JP2011233415A - 電磁開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した動作を得られる電磁開閉器を提供する。
【解決手段】 電磁コイル装置１３の電磁コイル２３を一方の極性に励磁すると、アーマチュア１５の被駆動部３３が吸引され、作動部３５が第１の位置から第２の位置に変位する。永久磁石６０の存在により作動部３５は第２の位置に保持される。電磁コイル２３を一方の極性の逆極性に励磁すると、作動部３５が第２の位置から第１の位置に変位する。作動部３５の変位によって、連結部材５３ａを介して可動接点部材４３ａが作動部３５に連動し、可動接点４７ａが固定接点４５ａに対して接離され、固定接点部材側端子金具９ａ及び可動接点部材側端子金具１１ａを流れる電流を遮断制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電力量計などに内蔵されて、電力の供給を制御するための電磁開閉器に関するものである。

従来、電力の供給を制御するための電磁開閉器として、例えば、特開２００９−２６６５１号公報（特許文献１）及び特開平９−１７３１２号公報（特許文献２）などが提案されている。

特開２００９−２６６５１号公報（特許文献１）に開示された電磁開閉器では、アクチュエータの可動子が、電磁開閉器を設置した場合の水平方向に移動して板状バネからなる可動接点部材を動かして接点を開閉することにより、通電を制御している。しかしながら、特開２００９−２６６５１号公報（特許文献１）に開示された電磁開閉器では、接点部分を開閉するアクチュエータの可動子が、電磁開閉器を設置した場合の水平方向に移動して通電を制御するため、外部から水平方向に衝撃が加わった場合に、可動子が動いて、誤作動を起こす可能性がある。

特開平９−１７３１２号公報（特許文献２）に開示された電磁開閉器は、電磁コイルが励磁されると、「く」の字状のアーマチュアの一端が電磁コイルの鉄心に吸引され、この動きに応じて、アーマチュアの他端が板状バネからなる可動接点部材を動かして接点を開閉し通電を制御している。

特開２００９−２６６５１号公報 特開平９−１７３１２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている電磁開閉器では、いずれも板バネからなる可動接点部材自体が変形して接点を閉じ、板バネのバネ力を利用して接点を開くように設計されている。板バネを用いて可動接点部を構成し、安定して電流が流れるようにするためには、断面積、すなわち、板バネの幅・厚みを大きくする必要がある。板バネのバネ定数は、板厚の３乗に比例するという性質があることから、結果として、板バネのバネ定数が大きくなってしまったり、板厚のわずかな違いによりバネ定数にバラつきが生じてしまう。また、温度上昇や経年変化等によって板状バネのバネ定数が変わり、安定した動作を得られなくなる可能性がある。

さらに、特許文献１及び特許文献２に開示されている電磁開閉器は、いずれも構造上、外部からの衝撃や振動に弱く、外部から強い衝撃や振動が加わった場合に、接点が作動してしまうという問題があった。

本発明の目的は、安定した動作を得られる電磁開閉器を提供することにある。

本発明の電磁開閉器は、基本的な構成に、電磁コイルを駆動源として有する電磁コイル装置と、被駆動部と作動部とが支点の両側に位置するアーマチュアと、復帰用蓄勢部材と、固定接点部材及び可動接点部材からなる１以上の接点機構とを備えている。

アーマチュアは、作動部と被駆動部とを有している。そしてアーマチュアは電磁コイル装置からの電磁力により支点を中心にして作動部が第１の位置と第２の位置との間を移動する構造を有している。また、復帰用蓄勢部材は、アーマチュアの作動部が第１の位置から第２の位置に変位する際に、作動部を第２の位置から第１の位置に変位させる力を蓄勢する。

電磁コイル装置が後述する自己保持型の電磁コイル装置であれば、電磁コイルを逆極性に励磁することによりアーマチュアの拘束を解除して、復帰用蓄勢部材の蓄勢力で作動部を第２の位置から第１の位置に戻せばよい。また、電磁コイル装置が自己保持機能を有していない場合には、電磁コイルの通電を停止することにより、アーマチュアの拘束を解除して、復帰用蓄勢部材の蓄勢力で作動部を第２の位置から第１の位置に戻せばよい。

接点機構を構成する固定接点部材には固定接点が備えられており、また可動接点部材には、可動接点が備えられている。本発明では、作動部と可動接点との間に固定接点が位置するように固定接点部材及び可動接点部材が配置されている。接点機構は、アーマチュアの作動部の動きに連動して可動接点部材を動かすことにより、可動接点を固定接点に対して接離する。そして、可動接点部材は可動接点が設けられた自由端と該自由端とは反対側に位置して回動中心を中心にして回動する固定端とを有している。また本発明では、１つの接点機構に対して、作動部の動きを可動接点部材に伝えるように作動部と可動接点部材とを連結する連結部材をさらに備えている。この連結部材は、作動部が第１の位置から第２の位置に変位する際に、可動接点部材の可動接点が設けられた一方の側面部分と対向する他方の側面部分を全体的に押すことができるように構成されている。連結部材を用いて、可動接点部材を固定接点部材に向かって押し付けるようにして可動接点と固定接点とを接触させる構成を採用すると、通電するための部材として板バネを採用することなく、接点の接触を確実なものとすることができる。

