JP2012054047A - 電磁開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】復帰用付勢力を増大することなく、耐振動衝撃性能を向上させることができる電磁開閉器を提供する。
【解決手段】消弧室容器３内に所定間隔を保って固定された一対の固定接触子４ａ，４ｂと該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子５とを有する接点装置１と、前記可動接触子５を前記固定接触子から離間させる開成位置及び前記固定接触子に接触させて押し込む閉成位置間で可動する可動プランジャ１３を有する電磁石装置２とを備え、前記消弧室容器３に前記可動接触子が前記固定接触子に接触している閉成位置にある状態から当該可動接触子が前記固定接触子から離間する開極時に発生するアークを消弧する永久磁石１６ａ，１６ｂを設け、前記可動プランジャ１３が前記開成位置にある状態で、前記永久磁石から前記可動プランジャを経由して当該永久磁石に戻る磁気回路Ｌａを形成した。
【選択図】図１

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有する接点装置と、可動接触子を駆動する電磁石とを備えた電磁開閉器に関するものである。

電流路の開閉を行う電磁継電器や電磁接触器などの電磁開閉器では、固定接触子及び可動接触子が接触している接点機構の閉成状態から電流を遮断して開成状態とするために可動接触子を固定接触子から離間させる開極時に発生するアークを消弧する機構が種々提案されている。

例えば、所定距離離間して配設された一対の固定接触子と、これら一対の固定接触子に接離自在に配設された可動接触子と、可動接触子を駆動する可動鉄心を有する電磁石ブロックとを備え、固定接触子と可動接触子との対向位置の両側面側に対向する封止容器の外側にＵ字状の磁性保持部材が配置され、この磁性保持部材の内側に、アークを磁力で引き伸ばしてアークを消弧し易くするための一対の永久磁石が２組配置された構成を有する電磁継電器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１００５７号公報

上記特許文献１に記載の従来例にあっては、一対の固定接触子と可動接触子との対向位置にそれぞれ一対の永久磁石を対向させて配置することにより、一対の固定接触子から可動接触子を離間させる開極時に発生するアークを、永久磁石の磁力によって引き伸ばしてアークを消弧し易くするものである。

ところで、上記特許文献１に記載された従来例のように、所定距離離間した一対の固定接触子に対して可動接触子を接離自在に配置する場合には、可動接触子が一対の固定接触子から離間している接点機構の開成時の耐振動衝撃性能を向上させる要望がある。この耐振動衝撃性能を向上させるためには、従来、可動接触子を保持する可動鉄心に設けられた復帰用コイルバネの付勢力を大きくして、可動鉄心の振動を抑制するようにしている。

しかしながら、復帰用コイルバネの付勢力を大きくする場合には、耐振動衝撃性を向上させることはできるが、接点機構の閉成時に可動鉄心を復帰用コイルバネの付勢力に抗して可動させる必要があり、電磁石ブロックで発生する電磁吸引力を大きくする必要があり、電磁石ブロックが大型化するとともに、励磁コイルを励磁するための消費電力の増大を招く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、復帰用付勢力を増大することなく、耐振動衝撃性能を向上させることができる電磁開閉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電磁開閉器は、消弧室容器内に所定間隔を保って固定された一対の固定接触子と該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子とを有する接点装置と、前記可動接触子を前記固定接触子から離間させる開成位置及び前記固定接触子に接触させ、更に押圧させる閉成位置間で可動する可動プランジャを有する電磁石装置とを備え、前記消弧室容器に、前記可動接触子が前記固定接触子に接触している閉成位置にある状態から当該可動接触子が前記固定接触子から離間する開極時に発生するアークを消弧する永久磁石を設け、前記可動プランジャが前記開成位置にある状態で、前記永久磁石から前記可動プランジャを経由して当該永久磁石に戻る磁気回路を形成したことを特徴としている。

この構成によると、永久磁石によって接点機構の開極時に発生するアークの消弧を行うとともに、接点機構の開成時に、永久磁石から可動プランジャを経由して永久磁石に戻る磁気回路が形成されるので、この磁気回路の磁力によって可動プランジャを吸引して、復帰スプリングの付勢力を増強することなく、耐振動衝撃性能を向上させることができる。
また、本発明の他の形態に係る電磁開閉器は、前記永久磁石は、前記消弧室容器の対向側壁の外側における前記可動接触子の長手方向と直交する位置に当該可動接触子と対向して配設されていることを特徴としている。

この構成によると、永久磁石を可動接触子に対向する位置に配置するので、可動接触子が一対の固定接触子から離間する開極時に発生するアークを効果的に引き伸ばして消弧することができる。
また、本発明の他の形態に係る電磁開閉器は、前記磁気回路は、前記永久磁石と対向する消弧室容器の内面側における前記一対の固定接触子間に対向して配設されて前記開成位置の可動プランジャと接触する第１の磁気ヨークと、前記可動プランジャの前記第１の磁気ヨークと接触する部位とは反対側の部位に対向するとともに、前記永久磁石の背面側に接する第２の磁気ヨークとを備えていることを特徴としている。

