(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームの内部に設けられ、内部に中空部を備え、外面にコイルが巻回されるボビンと、
前記中空部に軸方向に移動可能に挿入される可動コアと、
前記ボビンの外側面に対向して前記コイルから離隔するように設けられ、固定コアの役割を果たすヨークと、
前記ボビンの外側面に前記可動コアの移動方向と平行に配置され、前記ヨークの一側面に設けられる操作回路部とを含み、
前記操作回路部は、
プリント基板（ＰＣＢ）と、
前記プリント基板に設けられ、主回路の接点とは逆にオン／オフになる切替スイッチと、
前記プリント基板に設けられ、前記切替スイッチの切り替え時に外部印加電圧を降下させて前記コイルに印加される電圧を低減する電圧降下素子とを含む、電磁接触器。
【請求項２】
前記可動コアは、円筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
【請求項３】
前記ヨークは、前記ボビンの側面に着脱可能に結合されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁接触器。
【請求項４】
前記ヨークは、接離可能に構成される第１ヨーク及び第２ヨークからなり、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、それぞれ、
前記ボビンの軸方向に離隔して配置される接触部と、
前記可動コアの移動方向と平行に配置され、前記接触部の端部を連結する連結部とから構成され、
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、前記接触部同士が当接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項５】
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、それぞれ、前記接触部のいずれか一方に半円状の開口部を備えて前記可動コアの挿入を許容し、前記接触部の他方を閉塞構造にして前記可動コアの移動を停止させることを特徴とする請求項４に記載の電磁接触器。
【請求項６】
前記電圧降下素子は、コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
【請求項７】
前記操作回路部は、外部電源をＡＣからＤＣに変換する整流素子を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項８】
前記ボビンは、ボビン本体の両端部にそれぞれ前記可動コアの移動方向に離隔して配置され、前記ヨークの挿入をガイドするヨーク挿入部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項９】
前記フレームは、内部に移動可能に設けられ、支持案内部を備えて前記可動コアを支持するホルダを含み、
前記可動コアは、
一端部に結合される連結部材と、
前記連結部材に設けられ、両側面に挿入孔を備える支持台と、
前記挿入孔を貫通して組み立てられ、前記支持案内部の内側面に摺動可能に挿入結合される支持ピンとを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項１０】
前記切替スイッチは、前記操作回路部に一体に取り付けられてモジュール化されたものであることを特徴とする請求項１又は６〜９のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【請求項１１】
前記ボビンは、
電源側及び負荷側にそれぞれ備えられ、外部端子と接続されるコイル電源入力端子と、
前記コイル電源入力端子と前記操作回路部とを接続し、前記操作回路部に前記外部電源を供給するコイル電源入力部材とを含むことを特徴とする請求項７に記載の電磁接触器。
【請求項１２】
前記切替スイッチは、前記コイル電源入力端子と前記整流素子との間に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の電磁接触器。
【請求項１３】
前記フレームは、内部に移動可能に設けられ、支持案内部を備えて前記可動コアを支持するホルダを含み、
前記可動コアは、
一端部に結合される連結部材と、
前記連結部材に設けられ、両側面から互いに向かって突設された摺動突起を備え、前記支持案内部に摺動結合される支持台とを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲の定格使用電圧範囲のコイルを使用することができ、コンパクトに構成された電磁接触器（Magnetic Contactor; MC）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電磁接触器は、電磁石の原理を利用して主回路に流れる電源（電流）を開閉する装置である。電磁接触器は、電流の容量によって、例えば１３０Ａ未満の中小容量製品と１３０〜８００Ａの大容量製品に分けられる。
【０００３】
図２４は一般的な中小容量電磁接触器の構成を概略的に示す分解斜視図であり、一般的な中小容量電磁接触器は、第１フレーム１１、可動コア１２、戻しばね１３、ボビン１４、固定コア１５及び第２フレーム１６から構成される。
【０００４】
ボビン１４は、中空円筒状の鉄心であって、ボビン１４の外面に巻回されたコイル１４ａに外部電源が供給されると、コイル１４ａの周囲に磁場が発生し、その磁場によりＥ字状の固定コア１５が磁化して電磁石となる。
【０００５】
すると、電磁石となった固定コア１５の磁力により導体の可動コア１２が吸引されて下方に引っ張られ、可動コア１２と機構的に連結した可動接点が下降して固定接点に接触することにより、主回路に電流が流れる。
【０００６】
この状態で、コイル１４ａに電源が供給されなくなると、コイル１４ａの周囲に発生した磁場が消滅するので、戻しばね１３の上方に位置する可動コア１２が戻しばね１３の付勢力により元の位置に上昇し、可動接点が固定接点から分離されることにより、主回路に流れていた電流が遮断される。
