JP2006185816A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動鉄心９が固定鉄心１４に衝突して発生する衝撃を吸収することにより、その衝撃がヨーク１１を伝播して発生する騒音を確実に低減できる電磁継電器１の提供。
【解決手段】可動鉄心９を反固定鉄心方向に付勢するリターンスプリング１６は、一端が可動鉄心９の段差部に支持され、他端がボビン１８の段差部に支持されて、可動鉄心９とボビン１８との間に反力を蓄えた状態で配設されている。固定鉄心１４には、磁性体のプレート１５が固定され、このプレート１５とヨーク１１の底面との間にゴムクッション１７が配設されている。
上記の構成によれば、リターンスプリング１６の反力がボビン１８を介してゴムクッション１７に加わらないため、ゴムクッション１７の硬さを自由に選択することが可能であり、可動鉄心９が固定鉄心１４に衝突した時に発生する衝撃力を効果的に吸収できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力により可動鉄心を吸引して接点を閉じる電磁継電器に関する。

従来、図８に示す様な電磁継電器１００が知られている。この電磁継電器１００は、励磁コイル１１０の内側を固定鉄心１２０に対向して可動する可動鉄心１３０を有し、この可動鉄心１３０と固定鉄心１２０との間にリターンスプリング１４０が配置されている。 励磁コイル１１０に通電されると、可動鉄心１３０と固定鉄心１２０との間に吸引力が働き、この吸引力によって可動鉄心１３０が固定鉄心１２０側へ吸引されることで、接点圧スプリング１５０に付勢された可動接点１６０が固定接点１７０に当接して電気回路が閉成する。また、励磁コイル１１０への通電が停止して吸引力が消滅すると、リターンスプリング１４０の反力で可動鉄心１３０が反固定鉄心方向（図示上方向）へ押し戻されるため、可動接点１６０が固定接点１７０から離れて電気回路が開成する。

ところで、励磁コイル１１０への通電開始時には、励磁コイル１１０に加えられる電圧が一瞬に立ち上がるため、可動鉄心１３０と固定鉄心１２０との間に働く吸引力が急激に大きくなる。その結果、可動鉄心１３０が大きな運動エネルギを持って固定鉄心１２０に衝突するため、衝突音が発生すると共に、衝突時の衝撃（振動）がヨーク１８０を伝播して外部に伝わることで騒音（伝播音）が発生する。

これに対し、特許文献１には、図９に示す様に、固定鉄心１２０とヨーク１８０との間にゴム等の衝撃緩衝材１９０を配置して、可動鉄心１３０が固定鉄心１２０に衝突した時に発生する衝撃を衝撃緩衝材１９０が吸収することで、衝突時の衝撃力を低減する技術が開示されている。
特開２００４−１４２６５号公報

