JP2014102894A - 接点機構及びこれを使用した電磁接触器 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流の流れによりアーク熱が発生しても、固定接点及び可動接点の接点溶着による不具合を回避することができる接点機構を提供する。
【解決手段】通電路に介装され、所定距離を保って離間配置された一対の導電部１５ａ，１５ａを有する固定接触子１５と、可動支持部２４ａに支持され、一対の導電部が延在する方向に対して直行する方向に移動して一対の導電部に設けた固定接点１５ｂ，１５ｂに接離する可動接触子４３，４４とを備えている。そして、可動接触子４３，４４は、接続している固定接触子との間に過電流による電磁反発力が発生したときに、固定接触子から離間した状態（トリップ状態）で保持される。
【選択図】図８

Description

本発明は、接点機構及びこれを使用した電動モータ等の電気的負荷機器に供給する電流を開閉する電磁接触器に関する。

図１０は、従来の電磁接触器を示す断面図である（例えば、特許文献１）。
図１０の電磁接触器１０の本体ケースは、絶縁材からなる下ケース１１と、下ケース１１の上部に装着した絶縁材からなる上ケース１２と、上ケース１２の上部開口を覆って装着した絶縁材からなる消弧カバー１３とで構成されている。
下ケース１１の上壁には、３相（ＲＳＴ）に対応する固定接触子１５及び端子板１６が固定されている。

固定接触子１５及び端子板１６は、電源側及び負荷側に一対設けられており（例えば左側が電源側、右側が負荷側）、上部の固定接触子１５は、導電部１５ａの上部に固定接点１５ｂを設け、下部の端子板１６は、下ケース１１の外部に引き出されている。
そして、下ケース１１の上部に上ケース１２を装着することで、固定接触子１５が上ケース１２の内部空間に収納されている。

下ケース１１の下部空間には、電磁石１７が収納されている。この電磁石１７は、Ｅ字脚型の積層鋼板で形成された固定鉄心１８と、同様にＥ字脚型の積層鋼板で形成された可動鉄心１９とが対向して配置されている。固定鉄心１８の中央脚部１８ａにはコイルホルダ２０に巻装された単相交流が供給される電磁コイル２１が固定されている。また、コイルホルダ２０の上面と可動鉄心１９の中央脚１９ａの付け根との間に、可動鉄心１９を固定鉄心１８から離れる方向に付勢する復帰スプリング２２が配設されている。そして、電磁コイル２１の巻線端部が、下ケース１１の外部に設けたコイル端子板２３に電気的に接続されている。
また、下ケース１１の上部空間及び上ケース１２の内部空間に接点部３１が収納されている。

接点部３１は、各相に対応した３本の接点支え２４ａ及び電磁石１７の可動鉄心１９が連結する連結部２４ｂを備えて上下方向に移動自在に配置された可動ホルダ２４と、可動ホルダ２４の上部に連結され、電源側及び負荷側の一対の導電部１５ａに上方から対向している１枚の板状の可動接触子２６と、この可動接触子２６の固定接点１５ｂに対向する位置に設けた可動接点２９と、接点支え２４ａの上部に連結されて可動接触子２６に対して下方に向けてばね付勢力を付与する板ばね３０と、可動ホルダ２４内に配置され、軸方向の一方端が可動ホルダ２４に係合し、軸方向の他方端が可動接触子２６に係合している接触コイルスプリング２５と、を備えている。
この電磁接触器１０の左側の端子板１６が主回路の電源に接続され、右側の端子板１６が電気的負荷機器に接続される。

そして、図１０の遮断状態から電磁石１７の電磁コイル２１を励磁すると、可動鉄心１９が復帰ばね２２のばね付勢力に打ち勝って固定鉄心１８に吸引され、可動ホルダ２４が下方へ移動していく。これにより、接触ばね２５を介して可動接触子２６が下方へ移動し、可動接点２９が固定接点１５ｂに接触して投入状態となる。この際、接触コイルスプリング２５の自由状態に収縮しようとするばね付勢力で可動接点２９及び固定接点１５ｂの接点接圧を確保し、板ばね３０のばね付勢力が可動接点２９を押圧し固定接点１５ｂに対する所定のワイプ量を確保する。

特許第３４４９１２１号

ところで、投入状態の電磁接触器１０に短絡電流などの過電流が流れると、複数対の可動接点２９及び固定接点１５ｂの間に集中電流による電磁反発力が働き、可動接触子２６が接触コイルスプリング２５の付勢力に逆らって固定接触子１５から離間する。
このような固定接触子１５に対する可動接触子２６の接離動作が繰り返し行われると、可動接点２９及び固定接点１５ｂの間に発生したアークによるアーク熱により、可動接点２９及び固定接点１５ｂが溶着するおそれがある。
そこで、本発明は、過電流の流れによりアーク熱が発生しても、固定接点及び可動接点の接点溶着による不具合を回避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、一の実施形態に係る接点機構は、通電路に介装され、所定距離を保って離間配置された一対の導電部を有する固定接触子と、可動支持部に支持され、前記一対の導電部が延在する方向に対して直行する方向に移動して前記一対の導電部に設けた固定接点に接離する可動接触子とを備えた接点機構において、前記可動接触子は、接続している前記固定接触子との間に過電流による電磁反発力が発生したときに、前記固定接触子から離間した状態で保持される。

