发明内容
由此,通过注意到在相关电磁接触器的示例中的上述问题而作出本发明,本发明的目的是提供一种能减小尺寸同时无论在接触部分内流动的电流方向如何都确保足够的消弧功能的电磁接触器。
为了实现上述目的,根据本发明的第一模式的电磁接触器包括:第一固定接触件,该第一固定接触件具有固定接触部分和连接到电源的固定端子部分;第二固定接触件;该第二固定接触件具有第二接触部分和连接到负载的固定端子部分;以及固定接触件保持壳体,该固定接触件保持壳体保持第一固定接触件和第二固定接触件,而两固定接触件之间保持规定距离,并且第一和第二固定接触件的固定端子部分都突出于外部。第一模式还包括:运动接触件组件,该运动接触件组件能够与第一固定接触件的固定接触部分以及第二固定接触件的固定接触部分接触与分离,并设置在固定接触件保持壳体内;一对消弧磁体,该对消弧磁体沿与运动接触件组件的纵向正交的方向平行放置,而运动接触件组件置于该对消弧磁体之间,并且,它们彼此相面对的磁极表面具有相同的磁极性;以及驱动机构,该驱动机构驱动运动接触件组件,从而能够与第一固定接触件的固定接触部分和第二固定接触件的固定接触部分接触与分离。
根据该结构,当电磁接触器从运动接触件组件与第一固定接触件的固定接触部分以及第二固定接触件的固定接触部分相接触的闭合状态进入释放状态时,在第一固定接触件和运动接触件组件以及在第二固定接触件与运动接触件组件之间产生电弧。此时,由于一对消弧磁体沿与运动接触件组件的纵向正交的方向放置而彼此面对,而运动接触件组件置于该对消弧磁体之间且消弧磁体的相面对的磁极表面被磁化以具有相同的磁极性,从两消弧磁体的北极至南极的磁通量沿运动接触件组件的纵向穿过第一固定接触件和运动接触件组件之间以及第二固定接触件和运动接触件组件之间的产生电弧的部分。这使足够大的洛仑兹力作用于两电弧,由此电弧沿与运动接触件组件的纵向正交的方向延长,以可靠地被消灭。
根据本发明的第二模式的电磁接触器的一对消弧磁体的两个相面对的磁极表面的磁极性都为南极。
根据该结构,来自一对消弧磁体中每个消弧磁体的外侧表面上的北极的磁通量在第一固定接触件侧的一半在到达内表面上、即消弧磁体的相面对的磁极表面上的南极之前,绕消弧磁体的第一固定接触件侧的侧向端部转过,然后沿运动接触件组件的纵向向内穿过在第一固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分。此外,来自每个消弧磁体的北极的磁通量在第二固定接触件侧的一半在到达内表面上的、即消弧磁体的相面对的磁极表面上的南极之前,绕消弧磁体的第二固定接触件侧的侧向端部转过,然后沿运动接触件组件的纵向向内穿过位于第二固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分。这允许足够大的洛仑兹力作用于在第一固定接触件的固定接触部分和运动接触件组件之间的部分以及第二固定接触件的固定接触部分和运动接触件组件之间的部分中的每一个部分内所产生的电弧。
根据本发明的第三模式的电磁接触器的一对消弧磁体的两个相面对的磁极表面的磁极性都为北极。
根据该结构,来自内表面上的、即一对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面上的北极的磁通量在第一固定接触件侧的一半在到达消弧磁体的外侧表面上的南极之前,沿运动接触件组件的纵向向外穿过位于第一固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分,然后绕消弧磁体的第一固定接触件侧上的侧向端部转过。此外,来自每个消弧磁体的北极的磁通量在第二固定接触件侧的一半在到达消弧磁体的外侧表面上的南极之前,沿运动接触件组件的纵向向外穿过位于第二固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分,然后绕消弧磁体的第二固定接触件侧上的侧向端部转过。这允许足够大的洛仑兹力作用于在第一固定接触件的固定接触部分和运动接触件组件之间的部分以及第二固定接触件的固定接触部分和运动接触件组件之间的部分中的每一个部分内的电弧。
根据本发明的第四模式的电磁接触器具有固定接触件保持壳体,该固定接触件保持壳体被制成具有形成于面向第一固定接触件和运动接触件组件以及面向第二固定接触件和运动接触件组件的内侧表面中每个表面上的消弧空间。
根据该结构,产生于第一固定接触件和运动接触件组件之间的部分以及第二固定接触件和运动接触件组件之间的部分中的每一个部分内的电弧可从固定接触件的侧表面延长,从而通过由于一对消弧磁体的磁通量所产生的洛仑兹力,经由与运动接触件组件和固定接触件的侧表面间隔开的消弧空间到达运动接触件组件的底面侧,或者,可沿与此相反的方向。
根据本发明的第五模式的电磁接触器的固定接触件保持壳体具有形成于相面对的外侧表面中每个外侧表面上的保持凹槽,以将一对消弧磁体的每个消弧磁体保持在第一固定接触件和第二固定接触件之间的部分内。
根据该结构,一对消弧磁体中的每个消弧磁体都保持在形成于相面对的外侧表面中的每个表面上在第一固定接触件和第二固定接触件之间的部分内的保持凹槽内。因此,没有消弧磁体突出于外部,以允许沿与运动接触件组件的纵向正交的方向的最大宽度最小化,而电磁接触器的尺寸可减小该最小化的量。
根据本发明的第六模式的电磁接触器具有一对消弧磁体,该对消弧磁体包括:一对第一磁体,该对第一磁体与置于其间的第一固定接触件和运动接触件组件相面对;以及一对第二磁体,该对第二磁体与置于其间的第二固定接触件和运动接触件组件相面对,且第一磁体的相面对的磁极表面中每个表面的磁极性和第二磁体的相面对的磁极表面中每个表面的磁极性彼此不同。
