特許 7517624 有極直流電磁石装置、電磁接触器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】有極直流電磁石装置、電磁接触器

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/127 20060101AFI20240709BHJP

   H01F 7/16 20060101ALI20240709BHJP

   H01F 7/06 20060101ALI20240709BHJP

   H01F 7/122 20060101ALI20240709BHJP

   H01F 7/126 20060101ALI20240709BHJP

   H01H 50/42 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

H01F7/16 Q

H01F7/06 C

H01F7/16 D

H01F7/16 E

H01F7/122 C

H01F7/06 E

H01F7/16 K

H01H50/42 M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023574773

(86)(22)【出願日】2023-03-06

(86)【国際出願番号】 JP2023008357

(87)【国際公開番号】W WO2024009559

(87)【国際公開日】2024-01-11

【審査請求日】2023-12-05

(31)【優先権主張番号】P 2022110767

(32)【優先日】2022-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】関谷 優志

(72)【発明者】

【氏名】高谷 幸悦

(72)【発明者】

【氏名】和賀井 大史

【審査官】古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２４９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２８９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－７５９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０８０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４９８５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１１

Ｈ０１Ｆ ７／０６－ ７／１７

Ｈ０１Ｈ ４５／００－４５／１４

Ｈ０１Ｈ ５０／００－５０／９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

奥行方向に延びる円筒部にコイルが巻かれ、前記円筒部における奥行方向の両側にフランジが形成されたスプールと、
奥行方向と平行に延びる平板状に形成され、奥行方向における両側の縁部が前記フランジに嵌め込まれる内ヨークと、を備え、
前記フランジには、嵌め込まれた前記内ヨークを保持する爪部が形成されていることを特徴とする有極直流電磁石装置。

【請求項2】

前記円筒部に挿入されたプランジャと、
前記プランジャにおける奥行方向の手前側に連結された第一のアーマチュアと、
前記プランジャにおける奥行方向の奥側に連結された第二のアーマチュアと、
コ字状に形成され、一端側が奥行方向の手前側で前記第一のアーマチュアと前記フランジとの間に配置され、他端側が奥行方向の奥側で前記第二のアーマチュアを挟んで前記フランジの反対側に配置され、中央が前記内ヨークに対向している外ヨークと、
前記内ヨークと前記外ヨークとの間に設けられた永久磁石と、を備え、
前記コイルが非励磁のときには、前記第二のアーマチュアを前記永久磁石によって前記内ヨークに吸引し、
前記コイルが励磁されたときには、前記第一のアーマチュアを前記外ヨークの一端側に吸引し、且つ前記第二のアーマチュアを前記外ヨークの他端側に吸引することを特徴とする請求項１に記載の有極直流電磁石装置。

【請求項3】

前記永久磁石は、前記内ヨークにおける奥行方向の奥側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の有極直流電磁石装置。

【請求項4】

前記内ヨークには、奥行方向の手前側に開口部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の有極直流電磁石装置。

【請求項5】

前記フランジは、
奥行方向に直交する縦方向の外側を向いた内側端面と、
奥行方向の内側を向いた底面と、を備え、
前記爪部は、
前記内ヨークの厚さ分を開けて前記内側端面に対向する外側端面と、
奥行方向の内側及び縦方向の外側を向いた傾斜面と、を備え、
前記内ヨークの前記縁部は、前記内側端面、前記底面、及び前記外側端面によって構成される凹溝に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の有極直流電磁石装置。

【請求項6】

請求項１に記載の有極直流電磁石装置を備え、
前記有極直流電磁石装置によって接点の開閉が行われる電磁接触器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有極直流電磁石装置、電磁接触器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に示されるように、電磁接触器の有極直流電磁石装置は、プランジャを駆動して接点の開閉を行なうものであり、外ヨークの内側には、永久磁石及び内ヨークが設けられている。永久磁石には、非励磁のときにアーマチュアを内ヨークに吸着させて、プランジャの位置を保持する機能がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／１７７９６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内ヨークは、その上端と下端をスプールに嵌め合わせて支持することになるが、組立時における振動や衝撃、また永久磁石や外ヨークを近づけたときの吸引力によって、スプールに対して内ヨークに脱落や位置ずれが生じる可能性があった。
本発明の目的は、有極直流電磁石装置において、組立時における内ヨークの脱落や位置ずれを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る有極直流電磁石装置は、スプールと、内ヨークと、を備える。スプールは、奥行方向に延びる円筒部にコイルが巻かれ、円筒部における奥行方向の両側にフランジが形成されている。内ヨークは、奥行方向と平行に延びる平板状に形成され、奥行方向における両側の縁部がフランジに嵌め込まれている。フランジには、嵌め込まれた内ヨークを保持する爪部が形成されている。
本発明の他の態様に係る電磁接触器は、有極直流電磁石装置を備え、有極直流電磁石装置によって接点の開閉が行われる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、内ヨークが爪部によって保持されるため、組立時における内ヨークの脱落や位置ずれを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】電磁接触器を示す図である。

