電磁接触器

本発明は、b接点スイッチを用いてコイルに過電流が流れないように制限する電磁接触器(Magnetic Contactor; MC)に関する。

一般に、電磁接触器は、電磁石の原理を利用して主回路に流れる電源(電流)を開閉する装置である。

電磁接触器は、主電源の可動接点を固定接点に移動させて接触させる投入時には、コイルに過渡電流が流れるようにし、その後前記接点の接触状態を維持する場合は、コイルに正常電流が流れるようにしなければ、投入が正常に行われない、又は、前記接点の接触状態の維持時に温度上昇によるコイルの焼損が発生するなどの問題が生じる。

このようなコイルの焼損などの問題を解決するために、製品の内部に備えられたb接点スイッチを用いて、投入時にコイルに過電流が流れないようにコイルの供給電流を制限する。

図11Aは従来の電磁接触器に適用される電子回路部の回路図である。電磁接触器の電子回路部は、コイルLに流れる電流を制御する部品であって、プリント基板(PCB)に電子部品を実装したものである。

前記電子回路部は、外部電源が供給される外部電源入力端子P1,P2と、外部電源入力端子P1,P2とコイルLとの間に配置されるブリッジダイオードB/Dと、外部電源入力端子P1,P2とブリッジダイオードB/Dとの間に配置されるb接点スイッチSWと、b接点スイッチSWの両端に接続されるコンデンサCとを含む。

ここで、コイルLは、製品の内部構成部品であるボビンに巻回された形態で備えられ、ブリッジダイオードB/Dは、外部供給電源がAC電源である場合にAC電源をDC電源に変換する役割を果たす。

外部電源電流の経路について説明すると次の通りである。投入時に外部電源が外部電源入力端子P1,P2を介して供給されると、供給された外部電流がインピーダンスの低いb接点スイッチSWを介してコイルLに流れてコイルLを駆動し、コイルLの駆動と同時にb接点スイッチSWがオフになって外部電流がインピーダンスの高いコンデンサCを介してコイルLに流れるようにすることにより、維持時にコイルLに過電流が供給されないように制限する。

図11Bは従来の電磁接触器のb接点スイッチの動作を説明するために電磁接触器の内部を示す概略図である。従来の電磁接触器は、上部フレーム及び下部フレーム12を含み、前記上部フレームの内部にはホルダ20が移動可能に取り付けられ、下部フレーム12の内部にはボビンが設けられている。

前記ボビンに巻回されたコイルに外部電源が供給されると、前記コイルの周囲に発生した磁場により固定コアが電磁石となり、その磁力により可動コアが前記固定コアに吸引される。このとき、前記可動コアの上部に結合されたホルダ20が下降してb接点スイッチSWを押圧することにより、b接点スイッチSWがオフになる。

しかし、従来の電磁接触器においては、製品のサイズが大きい場合は、b接点スイッチSWが製品の左右側面(幅方向の側面)に配置されるが、製品を小型化する場合は、b接点スイッチSWを配置するのに十分な空間を確保できないので、製品の小型化が困難であった。また、b接点スイッチSWが製品の左右側面に配置されない場合、正常な動作の実現が困難であった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、製品を小型化する場合もb接点スイッチの設置空間を確保できると共にb接点スイッチの正常な動作を実現できる、電磁接触器を提供することにある。

上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、フレーム、ホルダ、可動コア、ボビン、固定コア、弾性部材、b接点スイッチ、電子回路部及びスイッチ操作部材を含む、電磁接触器が提供される。

前記フレームは、内部に固定設置された固定接点を備えてもよい。 前記ホルダは、可動接点を備えてもよい。

前記可動接点は、前記フレームの内部に移動可能に設置されてもよい。 前記可動接点は、前記固定接点に接触できるようにしてもよい。 前記可動コアは、前記ホルダと結合されて連動するようにしてもよい。

前記ボビンは、前記フレームの内部に固定設置され、コイルを備えて磁力を発生するようにしてもよい。

前記固定コアは、前記ボビンの側面に結合され、磁化して磁力により前記可動コアを吸引するようにしてもよい。

前記弾性部材は、前記ホルダと前記ボビンとの間に設置され、前記可動コアの位置を復元させるようにしてもよい。

前記b接点スイッチは、前記可動コアとの機械的メカニズム関係により前記可動接点の投入完了時点を感知するようにしてもよい。

前記電子回路部は、前記b接点スイッチから入力される感知信号により前記コイルに供給される電流を制限するようにしてもよい。

前記スイッチ操作部材は、前記可動コアの一端部に備えられ、前記b接点スイッチを動作させるようにしてもよい。

本発明の一態様においては、b接点スイッチの設置位置を、従来のように製品の左右側面にするのではなく、製品の下部にすることにより、製品サイズを小さくすることができる。

