(57)【要約】【課題】固定接点と可動接点とが溶着した際における釈放性能を向上させることができる電磁接触器を提供すること。【解決手段】固定接点２６と可動接点２４とを有する接点機構２と、可動接点２４に接続される円柱状の可動コア３２と、可動コア３２の高さ方向に配される固定コア３１と、可動コア３２及び固定コア３１の側面を覆うスプール３６と、可動コア３２を周方向に回転させる案内手段とを有する可動機構３とを備え、案内手段は、可動コアの筒状外周面３２及びスプール３６の筒状内周面のいずれか一方に形成される溝３２ａと、スプール３６の筒状外周面及び可動コア３２の筒状内周面のいずれか一方に形成され溝３２ａに係合可能な固定ピン３６ａとを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点と可動接点とを有する接点機構と、
前記可動接点に接続される円柱状の可動コアと、該可動コアの高さ方向に配される固定コアと、前記可動コア及び前記固定コアの側面を覆うスプールと、前記可動コアを周方向に回転させる案内手段とを有する可動機構と
を備え、
前記案内手段は、前記可動コアの筒状外周面及び前記スプールの筒状内周面のいずれか一方に形成される溝と、前記スプールの筒状内周面及び前記可動コアの筒状外周面のいずれか一方に形成され、前記溝に係合可能な固定ピンとを有することを特徴とする電磁接触器。
【請求項２】
前記溝は、前記可動コアの筒状外周面及び前記スプールの筒状内周面のいずれか一方に螺旋状に形成された螺旋部を有す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】
前記溝は、前記可動コアが投入動作において移動する方向側となる、前記螺旋部の端に、前記可動コアの前記移動する方向に延在して形成された直線部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁接触器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁接触器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流路の開閉を行う電磁接触器として、例えば特許文献１に開示されているように、可動接点が設けられた可動接触子を電磁石の電磁力によって直線方向に移動させることで、可動接点と固定接点とを接触させる電磁接触器が知られている。このような電磁接触器は、電磁力を消磁することにより、復帰スプリング（バックスプリング）の復元力によって、可動接点と固定接点とが釈放される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示す電磁接触器では、固定接点と可動接点とが溶着する可能性があることから、溶着時の釈放性能を向上させるためにはバックスプリングの復元力を大きくする必要がある。しかし、バックスプリングの復元力を大きくした場合、開閉負荷が増大することから、より大きな電磁力を有する電磁石を用いる必要がある。このため、消費電力及び電磁石に掛かるコストが増加するといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、固定接点と可動接点とが溶着した際における釈放性能を向上させることができる電磁接触器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、固定接点と可動接点とを有する接点機構と、可動接点に接続される円柱状の可動コアと、この可動コアの高さ方向に配される固定コアと、可動コア及び固定コアの側面を覆うスプールと、可動コアを周方向に回転させる案内手段とを有する可動機構とを備え、案内手段は、可動コアの筒状外周面及びスプールの筒状内周面のいずれか一方に形成される溝と、スプールの筒状外周面及び可動コアの筒状内周面のいずれか一方に形成され、溝に係合可能な固定ピンとを有することを特徴とする電磁接触器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、可動接点と固定接点とを釈放する際に、引張方向の力に加え、回転により剪断方向への力が働くため、固定接点と可動接点とが溶着した際における釈放性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ケースを断面視した、本発明の一実施形態に係る電磁接触器を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電磁接触器を示す斜視図である。
【図３】図２からコイル、スプール及び外ヨークを非表示とした、電磁接触器を示す斜視図である。