根据该结构,例如通过将第一磁体的相面对表面中每个表面的磁极性选择成南极,而将第二磁体的相面对表面中每个表面的磁极性选择成北极,置于一对相面对的第一磁体之间的第一固定接触件和运动接触件组件具有沿运动接触件组件的纵向向内穿过的磁通量。相反地,置于一对相面对的第二磁体之间的第二固定接触件和运动接触件组件具有沿运动接触件组件的纵向向外穿过的磁通量。因此,借助于一对第一磁体和一对第二磁体,洛仑兹力可沿彼此相对的方向作用于电弧,以能够可靠地防止延长的电弧彼此干涉。
根据本发明的第七模式的电磁接触器的运动接触件组件在沿其纵向的每端处都具有一对消弧辅助磁体中的一个消弧辅助磁体,这些消弧辅助磁体设置成面向端部,这些消弧辅助磁体的相面对的磁极表面的磁极性与一对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面的磁极性不同。
根据该结构,当例如消弧磁体的相面对的磁极表面中每个表面的磁极性选择成南极,而消弧辅助磁体的相面对的磁极表面中每个表面的磁极性选择成北极时,来自消弧辅助磁体北极的几乎所有的磁通量都朝向一对消弧磁体的南极而穿过固定接触件和运动接触件组件的接触部分。由此可形成磁场,在该磁场中,经过固定接触件和运动接触件组件的接触部分的磁通量变成平行的。
根据本发明的第八模式的电磁接触器设置有磁轭,该磁轭连结到一对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面的相对侧上并连结到一对消弧辅助磁体的相面对的磁极表面的相对侧上。
根据此结构,一对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面的相对侧与一对消弧辅助磁体的面对的磁极表面的相对侧通过磁轭来连结。因此,磁轭形成闭合磁回路以减小每个磁回路中消弧磁体与消弧辅助磁体之间的磁阻,由此驱动电弧的磁场内的磁通密度可增大。因此,施加在电弧上的驱动力增大,从而能够改进切断性能。此外,有可能用较小磁体来形成与不提供磁轭部分情况下的磁场等效强度的磁场,由此可减小电磁接触器的总体结构的尺寸。
此外,根据本发明的第九模式的电磁接触器的磁轭由一对磁轭部分构成,每个磁轭部分形成为C形形状,其中间部分连结到一对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面的相对侧上,而其每个端部部分都连结到一对消弧辅助磁体中每个消弧辅助磁体的相面对的磁极表面的相对侧上。
根据该结构,一对C形形状的磁轭部分形成为安装到它们对应的消弧磁体上和该对消弧辅助磁体上,从而每个磁轭部分都将其自身的消弧磁体连接至该对消弧辅助磁体,由此可容易地形成闭合磁回路。
根据本发明,对于其间保持有规定距离的第一固定接触件和第二固定接触件,设置运动接触件组件从而能够与它们接触和分离。此外,沿与运动接触件组件的纵向正交的方向,一对消弧磁体设置成与运动接触件组件的每个侧表面隔开一规定距离,且该对消弧磁体中每个消弧磁体的相面对的磁极表面的磁极性是相同的。这使沿运动接触件组件的纵向而穿过形成于第一固定接触件的固定接触部分之间的部分和第二固定接触件的固定接触部分之间的部分中的每一个部分内的电弧的磁通量的磁通密度增大,从而可以增大使每个电弧延长的洛仑兹力。
此外,洛仑兹力作用于产生在第一固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分内的电弧以及产生在第二固定接触件的固定接触部分与运动接触件组件之间的部分内的电弧中的每一个电弧,以使电弧沿与第一和第二固定接触件的固定接触部分相连接的纵向正交的方向朝向消弧磁体侧延长。由此,不论电流在第一固定接触件和第二固定接触件之间的流动方向如何,电弧都可以可靠地被消灭。
附图说明
图1是示出根据本发明的电磁接触器的第一实施例的立体图;
图2是示出图1中的第一实施例的电磁接触器的接触机构并带有电流方向的纵向剖视图;
图3是示出在第一实施例中由一对消弧磁体形成的磁场中的磁通量的示例图;
图4是示出第一实施例的电磁接触器的电弧的已延长状态的立体图;
图5A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图3中线A-A剖取的剖视图;
图5B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图3中线A-A剖取的剖视图;
图6A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图3中线B-B剖取的剖视图;
图6B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图3中线B-B剖取的剖视图;
图7是示出根据本发明的电磁接触器的第二实施例的立体图;
图8是示出在第二实施例中由消弧磁体形成的磁场中的磁通量的示例图;
图9是示出第二实施例的电磁接触器的电弧的已延长状态的立体图;
图10A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图8中线C-C剖取的剖视图;
图10B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图8中线C-C剖取的剖视图;
图11A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图8中线D-D剖取的剖视图;
图11B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图8中线D-D剖取的剖视图;
图12是示出根据本发明的电磁接触器的第三实施例的立体图;
图13是示出根据本发明的电磁接触器的第三实施例的平面图;
图14是示出根据本发明的电磁接触器的第三实施例并带有由一对消弧磁体形成的磁场中的磁通量的横向剖视图;
图15是示出图12中的第三实施例的电磁接触器的接触机构并带有电流方向的纵向剖视图;
图16是示出第三实施例的电磁接触器的电弧的已延长状态的立体图;
图17是示出根据本发明的电磁接触器的第四实施例的立体图;
