point of another member.
  • the first fixed contact 24 and the second fixed contact 26 are fixed to the base 11, and the total number of contact points of the first fixed contact 24 and the second fixed contact 26 is the same as the contact point of the movable contact 20. In the respective positions.
  • the movable contact 20 moves following the movable core 16, whereby the contact point of the movable contact 20 contacts and separates from the contact points of the first and second fixed contacts 24, 26, and the first fixed contact.
  • the child 24 and the second fixed contact 26 are electrically connected or disconnected.
  • a metal plate-like support member 28 is fixed to the base 11.
  • the shaft second cylindrical portion 182 is slidably inserted into the through hole formed in the support member 28.
  • a part of the fixed core taper portion 131 is located in the movable core hole portion 164 and fixed to the end portion on the suction direction AA side in the movable core cylindrical portion 165.
  • the core taper portion 131 overlaps in a direction orthogonal to the moving core moving direction.
  • the exciting coil 12 when the exciting coil 12 is energized, the movable core 16 is attracted to the fixed core 13 side against the return spring 17 by the electromagnetic attraction force, and the shaft 18 and the movable contact 20 follow the movable core 16 to attract the direction AA. Move to. Thereby, the contact point provided in the movable contact 20 abuts on the contact point provided in the first fixed contact 24 and the second fixed contact 26, and the first fixed contact 24 and the second fixed contact 26 are Is electrically conductive.
  • the movable core 16 moves to a position where the movable core center plate portion 163 contacts the fixed core convex portion 137. Further, in a state in which the movable core center plate portion 163 is in contact with the fixed core convex portion 137, the fixed core taper portion 131 and the fixed core first circular portion 132 are located in the movable core hole portion 164.
  • the end of the movable core cylindrical portion 165 on the suction direction AA side is fixed as when the energization to the excitation coil 12 is interrupted.
  • the core taper portion 131 overlaps the direction perpendicular to the moving core moving direction. Since the inner peripheral surface of the movable core cylindrical portion 165 has a constant inner diameter, the inner peripheral surface of the movable core cylindrical portion 165 is tapered like the inner peripheral surface of the movable core tapered cylindrical portion 166 (that is, the movable core cylindrical portion 165 is movable). Compared with a case where the entire inner peripheral surface of the core hole portion 164 is tapered, the air gap at the start of energization can be reduced, and as a result, the electromagnetic attractive force at the start of energization can be increased.
  • the fixed core 13 is disposed between the opposed surfaces of the fixed core taper portion 131 and the fixed core first circular portion 132 and the movable core cylinder portion 161. Further, since the magnetic flux passes at all positions around the central axis of the movable core 16, side forces acting on the movable core 16 are prevented or suppressed, and the inclination of the movable core 16 is suppressed.
  • the opposed surfaces of the fixed core taper portion 131 and the fixed core first circular portion 132 and the movable core cylinder portion 161 are annularly continuous around the central axes of the fixed core 13 and the movable core 16, the opposed surfaces thereof. Can be sufficiently increased, and the electromagnetic attraction force during suction or during full suction can be increased.
  • the exciting coil 12 when the exciting coil 12 is energized, the movable core center plate portion 163 contacts the annular fixed core convex portion 137.
  • the peak attractive force is increased. It is suppressed. Therefore, the collision sound between the fixed core 13 and the movable core 16 can be reduced, and it can be returned with a desired return voltage.
  • the movable core cylindrical portion 161 is slidably supported by the excitation coil 12 and the shaft second columnar portion 182 is slidably supported by the support member 28, in other words, the movable core cylindrical portion 161 is integrated with the movable core 16. Since the moving member is supported at two points, the inclination of the movable core 16 is suppressed. Therefore, the air gap between the fixed core taper portion 131 and the fixed core first circular portion 132 and the movable core cylinder portion 161 can be narrowed, and the electromagnetic attractive force can be further increased. Further, the contact reliability between the movable contact 20 and the first fixed contact 24 and the second fixed contact 26 can be improved.
  • the second retaining ring 21 and the support member 28 in the first embodiment are eliminated.
  • a fixed core hole 138 extending in the axial direction is formed in the central portion of the fixed core 13 in the radial direction, and the fixed core 13 has a substantially cylindrical shape.
