JP2002352653A

JP2002352653A - 開閉装置の消弧機構

Info

Publication number: JP2002352653A
Application number: JP2001159851A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ichihara; 正博市原; Fumihiro Takimura; 文裕瀧村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: JP4483130B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直流の電流遮断において、可動接触子と永久
磁石の間を絶縁物で覆い、クロスバーから永久磁石まで
の絶縁距離を確保しつつ、消弧室を小型化する。【解決手段】クロスバー内に配設されたばねにより加
圧され、クロスバーに保持された可動接触子と、この可
動接触子と対向する固定接触子と、外郭をなすアークカ
バーと、アークカバー内部に配設された永久磁石とを備
えた開閉装置において、永久磁石の可動接触子裏面との
対峙面におけるクロスバー側を、絶縁材料からなるアー
クシールドにより覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は直流電路を開閉す
る開閉装置の消弧機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の直流開閉装置の一種であ
る電磁接触器の略断面図である。図７において、１はク
ロスバー、２はクロスバー１の窓枠１ａ内に配置したば
ね受け、３はばね受け２に設けた突起２ａと、クロスバ
ー１の窓枠１ａ内のばね受け２と対向する位置に設けた
突起１ｂに系合させたばね、４はばね受け２とクロスバ
ー１の窓枠１ａ間に、ばね３により加圧されて保持され
た可動接触子、４ａは可動接触子４に設けた可動接点、
５は前記可動接点４ａと対向する固定接点５ａを持つ固
定接触子、６はアークホーン、７はアークホーン６をネ
ジ８により保持し、外郭を成すアークカバー、９はアー
クカバー７とアークホーン６の間に保持される永久磁
石、１０は前記固定接触子５を保持し、外郭を成すハウ
ジングを示す。

【０００３】図８は、従来の電磁接触器の消弧機構の動
作を示す状態図である。従来の構造を有する電磁接触器
の消弧機構においては、可動接点４ａと固定接点５ａが
接触して電路を形成した状態から、図８ａに示す可動接
点４ａと固定接点５ａが離れた状態になる電路の遮断動
作において、可動接点４ａと固定接点５ａ間に生じるア
ーク１０１は、永久磁石９によりクロスバー１が位置す
るＡ方向と反対Ｂ方向へ駆動され、図８ｂのごとく可動
接触子４と永久磁石９の間、及びアークホーン６と固定
接触子５の間の２本のアーク１０１ａ及び１０１ｂに分
断される。その後、２本のアーク１０１ａ及び１０１ｂ
は、電流方向が逆のため、永久磁石９によりそれぞれク
ロスバー側のＡ方向、及びＡ方向と逆のアークホーン側
のＢ方向へ駆動され、図８ｃのごとくアーク長が増加
し、クロスバー側とアークホーン側の全アーク長が回路
電圧条件に対応するものとなるまで持続し、その条件が
そろった時アークが消弧する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造を有する電
磁接触器の消弧機構においては、可動接触子と永久磁石
間に発生したアークは、永久磁石の発生する磁界により
駆動され,永久磁石面と可動接触子面をクロスバー１の
方向に移動し、アーク１０１ａはクロスバー１に達す
る。このクロスバー１と永久磁石９面の間にはアークに
よる熱ストレスを遮蔽するため、クロスバー１をカバー
する機能を持つ絶縁材料からなる遮蔽板を備え、損傷を
防止しているが、可動接触子、クロスバー１は接点の開
閉動作時に上下方向に動く可動物であることより、完全
にカバーする事は出来ず電磁接触器の開閉動作時に発生
アークによりクロスバー１への熱影響を与えてしまう。
また、上述したクロスバー１をカバーする機能を持つ絶
縁材料からなる遮蔽板を備えた構成の従来の電磁接触器
に対し、よりアークのクロスバー１への影響を小さくす
るためには、上述の構成に加え、永久磁石９からクロス
バー１までの距離を大きくすることで対処可能であった
が、該構成では製品小形化が困難であった。

