電磁接触器
【課題】接点部に流れる電流の向きにかかわらず十分なアーク消弧機能を確保しながら小型化することが可能な電磁接触器を提供する。
【解決手段】一対の固定接触子111,112及び当該一対の固定接触子111,112に対して接離自在に配設された可動接触子130を絶縁材で形成された接点収納ケース102内に収納した接点装置100を備え、前記接点収納ケース102内における前記可動接触子130に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石143,144を前記可動接触子130に近接させて配置した。
【解決手段】一対の固定接触子111,112及び当該一対の固定接触子111,112に対して接離自在に配設された可動接触子130を絶縁材で形成された接点収納ケース102内に収納した接点装置100を備え、前記接点収納ケース102内における前記可動接触子130に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石143,144を前記可動接触子130に近接させて配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固定接触子及び可動接触子を接点収納ケース内に配置した電磁接触器に関する。
【背景技術】
【0002】
高電流の直流電源回路に用いられる電磁接触器として、従来、図12及び図13に示すように、ハウジング500に所定間隔を保って配設された一対の固定接点501,502と、これら一対の固定接点501,502に対向して接離可能に配設された一対の可動接点503,504を両端に備えた可動接点担持体505と、一対の固定接点501,502及び一対の可動接点503,504間の接点ギャップにそれぞれ生じるアークを消弧するための一対の消弧手段506、507とを備えたプランジャ型電磁継電器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ここで、一対の消弧手段506,507のそれぞれは、接点ギャップを挟んで対面する磁極面の極性が反対となるようにハウジングに固定された一対の永久磁石で構成されている。
上記従来例のアーク消弧原理を図13〜図16を用いて説明する。今、図13に示すように、可動接点担持体505が、固定接点501,502に可動接点503,504を接触させて固定接点501から可動接点503,504を通じて固定接点502に向かう電流が流れる通電状態から、可動接点担持体505を図示しないソレノイド部で可動接点503,504が固定接点501,502から上方に離間する方向に可動させて電流遮断状態とすると、固定接点501,502と可動接点503,504との間に図14に示すようにアーク508が発生する。
【0004】
このとき、アーク508と直交する方向に一対の消弧手段506,507が配設されてその磁束φが図25に示すように、紙面と直交する方向に発生しているので、この磁束φと電流の方向とにからフレミングの左手の法則にしたがってアーク508を固定接点501,502の配列方向の外側に向かうローレンツ力が作用して、アークを図15に示す固定接点501,502の配列方向外側に配置された消弧空間509側へと引き伸ばして消弧させる。
【0005】
また、電流の通電方向が固定接点502から可動接点504,503を介して固定接点501側に流れる逆方向となる場合には、図16に示すように、固定接点501,502及び可動接点503,504間に発生するアークを固定接点501,502の配列方向内側に引き伸ばして消弧させる。
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来例にあっては、アークを引き伸ばしてアーク電圧を電源電圧より大きくすることで遮断している。アーク電圧はアーク電界値とアーク長の積で決まるため、より大きな電源電圧を遮断したい場合、アーク電界値を大きくするか、アーク長を長くすることが必要となる。
【0006】
雰囲気中におけるアーク電界値は、内圧、気体種類で決まっており、アーク電界は一般に気体圧力を上げることや、例えば水素等のアーク電界の大きい気体を使用することで大きくすることができる。しかし、気体圧力が大きい場合には容器の気密や、構造強度の強化が必要となってしまうという未解決の課題がある。また、水素等のアーク電界の大きい気体を使用する場合、絶縁耐圧が劣化するため接点間のギャップを開ける必要があるため、可動接点担持体を進退駆動するソレノイド部のコイルが大きくなる等の未解決の課題がある。
【0007】
一方、アーク長を長くする場合は、そのアーク長を実現するだけのアークスペースを設ける必要があり、ハウジングが大きくなるという未解決の課題がある。
これらの未解決の課題を解決するために、固定接点の配列方向の外側にそれぞれ消弧用磁石体をそれらの対向面が異極となるように配置して、固定接点の配列方向と直交し、且つ固定接点及び可動接点の開閉方向と直交する方向における消弧用磁石体の両脇に消弧用磁石体の磁束に基づくローレンツ力によってアークを引き伸ばすための消弧空間を配置した電磁継電器が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平7−235248号公報
【特許文献2】特開2008−226547号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上記特許文献2に記載の従来例にあっては、固定接点の配列方向外側に消弧用磁石体をそれらの対向面が異極となるように配置するので、消弧用磁石体で発生する磁束φは、図17に示すように、可動接触子510の長手方向の両端側に配置された消弧用磁石511及び512のそれぞれで、可動接触子510の長手方向と直交する幅方向の両端で自極のN極から直接自極のS極に向かう磁束が主流となり、幅方向の中心部で消弧用磁石体512のN極から消弧用磁石体511のS極に向かう磁束が生じる。
【0010】
ここで、可動接触子510の消弧用磁石体512側の接点部を通る線G−Gにおける磁束分布は、図18に示すように、消弧用磁石体112の幅方向の両端部が最大磁束密度となり、幅方向の中心部で最小磁束密度となる。消弧用磁石体511側の接点部についても同様に幅方向中心部で最小磁束密度となる。このため、可動接触子510の両端部における固定接触子と接触する接点部を横切る磁束が小さくなり、電流遮断時に固定接触子及び可動接触子間で発生するアークへ作用するローレンツ力を十分に確保することができず、アークが固定接触子及び可動接触子の接点間に留まってしまうおそれがあるという未解決の課題がある。
【0011】
この未解決の課題を解決するためには、保持力の大きな磁石を使用することとなり、大きな磁石を使う必要があるため電磁接触器が大型化してしまうという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、接点部に流れる電流の向きにかかわらず十分なアーク消弧機能を確保しながら小型化することが可能な電磁接触器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を接点収納ケース内に収納した接点装置を備え、前記接点収納ケース内における前記可動接触子に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置したこと特徴としている。
【0013】
この構成によると、一対の固定接触子間に可動接触子が接触している投入状態から釈放状態とする際に、一対の固定接触子と可動接触子との間にアークが発生する。このとき、可動接触子を挟んで対向するように一対のアーク消弧用永久磁石が接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接して配置され、これら消弧用磁石体の対向磁極面が同一極性に着磁されている。
【0014】
したがって、互いに対向配置されたアーク消弧用永久磁石のN極からS極に向かう磁束が共に一対の固定接触子と可動接触子との間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切ることになり、十分なローレンツ力を作用することができ、可動接触子の長手方向と直交する方向にアークを引き伸ばして確実に消弧できる。しかも、アーク消弧用永久字磁石間の距離が短くなるので、必要な磁束密度を得るためには磁力の弱いアーク消弧用永久磁石でよく、アーク用永久磁石のコストダウンも可能である。
【0015】
また、接点収納ケースの内周面に永久磁石を配置することにより、可動接触子の側縁と接点収納ケースの内周面との間の距離を長くすることができ、必要なアーク消弧空間を形成することができる。
また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記アーク消弧用永久磁石が、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われている。
この構成によると、アーク消弧用永久磁石が絶縁部材で覆われているので、アーク消弧用永久磁石の欠片が一対の固定接触子と可動接触子との接極面に介在して接触不良が発生することを確実に防止することができる。
【0016】
また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁部材が、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えている。
この構成によると、アーク消弧用永久磁石を覆う絶縁部材に設けた可動接触子ガイド部材で可動接触子の回動を確実に規制することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、一対の固定接触子及びこれらに接離可能とされた可動接触子を配置した接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接させてアーク消弧用永久磁石を配置したので、一対の固定接触子及び可動接触子間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切る磁束の磁束密度を十分な磁束密度とすることができる。このため、小さな磁力のアーク消弧用永久磁石を適用することができ、アーク消弧用永久磁石のコストダウンを図ることができるという効果が得られる。
しかも、可動接触子と接点収納ケースの内周面との距離をアーク消弧用永久磁石の厚み分大きくすることができ、十分なアーク消弧空間を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に係る電磁接触器の一実施形態を示す断面図である。
【図2】接点収納ケースの分解斜視図である。
【図3】接点装置の絶縁カバーを示す図であって、(a)は斜視図、(b)は装着前の平面図、(c)は装着後の平面図である。
【図4】絶縁カバーの装着方法を示す説明図である。
【図5】図1のA−A線上の断面図である。
【図6】本発明によるアーク消弧用永久磁石によるアーク消弧の説明に供する説明図である。
【図7】アーク消弧用永久磁石を絶縁ケースの外側に配置した場合のアーク消弧の説明に供する説明図である。
【図8】本発明に係る電磁接触器の第2の実施形態を示す断面図である。
【図9】本発明の接点装置の変形例を示す図であって、(a)は断面図、(b)は斜視図である。
【図10】本発明の接点装置の他の変形例を示す図であって、(a)は断面図、(b)は斜視図である。
【図11】消弧室を構成する絶縁筒体の他の例を示す斜視図である。
【図12】従来例を示す横断面図である。
【図13】従来例における通電状態における接点部と消弧手段との関係を示す模式図である。
【図14】従来例におけるアークの発生状況を示す説明図である。
【図15】従来例における遮断状態におけるアークと電流の向きと消弧手段による磁束の向きとの関係を示す模式図である。
【図16】従来例における電流の向きが逆となった状態の図14と同様の模式図である。
【図17】他の従来例における磁界の発生状況を示す平面図である。
