(57)【要約】【課題】構造を単純化して騒音発生を抑制できる電磁開閉装置を提供する。【解決手段】本発明による電磁開閉装置は、可動接点を電磁力により駆動する駆動部を含み、前記駆動部は、磁力により移動しないように固定設置される固定コアと、下部は前記固定コアに対向設置され、上部は前記可動接点に結合される可動コアと、電流印加時に発生する磁力により前記固定コアと前記可動コアとの間に斥力を発生させ、上側の前記可動コアが下側の前記固定コアから離脱するように駆動して固定接点に前記可動接点が接触するようにするコイルとを含む。【選択図】図１
2012089491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動接点を電磁力により駆動する駆動部を含み、
前記駆動部は、
磁力により移動しないように固定設置される固定コアと、
下部は前記固定コアに対向設置され、上部は前記可動接点に結合される可動コアと、
電流印加時に発生する磁力により前記固定コアと前記可動コアとの間に斥力を発生させ、上側の前記可動コアが下側の前記固定コアから離脱するように駆動して固定接点に前記可動接点が接触するようにするコイルとを含むことを特徴とする電磁開閉装置。
【請求項２】
前記可動コアは、
前記可動コアの移動を制限する移動制限部を含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉装置。
【請求項３】
前記移動制限部は、
前記可動コアの中間部位の一部が突出して形成されることを特徴とする請求項２に記載の電磁開閉装置。
【請求項４】
前記移動制限部の下部に接触し、前記可動コアの移動時に前記移動制限部により発生する騒音を抑制する騒音抑制部をさらに含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁開閉装置。
【請求項５】
前記移動制限部の上部に挿入され、前記可動コアに反発力を与える反発スプリングをさらに含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電磁開閉装置。
【請求項６】
前記可動コアは、
前記固定コアに対向する下部より、前記可動接点に結合される上部の断面のほうが小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁開閉装置。
【請求項７】
前記固定コアは、
前記可動コアに対向する上部の一部が切開されて第１形状をなす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開閉装置。
【請求項８】
前記可動コアは、
前記固定コアに対向する下部の一部が切開されて第２形状をなすことを特徴とする請求項７に記載の電磁開閉装置。
【請求項９】
固定接点と、前記固定接点に接離する可動接点と、前記可動接点を電磁力により駆動させる駆動部とを含む電磁開閉装置において、
前記駆動部は、
磁力により移動しないように固定設置される固定コアと、
下部は前記固定コアに対向設置され、上部は前記可動接点に結合される可動コアと、
電流印加時に発生する磁力により前記固定コアと前記可動コアとの間に斥力を発生させ、上側の前記可動コアが下側の前記固定コアから離脱するように駆動して固定接点に可動接点が接触するようにするコイルとを含むことを特徴とする電磁開閉装置。
【請求項１０】
前記可動コアは、
前記可動コアの移動を制限する移動制限部を含むことを特徴とする請求項９に記載の電磁開閉装置。
【請求項１１】
前記移動制限部は、可動コアの中間部位の一部が突出して形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電磁開閉装置。
【請求項１２】
前記電磁開閉装置は、
前記移動制限部の下部に接触し、前記可動コアの移動時に移動制限部により発生する騒音を抑制する騒音抑制部をさらに含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電磁開閉装置。
【請求項１３】
前記電磁開閉装置は、
前記移動制限部の上部に挿入され、前記可動コアに反発力を与える反発スプリングをさらに含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電磁開閉装置。
【請求項１４】
