(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されたコイルボビンと、該コイルボビンの挿通孔に挿入された鉄心と、位相の異なる磁束を発生させるために、前記鉄心の先端に形成された取付溝に固定される環状の隈取りコイルと、前記鉄心の磁極面に対向して配置され、電磁作用に基づいて前記磁極面に吸着される接極子と、を備えた交流用電磁継電器において、
前記鉄心は、前記コイルボビンの挿通孔内に挿入される部分である胴部と、前記コイルボビンの挿通孔の外側に露出し、前記隈取りコイルが固定される頭部とを有し、該頭部が前記胴部より太く形成され、
前記コイルボビンは、前記鉄心の前記頭部が突出する先端壁を有し、該先端壁に、前記隈取りコイルの外形に対応する形状を有して前記隈取りコイルを受容する凹所が形成される、交流用電磁継電器。
【請求項２】
前記鉄心が段付き円柱状をなし、前記頭部の外径が前記胴部の外径より大きく形成される、請求項１に記載の交流用電磁継電器。
【請求項３】
前記取付溝の深さ寸法が、前記鉄心の前記頭部の高さ寸法よりも大きく形成される、請求項１又は２に記載の交流用電磁継電器。
【請求項４】
前記取付溝の深さ寸法が、前記鉄心の前記頭部の高さ寸法よりも小さく形成される、請求項１又は２に記載の交流用電磁継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルが巻回されたコイルボビンと、コイルボビンの挿通孔に挿入された鉄心と、鉄心の磁極面に対向して配置され、電磁作用に基づいて磁極面に吸着される接極子と、を備えた交流用電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流用電磁継電器では、位相の異なる磁束を発生させるため、鉄心頭部に隈取りコイルが固定されている。これにより、コイル印加電圧を整流することなく、交流用電磁継電器が動作するようになっている。この種の交流用電磁継電器の従来の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の段落番号０００８の第１行目〜第１２行目には、交流用電磁継電器の構成を説明する記載、すなわち、「交流用の電磁継電器では、その要部の縦断面を示した図５（ａ）および要部の斜視図を示した同図（ｂ）のように、鉄心２７の先端部に銅環状のくま取りコイル２１を取り付ける必要がある。このくま取りコイル２１は、磁束の変化を遅らせて動作させる。そこで、交流用の鉄心２７は、コイルボビン４の挿通孔４ａに挿通できる同一径の円柱体であって、この円柱体の先端部に短手方向の取付溝２７ａを先端の接極面２７ｂから長手方向に沿って凹設した形状となっており、くま取りコイル２１が、挿通孔４ａから突出した鉄心２７の先端部分に取付溝２７ａへの嵌合手段により挿着されている。」がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−２５０００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、交流用電磁継電器では、鉄心頭部の磁極面には隈取りコイルを固定するための取付溝が形成されるため、その分だけ直流用電磁継電器に比べて磁極面積が小さくなるという問題がある。また、鉄心頭部に隈取りコイルが固定される分だけ巻線スペースが狭くなり、巻線数が減少するという問題がある。磁極面積が小さくなったり、巻線数が減少したりすると、磁気吸引力が低下し、接極子を鉄心の磁極面から離れる方向に付勢するばねのバネ力と、電磁作用を受ける鉄心の磁気吸引力とのマッチング性が損なわれ、交流用電磁継電器として機能しなくなる心配がある。磁気吸引力を高めるためには、交流用電磁継電器に印加する消費電力を大きくする必要がある。
【０００５】