【図18】図17のG−G線上の磁束分布を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る電磁開閉器の一例を示す断面図、図2は消弧室の分解斜視図である。この図1及び図2において、10は電磁接触器であり、この電磁接触器10は接点機構を配置した接点装置100と、この接点装置100を駆動する電磁石ユニット200とで構成されている。
接点装置100は、図1及び図2から明らかなように、接点機構101を収納する接点収納ケース102を有する。この接点収納ケース102は、図2(a)に示すように、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部103を有する金属角筒体104と、この金属角筒体104の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される固定接点支持絶縁基板105とを備えている。
【0020】
金属角筒体104は、そのフランジ部103が後述する電磁石ユニット200の上部磁気ヨーク210にシール接合されて固定されている。
また、固定接点支持絶縁基板105には、中央部に後述する一対の固定接触子111及び112を挿通する貫通孔106及び107が所定間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板105の上面側における貫通孔106及び107の周囲及び下面側における角筒体104に接触する位置にメタライズ処理が施されている。このメタライズ処理を行うには、平面上に複数の固定接点支持絶縁基板105を縦横に配列した状態で、貫通孔106及び107の周囲及び角筒体104に接触する位置に銅箔を形成する。
【0021】
接点機構101は、図1に示すように、接点収納ケース102の固定接点支持絶縁基板105の貫通孔106及び107に挿通されて固定された一対の固定接触子111及び112を備えている。これら固定接触子111及び112のそれぞれは、固定接点支持絶縁基板105の貫通孔106及び107に挿通される上端に外方に突出するフランジ部を有する支持導体部114と、この支持導体部114に連結されて固定接点支持絶縁基板105の下面側に配設され内方側を開放したC字状部115とを備えている。
【0022】
C字状部115は、固定接点支持絶縁基板105の下面に沿って外側に延長する上板部116とこの上板部116の外側端部から下方に延長する中間板部117と、この中間板部117の下端側から上板部116と平行に内方側すなわち固定接触子111及び112の対面方向に延長する下板部118とで中間板部117及び下板部118で形成されるL字状に上板部116を加えたC字状に形成されている。
【0023】
ここで、支持導体部114とC字状部115とは、支持導体部114の下端面に突出形成されたピン114aをC字状部115の上板部116に形成された貫通孔120内に挿通した状態で例えばろう付けによって固定されている。なお、支持導体部114及びC字状部115の固定は、ろう付けに限らず、ピン114aを貫通孔120に嵌合させたり、ピン114aに雄ねじを形成し、貫通孔120に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。
【0024】
また、固定接触子111及び112のC字状部115における中間板部117の内側面を覆うように、平面から見てC字状の磁性体板119が装着されている。このように、中間板部117の内側面を覆うように磁性体板119を配置することにより、中間板部117を流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
【0025】
このため、後述するように、固定接触子111,112の接点部118aに可動接触子130の接点部130aが接触している状態から可動接触子130の接点部130aが上方に離間する際にアークが発生する場合に、中間板部117に流れる電流による磁場と固定接触子111,112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間に発生するアークによる磁場とが干渉することを防止することができる。したがって、両磁場が互いに反発し、この電磁反発力によってアークを可動接触子130に沿って内側に移動されてアークの遮断が困難となることを防止できる。この磁性体板119は、中間板部117の周囲を覆うように形成してもよく、中間板部117に流れる電流による磁場をシールドできればよい。
【0026】
そして、固定接触子111及び112のC字状部115にそれぞれ、アークの発生を規制する合成樹脂材製の絶縁カバー121が装着されている。この絶縁カバー121は、図3(a)及び(b)に示すように、C字状部115の上板部116及び中間板部117の内周面を被覆するものである。絶縁カバー121は、上板部116及び中間板部117の内周面に沿うL字状板部122と、このL字状板部122の前後端部からそれぞれ上方及び外方に延長してC字状部115の上板部116及び中間板部117の側面を覆う側板部123及び124と、これら側板部123及び124の上端から内方側に形成された固定接触子111及び112の支持導体部114に形成された小径部114bに嵌合する嵌合部125とを備えている。
【0027】
したがって、絶縁カバー121が、図3(a)及び(b)に示すように、固定接触子111及び112の支持導体部114の小径部114bに嵌合部125を対向させた状態とし、次いで、図3(c)に示すように、絶縁カバー121を押し込むことにより、嵌合部125を支持導体部114の小径部114bに係合させる。
実際には、図4(a)に示すように、固定接触子111及び112を取付けた後の接点収納ケース102を、固定接点支持絶縁基板105を下側とした状態で、上方の開口部から絶縁カバー121を図3(a)〜(c)とは上下逆にした状態で、固定接触子111及び112間に挿入する。
【0028】
次いで、図4(b)に示すように、嵌合部125を固定接点支持絶縁基板105に接触させた状態で、図4(c)に示すように、絶縁カバー121を外側に押し込むことにより、嵌合部125を固定接触子111及び112の支持導体部114の小径部114bに嵌合させて固定する。
このように、固定接触子111及び112のC字状部115に絶縁カバー121を装着することにより、このC字状部115の内周面では下板部118の上面側のみが露出されて接点部118aとされている。
【0029】
そして、固定接触子111及び112のC字状部115内に両端部を配置するように可動接触子130が配設されている。この可動接触子130は後述する電磁石ユニット200の可動プランジャ215に固定された連結軸131に支持されている。この可動接触子130は、図1に示すように、中央部の連結軸131の近傍が下方に突出する凹部132が形成され、この凹部132に連結軸131を挿通する貫通孔133が形成されている。
【0030】
連結軸131は、上端に外方に突出するフランジ部131aが形成されている。この連結軸131に下端側から接触スプリング134に挿通し、次いで可動接触子130の貫通孔133を挿通して、接触スプリング134の上端をフランジ部131aに当接させこの接触スプリング134で所定の付勢力を得るように可動接触子130を例えばCリング135によって位置決めする。
【0031】
この可動接触子130は、釈放状態で、両端の接点部130aと固定接触子111及び112のC字状部115の下板部118の接点部118aとが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子130は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子111及び112のC字状部115の下板部118の接点部118aに、接触スプリング134による所定の接触圧で接触するように設定されている。
【0032】
さらに、接点収納ケース102の角筒体104の内周面には、例えば合成樹脂製の絶縁筒体140が配設されている。この絶縁筒体140は、角筒体104の内周面に配置された角筒部140aとこの角筒部140aの下面側を閉塞する底板部104bとで構成されている。この絶縁筒体140の角筒部104aにおける可動接触子130の側面に対向する内周面に、図5に示すように、磁石収納筒体141及び142が形成されている。この磁石収納筒体141及び142には、アーク消弧用永久磁石143及び144が挿通されて固定されている。
【0033】
このアーク消弧用永久磁石143及び144は、厚み方向に互いの対向磁極面が同極例えばN極となるように着磁されている。また、アーク消弧用永久磁石143及び144は、左右方向の両端部がそれぞれ、図5に示すように、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部との対向位置より僅かに内側となるよう設定されている。そして、磁石収納筒体141及び142の左右方向の外側にそれぞれアーク消弧空間145及び146が形成されている。
【0034】
また、磁石収納筒体141及び142の可動接触子130の両端よりの側縁と摺接して可動接触子130の回動を規制する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されている。
このように、アーク消弧用永久磁石143及び144を絶縁筒体140の内周面側に配置することにより、アーク消弧用永久磁石143及び144を可動接触子130に近接させることができる。このため、両アーク消弧用永久磁石143及び144のN極側から出る磁束φが、図6(a)に示すように、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向部を左右方向に内側から外側に大きな磁束密度で横切ることになる。
【0035】
したがって、固定接触子111を電流供給源に接続し、固定接触子112を負荷側に接続するものとすると、投入状態の電流の方向は、図6(b)に示すように、固定接触子111から可動接触子130を通じて固定接触子112に流れることになる。そして、投入状態から可動接触子130を固定接触子111及び112から上方に離間させて釈放状態とする場合に、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間にアークが発生する。
【0036】
このアークは、アーク消弧用永久磁石143及び144からの磁束φにより、アーク消弧用永久磁石143側のアーク消弧空間145側に引き伸ばされる。このとき、アーク消弧空間145及び146はアーク消弧用永久磁石143及び144の厚み分広く形成されているので、長いアーク長をとることができ、アークを確実に消弧することができる。
因みに、アーク消弧用永久磁石143及び144を、図7(a)〜(c)に示すように、絶縁筒体140の外側に配置する場合には、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。
【0037】
このため、投入状態から釈放状態に移行する際に発生するアークに作用するローレンツ力が小さくなり、アークを十分に引き伸ばすことができなくなる。アークの消弧性能を向上させるために、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁力を増加させる必要がある。しかも、アーク消弧用永久磁石143及び144を固定接触子111及び112と可動接触子130の接点部との距離を短くするためには絶縁筒体140の前後方向の奥行きを狭くする必要があり、アークを消弧するための十分なアーク消弧空間を確保することができないという問題点がある。
【0038】
しかしながら、上記実施形態によると、アーク消弧用永久磁石143及び144を絶縁筒体140の内側に配置するので、上述した絶縁筒体140の外側にアーク消弧用永久磁石143及び144を配置する場合の問題点を全て解決することができる。
電磁石ユニット200は、図1に示すように、側面から見て扁平なU字形状の磁気ヨーク201を有し、この磁気ヨーク201の底板部202の中央部に円筒状補助ヨーク203が固定されている。この円筒状補助ヨーク203の外側にスプール204が配置されている。
【0039】
