WO2005004184A1

WO2005004184A1 - 電磁開閉装置

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Publication number: WO2005004184A1
Application number: PCT/JP2004/009343
Authority: WO
Inventors: Hideki Enomoto; Riichi Uotome; Kouji Yokoyama; Katsuyoshi Kamioka
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2006-01-02
Also published as: CN100345237C; US20060050466A1; CN1701403A; JP2005026182A; US7157996B2; DE112004000087T5

Abstract

　電磁開閉装置において、速やかな消弧を可能とするとともに、小型化、低コスト化、並びに動作音の静音化を可能とする。電磁開閉装置（１）は、可動鉄心（２２）を備えた電磁石装置（２）と、それぞれ固定接点（３２）を有する一対の固定端子（３）と、左右端に可動接点（４１）を有する可動接触子（４）と、シャフト（５）と、可動接点（４１）及び固定接点（３２）を収納する囲み部材（６）と、を備えている。電磁石装置（２）により可動鉄心（２２）を一軸に沿って進退動させることにより、シャフト（５）を介して一対の可動接点（４１）を一対の固定接点（３２）に対してそれぞれ接離して、一対の固定接点（３２）が互いに導通され、また絶縁される。囲み部材（６）と第１ヨーク（２３）とにより消弧空間となる略密閉空間（６３）を形成している。器体（１１）と略密閉空間（６３）との隙間にはポッティング材（１２ａ）が充填されている。

Description

明細書

電磁開閉装置

技術分野

[0001] 本発明は、例えば、電力で走行する移動体において電路の開閉に用いられる電磁開閉装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、電磁開閉装置の中には、自動車の電源回路の開閉などの目的で用いられているものがあり、電磁石装置により接点機構を開閉駆動する構成が用いられている。この種の電磁開閉装置の一例として、図 19、図 20、図 21に示すものが知られている。この種の公知例としては、特開 2002-42628号公報力 Sある。

[0003] この電磁開閉装置は、図に示すように、樹脂製の器体 11、電磁石装置 2、一対の固定端子 3、可動接触子 4、及びシャフト 5などにより構成されている。

[0004] 器体 11は、 2分割された箱状に形成され、内部に電磁開閉装置本体を収納する。

器体 11は、外部の取付部に電磁開閉装置取りつけるための取付台 13を左右（図の左右に同じ）に備えている。また、器体 11は、固定端子 3の接続部 31を外部回路に接続するため内部から外部に露出させるための導出溝 (不図示）を備えている。

[0005] 電磁石装置 2は、ソレノイドコィノレと、上下（図の上下に同じ）のヨークと可動鉄心など力、ら成つている。ソレノイドコイル 21は、上下にフランジを有する筒状のボビン 2 la に導線を卷設して構成され、その導線の両端は、器体 11の外部に導出されている（不図示）。ソレノイドコイル 21の内周面中程から上面にかけて第 1ヨーク 23が、また、ソレノイドコイル 21内周面下部から下面、及び外周面のにかけて第 2ヨーク 24が設けられ、これらの第 1ヨーク 23と第 2ヨーク 24とは磁路を形成するとともに、ソレノイドコィルの内部におレ、て、互レヽに磁極を対向させた磁気ギャップを形成してレ、る。

[0006] 可動鉄心 22が、その一部を上述の磁気ギャップに介在させるとともに、その残部を第 2ヨーク 24の内側筒部に収納して備えられている。また、可動鉄心 22は、復帰バネ 22aにより磁気ギャップを広げる方向（図の下方）に付勢されている。従って、ソレノイドコイル 21が励磁されると、可動鉄心 22は、磁気ギャップを坦めるべく上方に移動し、励磁が停止されると、復帰パネ 22aによって下方に移動する。

[0007] 固定端子 3は、平角矩形状の導電板を同一方向に 2回屈曲して両端部を同一方向に向けて構成されている。固定端子 3は、器体 11の外部において接続部 31を備えるとともに、器体 11の内部において下方を向けて固定接点 32を備えている。

[0008] 可動接触子 4は、中央部を下方に屈曲した平角長尺状の導電板の両端部にそれぞれ可動接点 41を前記固定接点 32に正対するように備えて構成され、シャフト 5の上部に形成された保持部 51の内部に保持されている。可動接触子 4は、保持部 51 の内部において、接圧バネ 41aによって、保持部 51の天井に押圧されている。

[0009] シャフト 5は、前記保持部 51から下方に延びる連結軸の下端を可動鉄心 22に固定して、電磁石装置 2の中心軸状に配置されている。シャフト 5は、電磁石装置 2内を所定範囲内で上下に移動自在である。その移動下限は、シャフト 5の拡径部分の段差部分が第 1ヨーク 23の中心軸上揷通孔に接触する位置であり、その接触位置には緩衝材 53aが設けられている。また、移動上限は、可動鉄心 22の上端が第 1ヨーク 23 の下端に接触する位置である。

