电磁铁装置及使用其的电磁继电器的制造方法
电磁铁装置及使用其的电磁继电器的制造方法
【专利摘要】提供能够在可动铁片和铁芯之间维持高保持力的电磁铁装置及使用其的电磁继电器。该电磁铁装置具备：包括缠绕有线圈的卷线筒32和贯通卷线筒32的中心孔33的铁芯40的电磁铁块30、经由永久磁铁21与铁芯40的一端部连接的磁轭50、以及能够基于电磁铁块30的励磁和消磁而以位于磁轭50的端面缘部的旋转轴心67为支点的方式被被支撑的可动铁片60，所述电磁铁装置（20）在可动铁片60和铁芯40中的至少任一个上设置具有向相对方向突出且与旋转轴心67平行地延伸的直线状的外侧缘部63a的突出部63，在电磁铁块30被励磁时，经由位于铁芯40的中心轴更外侧的突出部63的外侧缘部63a进行线接触。
【专利说明】电磁铁装置及使用其的电磁继电器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电磁铁装置，尤其涉及用于闭锁型电磁继电器的电磁铁装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为用于电磁继电器的电磁铁装置，例如，在专利文献I中记载有平坦地形成可动铁片的被吸引部和铁芯的吸引面而使其吸引的电磁铁装置。
[0003]然而，在所述电磁铁装置中，由于被吸引部和吸引面是平坦的，在可动铁片和铁芯之间流动的磁通扩散而磁力较小，存在可动铁片和铁芯的保持力弱这一问题。
[0004][现有技术文献]
[0005][专利文献]
[0006]专利文献1:日本特开2004 - 164948号公报。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于所述现有的问题点而做出的，其课题在于，提供能够在可动铁片和铁芯之间维持高保持力的电磁铁装置及使用它的电磁继电器。
[0008]为了解决所述课题，本发明的电磁铁装置被构成为具备:电磁铁块，所述电磁铁块包括缠绕有线圈的卷线筒和贯通所述卷线筒的中心孔的铁芯；磁轭，所述磁轭经由永久磁铁与所述铁芯的一端部连接；以及可动铁片，所述可动铁片以能够基于所述电磁铁块的励磁和消磁而以位于所述磁轭的端面缘部的旋转轴心为支点旋转的方式被支撑，其中，在所述可动铁片和所述铁芯中的至少任一个上设置有向相对方向突出且具有与所述旋转轴心平行地延伸的直线状的外侧缘部的突出部，在所述电磁铁块被励磁时，经由位于所述铁芯的中心轴更外侧的所述突出部的外侧缘部进行线接触。
[0009]利用所述结构，可动铁片及铁芯经由外侧缘部相对于铁芯的中心轴在旋转轴心的相反侧进行线接触而吸附。因此，可动铁片及铁芯的吸附部与旋转轴心之间的距离变长。因此在可动铁片及铁芯吸附的状态下，使磁轭旋转的力距变大，磁轭难以以旋转轴心为中心复位。因此，能够可靠地维持可动铁片和铁芯的吸附力、即保持力。而且，可动铁片和铁芯经由外侧缘部进行线接触，因而磁通集中，可动铁片和铁芯的保持力增大
[0010]依据本发明的其他实施方式，也可在所述突出部的表面形成向相对方向突出的弯曲面。由此，能够稳定化经由突出部的弯曲面的可动铁片与铁芯的接触点，磁通容易通过从而能够防止磁力的偏差。
[0011]依据本发明的其他实施方式，也可在所述可动铁片设置所述突出部，所述外侧缘部与所述铁芯的磁极面抵接。由此，设计的自由度变大。
[0012]也可在所述铁芯设置所述突出部，所述外侧缘部与所述可动铁片的水平部抵接。由此，设计的自由度变大。
[0013]电磁继电器也可使用上述任一个的电磁铁装置。由此，在电磁继电器中，可动铁片及铁芯在吸附的状态下，用于使磁轭旋转的力矩变大，磁轭难以以旋转轴心为中心复位。因此，能够可靠地维持可动铁片和铁芯的吸附力、即保持力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1的(A)、图1的(B)是示出组装了本申请发明的第一实施方式的电磁铁装置的电磁继电器的立体图。
[0015]图2是图1中示出的电磁继电器的从斜上方观察的分解立体图。
[0016]图3是图1中示出的电磁继电器的从斜下方观察的分解立体图。
[0017]图4的(A)、图4的(B)是示出本申请发明的第一实施方式的电磁铁装置的立体图。
[0018]图5是在图4的(A)中示出的电磁铁装置的从上方观察的分解立体图。
[0019]图6是图4的(B)中示出的电磁铁装置的从下方观察的分解立体图。
[0020]图7中，图7的(A)是图6中示出的磁轭、辅助磁轭及板状永久磁铁的分解立体图，图7的(B)是示出装配了磁轭、辅助磁轭及板状永久磁铁的状态的立体图。
[0021]图8的(A)、图8的(B)是示出图1中示出的电磁继电器的动作前后的截面图。
[0022]图9是示出吸附了可动铁片和铁芯的状态的部分放大截面图。
[0023]图10的(A)、图10的(B)是用于说明本申请发明的电磁铁装置的动作过程的示意截面图。
[0024]图11的(A)、图11的(B)是用于说明在图10连续的电磁铁装置的动作过程的示意截面图。
[0025]图12的(A)、图12的(B)是不出铁芯和可动铁片的变形例的立体图。
[0026]图13的(A)是水平部和铁芯的示意平面图，图13的(B)是示出通过使水平部中的抵接用突出部的位置变化而保持力发生改变的计算结果的表，图13的(C)是示出图13的(B)的变化的图表。
