JP2021048059A - 電磁接触器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載された電磁接触器は、一対の固定接触子及びこれら一対の固定接触子に接離可能な可動接触子を有する接点機構と、この接点機構を駆動する電磁石ユニットとを備えている。電磁石ユニットは、接点機構の可動接触子に連結軸で連結された可動プランジャと、固定鉄心と、励磁することにより磁力を発生させて可動プランジャを駆動する励磁コイルと、可動プランジャの円筒部、固定鉄心及び励磁コイルを内部に収容し、励磁コイルが励磁された時に可動プランジャの周鍔部が接触する磁気ヨークと、励磁コイルの励磁状態が解除されたときに、可動プランジャの周鍔部が磁気ヨークから離れる方向に可動フランジャを付勢する復帰スプリングとを備えている。また、電磁石ユニットは、励磁コイルの励磁状態が解除されたときに、可動プランジャ(周鍔部)を吸着するための補助ヨーク及び永久磁石を備えている。
特許文献2に記載された電磁石装置は、可動鉄心と、胴体にコイルを巻きつけたコイルボビンと、可動鉄心の一端に連結される第1の可動鉄心板と、可動鉄心の他端に連結される第2の可動鉄心板と、第1の可動鉄心板を吸着させるための固定鉄心とを備え、コイルを励磁することにより発生する磁力によって可動鉄心を動作させるようになっている。また、電磁石装置は、コイルの励磁を解いたときに、第2の可動鉄心板を吸着するための補助鉄心(補助ヨーク)及び永久磁石を備えている。
即ち、特許文献1に示す電磁接触器及び特許文献2に示す電磁石装置のいずれの場合も、可動プランジャや可動鉄心を動作させる際に、コイルを励磁するが、この際に発生した可動プランジャや可動鉄心を動作させるための磁束が補助ヨークや補助鉄心及び永久磁石の方にも流れてしまい、可動プランジャや可動鉄心の動作特性に対して悪影響を及ぼす可能性があった。
以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
図1には、本発明の一実施形態に係る電磁接触器が示されており、電磁接触器1は、接点機構2と、接点機構2を駆動する電磁石ユニット3と、接点機構2及び電磁石ユニット3の全体を内部に収容する密封容器4とを備えている。以下、図1における左を「左」、右を「右」、上を「上」、下を「下」、紙面に対して手前側を「前」、紙面に対して奥側を「後」として説明する。
一方、第2固定接触子24も、第1固定接触子23と同様に、導電体金属部からなる側面視C字形状の導電板であり、絶縁基板6の下面に沿って左右方向外側に延長する上板部24aと、上板部24aの外側端部から下方に延長する中間板部24bと、中間板部24bの下端部から上板部24aと平行に左右方向内側に延長する下板部24cとを備えている。下板部24cは、可動接触子25の下方に延び、その上面に可動接触子25の第2接点部が接触する第2接点部24dを備えている。
また、第1固定接触子23の中間板部23bの内側面及び第2固定接触子24の中間板部24bの内側面を覆うように、平面から見てコの字状の磁性体板26が装着されている。これにより、中間板部23b、24bを流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
そして、可動接触子25は、導電体金属を材料とした図1の左右方向に長尺な導電板であり、第1固定接触子23及び第2固定接触子24内に両端部を配置するように配設されている。この可動接触子25は、電磁石ユニット3の後述する可動プランジャ31に固定された連結軸38に支持されている。可動接触子25の中央部には、連結軸38を挿通する貫通孔が形成されている。
この可動接触子25は、釈放状態で、両端の第1接点部及び第2接点部がそれぞれ第1固定接触子23の第1接点部23d及び第2固定接触子24の第2接点部24dのそれぞれと所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子25は、投入位置で、両端の第1接点部及び第2接点部がそれぞれ第1固定接触子23の第1接点部23d及び第2固定接触子24の第2接点部24dのそれぞれに、接触スプリング40による所定の接触力で接触するように設定されている。
可動プランジャ31は、円柱状の鉄心で構成され、上面中央に上軸部31aを備えるとともに、下面中央に下軸部31bを備えている。そして、可動プランジャ31の上軸部31aは、可動接触子25を取り付けた連結軸38に固定され、可動プランジャ31が連結軸38を介して可動接触子25に連結される。
また、第2アーマチュア33は、左右方向及び前後方向に延びる略矩形状の所定板厚を有する鉄心平板で、可動プランジャ31の可動接触子25と反対側の他端にある下軸部31bに取り付けられる。
また、励磁コイル34は、励磁することにより磁力を発生させて可動プランジャ31を駆動するものであり、可動プランジャ31の周方向外側を覆うように配置された絶縁性のスプール35の周囲に巻装されている。