  • the movable core 16 has a flat surface on the non-suction direction BB side of the movable core collar 162.
  • the shaft 18 includes a shaft third cylindrical portion 183 extending from the coupling position with the movable core 16 toward the suction direction AA, and a shaft fourth cylindrical portion extending from the coupling position with the movable core 16 toward the non-suction direction BB. 184.
  • the shaft third cylindrical portion 183 is inserted into the fixed core hole 138, and the shaft 18 is slidably supported by the fixed core 13.
  • the movable core 16 is not supported by the exciting coil 12.
  • An insulator 29 is attached to the end of the shaft fourth cylindrical portion 184, and the end of the insulator 29 is in contact with the movable contact 20.
  • the base 11 is integrally formed with a guide portion 111 for guiding the movable contact 20. More specifically, the guide portions 111 are arranged on the front side and the back side of the paper in FIG. 2 so as to regulate the movement range of the movable contact 20 in the vertical direction and the horizontal direction in FIG. It has become.
  • the base 11, the fixed core 13, the first yoke 14, the movable core 16, the shaft 18, the support member 28, and the spool 121 are related to the inclination of the movable core 16 with respect to the fixed core 13.
  • This relates to variations in the air gap G at each position in the circumferential direction. More specifically, the dimensional accuracy and shape accuracy of each component, and the assembly accuracy between components are related to the inclination of the movable core 16 with respect to the fixed core 13.
  • the annular fixed core convex portion 137 is formed so that the fixed core 13 and the movable core 16 are in line contact when the exciting coil 12 is energized.
  • a plurality of protrusions arranged along the circumferential direction may be configured so that the fixed core 13 and the movable core 16 are in point contact when the exciting coil 12 is energized.

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Abstract