特に、本発明では、連結部材が、可動接点部材の可動接点が設けられた一方の側面部分と対抗する他方の側面部分との間に、作動部が第１の位置から第２の位置に変位する過程で蓄勢され、可動接点が固定接点に接触しているときに可動接点部材を固定接点部材に押し付ける方向の力を発生する蓄勢部材を備えている。この構成を採用すると、蓄勢部材を蓄勢するための強い力を必要とするときに、電磁コイル装置の吸引力が大きくなるので、蓄勢部材を確実に蓄勢することができる。またこのように構成することで、蓄勢部材として板バネと比べると、バネ定数が小さく且つバネ定数が変化したりバラつき難いものを用いることができる。さらに、このような構成を採用することで、電磁コイル装置の吸引力と、電磁コイル装置と被駆動部との間のギャップ長とにより定まる動作特性に合わせつつ、より確実に且つ安定して固定接点と可動接点を接触させることができる。その結果、従来の電磁開閉器よりも安定した開閉動作を得ることができる。

電磁開閉器が、接点機構を２つ備える場合には、作動部に、平行に延びる一対のアーム部を一体に設ける。一対のアーム部を電気絶縁性を有する一対の絶縁被覆部材で覆う。この一対の絶縁被覆部材は、それぞれ支点を通る第１の仮想回転中心線と平行に延びる第２の仮想回転中心線を回動中心とする一対の軸部を備えている。そして、連結部材を、絶縁被覆部材の一対の軸部に回動可能に係合される一対の係合部と、蓄勢部材を支持する支持部と、一対の係合部と支持部とをつなぐ一対の連結部と、一対の連結部から延びて可動接点部材の一方の側面部分と当接する一対の当接部とを一体に備えるように構成する。蓄勢部材は、可動接点が固定接点と接触していないときに、可動接点部材の一方の側面部分を一対の当接部に押し付ける力を発生するように蓄勢された状態で、可動接点部材と支持部との間に配置する。

このように構成すると、絶縁被覆部材の存在により、電磁コイル装置に電磁開閉器で制御する制御対象の電流が流れるのを阻止することができる。また、係合構造を用いて連結部材を取付けるため、組立が容易になる。さらに一対の連結部により支持部を支持するので、支持部をしっかりと保持できる。その上支持部に支持された蓄勢部材を安定した状態で、可動接点部材に接触させることができる。また蓄勢部材により、一対の当接部に可動接点部材の一方の側面部分を押し付けるため、外部から振動が加わっても、可動接点部材の動きを拘束することができて、外部振動により接点が不要に閉じる事態が発生するのを防止できる。

蓄勢部材はコイルバネからなり、支持部にはコイルバネの一端からコイルバネの中心空間部内に延びる突起部を一体に有するように構成することが好ましい。このように構成することで、コイルバネの位置決めを容易且つ確実なものとすることができる。

復帰用蓄勢部材は、一対のアーム部の間に一対のアーム部が延びる方向と同じ方向に突出する作動部側突出部を一体に設け、電磁コイル装置に、作動部側突出部から離れた位置にあって一対のアーム部が延びる方向と同じ方向に延びる別の装置側突出部を設け、作動部側突出部と装置側突出部との間に配置することが好ましい。このように構成することで、作動部を確実に第２の位置から第１の位置に変位させることができる。

前述の絶縁被覆部材の構造は任意であるが、例えば、アーム部が延びる方向に第１の被覆形状部分と第２の被覆形状部分とが交互に繰り返して並ぶ構成としてもよい。この場合に、第１の被覆形状部分を第２の被覆形状部分よりも外形寸法を小さくするか、第１の被覆形状部分を第２の被覆形状部分よりも外形寸法を大きくすれば、沿面距離を長くすることができる。

電磁コイル装置には、被駆動部に保持用吸引力を作用する永久磁石を備え、自己保持型の電磁コイル装置とすることができる。永久磁石を備えることにより、電磁コイルが発生する一方の極性の磁束により被駆動部に吸引力が作用して作動部が第１の位置から第２の位置に変位した状態で、その状態を電磁コイルへの励磁がなくなった後も保持することができるようになる。そして、作動部が第２の位置に存在する状態で電磁コイルを一方の極性の逆極性に励磁すると、永久磁石からの磁束が打ち消され、復帰用蓄勢部材によって作動部が第１の位置に変位する。

アーマチュアの作動部が第２の位置に存在する場合にアーマチュアの一部によって操作される開閉確認スイッチを更に備えるようにしてもよい。このように開閉確認スイッチを設ければ、スイッチの開閉状態を監視することにより、容易に電磁開閉器の開閉状態を確認することができる。また、監視手段を遠隔地に設ければ、遠隔地からでも、電磁開閉器の開閉状態を確認することができるようになる。