ところが、上記の特許文献１に示される構造では、可動鉄心１３０と固定鉄心１２０との間にリターンスプリング１４０が配置されるため、リターンスプリング１４０の反力が固定鉄心１２０を介して常に衝撃緩衝材１９０に加わることになる。このため、リターンスプリング１４０の反力で衝撃緩衝材１９０が変形（圧縮）しない様に、衝撃緩衝材１９０には、リターンスプリング１４０の反力に反発する硬度、強度が要求される。
その結果、衝撃緩衝材１９０の衝撃を吸収する効果が低下するため、衝撃がヨーク１８０を伝播して発生する騒音を十分に低減できなくなってしまう。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、可動鉄心が固定鉄心に衝突して発生する衝撃を効果的に吸収することにより、その衝撃がヨークを伝播して発生する騒音を確実に低減できる電磁継電器を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、励磁コイルへの通電により磁力が発生して可動鉄心が固定鉄心側へ吸引されることで接点を閉作動し、励磁コイルへの通電停止により磁力が消滅すると、リターンスプリングの反力で可動鉄心が反固定鉄心方向へ押し戻されることで接点を開作動する電磁継電器であって、可動鉄心が固定鉄心に衝突した時に発生する衝撃力を吸収する衝撃緩衝材を備え、この衝撃緩衝材がヨークの底面と固定鉄心との間に配設されている。また、リターンスプリングは、一端が可動鉄心に支持され、他端がボビンに支持されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、リターンスプリングの反力が固定鉄心を介して衝撃緩衝材に加わらないため、衝撃緩衝材の硬さを設定する際に、リターンスプリングの反力を考慮する必要がない。そのため、衝撃緩衝材の硬さを自由に選択することが可能となり、可動鉄心が固定鉄心に衝突した時に発生する衝撃力を効果的に吸収できる。
なお、衝撃緩衝材には、ゴムあるいはバネ部材（例えば、コイルバネ、板バネ）等の弾性材を用いることができる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁継電器において、ボビンは、自身の外周に径方向外側へ突き出る凸部が形成され、この凸部が、ヨークの側面内周に設けられた段差部と、接点を内部に収容する接点カバーとの間に挟持されて固定されていることを特徴とする。
これにより、衝撃緩衝材がボビンとヨークの底面との間にまで配設される場合でも、ヨークの内部でボビンの移動が規制されるため、リターンスプリングの反力がボビンを介して衝撃緩衝材に加わることはない。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した電磁継電器において、ボビンと衝撃緩衝材との間に磁性体のプレートを配設し、このプレートがヨークの側面と固定鉄心との間を繋ぐ磁気回路の一部を形成していることを特徴とする。
上記のプレートを使用することなく、ヨークの底面と固定鉄心との間に衝撃緩衝材を配設すると、励磁コイルへの通電により可動鉄心が固定鉄心に吸着された後、衝撃緩衝材の厚さ分だけ磁気回路に残存ギャップが生じるため、可動鉄心と固定鉄心との間に働く保持力が減少して、振動等の外力の影響を受け易くなる。

これに対し、ボビンと衝撃緩衝材との間に磁性体のプレートを配設することで、そのプレートを介してヨークの側面と固定鉄心との間を繋ぐ磁気回路が形成されるため、可動鉄心が固定鉄心に吸着された後の残存ギャップを非常に小さく抑えることが可能である。その結果、可動鉄心と固定鉄心との間に働く保持力が減少することはなく、振動等の外力に対する安定性を確保できる。
また、プレートを介してヨークの側面と固定鉄心との間を繋ぐ磁気回路の外に衝撃緩衝材を配置できるので、衝撃緩衝材の厚さを自由に設定できる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した電磁継電器において、衝撃緩衝材は、ヨークの底面とプレートとの間に弾力を蓄えた状態で配設され、この弾力を受けてプレートがボビンの端面に押圧されていることを特徴とする。
この場合、衝撃緩衝材とボビンの端面との間にプレートを押圧固定できるので、振動等の外力による部品のガタが無くなり、耐久性が向上する。

（請求項５の発明）
請求項３または４に記載した電磁継電器において、固定鉄心とプレートが一体に設けられていることを特徴とする。
この場合、固定鉄心とプレートを別々に組み付ける必要がなく、両者を一度に組み付けることができるので、組み付け工数を低減できる。また、両者が別体に設けられている場合と比較して、両者間の隙間が無くなるので、磁気抵抗をより小さくでき、可動鉄心が固定鉄心に吸着された後、両鉄心間に働く保持力が更に向上する。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は電磁継電器１の断面図である。
実施例１に係る電磁継電器１は、図１に示す様に、２本の端子ボルト２、３を介して電気回路（図示せず）に接続される一組の固定接点４と、この一組の固定接点４に対向して可動する可動接点５と、この可動接点５を駆動するための電磁ソレノイド（以下に説明する）等を備える。
一組の固定接点４は、２本の端子ボルト２、３が取り付けられる接点カバー６の内部に配設され、それぞれ端子ボルト２、３と一体に設けられている。

可動接点５は、接点カバー６の内部に突設された接点受け部７に当接して位置決めされる共に、その接点受け部７の周囲に配設される接点圧スプリング８の荷重を受けて、後述の可動鉄心９に取り付けられたロッド１０の端面に支持されている。
電磁ソレノイドは、以下に詳述するヨーク１１、励磁コイル１２、グランドプレート１３、固定鉄心１４、磁性体（例えば鉄製）のプレート１５、前記可動鉄心９、リターンスプリング１６、およびゴムクッション１７等より構成される。

