JP2004014364A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】接点同士の溶着や消耗を防止することができる電磁継電器の提供。
【解決手段】（１）固定接点１１と可動接点１２とからなる接点対を２対直列に有する両切りの電磁継電器１０において、２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点の材料をスパッタリングに強い材料Ａとした。（２）２対の接点対とも、固定接点１１と可動接点の１２うちアーク発生時に電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料Ｂとした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁継電器に関し、とくに接点の溶着や消耗防止をはかった電磁継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すような、固定接点と可動接点とからなる接点対を２対直列に配した構造の電磁継電器１は、従来、知られている。従来の電磁継電器１では、消耗溶着を回避するため、すべての接点をタングステンとした場合、接触抵抗が増加してしまうので、固定接点の材料Ａと可動接点の材料Ｂを互いに異ならせてある。ただし、図３中、左右の固定接点同士は同じ材料Ａとされ、左右の可動接点同士は同じ材料Ｂとされている。たとえば、固定接点の材料Ａはタングステン、可動接点の材料Ｂは銅・タングステンである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電磁継電器にはつぎの問題点（課題）がある。
２対の接点対のうち片方の接点対では、アーク発生時に、固定接点と可動接点との溶着や消耗の問題が生じる。すなわち、マイナス側の接点対では、アーク発生時、固定接点から電子が飛び出し、電子を受ける側の可動接点からは金属イオンが飛び出し（スパッタリング現象）、飛び出した金属イオンが固定接点表面に付着して、固定接点の表面と可動接点が同じ材料になって溶着しやすくなる。また、一部は周辺に飛散するため消耗が起きる。そして、電磁継電器入り時のバウンド時などにおいて、アークによる高温と接触抵抗発熱による温度上昇とにより、表面が同じ材料となった両接点の表面が溶けた時に、接点同士が溶着を起こしてしまう。
本発明の目的は、従来よりも、接点同士の溶着や消耗を防止することができる電磁継電器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）　固定接点と可動接点とからなる接点対を２対直列に有する両切りの電磁継電器において、
前記２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点の材料をスパッタリングに強い材料としたことを特徴とする電磁継電器。
（２）　前記２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料とした（１）記載の電磁継電器。
【０００５】
上記（１）の電磁継電器では、２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点の材料をスパッタリングに強い材料（電子陽イオンを受けた時に金属イオンを出しにくい材料、硬い材料で、たとえば、タングステン）としたので（従来、２対の接点対のうち溶着を起こしやすい側の接点対の、固定接点と可動接点の材料を従来と逆にしたので）、アーク発生時においても、電子を放出する接点側への接点材料Ａの転移が従来に比べて起こりにくくなり、転移によって固定接点の表面と可動接点とが同じ材料Ａになることが防止され、接点同士の溶着が起こりにくくなる。
上記（２）の電磁継電器では、電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料Ｂ（上記材料Ａより柔らかい材料を含む材料、たとえば、柔らかい材料である銅を含んだタングステン）としたので、接触抵抗による発熱を小にでき、アーク発生時の接点同士の溶着はさらに起こりにくくなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電磁継電器の実施例を図１、図２を参照して、説明する。
まず、本発明実施例の電磁継電器の全体構造を説明する。
本発明実施例の電磁継電器１０は、図１に示すように、固定接点１１と可動接点１２とからなる接点対を２対（図１のように電流が流れる時の、プラス側の接点対と−側の接点対との２対）直列に有する両切りの電磁継電器からなる。