本発明は、磁気吸引力の増加と安定化を図ることができる交流用電磁継電器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の交流用電磁継電器は、コイルが巻回されたコイルボビンと、該コイルボビンの挿通孔に挿入された鉄心と、位相の異なる磁束を発生させるために、前記鉄心の先端に形成された取付溝に固定される環状の隈取りコイルと、前記鉄心の磁極面に対向して配置され、電磁作用に基づいて前記磁極面に吸着される接極子と、を備えた交流用電磁継電器において、前記鉄心は、前記コイルボビンの挿通孔内に挿入される部分である胴部と、前記コイルボビンの挿通孔の外側に露出し、前記隈取りコイルが固定される頭部とを有し、該頭部が前記胴部より太く形成され、前記コイルボビンは、前記鉄心の前記頭部が突出する先端壁を有し、該先端壁に、前記隈取りコイルの外形に対応する形状を有して前記隈取りコイルを受容する凹所が形成される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の交流用電磁継電器において、前記鉄心が段付き円柱状をなし、前記頭部の外径が前記胴部の外径より大きく形成されている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の交流用電磁継電器において、前記取付溝の深さ寸法が、前記鉄心の前記頭部の高さ寸法よりも大きく形成されている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の交流用電磁継電器において、前記取付溝の深さ寸法が、前記鉄心の前記頭部の高さ寸法よりも小さくく形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による交流用電磁継電器によれば、コイルの巻線スペースを確保しつつ、鉄心磁極面の面積を大きくできるため、磁気吸引力の増加と安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の交流用電磁継電器の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す交流用電磁継電器の組立図である。
【図３】コイルボビンに挿入された鉄心を示す断面図である。
【図４】鉄心と隈取りコイルが分離した状態を示す斜視図である。
【図５】鉄心がコイルボビンに挿入された状態を示す斜視図である。
【図６】磁極面積の大きい鉄心と磁極面積の小さい鉄心との磁気吸引力を比較したグラフを示す図である。
【図７】鉄心の変形例を示す図である。
【図８】図７に示す鉄心がコイルボビンに挿入された状態を示す断面図である。
【図９】鉄心の他の変形例を示す図である。
【図１０】図９に示す鉄心がコイルボビンに挿入された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の交流用電磁継電器の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、交流用電磁継電器１は、ベースブロック３０と、ベースブロック３０に固定される電磁石ブロック２と、電磁石ブロック２の鉄心９の磁極面９ａに対向して配置され、電磁作用に基づいて磁極面９ａに吸着される接極子１８と、電磁石ブロック２の他端側に配置され常時開接点を構成する一対のばね片３１，３２と、一端が接極子１８に連結し他端が可動側の一方のばね片３１に連結し、接極子１８と連動して電磁石ブロック２の長手方向に直線移動し、一対のばね片３１，３２の接点３１ａ，３２ａを開閉するカード３５と、を備えている。
【００１３】