この構成によると、接点機構の開成時に永久磁石から第１の磁気ヨークを通って可動プランジャを経由して第２の磁気ヨークから永久磁石に戻る磁気回路を構成することができ、第１の磁気ヨークで可動プランジャを吸引する電磁吸引力を発生させて可動プランジャの耐振動衝撃性能を向上させることができる。ここで、アークを引き伸ばして消弧する際の可動プランジャと第１の磁気ヨーク間には、充分な空隙が設けられる位置にあり、永久磁石による開極時のアーク消弧機能に影響を与えることがない。

本発明によれば、可動プランジャが開成位置にある状態で、永久磁石から可動プランジャを経由して永久磁石に戻る磁気回路を形成するので、可動プランジャに対してその振動を抑制する電磁吸引力を発生させて、復帰用付勢力を増大することなく耐振動衝撃性能を向上させることができるという効果が得られる。

本発明を電磁接触器に適用した場合の一実施形態を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。

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は本発明の接点装置を電磁開閉器としての電磁接触器に適用した場合の一例を示す断面図である。この図１において、１は接点装置であって、この接点装置1の下面側に電磁石装置２が配設されている。

接点装置１は、例えば非磁性体且つ絶縁体又は内壁に絶縁処理を施した密閉容器である消弧室容器３を有し、この消弧室容器３内に接点機構４が配設されている。消弧室容器３は、下端面が開放された有底筒体３ａと、この有底筒体３ａの下端面を閉塞する底板部３ｂとで構成されている。底板部３ｂは、中央部に後述する可動プランジャ１３の軸部１３ａを挿通する挿通孔３ｃが形成されている。

接点機構４は、固定接触子４ａ，４ｂと可動接触子５で構成されている。固定接触子４ａ，４ｂは、図２に示すように、消弧室容器３の有底筒体３ａの対向する壁面に、内側端を所定距離離間させ、且つ外側端を消弧室容器３の外側に突出させて固定支持されている。

また、可動接触子５は、図１及び図２に示すように、平板状に形成され、固定接触子４ａ，４ｂの上端側に所定距離を隔てて接離自在に対向配置されている。この可動接触子５は後述する可動プランジャ１３に固定支持された接触子ホルダ６に接触スプリング７によって下方に付勢されて装着されている。

また、消弧室容器３の下面側には電磁石装置２が配設されている。この電磁石装置２は、軸方向を上下方向とする円筒部１０ａとその両端から外方に突出するフランジ部１０ｂ及び１０ｃとで構成されるコイルボビン１０を備えている。このコイルボビン１０の円筒部１０ａ及びフランジ部１０ｂ及び１０ｃで囲まれる円筒空間に励磁コイル１１が巻装されている。
また、コイルボビン１０の円筒部１０ａの内周面に上端を開放した有底筒体１２が内嵌されており、この有底筒体１２内に磁性体製の可動プランジャ１３が上下に可動自在に案内されている。

この可動プランジャ１３は、有底筒体１２内に挿通された軸部１３ａと、この軸部１３ａの消弧室容器３内に突出する端部に固定された左右方向に延長する平板部１３ｂとでＴ字形状に構成されている。この可動プランジャ１３の平板部１３ｂには、上面中央部に可動接触子５を保持する接触子ホルダ６が固定支持されている。

また、可動プランジャ１３の軸部１３ａの下端面と有底筒体１２の底面との間に復帰スプリング１４が介挿され、この復帰スプリング１４によって可動プランジャ１３が上方に付勢されている。そして、可動プランジャ１３の上方位置すなわち開成位置が後述する第１の磁気ヨークに平板部１３ｂが当接することにより規制されている。

また、コイルボビン１０の外周側には、第２の磁気ヨーク１５が配設されている。この第２の磁気ヨーク１５は、可動プランジャ１３を復帰スプリング１４に抗して吸引する電磁吸引力を発生する吸引ヨーク部１５Ａと、この吸引ヨーク部１５Ａと連結して後述する永久磁石の背面まで延長する延長ヨーク部１５Ｂとを備えている。

吸引ヨーク部１５Ａは、可動プランジャ１３の軸部１３ａの下端側と有底筒体１２を介して対向する内側筒部１５ａと、この内側筒部１５ａの下端面と連接してコイルボビン１０の底面を覆う底板部１５ｂと、この底板部１５ｂの外周縁から上方に延長してコイルボビン１０の外周面を覆う外側筒部１５ｃと、この外側筒部１５ｃの上端から内方に延長してコイルボビン１０の上面を覆う上板部１５ｄとを備えている。
また、延長ヨーク部１５Ｂは、図１に示すように、吸引ヨーク部１５Ａの上板部１５ｄの対向する外周縁から後述する永久磁石１６ａ及び１６ｂの外面まで延長する延長板部１５ｅ及び１５ｆで構成されている。

