JP2011204474A - 接点装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電流の方向に拠らずに安定したアーク遮断性能を得ることができ、且つ、小型化を図った接点装置を提供する。
【解決手段】固定接点32を有する一対の固定端子33、及び前記一対の固定接点32にそれぞれ接離する一対の可動接点34が一面に並設される可動接触子35からなる接点ブロック3と、前記固定接点32に前記可動接点34が接離するように前記可動接触子35を駆動する電磁石ブロック2及び可動軸5からなる駆動ブロックと、前記可動接点34が並設される第一の方向及び前記可動接点34と前記固定接点32とが接離する第二の方向に直交する第三の方向における前記可動接触子35の端面に対向して設けられ、前記第一の方向において一方側と他方側とで極性が異なる永久磁石46と、前記可動接触子35の一面に対向する第一のヨーク52とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】固定接点32を有する一対の固定端子33、及び前記一対の固定接点32にそれぞれ接離する一対の可動接点34が一面に並設される可動接触子35からなる接点ブロック3と、前記固定接点32に前記可動接点34が接離するように前記可動接触子35を駆動する電磁石ブロック2及び可動軸5からなる駆動ブロックと、前記可動接点34が並設される第一の方向及び前記可動接点34と前記固定接点32とが接離する第二の方向に直交する第三の方向における前記可動接触子35の端面に対向して設けられ、前記第一の方向において一方側と他方側とで極性が異なる永久磁石46と、前記可動接触子35の一面に対向する第一のヨーク52とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、接点装置に関するものである。
従来から、電磁継電器やスイッチ、タイマー等に用いられる接点装置において、接点が接離する際に発生するアーク電流を、接点近傍に配置した永久磁石の力によって引き伸ばして消弧を行う磁気ブロー構造を備えたものが提供されている。
上記磁気ブロー構造を備える接点装置の一例として、図14に示すように、固定接点811を有する一対の固定端子81及び一対の固定接点811に各々接離する一対の可動接点821を備える可動接触子82からなる接点ブロック8と、可動接触子82を駆動する図示しない駆動ブロックと、接点ブロック8近傍に配設される永久磁石9とを備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
可動接触子82は、略矩形板状に形成されて長手方向に沿って一対の可動接点821が並設されている。そして、可動接触子82が、駆動ブロックによって固定端子81側へ移動されることにより、一対の可動接点821が一対の固定接点811に各々当接する。
また、永久磁石9は、可動接触子82の長手方向における一方側と他方側とにそれぞれ接点ブロック8を介して対向して配設される。
そして、可動接点821が、固定接点811に接離する際、接点間に発生するアーク電流は、一対の永久磁石9によって発生する磁場によって引き伸ばされてアークの遮断が行われる。
一対の永久磁石9は、互いに対向する面の極性が同一で、可動接触子82に流れる電流の向きが当該可動接触子82における長手方向のいずれの方向であっても、各接点ペアで発生するアーク電流は、互いに離れる方向へ引き伸ばされる。
しかしながら、上記従来例に示す接点装置では、可動接点821の並設方向における可動接触子82の各端面に対向して一対の永久磁石9がそれぞれ配設されているため、上記並設方向において接点装置が大型化してしまうといった問題があった。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定したアーク遮断性能を得ることができ、且つ、小型化を図った接点装置を提供することにある。
上記課題を解決するために第1の発明は、固定接点を有する一対の固定端子、及び前記一対の固定接点にそれぞれ接離する一対の可動接点が一面に並設される可動接触子からなる接点ブロックと、前記固定接点に前記可動接点が接離するように前記可動接触子を駆動する駆動ブロックと、前記可動接点が並設される第一の方向及び前記可動接点と前記固定接点とが接離する第二の方向に直交する第三の方向における前記可動接触子の端面に対向して設けられ、前記第一の方向において一方側と他方側とで極性が異なる永久磁石と、前記可動接触子の一面に対向する第一のヨークとを備えることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、前記永久磁石は、前記可動接触子の第三の方向における両端面に対向して設けられ、前記一対の永久磁石は、第一の方向における一方側の極性及び他方側の極性が互いに同一であることを特徴とする。
第3の発明は、第1または2の発明において、前記可動接触子及び前記永久磁石の、第一の方向における両側面に対向する一対の第二のヨークを備えることを特徴とする。
第4の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、前記駆動手段は、前記可動接触子を固定接点側へ付勢する接圧ばねと、前記可動接触子の前記固定接点側への移動を規制する規制手段と、この規制手段が連結される可動軸と、前記可動接点が前記固定接点に接離するように前記可動軸を駆動させる電磁石ブロックとを備えることを特徴とする。
第5の発明は、第4の発明において、前記可動軸は、前記可動接触子に形成される挿通孔に移動自在に挿通される軸部と、この軸部の一端に設けられて前記可動接触子の一面に当接する当接部とから構成されることを特徴とする。
第6の発明は、第5の発明において、前記第二のヨークは、前記可動軸の当接部を兼ねることを特徴とする。
