JP2014157810A - 電磁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、反復作動にも破損の虞がなくて耐久性を向上させることができる電磁開閉装置を提供するためのものである。
【解決手段】本発明による電磁開閉装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内側に備えられる固定接点と、前記固定接点の下方に位置し、前記固定接点と接触及び離隔を繰り返す可動接点と、前記可動接点が結合されるシャフトと、前記シャフトを常時下方に押圧するリターンばねと、前記シャフトに結合される可動コアとを含み、前記シャフトは下方に向ける押圧面を備え、前記可動コアは前記押圧面に上端が接するように配置されて、前記可動コア及びシャフトの上昇時には前記可動コアが前記押圧面を押圧して押し上げて、前記可動コア及びシャフトの下降時には前記押圧面が前記可動コアを押圧して下方に押し下げることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は電磁開閉装置に関し、より詳しくは、可動部の構造を改善して耐久性を向上させた電磁開閉装置に関する。

電磁開閉装置は電気的な中継作用をする電動式スイッチ装置であって、一般的に小さい入力電流の変化によって主回路を通電または遮断する接続変換装置をいう。電磁開閉装置では、電磁気力により接点が動いて電流の開閉操作が可能になる。

図１は、従来の電磁開閉装置の一部を示す断面図である。

ヨーク４の内側に中空の固定コア５及び可動コア７が上下に離隔して配置され、２部材はその間に位置するリターンばね８により互いに反対方向に押圧される。

前記固定コア５及び可動コア７の中央にはシャフト６が挿入される。この際、前記シャフト６と可動コア７との結合は、シャフト６の下端と可動コア７の下端との間の熔接によりなされる。図１には、熔接される部位が別に表示されている。

そして、前記固定コア５と可動コア７の外側はコイル９により囲まれる。

一方、ヨーク４の上側でシャフト６の上端の近辺には可動接点２が結合される。そして、可動接点２の上部には固定接点１が離隔して位置する。

また、前記可動接点２は接圧ばね３により上部に押圧されて可動接点２が一定以上の圧力で前記固定接点１と接触できるようになる。

このような構成で、コイル９に電流が印加されれば、可動コア７が上方に移動し、それによって、可動コア７と結合されたシャフト６が上方に移動し、シャフト６と結合された可動接点２が固定接点１と接触するようになる。

可動接点２と固定接点１との接触によりシャフト６の上昇は一次に制限されるが、可動コア７に作用する上昇力は可動接点２と固定接点１とが接触する瞬間にも相変らず残留し、この力はリターンばね８により一部吸収され、最終的に固定コア５と可動コア７との衝突により、シャフト６及び可動コア７の上昇が終了するようになる。

この過程で、このリターンばね８による反撥力及び固定コア５と可動コア７との衝突による衝撃が可動コア７とシャフト６の熔接部位に加えられる。

このような過程が続けて反復されれば、製品の期待寿命より速く熔接部位に破損が発生することがある。

本発明は前記のような問題を解決するために、反復作動にも破損の虞がなく、耐久性を向上させることができる電磁開閉装置を提供することをその目的とする。

本発明による電磁開閉装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内側に備えられる固定接点と、前記固定接点の下方に位置し、前記固定接点と接触及び離隔を繰り返す可動接点と、前記可動接点が結合されるシャフトと、前記シャフトを常時下方に押圧するリターンばねと、前記シャフトに結合される可動コアと、を含み、前記シャフトは下方に向ける押圧面を備え、前記可動コアは前記押圧面に上端が接するように配置されて、前記可動コア及びシャフトの上昇時には前記可動コアが前記押圧面を押圧して押し上げて、前記可動コア及びシャフトの下降時には前記押圧面が前記可動コアを押圧して下方に押し下げることを特徴とする。

前記シャフトは、相対的に大きい外径を有する大径部と、前記大径部の下部に位置し、相対的に小さい外径を有する小径部を含み、前記押圧面は前記大径部と前記小径部の境界に形成される段差面でありうる。

