(57)【要約】【課題】  可動コアに加わる重力を補正し、鉛直方向の荷重を抑えることにより機械的耐久性を向上した、直流操作形電磁接触器を提供する。【解決手段】  電磁石コイル４のボビン２２が嵌挿された固定コア２と、この固定コア２に接極、開極するよう対向配置された可動コア３と、固定接触子１１との間で接触圧を確保する接点ばね９を介して可動接触子１０を支持する可動絶縁台７と、固定接触子１１を支持する上部絶縁台８と、上記可動コア３を上記固定コア２から開極するように配置された戻しばね５と、各部材を収容する固定絶縁台６を有する直流操作形電磁接触器において、前記可動コア３に中央脚傾斜面１７および側脚傾斜面１６，１８を設け、中央脚傾斜面１７の傾斜方向が側脚傾斜面１６，１８と反対方向であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石コイルのコイルボビンが嵌挿された固定コアと、
該固定コアに接極、開極するよう対向配置された可動コアと、
固定接触子との間で接触圧を確保する接点ばねを介して可動接触子を支持する可動絶縁台と、
固定接触子を支持する上部絶縁台と、
上記可動コアを上記固定コアから開極するように配置された戻しばねと、
各部材を収容する固定絶縁台とを有する直流操作形電磁接触器において、
前記可動コアに中央脚傾斜面および側脚傾斜面を設け、中央脚傾斜面の傾斜方向が側脚傾斜面と反対方向であることを特徴とする直流操作形電磁接触器。
【請求項２】
請求項1記載の直流操作形電磁接触器において、
前記可動コアと前記固定コアを同一形状としたことを特徴とする直流操作形電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流操作形電磁接触器に関し、特に直流操作形電磁接触器の可動コア及び固定コアの構造に関するものである。
【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、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、中央脚とこの中央脚の両側にある距離を付与して両側脚を設け、基端側で連結して、略Ｅ形形状コアの固定コアと可動コアを形成し、互いに各脚の先端の接極面が対向するように配置する。そして、固定コアと可動コアの中央脚に電磁石コイルを巻回したコイルボビンを嵌挿した構成としている。
【０００４】
電磁石コイルに通電すると、固定コアと可動コアとの間に吸引力が働き、可動コアは可動コアとコイルとの間に配置された戻しバネの押圧力に反しながら固定コア側に移動する。その結果、可動コアに連動している可動接点が固定接点に接触し、接続用の端子が導通し、閉路状態が維持される。
【０００５】
また、可動コアと固定コアの対向している接極面の面積を大きくとるために、中央脚の形状をＶ字形状とし、側脚を斜め形状としていることが特許文献１（特開平８―２２２１１１号公報）、特許文献２（特開２０００―１１８３７）及び特許文献３（特公昭６２―４３２９５号公報）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８―２２２１１１号公報
【特許文献２】特開２０００―１１８３７
【特許文献３】特公昭６２―４３２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献1には、案内部材と摺動溝との摺動摩耗を軽減させるために、略Ｅ字形状に形成された可動鉄心１０１と、可動鉄心１０１の中央脚先端に動作方向と平行に固定された非磁性体からなる案内部材１０２と、略Ｅ字形状に形成された固定鉄心１０３と、固定鉄心１０３の中央脚１０３ａに案内部材１０２と対向すると共に可動鉄心１０１の動作方向に設けられた溝１０３ｈと、上記溝に嵌合する良摺動性の材料からなる受け部材４とを備え、受け部材４には案内部材１０２が遊嵌する中空部４ｈ、４ｊを設けたものであることが記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、いずれも３本の脚がＥ形の鋼板を積層することによって形成されそれぞれの脚が互いに対向して配された可動鉄心および固定鉄心と、これら両者の鉄心の中央脚を周回する巻枠と、この巻枠の外周に巻回された巻線と、巻枠および可動鉄心の間に介装された復帰ばねと、可動鉄心に連結された可動接点と、この可動接点に対向して配された固定接点とにより構成され、可動鉄心の中央脚先端に先細部が形成され、この先細部に嵌合可能な凹み部が固定鉄心の中央脚先端に形成され、前記巻線の励磁の有無によって可動鉄心が固定鉄心に吸引または反発されて可動接点が固定接点と接離する直流操作形電磁接触器において、前記可動鉄心の中央脚の先細部に円形のガイドピンの軸部が挿入されるピン穴を形成し、このピン穴に挿入したガイドピンの頭部を中央脚の側面から突出させるとともに前記巻枠に前記ガイドピンの頭部を案内するガイド溝を形成したことが記載されている。