【図４】可動機構を示す断面図である。
【図５】励磁後に可動コアが９０度回転した状態を示す斜視図である。
【図６】図５の後、固定ピンが溝の直線部上端に到達した状態を示す斜視図である。
【図７】可動コアの回転角度と変位との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜電磁接触器の構成＞
図１〜図４を用いて本発明の一実施形態に係る電磁接触器１の装置構成について説明する。なお、図１〜図４において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交する軸である。
電磁接触器１は、図１〜図４に示すように、接点機構２と、可動機構３と、ケース４とを備える。
【００１０】
接点機構２は、可動接点支え２１と、４個の接触スプリング２２と、４個の可動接点台２３と、８個の可動接点２４と、８個の固定接点台２５と、８個の固定接点２６とを有する。
可動接点支え２１は、直方体形状の樹脂製部材であり、釈放状態で長手方向（ｘ軸方向）に並んで形成される方形状の４個の貫通孔を有する。
【００１１】
４個の接触スプリング２２は、コイルばねであり、可動接点支え２１の４個の貫通孔にそれぞれ収容される。
４個の可動接点台２３は、ハット型形状の断面を有する導電性部材であり、長手方向（ｙ軸方向）中央のウェブ部が可動接点支え２１の４個の貫通孔にそれぞれ収容される。また、可動接点支え２１の４個の貫通孔内において、４個の可動接点台２３は、４個の接触スプリング２２の下方（ｚ軸負方向側）に配される。
【００１２】
８個の可動接点２４は、方形板状の導電性部材であり、４個の可動接点台２３の長手方向両端部の下面側（ｚ軸負方向側）に設けられる。
８個の固定接点台２５は、矩形板状の導電性部材であり、長手方向がｘ軸方向として平行に配された状態で、ｙ軸方向に並んだ４個の固定接点台２５を１列としてｘ軸方向に２列配される。各列において固定接点台２５がｙ軸方向に並ぶ間隔は、可動接点支え２１の４個の貫通孔が並ぶ間隔と同じである。また、８個の固定接点台２５は、ケース４に固定される。
【００１３】
８個の固定接点２６は、８個の固定接点台２５の長手方向（ｘ軸方向）両端部のうち、固定接点台２５の列同士が対向する側（ｙ軸正方向側またはｙ軸負方向側）の端部の上面側（ｚ軸正方向側）にそれぞれ設けられる。また、異なる列同士でｙ軸方向に対向する固定接点台２５に設けられる４組の固定接点２６は、隣接する各組の固定接点２６間の距離が、可動接点台２３に設けられた隣接する各組の可動接点２４間の距離と同じ距離となるように設けられる。
可動機構３は、固定コア３１と、可動コア３２と、バックスプリング３３と、キャップ３４と、連結軸３５と、スプール３６と、励磁コイル３７と、外ヨーク３８とを有する。
固定コア３１は、図３及び図４に示すように、積層鋼板で構成される円柱状の部材であり、可動接点支え２１の下方（ｚ軸負方向側）に設けられる。
【００１４】
可動コア３２は、積層鋼板で構成される円柱状の部材であり、固定コア３１の高さ方向に配される。つまり、可動コア３２及び固定コア３１は、軸心が同軸となるように配される。また、可動コア３２は、側面である筒状外周面に溝３２ａを有する。溝３２ａは、図３に示すように、可動コア３２の側面に螺旋状に形成された螺旋部３２ａ１と、螺旋部の上側（ｚ軸方向正方向側）端部から可動コア３２の高さ方向（ｚ軸方向）に延びる直線部３２ａ２とからなる。つまり、溝３２ａは、螺旋状の溝と直線状の溝とが組み合わされた形状を有する。螺旋部３２ａ１は、可動コア３２の中心軸を中心とした中心角が９０度となる側面の領域に、始点から終点にかけて右上がりに形成される。直線部３２ａ２は、螺旋部３２ａ１の終点を始点として、始点から終点がｚ軸方向に直線状に延びて形成される。さらに、可動コア３２の上側（ｚ軸正方向側）には、側面にキャップ３４を固定するための溝３２ｂがさらに形成される。溝３２ｂは、キャップ３４が可動コア３２に対して回転しなければ、どのような形状であってもよい。
【００１５】
バックスプリング３３は、円錐コイルバネであり、固定コア３１と可動コア３２との間に配される。
キャップ３４は、可動コア３２の溝３２ｂよりも上端側の領域を覆う樹脂製の部材である。
連結軸３５は、棒状の樹脂製部材であり、ｚ軸方向に延在して配される。また、連結軸３５は、下端（ｚ軸負方向側端）がキャップ３４に接続され、上端（ｚ軸正方向側端）が可動接点支え２１に接続される。なお、連結軸３５、キャップ３４及び可動接点支え２１の少なくとも一部は、一体に作られることが好ましい。
【００１６】