[0027]图14的(A)是设置从外形到加工上需要的间隔而形成了抵接用突出部的水平部和铁芯的示意平面图，图14的(B)是示出通过使水平部中的抵接用突出部的位置变化而保持力发生变化的计算结果的表，图14的(C)是示出图14的(B)的变化的图表。
【具体实施方式】
[0028]根据图1至图12的【专利附图】
【附图说明】本发明的电磁铁装置的实施方式。如图1至图8所示那样，第一实施方式的电磁铁装置处于应用于闭锁型电磁继电器的情况，大致由基底10、电磁铁装置20、接点机构70、与所述电磁铁装置20连结且驱动所述接点机构70的插件80以及箱形盖90构成。
[0029]如图2及图3所示，所述基底10是在其上表面中央突出设置大致-字形状的绝缘壁11，在一侧的上表面配置后述的电磁铁装置20，而在另一侧的上表面配置接点机构70的构造。另外，所述绝缘壁11在其相对的内侧面设置用于把后述的磁轭50的两侧缘部压入的压入槽12，并且在其上端的中央部平行地突出设置一对导向筋13。
[0030]如图4至图5所示，电磁铁装置20由以下单元构成:电磁铁块30，所述电磁铁块30在缠绕了线圈31的卷线筒32的中心孔33中插通有截面大致为T字形的铁芯40，且在突出的上端部41上铆接固定了辅助磁轭45 ;截面大致为L字形的磁轭50，所述磁轭50以与所述铁芯40的上端面之间夹持板状永久磁铁21的方式安装；支撑弹簧55，所述支撑弹簧55安装于所述磁轭50的背面侧；以及可动铁片60，所述可动铁片60以所述磁轭50的下端面缘部为支点经由所述支撑弹簧55可旋转地被支撑。
[0031]所述卷线筒32向压入其下方凸缘部34的角部的线圈端子35、35捆扎并焊接所述线圈31的引出线。另外，所述卷线筒32在上方凸缘部36的上表面突出设置用于对后述的辅助磁轭45定位的定位用突起37。
[0032]铁芯40具备:圆柱形状的铁芯主体40a ;在铁芯主体40a的上端经由阶梯而形成、比铁芯主体40a直径更小的圆柱形状的上端部41 ;以及形成于铁芯主体40a的下端并比铁芯主体40a直径大的圆板形状的磁极部42。另外，在铁芯主体40a和磁极部42的边界沿圆周方向形成弯曲部40b。因此，与使铁芯主体40a和磁极部42正交时相比，能够使流过铁芯40的磁通从铁芯主体40a经由弯曲部40b流畅地流动到磁极部42。
[0033]所述辅助磁轭45在其中心具有铆接孔46，并且从相邻的角部使作为截面面积小的磁阻部的连接用窄幅部47、47平行地延伸。
[0034]所述板状永久磁铁21具有与所述辅助磁轭45的宽度尺寸大致相同的宽度尺寸。
[0035]截面大致L字形的所述磁轭50在其垂直部51的两侧分别设有用于弹性卡合后述的所述支撑弹簧55的切口部52、52，并且从所述垂直部51的上端使水平部53沿侧向延伸。
[0036]如图5及图6所示，所述支撑弹簧55从其两侧缘部平行地延伸有一对弹性臂部56、56,另一方面,从其下方侧缘部延伸弹性支撑部59。此外,在一对所述弹性臂部56、56之中的、一个弹性臂部56的前端突出设置卡合爪57，另一方面，在另一个弹性臂部56的前端切开而立起卡定爪58。
[0037]所述可动铁片60包括在其水平部61的上表面的后方一半形成的大致矩形的被吸附面66、以及在前方一半形成的比被吸附面66低一段的阶梯部62。在所述阶梯部62进行突出加工而形成比被吸附面66面积小的矩形状的抵接用突出部63。在抵接用突出部63形成位于外侧的外侧缘部63a。另外，所述可动铁片60在其垂直部64的前端两侧缘部形成用于卡合后述的插件80的卡合用切口部65、65。水平部61与垂直部64的边界成为卡定于所述磁轭50的下端缘部的旋转轴心67。
[0038]如图2所示，所述接点机构70包括以规定距离相对地配置的第一、第二固定接触片71、72以及配置于所述第一、第二固定接触片71、72之间的可动接触片73。设于所述可动接触片73的可动接点73a与分别设于所述第一、第二固定接触片71、72的第一固定接点71a及第二固定接点72a交替地接离。另外，在所述可动接触片73的上端部，设置用于与后述的插件80的另一端侧缘部83上下卡定的两组卡定爪74、75。
[0039]如图2及图3所示，所述插件80在向一端侧突出的抵接用突起81的两侧延伸一对弹性臂部82、82，而从另一端侧缘部83的两端延伸一对卡定用臂部84、84。
[0040]箱形盖90具有可嵌合于所述基底10的箱形状，从其顶面向下方鼓出有位置规定用凸部91 (参照图8)，并且在所述位置规定用凸部91的底面设置排气孔92。所述位置规定用凸部91防止定位在其下方侧的插件80的浮起。另外，箱形盖90在其上表面的一端侧设置标记用凹部93。
[0041]因此，在装配所述电磁继电器时，首先，以用电磁铁块30的辅助磁轭45和磁轭50的水平部53夹持永久磁铁21的方式进行安装(参照图7的(A)、图7的(B))。然后，在所述磁轭50的垂直部51的下端缘部定位可动铁片60，并通过向所述磁轭50的切口部52、52分别卡合、卡定支撑弹簧55的卡合爪57、卡定爪58,从而可旋转地支撑所述可动铁片60。进而，向设于所述基底10的绝缘壁11的压入槽12、12压入所述磁轭50的两侧缘部而安装。
[0042]另一方面，在被所述基底10的绝缘壁11隔开的另一侧的上表面，通过压入而安装接点机构70的第二固定接触片72、可动接触片73及第一固定接触片71。接着，将插件80的抵接用突起81与可动铁片60的上端部附近抵接，向设于所述可动铁片60的垂直部64的一对卡合用切口部65、65分别卡合一对弹性臂部82、82。进而，在所述插件80的另一端侧缘部83卡定所述可动接触片73的卡定爪74、75。最后，向所述基底10嵌合所述箱形盖90，并在所述基底10的底面注入未图示的密封材料并密封后，在从所述箱形盖90的排气孔92脱去内部气体后，通过热铆接所述排气孔92来完成装配操作。