ベースブロック３０は、フラット状のベース３６と、電磁石を収容するハウジング３７とからなり、電気絶縁性の樹脂材料で一体的に射出成形されている。ハウジング３７は、ベース３６の後方スペースを残してベース３６と一体的に形成され、電磁石ブロック２を収容する収容空間を画成する周壁３７ａと、前側に収容空間に連通する開口３７ｂとを有している。収容空間の奥側には、一対のばね片３１，３２と収容空間に収容される電磁石ブロック２とを隔てる壁部を有している。周壁３７ａの内面には、開口３７ｂから挿入される電磁石ブロック２が抜け出さないように係止する図示しない複数の係止部が設けられている。ベース３６の後方スペースには、所定の位置で板厚方向に貫通する貫通溝３６ａ，３６ｂが形成されており、この貫通溝３６ａ，３６ｂに一対のばね片３１，３２の下端に形成されたタブ状の端子３３，３４が先端部をベース３６の裏面から突出させるように圧入され、一対のばね片３１，３２がベース３６の板面に対して垂直に起立した状態で固定される（図２参照）。
【００１４】
一対のばね片３１，３２は、ばね用燐青銅などの導電性基板からプレスにて所定形状に打ち抜かれた板ばねであり、一方のばね片３１が可動接点３１ａを有する可動側ばね片であり、他方のばね片３２が固定接点３２ａを有する固定側ばね片である。一対のばね片３１，３２は、接極子１８の反対側でベースブロック３０の後方スペースに、可動接点３１ａと固定接点３２ａとが電気的に接触するように所定のギャップを介して対向して配置される（図２参照）。すなわち、一対のばね片３１，３２は常時開接点を構成し、接極子１８に連動して動くカード３５に可動側のばね片３１が押されることにより、可動接点３１ａと固定接点３２ａとが閉成する。カード３５と可動側のばね片３１とは、カード３５の一対の爪部３８がばね片３１の孔部３９に係合して連結される（図２参照）。
【００１５】
接極子１８は、例えば磁性鋼から形成され、鉄心９の磁極面９ａに一定の間隔で対向配置される。接極子１８は、板面の略中央に突設された突部１８ａが支持ばね１６の垂直部分１７ａに形成された孔１７ｂに係合して、Ｌ字状の支持ばね１６の垂直部分１７ａに一体的に保持される。接極子１８の先端部１８ｂは、カード３５の孔部４１に係合する。カード３５は開口４２を有し、コイル３と干渉することなくスライドできるようになっている。
【００１６】
支持ばね１６の水平部分１７ｃは、ヨーク１２の下側に固定される。支持ばね１６の垂直部分１７ａは、この垂直部分１７ａと水平部分１７ｃの交差する基部を支点として、鉄心９の磁極面９ａに対して接離する方向に弾性的に変位可能になっている。このため、鉄心９が磁化されると、磁力により接極子１８が吸引され、支持ばね１６が弾性的に変位して、鉄心９の磁極面９ａに接極子１８が吸着する。鉄心９が消磁されると、支持ばね１６の弾性復元力によって、支持ばね１６の垂直部分１７ａと共に接極子１８が磁極面９ａから離れ、支持ばね１６が元位置に弾性復帰する。すなわち、Ｌ字状の支持ばね１６の垂直部分１７ａと水平部分１７ｃの交差する部分は、ヒンジに相当する部分として機能し、それ自体のばね作用により、接極子１８を鉄心９の磁極面９ａから離れる方向へ弾性力を働かすことができる。接極子１８はこのような支持ばね１６に支持されることで、支持ばね１６のヒンジに相当する部分を支点として前後に揺動可能になっている。なお、本実施形態では、板状の接極子１８がＬ字状の支持ばね１６の垂直部分１７ａに保持されるようになっているが、接極子をＬ字状とし、この接極子の一端をコイルばねで弾性支持することも可能であり、接極子の形態は本実施の形態に制限されるものではない。
【００１７】
図３及び図４に示すように、電磁石ブロック２は、絶縁性を有するコイルボビン６と、コイルボビン６の挿通孔６ａに挿入され、先端に磁極面９ａを有する鉄心９と、鉄心９の周囲に多重に巻回されるコイル３と、鉄心９の基端に磁気的に連結されるヨーク１２と、位相の異なる磁束を発生させるために、鉄心９の先端の磁極面９ａに形成された取付溝９ｂに固定される環状の隈取りコイル１５と、一端がコイル３に接続し他端が図示しない外部電源に接続するコイル端子４（図１及び図２参照）とを備えている。
【００１８】