第7の発明は、第5または6の発明において、前記第二のヨークは、前記可動軸の当接部を兼ねてこの可動軸と一体に形成されることを特徴とする。
第8の発明は、第4の発明において、前記規制手段は、前記第一のヨーク及び前記可動接触子及び前記接圧ばねを保持し、第一のヨークを介して可動接触子の固定接点側への移動を規制することを特徴とする。
第9の発明は、第1乃至第8いずれかの発明において、前記接点ブロックは、容器内に収納され、前記第二のヨークは、少なくとも外周の一部が前記容器の内壁に当接することを特徴とする。
第10の発明は、第1乃至第9いずれかの発明において、前記第二のヨークは、平板状に形成されることを特徴とする。
第11の発明は、第1乃至第9いずれかの発明において、前記第二のヨークは、前記可動接触子に対向する平板状の基部と当該基部の端部から可動接触子側へ向けて延設される一対の延設部とから略断面略コの字状に形成されることを特徴とする。
第12の発明は、第1乃至第11いずれかの発明において、前記可動接触子の一面及び他面の少なくともいずれか一方に対向して設けられ、前記可動接点の並設方向において、一方側の極性と他方側の極性とが、前記永久磁石とは異極に設定された永久磁石片を備えることを特徴とする。
第13の発明は、第1乃至第12いずれかの発明において、前記固定接点は、前記固定端子に一体、または、別体に設けられることを特徴とする。
第14の発明は、第1乃至第13いずれかの発明において、前記可動接点は、前記可動接触子に一体、または、別体に設けられることを特徴とする。
以上説明したように、本発明では、安定したアーク遮断性能を得ることができ、且つ、小型化を図った接点装置を提供することができるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
本実施形態の接点装置について図1〜3を用いて説明を行う。なお、図1における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置について図1〜3を用いて説明を行う。なお、図1における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置は、固定接点32を有する固定端子33、及び固定接点32に接離する可動接点34を有する可動接触子35、及び可動接触子35を固定接点32側へ付勢する接圧ばね36からなる接点ブロック3と、前記可動接触子35に形成される挿通孔35aを移動自在に挿通して可動接触子35の固定接点側32への移動を規制する可動軸5、及び可動接点34が固定接点32に接離するように可動軸5を駆動させる電磁石ブロック2からなる駆動手段と、接点ブロック3で発生するアークを短時間で消弧するための永久磁石46とから構成される接点装置が知られている。
可動接触子35は、略矩形平板状に形成されて上面における長手方向(左右方向)の両端側に可動接点34が各々固着され、略中央に挿通孔35aが穿設されている。また、可動接触子35は、下面が接圧ばね36によって押圧される。
可動軸5は、可動接触子35における挿通孔35aを移動自在に挿通する軸部51と、当該軸部51の上端に設けられて可動接触子35の上面に当接し、可動接触子35の固定接点32側への移動を規制する矩形状の当接部52とから構成される。
当接部52は、軟鉄等の磁性材料から形成されていることから、当接部の機能とヨークの機能との両方を兼ね備えている。以下、当接部52を第一のヨーク(ヨーク当接部)52と称す。
永久磁石46は、略直方体状に形成されて可動接触子35の長手方向に略平行に設けられる。ここで、永久磁石46は、可動接触子35の前方側と後方側とに固定接点32と可動接点34とのギャップ(接点ギャップ)を介して互いに対向してそれぞれ配設される。そして、一対の永久磁石46は、図2に示すように、左側の極性が共にN極に着磁され、右側の極性が共にS極に着磁されて、一対の永久磁石46間には、左から右へ向かう磁束が発生する。
本実施形態の接点装置では、電磁石ブロック2によって可動軸37が上方へ移動されると、可動接触子35に対する固定接点32側への規制が解除され、可動接触子35は、接圧ばね37の付勢力によって固定接点32側へ移動する。これにより、可動接点34が固定接点32に当接して接点間が導通する。
ここで、一対の永久磁石46によって、上記記載の通り一対の永久磁石46間に左から右へ向かう磁束が発生し、当該磁束が接点部近傍を通過する。そのため、固定接点32と可動接点34との間(接点間)で発生するアークは、可動接触子35を流れる電流の方向がいずれの方向であっても、互いに離れる方向へ引き伸ばされて消弧される。詳しく説明すると、図2において、電流が可動接触子35を左から右へ流れる場合、左側の接点間で発生するアークは前方へ引き伸ばされ、右側の接点間で発生するアークは後方へ引き伸ばされる。つまり、各接点部で発生する各アークは、互いに180度反対方向へ引き離されるため短絡が防止される。また、図2において、電流が可動接触子35を右から左へ流れる場合、左側の接点間で発生するアークは後方へ引き伸ばされ、右側の接点間で発生するアークは前方へ引き伸ばされてアーク電流の短絡が防止される。なお、図2中の番号31は、後述する封止容器31を示す。
また、永久磁石46は、その長さL1が一対の固定接点32間の距離L2よりも長く、一対の永久磁石46の互いに対向する各面の中心を通って各永久磁石46と垂直に交わる中心線Xが、一対の固定接点32間の中点Oを通るように配設されている。そのため、左右各接点における磁束密度が略等しくなり、左右各接点間で発生するアークは、上記磁場からそれぞれ等しい力を受けて引き伸ばされる。従って、本実施形態の接点装置では、安定したアーク遮断性能を得ることができる。