[0010] 器体 11の外部であって固定接点 32と可動接点 41が接離する側方には、磁路を形成するヨーク 64と磁界発生用の一対の永久磁石 65が設けられている。永久磁石 65 は、固定接点 32と可動接点 41とが接離する際に発生する電弧を永久磁石の磁界によって速やかに消弧するために、磁極を互いに対向させて配置されている。

[0011] 上記構成の電磁開閉装置を作動させ、電磁石装置 2により可動鉄心 22を上下に進退動させると、上下動するシャフト 5を介して、可動接触子 4の一対の可動接点 41が一対の固定接点 32に対してそれぞれ接離する。これにより、一対の固定端子 3の接続部 31間の電路が可動接触子 4を介して電気的に開閉される。

[0012] し力ながら、上述したような従来の電磁開閉装置は、電路の開閉時に発生する電弧 (アーク）を速やかに消す（消弧する）目的で、アークを空間的に引き延ばしてァークのエネルギを分散させるための空間（消弧空間 SP)を設けたりしているので、電磁開閉装置を小型化するのが難しいという問題がある。消弧のための空間として、ソレノイドコイル 21の周辺の空間をも用いるようにしているので、ソレノイドコイル 21の卷線にアークが接近する可能性が有り、開閉される電路側 (一次側）と電磁開閉装置の制御側（二次側）との絶縁性能を確保するためにはこのような構造は回避するのが望ましい。

[0013] また、器体 11の樹脂にアークを接触させて消弧性ガスを発生させることが行われる場合があり、この場合には、消弧スペースを消弧性ガスを発生する樹脂部材で囲う必要があり、やはり、小型化するのに限界がある。また、磁開閉装置を電気自動車に使用する場合には、従来の爆発燃焼を駆動源とするガソリンエンジン等と異なり、回転力を直接発生するモータを駆動源としているので、駆動源が静かであることから、車内環境を好適に保つには、電磁開閉装置などの動作音をさらに低減することが望まれている。

[0014] 本発明は、速やかに消弧できるとともに、小型化、低コスト化、並びに動作音の静音ィ匕ができる電磁開閉装置を提供することを目的とする。

発明の開示

[0015] 上記目的を達成するために、本発明は、電磁開閉装置において、一軸周りに卷設され、その一軸に中空部を持つソレノイドコイル、前記一軸に沿って移動自在に前記中空部に設けられる可動鉄心、前記一軸の一端側を向く前記ソレノイドコイルの一端面側に設けられ前記一軸上に揷通孔を持つ第 1ヨーク、及び前記一軸の他端側を向く前記ソレノイドコイルの他端面側に設けられる第 2ヨークを有する電磁石装置と、それぞれが外部回路との接続部を前記一軸の一端側に有するとともに固定接点を前記一軸の他端側に有する一対の固定端子と、前記固定接点に対してそれぞれ接離する一対の可動接点を両端に有する可動接触子と、前記可動接触子を保持する保持部、及びこの保持部から前記一軸の他端側に伸びて前記第 1ヨークの揷通孔を通り前記可動鉄心に固定される連結軸を有するシャフトと、前記可動接点及び前記固定接点を収納する囲み部材と、を備えている。

[0016] 本発明の電磁開閉装置は、前記電磁石装置により前記可動鉄心を前記一軸に沿つて進退動させることにより、前記シャフトを介して前記一対の可動接点を前記一対の固定接点に対してそれぞれ接離し、前記囲み部材は、前記一軸の他端側に開口を持つ箱状に形成され、当該囲み部材の底部から前記一対の固定端子の各固定接点側を揷通してこれを保持し、当該囲み部材と少なくとも前記第 1ヨークとにより略密閉空間を形成し、当該略密閉空間に前記可動接点及び前記固定接点を収納している。

[0017] このような構成によれば、囲み部材と少なくとも第 1ヨークとにより略密閉空間を形成し、その略密閉空間に可動接点及び固定接点を収納しているので、消弧空間の小型化と消弧性能の確保ができ、電磁開閉装置の小型化が可能となる。すなわち、金属は、成形材 (樹脂）に比べ、熱伝導性が高いため、アークを冷却（エネルギを吸収）する性能を高めることができる。この点、金属からなる第 1ヨークを略密閉空間の構成部材として用いるので消弧性能が高まり、速やかな接点遮断が可能になる。また、電磁石装置の部材を共用することができ、電磁開閉装置の部品点数を減らして、小型ィ匕、低コスト化ができる。消弧空間を略密閉空間で構成するので、アークがこの空間の外部に漏れることがなぐ電磁石装置のソレノイドコイルを損傷することがなぐ開閉される電路側 (一次側）と電磁開閉装置の制御側（二次側）との絶縁性能を確保すること力 Sできる。

[0018] 本発明は、上述の改良された発明において、前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え、前記器体と前記略密閉空間との隙間にポッティング材を充填するのが好ましい。このような構成によれば、器体と略密閉空間との隙間にポッティング材を充填しているので、このポッティング材として、熱伝導性の高い材料を用いることにより、接点間に発生したアークによって加熱される略密閉空間の構成部材（囲み部材と少なくとも第 1ヨーク)を速やかに冷却することができ、従って、アークの熱エネルギーを速やかに吸収してアークを遮断することができる。また、ポッティング材は、内部の電磁開閉装置本体力器体への振動の伝搬を抑制するので、静音効果が得られる。ポッティング材の使用は、器体を 1つの部品のみで構成して蓋部材を不要とすることができ、低コスト化が可能となる。