本発明では、アーマチュアの支点を中心にして、アーマチュアの作動部の側のモーメントが被駆動部の側のモーメント以上になるようにアーマチュアを構成することが好ましい。作動部の側と被駆動部の側のモーメントと等しくすれば、支点を中心にしてアーマチュアの重量バランスがとれることになり、外部からの衝撃や振動が加わったときに、支点を中心にする回転力が被駆動部または作動部に作用することがなくなる。また、作動部の側のモーメントを被駆動部の側のモーメントよりも大きくすれば、作動部が第１の位置に存在する場合に、電磁開閉器に対して外部から衝撃や振動が加えられても、作動部が第２の位置に変位することがなくなる。したがって、外部からの衝撃や振動によってアーマチュアが変位して、誤作動を起こすことがなくなるという利点がある。

固定接点部材及び可動接点部材は、作動部からの可動接点に加わる力では撓むことがない剛性を有するように構成することができる。このように構成すれば、固定接点部材及び可動接点部材が剛性を有しているため、従来のように板バネのバネ定数の変化による不安定な接点状況の発生を抑制することができる。

なお、接点に使用する材料によっては、接点を開閉する際に、アークの発生により接点の表面が荒れて、接点の接触抵抗が大きくなることがある。接触抵抗が大きくなると局部過熱の発生原因となる。そこで、固定接点部材及び可動接点部材の少なくとも一方を、作動部から可動接点部材に加わる力で撓む可撓性を有する構成としてもよい。このように構成すれば、接点が接触する際に、接点どうしが擦れ合う接点ワイプにより接点の表面を平滑化することができ、接触抵抗が大きくなるのを防止することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の電磁開閉器の実施の形態の一例の外観を示す図である。 筐体を取り除いた本実施の形態の構成の主要構成部の構造を示す斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態で用いるアーマチュアの構成を示す図である。 本実施の形態で用いる連結部材の構成を説明するために用いる図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、実施の形態の動作を説明するために用いる概念図である。 本実施の形態で使用している電磁コイル装置の吸引力とギャップ寸法との関係を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の電磁開閉器の実施の形態を詳細に説明する。図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態の電磁開閉器１の外観を示す斜視図及び平面図であり、この実施の形態では、筺体３の内部に電磁開閉器１の主要構造部が収納されている。図２は、筺体３を取り除いた本実施の形態の電磁開閉器１の主要構造部を示す斜視図であり、図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施の形態で用いるアーマチュア１５の構成を示す図であり、図４は、本実施の形態で用いる接点機構を除いた主要構造部の正面図であり、図５の（Ａ）乃至（Ｃ）は、電磁開閉器１の後述する可動接点部材４３の動作を説明するために用いる概念図である。

まず、本願明細書においては、図１及び図２に示すように、電磁開閉器１に対して複数の方向を定めている。すなわち、上方向ＵＰ及び下方向ＬＯからなる上下方向、前方方向ＦＯ及び後方方向ＲＥからなる前後方向、右方向ＲＩ及び左方向ＬＥからなる左右方向を図１及び図２に示すように定義している。

本実施の形態の電磁開閉器１は、家庭用の単相３線式交流の電力量計などに接続し、電力の供給の制御を行うためのものである。そのため、中性線を除く２本の電線に接続されて開閉動作を行うように、接点機構が左右２つ設けられている。以下の説明では、左右に配置された部材で同じ部材がある場合には、右側の部材には数字の符号の後に「ａ」の符号を付して、左側の部材には数字の符号の後に「ｂ」の符号を付す。なお左側の部材に関しては、明細書中に符号を記載するだけで図示及び説明を省略する場合がある。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態の電磁開閉器１は筺体３に収納されている。筺体３は、カバー５及び電磁開閉器１の主要構造部を組み込んだ筺体本体７から構成されている。筐体本体７は、カバー５により覆われる開口部を備えた一面が開口状の構造を有している。筐体本体７の側壁８Ａの一部には、固定接点部材側端子金具９ａ及び９ｂ並びに可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂの端部を外部に露出させるためのスリットが形成されている。筐体本体７の側壁８Ｂの一部には、後述の一対の電極端子２７及び一対の電極端子２９の端部を外部に露出させるためのスリットが形成されている。カバー５と筐体本体７とは、ネジ６によって固定している。本実施の形態の電磁開閉器１は、図示しない電力量計に接続して使用する。

次に、図２を用いて、本実施の形態の電磁開閉器１の主要構造部の詳細を説明する。本実施の形態の電磁開閉器１は、主要な構成として、電磁コイル装置１３と、アーマチュア１５と、接点機構１７ａ及び１７ｂとを備えている。電磁コイル装置１３は、鉄心１９（図５参照）と、鉄心１９に嵌合されたコイル枠２１と、コイル枠２１に巻回された電磁コイル２３と、鉄心１９の一端に電磁的に結合されたＬ字状のヨーク２５とから構成されている。ヨーク２５は、後述の永久磁石６０を介して鉄心１９の端部と磁気的に結合している第１のヨーク部分２５Ａと第１のヨーク部分２５Ａに対して直交する方向に延びる第２のヨーク部分２５Ｂとを備えている。第２のヨーク部分２５Ｂの第１のヨーク部分２５Ａから上方向ＵＰに離れた端部には、左右方向ＬＥ及びＲＩに延びるように仮想した第１の仮想回転中心線Ｌ１に沿って離れた位置に一対の突起３１Ａ及び３１Ｂが設けられている。本実施の形態ではこれら一対の突起３１Ａ及び３１Ｂが支点３１を構成している。電磁コイル２３への通電は、一対の電極端子２７から行う。また一対の電極端子２９は後述の信号を出力するための信号用電極である。電極端子２７及び２９は、筺体本体７に形成されたスリットに固定されている。本実施の形態では、ヨーク２５及びコイル枠２１に設けられた固定用孔部３０に、筐体本体７に設けられた突起部を挿入して固定されている。固定方法は、これに限られるものではなく、ヨーク２５を筺体本体７に接着剤等の固定手段を用いて固定してもよい。