更に、図3に示すように、可動接触子35の長手方向の端面に対向して一対の永久磁石46を接続する第二のヨーク47を設けることができる。第二のヨーク47は、長尺状の基部47aと、当該基部47aの長手方向両端より基部47aに対して略垂直に各々延設される一対の延設部47bと、延設部47bの先端が内側へ略90度折曲されてなる接続片47cとから略コの字状に形成されている。
基部47aは、可動接触子35の長手方向(左右方向)の端面に対向し、接続片47cが永久磁石46の左右方向端面に接続される。つまり、左側の第二のヨーク47は、一対の永久磁石46のN極側(左端側)に接続されており、右側の第二のヨーク47は、一対の永久磁石46のS極側(左端側)に接続されている。そのため、一対の永久磁石46のN極側からS極側へ向かう磁束は、永久磁石46から左側の第二のヨーク47を通って当該左側の第二のヨーク47から右側の第二のヨーク47へ向かい、当該右側の第二のヨーク47を通って永久磁石46に入る。これにより、一対の永久磁石46は、左右方向の各端部における漏れ磁束が抑制され、一対の第二のヨーク47間における磁束密度を向上させることができる。従って、第二のヨーク47を設けることで、永久磁石46のサイズを小さくしてもアークを引き伸ばす力を維持できるため、アーク遮断性能を維持しつつも接点装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
また、一対の永久磁石46間において、当該一対の永久磁石46と略平行に配置されて可動接触子35の上面に当接する第一のヨーク52が設けられる。すなわち、第一のヨーク52は、一対の永久磁石46によって発生する磁束中に配設され、左側の第二のヨーク47から右側の第二のヨーク47へ向かう磁束が、第一のヨーク52に引き寄せられて中継される。そのため、第一のヨーク52によって、一対の第二のヨーク47間における漏れ磁束が抑制されて各接点部近傍の磁束密度が向上し、アーク電流を引き伸ばす力が増大してアーク遮断性能を更に向上させることができる。つまり、第二のヨーク52によって、一対の永久磁石46間に発生する磁束を効率よく接点部近傍へ誘導することができる。
また、図4(a)に示すように、一般的に近傍にヨークが設けられていない導体(接触子35)に電流が流れると、導体の中心を磁界の中心として同心円状に磁束が発生する。そのため、図4(a)において、導体内を右から左へ向かう磁束の数と導体内を左から右へ向かう磁束の数とが略等しく、導体に電磁力は発生しない。
しかし、本実施形態の接点装置では、接点間が導通した際、図4(b)に示すように、可動接触子35の上面に近接する第一のヨーク52の影響を受けて、当該可動接触子35の周囲に発生する磁界のバランスが崩れる。具体的に説明すると、図4(b)において、右から左に向かう磁束の多くはヨーク当接部52に引き寄せられて、図4(a)に示すようにヨークが可動接触子35の近傍に設けられていない場合に比べて、可動接触子35内を右から左に向かう磁束の数が減少する。
一方、図4(b)において、左から右へ向かう磁束は全体的に上方へ移動して、図4(a)に示すようにヨークが可動接触子35の近傍に設けられていない場合に比べて、可動接触子35内を左から右へ向かう磁束の数が増加する。
すると、可動接触子35内を左から右に向かう磁束によって当該可動接触子35に作用する上向きの電磁力は、可動接触子35内を右から左に向かう磁束によって当該可動接触子35に作用する下向きの電磁力に比べて大きくなり、可動接触子35には上向きの電磁力(吸引力)が働く。つまり、可動接触子35には、当該可動接触子35の変位方向と略平行(鉛直上向き)の固定接点側への吸引力が働く。
ここで、可動接触子35に作用する鉛直上向きの吸引力は、可動接触子35に発生する接点反発力(下向きの力)とは、180度反対方向の力であるため、当該接点反発力を最も効率よく打ち消す方向に働く力となっている。そのため、上記吸引力によって接点反発力を効率よく打ち消すことができ、接点間における接点圧の低下を低減することができる。
従って、本実施形態の接点装置は、負荷短絡時の電磁反発力に対する耐量をアップさせつつ、安定したアーク遮断性能を備え、より安定した接点の開閉性能を得ることができる。
また、本実施形態では、第一のヨーク52が、ヨークと当接部の両方の機能を有していると共に、第一のヨーク52と軸部51とが一体成型されて可動軸5が構成される。したがって、一つの部品(可動軸5)が、ヨーク及び当接部及び軸部の機能を有することで部品点数を削減することができる。
なお、本実施形態では、第一のヨーク52と軸部51とが一体成型されているが、第一のヨーク52と軸部51とを別々に成型した後に、第一のヨーク52に軸部51を嵌挿する等して一体に形成するものであってもよい。
そして、上記本実施形態の接点装置は、例えば、図5に示すような電磁継電器に用いられる。
上記電磁継電器は、図5(a)、(b)、図6(a)、(b)、図7(a)〜(c)に示すように、中空箱型のケース4内に、電磁石ブロック2及び接点ブロック3を一体に組み合わせて構成される内器ブロック1と、永久磁石46と、第二のヨーク47とを収納する。以下、図5(a)における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向とする。
電磁石ブロック2は、絶縁材料から形成され励磁巻線22が巻装される中空筒状のコイルボビン21、及び励磁巻線22の両端に各々接続されるコイル端子23、及びコイルボビン21の筒内に固定され通電された励磁巻線22によって磁化される固定鉄心24、及び固定鉄心24とはコイルボビン21の軸方向に対向してコイルボビン21の筒内に配置され励磁巻線22の通電の入切に応じて固定鉄心24に吸引されてコイルボビン21の筒内を軸方向に移動する可動鉄心25、及び磁性材料からなりコイルボビン21を包囲する継鉄26、及びコイルボビン21の筒内に配設されて可動鉄心25を下方へ付勢する復帰ばね27を備える。