【０００５】また、電磁接触器の直流電流遮断において
は、アーク発生部分ではアーク熱による絶縁部品への影
響が大きく、消弧室の絶縁材料を耐熱性の高いものにす
る必要がある。したがって、従来は消弧室の一部を構成
するアークカバー７の材料として、耐熱性の高い材料を
使用していた。しかしながら、耐熱性の高い材料は機械
的な弾性力を有していない。このため、従来のアークカ
バー７には機械的な弾性力がなく、アークカバー７をハ
ウジング１０へ取付ける際に、ネジ等の固定部品が必要
であり、かつネジをアークカバー７へ仮固定し、締付け
る工数が必要であった。

【０００６】また、前記構造を有する電磁接触器の消弧
機構においては、図８ｂ、図８ｃに示すように、アーク
カバー７の外側にアーク発生時にアークにより主回路端
子と同電位になり充電部となるネジ８が露出するため、
アークカバー７から制御盤の扉までの間に、一定の絶縁
距離を確保する必要があった。

【０００７】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、直流の電流遮断
において、永久磁石とクロスバーの間のギャップを保
ち、かつ消弧室を小形化することである。

【０００８】また、第２の目的は、永久磁石のクロスバ
ーとの反対側面に導電性非磁性材料から成るアークホー
ンにより保持し、接点間で発生したアークをアークホー
ンへ転移させて分断することである。

【０００９】また、第３の目的は、永久磁石を保持する
アークホーンの先端にエッジを設け、接点間で発生した
アークのアークホーンへの転移を促進することである。

【００１０】また、第４の目的は、アークカバーの材料
を熱可塑性樹脂とし、ベースへのアークカバーの着脱容
易化を図るとともに、ネジ等の金属取付部品のアークカ
バー正面への露出を防止し、安全性を向上させることで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る開閉装置の
消弧機構は、クロスバー内に配設されたばねにより加圧
され、クロスバーに保持された可動接触子と、この可動
接触子と対向する固定接触子と、外郭をなすアークカバ
ーと、アークカバー内部に配設された永久磁石とを備え
た開閉装置において、永久磁石の可動接触子裏面との対
峙面におけるクロスバー側を、絶縁材料からなるアーク
シールドにより覆うものである。

【００１２】また、永久磁石の反クロスバー側に、導電
性非磁性材料からなるアークホーンを配置したものであ
る。

【００１３】さらに、アークホーンの可動接触子側にエ
ッジ部を設け、上記永久磁石の可動接触子裏面との対峙
面の一部を開放するものである。

【００１４】また、アークカバー及びアークシールドに
対して係合部を形成し、アークシールドを、永久磁石を
載置した状態で組み付けるものである。

【００１５】また、アークシールドを耐熱材料により形
成し、アークカバーの材料を熱可塑性樹脂とし、アーク
シールドとアークカバーの係合部をアークカバーの弾性
力により取り付け、取り外し可能とするものである。

【００１６】また、永久磁石をアークシールドにより覆
う範囲は、電磁開閉器の電流開閉における定格電圧、定
格電流により、遮断条件が満足されるアーク長が得られ
る条件となるように決定するものである。

【００１７】さらに、永久磁石の、可動接触子の接点部
裏面との対峙面のうち、クロスバー側から可動接触子方
向の最頂部までの概略１／２を熱硬化性樹脂からなるア
ークシールドにより覆うものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施の形態１.この発明の一実施
の形態を図１〜図６によって説明する。図１は、この発
明の一実施の形態による電磁接触器の消弧機構を示す略
縦断面図であり、図２は、図１のＡ方向から見た電磁接
触器の内部構造を示す略断面図である。図において、１
はクロスバー、２はクロスバー１の窓枠１ａ内に配置し
たばね受け、３はばね受け２に設けた突起２ａと、クロ
スバー１の窓枠１ａ内のばね受け２と対向する位置に設
けた突起１ｂに系合させたばね、４はばね受け２とクロ
スバー１の窓枠１ａ間に、ばね３により加圧されて保持
された可動接触子、４ａは可動接触子４に設けた可動接
点、５は前記可動接点４ａと対向する固定接点５ａを持
つ固定接触子、６はアークホーン、７は熱可塑性樹脂で
構成され、アークホーン６を保持し、外郭を成すアーク
カバー、９はアークカバー７とアークホーン６の間に保
持される永久磁石、１０は熱可塑性樹脂または熱硬化性
樹脂で構成され、固定接触子５を保持し、外郭を成すハ
ウジング、１１は消弧直前のアーク１０１ａ及びアーク
１０１ｂが激突するため、熱硬化性樹脂等の耐熱性材料
で構成されたアークシールドである。また、アークホー
ン６のうち可動接触子４と向合う先端には、エッジ部６
ａが設けられている。