【０００７】
一方、従来の電磁接触器においては、主接点（可動接点及び固定接点）を動作させるためのコイルの定格使用電圧が製品によって異なる。例えば、従来の電磁接触器に使用されるコイルの定格使用電圧は、２４Ｖ、４８Ｖ、１００Ｖ、２２０Ｖ、２４０Ｖ、３８０Ｖ、４４０Ｖ、４８０Ｖ、６００Ｖなどであり、各電磁接触器毎に操作コイル端にコイルの定格使用電圧が表記されている。つまり、前記コイルの定格使用電圧によって、電磁接触器に使用可能なコイルが決定されている。
【０００８】
ここで、電磁接触器の安全規格によると、第１条件として、スイッチの動作の信頼性を確保するために、コイルに供給される外部電源電圧がコイルの定格使用電圧の８５〜１１０％の範囲であっても、例えばコイルの定格使用電圧が１００Ｖの場合にコイルに供給される外部電圧が８５Ｖであっても、可動接点が固定接点に接触するように動作しなければならない。これは、電磁接触器の使用地域及び場所によって電力系統の電圧が変動するからである。
【０００９】
第２条件として、コイルに供給される外部電源電流が所定時間（例えば、２時間）以上継続しても、コイルの温度が限界温度（例えば、６５℃）を超えてはならない。これは、一般的な小容量電磁接触器の操作回路部の回路図である図２５を参照して説明すると、操作回路部において外部電源電圧がそのままコイルＬの両端にかかるようになっており、外部電源電流がコイルＬに供給され続けると、コイルＬの温度が限界温度を超え、コイルＬの抵抗の増加により可動接点が動作しなくなることがあるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の小容量電磁接触器においては、コイルＬに供給される外部電源電圧がコイルＬの定格使用電圧の８５％の場合、初期には可動接点が動作するが、コイルＬに供給される外部電源電流が所定時間以上継続すると、コイルＬの劣化及び抵抗増加により接点の接続状態が維持されなくなるという問題があった。
【００１１】
よって、前記電磁接触器の安全規格による第１及び第２条件の両方を満たさなければならない。
【００１２】
また、従来の電磁接触器においては、可動コア１２及び固定コア１５がＥ字状に形成されており、フレームの内部に占める空間が大きいので、製品構造の単純化及び製品の小型化に限界があった。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、従来の電磁接触器の安全規格による第１及び第２条件の両方を満たすと共に、広範囲の定格使用電圧範囲のコイルを使用することができる、電磁接触器を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の技術的課題は、製品の構造を単純化して製品の小型化に寄与することができる、電磁接触器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、フレーム、ボビン、可動コア、ヨーク及び操作回路部を含む、電磁接触器が提供される。
【００１６】
前記ボビンは、前記フレームの内部に設けられ、内部に中空部を備え、外面にコイルが巻回されるようにしてもよい。
【００１７】
前記可動コアは、前記中空部に軸方向に移動可能に挿入されるようにしてもよい。
【００１８】
前記ヨークは、前記ボビンの外側面に対向して前記コイルから離隔するように設けられ、固定コアの役割を果たすようにしてもよい。
【００１９】
前記操作回路部は、前記ボビンの外側面に前記可動コアの移動方向と平行に配置され、前記ヨークの一側面に設けられてもよい。
【００２０】
本発明の一態様においては、可動コアを円筒状構造にし、ヨークを断面コ字箱状構造にすることにより、固定コアの側面に空間を確保することができ、コンパクトな構成を可能にする。
【００２１】
また、前記確保された固定コアの側面空間に切替スイッチ内蔵型操作回路部を設け、前記操作回路部の回路構造により前記コイルに供給される消費電流を低減することにより、前記コイルの定格使用電圧範囲及び許容限界温度内で接点の動作が可能になるだけでなく、広範囲の定格使用電圧範囲のコイルを使用することができる。
【００２２】
前記可動コアは、円筒状に形成されてもよい。
【００２３】
前記ヨークは、前記ボビンの側面に着脱可能に結合されてもよい。
前記ヨークは、接離可能に構成される第１ヨーク及び第２ヨークからなるようにしてもよい。
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、それぞれ、接触部と連結部とから構成されてもよい。
【００２４】
前記接触部は、前記ボビンの軸方向に離隔して配置されてもよい。
前記連結部は、前記可動コアの移動方向と平行に配置され、前記接触部の端部を連結するようにしてもよい。
【００２５】
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、前記接触部同士が当接するようにしてもよい。
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、それぞれ、前記接触部のいずれか一方に半円状の開口部を備えて前記可動コアの挿入を許容し、前記接触部の他方を閉塞構造にして前記可動コアの移動を停止させるようにしてもよい。
【００２６】
前記操作回路部は、プリント基板（ＰＣＢ）、切替スイッチ及び電圧降下素子を含んでもよい。
【００２７】
前記切替スイッチは、前記プリント基板に設けられ、主回路の接点とは逆にオン／オフになるようにしてもよい。
【００２８】
前記電圧降下素子は、前記プリント基板に設けられ、前記切替スイッチの切り替え時に外部印加電圧を降下させて前記コイルに印加される電圧を低減するようにしてもよい。
【００２９】
前記電圧降下素子は、コンデンサであってもよい。
【００３０】
前記操作回路部は、外部電源をＡＣからＤＣに変換する整流素子を含んでもよい。
【００３１】
前記ボビンは、ボビン本体の両端部にそれぞれ前記可動コアの移動方向に離隔して配置され、前記ヨークの挿入をガイドするヨーク挿入部を備えてもよい。
【００３２】