また、接点ブロック3は、絶縁材料から下面が開口した中空箱型に形成される封止容器31、及び略円柱状に形成されて封止容器31の上面に貫設されて下面に固定接点32が設けられる固定端子33、及び固定接点32に接離する可動接点34を有して封止容器31内に配設される可動接触子35、及び可動接触子35の下面に当接し可動接触子35を固定接点33側へ付勢する接圧ばね36を備える。
コイルボビン21は、樹脂材料により上端及び下端に鍔部21a、21bが形成された中空円筒状に形成され、円筒部21cの外周には励磁巻線22が巻回されている。そして、円筒部21cの下端側の内径は、上端側の内径よりも拡径されている。
励磁巻線22は図7(c)に示すように、コイルボビン21の鍔部21aに設けられる一対の端子部121に端部が各々接続され、端子部121に接続されるリード線122を介して一対のコイル端子23とそれぞれ接続される。
コイル端子23は、銅等の導電性材料から形成され、半田等によりリード線122と接続される基部23aと、当該基部23aから略垂直に延設される端子部23bとから形成されている。
継鉄26は、図7(b)に示すように、コイルボビン21の上端側に配設される略矩形板状の第一の継鉄板26Aと、コイルボビン21の下端側に配設される略矩形板状の第二の継鉄板26Bと、第二の継鉄板26Bの左右両端より上方へ向けて延設され、第一の継鉄板26Aに接続される一対の第三の継鉄26Cとから構成される。
そして、第一の継鉄板26Aの上面側略中央には凹部26aが形成されており、当該凹部26aの略中央には挿通孔26cが形成されている。そして、当該挿通孔26cには、上端に鍔部28aが形成される有底円筒状の円筒部材28が挿通し、鍔部28aが凹部26aに接合される。ここで、円筒部材28の円筒部28b内の下端側には、磁性材料から略円柱状に形成された可動鉄心25が配設され、更に円筒部28bに磁性材料から略円柱状に形成された固定鉄心24が挿入されて、固定鉄心24と可動鉄心25とが対向配置される。
また、第一の継鉄板26Aの上面には、周縁部が第一の継鉄板26Aに固定され、略中央に固定鉄心24の上端に形成される鍔部24aを収納する空間を形成する凸部45aが設けられた金属からなるキャップ部材45が設けられており、当該キャップ部材45によって固定鉄心24の抜け止めがなされる。
そして、コイルボビン21の下端側の内周面と円筒部材28の外周面との間に形成される隙間部分には、磁性材料からなる円筒状のブッシュ26Dが嵌合されており、継鉄26と固定鉄心24と可動鉄心25と共に磁気回路を形成している。
復帰ばね27は、固定鉄心24の軸方向に形成される挿通孔24bを挿通すると共に、下端が可動鉄心25の上面と当接し、上端がキャップ部材45の下面に当接する。更に、復帰ばね27は、可動鉄心25とキャップ部材45との間に圧縮状態で設けられており、可動鉄心25を下方へ弾性付勢するものである。
可動軸5は、非磁性材料から上下方向に長い長尺丸棒状に形成される軸部51と、当該軸部51の上端に軸部51と一体に形成される磁性材料からなる鍔状のヨーク当接部52とから構成される。
軸部51は、キャップ部材45の凸部45aの略中央に形成される挿通孔45b、及び復帰ばね27を挿通し、下端部に形成されるねじ部51aが、可動鉄心25の軸方向に形成されるねじ孔25aに螺合することで可動鉄心25と接続される。
当接部52は、軟鉄から略矩形平板状に形成され、可動接触子35の固定接点側への移動を規制する。つまり、当接部52は、可動接触子35の移動を規制する当接部の機能とヨークの機能とを有する。なお、以下、当接部52を第一のヨーク52と称す。
可動接触子35は、略矩形状に形成された本体部35aの左右両端側に可動接点34が固着されて略中央に形成される挿通孔35bに可動軸5が挿通される。
固定端子33は、銅等の導電性材料により略円柱状に形成され、上端に鍔部33aが形成され、下面に可動接点34に対向する固定接点32が固着されている。また、固定端子33の上面から軸方向へねじ孔33bが穿設されており、図示しない外部負荷等のねじ部が当該ねじ孔33bに螺合されることで接続される。
封止容器31はセラミック等の耐熱性材料から下面が開口した中空箱型に形成され、その上面には前記固定端子33が貫設する2つの貫通穴31aが並設される。そして、固定接点端子33が、鍔部33aを封止容器31の上面から突出させた状態で貫通穴31aに貫設されてろう付けにより接合される。また、図7(a)に示すように、封止容器31の開口周縁にはフランジ38の一端がろう付けにより接合される。そして、フランジ38の他端が第一の継鉄板26Aとろう付けにより接合されることで封止容器31は密閉される。
更に、封止容器31の開口部には、固定接点32と可動接点34との間で発生するアークを、封止容器31とフランジ38との接合部から絶縁するための絶縁部材39が設けられている。
絶縁部材39は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性材料から上面が開口した略中空直方体状に形成され、下面略中央に形成される矩形枠39a内の凹部に前記キャップ部材45の凸部45aが嵌合される。また、絶縁部材39の周壁の上端側が封止容器31の周壁の内面に当接することで、固定接点32と可動接点34とからなる接点部から、封止容器31とフランジ部38とからなる接合部の絶縁を図っている。
更に、絶縁部材39の内底面の略中央には、接圧ばね36の内径と略同サイズの内径を有する円形枠39cが形成され、当該円形枠39cの略中央には、可動軸5が挿通する挿通孔39bが形成される。そして、当該円形枠39c内の凹部に可動軸5が挿通した接圧ばね36の下端部が嵌め込まれることで接圧ばね36の位置ずれが防止される。
加えて、接圧ばね36は、上端が可動接触子35の下面に当接して絶縁部材39と可動接触子35との間において圧縮状態で設けられることで、可動接触子35を固定接点32側へ弾性付勢するものである。
