JP2013110125A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】チャタリングを抑制し、信頼性が高く、長寿命となる開閉器を提供する。
【解決手段】固定接触子８に配設された固定接点２１と、固定接点２１に対向して可動接触子６に配設された可動接点２０とを備え、固定接点２１および可動接点２０の各中央部は他の箇所より厚く形成され各中央部が接触して接点と成る開閉器において、
固定接点２１および可動接点２０には、外周側から中心よりずれた方向に向かって各中央部の近傍位置まで形成された溝部２３、２４を備え、固定接点２１の溝部２３および可動接点２０の溝部２４をそれぞれ接点側から見た場合、固定接点２１の溝部２３と可動接点２０の溝部２４とは、ずれた方向が同じ方向にて構成されているものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、電流の開閉を行う開閉器であり、主たる適用開閉器は電磁接触器、電磁開閉器、遮断器、リレーである。

従来の開閉器は、絶縁物で成形された取付台と、この取付台にケイ素鋼板で積層された固定鉄心と、固定鉄心に対向設置されこれと同じくケイ素鋼板で積層された可動鉄心と、可動鉄心と固定鉄心とを引外しばねに抗して吸着させる駆動力を付与する操作コイルと、絶縁物で形成され、角窓を有するクロスバーと、その下端に保持された可動鉄心とを備える。さらに、クロスバーの角窓に挿入されて押しばねにより保持されている可動接触子と、可動接触子に設けられた可動接点と、可動接触子と対向して設けられ、電流を導通させる固定接触子と、この固定接触子に設けられた固定接点と、同じくこの固定接触子の端子とを備える。さらに、電磁開閉器本体を外部回路と接続するための端子ねじと、固定接触子を取付けるベースと、電磁開閉器上面を覆うカバーとを備える。

従来の電磁開閉器は、操作コイルを励磁すると、引外しばねに抗して可動鉄心が固定鉄心に吸引され、これにともない、クロスバー、可動接触子が移動し、可動接点が固定接点に接触する。接点接触後も可動鉄心、クロスバーは移動を続けるが、可動接触子は可動接点が固定接点に接触しているため移動できず押しばねが縮み、可動接点と固定接点の接合は加圧される。このため、可動接点は固定接点と接触するとき、跳ね返りによるチャタリングを抑制する。しかしながら完全には跳ね返りを抑制できず、また電流が印加すると接点間に電磁反発力が生じるため、チャタリングが生じる。チャタリングが生じると、接点間が離れ、アークが発生する。発生したアークの熱により、接点の金属材料は沸騰し、金属蒸気が発生する。金属蒸気の発生により接点を引き離す力が加わったことに成り、さらにチャタリングが生じやすい状況に成った。チャタリングが生じると、アーク熱により、接点の消耗が加速される。よって、このことを防止するため、各接点に貫通孔が構成されている。しかし、電流値が高い場合電磁反発力が大きく、チャタリングを抑制することができない（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−６５１６号公報

従来の開閉器は、電磁反発力の影響により接点衝突後、チャタリングが生じ、またチャタリングが生じると、アークによる金属蒸気の圧力でチャタリングがさらに生じやすくなるため、接点の消耗が加速されるため、短寿命に成るという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、チャタリングを抑制し、信頼性が高く、長寿命と成る開閉器を提供することを目的とする。

この発明の開閉器は、
固定接触子に配設された固定接点と、上記固定接点に対向して可動接触子に配設された可動接点とを備え、上記固定接点および上記可動接点のそれぞれの中央部は他の箇所より厚く形成され上記それぞれの中央部同士が接触して接点となる開閉器において、
上記固定接点および上記可動接点には、外周側から中心よりずれた方向に向かって上記中央部の近傍位置まで形成された溝部をそれぞれ備え、
上記固定接点の溝部および上記可動接点の溝部をそれぞれ上記接点側から見た場合、上記固定接点の溝部と上記可動接点の溝部とは上記ずれた方向が同じ方向で構成されたものである。