また、従来のようにホルダを用いてb接点スイッチを動作させるのではなく、可動コアにスイッチ操作部材を備え、製品の下部にb接点スイッチが配置されても、スイッチ操作部材によりb接点スイッチを動作させることができるので、製品の小型化に寄与することができる。

ここで、前記フレームは、第1フレーム及び第2フレームから構成されてもよい。 前記第1フレームは、前記ホルダを収容するようにしてもよい。

前記第2フレームは、前記第1フレームと隣接して組み立てられてもよい。 前記第2フレームは、前記ボビン及び前記固定コアを内部に収容するようにしてもよい。

前記b接点スイッチは、前記第2フレームの内部に設置されてもよい。 前記b接点スイッチは、前記スイッチ操作部材の移動距離範囲に配置され、前記スイッチ操作部材と接触可能にしてもよい。

前記電子回路部は、前記ボビンの幅方向の側面に前記可動コアの移動方向と平行に設置されてもよい。

前記b接点スイッチは、前記電子回路部の一端部に取り付けられ、前記スイッチ操作部材の移動線上に位置するようにしてもよい。

前記スイッチ操作部材は、スイッチ操作本体、スイッチ操作部及びスイッチ操作突起から構成されてもよい。 前記スイッチ操作部は、前記スイッチ操作本体の一端部から突設されてもよい。

前記スイッチ操作部は、前記可動コアの移動方向に前記b接点スイッチから離隔して配置されてもよい。

前記スイッチ操作突起は、前記スイッチ操作部から前記b接点スイッチに向かって突設されてもよい。 前記スイッチ操作突起は、前記スイッチ操作部の端部にエンボス状に形成されてもよい。

本発明の第1実施形態によれば、前記ホルダは、一端部にガイド溝を備えてもよい。

前記可動コアは、支持台及び支持ピンを含んでもよい。 前記支持台は、前記可動コアのスイッチ操作部材に設置されてもよい。 前記支持台は、両側面に挿入孔を備えてもよい。

前記支持ピンは、前記挿入孔に貫挿されてもよい。 前記支持ピンは、両端部が前記ホルダのガイド溝に挿入結合され、前記ホルダと前記支持台を連結するようにしてもよい。

本発明の第2実施形態によれば、前記ホルダは、一端部にガイド溝を備えてもよい。

前記可動コアは、前記スイッチ操作部材に設置される支持台を含んでもよい。

前記支持台は、両端部に摺動突起を備え、前記ホルダのガイド溝に挿入結合されるようにしてもよい。

前記b接点スイッチは、スイッチ本体及びスイッチ動作部材から構成されてもよい。

前記スイッチ本体は、内部に接点部を備えてもよい。

前記スイッチ動作部材は、前記スイッチ本体の一端部に設置されてもよい。 前記スイッチ動作部材は、前記スイッチ操作部材により加圧されるようにしてもよい。 前記スイッチ動作部材は、前記接点部をオフにすることができるようにしてもよい。

前記スイッチ動作部材は、幅に比べて長さが長いストリップ状に形成され、前記スイッチ動作部材が前記スイッチ本体の一端部にヒンジ構造で傾斜して設置され、弾性を有するようにしてもよい。

前記スイッチ動作部材は、端部にアーク状の接触端を備えてもよい。

本発明による電磁接触器においては、b接点スイッチを製品の下部に配置して製品を小型化することができ、製品を大きくしなくても可動コアに設置されたスイッチ操作部材を用いてb接点スイッチを動作させることができる。

本発明の一実施形態による電磁接触器の斜視図である。

本発明の第1実施形態による可動コアの斜視図である。

図2の可動コアがホルダと結合される前の状態を示す斜視図である。

図2の可動コアがホルダと結合された後の状態を示す斜視図である。

可動コアとホルダが結合された状態を示す断面図である。

本発明の第2実施形態による可動コアがホルダに結合された状態を示す断面図である。

本発明の第3実施形態による可動コアがホルダに結合された状態を示す断面図である。

本発明の第1実施形態による可動コアの斜視図である。

本発明の一実施形態によるb接点スイッチの側面図である。

本発明の一実施形態による電磁接触器の断面図である。

従来の電磁接触器に適用される電子回路部の回路図である。

従来の電磁接触器のb接点スイッチの動作を説明するために電磁接触器の内部を示す概略図である。

以下、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明は、小型化されて空間が足りない製品の内部にb接点スイッチの設置空間を確保してb接点スイッチの動作を実現する、電磁接触器に関する。