前記可動コアは、
前記固定コアに対向する下部より、前記可動接点に結合される上部の断面のほうが小さくなるように形成されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の電磁開閉装置。
【請求項１５】
前記固定コアは前記可動コアに対向する上部の一部が切開されて第１形状をなし、前記可動コアは前記固定コアに対向する下部の一部が切開されて第２形状をなすことを特徴とする請求項９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、電磁開閉技術に関し、特に構造を単純化して騒音発生を抑制した電磁開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁開閉装置は、電磁力で接点を開閉することにより負荷に電流を供給又は遮断する機能を有する装置であり、各種産業用設備、機械、車両などに使用される。
【０００３】
電磁開閉装置は、固定接点と、可動接点と、駆動部とを含み、駆動部が可動接点を電磁力により駆動し、可動接点を固定接点に接離させることにより、負荷に電流を供給又は遮断する。
【０００４】
近年、あらゆる産業分野において装置の小型化が加速化する傾向にあり、電磁開閉装置においても小型化が求められている現状である。一方、信頼性の高い電磁開閉装置を実現するには、電磁開閉装置の駆動部の移動により発生する衝撃や摩擦騒音を可能な限り抑制しなければならない。
【０００５】
図３はシャフトを用いた電磁開閉装置の一例を示す断面図である。図３に示す電磁開閉装置１００は、固定接点１１０と、可動接点１２０と、駆動部１３０と、ケース１４０とを含む。
【０００６】
固定接点１１０は、電源入力に接続される第１固定接点１１１と、負荷に接続される第２固定接点１１２とを含み、例えばケース１４０の上部に固定されるように設置される。
【０００７】
可動接点１２０は固定接点１１０に接離する。可動接点１２０が固定接点１１０に接触すると、第１固定接点１１１と第２固定接点１１２が可動接点１２０により接続され、第１固定接点１１１から入力される電源が第２固定接点１１２から負荷に供給される。
【０００８】
一方、可動接点１２０が固定接点１１０から離隔すると、第１固定接点１１１と第２固定接点１１２との間の接続が切断されるので、第１固定接点１１１から入力される電源が第２固定接点１１２から負荷に供給されない。
【０００９】
駆動部１３０は、可動接点１２０を電磁力により駆動し、可動接点１２０が固定接点１１０に接離するように制御する。駆動部１３０は、固定コア１３１と、可動コア１３２と、シャフト１３３と、コイル１３４とを含む。
【００１０】
固定コア１３１は、電磁力による引力で可動コア１３２を引き寄せる。例えば、固定コア１３１は、ケース１４０の下部に固定されるように設置されており、内部にはシャフト１３３を貫通させる孔が形成される。
【００１１】
可動コア１３２は、固定コア１３１の下部に設置されており、電磁力による引力で移動する。電磁力により固定コア１３１と可動コア１３２との間に引力が発生すると、可動コア１３２が固定コア１３１に接近する。一方、電磁力の発生が停止されると、重力により可動コア１３２が固定コア１３１から遠ざかる。
【００１２】
シャフト１３３は、一側は可動コア１３２に結合され、他側は可動接点１２０に結合されており、電磁力により固定コア１３１と可動コア１３２との間に発生する引力による可動コア１３２の駆動力を可動接点１２０に伝達し、可動接点１２０を固定接点１１０に接触させる。
【００１３】
一方、電磁力の発生が停止されると、重力により可動コア１３２が固定コア１３１から遠ざかり、これにより可動コア１３２に結合された可動接点１２０が固定接点１１０から離隔する。
【００１４】
コイル１３４は、固定コア１３１と可動コア１３２の周辺に設置されており、電流を印加するとコイル１３４の周辺に磁場を形成して固定コア１３１と可動コア１３２に磁束を発生させ、これにより電磁力が発生する。ここで、固定コア１３１と可動コア１３２は磁束を通過させる磁路を形成し、磁束による電磁力により固定コア１３１と可動コア１３２との間に引力が発生する。
【００１５】
ケース１４０は、非磁性及び非導電性材料で形成され、固定接点１１０と可動接点１２０を外部から覆って密閉する上部ケース１４１及び下部ケース１４２と、固定コア１３１及び可動コア１３２を収納して密閉するプランジャキャップ１４３と、コイル１３４を収納して密閉するコイルキャップ１４４とを含む。