このスプール204は、円筒状補助ヨーク203を挿通する中央円筒部205と、この中央円筒部205の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部206と、中央円筒部205の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部207とで構成されている。そして、中央円筒部205、下フランジ部206及び上フランジ部207で構成される収納空間に励磁コイル208が巻装されている。
【0040】
そして、磁気ヨーク201の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク210が固定されている。この上部磁気ヨーク210は、中央部にスプール204の中央円筒部205に対向する貫通孔210aが形成されている。
そして、スプール204の中央円筒部205内に、底部と磁気ヨーク201の底板部202との間に復帰スプリング214を配設した可動プランジャ215が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ215には、上部磁気ヨーク210から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部216が形成されている。
【0041】
また、上部磁気ヨーク210の上面に、環状に形成された永久磁石220が可動プランジャ215の周鍔部216を囲むように固定されている。この永久磁石220は周鍔部216を囲む貫通孔221を有する。この永久磁石220は上下方向すなわち厚み方向に上端側を例えばN極とし、下端側をS極とするように着磁されている。なお、永久磁石220の貫通孔221の形状は周鍔部216の形状に合わせた形状とし、外周面の形状は円形、方形等の任意の形状とすることができる。
【0042】
そして、永久磁石220の上端面に、永久磁石220と同一外形で可動プランジャ215の周鍔部216の外径より小さい内径の貫通孔224を有する補助ヨーク225が固定されている。この補助ヨーク225の下面に可動プランジャ215の周鍔部216が当接されている。
また、可動プランジャ215の上端面には可動接触子130を支持する連結軸131が螺着されている。
【0043】
そして、釈放状態では、可動プランジャ215が復帰スプリング214によって上方に付勢されて、周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接する釈放位置となる。この状態で、可動接触子130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に離間して、電流遮断状態となっている。
この釈放状態では、可動プランジャ215の周鍔部216が永久磁石220の磁力によって補助ヨーク225に吸引されており、復帰スプリング214の付勢力と相まって可動プランジャ215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下方に移動することなく補助ヨーク225に当接された状態が確保される。
【0044】
そして、可動プランジャ215が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ230で覆われ、このキャップ230の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部231が上部磁気ヨーク210の下面にシール接合されている。これによって、接点収納ケース102及びキャップ230が上部磁気ヨーク210の貫通孔210aを介して連通される密封容器が形成されている。そして、接点収納ケース102及びキャップ230で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、SF6等のガスが封入されている。
【0045】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子111が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子112が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット200における励磁コイル208が非励磁状態にあって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下降させる励磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。この釈放状態では、可動プランジャ215が復帰スプリング214によって、上部磁気ヨーク210から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石220の磁力による吸引力が補助ヨーク225に作用されて、可動プランジャ215の周鍔部216が吸引される。このため、可動プランジャ215の周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接している。
【0046】
このため、可動プランジャ215に連結軸131を介して連結されている接点機構101の可動接触子130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に所定距離だけ離間している。このため、固定接触子111及び112間の電流路が遮断状態にあり、接点機構101が開極状態となっている。
このように、釈放状態では、可動プランジャ215に復帰スプリング214による付勢力と環状永久磁石220による吸引力との双方が作用しているので、可動プランジャ215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。
【0047】
この釈放状態から、電磁石ユニット200の励磁コイル208を励磁すると、この電磁石ユニット200で励磁力を発生させて、可動プランジャ215を復帰スプリング214の付勢力及び環状永久磁石220の吸引力に抗して下方に押し下げる。そして、可動プランジャ215の下降が、周鍔部216の下面が上部磁気ヨーク210の上面に当接することにより停止される。
【0048】
このように、可動プランジャ215が下降することにより、可動プランジャ215に連結軸131を介して連結されている可動接触子130も下降し、その接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aに接触スプリング13の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子111、可動接触子130、及び固定接触子112を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
このとき、固定接触子111及び112と可動接触子130との間に可動接触子130を開極させる方向の電磁反発力が発生する。
【0049】
しかしながら、固定接触子111及び112は、図1に示すように、上板部116、中間板部117及び下板部118によってC字状部115が形成されているので、上板部116及び下板部118とこれに対向する可動接触子130とで逆方向の電流が流れることになる。このため、固定接触子111及び112の下板部118が形成する磁界と可動接触子130に流れる電流の関係からフレミング左手の法則により可動接触子130を固定接触子111及び112の接点部118aに押し付けるローレンツ力を発生することができる。
【0050】
このローレンツ力によって、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130a間に発生する開極方向の電磁反発力に抗することが可能となり、可動接触子130の接点部130aが開極することを確実に防止することができる。このため、可動接触子130を支持する接触スプリング134の押圧力を小さくすることができ、これに応じて励磁コイル208で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。
【0051】
この接点機構101の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット200の励磁コイル208の励磁を停止する。
これによって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ215が復帰スプリング214の付勢力によって上昇し、周鍔部216が補助ヨーク225に近づくに従って環状永久磁石220の吸引力が増加する。
【0052】
この可動プランジャ215が上昇することにより、連結軸131を介して連結された可動接触子130が上昇する。これに応じて接触スプリング134で接触圧を与えている間は可動接触子130が固定接触子111及び112に接触している。その後、接触スプリング134の接触圧がなくなった時点で可動接触子130が固定接触子111及び112から上方に離間する開極開始状態となる。
【0053】
この開極開始状態となると、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。このとき、固定接触子111及び112のC字状部115の上板部116及び中間板部117を覆う絶縁カバー121が装着されているので、アークが固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間のみに発生させることができる。このため、アークの発生状態を安定させることができ、消弧性能を向上させることができる。
【0054】
また、C字状部115の上板部116及び中間板部117が絶縁カバー121で覆われているので、可動接触子130の両端部とC字状部115の上板部116及び中間板部117の間の絶縁カバー121によって絶縁距離を確保することができ、可動接触子130の可動方向の高さを短縮することができる。したがって、接点装置100を小型化することができる。
【0055】
さらに、固定接触子111,112の中間板部117の内側面には磁性体板119によって覆われているので、この中間板部117を流れる電流によって発生する磁場が磁性体板119によってシールドされる。このため、固定接触子111,112の接点部118a及び可動接触子130の接点130a間に発生するアークによる磁場と中間板部117を流れる電流によって発生する磁場とが干渉することはなく、中間板部117を流れる電流によって発生する磁場にアークが影響されることを防止できる。
【0056】
一方、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面がN極であり、その外側がS極であるので、このN極が出た磁束が、平面から見て図6(a)に示すように、各アーク消弧用永久磁石143及び144固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向部のアーク発生部を可動接触子130の長手方向に内側から外側に横切ってS極に達して磁界が形成される。同様に、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aのアーク発生部を可動接触子130の長手方向に内側から外側に横切ってS極に達して磁界が形成される。
【0057】
したがって、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁束がともに固定接触子111の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間と、固定接触子112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間を可動接触子130の長手方向で互いに逆方向に横切ることになる。
このため、固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間では、図6(b)に示すように、電流Iが固定接触子111側から可動接触子130側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、図6(c)に示すように、可動接触子130の長手方向と直交し且つ固定接触子111の接点部118aと可動接触子130との開閉方向と直交してアーク消弧空間145側に向かう大きなローレンツ力Fが作用する。
