(57)【要約】【課題】吸引時における可動鉄心の速度を低減し、固定鉄心に衝突するときの衝突エネルギを抑制する。【解決手段】筐体内に設けられた固定鉄心１６と、前記筐体内に前記固定鉄心と互いに磁極面を対向させて前記固定鉄心と接離可能に設けられた可動鉄心１８と、前記筐体に固定され前記固定鉄心および可動鉄心が挿通されたコイル２２と、前記可動鉄心に連結された接点と、前記可動鉄心を前記固定鉄心から離間する方向に駆動する戻しばねを備え、前記コイルの励磁により前記可動鉄心を駆動して前記可動鉄心に連結した接点を開閉する電磁接触器において、回転軸を有し、慣性体を前記回転軸に回転可能に取り付けた板バネ６１を備え、前記板ばねは、前記慣性体の一部を、前記可動鉄心の前記固定鉄心側への移動経路に配置し、前記可動鉄心が前記固定鉄心側に移動するとき、慣性体を押圧または回転駆動することにより前記可動鉄心の急峻な移動を抑制した。【選択図】図１
2011018611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、該筐体内に設けられた固定鉄心と、前記筐体内に前記固定鉄心と互いに磁極面を対向させて前記固定鉄心と接離可能に設けられた可動鉄心と、前記筐体に固定され前記固定鉄心および可動鉄心が挿通されたコイルと、前記可動鉄心に連結された接点と、前記可動鉄心を前記固定鉄心から離間する方向に駆動する戻しばねを備え、
前記コイルの励磁により前記可動鉄心を駆動して前記可動鉄心に連結した接点を開閉する電磁接触器において、
回転軸を有し、慣性体を前記回転軸に回転可能に取り付けた板バネを備え、
前記板ばねは、前記慣性体の一部を、前記可動鉄心の前記固定鉄心側への移動経路に配置し、前記可動鉄心が前記固定鉄心側に移動するとき、慣性体を押圧または回転駆動することにより前記可動鉄心の急峻な移動を抑制したことを特徴とする電磁接触器。
【請求項２】
請求項１記載の電磁接触器において、
前記慣性体は非磁性体製であることを特徴とする電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁接触器にかかり、特に可動鉄心の吸引時における衝突エネルギを抑制した電磁接触器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁接触器は、筐体内に設けた電磁石を用いて接点を操作して、電気回路の開閉を行う開閉器であり、例えば電動機の運転、停止などを行う際に使用される。
【０００３】
電磁石は、例えば、中央脚と該中央脚の両側に間隔を付与して設けられた両側脚を各脚の基端側で連結して、いわゆるＥ形に形成した固定鉄心と可動鉄心とを、互いに各脚の先端の磁極面が対向するように配置するとともに、各鉄心の中央脚をコイルに挿通して構成される。
【０００４】
コイルに通電すると、可動鉄心と固定鉄心との間に吸引力が働き、可動鉄心は該可動鉄心とコイルとの間に配置された戻しばねの押圧力に抗しながら固定鉄心側に吸引されて移動する。このとき、可動鉄心と連動している可動接点は固定接点に接触する。その後、可動鉄心は固定鉄心に衝突して吸着され、両接点の閉路位置が維持される。
【０００５】
可動鉄心が固定鉄心に衝突するときの速度が速いと、可動鉄心が固定鉄心に吸着されず、バウンスして離極する。このバウンスが大きくなると接点ジャンプが発生する場合がある。また、前記衝突エネルギが大きいと、可動鉄心の機械的寿命が短くなる場合がある。
【０００６】
可動鉄心の衝突エネルギを少なくする方法として、衝突直前の吸引力を低減する方法、可動鉄心の移動距離を短くする方法などが提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１では、可動鉄心の位置を固定鉄心に近づけて、可動鉄心が移動する距離を短くすることで衝突エネルギを抑制している。
【０００８】
特許文献２には、可動鉄心と固定鉄心の形状により衝突直前にコイルの作る磁束の一部が接極面を通らないようにして吸引力を抑えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３５３３５９号公報
【特許文献２】特開２００３−３１８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電磁接触器は交流励磁するのが一般的である。このため、閉路指令が入力される操作タイミングに応じてコイルに通電される励磁電圧の位相が異なることになる。このため、可動鉄心と固定鉄心との間に生じる吸引力は、開路位置から閉路位置にかけて変化し、可動鉄心の固定鉄心への衝突時の吸引力および衝撃エネルギは前記操作タイミング毎に様々に変化する。
【００１１】