ヨーク１１は、筒状の側面１１ａと底面１１ｂを有するカップ状に設けられ、磁気回路の一部を形成すると共に、電磁ソレノイドのケースを兼ねている。ヨーク１１の側面１１ａには、開口部側に肉厚を薄く形成した薄肉部１１ｃが設けられている（図２参照）。
励磁コイル１２は、樹脂製のボビン１８に巻線されて、ヨーク１１の内部に収容される。ボビン１８の一方の端部（以下、上側端部と呼ぶ）には、図２に示す様に、径方向外側へ突き出る凸部１８ａが形成され、この凸部１８ａがヨーク側面１１ａの段差部１１ｄ（肉厚が薄く変化する部分）と接点カバー６の端部との間に挟持されることで、ヨーク１１の内部に励磁コイル１２が位置決め固定される。なお、接点カバー６は、電磁ソレノイドの各構成部品をヨーク１１の内部に組み入れた後、ヨーク１１の内側に挿入されて、ヨーク１１の薄肉部１１ｃにかしめ固定されている。

グランドプレート１３は、リング形状に設けられ、ボビン１８の上側端部にインサート成形されている。
固定鉄心１４は、ヨーク１１の底面１１ｂに近いボビン１８の内側空間に配置される。 磁性体のプレート１５は、ボビン１８の他方の端部（以下、下側端部と呼ぶ）とヨーク１１の底面１１ｂとの間に配設され、かしめ、溶接、接着等の手段により固定鉄心１４に固定されている。このプレート１５は、ヨーク１１の内側に略隙間無く挿入できる程度の外径を有する円板状に設けられ、ヨーク１１の側面１１ａと固定鉄心１４との間を繋ぐ磁気回路の一部を形成している。

可動鉄心９は、固定鉄心１４に対向してボビン１８の内側空間に挿入され、リターンスプリング１６の反力で反固定鉄心方向（図示上方向）に付勢されている。可動鉄心９の反固定鉄心側の端部には、上述のロッド１０が取り付けられ、このロッド１０に支持された可動接点５が接点受け部７に当接して位置決めされることにより、可動鉄心９と固定鉄心１４との間に所定のエアギャップが形成されている。このエアギャップは、可動接点５と一組の固定接点４との間に確保される接点間ギャップより少し大きく設けられている。

リターンスプリング１６は、図２に示す様に、一端が可動鉄心９の外周面に形成された段差部９ａに支持され、他端がボビン１８の内周面に形成された段差部１８ｂに支持されて、可動鉄心９とボビン１８との間に反力を蓄えた状態（初期荷重が付与された状態）で配設されている。
ゴムクッション１７は、可動鉄心９が固定鉄心１４に衝突した時に発生する衝撃力を吸収する本発明の衝撃緩衝材であり、例えば、ヨーク１１の内径より少し小さい外径を有する円形であり、ヨーク１１の底面１１ｂと磁性体のプレート１５及び固定鉄心１４との間に配設されている。なお、ゴムクッション１７には、プレート１５にガタツキが生じない程度に、適度な荷重が付与されている。つまり、プレート１５は、ゴムクッション１７の弾力を受けてボビン１８の下端面に押圧されている。

次に、上記の構成を有する電磁継電器１の作動を説明する。
励磁コイル１２に通電されて磁力が発生すると、磁気回路の一部を構成する固定鉄心１４と可動鉄心９との間に吸引力が働くため、リターンスプリング１６の反力に抗して可動鉄心９が固定鉄心１４側へ移動して固定鉄心１４の端面に吸着する。これにより、ロッド１０を介して可動接点５を接点受け部７に押し付けていた力が接点圧スプリング８の荷重より小さくなると、その接点圧スプリング８の荷重により可動接点５が押し下げられ、一組の固定接点４に当接して電気回路が閉成する。