本発明の第１実施形態によれば、前記フレームは、ホルダを含んでもよい。
【００３３】
前記ホルダは、前記フレームの内部に移動可能に設けられてもよい。
前記ホルダは、支持案内部を備えて前記可動コアを支持するようにしてもよい。
【００３４】
前記可動コアは、連結部材、支持台及び支持ピンを含んでもよい。
【００３５】
前記連結部材は、前記可動コアの一端部に結合されてもよい。
【００３６】
前記支持台は、前記連結部材に設けられてもよい。
前記支持台は、両側面に挿入孔を備えてもよい。
【００３７】
前記支持ピンは、前記挿入孔を貫通して組み立てられ、前記支持案内部の内側面に摺動可能に挿入結合されてもよい。
【００３８】
前記切替スイッチは、前記操作回路部に一体に取り付けられてモジュール化されてもよい。
【００３９】
前記ボビンは、コイル電源入力端子及びコイル電源入力部材を含んでもよい。
【００４０】
前記コイル電源入力端子は、電源側及び負荷側にそれぞれ備えられ、外部端子と接続されるようにしてもよい。
【００４１】
前記コイル電源入力部材は、前記コイル電源入力端子と前記操作回路部とを接続し、前記操作回路部に前記外部電源を供給するようにしてもよい。
【００４２】
前記切替スイッチは、前記コイル電源入力端子と前記整流素子との間に配置されてもよい。
【００４３】
本発明の第２実施形態によれば、前記フレームは、ホルダを含んでもよい。
【００４４】
前記ホルダは、前記フレームの内部に移動可能に設けられてもよい。
前記ホルダは、支持案内部を備えて前記可動コアを支持するようにしてもよい。
【００４５】
前記可動コアは、連結部材及び支持台を含んでもよい。
【００４６】
前記連結部材は、前記可動コアの一端部に結合されてもよい。
【００４７】
前記支持台は、前記連結部材に設けられてもよい。
前記支持台は、両側面から互いに向かって突設された摺動突起を備え、前記支持案内部に摺動結合されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明による電磁接触器においては、コイルの過熱を防止し、広範囲の定格使用電圧範囲のコイルを使用することができる。また、製品の構造が簡単になり、空間を広く活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による電磁接触器の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による小容量電磁接触器の組立斜視図であり、フレームの電源側側面部分を一部切開して内部構成を示すものである。
【図３】本発明の第１実施形態による可動部の斜視図である。
【図４】図３の可動部がホルダと結合される前の状態を示す斜視図である。
【図５】図３の可動部がホルダと結合された後の状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態による可動部の斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による固定部の分解斜視図である。
【図１１】図１０に示す固定部の平面図である。
【図１２】図１１のXIV−XIV線断面図である。
【図１３】図１１のXV−XV線断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるボビンにヨークが結合された状態を示す斜視図である。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】図１５のXVIII−XVIII線断面図である。
【図１７】図１５のXVIV−XVIV線断面図である。
【図１８】磁力が作用する２つの導体間の距離（ｌ）と磁力（Ｆ）の大きさの関係を示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施形態による操作回路部の回路図である。
【図２０】本発明の一実施形態による電磁接触器の動作前の状態を示す断面図である。
【図２１】本発明により外部電源が切替スイッチを介してコイルに供給されることを説明するための回路図である。
【図２２】本発明により外部電源がコンデンサを介してコイルに供給されることを説明するための回路図である。
【図２３】図２０の電磁接触器の動作後の状態を示す断面図である。
【図２４】一般的な中小容量電磁接触器の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２５】一般的な小容量電磁接触器の操作回路部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００５１】
本発明は、製品の構造をコンパクトにし、操作コイルが広範囲の定格使用電圧範囲を有するようにすることができる、電磁接触器に関する。
【００５２】
図１は本発明の一実施形態による電磁接触器の構成を示す分解斜視図である。
【００５３】
図１に示すように、本発明の一実施形態による電磁接触器は、第１フレーム１１１、ホルダ１２０、可動部１３０、弾性部材１４０、固定部１８０、操作回路部１７０、第２フレーム１１２などを含む。
【００５４】
第１フレーム１１１及び第２フレーム１１２は、長方形の箱状に形成され、製品の外部骨格を形成する。
【００５５】
ホルダ１２０は、中央に垂直に配置される柱状の柱部材１２１と、柱部材１２１の下端に配置されるベース部材１２２と、柱部材１２１の両側面に一列に備えられる３相の可動接点１２３とを含む。
【００５６】
可動部１３０は、円筒状の可動コア１３１と、可動コア１３１の上端に設けられ、ホルダ１２０と可動コア１３１とを連結するための連結部材１３２と、連結部材１３２上に設けられ、可動コア１３１をホルダ１２０に支持するための支持台１３４とから構成される。
【００５７】
可動コア１３１の直径は、固定部１８０に位置するボビン１５０の内径よりも小さい。すなわち、可動コア１３１の直径は、従来のＥ字状の可動コアにおける第１フレームの左右長手方向の長さよりはるかに小さい。一方、可動コア１３１の軸方向（図１における上下方向）の長さは、従来のＥ字状の可動コアより長い。このような構造の可動コア１３１は、ボビン１５０の内部に軸方向に挿入可能である。このような構造の可動コア１３１により、ボビン１５０の直径を小さくすることができ、第２フレーム１１２の内面とボビン１５０との間の側面空間を操作回路部１７０の設置空間として活用することができる。
