JP4143896B2

JP4143896B2 - 電磁石

Info

Publication number: JP4143896B2
Application number: JP2002120824A
Authority: JP
Inventors: 健司鈴木
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: JP2003318023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁接触器の操作電磁石などに用いられる電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は電磁接触器の一般的な構成を示す縦断面図、図８は図７における固定鉄心の斜視図である。まず、図７において、電磁接触器のフレーム１に収容された操作電磁石（以下、単に電磁石という）２は連結板３を介してフレーム１の底部に連結固定されたＥ形の固定鉄心４と、この固定鉄心４に対して移動可能にフレーム１に案内されたＥ形の可動鉄心５を有し、固定鉄心４の中央脚には電磁コイル６が装着され、可動鉄心５と電磁コイル６の巻枠との間に圧縮ばねからなる復帰スプリング７が挿入されている。周知の通り、鉄心４，５は珪素鋼鈑の積層により構成され、リベット８により締結されている。一方、フレーム１には、互いに対向する各相一対の固定接触子９が固定され、それらの間を橋絡するように配置された可動接触子１０は可動鉄心５に連結された接点支え１１に保持されている。可動接触子１０の反固定接触子側には、圧縮ばねからなる接触スプリング１２が挿入されている。
【０００３】
電磁コイル６の図示非励磁状態において、可動鉄心５は復帰スプリング７により固定鉄心４から引き離され、可動接触子１０は固定接触子９から開離している。この状態で電磁接触器が投入操作され、電磁コイル６が励磁されると、可動鉄心５が復帰スプリング７に抗して吸引され、左右両脚の対向端面（接極面）間で固定鉄心４に吸着され、接極面同士が接触（接極）する。これにより、可動接触子１０は接点を介して固定接触子９に押圧され、その間を橋絡して電路を閉路させる。なお、図８に示すように、固定鉄心４の接極面の溝には周知の隈取りコイル１３が嵌め込まれるとともにカシメ加工により固着され、電磁コイル６の交流励磁による吸引力の脈動の緩和が図られている。
【０００４】
図９は、上記投入動作において可動鉄心５に作用する負荷力と吸引力との関係を示す特性図で、横軸は可動鉄心５のストローク（接極面間の距離）、縦軸は負荷力及び吸引力である。吸引力特性の実線は電磁コイル印加電圧が定格の100％時、鎖線は同じく70％時のものである。さて、図９において、可動鉄心５の吸引が開始されると、負荷力は復帰スプリング７の変形とともに漸増するが、位置Ｃで可動接点が固定接点に接触すると、接触スプリング１２の力が加わり負荷力は急増する。その後、復帰スプリング７及び接触スプリング１２の変形とともに漸増し、可動鉄心５が接極する位置Ｅで最大となる。一方、可動鉄心５に作用する吸引力は、接極面間の距離の減少とともに図示の通り増大する。その場合、吸引力は負荷力を常に上回り、その差分（図９の斜線部分）が可動鉄心５に対する加速力になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示した吸引力と負荷力とを比較してみると、可動接触子１０が閉成した位置（図中Ｃ点）から鉄心同士が接極する位置（図中Ｅ点）までの間で、吸引力と負荷力との間に大きな差が生じている。この力の差が可動鉄心５を急激に加速し、可動鉄心５は固定鉄心４に衝突する。この衝突は電磁接触器投入時に騒音を発生させるとともに、鉄心４，５を損傷してその低寿命化を招く。その対策として、図８に示すような緩衝装置が用いられている。すなわち、図８において、固定鉄心４の底面に防振ゴム１４が設置されるとともに、防振ゴム１４と一体にクッションブロック１５が一体形成され、固定鉄心４の連結板３の両端はクッションブロック１５に弾性的に保持されている。
【０００６】
ところが、このような緩衝装置はコストアップの要因になり、また可動鉄心からの衝撃自体を減らすものではないので根本的な解決にはならない。そこで、この発明の課題は、緩衝装置を設けることなく可動鉄心からの衝撃を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、電磁コイルが装着されたE 形の固定鉄心と、前記電磁コイルの励磁により前記固定鉄心に吸引され、前記固定鉄心に接極する E 形の可動鉄心とを備えた電磁石において、前記固定鉄心及び可動鉄心のE形の接極面が相互に接極した状態において前記鉄心の E 形の接極面の一方又は双方に、相手側の前記鉄心の側方に隙間を介して延びる磁気漏れ部を一体に突出形成し、吸引動作時に前記電磁コイルの磁束の一部を前記磁気漏れ部に導き、前記鉄心同士が接極する間際の吸引力を抑制するものである。
【０００８】