【００１６】
ここで、上部ケース１４１には固定接点１１０が固定設置されており、下部ケース１４２にはシャフト１３３を貫通させる孔を備えた固定コア１３１が固定設置されている。
【００１７】
一方、上部ケース１４１と下部ケース１４２が結合されて密閉される空間には、固定接点１１０から可動接点１２０が離脱すると発生するアークを消弧するためのガスが充填される。
【００１８】
以下、このような構成を有する電磁開閉装置の固定接点１１０と可動接点１２０を接触させる動作について説明する。まず、コイル１３４に電流を印加すると、コイルの周辺に磁場が形成され、固定コア１３１と可動コア１３２に磁束が発生して電磁力が発生する。
【００１９】
ここで、固定コア１３１と可動コア１３２の対向する部分が異なる極性を有するようにコイル１３４を巻回している場合は、固定コア１３１と可動コア１３２の対向する部分が異なる極性を有するため引力が発生するので、固定コア１３１側に可動コア１３２が移動する。ここで、引力は重力より大きくなければならない。
【００２０】
そうすると、可動コア１３２に一側が結合されたシャフト１３３に駆動力が伝達され、シャフト１３３の他側に結合された可動接点１２０が移動して可動接点１２０が固定接点１１０に接触する。
【００２１】
可動接点１２０が固定接点１１０に接触すると、第１固定接点１１１と第２固定接点１１２が可動接点１２０により接続され、第１固定接点１１１から入力される電源が第２固定接点１１２から負荷に供給される。
【００２２】
一方、電磁開閉装置の固定接点１１０と可動接点１２０を離隔させる動作について説明する。固定接点１１０と可動接点１２０が接触した状態で、コイル１３４への電流の印加を停止すると、コイルの周辺に形成された磁場が消滅し、これにより固定コア１３１と可動コア１３２に発生していた磁束も消滅する。
【００２３】
そうすると、固定コア１３１と可動コア１３２との間の引力が消滅し、可動接点１２０には重力のみ作用するので、可動接点１２０が重力により落下する。これにより、可動コア１３２に一側が結合されたシャフト１３３に駆動力が伝達され、シャフト１３３の他側に結合された可動接点１２０も落下して可動接点１２０が固定接点１１０から離脱する。
【００２４】
可動接点１２０が固定接点１１０から離脱すると、第１固定接点１１１と第２固定接点１１２との間の接続が切断されるので、第１固定接点１１１から入力される電源が第２固定接点１１２から負荷に供給されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかし、図３に示すように、シャフトを用いた電磁開閉装置の場合、可動コアと可動接点との間をシャフトで連結し、電磁力により可動する可動コアの駆動力を可動接点に伝達するので、駆動部が構造的に複雑であった。
【００２６】
本発明は、構造を単純化して騒音発生を抑制できる電磁開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の一実施形態による電磁開閉装置は、可動接点を電磁力により駆動する駆動部を含み、前記駆動部は、磁力により移動しないように固定設置される固定コアと、下部は前記固定コアに対向設置され、上部は前記可動接点に結合される可動コアと、電流印加時に発生する磁力により前記固定コアと前記可動コアとの間に斥力を発生させ、上側の前記可動コアが下側の前記固定コアから離脱するように駆動して固定接点に前記可動接点が接触するようにするコイルとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の一実施形態による電磁開閉装置は、固定接点と、前記固定接点に接離する可動接点と、前記可動接点を電磁力により駆動させる駆動部とを含む電磁開閉装置において、前記駆動部は、磁力により移動しないように固定設置される固定コアと、下部は前記固定コアに対向設置され、上部は前記可動接点に結合される可動コアと、電流印加時に発生する磁力により前記固定コアと前記可動コアとの間に斥力を発生させ、上側の前記可動コアが下側の前記固定コアから離脱するように駆動して固定接点に可動接点が接触するようにするコイルとから構成される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施形態による電磁開閉装置は、下部に固定コアが固定設置され、上部に電磁力により駆動される可動コアが可動接点に直接連結されるように構成されるため、シャフトの使用が不要になるので、構造を単純化することができる。
