JP2000294063A - 接触子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通電接触部の接触電気抵抗を低減し、装置の
大型化をすることなく通電容量の増加ができる接触子装
置を得る。 【解決手段】 導電体の外周部と、接触片の接触部のい
ずれか一方に突出部を、他方に溝部を設け、前記突出部
を前記溝に嵌めてその溝内の両側面で接触させる構成と
なし、この２点の接触によって生ずる接触力の分力によ
り、当初の接触力よりも大きな接触力を得る。接触力の
増加は、電気抵抗を減少させ、通電容量の増大につなが
る。特に前記２つの接点における、導電体の軸と直交す
る面上の２つの接線でできる交点のなす角を６０度以下
とすることにより、接触力を倍増以上にすることがで
き、通電容量の大幅な増加が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の通電部
に用いる接触子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】接触子装置は、電気機器の通電部におい
て、２つの導電体との間を接触片と呼ばれる導電体によ
って電気的に接続し、例えば熱膨張、収縮などに伴う導
電体の伸び・縮みをこの接触子装置内で吸収するために
設けられるものである。

【０００３】図１２は、実用新案公開公報昭６１−８２
３６７号に開示された従来技術による接触子装置を示す
断面図である。図１２において、１はこの従来技術によ
る接触子装置で、この接触子装置１は、３の第１導電体
と、それに対向する５の第２導電体とを接続して通電す
るために、第１導電体３の端部には４の小径部を、第２
導電体５には６の小径部をそれぞれ設け、この両者を８
の複数個の接触片を用いて結ぶことをその基本構造とし
ている。

【０００４】ここで前記複数個の接触片８は、前記両小
径部４，６の外周を放射状に覆うようして設けられてお
り、この複数個の接触片８と各小径部４，６の間の接触
圧を得るために接触片８の外周部にはその放射状に配列
された全接触片８の外周部をつなぐ外径よりも短い自然
長を有する複数のガータスプリング１０を設けて、各接
触片８をその外周部から小径部４，６の軸方向へと押圧
している。一方接触部８の内周側には、そのガータスプ
リング１０の押圧力による接触片８の倒れを規制してそ
の放射状配列を維持するために、１２の押さえ板が設け
られている。この複数個の接触片８、ガータスプリング
１０、押さえ板１２からなる構成はチューリップ・コン
タクトと呼ばれ、符号１４で示されている。

【０００５】更に図において、１６は押さえ板１２を小
径部４に固定するボルト、１８は前記チューリップ・コ
ンタクト１４を覆うように配置され電解を緩和するシー
ルド、２０はシールド１８の内側に配置されて所定の接
触片８を押接する板ばね、２２はシールド１８の内側に
所定の接触片８の間に介在するように配置された案内
板、をそれぞれ表している。

【０００６】このように構成された接触子装置１は、第
１導電体３と第２導電体５のお互いに対向する各小径部
４、６間を、複数個の接触片８、ガータースプリング１
０、押さえ板１２からなるチューリップ・コンタクト１
４が接続しており、このとき複数の接触片８と各小径部
４、６との間にそれぞれ形成される接触部には、ガータ
ースプリング６の収縮力によって前者を後者へ押し付け
る力、すなわち接触力が作用している。このようなチュ
ーリップ・コンタクト１４は、ガス絶縁開閉装置の導電
体の接続箇所、および遮断器や断路器などの可動接触子
の通電部にも用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の接触子装置は以
上のように構成されているので、大電流用の接触子装置
が必要となった場合、前記接触部の接触抵抗を低くし発
熱を抑えるため、接触片８の通電断面積や各導電体の小
径部４，６との接触面積を増大させたり、接触片８の枚
数を増加させる等の対応が必要となる。そのためにはガ
ータースプリング１０の本数も増加させる必要があり、
接触子装置全体が大型化し、高価になるという問題点が
あった。

【０００８】したがって本発明は、上記のような問題点
を解決するためになされたもので、具体的には装置を大
型化することなく大電流を流すことができる、安価な接
触子装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された本
発明は、電路を形成する固定側の第１導電体と、この第
１導電体と間隔をおいて対向する可動側の第２導電体
と、その第１及び第２導電体の間に跨がりばね力で付勢
されて両導電体外周部にそれぞれ接触して通電接触部を
形成する前記両導電体外周部で放射状に配列された複数
の接触片と、からなる接触子装置において、少なくとも
一方の前記導電体の外周部にはその導電体の軸に沿って
複数の溝が設けられ、前記複数の接触片の各々がその各
溝内に嵌り、その各溝内の両側面と接触することにより
通電接触部が形成されることを特徴としている。このよ
うに前記溝に接触片が嵌ることによって接触力の分力が
生じ、接触力を高め、電気抵抗を低減させるものであ
る。

