JP2012028253A - 接点機構及びこれを使用した電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動接触子の可動方向の厚みを薄くする扁平な構成で通電時に可動接触子を開極させる電磁反発力を抑制することができる接点機構及びこれを使用した電磁接触器を提供する。
【解決手段】通電路に介挿された固定接触子２及び可動接触子３を有する接点機構ＣＭであって、固定接触子２は、所定間隔を保って固定配置された一対の平板導体２１ａ，２１ｂを有し、可動接触子３は、固定接触子の一対の平板導体２１ａ，２１ｂに対向して接離可能に配設された平板導体３０を有し、固定接触子２及び可動接触子３の平板導体の互いに対向する幅方向の少なくとも両側位置にそれぞれ同一方向の電流が流れる電流路２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ、３３ａ，３３ｂ、３４ａ，３４ｂを形成して、可動接触子３を固定接触子２に押し付けるローレンツ力を発生する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電流路に介挿された固定接触子及び可動接触子を備えた接点機構及びこれを使用した電磁接触器に関し、通電時の可動接触子を固定接触子から離反させる電磁反発力に抗するローレンツ力を発生するようにしたものである。

電流路の開閉を行う接点機構として、従来、例えば、回路遮断器や限流器、電磁接触器など、電流遮断時に容器内でアークが発生する開閉器に適用する固定接触子として、固定接触子を側面からみてＵ字形状に折り返し、折り返し部に固定接点を形成し、この固定接点に可動接触子の可動接点を接離可能に配設した構成とすることにより、大電流遮断時に可動接触子に作用する電磁反発力を大きくすることにより開極速度を大きくして、アークを急速に引き伸ばすようにした開閉器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２１０１７０号公報

ところで、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、固定接触子を側面から見てＵ字形状として発生する電磁反発力を大きくするようにしており、この大きな電磁反発力によって、短絡等による大電流を遮断する大電流遮断時の可動接触子の開極速度を大きくして、アークを急速に引き伸ばし、事故電流を小さな値に限流することができるものである。しかしながら、大電流を取り扱う電磁接触器では、大電流の通電時に可動接触子が電磁反発力によって開極することを阻止する必要があり、上述した特許文献１に記載の従来例を適用することはできず、一般的には可動接触子を固定接触子に対する接触圧を確保する接触スプリングのバネ力を大きくすることにより対処している。

このように接触スプリングによる接触圧を大きくすると、可動接触子を駆動する電磁石で発生する推力も大きくする必要があり、全体の構成が大型化するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、可動接触子の可動方向の厚みを薄くする扁平な構成で通電時に可動接触子を開極させる電磁反発力を抑制することができる接点機構及びこれを使用した電磁接触器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る接点機構は、通電路に介挿された固定接触子及び可動接触子を有する接点機構である。この接点機構は、前記固定接触子が、所定間隔を保って固定配置された一対の平板導体を有し、前記可動接触子が、前記固定接触子の一対の平板導体に対向して接離可能に配設された平板導体を有し、前記固定接触子及び前記可動接触子の平板導体の互いに対向する幅方向の少なくとも両側位置にそれぞれ同一方向の電流が流れる電流路を形成したことを特徴としている。
この構成によると、固定接触子及び可動接触子の双方を扁平な平板導体で構成しながら、平板導体の幅方向両側に同一方向の電流を流す電流路を形成することにより、通電時に可動接触子を固定接触子に押し付ける方向のローレンツ力を発生させて可動接触子の開極を抑制することができる。

また、本発明の他の形態に係る接点機構は、前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方の平板導体に、幅方向の両側部に電流路を形成するＵ字状溝を表裏に貫通して形成するとともに、該Ｕ字状溝で囲まれる板部に接点部を形成し、他方の平板導体に、前記Ｕ字状溝の前記電流路と対向する電流路を形成する貫通孔を形成したことを特徴としている。
この構成によると、Ｕ字状溝によって固定接触子（又は可動接触子）の平板導体の幅方向の両側に電流路を形成し、貫通孔によって可動接触子（又は固定接触子）の平板導体の幅方向両側に電流路を形成し、両電流路に同一方向の電流が流れることにより、可動接触子を固定接触子に押し付けるローレンツ力を発生させ、可動接触子の開極を抑制することができる。