この発明の開閉器は、
固定接触子に配設された固定接点と、上記固定接点に対向して可動接触子に配設された可動接点とを備え、上記固定接点および上記可動接点のそれぞれの中央部は他の箇所より厚く形成され上記それぞれの中央部同士が接触して接点となる開閉器において、
上記固定接点および上記可動接点には、外周側から中心よりずれた方向に向かって上記中央部の近傍位置まで形成された溝部をそれぞれ備え、
上記固定接点の溝部および上記可動接点の溝部をそれぞれ上記接点側から見た場合、上記固定接点の溝部と上記可動接点の溝部とは上記ずれた方向が同じ方向で構成されているので、
固定接点と可動接点と間において吸引力が発生するため、チャタリングを抑制し、信頼性が高く、長寿命と成る。

この発明の実施の形態１の開閉器の構成を示す図である。 図１に示した開閉器の可動接触子と固定接触子との構成の詳細を示す図である。 図２に示した可動接触子と固定接触子との各電極の構成を示した平面図である。 従来の開閉器の電流の流れを説明するための図である。 図１に示した開閉器の電流の流れを説明するための図である。 図１に示した開閉器の可動接触子と固定接触子との各電極の他の構成を示した平面図である。 図１に示した開閉器の可動接触子と固定接触子との各電極の他の構成を示した平面図である。 図１に示した開閉器の可動接触子と固定接触子と各電極の他の構成を示した平面図である。 この発明の実施の形態１の開閉器の他の構成を示す図である。 図９に示した開閉器の可動接触子と固定接触子との構成を示した平面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における開閉器の構成を示す図、図２は図１に示した開閉器の可動接触子と固定接触子との構成の詳細を示す図、図３は図２に示した可動接触子と固定接触子との各電極の構成を示した平面図、図４は従来の開閉器の電流の流れを説明するための図、図５は図１に示した開閉器の電流の流れを説明するための図である。

図において、開閉器は絶縁物で成形された取付台１と、この取付台１にケイ素鋼板で積層された固定鉄心２と、固定鉄心２に対向設置されこれと同じくケイ素鋼板で積層された可動鉄心３と、可動鉄心３と固定鉄心２とを引外しばねに抗して吸着させる駆動力を付与する操作コイル４と、絶縁物で形成され、その下端では可動鉄心３を保持し、角窓を有するクロスバー５と、このクロスバー５の角窓に挿入されて押しばね７により保持されている可動接触子６と、可動接触子６に設けられた可動接点２０と、可動接触子６と対向して設けられ、電流を導通させる固定接触子８と、この固定接触子８に設けられた固定接点２１と、固定接触子８の端子１３と、電磁開閉器本体を外部回路と接続するための端子ねじ９と、固定接触子８を取付けるベース１０と、電磁開閉器上面を覆うカバー１１とを備えている。

可動接点２０は、可動側電極２０２と、この可動側電極２０２を支持する可動側電極台座２０１とにてリベット型形状にて構成されている。固定接点２１は、固定側電極２１２と、この固定側電極２１２を支持する固定側電極台座２１１とにてリベット型形状にて構成されている。また、固定側電極２１２および可動側電極２０２の各中央部は他の箇所より厚く形成され、各中央部が接触して接点と成るものである（尚、図面上においてはこの各中央部が他の箇所より厚みが厚く形成されている点は省略して示されている。）。各可動接点２０と固定接点２１とには中央部に貫通孔２２が形成されている。

さらに、固定側電極２１２は、図２において図面上、上方向から見た平面図の図３（ａ）、および、可動側電極２０２は、図２において図面上、下方向から見た平面図の図３（ｂ）に示すように、可動側電極２０２および固定側電極２１２には、外周側から中心よりずれた方向に向かって、接点と成る各中央部の近傍位置まで形成された溝部２３、２４を備えている。よって、溝部２３、２４は開閉器の接点と成る固定接点２１と可動接点２０との各中央部の位置には形成されていないものである。そして、各溝部２３、２４は、固定接点２１と可動接点２０とにおいてずれた方向が同じ回転方向にて構成されている。また、溝部２３、２４は、固定接点２１および可動接点２０の外周において均等間隔に３個形成されているものである。