ここで、励磁コイル１２への通電開始時には、励磁コイル１２に加えられる電圧が一瞬に立ち上がるため、可動鉄心９と固定鉄心１４との間に働く吸引力が急激に大きくなる。その結果、可動鉄心９が大きな運動エネルギを持って固定鉄心１４に衝突する。この衝突によって発生する衝撃力は、固定鉄心１４およびプレート１５を通じてゴムクッション１７に伝わり、図３に示す様に、ゴムクッション１７が弾性変形することで緩和される。この後、図４に示す様に、ゴムクッション１７の復元力により、プレート１５がボビン１８の下端面に当接して安定状態となる。
その後、励磁コイル１２への通電が停止して磁力が消滅すると、リターンスプリング１６に蓄えられた反力で可動鉄心９が反固定鉄心方向へ押し戻されるため、その戻り力を受けて可動接点５が押し上げられ、一組の固定接点４から離れることで電気回路が開成する。

（実施例１の効果）
実施例１に記載した電磁継電器１では、リターンスプリング１６の反力が固定鉄心１４およびプレート１５を介してゴムクッション１７に加わらないため、ゴムクッション１７の硬さを設定する際に、リターンスプリング１６の反力を考慮する必要がない。その結果、可動鉄心９が固定鉄心１４に衝突した時に発生する衝撃力を効果的に吸収できる様に、ゴムクッション１７の硬さを自由に選択することが可能であるため、衝撃がヨーク１１を伝播して発生する騒音（伝播音）を低減できる。なお、リターンスプリング１６の他端を支持しているボビン１８は、自身の上側端部に設けられた凸部１８ａがヨーク側面１１ａの段差部１１ｄと接点カバー６の端部との間に挟持され、それによって移動不能に固定されるので、リターンスプリング１６の反力がボビン１８を介してゴムクッション１７に加わることはない。

可動鉄心９が固定鉄心１４に衝突した時に発生する衝撃力を吸収するだけであれば、例えば、図５あるいは図６に示す様に、磁性体のプレート１５を使用することなく、ゴムクッション１７だけを追加することもできる。しかし、図５および図６に示す構成では、磁気回路の中にゴムクッション１７が存在するため、可動鉄心９が固定鉄心１４側へ吸引された後、ゴムクッション１７の厚さ分だけギャップが残ってしまう。その結果、可動鉄心９と固定鉄心１４との間に働く保持力が減少して、外力の影響を受け易くなる。また、図６に示す構成では、可動鉄心９が固定鉄心１４側へ吸引された後、励磁コイル１２への通電が停止された時に、ゴムの粘着力によって可動鉄心９の戻り不良が発生する可能性も考えられる。

これに対し、本実施例の電磁継電器１は、ボビン１８の下側端部とゴムクッション１７との間に磁性体のプレート１５を配設し、このプレート１５がヨーク１１の側面１１ａと固定鉄心１４との間を繋ぐ磁気回路の一部を形成しているので、可動鉄心９が固定鉄心１４に吸着された後の残存ギャップを非常に小さくできる。その結果、可動鉄心９と固定鉄心１４との間に働く保持力が減少することはなく、振動等の外力に対する安定性を確保できる。また、ゴムの粘着力によって可動鉄心９の戻り不良が発生する恐れもない。
また、プレート１５の外側（プレート１５とヨーク１１の底面１１ｂとの間）にゴムクッション１７を配置することで、ゴムクッション１７の厚さを自由に設定できる効果もある。

更に、ゴムクッション１７には、磁性体のプレート１５にガタツキが生じない程度に、適度な荷重が付与されているので、ゴムクッション１７の弾力によってプレート１５をボビン１８の下端面に押圧できる。これにより、振動等の外力による部品のガタツキが無くなり、電磁継電器１の耐久性が向上する。

図７は実施例２に係る電磁継電器１の断面図である。
この実施例２は、図７に示す様に、ボビン１８の上端面より図示上方へ突き出る可動鉄心９の上端部に外径を拡大したフランジ部９ｂを設け、このフランジ部９ｂとボビン１８の上端面との間にリターンスプリング１６を配置した一例である。この実施例２の構成においても、リターンスプリング１６の反力がゴムクッション１７に加わることはないので、実施例１と同等の効果を得ることができる。