【００１９】なお、アークカバー７、ハウジング１０、
アークシールド１１の材質は、電磁接触器の電流開閉時
のアークによる熱影響度の大きさにより決定される。と
くに、直流電磁開閉器においてはアークに長時間さらさ
れ熱影響の大きな部品は耐熱性材料で構成する必要があ
る。

【００２０】図３は、アークシールド１１、アークホー
ン６と永久磁石９の、アークカバー７への取付け前の状
態を示す状態図であり、図４は、アークシールド１１、
永久磁石９、アークホーン６の各部品を示す斜視図、図
５は、この発明の一実施の形態によるアークカバー７取
り付け時の状態を示す斜視図である。図において、アー
クホーン６の先端６ｂがアークカバー７の溝部７ｂ１に
挿入され、アークシールド１１の壁部１１ｂがアークカ
バー７の溝部７ｂ２に挿入され、永久磁石９がアークカ
バー７の皿型形状部７ｂ３に当接し、その後、アークシ
ールド１１の爪部１１ａがアークカバー７の凹部７ａに
係合される。前述の組立の過程において、アークシール
ド１１の爪部１１ａがアークカバー７の凹部７ａに係合
される直前に、アークカバー７の凹部７ａ周辺部は変形
する。この際、アークカバー７は壊れることなく変形す
るが、この変形動作は、アークカバー７の材料を高い弾
性力を有する熱可塑性樹脂としたために得られる。

【００２１】また、アークカバー７の爪部７ｃがハウジ
ング１０の凹部１０ｃに係合され、また、アークカバー
７の爪部７ｄがハウジング１０の凹部１０ｄに係合され
ている。（図１及び図２参照）図５ａ→図５ｂの過程を
経て、アークカバー７がハウジング１０に取付けられ、
前述の図１及び図２の状態になるが、図５ａ→図５ｂの
過程の途中でアークカバー７の７ｃ部（図１）及び７ｄ
部（図２）周辺が変形する。この際、アークカバー７は
壊れることなく変形するが、この変形動作は、アークカ
バー７の材料を高い弾性力を有する熱可塑性樹脂とした
ために得られる。

【００２２】図６は、この発明の一実施の形態による電
磁接触器の消弧機構の動作を示す状態図である。次に、
上述の如く構成された電磁接触器の消弧機構の作用につ
いて説明する。可動接点４ａと固定接点５ａが接触して
電路を形成した状態から、電路の遮断動作で図６ａに示
す様に可動接点４ａと固定接点５ａが離れた状態になる
と、可動接点４ａと固定接点５ａ間にアーク１０１が生
じる。アーク１０１は永久磁石９により駆動され、図６
ａの位置から図６ｂの位置へと移動する。そして、アー
ク１０１は、アークホーン６のエッジ部６ａの電界集中
による付勢力を得ながらアークホーン６へと転移し、ア
ークホーン６により１０１ａと１０１ｂに分断され、図
６ｃの状態となる。その後、永久磁石９はアーク１０１
ａに対し、図６ｃのＡ方向へ、アーク１０１ｂに対し図
６ｃのＢ方向へ駆動力を与える。

【００２３】このとき、アークは永久磁石と可動接触子
の導電部分間に発生するため、アーク１０１ａの可動接
触子４側端末に対し進行方向Ａにおいて移動を妨げる絶
縁物はないが、アーク１０１ａの永久磁石９側端末に対
し進行方向Ａにおいてアークシールド１１が絶縁物とし
て移動を妨げている。このため、アーク１０１ａはＡ方
向に駆動力を与えられるものの、移動することができ
ず、図６ｄの状態で静止する。