コイルボビン６は、ベースブロック３０と共に組み立てられる。コイルボビン６は、励磁用のコイル３が巻回される筒部７と、筒部７の内部に鉄心９が挿入される挿通孔６ａと、筒部７の基端及び先端においてそれぞれ筒部７の周囲に垂設され、コイル３の巻回スペースを規制するフランジ状の基端壁７ａ及び先端壁７ｂと、先端壁７ｂに続いて設けられ、接極子１８の揺動をガイドする一対のガイド壁８ａ，８ｂと、を備えている。一対のガイド壁８ａ，８ｂの対向する間隔は、接極子１８の幅寸法よりやや大きい寸法になっている（図４）。
【００１９】
ヨーク１２は、磁束密度を高めるものであり、例えばかしめなどでコイルボビン６に固定される。ヨーク１２は、例えば磁性鋼から形成されるＬ字形状の部材であり、その垂直に起立した壁部１３ａがコイルボビン６の後側の基端壁７ａに対向して配置され、水平な壁部１３ｂがコイルボビン６の下側で鉄心９と平行に配置される。ヨーク１２の垂直な壁部１３ａに形成された孔部１４ａ（図１参照）は、鉄心９の先端に係合する。ヨーク１２の水平な壁部１３ｂの先端は、鉄心９の前端近傍まで延びている。すなわち、ヨーク１２の全長は鉄心９と同程度ないしはそれ以上の長さに形成され、磁化された鉄心９の磁束が外部に漏出することが防止され、これにより、磁束密度が高められるようになっている。ヨーク１２の水平な壁部１３ｂの先端部は、接極子１８を支持する支持ばね１６（図１参照）の端部に対向して配置される。
【００２０】
鉄心９は、例えば磁性鋼から形成され、円柱形状をなし、コイルボビン６の筒部７内で固定的に受容される。鉄心９は、コイルボビン６の端部から露出する頭部１０有し、頭部１０の前端面には磁極面９ａが形成されている。磁極面９ａには、磁極面９ａに離れて対向配置されている接極子１８が電磁力により吸引されて吸着される。図５には、鉄心９の磁極面９ａと接極子１８とが対向配置されている状態が示されている。コイル３は、コイルボビン６の基端壁７ａ及び先端壁７ｂの間で筒部３０の外面に導線の所要長さ部分を密に巻着される。
【００２１】
鉄心９の形状は、本実施形態の形状に制限されるものではないが、段付き円柱形状とすることができる。他の形状として、段付き角柱形状としたり、段付き蒲鉾形状としたりすることもできる。鉄心９の頭部１０と胴部１１は、同じ形状でなくてもよく、胴部１１を円柱形状とし、頭部１０を角柱形状としたり、逆に、胴部１１を角柱形状とし、頭部１０を円柱形状としたりすることもできる。胴部１１を円柱形状とし、頭部１０を角柱形状とした場合は、鉄心９の磁極面積を相対的に大きくすることができ、胴部１１を角柱形状とし、頭部１０を円柱形状とした場合は、鉄心９の磁束を相対的に増加させることができる。鉄心９の頭部１０を胴部１１より太く形成するには、頭部１０を叩打しながら圧潰するヘッダ加工を利用することができる。また、他の方法として、鉄心９を先端側を略直角に折り曲げ加工することにより頭部１０を形成することもできる。胴部１１は、コイル３の巻線スペースを確保し、所望の磁束密度を維持することができる寸法に形成され、頭部１０は、設計上可能な限り、大きな磁極面積を得ることができる寸法に形成される。頭部１０の高さ寸法は、隈取りコイルの幅寸法と同程度ないしそれより大きくすることが好ましい。ここで、頭部１０の磁極面積とは、頭部１０の端面に形成され、接極子１８に吸着する平坦な面積をいう。
【００２２】
図６には、磁極面積の大きい鉄心９と磁極面積の小さい鉄心９との磁気吸引力を比較したグラフが示されている。グラフの縦軸には力（ばね力又は磁気吸引力）が示され、グラフの横軸には鉄心の磁極面９ａと接極子１８との間の距離ｄが示されている。ばね力は、鉄心９の磁極面９ａから接極子１８が離れるに従い弱まっている。磁極面積の小さい鉄心９では、鉄心９の磁極面９ａから接極子１８が離れている側において、磁気吸引力がばね力より弱くなっている。これは、コイル３に電流を流し、鉄心９を励磁しても、鉄心９の磁極面９ａに接極子１８が吸引されないことを意味している。磁極面積の大きい鉄心９では、磁気吸引力がばね力より弱くなることはないため、電磁作用によって鉄心９の磁極面９ａに接極子１８が吸引され、交流用電磁継電器１として機能するものとなる。交流用電磁継電器１では、隈取りコイル１５を鉄心９に固定するために、隈取りコイル１５の孔部１５ａに係合する取付溝９ｂが鉄心９に形成されるため、磁極面積が小さくなるが、鉄心９の頭部１０を胴部１１よりも太くすることにより、磁極面積の減少分を補うことができ、磁気吸引力を増加させて、交流用電磁継電器１を安定して動作させる得ることができる。
