JP6939229B2 - Electromagnetic relay - Google Patents
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Description
本発明は、電気回路を開閉する電磁継電器に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic relay that opens and closes an electric circuit.
従来の電磁ソレノイドとして、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の電磁ソレノイド(有極電磁継電器)は、プランジャ型のものであり、励磁コイル、固定鉄心、可動鉄心、およびコイルバネ等を有している。コイルバネは、磁性体から形成されており、固定鉄心と可動鉄心との間に介在されている。コイルバネの可動鉄心側は、可動コイルの外周側に配置されて、可動鉄心の外周部に設けられた嵌合部に位置規制されている。そして、可動鉄心の固定鉄心に対する吸着面の最外周部は、コイルバネの嵌合部よりも所定距離だけ離れた内側に配置されるようにしている。 As a conventional electromagnetic solenoid, for example, the one described in Patent Document 1 is known. The electromagnetic solenoid (polarized electromagnetic relay) of Patent Document 1 is of a plunger type, and has an exciting coil, a fixed iron core, a movable iron core, a coil spring, and the like. The coil spring is formed of a magnetic material and is interposed between the fixed core and the movable core. The movable iron core side of the coil spring is arranged on the outer peripheral side of the movable coil, and its position is regulated by a fitting portion provided on the outer peripheral portion of the movable iron core. The outermost peripheral portion of the suction surface of the movable iron core with respect to the fixed iron core is arranged inside by a predetermined distance from the fitting portion of the coil spring.
これにより、コイルバネと可動鉄心の吸着面との干渉を回避して、吸着時の作動電圧を安定化させるようにしている。また、コイルバネが磁性体から形成されていることから、コイルバネにおいて、軸方向に隣あう線材同士に引き合う力が発生して、作動電圧が低減できるようになっている。 As a result, interference between the coil spring and the suction surface of the movable iron core is avoided, and the operating voltage at the time of suction is stabilized. Further, since the coil spring is formed of a magnetic material, the coil spring generates a force that attracts the wires adjacent to each other in the axial direction, so that the operating voltage can be reduced.
しかしながら、コイルバネを磁性体で形成すると、コイルバネと、このコイルバネに隣接する部材(可動鉄心)との間に力(バネの径方向内側に向かう力)が発生して、コイルバネの傾きに繋がる。 However, when the coil spring is made of a magnetic material, a force (force toward the inside in the radial direction of the spring) is generated between the coil spring and a member (movable iron core) adjacent to the coil spring, which leads to the inclination of the coil spring.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、復帰バネを磁性材料で形成するものにおいて、復帰バネの径方向内側に向けて発生する力を低減可能とする電磁継電器を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electromagnetic relay capable of reducing a force generated in the radial direction of the return spring in a return spring made of a magnetic material.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the above object.
本発明では、通電時に磁界を形成する励磁コイル(110)と、
励磁コイルの内径部に形成されたコイル中心孔部(113)内に配置され、磁気回路を構成する固定コア(120)と、
励磁コイルの外周側および励磁コイルの軸方向の端部側を覆うように配置されて磁気回路を構成すると共に、軸方向の一方側で、固定コアの位置に対応するように開口部(132a)が形成されたヨーク(130)と、
開口部を介して固定コアと対向するように配置されて、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(140)と、
可動コアを吸引方向とは反対方向に付勢する復帰バネ(150)と、を備える電磁継電器において、
復帰バネは、磁性材料から形成されて、円錐状に巻かれた円錐状バネであり、
固定コアの可動コアと向かい合う面に、可動コアの方向に突出して、円錐状バネの径方向位置を規制する延設部(125、126)が設けられ、
延設部は、円錐状バネの外径側に設けられたことを特徴としている。
In the present invention, an exciting coil (110) that forms a magnetic field when energized and
A fixed core (120) arranged in a coil center hole (113) formed in the inner diameter of the exciting coil and forming a magnetic circuit, and a fixed core (120).
An opening (132a) is arranged so as to cover the outer peripheral side of the exciting coil and the axial end side of the exciting coil to form a magnetic circuit, and on one side in the axial direction so as to correspond to the position of the fixed core. With the yoke (130) on which
A movable core (140) that is arranged so as to face the fixed core through the opening and is attracted to the fixed core side when the exciting coil is energized.
In an electromagnetic relay comprising a return spring (150) that urges the movable core in a direction opposite to the suction direction.
The return spring is a conical spring formed from a magnetic material and wound in a conical shape .
On the surface of the fixed core facing the movable core, extension portions (125, 126) are provided so as to project in the direction of the movable core and regulate the radial position of the conical spring.
The extension portion is characterized in that it is provided on the outer diameter side of the conical spring.