永久磁石46は、略直方体状に形成されて封止容器31の前面側及び後面側にそれぞれ封止容器に当接して配設され、一対の永久磁石46は、封止容器31を介して対向して設けられる。そして、一対の永久磁石46は、左側の極性が共にN極に着磁され、右側の極性が共にS極に着磁されて、一対の永久磁石46間には、左から右へ向かう磁束が発生する。ここで、一対の永久磁石46は、封止容器31内の固定接点32と可動接点34との接点ギャップを介して対向している。
第二のヨーク47は、長尺状の基部47aと、当該基部47aの長手方向両端より基部47aに対して略垂直に各々延設される一対の延設部47bと、延設部47bの先端が内側へ略90度折曲されてなる接続片47cとから略コの字状に形成されている。
基部47aは、可動接触子35の長手方向(左右方向)の端面に対向し、接続片47cが永久磁石46の左右方向端面に接続される。つまり、左側の第二のヨーク47は、一対の永久磁石46のN極側(左端側)に接続されており、右側の第二のヨーク47は、一対の永久磁石46のS極側(左端側)に接続されている。
ケース4は、樹脂材料によって略矩形箱状に形成され、上面が開口した中空箱型のケース本体41と、ケース本体41の開口に覆設する中空箱型カバー42とから構成される。
ケース本体41は、左右側壁の前端に電磁継電器を取り付け面にねじ留めにより固定する際に用いられる挿通孔141aが形成された突部141が設けられている。また、ケース本体41の上端側の開口周縁には段部41aが形成されており、下端側に比べて外周が小さくなっている。そして、段部41aよりも上方の前面にはコイル端子23の端子部23bが嵌め込まれる一対のスリット41bが形成されている。更に、段部41aよりも上方の後面には、一対の凹部41cが左右方向に並設されている。
カバー42は、下面が開口した中空箱型に形成されており、後面にはケース本体41に組み付ける際にケース本体41の凹部41cに嵌まり込む一対の突部42aが形成されている。また、カバー42の上面には、上面を左右に略2分割する仕切り部42cが形成され、当該仕切り部42cによって2分割された上面にはそれぞれ、固定端子33が挿通する一対の挿通孔42bが形成される。
そして、図7(c)に示すように、ケース4に電磁石ブロック2及び接点ブロック3からなる内器ブロック1収納する際には、コイルボビン21の下端の鍔部21bとケース本体41の底面との間に略矩形状の下側クッションゴム43を介装し、封止容器31とカバー42との間に固定端子33の鍔部33aが挿通する挿通孔44aが形成された上側クッションゴム44を介装する。
上記電磁継電器では、復帰ばね27が接圧ばね36よりも高いばね係数を有しているため、復帰ばね27の付勢力によって可動鉄心25が下方へ摺動し、それに伴って可動軸5も下方へ移動する。これにより、可動軸5の当接部52の移動に伴って可動接触子35も下方へ移動するため、初期状態では可動接点34が固定接点32と離間した状態で設けられる。
そして、励磁巻線22が通電されると可動鉄心25が固定鉄心24に吸引されて上方へ摺動するため、可動鉄心25に連結された可動軸5も連動して上方へ移動する。これにより、可動軸5の当接部52が固定接点32側へ移動し、接圧ばね36の付勢力により可動接触子35も固定接点32側へ移動することで、可動接触子35に固着された可動接点34が固定接点32に当接して接点間が導通する。
また、一般的に電磁継電器は、電磁石ブロック2が備えるコイルボビン21のサイズによって前後方向の寸法が決定され、左右方向の寸法は、可動接点34が長手方向に沿って並設される可動接触子35の長手方向(左右方向)の寸法によって決定される。
詳しく説明すると、コイルボビン21は、上下両端に鍔部21a、21bが形成された円筒型であり、ケース4の前後方向の内寸は上記コイルボビン21の鍔部21a、21bの外形に応じて設定される。ここで、可動接触子35は、前後方向が短手方向であることから、上方から見ると可動接触子35の前後方向の両側から電磁石ブロック2が飛び出して見える。つまり、前後方向において、可動接触子35とケース4の内壁との間には、デッドスペースが存在している。
従って、可動接触子35の左右方向の両側に一対の永久磁石46を配設する場合には、ケース4の左右方向の寸法を更に大きくする必要がある。しかしながら、本実施形態では、可動接触子35の前後方向の両側に一対の永久磁石46を配設していることから、ケース4内の上記デッドスペースを有効活用でき、ケース4の大型化を防止することができる。
ここで、上記電磁継電器は、接点間が導通した際、可動接触子35の上面に可動軸5の第一のヨーク52が近接する。すると、図4(b)で説明した通り、可動接触子35の周囲に発生する磁界のバランスが崩れて、可動接触子35には、当該可動接触子35の変位方向と略平行の鉛直上向きの吸引力が働く。
従って、接点間に接点反発力が働いた場合であっても、可動接触子35には接点反発力とは180度反対方向の吸引力が働くため、接点反発力を効率よく打ち消すことができ、接圧の低下や接点開離時のアークによる接点溶着等の不具合を防止することができる。つまり、本実施形態の電磁継電器は、上記接点装置を備えていることから、安定した接点開閉性能を備えると共に、小型化、低コスト化を図ることができ、加えて、安定した接点開閉性能を有する。
更に、第一のヨーク52が略平板状に形成されることで、第一のヨーク52の可動接触子35に対向する面における各点から可動接触子35までの距離がそれぞれ略一定となって、可動接触子35に働く吸引力を略均一にすることができる。
また、励磁巻線22への通電がオフされると、復帰ばね27の付勢力によって可動鉄心25が下方へ摺動し、それに伴って可動軸5も下方へ向かって移動する。そのため、当接部52が下方へ移動して可動接触子35も下方へ移動するので、固定接点32と可動接点34とが離間し、接点間が遮断される。