[0043]接着，对本实施方式的电磁继电器的操作进行说明。如图8的(A)所示，在未对线圈31施加电压时，可动铁片60的抵接用突出部63从铁芯40的磁极部42离开，并且可动接点73a与第一固定接点71a接触。此时，如图10的(A)所示，对于永久磁铁21的磁通，从永久磁铁21流出的磁通流过由辅助磁轭45构成的磁路M1，并且泄漏磁通经由磁轭50而形成磁路M2。因此，由于可动接触片73的弹力与流过磁路Ml、M2的磁通产生的磁力的均衡，可动铁片60维持与磁极部42远离的状态。此外，磁路Ml成为磁饱和状态。
[0044]而且,对所述线圈31施加电压，使得产生与永久磁铁21的磁通为同一方向的磁通，由于对线圈31的电压施加而产生的磁通流过磁路M2 (图10的(B))，对可动铁片60的吸引力增大。因此，对抗可动接触片73的弹力，可动铁片60以旋转轴心67为中心而旋转并被吸引到铁芯40的磁极部42，抵接用突出部63吸附至所述磁极部42。
[0045]此时，如图9所示，磁极部42与抵接用突出部63经由外侧缘部63a相对于铁芯40的中心轴Lc在旋转轴心67的相反侧进行线接触并吸附。因此，磁极部42及外侧缘部63a的接触部与旋转轴心67之间的距离变长。因此在可动铁片60及铁芯40吸附的状态，用于使磁轭50旋转的力矩变大，磁轭50难以以旋转轴心67为中心进行复位。因此，能够可靠地维持可动铁片60与铁芯40的吸附力、即保持力。而且，磁极部42与抵接用突出部63经由外侧缘部63a进行线接触，因而磁通集中，可动铁片60与铁芯40的保持力增大。而且，水平部61的被吸附面66与磁极部42之间的距离变短，磁通易于流通，能够提高吸附力。
[0046]抵接用突出部63吸附到磁极部42时，可动铁片60的垂直部64经由插件80按压可动接触片73，可动接点73a离开第一固定接点71a并与第二固定接点72a接触(图8的(B))。
[0047]接着，即使停止对线圈31施加电压，如图11的(A)所示，由从永久磁铁21流过由辅助磁轭45构成的磁路Ml的磁通以及流过由磁轭50、可动铁片60及铁芯40构成的磁路M2的磁通产生的磁力的合力，比可动接触片73的弹性力大。因此,可动铁片60不会旋转，维持其状态。
[0048]进而，为了抵消永久磁铁21对可动铁片60的磁力，对所述线圈31施加与上述的施加电压方向相反的复位电压(图11的(B))，可动接点73a与第二固定接点72a离开并与第一固定接点71a接触，恢复到原来的状态。
[0049]在本实施方式中，即使施加复位电压，由辅助磁轭45构成的磁路Ml也磁饱和，因而磁通不流过所述磁路Ml。因此，通过复位电压的施加而产生的线圈的所有磁通，流过由磁轭、可动铁片及铁芯构成磁路M2而进行复位动作，因而有能得到耗电量少的闭锁型电磁继电器这样的优点。
[0050]此外，本发明并不限于所述实施方式，可进行各种的变形。在所述实施方式中，将抵接用突出部63的表面形成为平面状，但并不限定于此，也可使表面向上方弯曲。由此，能够稳定化铁芯40的磁极部42的接触点，磁通易于通过，能够防止磁力的偏差。另外，在所述实施方式中，将抵接用突出部63形成为矩形状，但并不限定于此，只要与铁芯40进行线接触，并不特别限定其形状。
[0051]在所述实施方式中，铁芯40的磁极部42是圆板形状，在可动铁片60上设置抵接用突出部63，但并不限定于此。例如，如图12的(A)及图12的(B)所示，也可采用在铁芯40的磁极部42设置半圆形状的吸附面43、以及在吸附面43的边缘以比铁芯40的中心轴更位于旋转轴心67的相反侧(外侧)的方式形成的矩形状的抵接用突出部44的结构。在该结构中，在抵接用突出部44的外侧形成外侧缘部44a。此时，可动铁片60的水平部61的上表面是无阶梯的平滑面。通过在铁芯40形成吸附面43，在铁芯40和可动铁片60从远离的状态进行吸附时，吸附面43与可动铁片60之间磁通易于流动，吸附力增大。另外，在铁芯40的中心轴更外侧设置抵接用突出部44，从而外侧缘部44a及水平部61的接触面与旋转轴心67之间的距离变长。因此，在可动铁片60及铁芯40吸附的状态下，用于使磁轭50旋转的力矩变大，磁轭50难以以旋转轴心67为中心复位。因此，能够可靠地保持可动铁片60与铁芯40的吸附力、即保持力。(实施例1)
[0052]本申请发明人通过抵接用突出部63设于水平部61的位置，计算铁芯40与可动铁片60的吸附力(保持力)是如何变化的。具体而言，如图13的(A)所示，以水平部61的旋转轴心67为支点，设从支点到磁极部42的中心轴Lc的距离为LI，从支点到水平部的前端的距离为L2，从支点到抵接用突出部63的外侧缘部63a的距离为L3。另外，设抵接用突出部63的长度尺寸为L4，宽度尺寸为L5，设L4 = lmm、L5 = 2.44mm的固定值。而且，在抵接用突出部63的外侧缘部63a位于磁极部42的中心轴Lc上时，即L3 = LI时设为0%，在接用突出部63的外侧缘部63a位于水平部61的前端时，即L3 = L2时设为100%。图13的
(B)示出计算结果。
[0053]如图13的(B)所示，可知在L3 = 8.75mm，即58%时，保持力成为最大。另外，可知L3的值大于此或小于此，保持力都逐渐变小。而且，如图13的(C)所示，为了得到比作为铁芯40和可动铁片60之间的最低必须保持力的2.4N大的保持力，外侧缘部63a的位置需要位于从50%到75%之间。