图18是示出图17中的第四实施例的电磁接触器的接触机构并带有电流方向的纵向剖视图;
图19是示出由第四实施例中的消弧磁体形成的磁场中的磁通量的示例图;
图20是示出第四实施例的电磁接触器的电弧的已延长状态的立体图;
图21A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图19中线E-E剖取的剖视图;
图21B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图19中线E-E剖取的剖视图;
图22A是示出闭合状态下的电磁接触器的沿图19中线F-F剖取的剖视图;
图22B是示出释放状态下的电磁接触器的沿图19中线F-F剖取的剖视图;
图23是根据本发明的电磁接触器的第五实施例的立体图;
图24是示出相关柱塞式电磁继电器的示例的横向剖视图;
图25是示出在相关柱塞式电磁继电器的示例的电流承载状态下的接触部分与消弧装置之间的几何关系的示意图;
图26是示出在相关柱塞式电磁继电器的示例中电弧产生的状态的示例图;
图27是示出在相关柱塞式电磁继电器的示例中切断状态下由消弧装置提供的磁通量方向、电流方向和电弧之间的关系的示意图;
图28是在当电流方向在相关柱塞式电磁继电器中反向时的状态下如图27中所示那些的相同关系的示意图;
图29是示出形成于相关电磁继电器的另一示例中的磁场的状态的平面图;以及
图30是示出沿图29中线G-G剖取的磁通密度分布的特征曲线图。
具体实施方式
下面,将基于附图(图1至图6B)来解释本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的电磁接触器的第一实施例的立体图。在图1中,附图标记1表示由上部中的接触机构2和下部中的驱动机构3构成的电磁接触器。
接触机构2设有固定接触件保持壳体4、第一固定接触件5A、第二固定接触件5B以及如图2中所示设置在固定接触件保持壳体4内的运动接触件组件6。固定接触件保持壳体4形成为具有带有绝缘材料的近似矩形实体状的外部形状。第一固定接触件5A和第二固定接触件5B是导电的并由固定接触件保持壳体4彼此间保持一规定距离。运动接触件组件6是导电的并设置在固定接触件保持壳体4中,以能够分别与第一和第二固定接触件5A和5B接触和断开。
第一固定接触件5A和第二固定接触件5B中的每个接触件都如图2中所示由固定端子部分12和固定接触部分13所形成。固定端子部分12形成为从固定接触件保持壳体4的上表面板4a向上突出的圆筒形,其具有从上表面侧形成的内螺纹部分11。固定接触部分13连接到固定端子部分12的下表面,其直径小于固定端子部分12的直径。
此外,连接到几百伏高压直流电源的外部连接端子(未示出)例如用其外螺纹部分而连接到第一固定接触件5A的固定端子部分12,该外螺纹部分被螺接到固定端子部分12的内螺纹部11内以被固定。此外,连接到负载的外部连接端子(未示出)用其外螺纹部分而连接到第二固定接触件5B的固定端子部分12,该外螺纹部分被螺接到固定端子部分12的内螺纹部11内以被固定。
此外,如图4中所示,运动接触件组件6形成平板状,该平板具有从下方面向第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的对应的固定接触部分13的长度以及大于第一固定接触件5A和第二固定接触件5B中每个接触件的固定接触部分13的直径的宽度。此外,运动接触件组件6固定到从驱动机构3中突出的轴8的顶端。
尽管未示出,但驱动机构3具有用磁性材料形成的芯部和定位在绕线管内的柱塞,在绕线管上卷绕有激励线圈。柱塞上固定有轴8。当激励线圈处于非导电状态时,运动接触件组件6与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B中每个接触件的固定接触部分13分开一规定距离,接触机构2由此进入释放状态。当在接触机构2的释放状态下对激励线圈通电时,柱塞向上运动以通过轴8向上移动绝缘件7和接触件组件6。这使运动接触件组件6与第一固定接触件5A的固定接触部分13和第二固定接触件5B的固定接触部分13的底面接触。因此,接触机构2进入闭合状态。
同时,固定接触件保持壳体4具有彼此面对的一对消弧磁体21和22,这对磁体例如通过粘合剂沿与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的设置方向平行的方向、即沿运动接触件组件6的纵向而固定到它们对应的外侧表面4b和4c上。在此,一对消弧磁体21和22中的每个磁体都沿厚度方向被磁化,而相面对的磁极表面、即内表面被制成为相同磁极性的南极,而背面,即外表面被制成北极。
消弧磁体21和22中每个磁体都被定位成沿侧向的中心与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的中心轴线之间的中心重合,至少一个侧向端部近似地面向第一固定接触件5A的固定接触部分13的中心轴线,而另一侧向端部近似地面对第二固定接触件5B的固定接触部分13的中心轴线。这形成如图3中所示从顶表面侧看时的磁场。在磁场中,在消弧磁体21和22的每个磁体中,来自外侧上的北极的磁通量
在中心部分处沿侧向向左和向右分离。磁通量向左的一半在到达南极之前绕磁体的左端部转过,然后沿运动接触件组件6的纵向向内穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6彼此相面对的部分。同时,磁通量向右的一半在到达南极之前绕磁体的右端部转过,然后沿运动接触件组件6的纵向向内穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6彼此相面对的部分。