この発明によれば、復帰バネ(150)として、磁性材料から形成された円錐状バネを使用している。通電時において、復帰バネ(150)には、螺旋状に磁束が流れる。加えて、復帰バネ(150)の巻線と固定コア(120)との間に発生する漏れ磁束、および復帰バネ(150)の巻線と可動コア(140)との間に発生する漏れ磁束によって、固定コア(120)と復帰バネ(150)との間、および可動コア(140)と復帰バネ(150)との間で吸引力を発生させて、復帰バネ(150)を縮ませる力を得ることができる。よって、復帰バネ(150)の見かけ上のバネ反力を弱めることができ、相対的な可動コア(140)の固定コア(120)側への吸引力を高めることができる。 According to the present invention, as the return spring (150), a conical spring formed of a magnetic material is used. When energized, magnetic flux flows spirally through the return spring (150). In addition, due to the leakage flux generated between the winding of the return spring (150) and the fixed core (120), and the leakage flux generated between the winding of the return spring (150) and the movable core (140). , A suction force is generated between the fixed core (120) and the return spring (150), and between the movable core (140) and the return spring (150) to obtain a force for contracting the return spring (150). be able to. Therefore, the apparent spring reaction force of the return spring (150) can be weakened, and the suction force of the relative movable core (140) toward the fixed core (120) can be increased.
更に、通電時において、可動コア(140)が固定コア(120)側に完全に吸引されたとき、復帰バネ(150)は、筒状を成すように縮められる。このとき、復帰バネ(150)を通る磁束は、筒状の軸線方向に沿う流れとなり、径方向の成分を持たないものとすることができる。よって、復帰バネ(150)に対して径方向の力(径方向内側に向かう力)が作用しないようにすることができ、復帰バネ(150)の傾きに繋がる心配がない。 Further, when the movable core (140) is completely attracted to the fixed core (120) side during energization, the return spring (150) is contracted so as to form a cylinder. At this time, the magnetic flux passing through the return spring (150) becomes a flow along the cylindrical axial direction, and can be made to have no radial component. Therefore, it is possible to prevent the radial force (force toward the inside in the radial direction) from acting on the return spring (150), and there is no concern that the return spring (150) will be tilted.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each form, the same reference numerals may be attached to the parts corresponding to the matters described in the preceding forms, and duplicate explanations may be omitted. When only a part of the configuration is described in each form, the other forms described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only the combination of the parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the combination of the embodiments is partially combined even if the combination is not specified if there is no particular problem in the combination. It is also possible.
(第1実施形態)
第1実施形態の電磁継電器100Aについて、図1〜図5を用いて説明する。電磁継電器100Aは、所定の機器に対する電力供給を断続する装置(いわゆるリレー)である。電磁継電器100Aは、所定の機器として、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される走行用駆動モータに対して、バッテリからの電力を変換(例えばDC−AC変換)して供給するインバータに適用されている。電磁継電器100Aは、バッテリとインバータとの間に配置されている。
(First Embodiment)
The
電磁継電器100Aは、図示しないケース内に、主要部を構成する励磁コイル110、固定コア120、ヨーク130、可動コア140、および復帰バネ150等が設けられて形成されている。ケースは、例えば、樹脂製となっており、ケース内には、内部の主要部を保持するための樹脂製のベースが設けられている。ベースは、接着または爪等の嵌合によりケースに固定されている。
The
