JP2012199141A

JP2012199141A - 接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置

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Publication number: JP2012199141A
Application number: JP2011063262A
Authority: JP
Inventors: Riichi Uotome; 利一魚留
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP5853224B2

Abstract

【課題】電磁反発力を効率良く打ち消すことで接点間に働く接圧の低下を防止することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置を提供する。
【解決手段】互いに接離する各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ及び各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが設けられる可動接触子１２と、可動接触子１２と一体に連動するシャフト１４とを備え、シャフト１４には、その先端から可動接触子１２を貫通して各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ側と反対側に伸びる延設部１５が設けられ、延設部１５の一端には鍔部１６が設けられ、鍔部１６と可動接触子１２との間に、可動接触子１２を各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向きに付勢する補助ばね１７を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置に関する。

従来から、電気回路を開閉する電磁継電器が知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。この特許文献１に記載の電磁継電器は、通電時に電磁力を発生するコイルと、コイルの電磁力により駆動される可動部材と、第１固定接点を有する第１固定接点保持部材と、第２固定接点及び第３固定接点を有する第２固定接点保持部材とを備える。可動部材は、可動コア、シャフト、および絶縁碍子から構成される。また、この電磁継電器は、各固定接点と接離する第１可動接点及び第２可動接点及び第３可動接点を有する可動子と、固定接点と可動接点とが当接する向きに可動子を付勢する接圧ばねと、固定接点と可動接点とが離れる向きに可動子を付勢する復帰ばねとを備える。

そして、この電磁継電器は、コイルの電磁力により可動コア等が駆動されたときには、固定接点と可動接点とが当接するとともに、可動部材と可動子とが離れるように構成されている。ここで、可動コア等が電磁力により駆動されたときには、第１固定接点と第１可動接点との接触部、第２固定接点と第２可動接点との接触部、および第３固定接点と第３可動接点との接触部の３点接触となる。したがって、３つの可動接点が３つの固定接点に衝突した際の可動子の揺動が防止されるようになっている。

特開２０１０−２５７９２３号公報

しかしながら、上記従来例では、接点間が導通したとき、或いは接点間に短絡電流等の大電流が流れたとき等の場合に、可動子は、固定接点保持部材から発生する磁場の影響によって接点が反発する向きに電磁反発力を受けてしまう。すると、電磁反発力により接点間の接圧が低下することで可動接点が固定接点から離れ、その瞬間に接点間にアークが発生する。このアークの発生により可動接点と固定接点とが溶着する虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、電磁反発力を効率良く打ち消すことで接点間に働く接圧の低下を防止することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、互いに接離する固定接点及び可動接点と、前記可動接点が設けられる可動接触子と、前記可動接触子と一体に連動するシャフトとを備え、前記シャフトには、その先端から前記可動接触子を貫通して前記固定接点側と反対側に伸びる延設部が設けられ、前記延設部の一端には鍔部が設けられ、前記鍔部と前記可動接触子との間には、前記可動接触子を前記固定接点に向かう向きに付勢する補助ばねが設けられたことを特徴とする。

この接点装置において、前記鍔部及び前記補助ばねを保持するホルダを設けることが好ましい。

本発明の電磁開閉装置は、上記何れかの接点装置と、当該接点装置の前記可動接触子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、電磁反発力を効率良く打ち消すことで接点間に働く接圧の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明に係る接点装置の実施形態を示す図で、（ａ）は接点間の開成時の断面図で、（ｂ）は接点間の閉成時の断面図である。本発明に係る電磁開閉装置の実施形態を示す断面図である。（ａ）は同上の電磁開閉装置の可動接触子を示す図で、（ｂ）は同上の電磁開閉装置の各固定端子を示す図である。

以下、本発明に係る接点装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）における上下を上下方向、紙面手前側を前方向、紙面奥側を後方向と定めるものとする。本実施形態である接点装置１は、図１（ａ）に示すように、第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂを有する第１の固定端子１０と、第３の固定接点１０Ｃを有する第２の固定端子１１とを備える。また、本実施形態は、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとそれぞれ接離する可動接点１２Ａ〜１２Ｃを有する可動接触子１２と、可動接触子１２を各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに接触させる向きに付勢する接圧ばね１３とを備える。