此外,如图5A和5B以及图6A和6B中所示,在固定接触件保持壳体4中,消弧空间23和24分别形成于面向第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分的内表面上以及面向第二固定接触件5B的固定接触部分13与运动接触件组件6之间的部分的内表面上。
接下来,将解释第一实施例的操作。
首先,连接到高压直流电源的外部连接端子(未示出)例如用其外螺纹部分连接到第一固定接触件5A的固定端子部分12,该外螺纹部分被螺接到固定端子部分12的内螺纹部分11内以被固定。然后,连接到负载的外部连接端子(未示出)例如用其外螺纹部连接到第二固定接触件5B的固定端子部分12,该外螺纹部分被螺接到固定端子部分12的内螺纹部分11内以被固定。
在此状态下,当驱动机构3中未示出的激励线圈处于未导电状态时,通过定位在驱动机构3中的未示出的返回弹簧向下移动运动接触件组件6的轴8。由此,如图2中所示,接触机构2进入释放状态,在该释放状态中,运动接触件组件6与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的固定接触部分13向下分开一规定距离。这致使第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的部分处于非导电状态,从而导致没有来自高压电源的电流供给到负载的电流切断状态。
当驱动机构3中未示出的激励线圈在释放状态下被通电时,设置在驱动机构3中的未示出的柱塞抵抗返回弹簧的力向上运动,运动接触件组件6的轴8通过该柱塞而向上移动。如图所示5A和5B以及图6A和6B中所示,这使运动接触件组件6的上表面与第一固定接触件5A的固定接触部分13和第二固定接触件5B的固定接触部分13的底面接触,以使接触机构2进入闭合状态。
在此闭合状态下,输入到第一固定接触件5A的固定端子部分12的电流从第一固定接触件5A的固定接触部分13经由运动接触件组件6进入第二固定接触件5B的固定接触部分13,以使接触机构2进入供电状态,在该供电状态下,电流从第二固定接触件5B的固定端子部分12被供给到负载。
此后,切断对驱动机构3中激励线圈的导电以取消供电状态会使未示出的柱塞开始通过返回弹簧而下降。由此,在接触机构2中,运动接触件组件6将如图2中所示向下与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的固定接触部分13分离。此时,在运动接触件组件6与第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的固定接触部分13之间的每个空间内产生电弧30,电流的导电状态通过该电弧而继续。
此时,彼此面对的消弧磁体21和22的磁极表面的极性是南极,而其外侧表面的极性是北极。这形成如图3中所示的从顶表面侧看时的磁场。在磁场中,来自北极的磁通量在到达南极之前绕消弧磁体21和22中每个磁体的两个侧向端部转过,然后沿运动接触件组件6的纵向向内穿过消弧部分,在该消弧部分处,第二固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6彼此面对。同时,磁通量也在到达南极之前沿运动接触件组件6的纵向向内穿过另一消弧部分,在该另一消弧部分处,第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6彼此面对。
因此,消弧磁体21和22的磁通量都沿运动接触件组件6的纵向向内穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。消弧磁体21和22的磁通量也都沿运动接触件组件6的纵向向内穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分,其方向与在第一固定接触件5A的固定接触部分13与运动接触件组件6之间的部分内的磁通量方向相反。因此,在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分中,如图5B中所示,电流I从第一固定接触件5A侧流到运动接触件组件6侧。同时,磁通量的方向变成朝向纸面的方向。因此,根据弗莱明左手定则,有较大量值的洛伦兹力朝消弧磁体21侧的方向作用,该方向与运动接触件组件6的纵向正交并与打开和闭合第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6的方向正交。通过洛伦兹力,在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间产生的电弧30如图5B中所示从第一固定接触件5A的固定接触部分13的侧表面大幅延长,从而经由形成于消弧磁体21的内侧的消弧空间23的内部而到达运动接触件组件6的底面侧,从而被消灭。此外,在消弧空间23内,在其上侧和下侧上,磁通量朝第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的磁通量方向向上和向下倾斜。因此,通过倾斜的磁通量,在消弧空间23内延长的电弧30朝向消弧空间23的角落进一步延长,由此可加长电弧长度,以能够获得良好的切断性能。
在第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分中,如图6B中所示,电流I从运动接触件组件6侧流到第二固定接触件5B侧。同时,磁通量
的方向变成从纸面朝向该侧的方向。因此,根据弗莱明左手定则,较大的洛伦兹力朝消弧磁体21侧的方向作用,该方向与运动接触件组件6的纵向正交并与打开和闭合第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6的方向正交。通过洛伦兹力,在第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间产生的电弧30大幅延长,从而从运动接触件组件6的底面侧经由形成于消弧磁体21的内侧的消弧空间23的内部而到达第二固定接触件5B的固定接触部分13的侧面侧,如图6B中所示,以被消灭。此外,如以上所解释的,在消弧空间23内,在其上侧和下侧上,磁通量朝第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的磁通量方向向上和向下倾斜。因此,通过倾斜的磁通量,在消弧空间23内延长的电弧30朝向消弧空间23的角落进一步延长,由此可加长电弧长度,以能够获得良好的切断性能。
