(57)【要約】【課題】  高価磁性材が使用される可動鉄心棒の材料を削減しコスト低減するとともに、より効率的な磁気回路を構成する電磁開閉装置を提供する。【解決手段】  円筒状の電磁コイルと、電磁コイルを内部に配置した一対のコ字形板状の固定鉄心と、電磁コイルに挿通した可動鉄心棒の一端に、固定鉄心の一方の端板部の外方に位置させる第１の可動鉄心板及び第２の可動鉄心板を設けたＨ型可動鉄心と、電磁コイルが非励磁のとき、弾性復帰力により第１の可動鉄心板を磁極板の端板部側に位置させ、励磁されたとき弾性復帰力に抗して可動鉄心を変位させて第１の可動鉄心板を固定鉄心の一方の端板部側に位置させる弾性部材と、を備えた電磁開閉装置において、可動鉄心板は、中央に前記可動鉄心棒の断面積以上の上面を有する凸状の突起が形成され、該突起上面が前記可動鉄心棒と当接するものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に巻かれた電磁コイルと、
一方の端板部を前記電磁コイルの一端に近接させ、他方の端板部を前記電磁コイルの他端に離間して対向させ、側板部を前記電磁コイルの外周部に近接させるように前記電磁コイルを内部に配置した一対のコ字形板状の固定鉄心と、
前記電磁コイルに挿通した可動鉄心棒の一端に、前記固定鉄心の一方の端板部の外方に位置させる第１の可動鉄心板を設け、前記鉄心棒の他端に、前記電磁コイルの他端と前記固定鉄心の他方の端板部との間に位置させる第２の可動鉄心板を設けたＨ型可動鉄心と、
前記電磁コイルが非励磁のとき、弾性復帰力により前記第１の可動鉄心板を前記磁極板の端板部側に位置させ、励磁されたとき弾性復帰力に抗して前記可動鉄心を変位させて前記第１の可動鉄心板を前記固定鉄心の一方の端板部側に位置させる弾性部材と、
を備えた電磁開閉装置において、
前記可動鉄心板は、中央に前記可動鉄心棒の断面積以上の上面を有する凸状の突起が形成され、該突起上面が前記可動鉄心棒と当接することを特徴とする電磁開閉装置。
【請求項２】
第２の可動鉄心は、凸状突起の反対側の面に凹状の溝を形成し、該凹状溝内に弾性部材端部が位置するように当接させたことを特徴とする請求項１記載の電磁開閉装置。
【請求項３】
第２の可動鉄心の凹状の溝は、前記弾性部材端部の径より広い開口を有し、前記弾性部材端部の径より狭い溝の底面を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電磁接触器等に組み込まれる電磁開閉装置の可動鉄心構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、特開２００７−２０７７７７号公報（特許文献１）に示されたＨ型可動鉄心を有する電磁開閉装置の一例を示す断面図であり、図５ａは、電磁石のコイル非励磁（復帰）状態を示し、図５ｂは、電磁石のコイルが励磁された可動鉄心変位後を示している。
電磁開閉装置の可動鉄心４は、コイル８の非励磁時には、コイルバネ５０の復帰力により上方向に付勢されており、第１の可動鉄心板２を磁極板６の端板部側に位置させ、復帰状態を維持する。（図５ａ参照）
この復帰状態からコイル８が励磁されると、コイルバネ５０の復帰力に抗して可動鉄心４を下方向へ変位させ、第１の可動鉄心板２を固定鉄心５の一方の端板部側に位置させる。またこのとき、実線矢印で示す磁束が発生し、吸着状態が維持される。（図５ｂ参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０７７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電磁石において、コイル８の励磁時に発生する磁束が大きく、各鉄心（可動鉄心棒、第１、第２の可動鉄心板、固定鉄心のいずれか）の飽和磁束密度を上回った場合、意図した鉄心の吸引力が得られない。
すなわち、吸引力はコイルバネの復帰力を上回れず、復帰状態から吸着状態に移行することが不可能となる。
この状態を回避するために、鉄心の断面積を増加させることで鉄心の磁気飽和を回避する方策があるが、製品設計上の寸法制約により、鉄心類の形状に自由度が無い場合、該断面積増加による方策を行えない場合がある。
特に、可動鉄心棒は断面積を増加させると、コイル８の占有率が小さくなるため、結果的に意図した吸引力が得られないことがある。
【０００５】
また、可動鉄心棒の磁気飽和を回避する方策として磁気特性の良い材料を可動鉄心棒に適用する方策もあるが、磁気特性の良い材料である電磁軟鉄は、通常使用される鉄鋼材に比べて高価であるため製品コスト増大の一因となってしまう。
【０００６】