したがって、例えば、可動鉄心の衝突時の吸引力が小さくなるタイミングでコイルに通電した場合には、衝撃エネルギは比較的小さいので鉄心の消耗などの問題は少ない。しかし、閉路動作を確実に行うべく、衝突後にはそのままの吸引力を確保することが望ましい。  一方、可動鉄心の衝突時の吸引力が大きくなるタイミングでコイルに通電した場合には、衝撃エネルギは大きい。したがって、鉄心の消耗などを考慮すると、可動鉄心の衝突時の速度を低減して、衝突エネルギを抑制することが望ましい。
【００１２】
特許文献１に記載された電磁接触器は、前述のように可動鉄心の衝突エネルギを減少させるために開路位置での可動鉄心と固定鉄心の距離を短くする方法が記載されている。しかしこの場合には、可動接点と固定接点の距離も短くなるため、接点間に流れる電流が大きくなると、接点を開いたときに接点間に流れている電流を遮断することが難しくなり、接点の損傷が大きくなることがある。
【００１３】
また、特許文献２に記載された電磁接触器は、可動鉄心の形状を工夫して衝突直前の吸引力を抑制する方法が記載されているが、衝突時の吸引力を一律に抑える構成となっており、吸引力の低減が必要のない場合についても吸引力が軽減され閉路動作が安定しないことがある。
【００１４】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、吸引時における可動鉄心の速度を低減し、固定鉄心に衝突するときの衝突エネルギを抑制することのできる電磁接触器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１６】
筐体と、該筐体内に設けられた固定鉄心と、前記筐体内に前記固定鉄心と互いに磁極面を対向させて前記固定鉄心と接離可能に設けられた可動鉄心と、前記筐体に固定され前記固定鉄心および可動鉄心が挿通されたコイルと、前記可動鉄心に連結された接点と、前記可動鉄心を前記固定鉄心から離間する方向に駆動する戻しばねを備え、前記コイルの励磁により前記可動鉄心を駆動して前記可動鉄心に連結した接点を開閉する電磁接触器において、回転軸を有し、慣性体を前記回転軸に回転可能に取り付けた板バネを備え、前記板ばねは、前記慣性体の一部を、前記可動鉄心の前記固定鉄心側への移動経路に配置し、前記可動鉄心が前記固定鉄心側に移動するとき、慣性体を押圧または回転駆動することにより前記可動鉄心の急峻な移動を抑制した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上の構成を備えるため、吸引時における可動鉄心の速度を低減し、固定鉄心に衝突するときの衝突エネルギを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態にかかる電磁接触器を説明する図である。
【図２】可動鉄心位置に対する負荷力、吸引力、可動鉄心の速度の関係を示した図である。
【図３】可動鉄心位置に対する負荷力、吸引力、可動鉄心の速度の関係を示した図である。
【図４】慣性体と板ばねの構成を示す図である。
【図５】慣性体と板ばねの働きを説明する図である。
【図６】慣性体と板ばねの働きを説明する図である。
【図７】慣性体と板ばねの働きを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる電磁接触器を説明する図であり、電磁接触器は開路位置にある。図１に示すように、電磁接触器１０は、上部固定絶縁台１２と下部固定絶縁台１４からなる筐体内に配置された電磁石を備えている。
【００２０】
電磁石は、中央脚と該中央脚の両側に間隔を付与して設けられた両側脚と各脚の基端側を連結する連結部を有する２つのＥ形鉄心（固定鉄心および可動鉄心）を対向配置して形成される。各脚の先端の磁極面が対向するように固定鉄心１６および可動鉄心１８を配置し、固定鉄心および可動鉄心を構成する中央脚の外周には、筐体に固定されたコイルボビン２０を配置し、該コイルボビン２０にはコイル２２が巻回されている。
【００２１】
可動鉄心１８は、コイルボビン２０の上方に配置した戻しばね２４により上方に付勢されている。また、この可動鉄心１８には、連結部材２６を介して可動絶縁台２８が固定されており、可動絶縁台２８には、接点ばね３０を介して可動接点３２が連結されている。
【００２２】
コイル２２に通電すると、固定鉄心１６と可動鉄心１８との間に吸引力が働き、可動鉄心１８は下方に移動する。このとき可動鉄心１８に連動して可動絶縁台２８および可動接点３２が移動し、可動接点３２は、固定接点３４に接触する。その後、可動鉄心１８はさらに移動して固定鉄心１６に衝突して吸着される。これにより接点は閉路位置に維持される。なお、交流電源により電磁石を励磁する場合、電流零点において吸引力が零となるのを防ぐため、固定鉄心１６の各側脚の磁極面にくまとりコイル３６が取り付けられる。
【００２３】