与此相比,当处于闭合状态的电磁接触器1进入有再生电流从负载侧流到直流电源侧的释放状态时,呈现相似的消弧功能,只是在上述图5A和5B以及图6A和6B中所示的电流方向反向,从而使洛伦兹力朝消弧磁体22侧作用,以使电弧30延长到消弧空间24侧。
这样,根据第一实施例,消弧磁体21和22沿与运动接触件组件6的纵向正交的方向设置成彼此面对,而第一固定接触件5A、第二固定接触件5B和运动接触件组件6设置在两消弧磁体之间,且消弧磁体21和22的相面对的磁极表面具有相同的极性。
因此,来自消弧磁体21和22的磁通量都沿运动接触件组件6的纵向穿过第一固定接触件5A和运动接触件组件6之间的部分以及第二固定接触件5B和运动接触件组件6之间的部分。
因此,穿过第一固定接触件5A和运动接触件组件6之间的部分以及第二固定接触件5B和运动接触件组件6之间的部分中的每一个部分的磁通量的磁通密度相比于前述示例中相关的电磁接触器的磁通密度来说要大幅增大。通过在第一固定接触件5A和运动接触件组件6之间的部分以及第二固定接触件5B和运动接触件组件6之间的部分中的每一个部分内的这种磁通量和电流流动,根据弗莱明左手定则,有较大量值的洛仑兹力朝向消弧磁体21或22作用。
通过洛仑兹力,电弧30朝形成于固定接触件保持壳体4的内侧表面上的消弧空间23或24大幅延长,以允许电弧30被消灭。因此,直流高压可被切断,而无须增大消弧磁体21或22的抗磁力,由此可减小电磁接触器的尺寸。此外,即使电流方向反向,从第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6延长的电弧30以及从第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6延长的电弧30彼此也不靠近,这可以可靠地防止两电弧彼此干涉。
此外,当在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内流动的电流方向以及在第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内流动的电流方向反向时,洛仑兹力沿相反方向作用。即,电弧30延长到运动接触件组件6纵向的哪侧上,也就是,电弧30延长到消弧磁体21或22中的哪侧上,由在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内流动的电流的方向以及在第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内流动的电流的方向来确定。
因此,通过在运动接触件组件6纵向的两侧上、即分别在消弧磁体21和22侧上都提供消弧空间23和24,不论电弧电流的方向如何,即,不论电流在固定接触部分和运动接触件组件之间的部分内流动的方向如何,都可以呈现可靠的消弧功能。
如上所解释的,根据第一实施例,可提供小尺寸的电磁接触器,不论在接触部分内流动的电流方向如何,该电磁接触器对于高压电源来说都具有足够的消弧功能。
在前述第一实施例中,关于消弧磁体21和22的相面对的磁极表面的磁极性都为南极的情况作出了解释。但本发明不限于此,相面对的磁极表面的磁极性也可以是北极。
在此情况下,来自消弧磁体21和22中每个磁体的内侧表面上的北极的磁通量的第一固定接触件5A侧的一半在到达位于外侧表面上的南极之前,穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。并且同时,来自消弧磁体21和22中每个磁体的内侧表面上的北极的磁通量的第二固定接触件5B侧的一半在到达位于外侧表面上的南极之前,穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
因此,除了洛仑兹力的作用方向反向之外,可获得类似于第一实施例的工作效果。
接下来,将参照图7至图11B来解释本发明的第二实施例。
在第二实施例中,上述第一实施例的一对消弧磁体21和22中的每个消弧磁体被设置成分成沿侧向设置的一组两个磁体。
即,如图7和图8中所示,第二实施例具有与图1和图3中所示的前述第一实施例的结构相同的结构,只是前述第一实施例的一对消弧磁体21和22由一组两个分磁体21a和21b以及一组两个分磁体22a和22b分别构成,并在该组分磁体21a和21b以及该组分磁体22a和22b的每一个之间都设置有规定长度的间隙。因此,在第二实施例中,与图1和图3中所示那些等同的部分将用相同的附图标记和符号来表示并且省略其具体说明。
在此,在分磁体21a、21b、22a和22b中,在一个半部中彼此面对的一对分磁体21a和22a的相面对的磁极表面具有相同的磁极性,例如都为南极。此外,在另一半部中彼此面对的一对分磁体21b和22b的相面对的磁极表面具有为北极的相同磁极性,这与一对分磁体21a和22a的相面对的磁极表面的磁极性不同。
根据第二实施例,一对分磁体21a和22a的相面对的磁极表面为南极,这两个表面彼此面对,而第一固定接触件5A的固定接触部分13和与其面对的运动接触件组件6设置在该对分磁体之间。此外,一对分磁体21b和22b被设置成彼此面对,且这对分磁体定位成沿侧向相对于一对分磁体21a和22a设有规定长度的间隙,而第一固定接触件5B的固定接触部分13和与其面对的运动接触件组件6放置在分磁体21b和22b之间,并且分磁体21b和22b的相面对的磁极表面的磁极性都是北极。