【0058】
このローレンツ力Fによって、固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間に発生したアークが、固定接触子111の接点部118aの側面からアーク消弧空間145内を通って可動接触子130の上面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間145では、その下方側及び上方側で、固定接触子111の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側に及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
【0059】
一方、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との間では、図6(b)に示すように、電流Iが可動接触子130側から固定接触子112側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう右方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、可動接触子130の長手方向と直交し且つ固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との開閉方向と直交してアーク消弧空間145側に向かう大きなローレンツ力Fが作用する。
【0060】
このローレンツ力Fによって、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との間に発生したアークが、可動接触子130の上面側からアーク消弧空間145内を通って固定接触子112の側面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間145では、上述したように、その下方側及び上方側で、固定接触子112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
【0061】
一方、電磁接触器10の投入状態で、負荷側から直流電源側に回生電流が流れている状態で、釈放状態とする場合には、前述した図6(b)における電流の方向が逆となることから、ローレンツ力Fがアーク消弧空間146側に作用し、アークがアーク消弧空間146側に引き伸ばされることを除いては同様の消弧機能が発揮される。
このとき、アーク消弧用永久磁石143及び144は絶縁筒体140に形成された磁石収納筒体141及び142内に配置されているので、アークが直接アーク消弧用永久磁石143及び144に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁気特性を安定して維持することができ、遮断性能を安定化させることができる。
【0062】
また、絶縁筒体140によって、金属製の角筒体104の内周面を覆って絶縁できるので、電流遮断時のアークの短絡がなく、確実に電流遮断を行うことができる。
さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石143及び144の位置決め機能及びアーク消弧用永久磁石143及び144のアークからの保護機能を1つの絶縁筒体140で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。
【0063】
このように、上記実施形態によると、接点装置100では、固定接触子111及び112のC字状部115と可動接触子130の接触圧を付与する接触スプリング134とが並列に配置されているので、固定接触子、可動接触子及び接触スプリング直列に配置する場合に比較して接点機構101の高さを低くすることができる。このため、接点装置100を小型化することができる。
【0064】
また、接点収納ケース102を構成する絶縁筒体140の可動接触子130の側縁に対向する内周面にアーク消弧用永久磁石143及び144を配置したので、アーク消弧用永久磁石143及び144を一対の固定接触子111及び112と可動接触子130との接極面に近接させることができ、アークを可動接触子130の延長方向で内側から外側に向かう磁束の磁束密度を高めることができ、必要な磁束密度を得るためのアーク消弧用永久磁石143及び144の磁力を低減することができ、アーク消弧用磁石のコストダウンを行うことができる。
【0065】
また、可動接触子130の側縁と、絶縁ケース140の内周面との距離をアーク消弧用永久磁石143及び144の厚み分、長くすることができるので、十分なアーク消弧空間1456及び146を設けることができ、アークの消弧を確実に行うことができる。
さらに、アーク消弧用永久磁石143及び144を収納する磁石収納筒体141及び142の可動接触子130と対向する位置に可動接触子の側縁に摺接する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されているので、可動接触子130の回動を確実に防止することができる。
【0066】
次に、本発明の第2の実施形態を図8について説明する。
この第2の実施形態では、消弧室の構成を変更したものである。
すなわち、第2の実施形態においては、図8及び図2(b)に示すように、セラミックスや合成樹脂材によって角筒部301とその上端を閉塞する天面板部302とを一体成形して桶状体303を形成し、この桶状体303の開放端面側にメタライズ処理して金属箔を形成し、この金属箔に金属製の接続部材304をシール接合して接点収納ケース102を構成している。
【0067】
そして、桶状体303の底面側の内周面には例えば合成樹脂で形成された前述した第1の実施形態における底板部104bに対応する底板部305が配置されている。
また、天面板部302には、前述した固定接点支持絶縁基板105と同様に、固定接触子111及び112を挿通する挿通孔306及び307が形成され、これら挿通孔306及び307に固定接触子111及び112が前述した第1の実施形態と同様に支持されている。
【0068】
その他の構成は前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第2の実施形態によると、絶縁材で一体成形された桶状体303で消弧室102を構成しているので、気密性のある消弧室102を少ない工数で容易に形成することができるとともに、部品点数を減少させることができる。
【0069】
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面をN極とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面をS極とするようにしても、磁束のアーク横切り方向及びローレンツ力の方向が逆方向となることを除いては上述した第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0070】
また、上記第1及び第2の実施形態においては、固定接触子111及び112にC字状部115を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図9(a)及び(b)に示すように、支持導体部114にC字状部115における上板部116を省略した形状となるL字状部160を連結するようにしてもよい。
この場合でも、固定接触子111及び112に可動接触子130を接触させた閉極状態で、L字状部160の垂直板部を流れる電流によって生じる磁束を固定接触子111及び112と可動接触子130との接触部に作用させることができる。このため、固定接触子111及び112と可動接触子130との接触部における磁束密度を高めて電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させることができる。
【0071】
また、上記実施形態においては、可動接触子130が中央部に凹部132を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図10(a)及び(b)に示すように、凹部132を省略して平板状に形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、アーク消弧用永久磁石143及び144を保持する絶縁筒体140を一体成形した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【0072】
すなわち、図11に示すように、ベース部材251の磁石収納部252を形成した底板部253に、前後及び左右端部に側壁を構成する4枚の側板部256〜259を組み合わせて配置し、これら側板部256〜259を連結することよって絶縁筒体140を形成するようにしてもよい。この場合には、側壁部を4枚の側板部256〜259に分割するので、全体を一体形成する場合に比較して製造が容易となる。さらには、4枚の側板部256〜259を一体化した角筒体を形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、可動プランジャ215に連結軸131を螺合させる場合について説明したが、可動プランジャ215と連結軸131とを一体に形成するようにしてもよい。
【0073】
また、連結軸131と可動接触子130との連結が、連結軸131の先端部にフランジ部131aを形成し、接触スプリング134及び可動接触子130を挿通してから可動接触子130の下端をCリングで固定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、連結軸131のCリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子130を当接させてから接触スプリング134を配置し、この接触スプリング134の上端をCリングによって固定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、接点収納ケース102及びキャップ230で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0074】
10…電磁接触器、100…接点装置、101…接点機構、102…接点収納ケース、104…角筒体、105…固定接点支持絶縁基板、111,112…固定接触子、114…支持導体部、115…C字状部、116…上板部、117…中間板部、118…下板部、118a…接点部、121…絶縁カバー、122…L字状板部、123,124…側板部、125…嵌合部、130…可動接触子、130a…接点部、131…連結軸、132…凹部、134…接触スプリング、140…絶縁筒体、141,142…磁石収納ポケット、143,144…アーク消弧用永久磁石、145,146…アーク消弧空間、160…L字状部、200…電磁石ユニット、201…磁気ヨーク、203…円筒状補助ヨーク、204…スプール、208…励磁コイル、210…上部磁気ヨーク、214…復帰スプリング、215…可動プランジャ、216…周鍔部、220…永久磁石、225…補助ヨーク、301…角筒部、302…天面板部、303…桶状体、304…接続部材、305…底板部
【技術分野】
【0001】
本発明は、固定接触子及び可動接触子を接点収納ケース内に配置した電磁接触器に関する。
【背景技術】
【0002】
高電流の直流電源回路に用いられる電磁接触器として、従来、図12及び図13に示すように、ハウジング500に所定間隔を保って配設された一対の固定接点501,502と、これら一対の固定接点501,502に対向して接離可能に配設された一対の可動接点503,504を両端に備えた可動接点担持体505と、一対の固定接点501,502及び一対の可動接点503,504間の接点ギャップにそれぞれ生じるアークを消弧するための一対の消弧手段506、507とを備えたプランジャ型電磁継電器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