前記シャフトの上部には上部に向けて開口されたリターンばね収容部が備えられ、前記リターンばねは前記リターンばね収容部に下端が収容されて前記シャフトを常時下方に押圧できる。

前記シャフトの内部の中空領域には接圧ばね収容部が形成され、前記接圧ばね収容部には接圧ばねが収容されて前記可動接点を上方に押圧することができる。

前記接圧ばね収容部には上下方向に延びる切欠部が備えられうる。

前記可動接点は前記切欠部で上下に往復動可能な可動接触子に備えられうる。

前記ハウジングの内側の上部に備えられる上端固定部をさらに含み、前記上端固定部には前記シャフトと接して前記シャフトの上昇を制限する上昇制限部が備えられうる。

前記上端固定部にはリターンばね結合部が備えられ、前記上昇制限部は前記リターンばね結合部の外側から下方に向けて水平に延びる平面でありうる。

前記上昇制限部の外側には下方に延びるガイド部が備えられうる。

前記固定コアの外側に備えられるボビンをさらに含み、前記ボビンは内側の中空部に向けて突出する突出部を備え、前記固定コアは前記突出部の上部に位置しえる。

前記突出部の内側端部は前記固定コアの内側面よりさらに内側に位置しえる。

本発明の一実施形態による電磁開閉装置は、前記シャフトの下部に結合される弾性部材をさらに含み、前記弾性部材は上側の少なくとも一部が前記可動コアの内側に挿入できる。

前記弾性部材は外側面が段差付けるように形成され、段差付けた部分が前記可動コアの底面と接触できる。

本発明によれば、可動コアとシャフトとの間で熔接が不要になり、シャフトと可動コアの反復的な上下運動にも部品の破損危険が減って耐久性が向上する。

従来の電磁開閉装置の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電磁開閉装置における可動部が上昇した形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電磁開閉装置における可動部が下降した形態を示す断面図である。 可動部のみを別に示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明による電磁開閉装置の一実施形態を詳細に説明する。

本実施形態による電磁開閉装置は、ハウジング１０、前記ハウジング１０の内側上部に位置する上部アセンブリー１００、及び前記ハウジング１０の内側下部に位置する下部アセンブリー２００、３００を含む。

前記ハウジング１０は、本実施形態による電磁開閉装置の最外郭を囲む構成であって、その内部に上部アセンブリー１００と下部アセンブリー２００、３００を収容する。

以下、前記上部アセンブリー１００をなす各々の構成を先に説明した後、前記下部アセンブリー２００、３００をなす各々の構成を説明する。

前記上部アセンブリーは、上端固定部１１０、固定接点１２０、及びリターンばね１３０を含む。

前記上端固定部１１０は、リターンばね結合部１１１、リターンばね結合突起１１２、ガイド部１１３、及び中間部１１４を含んで構成される。

前記リターンばね結合部１１１は、下方に向けて開口される略円筒形の溝形状を有する。したがって、前記ばね結合部の中央には下方に突出した略円筒形状のリターンばね結合突起１１２が備えられる。

後述するリターンばね１３０の上端はこのリターンばね結合突起１１２の外側に嵌められるが、言い換えると、略円筒形の溝形状を有するリターンばね結合部１１１にリターンばね１３０の上端が嵌められるものになる。

前記リターンばね結合部１１１の外側には下方に向けて延びるガイド部１１３が備えられる。前記ガイド部１１３は、後述するシャフト３１０の上端を収容し、シャフト３１０の上端が内部で上下に摺動できるように、前記シャフトの上端に対応する形状を有する。

一方、前記ガイド部１１３とリターンばね結合部１１１との間には下方に向ける平面である中間部１１４が備えられる。前記中間部１１４は、上昇するシャフト３１０の上端と接して、シャフト３１０がこれ以上上昇できないようにする上昇制限部の役割をする。本実施形態において、上昇制限部とは前記シャフト３１０と接して前記シャフト３１０がこれ以上上昇できないようにする構成を意味する。

したがって、前記リターンばね結合突起１１２が下方にさらに長く延びて、シャフトの上端が中間部１１４に接する前に、前記リターンばね結合突起１１２の下端が前記シャフト３１０のリターンばね収容部３１４の底面に先に接する場合、リターンばね結合突起１１２が上昇制限部になることができる。