上記のように構成された実施の形態１の開閉器の動作について説明する。まず、操作コイル４を励磁すると、図示されていない引外しばねに抗して可動鉄心３が固定鉄心２に吸引され、これにともない、クロスバー５、可動接触子６が移動し、可動接点２０が固定接点２１に接触する。そして、各接点２０、２１が接触した後も可動鉄心３、クロスバー５は移動を続けるが、可動接触子６は移動できないため、押しばね７が縮み、可動接点２０は押しばね７により固定接点２１に押し付けられる。そして、可動接点２０と固定接点２１との接合は加圧される。

そして、図２の図面上左端の矢印の方向の外部から電流Ａが印加された場合、左側の端子１３から固定接触子８を通り、固定側電極台座２１１から固定側電極２１２を通る。このときの固定側電極２１２の電流Ａは、溝部２３が形成されているため、図３（ａ）に示したように外周側から反時計回りに中央に向かって流れる。そして、固定接点２１と可動接点２０とが閉成している場合、固定接点２１の中央部および可動接点２０の中央部の厚みが他の部分より厚いので、固定側電極２１２の中央部と可動側電極２０２の中央部とが接触する。そして、電流Ａは固定側電極２１２の中央部から可動側電極２０２の中央部に流れる。次に、可動側電極２０２の中央部に流れた電流Ａは、溝部２４が形成されているため、図３（ｂ）に示したように中央から時計周りに外周側に流れ、可動側電極台座２０１へ流れる。

この電流の流れを従来の場合と、本願発明の実施の形態１の場合と比較して説明する。まず、従来の場合は、固定接点と可動接点とに流れる電流Ａは、図４（ａ）に示すように流れているため、力が互いに反発する方向に働いている。よって、チャタリングが生じ、接点がかい離する。このため、図４（ｂ）に示すように、アークが発生する。しかしながら、本願発明の実施の形態１は、固定接点２１と可動接点２０とに流れる電流Ａが図５（ｂ）に示すように流れるため、力が互いに吸引する方向に働いている。よって、図５（ａ）に示すように、吸引力が発生する。このように、本願発明の実施の形態１においては、固定接点２１と可動接点２０との間には電磁吸引力が働くため、チャタリングを抑制することができる。

また、チャタリングが発生し、アークが発生した場合は、その熱で接点金属が沸騰し、金属蒸気が接点近傍に蔓延するが、可動接点２０および固定接点２１に形成された各貫通孔２２により金属蒸気は排出されるため、金属蒸気の圧力で、可動接点２０が浮き上がることは抑止できる。また、可動側電極台座２０１を流れた電流Ａは可動接触子６を流れ反対側の（図面上右側の）可動接点２０、固定接点２１を通過する。このときにも上記に示した場合と同様に、電磁吸引力が作用し、チャタリングが抑制される。そして、反対側の固定接点２１から図面上右側の固定接触子８を流れ、図面上右側の端子１３から外部へ電流Ａが流れる。

上記のような実施の形態１の開閉器によれば、固定接点と可動接点とに電磁反発力の発生を抑止するだけでなく、電磁吸引力を低コストで発生させることができるため、チャタリングが抑制され、長寿命の開閉器を得ることができる。また、溝部を３個形成されているため、電流の流れを確実に得ることができ、電磁吸引力を確実に発生させることができる。また、発生した金属蒸気を貫通孔より逃がすので、信頼性が高く、さらに長寿命の開閉器を得ることができる。また、固定接点および可動接点は、リベット型形状にて構成されているため、着脱を容易に行うことができる。
尚、電流Ａの流れる方向が逆の場合でも上記実施の形態１と同様の動作が行われ同様の効果を得ることができる。また、交流電流が流れた場合も同様な効果が得られる。