なお、当接部52は、図8に示すように、その前端及び後端がケース4の内壁に当接して設けられることで、接圧ばね36のばねの巻き方向の回転力等を受けた場合であっても別途部品を設けることなく回転が防止される。ここで、本実施形態では、当接部52の前端及び後端がケース4の内壁に当接しているが、当接部52の一部のみがケース4の内壁に当接して当接部52の回転が防止されるものであってもよい。
なお、本実施形態では、当接部52は、軟鉄から形成されることで、当接部とヨークとの両方の機能を有したヨーク当接部として用いられているが、当接部52を非磁性材料から形成して、別途ヨークを設けてもよい。その場合、ヨークは、一対の固定端子33の略中央に設けられると共に、可動軸の軸心に略対向して設けられる。
また、本実施形態の接点装置は、封止接点装置であってもよい。
(実施形態2)
本実施形態の接点装置について図9を用いて説明を行う。なお、本実施形態の接点装置と実施形態1の接点装置とでは、可動軸5の第二のヨーク53の形状のみが異なり、実施形態1と共通する構造については、共通の符号を付して説明を省略する。なお、図9における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置について図9を用いて説明を行う。なお、本実施形態の接点装置と実施形態1の接点装置とでは、可動軸5の第二のヨーク53の形状のみが異なり、実施形態1と共通する構造については、共通の符号を付して説明を省略する。なお、図9における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の第二のヨーク53は、図9に示すように、略矩形平板状の基部53aと、当該基部53aの前後両端から下方へ向けて延設された一対の延設部53bとから断面略コの字状に形成されている。
そして、接点間が導通した際には、当接部53の基部53aの下面が可動接触子35の上面に近接すると共に、一対の延設部53bがそれぞれ可動接触子35の前端及び後端に近接する。
すると、図10に示すように、可動接触子35の上面及び前端及び後端に近接する第二のヨーク53の影響を受けて、当該可動接触子35の周囲に発生する磁界のバランスが崩れる。具体的に説明すると、図10において可動接触子35内を右から左に向かう磁束の多くは、第二のヨーク53に引き寄せられる。そのため、前記図4(b)に示す平板状の第一のヨーク52が可動接触子35の近傍に設けられている場合に比べて、可動接触子35内を右から左に向かう磁束の数が更に減少する。
一方、図10において、可動接触子35内を左から右へ向かう磁束は、全体的に上方へ移動して、前記図4(b)に示す平板状の第一のヨーク52が可動接触子35の近傍に設けられている場合に比べて、可動接触子35内を左から右へ向かう磁束の数が更に増加する。
すると、可動接触子35内を左から右に向かう磁束によって当該可動接触子35に作用する上向きの電磁力が、可動接触子35内を右から左に向かう磁束によって当該可動接触子35に作用する下向きの電磁力に比べて更に大きくなる。そのため、可動接触子35には、当該可動接触子35の変位方向と略平行でより大きな鉛直上向きの電磁力(吸引力)が働く。
ここで、可動接触子35に作用する鉛直上向きの吸引力は、可動接触子35に発生する接点反発力(下向きの力)とは、180度反対方向の力であるため、当該接点反発力を最も効率よく打ち消す方向に働く力となっている。そのため、実施形態1に比べて可動接触子35に更に大きな上向きの吸引力が発生して、接点間の接点圧の低下をより一層防止することができる。
従って、本実施形態の接点装置では、第一のヨーク52によって可動接触子35に対して、実施形態1よりも更に強い接点反発力を打ち消す力(吸引力)が働く。すなわち、本実施形態の接点装置は、負荷短絡時の電磁反発力に対する耐量をアップさせつつ、安定したアーク遮断性能を備えると共に、より安定した接点の開閉性能を得ることができる。
また、本実施形態では、第二のヨーク53が、ヨークと当接部の両方の機能を有していると共に、第二のヨーク53と軸部51とが一体に形成されて可動軸5が構成される。したがって、一つの部品(可動軸5)が、ヨーク及び当接部及び軸部の機能を有することで部品点数を削減することができる。
また、当接部53は、一対の延設部53bが、共にケース4の内壁に当接して設けられることで、接圧ばね36のばねの巻き方向の回転力等を受けた場合であっても別途部品を設けることなく回転が防止される。なお、本実施形態では、一対の延設部53bが、共にケース4の内壁に当接するが、一方の延設部53bのみがケース4の内壁に当接して当接部53の回転が防止されるものであってもよい。
また、本実施形態では、第二のヨーク53と軸部51とが一体成型されているが、第二のヨーク53と軸部51とを別々に成型した後に、第二のヨーク53に軸部51を嵌挿する等して一体に形成するものであってもよい。
なお、本実施形態では、当接部53は、軟鉄から形成されることで、当接部とヨークとの両方の機能を有したヨーク当接部として用いられているが、当接部52を非磁性材料から形成して、別途ヨークを設けてもよい。その場合、ヨークは、一対の固定端子33の略中央に設けられると共に、可動軸の軸心に略対向して設けられる。
また、本実施形態の接点装置は、封止接点装置であってもよい。
(実施形態3)
本実施形態の接点装置について図11,12を用いて説明を行う。なお、図11における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置について図11,12を用いて説明を行う。なお、図11における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置は、固定接点32が下端に設けられた固定端子33と、固定接点32に接離する可動接点61を有する可動接触子68と、可動接触子68の上面に対向して配設される第一のヨーク69と、可動接触子68を固定接点32側へ付勢する接圧ばね65と、第一のヨーク69を保持する保持部材66と、保持部材66と連結される可動軸67と、可動接点61が固定接点32に接離するように可動軸67を駆動させる電磁石ブロック2とを備えている。なお、固定接点32、固定端子33、電磁石ブロック2については、実施形態1と共通であるため同様の符号を付して説明を省略する。