[0019] 本発明は、上述の改良された発明において、前記囲み部材内壁と前記可動接触子との間隔が、前記シャフトに近い部分で狭ぐ前記シャフトから遠い部分で広くなつているのが好ましい。このような構成によれば、囲み部材内壁と可動接触子との間隔が、シャフトに近い部分で狭ぐシャフトから遠い部分で広くなつているので、可動接触子の中心部分を保持するシャフトの回転等による可動接触子の回転位置変動を抑制することができ、従って、固定接点に対する可動接点の接触位置を安定させることができ、電磁開閉装置による電流制御をより安定に行うことができる。

[0020] 本発明は、上述の改良された発明において、前記一軸の他端側に揷通孔を持ち前記囲み部材の底部に固定された収納部を当該底部に備え、前記シャフトの一端側の部分に前記収納部の内面を前記一軸方向に摺動するフランジを形成し、このフランジに貫通孔を穿設するとともに当該貫通孔を開閉する弁を設け、前記揷通孔に前記フランジを含むシャフトの一端側を揷通してその揷通孔を塞ぎ、前記一軸に沿つた前記シャフトの進退動に対する抵抗となる気体、液体、又は粒子を前記収納部に充填するのが好ましい。

[0021] 本発明は、上述の改良された発明において、前記可動鉄心の進退動に伴って移動する移動部位の移動を抑制するため、弾性変形することにより前記一軸に沿って振動する質量体を、少なくとも一つの移動部位に備えるのが好ましい。

[0022] 本発明は、上述の改良された発明において、前記第 1ヨークと前記可動鉄心との互いの対向面に互いに略嵌合する段差を備えるのが好ましい。

[0023] 本発明は、上述の改良された発明において、可動鉄心、シャフト、又は可動接触子の少なくとも一つが衝突する箇所に、液体を内部に封入した封入物を設けるのが好ましい。

[0024] これらの構成によれば、電磁石装置の励磁非励磁に伴って進退動する移動部の移動停止動作に対する適切な制動を行うことができ、動作音の静かな電磁開閉装置が得られる。

[0025] 本発明は、上述の改良された発明において、前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え、前記器体は、当該器体を外部の取付部に取り付ける締結部材を揷通する揷通孔を有する取付台を備え、前記揷通孔には制振鋼板製のノイブが挿入され、前記器体は、このノイブを介在させた状態で前記取付台の揷通孔及び当該パイプに締結部材を揷通して外部の取付部に締結固定されるのが好ましい。

[0026] 本発明は、上述の改良された発明において、前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え、前記器体は、当該器体を外部の取付台に取り付ける締結部材を揷通する挿通孔を有する取付台を備え、この取付台の取付面側には、磁性流体、 MR流体、又は、 ER流体を封入した軟性の輪状部材が設けられ、前記器体は、この輪状部材を介在させた状態で前記取付台の挿通孔及び当該輪状部材に締結部材を揷通して外部の取付部に締結固定されるのが好ましい

[0027] これらの構成によれば、電磁開閉装置の振動が外部に伝達するのを抑制でき、静力、な動作音とすることができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明の実施形態 1に係る電磁開閉装置の左右上下平面による断面図である

[図 2]同上電磁開閉装置のポッティング処理のない状態の上面図である。

[図 3]図 2の C一 C断面図である。

[図 4]図 1の A— A断面図である。

[図 5]同上電磁開閉装置の分解斜視図である。

[図 6]同上電磁開閉装置のポッティング処理のない状態の斜視図である。

[図 7]同上電磁開閉装置の斜視図である。

[図 8]図 1の D— D断面図である。

[図 9]本発明の実施形態 2に係る電磁開閉装置の左右上下平面による断面図である [図 10]同上電磁開閉装置の収納部近傍断面図である。

[図 11]本発明の実施形態 3に係る電磁開閉装置の収納部近傍断面図である。

[図 12]本発明の実施形態 4に係る電磁開閉装置の収納部近傍断面図である。

[図 13]本発明の実施形態 5に係る電磁開閉装置の左右上下平面による断面図である。

[図 14]同上電磁開閉装置の第 1ヨークと可動鉄心の動作説明断面図である。

[図 15]同上電磁開閉装置の第 1ヨークと可動鉄心間の磁気力の変化図である。

[図 16]本発明の実施形態 6に係る電磁開閉装置の収納部近傍断面図である。

[図 17]本発明の実施形態 7に係る電磁開閉装置の取付状態を示す外観図及び部分断面図である。

[図 18]本発明の実施形態 8に係る電磁開閉装置の取付状態を示す外観図及び部分断面図である。

[図 19]従来の電磁開閉装置の断面図である。

[図 20]図 19の E_E断面図である。

[図 21]同上電磁開閉装置の側面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明の実施形態に係る電磁開閉装置について、図面を参照して説明する。図面中に矢印で示した上下左右前後の方向を適宜参照する。なお、本発明の電磁開閉装置は、取付方向によらずに用いることができる。