 固定コア(13)は、吸引方向(AA)に拡径する固定コアテーパ部(131)と、固定コアテーパ部(131)の端部から吸引方向(AA)に延びる外径が一定の固定コア第1円形部(132)とを備える。可動コア(16)は、固定コアテーパ部(131)および固定コア第1円形部(132)が侵入可能な空間である可動コア孔部(164)を内部に形成する可動コア筒部(161)を備える。可動コア筒部(161)は、内径が一定の可動コア円筒部(165)と、可動コア円筒部(165)の端部から非吸引方向(BB)に向かって内周面が縮径する可動コアテーパ筒部(166)とを備える。

Description

電磁継電器 関連出願の相互参照
 本出願は、2013年9月19日に出願された日本出願番号2013-194120号と2014年6月23日に出願された日本出願番号2014-128252号に基づくもので、ここにそれらの記載内容を援用する。
 本開示は、電気回路を開閉する電磁継電器に関する。
 従来、この種の電磁継電器として、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された電磁継電器は、励磁コイルへの通電により板材よりなる可動コアと板材よりなる固定コアとの対向面間に電磁吸引力が発生し、その電磁吸引力により可動コアが固定コア側に吸引されるようになっている。
 また、可動コアと固定コアとの対向面を、可動コアの移動方向に対して斜めにすることにより、可動コアと固定コアとの対向面間のエアギャップを小さくして、励磁コイルへの通電開始直後における電磁吸引力を増加させるようにしている。
特開2011-216785号公報
 しかしながら、特許文献1に示された従来の電磁継電器は、可動コアおよび固定コアは板材よりなり、可動コアと固定コアとの対向面は可動コアの移動方向に対して直交する方向の2箇所に存在するのみであるため、可動コアと固定コアとの対向面積を十分に大きくすることが困難であり、ひいては電磁吸引力を十分に得ることが困難であった。
 本開示は上記点に鑑みて、電磁吸引力が十分に得られる電磁継電器を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の一形態では、電磁継電器は、通電時に磁界を形成する励磁コイルと、励磁コイルの中心部に形成されたコイル中心孔部内に配置され、磁気回路を構成する固定コアと、励磁コイルの外周側および励磁コイルの軸方向端部を覆うように配置され、磁気回路を構成するヨークと、励磁コイルへの通電時に固定コア側に吸引される可動コアと、可動コアに追従して移動する可動接触子と、可動接触子が接離する固定接触子とを備える。励磁コイルへの通電開始により可動コアが移動する向きを吸引向きとし、励磁コイルへの通電遮断により可動コアが移動する向きを非吸引向きとする。固定コアは、固定コアにおける非吸引向き側の端部から吸引向きに向かって拡径する固定コアテーパ部と、固定コアテーパ部における吸引向き側の端部から吸引向きに向かって延びる外径が一定の固定コア円形部とを備える。可動コアは、固定コアテーパ部および固定コア円形部が侵入可能な空間である可動コア孔部を内部に形成する可動コア筒部を備える。可動コア筒部は、可動コアにおける吸引向き側の端部から非吸引向きに向かって延びる内径が一定の可動コア円筒部と、可動コア円筒部における非吸引向き側の端部から非吸引向きに向かって内周面が縮径する可動コアテーパ筒部とを有する。励磁コイルへの通電を遮断しているとき、固定コアテーパ部の一部が可動コア孔部内に位置して、可動コア円筒部における吸引向き側の端部と固定コアテーパ部が可動コアの移動方向に対して直交する方向に重なる。励磁コイルに通電しているとき、固定コアテーパ部および固定コア円形部が可動コア孔部内に位置する。
 これによると、可動コア円筒部の内周面は内径が一定であるため、可動コア円筒部の内周面を可動コアテーパ筒部の内周面と同様のテーパ状にした場合よりも、通電を遮断しているときおよび通電開始時のエアギャップを小さくすることができ、通電開始時の電磁吸引力を大きくすることができる。
 また、固定コアテーパ部と可動コアテーパ筒部との対向面は、固定コアおよび可動コアの中心軸回りに環状に連続したものとなり、その対向面の対向面積を十分に大きくすることができる。したがって、完全吸引時の電磁吸引力を大きくすることができる。
 ところで、従来の電磁継電器は、可動コアの移動方向に対して垂直方向の力(以下、サイドフォースという)が常時可動コアに作用し、可動コアの傾きが発生しやすい。これに対し、本開示の電磁継電器は、固定コアテーパ部および固定コア円柱部と可動コア孔部との対向面間には、固定コアおよび可動コアの中心軸回りに連続して磁束が通るため、可動コアに作用するサイドフォースが防止ないしは抑制されて、可動コアの傾きが抑制される。
 また、電磁継電器において、励磁コイルに通電しているときの固定コアと可動コアの当接部が、線接触または点接触となるように構成されている。