また、可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの緩衝機構として、固定鉄心１６を前記コイルボビン２０に固定された緩衝ばね３８により支持する。また、固定鉄心１６と下部固定絶縁台１４との間には緩衝材４０が設けられている。ここで、緩衝ばね３８の振動は緩衝材４０により減衰されて衝撃力が吸収されるようになっている。このように緩衝ばね３８および緩衝材４０からなる緩衝機構を設けることにより、衝突による鉄心の損耗、衝突後におきる固定鉄心１６から可動鉄心１８が離れる可動鉄心ジャンプ現象を抑制し、筐体への負担を軽減することができる。
【００２４】
このように電磁接触器では、開路位置での操作タイミング（コイルへの通電タイミング）によって、開路位置から閉路位置にかけての可動鉄心１８と固定鉄心１６との間に生じる吸引力の推移が様々に異なるため、可動鉄心１８の衝突時の吸引力、速度、および衝突エネルギは様々に変化する。
【００２５】
図２，３は、横軸の可動鉄心位置に対する、縦軸の戻しばね２４と接点ばね３０による負荷力、可動鉄心１８に働く吸引力、および可動鉄心１８の速度との関係を示した図である。可動鉄心位置は、可動鉄心１８と固定鉄心１６のそれぞれ対向する側脚の磁極面間の距離を、開路位置での距離１ａで規格化した値であり、可動鉄心位置１．０は可動鉄心１８が開路位置にあること、０．０は閉路位置にあることを示している。
【００２６】
交流電源により電磁石を操作する場合、スイッチを押下して閉路動作を開始するタイミングによってコイル２２に印加される電圧の投入位相が変化する。このため可動鉄心位置とコイル２２に流れる電流の大きさとの関係に相違が生じ、可動鉄心位置と吸引力との関係も変化する。
【００２７】
図２に示す、操作タイミングＡの場合は、可動鉄心１８が固定鉄心１６に近づくともに吸引力が低下する。このため可動鉄心１８が減速して固定鉄心１６に衝突するので、衝突エネルギは比較的小さい。
【００２８】
一方、図３に示す操作タイミングＢの場合は、可動鉄心１８が固定鉄心１６に接近するとともに吸引力が増大する。このため可動鉄心１８が加速して固定鉄心１６に衝突するので、衝突エネルギが大きくなる。
【００２９】
このように、操作タイミングにより、可動鉄心１８の衝突時における吸引力および衝突エネルギは様々に変化する。このためこれらの相違を考慮して、衝突時の吸引力および衝突エネルギを適切に抑制することが望ましい。
【００３０】
すなわち、可動鉄心１８の衝突時の吸引力が小さくなるタイミングでコイル２２に通電した場合には、衝突エネルギは比較的小さいので鉄心の消耗などの問題は生じ難いが、この場合に吸引力が低減して閉路動作が不安定になる。このため、十分な吸引力を確保することが望ましい。
【００３１】
一方で、可動鉄心１８の衝突時の吸引力が大きくなるタイミングでコイル２２に通電した場合には、衝突エネルギが大きくなり、鉄心が消耗する。このため、可動鉄心１８の衝突時の速度を低減して、衝突エネルギを抑制することが望ましい。
【００３２】
前記特許文献１に記載されている従来技術では、開路位置での可動鉄心１８と固定鉄心１６の距離を短くすることで可動鉄心１８の衝突エネルギを減少させている。しかしこの例の場合には、可動接点３２と固定接点３４間の距離も短くなるため、接点に流れる電流が大きい場合には、接点を開いたとき接点間に流れている電流を遮断することが難しくなり、接点の損傷が大きくなる。
【００３３】
また、特許文献２に記載されている従来技術では、衝突時の吸引力の大小にかかわらず吸引力を低減することになる。このため、可動鉄心１８の衝突時の吸引力が小さくなるタイミングでコイル２２に通電した場合、開閉動作が不安定になる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、可動鉄心１８と固定鉄心１６の開路位置における距離を短縮することなく、可動鉄心１８の衝突時における吸引力の大きさに応じて速度を低減することにより、衝突エネルギを抑制できる構成とした。
【００３５】
すなわち、図１に示すように、板ばね６１に取り付けた回転軸６２に慣性体６０を回転可能に取り付け、前記板ばね６１を下部固定絶縁台１４の上端に、慣性体６０が可動鉄心側にあるように設ける。
【００３６】
図４は、慣性体６０と板ばね６１の構成を示す側面図である。慣性体６０は回転軸６２を介して板ばね６１に固定され、回転軸６２まわりに自由に回転できる。また、慣性体６０に図の左から右の力が加わると、慣性体６０は回転軸６２を介して板ばね６１を押圧しながら右側に移動することができる。
【００３７】
電磁接触器が開路位置にある場合、慣性体６０の上側部分は可動鉄心１８の側脚の横に位置し、下側部分は可動鉄心１８と固定鉄心１６の側脚の磁極面が対向する空間にある。このため、可動鉄心１８が固定鉄心１６に吸引されるときに、可動鉄心１８は慣性体の下側部分に当接する位置にある。したがって、可動鉄心１８は吸引されるとき慣性体６０を矢印Ａ方向に押圧するとともに矢印Ｂ方向に回転させながら下降することになる。なお、慣性体６０の厚み寸法は、下部固定絶縁台１４内に収まる寸法以内で適宜設定できる。慣性体６０の材質は、電磁石のつくる電磁場に影響を与えないようにするために、例えば非磁性金属とすることが望ましい。