[0030] (実施形態 1)

図 1乃至図 8は、実施形態 1の電磁開閉装置 1を示す。以下、図 1を主に参照し、他の図を適宜参照する。電磁開閉装置 1は、図 1に示すように、可動鉄心 22を備えた電磁石装置 2と、それぞれ固定接点 32を有する一対の固定端子 3と、左右端に可動接点 41を有する可動接触子 4と、シャフト 5と、可動接点 41及び固定接点 32を収納する囲み部材 6と、を備えている。電磁石装置 2により可動鉄心 22を一軸（以下、上下方向、又は上下方向軸）に沿って進退動させることにより、シャフト 5を介して一対の可動接点 41を一対の固定接点 32に対してそれぞれ接離して、一対の固定接点 3 2が互いに導通され、また絶縁される。以下、各部の構成、及び組立を順次説明し、その後、電磁開閉装置 1の動作を説明する。

[0031] 電磁石装置 2は、ソレノイドコィノレ 21と、上下に配置された第 1及び第 2ヨーク 23, 2 4と、可動鉄心 22などから成っている。ソレノイドコイル 21は、上下にフランジを有する中空のボビン 21aに導線を卷設して構成され、その導線の両端は、器体 11の外部に導出されている。ソレノイドコイル 21の内周面中程から上面にかけて第 1ヨーク 23 1S また、ソレノイドコイル 21内周面中程から下面、及び外周面の一部にかけて第 2ョーク 24が設けられ、これらの第 1ヨーク 23と第 2ヨーク 24とは磁路を形成するとともに、ソレノイドコイルの内部において、互いに磁極を対向させた磁気ギャップを形成している（第 1及び第 2ヨーク 23, 24の形状は、図 5及び図 4を参照のこと）。 [0032] 可動鉄心 22が、その一部を上述の磁気ギャップに介在させるとともに、その残部を第 2ヨーク 24の内側筒部に、上下方向に沿って移動自在に収納して備えられている。また、可動鉄心 22は、復帰パネ 22aにより磁気ギャップを広げる方向（下方）に付勢されている。従って、ソレノイドコイル 21が励磁されると、可動鉄心 22は、磁気ギヤップを坦めるべく上方に移動し、励磁が停止されると、復帰パネ 22aによって下方に移動する。

[0033] 固定端子 3は、外部回路との接続部 31を上端側に有するとともに固定接点 32を下端側に有する一対の導体からなり、囲み部材 6の上部に左右に分かれて設けられている。接続部 31には、例えば、ナットを用いて外部端子を固定できるようにネジ溝が形成されている。

[0034] 可動接触子 4は、略平角長尺状の導電板の左右端部にそれぞれ可動接点 41を前記固定接点 32に正対して接離するするように構成され、その中央部をシャフト 5の上部に形成された保持部 51に保持されている。すなわち、可動接触子 4は、上面を保持部 51の鍔部分で押さえられるとともに、下面を接圧パネ 41a、 41bによって上方に付勢されている。

[0035] シャフト 5は、電磁石装置 2内を中心軸に沿う所定範囲内を上下に移動自在な棒状体である。上端の保持部 51から下方に延びる連結軸 52の下端を可動鉄心 22に固定して、電磁石装置 2の中心軸状に配置されている。シャフト 5の移動下限は、シャフト 5の連結軸の上下略中程に設けられた、例えば Cリングなどからなるストッパ 53による拡径部が第 1ヨーク 23の中心軸上の揷通孔 23aに衝突する位置であり、その衝突位置には緩衝材 53aが設けられている。また、移動上限は、可動鉄心 22の上端が第 1ヨーク 23の下端に接触する位置である。

[0036] 器体 11は、上方に開口を有する樹脂成形品からなり、その開口から内部に電磁開閉装置本体を収納する。器体 11は、電磁開閉装置 1の使用に際して他の装置の取付部にこれを取り付けるための取付台 13を左右に備えている。器体 11は、取付台 1 3に設けられた揷通孔 13aを用いてボルト'ナット等により外部の取付部に固定される

[0037] 囲み部材 6は、可動接点 41及び固定接点 32を収納する。囲み部材 6は、下方に開口 61を持つ箱状に形成され、その底部 62 (図配置では、箱を伏せた状態になっており、底部が上にある）の左右に設けられた挿通孔の外部から内部に向けて固定端子 3の固定接点 32側を挿通してこれを保持している。器体 6は、例えば、成形樹脂や、セラミックなどの絶縁体により形成される。囲み部材 6の底部 62の外壁には、左右の固定端子 3の接続部 31を空間的に互いに隔てるための隔壁 62aが設けられている。