【図2】有極直流電磁石装置を示す図である。

【図3】有極直流電磁石装置を示す断面図である。

【図4】スプール及び奥行方向手前側の爪部を示す図である。

【図5】スプール及び奥行方向奥側の爪部を示す図である。

【図6】内ヨーク及び永久磁石を示す図である。

【図7】スプールに内ヨークを組み付けた状態を示す図である。

【図8】比較例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0009】

《実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
図１は、電磁接触器１１を示す図である。
ここでは、電磁接触器１１を、縦方向の他方、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態を示す。電磁接触器１１は、下部フレーム１２と、上部フレーム１３と、を備えている。

【0010】

図２は、有極直流電磁石装置２１を示す図である。
ここでは、有極直流電磁石装置２１を、縦方向の他方、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態を示す。有極直流電磁石装置２１は、下部フレーム１２の内側に収容されており、非励磁と励磁を切り替えることで接点の開閉を行なう。
図３は、有極直流電磁石装置２１を示す断面図である。
ここでは、幅方向の中心を通り、縦方向及び奥行方向に沿った有極直流電磁石装置２１の断面を、幅方向の一方から見た状態を示す。有極直流電磁石装置２１は、スプール２２と、プランジャ２３と、上部アーマチュア２４（第一のアーマチュア）と、下部アーマチュア２５（第二のアーマチュア）と、外ヨーク２６と、内ヨーク２７と、永久磁石２８と、復帰スプリング２９と、を備えている。

【0011】

スプール２２は、絶縁性を有する樹脂製であり、奥行方向に延びる円筒部３１にコイル３２が巻かれており、円筒部３１における奥行方向の両側に、径方向に突出したフランジ３３が形成されている。
プランジャ２３は、円柱状の可動鉄心であり、軸方向に進退可能な状態でスプール２２の円筒部３１に挿入されている。プランジャ２３は、円筒部３１よりも軸方向に長い。
上部アーマチュア２４は、奥行方向から見て略方形となる縦方向及び幅方向に沿った鉄板であり、プランジャ２３における奥行方向手前側の端部に、例えばカシメによって連結されている。
下部アーマチュア２５は、奥行方向から見て略方形となる縦方向及び幅方向に沿った鉄板であり、プランジャ２３における奥行方向奥側の端部に、例えばカシメによって連結されている。

【0012】

外ヨーク２６は、縦方向の一方及び他方に一つずつ設けられ、夫々、幅方向から見て縦方向の内側に向かって開いた略コ字状に形成された継鉄である。外ヨーク２６は、側片部３６と、上片部３７と、下片部３８と、を備えている。側片部３６は、幅方向及び奥行方向に沿った板状に形成されている。上片部３７は、側片部３６における奥行方向手前側の端部から縦方向の内側に向かって突出しており、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成されている。上片部３７は、上部アーマチュア２４と奥行方向における手前側のフランジ３３との間で、フランジ３３に接するように設けられている。下片部３８は、側片部３６における奥行方向奥側の端部から縦方向の内側に向かって突出しており、縦方向及び幅方向に沿った板状に形成されている。下片部３８は、下部アーマチュア２５を挟んで奥行方向における奥側のフランジ３３と反対側に設けられている。側片部３６、上片部３７、及び下片部３８は、プレス加工によって一体成形されている。