由此,当从顶面侧看时,如图8中所示,由分磁体21a、22a、21b和22b形成磁场。在该磁场中,来自分磁体21a的外侧上的北极的磁通量的左边一半绕固定接触件保持壳体4的外侧转过并且穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分而到达该分磁体21a本身的南极。磁通量另外的右边一半到达相邻的分磁体21b的外侧上的南极。
相反地,来自分磁体21b的内侧上的北极的磁通量的左边一半到达相邻的分磁体21a的内侧上的南极。而磁通量另外的右边一半穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分、绕固定接触件保持壳体4的外侧转过并到达该分磁体21b本身的南极。
以相同方式,来自分磁体22a的外侧上的北极的磁通量的左边一半绕固定接触件保持壳体4的外侧转过并且穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分而到达分磁体22a本身的南极。而磁通量另外的右边一半到达相邻的分磁体22b的外侧上的南极。
相反地,来自分磁体22b的内侧上的北极的磁通量的左边一半到达相邻的分磁体22a的内侧上的南极。而磁通量另外的右边一半穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分、绕固定接触件保持壳体4的外侧转过并到达该分磁体22b本身的南极。
因此,在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内,来自分磁体21a和22a的磁通量沿纵向向内穿过。相反地,在第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内,来自分磁体21b和22b的磁通量沿纵向向外穿过。
此外,假设电磁接触器进入闭合状态,在该闭合状态中,驱动机构3内的激励线圈中供给有电流,以通过轴8来抬升运动接触件组件6,从而与第一和第二固定接触件5A和5B的固定接触部分13的底面接触。当电磁接触器进入闭合状态时,如图10A中所示,在第一固定接触件5A和运动接触件组件6之间的部分内,电流从第一固定接触件5A的固定接触部分13流到运动接触件组件6侧,并且磁通量沿朝向纸面的方向穿过该部分。
以同样方式,在第二固定接触件5B和运动接触件组件6之间的部分内,如图11A中所示,电流从运动接触件组件6流到第二固定接触件5B的固定接触部分13侧,并且磁通量沿朝向纸面的方向穿过该部分。
因此,当电磁接触器从闭合状态转换成释放状态时,在第一和第二固定接触件5A和5B的固定接触部分13中的每个固定接触部分与运动接触件组件6之间的部分内因它们的分离而产生的电弧30致使较大量值的洛仑兹力如图10A中所示在第一固定接触件5A和运动接触件组件6之间的部分内朝向分磁体21a而作用于电弧30。
通过该洛仑兹力F,所产生的电弧30如图10B中所示从第一固定接触件5A的固定接触部分13的侧表面延长,以从顶部到底部地经由分磁体21a侧上的消弧空间23而到达运动接触件组件6的底面侧,以被消灭。
此外,在消弧空间23内,在其上侧和下侧上,磁通量朝第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的磁通量方向向上和向下倾斜。因此,通过倾斜的磁通量,延长到消弧空间23内的电弧30朝向消弧空间23的角落进一步延长,由此可加长电弧长度,以能够获得良好的切断性能。
而在第二固定接触件5B的固定接触部分13与运动接触件组件6之间的部分内,如图11A所示,较大量值的洛仑兹力F沿分磁体22b的方向作用于所产生的电弧30。通过洛仑兹力F,所产生的电弧30如图11B中所示延长,以从运动接触件组件6的底面侧从底部到顶部地经由分磁体22b侧上的消弧空间24而到达第二固定接触件5B的固定接触部分13的侧表面,以被消灭。
此外,在消弧空间24内,在其上侧和下侧上,磁通量朝第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的磁通量方向向上和向下倾斜。因此,通过倾斜的磁通量,延长到消弧空间23内的电弧30朝向消弧空间24的角落进一步延长,由此可加长电弧长度,以获得良好的切断性能。
这样,根据第二实施例,当电磁接触器从闭合状态转换成释放状态时产生的电弧30如图9中所示延长到第一固定接触件5A侧上的消弧空间23侧上。而在第二固定接触件5B侧上,所产生的电弧30延长到消弧空间23的相对侧上的消弧空间24上。
这使延长的电弧30在彼此相对的两侧上穿过它们各自的消弧空间23和24,从而可以可靠地防止延长的电弧30彼此干涉。因此,第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的距离可缩短。因此,可减小电磁接触器的尺寸。
此外,当在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内以及在第二固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内流动的电流方向反向时,洛仑兹力也沿相反方向作用。即,由电流流过接触部分的方向来确定电弧30沿两个方向中的哪个方向延长,这两个方向都与打开和闭合第一固定接触件5A和第二固定接触件5B中每个固定接触件的固定接触部分13与运动接触件组件6之间的接触部分的方向正交,并与由分磁体形成于接触部分内的磁通量的方向正交。因此,通过沿与打开和闭合接触部分的方向正交的方向以及与由分磁体所形成的磁通量的方向正交的方向而在运动接触件组件6的两侧上、即在两组分磁体21a和21b以及22a和22b侧上提供消弧空间,可充分地消灭电弧。