その他、電磁石において、コイル８の励磁、非励磁を繰り返すと、コイルバネ５０は電磁石の吸着状態、復帰状態に応じて伸縮を繰り返す。
この伸縮を繰り返す際、第２の可動鉄心板３とコイルバネ５０の固定が不安定であると、コイルバネ５０の伸縮は安定した直線運動とはならず、傾斜した運動となり、本来必要とするバネ反抗力が得られず、電磁開閉装置として安定した動作特性が得られない問題があった。
【０００７】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、高価な磁性材料の使用量を削減すると共に吸引力を増加させることを目的とする。
また、コイルバネの安定した直線運動を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明によれば、円筒状に巻かれた電磁コイルと、一方の端板部を前記電磁コイルの一端に近接させ、他方の端板部を前記電磁コイルの他端に離間して対向させ、側板部を前記電磁コイルの外周部に近接させるように前記電磁コイルを内部に配置した一対のコ字形板状の固定鉄心と、前記電磁コイルに挿通した可動鉄心棒の一端に、前記固定鉄心の一方の端板部の外方に位置させる第１の可動鉄心板を設け、前記鉄心棒の他端に、前記電磁コイルの他端と前記固定鉄心の他方の端板部との間に位置させる第２の可動鉄心板を設けたＨ型可動鉄心と、前記電磁コイルが非励磁のとき、弾性復帰力により前記第１の可動鉄心板を前記磁極板の端板部側に位置させ、励磁されたとき弾性復帰力に抗して前記可動鉄心を変位させて前記第１の可動鉄心板を前記固定鉄心の一方の端板部側に位置させる弾性部材と、を備えた電磁開閉装置において、前記可動鉄心板は、中央に前記可動鉄心棒の断面積以上の上面を有する凸状の突起が形成され、該突起上面が前記可動鉄心棒と当接するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一般的な鉄鋼材で構成される可動鉄心板で可動鉄心棒の一部を担うことできる。これにより、高価材料の使用量を削減することができ、コストの低減が図れる。
また、電磁石の吸着状態、復帰状態が繰り返されるなかでも、安定してコイルバネを直線運動させることができ、コイルバネの反抗力が安定することで、上記電磁石を用いた開閉装置の安定した動作特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における電磁開閉装置の構造を示す構成図である。
【図２】可動鉄心棒と可動鉄心板の構造を示す拡大図である。
【図３】可動鉄心棒と可動鉄心板と固定鉄心の構造を示す拡大図である。
【図４】可動鉄心板とコイルバネの構造を示す拡大図である。
【図５】従来の電磁石の動作状態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、本発明を，その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態における電磁開閉装置を示す断面図であり、電磁石のコイル非励磁状態を示す。
図において、電磁石は円筒状に巻かれたコイル８と、一方の端板部５ｘをコイル８の一端に近接させ、他方の端板部５ｙをコイル８の他端に離間して対向させ、側板部５ｚをコイル８の外周部に近接させるようにコイル８を内部に配置した一対のコ字形板状の固定鉄心５と、を備えている。
【００１３】
また、コイル８に挿通した可動鉄心棒１の一端に、前記固定鉄心５の一方の端板部５ｘの外側に位置させる第１の可動鉄心板２を設け、可動鉄心棒１の他端に、コイル８の他端と固定鉄心５の他方の端板部５ｙとの間に位置させる第２の可動鉄心板３を設けた、いわゆるＨ型可動鉄心４と、を備えている。
【００１４】
ここで、第１及び第２の可動鉄心板２、３は、それぞれ、可動鉄心棒１と当接する部分に鉄心板平面から寸法ａ、ｂだけ突出した凸部２ａ、３ａを備えている。
なお、ａ＝ｂとすることにより第１及び第２の可動鉄心板２、３を共用化が可能となる。
そのため、凸部２ａ、３ａの存在により、第１及び第２の可動鉄心板２、３が平板で構成される場合に比べて、寸法ａ及び寸法ｂだけ可動鉄心棒１を短く形成することができる。
【００１５】
図２は、電磁石の可動鉄心棒１及び第２の可動鉄心板３の構成を拡大した図である。
ここで、可動鉄心棒１の動作方向に垂直な方向の外径寸法をｃとし、可動鉄心板３の凸部上面の幅寸法をｄとすると、その寸法関係は、ｃ≦ｄの関係となるように形成されている。
上記寸法関係ｃ≦ｄとすることで、可動鉄心棒１を通過する磁束１１によって可動鉄心棒１と可動鉄心板３との接合面で磁気飽和を起こすことなく、磁束１１を効率的に通すことができる。