【００３０】
本発明の実施形態による電磁開閉装置は、可動コアの移動時に発生する接触騒音を騒音抑制部により抑制するように構成されるので、騒音発生を抑制することができる。
【００３１】
本発明の実施形態は、電磁開閉装置の構造を単純化することができ、騒音発生を抑制することができるので、信頼性の高い電磁開閉装置を提供できるという有用な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】シャフトを用いない電磁開閉装置の一実施形態を示す図であり、電磁開閉装置の固定接点と可動コアが離脱した状態を示す断面図である。
【図２】図１に示す電磁開閉装置の固定接点と可動コアが接触した状態を示す断面図である。
【図３】シャフトを用いた一般の電磁開閉装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、シャフトを用いない電磁開閉装置の一実施形態を示す図であり、電磁開閉装置の固定接点と可動コアが離脱した状態を示す断面図である。また、図２は、図１に示す電磁開閉装置の固定接点と可動コアが接触した状態を示す断面図である。
【００３４】
図１及び図２に示すように、この実施形態による電磁開閉装置２００は、固定接点２１０と、可動接点２２０と、駆動部２３０と、ケース２４０とを含む。
【００３５】
固定接点２１０は、電源入力に接続される第１固定接点２１１と、負荷に接続される第２固定接点２１２とを含み、例えばケース２４０の上部に固定されるように設置される。
【００３６】
可動接点２２０は、固定接点２１０に接離する。可動接点２２０が固定接点２１０に接触すると、第１固定接点２１１と第２固定接点２１２が可動接点２２０により接続され、第１固定接点２１１から入力される電源が第２固定接点２１２から負荷に供給される。
【００３７】
一方、可動接点２２０が固定接点２１０から離隔すると、第１固定接点２１１と第２固定接点２１２との間の接続が切断されるので、第１固定接点２１１から入力される電源が第２固定接点２１２から負荷に供給されない。
【００３８】
駆動部２３０は、可動接点２２０を電磁力により駆動させ、可動接点２２０が固定接点２１０に接離するように制御する。駆動部２３０は、固定コア２３１と、可動コア２３２と、コイル２３３とを含む。
【００３９】
固定コア２３１は、磁力により移動しないように固定設置される。ここで、一般の電磁開閉装置とは異なり、固定コア２３１は可動コア２３２の下側に設置される。
【００４０】
可動コア２３２は、下部は固定コア２３１に対向設置され、上部は可動接点２２０に結合される。すなわち、可動コア２３２は、固定コア２３１の上部に設置されており、電磁力による斥力により移動する。
【００４１】
電磁力により固定コア２３１と可動コア２３２との間に斥力が発生すると、上側の可動コア２３２が下側の固定コア２３１から離脱する。一方、電磁力の発生が停止されると、重力により可動コア２３２が固定コア２３１側に落下する。
【００４２】
コイル２３３は、電流印加時に発生する磁力により固定コア２３１と可動コア２３２との間に斥力を発生させ、上側の可動コア２３２が下側の固定コア２３１から離脱するように駆動して固定接点２１０に可動接点２２０が接触するようにする。
【００４３】
すなわち、固定コア２３１と可動コア２３２の周辺に設置されるコイル２３３に電流が印加されると、コイル２３３の周辺に磁場が形成され、固定コア２３１と可動コア２３２に磁束が発生することにより、電磁力が発生する。
【００４４】
ここで、固定コア２３１と可動コア２３２は、磁束を通過させる磁路を形成し、磁束による電磁力により固定コア２３１と可動コア２３２との間に斥力が発生する。
【００４５】
ケース２４０は、非磁性及び非導電性材料で形成され、固定接点２１０と可動接点２２０を外部から覆って密閉する上部ケース２４１及び下部ケース２４２と、固定コア２３１及び可動コア２３２を収納して密閉するプランジャキャップ２４３と、コイル２３３を収納して密閉するコイルキャップ２４４とを含む。