ここで、一対の消弧手段506,507のそれぞれは、接点ギャップを挟んで対面する磁極面の極性が反対となるようにハウジングに固定された一対の永久磁石で構成されている。
上記従来例のアーク消弧原理を図13〜図16を用いて説明する。今、図13に示すように、可動接点担持体505が、固定接点501,502に可動接点503,504を接触させて固定接点501から可動接点503,504を通じて固定接点502に向かう電流が流れる通電状態から、可動接点担持体505を図示しないソレノイド部で可動接点503,504が固定接点501,502から上方に離間する方向に可動させて電流遮断状態とすると、固定接点501,502と可動接点503,504との間に図14に示すようにアーク508が発生する。
【0004】
このとき、アーク508と直交する方向に一対の消弧手段506,507が配設されてその磁束φが図25に示すように、紙面と直交する方向に発生しているので、この磁束φと電流の方向とにからフレミングの左手の法則にしたがってアーク508を固定接点501,502の配列方向の外側に向かうローレンツ力が作用して、アークを図15に示す固定接点501,502の配列方向外側に配置された消弧空間509側へと引き伸ばして消弧させる。
【0005】
また、電流の通電方向が固定接点502から可動接点504,503を介して固定接点501側に流れる逆方向となる場合には、図16に示すように、固定接点501,502及び可動接点503,504間に発生するアークを固定接点501,502の配列方向内側に引き伸ばして消弧させる。
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来例にあっては、アークを引き伸ばしてアーク電圧を電源電圧より大きくすることで遮断している。アーク電圧はアーク電界値とアーク長の積で決まるため、より大きな電源電圧を遮断したい場合、アーク電界値を大きくするか、アーク長を長くすることが必要となる。
【0006】
雰囲気中におけるアーク電界値は、内圧、気体種類で決まっており、アーク電界は一般に気体圧力を上げることや、例えば水素等のアーク電界の大きい気体を使用することで大きくすることができる。しかし、気体圧力が大きい場合には容器の気密や、構造強度の強化が必要となってしまうという未解決の課題がある。また、水素等のアーク電界の大きい気体を使用する場合、絶縁耐圧が劣化するため接点間のギャップを開ける必要があるため、可動接点担持体を進退駆動するソレノイド部のコイルが大きくなる等の未解決の課題がある。
【0007】
一方、アーク長を長くする場合は、そのアーク長を実現するだけのアークスペースを設ける必要があり、ハウジングが大きくなるという未解決の課題がある。
これらの未解決の課題を解決するために、固定接点の配列方向の外側にそれぞれ消弧用磁石体をそれらの対向面が異極となるように配置して、固定接点の配列方向と直交し、且つ固定接点及び可動接点の開閉方向と直交する方向における消弧用磁石体の両脇に消弧用磁石体の磁束に基づくローレンツ力によってアークを引き伸ばすための消弧空間を配置した電磁継電器が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平7−235248号公報
【特許文献2】特開2008−226547号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上記特許文献2に記載の従来例にあっては、固定接点の配列方向外側に消弧用磁石体をそれらの対向面が異極となるように配置するので、消弧用磁石体で発生する磁束φは、図17に示すように、可動接触子510の長手方向の両端側に配置された消弧用磁石511及び512のそれぞれで、可動接触子510の長手方向と直交する幅方向の両端で自極のN極から直接自極のS極に向かう磁束が主流となり、幅方向の中心部で消弧用磁石体512のN極から消弧用磁石体511のS極に向かう磁束が生じる。
【0010】
ここで、可動接触子510の消弧用磁石体512側の接点部を通る線G−Gにおける磁束分布は、図18に示すように、消弧用磁石体112の幅方向の両端部が最大磁束密度となり、幅方向の中心部で最小磁束密度となる。消弧用磁石体511側の接点部についても同様に幅方向中心部で最小磁束密度となる。このため、可動接触子510の両端部における固定接触子と接触する接点部を横切る磁束が小さくなり、電流遮断時に固定接触子及び可動接触子間で発生するアークへ作用するローレンツ力を十分に確保することができず、アークが固定接触子及び可動接触子の接点間に留まってしまうおそれがあるという未解決の課題がある。
【0011】
この未解決の課題を解決するためには、保持力の大きな磁石を使用することとなり、大きな磁石を使う必要があるため電磁接触器が大型化してしまうという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、接点部に流れる電流の向きにかかわらず十分なアーク消弧機能を確保しながら小型化することが可能な電磁接触器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を接点収納ケース内に収納した接点装置を備え、前記接点収納ケース内における前記可動接触子に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置したこと特徴としている。
【0013】
この構成によると、一対の固定接触子間に可動接触子が接触している投入状態から釈放状態とする際に、一対の固定接触子と可動接触子との間にアークが発生する。このとき、可動接触子を挟んで対向するように一対のアーク消弧用永久磁石が接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接して配置され、これら消弧用磁石体の対向磁極面が同一極性に着磁されている。
【0014】
したがって、互いに対向配置されたアーク消弧用永久磁石のN極からS極に向かう磁束が共に一対の固定接触子と可動接触子との間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切ることになり、十分なローレンツ力を作用することができ、可動接触子の長手方向と直交する方向にアークを引き伸ばして確実に消弧できる。しかも、アーク消弧用永久字磁石間の距離が短くなるので、必要な磁束密度を得るためには磁力の弱いアーク消弧用永久磁石でよく、アーク用永久磁石のコストダウンも可能である。
【0015】
また、接点収納ケースの内周面に永久磁石を配置することにより、可動接触子の側縁と接点収納ケースの内周面との間の距離を長くすることができ、必要なアーク消弧空間を形成することができる。
また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記アーク消弧用永久磁石が、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われている。
この構成によると、アーク消弧用永久磁石が絶縁部材で覆われているので、アーク消弧用永久磁石の欠片が一対の固定接触子と可動接触子との接極面に介在して接触不良が発生することを確実に防止することができる。
【0016】
また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁部材が、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えている。
この構成によると、アーク消弧用永久磁石を覆う絶縁部材に設けた可動接触子ガイド部材で可動接触子の回動を確実に規制することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、一対の固定接触子及びこれらに接離可能とされた可動接触子を配置した接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接させてアーク消弧用永久磁石を配置したので、一対の固定接触子及び可動接触子間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切る磁束の磁束密度を十分な磁束密度とすることができる。このため、小さな磁力のアーク消弧用永久磁石を適用することができ、アーク消弧用永久磁石のコストダウンを図ることができるという効果が得られる。
しかも、可動接触子と接点収納ケースの内周面との距離をアーク消弧用永久磁石の厚み分大きくすることができ、十分なアーク消弧空間を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に係る電磁接触器の一実施形態を示す断面図である。
【図2】接点収納ケースの分解斜視図である。
【図3】接点装置の絶縁カバーを示す図であって、(a)は斜視図、(b)は装着前の平面図、(c)は装着後の平面図である。
【図4】絶縁カバーの装着方法を示す説明図である。
【図5】図1のA−A線上の断面図である。
【図6】本発明によるアーク消弧用永久磁石によるアーク消弧の説明に供する説明図である。
【図7】アーク消弧用永久磁石を絶縁ケースの外側に配置した場合のアーク消弧の説明に供する説明図である。
【図8】本発明に係る電磁接触器の第2の実施形態を示す断面図である。
【図9】本発明の接点装置の変形例を示す図であって、(a)は断面図、(b)は斜視図である。
【図10】本発明の接点装置の他の変形例を示す図であって、(a)は断面図、(b)は斜視図である。
【図11】消弧室を構成する絶縁筒体の他の例を示す斜視図である。
【図12】従来例を示す横断面図である。
【図13】従来例における通電状態における接点部と消弧手段との関係を示す模式図である。
【図14】従来例におけるアークの発生状況を示す説明図である。
【図15】従来例における遮断状態におけるアークと電流の向きと消弧手段による磁束の向きとの関係を示す模式図である。
【図16】従来例における電流の向きが逆となった状態の図14と同様の模式図である。
【図17】他の従来例における磁界の発生状況を示す平面図である。
【図18】図17のG−G線上の磁束分布を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る電磁開閉器の一例を示す断面図、図2は消弧室の分解斜視図である。この図1及び図2において、10は電磁接触器であり、この電磁接触器10は接点機構を配置した接点装置100と、この接点装置100を駆動する電磁石ユニット200とで構成されている。
接点装置100は、図1及び図2から明らかなように、接点機構101を収納する接点収納ケース102を有する。この接点収納ケース102は、図2(a)に示すように、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部103を有する金属角筒体104と、この金属角筒体104の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される固定接点支持絶縁基板105とを備えている。
【0020】
金属角筒体104は、そのフランジ部103が後述する電磁石ユニット200の上部磁気ヨーク210にシール接合されて固定されている。
また、固定接点支持絶縁基板105には、中央部に後述する一対の固定接触子111及び112を挿通する貫通孔106及び107が所定間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板105の上面側における貫通孔106及び107の周囲及び下面側における角筒体104に接触する位置にメタライズ処理が施されている。このメタライズ処理を行うには、平面上に複数の固定接点支持絶縁基板105を縦横に配列した状態で、貫通孔106及び107の周囲及び角筒体104に接触する位置に銅箔を形成する。
【0021】
接点機構101は、図1に示すように、接点収納ケース102の固定接点支持絶縁基板105の貫通孔106及び107に挿通されて固定された一対の固定接触子111及び112を備えている。これら固定接触子111及び112のそれぞれは、固定接点支持絶縁基板105の貫通孔106及び107に挿通される上端に外方に突出するフランジ部を有する支持導体部114と、この支持導体部114に連結されて固定接点支持絶縁基板105の下面側に配設され内方側を開放したC字状部115とを備えている。
