JP2012243584A - 電磁接触器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対の固定接触子111,112及び可動接触子130を備えた接点装置100を有する。一対の固定接触子111,112は、接点収納ケース102の天板105に所定間隔を保って支持された支持導体部114と、該支持導体部の前記接点収納ケース内の端部に連結された少なくとも接点部118aを前記天板側に形成し当該天板と平行な接点板部118及び該接点板部の外方端部に前記接点部に近接し且つ前記天板側に延長して形成された連結板部117を有する接点導体部116とを備えている。可動接触子130は、駆動部に連結された連結軸131に天板側の端部に接触スプリング134を介して装着され、前記一対の固定接触子の接点部に天板側から対向するように配置されている。
【選択図】図1
Description
また、可動接点を固定接点に接触させて電流が流れる投入状態としたときに、流れる電流が大電流である場合に、可動接点及び固定接点の接触部で開極方向の電磁反発力が発生し、可動接点と固定接点との安定した接触を確保できなくなり、短絡耐量性能が低くなるという未解決の課題がある。この電磁反発力に抗するために可動接点を固定接点側に押し付ける接触スプリングの付勢力を大きくする必要が生じるという未解決の課題もある。
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、可動接点及び固定接点間に生じる電磁反発力を抑制しながら接点装置の高さを低くして電磁接触器を小形化することができる電磁接触器を提供することを目的としている。
この構成によると、固定接触子がC字状部に形成されているので、第2の連結板部でも流れる電流によって可動接触子の天板側に磁界を形成することができ、可動接触子の天板側の磁束密度を増加させて電磁反発力に抗するより大きなローレンツ力を発生することができる。
この構成によると、可動接触子の凹部に接触スプリングを接触させるので、凹部分接触スプリングの天板の高さを低くすることができ、接点装置全体の高さを低くすることができる。
さらに、一対の固定接触子の接点導体部と接触スプリングとを並列に配置するようにしているので、可動接触子を天板とは反対側に配置して接触スプリングと接点導体部とを直列に配置する場合に比較して、接点装置の高さを大幅に減少させることができる。
図1は本発明に係る電磁開閉器の第1の実施形態を示す断面図、図2は接点収納ケースの分解斜視図である。この図1及び図2において、10は電磁接触器であり、この電磁接触器10は接点機構を配置した接点装置100と、この接点装置100を駆動する電磁石ユニット200とで構成されている。
接点装置100は、図1及び図2から明らかなように、接点機構101を収納する接点収納ケース102を有する。この接点収納ケース102は、図2(a)に示すように、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部103を有する金属角筒体104と、この金属角筒体104の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される天板となる固定接点支持絶縁基板105とを備えている。
また、固定接点支持絶縁基板105には、中央部に後述する一対の固定接触子111及び112を挿通する貫通孔106及び107が所定間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板105の上面側における貫通孔106及び107の周囲及び下面側における角筒体104に接触する位置にメタライズ処理が施されている。このメタライズ処理を行うには、平面上に複数の固定接点支持絶縁基板105を縦横に配列した状態で、貫通孔106及び107の周囲及び角筒体104に接触する位置に銅箔を形成する。
実際には、図4(a)に示すように、固定接触子111及び112を取付けた後の接点収納ケース102を、固定接点支持絶縁基板105を下側とした状態で、上方の開口部から絶縁カバー121を図3(a)〜(c)とは上下逆にした状態で、固定接触子111及び112間に挿入する。
このように、固定接触子111及び112の接点導体部115に絶縁カバー121を装着することにより、この接点導体部115の内周面では下板部118の上面側のみが露出されて接点部118aとされている。
したがって、絶縁筒体140は、磁石収納筒体141及び42によるアーク消弧用永久磁石143及び144の位置決め機能と、アークからアーク消弧用永久磁石143及び144を保護する保護機能及び外部の剛性を高める金属性の角筒体104に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を備えている。
因みに、アーク消弧用永久磁石143及び144を、図7(a)〜(c)に示すように、絶縁筒体140の外側に配置する場合には、固定接触子111及び112の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。
電磁石ユニット200は、図1に示すように、側面から見て扁平なU字形状の磁気ヨーク201を有し、この磁気ヨーク201の底板部202の中央部に円筒状補助ヨーク203が固定されている。この円筒状補助ヨーク203の外側にスプール204が配置されている。
そして、スプール204の中央円筒部205内に、底部と磁気ヨーク201の底板部202との間に復帰スプリング214を配設した可動プランジャ215が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ215には、上部磁気ヨーク210から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部216が形成されている。
そして、永久磁石220の上端面に、永久磁石220と同一外形で可動プランジャ215の周鍔部216の外径より小さい内径の貫通孔224を有する補助ヨーク225が固定されている。この補助ヨーク225の下面に可動プランジャ215の周鍔部216が当接されている。
なお、永久磁石220の形状は上記に限定されるものではなく、円環状状に形成することもでき、要は内周面が周鍔部216の形状に合わせた形状であれば外形は円形、多角形等の任意形状とすることができる。
そして、可動プランジャ215が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ230で覆われ、このキャップ230の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部231が上部磁気ヨーク210の下面にシール接合されている。これによって、接点収納ケース102及びキャップ230が上部磁気ヨーク210の貫通孔210aを介して連通される密封容器が形成されている。そして、接点収納ケース102及びキャップ230で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、SF6等のガスが封入されている。
今、固定接触子111が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子112が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット200における励磁コイル208が非励磁状態にあって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下降させる励磁力を発生していない釈放状態にあるものとする。この釈放状態では、可動プランジャ215が復帰スプリング214によって、上部磁気ヨーク210から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石220の磁力による吸引力が補助ヨーク225に作用されて、可動プランジャ215の周鍔部216が吸引される。このため、可動プランジャ215の周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接している。