可動接触子68は、略矩形板状に形成されて上面の長手方向(左右方向)両端側に可動接点61がそれぞれ設けられている。
第一のヨーク69は、軟鉄等の磁性材料から平板状に形成され、可動接触子62の上面に対向して設けられる。
接圧ばね65は、上端が可動接触子68の下面略中央に当接し、可動接触子68の下面略中央に突設される突部68aが、接圧ばね65の上端側内径部に嵌挿する。
保持部材66は、略矩形板状の基部661と、基部661の前後方向両端から上方へそれぞれ延設される一対の狭持部662と、一対の狭持部662の先端が前後方向において内側へ向けて折曲されてなる当接部663とから構成される。
そして、一対の狭持部662間に、下端が基部661の上面に当接する接圧ばね65、及び接圧ばね65に下面が押圧される可動接触子68、及び下面が可動接触子68の上面に対向して一対の狭持部662によって保持される第一のヨーク69が配設される。
ここで、保持部材66における基部661の上面略中央には、略円柱状の突部664が突設されており、当該突部664が接圧ばね65の下端側内径部に嵌挿する。これにより、接圧ばね65が、基部661と可動接触子68との間に圧縮状態で固定され、可動接触子68を固定接点32側(上方)へ付勢する。そして、接圧ばね65の付勢力によって可動接触子68は固定端子33側(上方)へ移動しようとするが、可動接触子68の上面が当接部663により上方への移動が規制された第一のヨーク69に当接することで、固定接点32側への移動が規制される。
可動軸67は、上下方向に長い略棒体状に形成されて下端側に電磁石ブロック2が接続され、上端に保持部材66の基部661が固定される。
そして、上記構成からなる本実施形態の接点装置では、駆動手段2によって可動軸67が上方へ変位すると、それに伴って可動軸67に接続された保持部材66も上方へ変位する。すると、当該変位に伴って、保持部材66に保持された第一のヨーク69も上方へ移動し、これにより可動接触子68に対する上方への移動の規制が解除される。そして、可動接触子68は、接圧ばね65の付勢力によって上方へ移動し、可動接触子68に設けられた可動接点61が固定接点32に当接して接点間が導通する。
ここで、接点間が導通して可動接触子62に電流が流れることで、実施形態1の図4(b)で説明した通り、可動接触子68には上向きの電磁力(吸引力)が働く。つまり、可動接触子68には、当該可動接触子68の変位方向と略平行(鉛直上向き)の固定接点側への吸引力が働く。
ここで、可動接触子68に作用する鉛直上向きの吸引力は、可動接触子68に発生する接点反発力(下向きの力)とは、180度反対方向の力であるため、当該接点反発力を最も効率よく打ち消す方向に働く力となっている。そのため、上記吸引力によって接点反発力を効率よく打ち消すことができ、接点間における接点圧の低下を低減することができる。
従って、本実施形態の接点装置は、一対の永久磁石46が設けられたことによって左右各接点における接点消耗が略等しくなり、更に、第一のヨーク69が可動接触子35を固定接点側へ吸引する、これにより、本実施形態の接点装置は、負荷短絡時の電磁反発力に対する耐量をアップさせつつ、安定したアーク遮断性能を備え、より安定した接点の開閉性能を得ることができる。
なお、固定接点32は、固定端子33に一体に設けられるもの、若しくは、別体に設けられるもののいずれであってもよい。同様に、可動接点61は、可動接触子62に、一体に設けられるもの、若しくは、別体に設けられるもののいずれであってもよい。
また、本実施形態の接点装置は、封止接点装置であってもよい。
(実施形態4)
本実施形態の接点装置について図13を用いて説明を行う。なお、本実施形態の接点装置は、実施形態1乃至3いずれか記載の接点装置において、一対の永久磁石46間に永久磁石片48を配置したものである。なお、実施形態1乃至3いずれの接点装置に永久磁石48設けた場合であっても、同様の作用効果を得ることができるため、本実実施形態では、実施形態1の接点装置に永久磁石片48を設けた場合についての説明を行う。以下、図13における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
本実施形態の接点装置について図13を用いて説明を行う。なお、本実施形態の接点装置は、実施形態1乃至3いずれか記載の接点装置において、一対の永久磁石46間に永久磁石片48を配置したものである。なお、実施形態1乃至3いずれの接点装置に永久磁石48設けた場合であっても、同様の作用効果を得ることができるため、本実実施形態では、実施形態1の接点装置に永久磁石片48を設けた場合についての説明を行う。以下、図13における上下左右を基準とし、上下左右方向と直交する方向を前後方向として説明を行う。
永久磁石片48は、略直方体状に形成されて一対の永久磁石46間の略中央に配設されて可動接触子35の上面に対向し、更に、一対の第二のヨーク47間の略中央に位置している。ここで、永久磁石48は、一対の永久磁石46及び一対の第二のヨーク47それぞれに対して互いに対向する面が略平行となるように配設されている。
そして、永久磁石片48は、左端側の極性がS極、右端側の極性がN極となるように配設されており、左側の第二のヨーク47から右側の第二のヨーク47へ向かう磁束が永久磁束片48に引き寄せられて当該第二のヨーク47に中継される。
従って、本実施形態の接点装置は、永久磁石片48が設けられたことで、一対の永久磁石46間における漏れ磁束が抑制され、各接点部近傍の磁束密度が向上する。従って、永久磁石片48を設けることで、各接点部近傍の磁束密度が高くなり、接点部に発生するアークを引き伸ばす力が増大してアーク遮断性能を更に向上させることができる。