【0013】

内ヨーク２７は、縦方向の一方及び他方に一つずつ設けられ、夫々、幅方向及び奥行方向に沿った平板状の継鉄である。内ヨーク２７は、奥行方向における両側がスプール２２のフランジ３３に嵌め込まれて支持されている。
永久磁石２８は、略直方体であり、奥行方向の奥側で外ヨーク２６の側片部３６と内ヨーク２７との間に介在して、側片部３６及び内ヨーク２７の双方に吸着して固定されている。永久磁石２８は、例えば外側をＮ極とし、内側をＳ極とする。
復帰スプリング２９は、下部フレーム１２の内側底面と下部アーマチュア２５との間に介在し、下部アーマチュア２５を介してプランジャ２３を奥行方向の手前側へと付勢している。

【0014】

上記の構成により、コイル３２に通電がない非励磁の状態では、永久磁石２８の磁力と復帰スプリング２９の反発力によって、プランジャ２３が奥行方向の手前側に変位した配置となる。永久磁石２８の磁束は、永久磁石２８の外側、側片部３６、上片部３７、プランジャ２３、下部アーマチュア２５、及び内ヨーク２７を順に経て、永久磁石２８の内側へと至る。この閉ループとなる磁気回路によって、下部アーマチュア２５が内ヨーク２７の下端に吸着される。こうして、プランジャ２３が奥行方向の手前側へと変位しているときに、図示しない接点支えを介して接点が開き、釈放状態となる。このとき、上片部３７に対して上部アーマチュア２４が離間し、且つ下片部３８に対して下部アーマチュア２５が離間している。

【0015】

この状態から、コイル３２に通電され励磁されると、コイル３２の磁力によって、上片部３７に上部アーマチュア２４が吸着されると共に、下片部３８に下部アーマチュア２５が吸着される。これにより、プランジャ２３が永久磁石２８の磁力と復帰スプリング２９の反発力に逆らって奥行方向の奥側に変位した配置となる。コイル３２の磁束は、プランジャ２３における奥行方向の手前側、上部アーマチュア２４、上片部３７、側片部３６、下片部３８、及び下部アーマチュア２５を順に経て、プランジャ２３における奥行方向の奥側へと至る。この閉ループとなる磁気回路によって、上片部３７に上部アーマチュア２４が吸着されると共に、下片部３８に下部アーマチュア２５が吸着される。こうして、プランジャ２３が奥行方向の奥側へと変位しているときに、図示しない接点支えを介して接点が閉じ、投入状態となる。このとき、内ヨーク２７の下端に対して下部アーマチュア２５が離間している。

【0016】

次に、内ヨーク２７の嵌め込みについて説明する。
図４は、スプール２２及び奥行方向手前側の爪部４１を示す図である。
図中の（ａ）は、スプール２２を、縦方向の他方、幅方向の一方、及び奥行方向の奥から見た状態を示す。奥行方向の手前側において、スプール２２のフランジ３３には、内ヨーク２７を保持する爪部４１が形成されている。爪部４１は、縦方向の一方で幅方向の一方に一つ、縦方向の一方で幅方向の他方に一つ、縦方向の他方で幅方向の一方に一つ、及び縦方向の他方で幅方向の他方に一つあり、計四つが形成されている。縦方向の一方に設けられた二つの爪部４１、及び縦方向の他方に設けられた二つの爪部４１は、夫々、幅方向から見て同じ位置に形成されている。

【0017】

図中の（ｂ）は、縦方向の他方で幅方向の一方に配置された爪部４１を、幅方向の一方から見た状態を示す。フランジ３３は、内側端面４２と、底面４３と、を備えている。内側端面４２は、縦方向の外側を向いており、底面４３は、奥行方向の内側を向いている。爪部４１は、外側端面４４と、傾斜面４５と、を備えている。外側端面４４は、内ヨーク２７の厚さ分を開けて内側端面４２に対向しており、傾斜面４５は、奥行方向の内側及び縦方向の外側を向いている。外側端面４４の奥行寸法は、爪部４１の高さとなり、内側端面４２の奥行寸法よりも小さく設定されている。内側端面４２、底面４３、及び外側端面４４によって構成される凹溝４６に、内ヨーク２７の縁部が嵌め込まれる。

【0018】

図５は、スプール２２及び奥行方向奥側の爪部５１を示す図である。
図中の（ａ）は、スプール２２を、縦方向の他方、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態を示す。奥行方向の奥側において、スプール２２のフランジ３３には、内ヨーク２７を保持する爪部５１が形成されている。爪部５１は、縦方向の一方で幅方向の一方に一つ、縦方向の一方で幅方向の他方に一つ、縦方向の他方で幅方向の一方に一つ、及び縦方向の他方で幅方向の他方に一つあり、計四つが形成されている。縦方向の一方に設けられた二つの爪部５１、及び縦方向の他方に設けられた二つの爪部５１は、夫々、幅方向から見て同じ位置に形成されている。各爪部５１は、奥行方向から見て各爪部４１と同じ位置に形成されている。