本実施の形態の電磁開閉器１は、自己保持型の機能を持たせるために、電磁コイル装置１３の鉄心１９の他端に永久磁石６０（図５参照）が設けられている。永久磁石６０があるため、いったん鉄心１９にアーマチュア１５の後述の被駆動部３３が吸引されて吸着されると、電磁コイル２３への励磁がなくなった後も被駆動部３３を鉄心１９に対して接触した状態を保持することができる。そのため、電磁コイル２３を励磁し続けなくても、閉状態を維持することができ、電流の開閉を行いたいときにだけ電磁コイル２３を励磁すればよいという利点がある。

アーマチュア１５は、平板状の磁性材料から形成されており、鉄心１９の端部と接触する被駆動部３３と、被駆動部３３の動きに応じて変位する作動部３５とを備えている。被駆動部３３の左方向ＬＥの側面には後述する図示しない開閉確認スイッチであるマイクロスイッチ４８を駆動する突出部３３Ａが一体に設けられている。被駆動部３３の左右の側面には、ヨーク２５に設けられた一対の突起３１Ａ及び３１Ｂが嵌合される一対の凹部３４Ａ及び３４Ｂが形成されている。一対の凹部３４Ａ及び３４Ｂの形状は、ヨーク２５に設けられた一対の突起３１Ａ及び３１Ｂを支点３１として、アーマチュア１５が揺動するのを許容するように定められている。作動部３５には、第１の仮想回転中心線Ｌ１に沿って間隔をあけて配置された一対のアーム部３７ａ及び３７ｂ（図３及び図５参照）が一体に設けられている。また後に説明するように、作動部３５には、一対のアーム部３７ａ及び３７ｂの間に、作動部側突出部７１が一体に設けられている。一対のアーム部３７ａ及び３７ｂには絶縁樹脂やセラミック材料から一体に成形された絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂが嵌合されている。一対のアーム部３７ａ及び３７ｂは、絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂに完全に覆われているため、図２ではアーム部３７ａ及び３７ｂは見えない状態になっている。絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂを設ける理由は、可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂが電気的に相互に接続され、短絡回路が形成されてしまうことを防止するためである。絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂは、第１の被覆形状部分４０Ａと第２の被覆形状部分４０Ｂとが交互に繰り返して並ぶ構成を有している。本実施の形態では、第１の被覆形状部分４０Ａを第２の被覆形状部分４０Ｂよりも外形寸法を大きくしている。このようにすると、絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂの沿面距離を長くすることができる。

なお、図２においては、アーマチュア１５は概略的に描いてあるため、図３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、アーマチュア１５の実際形状の詳細を説明する。図３（Ａ）は、アーマチュア１５を上方向から下方向に向かって見た平面図であり、図３（Ｂ）は、アーマチュア１５の右側面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、アーマチュア１５に形成されている一対の凹部３４Ａ及び３４Ｂは、輪郭形状が楕円形をなす第１の部分３２Ａ及び３２Ｂと、この第１の部分３２Ａ及び３２Ｂの中央部から外側に延びる第２の部分３６Ａ及び３６Ｂとを備えている。そして第２の部分３６Ａ及び３６Ｂの内壁部には、両者間の間隔が上方向に向かうに従って広がる方向に傾斜する傾斜面３６Ｃ及び３６Ｄと、傾斜面３６Ｃ及び３６Ｄの下端から延びる一対の第３の部分３６Ｅが形成されている。傾斜面３６Ｃ及び３６Ｄは、ヨーク２５に設けられた一対の突起３１Ａ及び３１Ｂが凹部３４Ａ及び３４Ｂに嵌合した状態で、アーマチュア１５が揺動するのを許容する。一対の第３の部分３６Ｅの前後方向の長さ及び高さによってアーマチュア１５が支点３１を中心にして揺動する範囲が定まる。

マイクロスイッチ４８は、アーマチュア１５の作動部３５が第２の位置に存在する場合に突出部３３Ａによって押し下げられるように、固定板２６に固定されている。マイクロスイッチ４８がオンになると電極端子２９から、電磁開閉器が閉状態になったことを示す信号が出力される。固定板２６は筺体本体７に設けられた溝部に固定されている。このように構成することで、マイクロスイッチのオン・オフ状態を監視することにより、容易に電磁開閉器１の開閉状態を確認することができる。また、監視手段を遠隔地に設ければ、遠隔地からでも、電磁開閉器１の開閉状態を確認することができるようになる。