[0054]从以上可知，为了使抵接用突出部63与铁芯40在比铁芯40的中心轴Lc更位于旋转轴心67的相反侧进行吸附并得到保持力，抵接用突出部63的外侧缘部63a的位置优选位于50%至75%之间，特别是58%时得到最大的保持力。(实施例2)
[0055]本申请发明人通过改变将抵接用突出部63设于水平部61的位置及宽度尺寸L5，计算铁芯40和可动铁片60的吸附力(保持力)如何变化。具体而言，如图14的(A)所示，以水平部61的旋转轴心67为支点，设从支点到磁极部42的中心轴Lc的距离为LI，从支点到水平部的前端的距离为L2，从支点到抵接用突出部63的外侧缘部63a的距离为L3。并且，在抵接用突出部63的外侧缘部63a位于磁极部42的中心轴Lc上时，即L3 = LI时设为0%，抵接用突出部63的外侧缘部63a位于水平部61的前端时，即L3 = L2时设为100%。[0056]另外，设抵接用突出部63的长度尺寸为L4，设L4= Imm的固定值。为了将抵接用突出部63设置于水平部61，设置在从水平部61的外径开始的Imm以上内侧是在加工上所必需的。因此，设抵接用突出部63的宽度尺寸为L5，则L5的值变动，在外侧缘部63a位于中心轴Lc上时成为最长，在位于水平部61的前端时成为最短。在图14的(B)示出该条件下的计算结果。
[0057]如图14的(B)所示，可知在L3 = 8.75mm，即58%时，保持力成为最大。另外，可知L3的值大于此或小于此，保持力都逐渐变小。而且，如图14的(C)所示，可知为了得到比作为铁芯40与可动铁片60之间的最低必需保持力的2.4N更大的保持力，外侧缘部63a的位置需要位于40%至65%之间。
[0058]从以上可知，为了使抵接用突出部63与铁芯40在比铁芯40的中心轴Lc更位于旋转轴心67的相反侧进行吸附而获得保持力，优选抵接用突出部63的外侧缘部63a的位置位于40%至65%之间，特别是在58%时得到最大的保持力。
[0059]本发明的电磁铁装置不限于适用于电磁继电器的情况，当然也可适用于其他电气设备。
[0060]符号说明
[0061]10、基底11、绝缘壁
[0062]12、压入槽13、导向筋
[0063]20、电磁铁装置21、板状永久磁铁(永久磁铁)
[0064]30、电磁铁块31:线圈
[0065]32、卷线筒33、 中心孔
[0066]34、下方凸缘部35、线圈端子
[0067]36、上方凸缘部37、定位用突起
[0068]40、铁芯40a、铁芯主体
[0069]40b、弯曲部41、上端部
[0070]42、磁极部43、吸附面
[0071]44:抵接用突出部(突出部)44a、外侧缘部
[0072]45、辅助磁轭46、铆接孔
[0073]47:连接用窄幅部50、磁轭
[0074]51、垂直部52、切口部
[0075]53、水平部55、支撑弹簧
[0076]56、弹性臂部57、卡合爪
[0077]58、卡定爪59、弹性支撑部
[0078]60、可动铁片61、水平部
[0079]62、阶梯部63、抵接用突出部(突出部)
[0080]63a、外侧缘部64、垂直部
[0081]65、卡合用切口部66、被吸附面
[0082]67、旋转轴心70、接点机构
[0083]71、第一固定接触片71a、第一固定接点
[0084]72、第二固定接触片72a、第二固定接点[0085]73、可动接触片73a、可动接点
[0086]74、75、卡定爪80、插件
[0087]81、抵接用突起82、弹性臂部
[0088]83、另一端侧缘部84、卡定用臂部
[0089]90、箱形盖91、位置规定用凸部
[0090]92、排气孔·93、标记用凹部
【权利要求】
1.一种电磁铁装置，具备:电磁铁块，所述电磁铁块包括缠绕有线圈的卷线筒和贯通所述卷线筒的中心孔的铁芯；磁轭，所述磁轭经由永久磁铁与所述铁芯的一端部连接；以及可动铁片，所述可动铁片以能够基于所述电磁铁块的励磁和消磁而以位于所述磁轭的端面缘部的旋转轴心为支点旋转的方式被支撑，所述电磁铁装置的特征在于， 在所述可动铁片和所述铁芯中的至少任一个上设置有向相对方向突出且具有与所述旋转轴心平行地延伸的直线状的外侧缘部的突出部，在所述电磁铁块被励磁时，所述可动铁片和所述铁芯经由位于所述铁芯的中心轴更外侧的所述突出部的外侧缘部进行线接触。
2.根据权利要求1所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述突出部的表面形成有向相对方向突出的弯曲面。
3.根据权利要求1或2所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述可动铁片上设置所述突出部，所述外侧缘部与所述铁芯的磁极面抵接。
4.根据权利要求1或2所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述铁芯上设置所述突出部，所述外侧缘部与所述可动铁片的水平部抵接。
5.一种电磁继电器，其特征在于，使用权利要求1至4中任一项所述的电磁铁装置。
【文档编号】H01H50/64GK103632890SQ201310325715
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】住野聪史, 山元政昭, 酒井一训, 加藤达郎, 村上和也 申请人:欧姆龙株式会社