【0019】

図中の（ｂ）は、縦方向の他方で幅方向の一方に配置された爪部５１を、幅方向の一方から見た状態を示す。フランジ３３は、内側端面５２と、底面５３と、を備えている。内側端面５２は、縦方向の外側を向いており、底面５３は、奥行方向の内側を向いている。爪部５１は、外側端面５４と、傾斜面５５と、を備えている。外側端面５４は、内ヨーク２７の厚さ分を開けて内側端面５２に対向しており、傾斜面５５は、奥行方向の内側及び縦方向の外側を向いている。外側端面５４の奥行寸法は、爪部５１の高さとなり、内側端面５２の奥行寸法よりも小さく設定されている。内側端面５２、底面５３、及び外側端面５４によって構成される凹溝５６に、内ヨーク２７の縁部が嵌め込まれる。

【0020】

図６は、内ヨーク２７及び永久磁石２８を示す図である。
図中の（ａ）は、内ヨーク２７を、縦方向の外側、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態を示す。内ヨーク２７は、縦方向から見た四隅が、凹溝４６及び凹溝５６に嵌まり合う縁部６１となる。内ヨーク２７は、奥行方向奥側の縁部６１同士の間が奥行方向の奥側に突出しており、その下端部６２に下部アーマチュア２５が吸着される。内ヨーク２７には、奥行方向の手前側に開口部６３が形成されている。開口部６３は、縦方向から見て略方形であり、内ヨーク２７を縦方向に貫通している。内ヨーク２７には、縦方向の外側を向いた壁面のうち奥行方向の奥側に、二つの凸部６４が形成されている。
図中の（ｂ）は、永久磁石２８を、縦方向の内側、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態を示す。永久磁石２８には、縦方向の内側を向いた壁面に、凸部６４に嵌まり合う二つの凹部６５が形成されている。したがって、内ヨーク２７に永久磁石２８を吸着させるときに、一対の凸部６４に一対の凹部６５が嵌まり合うことで、永久磁石２８の位置決めがなされる。

【0021】

図７は、スプール２２に内ヨーク２７を組み付けた状態を示す図である。
図中の（ａ）は、内ヨーク２７が嵌め合わされたスプール２２を、幅方向の一方から見た状態を示す。図中の（ｂ）は、内ヨーク２７が嵌め合わされたスプール２２を、縦方向の他方から見た状態を示す。ここでは、コイル３２を省略してある。内ヨーク２７は、フランジ３３同士の間に嵌め込まれており、縦方向から見た四隅が爪部４１及び爪部５１によって保持されている。内ヨーク２７を嵌め込む際、内ヨーク２７の縁部６１が傾斜面４５及び傾斜面５５に当接するが、強く押し込むことで樹脂製のフランジ３３が撓み、凹溝４６及び凹溝５６に内ヨーク２７の縁部６１が嵌まり込む。手作業の場合は、例えば奥行方向の奥側にある二つの凹溝５６に、二つの縁部６１を引っ掛けて、次いで奥行方向の手前側にある二つの凹溝４６に、残りの二つの縁部６１を押し込むとよい。スプール２２に内ヨーク２７を嵌め込んだら、内ヨーク２７に永久磁石２８を取り付け、そしてスプール２２に外ヨーク２６を取り付ける。

【0022】

《作用効果》
次に、実施形態の主要な作用効果について説明する。
有極直流電磁石装置２１は、スプール２２と、内ヨーク２７と、を備えている。スプール２２は、奥行方向に延びる円筒部３１にコイル３２が巻かれ、円筒部３１における奥行方向の両側にフランジ３３が形成されている。内ヨーク２７は、奥行方向と平行に延びる平板状に形成され、奥行方向における両側の縁部６１がフランジ３３に嵌め込まれている。フランジ３３には、嵌め込まれた内ヨーク２７を保持する爪部４１及び爪部５１が形成されている。したがって、内ヨーク２７が爪部４１及び爪部５１によって保持されるため、組立時における内ヨーク２７の脱落や位置ずれを抑制することができる。