[0038] 囲み部材 6は、開口 61の周囲に外向きの鍔部を有しており、その鍔部の 4隅に設けた取付孔（図 5参照）を用いて、図 2に示すように、ネジ 63aにより第 1ヨーク 23の上面に固定されている。この状態において、囲み部材 6と第 1ヨーク 23とにより略密閉空間 63が形成されている。略密閉空間 63には、固定接点 32と可動接点 41、従って、可動接点 41を保持した可動接触子 4、可動接触子 4を保持してこれを上下動するシャフト 5とその付属部品である接圧パネ 41a、 41b等が収納されている。この略密閉空間 63において、固定接点 32と可動接点 41との接離が行われ、また、接離に伴って発生するアークの消弧が行われる。

[0039] 囲み部材 6の外周には、図 2、図 3に示すように、囲み部材 6を挟むように 1対の永久磁石 65が磁路形成用のヨーク 64に保持されて設けられている。この永久磁石 65 は、固定接点 32と可動接点 41とが接離する際に発生する電弧を永久磁石の磁界によって速やかに消弧するために、磁極を互いに対向させて配置されている。

[0040] 上述した図 5に示すような各構成部品は、図 6に示すように、器体 11以外は、それぞれ所定の手順で組み立てられて電磁開閉装置本体 10とされる。電磁開閉装置本体 10は、器体 11に収納され、電磁開閉装置本体 10と器体 11との隙間 12には、図 7 に示すように、ポッティング材 12aが充填される。

[0041] 次に、上述した電磁開閉装置 1の構成における、（1)可動鉄心 22の上下方向の進退動とこの進退動に伴う固定接点 32と可動接点 41と接離動作、（2)略密閉空間 63 の機能とポッティング材 12aの作用、及び（3)囲み部材 6の内面寸法と可動接触子 4 の関係につレ、て順次述べる。

[0042] (1)図 1又は図 3を参照する。電磁石装置 2が励磁され、可動鉄心 22上方に移動すると、シャフト 5と可動接触子 4がー緒に上方に移動し、可動接点 41が固定接点 32 に当たると、可動接触子 4は移動を停止され、シャフト 5は可動鉄心 22の移動が停止するまで上方に移動し続ける（オーバストローク)。この状態において、可動接点 41は、接圧パネ 41a、 41bの付勢力によって固定接点 32に圧接され、接触面間の電気抵杭が十分に低下される。

[0043] 上方に配置された接圧バネ 41aは、弱い（バネ定数の小さい）コイルバネであり、下方の接圧バネ 41 cは、強い（バネ定数の大きレ、）コイルバネである。これらの強弱 2つのコイルバネ力上方に突部を有するストッパ 41bで仕切られて、上下に直列に用いられている。このような構成によると、弱いコイルバネである接圧バネ 41aは、ストッパ 41bの先端突部が可動接触子 4の下面に当接するまで圧縮され、先端突部が可動接触子 4に当接した後は、強いコイルパネである接圧パネ 41cのみが圧縮されることとなる。

[0044] 力、かる電磁開閉装置 1においては、電磁石吸引力とパネ負荷との差が小さくなつたときに発生するへジテーシヨンと呼ばれる動作不良の発生を抑制できる。また、この効果に加えて、ストッパ 41bを用いることにより接圧バネ 41a、 41cのストロークを、決定することができ、パネ負荷のばらつきを低減することができる。

[0045] (2)図 1又は図 3を参照する。ポッティング材 12aは、器体 11と電磁開閉装置本体との隙間 12、従って略密閉空間 63との隙間に充填されている。このポッティング材 12a として、熱伝導性の高い材料を用いることにより、固定接点 32と可動接点 41間に発生したアークによって加熱される略密閉空間の構成部材である囲み部材 6と第 1ョーク 23を速やかに冷却することができる。従って、発生したアークの熱エネルギーを速やかに吸収してアークを消滅させることができる。また、ポッティング材 12aは、内部の電磁開閉装置本体力器体 11への振動の伝搬を抑制するので、静音効果が得られる。ポッティング材 12aの使用は、器体 11を 1つの部品で構成して蓋部材を不要とすること力 Sでき、低コスト化が可能となる。

[0046] (3)図 8を参照する。囲み部材 6の前後（図の上下方向）の内壁は、中央部で内部方向に厚くなつており、内壁間の寸法は、中央部間隔 d2、端部間隔 d3であり、可動接触子 4の前後方向の幅 dlとの関係は、 dl = d2 < d3,となっている。このように、囲み部材 6の内壁と可動接触子 4との間隔力シャフトに近い部分で狭ぐシャフトから遠い部分で広くなつていると、可動接触子 4の中心部分を保持するシャフトの回転等による可動接触子の回転位置変動を所定範囲内に制限することができる。従って、固定接点 32に対する可動接点 41の接触位置を安定させることができ、電磁開閉装置 1による電流制御をより安定に行うことができる。続いて、以下に述べる実施形態 2 乃至実施形態 8は、実施形態 1の電磁開閉装置に対して、電磁開閉装置の動作音低減の機能を付加するものである。

[0047] (実施形態 2)