这样,通过一对电弧空间23和24可充分地消灭电弧,从而可以提供紧凑的电磁接触器。即,不在接触部分内提供较大间隙,电弧也可以通过一对消弧空间而充分消灭。此外,就是在例如形成两个接触部分、而不使接触部分设置成以相对较大的距离隔开以提供用于不同电弧的空间的情况下,电弧也可延长到消弧空间。
从上述说明中,可获得小尺寸的电磁接触器,不论电流在接触部分内流动的方向如何,该电磁接触器都可以呈现足够的消弧功能。
在第二实施例中,关于分磁体21a和22a的相面对的磁极表面的极性选择成南极,而分磁体21b和22b的相面对的磁极表面的极性选择成北极的情况下作出解释。但本发明并不限于此,即使分磁体21a和22a的面对的磁极表面的极性选择成北极,而分磁体21b和22b的面对的磁极表面的极性选择成南极,也可获得类似于第二实施例的工作效果。
接下来,将借助于图12至图16来解释本发明的第三实施例。
在第三实施例中,电磁接触器1的设置有消弧磁体的两侧表面之间的距离缩短。
即,在第三实施例中,如图12和13中所示,第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的部分向内、即朝运动接触件组件6侧变窄,而成为具有较窄宽度的形状,其具有形成于其上的保持凹槽31和32。
此外,在保持凹槽31和32内设置每个都具有竖直长边的矩形消弧磁体21和22。这样,固定接触件保持壳体4具有仅在第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的部分内变窄的宽度。这使固定接触件保持壳体4可以固定消弧空间23和24,这些消弧空间具有要求的尺寸并形成有分别朝向第一固定接触件5A和第二固定接触件5B的内表面。
根据第三实施例,如图14中所示,来自消弧磁体21和22的北极的磁通量的一半沿纵向朝左向外穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。来自消弧磁体21和22的北极的磁通量的另一半沿纵向朝右向外穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
因此,如图15中所示,在再生电流从第二固定接触件5B侧流到第一固定接触件5A侧的状态下,例如当电磁接触器转换到释放状态时,电弧30产生于第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内以及第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内。
此时,根据弗莱明左手定则,洛仑兹力沿与来自消弧磁体21和22的磁通量方向正交并与电流方向正交的方向起作用。因此,如图16中所示,电弧30可延长到消弧空间23侧上,以如图16中所示,以被消灭。当电流从第一固定接触件5A侧流到第二固定接触件5B侧时,电弧30可延长到消弧空间24上以被消灭。因此,通过第三实施例,也可获得类似于以上所解释的第一实施例的工作效果。
此外,在上述第三实施例中,对于消弧空间23和24,第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的空间(这些空间对于消弧空间来说并不必要)变窄,以在外侧上形成保持凹槽。因此,包括被定位在固定接触件保持壳体4的外侧表面上的消弧磁体的外部尺寸可比第一实施例的外部尺寸小,由此可进一步减小电磁接触器的尺寸。
顺带提及,还是在第三实施例中,消弧磁体21和22的相面对的磁极表面的极性可从北极变成南极。
接下来,将借助于图17至图22B来解释本发明的第四实施例。
第四实施例被设置成使归因于消弧磁体的磁通量的洛仑兹力有效地作用于产生在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间以及第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分内的电弧。
即,在第四实施例中,将在第三实施例中所用的每个都具有竖直长边的矩形消弧磁体21和22设置在固定接触件保持壳体4的外侧表面上、在朝向第一固定接触件5A和第二固定接触件5B之间的部分内。此外,固定接触件保持壳体4具有沿运动接触件组件6的纵向而设置在它们对应的外侧表面上的消弧辅助磁体41和42。
此外,消弧磁体21和22各自相面对的磁极表面的磁极性为南极,而它们的对应的外侧磁极表面的磁极性为北极。而消弧辅助磁体41和42的相面对的磁极表面的磁极性为北极,而它们外侧磁极表面的磁极性为北极。
由此,通过消弧磁体21和22以及消弧辅助磁体41和42形成图19中所示的磁场。即,在磁场内,使消弧磁体21侧为前侧,而消弧磁体22侧为后侧,来自消弧辅助磁体41的内表面侧上的北极的磁通量中前侧的那一半在到达消弧磁体21的内表面侧上的南极之前,沿纵向向内穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
此外,来自消弧辅助磁体41的内表面侧的北极的磁通量中后侧的那一半在到达消弧磁体22的内表面侧上的南极之前,沿纵向向内穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
相似地,来自消弧辅助磁体42的内表面侧的北极的磁通量中前侧的那一半在到达消弧磁体21的内表面侧上的南极之前,沿纵向向内穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
此外,来自消弧辅助磁体42的内表面侧的北极的磁通量中后侧的那一半在到达消弧磁体22的内表面侧上的南极之前,沿纵向向内穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分。
根据第四实施例,穿过第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分的磁通量和穿过第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分的磁通量类似于先前所述第一实施例的磁通量。
