CN204537895U - 开闭装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开闭装置，其具备长条状的磁体(3)，该长条状的磁体(3)的一端部与磁铁(4)的磁极面接触，并在固定接触件(1)以及可动接触件(2)中的至少一方和磁铁(4)之间延伸，利用磁性材料将两个接触件(1)(2)中的某一方和磁体(3)一体成型而构成吸引杆一体型接触件(10)。

Description

开闭装置

技术领域

本实用新型涉及用于切断电流的开关、开闭器、断路器、电磁接触器、继电器等开闭装置。

背景技术

在开闭装置中，将在触点之间产生的电弧拉伸而提高电弧电阻，将电弧电压高电压化，从而切断电流。特别地，在DC用开闭装置中，由于需要将电弧电压提高至比电源电压高，产生电流零点而进行切断，因此，将电弧拉伸的技术重要。在现有技术中，通常为了拉伸电弧，使永磁铁的磁力线与电弧交链，向电弧施加洛仑兹力，从而拉伸电弧长度(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2009-87918号公报

在为了对电弧进行消弧而在消弧室中搭载有磁铁的开闭装置中，如果通电方向相反，则电弧的驱动方向反转，因此存在切断可靠性降低的问题。另外，为了即使在电弧逆向驱动的情况下也能够进行切断，还具有将消弧空间扩大的方法，但该方法存在装置大型化的问题。另外，针对驱动并伸长至比与磁铁的磁极面相对的面更靠外侧的电弧，不仅难以发挥磁性驱动作用，而且从磁铁生成的磁力线引起朝向预料之外的方向的电磁力，因此，切断可靠性降低。

在上述开闭装置中，为了将期望的洛仑兹力作用于电弧，需要对所述洛仑兹力的作用面作用相同方向的磁力线。为了使相同方向的磁力线与电弧交链，必须使所述永磁铁的磁极面大于所述洛仑兹力的作用面，成为高成本的结构，难以确保配置空间。

另外，对于位于不与永磁铁的磁极面相对的部位处的电弧，由于从永磁铁生成的磁力线产生朝向预料之外的方向的洛仑兹力，因此切断可靠性降低，在最坏的情况下会引起不能切断的事故。在现有的搭载有永磁铁的开闭装置中，大多会将电弧拉伸至比永磁铁的相对面更靠外侧，在这种开闭装置中切断的可靠性较低。

另外，为了在与永磁铁的相对面相比靠外侧处也形成来自永磁铁的磁力线，有时使用磁轭，但如果电流方向改变，则由来自永磁铁的磁力线产生的洛仑兹力向相反方向作用，因此，在该情况下，如果逆向连接则难以切断，成为事故的原因。为了避免该事故，必须搭载即使电流方向反转、电弧逆向运动也能够充分地使电弧伸长的电弧伸长空间和磁轭，存在开闭装置大型化的问题。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于得到一种开闭装置，该开闭装置不依赖于电流方向，在使用小型磁铁的情况下也能够确保充分的切断可靠性。

本实用新型所涉及的开闭装置，其具有：固定接触件，其具有固定触点；可动接触件，其具有可动触点；开闭机构部，其进行所述固定触点和所述可动触点的开闭动作；磁铁；以及长条状的磁体，其一端部与所述磁铁的磁极面接触，在所述固定接触件以及所述可动接触件中的至少一方和所述磁铁之间延伸，所述开闭装置具备利用磁性材料而将所述固定接触件以及所述可动接触件中的至少一方和所述磁体一体成型的吸引杆一体型接触件。

实用新型的效果

根据本实用新型的开闭装置，与电流方向无关地，能够将在接触件之间产生的电弧沿长条状的磁体即吸引杆的侧面向磁铁的方向驱动。此时，电弧一边沿吸引杆的侧面受到驱动，一边朝向磁铁的方向行进并伸长，因此电弧急速地被冷却。由此，即使在流过逆极性的电流的情况下，也能够确保较高的切断可靠性，并能够低价地构成小型的开闭装置。