【００５８】
弾性部材１４０は、コイル１５６に外部電源が供給されなくなると、付勢力により可動部１３０及びホルダ１２０を元の位置に復帰させる役割を果たす。弾性部材１４０としては、コイルが螺旋状に巻回されたコイルばねを使用してもよい。
【００５９】
固定部１８０は、コイル１５６を備えて磁場を発生するボビン１５０と、ボビン１５０の幅方向の側面に箱状に結合されるヨーク１６０とを含む。
【００６０】
操作回路部１７０は、ボビン１５０の電源側側面空間に垂直に配置されるプリント基板１７１と、プリント基板１７１上に取り付けられる切替スイッチ１７２とを含む。
【００６１】
図２は本発明の一実施形態による小容量電磁接触器の組立斜視図であり、フレームの電源側側面部分を一部切開して内部構成を示すものである。
【００６２】
図２に示すように、下方に開口した第１フレーム１１１の下端枠部と上方に開口した第２フレーム１１２の上端枠部とが当接して組み立てられ、組み立てられた第１フレーム１１１及び第２フレーム１１２の内部に収容空間が形成されてホルダ１２０、可動部１３０、固定部１８０、弾性部材１４０、操作回路部１７０が収容される。
【００６３】
ホルダ１２０は、上端部に押圧部１２４が突設され、第１フレーム１１１の内部に上下方向に移動可能に設けられる。押圧部１２４は、第１フレーム１１１の外部に露出し、使用者がホルダ１２０を手動で操作できるようにする。
【００６４】
第１フレーム１１１の前面（電源側）の一部が切り欠かれてホルダ１２０の一側面に可動接点１２３が上下方向に移動可能に備えられ、可動接点１２３はばねにより付勢される。
【００６５】
第１フレーム１１１の内部に三相（Ｒ、Ｓ、Ｔ相）の主電源端子が備えられ、電源側主電源端子の端部に固定接点１１３が可動接点１２３から下方に離隔して固定設置される。
【００６６】
よって、使用者がホルダ１２０の押圧部１２４を押圧することにより、又はコイル１５６への外部電源の供給により発生する電磁石の吸引力により、可動部１３０及びホルダ１２０が下降し、ホルダ１２０と一体に動作する可動接点１２３が下降して固定接点１１３に接触する。
【００６７】
また、第１フレーム１１１内の固定接点１１３上に主電源端子用固定部材を三相毎に別々に備え、前記固定部材を用いて電源側及び負荷側電線ターミナルを主電源端子上に挿入固定するようにしてもよい。
【００６８】
可動部１３０は、可動コア１３１の上部に配置される四角板状の連結部材１３２と、連結部材１３２の一側から水平方向に突設されたスイッチ操作部１３３と、スイッチ操作部１３３の底面から下方に突設されたスイッチ操作突起１３３ａとを含む。
【００６９】
連結部材１３２は、可動コア１３１をホルダ１２０に連結する連結機能と、スイッチ操作突起１３３ａによりスイッチ操作部１３３の下方に位置する切替スイッチ１７２のスイッチ動作レバー１７２ａを押圧して内部接点を切り替えるスイッチ操作機能とを有する。ここで、内部接点の切り替えとは、内部接点をオン位置からオフ位置に切り替えることを意味する。
【００７０】
コイルばね１４０は、ホルダ１２０の下端部とボビン１５０の上端部の間に配置されてもよい。ここで、コイルばね１４０は、上端部の直径のほうが下端部の直径より小さく形成されてもよい。コイルばね１４０の上端部は、ホルダ１２０の下端部に接触支持されてホルダ１２０の下端部に付勢力を作用させ、コイルばね１４０の下端部は、ボビン１５０の上端部に固定される。
【００７１】
固定部１８０のボビン１５０は、上端部に外部のコイル電源入力端子（図示せず）に接続される導電性材質のコイル電源入力部材１５２を備え、コイル電源入力部材１５２の一側面に操作回路部１７０のプリント基板１７１がコネクトリング１７４を介して直接結合される。従って、コイル電源入力端子１５１に入力された外部電源をボビン１５０のコイル電源入力部材１５２により別途の部品を経ることなく操作回路部１７０に直接供給することができる。ここで、コイル電源入力部材１５２は、ボビン１５０の一部として構成され、プラスチックなどの絶縁材質からなるプレート状の絶縁部材により絶縁されている。
【００７２】
ボビン１５０の一方（図２における前方）の側面空間を操作回路部１７０のプリント基板１７１の設置空間として活用することにより、製品を簡単に構成して小型化するのに有利であるという利点がある。すなわち、操作回路部１７０のプリント基板１７１がボビン１５０の側面空間に可動コア１３１の移動方向と平行に配置されることにより、可動コア１３１との干渉を回避することができる。プリント基板１７１がボビン１５０の上部に水平に配置された場合は、可動コア１３１を貫挿して移動させるための挿入孔をプリント基板１７１に確保しなければならないので、プリント基板１７１の面積の一部を活用できなくなるという欠点がある。また、可動コア１３１とプリント基板１７１の干渉により、可動コア１３１とばね（弾性部材１４０）を配置設計する上で空間の制約を受ける。さらに、プリント基板１７１に移動確保用挿入孔を形成するための加工工程が追加され、プリント基板１７１に電子部品を設置するための空間が前記挿入孔の面積だけ小さくなるので、プリント基板１７１が大きくならざるを得ず、これは製品の小型化を阻害する要因となる。
【００７３】
また、プリント基板１７１に切替スイッチ１７２及び電圧降下用素子としてのコンデンサ１７３が一体に備えられ、切替スイッチ１７２の一面にストリップ状のスイッチ動作レバー１７２ａがヒンジ構造で斜めに結合されており、平常時は、接点が閉じている切替スイッチ１７２を介して外部電源とコイル１５６を接続し、可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａにより切替スイッチ１７２が押圧されて切り替えられると、外部電源がコンデンサ１７３を介してコイル１５６に流れるようにし、外部電源の電圧がコンデンサ１７３により降下してコイル１５６に供給される消費電流を減少させる。