図 9、図 10は、実施形態 2の電磁開閉装置 1を示す。この電磁開閉装置 1は、囲み部材 6の底部 62中央に下方に向く揷通孔 81を有する収納部 8を備えており、その揷通孔 81にシャフト 5の上部を揷通して塞レ、でレ、る点が、実施形態 1の電磁開閉装置 1 (例えば、図 1参照）と異なっている。この収納部 8には、図 10に示すように、シャフト 5 の先端部が上下動 (進退動）する際に、上下動に対する抵抗となる気体、液体、又は粒子が充填される。

[0048] この構成の実施形態 2では、シャフト 5の進退動に気体、液体または粒子の抵抗力が働くことにより、可動接点 41が固定接点 32に対して接離する際の衝撃を和らげることができ、電磁開閉装置 1の動作音を低減することができる。また、可動接点 41が固定接点 32に対して接離する時以外は、気体、液体、又は粒子の抵抗力が働かないので、余分な力が常時作用することがなぐ電磁開閉装置 1の耐振動性の低下や駆動電圧の増加などの性能低下の発生 (副作用）はない。

[0049] 上述のように、電磁開閉装置 1の動作音の低減は、可動鉄心 22の進退動に伴って移動する移動部位であるシャフト 5や可動接触子 4、及び可動鉄心 22そのもの（これらを可動部 Mとして総称する）の移動を適切に抑制することで達成される。すなわち、一般に、可動部 Mに移動を抑制する緩衝部を設ければよい。上述の抵抗となる流体 (気体、液体）、又は流動体 (粒子）を充填する収納部 8もこの緩衝部を実現するものである。従って、このような緩衝部は、上記のように囲み部材 6とは限らず、下方の可動鉄心 22の移動を抑制する部位に設けてもよい。なお、以下に述べる実施形態 3と実施形態 4は、囲み部材 6に収納部 8を設けたものである。

[0050] (実施形態 3) 図 11は、実施形態 3の電磁開閉装置 1の収納部 8部分を示す。実施形態 3の電磁開閉装置は、シャフト 5の上端部分に収納部 8の内面を上下方向に摺動するフランジ 54を形成し、このフランジ 54に貫通孔 57を穿設するとともに貫通孔 57をフランジ 54 の上方から開閉する弁 58を設け、揷通孔 81にフランジ 54を含むシャフト 5の上端側を揷通してその揷通孔 81を塞ぎ、上下軸に沿ったシャフト 5の進退動に対する抵抗となる気体、液体、又は粒子を収納部 8に充填したものである。

[0051] 上記構成の実施形態 7では、シャフト 5が上方側に動くとき、収納部 8内の気体、液体又は粒子の抵抗力により可動接触子 4の移動速度を減速させることができる。一方、シャフト 5が下方側に動くとき、弁 58が開くので、可動接触子 4の移動速度を妨げることがなレ、。一般に、可動接点 41が固定接点 32から離隔する方向に可動接触子 4 が移動する場合、その移動する速度を減速すると、電磁開閉装置 1としての性能が低下するが、実施形態 3においては、弁 58を開いて可動接触子 4の移動速度の減速を防止するので、電磁開閉装置 1の性能を低下させることなぐ動作音を低減することができる。

[0052] (実施形態 4)

図 12は、実施形態 4の電磁開閉装置 1の収納部 8部分を示す。実施形態 4の電磁開閉装置 1は、可動鉄心 22、シャフト 5および可動接触子 4の少なくとも一つの可動部 Mが衝突する箇所に、液体を内部に封入した封入物 S3を設けたものである。図 1 2に示す電磁開閉装置 1では、中心に孔のあいたドーナツ状の封入物 S3が、収納部 8の揷通孔 81に固着され、その揷通孔 81とシャフト 5の上端側の先端部分との間に介在している。そして、シャフト 5における収納部 8内の先端にはフランジ 54が設けられ、また、シャフト 5における収納部 8外にもフランジ (拡径部） 55が設けられている

[0053] 上記構成の実施形態 8では、シャフト 5が上下方向に進退動すると、封入物 S3がフランジ 54， 55に押されて収納部 61内外に移動するので、可動部が衝突する際に発生する衝撃を封入物 S3内の液体の粘性によって和らげることができ、動作音を低減すること力 Sできる。

[0054] (実施形態 5)

図 13、図 14、図 15は、それぞれ実施形態 5の電磁開閉装置 1の断面、同電磁開閉装置 1の第 1ヨーク 23と可動鉄心 22の対向する磁極構造、及び磁極間の磁気力の変化を示す。実施形態 5の電磁開閉装置 1は、第 1ヨーク 23と可動鉄心 22との互いの対向面に互いに略嵌合する段差、すなわち第 1ヨーク 23側に凹部 23c、可動鉄心 22側に突部 22cを備えたものである。なお、凹凸形状の段差部側面は、図 14に示すような垂直面に限らず、テーパ状面でもよい。

[0055] 上記構成の実施形態 5では、各磁極対向面の相互距離 Xが、図 14左図のような段差より遠い状態から、図 14右図のような段差の高さ以下となって互いに入り込んだ状態になると、磁束 Fが可動鉄心 22の移動方向から側方にそれることにより発生する磁気吸引力の低下を利用している。