【００４６】
ここで、上部ケース２４１には固定接点２１０が固定設置され、下部ケース２４２には可動接点２２０に一端が結合される可動コア２３２を通過させる孔が形成される。
【００４７】
一方、上部ケース２４１と下部ケース２４２が結合されて密閉される空間には、固定接点２１０から可動接点２２０が離脱すると発生するアークを消弧するためのガスが充填される。
【００４８】
以下、このような構成を有する電磁開閉装置の固定接点２１０と可動接点２２０を接触させる動作について説明する。まず、コイル２３３に電流を印加すると、コイルの周辺に磁場が形成され、固定コア２３１と可動コア２３２に磁束が発生して電磁力が発生する。
【００４９】
ここで、固定コア２３１と可動コア２３２の対向する部分が同じ極性を有するようにコイル２３３を巻回している場合は、固定コア２３１と可動コア２３２の対向する部分が同じ極性を有するため斥力が発生するので、下側の固定コア２３１から上側の可動コア２３２が離脱する。ここで、斥力は重力より大きくなければならない。
【００５０】
そうすると、可動コア２３２に他側が結合された可動接点２２０が移動して可動接点２２０が固定接点２１０と接触する。可動接点２２０が固定接点２１０に接触すると、第１固定接点２１１と第２固定接点２１２が可動接点２２０により接続され、第１固定接点２１１から入力される電源が第２固定接点２１２から負荷に供給される。
【００５１】
一方、電磁開閉装置の固定接点２１０と可動接点２２０を離隔させる動作について説明する。固定接点２１０と可動接点２２０が接触した状態で、コイル２３３への電流の印加を停止すると、コイルの周辺に形成された磁場が消滅し、これにより固定コア２３１と可動コア２３２に発生していた磁束も消滅する。
【００５２】
そうすると、固定コア２３１と可動コア２３２との間の斥力が消滅し、可動接点２２０には重力のみ作用するので、可動接点２２０が重力により落下する。これにより、可動コア２３２の一側に結合された可動接点２２０も落下して可動接点２２０が固定接点２１０から離脱する。
【００５３】
可動接点２２０が固定接点２１０から離脱すると、第１固定接点２１１と第２固定接点２１２との間の接続が切断されるので、第１固定接点２１１から入力される電源が第２固定接点２１２から負荷に供給されない。
【００５４】
従って、この実施形態による電磁開閉装置の場合、図３に示す電磁開閉装置とは異なり、可動コアと可動接点との間を連結するシャフトを用いず、固定コアと可動コアの設置位置を変更し、可動コアに直接可動接点を連結して電磁力により可動する可動コアの駆動力を可動接点に直接伝達することにより、駆動部が構造的に簡単になるので、小型化に有利である。
【００５５】
一方、本発明の他の態様によれば、可動コア２３２が移動制限部２３２ａを含む。移動制限部２３２ａは可動コア２３２の移動を制限する。
【００５６】
例えば、移動制限部２３２ａは、可動コア２３２の中間部位の一部を突出させて形成したものである。よって、電磁力により発生する固定コア２３１と可動コア２３２との間の斥力により可動コア２３２が下部ケース２４２に形成された孔を通過して上方に移動すると、可動コア２３２の中間部位の一部を突出させて形成した移動制限部２３２ａが可動コア２３２の移動を制限する。
【００５７】
これにより、可動コア２３２の一端に結合された可動接点２２０が固定接点２１０に接触する際の急激な衝撃を制限することにより、固定接点２１０又は可動接点２２０の破壊を防止することができるので、より信頼性の高い電磁開閉装置を提供することができる。
【００５８】
一方、本発明の他の態様によれば、電磁開閉装置２００が騒音抑制部２５０をさらに含む。騒音抑制部２５０は、移動制限部２３２ａの下部に接触し、可動コア２３２の移動時に移動制限部２３２ａにより発生する騒音を抑制する。
【００５９】
例えば、固定コア２３１と可動コア２３２を収納して密閉するプランジャキャップ２４３の上部を移動制限部２３２ａの形状に合わせて拡大して形成し、移動制限部２３２ａとプランジャキャップ２４３の上部の拡張部位との間に、衝撃を緩和して騒音を抑制できる材質からなる騒音抑制部２５０を設置すると、可動コア２３２の移動時に移動制限部２３２ａにより発生する騒音をこの騒音抑制部２５０により抑制することができるので、より信頼性の高い電磁開閉装置を提供することができる。
【００６０】