【０００７】
電磁継電器１０は、図２に示すように、接点室アッセンブリ１０ａとコイルアッセンブリ１０ｂとを有する。
接点室アッセンブリ１０ａは、熱伝達の良好なガス（たとえば、水素、炭酸ガスなど）を密封したカプセル１３と、カプセル１３内に配置された左右の固定接点１１と、左右の固定接点１１が取り付けられる固定接点台座１４と、左右の固定接点１１に対して接近・離反可能な左右の可動接点１２と、可動接点１２を支持し可動接点１２を固定接点１１に対して接近・離反させる可動接点支持体１５を、有する。
【０００８】
コイルアッセンブリ１０ｂは、コアを励磁するコイル２１と、固定コア２２と、固定コア２２に対して進退される可動コア２３と、可動コア２３の動きを可動接点支持体１５に伝えるプランジャロッド２４と、可動コア２３を、常時、可動接点１２を固定接点１２から離す方向に付勢するバネ２５を、有する。
コイル２１に電流を流すと、可動コア２３が固定コア２２に吸着され、可動接点１２が固定接点１１に当接され、電磁継電器は入りとなる。この時、可動接点１２が固定接点１１に対してバウンドすると、バウンドの離反時にアークを引くことがある。
コイル２１の電流をオフにすると、可動コア２３が固定コア２２からバネ２５力で離れ、可動接点１２が固定接点１１から離れ、電磁継電器は遮断される。可動接点１２が固定接点１１から離れる時にアークを引くことがある。
【０００９】
アーク発生時の接点溶着を防止するために、本発明では、２対の接点対（図１の左右の接点対）とも、固定接点１１と可動接点１２のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点（電流の流れＣで見ると、接点対の固定接点１１と可動接点１２のうち上流側の接点で、電子を受ける側の接点）の材料をスパッタリングに強い材料Ａとしてある。
スパッタリングに強い材料Ａは、電子を受けた時に、イオンを放出しにくい金属材料であり、高融点で、硬い金属材料である。スパッタリングに強い材料Ａの一例として、タングステンがある。
【００１０】
また、２対の接点対とも、固定接点１１と可動接点１２のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点（電流の流れＣで見ると、接点対の固定接点１１と可動接点１２のうち下流側の接点）の材料を接触抵抗小の材料Ｂとしてある。
接触抵抗小の材料Ｂは、材料Ａより柔らかく低融点の材料を含む材料であり、材料Ａより柔らかく低融点の材料の一例として銅、銀、カドミウム、インジューム等があり、材料Ｂの一例として銅を含むタングステン、または銅、銀、カドミウム、インジューム等がある。
【００１１】
２対の接点対とも、固定接点１１と可動接点１２のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点をスパッタリングに強い材料Ａとするとともに、固定接点１１と可動接点１２のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料Ｂとした場合、電流の流れＣで見て下流側の接点対では、固定接点が材料Ｂ、可動接点が材料Ａとなり、電流の流れＣで見て上流側の接点対では、固定接点が材料Ａ、可動接点が材料Ｂとなる。ただし、電流の流れＣで見て上流側の接点対の固定接点の材料Ａと、電流の流れＣで見て下流側の接点対の可動接点の材料Ａとは、同一種類の材料であっても、あるいは非同一種類の材料であってもよい。また、電流の流れＣで見て上流側の接点対の可動接点の材料Ｂと、電流の流れＣで見て下流側の接点対の固定接点の材料Ｂとは、同一種類の材料であっても、あるいは非同一種類の材料であってもよい。
【００１２】
一例として、電流の流れＣで見て上流側の接点対の固定接点の材料Ａと、電流の流れＣで見て下流側の接点対の可動接点の材料Ａとは、同一種類の材料で、タングステンであり、電流の流れＣで見て上流側の接点対の可動接点の材料Ｂと、電流の流れＣで見て下流側の接点対の固定接点の材料Ｂとは、同一種類の材料で、銅・タングステンである。これは、従来例（図３の例）において、電流の流れＣで見て上流側の接点対の可動接点の材料と固定接点の材料をそのままにして、電流の流れＣで見て下流側の接点対の可動接点の材料と固定接点の材料を逆にしたものに相当する。
【００１３】
つぎに、本発明の作用を説明する。