【专利摘要】提供能够在可动铁片和铁芯之间维持高保持力的电磁铁装置及使用其的电磁继电器。该电磁铁装置具备：包括缠绕有线圈的卷线筒32和贯通卷线筒32的中心孔33的铁芯40的电磁铁块30、经由永久磁铁21与铁芯40的一端部连接的磁轭50、以及能够基于电磁铁块30的励磁和消磁而以位于磁轭50的端面缘部的旋转轴心67为支点的方式被被支撑的可动铁片60，所述电磁铁装置（20）在可动铁片60和铁芯40中的至少任一个上设置具有向相对方向突出且与旋转轴心67平行地延伸的直线状的外侧缘部63a的突出部63，在电磁铁块30被励磁时，经由位于铁芯40的中心轴更外侧的突出部63的外侧缘部63a进行线接触。
【专利说明】电磁铁装置及使用其的电磁继电器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电磁铁装置，尤其涉及用于闭锁型电磁继电器的电磁铁装置。
【背景技术】
[0002]以往，作为用于电磁继电器的电磁铁装置，例如，在专利文献I中记载有平坦地形成可动铁片的被吸引部和铁芯的吸引面而使其吸引的电磁铁装置。
[0003]然而，在所述电磁铁装置中，由于被吸引部和吸引面是平坦的，在可动铁片和铁芯之间流动的磁通扩散而磁力较小，存在可动铁片和铁芯的保持力弱这一问题。
[0004][现有技术文献]
[0005][专利文献]
[0006]专利文献1:日本特开2004 - 164948号公报。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于所述现有的问题点而做出的，其课题在于，提供能够在可动铁片和铁芯之间维持高保持力的电磁铁装置及使用它的电磁继电器。
[0008]为了解决所述课题，本发明的电磁铁装置被构成为具备:电磁铁块，所述电磁铁块包括缠绕有线圈的卷线筒和贯通所述卷线筒的中心孔的铁芯；磁轭，所述磁轭经由永久磁铁与所述铁芯的一端部连接；以及可动铁片，所述可动铁片以能够基于所述电磁铁块的励磁和消磁而以位于所述磁轭的端面缘部的旋转轴心为支点旋转的方式被支撑，其中，在所述可动铁片和所述铁芯中的至少任一个上设置有向相对方向突出且具有与所述旋转轴心平行地延伸的直线状的外侧缘部的突出部，在所述电磁铁块被励磁时，经由位于所述铁芯的中心轴更外侧的所述突出部的外侧缘部进行线接触。
[0009]利用所述结构，可动铁片及铁芯经由外侧缘部相对于铁芯的中心轴在旋转轴心的相反侧进行线接触而吸附。因此，可动铁片及铁芯的吸附部与旋转轴心之间的距离变长。因此在可动铁片及铁芯吸附的状态下，使磁轭旋转的力距变大，磁轭难以以旋转轴心为中心复位。因此，能够可靠地维持可动铁片和铁芯的吸附力、即保持力。而且，可动铁片和铁芯经由外侧缘部进行线接触，因而磁通集中，可动铁片和铁芯的保持力增大
[0010]依据本发明的其他实施方式，也可在所述突出部的表面形成向相对方向突出的弯曲面。由此，能够稳定化经由突出部的弯曲面的可动铁片与铁芯的接触点，磁通容易通过从而能够防止磁力的偏差。
[0011]依据本发明的其他实施方式，也可在所述可动铁片设置所述突出部，所述外侧缘部与所述铁芯的磁极面抵接。由此，设计的自由度变大。
[0012]也可在所述铁芯设置所述突出部，所述外侧缘部与所述可动铁片的水平部抵接。由此，设计的自由度变大。
[0013]电磁继电器也可使用上述任一个的电磁铁装置。由此，在电磁继电器中，可动铁片及铁芯在吸附的状态下，用于使磁轭旋转的力矩变大，磁轭难以以旋转轴心为中心复位。因此，能够可靠地维持可动铁片和铁芯的吸附力、即保持力。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1的(A)、图1的(B)是示出组装了本申请发明的第一实施方式的电磁铁装置的电磁继电器的立体图。
[0015]图2是图1中示出的电磁继电器的从斜上方观察的分解立体图。
[0016]图3是图1中示出的电磁继电器的从斜下方观察的分解立体图。
[0017]图4的(A)、图4的(B)是示出本申请发明的第一实施方式的电磁铁装置的立体图。
[0018]图5是在图4的(A)中示出的电磁铁装置的从上方观察的分解立体图。
[0019]图6是图4的(B)中示出的电磁铁装置的从下方观察的分解立体图。
[0020]图7中，图7的(A)是图6中示出的磁轭、辅助磁轭及板状永久磁铁的分解立体图，图7的(B)是示出装配了磁轭、辅助磁轭及板状永久磁铁的状态的立体图。
[0021]图8的(A)、图8的(B)是示出图1中示出的电磁继电器的动作前后的截面图。
[0022]图9是示出吸附了可动铁片和铁芯的状态的部分放大截面图。
[0023]图10的(A)、图10的(B)是用于说明本申请发明的电磁铁装置的动作过程的示意截面图。
[0024]图11的(A)、图11的(B)是用于说明在图10连续的电磁铁装置的动作过程的示意截面图。
[0025]图12的(A)、图12的(B)是不出铁芯和可动铁片的变形例的立体图。
[0026]图13的(A)是水平部和铁芯的示意平面图，图13的(B)是示出通过使水平部中的抵接用突出部的位置变化而保持力发生改变的计算结果的表，图13的(C)是示出图13的(B)的变化的图表。
[0027]图14的(A)是设置从外形到加工上需要的间隔而形成了抵接用突出部的水平部和铁芯的示意平面图，图14的(B)是示出通过使水平部中的抵接用突出部的位置变化而保持力发生变化的计算结果的表，图14的(C)是示出图14的(B)的变化的图表。