以下、各部材、あるいは各部材間の配置に対する方向を示すために、励磁コイル110の軸線方向(図1中の上下方向)を基準にして説明することにする。この軸線方向は、例えば、後述する固定コア120と可動コア140の並ぶ方向に一致しており、軸線方向の可動コア140側を一方側と呼び、また、軸線方向の固定コア120側を他方側と呼ぶことにする。軸線方向は、本発明の軸方向に対応する。
Hereinafter, in order to show the direction with respect to each member or the arrangement between the members, the description will be made with reference to the axial direction of the exciting coil 110 (vertical direction in FIG. 1). This axial direction coincides with, for example, the direction in which the
励磁コイル110は、円筒状を成して、通電時に磁界を形成するものであり、後述するヨーク130の底部(第1ヨーク131の底部)に固定配置されている。励磁コイル110は、ボビン111、およびコイル部112等を有している。ボビン111は、樹脂製の部材であり、筒状部と、この筒状部の軸線方向の両端部に一体的に形成された平板状の鍔部とを有している。コイル部112は、ボビン111の筒状部に導線が巻かれて形成されている。導線は、ボビン111の筒状部の周方向に沿って巻かれている。励磁コイル110の内径部(ボビン111の筒状部)の空間は、コイル中心孔部113となっている。本実施形態では、励磁コイル110の軸線方向は、図1の上下方向となっている。
The
固定コア120は、励磁コイル110のコイル中心孔部113内に配置された円柱状の部材であり、後述するヨーク130と共に磁気回路を構成する部材となっている。固定コア120は、磁性体金属材料から形成されている。固定コア120の中心軸の向きは、励磁コイル110の軸線方向と一致している。固定コア120は、大径部121、小径部122、中心孔部123、および対向面124等を有している。
The fixed
大径部121は、軸線方向の一方側の端部から他方側に向かって延びて、外径が一定に設定された部位となっている。小径部122は、大径部121における軸線方向の他方側の端部から更に他方側に向かって延びて、大径部121よりも外径寸法が小さく設定された部位となっている。
The
中心孔部123は、固定コア120の中心軸に沿って貫通するように形成された孔である。中心孔部123の内径寸法は、大径部121、および小径部122の外径寸法に対応するように途中で徐変されている。
The
対向面124は、固定コア120における軸線方向の一方側で後述する可動コア140と対向する(向かい合う)ように形成された平坦な面となっている。
The facing
固定コア120は、小径部122が、後述するヨーク130の底部(第1ヨーク131の底部)に穿設された孔に挿入、接合されて、ヨーク130に固定されている。
The fixed
ヨーク130は、固定コア120と共に磁気回路を構成すると共に、励磁コイル110、固定コア120、および後述する復帰バネ150を内側に収容する部材となっており、第1ヨーク131、および第2ヨーク132等を有している。
The
第1ヨーク131は、例えば、磁性体金属の帯板材料が、コの字状に折り曲げられて形成された部材となっており、ここでは、励磁コイル110の外周側で互いに対向する領域、および励磁コイル110の軸線方向の他方側を覆っている。
The
第2ヨーク132は、磁性体金属材料から形成された板状部材となっており、第1ヨーク131の開口側(軸線方向の一方側の端部)に配置されている。そして、第2ヨーク132の両端部は、第1ヨーク131の開口側端部に接合されている。
The
第2ヨーク132の固定コア120の位置に対応する領域(中心部領域)には、ヨーク孔部132aが形成されて、開口されている。ヨーク孔部132aは、例えば、円形状となっている。ヨーク孔部132aは、本発明の開口部に対応する。よって、第2ヨーク132は、励磁コイル110のコイル中心孔部113を除く領域において、励磁コイル110の軸線方向の一方側を覆っている。
A
可動コア140は、ヨーク孔部132aを介して固定コア120と対向するように配置されて、励磁コイル110への通電時に固定コア120側に吸引される部材となっている。可動コア140は、板部141、突出部142、シャフト部143、および対向面144等を有している。
The
板部141は、固定コア120の中心軸に対して直交する方向に板面が延びる、例えば、円形状の板部材となっている。板部141の外径寸法は、ヨーク孔部132aの内径寸法よりも大きく設定されている。
The
突出部142は、板部141の軸線方向の他方側の面の中心部領域から、固定コア120側に突出する扁平な円柱状の部材となっている。突出部142の外径寸法は、ヨーク孔部132aの内径寸法よりも小さく設定されている。
The protruding
板部141、および突出部142の中心位置には、軸線方向に貫通するように穿設された孔部142aが設けられている。
At the center positions of the
シャフト部143は、例えば、断面円形の棒状の部材であり、軸線方向の中間部が孔部142aに挿入されて、板部141および突出部142に接合されている。そして、シャフト部143の軸線方向の他方側の端部が固定コア120の中心孔部123に摺動可能に挿入されている。よって、可動コア140は、シャフト部143が中心孔部123を摺動することで、固定コア120に対して、軸線方向に移動可能となっている。
The
対向面144は、可動コア140の突出部142における軸線方向の他方側で固定コア120と対向する(向かい合う)ように形成された平坦な面となっている。
The facing
そして、可動コア140の板部141と、ヨーク130の第2ヨーク132との間がエアギャップAGに相当する部位となっている。
The portion between the
復帰バネ150は、磁性材料から形成されており、帯状の薄肉板材が円錐状に巻かれた円錐状バネである。この帯状の薄肉板材が用いられた円錐状バネは、いわゆる竹の子バネと呼ばれるものである。復帰バネ150は、固定コア120の対向面124と、可動コア140の対向面144との間に配置されている。復帰バネ150の円錐底面側に対応する端部(復帰バネ150の径方向の大きい側)は、対向面124に当接している。また、復帰バネ150の円錐頂点側に対応する端部(復帰バネ150の径方向の小さい側)は、対向面144に当接している。
The
図1に示すように、非通電時において、復帰バネ150によって付勢される可動コア140の軸線方向の他方側の端部(対向面144)は、第2ヨーク132の位置と同等の位置となるように設定されている。このとき、エアギャップAGは、最大のエアギャップAGとなる。