継電器をＯＮ（通電）からＯＦＦ（遮断）にした時、またはＯＦＦからＯＮにして可動接点が固定接点に当たってバウンドして離れる時、可動接点と固定接点間にアークを引くことがある。このアーク発生時に、電流の流れ方向Ｃに見て下流側の接点対（図１の右側の接点対、マイナス側の接点対）では電子が固定接点１１から可動接点１２に飛び出し、電流の流れ方向Ｃに見て上流側の接点対（図１の左側の接点対、プラス側の接点対）では電子が可動接点１２から固定接点１１に飛び出す。そして、電子を受ける側の接点（電流の流れ方向Ｃに見て下流側の接点対の可動接点１２、および電流の流れ方向Ｃに見て上流側の接点対の固定接点１１）では、金属原子がイオン化して飛び出そうとするが、電子を受ける側の接点が、両接点対とも、スパッタリングに強い材料Ａからなるので、金属イオンを飛び出させにくく、電子を受ける側の接点から電子を放出する側の接点への金属イオンの転移は生じにくい。したがって、両接点対とも、接点対の固定接点の表面と可動接点とが同一種類材料になることがなく、同一種類材料の場合に起こりやすい接点の溶着が起こりにくい。
【００１４】
たとえば、電流の流れ方向Ｃに見て下流側の接点対の固定接点１１が銅・タングステンからなり可動接点１２がタングステンからなり、電流の流れ方向Ｃに見て上流側の接点対の固定接点１１がタングステンからなり可動接点１２が銅・タングステンからなる場合、アーク発生時に、電流の流れ方向Ｃに見て下流側の接点対の電子を受ける側の接点（可動接点）１２はタングステンからなるので、タングステンイオンを飛び出させにくく、電流の流れ方向Ｃに見て上流側の接点対の電子を受ける側の接点（固定接点）１１はタングステンからなるので、タングステンイオンを飛び出させにくい。その結果、電子を受ける側の接点から電子を放出する側の接点への金属イオンの転移は生じにくく、接点の溶着が生じにくい。
【００１５】
また、２対の接点対とも、固定接点１１と可動接点１２のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料Ｂ（材料Ａよりも柔らかい金属材料を含む材料）としたので、対向接点がスパッタリングに強い硬い材料Ａからなっていても、固定接点１１と可動接点１２が衝突した時に接触抵抗小の材料Ｂからなる接点が硬い材料Ａからなる対向接点の形状に追従して変形してなじみ、接触面積が大きくなって、接触抵抗とその抵抗発熱が減り、衝突時、接触時の接点温度上昇が小さい。また、水素などの、空気に比べて熱伝達が良好なガスが接点室に密閉されているので、接点からガス、ガスからカプセル、カプセルから外気へと熱を円滑に逃がすことができ、接点温度の上昇と接点溶融、溶着の発生を、より一層抑制することができる。材料Ｂとしては、材料Ａがタングステンの場合、材料Ａより柔らかい材料として、銅、銀、カドミウム、インジュームなどがあるが、それに限るものではない。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の電磁継電器によれば、２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点の材料をスパッタリングに強い材料としたので、アーク発生時においても、電子を放出する接点側への接点材料Ａの転移が従来に比べて起こりにくくなり、消耗が低減され転移によって固定接点の表面と可動接点とが同じ材料Ａになることが防止され、接点同士の溶着を起こりにくくすることができる。
請求項２の電磁継電器によれば、電子を放出する側の接点の材料を材料Ａよりも接触抵抗小の材料Ｂとしたので、接触抵抗による発熱を小にでき、アーク発生時の接点同士の溶着は請求項１の場合のみの場合よりもさらに起こりにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の電磁継電器の接点とその近傍の拡大概略断面図である。
【図２】本発明実施例の電磁継電器の概略断面図である。
【図３】従来の電磁継電器の接点とその近傍の拡大概略断面図である。
【符号の説明】
１０　電磁継電器
１０ａ　接点室アッセンブリ
１０ｂ　コイルアッセンブリ
１１　固定接点
１２　可動接点
１３　カプセル
１４　固定接点台座
１５　可動接点支持体
２１　コイル
２２　固定コア
２３　可動コア
２４　プランジャロッド
２５　バネ

Claims (2)

1. 固定接点と可動接点とからなる接点対を２対直列に有する両切りの電磁継電器において、
   前記２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の相手側の接点の材料をスパッタリングに強い材料としたことを特徴とする電磁継電器。
2. 前記２対の接点対とも、固定接点と可動接点のうちアーク発生時に電子を放出する側の接点の材料を接触抵抗小の材料とした請求項１記載の電磁継電器。

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