【００２４】前述のとおり、永久磁石９の、可動接触子
４の接点部裏面との対峙面９ａのうち、クロスバー１側
から可動接触子４方向の最頂部までの概略１／２を熱硬
化性樹脂からなるアークシールド１１により覆われ、ク
ロスバー１との反対側部分がアークホーン６により覆わ
れている。（図３及び図６ａ）永久磁石９をアークシールド１１により覆う範囲は，電
磁開閉器の電流開閉における定格電圧、定格電流によ
り、遮断条件が満足されるアーク長が得られる条件とな
るように決定する必要がある。例えば、定格電圧ＤＣ２
２０Ｖ、定格電流２０Ａの場合は、５ｍｍとなる様に決
定する。

【００２５】このように、永久磁石９の可動接触子４に
対峙する面９ａの一部を耐熱材料で覆うことによって、
クロスバー１の表面から永久磁石９の中心までの距離
が、従来技術による電磁開閉器に対して本願の電磁開閉
器では低減される。また、アーク１０１ｂの両端末に対
し、進行方向Ｂにおいて移動を妨げる絶縁物はなく、ア
ーク１０１ｂはアークホーン６の上を移動しながらＢ方
向へ駆動され、図６ｄの状態まで伸長する。この際、ア
ークホーン６は非磁性材料のため永久磁石が発生する磁
束をアークホーン６の断面に集中することなく、気中ア
ーク部への磁束供給が確保され、その結果必要なアーク
駆動力が確保される。しかもアークホーン６は高導電性
のため、アーク１０１ｂが即座に移動するのを促進す
る。この様にして図６ｄのアーク１０１ａとアーク１０
１ｂのアーク電圧の合計が絶縁回復電圧を超え、アーク
は消弧される。

【００２６】本実施の形態によれば、発生したアーク１
０１ａを永久磁石の導電部の露出面に拘束しアーク１０
１ａがＡ方向に移動するのを防ぐため、従来の電磁開閉
器の消弧室寸法Ｘ（図７のクロスバー１の表面からアー
クボックス１０の内面）に対し、本実施の形態に係る電
磁開閉器の消弧室寸法Ｙ（図１のクロスバー１の表面か
らアークシールド１１の内面）は約２５％低減され、消
弧構造が小型化でき、製品の小型化が計れる。なお、従
来技術とは絶縁材料のカバーする対象がクロスバーか永
久磁石と異なり、カバーの果たす機能がクロスバーをア
ークの熱から保護するかアークを永久磁石面のクロスバ
ー方向への移動を制限するかが異なるものである。ま
た、図６ｂから図６ｃの状態に移行する過程において、
導電性材料から成るアークホーン６に転流したアーク１
０１ｂはアークホーン６の上を移動し、アーク１０１ｂ
の伸長を促進する。なお、アークホーン６は非磁性材料
から成るため、アークの発生領域において永久磁石６が
励起する磁束の経路に影響しない。さらに、図６ｂから
図６ｃの状態に移行する過程において、アークホーン６
のエッジ部６ａが電界集中を促し、アークホーン６への
アークの移動を促進する。また、アークカバー７とハウ
ジング１０がネジ等の追加部品を用いずに結合できるた
め、材料コスト・取付けコストが安価で、かつ着脱容易
である。なお、ネジ等の結合用の金属部品がアークカバ
ー７の外部へ露出することを防止でき、アークカバー７
の外面から制御盤の扉までの絶縁距離を確保する必要が
ないので、制御盤の寸法が小形化できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アーク
シールドにより可動接触子と永久磁石との間に発生した
アークのクロスバー方向への移動を制限することにより
クロスバーをアーク熱から保護することができる。