【０００９】
さらに、引用文献３には、直流電流で動作する電気・機械的スイッチの継電器において、少なくともコアの中央ブランチの接極面及びこれと係合する作動子の領域とが中央ブランチの軸に関して対称にＶ字状に傾斜した構造であって、両側ブランチの各々は接極面近傍において、支持面近くのハウジングに設けられた受け部と係合して外方に面した側端部を備えており、ハウジングの底部には受け部へ側端部を押し付けるために３つのブランチに共通した連結部に作用する弾性部が設けられている構成が開示されている。
【００１０】
しかし、特許文献1、特許文献２及び特許文献３には、電磁石構造は略Ｅ字形状可動コアが左右対称形状であることから可動コアが重力の影響を受け鉛直方向に落ち込む荷重が発生し、摩擦力が生じて機械的耐久性が劣化するといった問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、可動コアに加わる重力を補正し、鉛直方向の荷重を抑えることにより機械的耐久性を向上した、直流操作形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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、電磁石コイルのコイルボビンが嵌挿された固定コアと、該固定コアに接極、開極するよう対向配置された可動コアと、固定接触子との間で接触圧を確保する接点ばねを介して可動接触子を支持する可動絶縁台と、固定接触子を支持する上部絶縁台と、上記可動コアを上記固定コアから開極するように配置された戻しばねと、各部材を収容する固定絶縁台を有する直流操作形電磁接触器において、前記可動コアに中央脚傾斜面および側脚傾斜面を設け、中央脚傾斜面の傾斜方向が側脚傾斜面と反対方向であることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の直流操作形電磁接触器において、前記可動コアと前記固定コアを同一形状としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、可動コアに加わる重力を補正し、鉛直方向の荷重を抑えることにより機械的耐久性を向上した直流操作形電磁接触器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の電磁接触器の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の可動コアに加わる荷重の概略図を示す。
【図３】可動コア及び固定コアの接極面の形状による電磁石間の距離を示す図である。
【図４】本発明の可動コア及び固定コアの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施するための形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図1は本発明の直流操作形電磁接触器の実施例を示す断面図を示し、直流操作形電磁接触器は開路状態を示している。
【００１８】
図１において、直流操作形電磁接触器１は、上部固定絶縁台８と下部固定絶縁台２５の筐体内に電磁石を配置している。
【００１９】
また、図1において、直流操作形電磁接触器の断面図を横向きにしているのは、一般に電磁接触器が使用される場合は、横向きに設置される場合がほとんどで、このような設置でコアは重力の影響を受けている。
【００２０】
電磁石は、中央脚とその中央脚の両側にある間隔を設けて側脚を有し、中央脚と側脚の基端側を連結して略Ｅ形形状のコアを形成している。そして、このコアを対向するように配置し、固定コア２と可動コア３を形成する。また、可動コア３及び固定コア２の中央脚の外周には、筐体に固定されたコイルボビン２２に巻回された電磁石コイル４を嵌挿して配置し、電磁石を形成している。
【００２１】
可動コア３は、コイルボビン２２の左方に配置した戻しバネ５により左方に付勢されている。また、この可動コア３には連結部材（図示せず）を介して可動絶縁台７が固定され、可動絶縁台７には接点バネ９を介して可動接点１２を備えた可動接触子１０が連結されている。
【００２２】