この一の実施形態に係る接点機構によると、可動接触子及び固定接触子との間に過電流による電磁反発力が発生すると、可動接触子が固定接触子から開離して限流遮断が行われるので、可動接触子及び固定接触子の間に発生したアーク熱による接点溶着を回避する。

また、一の実施形態に係る接点機構は、前記可動接触子は、一対の可動接触部で構成されており、これら一対の可動接触部の一端が前記可動支持部に回動自在に支持され、これら一対の可動接触部の他端側に設けた可動接点が前記一対の導電部の固定接点に接続可能とされ、これら一対の可動接触部は可撓導体を介して電気的に接続され、これら一対の可動接触部の間に、引張り力を付与するコイルスプリングが懸架されており、互いに接続している前記固定接点及び前記可動接点の間に過電流が流れて電磁反発力が発生したときに、前記一対の可動接触部は、前記コイルスプリングの引張り力に抗して前記一対の導電部から離間する方向に前記一端を支点として回動し、その離間した状態が保持されることが好ましい。

この一の実施形態に係る接点機構によると、一対の可動接触部が一対の導電部の固定接点から開離して限流遮断が行われる構造を簡便に行うことができる。
また、一の実施形態に係る接点機構は、前記コイルスプリングの引張り力により、前記一対の可動接触部の可動接点が前記一対の導電部の固定接点に接触する際の接圧が発生するとともに、前記一対の導電部から離間した前記一対の可動接触部に対して保持力を発生することが好ましい。

この一の実施形態に係る接点機構によると、コイルスプリングの引張り力で、固定接点に対する可動接点の接圧、一対の導電部から離間した一対の可動接触部の保持力を同時に行うことができる。
また、一の実施形態に係る接点機構は、前記一対の導電部から離間した前記一対の可動接触部を復帰させるリセット部を設けることが好ましい。
この一の実施形態に係る接点機構によると、接点機構の復帰動作を容易に行うことができる。

さらに、一の実施形態に係る電磁接触器は、上記構成の接点機構と、固定鉄心及び当該固定鉄心に対向して配置された可動鉄心を備えた電磁石と、を備え、前記接点機構の前記可動支持部が、前記電磁石の前記可動鉄心に連結されていることが好ましい。
この一の実施形態に係る電磁接触器によると、可動接触子及び固定接触子の間に発生したアーク熱による接点溶着を回避できる。

本発明に係る接点機構及びこれを使用した電磁接触器によれば、可動接触子及び固定接触子との間に過電流による電磁反発力が発生すると、可動接触子が固定接触子から開離して限流遮断が行われるので、可動接触子及び固定接触子の間に発生したアーク熱による接点溶着を回避することができる。

本発明に係る電磁接触器を構成する接点部及びリセット部を示す斜視図である。 本発明に係る電磁接触器を構成する接点部を示す斜視図である。 接点部を構成する電源側の可動接触子及び負荷側の可動接触子と、これらに引張り方向の付勢力を付与する接触コイルばねと、これらを導通させる可撓導体とを示す斜視図である。 電源側の可動接触子及び負荷側の可動接触子に係合する接触コイルばねを示す図である。 本発明に係る可動ホルダに配置された可動接触子の配置状態を示すものであり（ａ）は第１の配置状態、（ｂ）は第２の配置状態である。 本発明に係る遮断状態の電磁接触器を示す図である。 本発明に係る投入状態の電磁接触器を示す図である。 本発明に係るトリップ状態の電磁接触器を示す図である。 本発明に係る電磁接触器のリセット動作を示す図である。 従来の電磁接触器を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１０で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
図１は、本発明に係る実施形態の電磁接触器を構成する接点部４０及びトリップ状態の接点部４０を解除するリセット部４１を備えている。

図２に示すように、接点部４０は、接点支え２４ａに係合して固定接触子１５に対向して配置されており、過電流が流れて固定接点１５ｂとの接点間で電磁反発力が発生したときに反転してトリップ状態を維持する可動接触子４２を備えている。
可動接触子４２は、図３に示すように、略長方形板状の電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４を備えている。

電源側の可動接触部４３は、長手方向の一方の端部下面に可動接点４３ａが形成され、長手方向の他方端部に接点支え２４ａに係合する回動軸４３ｂが形成され、この回動軸４３ｂより可動接点４３ａ側の幅方向からストッパ係合片４３ｃが突出して形成されている。
また、負荷側の可動接触部４４も、長手方向の一方の端部下面に可動接点４４ａが形成され、長手方向の他方端部に接点支え２４ａに係合する回動軸４４ｂが形成され、この回動軸４４ｂより可動接点４４ａ側の幅方向からストッパ係合片４４ｃが突出して形成されている。