【具体实施方式】
[0028]根据图1至图12的【专利附图】
【附图说明】本发明的电磁铁装置的实施方式。如图1至图8所示那样，第一实施方式的电磁铁装置处于应用于闭锁型电磁继电器的情况，大致由基底10、电磁铁装置20、接点机构70、与所述电磁铁装置20连结且驱动所述接点机构70的插件80以及箱形盖90构成。
[0029]如图2及图3所示，所述基底10是在其上表面中央突出设置大致-字形状的绝缘壁11，在一侧的上表面配置后述的电磁铁装置20，而在另一侧的上表面配置接点机构70的构造。另外，所述绝缘壁11在其相对的内侧面设置用于把后述的磁轭50的两侧缘部压入的压入槽12，并且在其上端的中央部平行地突出设置一对导向筋13。
[0030]如图4至图5所示，电磁铁装置20由以下单元构成:电磁铁块30，所述电磁铁块30在缠绕了线圈31的卷线筒32的中心孔33中插通有截面大致为T字形的铁芯40，且在突出的上端部41上铆接固定了辅助磁轭45 ;截面大致为L字形的磁轭50，所述磁轭50以与所述铁芯40的上端面之间夹持板状永久磁铁21的方式安装；支撑弹簧55，所述支撑弹簧55安装于所述磁轭50的背面侧；以及可动铁片60，所述可动铁片60以所述磁轭50的下端面缘部为支点经由所述支撑弹簧55可旋转地被支撑。
[0031]所述卷线筒32向压入其下方凸缘部34的角部的线圈端子35、35捆扎并焊接所述线圈31的引出线。另外，所述卷线筒32在上方凸缘部36的上表面突出设置用于对后述的辅助磁轭45定位的定位用突起37。
[0032]铁芯40具备:圆柱形状的铁芯主体40a ;在铁芯主体40a的上端经由阶梯而形成、比铁芯主体40a直径更小的圆柱形状的上端部41 ;以及形成于铁芯主体40a的下端并比铁芯主体40a直径大的圆板形状的磁极部42。另外，在铁芯主体40a和磁极部42的边界沿圆周方向形成弯曲部40b。因此，与使铁芯主体40a和磁极部42正交时相比，能够使流过铁芯40的磁通从铁芯主体40a经由弯曲部40b流畅地流动到磁极部42。
[0033]所述辅助磁轭45在其中心具有铆接孔46，并且从相邻的角部使作为截面面积小的磁阻部的连接用窄幅部47、47平行地延伸。
[0034]所述板状永久磁铁21具有与所述辅助磁轭45的宽度尺寸大致相同的宽度尺寸。
[0035]截面大致L字形的所述磁轭50在其垂直部51的两侧分别设有用于弹性卡合后述的所述支撑弹簧55的切口部52、52，并且从所述垂直部51的上端使水平部53沿侧向延伸。
[0036]如图5及图6所示，所述支撑弹簧55从其两侧缘部平行地延伸有一对弹性臂部56、56,另一方面,从其下方侧缘部延伸弹性支撑部59。此外,在一对所述弹性臂部56、56之中的、一个弹性臂部56的前端突出设置卡合爪57，另一方面，在另一个弹性臂部56的前端切开而立起卡定爪58。
[0037]所述可动铁片60包括在其水平部61的上表面的后方一半形成的大致矩形的被吸附面66、以及在前方一半形成的比被吸附面66低一段的阶梯部62。在所述阶梯部62进行突出加工而形成比被吸附面66面积小的矩形状的抵接用突出部63。在抵接用突出部63形成位于外侧的外侧缘部63a。另外，所述可动铁片60在其垂直部64的前端两侧缘部形成用于卡合后述的插件80的卡合用切口部65、65。水平部61与垂直部64的边界成为卡定于所述磁轭50的下端缘部的旋转轴心67。
[0038]如图2所示，所述接点机构70包括以规定距离相对地配置的第一、第二固定接触片71、72以及配置于所述第一、第二固定接触片71、72之间的可动接触片73。设于所述可动接触片73的可动接点73a与分别设于所述第一、第二固定接触片71、72的第一固定接点71a及第二固定接点72a交替地接离。另外，在所述可动接触片73的上端部，设置用于与后述的插件80的另一端侧缘部83上下卡定的两组卡定爪74、75。
[0039]如图2及图3所示，所述插件80在向一端侧突出的抵接用突起81的两侧延伸一对弹性臂部82、82，而从另一端侧缘部83的两端延伸一对卡定用臂部84、84。
[0040]箱形盖90具有可嵌合于所述基底10的箱形状，从其顶面向下方鼓出有位置规定用凸部91 (参照图8)，并且在所述位置规定用凸部91的底面设置排气孔92。所述位置规定用凸部91防止定位在其下方侧的插件80的浮起。另外，箱形盖90在其上表面的一端侧设置标记用凹部93。
[0041]因此，在装配所述电磁继电器时，首先，以用电磁铁块30的辅助磁轭45和磁轭50的水平部53夹持永久磁铁21的方式进行安装(参照图7的(A)、图7的(B))。然后，在所述磁轭50的垂直部51的下端缘部定位可动铁片60，并通过向所述磁轭50的切口部52、52分别卡合、卡定支撑弹簧55的卡合爪57、卡定爪58,从而可旋转地支撑所述可动铁片60。进而，向设于所述基底10的绝缘壁11的压入槽12、12压入所述磁轭50的两侧缘部而安装。
[0042]另一方面，在被所述基底10的绝缘壁11隔开的另一侧的上表面，通过压入而安装接点机构70的第二固定接触片72、可动接触片73及第一固定接触片71。接着，将插件80的抵接用突起81与可动铁片60的上端部附近抵接，向设于所述可动铁片60的垂直部64的一对卡合用切口部65、65分别卡合一对弹性臂部82、82。进而，在所述插件80的另一端侧缘部83卡定所述可动接触片73的卡定爪74、75。最后，向所述基底10嵌合所述箱形盖90，并在所述基底10的底面注入未图示的密封材料并密封后，在从所述箱形盖90的排气孔92脱去内部气体后，通过热铆接所述排气孔92来完成装配操作。