As shown in FIG. 1, the other end (opposing surface 144) of the
また、図3に示すように、通電時において、可動コア140が固定コア120側に吸引されたとき(エアギャップAGがゼロのとき)の固定コア120と可動コア140との距離は、復帰バネ150が最大に縮められて筒状になったときの軸線方向の長さ(最小長さ)と等しくなるように設定されている。
Further, as shown in FIG. 3, the distance between the fixed
尚、図示しないケース内において、可動コア140の軸線方向の一方側には、可動コア140の動きに連動して、所定機器に対する電力供給線の断続を行う図示しない接点部が設けられている。可動コア140が固定コア120に吸引されていないときには(非通電時)、復帰バネ150の付勢力によって、可動コア140が軸線方向の一方側へ移動され、接点部は切断されるようになっている。このとき、例えば、接点部の位置規制部により、可動コア140は、固定コア120から最も離れた状態で停止されるようになっている。このときのエアギャップAGは、最大のエアギャップとなり、例えば、2.5mm〜3mm程度の設定となっている。
In a case (not shown), a contact portion (not shown) is provided on one side of the
逆に、可動コア140が固定コア120に吸引されているときには(通電時)、吸引力によって、可動コア140が軸線方向の他方側へ移動され、接点部は接続されるようになっている。このとき、可動コア140(板部141)は、ヨーク130(第2ヨーク132)に当接して停止されるようになっている。このときのエアギャップAGは、最小のエアギャップ(ゼロ)となるように設定されている。
On the contrary, when the
電磁継電器100Aは、以上のように構成されており、以下、図2を加えて、その作動および作用効果について説明する。
The
まず、励磁コイル110への通電が遮断されているとき(非通電時)、励磁コイル110による磁界の形成は行われず、可動コア140に対する吸引力の発生がなく、図1に示すように、可動コア140は、復帰バネ150により軸線方向の一方側に駆動される。これにより、図示しない接点部は、切断状態となって、所定機器への電力供給は行われない状態となる。
First, when the energization of the
一方、励磁コイル110に通電すると(通電時)、図1〜図3中の矢印で示すように、励磁コイル110により、固定コア120と可動コア140との間、および可動コア140とヨーク130との間に磁界が形成される。
On the other hand, when the
そして、可動コア140に対する磁気吸引力が発生され、可動コア140は、この吸引力により復帰バネ150に抗して固定コア120側に吸引される(図1→図2→図3)。これにより、図示しない接点部は、接続状態となって、所定機器への電力供給が行われる状態となる。
Then, a magnetic attraction force is generated on the
ここで、本実施形態では、復帰バネ150として、磁性材料から形成された円錐状バネ(竹の子バネ)を使用している。通電時において、復帰バネ150には、螺旋状に磁束が流れるが、復帰バネ150に沿って螺旋状に流れる磁束は、磁気飽和を起こしやすい。そのため、復帰バネ150の巻線と固定コア120との間、および復帰バネ150の巻線と可動コア140との間に、それぞれ漏れ磁束が発生する。そして、これらの漏れ磁束によって、固定コア120と復帰バネ150との間、および可動コア140と復帰バネ150との間で吸引力(図1〜図3中の両矢印)を発生させて、復帰バネ150を縮ませる力を得ることができる。尚、漏れ磁束は、エアギャップAGが小さくなる程、大きくなり、それに伴う吸引力も大きくなっていく。よって、復帰バネ150の見かけ上のバネ反力を弱める(バネ定数を下げる)ことができ、相対的な可動コア140の固定コア120側への吸引力を高めることができる。
Here, in the present embodiment, a conical spring (bamboo shoot spring) formed of a magnetic material is used as the
更に、可動コア140が吸引状態にあるとき、固定コア120と可動コア140との距離が、復帰バネ150の最小長さに等しくなるように設定している。よって、通電時において、可動コア140が固定コア120側に完全に吸引されたとき、図3に示すように、復帰バネ150は、筒状を成すように縮められる。このとき、復帰バネ150を通る磁束は、筒状の軸線方向に沿う流れとなり、径方向の成分を持たないものとすることができる。よって、復帰バネ150に対して径方向の力(従来技術における径方向内側に向かう力)が作用しないようにすることができ、復帰バネ150の傾きに繋がる心配がない。
Further, when the
また、復帰バネ150が、従来技術のように、固定コア120、および可動コア140の外周側に配置される場合であると、径方向内側に向かう磁束が形成されて、径方向を向く力が発生してしまう。これに対して、本実施形態では、復帰バネ150は、固定コア120の対向面124と、可動コア140の対向面144との間に配置されるようにしているので、上記のような径方向内側に向く力の発生を無くすことができる。
Further, when the
また、本実施形態では、復帰バネ150の径方向寸法の大きい側を固定コア120側に配置し、復帰バネ150の径方向の寸法の小さい側を可動コア140側に配置している。これにより、復帰バネ150の軸線方向の一方側におけるヨーク130(第2ヨーク132)との距離を大きくして、復帰バネ150から可動コア140を経由せずに、直接的にヨーク130側に流れてしまう磁束を低減して、吸引力に寄与しない磁束の発生を低減することができる。
Further, in the present embodiment, the side having a large radial dimension of the
図4は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップAGと、可動コア140に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップAGが最大値からゼロに至る領域で、従来技術に対して吸引力が向上されている。
FIG. 4 shows the relationship between the air gap AG based on the theoretical analysis and the suction force acting on the