 ところで、固定コアと可動コアの接触時の吸引力(すなわち、ピーク吸引力)が過大であると、固定コアと可動コアの衝突速度が高くなり、衝突音も大きくなる。また、ピーク吸引力が過大であると、復帰電圧が低くなり、所望の復帰電圧で復帰させることができなくなる虞がある。
 これに対し、固定コアと可動コアを線接触または点接触させることにより、ピーク吸引力が抑制されるため、衝突音を小さくすることができるとともに、所望の復帰電圧で復帰させることができる。
 また、電磁継電器は、可動コアに結合されたシャフトと、シャフトを摺動自在に支持する支持部材とをさらに備え、可動コアの少なくとも一部がコイル中心孔部に挿入されて、可動コアが励磁コイルにより摺動自在に支持されている。
 これによると、可動コアと一体的に移動する部材は2点で支持されるため、可動コアの傾きが抑制される。したがって、固定コアテーパ部とテーパ孔部とのエアギャップを狭くすることが可能となり、電磁吸引力をさらに大きくすることができる。また、可動接触子と固定接触子の接触信頼性を向上させることができる。
 また、電磁継電器において、固定コアに固定コア孔が形成され、可動コアにシャフトが結合され、シャフトの少なくとも一部が固定コア孔に挿入されて、シャフトが固定コアにより摺動自在に支持されている。
 これによると、エアギャップの寸法に関係する部品の数が少ないため、エアギャップのばらつきを小さくすることができる。
第1実施形態に係る電磁継電器の構成を示す断面図である。 第2実施形態に係る電磁継電器の構成を示す断面図である。
 以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
 (第1実施形態)
 第1実施形態について説明する。
 以下の説明では、励磁コイル12への通電開始により可動コア16が移動する向きを吸引向きAAといい、励磁コイル12への通電遮断により可動コア16が移動する向きを非吸引向きBBという。また、吸引向きAAおよび非吸引向きBBを合わせて、可動コア移動方向という。非吸引向きBBは、反吸引方向または解放方向とも言い、可動コア移動方向において吸引向きAAとは反対の方向を意味する。
 図1に示すように、樹脂製のケース10内には、構成部品を保持する樹脂製のベース11が配置されている。このベース11は、接着または爪等による嵌合によりケース10に固定されている。
 ケース10内には、通電時に磁界を形成する円筒状の励磁コイル12が配置されている。励磁コイル12は、樹脂製のスプール121と、スプール121に導線を巻いて形成されたコイル部122とを備えている。
 励磁コイル12の径方向中心部の孔(より詳細には、スプール121の径方向中心部の孔)には、磁性体金属材料よりなる固定コア13が配置されている。固定コア13は略円柱状であり、その中心軸は可動コア移動方向と一致している。
 固定コア13は、固定コア13における非吸引向きBB側の端部(すなわち、可動コア16側の端部)から吸引向きAAに向かって拡径する固定コアテーパ部131と、固定コアテーパ部131における吸引向きAA側の端部から吸引向きAAに向かって延びる外径が一定の固定コア第1円形部132とを備えている。なお、固定コア第1円形部132は、固定コア円形部に相当する。
 また、固定コア13は、固定コア第1円形部132における吸引向きAA側の端部から吸引向きAAに向かって延びるとともに、外径が一定で且つ固定コア第1円形部132よりも大径の固定コア第2円形部133と、固定コア第2円形部133における吸引向きAA側の端部から吸引向きAAに向かって延びるとともに、外径が一定で且つ固定コア第2円形部133よりも小径の固定コア第3円形部134とを備えている。
 さらに、固定コア13は、固定コア第3円形部134における吸引向きAA側の端部から吸引向きAAに向かって延びるとともに、外径が一定で且つ固定コア第3円形部134よりも小径の固定コア第4円形部135を備えている。
 さらにまた、固定コア13における非吸引向きBB側の端部(すなわち、固定コアテーパ部131の端面)には、中心部に円柱状凹部空間である固定コア凹部136が形成され、固定コア凹部136の周りに環状に連続した突起状の固定コア凸部137が形成されている。
 磁性体金属材料よりなる板材を略U字状に折り曲げた第1ヨーク14により、励磁コイル12の外周側、および励磁コイル12の軸方向一端側(すなわち、励磁コイル12における吸引向きAA側の端部)が覆われている。
 また、磁性体金属材料よりなる矩形平板状の第2ヨーク15により、励磁コイル12の軸方向他端側(すなわち、励磁コイル12における非吸引向きBB側の端部)が覆われている。第2ヨーク15には、中心部に貫通したヨーク孔151が形成されている。第2ヨーク15におけるヨーク孔151を形成する面は、非吸引向きBBに向かって拡径するテーパになっている。