ここで、励磁コイル34が非励磁状態のときには、可動プランジャ31は復帰スプリング37の弾性力によって常時上方に付勢されているので、図1及び図2に示すように、可動プランジャ31の上軸部31aに取り付けられた第1アーマチュア32は、磁気ヨーク36の上板部36aa、36baに対して上方に所定の間隔を開けた離れた位置に位置している。また、このとき、可動プランジャ31の下軸部31bに取り付けられた第2アーマチュア33は、磁気ヨーク36の下板部36ac、36bcに対して上方に所定の間隔を開けて位置している。ここで、第1アーマチュア32と磁気ヨーク36の上板部36aa、36baとの間の間隔は、第2アーマチュア33と磁気ヨーク36の下板部36ac、36bcとの間の間隔と比べて小さい。
なお、図1に示すように、密封容器4の左右方向両外側には、一対のアーク消弧用永久磁石41a,41bが配置され、密封容器4の前後方向両外側にも、アーク消弧用の別個の一対の永久磁石(図示せず)が配置されている。
そして、接点機構2及び電磁石ユニット3を内部に収容した密封容器4は、図1に示すように、ケース本体8aと蓋体8bとからなるケース8内に収容される。
今、第1固定接触子23に接続された第1導体部21が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、第2固定接触子24に接続された第2導体部22が負荷装置に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット3における励磁コイル34が非励磁状態にあって、可動プランジャ31を下降させる磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。
この釈放状態から、電磁石ユニット3の励磁コイル34に通電し励磁コイル34を励磁する。すると、前述したように、図2における矢印で示す方向に流れる磁束が発生し、その磁力によって可動プランジャ31が復帰スプリング37の弾性力に抗して前述の離れた位置から下降し、第1アーマチュア32が磁気ヨーク36の上板部36aa、36baの上面に接触する。この際に、第2アーマチュア33は磁気ヨーク36の下板部36ac、36bcに接触しない。
このため、電力供給源の大電流が、第1固定接触子23、可動接触子25、第2固定接触子24を通じて負荷装置に供給される閉極状態となる。
励磁コイル34への通電を停止すると、励磁コイル34の励磁状態が解除され、可動プランジャ31を下方に移動させる磁力がなくなる。これにより、可動プランジャ31は復帰スプリング37の弾性力によって常時上方に付勢されているので、上昇する。そして、可動プランジャ31の上軸部31aに取り付けられた第1アーマチュア32は、磁気ヨーク36の上板部36aa、36baに対して上方に所定の間隔を開けた離れた位置に復帰する。
このような開極開始状態となると、可動接触子25の第1接点部及び第2接点部と、第1固定接触子23の第1接点部23d及び第2固定接触子24の第2接点部24dとの間にアークが発生し、アークによって電流の通電状態が継続されることになる。
そして、可動プランジャ31の釈放動作が終了すると、開極終了となる。
参考例に係る図3に示す電磁接触器101は、接点機構102と、接点機構102を駆動する電磁石ユニット103とを備えている。
接点機構102は、接点機構収容ケース104内に収容されており、この接点機構収容ケース104は、金属製の角筒体105と、この角筒体105の上端を閉塞する平板状のセラミック製の絶縁基板106とを備えている。角筒体105は、下端部に外方に突出するフランジ部が後述の磁気ヨーク135の上部磁気ヨーク135bの上面にシール接合されている。
一方、電磁石ユニット103は、可動プランジャ131、固定プランジャ132、励磁コイル133、スプール134、磁気ヨーク135、及び復帰スプリング136を備えている。
また、可動プランジャ131は、円筒状の鉄心で構成された円筒部131aと、円筒部131aの上端に設けられた周鍔部131bとを備えている。可動プランジャ131は、可動接触子123を取り付けた連結軸124に固定されている。可動プランジャ131の円筒部131aは、磁気ヨーク135の上部磁気ヨーク135bに形成された可動プランジャ貫通孔に対し上下方向移動可能に挿通され、周鍔部131bが上部磁気ヨーク135bの上側に位置する。
この固定プランジャ132の凹部132aには、可動プランジャ131の円筒部131aを内側に収容した状態で有底筒状に形成されたキャップ107が配置され、このキャップ107の開放端に設けられた半径方向外側に突出するフランジ部が、上部磁気ヨーク135bの下面にシール接合されている。接点機構収容ケース104及びキャップ107により上部磁気ヨーク135bの可動プランジャ貫通孔を介して連通される密封容器を構成する。この密封容器の内部には、アーク遮断用のガスが注入される。
また、復帰スプリング136は、キャップ107の底部と可動プランジャ131の円筒部131aとの間に配置され、可動プランジャ131を常時上方に付勢するようにしている。
更に、上部磁気ヨーク135bの上面には、環状に形成された永久磁石137が可動プランジャ131の周鍔部131bの周囲を囲むように固定されている。永久磁石137は、上下方向即ち厚み方向に上端側を例えばN極、下端側をS極とするように着磁されている。また、永久磁石137の上面には、可動プランジャ131の周鍔部131bcよりも小さい内径を有する環状の補助ヨーク138が固定されている。永久磁石137及び補助ヨーク138は、励磁コイル133の励磁状態が解除されたときに可動プランジャ131の周鍔部131bを吸着する機能を有する。