加えて、図5に示すように、竹の子バネを用いた復帰バネ150は、通常のコイルバネに対して、特に、エアギャップAGが小さく成る程、バネ反力が急激に大きくなる特性を有している。よって、エアギャップAGがゼロ(吸引状態)において、復帰バネ150に蓄えられるエネルギーも大きくなる。したがって、励磁コイル110への通電を切り、復帰バネ150の反力によって可動コア140を押し上げて、図示しない接点部を切断状態にする際に、復帰バネ150に蓄えられているエネルギーが大きいことで、押し上げ(切断)の初速を高めることができ、より速く接点部を切断状態にすることが可能となる。即ち、緊急遮断時等に発生するアークの遮断性能を高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the
尚、従来技術では、固定鉄心と可動鉄心には、それぞれ励磁コイルの軸線方向に対して傾斜して互いに対向するテーパ面を有しており、この部位において、テーパ面に対して交差する方向の吸引力が発生する。この交差する方向の吸引力の径方向の分力は、コイルバネの径方向に向かう力となる。本実施形態では、固定コア120および可動コア140にそれぞれ平坦な対向面124、144を設けて、従来技術のようなテーパ面を有さないものとしているので、テーパ面に起因する径方向の力の発生もない。
In the prior art, the fixed core and the movable core each have tapered surfaces that are inclined with respect to the axial direction of the exciting coil and face each other, and in this portion, in the direction intersecting the tapered surface. Suction force is generated. The radial component of the attractive force in the intersecting direction is the radial component of the coil spring. In the present embodiment, the fixed
(第2実施形態)
第2実施形態の電磁継電器100Bを図6、図7に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、プランジャ型の電磁継電器100Bとし、可動コア140を可動コア1401に変更したものである。
(Second Embodiment)
The
可動コア1401は、上記第1実施形態のように、板部141、および突出部142の構成はなく、全体が扁平で円柱状に形成されたものとなっている。この可動コア1401を使用するにあたり、第2ヨーク132のヨーク孔部132aには、軸線方向の他方側に延びて、可動コア1401の軸線方向の動きをガイドするガイド部132bが設けられている。他の構成は、上記第1実施形態と同じである。
Unlike the first embodiment, the
本実施形態においても、竹の子バネを用いた復帰バネ150の構成は同一であり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Also in this embodiment, the configuration of the
尚、上記で説明したプランジャ型でコイルバネを用いた従来技術においては、固定鉄心(固定コア)と可動鉄心(可動コア)との間を磁性材料から成るコイルバネによって磁気的に接続しているため、固定鉄心と可動鉄心との間の吸引力が低下するおそれがある。 In the prior art using the coil spring in the plunger type described above, the fixed core (fixed core) and the movable core (movable core) are magnetically connected by a coil spring made of a magnetic material. The suction force between the fixed core and the movable core may decrease.
これに対して、プランジャ型のものであっても、本実施形態のように復帰バネ150として竹の子バネを使用することで、上記第1実施形態で説明した漏れ磁束を利用して、復帰バネ150と各コア120、140との間で吸引力を発生させることができ、吸引力の低下を抑制することができる。
On the other hand, even if it is a plunger type, by using a bamboo child spring as the
(第3実施形態)
第3実施形態の電磁継電器100Cを図8、図9に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、復帰バネ150を復帰バネ151に変更したものである。
(Third Embodiment)
The
復帰バネ151は、断面円形の線状材料が円錐状に巻かれた円錐状バネである。この線状材が用いられた円錐状バネは、いわゆる円錐コイルバネと呼ばれるものである。復帰バネ151の円錐底面側に対応する端部は、対向面124に当接している。また、復帰バネ151の円錐頂点側に対応する端部は、対向面144に当接している。
The
また、図9に示すように、通電時において、可動コア140が固定コア120側に吸引されたとき(エアギャップAGがゼロのとき)の固定コア120と可動コア140との距離は、復帰バネ151が最大に縮められて円板状になったときの軸線方向の長さ(最小長さ)と等しくなるように設定されている。
Further, as shown in FIG. 9, the distance between the fixed
本実施形態では、基本的な構成は上記第1実施形態と同一であり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
尚、本実施形態では、復帰バネ151として竹の子バネを円錐コイルバネに変更したものとなっており、復帰バネ151と各対向面124、144との接触面積が小さく成る分、磁気抵抗が大きくなり、吸引力の低下が懸念される。
In the present embodiment, the bamboo child spring is changed to a conical coil spring as the
一方、復帰バネ151においては、最大に縮められたときの長さ(最小長さ)を、第1実施形態における復帰バネ150に比べて小さく設定することができ、固定コア120と可動コア140との距離を小さくすることができるので、吸引中(エアギャップAGがゼロ)の磁気抵抗を小さくして吸引力を高めることができる。