図1は本発明の一実施形態による電磁接触器の斜視図である。

本発明による電磁接触器は、フレーム110、ホルダ120、可動コア130、弾性部材140、ボビン150、b接点スイッチ172、電子回路部170などを含む。

フレーム110は、可動コア130の移動方向に、例えば上部及び下部に配置される第1フレーム111及び第2フレーム112から構成され、第1フレーム111と第2フレーム112とが着脱可能に組み立てられてフレーム110の内部に収容空間を形成し、当該収容空間にホルダ120、可動コア130、弾性部材140、ボビン150、b接点スイッチ172及び電子回路部170が収容される。

第1フレーム111の内部には、電源側及び負荷側にそれぞれ固定接点113が平行に設置される。ここで、固定接点113は、主電源が3相AC電源の場合、R、S、T相毎に電源側及び負荷側にフレーム110の幅方向に離隔して配置されてもよい。

ホルダ120は、第1フレーム111の内部に上下方向に移動可能に設置され、電源側及び負荷側の方向に平行に突設された可動接点123を備える。また、ホルダ120は、長い側面が第1フレーム111の幅方向と平行に配置される。

可動接点123は、弾性スプリングにより付勢され、各固定接点113の上部に離隔して配置される。

可動コア130は、円筒状構造を有し、ボビン150の内部に挿入可能になっているので、従来のE字状の可動コアとは異なり、製品の内部に占める空間を最小限に抑える。

また、可動コア130は、上部にスイッチ操作部材を備え、b接点スイッチを操作できるようになっている。

前記スイッチ操作部材は、プレート構造を有するスイッチ操作本体132と、スイッチ操作本体132から一方向に突設されたスイッチ操作部133とを備え、b接点スイッチ172と機械的に接触できるようになっている。

可動コア130は、支持台134によりホルダ120の底面に結合されて支持され、ホルダ120を媒介として可動接点123を下降させて固定接点113に接触させる。

ボビン150は、上下方向に長く配置される円筒状のボビン本体151と、ボビン本体151の上端部及び下端部にそれぞれ半径方向に配置されるコア挿入部152とを備える。

ボビン本体151は、内部に中空部154を有し、ボビン本体151内部の中空部154に可動コア130を上下方向に挿入できるようになっている。また、ボビン本体151の外部にコイル156が巻回されており、外部電源がコイル156に供給されると磁場を発生する。

コア挿入部152は、固定コア160が挿入される開口部を有する。

また、ボビン150のコア挿入部152の左右端部に外部電源入力端子が備えられており、コイル156に外部電源を供給できるようになっている。

弾性部材140は、上方へ行くほど直径が小さくなるように形成された圧縮コイルばねであり、前記圧縮コイルばねの上端部がホルダ120の底面を付勢し、前記圧縮コイルばねの下端部がボビン150の上端部に固定支持されるようにしてもよい。

固定コア160は、円筒状のボビン本体151の軸方向にコイル156の外面を囲むようにボックス構造を有する。固定コア160は、ボビン150の幅方向に第1固定コア161と第2固定コア162に分けられる。

第1固定コア161と第2固定コア162とは、ボビン150の幅方向の両側面からコア挿入部152に着脱可能に組み立てられるので、組立及びメンテナンスが容易である。また、固定コア160は、従来のE字状の固定コアとは異なり、製品の内部に占める空間を最小限に抑えることにより、製品の下部(第2フレーム112)にb接点スイッチ172を設置するための空間を確保することができる。

電子回路部170は、様々な電子部品が取り付けられたプリント基板171を含み、コイル156に流れる外部電源電流を制御する。

プリント基板171にはb接点スイッチ172が備えられており、可動接点123の投入時に可動コア130との機械的なメカニズムにより投入完了時点を感知し、それを感知するとb接点スイッチ172の内部接点がオンからオフに切り替えられることにより電流の方向を変えることができる。

ここで、b接点スイッチ172は、可動コア130との機械的なメカニズム関係を維持するために可動コア130の移動距離範囲に配置され、可動コア130の移動により動作する。

可動接点123の投入とは、可動接点123が固定接点113に向かって移動することを意味し、投入完了時点とは、可動接点123が固定接点113に接触した時点を意味する。

また、プリント基板171にはコンデンサ173が備えられており、b接点スイッチ172の切り替えと同時に外部電源電圧を降下させることにより、コイル156に供給される電流を下げ、可動接点123の維持時にコイル156の過電流を制限する。