スプール３６は、励磁コイル３７が巻かれるボビンである。スプール３６は、固定コア３１及び可動コア３２の側面を覆う筒状の樹脂製部材であり、上端及び下端（ｚ軸方向の両端部）にｘ−ｙ平面に広がるフランジを有する。また、スプール３６の筒状内周面には、径方向内方へと突出する固定ピン３６ａが形成される。固定ピン３６ａは、可動コア３２の溝３２ａに応じた位置に、溝３２ａに係合するように形成される。
【００１７】
励磁コイル３７は、固定コア３１及び可動コア３２を励磁させる励磁コイルであり、スプール３６の外側に巻かれる。
外ヨーク３８は、鉄などの磁性部材であり、略角筒状の形状を有する。外ヨーク３８は、スプール３６のｚ軸方向に対向する上下面及びｘ軸方向に対向する側面側を覆って形成される。また、外ヨーク３８の上面（ｚ軸正方向側の面）には、ｘ軸方向の中央に連結軸３５が挿通可能な隙間が形成される。
ケース４は、スプール３６及び外ヨーク３８を覆う、樹脂製の筐体である。ケース４の上面には、８個の固定接点台２５が固定される。
【００１８】
＜電磁接触器の動作＞
次に、図５〜図７を参照して、電磁接触器１の動作について説明する。なお、図５及び図６では、図３と同様に、スプール３６、励磁コイル３７及び外ヨーク３８を非表示とした。また、図５及び図６におけるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、図１〜図４と同一である。
［投入動作］
はじめに、電磁接触器１の投入動作について説明する。投入動作では、釈放状態から励磁コイル３７に通電することで可動接点２４と固定接点２６とが接触した状態である投入状態となる。釈放状態とは、励磁コイル３７に電圧が印加されていない状態であり、図１〜図３に示すように、可動接点２４と固定接点２６とが釈放した状態を示す。釈放状態では、固定コア３１と可動コア３２との間に設けられたバックスプリング３３によって、固定コア３１と可動コア３２とは所定間隔だけ離間した状態となる。このとき、固定ピン３６ａは、螺旋部３２ａ１の下端となる始点位置に在る。また、釈放状態では、４個の可動接点台２３が並ぶ方向と、各列の４個の固定接点台２５が並ぶ方向とが９０度ずれた状態となる。
【００１９】
まず、釈放状態から、励磁コイル３７に通電すると、電磁石は励磁コイル３７よって発生する磁束が固定コア３１から外ヨーク３８を通って可動コア３２に至り、可動コア３２及び固定コア３１のギャップ間に吸引力が作用する。そして、可動コア３２が固定コア３１に吸引される。この際、可動コア３２は、溝３２ａに固定ピン３６ａが係合されているため、螺旋部３２ａ１に沿うように、軸心を中心に平面視時計回り方向に回転しながら、固定コア３１側へと移動する。また、この際、連結軸３５を介してキャップ３４に接続された固定接点支え２１も回転しながら固定コア３１側へと移動する。
【００２０】
次いで、可動コア３２が９０度回転したところで、固定ピン３６ａが螺旋部３２ａ１の上端（終点）に到達するため、可動コア３２の回転運動が終了する。図５に、励磁後に可動コア３２が９０度回転した状態を示す。この状態において、４個の可動接点台２３が並ぶ方向と、各列の４個の固定接点台２５が並ぶ方向とは、平行となる。また、８個の可動接点２４と８個の固定接点２６とは、僅かな隙間を以ってそれぞれ対向した状態となる。
【００２１】
さらに、可動コア３２は、図５に示した状態から、固定コア３１側へと吸引される。この際、可動コア３２は、直線部３２ａ２に沿うように移動するため、ｚ軸負方向側に直線的に移動する。この移動は、固定ピン３６ａが直線部３２ａ２の上端（終点）に到達するまで行われる。図６に、固定ピン３６ａが直線部３２ａ２の上端に到達した状態（投入状態）を示す。また、この際、８個の可動接点２４及び８個の固定接点２６は、僅かな隙間を以って対向した状態から、それぞれ接触した状態となる。そして、８個の可動接点２４及び８個の固定接点２６は、接触した状態から、可動接点支え２１の孔に収容された接触スプリング２２によって、可動接点２４が接触している固定接点２６に押し込まれることとなる。つまり、接触スプリング２２によって、可動接点２４と固定接点２６との間に、所定の接触圧が与えられる。これにより、十分な接触圧を確保することができる。
【００２２】
以上の動作によって、電磁接触器１の投入動作が完了する。釈放状態からの可動コア３２の回転角度と、可動コア３２の上方（ｚ軸正方向側）への移動量との関係を、図７に示す。図７に示すように、可動コア３２の回転角度が９０度となるまでは、回転角度と線形な関係で可動コア３２が上方へと移動する。そして、可動コア３２の回転角度が９０度、可動接点２４と固定接点２６とがわずかな隙間を以って対向した後、可動コア３２は回転せずに上方にのみ移動する。
【００２３】
［釈放動作］