【００１０】請求項２に記載された本発明は、同じく電
路を形成する固定側の第１導電体と、これと間隔をおい
て対向する可動側の第２導電体と、その第１及び第２導
電体間に跨がりばね力で付勢されて両導電体外周部とそ
れぞれ接触して通電接触部を形成する前記両導電体外周
部で放射状に配列された複数の接触片と、からなる接触
子装置において、少なくとも一方の前記導電体の外周部
には導電体の軸方向に沿った突起部が複数設けられ、他
方前記複数の接触片の前記導電体と接触する部分にはそ
の接触片の長手方向に溝が設けられ、各々の接触片の溝
が前記各突起部に被さって嵌り、その各溝の両側面で前
記突起部と接触することにより通電接触部が形成される
ことを特徴としている。同じくこのような構成にするこ
とにより、分力によって接触力を高め、電気抵抗を低減
させるものである。

【００１１】請求項３に記載された本発明にかかる接触
子装置は、前記導電体と前記接触片とが接触する２点に
おいて、前記導電体の軸に垂直な面上の引いた２つの接
線の交わる角が、６０度以下であることを特徴としてい
る。このように構成することで、接触力を２倍以上に高
め、電気抵抗を半減以下にするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明にかかる第１の実施の形態
による接触子装置を、添付図面を参照に説明する。図１
は、本実施の形態による接触子装置３０の構成を示す断
面図、図２は、図１の接触子装置３０のＡ―Ａ矢視断面
図、図３は、図２の換触子装置３０の通電接触部を示す
拡大図である。

【００１３】図１において、この接触子装置３０は、３
３の第１導電体に設けられた小径部３４と、それに対向
する３５の第２導電体に設けられた小径部３６とを、複
数の接触片３８、複数のガータスプリング４０、押さえ
板４２からなるチューリップ・コンタクト４４により接
続することをその基本構成としている。

【００１４】この構成の下で各接触片３８には、ガータ
ースプリング４０の収縮力によって、その接触部を各導
電体３３，３５の小径部３４および３６に押し付ける力
（接触力）が働いており、この接触力によって各接触片
３８は、第１と第２の導電体３３，３５間に接続され、
第１導電体３３と第２導電体３５間の通電路が形成され
る。

【００１５】更に図において、４５は押さえ板４２を小
径部３４に固定するボルト、４６は前記チューリップ・
コンタクト４４を覆うように配置され電解を緩和するシ
ールド、４７は第１導電体３３に固着されてそのシール
ド４６支持するシールド支え、をそれぞれ示している。

【００１６】図１において、第１導電体３３の小径部３
４の外周には、その軸方向に沿って溝４８が設けられて
おり、その溝４８に接触片３８の通電接触部（突出部）
４９が嵌って接触し、通電通路を形成している。その状
況は図２の正面図によって、より明確に把握することが
できる。すなわち、図２において、小径部３４の外周に
は、配備される接触片３８の数に応じた溝４８がその軸
に沿った方向に設けられ、その各溝４８に表面が円弧状
に形成された複数の接触片３８の通電接触部４９が嵌っ
て通電路を構成し、その外周をガータスプリング４０が
覆い、放射状に配列した接触片３８を外周部から小径部
３４の軸に向けて押圧している。

【００１７】更に、上記接触部の詳細を示したのが図３
の拡大図で、図３は、前記小径部３４に設けられた溝４
８と、これに接触する接触片３８の通電接触部４９との
関係を示している。図３は断面図であるが、説明用の符
号を見易くするためハッチングは省略している。図にお
いて、溝４８は、第１導電体の小径部３４上で、拡開す
る角度がγとなるようなＶ字状の断面形状でその軸方向
に沿って形成されており、この拡開した溝４８の中に円
弧状に形成された接触片３８の通電接触部４９が嵌り、
その円弧状の表面が溝４８の両側面に接触する構成とな
っている。

【００１８】ここで通電接触部４９の円弧状の表面と溝
４８とが接触する２点と、この通電接触部４９の円弧の
中心とを結んでできる２つの直線（接点における法線）
のなす角をθとすると、図から明らかなようにγ＋θ＝
１８０度の関係が成り立つ。

【００１９】次に、接触部４９が溝４８と接触するとき
の接触力の分力について、図３を用いて説明する。図３
において、矢印Ｆはガータスプリング４０のばね力によ
って接触片３８の接触部４９が小径部３４の溝４８の方
向に押圧される力で、今突出部４９の先端が小径部３４
の外周面に直接接しているならばこのＦが接触力とな
る。