另外，通过将固定接触件和所述吸引杆一体成型，不仅能够减少部件数量，还能够将从磁铁产生的磁力线有效地引导至固定触点附近为止，因此断开时产生的电弧能够迅速地被驱动·伸长，能够抑制触点损耗。

本实用新型的上述或者其他目的、特征、效果，通过以下的实施方式的详细说明以及附图的记载，能够变得清楚。

附图说明

图1是概略地表示本实用新型的表示作为基础的技术的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构概略地示出的侧剖面图。

图2是用于说明图1的开闭装置的电弧的消弧动作的说明图。

图3是概略地表示本实用新型的实施方式1的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。

图4是概略地表示本实用新型的实施方式2的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。

图5是概略地表示本实用新型的实施方式3的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。

图6是表示本实用新型的实施方式4的开闭装置的吸引杆一体型接触件的斜视图。

图7是概略地表示本实用新型的实施方式5的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。

图8是概略地表示本实用新型的实施方式6的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。

标号的说明

A：电弧，M：磁力线，1：固定接触件，1a：固定触点，2：可动接触件，2a：可动触点，11：固定侧端子部，12：可动侧端子部，15：可挠导体，3：吸引杆，3c：磁体用绝缘罩，3e：凹状的细缝，4、4A、4B：磁铁，41：永磁铁，6：磁加强板，10：吸引杆一体型接触件，10A：电弧换流部，10B：收缩部，100：开闭装置，101：壳体，102：消弧室，103：开闭机构部，105：电磁致动器部。

具体实施方式

以下，基于附图，对本实用新型的各实施方式进行说明。此外，各图中，相同标号表示相同或者等同部分，重复说明省略。

实施方式1.

图1、图2示出作为本实用新型的基础的技术，图1是表示开闭装置的断开状态下的开闭机构部和消弧室部分的要部结构的侧剖面图，图2是用于说明图1的开闭装置的电弧的消弧动作的说明图。

如图1所示，作为本实用新型的基础的开闭装置100具备：固定接触件1，其具有固定触点1a；可动接触件2，其具有可动触点2a；开闭机构部103，其进行固定触点1a和可动触点2a的开闭动作；磁铁4，其产生用于使在固定触点1a与可动触点2a分离时在固定接触件1与可动接触件2之间产生的电弧伸长的磁场；以及作为长条状的磁体的吸引杆3，其一端部与磁铁4的磁极面接触，另一端部位于固定接触件1侧，在固定接触件1和磁铁4之间延伸。并且，吸引杆3的另一端部以与固定接触件1和可动接触件2之间的电弧产生区域接近的方式配置，将磁铁4和吸引杆3作为基本结构，其中，该磁铁4控制在两个触点1a、2a分离时在两个接触件1、2之间产生的电弧A而使其伸长，该吸引杆3由磁体构成，其一端部配置在电弧产生区域的附近，并且另一端部与磁铁4的一个磁极面进行面接合，通过上述结构，电弧A由于由磁铁4产生的磁场而沿磁体即吸引棒3的长度方向侧面伸长。

以下，参照图1、图2更详细地说明开闭装置100的结构、动作。

图1中，开闭装置100在通过由绝缘物形成的壳体101而构成的框体的两端部，设置有与外部的电力电路连接的固定侧端子部11以及可动侧端子部12，在下部设置有用于对电弧进行消弧的消弧室102，该消弧室102在一端配置有固定触点1a，在另一端配置有磁铁4。

在消弧室102中配置有：固定接触件1，其与固定侧端子部11一体地形成，并在规定部位设置有固定触点1a；可动接触件2，其具有与固定触点1a接触/分离的可动触点2a，并以转动的方式设置；吸引杆3，其由长条状磁体构成，以与由固定接触件1和可动接触件2所夹着的空间相对的方式，一端部配置于电弧的产生区域的附近；以及磁铁4，其与该吸引杆3邻接(面接合)，在吸引杆3的另一端部即与在固定触点1a和可动触点2a这两个触点之间产生的电弧A的相对面相反侧的吸引杆3的另一端部端面上，面接合与该端面相对的磁极面，沿吸引杆3的周侧面驱动电弧。此外，15是可挠导体。