前記上端固定部１１０の外側には固定接点１２０が位置する。前記固定接点１２０は通電可能な導電性素材からなる。

リターンばね１３０は、上端が前述したようにリターンばね結合部１１１に嵌められて結合され、下端は後述するシャフト３１０の内側のリターンばね収容部３１４により支持されて、前記シャフト３１０を常時下方に押圧する役割をする。

以下、前記上部アセンブリーの下方に配置される下部アセンブリー２００、３００の構成を説明する。

前記下部アセンブリー２００、３００は、外部から印加される電流により駆動力を提供する駆動部２００と、前記駆動部からの駆動力により上下に移動する可動部３００を含む。

まず、駆動部２００の構成を説明すると、本発明の一実施形態による駆動部２００は、ヨーク２１０、ヨーク２１０の内部に設けられるボビン２２０、前記ボビン２２０に巻き取られるコイル２３０、及び前記ボビン２２０の内周面に結合される固定コア２４０を含む。

前記ヨーク２１０はハウジング１０の内側に収容され、前記ヨーク２１０の内側にボビン２２０が位置する。

前記ボビン２２０はコイル２３０が巻き取られる部分であって、中央部分が略中空の円筒形状を有し、上下方向の中間の一地点から内側の中空部分に向けて突出する突出部２２１を含む。

前記ボビン２２０の外側には前述したようにコイル２３０が巻き取られるが、コイル２３０は電気的信号による磁気力を発生させて可動部３００を上昇させる駆動力を生成する機能をする。

前記ボビン２２０の内側には固定コア２４０が結合される。前記固定コア２４０は略中空の円筒形状を有し、突出部２２１を中心に上・下部に各々備えられる。したがって、突出部２２１の上部に位置する固定コア２４０の下端は突出部２２１の上面に接し、突出部２２１の下部に位置する固定コア２４０は上端が突出部２２１の底面に接するようになる。

この際、ボビン２２０の突出部の内側端部は固定コア２４０の内側面と同一線上に位置するか、固定コア２４０の内側面よりさらに内側に位置する。即ち、前記突出部２２１は固定コア２４０の厚さと等しいか長く突出する。

以下、可動部３００の構成を説明する。

前記可動部３００は、上下に往復動するシャフト３１０と、前記シャフト３１０に結合され、可動接点３２１を備えた可動接触子３２０、可動コア３３０、接圧ばね３４０、及び弾性部材３５０を含む。

前記シャフト３１０は前記固定コア２４０の内側の中空領域に配置され、略円筒形状を有して上下に長く延びる。

前記シャフト３１０は上側の一部の外径が下側の一部の外径より大きく形成され、外径が変わる部分には下方に向ける段差面が形成される。したがって、段差面を基準に上部は大径部３１１となり、下部は小径部３１２となる。この段差面は後述する可動コア３３０の上端が接する押圧面３１３となる。

一方、前記シャフト３１０の上端は開口され、上端から下方に所定深さだけ中空の領域が存在し、この中空領域がリターンばね収容部３１４を形成する。

前記リターンばね収容部３１４には前述したリターンばね１３０の下端が収容されて支持される。

一方、前記リターンばね収容部３１４の底面の下方には更に他の中空の領域が存在し、この中空の領域が接圧ばね収容部３１５となる。前記接圧ばね収容部３１５は大径部３１１の内側に形成される。

前記接圧ばね収容部３１５には、接圧ばね３４０が収容される。

前記接圧ばね収容部３１５の側面には図３及び図４に示すように、一部が長手方向に切欠された切欠部３１６が備えられる。前記切欠部３１６は互いに対向するように一対が備えられる。

前記切欠部３１６は、可動接触子３２０が上下方向に移動することができる空間となる。

前記可動接触子３２０は、平板状の導電体であり、上面に可動接点３２１を備える。前記可動接触子３２０と可動接点３２１とは一体に形成できる。前記可動接触子３２０は切欠部３１６を通じてシャフトを貫通し、前記可動接点３２１は前記固定接点１２０の下方に離隔するように位置して、前記固定接点１２０と接触及び離隔を繰り返す。