電磁石コイル２３に、電源供給端子２３より直流電圧を印加すると、固定コア２と可動コア３との間に電磁吸引力が働き、可動コア３は、コイル状の戻しバネ５に反し、可動コア３は右方に移動する。このとき、可動コア３に連動して、可動絶縁台７及び可動接点１２を有した可動接触子１０が移動し、可動接点１２は固定接点１３に接触する。その後、可動コア３はさらに移動し、固定コア２に衝突して吸着する。これにより固定接点１３と可動接点１２は、接続され、上側接続端子１４と下側接続端子１５は導通し、弊路状態を維持する。また、接点バネ９は、可動接触子１０を押圧し可動接点１２と可動接点１３を接触し続けるように働いている。
【００２３】
また、ここで、従来の交流電源で電磁石コイルを駆動する場合は、電流の零点において吸引力が零となるが、直流電圧で電磁石コイルを駆動しているため電圧値が零でない限り吸引力は保持され続ける。
【００２４】
また、可動コア３が固定コア２に衝突するときの衝撃を和らげるため、固定コア２の下側（右側）に緩衝材である緩衝ゴム２４を全面に渡って設置する。緩衝材として緩衝バネでも良い。
【００２５】
このように固定コア２の下方に緩衝材を設置することで、固定コア２と可動コア３の衝突時の衝撃力を吸収し、衝突によるコアの破損を防止する。
【００２６】
次に、図１及び図２において、本発明の電磁石のコアの構成について説明する。
【００２７】
先ず、可動コア３において、可動コア３の上側の側脚３０１は、左上から右下へ斜め方向に傾斜した傾斜面１６を有している。
また、可動コア３の中央脚３０２は、左下から右上へ斜め方向に傾斜した傾斜面１７を有している。
さらに、可動コア３の下側の側脚３０３は、上側の側脚２０３と同じように、左上より右下へ斜め方向に傾斜した傾斜面１８を有する。
【００２８】
次に、可動コア３に対向した固定コア２の構造について説明する。
【００２９】
可動コア３の上側に側脚３０１に対向する固定コア２の上側の側脚２０１は、左上から右下へ斜め方向に傾斜した傾斜面４０を有し、可動コア３側の上側の側脚１６の傾斜面と固定コア２の上側の側脚の傾斜面１９の傾斜角は同じとしている。また、可動コア３の中央脚３０２に対向する固定コア２の中央脚２０２は、左下から右上へ斜め方向に傾斜した傾斜面２０を有し、可動コア３の中央脚３０２の傾斜面１７と同じ傾斜角である。さらに、可動コア３の下側の側脚３０３に対向する固定コア２の下側の側脚２０３は、左上から右下へ斜め方向に傾斜した傾斜面２１を有し、可動コア３の下側の側脚３０３の傾斜角と同じとする。
【００３０】
このように、固定コア２の各脚の接極面の傾斜角と可動コア３の各々の脚の接極の傾斜角とを同じにすることにより、双方の吸引力は大きくなり、衝突し、接触したとき各脚は一直線の形状となる。
【００３１】
ここで、可動コア及び固定コアの接極面を傾斜させたときの効果について説明する。図３は、従来の電磁石のコアと本発明の電磁石のコアの構造を示し、図３（ａ）は可動コア２６及び固定コア２７の接極面が平坦な場合を示し、図３（ｂ）は可動コア２６及び固定コア２７の接極面に傾斜面を有した場合を示す。
【００３２】
図３（ａ）において、電磁接触器の開放状態では、接極面が平坦な可動コアと固定コアがストロークＬ離れて設置される。電磁石の吸引力は、電磁石間距離ａの自乗に反比例するため、電磁石が離れている開放状態から動作させるためには大きなアンペアターンが必要となる。そこで開放状態において、吸引力を増加させる方法として傾斜面を設けた電磁石間の距離ａの短縮が考えられる。
【００３３】
図３（ａ）の場合は、コアの接極面が平坦であるので、電磁石間の距離ａ＝Ｌである。また、図３（ｂ）の場合は、コアの接極面が傾斜面を有しており、傾斜角をθとすると、電磁石間の距離ａ＝Ｌ・ｃｏｓθとなり、傾斜角θに応じて距離ａが短縮される。図３（ａ）において、吸引力をＦａとし、図３（ｂ）において、吸引力をＦｂとすると、Ｆｂ＝Ｆａ・１／ｃｏｓ２θとなる。しかし、ストローク方向であるＹ方向に加わる分力Ｆｂｙ＝Ｆｂ・ｃｏｓθであるので、可動コアに加わるストローク方向の吸引力Ｆｂｙは、Ｆａの１／ｃｏｓθ倍となる。
正確には、接極面の有効面積や磁束の変化があるためにここまでの効果は得られないが、開放時の吸引力は傾斜面を設けたことにより増加する。
従って、コイルに流す電流を小さくでき、またコイルの巻回数を低減できる等の効果を得る。
【００３４】
また、可動コア３と固定コア２の各々の脚部の端部には、斜面の前後に平坦部を形成する。平坦部は、可動コア３の移動する方向に対し垂直に脚部の端部に設けている。そして、この平坦部には、特に固定コアの側脚の平坦部にはスペーサ（不図示）を設置し、側脚及び中央脚の傾斜面の空隙を確保することも可能である。
【００３５】
次に、可動コア及び固定コアの上記の構成における吸引力について図２を用いて説明する。
【００３６】