 固定コア13における固定コア第4円形部135の端部がかしめられて、固定コア13と第1ヨーク14が結合されている。また、第1ヨーク14と第2ヨーク15がかしめ等により結合されている。さらに、第1ヨーク14が圧入等によりベース11に結合されている。
 固定コア13および第2ヨーク15に対向する位置には、磁性体金属材料よりなる可動コア16が配置されている。可動コア16は略円筒状であり、その中心軸は可動コア移動方向と一致している。なお、固定コア13、第1ヨーク14、第2ヨーク15、および可動コア16は、励磁コイル12により誘起された磁束の磁気回路を構成する。
 可動コア16は、外径が一定の円筒状の可動コア筒部161と、可動コア筒部161よりも非吸引向きBB側に位置し、内外周面がともに非吸引向きBBに向かって拡径する皿ばね状の可動コア鍔部162と、可動コア筒部161および可動コア鍔部162の内側に位置する可動コア中心板部163とを備えている。
 可動コア筒部161は、ヨーク孔151内に配置されるとともに、励磁コイル12の径方向中心部の孔に摺動自在に支持されている。
 可動コア筒部161の内側には、固定コアテーパ部131および固定コア第1円形部132が侵入可能な空間である可動コア孔部164が形成されている。
 可動コア筒部161は、可動コア16における吸引向きAA側の端部(すなわち、固定コア13側の端部)から非吸引向きBBに向かって延びる内径が一定の可動コア円筒部165と、可動コア円筒部165における非吸引向きBB側の端部から非吸引向きBBに向かって内周面が縮径する可動コアテーパ筒部166とから構成されている。
 可動コア鍔部162は、第2ヨーク15における非吸引向きBB側の端面、および第2ヨーク15におけるヨーク孔151を形成するテーパ状の面に対向している。
 可動コア中心板部163は、固定コア13における非吸引向きBB側の端部(すなわち、固定コアテーパ部131の端面)に対向している。
 励磁コイル12と可動コア16との間には、可動コア16を非吸引向きBB側に付勢する復帰ばね17が配置されている。そして、励磁コイル12への通電により、可動コア16は、電磁吸引力により復帰ばね17に抗して固定コア13側に吸引される(すなわち、吸引向きAAに移動する)。
 可動コア16には、金属製のシャフト18が結合されている。シャフト18は略円柱状であり、その中心軸は可動コア移動方向と一致している。また、シャフト18は、シャフト第1円柱部181と、シャフト第1円柱部181よりも非吸引向きBB側に位置し、且つシャフト第1円柱部181よりも小径のシャフト第2円柱部182とを備えている。
 そして、可動コア中心板部163の径方向中心部に形成された孔に、シャフト第1円柱部181における吸引向きAA側の端部が挿入され、シャフト第1円柱部181の端部がかしめられて可動コア16とシャフト18が結合されている。なお、可動コア16とシャフト18は同じ部材で一体としてもよい。
 シャフト18は、ベース11の径方向中心部に形成された孔を貫通している。シャフト18におけるベース11から突出した部位(すなわち、シャフト第2円柱部182)には、第1止め輪19が嵌合されるとともに、導電金属製の板状の可動接触子20が摺動自在に装着されている。
 シャフト第2円柱部182の中間部に第2止め輪21が固定されている。この第2止め輪21と可動接触子20との間には、可動接触子20を吸引向きAA側(すなわち、第1止め輪19側)に付勢する接圧ばね22が配置されている。可動接触子20には、凸状の接触点が2箇所以上設けてある。なお、接触点は、別部材の接点としてもよい。
 導電金属製の板状の第1固定接触子24に、1個以上の凸状の接触点が設けられ、導電金属製の板状の第2固定接触子26に、1個以上の凸状の接触点が設けられている。なお、接触点は、別部材の接点としてもよい。
 第1固定接触子24と第2固定接触子26はベース11に固定され、第1固定接触子24と第2固定接触子26の接触点の合計数は、可動接触子20の接触点と同一で、それぞれ対向する位置にある。
 そして、可動接触子20が可動コア16に追従して移動し、それにより可動接触子20の接触点が第1、第2固定接触子24、26の接触点と接離して、第1固定接触子24と第2固定接触子26との間が電気的に導通または遮断されるようになっている。
 ベース11には、金属製の板状の支持部材28が固定されている。そして、支持部材28に形成された貫通孔に、シャフト第2円柱部182が摺動自在に挿入されている。
 次に、本実施形態に係る電磁継電器の作動を説明する。
 まず、励磁コイル12への通電が遮断されると、可動コア16やシャフト18や可動接触子20が復帰ばね17により非吸引向きBBに駆動される。これにより、図1に示すように、 可動接触子20に設けた接触点が第1固定接触子24および第2固定接触子26に設けた接触点から離れて、第1固定接触子24と第2固定接触子26との間が電気的に遮断状態となる。