一方、接点装置１の消弧室容器３の外周面における可動接触子５と対向する両側位置に可動接触子５の長手方向の長さと略等しい幅を有する扁平な直方体状の永久磁石１６ａ及び１６ｂが接着剤等によって固定されている。各永久磁石１６ａ及び１６ｂは消弧室容器３と接触する内面側がＮ極に、外面側がＳ極に着磁されている。
また、永久磁石１６ａ及び１６ｂと対向する消弧室容器３の内周面には、一対の固定接触子４ａ及び４ｂ間に対向する位置に第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂが配設されている。

これら第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂのそれぞれは、消弧室容器３の内壁に固定された垂直板部１７ｃと、この垂直板部１７ｃの下端から内方に延長する水平板部１７ｄとで断面Ｌ字状に構成されている。ここで、水平板部１７ｄは、内方端が固定接触子４ａ，４ｂに対して所定間隔を保って対向するとともに、前述した可動プランジャ１３の平板部１３ｂの上面と接触する位置まで延長されている。さらに、水平板部１７ｄの下面は、可動プランジャ１３の平板部１３ｂが当接した開成位置にある状態で、その平板部１３ｂの上面が固定接触子４ａ，４ｂから所定距離だけ離間する位置となるように設定されている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、電磁石装置２の励磁コイルが電流を供給しない非通電状態であるときには、第２の磁気ヨーク１５の吸引ヨーク部１５Ａには磁束が流れず、可動プランジャ１３を吸引する電磁吸引力が発生しない状態となっている。
このため、可動プランジャ１３は、復帰スプリング１４によって、上方に付勢され、平板部１３ｂの上端が第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂの水平板部１７ｄの下面に当接して開成位置となっている。

この可動プランジャ１３が開成位置となっている状態では、図２に示すように、可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂから上方に例えば２ｍｍ程度離間することになり、接点装置１が開成状態となっており、一方の固定接触子４ａに供給される電力が固定接触子４ｂ側に供給されず、電力遮断状態となっている。

この接点機構４の開成状態では、可動プランジャ１３の平板部１３ｂが第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂの水平板部１７ｄの下面に接触しているので、図１で一点鎖線図示の磁路Ｌａが形成される。すなわち、永久磁石１６ａから出力される磁束が、第１の磁気ヨーク１７ａ、可動プランジャ１３、第２の磁気ヨーク１５の内側筒部１５ａ、底板部１５ｂ、外側筒部１５ｃ、延長板部１５ｅを通じて永久磁石１６ａに戻る磁気回路が形成される。
同様に、永久磁石１６ｂから出力される磁束が、第１の磁気ヨーク１７ｂ、可動プランジャ１３、第２の磁気ヨーク１５の内側筒部１５ａ、底板部１５ｂ、外側筒部１５ｃ、延長板部１５ｆを通じて永久磁石１６ｂに戻る磁気回路が形成される。

このため、第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂによって可動プランジャ１３の平板部１３ｂが吸引される。したがって、可動プランジャ１３は、第１磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂの吸引力と復帰スプリング１４の付勢力との双方の力によって第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂの水平板部１７ｄに押し付けられることになる。このため、外部から電磁接触器に振動や衝撃力が入力された場合でも可動プランジャ１３が第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂから離間することなく、耐振動衝撃性能を復帰スプリング１４の付勢力を増大することなく向上させることができる。

この接点装置１の開成状態から、励磁コイル１１に通電すると、可動プランジャ１３の平板部１３ｂから第２の磁気ヨークの吸引ヨーク部１５Ａの上板部１０ｄ、外側筒部１５ｃ、底板部１５ｂ、内側筒部１５ａを通じて可動プランジャ１３の軸部１３ａに戻る磁気回路Ｌｂが形成され、可動プランジャ１３において磁気回路Ｌａと逆方向に磁束が流れる。このため、可動プランジャ１３の平板部１３ｂが第２の磁気ヨーク１５の吸引ヨーク部１５Ａにおける上板部１５ｄに吸引される。これによって、可動プランジャ１３が復帰スプリング１４に抗して下降し、これに応じて接触子ホルダ６に保持されている可動接触子５が下降して、固定接触子４ａ，４ｂに接触スプリング７による所定の接触圧で接触する。これにより、固定接触子４ａ及び４ｂ間が可動接触子５によって導通状態となり接点装置１が閉成状態となる。