直流操作形電磁接触器は、図１の通り、配電盤等に設置して使用する場合がほとんどである。このように横に設置する場合は、上記のとおり可動コア３に鉛直方向に重力が作用し、重力の影響を受け、可動コア３の移動時に摩擦力が生じることがある。図２において、３０は可動コア３が移動するとき重力方向に生じる重力ベクトルである。４０は可動コア３の上側の側脚３０１の傾斜面に生じる吸引力ベクトルで、５０は可動コア３の中央部３０２の傾斜面に生じる吸引力ベクトル、６０は可動コア３の下側の側脚３０３の傾斜面に生じる吸引力ベクトルである。
【００３７】
ここで、可動コア３の上下側の側脚３０１，３０３の傾斜面１６，１８に生じる吸引力ベクトル４０，６０は、図２に示すように、傾斜面に対し垂直方向で、右斜め上方向のベクトルとなる。
【００３８】
また、可動コア３の中央脚３０２の傾斜面１７に生じる吸引力ベクトル５０は、傾斜面に対し垂直方向で、右斜め下方向のベクトルとなる。ここで、中央脚３０２の傾斜面１７に生じる吸引力ベクトル５０の矢印が大きいのは、両側脚３０１，３０２の傾斜面１６，１８に生じる吸引力ベクトル４０，６０よりも吸引力ベクトル量が大きいからである。その理由は、中央脚３０２に側脚３０１と側脚３０２の磁束が集中するためである。
【００３９】
また、可動コア３の側脚３０１，３０３の傾斜面１６，１８に生じる吸引力ベクトル４０，６０と中央脚３０３の傾斜面１７に生じる吸引力ベクトル５０を合成した合成荷重ベクトル７０は図２（ｂ）のように右斜め上方向のベクトルとなる。
【００４０】
さらに、各脚の合成荷重ベクトル７０と可動コア３に生じる重力ベクトル３０とを合成して重力方向のベクトルをキャンセルし、図２（ｃ）に示すように水平方向すなわち固定コア２側方向の吸引力ベクトル８０を得る。
【００４１】
すなわち、図２において、上下方向すなわち鉛直方向をx軸、これに垂直な水平方向をy軸とすると、可動コア３の上側の側脚３０１の吸引力ベクトル４０のx方向の分力ベクトルＦ４０x（ここで、上側の側脚の吸引力ベクトルをＦ４０とし、y軸方向の分力ベクトルをＦ４０y、x軸方向の分力ベクトルをＦ４０xと表す）と可動コア３の下側の側脚３０３の吸引力ベクトル６０のx方向の分力ベクトルＦ６０x（下側の側脚の吸引力ベクトルをＦ６０とし、y軸方向の分力ベクトルをＦ６０y、x軸方向の分力ベクトルをＦ６０xと表す）との和が、中央脚３０２の吸引力ベクトル５０のx方向の分力ベクトルＦ５０x（中央脚の吸引力ベクトルをＦ５０とし、y軸方向の分力ベクトルをＦ５０y、x軸方向の分力ベクトルをＦ５０xと表す）と重力ベクトルＦ３０（重力ベクトルをＦ３０と表す。）との和と等しくする。
また、各脚のy軸方向の分力ベクトルＦ４０y，Ｆ５０ｙ，Ｆ６０ｙに関しては、これらの分力ベクトルが合わさって可動コア３の移動方向の吸引力ベクトル７２（又は８０）となり、可動コアが固定コアに吸引する方向に働いている。
【００４２】
このように、本発明の可動コア及び固定コアの各脚の傾斜面の構成により重力による影響をなくすことができる。
【００４３】
次に、図４に本発明の可動コア及び固定コアの構造の斜視図を示す。
可動コア３及び固定コア２には、各々プレス成形で製造した略Ｅ形形状の鋼板を積層して構成したものである。
また、可動コアと固定コアは、同じ形状をしており、双方を対向して配置している。このように同じ形状のコアを使用しているため、製造時の金型の費用など低減でき、また組み立て時において上下逆さまにしても同じ構成となるため組み立て工程の短縮化を図れ、低コスト化を実現できる。
【符号の説明】
【００４４】
１‥直流操作形電磁接触器    ２‥固定コア        ３‥可動コア
４‥電磁石コイル          ５‥戻しバネ          ６‥固定絶縁台
７‥可動絶縁台            ８‥上部絶縁台        ９‥接点バネ
１０‥可動接触子        １１‥固定接触子      １２‥可動接点
１３‥固定接点          １４‥上側接続端子      １５‥下側接続端子
１６‥可動コアの側脚傾斜面    １７‥可動コアの中央脚傾斜面
１８‥可動コアの側脚傾斜面
１９‥固定コアの側脚傾斜面    ２０‥固定コアの中央脚傾斜面
２１‥固定コアの側脚傾斜面    ２２‥コイルボビン
２３‥電源供給端子        ２４‥緩衝ゴム    ２５‥下部絶縁台
３０‥可動コアに加わる重力      ４０‥可動コアの上側脚に加わる吸引力
５０‥可動コアの中央脚に加わる吸引力
６０‥可動コアの下側脚に加わる吸引力
７０‥可動コアに加わる吸引力の合成荷重。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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