【００７４】
このようにコイル１５６の消費電力が減少した場合も、可動接点１２３と固定接点１１３の接触状態を維持するための電磁石の吸引力を確保することができる。
【００７５】
図３は本発明の第１実施形態による可動部の斜視図である。
【００７６】
図３に示すように、第１実施形態による可動部１３０は、円筒状の可動コア１３１と、可動コア１３１の上端に設けられる連結部材１３２と、連結部材１３２に設けられて支持ピン１３５を媒介としてホルダ１２０に結合される支持台１３４とから構成される。
【００７７】
連結部材１３２は、四角板状に形成され、連結部材１３２の一辺にスイッチ操作部１３３が電源方向に突設されており、切替スイッチ１７２を押圧できるようになっている。
【００７８】
ここで、可動コア１３１の上端部には可動コア１３１より直径の小さい円形状のカップリング部１３１ａが軸方向に突設され、連結部材１３２及び支持台１３４の底面には貫通孔がそれぞれ形成される。可動コア１３１のカップリング部１３１ａが連結部材１３２及び支持台１３４の貫通孔を貫通してリベットなどの締結手段で締結されることにより、可動コア１３１の上端部に連結部材１３２及び支持台１３４が一体に固定される。
【００７９】
支持台１３４は、連結部材１３２の上面に面接触するように形成される四角板状の支持本体と、前記支持本体の両側端部から上方に延設された側面部と、前記側面部にそれぞれ形成された挿入孔１３４ａとを備える。
【００８０】
支持台１３４の挿入孔１３４ａには、支持ピン１３５が横方向に貫通して結合され、支持ピン１３５を用いて可動コア１３１をホルダ１２０と機構的に連結して一体に動作させることができる。
【００８１】
図４は図３の可動部がホルダと結合される前の状態を示す斜視図であり、図５は図３の可動部がホルダと結合された後の状態を示す斜視図である。
【００８２】
図４に示すように、ホルダ１２０の底面に支持案内部１２５が突設され、支持案内部１２５の内側に案内溝１２５ａが長手方向に連続して形成されており、支持ピン１３５が可動部１３０の支持台１３４に組み込まれた状態で案内溝１２５ａに摺動可能に挿入結合される。
【００８３】
図５に示すように、支持ピン１３５が案内溝１２５ａに挿入結合されることにより、ホルダ１２０と可動部１３０とは、第１フレーム１１１及び第２フレーム１１２の内部で上下移動可能に一体に動作する。
【００８４】
図６は本発明の第２実施形態による可動部の斜視図である。
【００８５】
第２実施形態による可動部２３０は、円筒状の可動コア１３１、四角板状の連結部材２３２、及び支持台２３４を第１実施形態と同じ構成要素とする。もっとも、第２実施形態においては、連結部材２３２の一端部に突設されたスイッチ操作部２３３の幅が第１実施形態のスイッチ操作部１３３の幅より狭い。また、第２実施形態によるスイッチ操作突起２３３ａは、スイッチ操作部２３３の端部から直下方向に折り曲げられて形成されるが、第１実施形態によるスイッチ操作突起１３３ａは、スイッチ操作部１３３の端部から可動コア１３１方向内側に位置する。さらに、第２実施形態による支持台２３４は、支持台２３４の側面部から横方向に突設された摺動突起２３４ａを備え、ホルダ１２０の支持案内部１２５に挿入結合されるようになっており、第１実施形態のような支持ピン１３５を必要しない。
【００８６】
図７は本発明の第１実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図であり、図８は本発明の第２実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図であり、図９は本発明の第３実施形態によるホルダと可動部とが結合された状態を示す断面図である。
【００８７】
図７に示す可動部１３０の支持ピン１３５がホルダ１２０の支持案内部１２５に挿入結合されることにより、ホルダ１２０と可動部１３０とは上下方向に一体に連動できるようになる。
【００８８】
図８に示す可動部１３０の摺動突起２３４ａが支持台２３４の側面部から外側方向に突設されてホルダ１２０の支持案内部１２５に挿入結合されることにより、ホルダ１２０と可動部２３０とは上下方向に一体に連動できるようになる。
【００８９】
図９に示す可動部１３０の摺動突起３３４ａが支持台３３４の側面部から内側方向に突設されてホルダ１２０の支持案内部３２５に挿入結合されることにより、ホルダ１２０と可動部３３０とは上下方向に一体に連動できるようになる。
【００９０】
図１０は本発明の一実施形態による固定部の分解斜視図である。
図１０に示すように、固定部１８０は、ボビン１５０と、ボビン１５０の幅方向両側面に結合されるヨーク１６０とから構成される。
【００９１】
ボビン１５０は、円筒状のボビン本体１５０ａと、ボビン本体１５０ａの上端及び下端に凹状に形成される箱状のヨーク挿入部１５３とを備え、ヨーク挿入部１５３の幅方向の側面に開口部が形成されており、当該側面開口部からヨーク１６０が挿入結合される。
【００９２】
ボビン本体１５０ａは、内部に中空部１５４を備え、外面にコイルが巻回される。
特に、ボビン１５０の上端部の長手方向両端部にコイル電源入力端子１５１が備えられ、コイル電源入力端子１５１を介して外部電源が供給される。
【００９３】
また、ボビン本体１５０ａの上端部にコイル電源入力部材１５２が備えられ、コイル電源入力部材１５２は、平板状に形成されてコイル電源入力端子１５１と操作回路部１７０とを直接接続することにより、コイル電源入力端子１５１と操作回路部１７０間の通電経路を提供する。
【００９４】
さらに、ボビン１５０の下端部にコイルターミナル１５５が備えられ、コイルターミナル１５５は、操作回路部１７０に直接接続され、操作回路部１７０で制御された電流をコイル１５６に供給する。
【００９５】
ヨーク１６０は、プレートを１面が開口して残りの３面が閉じた断面コ字状にベンディング加工した構造からなる。ベンディング加工されたヨーク１６０の上端部１６０ａ及び下端部１６０ｂがボビン１５０の上端部及び下端部にそれぞれ備えられたヨーク挿入部１５３にボビン１５０の幅方向に摺動して挿入されて互いに当接して組み立てられる。