【００２０】しかし図３においては、前述のようにこの
突出部４９は溝４８の両側面２点で接しているため、前
記接触力Ｆはその接点における２つの分力、すなわち図
面上でベクトルＦｌとＦ２とに分解される。この両ベク
トルＦ１，Ｆ２は、各接触力の大きき及び方向を示した
もので、このベクトルの中心と、先の接触力Ｆを含む各
ベクトルの先端を結べば、図示のような点線を含む平行
四辺形が形成される。

【００２１】ここで図３において、例えば２つの接点に
おける接線の交点のなす角度（溝４８の拡開する角度）
γを６０度（すなわち、θが１２０度）とすると、図面
から明らかなように前記平行四辺形は２つの正三角形で
構成されることから、Ｆ＝Ｆ１＝Ｆ２となり、各分力は
元の接触力Ｆと等しいことが分る。すなわち、溝手段を
設けていない従来の接触手段に比べ、このような溝手段
を設けることによって接点は１点から２点に増え、かつ
各点における接触力は１点のときと同じ値となり、接触
片３８全体としては同一条件の接点の数を倍増したのと
同じ効果となる。したがって、理論的にはこの位置にお
ける接触片３８と小径部３４との間の接触による電気抵
抗を半減させることができる。

【００２２】次に図４においては、先の２接線のなす角
γを６０度よりも小さく（すなわちθを１２０度よりも
大きく）したもので、図面からも明らかな通り、各分力
Ｆ１，Ｆ２が元の接触力Ｆよりも大きくなり、したがっ
てこの接触部分における全体の接触力は２倍以上とな
る。

【００２３】すなわち、２接点における２つの接線が交
わってできる角γを６０度以下（θを１２０度以上、１
８０度未満）にセットすれば、上記のような導電体の溝
内で接触片を接触させる手段を用いることにより、従来
手段に比べで電気抵抗を半減以下とすることができ、ガ
ータスプリング４０のばね力を増大させること無く通電
容量を大幅に増加させることができる。

【００２４】次に、前記角度γを６０度よりも大きく
（すなわちθを１２０度より小さく）した場合には、図
５に示すように各分力Ｆ１，Ｆ２の値は元の値Ｆよりも
それぞれ小さなものとなる。しかしこの場合においても
両分力の和をとって比較すれば元の接触力Ｆよりも大き
くなり、例えばγが９０度（θが９０度）とすると、Ｆ
１＋Ｆ２≒１．４Ｆ、つまりこの場合においても接触力
は４０％改善されることとなる。

【００２５】図５において、ベクトルで構成される平行
四辺形を図面にある２つの三角形に分解して考えると、
一般にθをいくら小さくしても、接点が前記溝４８の両
側面に形成され、その結果接触力の分力が構成される限
りにおいて、その各分力Ｆ１、Ｆ２は上記三角形の２辺
に相当し、その２辺の和Ｆ１＋Ｆ２は他の一片であるＦ
よりも常に大きいことがわかる。これは、図６のよう
に、拡開する溝４８の対称軸が小径部３４の軸芯を外れ
て構成されていても同様である。

【００２６】すなわち、本発明の構成にあるように、導
電体３３の小径部３４に溝４８を設け、その溝の両側面
で接触片３８との接点を設けることにより、その接触部
における電気抵抗を低減する効果が生まれ、とくに両接
点の接線のなす角γが６０度以下にすると、電気抵抗を
半減以下にすることができる。

【００２７】なお、説明の都合上、上記説明では接触片
３８の突出部４９断面を円弧とし、溝４８の断面をＶ字
形（両側面が平面）としてきたが、図７にあるように、
突出部４９は長円状などであってもよく、又図８に示す
ように突出部はそのまま角部を残し、あるいは楔状に面
を落とした平面とし、溝４８の壁面を曲面状とすること
も、更には両者ともに曲面状とすることなど、組み合わ
せは各種考えられる。

【００２８】また、小径部３４外周部に設ける溝４８
は、小径部３４の軸に沿って設けるものとしているが、
少なくとも固定側の第１導電体３３の小径部３４におい
ては、接触片３８と小径部３４との摺動が無いため、接
触片３８の接触部４９が小径部３４の外周部分と接触す
る部分にのみ前記のような溝形状の断面を切り込んだも
のであってもよい。