また、本発明の他の形態に係る接点機構は、前記固定接触子の一対の平板導体の内側寄り位置に内側を開放するＵ字状溝を形成するとともに、該Ｕ字状溝に囲まれる板部に固定接点部を形成し、前記可動接触子の平板導体の両端に前記固定接点部に対向する一対の可動接点部を形成し、該一対の可動接点部の内側に幅方向両側に電流路を形成する貫通孔を形成したことを特徴としている。
この構成によっても、固定接触子及び可動接触子の双方に互いに対向して同一方向の電流が流れる電流路が形成されることにより、可動接触子を固定接触子に押し付けるローレンツ力を発生させて可動接触子の開極を抑制することができる。

また、本発明の他の形態に係る接点機構は、前記固定接触子の一対の平板導体の内側端部位置に固定接点部を形成し、該固定接点部の外側に幅方向両側に電流路を形成する貫通孔を形成し、前記可動接触子の平板導体の前記固定接点部に対向する位置にそれぞれ外方を開いたＵ字状溝を形成するとともに、該Ｕ字状溝で囲まれる板部に当該固定接点部に対向する可動接点部を形成したことを特徴としている。
この構成によっても、固定接触子及び可動接触子の双方に互いに対向して同一方向の電流が流れる電流路が形成されることにより、可動接触子を固定接触子に押し付けるローレンツ力を発生させて可動接触子の開極を抑制することができる。

また、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、上記各形態の何れか１つの形態の接点機構構を備え、前記可動接触子が操作用電磁石の可動鉄心に連結され、前記固定接触子が外部接続端子に接続されていることを特徴としている。
この構成によると、電磁接触器の通電時に可動接触子及び固定接触子間を開極させる電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させて、可動接触子を固定接触子に接触させる接触スプリングのバネ力を小さくすることができる。これに応じて、可動接触子を駆動する電磁石の推力も小さくすることができ、小型な電磁接触器を提供することができる。

本発明によれば、接点機構を構成する固定接触子及び可動接触子をともに平板導体で形成しながら、大電流通電時の固定接触子及び可動接触子に生じる開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を発生することができる。このため、機械的押圧力を使用することなく大電流通電時の可動接触子の開極を確実に防止することができる。
また、上記効果を有する接点機構を電磁接触器に適用することにより、扁平な接点機構で閉成状態での大電流通電時に可動接触子が開極することを確実に防止することができ、小型な電磁接触器を適用することができる。

本発明を電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の接点機構の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は開成時の接点機構を示す断面図、（ｃ）は閉成時の接点機構を示す断面図、（ｄ）は閉成時の電流経路を示す平面図である。 本発明の接点機構の第２の実施形態を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は開成時の接点機構を示す断面図、（ｃ）は閉成時の接点機構を示す断面図、（ｄ）は閉成時の電流経路を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は例えば合成樹脂製の本体ケースである。この本体ケース１は、上部ケース１ａと下部ケース１ｂの２分割構造を有する。上部ケース１ａには、接点機構ＣＭが内装されている。この接点機構ＣＭは、上部ケース１ａに固定配置された固定接触子２と、この固定接触子２に接離自在に配設された可動接触子３とを備えている。

また、下部ケース１ｂには、可動接触子３を駆動する操作用電磁石４が配設されている。この操作用電磁石４は、Ｅ字脚型の積層鋼板で形成された固定鉄心５と、同様にＥ字脚型の積層鋼板で形成された可動鉄心６とが対向して配置されている。
固定鉄心５の中央脚部５ａにはコイルホルダ７に巻装された単相交流が供給される電磁コイル８が固定されている。また、コイルホルダ７の上面と可動鉄心６の中央脚６ａの付け根との間に可動鉄心６を固定鉄心５から離れる方向に付勢する復帰スプリング９が配設されている。

さらに、固定鉄心５の外側脚部の上端面にはシェーディングコイル１０が埋め込まれている。このシェーディングコイル１０によって、単相交流電磁石において交番磁束の変化による電磁吸引力の変動、騒音及び振動を抑制することができる。
そして、可動鉄心６の上端に接触子ホルダ１１が連結されている。この接触子ホルダ１１にはその上端側に軸直角方向に形成された挿通孔１１ａに、可動接触子３が接触スプリング１２によって固定接触子２に対して所定の接触圧を得るように下方に押圧されて保持されている。