【００９６】
ヨーク１６０の上端部１６０ａには円形状の開口部が形成されており、当該開口部から可動コア１３１がボビン１５０の中空部１５４に挿入される。
【００９７】
ヨーク１６０の下端部１６０ｂは、平面状に閉塞されており、可動コア１３１が下降する際に所定の距離以上下降しないようにするストッパの役割を果たす。
【００９８】
ヨーク１６０の上端部１６０ａと下端部１６０ｂとを連結する連結部１６０ｃは、コイル１５６の周囲に発生した磁場の磁路を形成し、前記磁場によりヨーク１６０全体を磁化する。
【００９９】
図１１は図１０に示す固定部の平面図であり、図１２は図１１のXIV−XIV線断面図であり、図１３は図１１のXV−XV線断面図である。
【０１００】
図１２に示すように、ボビン１５０の上端部にコイル電源入力端子１５１が備えられ、外部電源がボビン１５０の上端部に備えられたコイル電源入力部材１５２を介して操作回路部１７０に供給される。
【０１０１】
操作回路部１７０は、ボビン１５０の電源側側面にコネクトリング１７４を介して直接結合されることにより、別途の部品を介することなく外部からコイル１５６の動作電圧が印加されるようにすることができる。
【０１０２】
ここで、操作回路部１７０は、垂直方向に配置された平面状のプリント基板１７１と、プリント基板１７１の上端部に取り付けられる切替スイッチ１７２と、プリント基板１７１に切替スイッチ１７２からボビン１５０の幅方向に離隔するように設けられるコンデンサ１７３とを含む。
【０１０３】
切替スイッチ１７２は、スイッチ本体の上面に傾斜して設けられるストリップ状のスイッチ動作レバー１７２ａと、前記スイッチ本体の内部に設けられる固定接点及び可動接点とを備える。
【０１０４】
ここで、切替スイッチ１７２は、平常時は内部の接点が閉じられており、スイッチ動作レバー１７２ａにより外部から信号が供給されると内部の可動接点を動作させて固定接点から分離する（オフにする）ｂ接点スイッチであってもよい。
【０１０５】
切替スイッチ１７２は、外部電源が供給されると、コイル電源入力端子１５１とコイル１５６とを接続し、コイル電源入力端子１５１からコイル１５６に電流が供給されるようにする。
【０１０６】
また、切替スイッチ１７２は、可動部１３０の機械的動作により外部から信号が供給される。すなわち、図２に示すように、電磁石の吸引力による可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａの下降により切替スイッチ１７２のスイッチ動作レバー１７２ａが押圧され、切替スイッチ１７２が切り替えられる。ここで、切り替えとは、閉じていた（オン状態の）内部接点をオフにすることを意味する。
【０１０７】
スイッチ動作レバー１７２ａは、下端部に折り曲げられて形成されるヒンジ部を備え、前記ヒンジ部が前記スイッチ本体の内部に埋め込み設置され、上端部が自由端であり、スイッチ操作突起１３３ａにより押圧されると内部の可動接点が固定接点から離れるようになっている。
【０１０８】
スイッチ動作レバー１７２ａは、弾性を有するストリップ構造となっており、スイッチ操作突起１３３ａの押圧力が解除されると付勢力により元の位置に戻る。また、図２に示すように、スイッチ動作レバー１７２ａの端部にアーク状の接触端１７２ａ’が形成されており、可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａとの接触が容易である。
【０１０９】
操作回路部１７０は、切替スイッチ１７２が切り替えられると同時に、コイル電源入力端子１５１を介して入力される電流がコンデンサ１７３を経由するようにし、コイル１５６に供給される電流を消費させることにより、コイル１５６の少ない消費電力で主電源の可動接点１２３と固定接点の接触状態を維持するための吸引力を与えるようにする。
【０１１０】
ボビン１５０は、内部に中空部１５４を備える円筒状のコイル巻回部１５０ａと、コイル巻回部１５０ａの上端及び下端から外側に突設されたフランジ部１５０ｂとを含む。
【０１１１】
コイル巻回部１５０ａは、外面にコイル１５６が複数回巻回され、コイル１５６に外部電源が供給されると磁場を発生して電磁石となる。ここで、コイル巻回部１５０ａは、鉄心からなり、内側に発生する磁場を増大させるようにしてもよい。
【０１１２】
ボビン１５０の上端部及び下端部に配置されるフランジ部１５０ｂは、内側に凹状に形成されたヨーク挿入部１５３を備え、ヨーク１６０の幅方向（図１１におけるXV−XV方向）の直進挿入をガイド及び支持する。
【０１１３】
図１４は本発明の一実施形態によるボビンにヨークが結合された状態を示す斜視図であり、図１５は図１４の平面図であり、図１６は図１５のXVIII−XVIII線断面図であり、図１７は図１５のXVIV−XVIV線断面図である。
【０１１４】
図１４に示すように、上端に半円状の開口部が形成された断面コ字状のヨーク１６０が、ボビン１５０の長手方向中心線（図１５におけるXVIII−XVIII）を基準として対称となるように、ボビン１５０の幅方向両側面からボビン１５０のヨーク挿入部１５３を介して挿入されて当接結合されると、ヨーク１６０の上端の開口部が円形をなすことになる。ヨーク１６０の上端の開口部はボビン１５０の上端の開口部と一致し、当該開口部から可動コアがボビン１５０の中空部１５４に挿入される。
【０１１５】
図１６に示すように、ヨーク１６０は、コイル１５６の電源供給時に発生する磁場に対して固定コアの役割を果たし、ヨーク１６０の上端部及び下端部は、可動部１３０の連結部材１３２及び可動コア１３１の底面とそれぞれ軸方向に互いに間隔をおいて対向するように離隔配置されることにより、ヨーク１６０の上端部と可動部１３０の連結部材１３２間の吸引力を最大化することができる。
【０１１６】
また、可動部１３０の移動距離は、可動コア１３１の底面とヨーク１６０の下端部との間隔（距離ｌ）により決定される。これは、ヨーク１６０の下端部がストッパの役割を果たし、可動コア１３１が下降する際に可動コア１３１の下端部がヨーク１６０の底面に当たってそれ以上下降しなくなるからである。