この接点装置１の閉成状態から励磁コイル１１への通電を停止すると、電磁石装置２の第２の磁気ヨーク１５の吸引ヨーク部１５Ａでの磁気回路を流れる磁束がなくなることにより、第２の磁気ヨーク１５の上板部１５ｄによる磁気吸引力が消滅する。これによって、可動プランジャ１３が復帰スプリング１４の付勢力によって第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂに当接する開成位置まで復帰される。このため、可動接触子５が上方に移動して、固定接触子４ａ及び４ｂ間から離間して、接点装置１が開成状態に復帰する。

この可動接触子５が固定接触子４ａ及び４ｂから離れる開極時に、可動接触子５及び固定接触子４ａ及び４ｂの接触子間でアークが発生することになるが、このアークに対向する位置に永久磁石１６ａ及び１６ｂが対向配置されているので、これら永久磁石１６ａ及び１６ｂの磁力によってアークが引き伸ばされて消弧される。

このように、上記実施形態によると、接点装置１の接点機構４で発生するアークを消弧する永久磁石１６ａ，１６ｂを利用して、可動プランジャ１３が開成位置にある状態で、永久磁石１６ａ及び１６ｂから出力される磁束が第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂ、可動プランジャ１３、第２の磁気ヨーク１５の吸引ヨーク部１５Ａ及び延長ヨーク部１５Ｂを通じて永久磁石１６ａ及び１６ｂに戻る磁気回路が形成される。このため、第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂで可動プランジャ１３の平板部１３ｂを吸引する電磁吸引力を発生させることができる。したがって、復帰スプリング１４の付勢力と相俟って第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂに可動プランジャ１３を確実に保持することができ、復帰スプリング１４の付勢力を増大することなく耐振動衝撃性能を向上させることができる。このため、電磁石装置２の構成が大型化したり、消費電力が増大したりすることなく、耐振動衝撃性能を向上させることができる。

しかも、第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂは、固定接触子４ａ及び４ｂ間に配設されているので、永久磁石１６ａ及び１６ｂによる可動接触子５及び固定接触子４ａ，４ｂ間の開極時に発生するアークの消弧機能に影響を与えることはなく、確実なアーク消弧機能を発揮しながら耐振動衝撃性能を向上させることができる。

なお、上記実施形態においては、永久磁石１６ａ及び１６ｂを消弧室容器３の外壁に配置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、消弧室容器３の内壁側に永久磁石１６ａ及び１６ｂを収納するポケット部を形成するようにしてもよい。この場合には、ポケット部の内側に第１の磁気ヨーク１７ａ及び１７ｂを配置すればよい。

また、上記実施形態においては、永久磁石１６ａ及び１６ｂが１枚の扁平な直方体に形成されている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、２枚以上に分割して形成するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用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、電磁継電器などの他の電磁開閉器に本発明を適用することができる。

１…接点装置、２…電磁石装置、３…消弧室容器、３ａ…有底筒体、３ｂ…底板部、４…接点機構、４ａ，４ｂ…固定接触子、５…可動接触子、６…接触子ホルダ、７…接触スプリング、１０…コイルボビン、１１…励磁コイル、１２…有底筒体、１３…可動プランジャ、１３ａ…軸部、１３ｂ…平板部、１４…復帰スプリング、１５…第２の磁気ヨーク、１５Ａ…吸引ヨーク部、１５Ｂ…延長ヨーク部、１５ａ…内側筒部、１５ｂ…底板部、１５ｃ…外側筒部、１５ｄ…上板部、１５ｅ，１５ｆ…延長板部、１６ａ，１６ｂ…永久磁石、１７ａ，１７ｂ…第１の磁気ヨーク

Claims (3)

1. 消弧室容器内に所定間隔を保って固定された一対の固定接触子と該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子とを有する接点装置と、
   前記可動接触子を前記固定接触子から離間させる開成位置及び前記固定接触子に接触させて押し込む閉成位置間で可動する可動プランジャを有する電磁石装置とを備え、
   前記消弧室容器に、前記可動接触子が前記固定接触子に接触している閉成位置にある状態から当該可動接触子が前記固定接触子から離間する開極時に発生するアークを消弧する永久磁石を設け、
   前記可動プランジャが前記開成位置にある状態で、前記永久磁石から前記可動プランジャを経由して当該永久磁石に戻る磁気回路を形成したことを特徴とする電磁開閉器。
2. 前記永久磁石は、前記消弧室容器の対向側壁の外側における前記可動接触子の長手方向と直交する位置に当該可動接触子と対向して配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉器。
3. 前記磁気回路は、前記永久磁石と対向する消弧室容器の内面側における前記一対の固定接触子間に対向して配設されて前記開成位置の可動プランジャと接触する第１の磁気ヨークと、前記可動プランジャの前記第１の磁気ヨークと接触する部位とは反対側の部位に対向するとともに、前記永久磁石の背面側に接する第２の磁気ヨークとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁開閉器。

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