（変形例）
実施例１では、固定鉄心１４とプレート１５とが別体であり、かしめ、溶接、接着等の手段によって両者を固定しているが、最初から両者を一体に設けることもできる。この場合、両者間の隙間が無くなるので、磁気抵抗をより小さくでき、可動鉄心９が固定鉄心１４に吸着された後、両鉄心間に働く保持力が更に向上する。

実施例１では、本発明の衝撃緩衝材の一例としてゴムクッション１７を記載しているが、ゴム以外にも、コイルバネや板バネ等のバネ部材、あるいはその他の弾性材を用いることもできる。
また、実施例１では、１枚のゴムクッション１７を使用しているが、複数個に分割されたゴムクッション１７を使用することもできる。

電磁継電器の断面図である（実施例１）。 リターンスプリングの配置構成を示す拡大断面図である（実施例１）。 電磁継電器の作動説明図である（実施例１）。 電磁継電器の作動説明図である（実施例１）。 電磁継電器の断面図である（実施例１との比較例）。 電磁継電器の断面図である（実施例１との比較例）。 電磁継電器の断面図である（実施例２）。 電磁継電器の断面図である（従来技術）。 電磁継電器の断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 電磁継電器
４ 固定接点（接点）
５ 可動接点（接点）
６ 接点カバー
９ 可動鉄心
１１ ヨーク
１１ ヨークの側面
１１ｂ ヨークの底面
１１ｄ ヨークの側面内周に設けられた段差部
１２ 励磁コイル
１４ 固定鉄心
１５ 磁性体のプレート
１６ リターンスプリング
１７ ゴムクッション（衝撃緩衝材）
１８ ボビン
１８ａ ボビンの外周に形成された凸部

Claims (5)

1. 筒状の側面と底面を有するヨークと、
   ボビンに巻線されて前記ヨークの内部に収容される励磁コイルと、
   前記ボビンの内側空間に配置される固定鉄心と、
   前記ボビンの内側空間に挿入され、前記固定鉄心に対向して可動する可動鉄心と、
   前記可動鉄心を反固定鉄心方向へ付勢するリターンスプリングと、
   前記ヨークの底面と前記固定鉄心との間に配設され、前記可動鉄心が前記固定鉄心に衝突した時に発生する衝撃力を吸収する衝撃緩衝材とを備え、
   前記励磁コイルへの通電により磁力が発生して前記可動鉄心が前記固定鉄心側へ吸引されることで接点を閉作動し、前記励磁コイルへの通電停止により磁力が消滅すると、前記リターンスプリングの反力で前記可動鉄心が反固定鉄心方向へ押し戻されることで前記接点を開作動する電磁継電器であって、
   前記リターンスプリングは、一端が前記可動鉄心に支持され、他端が前記ボビンに支持されていることを特徴とする電磁継電器。
2. 請求項１に記載した電磁継電器において、
   前記ボビンは、自身の外周に径方向外側へ突き出る凸部が形成され、この凸部が、前記ヨークの側面内周に設けられた段差部と、前記接点を内部に収容する接点カバーとの間に挟持されて固定されていることを特徴とする電磁継電器。
3. 請求項１または２に記載した電磁継電器において、
   前記ボビンと前記衝撃緩衝材との間に磁性体のプレートを配設し、このプレートが前記ヨークの側面と前記固定鉄心との間を繋ぐ磁気回路の一部を形成していることを特徴とする電磁継電器。
4. 請求項３に記載した電磁継電器において、
   前記衝撃緩衝材は、前記ヨークの底面と前記プレートとの間に弾力を蓄えた状態で配設され、この弾力を受けて前記プレートが前記ボビンの端面に押圧されていることを特徴とする電磁継電器。
5. 請求項３または４に記載した電磁継電器において、
   前記固定鉄心と前記プレートが一体に設けられていることを特徴とする電磁継電器。
   

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