【０１１７】
図１８は磁力が作用する２つの導体間の距離（ｌ）と磁力（Ｆ）の大きさの関係を示すグラフである。
【０１１８】
コイルから磁場が発生すると、可動部と固定部との間に磁力が作用する。本発明において、磁力とは、固定部が可動部を引き寄せる吸引力Ｆをいい、磁力が作用する物体間の距離とは、可動コアの底面とヨークの下端部間の距離ｌをいう。
【０１１９】
ここで、磁力Ｆと磁力が作用する物体間の距離ｌの関係式は次の通りである。
【０１２０】
【数１】
0005869641.tif 000002
ここで、ｋは比例常数であり、Ｉは電流［Ａ］である。
【０１２１】
上記数式１において、磁力（吸引力）Ｆは磁力が作用する物体間の距離ｌの自乗に反比例する。
【０１２２】
これにより、同じ電流が供給された場合、可動コアの底面とヨークの下端部間の距離ｌが短くなると、可動部と固定部との間に作用する磁力は距離ｌの自乗に反比例して増加する。
【０１２３】
つまり、コイルに外部電源が供給される前は、可動コアの底面とヨークの下端部間の距離ｌが最大値となり、コイルに外部電源が供給されると、電磁石により可動コアの底面とヨークの下端部間の距離ｌが次第に短くなり、可動部と固定部との間の磁力が上記式１に従って増加する。
【０１２４】
コイルに外部電源が供給される前は可動接点が固定接点から分離されているが、固定接点から分離されている可動接点を固定接点に移動させるための初期磁力をＦ0とする場合、初期磁力Ｆ0が発生すると前記距離ｌが短くなり、それにより磁力Ｆが増加する。可動接点と固定接点とが一旦当接すると、接点部の接触状態を維持するための磁力は初期磁力Ｆ0よりはるかに小さくてもよい。これは、前記接点部が接触した後はコイルの消費電力を低減しても接点部の接触状態を十分に維持できることを意味する。
【０１２５】
これにより、本発明においては、前記接点部の接触維持時におけるコイルの消費電力を低減することにより、コイル温度を従来のコイル温度より低くしてコイル１５６の抵抗の増加を防止すると共に、安全規格に準拠してコイルの定格使用電圧の８５％で接点の動作が可能であり、前記接点部の接触維持時におけるコイルの限界温度を超えないようにするという２つの条件をどちらも満たすことができる。
【０１２６】
図１９は本発明の一実施形態による操作回路部の回路図である。
【０１２７】
本発明による操作回路部は、平板状のプリント基板１７１、切替スイッチＳＷ、電圧降下用素子としてのコンデンサＣ、整流素子Ｂ／Ｄなどを含む。
【０１２８】
プリント基板１７１は、切替スイッチＳＷなどの電子部品を１つのモジュールとして取り付けるための電子ボードである。
【０１２９】
切替スイッチＳＷは、磁力が作用する可動コア１３１とヨーク１６０間の距離ｌが短くなったことを感知する機能を有し、距離ｌがどの程度短くなるかは、上記数式１に従って距離が短くなるにつれて磁力が顕著に大きくなることを当業者が観察及び実験により検証できる程度であればよく、本発明においては特に限定されない。
【０１３０】
切替スイッチＳＷは、可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａが移動可能な距離内に位置し、可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａから物理的な接触信号が供給されることにより、すなわち、可動部１３０のスイッチ操作突起１３３ａにより切替スイッチＳＷのスイッチ動作レバー１７２ａが押圧されることにより、可動コア１３１とヨーク１６０間の距離ｌが短くなったことを感知する。このとき、切替スイッチＳＷが切り替えられると同時に外部電源がコンデンサＣに流れるようにすることができる。
【０１３１】
本発明において電圧降下用素子として用いられるコンデンサＣは、切替スイッチＳＷの両端に接続されて電圧分配機能及び電圧降下機能を有する。ここで、コンデンサＣは、外部電源入力端子Ｐ１、Ｐ２とコイルＬとの間に直列に接続されて電圧を分配する役割を果たし、コイルＬにとってはコイルＬに印加される電圧を降下させる役割を果たす。例えば、コンデンサＣは、外部電源電圧を１００Ｖとすると、コンデンサＣに２０Ｖを、コイルＬに８０Ｖを分配し、コイルＬにとっては、外部電源からの入力電圧を１００Ｖから８０Ｖに降下させる。
【０１３２】
整流素子Ｂ／Ｄは、ブリッジダイオードで構成されてもよい。整流素子Ｂ／Ｄは、切替スイッチＳＷ又はコンデンサＣを経由して供給されるＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）電源に変換（整流）するＤＣ変換機能を有する。つまり、整流素子Ｂ／Ｄで変換された直流電流がコイルＬに供給されることにより、可動部１３０を固定部１８０方向に移動させる吸引力が発生する。
【０１３３】
図２０は本発明の一実施形態による電磁接触器の動作前の状態を示す断面図であり、図２１は本発明により外部電源が切替スイッチを介してコイルに供給されることを説明するための回路図である。
【０１３４】
このような回路構造による操作回路部１７０の回路作動状態を説明すると次の通りである。
【０１３５】
図２０を参照すると、第１フレーム１１１の内部に位置する可動接点１２３と固定接点１１３とは離れている。
【０１３６】
主電源を負荷側に供給するために、切替スイッチ１７２を介して外部電源をコイル１５６に供給する。外部電源をコイル１５６に供給する前は可動コア１３１とヨーク１６０間の距離ｌが最大であるので、可動コア１３１をヨーク１６０方向に引き寄せて可動接点１２３を固定接点１１３に投入するための吸引力は、接点部（可動接点１２３及び固定接点１１３）の接触維持時より大きくなければならない。
【０１３７】
図２１に示すように、コイル電源入力端子Ｐ１、Ｐ２を介して外部電源が供給されると、入力された電流が平常時にオン状態にある切替スイッチＳＷを経て、整流素子Ｂ／Ｄ（ブリッジダイオード）によりＡＣ電流からＤＣ電流に変換されてコイルＬに供給される。
【０１３８】
図２２は本発明により外部電源がコンデンサを介してコイルに供給されることを説明するための回路図であり、図２３は図２０の電磁接触器の動作後の状態を示す断面図である。