【００２８】また、導電性材料から成るアークホーンに
転流したアークはアークホーンの上を移動し、アークの
伸長を促進し、分断させることができる。

【００２９】また、アークホーンのエッジ部が電界集中
を促し、アークホーンへのアークの移動を促進し、分断
させることができる。

【００３０】また、アークカバーとハウジングがネジ等
の追加部品を用いずに結合できるため、材料コスト・取
付けコストが安価で、かつ着脱容易である。また、ネジ
等の結合用の金属部品がアークカバーの外部へ露出する
ことを防止でき、アークカバーの外面から制御盤の扉ま
での絶縁距離を確保する必要がないので、制御盤の寸法
が小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電磁接触器の消弧
機構を示す略縦断面図である。

【図２】図１においてＡ方向から見た電磁接触器の内
部構造を示す略縦断面図である。

【図３】電磁接触器の消弧機構のうち、アークシール
ド１１、アークホーン６と永久磁石９の、アークカバー
７への取付け前の状態を示す状態図である。

【図４】電磁接触器の消弧機構のうち、アークシール
ド、永久磁石、アークホーンの各部品の斜視図である。

【図５】電磁接触器の外観を示す斜視図である。

【図６】本発明の電磁接触器の消弧機構を示す略縦断
面図である。

【図７】従来の電磁接触器の消弧機構を示す略縦断面
図である。

【図８】従来の電磁接触器の消弧機構を示す略縦断面
図である。

【符号の説明】

１クロスバー、２ばね受け、３ばね、４可動接
触子、４ａ可動接点、５固定接触子、５ａ固定接
点、６アークホーン、６ａアークホーンのエッジ
部、６ｂアークホーンのアークカバー溝への挿入部、
７アークカバー、７ａアークカバーのアークシール
ド保持用爪部、７ｂ１アークカバーのアークホーン把
持部、７ｂ２アークカバーのアークシールド把持部、
７ｂ３アークカバーの永久磁石当接部、７ｃアーク
カバーのハウジングへの固定用爪部、７ｄアークカバ
ーのハウジングへの固定用爪部、８ネジ、９永久磁
石、９ａ永久磁石の可動接触子対峙面、１０ハウジ
ング、１１アークシールド、１０１アーク、１０１
ａ分断後のアーク、１０１ｂ分断後のアーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロスバー内に配設されたばねにより加
圧され、クロスバーに保持された可動接触子と、この可
動接触子と対向する固定接触子と、外郭をなすアークカ
バーと、アークカバー内部に配設された永久磁石とを備
えた開閉装置において、永久磁石の可動接触子裏面との
対峙面におけるクロスバー側を、絶縁材料からなるアー
クシールドにより覆うことを特徴とする消弧機構。
【請求項２】永久磁石の反クロスバー側に、導電性非
磁性材料からなるアークホーンを配置したことを特徴と
する請求項１に記載の開閉装置の消弧機構。
【請求項３】アークホーンの可動接触子側にエッジ部
を設け、上記永久磁石の可動接触子裏面との対峙面の一
部を開放することを特徴とする請求項２に記載の開閉装
置の消弧機構。
【請求項４】アークカバー及びアークシールドに対し
て係合部を形成し、アークシールドを、永久磁石を載置
した状態で組み付けることを特徴とする請求項１〜３に
記載の開閉装置の消弧機構。
【請求項５】アークシールドを耐熱材料により形成
し、アークカバーの材料を熱可塑性樹脂とし、アークシ
ールドとアークカバーの係合部をアークカバーの弾性力
により取り付け、取り外し可能とすることを特徴とする
請求項１〜４に記載の開閉装置の消弧機構。
【請求項６】永久磁石をアークシールドにより覆う範
囲は、電磁開閉器の電流開閉における定格電圧、定格電
流により、遮断条件が満足されるアーク長が得られる条
件となるように決定することを特徴とする請求項１に記
載の開閉装置の消弧機構。
【請求項７】永久磁石の、可動接触子の接点部裏面と
の対峙面のうち、クロスバー側から可動接触子方向の最
頂部までの概略１／２を熱硬化性樹脂からなるアークシ
ールドにより覆うことを特徴とする請求項６に記載の開
閉装置の消弧機構。