接点機構１７ａ及び１７ｂは、作動部３５から加わる力では撓むことがない剛性を有する固定接点部材４１ａ及び４１ｂ並びに可動接点部材４３ａ及び４３ｂと、連結部材５３ａ及び５３ｂを備えている。

固定接点部材４１ａは、固定接点４５ａが設けられる板状の接点取付部４２Ａと、接点取付部４２Ａの固定接点４５ａが固定された端部とは反対側の端部から接点取付部４２Ａに対して直交する方向（上方向ＵＰ）に延びて、固定接点部材側端子金具９ａに固定される固定部４２Ｂとを備えている。固定部４２Ｂは、固定接点部材側端子金具９ａに対して抵抗溶接等を用いて固定されている。固定接点部材４１ｂも同様に構成されている。固定接点部材側端子金具９ａ及び９ｂには、上方向ＵＰと左右方向ＬＥ及びＲＩに向かって開口する凹部１０が形成されている。この凹部１０には、前述の筐体３のカバー５の周縁部の一部が嵌まって、固定接点部材側端子金具９ａ及び９ｂの抜け止めが図られている。なお固定接点部材側端子金具９ａ及び９ｂは、カバー５と筺体本体７をネジ止めする際に、カバー５と筺体本体７により上下方向から挟まれて固定されている。この固定方法は、本実施の形態で採用する方法に限られるものではなく、カバー５及び筺体本体７の内壁部に対して接着剤等の固定手段を用いて固定接点部材側端子金具９ａ及び９ｂを固定してもよい。

可動接点部材４３ａは、可動接点４７ａが設けられる自由端４９ａを備えた板状の接点取付部４４Ａと、接点取付部４４Ａの可動接点４７ａが固定された自由端４９ａとは反対側の固定端５１ａに設けられた軸取付部４４Ｂとを備えている。軸取付部４４Ｂは、接点取付部４４Ａと直交する方向（下方向ＬＯ）に延び且つ左右方向に間隔を開けて配置された一対の壁部４４Ｃによって構成されている。一対の壁部４４Ｃには、筺体本体７に固定された軸４６が貫通する貫通孔が形成されている。可動接点部材４３ａの回動中心となる軸４６は、前述の第１の仮想回転中心線Ｌ１と平行に延びる第３の仮想回転中心線Ｌ３に沿って配置されている。可動接点部材４３ａは、軸４６を回動中心として回動する。なお、可動接点部材側端子金具１１ａと可動接点部材４３ａは、図示しない可撓性のある銅の撚線によって接続されている。可動接点部材４３ｂも同様に構成されている。可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂには、下方向ＬＯと左右方向とに向かって開口する凹部１２が形成されている。この凹部１２には、前述の筐体本体７の側壁８の一部が嵌って、可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂの抜け止めが図られている。なお可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂは、カバー５と筺体本体７をネジ止めする際に、カバー５と筺体本体７により上下方向から挟まれて固定されている。この固定方法は、本実施の形態で採用する方法に限られるものではなく、筐体本体７の内壁部に対して接着剤等の適宜の固定手段を用いて可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂを固定してもよい。

図４に良く示されるように、絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂには、アーマチュア１５の作動部３５の動きを可動接点部材４３ａ及び４３ｂに伝えるように、作動部３５と可動接点部材４３ａ及び４３ｂとを連結する連結部材５３ａ及び５３ｂの一端が回動自在に固定されている。一対の絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂは、それぞれ支点３１を通る第１の仮想回転中心線Ｌ１と平行に延びる第２の仮想回転中心線Ｌ２を回動中心とする一対の軸部４０Ｃを一体に備えている。

連結部材５３ａは、絶縁被覆部材３９ａに設けられた一対の軸部４０Ｃに回動可能に係合される一対の係合部６１ａと、蓄勢部材５９ａを支持する支持部６５ａと、一対の係合部６１ａと支持部６５ａとをつなぐ一対の連結部６７ａと、一対の連結部から延びて可動接点部材の一方の側面部分５５ａと当接する一対の当接部６９ａとを一体に備えている。係合部６１ａは、平行に延び且つ上下方向に間隔を開けて配置された一対の突出片６３ａを有しており、一対の突出片６３ａの間に軸部４０Ｃが配置される構成を有している。支持部６５ａの中央部には、蓄勢部材としてのコイルバネ５９ａを保持するために、コイルバネ５９ａの一端からコイルバネ５９ａの中心空間部内に延びる突起部７０ａが一体に形成されている。コイルバネ５９ａは、可動接点が固定接点と接触していないときに、可動接点部材４３ａの一方（上方向ＵＰ）の側面部分５５ａを一対の当接部６９ａに押し付ける力を発生するように蓄勢された状態で、可動接点部材４３ａと支持部６５ａの間に配置されている。連結部材５３ｂも同様に構成されている。