接点機構ＣＭを構成する固定接触子２及び可動接触子３は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、共に平板状に形成されている。
固定接触子２は、可動接触子３の可動方向と直交する方向に、互いに所定間隔を保って配設された平面から見て長方形状の平板導体２１ａ，２１ｂを有する。これら平板導体２１ａ，２１ｂは、両者間の中心を通る線で線対称に形成されており、可動接触子３の長手方向端部に対向する位置に、開放端面が内方端面側となるＵ字状溝２２ａ，２２ｂが表裏に貫通して形成され、これらＵ字状溝２２ａ及び２２ｂで囲まれる板部２３ａ，２３ｂの可動接触子３との対向面に固定接点部２４ａ，２４ｂが形成されている。

一方、可動接触子３は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、平板導体３０に、固定接触子２の平板導体２１ａ，２１ｂにおけるＵ字状溝２２ａ及び２２ｂで囲まれる板部２３ａ，２３ｂに対向する位置に互いに離隔した方形の貫通孔３１ａ，３１ｂが形成されている。これら貫通孔３１ａ，３１ｂによって、平板導体３０の幅方向の両側に電流路が形成される。また、各貫通孔３１ａ，３１ｂの外方側端部における固定接触子２の固定接点部２４ａ，２４ｂに対向する下面に可動接点部３２ａ，３２ｂが形成されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、操作用電磁石４の電磁コイル８が非通電状態であるときには、固定鉄心５と可動鉄心との間に吸引力が発生せず、可動鉄心６が復帰スプリング９によって上方の位置にある。このため、接触子ホルダ１１が図２（ｂ）に示すように上方の位置となるので、固定接触子２の平板導体２１ａ，２１ｂと可動接触子３とが離間し、両者の固定接点部２４ａ，２４ｂと可動接点部３２ａ、３２ｂとが離間して、接点機構ＣＭが開成状態となっている。

この接点機構ＣＭの開成状態から、操作用電磁石４の電磁コイル８に単相交流を供給すると、固定鉄心５に可動鉄心６が復帰スプリング９に抗して吸引されることにより、接触子ホルダ１１が下降し、接点機構ＣＭの固定接触子２の固定接点部２４ａ，２４ｂと可動接触子３の可動接点部３２ａ，３２ｂとが接触して、接点機構ＣＭが閉成状態となる。
この接点機構ＣＭの閉成状態では、図２（ｄ）に示すように、外部接続端子２ｉから入力される例えば直流電源からの大電流が平板導体２１ａに左端側に入力され、Ｕ字状溝２２ａで囲まれる板部２３ａに固定接点部２４ａが形成されているので、平板導体２１ａに入力された大電流は、Ｕ字状溝２２ａの両側面側の電流路２５ａ，２６ａを通って板部２３ａに入り、固定接点部２４ａから可動接触子３の可動接点部３２ａに供給される。

この可動接点部３２ａに供給された大電流は、貫通孔３１ａの両側面側の電流路３３ａ，３４ａを通り、貫通孔３１ｂの両側面側の電流路３３ｂ，３４ｂを通って可動接点部３２ｂから平板導体２１ｂの固定接点部２４ｂに供給される。
この固定接点部２４ｂに供給された大電流は、板部２３ｂからＵ字状溝２２ｂの両側面側の電流路２５ｂ，２６ｂを通り、平板導体２１ａの右端側から外部接続端子２ｊを通って負荷に供給される。

このとき、互いに対向する固定接触子２の平板導体２１ａの電流路２５ａ，２６ａと可動接触子３の電流路３３ａ，３４ａとを通る電流の方向が同一方向となり、同様に互いに対向する可動接触子３の側板部３３ｂ，３４ｂと固定接触子２の平板導体２１ｂの側板部２５ｂ，２６ｂとを通る電流の方向が同一方向となる。
このため、可動接触子３の電流路３３ａ，３４ａ及び３３ｂ，３４ｂにはフレミングの左手の法則によって下向きのローレンツ力が発生する。このローレンツ力によって固定接点部２４ａ，２４ｂ及び可動接点部３２ａ，３２ｂ間に発生する開極方向の電磁反発力を抑制することができ、可動接触子３の開極を防止することができる。

したがって、可動接触子３を開極させる方向の電磁反発力が発生しても、これに抗するローレンツ力を固定接触子２及び可動接触子３で発生させることができるので、可動接触子３が開極することを確実に抑制することができる。このため、可動接触子３を支持する接触スプリング１２の押圧力を小さくすることができ、これに応じて操作用電磁石４で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。