【００１６】
なお、寸法関係をｃ＞ｄとした場合、可動鉄心棒の断面積＞可動鉄心板の可動鉄心棒の接合部の面積となるので、可動鉄心棒から可動鉄心板に磁束が通りにくく、磁気飽和がしやすくなる。
一方、ｃ≦ｄとすることにより従来の可動鉄心と同様、上記接合部で効率的に磁束１１を通りやすくする。
なお、ここで、ｄがｃより大きすぎると、第１の可動鉄心板２と固定鉄心５との対向面積が小さくなり、また第２の可動鉄心板３と対向する固定鉄心５の面との距離が長い部分が多くなり、磁気抵抗が増加し、吸引力が減少することから、寸法の最適値な関係はｃ＝ｄとなる。
【００１７】
図３は、電磁石の可動鉄心棒１及び第１の可動鉄心板２、固定鉄心５の構成を拡大した図である。
コイル８の励磁時に、可動鉄心棒１を通過した磁束１１は、第１の可動鉄心板２、固定鉄心５を経由して流れる。
ここで、第１の可動鉄心板２は凸部２ａが形成されており、また上述の通り可動鉄心棒１との寸法関係はｃ≦ｄとなっている。
このとき、磁束１１は上述した可動鉄心棒１、第１の可動鉄心板２、固定鉄心５を経由するだけでなく、磁束１２を形成しやすくなる。
これは、磁束１１の経路より磁束１２の経路の方が、空間距離が狭く、磁気抵抗が小さくなったためで、その結果、効率的に磁束を通すことができる。
また、鉄心板の突起に相当する部分は、別部材で構成しても構わない。
【００１８】
本実施の形態によれば、可動鉄心板に上面の径が寸法ｄの凸部を形成し、該凸部と接合される外径寸法ｄの可動鉄心棒からなるＨ型可動鉄心構造としたため、可動鉄心棒の径を大きくすることなく、或いは、電磁軟鉄のような磁性材を使用することなく磁気飽和を回避することができる。
そのため、可動鉄心棒の径により左右される電磁接触装置のコイル占有率を上げることができ、吸引力の増加が図れる。
また、高価材料の使用量を削減することができ、コストの低減が図れる。
その他、可動鉄心板の凸状の突起により，可動鉄心板と固定鉄心間の磁気抵抗が小さくすることができ、鉄心中の磁気が未飽和状態において吸引力の増加が図れる。
実施の形態２．
【００１９】
図４は図1に示す電磁石に鉄心の復帰状態を維持するコイルバネ５０が取り付けられた状態で、第２の可動鉄心板３部分を拡大した図である。
上述の実施の形態１では、第２の可動鉄心板３に突状の凸部３ａを形成する場合について説明したが、第２の可動鉄心板３の凸部３ａをプレスにより形成することにより、その凸部３ａ反対面には凹部３ｂが形成される。
ここで、凹部３ｂの底面の幅寸法をｅ、開口部の幅寸法をｆ、また取付けるコイルバネ５０の第２の可動鉄心板３と接する部分の外径をｇとすると、ｅ＜ｇ＜ｆの関係となるように形成されている。
【００２０】
本実施の形態によれば、各寸法を上記関係とすることで、コイルバネ５０は凹部３ｂの底面に当接することなく、底面と開口部の中間位置で挟まれる形で固定される。
これにより、コイルバネ５０は安定して凹部３ｂに固定されるため、電磁石の吸着状態、復帰状態を繰り返した際にコイルバネは安定した直線運動を繰り返すことができ、コイルバネの反抗力が安定することで、電磁石を用いた開閉装置の安定した動作特性を得ることができる。
なお、バネは、中間位置に挟まれることにより、バネが可動鉄心板の凸部の斜面に当接し、図４におけるバネの左右方向への動きを抑制する。
また、仮に電磁石動作時にバネが斜めとなった場合、まずバネにはバネ長が短い箇所と長い箇所が出てくるが、バネ長が短い箇所はバネの力が強くなり、バネ長が長い箇所は短い箇所に比べバネの力が弱くなる。
そのため、バネ長が短い箇所は強いバネの力により可動鉄心板の凹部の傾斜に沿って図４の上側に移動し、バネ長が長い箇所はバネ長が短い箇所で発生する力に負け、傾斜に沿って図４下方向へ移動する。よって、上記移動によりバネは中間位置に戻ることとなる。
【符号の説明】
【００２１】
１  可動鉄心棒、２、３  可動鉄心板、２ａ、３ａ  可動鉄心板の凸部、３ｂ  可動鉄心板の凹部、４  可動鉄心、５  固定鉄心、５ｘ  固定鉄心の一方の端板部、５ｙ  固定鉄心の他方の端板部、５ｚ  固定鉄心の側板部、６  磁極板、７  永久磁石、８  コイル、１１、１２  磁束、５０  コイルバネ、ａ、ｂ  可動鉄心板の凸部高さ寸法、ｃ  可動鉄心板の凹部底面の幅寸法、ｄ  コイルバネ外径、ｅ  可動鉄心板の凹部開口部の幅寸法、ｆ  可動鉄心棒の外径、ｇ  可動鉄心板の凸部の幅寸法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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