可動接点123の維持とは、可動接点123が固定接点113に接触した状態を維持することを意味する。

ここで、プリント基板171は、ボビン150の幅方向の一側面に固定コア160と隣接して結合され、製品の下部、すなわち第2フレーム112内部の空間を活用して取り付けられるようにしてもよい。

従来は、b接点スイッチが製品の左右側面に配置されるので、製品サイズが大きくなっていたのに対して、本発明においては、b接点スイッチ172が製品の下部、より正確には第2フレーム112に内蔵されたボビン150の幅方向の一側面に結合されるプリント基板171の上部に配置されるので、製品が小型化してもb接点スイッチ172の設置空間を確保することができる。

また、従来は、b接点スイッチが製品の側面に配置されるので、ホルダがb接点スイッチを直接押圧して動作させることができるのに対して、本発明においては、b接点スイッチ172が製品の下部、すなわち第2フレーム112の内部に配置されるので、ホルダ120がb接点スイッチ172を動作させることができない。

まず本発明の第1実施形態による可動コアの場合について説明すると次の通りである。

図2は本発明の第1実施形態による可動コアの斜視図であり、図3は図2の可動コアがホルダと結合される前の状態を示す斜視図であり、図4は図2の可動コアがホルダと結合された後の状態を示す斜視図であり、図5は可動コアとホルダが結合された状態を示す断面図である。

本発明においては、可動コア130とb接点スイッチ172との機械的メカニズム関係により、可動コア130がb接点スイッチ172を直接動作させることができる。

可動コア130は、可動コア130の上端部にスイッチ操作部133が形成されており、可動コア130が固定コア160に向かって下降した場合、スイッチ操作部133の接触によりb接点スイッチ172を動作させる。

ここで、b接点スイッチ172は、スイッチ操作部133の移動距離範囲に配置され、スイッチ操作部133と接触できるようになっている。

可動コア130は、上下方向に長く形成された円筒状の可動本体131と、可動本体131の上端部に結合される板状のスイッチ操作本体132と、スイッチ操作本体132の一側面に突設されたスイッチ操作部133とを含む。

スイッチ操作本体132は、可動本体131とは別に製造されてもよい。スイッチ操作本体132を可動本体131に固定するために、可動本体131の上端部から小径の連結軸131aが突設される。

スイッチ操作本体132には連結孔が貫設されており、連結軸131aがスイッチ操作本体132の連結孔からスイッチ操作本体132の上部に貫通する。

また、スイッチ操作本体132とホルダ120の底面との間に支持台134が配置され、支持台134は、連結軸131aによりスイッチ操作本体132と一体に結合されるようにしてもよい。そして、支持台134に連結孔が貫設され、連結軸131aが支持台134の連結孔に貫通結合され、連結軸131aの上端部がリベッティングされることにより、支持台134及びスイッチ操作本体132が可動本体131の上端部に一体に積層結合される。

また、スイッチ操作本体132の上面に形成されたねじれ防止部材により、スイッチ操作部133が可動コア130で回転することを防止することができる。

支持台134は、スイッチ操作本体132の上面に積層される支持プレートと、前記支持プレートの両端部からホルダ120に向かって折り曲げられ、長孔を備える側面プレートとから構成されてもよい。

前記側面プレートの長孔には支持ピン135が挿入され、支持ピン135により支持台134をホルダ120に連結することができる。

支持ピン135は、幅に比べて長さが長く薄いストリップ状のプレート構造を有し、支持ピン135の両端部が丸く折り曲げられてもよい。

また、ホルダ120の底面にガイド突起125が形成され、ガイド突起125の内側面にガイド溝125aが備えられる。

ここで、支持ピン135の両端部がホルダ120のガイド溝125aに挿入されてホルダ120の幅方向(ホルダ120の底面における長さの短い方向)にスライドして結合されることにより、支持台134がホルダ120に結合される。

これにより、可動コア130とホルダ120が一体に動作できるようになり、可動コア130がホルダ120に備えられた可動接点123と機構的に連結され、可動接点123を固定接点113に移動させることができる。

次に本発明の第2及び第3実施形態による可動コアについて説明すると次の通りである。

図6は本発明の第2実施形態による可動コアがホルダに結合された状態を示す断面図であり、図7は本発明の第3実施形態による可動コアがホルダに結合された状態を示す断面図である。