 なお、励磁コイル12への通電が遮断されている状態では、固定コアテーパ部131の一部が可動コア孔部164内に位置して、可動コア円筒部165における吸引向きAA側の端部と固定コアテーパ部131が可動コア移動方向に対して直交する方向に重なる。
 一方、励磁コイル12に通電すると、可動コア16が電磁吸引力により復帰ばね17に抗して固定コア13側に吸引され、シャフト18や可動接触子20が可動コア16に追従して吸引向きAAに移動する。これにより、可動接触子20に設けた接触点が第1固定接触子24および第2固定接触子26に設けた接触点に当接して、第1固定接触子24と第2固定接触子26との間が電気的に導通状態となる。
 なお、励磁コイル12に通電すると、可動コア16は、可動コア中心板部163が固定コア凸部137に当接する位置まで移動する。また、可動コア中心板部163が固定コア凸部137に当接した状態では、固定コアテーパ部131および固定コア第1円形部132は、可動コア孔部164内に位置する。
 本実施形態によると、励磁コイル12への通電が開始された時点では、励磁コイル12への通電が遮断されているときと同様に、可動コア円筒部165における吸引向きAA側の端部と固定コアテーパ部131が可動コア移動方向に対して直交する方向に重なっている。そして、可動コア円筒部165の内周面は内径が一定であるため、可動コア円筒部165の内周面を可動コアテーパ筒部166の内周面と同様のテーパ状にした場合(すなわち、可動コア孔部164の内周面全域をテーパ状にした場合)と比較して、通電開始時のエアギャップを小さくすることができ、ひいては、通電開始時の電磁吸引力を大きくすることができる。
 また、励磁コイル12への通電により可動コア16が吸引向きAAに移動する際、固定コアテーパ部131および固定コア第1円形部132と可動コア筒部161との対向面間には、固定コア13および可動コア16の中心軸回りの全ての位置で磁束が通るため、可動コア16に作用するサイドフォースが防止ないしは抑制されて、可動コア16の傾きが抑制される。
 さらに、固定コアテーパ部131および固定コア第1円形部132と可動コア筒部161との対向面は、固定コア13および可動コア16の中心軸回りに環状に連続したものとなるため、その対向面の対向面積を十分に大きくすることができ、吸引途中や完全吸引時の電磁吸引力を大きくすることができる。
 また、励磁コイル12に通電した際、可動コア中心板部163は環状の固定コア凸部137に当接するため、換言すると、固定コア13と可動コア16は線接触となるため、ピーク吸引力が抑制される。したがって、固定コア13と可動コア16との衝突音を小さくすることができるとともに、所望の復帰電圧で復帰させることができる。
 さらに、可動コア筒部161が励磁コイル12に摺動自在に支持されるとともに、シャフト第2円柱部182が支持部材28に摺動自在に支持されているため、換言すると、可動コア16と一体的に移動する部材は2点で支持されるため、可動コア16の傾きが抑制される。したがって、固定コアテーパ部131および固定コア第1円形部132と可動コア筒部161とのエアギャップを狭くすることが可能となり、電磁吸引力をさらに大きくすることができる。また、可動接触子20と第1固定接触子24および第2固定接触子26との接触信頼性を向上させることができる。
 (第2実施形態)
 第2実施形態について説明する。本実施形態は、エアギャップのばらつきを小さくすることを可能にしたものであり、以下、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
 本実施形態は、第1実施形態における第2止め輪21および支持部材28が廃止されている。
 図2に示すように、固定コア13の径方向中心部には、その軸方向に延びる固定コア孔138が形成されており、固定コア13は略円筒状になっている。
 可動コア16は、可動コア鍔部162における非吸引向きBB側の面が平坦になっている。
 シャフト18は、可動コア16との結合位置から吸引向きAA側に向かって延びるシャフト第3円柱部183と、可動コア16との結合位置から非吸引向きBB側に向かって延びるシャフト第4円柱部184とを備えている。
 そして、シャフト第3円柱部183が固定コア孔138に挿入されて、シャフト18が固定コア13により摺動自在に支持されている。また、本実施形態では、可動コア16は、励磁コイル12に支持されていない。
 シャフト第4円柱部184の端部には絶縁碍子29が装着され、この絶縁碍子29の端部が可動接触子20に当接している。
 ベース11には、可動接触子20をガイドするガイド部111が一体に形成されている。より詳細には、ガイド部111は、図2の紙面手前側と紙面奥側に配置されており、図2における紙面垂直方向および紙面左右方向への可動接触子20の移動範囲を規制するようになっている。