因此,如图18中所示,当电磁接触器从闭合状态转变成释放状态时,在电流从第一固定接触件5A侧经过运动接触件组件6而流到第二固定接触件5B侧的情况下,如上述解释那样产生电弧30。在每个所产生的电弧30上,根据磁通量和电流方向,由弗莱明左手定则确定的洛仑兹力朝消弧磁体21侧作用。
通过洛仑兹力,所产生的电弧30大幅延长到消弧空间23侧上,并如图20、21B和22B中所示那样被消灭。因此,可获得类似于第一实施例的工作效果。
此外,在第四实施例中,像在前述第二实施例中那样,通过消弧辅助磁体41和42,在第一固定接触件5A的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分以及第二固定接触件5B的固定接触部分13和运动接触件组件6之间的部分中的每一个部分内可形成具有近似平行磁力线的磁场。因此,在固定接触部分13的任何位置处产生的电弧30可沿期望的方向延长,即,延长到消弧空间23或24侧上。
顺便提及,还是在第四实施例中,通过将消弧磁体21和22的相面对的磁极表面的磁极也设置为北极,并将供消弧辅助磁体41和42的相面对的磁极表面的磁极设置为南极,可获得类似于第四实施例的工作效果。
接下来,将借助于图23来解释本发明的第五实施例。
第五实施例被设置成增大在消弧磁体21的相面对的磁极表面与消弧辅助磁体41的相面对的磁极表面之间的磁场、在消弧磁体21的相面对的磁极表面与消弧辅助磁体42的相面对的磁极表面之间的磁场、在消弧磁体22的相面对的磁极表面与消弧辅助磁体41的相面对的磁极表面之间的磁场以及在消弧磁体22的相面对的磁极表面与消弧辅助磁体42的相面对的磁极表面之间的磁场中的每一个磁场内的磁通密度。
即,如图23中所示,第五实施例具有与图19中所示的第四实施例的结构相同的结构,只是设置有磁轭50,该磁轭形成有由磁性材料制成的一对磁轭部分51和52。因此,在第五实施例中,与图19中所示那些等同的部分将用相同的附图标记和符号来表示并且省略其具体说明。
在此,磁轭部分51形成为C形形状,具有中间板51a和端部板51b和51c。中间板51a连结到消弧磁体21的与该消弧磁体的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面上,并沿固定接触件保持壳体4向右和向左延伸。端部板51b和51c从中间板51a的左端和右端向后延伸,以在与消弧辅助磁体41和42的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面上的部分处连结于消弧辅助磁体41和42,所述部分分别从消弧辅助磁体41和42的中间位置朝前端侧略有移位。
以相同方式,磁轭部分52形成为C形形状,具有中间板52a和端部板52b和52c。中间板52a连接到消弧磁体22的与该消弧磁体的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面上,并沿固定接触件保持壳体4向右和向左延伸。端部板52b和52c从中间板52a的左端和右端向前延伸,以在与消弧辅助磁体41和42的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面上的部分处连结于消弧辅助磁体41和42,所述部分分别从消弧辅助磁体41和42的中间位置朝后端侧略有移位。
根据第五实施例,磁轭部分51连结到消弧磁体21的与该消弧磁体的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面,以及连结到每个消弧辅助磁体41和42的与该消弧辅助磁体的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面。此外,磁轭部分52连结到消弧磁体22的与该消弧磁体的相面对的磁极表面相对的一侧上的表面,以及连结到每个消弧辅助磁体41和42的与相面对的磁极表面相对的一侧上的表面。因此,形成有:包括消弧磁体21、磁轭部分51、消弧辅助磁体41以及消弧辅助磁体41与消弧磁体21的相面对的磁极表面之间的部分的闭合磁回路;包括消弧磁体21、磁轭部分51、消弧辅助磁体42以及消弧辅助磁体42与消弧磁体21的相面对的磁极表面之间的部分的闭合磁回路;包括消弧磁体22、磁轭部分52、消弧辅助磁体41以及消弧辅助磁体41与消弧磁体22的相面对的磁极表面之间的部分的闭合磁回路;以及包括消弧磁体22、磁轭部分52、消弧辅助磁体42以及消弧辅助磁体42与消弧磁体22的相面对的磁极表面之间的部分的闭合磁回路。
因此,磁轭部分51和52的存在可减小消弧磁体21与消弧辅助磁体41和42中每个消弧辅助磁体之间的磁阻以及消弧磁体22和消弧辅助磁体41和42中每个消弧辅助磁体之间的磁阻,由此可增大驱动电弧的磁场内的磁通密度。因此,施加在电弧上的驱动力增大,从而可以改进切断性能。此外,可以用较小磁体来形成与不提供磁轭部分51和52情况下的磁场强度相等的磁场,由此可减小电磁接触器的整个结构尺寸。
此外,形成一对C形形状的磁轭部分51和52,以安装到它们对应的消弧磁体21和22以及一对消弧辅助磁体41和42上,从而磁轭部分51使消弧磁体21与消弧辅助磁体41连结,而磁轭部分52使消弧磁体22与消弧辅助磁体41和42连结,由此可容易地形成闭合磁回路。
在第五实施例中,每个磁轭部分51和52都形成为C形形状。但本发明不限于此,而是允许磁轭部分51和52形成为任何形状,只要磁轭部分51使消弧磁体21磁性连接到消弧辅助磁体41和42,而磁轭部分52使消弧磁体22磁性连接到消弧辅助磁体41和42,以可以形成闭合的磁回路。
尽管已参照本发明的较佳实施例来具体示出和描述了本发明,但是熟悉本领域的技术人员应该理解,可在形式和细节上作出前述的和其它的改变而不脱离本发明的精神实质和范围。