前記可動接触子３２０は前記接圧ばね３４０の上端と接触し、前記接圧ばね３４０により常時上方に押圧される。

前記シャフト３１０の小径部３１２の外側には可動コア３３０が結合される。

前記可動コア３３０は、上端が前記押圧面３１３と接する。前記可動コア３３０は前記固定コア２４０の内側で摺動するので、可動コア３３０の外径が固定コア２４０の内径より小さくなければならない。前記可動コア３３０の外径は略前記大径部３１１の外径と同一である。

したがって、前記小径部３１２は可動コア結合部となり、以下、小径部と可動コア結合部は同一の図面符号２２２を使用して説明する。即ち、図面符号２２２は大径部３１１と区別される面では小径部と称することができ、可動コア３３０が結合される面では可動コア結合部と称することができる。

前記シャフト３１０の下側端部には弾性部材３５０が結合されるが、前記弾性部材３５０は、可動部３００の下降時、ハウジング１０の底面との衝撃を吸収する機能を持つ。

前記弾性部材３５０は外側が段差付けるように形成され、段差付けた部分が前記可動コア３３０の底面と接触する。また、前記弾性部材３５０の上側の一部は前記可動コア３３０の内側に挿入される。

前記弾性部材３５０は底面が非対称に形成されることが好ましい。前記弾性部材３５０は昇下降時、正確に鉛直上下方向に移動することでなく、固定コア２４０の内側と左右に衝突しながら昇下降するが、極めて小さい確率で前記シャフト３１０が正確に鉛直方向に下降する場合がある。

この場合、シャフト３１０の下端がハウジング１０の底面と衝突してまた正確に鉛直上方に跳ね上がるようになるので、その反撥力による上昇力が強いので、固定接点１２０と可動接点３２１との間の意図しない接触がなされうる。

したがって、前記弾性部材３５０の下端を非対称にして、シャフト３１０が正確に垂直に下降する場合、そのまま正確に鉛直上方に上昇せず、固定コア２４０の側面と左右に衝突しながら上昇して、上昇する速度が減少するようにできる。

以下、前記のような構成を有する電磁開閉装置の作動過程を説明する。

リターンばね１３０によりシャフト３１０は常時下方に、即ち固定接点１２０と可動接点３２１とが遠ざかる方向に押圧されて、固定接点１２０と可動接点３２１とが離隔した状態を維持する。

このような状態で、コイル２３０に電流が印加されれば、コイル２３０により発生する磁束により可動コア３３０が上下方向に運動する駆動力を有するようになる。

この駆動力は可動コア３３０を上昇させ、可動コア３３０が上昇しながら、シャフト３１０の押圧面３１３を上方に押圧してシャフト３１０を上昇させる。

シャフト３１０が上昇すれば、可動接点３２１と固定接点１２０とが接触するようになり、接触の以後にももっと上昇して、シャフト３１０の上端が前記中間部１１４に接することによって上昇が終了する。

この際、接圧ばね３４０が可動接触子３２０を上方に常時押圧しているので、前記可動接点３２１と常時固定接点１２０が一定以上の圧力で接触できるようになる。

一方、コイル２３０への電源供給が遮断されると、リターンばね１３０の弾性復原力によりシャフト３１０が下方に押されて下降するようになる。

このような作動過程の中で、シャフト３１０の上昇によりシャフト３１０の上端と中間部１１４（上昇制限部）とが衝突する場合、またはシャフト３１０を下降させるためにリターンばね１３０によりシャフト３１０が下方に押圧される場合、シャフト３１０に加えられる力は押圧面３１３を通じて可動コア３３０に伝えられる。

即ち、図１に図示された従来の構造と比較すると、従来はリターンばねが可動コアのみを押圧し、可動コアが固定コアと接触して停止することによって、可動コアとシャフトとの間の熔接部位に破損が発生しやすかったことと比較して、本実施形態によれば、リターンばね１３０がシャフト３１０を押圧し、シャフト３１０が可動コア３３０の上面を押圧して下方に移動させるので、力が伝えられる過程で部品の破損する危険がなくなる。