しかも、この場合、固定接触子２及び可動接触子３が共に扁平な平板導体２１ａ，２１ｂ及び３０で構成され、これら平板導体２１ａ，２１ｂ及び３０の互いに対向する幅方向両側に同一方向の電流を流す電流路を形成するだけで、可動接触子３を固定接触子２側に押し付けるローレンツ力を発生することができ、接点機構ＣＭを構成する固定接触子２及び可動接触子３の可動接触子３の可動方向の厚みを薄くすることができる。
また、固定接触子２及び可動接触子３の加工を容易に行うことができるとともに、別途開極方向の電磁反発力に抗する電磁力又は機械力を発生する他の部材を必要としないので、部品点数が増加することはなく、全体の構成が大型化することを抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。
この第２の実施形態では、固定接触子に貫通孔を形成し、可動接触子にＵ字状溝を形成するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、固定接触子２の平板導体２１ａ，２１ｂの互いに対向する端面側に固定接点部４１ａ，４１ｂを形成し、これら固定接点部４１ａ，４１ｂの外側に方形の貫通孔４２ａ，４２ｂを形成することにより、平板導体２１ａ，２１ｂの幅方向両側に電流路４３ａ，４４ａ、４３ｂ、４４ｂを形成している。

一方、可動接触子３には、平板導体３０の固定接触子２の固定接点部４１ａ，４１ｂに対向する位置に、開放端部を外側とするＵ字状溝５１ａ，５１ｂが表裏を貫通して形成され、これらＵ字状溝５１ａ，５１ｂで囲まれる板部５２ａ，５２ｂに固定接点部４１ａ，４１ｂと対向する可動接点部５３ａ，５３ｂが形成されている。そして、Ｕ字状溝５１ａ，５１ｂの幅方向外側となる両側部にそれぞれ電流路５４ａ，５５ａ、５４ｂ，５５ｂが形成されている。

この第２の実施形態によると、操作用電磁石４の電磁コイル８が非通電状態である状態では、前述した第１の実施形態と同様に、接触子ホルダ１１が上方に上昇しており、図３（ｂ）に示すように、固定接触子２に対して可動接触子３が上方側に離間して、接点機構ＣＭが開成状態となっている。
この接点機構ＣＭの開成状態から、操作用電磁石４の電磁コイル８に単相交流を通電すると、固定鉄心５によって可動鉄心６が復帰スプリング９に抗して吸引される。これによって、接触子ホルダ１１が下降して図３（ｃ）に示すように、固定接触子２の固定接点部４１ａ，４１ｂに可動接触子３の可動接点部５３ａ，５３ｂが接触スプリング１２による接触圧で接触し、接点機構ＣＭが閉成状態となる。

接点機構ＣＭの閉成状態では、図３（ｄ）に示すように、外部接続端子２ｉから入力される大電流ｉが固定接触子２の平板導体２１ａに左側から供給される。この平板導体２１ａに供給された大電流ｉは、貫通孔４２ａの幅方向両側の電流路４３ａ，４４ａを通って固定接点部４１ａから可動接触子３の可動接点部５３ａに供給される。
可動接触子３では、可動接点部５３ａから供給される大電流ｉが板部５２ａからＵ字状溝５１ａの幅方向両側の電流路５４ａ，５５ａを通り、さらにＵ字状溝５１ｂの幅方向両側の電流路５４ｂ，５５ｂを通り、板部５２ｂから可動接点部５３ｂを通じて固定接触子２の平板導体２１ｂの固定接点部４１ｂに供給される。

この固定接点部４１ｂに供給された大電流ｉは、貫通孔４２ｂの幅方向両側の電流路４３ｂ，４４ｂを通って外部接続端子２ｊから負荷（図示せず）に供給される。
このため、固定接触子２の平板導体２１ａ，２１ｂの電流路４３ａ，４４ａ、４３ｂ，４４ｂを流れる大電流ｉと、可動接触子３の電流路４３ａ，４４ａ、４３ｂ，４４ｂに対向する電流路５４ａ，５５ａ、５４ｂ，５５ｂを流れる大電流ｉとが同一方向となる。このため、前述した第１の実施形態と同様に、固定接触子２及び可動接触子３間に発生する電磁反発力に抗して可動接触子３に対して固定接触子２側に押し付けるローレンツ力が発生する。したがって、前述した第１の実施形態と同様に、可動接触子３が開極することを確実に抑制することができる。このため、可動接触子３を支持する接触スプリング１２の押圧力を小さくすることができ、これに応じて操作用電磁石４で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。