本発明の第2実施形態による可動コア230の支持台234は、第1実施形態のように支持ピン135を備えるのではなく、支持台234の支持プレートが外側の横方向に折り曲げられて摺動突起234aが形成され、摺動突起234aがホルダ120のガイド溝125aにスライドして挿入結合される構造を有する。

本発明の第3実施形態による可動コア330の支持台334は、第1実施形態のように支持ピン135を備えるのではなく、支持台334の支持プレートが内側の横方向に折り曲げられて摺動突起334aが形成され、摺動突起334aがホルダ120のガイド溝325aにスライドして挿入結合される構造を有する。

図8は本発明の第1実施形態による可動コアの斜視図である。

図8に示すように、本発明の第1実施形態による可動コア130は、可動コア130のスイッチ操作部133にエンボス状のスイッチ操作突起233aがb接点スイッチ172のスイッチ動作レバー172aの接触端172a’に向かって突設されることにより、可動コア130とb接点スイッチ172との機械的メカニズム関係を緊密に維持するようにしてもよい。

図9は本発明の一実施形態によるb接点スイッチの側面図である。

図9に示すように、b接点スイッチ172は、四角形状のボックス構造を有するスイッチ本体172bと、スイッチ本体172bの上端に取り付けられるスイッチ動作レバー172aとから構成される。

スイッチ本体172bは、内部に可動接点及び固定接点を備え、可動接点は、スイッチ動作レバー172aの動作により固定接点に接離する。ここで、スイッチ本体172bの一側面が電子回路部170のプリント基板171の上端に面接触するように取り付けられてもよい。

スイッチ動作レバー172aは、薄い長方形のプレート構造を有し、スイッチ動作レバー172aの一端部がスイッチ本体172bにヒンジ構造で結合され、スイッチ動作レバー172aの他端部がスイッチ操作突起233aにより押圧可能であり、押圧力が解除されるとスイッチ動作レバー172a自体の弾性復元力により元の位置に復元するようになっている。

ここで、スイッチ動作レバー172aの他端部にアーク状の接触端172a’が形成されており、スイッチ操作突起233aとの接触を円滑に維持する。

また、b接点スイッチ172は、平常時は接点がオン状態にあり、スイッチ動作レバー172aが押圧されるとオフ状態に切り替えられる。

以下、図10を参照して本発明の一実施形態による電磁接触器の動作を詳細に説明する。

図10は本発明の一実施形態による電磁接触器の断面図である。

外部電源電流がコイル156に供給されると、コイル156の周囲に磁場が発生し、その磁場によりボビン150及び固定コア160が磁化し、磁化したボビン150及び固定コア160から磁力が発生し、その磁力により可動コア130が固定コア160に吸引される。

すると、可動接点123が移動して固定接点113に接触することにより主回路部が接続され、主電源が負荷側に流れる。

このとき、可動本体131の上端部に結合されたスイッチ操作本体132のスイッチ操作突起233aがb接点スイッチ172のスイッチ動作レバー172aの接触端172a’を押圧することにより、b接点スイッチ172がオフになると共に、外部電源電流が電子回路部170のコンデンサ173を経て電圧降下し、減少した外部電源電流がコイル156を流れて可動接点123と固定接点113との接触を維持する。

一方、前記外部電源電流が供給されなくなると、コイル156の磁場が消滅し、固定コア160の吸引力が解除される。すると、ホルダ120とボビン150との間に配置された弾性部材140の弾性復元力により可動コア130が元の位置に戻り、可動接点123が固定接点113から分離されて主電源が遮断される。

つまり、本発明においては、b接点スイッチ172の設置位置を、従来のような製品の側面から製品の下部に変更することにより、製品の小型化に寄与することができ、b接点スイッチ172の位置変更に伴い、スイッチ操作部133を可動部に設置することにより、b接点スイッチ172の動作を実現する。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は前述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の技術的思想から逸脱しない限り様々な変形や改良形態が本発明に含まれることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。

110 フレーム 111 第1フレーム 112 第2フレーム 113 固定接点 120 ホルダ 123 可動接点 125 ガイド突起 125a,325a ガイド溝 130,230,330 可動コア 131 可動本体 131a 連結軸 132 スイッチ操作本体 133 スイッチ操作部 134,234,334 支持台 135 支持ピン 140 弾性部材 150 ボビン 151 ボビン本体 152 コア挿入部 154 中空部 156 コイル 160 固定コア 161 第1固定コア 162 第2固定コア 170 電子回路部 171 プリント基板 172 b接点スイッチ 172a スイッチ動作レバー 172a’ 接触端 172b スイッチ本体 173 コンデンサ 233a スイッチ操作突起 234a,334a 摺動突起