一方、本発明の他の態様によれば、電磁開閉装置２００が反発スプリング２６０をさらに含む。反発スプリング２６０は、移動制限部２３２ａの上部に挿入され、可動コア２３２に反発力を与える。
【００６１】
例えば、可動コア２３２の中間部位から突出形成された移動制限部２３２ａと下部ケース２４２との間に反発スプリング２６０を設置し、移動制限部２３２ａが斥力により上方に移動する際に、反発スプリング２６０が下部ケース２４２から移動制限部２３２ａに反発力を与えることにより、可動コア２３２の一端に結合された可動接点２２０が固定接点２１０に接触する際の急激な衝撃を減少させ、固定接点２１０や可動接点２２０の破壊を防止することができる。
【００６２】
それと同時に、可動接点２２０が固定接点２１０に接触した状態でコイル２３３への電流の印加を停止すると、電磁力による固定コア２３１と可動コア２３２との間の斥力が消滅し、可動接点２２０が固定接点２１０から離脱する際に反発スプリング２６０が反発してより速く可動接点２２０が固定接点２１０から離脱するので、装置の安定化に寄与することができる。
【００６３】
一方、本発明の他の態様によれば、可動コア２３２が、固定コア２３１に対向する下部より、可動接点２２０に結合される上部の断面のほうが小さくなるように構成される。
【００６４】
固定接点２１０と可動接点２２０は、上部ケース２４１及び下部ケース２４２により密閉された空間に収納され、下部ケース２４２に形成された孔を通過して可動コア２３２が駆動されるので、上部ケース２４１及び下部ケース２４２により密閉された空間の気密性を向上させるには、下部ケース２４２に形成された可動コアが通過する孔が小さいほど有利である。
【００６５】
しかし、固定コア２３１と可動コア２３２の対向する部分は、十分な磁束密度を形成するために、その断面が十分に大きくなければならない。よって、これら二つの条件を満たすために、可動コア２３２の形状を、固定コア２３１に対向する下部より、可動接点２２０に結合される上部の断面のほうが小さくなるように構成すると、装置の安定化に寄与することができる。
【００６６】
一方、本発明の他の態様によれば、固定コア２３１は可動コア２３２に対向する上部の一部が切開されて第１形状をなし、可動コア２３２は固定コア２３１に対向する下部の一部が切開されて第２形状をなすように構成される。
【００６７】
例えば、固定コア２３１の上部を上狭下広の円筒状に陽刻して第１形状を構成し、可動コア２３２の下部を上狭下広の円筒状に陰刻して第２形状を構成すると、磁力分布を変化させて固定コア２３１と可動コア２３２との間の斥力を増加させることができる。
【００６８】
磁束密度は磁束の方向と垂直な単位面積当たりを通過する磁力線の数、すなわち磁力線数には比例し、面積には反比例する値であり、磁力は磁束密度に比例する値であるため、固定コア２３１と可動コア２３２の対向する部分の面積が小さくなると、磁束密度及び磁力は大きくなるので、固定コア２３１と可動コア２３２との間の斥力が増加し、より信頼性の高い電磁開閉装置を提供することができる。
【００６９】
前述したように、本発明は、電磁開閉装置の下部に固定コアが固定設置され、上部に電磁力により駆動される可動コアが可動接点に直接連結されるように構成され、シャフトの使用が不要になるため、構造を単純化することができ、電磁開閉装置の可動コアの移動時に発生する接触騒音を騒音抑制部により抑制するように構成されるため、騒音発生を抑制することができるので、信頼性の高い電磁開閉装置を提供することができ、上記本発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【００７０】
２００    電磁開閉装置
２１０    固定接点
２１１    第１固定接点
２１２    第２固定接点
２２０    可動接点
２３０    駆動部
２３１    固定コア
２３２    可動コア
２３２ａ    移動制限部
２３３    コイル
２４０    ケース
２４１    上部ケース
２４２    下部ケース
２４３    プランジャキャップ
２４４    コイルキャップ
２５０    騒音抑制部
２６０    反発スプリング
【図１】
2012089491.tif 000003
【図２】
2012089491.tif 000004
【図３】
2012089491.tif 000005