このように連結部材５３ａ及び５３ｂを構成すると、係合構造を用いて連結部材５３ａ及び５３ｂを取付けるため、組立が容易になる。さらに一対の連結部６７ａ及び６７ｂにより支持部６５ａ及び６５ｂを支持するので、支持部６５ａ及び６５ｂをしっかりと保持できる。その上、支持部６５ａ及び６５ｂに支持されたコイルバネ５９ａ及び５９ｂ（蓄勢部材）を安定した状態で、可動接点部材４３ａ及び４３ｂに接触させることができる。またコイルバネ５９ａ及び５９ｂにより、一対の当接部６９ａ及び６９ｂに可動接点部材４３ａ及び４３ｂの一方の側面部分５５ａ及び５５ｂを押し付けるため、外部から振動が加わっても、可動接点部材４３ａ及び４３ｂの動きを拘束することができて、外部振動により接点が不必要に閉じる事態が発生することを防止できる。またコイルバネ５９ａが支持部６５ａの、コイルバネ５９ｂが支持部６５ｂの中央部に配置されているため、可動接点部材４３ａの可動接点４７ａ及び可動接点部材４３ｂの可動接点４７ｂが設けられた一方の側面部分５５ａ及び５５ｂと対向する他方の側面部分５７ａ及び５７ｂをほぼ全体的に押すことができる。

図４に良く示されるように、作動部３５には、一対のアーム部３７ａ及び３７ｂの間に、アーム部が延びる方向と同じ方向に突出する作動部側突出部７１が一体に設けられている。またヨーク部分２５Ｂには作動部側突出部７１から離れた位置にあって一対のアーム部３７ａ及び３７ｂが延びる方向と同じ方向に延びる装置側突出部７３が設けられている。作動部側突出部７１と装置側突出部７３との間には、復帰用蓄勢部材７５が配置されている。復帰用蓄勢部材７５の存在により、多少の振動が外部から加わった場合でも、振動により被駆動部３３が鉄心１９と接触して保持状態になることも防いでいる。

以上の構成をもとに、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に基づいて、本実施の形態のアーマチュアと接点機構の動作について説明する。図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、本実施の形態の電磁開閉器１の動作説明のための概念図である。なお図５（Ａ）乃至（Ｃ）には、説明に不要な部材を省略し、また、電磁コイル装置１３などは断面を示している。図５（Ａ）乃至（Ｃ）は、作動部３５の位置が第１の位置から第２の位置まで変位する様子を順に示している。図６は、本実施の形態で使用している電磁コイル装置の吸引力とギャップ長（被駆動部３３と鉄心１９のギャップ長）の関係を示す図である。

図５（Ａ）の状態では、電磁コイル２３は励磁されておらず、作動部３５が第１の位置に存在している。この状態では、固定接点４５ａと可動接点４７ａ及び固定接点４５ｂと可動接点４７ｂが接触していないため、電磁開閉器１は電気的に開状態になっており、可動接点部材側端子金具１１ａ及び１１ｂに電流が流れることはない。電磁コイル２３が、被駆動部３３を吸引する磁束を発生するために一方の極性に励磁されると、アーマチュア１５の被駆動部３３に対して、図６に示すように大きな吸引力を発生する。被駆動部３３が吸引され、作動部３５が支点３１を中心にして上方向に上がる。このとき作動部３５の動きに連動して連結部材５３ａ及び５３ｂが上方向に持ち上がり、可動接点部材４３ａ及び４３ｂが持ち上げられて、図５（Ｂ）に示すように、固定接点４５ａに可動接点４７ａが、且つ、固定接点４５ｂに可動接点４７ｂが接触する。図５（Ｂ）に示す状態から図５（Ｃ）に示す状態に変位する間、可動接点部材４３ａ及び４３ｂにはコイルバネ５９ａ及び５９ｂの力が加わる。そして、電磁コイル２３に発生する吸引力が急激に大きくなることで作動部３５は図５（Ｃ）に示した第２の位置まで変位して、接点構造が完全に閉状態になる。コイルバネ５９ａ及び５９ｂの力により、可動接点部材４３ａ及び４３ｂには、固定接点部材４１ａ及び４１ｂ側に向かう力が継続して与えられることになる。このように、本実施の形態では、電磁コイル２３の吸引力が小さい図５（Ａ）から図５（Ｂ）の間は必要とする力を小さくし、吸引力が大きくなる図５（Ｂ）から図５（Ｃ）の間だけ必要とする力を大きくするような接点構造を採用している。そのため、コイルバネ５９ａ及び５９ｂを利用して接点の接触力を高めることができるので、電磁コイル装置１３を大型化せずに済むという利点がある。

本実施の形態では、永久磁石６０を備えているため、電磁コイル２３の励磁がなくなった後でも、永久磁石６０の保持力によって被駆動部３３が吸引され続け、固定接点４５ａ及び可動接点４７ａ且つ固定接点４５ｂ及び可動接点４７ｂが接触した状態で自己保持される。

図５（Ｃ）に示す第２の位置から第１の位置［図５（Ａ）の位置］に作動部３５を変位させるためには、電磁コイル２３を逆極性に励磁して、永久磁石６０からの磁束を打ち消せばよい。このとき、復帰用蓄勢部材７５が、作動部３５を第２の位置から第１の位置に変位させる力を発生することで、アーマチュア１５はスムーズに回動して作動部３５が第１の位置に変位する。