このため、可動プランジャ131に連結軸124を介して連結されている可動接触子123の接点部が、第1固定接触子121及び第2固定接触子122の接点部に対して上方に所定距離だけ離間している。このため、第1固定接触子121及び第2固定接触子122の間の電流路が遮断状態にあり、接点機構102が開極状態となっている。
このように、可動プランジャ131が下降することにより、可動プランジャ131に連結軸124を介して連結されている可動接触子123も下降し、可動接触子123の接点部が第1固定接触子121及び第2固定接触子123の接点部に接触する。これにより、接点機構102が閉極状態となる。
この可動プランジャ31が上昇することにより、連結軸124を介して連結された可動接触子123が上昇し、接点機構102が開極状態となる。
これに対して、本実施形態に係る電磁接触器1の場合、励磁コイル34を励磁した際に発生した磁束は、図2における矢印で示す方向に流れ、そのすべてが可動プランジャ31を動作させるために働く。このため、可動プランジャ31の動作特性を良好なものとすることができる。従って、本実施形態に係る電磁接触器1によれば、励磁コイル34の励磁状態が解除されたときに可動プランジャ31を吸着するための補助ヨーク及び永久磁石を用いることなく、可動プランジャ31の動作特性を良好なものにした電磁接触器1を提供できる。
これに対して、本実施形態に係る電磁接触器1の場合、可動プランジャ31を内部に配置する固定プランジャがなく、励磁コイル34を励磁した際に発生した磁束は、図2における矢印で示す方向に流れ、そのすべてが可動プランジャ31を下方に動作させるために働く。このため、可動プランジャ31が円滑に動作することができる。また、本実施形態に係る電磁接触器1の場合、固定プランジャがないので、参考例のように、固定プランジャ132に対して凹部132aを形成するような切削加工も不要となる。
また、参考例に係る電磁接触器101の場合、アーク遮断用のガスを封入するための密封容器の構造は、有底筒状に形成されたキャップ107を磁気ヨーク135の上部磁気ヨーク135bの下面にシール接合し、角筒体105及び角筒体105の上端を閉塞する絶縁基板106からなる接点機構収容ケース104の角筒体105のフランジ部を上部磁気ヨーク135bの上面にシール接合して構成される。そして、接点機構102及び可動プランジャ131は、この密封容器の内部に配置される。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第1固定接触子23及び第2固定接触子24は導電体で構成される必要はあるが、側面視C字形状の導電板で構成される必要は必ずしもない。
2 接点機構
3 電磁石ユニット
4 密封容器
5 密封容器本体
6 絶縁基板
6a,6b 貫通孔
7 絶縁筒部
7a 平板部
7b 挿通用孔
7c 下方延出部
7d 底壁部
7e 周壁部
8 ケース
8a ケース本体
8b 蓋体
21 第1導体部
22 第2導体部
23 第1固定接触子
23a 上板部
23b 中間板部
23c 下板部
23d 第1接点部
24 第2固定接触子
24a 上板部
24b 中間板部
24c 下板部
24d 第2接点部
25 可動接触子
26 磁性体板
27,28 絶縁カバー
31 可動プランジャ
32 第1アーマチュア
33 第2アーマチュア
34 励磁コイル
35 スプール
36 磁気ヨーク
36a 左側の磁気ヨーク半体
36aa 上板部
36ab 側板部
36ac 下板部
36b 右側の磁気ヨーク半体
36ba 上板部
36bb 側板部
36bc 下板部
36c 可動プランジャ挿通孔
36d 復帰スプリング収容部材取付孔
37 復帰スプリング
37a 復帰スプリング収容部材
41a,41b アーク消弧用永久磁石
Claims (2)
- 一対の固定接触子及びこれら一対の固定接触子に接離可能な可動接触子を有する接点機構と、前記接点機構を駆動する電磁石ユニットとを備えた電磁接触器であって、
前記電磁石ユニットが、前記可動接触子に連結された可動プランジャと、該可動プランジャの可動接触子側の一端に取り付けられた第1アーマチュアと、前記可動プランジャの可動接触子と反対側の他端に取り付けられた第2アーマチュアと、励磁することにより磁力を発生させて前記可動プランジャを駆動する励磁コイルと、前記可動プランジャ、前記第2アーマチュア及び前記励磁コイルを内部に収容し、前記励磁コイルが励磁されたときに、前記第1アーマチュアが離れた位置から移動して接触する磁気ヨークと、前記励磁コイルの励磁状態が解除されたときに、前記第1アーマチュアを前記磁気ヨークに対して前記離れた位置に復帰させる復帰スプリングとを備えていることを特徴とする電磁接触器。 - 前記接点機構及び前記電磁石ユニットの全体が密封容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電磁接触器。
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