[0043]接着，对本实施方式的电磁继电器的操作进行说明。如图8的(A)所示，在未对线圈31施加电压时，可动铁片60的抵接用突出部63从铁芯40的磁极部42离开，并且可动接点73a与第一固定接点71a接触。此时，如图10的(A)所示，对于永久磁铁21的磁通，从永久磁铁21流出的磁通流过由辅助磁轭45构成的磁路M1，并且泄漏磁通经由磁轭50而形成磁路M2。因此，由于可动接触片73的弹力与流过磁路Ml、M2的磁通产生的磁力的均衡，可动铁片60维持与磁极部42远离的状态。此外，磁路Ml成为磁饱和状态。
[0044]而且,对所述线圈31施加电压，使得产生与永久磁铁21的磁通为同一方向的磁通，由于对线圈31的电压施加而产生的磁通流过磁路M2 (图10的(B))，对可动铁片60的吸引力增大。因此，对抗可动接触片73的弹力，可动铁片60以旋转轴心67为中心而旋转并被吸引到铁芯40的磁极部42，抵接用突出部63吸附至所述磁极部42。
[0045]此时，如图9所示，磁极部42与抵接用突出部63经由外侧缘部63a相对于铁芯40的中心轴Lc在旋转轴心67的相反侧进行线接触并吸附。因此，磁极部42及外侧缘部63a的接触部与旋转轴心67之间的距离变长。因此在可动铁片60及铁芯40吸附的状态，用于使磁轭50旋转的力矩变大，磁轭50难以以旋转轴心67为中心进行复位。因此，能够可靠地维持可动铁片60与铁芯40的吸附力、即保持力。而且，磁极部42与抵接用突出部63经由外侧缘部63a进行线接触，因而磁通集中，可动铁片60与铁芯40的保持力增大。而且，水平部61的被吸附面66与磁极部42之间的距离变短，磁通易于流通，能够提高吸附力。
[0046]抵接用突出部63吸附到磁极部42时，可动铁片60的垂直部64经由插件80按压可动接触片73，可动接点73a离开第一固定接点71a并与第二固定接点72a接触(图8的(B))。
[0047]接着，即使停止对线圈31施加电压，如图11的(A)所示，由从永久磁铁21流过由辅助磁轭45构成的磁路Ml的磁通以及流过由磁轭50、可动铁片60及铁芯40构成的磁路M2的磁通产生的磁力的合力，比可动接触片73的弹性力大。因此,可动铁片60不会旋转，维持其状态。
[0048]进而，为了抵消永久磁铁21对可动铁片60的磁力，对所述线圈31施加与上述的施加电压方向相反的复位电压(图11的(B))，可动接点73a与第二固定接点72a离开并与第一固定接点71a接触，恢复到原来的状态。
[0049]在本实施方式中，即使施加复位电压，由辅助磁轭45构成的磁路Ml也磁饱和，因而磁通不流过所述磁路Ml。因此，通过复位电压的施加而产生的线圈的所有磁通，流过由磁轭、可动铁片及铁芯构成磁路M2而进行复位动作，因而有能得到耗电量少的闭锁型电磁继电器这样的优点。
[0050]此外，本发明并不限于所述实施方式，可进行各种的变形。在所述实施方式中，将抵接用突出部63的表面形成为平面状，但并不限定于此，也可使表面向上方弯曲。由此，能够稳定化铁芯40的磁极部42的接触点，磁通易于通过，能够防止磁力的偏差。另外，在所述实施方式中，将抵接用突出部63形成为矩形状，但并不限定于此，只要与铁芯40进行线接触，并不特别限定其形状。
[0051]在所述实施方式中，铁芯40的磁极部42是圆板形状，在可动铁片60上设置抵接用突出部63，但并不限定于此。例如，如图12的(A)及图12的(B)所示，也可采用在铁芯40的磁极部42设置半圆形状的吸附面43、以及在吸附面43的边缘以比铁芯40的中心轴更位于旋转轴心67的相反侧(外侧)的方式形成的矩形状的抵接用突出部44的结构。在该结构中，在抵接用突出部44的外侧形成外侧缘部44a。此时，可动铁片60的水平部61的上表面是无阶梯的平滑面。通过在铁芯40形成吸附面43，在铁芯40和可动铁片60从远离的状态进行吸附时，吸附面43与可动铁片60之间磁通易于流动，吸附力增大。另外，在铁芯40的中心轴更外侧设置抵接用突出部44，从而外侧缘部44a及水平部61的接触面与旋转轴心67之间的距离变长。因此，在可动铁片60及铁芯40吸附的状态下，用于使磁轭50旋转的力矩变大，磁轭50难以以旋转轴心67为中心复位。因此，能够可靠地保持可动铁片60与铁芯40的吸附力、即保持力。(实施例1)
[0052]本申请发明人通过抵接用突出部63设于水平部61的位置，计算铁芯40与可动铁片60的吸附力(保持力)是如何变化的。具体而言，如图13的(A)所示，以水平部61的旋转轴心67为支点，设从支点到磁极部42的中心轴Lc的距离为LI，从支点到水平部的前端的距离为L2，从支点到抵接用突出部63的外侧缘部63a的距离为L3。另外，设抵接用突出部63的长度尺寸为L4，宽度尺寸为L5，设L4 = lmm、L5 = 2.44mm的固定值。而且，在抵接用突出部63的外侧缘部63a位于磁极部42的中心轴Lc上时，即L3 = LI时设为0%，在接用突出部63的外侧缘部63a位于水平部61的前端时，即L3 = L2时设为100%。图13的
(B)示出计算结果。
[0053]如图13的(B)所示，可知在L3 = 8.75mm，即58%时，保持力成为最大。另外，可知L3的值大于此或小于此，保持力都逐渐变小。而且，如图13的(C)所示，为了得到比作为铁芯40和可动铁片60之间的最低必须保持力的2.4N大的保持力，外侧缘部63a的位置需要位于从50%到75%之间。