しかも、この場合、固定接触子２及び可動接触子３が共に扁平な平板導体２１ａ，２１ｂ及び３０で構成され、これら平板導体２１ａ，２１ｂ及び３０の互いに対向する幅方向両側に同一方向の電流を流す電流路を形成するだけで、可動接触子３を固定接触子２側に押し付けるローレンツ力を発生することができ、接点機構ＣＭを構成する固定接触子２及び可動接触子３の可動接触子３の可動方向の厚みを薄くすることができる。

また、固定接触子２及び可動接触子３の加工を容易に行うことができるとともに、別途開極方向の電磁反発力に抗する電磁力又は機械力を発生する他の部材を必要としないので、部品点数が増加することはなく、全体の構成が大型化することを抑制することができる。
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、固定接触子２及び可動接触子３を平面からみて長方形の平板導体２１ａ，２１ｂ及び３０で構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、平行四辺形状に形成したり、楕円形状に形成したりすることができる。

また、固定接触子２及び可動接触子３に形成する電流路も直線状とする場合に限らず、円弧状や波形状とすることもでき、要は固定接触子２及び可動接触子３に互いに対向する複数の電流路を形成し、各電流路に同一方向に電流を流すようにすれば良いものである。
さらに、Ｕ字状溝２２ａ，２２ｂ、５１ａ，５１ｂ内に絶縁材を充填するようにしてもよい。
また、本発明による接点機構ＣＭは電磁接触器に適用する場合に限らず、他の開閉器等の任意の機器に適用することができる。

１…本体ケース、１ａ…上部ケース、１ｂ…下部ケース、２…固定接点、２ｉ，２ｊ…外部接続端子、３…可動接触子、４…操作用電磁石、５…固定鉄心、６…可動鉄心、８…電磁コイル、９…復帰スプリング、１１…接触子ホルダ、１２…接触スプリング、１３…ストッパ、２１ａ，２１ｂ…平板導体、２２ａ，２２ｂ…Ｕ字状溝、２３ａ，２３ｂ…板部、２４ａ，２４ｂ…固定接点部、２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ…電流路、３０…平板導体、３１ａ，３１ｂ…貫通孔、３２ａ，３２ｂ…固定接点部、３３ａ，３３ｂ，３４ａ、３４ｂ…電流路、４１ａ，４１ｂ…固定接点部、４２ａ，４２ｂ…貫通孔、４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ…電流路、５１ａ，５１ｂ…Ｕ字状溝、５２ａ，５２ｂ…板部、５３ａ，５３ｂ…可動接点部、５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ…電流路

Claims (5)

1. 通電路に介挿された固定接触子及び可動接触子を有する接点機構であって、
   前記固定接触子は、所定間隔を保って固定配置された一対の平板導体を有し、
   前記可動接触子は、前記固定接触子の一対の平板導体に対向して接離可能に配設された平板導体を有し、
   前記固定接触子及び前記可動接触子の平板導体の互いに対向する幅方向の少なくとも両側位置にそれぞれ同一方向の電流が流れる電流路を形成したことを特徴とする接点機構。
2. 前記固定接触子及び前記可動接触子の何れか一方の平板導体に、幅方向の両側部に電流路を形成するＵ字状溝を表裏に貫通して形成するとともに、該Ｕ字状溝で囲まれる板部に接点部を形成し、
   他方の平板導体に、前記Ｕ字状溝の前記電流路と対向する電流路を形成する貫通孔を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の接点機構。
3. 前記固定接触子の一対の平板導体の内側寄り位置に内側を開放するＵ字状溝を形成するとともに、該Ｕ字状溝に囲まれる板部に固定接点部を形成し、
   前記可動接触子の平板導体の両端に前記固定接点部に対向する一対の可動接点部を形成し、該一対の可動接点部の内側に幅方向両側に電流路を形成する貫通孔を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の接点機構。
4. 前記固定接触子の一対の平板導体の内側端部位置に固定接点部を形成し、該固定接点部の外側に幅方向両側に電流路を形成する貫通孔を形成し、
   前記可動接触子の平板導体の前記固定接点部に対向する位置にそれぞれ外方を開いたＵ字状溝を形成するとともに、該Ｕ字状溝で囲まれる板部に当該固定接点部に対向する可動接点部を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の接点機構。
5. 前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の接点機構を備え、前記可動接触子が操作用電磁石の可動鉄心に連結され、前記固定接触子が外部接続端子に接続されていることを特徴とする電磁接触器。

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