此外，吸引杆3采用圆杆、长方体、圆筒形或多边形状的杆等形状，也能够取得同样的效果，另外，吸引杆3如后述所示，利用磁体用绝缘罩3c保护，该磁体用绝缘罩3c设置为，与通电方向朝向纸面前侧的电弧A的产生区域相对，在磁铁4上安装有后述的磁加强板6。除此之外，未图示部分的结构等与例如专利文献1的现有技术等相同。

下面，将直至消弧为止的进展阶段分成(I)～(V)的5个阶段，利用图2的模型对电弧的消弧原理进行说明，在该图2的模型中，将由磁体用绝缘罩3c保护的吸引杆3的与电弧产生位置相反侧的端面，与具有N极的永磁铁41的磁极面进行面接合。

在图2中，首先，在消弧的进展阶段(I)中，从永磁铁41产生的磁力线M被吸引杆3引导，从吸引杆3的前端朝向电弧，产生对电弧的交链磁场。利用交链磁场对电弧作用洛仑兹力，将电弧向图2的下侧方向驱动。

然后，在消弧的进展阶段(II)中，以从吸引杆3的前端绕到永磁铁41的S极侧的方式形成的磁力线M与在(I)阶段中被驱动的电弧交链。电弧由于该交链磁场而被吸引至向吸引杆长度方向的侧面部分扩展的电弧伸长空间中。

然后，在消弧的进展阶段(III)中，被吸引至电弧伸长空间中的电弧，由于从吸引杆3的侧面沿法线产生的磁力线M而进一步被吸引至里侧。由于电弧越被吸引至里侧，从吸引杆3的侧面产生的磁场强度越强，因此，电弧难以从吸引杆3脱离，能够稳定地使电弧向吸引杆3的里侧(右侧)伸长。另外，在与吸引至里侧的电弧交链的磁力线中，大量地包含绕到永磁铁41的S极侧的磁力线，由该方向(图中的右侧方向)的磁力线产生的交链磁场，产生使电弧向吸引杆3的内侧靠近的力。

然后，在消弧的进展阶段(IV)中，向接近至对吸引杆3进行保护的磁体用绝缘罩3c的电弧作用以更强的力将电弧向吸引杆3的内侧按压的洛仑兹力。由此，将电弧朝向磁体用绝缘罩3c压缩，电弧内部的电阻急剧地升高。并且，由于电弧热量而产生的消融气体从磁体用绝缘罩3c的电弧露出面喷向电弧，由此，电弧被冷却，电弧内部的电阻进一步升高。

最后，在消弧的进展阶段(V)中，在磁体用绝缘罩3c的一部分设置有如图所示的凹状的细缝3e的情况下，利用向吸引杆3的内侧按压的洛仑兹力将电弧引入至细缝3e内，使电弧收缩得较细。并且，从收缩后的电弧的周围喷出通过磁体用绝缘罩3c产生的消融气体，使电阻提高至在电弧内部无法维持其导电性为止，实现消弧。

此外，根据上述构造，在通电方向相反的情况下也具有相同的效果，在各个消弧的进展阶段中，如图2所示，电弧以相对于吸引杆3而轴对称的方式不断伸长。另外，在永磁铁41(或磁铁4)的磁极面的朝向相反的情况下也能取得相同的效果，在各个消弧的进展阶段中，电弧以相对于吸引杆3的轴对称的方式不断伸长。

如上所述，通过使用吸引杆3和永磁铁41(或磁铁4)而能够将电弧向同一方向驱动，并使其伸长，不会使开闭装置大型化，能够提高切断的可靠性。

另外，在图1的开闭装置中，除了上述基本结构之外，通过附加以下部件，而具有更显著的效果。

首先，开闭装置具有电弧伸长空间部，通过将永磁铁(或磁铁)配置在电弧伸长空间部中，从而能够扩大电弧可伸长的长度，能够进一步提高电弧电阻。

另外，通过在永磁铁41(或磁铁4)的不与吸引杆3邻接(面接合)的相反侧(吸引杆相反侧)的磁极面上，设置由磁体构成的磁加强板6，从而降低经由吸引杆3而由环绕在永磁铁41(或磁铁4)周围的磁力线形成的磁路的磁阻，因此，从吸引杆3的表面产生的磁场强度提高，能够进一步提高消弧性能。