【0022】
C字状部115は、固定接点支持絶縁基板105の下面に沿って外側に延長する上板部116とこの上板部116の外側端部から下方に延長する中間板部117と、この中間板部117の下端側から上板部116と平行に内方側すなわち固定接触子111及び112の対面方向に延長する下板部118とで中間板部117及び下板部118で形成されるL字状に上板部116を加えたC字状に形成されている。
【0023】
ここで、支持導体部114とC字状部115とは、支持導体部114の下端面に突出形成されたピン114aをC字状部115の上板部116に形成された貫通孔120内に挿通した状態で例えばろう付けによって固定されている。なお、支持導体部114及びC字状部115の固定は、ろう付けに限らず、ピン114aを貫通孔120に嵌合させたり、ピン114aに雄ねじを形成し、貫通孔120に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。
【0024】
また、固定接触子111及び112のC字状部115における中間板部117の内側面を覆うように、平面から見てC字状の磁性体板119が装着されている。このように、中間板部117の内側面を覆うように磁性体板119を配置することにより、中間板部117を流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
【0025】
このため、後述するように、固定接触子111,112の接点部118aに可動接触子130の接点部130aが接触している状態から可動接触子130の接点部130aが上方に離間する際にアークが発生する場合に、中間板部117に流れる電流による磁場と固定接触子111,112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間に発生するアークによる磁場とが干渉することを防止することができる。したがって、両磁場が互いに反発し、この電磁反発力によってアークを可動接触子130に沿って内側に移動されてアークの遮断が困難となることを防止できる。この磁性体板119は、中間板部117の周囲を覆うように形成してもよく、中間板部117に流れる電流による磁場をシールドできればよい。
【0026】
そして、固定接触子111及び112のC字状部115にそれぞれ、アークの発生を規制する合成樹脂材製の絶縁カバー121が装着されている。この絶縁カバー121は、図3(a)及び(b)に示すように、C字状部115の上板部116及び中間板部117の内周面を被覆するものである。絶縁カバー121は、上板部116及び中間板部117の内周面に沿うL字状板部122と、このL字状板部122の前後端部からそれぞれ上方及び外方に延長してC字状部115の上板部116及び中間板部117の側面を覆う側板部123及び124と、これら側板部123及び124の上端から内方側に形成された固定接触子111及び112の支持導体部114に形成された小径部114bに嵌合する嵌合部125とを備えている。
【0027】
したがって、絶縁カバー121が、図3(a)及び(b)に示すように、固定接触子111及び112の支持導体部114の小径部114bに嵌合部125を対向させた状態とし、次いで、図3(c)に示すように、絶縁カバー121を押し込むことにより、嵌合部125を支持導体部114の小径部114bに係合させる。
実際には、図4(a)に示すように、固定接触子111及び112を取付けた後の接点収納ケース102を、固定接点支持絶縁基板105を下側とした状態で、上方の開口部から絶縁カバー121を図3(a)〜(c)とは上下逆にした状態で、固定接触子111及び112間に挿入する。
【0028】
次いで、図4(b)に示すように、嵌合部125を固定接点支持絶縁基板105に接触させた状態で、図4(c)に示すように、絶縁カバー121を外側に押し込むことにより、嵌合部125を固定接触子111及び112の支持導体部114の小径部114bに嵌合させて固定する。
このように、固定接触子111及び112のC字状部115に絶縁カバー121を装着することにより、このC字状部115の内周面では下板部118の上面側のみが露出されて接点部118aとされている。
【0029】
そして、固定接触子111及び112のC字状部115内に両端部を配置するように可動接触子130が配設されている。この可動接触子130は後述する電磁石ユニット200の可動プランジャ215に固定された連結軸131に支持されている。この可動接触子130は、図1に示すように、中央部の連結軸131の近傍が下方に突出する凹部132が形成され、この凹部132に連結軸131を挿通する貫通孔133が形成されている。
【0030】
連結軸131は、上端に外方に突出するフランジ部131aが形成されている。この連結軸131に下端側から接触スプリング134に挿通し、次いで可動接触子130の貫通孔133を挿通して、接触スプリング134の上端をフランジ部131aに当接させこの接触スプリング134で所定の付勢力を得るように可動接触子130を例えばCリング135によって位置決めする。
【0031】
この可動接触子130は、釈放状態で、両端の接点部130aと固定接触子111及び112のC字状部115の下板部118の接点部118aとが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子130は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子111及び112のC字状部115の下板部118の接点部118aに、接触スプリング134による所定の接触圧で接触するように設定されている。
【0032】
さらに、接点収納ケース102の角筒体104の内周面には、例えば合成樹脂製の絶縁筒体140が配設されている。この絶縁筒体140は、角筒体104の内周面に配置された角筒部140aとこの角筒部140aの下面側を閉塞する底板部104bとで構成されている。この絶縁筒体140の角筒部104aにおける可動接触子130の側面に対向する内周面に、図5に示すように、磁石収納筒体141及び142が形成されている。この磁石収納筒体141及び142には、アーク消弧用永久磁石143及び144が挿通されて固定されている。
【0033】
このアーク消弧用永久磁石143及び144は、厚み方向に互いの対向磁極面が同極例えばN極となるように着磁されている。また、アーク消弧用永久磁石143及び144は、左右方向の両端部がそれぞれ、図5に示すように、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部との対向位置より僅かに内側となるよう設定されている。そして、磁石収納筒体141及び142の左右方向の外側にそれぞれアーク消弧空間145及び146が形成されている。
【0034】
また、磁石収納筒体141及び142の可動接触子130の両端よりの側縁と摺接して可動接触子130の回動を規制する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されている。
このように、アーク消弧用永久磁石143及び144を絶縁筒体140の内周面側に配置することにより、アーク消弧用永久磁石143及び144を可動接触子130に近接させることができる。このため、両アーク消弧用永久磁石143及び144のN極側から出る磁束φが、図6(a)に示すように、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向部を左右方向に内側から外側に大きな磁束密度で横切ることになる。
【0035】
したがって、固定接触子111を電流供給源に接続し、固定接触子112を負荷側に接続するものとすると、投入状態の電流の方向は、図6(b)に示すように、固定接触子111から可動接触子130を通じて固定接触子112に流れることになる。そして、投入状態から可動接触子130を固定接触子111及び112から上方に離間させて釈放状態とする場合に、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間にアークが発生する。
【0036】
このアークは、アーク消弧用永久磁石143及び144からの磁束φにより、アーク消弧用永久磁石143側のアーク消弧空間145側に引き伸ばされる。このとき、アーク消弧空間145及び146はアーク消弧用永久磁石143及び144の厚み分広く形成されているので、長いアーク長をとることができ、アークを確実に消弧することができる。
因みに、アーク消弧用永久磁石143及び144を、図7(a)〜(c)に示すように、絶縁筒体140の外側に配置する場合には、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。
【0037】
このため、投入状態から釈放状態に移行する際に発生するアークに作用するローレンツ力が小さくなり、アークを十分に引き伸ばすことができなくなる。アークの消弧性能を向上させるために、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁力を増加させる必要がある。しかも、アーク消弧用永久磁石143及び144を固定接触子111及び112と可動接触子130の接点部との距離を短くするためには絶縁筒体140の前後方向の奥行きを狭くする必要があり、アークを消弧するための十分なアーク消弧空間を確保することができないという問題点がある。
【0038】
しかしながら、上記実施形態によると、アーク消弧用永久磁石143及び144を絶縁筒体140の内側に配置するので、上述した絶縁筒体140の外側にアーク消弧用永久磁石143及び144を配置する場合の問題点を全て解決することができる。
電磁石ユニット200は、図1に示すように、側面から見て扁平なU字形状の磁気ヨーク201を有し、この磁気ヨーク201の底板部202の中央部に円筒状補助ヨーク203が固定されている。この円筒状補助ヨーク203の外側にスプール204が配置されている。
【0039】
このスプール204は、円筒状補助ヨーク203を挿通する中央円筒部205と、この中央円筒部205の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部206と、中央円筒部205の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部207とで構成されている。そして、中央円筒部205、下フランジ部206及び上フランジ部207で構成される収納空間に励磁コイル208が巻装されている。
【0040】
そして、磁気ヨーク201の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク210が固定されている。この上部磁気ヨーク210は、中央部にスプール204の中央円筒部205に対向する貫通孔210aが形成されている。
そして、スプール204の中央円筒部205内に、底部と磁気ヨーク201の底板部202との間に復帰スプリング214を配設した可動プランジャ215が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ215には、上部磁気ヨーク210から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部216が形成されている。
【0041】
また、上部磁気ヨーク210の上面に、環状に形成された永久磁石220が可動プランジャ215の周鍔部216を囲むように固定されている。この永久磁石220は周鍔部216を囲む貫通孔221を有する。この永久磁石220は上下方向すなわち厚み方向に上端側を例えばN極とし、下端側をS極とするように着磁されている。なお、永久磁石220の貫通孔221の形状は周鍔部216の形状に合わせた形状とし、外周面の形状は円形、方形等の任意の形状とすることができる。
【0042】
そして、永久磁石220の上端面に、永久磁石220と同一外形で可動プランジャ215の周鍔部216の外径より小さい内径の貫通孔224を有する補助ヨーク225が固定されている。この補助ヨーク225の下面に可動プランジャ215の周鍔部216が当接されている。