また、本実施形態の接点装置は、封止接点装置であってもよい。
2 電磁石ブロック
3 接点ブロック
5 可動軸
32 固定接点
33 固定端子
34 可動接点
35 可動接触子
36 接圧ばね
46 永久磁石
47 第二のヨーク
51 軸部
52 第一のヨーク(規制手段)
3 接点ブロック
5 可動軸
32 固定接点
33 固定端子
34 可動接点
35 可動接触子
36 接圧ばね
46 永久磁石
47 第二のヨーク
51 軸部
52 第一のヨーク(規制手段)
Claims (14)
- 固定接点を有する一対の固定端子、及び前記一対の固定接点にそれぞれ接離する一対の可動接点が一面に並設される可動接触子からなる接点ブロックと、
前記固定接点に前記可動接点が接離するように前記可動接触子を駆動する駆動ブロックと、
前記可動接点が並設される第一の方向及び前記可動接点と前記固定接点とが接離する第二の方向に直交する第三の方向における前記可動接触子の端面に対向して設けられ、前記第一の方向において一方側と他方側とで極性が異なる永久磁石と、
前記可動接触子の一面に対向する第一のヨークとを備えることを特徴とする接点装置。 - 前記永久磁石は、前記可動接触子の第三の方向における両端面に対向して設けられ、前記一対の永久磁石は、第一の方向における一方側の極性及び他方側の極性が互いに同一であることを特徴とする請求項1記載の接点装置。
- 前記可動接触子及び前記永久磁石の、第一の方向における両側面に対向する一対の第二のヨークを備えることを特徴とする請求項1または2記載の接点装置。
- 前記駆動手段は、前記可動接触子を固定接点側へ付勢する接圧ばねと、前記可動接触子の前記固定接点側への移動を規制する規制手段と、この規制手段が連結される可動軸と、前記可動接点が前記固定接点に接離するように前記可動軸を駆動させる電磁石ブロックとを備えることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の接点装置。
- 前記可動軸は、前記可動接触子に形成される挿通孔に移動自在に挿通される軸部と、この軸部の一端に設けられて前記可動接触子の一面に当接する当接部とから構成されることを特徴とする請求項4記載の接点装置。
- 前記第一のヨークは、前記可動軸の当接部を兼ねることを特徴とする請求項5記載の接点装置。
- 前記第一のヨークは、前記可動軸の当接部を兼ねてこの可動軸と一体に形成されることを特徴とする請求項5または6記載の接点装置。
- 前記規制手段は、前記第一のヨーク及び前記可動接触子及び前記接圧ばねを保持し、第一のヨークを介して可動接触子の固定接点側への移動を規制することを特徴とする請求項4記載の接点装置。
- 前記接点ブロックは、容器内に収納され、前記第一のヨークは、少なくとも外周の一部が前記容器の内壁に当接することを特徴とする請求項1乃至8いずれか記載の接点装置。
- 前記第一のヨークは、平板状に形成されることを特徴とする請求項1乃至9いずれか記載の接点装置。
- 前記第一のヨークは、前記可動接触子に対向する平板状の基部と当該基部の端部から可動接触子側へ向けて延設される一対の延設部とから略断面略コの字状に形成されることを特徴とする請求項1乃至9いずれか記載の接点装置。
- 前記可動接触子の一面及び他面の少なくともいずれか一方に対向して設けられ、前記可動接点の並設方向において、一方側の極性と他方側の極性とが、前記永久磁石とは異極に設定された永久磁石片を備えることを特徴とする請求項1乃至11いずれか記載の接点装置。
- 前記固定接点は、前記固定端子に一体、または、別体に設けられることを特徴とする請求項1乃至12いずれか記載の接点装置。
- 前記可動接点は、前記可動接触子に一体、または、別体に設けられることを特徴とする請求項1乃至13いずれか記載の接点装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010070776A JP2011204474A (ja) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | 接点装置 |
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JP2010070776A Withdrawn JP2011204474A (ja) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | 接点装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113990709A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-28 | 安徽中骄智能科技有限公司 | 一种基于三段式分离的新能源高压直流继电器 |
-
2010
- 2010-03-25 JP JP2010070776A patent/JP2011204474A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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CN113990709A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-28 | 安徽中骄智能科技有限公司 | 一种基于三段式分离的新能源高压直流继电器 |
CN113990709B (zh) * | 2021-10-18 | 2023-12-15 | 湖南鼎力电气系统有限公司 | 一种基于三段式分离的新能源高压直流继电器 |
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