次に、電磁接触器１の釈放動作について説明する。釈放動作では、投入状態から励磁コイル３７への電圧の印加を止めることで釈放状態へとなる。
まず、釈放動作では、図６に示した投入状態から、励磁コイル３７への通電を停止する。これにより、固定コア３１への可動コア３２の吸引力はなくなるため、可動コア３２は、バックスプリング３３の復元力により、固定コア３１から離れる方向へと移動する。この際、可動コア３２は、溝３２ａに固定ピン３６ａが係合されているため、ｚ軸正方向側へと直線的に移動する。可動コア３２の直線的な移動は、図５に示すように、固定ピン３６ａが直線部３２ａ２の下端に到達するまで行われる。
【００２４】
次いで、可動コア３２は、螺旋部３２ａ１に沿って、軸心を中心に平面視反時計回り方向に回転しながら、固定コア３１の反対側へとさらに移動する。可動コア３２の移動は、固定ピン３６ａが螺旋部３２ａ１の下端に到達するまで行われる。
以上の動作によって、電磁接触器１の釈放動作が完了する。釈放動作において、通常は、固定ピン３６ａが直線部３２ａ２の下端（始点）に到達することで、可動接点２４と固定接点２６とが釈放されることとなる。しかし、開極時に発生するアークによって可動接点２４と固定接点２６とが溶着する場合、固定ピン３６ａが直線部３２ａ２の下端に在る状態では、可動接点２４と固定接点２６との溶着によって電磁接触器１は投入状態となる。その後、可動コア３２には螺旋部３２ａ１に沿った力が加わることで、溶着した可動接点２４と固定接点２６とが釈放される。この際、可動接点２４と固定接点２６との間には、ｚ軸方向となる引張方向の力に加え、回転により剪断方向への力が働くため、高い釈放性能を得ることができる。
【００２５】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである
【００２６】
例えば、上記実施形態では、釈放状態から可動接点２４と固定接点２６とが僅かな隙間を以って対向した状態となるまで、可動コア３２が９０度回転する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、螺旋部３２ａ１の下端（始点）を始点として、始点から終点に向かってｚ軸負方向に延在する他の直線部が形成されてもよい。このような構成の場合、可動コア３２は、投入動作において、釈放状態からこの他の直線部に沿ってｚ軸負方向へと直線的に移動した後、上記実施形態と同様に可動接点２４と固定接点２６とが僅かな隙間を以って対向した状態となるまで回転しながらｚ軸負方向へと移動する。また、可動接点２４と固定接点２６とが接触するまでに可動コア３２が回転する角度は、９０度以外の角度（例えば、９０度未満）であってもよい。この場合、可動コア３２が所定の角度回転した後に可動接点２４と固定接点２６とが対向するように、可動接点２４と固定接点２６とが配される。さらに、螺旋部３２ａ１は、回転する角度に応じた長さに形成される。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、可動コア３２と連結軸３５とは、キャップ３４を介して接続されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、連結軸３５が可動コア３２に直接接続される構成であってもよい。また、角棒状の連結軸３５が可動コア３２を貫通して設けられ下端側がネジなどで可動コア３２に固定されてもよい。この場合、キャップ３４は用いられなくてもよい。
さらに、上記実施形態では、バックスプリング３３が円錐コイルバネであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。バックスプリング３３は、筒状のコイルバネや板バネなどであってもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、螺旋部３２ａ１は始点から終点にかけて右上がりに形成されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。螺旋部３２ａ１は、左上がりに形成されてもよい。
さらに、上記実施形態では、可動コア３２に溝３２ａ、スプール３６に固定ピン３６ａをそれぞれ形成するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。可動コア３２の筒状外周面に固定ピン、スプール３６の筒状内周面に溝をそれぞれ形成する構成としてもよい。なお、この溝３２ａと固定ピン３６ａとを合わせて案内手段ともいう。
【００２９】