【００３８】
図５，６，７は、慣性体６０と板ばね６１の働きを説明する図である。なお、図５、６，７は、電磁接触器の電磁石と慣性体部分を図示したものである。
【００３９】
図５は電磁接触器が開路位置にあるときの可動鉄心１８、慣性体６０および板ばね６１の状態を示す図であり、図６は可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときに吸引力が低下するタイミングで電磁石を操作した場合(例えば、図２に示す例の場合)における電磁石、慣性体６０および板ばね６１の状態（動作途中の状態）を示す図である。図７は可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの吸引力が増大するタイミングで電磁石を操作した場合（例えば、図３に示す例の場合）において、可動鉄心１８が固定鉄心１６に到達したときの電磁石、慣性体６０および板ばね６１の状態を示す図である。  
図６に示すように、可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの吸引力が低下するタイミングで電磁石を操作した場合には、可動鉄心１８が慣性体６０に当たるときの速度が遅い。このため、可動鉄心１８は、その側脚で慣性体６０を板ばね６１の方向に押し込みながら移動することができる。このため可動鉄心１８は慣性体６０に運動を阻害されることなく、固定鉄心１６側に移動することができる。このとき、可動鉄心１８は運動エネルギを維持することができるため、可動鉄心１８の速度は慣性体６０がない場合とほとんど変わらない。よって、電磁接触器の閉路動作は迅速に行われる。
【００４０】
一方、図７に示すように、可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの吸引力が増加するタイミングで閉スイッチを押下した場合には、可動鉄心１８が慣性体６０に当たるときの速度が速い。このため、慣性の大きな慣性体６０はすぐに動くことができず、慣性体６０は可動鉄心１８の動きを阻害するように働き、可動鉄心１８の速度は減速されることになる。このとき、可動鉄心１８の運動エネルギの一部は慣性体６０を回転軸６２まわりに回転させるエネルギとして消費されることになる。
【００４１】
これにより、板ばね６１を保持する下部固定絶縁台１４が受ける衝撃を軽減し、可動鉄心１８から慣性体６０に与えられる衝突エネルギによる慣性体６０の損傷を防止し、さらには、可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの衝突エネルギも減少させることができ、鉄心の消耗を抑制することができる。
【００４２】
また、開路位置における可動鉄心１８と固定鉄心１６間の距離に関わらず可動鉄心１８が固定鉄心に衝突する際のエネルギを低減することができる。このため可動接点３２と固定接点３４間の距離十分に確保することができ電流遮断能力を十分に確保することができる。
【００４３】
以上説明したように、吸引力が弱いタイミングで閉スイッチを操作した場合には、可動鉄心の速度が遅く、慣性体が移動できる時間を十分に確保できる。このため、可動鉄心の側脚で慣性体を板ばね方向に押しやることができ、可動鉄心はその動きを阻害されることなく、閉動作を安定に行うことができる。
【００４４】
一方、吸引力が強いタイミングで閉スイッチを操作した場合には、可動鉄心の速度が速く、可動鉄心が当っても慣性体はすぐに移動することはできない。このため、慣性体によって可動鉄心の移動が妨げられ、速度が低減される。このとき、可動鉄心の運動エネルギの一部は慣性体の回転エネルギに変換される。このため、板ばね６１を保持する下部固定絶縁台１４が受ける衝撃を軽減し、可動鉄心１８から慣性体６０に与えられる衝突エネルギによる慣性体６０の損傷を防止し、さらには、可動鉄心１８が固定鉄心１６に衝突するときの衝突エネルギも減少させることができ、鉄心の消耗を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電磁接触器
１２  上部固定絶縁台
１４  下部固定絶縁台
１６  固定鉄心
１８  可動鉄心
２０  コイルボビン
２２  コイル
２６  連結部材
２８  可動絶縁台
３０  接点ばね
３２  可動接点
３４  固定接点
３６  くまとりコイル
３８  緩衝ばね
４０  緩衝材
６０  慣性体
６１  板ばね
６２  回転軸
【図１】
2011018611.tif 000003
【図２】
2011018611.tif 000004
【図３】
2011018611.tif 000005
【図４】
2011018611.tif 000006
【図５】
2011018611.tif 000007
【図６】
2011018611.tif 000008
【図７】
2011018611.tif 000009