 ところで、固定コア13に対して可動コア16が傾いている場合、固定コアテーパ部131と可動コアテーパ筒部166とのエアギャップGは周方向の各位置で異なり、固定コア13に対する可動コア16の傾きが大きくなるほど、周方向の各位置でのエアギャップGのばらつきが大きくなる。
 そして、第1実施形態では、ベース11、固定コア13、第1ヨーク14、可動コア16、シャフト18、支持部材28、およびスプール121が、固定コア13に対する可動コア16の傾きに関係し、ひいては周方向の各位置でのエアギャップGのばらつきに関係する。より詳細には、各部品の寸法精度や形状精度、さらには部品相互の組み付け精度等が、固定コア13に対する可動コア16の傾きに関係する。
 一方、第2実施形態では、固定コア13と可動コア16とシャフト18のみが、固定コア13に対する可動コア16の傾きに関係する。
 このように、第2実施形態では、固定コア13に対する可動コア16の傾きに関係する部品の数が少ないため、周方向の各位置でのエアギャップGのばらつきを小さくすることができる。
 (他の実施形態)
 上記各実施形態では、環状の固定コア凸部137を形成して、励磁コイル12に通電した際に固定コア13と可動コア16が線接触となるようにしたが、例えば固定コア凸部137を周方向に沿って複数個配置された突起部にて構成して、励磁コイル12に通電した際に固定コア13と可動コア16が点接触となるようにしてもよい。
 なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
 また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
 また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
 また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

Claims (4)

  1.  通電時に磁界を形成する励磁コイル(12)と、
     前記励磁コイルの中心部に形成されたコイル中心孔部内に配置され、磁気回路を構成する固定コア(13)と、
     前記励磁コイルの外周側および前記励磁コイルの軸方向端部を覆うように配置され、磁気回路を構成するヨーク(14、15)と、
     前記励磁コイルへの通電時に前記固定コア側に吸引される可動コア(16)と、
     前記可動コアに追従して移動する可動接触子(20)と、
     前記可動接触子が接離する固定接触子(24、26)とを備える電磁継電器において、
     前記励磁コイルへの通電開始により前記可動コアが移動する向きを吸引向き(AA)と、前記励磁コイルへの通電遮断により前記可動コアが移動する向きを非吸引向き(BB)としたとき、
     前記固定コアは、
      前記固定コアにおける前記非吸引向き側の端部から前記吸引向きに向かって拡径する固定コアテーパ部(131)と、
      前記固定コアテーパ部における前記吸引向き側の端部から前記吸引向きに向かって延びる外径が一定の固定コア円形部(132)とを備え、
     前記可動コアは、前記固定コアテーパ部および前記固定コア円形部が侵入可能な空間である可動コア孔部(164)を内部に形成する可動コア筒部(161)を備え、
     前記可動コア筒部は、
      前記可動コアにおける前記吸引向き側の端部から前記非吸引向きに向かって延びる内径が一定の可動コア円筒部(165)と、
      前記可動コア円筒部における前記非吸引向き側の端部から前記非吸引向きに向かって内周面が縮径する可動コアテーパ筒部(166)とから構成され、
     前記励磁コイルへの通電を遮断しているときに、前記固定コアテーパ部の一部が前記可動コア孔部内に位置して、前記可動コア円筒部における前記吸引向き側の端部と前記固定コアテーパ部が前記可動コアの移動方向に対して直交する方向に重なり、
     前記励磁コイルに通電しているときに、前記固定コアテーパ部および前記固定コア円形部が前記可動コア孔部内に位置する電磁継電器。
  2.  前記励磁コイルに通電しているときの前記固定コアと前記可動コアの当接部が、線接触または点接触となるように構成されている請求項1に記載の電磁継電器。
  3.  前記可動コアに結合されたシャフト(18)と、
     前記シャフトを摺動自在に支持する支持部材(28)とを備え、
     前記可動コアの少なくとも一部が前記コイル中心孔部に挿入されて、前記可動コアが励磁コイルにより摺動自在に支持されている請求項1または2に記載の電磁継電器。
  4.  前記固定コアに固定コア孔(138)が形成され、
     前記可動コアにシャフト(18)が結合され、
     前記シャフトの少なくとも一部が前記固定コア孔に挿入されて、前記シャフトが前記固定コアにより摺動自在に支持されている請求項1または2に記載の電磁継電器。
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