【0023】

有極直流電磁石装置２１は、プランジャ２３と、上部アーマチュア２４と、下部アーマチュア２５と、外ヨーク２６と、永久磁石２８と、を備えている。プランジャ２３は、円筒部３１に挿入されている。上部アーマチュア２４は、プランジャ２３における奥行方向の手前側に連結されている。下部アーマチュア２５は、プランジャ２３における奥行方向の奥側に連結されている。外ヨーク２６は、コ字状に形成され、一端側が奥行方向の手前側で上部アーマチュア２４とフランジ３３との間に配置され、他端側が奥行方向の奥側で下部アーマチュア２５を挟んでフランジ３３の反対側に配置され、中央が内ヨーク２７に対向している。永久磁石２８は、内ヨーク２７と外ヨーク２６との間に設けられている。コイル３２が非励磁のときには、下部アーマチュア２５を永久磁石２８によって内ヨーク２７に吸引する。コイル３２が励磁されたときには、上部アーマチュア２４を外ヨーク２６の一端側に吸引し、且つ下部アーマチュア２５を外ヨーク２６の他端側に吸引する。したがって、非励磁と励磁を切り替えることで、プランジャ２３を進退させて接点の開閉を行なうことができる。

【0024】

永久磁石２８は、内ヨーク２７における奥行方向の奥側に配置されている。永久磁石２８を奥行方向の奥側に配置することで、内ヨーク２７の下端部６２における下部アーマチュア２５への吸引力を高めることができる。
内ヨーク２７には、奥行方向の手前側に開口部６３が形成されている。これにより、有極直流電磁石装置２１の軽量化を図ることができる。

【0025】

フランジ３３は、内側端面４２（又は５２）と、底面４３（又は５３）と、を備えている。内側端面４２（又は５２）は、奥行方向に直交する縦方向の外側を向いている。底面４３（又は５３）は、奥行方向の内側を向いている。爪部４１（又は５１）は、外側端面４４（又は５４）と、傾斜面４５（又は５５）と、を備えている。外側端面４４（又は５４）は、内ヨーク２７の厚さ分を開けて内側端面４２（又は５２）に対向している。傾斜面４５（又は５５）は、奥行方向の内側及び縦方向の外側を向いている。内ヨーク２７の縁部６１は、内側端面４２（又は５２）、底面４３（又は５３）、及び外側端面４４（又は５４）によって構成される凹溝４６（又は５６）に嵌め込まれている。これにより、内ヨーク２７の縁部６１が凹溝４６及び凹溝５６によって保持されるため、組立時における内ヨーク２７の脱落や位置ずれを抑制することができる。
電磁接触器１１は、有極直流電磁石装置２１を備え、有極直流電磁石装置２１によって接点の開閉が行われる。したがって、組立時における内ヨーク２７の脱落や位置ずれを抑制した電磁接触器１１を提供することができる。

【0026】

次に、比較例について説明する。
図８は、比較例を示す図である。
比較例は、爪部４１及び爪部５１を省略したことを除いては、前述した実施形態と同様であるため、共通部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。内ヨーク２７は、その上端と下端をスプール２２のフランジ３３に嵌め合わせて支持されている。すなわち、上端が内側端面４２及び底面４３の入隅に支持され、下端が内側端面５２及び底面５３の入隅に支持されているだけである。そのため、組立時における振動や衝撃、また永久磁石２８や外ヨーク２６を近づけたときの吸引力によって、スプール２２に対して内ヨーク２７に脱落や位置ずれが生じる可能性があった。

【0027】

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

【符号の説明】

【0028】

１１…電磁接触器、１２…下部フレーム、１３…上部フレーム、２１…有極直流電磁石装置、２２…スプール、２３…プランジャ、２４…上部アーマチュア、２５…下部アーマチュア、２６…外ヨーク、２７…内ヨーク、２８…永久磁石、２９…復帰スプリング、３１…円筒部、３２…コイル、３３…フランジ、３６…側片部、３７…上片部、３８…下片部、４１…爪部、４２…内側端面、４３…底面、４４…外側端面、４５…傾斜面、４６…凹溝、５１…爪部、５２…内側端面、５３…底面、５４…外側端面、５５…傾斜面、５６…凹溝、６１…縁部、６２…下端部、６３…開口部、６４…凸部、６５…凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】