【００２９】本発明にかかる第２の実施の形態による接
触子装置を、添付図面を参照して説明する。図９は、本
実施の形態による接触子装置５０の構成を示す断面図、
図１０は、図９の接触子装置５０のＢ―Ｂ矢視断面図、
図１１は、図１０の換触子装置５０の通電接触部を示す
拡大図である。

【００３０】図９において、この接触子装置５０は、第
１導電体５３に設けられた小径部５４と、それに対向す
る第２導電体３５に設けられた小径部３６とを、複数の
接触片５８、複数のガータスプリング４０、押さえ板４
２からなる６４のチューリップ・コンタクトにより接続
することをその基本構成としている。

【００３１】この構成の下で各接触片５８には、ガータ
ースプリング４０の収縮力によって、その接触部を各導
電体５３，３５の小径部５４および３６に押し付ける力
（接触力）が働いており、この接触力によって各接触片
５８は第１と第２の導電体５３，３５間に接続され、第
１導電体５３と第２導電体３５間の通電路を形成する。
図において、第１の実施の形態で示したものと同じもの
は同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３２】図９において、第１導電体５３の小径部５
４外周には、その軸方向に沿って断面形状が円弧状に突
出して形成された通電接続部６８が設けられており、前
記接触片５８の接触部に設けられた長手方向の溝６９が
その突出した通電接続部６８に嵌って接触し、通電経路
を形成している。

【００３３】その状況は、図１０において、小径部５４
の外周面には、配備される接触片５８の数に応じた円弧
状の突出部６８がその軸に沿って設けられ、その各突出
部６８に、溝状に形成された複数の接触片５８の通電接
触部６９が嵌って通電部を構成し、その外周をガータス
プリング４０が覆い、放射状に配列した接触片５８を外
周部から小径部５４の軸に向けて押圧している。

【００３４】更に、上記接触部の詳細を示したのが図１
０の拡大図であり、図１０は、前記小径部５４に設けら
れた突出部６８と、これに接触する接触片５８の溝６９
との関係を示している。本図においても断面用のハッチ
ングは省略してある。前記突出部６８は、第１導電体の
小径部５４上でその軸方向に円弧状断面に形成されてお
り、その突出部６８を跨ぐようにして、拡開する角度が
γとなるような断面形状に形成された接触片５８の溝６
９が被さるように嵌り、前記突出部６８が溝６９内の両
側面と接触する構成となっている。

【００３５】ここで小径部５４の円弧状断面の突出部６
８と溝６９の両側面とが接触する２点と、この突出部６
８の円弧の中心とを結んでできる２つの直線（接点の法
線）のなす角をθとすると、前記拡開する角度γとθと
の間には、γ＋θ＝１８０度の関係が成立する。

【００３６】図１１の接触子装置５０において、第１導
電体の小径部５４に設けられた突出部６８と接触片５８
の溝６９とが接触する場合、円弧状の突出部６８は溝６
９の両側面の各１点で接触することになり、この接点に
おいてガータースプリング４０による接触力が働く。図
面上では説明の都合上、この接触力に対応する突出部６
８の抗力Ｆを示している。実際の接触力は図面に示す抗
力Ｆと大きさが同じで向きが反対のものである。

【００３７】接触力に対応する抗力Ｆは、接点が突出部
６８の両面にあるため、その接点の法線方向に向く分力
となり、図面上でＦ１とＦ２に分解される。各ベクトル
の中心とベクトルの先端を結べば図面上の点線を含めた
平行四辺形が形成される。接触片５８の溝６９の両側面
には、このＦ１、Ｆ２と大きさが同じで方向が反対の接
触力が働くことになる。

【００３８】以下は、前記第１の実施の形態と同様で、
この抗力（すなわち接触力）の両分力Ｆ１，Ｆ２は、２
つの接触点における接線の交点がなす角（接触片の拡開
する角度）γが６０度（すなわちθが１２０度）のと
き、Ｆと同一の大きさとなり、すなわちガータスプリン
グ４０のばね力を増大させること無く２倍の接触力を得
ることができ、理論的にはこの部分での電気抵抗を半減
させることができる。

【００３９】γの値を６０度以下（θを１２０度以上１
８０度未満）にすれば、従来技術に対して接触力を２倍
以上に更に高めることができ、また６０度よりも大きく
した場合（同１２０度より小さい場合）には、２倍まで
には至らない範囲で、接触力にはその角度に応じて一定
の改善を得ることができる。

【００４０】上記溝６９、突出部６８の断面の形状も、
第１の実施の形態と同様それぞれ平面、曲面などの組み
合わせが、各種考えられる。又、突出部６８は、円弧状
断面の突出部として小径部５４の軸方向に沿って設ける
ものとしているが、すくなくとも固定側の第１導電体に
おいては、前記接触片５８が小径部５４の外周を摺動す
ることが無いため、小径部５４の外周部で接触部６９が
接触する部分にのみ突出部を設けることでもよい。