【０１３９】
外部電源電流がコイル１５６に供給されると、コイル１５６の周囲に磁場が発生し、その磁場により固定コアの役割を果たすヨーク１６０が磁化し、固定部１８０全体（ボビン１５０及びヨーク１６０を含む。）が電磁石となる。磁化した固定部１８０の吸引力により、可動部１３０（可動コア１３１及び連結部材１３２）が固定部１８０のヨーク１６０に向かって下降する。
【０１４０】
ここで、可動コア１３１の下端部が下降してヨーク１６０の下端部に近づくと、前記距離ｌが短くなり、可動コア１３１とヨーク１６０との間の磁力Ｆが増加するので（図１８を参照。）、可動接点１２３の投入時にコイル１５６に供給される外部電源電流を低減してもよい。よって、可動コア１３１の下端部が下降してヨーク１６０の下端部に近づくことを切替スイッチ１７２で感知することにより、コイル１５６に印加される電圧を低減することができる。
【０１４１】
つまり、可動コア１３１の下端部が下降してヨーク１６０の下端部に近づくと、可動コア１３１のスイッチ操作突起１３３ａが切替スイッチ１７２のスイッチ動作レバー１７２ａに形成されたアーク状の接触端１７２ａ’を押圧し、切替スイッチ１７２の接点をオフにする。
【０１４２】
図２２を参照すると、切替スイッチＳＷがオフになると同時に外部電源電流がコンデンサＣに流れて電圧が降下し、降下した電流が整流素子Ｂ／Ｄにより整流されてコイルＬに流れる。
【０１４３】
磁力が作用する可動コア１３１とヨーク１６０間の距離が短くなることにより磁力（吸引力）が増加するので、降下した電流がコイル１５６に流れても接点の接触及び接触状態の維持のための固定部１８０の吸引力は十分である。
【０１４４】
固定部１８０に吸引力が発生すると、図２３に示すように、可動コア１３１の下端部がヨーク１６０の下端部に当接するまで下降し、可動コア１３１に機構的に連結された可動接点１２３が固定接点１１３に接触することにより、主電源が負荷側に供給される。
【０１４５】
よって、本発明による切替スイッチ１７２及びコンデンサＣを用いた操作回路部１７０の構造によれば、コイル１５６（Ｌ）に流れる消費電流を低減することにより、コイル１５６が許容限界温度まで上昇しても可動接点１２３の動作信頼性を確保できるだけでなく、広範囲の定格電圧使用範囲のコイル１５６（Ｌ）を使用できる電磁接触器を提供することができる。
【０１４６】
例えば、従来の小容量電磁接触器においては、可動接点を動作させることのできるコイルの定格使用電圧が４８Ｖであるのに対して、本発明による小容量電磁接触器においては、可動接点１２３を動作させることのできるコイル１５６（Ｌ）の定格使用電圧範囲が４４〜７５Ｖと広いので、同じレベルの製品における製品活用範囲を広く確保することができる。
【０１４７】
また、可動コア１３１の形状を変更してボビン１５０の側面空間を確保することにより、小容量電磁接触器のサイズを大きくすることなく操作回路部１７０（ＰＣＢ回路部）を取り付けることができるだけでなく、可動部１３０の移動に干渉されないように操作回路部１７０をボビン１５０の側面に垂直方向に立ててコンパクトに設置することができるのでサイズが限られた製品の内部空間を広く活用することができる。
【０１４８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲において定義される本発明の基本概念を用いた当業者による様々な変形及び改良形態をも含むものである。
【符号の説明】
【０１４９】
１１１    第１フレーム
１１２    第２フレーム
１２０    ホルダ
１２５    支持案内部
１３１    可動コア
１３２    連結部材
１３３    スイッチ操作部
１３３ａ    スイッチ操作突起
１３４    支持台
１３４ａ    挿入孔
１３５    支持ピン
１５０    ボビン
１５０ａ    ボビン本体
１５１    コイル電源入力端子
１５２    コイル電源入力部材
１５３    ヨーク挿入部
１５４    中空部
１５６、Ｌ    コイル
１６０    ヨーク
１６０ａ    （ヨークの）上端部
１６０ｂ    （ヨークの）下端部
１６０ｃ    連結部
１７０    操作回路部
１７１    プリント基板（ＰＣＢ）
１７２    切替スイッチ
１７３、Ｃ    コンデンサ
２３２    連結部材
２３３    スイッチ操作部
２３３ａ    スイッチ操作突起
２３４    支持台
２３４ａ    摺動突起
Ｂ／Ｄ    整流素子
【図１】
0005869641.tif 000003
【図２】
0005869641.tif 000004
【図３】
0005869641.tif 000005
【図４】
0005869641.tif 000006
【図５】
0005869641.tif 000007
【図６】
0005869641.tif 000008
【図７】
0005869641.tif 000009
【図８】
0005869641.tif 000010
【図９】
0005869641.tif 000011
【図１０】
0005869641.tif 000012
【図１１】
0005869641.tif 000013
【図１２】
0005869641.tif 000014
【図１３】
0005869641.tif 000015
【図１４】
0005869641.tif 000016
【図１５】
0005869641.tif 000017
【図１６】
0005869641.tif 000018
【図１７】
0005869641.tif 000019
【図１８】
0005869641.tif 000020
【図１９】
0005869641.tif 000021
【図２０】
0005869641.tif 000022
【図２１】
0005869641.tif 000023
【図２２】
0005869641.tif 000024
【図２３】
0005869641.tif 000025
【図２４】
0005869641.tif 000026
【図２５】
0005869641.tif 000027