このように、釈放状態では、可動プランジャ215に復帰スプリング214による付勢力と環状永久磁石220による吸引力との双方が作用しているので、可動プランジャ215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子111、可動接触子130、及び固定接触子112を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
このとき、固定接触子111及び112と可動接触子130との間に可動接触子130を開極させる方向の電磁反発力が発生する。
これによって、電磁石ユニット200で可動プランジャ215を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ215が復帰スプリング214の付勢力によって上昇し、周鍔部216が補助ヨーク225に近づくに従って環状永久磁石220の吸引力が増加する。
そして、絶縁カバー121は、嵌合部125を、固定接触子111及び112の小径部114bに係合させるだけで、固定接触子111及び112に装着することができ、固定接触子111及び112への装着を容易に行うことができる。
このため、固定接触子111の接点部118aと可動接触子130の接点部130aとの間では、図6(b)に示すように、電流Iが固定接触子111側から可動接触子130側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、図6(c)に示すように、可動接触子130の長手方向と直交し且つ固定接触子111の接点部118aと可動接触子130との開閉方向と直交してアーク消弧空間145側に向かう大きなローレンツ力Fが作用する。
また、アーク消弧空間145では、その下方側及び上方側で、固定接触子111の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側に及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
また、アーク消弧空間145では、上述したように、その下方側及び上方側で、固定接触子112の接点部118a及び可動接触子130の接点部130a間の磁束の向きに対して下方側及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間145に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間145の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。
このとき、アーク消弧用永久磁石143及び144は絶縁筒体140に形成された磁石収納筒体141及び142内に配置されているので、アークが直接アーク消弧用永久磁石143及び144に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石143及び144の磁気特性を安定して維持することができ、遮断性能を安定化させることができる。
さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石143及び144の位置決め機能、アーク消弧用永久磁石143及び144のアークからの保護機能及び外部の金属製の角筒体104にアークが届くことを遮断する絶縁機能を1つの絶縁筒体140で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。
また、アーク消弧用永久磁石143及び144を収納する永久磁石収納筒体141及び142の可動接触子130と対向する位置に可動接触子の側縁に摺接する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されているので、可動接触子130の回動を確実に防止することができる。
さらに、アーク消弧用永久磁石143及び144を収納する磁石収納筒体141及び142の可動接触子130と対向する位置に可動接触子の側縁に摺接する可動接触子ガイド部材148及び149が突出形成されているので、可動接触子130の回動を確実に防止することができる。
この第2の実施形態では、接点収納ケースの構成を変更したものである。
すなわち、第2の実施形態においては、図10及び図2(b)に示すように、セラミックスや合成樹脂材によって角筒部301とその上端を閉塞する天面板部302とを一体成形して桶状体303を形成し、この桶状体303の開放端面側にメタライズ処理して金属箔を形成し、この金属箔に金属製の接続部材304をシール接合して接点収納ケース102を構成している。
また、天面板部302には、前述した固定接点支持絶縁基板105と同様に、固定接触子111及び112を挿通する挿通孔306及び307が形成され、これら挿通孔306及び307に固定接触子111及び112が前述した第1の実施形態と同様に支持されている。
この第2の実施形態によると、絶縁材で一体成形された桶状体303で消弧室102を構成しているので、気密性のある接点収納ケース102を少ない工数で容易に形成することができるとともに、部品点数を減少させることができる。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、固定接触子111及び112に接点導体部115を形成す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、図9(a)及び(b)に示すように、支持導体部114に接点導体部115における上板部116を省略した形状となるL字状部160を連結するようにしてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、可動プランジャ215に連結軸131を螺合させる場合について説明したが、可動プランジャ215と連結軸131とを一体に形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、接点収納ケース102及びキャップ230で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入す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、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。
Claims (3)
- 所定距離を保って配置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置された可動接触子とを備えた接点装置を備え、
前記一対の固定接触子は、接点収納ケースの天板に所定間隔を保って支持された支持導体部と、該支持導体部の前記接点収納ケース内の端部に連結された少なくとも接点部を前記天板側に形成し当該天板と平行な接点板部及び該接点板部の外方端部に前記接点部に近接し且つ前記天板側に延長して形成された連結板部を有する接点導体部とを備え
前記可動接触子は、駆動部に連結された連結軸に天板側の端部に接触スプリングを介して装着され、前記一対の固定接触子の接点部に天板側から対向するように配置されている
ことを特徴とする電磁接触器。 - 前記接点導体部は、前記連結板部の前記天板側端部と前記支持導体部との間に前記接点板部と平行な第2の連結板部を有してC字状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電磁接触器。
- 前記可動接触子は、前記接触スプリングとの接触部に前記天板とは反対側に突出する凹部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁接触器。
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