On the other hand, in the
尚、復帰バネ151は、線状材料として断面が四角い平角線を用いてもよい。この場合であると、上記の断面円形の場合に比べて、復帰バネが縮められている途中段階での固定コア120、可動コア140との対向面積、および、復帰バネが最小長さになったときの固定コア120、可動コア140との接触面積を増やすことができるため、磁気抵抗を低下させて更に吸引力を高めることができる。
The
(第4実施形態)
第4実施形態の電磁継電器100Dを図10に示す。第4実施形態は、上記第1実施形態に対して、復帰バネ150の配置方向を変更したものである。
(Fourth Embodiment)
The
復帰バネ150の円錐底面側に対応する端部(復帰バネ150の径方向の大きい側)は、可動コア140の対向面144に当接している。また、復帰バネ150の円錐頂点側に対応する端部(復帰バネ150の径方向の小さい側)は、固定コア120の対向面124に当接している。
The end portion (larger side in the radial direction of the return spring 150) corresponding to the conical bottom surface side of the
本実施形態では、復帰バネ150の径方向の大きい側におけるヨーク130(第2ヨーク132)との距離が上記第1実施形態に対して小さくなる。よって、復帰バネ150から可動コア140を経由せずに、直接的にヨーク130側に流れてしまう磁束が発生しやすくなり、磁束が低下して、吸引力が低下することが懸念されるが、基本的な構成は上記第1実施形態と同一であり、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the distance of the
(第5実施形態)
第5実施形態の電磁継電器100Eを図11〜図13に示す。第5実施形態は、上記第1実施形態に対して、固定コア120に延設部125を追加したものである。
(Fifth Embodiment)
The
延設部125は、固定コア120の対向面124(可動コア140と向かい合う面)に、可動コア140側に突出形成されて、復帰バネ150の径方向位置を規制する部位となっている。延設部125は、円柱状を成して、復帰バネ150の内径側に設けられている。延設部125の中心軸位置は、固定コア120の中心軸位置に、一致するように配置されている。
The
延設部125の外径は、復帰バネ150の円錐頂点側の内径よりも僅かに小さく設定されている。また、エアギャップAGが最大となる状態で(図11)、延設部125の先端部が復帰バネ150の円錐頂点側の内径領域に入り込むように、延設部125の軸線方向長さが設定されている。よって、可動コア140が固定コア120に吸引される際に(図12)、収縮する復帰バネ150の円錐頂点側の内周面が、延設部125の外周面によってガイドされるようになっている。
The outer diameter of the
延設部125の中心軸領域には、大径部121側から中心孔部123が連続するように形成されて、軸線方向の一方側(可動コア140側)の端部で開口されている。よって、固定コア120における中心孔部123の軸線方向の長さは、上記第1実施形態に比べて、延設部125の分(長さL)だけ、長くなっており、可動コア140のシャフト部143が中心孔部123内で摺動可能となる長さが、長くなっている(延設されている)。
In the central axis region of the extending
以下、本実施形態の作動、および作用効果について説明する。上記第1実施形態では、復帰バネ150の径方向の位置ずれが発生すると、復帰バネ150の可動コア140に対する支持点が中心からずれることになり、可動コア140の傾きが発生して、固定コア120への吸引力にバラツキが発生してしまう。
Hereinafter, the operation of the present embodiment and the effect of the action will be described. In the first embodiment, when the
本実施形態では、固定コア120に延設部125を設けているので、励磁コイル110に通電して、可動コア140が固定コア120に吸引される際に、延設部125の外周面によって復帰バネ150の円錐頂点側の内周面がガイドされる。よって、復帰バネ150の径方向の位置が規制されて、復帰バネ150の径方向の位置ずれが抑制される。これにより、可動コア140の傾きの発生を抑制することができる。また、延設部125に設けられた中心孔部123の長さが延設部125の分(長さL)だけ、上記第1実施形態よりも長く設定することができ、シャフト部143を軸線方向に支持する長さを長くすることができ、シャフト部143、更には可動コア140の傾きの発生を抑制することができる。
In the present embodiment, since the fixed
総じて、可動コア140の傾きの発生を抑制することができ、可動コア140が固定コア120に吸引される際の吸引力にバラツキが発生することを抑制することができる。
As a whole, it is possible to suppress the occurrence of inclination of the
また、図11に示すように、通電時に、エアギャップAGが大きい状態では、延設部125を流れる磁束によって、固定コア120から復帰バネ150への磁束流入量を増加させることができるので、固定コア120と復帰バネ150との間で発生する吸引力を向上させることができる。更には、この磁束流入量増加によって、磁気回路全体の磁束量を増加させて、可動コア140の吸引力を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 11, when the air gap AG is large during energization, the amount of magnetic flux flowing from the fixed
また、図12に示すように、エアギャップAGがゼロとなる状態では、延設部125の先端部から可動コア140の対向面144に直接流れる磁束が発生し、延設部125と可動コア140とのとの間でも吸引力が得られるため、可動コア140の吸引力を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 12, when the air gap AG is zero, a magnetic flux that flows directly from the tip end portion of the