また、可動プランジャ215の上端面には可動接触子130を支持する連結軸131が螺着されている。
【0043】
そして、釈放状態では、可動プランジャ215が復帰スプリング214によって上方に付勢されて、周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接する釈放位置となる。この状態で、可動接触子130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に離間して、電流遮断状態となっている。
この釈放状態では、可動プランジャ215の周鍔部216が永久磁石220の磁力によって補助ヨーク225に吸引されており、復帰スプリング214の付勢力と相まって可動プランジャ215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下方に移動することなく補助ヨーク225に当接された状態が確保される。
【0044】
そして、可動プランジャ215が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ230で覆われ、このキャップ230の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部231が上部磁気ヨーク210の下面にシール接合されている。これによって、接点収納ケース102及びキャップ230が上部磁気ヨーク210の貫通孔210aを介して連通される密封容器が形成されている。そして、接点収納ケース102及びキャップ230で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、SF6等のガスが封入されている。
【0045】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子111が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子112が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット200における励磁コイル208が非励磁状態にあって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下降させる励磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。この釈放状態では、可動プランジャ215が復帰スプリング214によって、上部磁気ヨーク210から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石220の磁力による吸引力が補助ヨーク225に作用されて、可動プランジャ215の周鍔部216が吸引される。このため、可動プランジャ215の周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接している。
【0046】
このため、可動プランジャ215に連結軸131を介して連結されている接点機構101の可動接触子130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に所定距離だけ離間している。このため、固定接触子111及び112間の電流路が遮断状態にあり、接点機構101が開極状態となっている。
このように、釈放状態では、可動プランジャ215に復帰スプリング214による付勢力と環状永久磁石220による吸引力との双方が作用しているので、可動プランジャ215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。
【0047】
この釈放状態から、電磁石ユニット200の励磁コイル208を励磁すると、この電磁石ユニット200で励磁力を発生させて、可動プランジャ215を復帰スプリング214の付勢力及び環状永久磁石220の吸引力に抗して下方に押し下げる。そして、可動プランジャ215の下降が、周鍔部216の下面が上部磁気ヨーク210の上面に当接することにより停止される。
【0048】
このように、可動プランジャ215が下降することにより、可動プランジャ215に連結軸131を介して連結されている可動接触子130も下降し、その接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aに接触スプリング13の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子111、可動接触子130、及び固定接触子112を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
このとき、固定接触子111及び112と可動接触子130との間に可動接触子130を開極させる方向の電磁反発力が発生する。
【0049】
しかしながら、固定接触子111及び112は、図1に示すように、上板部116、中間板部117及び下板部118によってC字状部115が形成されているので、上板部116及び下板部118とこれに対向する可動接触子130とで逆方向の電流が流れることになる。このため、固定接触子111及び112の下板部118が形成する磁界と可動接触子130に流れる電流の関係からフレミング左手の法則により可動接触子130を固定接触子111及び112の接点部118aに押し付けるローレンツ力を発生することができる。
【0050】
このローレンツ力によって、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130a間に発生する開極方向の電磁反発力に抗することが可能となり、可動接触子130の接点部130aが開極することを確実に防止することができる。このため、可動接触子130を支持する接触スプリング134の押圧力を小さくすることができ、これに応じて励磁コイル208で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。
【0051】
この接点機構101の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット200の励磁コイル208の励磁を停止する。
これによって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ215が復帰スプリング214の付勢力によって上昇し、周鍔部216が補助ヨーク225に近づくに従って環状永久磁石220の吸引力が増加する。
【0052】
この可動プランジャ215が上昇することにより、連結軸131を介して連結された可動接触子130が上昇する。これに応じて接触スプリング134で接触圧を与えている間は可動接触子130が固定接触子111及び112に接触している。その後、接触スプリング134の接触圧がなくなった時点で可動接触子130が固定接触子111及び112から上方に離間する開極開始状態となる。
【0053】
この開極開始状態となると、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。このとき、固定接触子111及び112のC字状部115の上板部116及び中間板部117を覆う絶縁カバー121が装着されているので、アークが固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間のみに発生させることができる。このため、アークの発生状態を安定させることができ、消弧性能を向上させることができる。
【0054】
また、C字状部115の上板部116及び中間板部117が絶縁カバー121で覆われているので、可動接触子130の両端部とC字状部115の上板部116及び中間板部117の間の絶縁カバー121によって絶縁距離を確保することができ、可動接触子130の可動方向の高さを短縮することができる。したがって、接点装置100を小型化することができる。
【0055】
さらに、固定接触子111,112の中間板部117の内側面には磁性体板119によって覆われているので、この中間板部117を流れる電流によって発生する磁場が磁性体板119によってシールドされる。このため、固定接触子111,112の接点部118a及び可動接触子130の接点130a間に発生するアークによる磁場と中間板部117を流れる電流によって発生する磁場とが干渉することはなく、中間板部117を流れる電流によって発生する磁場にアークが影響されることを防止できる。
【0056】
一方、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面がN極であり、その外側がS極であるので、このN極が出た磁束が、平面から見て図6(a)に示すように、各アーク消弧用永久磁石143及び144固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向部のアーク発生部を可動接触子130の長手方向に内側から外側に横切ってS極に達して磁界が形成される。同様に、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aのアーク発生部を可動接触子130の長手方向に内側から外側に横切ってS極に達して磁界が形成される。
【0057】
したがって、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁束がともに固定接触子111の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間と、固定接触子112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間を可動接触子130の長手方向で互いに逆方向に横切ることになる。
このため、固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間では、図6(b)に示すように、電流Iが固定接触子111側から可動接触子130側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、図6(c)に示すように、可動接触子130の長手方向と直交し且つ固定接触子111の接点部118aと可動接触子130との開閉方向と直交してアーク消弧空間145側に向かう大きなローレンツ力Fが作用する。
【0058】
このローレンツ力Fによって、固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間に発生したアークが、固定接触子111の接点部118aの側面からアーク消弧空間145内を通って可動接触子130の上面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間145では、その下方側及び上方側で、固定接触子111の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側に及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
【0059】
一方、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との間では、図6(b)に示すように、電流Iが可動接触子130側から固定接触子112側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう右方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、可動接触子130の長手方向と直交し且つ固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との開閉方向と直交してアーク消弧空間145側に向かう大きなローレンツ力Fが作用する。
【0060】
このローレンツ力Fによって、固定接触子112の接点部118aと可動接触子130との間に発生したアークが、可動接触子130の上面側からアーク消弧空間145内を通って固定接触子112の側面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間145では、上述したように、その下方側及び上方側で、固定接触子112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