さらに、上記実施形態では、電磁石によって可動コア３２が固定コア３１に吸引される構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。釈放状態から励磁コイル３７に通電することで、可動コア３２が固定コア３１から離れる方向へ移動し、投入状態となる構成であってもよい。この場合、可動接点２４は可動接点台２３の上面側に設けられ、固定接点２６は固定接点台２５の下面側に設けられる。また、固定接点台２５は、可動接点台２３の上方側に設けられる。さらに、溝３２ａは、上記実施形態と上下反転した構成となり、螺旋部３２ａ１の下端に直線部３２ａ２が形成される。これにより、可動コア３２が固定コア３１から離れるように移動することで、可動接点２４と固定接点２６とを接触させることができる。なお、このような場合、バックスプリング３３は、可動コア３２の上側となる、可動コア３２とケース４との間に配される。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、固定ピン３６ａが螺旋部３２ａ１の上端にある状態において、可動接点２４と固定接点２６とが僅かな隙間をもって対向した状態となるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。固定ピン３６ａが螺旋部３２ａ１の上端にある状態では、可動接点２４と固定接点２６とが対向した状態となっていればよいため、例えば、可動接点２４と固定接点２６とが接触した状態となってもよい。
【００３１】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る電磁接触器１は、固定接点２６と可動接点２４とを有する接点機構２と、可動接点２４に接続される円柱状の可動コア３２と、可動コア３２の高さ方向に配される固定コア３１と、可動コア３２及び固定コア３１の側面を覆うスプール３６と、可動コアを周方向に回転させる案内手段とを有する可動機構とを備え、案内手段は、可動コアの筒状外周面及びスプールの筒状内周面のいずれか一方に形成される溝と、スプールの筒状内周面及び可動コアの筒状外周面のいずれか一方に形成され溝に係合可能な固定ピンとを有する
【００３２】
上記構成によれば、可動接点２４と固定接点２６とを釈放する際に、引張方向の力に加え、回転により剪断方向への力が働く。このため、引張方向の力のみで釈放する場合に比べ、異なる２方向からの力がかかるため、バックスプリング３３の復元力が同じであっても、溶着した際の釈放性能を向上させることができる。このため、耐溶着性に優れ、信頼性に優れた製品の提供が可能となる。また、引張方向の力のみで釈放する場合に比べ、同様な釈放性能を実現しようとした場合においても、バックスプリング３３の復元力を小さくできることから、消費電力及び電磁石に掛かるコストを抑制することができる。
【００３３】
（２）上記（１）の構成において、溝３２ａは、可動コア３２の筒状外周面及びスプール３６の筒状内周面のいずれか一方に螺旋状に形成された螺旋部を有する。
上記（２）の構成によれば、可動接点２４と固定接点２６とを釈放する際に、可動コア３２が螺旋状に回転することにより、引張方向への力と剪断方向への力とを効率的に発生させることができる。
【００３４】
（３）上記（１）または（２）の構成において、溝３２ａは、可動コア３２が投入動作において移動する方向側となる、螺旋部３２ａ１の端に、可動コア３２の移動する方向に延在して形成された直線部３２ａ２を有する。
上記（３）の構成によれば、可動接点２４と固定接点２６とが接触した後に、可動接点２４を押し込むことができるようになる。このため、可動接点２４と固定接点２６との十分な接触圧を確保することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電磁接触器
２  接点機構
２１  可動接点支え
２２  接触スプリング
２３  可動接点台
２４  可動接点
２５  固定接点台
２６  固定接点
３  可動機構
３１  固定コア
３２  可動コア
３２ａ  溝
３２ａ１  螺旋部
３２ａ２  直線部
３３  バックスプリング
３４  キャップ
３５  連結軸
３６  スプール
３６ａ  固定ピン
３７  励磁コイル
３８  外ヨーク
４  ケース
【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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【図６】
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【図７】
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