図13は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップAGと、可動コア140に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップAGが最大値からゼロに至る領域で、延設部125を設けない場合(第1実施形態)に対して吸引力が向上されている。
FIG. 13 shows the relationship between the air gap AG based on the theoretical analysis and the suction force acting on the
尚、本実施形態は、上記第2〜第4実施形態に適用するものとしてもよい。第4実施形態(図10)に本実施形態を適用した電磁継電器100E1では、図14に示すように、延設部125の外周部と、復帰バネ150の内径部との位置が相対的に変わらない。よって、可動コア140が移動する際に、延設部125に対する復帰バネ150の摺動がなく、延設部125と復帰バネ150との間で、摩擦の発生が無い状態で動作可能となる。
The present embodiment may be applied to the second to fourth embodiments. In the electromagnetic relay 100E1 to which the present embodiment is applied to the fourth embodiment (FIG. 10), as shown in FIG. 14, the positions of the outer peripheral portion of the
(第6実施形態)
第6実施形態の電磁継電器100Fを図15、図16に示す。第6実施形態は、上記第5実施形態に対して、固定コア120に延設部126を追加したものである。
(Sixth Embodiment)
The
延設部126は、固定コア120の対向面124に、可動コア140側に突出形成されて、復帰バネ150の径方向位置を規制する部位となっており、復帰バネ150の外径側に設けられている。延設部126は、復帰バネ150の軸線方向から見たときに、円形状(リング状)に形成されており、延設部126の中心軸位置は、固定コア120の中心軸位置に、一致するように配置されている。
The
延設部126の内径は、復帰バネ150の円錐底部側の外径よりも僅かに大きく設定されている。復帰バネ150の円錐底部側は、延設部126の内径側に挿入されて、復帰バネ150の円錐底部側の外周面が、延設部126の内周面によってガイドされるようになっている。
The inner diameter of the
尚、延設部126は、復帰バネ150の軸線方向から見たときに、上記円形状のものに代えて、復帰バネ150の外周部が内接する多角形としてもよい。また、周方向に連続する円形状、多角形に対して、周方向に分割されたものとしてもよい。
The
本実施形態では、固定コア120に延設部126を設けているので、励磁コイル110に通電して、可動コア140が固定コア120に吸引される際に、延設部126の内周面によって復帰バネ150の円錐底部側の外周面がガイドされる。よって、復帰バネ150の径方向の位置が規制されて、復帰バネ150の径方向の位置ずれが抑制される。これにより、可動コア140の傾きの発生を抑制することができ、可動コア140が固定コア120に吸引される際の吸引力にバラツキが発生することを抑制することができる。
In the present embodiment, since the
また、通電時に、エアギャップAGが大きい状態では、延設部126を流れる磁束によって、固定コア120から復帰バネ150への磁束流入量を増加させることができるので、固定コア120と復帰バネ150との間で発生する吸引力を向上させることができる。更には、この磁束流入量増加によって、磁気回路全体の磁束量を増加させて、可動コア140の吸引力を向上させることができる。
Further, when the air gap AG is large at the time of energization, the amount of magnetic flux flowing from the fixed
図16は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップAGと、可動コア140に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップAGが最大値からゼロに至る領域で、わずかではあるが延設部126を設けない場合(第1実施形態)に対して吸引力が向上されている。
FIG. 16 shows the relationship between the air gap AG based on the theoretical analysis and the suction force acting on the
尚、本実施形態は、上記第2、第3実施形態に適用するものとしてもよい。 The present embodiment may be applied to the second and third embodiments.
(第7実施形態)
第7実施形態の電磁継電器100Gを図17に示す。第7実施形態は、上記第5、第6実施形態を組合せて、固定コア120に延設部125、および延設部126を設けたものである。
(7th Embodiment)
The
本実施形態では、励磁コイル110に通電して、可動コア140が固定コア120に吸引される際に、延設部125の外周面によって復帰バネ150の円錐頂点側の内周面がガイドされると共に、延設部126の内周面によって復帰バネ150の円錐底部側の外周面がガイドされる。加えて、延設部125によって、シャフト部143を軸線方向に支持する長さが、長さL分だけ、長くなっている。
In the present embodiment, when the
よって、復帰バネ150の径方向の位置が上記第5、第6実施形態よりも効果的に規制されると共に、シャフト部143の傾きも抑制されて、復帰バネ150の径方向の位置ずれが抑制される。これにより、可動コア140の傾きの発生を抑制することができ、可動コア140が固定コア120に吸引される際の吸引力にバラツキが発生することを抑制することができる。
Therefore, the radial position of the
また、延設部125、126によって、上記第5実施形態、および第6実施形態と同様に磁束量増加の効果が得られ、可動コア140の吸引力を向上させることができる。
Further, the extending
尚、本実施形態は、上記第2、第3、第4実施形態に適用するものとしてもよい。 The present embodiment may be applied to the second, third, and fourth embodiments.