另外，在图1的方式中使用的磁铁4由永磁铁41构成，从而能够对电弧作用恒定磁通，因此即使在由通电导体产生的磁通较弱的电流区域(例如小于1kA)中，也能够进行稳定的切断。

下面，基于图3对本实用新型的实施方式1进行说明。

图3是概略地表示本实用新型的实施方式1的开闭装置的断开状态下的消弧室部分的要部结构的侧剖面图。本实用新型的实施方式1的开闭装置，将上述的图1的结构作为基本结构，利用磁性材料将固定接触件和长条的磁体即吸引杆一体成型，使固定接触件成为吸引杆一体型接触件(以下简称为一体型接触件)10。即，吸引杆一体型接触件10形成为一端部与磁铁4的磁极面接触，另一端部具有固定接触件1的功能。即，固定接触件1中的吸引杆3侧的端部、和吸引杆3的另一端部一体化而得到的结构，是吸引杆一体型接触件10。此外，其他结构由于与图1的开闭装置相同，说明省略。

根据以上述方式构成的本实用新型的实施方式1的开闭装置，在图1的装置中已描述的作用效果的基础上，通过将固定接触件和吸引杆一体成型，不仅能够减少部件数量，还能够将由磁铁产生的磁力线有效地引导至固定触点附近为止，因此还具有如下效果，即在断开时产生的电弧能够迅速地被驱动·伸长，能够抑制触点损耗。

此外，在将吸引杆和固定接触件一体成型的一体型接触件结构中，可动接触件也可以由磁性材料形成。利用磁性材料形成固定接触件以及可动接触件这两个接触件而与吸引杆一体成型，由此在闭合时，由从磁铁产生的磁力引起的引力作用于两个接触件之间，能够抑制成为在闭合时产生的触点损耗的原因的间歇电震现象。

实施方式2.

下面，基于图4对本实用新型的实施方式1的变形例即实施方式2进行说明。在实施方式2中，在具备实施方式1的将吸引杆和固定接触件一体成型的吸引杆一体型接触件10的结构的基础上，为了对电弧进行换流并保持，而设置从吸引杆一体型接触件10分支的电弧换流部10A，使电弧从电弧换流部10A沿着吸引杆的长度方向侧面伸长。

根据该实施方式2，由于能够将电弧保持在与固定触点1a分离的位置，因此能够抑制触点损耗，并能够提高触点的接触可靠性。另外，即使通过本实用新型的效果而伸长的电弧在吸引杆一体型接触件10和可动接触件2之间绝缘破坏而短路的情况下，由于在电弧换流部10A和可动接触件2之间短路，因此也能够防止电弧向两个触点1a、2a之间的逆向回流，能够使切断性能稳定化。

实施方式3.

下面，基于图5对本实用新型的实施方式2的变形例即实施方式3进行说明。在实施方式3中，设置为使电弧换流部10A从磁体用绝缘罩3c露出。

根据该实施方式3，由于电弧热而绝缘性的消融气体从磁体用绝缘罩3c喷出并充满，能够使电弧内部的电阻进一步升高，并且，能够较大程度地抑制两个接触件10、2之间的短路的可能性。

实施方式4.

下面，基于图6对实施方式2中所示的吸引杆一体型接触件的变形例即本实用新型的实施方式4进行说明。

在该实施方式4中，在吸引杆一体型接触件10中设置有收缩部10B，该收缩部10B是将吸引杆一体型接触件10的位于固定触点1a和磁铁4(参照图4)的磁极面之间的一部分的截面积变小而形成的。

根据该实施方式4，由磁铁产生的磁力线在收缩部10B处密集，在收缩部10B的周围的空间中，能够使作用于电弧的电磁力变强。

另外，将收缩部10B配置于固定触点1a附近，从而能够使在触点刚分离后产生的电弧迅速地向磁铁侧移动，因此还能够抑制触点损耗。

实施方式5.