[0056] 図 15を参照して説明する。 X軸は可動鉄心 22の移動距離（図 13で下向きが正）であり、縦軸はパネ荷重 Fs (パネ付勢力）と磁気吸引力 Fmを示す。パネ荷重 Fsは可動鉄心 22を Xの正方向に付勢し、磁気吸引力 Fmは Xの負方向に付勢する。 X = 0点は可動鉄心 22が磁気吸着されて移動し、移動限界 (最上端）に達した点、 X=X1は、電磁石装置による励磁が停止され、復帰パネ 22aによって最大復帰 (最下端)した点、 X=X2は、固定接点と可動接点が接離する点である。

[0057] 距離 L1は接点間距離であり、距離 L2はオーバストローク距離、すなわち接点同士が接触した後にさらにシャフト 5が上昇して接圧パネ 41a、 41bによる付勢力を接点間に与えるための距離である。バネ荷重 Fsには、区間 XI— X2において復帰バネ 22a のみが寄与し、区間 X2— 0において復帰バネ 22aの他に接圧バネ 41a、 41bの寄与が加わる。

[0058] 電磁石装置が励磁され、パネ荷重 Fsよりも大きな磁気吸引力 Fmが発生すると、可動鉄心 22は、 X=X1から X2に向けて移動し、磁極間の接近と共に磁気吸引力 Fm が増大する。パネ荷重 Fsの増加を上回る磁気吸引力 Fmの増加により、可動鉄心 22 はさらに X=0に向けて移動する。磁極端面が通常形状（実施形態 1)の場合、磁気吸引力 Fmは曲線 dの如く変化するが、本実施形態 5の場合、曲線 eのように、可動鉄心 22が第 1ヨーク 23側に衝突する直前において上述の段差効果により吸引力が減少する。これにより、可動接点 41が固定接点 32に衝突する際の衝撃を和らげること力でき、電磁開閉装置 1の動作音を低減することができる。 [0059] (実施形態 6)

図 16は、実施形態 6の電磁開閉装置 1の可動鉄心 22の周辺部分を示す。実施形態 19の電磁開閉装置 1は、可動鉄心 22、シャフト 5、及び可動接触子 4の少なくとも一つの可動部 Mに、弾性変形することにより可動部 Mの移動方向に沿って振動する質量体（おもり） mを付加したものである。図 16は、コイルバネ 295により係止された質量体 mを内蔵した収納枠 294を可動部 Mとしてのシャフト 5に取り付けた状態を示す。

[0060] 可動部 Mの質量を M、質量体 mの質量を mとすると、質量体 mが可動部 Mに剛体的に固定されている場合、可動接点 41と固定接点 32の衝突に際し、可動部 Mが質量体 mと共に衝突前の速度 Vに基づく運動エネルギ El = 1/2 · (M + m) 'V'Vを有したまま、に衝突する。しかし、本実施形態 6では、振動可能状態で可動部 Mに固定されている質量体 mは、衝突後に l/2 'm'V'Vの運動エネルギを持って運動を続けるので、衝突により消費される振動エネルギが E1から E2 = 1/2 'M'V'Vに低減される。これにより、電磁開閉装置が駆動する際の動作音を低減することができる。

[0061] (実施形態 7)

図 17は、実施形態 7の電磁開閉装置 1を外部の取付部に取り付ける様子を示す。実施形態 7の電磁開閉装置 1は、器体 11に形成した揷通孔 13aを持つ取付台 13を介して、例えば電気自動車の取付プレートなどの取付部 9に取り付けられる。このとき、器体 11は、挿通孔 13aに、筒状に形成されて一端に外向きのフランジを持つ制振鋼板製のパイプ 14を挿入し、このパイプ 14を介在させた状態で、取付台 13の揷通孔 13aに締結部材のボルト Bを挿通して他の締結部材であるナット Nを用いて取付部 9に締結固定される。実施形態 7では、電磁開閉装置 1から取付部 9に伝搬する振動を低減することができるので、電磁開閉装置 1の動作音を低減することができる。

[0062] (実施形態 8)

図 18は、実施形態 8の電磁開閉装置 1を外部の取付部に取り付ける様子を示す。実施形態 8の電磁開閉装置 1は、実施形態 7と同様に、器体 11に形成した揷通孔 13 aを持つ取付台 13を介して、例えば電気自動車の取付プレートなどの取付部 9に取り付けられる。このとき、取付台 13の取付面側には、磁性流体、 MR流体、又は、 ER流体を封入した軟性の輪状部材 15が設けられ、器体 11は、この輪状部材 15を介在させた状態で取付台 13の挿通孔 13a及び輪状部材 15に締結部材のボルト Bを挿通して他の連結部材であるナット Nを用いて取付部 9に締結固定される。

[0063] 輪状部材 15は、封入した流体が磁性流体又は MR流体の場合、電磁石装置 2の通電時にその磁場によって硬くなり、電磁石装置 2の非通電時に電磁石装置 2の通電時よりも軟らかくなる。また、輪状部材 15は、封入した流体が ER流体の場合、電磁石装置 2の通電時に、 ER流体に電圧力 Sかかり電磁石装置 2の非通電時よりも硬くなり、電磁石装置 2の非通電時に、 ER流体に力、かる電圧がなくなると、電磁石装置 2の通電時よりも軟らかくなる。