各固定端子１０，１１は、何れも導電性を有する金属材料から矩形板状に形成される。第１の固定端子１０の上面には、導電性を有する金属材料から形成される第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂが前後方向に沿って互いに一定の間隔を空けて固着される。また、第２の固定端子１１の上面には、同じく導電性を有する金属材料から形成される第３の固定接点１０Ｃが固着される。

可動接触子１２は、導電性を有する金属材料から矩形板状に形成され、その下面には、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと対向する形で第１の可動接点１２Ａ、第２の可動接点１２Ｂ、第３の可動接点１２Ｃがそれぞれ固着される。各可動接点１２Ａ〜１２Ｃは、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと同様に、導電性を有する金属材料から形成される。なお、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ及び各可動接点１２Ａ〜１２Ｃは、接触抵抗を小さくするために各固定端子１０，１１及び可動接触子１２を形成する材料よりも電気抵抗の小さい材料で形成されるのが望ましい。

接圧ばね１３は、コイルスプリングから成り、その下端部が可動接触子１２の上面に当接するとともに、上端部が接点装置１の収容される空間の壁面（図示せず）に当接する。したがって、接圧ばね１３の付勢力が働くことにより、可動接触子１２は各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き（下向き）に付勢される。

可動接触子１２の下方には、後述する駆動手段により駆動されて可動接触子１２を上向きに押圧する金属製のシャフト１４が配設されている。シャフト１４の上端部には、絶縁性を有する樹脂材料から形成されるキャップ１４Ａが配設されている。また、キャップ１４Ａの上端部には、可動接触子１２を貫通して上側まで伸びる棒状の延設部１５が一体に形成されている。この延設部１５の上端部には、延設部１５の径方向に沿って広がる鍔部１６が設けられており、鍔部１６の下面に補助ばね１７の上端部が固定されている。

補助ばね１７は、コイルスプリングから成り、上述のようにその上端部が鍔部１６の下面に固定される。また、鍔部１６及び補助ばね１７は、例えば樹脂材料から前後両面が開口した箱体に形成されたホルダ１８に保持されている。すなわち、補助ばね１７は、その下端部がホルダ１８の内面に当接することで、鍔部１６の下面とホルダ１８の内面との間で位置決めされる。

以下、本実施形態の動作について説明する。なお、以下の説明では、シャフト１４を図示しない駆動手段によって上下方向に沿って駆動させることで、可動接触子１２を駆動させている。この駆動手段としては、例えば後述する電磁開閉装置の実施形態における電磁石装置２が用いられる。また、シャフト１４は、駆動されて変位した後は、次に駆動されるまではその位置が固定されるものとする。

接点間が開成しているときは、図１（ａ）に示すように、シャフト１４のキャップ１４Ａの上端部が可動接触子１２の下面に当接している。ここで、接点間が開成しているときには、シャフト１４のキャップ１４Ａが初期位置に固定されていることから、可動接触子１２の下方への変位が規制されている。

次に、シャフト１４が下向きに駆動されると、シャフト１４に連動してキャップ１４Ａも下方に変位する。すると、キャップ１４Ａによる可動接触子１２の下方への変位の規制が解除されるため、可動接触子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に（各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き）に変位する。そして、図１（ｂ）に示すように、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。

ところで、シャフト１４の下方への変位に伴って、延設部１５及び鍔部１６も下方へと変位する。そして、ホルダ１８の下面が可動接触子１２に当接し、補助ばね１７が鍔部１６の下面とホルダ１８の内面との間で圧縮された状態となる。ここで、シャフト１４は変位後の位置が固定されるため、シャフト１４と連動する鍔部１６も変位後の位置が固定される。したがって、補助ばね１７の付勢力がホルダ１８を介して働くことにより、可動接触子１２は各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き（下向き）に付勢される。

ここで、接点間が導通したとき、或いは接点間に短絡電流等の大電流が流れたとき等の場合に、可動接触子１２は、固定端子１０，１１から発生する磁場の影響によって接点が反発する向き（上向き）に電磁反発力を受ける。しかしながら、本実施形態では、上述のように補助ばね１７の付勢力によって可動接触子１２が下向きに付勢されているため、この電磁反発力と１８０度反対向きの力により、電磁反発力を効率良く打ち消すことができる。