【００４１】上記第１、第２の実施の形態においては、
第１導電体側の小径部の外周と接触片との間で、一方に
溝、他方に突出部を設けることによって電気抵抗を低減
し、通電容量を改善する手段を述べてきたが、第２導電
体の小径部の外周部とそれに対応する接触片の接触部に
上記のような構成を施しても、上記各実施例の形態と同
様の効果を得ることは言うまでもない。むしろ、第２導
体側も含めて、上記改善を施すことが、接触子装置全体
としての通電容量改善につながるものとなる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、両導電体の少なくとも一方の外周に所定の角度で
拡開された溝を形成し、接触片の接触部をその溝内の両
側面の2点で接触させることにより、接触力を増大させ
て接触電気抵抗を低減することができ、装置全体を大型
化することなく通電容量の増加が可能な接触子装置を得
ることができる。

【００４３】また、この発明の請求項２によれば、両導
電体の少なくとも一方の外周に突出部を形成し、接触片
の接触部には所定の角度で拡開された溝を形成して、そ
の溝の両側面の2点で前記突出部と接触させることによ
り、接触力を増大させて接触電気抵抗を低減することが
でき、装置全体を大型化することなく通電容量の増加が
可能な接触子装置を得ることができる。

【００４４】また，この発明の請求項３によれば、導電
体小径部の外周と各接触片の接触部との間で構成される
２つの接点における接線の交わる角度を６０度以下にす
ることにより、前記接触力を倍増以上として電気抵抗を
半減以下にでき、通電容量の大幅な増加が可能な接触子
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる接触子装置の実施の形態にお
ける構成を示す断面図である。

【図２】 図１の接触子装置のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。

【図３】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図４】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図５】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図６】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図７】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図８】 図２の接触子装置の通電接触部を示す拡大図
である。

【図９】 本発明にかかる接触子装置の他の実施の形態
における構成を示す断面図である。

【図１０】 図９の接触子装置のＢ−Ｂ矢視断面図であ
る。

【図１１】 図１０の接触子装置の通電接触部を示す拡
大図である。

【図１２】 従来の接触子装置を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

３３ 第１導電体、 ３４ 第１導電体小径部、 ３５
第２導電体、 ３６第２導電体小径部、 ３８ 接触
片、 ４０ ガータスプリング、 ４８ 溝（接触
部）、 ４９ 突出部（接触部）、 ５３ 第１導電
体、 ５４ 第１導電体小径部、 ５８ 接触片、 ６
８ 突出部（接触部）、 ６９ 溝（接触部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳井 健人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G027 AA26 5G051 KA03 KA09 KA17 5G365 AC02 DH03 DH05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電路を形成する固定側の第１導電体と、
   この第１導電体と所定の間隔をおいて対向する可動側の
   第２導電体と、前記第１及び第２導電体間に跨がりばね
   力で付勢されて両導電体外周部にそれぞれ接触して通電
   接触部を形成する前記両導電体外周部に放射状に配列さ
   れた複数の接触片と、からなる接触子装置において、 少なくとも一方の前記導電体の外周部には導電体の軸方
   向に複数の溝が設けられ、前記複数の接触片の各々がそ
   の各溝内に嵌って前記各溝内の両側面で接触することに
   より通電接触部が形成されることを特徴とする接触子装
   置。
2. 【請求項２】 電路を形成する固定側の第１導電体と、
   この第１導電体と所定の間隔をおいて対向する可動側の
   第２導電体と、前記第１及び第２導電体間に跨がりばね
   力で付勢されて両導電体外周部とそれぞれ接触して通電
   接触部を形成する前記両導電体外周部に放射状に配列さ
   れた複数の接触片と、からなる接触子装置において、 少なくとも一方の前記導電体の外周部には導電体の軸方
   向に沿った突起部が複数設けられ、前記複数の接触片の
   各々にはその接触部に接触子の長手方向に溝が設けら
   れ、この溝が前記各突起部に被さって嵌り、前記突起部
   が前記各溝内の両側面で接触することにより通電接触部
   が形成されることを特徴とする接触子装置。
3. 【請求項３】 前記少なくとも一方の導電体の外周部と
   前記各接触片の接触部が接触する２つの接点における、
   前記導電体の軸に垂直な面上の２つの接線が交わってで
   きる角が、６０度以下であることを特徴とする、請求項
   １もしくは２にかかる接触子装置。