なお、本実施の形態では、アーマチュア１５の支点３１を中心にして、アーマチュア１５の作動部３５の側のモーメントが被駆動部３３の側のモーメントと等しくなるように構成している。本実施の形態において、被駆動部３３の側のモーメントとは、被駆動部３３の重量と長さにより定まるモーメントであり、作動部３５の側のモーメントとは、具体的に、作動部３５（一対のアーム部３７ａ及び３７ｂを含む重量）、絶縁被覆部材３９ａ及び３９ｂの重量、連結部材５３ａ及び５３ｂの重量、蓄勢部材５９ａ及び５９ｂの重量、可動接点部材４３ａ及び４３ｂ並びに可動接点４７ａ及び４７ｂの重量を加算した総重量により定まるモーメントのことである。このように構成することで、支点を中心にしてアーマチュアの重量バランスがとれることになり、電磁開閉器に対して外部から衝撃や振動が加えられた場合に、アーマチュアの被駆動部または作動部に回転力が作用することがなくなって、アーマチュアが外部から加えられる振動または衝撃によって揺動することを確実に阻止することができる。そのため、本実施の形態では、水平方向（前後方向、左右方向）だけでなく、垂直方向（上下方向）にも、耐衝撃性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、作動部３５が第２の位置に存在する場合には、永久磁石６０によって被駆動部３３が鉄心１９に強い力で吸着されているため、外部からの振動や衝撃によってアーマチュアが揺動することはない。しかし、作動部３５が第１の位置に存在するときには、外部からの振動や衝撃によってアーマチュアが揺動し易くなる。そこで、作動部の側のモーメント被駆動部の側のモーメントよりも大きくなるように構成すれば、外部から振動や衝撃が加わっても、アーマチュアの被駆動部３３が電磁コイル側に近づく動きを抑制することができる。

以上の通り、本実施の形態によれば、振動や衝撃に強く、また、可動接点部材自体は変形しないため、接点の開閉を安定して行うことができる電磁開閉器を得ることができる。

本実施の形態では、自己保持型の電磁開閉器を構成するために永久磁石６０を備えたが、自己保持型にする必要がない場合には、永久磁石６０を備えなくてもよいのはもちろんである。

また、本実施の形態では、接点機構１７を２つ備えているが、制御対象の交流電流の相数によって、接点機構の数を１つにしてもよく、またさらに多くしてもよいのはもちろんである。

なお、本実施の形態では、固定接点部材４１ａ及び４１ｂ並びに可動接点部材４３ａ及び４３ｂを、作動部３５から加わる力では撓むことがない剛性を有するように構成した。しかしながら、この構成では、接点に使用する材料の特性によっては、接点の開閉により発生するアークで、接点の表面が荒れて、接点の接触抵抗が大きくなることがある。接触抵抗が高くなると局部過熱が発生する。そこで、固定接点部材及び可動接点部材のいずれか一方を作動部から可動接点部材に加わる力で撓む可撓性を有するように構成してもよい。例えば、固定接点部材４１ａ及び４１ｂが剛性を有し、可動接点部材４３ａ及び４３ｂが可撓性を有するように構成してもよい。このように構成すれば、接点が接触する際に、接点どうしが擦れ合う接点ワイプにより接点の表面を平滑化することができて、接触抵抗が大きくなるのを防止することができるという効果が得られる。

１ 電磁開閉器
３ 筺体
５ カバー
７ 筺体本体
８Ａ，８Ｂ 側壁
９ａ，９ｂ 固定接点部材側端子金具
１１ａ，１１ｂ 可動接点部材側端子金具
１３ 電磁コイル装置
１５ アーマチュア
１７ａ，１７ｂ 接点機構
１９ 鉄心
２１ コイル枠
２３ 電磁コイル
２５ ヨーク
２７，２９ 電極端子
３１ 支点
３３ 被駆動部
３５ 作動部
３７ａ，３７ｂ アーム部
３９ａ，３９ｂ 絶縁被覆部材
４１ａ，４１ｂ 固定接点部材
４３ａ，４３ｂ 可動接点部材
４５ａ，４５ｂ 固定接点
４７ａ，４７ｂ 可動接点
４９ａ，４９ｂ 自由端
５１ａ，５１ｂ 固定端
５３ａ，５３ｂ 連結部材
５５ａ，５５ｂ 一方の側面部分
５７ａ，５７ｂ 他方の側面部分
５９ａ，５９ｂ 畜勢部材
６０ 永久磁石
６１ａ，６１ｂ 係合部
６３ａ，６３ｂ 突出片
６５ａ，６５ｂ 支持部
６７ａ，６７ｂ 連結部
６９ａ，６９ｂ 当接部
７０ａ，７０ｂ 突起部
７１ 作動部側突出部
７３ 装置側突出部
７５ 復帰用蓄勢部材

Claims (11)