１０ ハウジング
１００ 上部アセンブリー
１１０ 上端固定部
１１１ 接合ばね結合部
１１２ 接圧ばね結合突起
１１３ ガイド部
１１４ 中間部
１２０ 固定接点
１３０ リターンばね
２００ 駆動部（下部アセンブリー）
２１０ ヨーク
２２０ ボビン
２２１ 突出部
２３０ コイル
２４０ 固定コア
３００ 可動部（下部アセンブリー）
３１０ シャフト
３１１ 大径部
３１２ 小径部
３１３ 押圧面
３１４ リターンばね収容部
３１５ 接圧ばね収容部
３１６ 切欠部
３２０ 可動接触子
３２１ 可動接点
３３０ 可動コア
３４０ 接圧ばね
３５０ 弾性部材

Claims (13)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの内側に備えられる固定接点と、
   前記固定接点の下方に位置し、前記固定接点と接触及び離隔を繰り返す可動接点と、
   前記可動接点が結合されるシャフトと、
   前記シャフトを常時下方に押圧するリターンばねと、
   前記シャフトに結合される可動コアと、を含み、
   前記シャフトは下方に向ける押圧面を備え、
   前記可動コアは前記押圧面に上端が接するように配置されて、
   前記可動コア及びシャフトの上昇時には前記可動コアが前記押圧面を押圧して押し上げて、
   前記可動コア及びシャフトの下降時には前記押圧面が前記可動コアを押圧して下方に押し下げることを特徴とする、電磁開閉装置。
2. 前記シャフトは相対的に大きい外径を有する大径部と、
   前記大径部の下部に位置し、相対的に小さい外径を有する小径部と、を含み、
   前記押圧面は前記大径部と前記小径部との境界に形成される段差面である、請求項１に記載の電磁開閉装置。
3. 前記シャフトの上部には上部に向けて開口されたリターンばね収容部が備えられ、
   前記リターンばねは前記リターンばね収容部に下端が収容されて前記シャフトを常時下方に押圧する、請求項２に記載の電磁開閉装置。
4. 前記シャフトの内部の中空領域には接圧ばね収容部が形成され、
   前記接圧ばね収容部には接圧ばねが収容されて前記可動接点を上方に押圧する、請求項３に記載の電磁開閉装置。
5. 前記接圧ばね収容部には上下方向に延びる切欠部が備えられる、請求項４に記載の電磁開閉装置。
6. 前記可動接点は前記切欠部を通じて上下に往復動可能な可動接触子に備えられる、請求項５に記載の電磁開閉装置。
7. 前記ハウジングの内側の上部に備えられる上端固定部をさらに含み、
   前記上端固定部には前記シャフトと接触して前記シャフトの上昇を制限する上昇制限部が備えられる、請求項６に記載の電磁開閉装置。
8. 前記上端固定部にはリターンばね結合部が備えられ、
   前記上昇制限部は前記リターンばね結合部の外側から下方に向けて水平に延びる平面である、請求項７に記載の電磁開閉装置。
9. 前記上昇制限部の外側には下方に延びるガイド部が備えられる、請求項８に記載の電磁開閉装置。
10. 前記固定コアの外側に備えられるボビンをさらに含み、
    前記ボビンは内側の中空部に向けて突出する突出部を備え、
    前記固定コアは前記突出部の上部に位置する、請求項９に記載の電磁開閉装置。
11. 前記突出部の内側端部は前記固定コアの内側面よりさらに内側に位置する、請求項１０に記載の電磁開閉装置。
12. 前記シャフトの下部に結合される弾性部材をさらに含み、
    前記弾性部材は上側の少なくとも一部が前記可動コアの内側に挿入される、請求項１１に記載の電磁開閉装置。
13. 前記弾性部材は外側面が段差付けるように形成され、
    段差付けた前記可動コアの底面と接触する、請求項１２に記載の電磁開閉装置。

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