[0054]从以上可知，为了使抵接用突出部63与铁芯40在比铁芯40的中心轴Lc更位于旋转轴心67的相反侧进行吸附并得到保持力，抵接用突出部63的外侧缘部63a的位置优选位于50%至75%之间，特别是58%时得到最大的保持力。(实施例2)
[0055]本申请发明人通过改变将抵接用突出部63设于水平部61的位置及宽度尺寸L5，计算铁芯40和可动铁片60的吸附力(保持力)如何变化。具体而言，如图14的(A)所示，以水平部61的旋转轴心67为支点，设从支点到磁极部42的中心轴Lc的距离为LI，从支点到水平部的前端的距离为L2，从支点到抵接用突出部63的外侧缘部63a的距离为L3。并且，在抵接用突出部63的外侧缘部63a位于磁极部42的中心轴Lc上时，即L3 = LI时设为0%，抵接用突出部63的外侧缘部63a位于水平部61的前端时，即L3 = L2时设为100%。[0056]另外，设抵接用突出部63的长度尺寸为L4，设L4= Imm的固定值。为了将抵接用突出部63设置于水平部61，设置在从水平部61的外径开始的Imm以上内侧是在加工上所必需的。因此，设抵接用突出部63的宽度尺寸为L5，则L5的值变动，在外侧缘部63a位于中心轴Lc上时成为最长，在位于水平部61的前端时成为最短。在图14的(B)示出该条件下的计算结果。
[0057]如图14的(B)所示，可知在L3 = 8.75mm，即58%时，保持力成为最大。另外，可知L3的值大于此或小于此，保持力都逐渐变小。而且，如图14的(C)所示，可知为了得到比作为铁芯40与可动铁片60之间的最低必需保持力的2.4N更大的保持力，外侧缘部63a的位置需要位于40%至65%之间。
[0058]从以上可知，为了使抵接用突出部63与铁芯40在比铁芯40的中心轴Lc更位于旋转轴心67的相反侧进行吸附而获得保持力，优选抵接用突出部63的外侧缘部63a的位置位于40%至65%之间，特别是在58%时得到最大的保持力。
[0059]本发明的电磁铁装置不限于适用于电磁继电器的情况，当然也可适用于其他电气设备。
[0060]符号说明
[0061]10、基底11、绝缘壁
[0062]12、压入槽13、导向筋
[0063]20、电磁铁装置21、板状永久磁铁(永久磁铁)
[0064]30、电磁铁块31:线圈
[0065]32、卷线筒33、 中心孔
[0066]34、下方凸缘部35、线圈端子
[0067]36、上方凸缘部37、定位用突起
[0068]40、铁芯40a、铁芯主体
[0069]40b、弯曲部41、上端部
[0070]42、磁极部43、吸附面
[0071]44:抵接用突出部(突出部)44a、外侧缘部
[0072]45、辅助磁轭46、铆接孔
[0073]47:连接用窄幅部50、磁轭
[0074]51、垂直部52、切口部
[0075]53、水平部55、支撑弹簧
[0076]56、弹性臂部57、卡合爪
[0077]58、卡定爪59、弹性支撑部
[0078]60、可动铁片61、水平部
[0079]62、阶梯部63、抵接用突出部(突出部)
[0080]63a、外侧缘部64、垂直部
[0081]65、卡合用切口部66、被吸附面
[0082]67、旋转轴心70、接点机构
[0083]71、第一固定接触片71a、第一固定接点
[0084]72、第二固定接触片72a、第二固定接点[0085]73、可动接触片73a、可动接点
[0086]74、75、卡定爪80、插件
[0087]81、抵接用突起82、弹性臂部
[0088]83、另一端侧缘部84、卡定用臂部
[0089]90、箱形盖91、位置规定用凸部
[0090]92、排气孔·93、标记用凹部
【权利要求】
1.一种电磁铁装置，具备:电磁铁块，所述电磁铁块包括缠绕有线圈的卷线筒和贯通所述卷线筒的中心孔的铁芯；磁轭，所述磁轭经由永久磁铁与所述铁芯的一端部连接；以及可动铁片，所述可动铁片以能够基于所述电磁铁块的励磁和消磁而以位于所述磁轭的端面缘部的旋转轴心为支点旋转的方式被支撑，所述电磁铁装置的特征在于， 在所述可动铁片和所述铁芯中的至少任一个上设置有向相对方向突出且具有与所述旋转轴心平行地延伸的直线状的外侧缘部的突出部，在所述电磁铁块被励磁时，所述可动铁片和所述铁芯经由位于所述铁芯的中心轴更外侧的所述突出部的外侧缘部进行线接触。
2.根据权利要求1所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述突出部的表面形成有向相对方向突出的弯曲面。
3.根据权利要求1或2所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述可动铁片上设置所述突出部，所述外侧缘部与所述铁芯的磁极面抵接。
4.根据权利要求1或2所述的电磁铁装置，其特征在于，在所述铁芯上设置所述突出部，所述外侧缘部与所述可动铁片的水平部抵接。
5.一种电磁继电器，其特征在于，使用权利要求1至4中任一项所述的电磁铁装置。
【文档编号】H01H50/64GK103632890SQ201310325715
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】住野聪史, 山元政昭, 酒井一训, 加藤达郎, 村上和也 申请人:欧姆龙株式会社
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