この発明によれば、E 形の可動・固定鉄心の接極面を通過する磁束が減り、接極面間の吸引力が低下する一方、磁気漏れ部を通る漏れ磁束により磁気漏れ部と相手鉄心との間に作用する吸引力は、可動鉄心の移動方向に対して直角の成分を有するため、鉄心同士が接極する間際の吸引力が全体として減少し、吸引力と負荷力との整合性が良好になって衝撃が緩和される。吸引力の抑制の程度は、磁気漏れ部の高さ及び相手鉄心との間の隙間の調整により適度に設定することができる。また、磁気漏れ部と相手鉄心との間には隙間が存在するので、鉄心同士が接極した状態では接極面間の磁気抵抗は磁気漏れ部より小さくなり、磁気漏れ部への磁束通過はなくなることから、接極状態では従来鉄心と同じ保持力を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、この発明の実施の形態の電磁接触器用電磁石を示すもので、図１は横断面図、図２は斜視図である。図１及び図２において、従来例と相違するのは、E 形の固定鉄心４の左右脚の接極面近傍に、E 形の可動鉄心５の左右脚の側方に隙間ｇを介して延びる磁気漏れ部４ａが一体に突出形成され、また固定鉄心４の中央脚の接極面近傍に、可動鉄心５の中央脚の左右側方に隙間ｋを介して延びる磁気漏れ部４ｂが一体に突出形成されている点である。磁気漏れ部４ａは、隈取りコイル１３の外側隣接部分（カシメしろ部分）が接極面から高さｈまで突出するように立ち上げられた突条として形成されている。一方、可動鉄心５の中央脚は左右両側が部分的に削除されて先端部が凸形に形成され、固定鉄心４の磁気漏れ部４ｂはその削除部分に進出するように左右両側が高さｊの突条として立ち上げられている。図示の場合、隙間ｇ，ｋ及び高さｈ，ｊは、電磁接触器の可動接点が固定接点との接触を開始するストロークまでの吸引力は従来と同じで、鉄心同士が接極する間際で吸引力が低下するように設定されている。なお、図１に示すように、左右脚の接極状態で中央脚の接極面間には微小な隙間が設けられ、電磁石釈放時の可動鉄心５の離反の容易が図られている。
【００１０】
図５は、図１の電磁石の電磁コイル６が励磁され、可動鉄心５が吸引された時の鉄心同士が接極する間際における磁束の状態を代表的に示すものである。図５において、電磁コイル６の磁束φは、固定・可動鉄心４，５が形成する磁気回路を図示の通り通過するが、接極面近傍では磁気漏れ部４ａ及び４ｂに磁束φの一部φ'及びφ"が導かれ、接極面を通過する磁束は左右脚では（φ−φ'）、中央脚では（φ−φ"）になる。その場合、磁気漏れ部４ａ，４ｂは接極面の側方に位置するため、この部分を通る磁束φ'，φ"は可動鉄心５の移動方向（図５の上下方向）に対して傾き、そのためにこの部分に生じる吸引力Ｆには可動鉄心５の移動方向に対して直交する成分Ｆ₂が生じ、その分、吸引に有効な成分Ｆ₁が小さくなる。一方、接極面を通過する磁束（φ−φ'），（φ−φ"）による吸引力は磁束φが全部接極面を通過する従来構成に比べて小さい。その結果、接極間際における可動鉄心５に対する吸引力は全体として直交成分Ｆ₂に相当する分だけ減少する。
【００１１】
図６は、図９の特性図に重ねて図１の実施の形態における吸引力を表示し、従来例との吸引力の比較を示したものである。図６において、鉄心同士が接極する間際、すなわちいまの場合は電磁接触器の可動接点が固定接点に接触開始する時点の位置Ｃから鉄心同士が接極する位置Ｅの手前までの間で、実施の形態の吸引力は従来例よりも低下している。このように吸引力を低下させることにより、負荷力と吸引力との差が縮まり、接極時の鉄心同士の衝突が緩和される。接極後においては、磁束φは隙間ｇ，ｋが存在する磁気漏れ部４ａ，４ｂに向わずすべて接極面を通過するので、接極中の保持力は磁気漏れ部４ａ，４ｂがないものと変わらない。
【００１２】
図３はこの発明の異なる実施の形態を示す電磁石の横断面図、図４はその斜視図である。この実施の形態は、可動鉄心５の左右脚の先端を凸形として固定鉄心４の左右脚に２つの磁気漏れ部４ａ，４ｃを形成し、また中央脚の磁気漏れ部４ｂは可動鉄心５の中央脚の周囲を囲むように形成したものである。このように磁気漏れ部を増やすことにより、吸引力の低下作用を高めることができる。なお、図示実施の形態では、磁気漏れ部を固定鉄心側に突出形成した例を示したが、磁気漏れ部は可動鉄心側、あるいは固定・可動鉄心両側に形成することも可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、固定鉄心あるいは可動鉄心に磁気漏れ部を形成し、接極間際の吸引力の一部を可動鉄心の移動方向外へ向けることにより、鉄心同士の衝突速度を低下させ、衝撃に伴う騒音発生や鉄心の損傷を抑えることができ、また結果として緩衝装置を省くことができるので電磁石のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す電磁石の横断面図である。
【図２】図１の電磁石における鉄心の斜視図である。
【図３】この発明の異なる実施の形態を示す電磁石の横断面図である。
【図４】図３の電磁石における鉄心の斜視図である。
【図５】図１の電磁石における磁束の経路を示す図である。
【図６】図１の電磁石における吸引力を示す特性図である。
【図７】電磁接触器の従来例を示す横断面図である。
【図８】図１における固定鉄心の斜視図である。
【図９】図７における電磁石の負荷力と吸引力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
２電磁石
４固定鉄心
４ａ磁気漏れ部
４ｂ磁気漏れ部
４ｃ磁気漏れ部
５可動鉄心
６電磁コイル

Claims

電磁コイルが装着されたE 形の固定鉄心と、前記電磁コイルの励磁により前記固定鉄心に吸引され、前記固定鉄心に接極する E 形の可動鉄心とを備えた電磁石において、
前記固定鉄心及び可動鉄心のE形の接極面が相互に接極した状態において前記鉄心の E 形の接極面の一方又は双方に、相手側の前記鉄心の側方に隙間を介して延びる磁気漏れ部を一体に突出形成し、吸引動作時に前記電磁コイルの磁束の一部を前記磁気漏れ部に導き、前記鉄心同士が接極する間際の吸引力を抑制するようにしたことを特徴とする電磁石。