下面，基于图7对本实用新型的实施方式5的开闭装置的消弧室进行说明。该实施方式5的开闭装置的消弧室是在一个相中存在多个消弧空间的情况的应用例。

图7中，在壳体101的内部，收容有2个消弧空间和电磁致动器部105，在各个消弧空间中具有：2个磁铁4A、4B；2个吸引杆3，它们与上述磁铁4A、4B的磁极面进行面接合，并在固定接触件3以及可动接触件2和磁铁4A、4B之间分别延伸；2个绝缘罩3c，它们保护磁铁4A、4B以及吸引杆3；可动接触件2，其具有可动触点2a；以及固定接触件1，其具有固定触点1a，并具备利用磁性材料分别将上述两个接触件1、2和吸引杆3一体成型而形成的吸引杆一体型固定接触件以及吸引杆一体型可动接触件。并且，构成为，通过利用未图示的外部电路操作电磁致动器部105，能够将可动接触件2断开。

根据该实施方式5，在2处的消弧空间的两个触点1a、2a之间产生的电弧，沿着两个一体型接触件的侧面向磁铁4A、4B侧伸长，在被吸引至磁铁的配置位置附近为止而伸长之后，通过来自绝缘罩3c的消融气体而被冷却，实现消弧。

另外，通过将与两个一体型接触件面接合的磁铁4A、4B的磁极方向以各自不同的朝向配置，还能够利用在两个一体型接触件之间作用的磁作用引起的引力的效果，对在闭合时产生的间歇电震现象进行抑制。

实施方式6.

下面，基于图8对实施方式5的变形例即实施方式6进行说明。

在图8中，在横跨2处的消弧空间而配置的吸引杆一体型接触件10中，在各消弧空间之间，将磁铁4面接合而配置，利用绝缘罩3c连同磁铁4一起进行保护。

根据该实施方式6，利用1个磁铁4，能够使在2处的消弧空间产生的电弧同时地向磁铁侧伸长，因此能够以较少的部件数量提高切断性能。

此外，本实用新型在其实用新型的范围内，能够对各实施方式进行组合，或者对各实施方式进行适当的变形、省略。

工业实用性

本实用新型适用于切断电流的开关、开闭器、电磁接触器、继电器等开闭装置。

Claims (7)

1.一种开闭装置，其具有：固定接触件，其具有固定触点；可动接触件，其具有可动触点；开闭机构部，其进行所述固定触点和所述可动触点的开闭动作；磁铁；以及长条状的磁体，其一端部与所述磁铁的磁极面接触，在所述固定接触件以及所述可动接触件中的至少一方和所述磁铁之间延伸，

所述开闭装置的特征在于，

具备利用磁性材料而将所述固定接触件以及所述可动接触件中的至少一方与所述磁体一体成型的吸引杆一体型接触件。

2.根据权利要求1所述的开闭装置，其特征在于，

由磁性材料形成所述固定接触件和可动接触件这两者。

3.根据权利要求1所述的开闭装置，其特征在于，

设置有从所述吸引杆一体型接触件分支的电弧换流部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的开闭装置，其特征在于，

作为所述吸引杆一体型接触件，在与所述磁铁接触的面、和所述固定触点或者可动触点之间，形成有一部分的截面积较小的收缩部。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的开闭装置，其特征在于，

具有消弧室，该消弧室的一端配置有所述固定触点，另一端配置有所述磁铁。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的开闭装置，其特征在于，

所述磁铁产生磁场，使在所述固定触点和所述可动触点分离时在所述固定接触件和所述可动接触件之间产生的电弧伸长，所述电弧沿着所述磁体的长度方向侧面伸长。

7.根据权利要求3所述的开闭装置，其特征在于，

所述磁铁产生磁场，使在所述固定触点和所述可动触点分离时在所述固定接触件和所述可动接触件之间产生的电弧伸长，所述电弧从所述电弧换流部沿着所述磁体的长度方向侧面伸长。