そして、シャフト１４が上向きに駆動されると、シャフト１４に連動してキャップ１４Ａが上方に変位し、キャップ１４Ａの上端部が可動接触子１２の下面と当接する。キャップ１４Ａは、接圧ばね１３の付勢力に抗って可動接触子１２を上方へと変位させ、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。

上述のように、本実施形態では、可動接触子１２を各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向きに付勢する補助ばね１７を設けたので、上記電磁反発力を効率良く打ち消すことができ、接点間に働く接圧の低下を防止することができる。したがって、接点間の接圧の低下により各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れるということがない。このため、接点間にはアークも発生せず、アークにより各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとが溶着するのを防止することができる。

なお、本実施形態では、ホルダ１８を設けることで補助ばね１７の位置決めを行っているが、ホルダ１８を設けなくてもよい。例えば、鍔部１６の下面に下向きに突出する突部（図示せず）を設け、当該突部に補助ばね１７の上端部を嵌め合わせることで補助ばね１７の位置決めを行う構成であってもよい。また、本実施形態では、３つの可動接点１２Ａ〜１２Ｃと３つの固定接点１０Ａ〜１０Ｃとで接点部が構成されているが、２つの可動接点１２Ａ，１２Ｃと２つの固定接点１０Ａ，１０Ｃとで構成してもよい。

以下、上記接点装置１を備えた電磁開閉装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図２における上下左右を上下左右方向と定めるものとする。また、以下の説明では、上記接点装置１における延設部１５、鍔部１６、補助ばね１７、ホルダ１８の図示を省略している。

本実施形態は、図２に示すように、中空箱形のハウジング３内に、上記接点装置１と、接点装置１の可動接触子１２を駆動して各可動接点１２Ａ〜１２Ｃを各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ（図３参照）に接離させる電磁石装置２（駆動手段）とを収納して構成される。なお、ハウジング３は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂製であって、図２に示すように２つの上ケース３０、下ケース３１を一体に組み合わせて形成される。

接点装置１は、上ケース３０と下ケース３１とで覆われる空間内に配置される。ここで、接圧ばね１３は、その上端部が上ケース３０内部の上面に固定される。また、シャフト１４は、上ケース３０を貫通して下ケース３１まで延設されており、後述する可動鉄心２４に貫通する形で固定されている。

ここで、図３（ａ）に示すように、第１の可動接点１２Ａは、第２の可動接点１２Ｂ及び第３の可動接点１２Ｃの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。また、図３（ｂ）に示すように、第１の固定接点１０Ａは、第２の固定接点１０Ｂ及び第３の固定接点１０Ｃの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。

各固定端子１０，１１には、それぞれハウジング３の右面から突出する負荷端子１００，１１０が一体に形成されている。各負荷端子１００，１１０のうち何れか一方は、外部電源（図示せず）に接続され、他方は外部負荷（図示せず）に接続される。なお、接点装置１の他の各部は上記実施形態において既に説明しているので、ここでは説明を省略する。

電磁石装置２は、図２に示すように、コイルボビン２１に巻き回されて成る励磁巻線２０と、励磁巻線２０の両端がそれぞれ接続される１対（図示では１つ）のコイル端子２２とを備える。また、電磁石装置２は、コイルボビン２１内に配設固定される固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、復帰ばね２５とを備える。

コイルボビン２１は、樹脂材料により円筒状に形成され、その上端部及び下端部のそれぞれに鍔部２１Ａ，２１Ｂが形成されている。鍔部２１Ａ，２１Ｂの間にある円筒部２１Ｃには、上述のように励磁巻線２０が配設されている。

励磁巻線２０は、コイルボビン２１の鍔部２１Ａに設けられる１対の端子部（図示せず）にその両端部がそれぞれ接続され、各端子部を介して各コイル端子２２に接続される。各コイル端子２２は、銅等の導電性を有する金属材料から形成され、ハウジング３の右面から突出する形で設けられる。そして、各コイル端子２２に励磁電流を流すことで、励磁巻線２０が通電するようになっている。