[0064] このような実施形態 8では、輪状部材 15を設けることにより、動作音を低減することができる。また、電磁石装置 2の通電時には輪状部材 15を硬めに、電磁石装置 2の非通電時には輪状部材 15を軟らかめにすることができるので、電気自動車に好適となる。すなわち、可動接点 41が固定接点 32に接触する前は、電気自動車は停車しており、輪状部材 15が軟らかめであることにより、可動接点 41が固定接点 32に接触したとき、電気自動車の取付部 9への振動の伝搬を抑制することができる。そして、走行中は電磁開閉装置 1を取付部 9にきつめに固定して共振などを防止することができ、可動接点 41が固定接点 32から離隔した後、輪状部材 15が軟らかくなることにより、取付部 9への振動の伝搬を抑制することができる。

[0065] この出願は 2003年 7月 2日付けの日本国特許出願 2003—270346に基づレ、て優先権主張を行う。その出願の内容の全体が参照によって、この出願に組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 電磁開閉装置において、

一軸周りに卷設されその一軸に中空部を持つソレノイドコイル、前記一軸に沿って移動自在に前記中空部に設けられる可動鉄心、前記一軸の一端側を向く前記ソレノイドコイルの一端面側に設けられ前記一軸上に揷通孔を持つ第 1ヨーク、及び前記一軸の他端側を向く前記ソレノイドコイルの他端面側に設けられる第 2ヨークを有する電磁石装置と、

それぞれが外部回路との接続部を前記一軸の一端側に有するとともに固定接点を前記一軸の他端側に有する一対の固定端子と、

前記固定接点に対してそれぞれ接離する一対の可動接点を両端に有する可動接触子と、

前記可動接触子を保持する保持部、及びこの保持部から前記一軸の他端側に伸びて前記第 1ヨークの挿通孔を通り前記可動鉄心に固定される連結軸を有するシャフトと、

前記可動接点及び前記固定接点を収納する囲み部材と、を備え、

前記電磁石装置により前記可動鉄心を前記一軸に沿って進退動させることにより、前記シャフトを介して前記一対の可動接点を前記一対の固定接点に対してそれぞれ接離し、

前記囲み部材は、前記一軸の他端側に開口を持つ箱状に形成され、当該囲み部材の底部から前記一対の固定端子の各固定接点側を揷通してこれを保持し、当該囲み部材と少なくとも前記第 1ヨークとにより略密閉空間を形成し、当該略密閉空間に前記可動接点及び前記固定接点を収納していることを特徴とする。

[2] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え、前記器体と前記略密閉空間との隙間にポッティング材を充填してレ、ることを特徴とする。

[3] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記囲み部材内壁と前記可動接触子との間隔が、前記シャフトに近い部分で狭ぐ前記シャフトから遠レ、部分で広くなつてレ、ることを特徴とする。

[4] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記一軸の他端側に挿通孔を持ち前記囲み部材の底部に固定された収納部を当該底部に備え、

前記シャフトの一端側の部分に前記収納部の内面を前記一軸方向に摺動するフランジを形成し、このフランジに貫通孔を穿設するとともに当該貫通孔を開閉する弁を設け、

前記揷通孔に前記フランジを含むシャフトの一端側を揷通してその揷通孔を塞ぎ、前記一軸に沿った前記シャフトの進退動に対する抵抗となる気体、液体、又は粒子を前記収納部に充填したことを特徴とする。

[5] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記可動鉄心の進退動に伴って移動する移動部位の移動を抑制するため、弾性変形することにより前記一軸に沿って振動する質量体を、少なくとも一つの移動部位に備えたことを特徴とする。

[6] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記第 1ヨークと前記可動鉄心との互いの対向面に互いに略嵌合する段差を備えたことを特徴とする。

[7] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記可動鉄心、シャフト、又は可動接触子の少なくとも一つが衝突する箇所に、液体を内部に封入した封入物を設けたことを特徴とする。

[8] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、

前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え前記器体は、当該器体を外部の取付部に取り付ける締結部材を揷通する揷通孔を有する取付台を備え、前記揷通孔には制振鋼板製のパイプが挿入され、前記器体は、このパイプを介在させた状態で前記取付台の揷通孔及び当該パイプに締結部材を揷通して外部の取付部に締結固定されることを特徴とする。

[9] 請求項 1に記載の電磁開閉装置において、前記接続部を外部に突出させた状態で電磁開閉装置本体を収納する器体を備え前記器体は、当該器体を外部の取付台に取り付ける締結部材を揷通する挿通孔を有する取付台を備え、この取付台の取付面側には、磁性流体、 MR流体、又は、 ER 流体を封入した軟性の輪状部材が設けられ、前記器体は、この輪状部材を介在させた状態で前記取付台の揷通孔及び当該輪状部材に締結部材を揷通して外部の取付部に締結固定されることを特徴とする。