また、上記実施の形態１において示した溝部は直線形状にて形成されている例を示したが、これに限られることはなく、例えば図６に示すように、固定接点２１あるいは可動接点２０にスパイラル状に溝部２５、２６をそれぞれ形成してもよい。この場合、固定接点２１、あるいは可動接点２０に確実に時計回り、あるいは反時計回りに電流が流れるため、より確実に接点間に電磁吸引力を発生させることができる。このため、より信頼性が高く、長寿命の開閉器を得ることができる。尚、この例においては、上記実施の形態１に示した溝部とは回転方向が逆と成るように溝部を形成したが、同様の効果が得られるものである。

また、上記実施の形態１において示した溝部は３個備えた例を示したが、これに限られることはなく、例えば図７に示すように、固定接点２１あるいは可動接点２０の外周において均等間隔に４個の溝部２７、２８をそれぞれ形成してもよい。この場合、より確実に接点間に電磁吸引力を発生させることができる。このため、より信頼性が高く、長寿命の開閉器を得ることができる。溝部の数は、３個以上形成すれば電流を図５（ｂ）に示すように確実に流すことができるため、吸引力をより確実に得ることができる。但し、１個または２個の溝部を形成しても上記実施の形態１と同様にある程度の電流の流れを得ることができる。

また、上記実施の形態１において示した溝部は同一の幅にて形成されている例を示したが、これに限られることはなく、例えば図８に示すように、固定接点２１あるいは可動接点２０に幅を外周から内周に至るほど狭くなるよう成る溝部２９、３０をそれぞれ形成してもよい。この場合、より確実に接点間に電磁吸引力を発生させることができる。このため、より信頼性が高く、長寿命の開閉器を得ることができる。

また、上記実施の形態１では固定接点２１あるいは可動接点２０をリベット型形状にて形成する例を示しが、これに限られることはなく、例えば図９に示すように固定接点２１あるいは可動接点２０をロー付けにて構成する場合も考えられる。この場合、低コストにて形成することができる。そして、図１０に示すように固定接点２１および可動接点２０に溝部３１、３２を上記実施の形態１と同様に形成すれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるものである。
尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

６ 可動接触子、２０ 可動接点、８ 固定接触子、２１ 固定接点、２２貫通孔、
２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２ 溝部、
２０２ 可動側電極、２１１ 固定側電極、Ａ 電流。

Claims (7)

1. 固定接触子に配設された固定接点と、上記固定接点に対向して可動接触子に配設された可動接点とを備え、上記固定接点および上記可動接点のそれぞれの中央部は他の箇所より厚く形成され上記それぞれの中央部同士が接触して接点となる開閉器において、
   上記固定接点および上記可動接点には、外周側から中心よりずれた方向に向かって上記中央部の近傍位置まで形成された溝部をそれぞれ備え、
   上記固定接点の溝部および上記可動接点の溝部をそれぞれ上記接点側から見た場合、上記固定接点の溝部と上記可動接点の溝部とは上記ずれた方向が同じ方向であることを特徴とする開閉器。
2. 上記固定接点と上記可動接点とが接触した場合、
   上記固定接点に流れる電流と上記可動接点に流れる電流とにより、上記固定接点と上記可動接点との間に吸引力が発生することを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
3. 上記溝部は、スパイラル状にて形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器。
4. 上記溝部は、外周側の幅より中心側の幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の開閉器。
5. 上記溝部は、上記固定接点および可動接点の外周において均等間隔に３個以上形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の開閉器。
6. 上記固定接点または上記可動接点の少なくとも一方の上記中央部に貫通孔を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の開閉器。
7. 上記固定接点または上記可動接点の少なくとも一方は、リベット型形状にて構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の開閉器。

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