コイルボビン２１の円筒部２１Ｃには、その内側の下端部に磁性材料から形成された固定鉄心２３が配設される。ここで、コイルボビン２１の下方には、磁性材料から形成された継鉄２１Ｄが配設されている。そして、固定鉄心２３は、コイルボビン２１の下端部に設けられた図示しない穴を介して継鉄２１Ｄに固定されている。固定鉄心２３の上端部には、可動鉄心２４の下端部が嵌り込む下向きに窪んだ凹部２３Ａが設けられている。また、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃ内側には、磁性材料から形成された可動鉄心２４が固定鉄心２３の上側に移動自在に配設される。可動鉄心２４の下端部には、上向きに窪んだ収納凹部２４Ａが設けられており、この収納凹部２４Ａに復帰ばね２５の一部が収納される。

復帰ばね２５は、コイルスプリングから成り、可動鉄心２４の収納凹部２４Ａ内の上面と、固定鉄心２３の凹部２３Ａ内の下面との間に保持される。復帰ばね２５は、可動鉄心２４が下方に変位したときに圧縮され、可動鉄心２４を上向きに付勢する。

ここで、可動鉄心２４の外径寸法は固定鉄心２３の外径寸法よりも小さく、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃと可動鉄心２４との間には隙間が生じる。この隙間には、磁性体から円筒状に形成されて上端部にフランジが設けられたプレート２６が配設される。そして、上記の固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、プレート２６と、継鉄２１Ｄとで磁気回路を形成している。

以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、励磁巻線２０に通電すると、可動鉄心２４が固定鉄心２３に吸引されることで、可動鉄心２４に固定されているシャフト１４が下方に変位する。すると、シャフト１４と連動してキャップ１４Ａも下方に変位することで、キャップ１４Ａによる可動接触子１２の下方への変位の規制が解除されるため、可動接触子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に変位する。そして、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。

このとき、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとが３点で接触するため、接点同士が衝突した際の可動接触子１２の揺動が防止される。このため、可動接触子１２の揺動による異音の発生や、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃ及び各固定接点１０Ａ〜１０Ｃの摩擦による消耗を防止することができる。

一方、励磁巻線２０への通電が遮断されると、復帰ばね２５の付勢力により可動鉄心２４が上方へと変位し、シャフト１４も上方に変位する。すると、シャフト１４と連動してキャップ１４Ａも上方に変位することで、キャップ１４Ａの上端部が可動接触子１２の下面と当接する。キャップ１４Ａは、接圧ばね１３の付勢力に抗って可動接触子１２を上方へと変位させ、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。

上述のように、本実施形態においても上記接点装置１を用いているので、接点間が導通したとき、或いは接点間に短絡電流等の大電流が流れた際に生じる電磁反発力を効率良く打ち消すことができ、接点間に働く接圧の低下を防止することができる。したがって、接点間の接圧の低下により各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れるということがない。このため、接点間にはアークも発生せず、アークにより各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとが溶着するのを防止することができる。

１接点装置
１０第１の固定端子
１１第２の固定端子
１０Ａ〜１０Ｃ固定接点
１２可動接触子
１２Ａ〜１２Ｃ可動接点
１４シャフト
１５延設部
１６鍔部
１７補助ばね
１８ホルダ
２電磁石装置（駆動手段）

Claims

互いに接離する固定接点及び可動接点と、前記可動接点が設けられる可動接触子と、前記可動接触子と一体に連動するシャフトとを備え、前記シャフトには、その先端から前記可動接触子を貫通して前記固定接点側と反対側に伸びる延設部が設けられ、前記延設部の一端には鍔部が設けられ、前記鍔部と前記可動接触子との間には、前記可動接触子を前記固定接点に向かう向きに付勢する補助ばねが設けられたことを特徴とする接点装置。
前記鍔部及び前記補助ばねを保持するホルダを設けたことを特徴とする請求項１記載の接点装置。
請求項１又は２記載の接点装置と、当該接点装置の前記可動接触子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする電磁開閉装置。