【0061】
一方、電磁接触器10の投入状態で、負荷側から直流電源側に回生電流が流れている状態で、釈放状態とする場合には、前述した図6(b)における電流の方向が逆となることから、ローレンツ力Fがアーク消弧空間146側に作用し、アークがアーク消弧空間146側に引き伸ばされることを除いては同様の消弧機能が発揮される。
このとき、アーク消弧用永久磁石143及び144は絶縁筒体140に形成された磁石収納筒体141及び142内に配置されているので、アークが直接アーク消弧用永久磁石143及び144に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁気特性を安定して維持することができ、遮断性能を安定化させることができる。
【0062】
また、絶縁筒体140によって、金属製の角筒体104の内周面を覆って絶縁できるので、電流遮断時のアークの短絡がなく、確実に電流遮断を行うことができる。
さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石143及び144の位置決め機能及びアーク消弧用永久磁石143及び144のアークからの保護機能を1つの絶縁筒体140で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。
【0063】
このように、上記実施形態によると、接点装置100では、固定接触子111及び112のC字状部115と可動接触子130の接触圧を付与する接触スプリング134とが並列に配置されているので、固定接触子、可動接触子及び接触スプリング直列に配置する場合に比較して接点機構101の高さを低くすることができる。このため、接点装置100を小型化することができる。
【0064】
また、接点収納ケース102を構成する絶縁筒体140の可動接触子130の側縁に対向する内周面にアーク消弧用永久磁石143及び144を配置したので、アーク消弧用永久磁石143及び144を一対の固定接触子111及び112と可動接触子130との接極面に近接させることができ、アークを可動接触子130の延長方向で内側から外側に向かう磁束の磁束密度を高めることができ、必要な磁束密度を得るためのアーク消弧用永久磁石143及び144の磁力を低減することができ、アーク消弧用磁石のコストダウンを行うことができる。
【0065】
また、可動接触子130の側縁と、絶縁ケース140の内周面との距離をアーク消弧用永久磁石143及び144の厚み分、長くすることができるので、十分なアーク消弧空間1456及び146を設けることができ、アークの消弧を確実に行うことができる。
さらに、アーク消弧用永久磁石143及び144を収納する磁石収納筒体141及び142の可動接触子130と対向する位置に可動接触子の側縁に摺接する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されているので、可動接触子130の回動を確実に防止することができる。
【0066】
次に、本発明の第2の実施形態を図8について説明する。
この第2の実施形態では、消弧室の構成を変更したものである。
すなわち、第2の実施形態においては、図8及び図2(b)に示すように、セラミックスや合成樹脂材によって角筒部301とその上端を閉塞する天面板部302とを一体成形して桶状体303を形成し、この桶状体303の開放端面側にメタライズ処理して金属箔を形成し、この金属箔に金属製の接続部材304をシール接合して接点収納ケース102を構成している。
【0067】
そして、桶状体303の底面側の内周面には例えば合成樹脂で形成された前述した第1の実施形態における底板部104bに対応する底板部305が配置されている。
また、天面板部302には、前述した固定接点支持絶縁基板105と同様に、固定接触子111及び112を挿通する挿通孔306及び307が形成され、これら挿通孔306及び307に固定接触子111及び112が前述した第1の実施形態と同様に支持されている。
【0068】
その他の構成は前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第2の実施形態によると、絶縁材で一体成形された桶状体303で消弧室102を構成しているので、気密性のある消弧室102を少ない工数で容易に形成することができるとともに、部品点数を減少させることができる。
【0069】
なお、上記第1及び第2の実施形態においては、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面をN極とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アーク消弧用永久磁石143及び144の対向磁極面をS極とするようにしても、磁束のアーク横切り方向及びローレンツ力の方向が逆方向となることを除いては上述した第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0070】
また、上記第1及び第2の実施形態においては、固定接触子111及び112にC字状部115を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図9(a)及び(b)に示すように、支持導体部114にC字状部115における上板部116を省略した形状となるL字状部160を連結するようにしてもよい。
この場合でも、固定接触子111及び112に可動接触子130を接触させた閉極状態で、L字状部160の垂直板部を流れる電流によって生じる磁束を固定接触子111及び112と可動接触子130との接触部に作用させることができる。このため、固定接触子111及び112と可動接触子130との接触部における磁束密度を高めて電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させることができる。
【0071】
また、上記実施形態においては、可動接触子130が中央部に凹部132を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図10(a)及び(b)に示すように、凹部132を省略して平板状に形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、アーク消弧用永久磁石143及び144を保持する絶縁筒体140を一体成形した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【0072】
すなわち、図11に示すように、ベース部材251の磁石収納部252を形成した底板部253に、前後及び左右端部に側壁を構成する4枚の側板部256〜259を組み合わせて配置し、これら側板部256〜259を連結することよって絶縁筒体140を形成するようにしてもよい。この場合には、側壁部を4枚の側板部256〜259に分割するので、全体を一体形成する場合に比較して製造が容易となる。さらには、4枚の側板部256〜259を一体化した角筒体を形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、可動プランジャ215に連結軸131を螺合させる場合について説明したが、可動プランジャ215と連結軸131とを一体に形成するようにしてもよい。
【0073】
また、連結軸131と可動接触子130との連結が、連結軸131の先端部にフランジ部131aを形成し、接触スプリング134及び可動接触子130を挿通してから可動接触子130の下端をCリングで固定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、連結軸131のCリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子130を当接させてから接触スプリング134を配置し、この接触スプリング134の上端をCリングによって固定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、接点収納ケース102及びキャップ230で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0074】
10…電磁接触器、100…接点装置、101…接点機構、102…接点収納ケース、104…角筒体、105…固定接点支持絶縁基板、111,112…固定接触子、114…支持導体部、115…C字状部、116…上板部、117…中間板部、118…下板部、118a…接点部、121…絶縁カバー、122…L字状板部、123,124…側板部、125…嵌合部、130…可動接触子、130a…接点部、131…連結軸、132…凹部、134…接触スプリング、140…絶縁筒体、141,142…磁石収納ポケット、143,144…アーク消弧用永久磁石、145,146…アーク消弧空間、160…L字状部、200…電磁石ユニット、201…磁気ヨーク、203…円筒状補助ヨーク、204…スプール、208…励磁コイル、210…上部磁気ヨーク、214…復帰スプリング、215…可動プランジャ、216…周鍔部、220…永久磁石、225…補助ヨーク、301…角筒部、302…天面板部、303…桶状体、304…接続部材、305…底板部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を絶縁材で形成された接点収納ケース内に収納した接点装置を備え、
前記接点収納ケース内における前記可動接触子に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置したこと特徴とする電磁接触器。
【請求項2】
前記アーク消弧用永久磁石は、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の電磁接触器。
【請求項3】
前記絶縁部材は、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁接触器。
【請求項1】
一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を絶縁材で形成された接点収納ケース内に収納した接点装置を備え、
前記接点収納ケース内における前記可動接触子に沿う内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁したアーク消弧用永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置したこと特徴とする電磁接触器。
【請求項2】
前記アーク消弧用永久磁石は、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の電磁接触器。
【請求項3】
前記絶縁部材は、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁接触器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
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【図11】
【図12】
【図13】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2012−243586(P2012−243586A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−112909(P2011−112909)
【出願日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(508296738)富士電機機器制御株式会社 (299)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(508296738)富士電機機器制御株式会社 (299)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
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