【００２３】
図３などに示すように、隈取りコイル１５は、いわゆる銅リングであり、鉄心９の先端の磁極面９ａに形成された取付溝９ｂに孔部１５ａを係合させてかしめにより固定される。隈取りコイル１５は、位相の異なる磁束を作り、時間と共に周期的に変化する磁気吸引力が接極子１８を付勢するリレーばねのばね力より小さくなることを防止する。すなわち、鉄心９の磁極面９ａに接極子１８が付いたり離れたりすることを防止する。これにより、交流電源での電磁継電器１の動作が保証されるものとなる。なお、直流用電磁継電器では、ＤＣ電源により一定の磁気吸引力が得られるため、隈取りコイル１５は不要である。
【００２４】
次に、交流用電磁継電器１の作用について説明する。
まず、コイル３が通電されると、電磁作用により鉄心９の磁極面９ａと接極子１８との間に磁気的吸引力が発生し、接極子１８が揺動して鉄心９の磁極面９ａと接極子１８とが当接する。接極子１８が揺動することにより、カード３５も連動して動き、可動側のばね片３１がカード３５に押されて固定側のばね片３２側に動き、一対のばね片３１，３２の接点３１ａ，３２ａが当接する。また、コイル３への通電が切れると、接極子１８は、支持ばね１６のばね力により、初期位置に復帰し、これによりカード３５も元の位置に戻り、一対のばね片３１，３２の接点３１ａ，３２ａが離れる。
【００２５】
次に、図７〜図１０には、交流用電磁継電器１に使用される鉄心９の変形例が示されている。図７には、取付溝２１ｂが頭部２２と胴部２３の境界より深く形成されている形態が示され、図９には、取付溝２４ｂが頭部２５と胴部２６の境界より浅く形成されている形態が示されている。すなわち、図７では取付溝２１ｂの深さ寸法が頭部２２高さ寸法より大きく形成され、図９では取付溝２４ｂの深さ寸法が頭部２５高さ寸法より小さく形成されている。図８及び図１０には、鉄心２１，２４がそれぞれコイルボビン６に挿入された状態が示されている。交流用電磁継電器１は、直流用電磁継電器とは異なり、鉄心に隈取りコイルを固定する必要がある。隈取りコイル１５を鉄心２１，２４に固定するために必要である取付溝２１ｂ、２４ｂは、機械加工により形成され、加工後は切り屑やバリがきれいに除去されてから、隈取りコイル１５が固定される。取付溝２１ｂ、２４ｂの近傍に切り屑やバリが残っていると、それらと磁力線との干渉により、磁気吸引力が低下する恐れがあるためである。本発明では、鉄心２１，２４の頭部２２，２５と胴部２３，２６との間に段差が形成されているため、切り屑やバリを除去しづらいものとなっているが、取付溝２１ｂ、２４ｂを頭部２２，２５と胴部２３，２６の境界より浅くしたり、深くしたりすることで、切り屑やバリの除去が容易となり、頭部２２，２５の太い鉄心２１，２４の加工が容易となる。
【００２６】
以上、交流用電磁継電器の一実施形態について説明したが、本発明は開示した実施形態に制限されるものではなく、実施形態の変更や改良が許容されるものである。
【符号の説明】
【００２７】
１    交流用電磁継電器
２    電磁石ブロック
３    コイル
６    コイルボビン
９，２１，２４    鉄心
１０，２２，２５    頭部
９ｂ，２１ｂ，２４ｂ    取付溝
１５    隈取りコイル
１８    接極子
３０    ベースブロック
３６    ベース
３７    ハウジング
【図１】
0005562055.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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