(第8実施形態)
第8実施形態の電磁継電器100Hを図18に示す。第8実施形態は、上記第1実施形態に対して、固定コア120に延設部127を追加したものである。
(8th Embodiment)
The
延設部127は、上記第5実施形態の延設部125に対して、外径が、復帰バネ150の円錐頂点側の内径よりも小さく設定されており、上記第5実施形態のように、復帰バネ150の径方向位置を規制する機能は有していない。本実施形態では、延設部127によって、固定コア120における中心孔部123の軸線方向の長さが、延設部127の分(長さL)だけ、長くなっている。よって、シャフト部143を軸線方向に支持する長さを長くすることで、シャフト部143の傾きの発生を抑制して、可動コア140の傾き発生の抑制を可能としている。
The outer diameter of the
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、電磁継電器100A〜100Hを使用する所定機器として、例えば、電力変換用のインバータとしたが、これに限らず、オンオフの制御を必要とする電気機器に広く適用可能である。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, as a predetermined device using the
100A〜100D 電磁継電器
110 励磁コイル
113 コイル中心孔部
120 固定コア
123 中心孔部(孔部)
124 対向面
125 延設部
126 延設部
127 延設部
130 ヨーク
132a ヨーク孔部(開口部)
140 可動コア
143 シャフト部
144 対向面
150 復帰バネ(円錐状バネ、竹の子バネ)
151 復帰バネ(円錐状バネ、円錐コイルバネ)
100A-100D
124
140
151 Return spring (conical spring, conical coil spring)
Claims (6)
前記励磁コイルの内径部に形成されたコイル中心孔部(113)内に配置され、磁気回路を構成する固定コア(120)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の端部側を覆うように配置されて磁気回路を構成すると共に、前記軸方向の一方側で、前記固定コアの位置に対応するように開口部(132a)が形成されたヨーク(130)と、
前記開口部を介して前記固定コアと対向するように配置されて、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(140)と、
前記可動コアを吸引方向とは反対方向に付勢する復帰バネ(150)と、を備える電磁継電器において、
前記復帰バネは、磁性材料から形成されて、円錐状に巻かれた円錐状バネであり、
前記固定コアの前記可動コアと向かい合う面に、前記可動コアの方向に突出して、前記円錐状バネの径方向位置を規制する延設部(125、126)が設けられ、
前記延設部は、前記円錐状バネの外径側に設けられた電磁継電器。 An exciting coil (110) that forms a magnetic field when energized,
A fixed core (120) arranged in a coil center hole (113) formed in the inner diameter of the exciting coil and forming a magnetic circuit, and a fixed core (120).
It is arranged so as to cover the outer peripheral side of the exciting coil and the axial end side of the exciting coil to form a magnetic circuit, and is opened on one side of the axial direction so as to correspond to the position of the fixed core. The yoke (130) on which the portion (132a) is formed and
A movable core (140) arranged so as to face the fixed core through the opening and attracted to the fixed core side when the exciting coil is energized.
In an electromagnetic relay including a return spring (150) that urges the movable core in a direction opposite to the suction direction.
The return spring is a conical spring formed of a magnetic material and wound in a conical shape .
On the surface of the fixed core facing the movable core, extension portions (125, 126) are provided so as to project in the direction of the movable core and regulate the radial position of the conical spring.
The extension portion is an electromagnetic relay provided on the outer diameter side of the conical spring.
前記励磁コイルの内径部に形成されたコイル中心孔部(113)内に配置され、磁気回路を構成する固定コア(120)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の端部側を覆うように配置されて磁気回路を構成すると共に、前記軸方向の一方側で、前記固定コアの位置に対応するように開口部(132a)が形成されたヨーク(130)と、
前記開口部を介して前記固定コアと対向するように配置されて、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(140)と、
前記可動コアを吸引方向とは反対方向に付勢する復帰バネ(150)と、を備える電磁継電器において、
前記復帰バネは、磁性材料から形成されて、円錐状に巻かれた円錐状バネであり、
前記可動コアには、前記固定コア側に延びるシャフト部(143)が設けられ、
前記固定コアには、前記シャフト部が挿入される孔部(123)が設けられ、
前記シャフト部が前記孔部内を摺動することで、前記固定コアに対する前記可動コアの移動をガイドするようになっており、
前記固定コアの前記可動コアと向かい合う面に、前記可動コアの方向に突出して、前記孔部の長さを延設する延設部(127)が設けられた電磁継電器。 An exciting coil (110) that forms a magnetic field when energized,
A fixed core (120) arranged in a coil center hole (113) formed in the inner diameter of the exciting coil and forming a magnetic circuit, and a fixed core (120).
It is arranged so as to cover the outer peripheral side of the exciting coil and the axial end side of the exciting coil to form a magnetic circuit, and is opened on one side of the axial direction so as to correspond to the position of the fixed core. The yoke (130) on which the portion (132a) is formed and
A movable core (140) arranged so as to face the fixed core through the opening and attracted to the fixed core side when the exciting coil is energized.
In an electromagnetic relay including a return spring (150) that urges the movable core in a direction opposite to the suction direction.
The return spring is a conical spring formed of a magnetic material and wound in a conical shape .
The movable core is provided with a shaft portion (143) extending toward the fixed core side.
The fixed core is provided with a hole (123) into which the shaft portion is inserted.
The shaft portion slides in the hole portion to guide the movement of the movable core with respect to the fixed core.
An electromagnetic relay provided with an extension portion (127) of the fixed core facing the movable core so as to project in the direction of the movable core and extend the length of the hole portion.
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