1. 電磁コイルを駆動源として有する電磁コイル装置と、
   被駆動部と作動部とが支点の両側に位置し且つ前記電磁コイル装置からの電磁力により前記支点を中心にして前記作動部が第１の位置と第２の位置との間を移動する構造を有するアーマチュアと、
   前記アーマチュアの前記作動部が前記第１の位置から前記第２の位置に変位する際に、前記作動部を前記第２の位置から前記第１の位置に変位させる力を蓄勢する復帰用蓄勢部材と、
   固定接点を備えた固定接点部材及び可動接点を備え且つ前記アーマチュアの前記作動部の動きに連動して、前記可動接点を前記固定接点に対して接離させる可動接点部材とからなる１以上の接点機構とを備えた電磁開閉器であって、
   前記固定接点部材及び前記可動接点部材は、前記作動部と前記可動接点との間に前記固定接点が位置するように配置されており、
   前記可動接点部材は前記可動接点が設けられた自由端と該自由端とは反対側に位置して回動中心を中心にして回動する固定端とを有しており、
   １つの前記接点機構に対して、前記作動部の動きを前記可動接点部材に伝えるように前記作動部と前記可動接点部材とを連結する連結部材をさらに備え、
   前記連結部材は、前記作動部が前記第１の位置から前記第２の位置に変位する際に、前記可動接点部材の前記可動接点が設けられた一方の側面部分と対向する他方の側面部分を全体的に押すことができるように構成されており、前記可動接点部材の前記他方の側面部分との間に、前記作動部が前記第１の位置から前記第２の位置に変位する過程で蓄勢され、前記可動接点が前記固定接点に接触しているときに前記可動接点部材を前記固定接点部材に押し付ける方向の力を発生する蓄勢部材を備えていることを特徴とする電磁開閉器。
2. ２つの前記接点機構を有し、
   前記作動部には、平行に延びる一対のアーム部が一体に設けられ、
   前記一対のアーム部は電気絶縁性を有する一対の絶縁被覆部材で覆われ、
   前記一対の絶縁被覆部材は、それぞれ前記支点を通る第１の仮想回転中心線と平行に延びる第２の仮想回転中心線を回動中心とする一対の軸部を備えており、
   前記連結部材は、前記絶縁被覆部材の前記一対の軸部に回動可能に係合される一対の係合部と、前記蓄勢部材を支持する支持部と、前記一対の係合部と前記支持部とをつなぐ一対の連結部と、前記一対の連結部から延びて前記可動接点部材の前記一方の側面部分と当接する一対の当接部とを一対に備えており、
   前記蓄勢部材は、前記可動接点が前記固定接点と接触していないときに、前記可動接点部材の前記一方の側面部分を前記一対の当接部に押し付ける力を発生するように蓄勢された状態で、前記可動接点部材と前記支持部との間に配置されている請求項１に記載の電磁開閉器。
3. 前記蓄勢部材はコイルバネからなり、
   前記支持部には前記コイルバネの一端から前記コイルバネの中心空間部内に延びる突起部を一体に有している請求項２に記載の電磁開閉器。
4. 前記作動部には前記一対のアーム部の間に前記一対のアーム部が延びる方向と同じ方向に突出する作動部側突出部が一体に設けられており、
   前記電磁コイル装置には前記作動部側突出部から離れた位置にあって前記一対のアーム部が延びる方向と同じ方向に延びる別の装置側突出部が設けられており、前記作動部側突出部と前記装置側突出部との間に、前記復帰用蓄勢部材が配置されている請求項２に記載の電磁開閉器。
5. 前記絶縁被覆部材は、前記アーム部が延びる方向に第１の被覆形状部分と第２の被覆形状部分とが交互に繰り返して並ぶ構成を有しており、
   前記第１の被覆形状部分が前記第２の被覆形状部分よりも外形寸法が小さいか、前記第１の被覆形状部分が前記第２の被覆形状部分よりも外形寸法が大きいことを特徴とする請求項２に記載の電磁開閉器。
6. 前記電磁コイル装置は、前記電磁コイルが発生する一方の極性の磁束により前記被駆動部に吸引力が作用して前記作動部が前記第１の位置から前記第２の位置に変位した状態で、その状態を前記電磁コイルへの励磁がなくなった後も保持するために、前記被駆動部に保持用吸引力を作用する永久磁石を備えた自己保持型の電磁コイル装置である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電磁開閉器。
7. 前記作動部が前記第２の位置に変位すると、前記電磁コイルを無励磁にした後も前記永久磁石によって前記第２の位置に保持され、
   前記作動部が前記第２の位置に存在する状態で前記電磁コイルを前記一方の極性の逆極性に励磁すると、前記永久磁石からの磁束が打ち消され、前記復帰用蓄勢部材によって前記作動部が前記第１の位置に変位することを特徴とする請求項６に記載の電磁開閉器。
8. 前記アーマチュアの前記作動部が前記第２の位置に存在する場合に前記アーマチュアの一部によって操作される開閉確認スイッチを更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電磁開閉器。
9. 前記アーマチュアの前記支点を中心にして、前記アーマチュアの前記作動部の側のモーメントが前記被駆動部の側のモーメント以上になるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電磁開閉器。
10. 前記接点機構の前記固定接点部材及び前記可動接点部材は、前記作動部から前記可動接点部材に加わる力では撓むことがない剛性を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電磁開閉器。
11. 前記接点機構の前記固定接点部材及び前記可動接点部材の少なくとも一方は、前記作動部から前記可動接点部材に加わる力で撓む可撓性を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電磁開閉器。

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