そして、図４にも示すように、可動接触部４３，４４は、互いの回動軸４３ｂ，４４ｂを近接させて配置され、各々に形成したコイル係合孔４３ｄ、４４ｄに接触コイルばね４５の両端が挿入により係止されている。
また、図３に示すように、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４の上面には、網銅線４６の両端がスポット溶接により固定されている。

そして、接触コイルばね４５及び網銅線４６を連結した電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４は、図５（ａ）に示すように、接点支え２４ａに形成した軸係合孔２４ａ１に回動軸４３ｂ、４４ｂを挿入し、これら回動軸４３ｂ、４４ｂ回りに回動自在となるように接点支え２４ａに支持される。
図５（ａ）は、可動接触部４３，４４の第１の配置状態を示すものであり、接触コイルばね４５が可動接触部４３，４４を近接させる方向に引張り力を付与した引張りスプリングとして作用するとともに、接点支え２４ａに形成した下方ストッパ４７にストッパ係合片４３ｃ，４４ｃが係合することで、一対の導電部１５ａに近接する下方に向かって可動接触部４３，４４が末広がりに配置される。

また、図５（ａ）は、可動接触部４３，４４の第２の配置状態を示すものであり、接触コイルばね４５が可動接触部４３，４４に対して引張り力を付与するとともに、接点支え２４ａに形成した上方ストッパ４８にストッパ係合片４３ｃ，４４ｃが係合することで、一対の導電部１５ａから離間する上方に向かって可動接触部４３，４４が末広がりに配置される。

また、トリップ状態の接点部４０を解除するリセット部４１は、前述した可動接触部４３，４４の第２の配置状態を第１の配置状態に戻すものであり、図１に示すように、上ケース１３に上下方向に移動自在に配置され、３相（ＲＳＴ）の電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４に対して、係合可能に上方から対向している複数の押下げ棒４１ａと、これら複数の押下げ棒４１ａに連結している連結部４１ｂと、連結部４１ｂの上部に設けたリセットボタン４１ｃとを備えている。なお、リセットボタン４１ｃを押し下げることで下方に移動したリセット部４１は、復帰スプリング（不図示）により元の位置まで上方移動するようになっている。

次に、図６から図９を参照して本実施形態の電磁接触器の動作について説明する。
図６は、遮断状態の電磁接触器を示しており、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４は、一対の導電部１５ａに近接する下方に向かって末広がりに配置されて第１の配置状態となっている。
そして、図６の遮断状態から電磁石１７の電磁コイル２１を励磁すると、図７に示すように、可動鉄心１９が復帰ばね２２のばね付勢力に打ち勝って固定鉄心１８に吸引され、可動ホルダ２４が下方へ移動していく。この際、接触コイルばね４５の引張り付勢力により、固定接点１５ｂに対する可動接点４３ａ，４４ａの所定の接圧が確保される。

この投入状態の電磁接触器に短絡電流などの過電流が流れると、電源側の可動接点４３ａ及び固定接点１５ｂの間、負荷側の可動接点４４及び固定接点１５ｂの間に集中電流による電磁反発力が働き、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４が、接触コイルばね４５の引張り付勢力に逆らって固定接触子１５から離間する方向に回動していく。そして、図８に示すように、一対の導電部１５ａから離間する上方に向かって可動接触部４３，４４が末広がりに配置されて第２の配置状態、すなわちトリップ状態となる。このようなトリップ状態となることで、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４が固定接点１５ｂから開離して短時間で限流遮断が行われる。

次に、電磁石１７の電磁コイル２１の励磁を停止し、トリップ状態の電磁接触器を通常の遮断状態に戻すリセット動作を行うには、リセットボタン４１ｃを押してリセット部４１が下方に移動することで、押下げ棒４１ａが電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４に係合して下方に移動させ、一対の導電部１５ａに近接する下方に向かって末広がりに配置された第１の配置状態とする。

本実施形態によると、投入状態の電磁接触器に短絡電流などの過電流が流れると、電源側の可動接点４３ａ及び固定接点１５ｂの間、負荷側の可動接点４４及び固定接点１５ｂの間に集中電流による電磁反発力が働き、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４が、接触コイルばね４５の引張り付勢力に逆らって固定接触子１５から離間する方向に回動してトリップ状態となる。このようなトリップ状態となることで、電源側の可動接触部４３及び負荷側の可動接触部４４が固定接点１５ｂから開離して短時間で限流遮断が行われ、可動接点４３ａ及び固定接点１５ｂの間、負荷側の可動接点４４及び固定接点１５ｂの間に発生したアーク熱による接点溶着を回避することができる。

また、可動接触子４２を、一対の可動接触部４３，４４で構成し、これら一対の可動接触部４３，４４の回動軸４３ｂ，４４ｂが可動ホルダ２４の接点支え２４ａの軸係合孔２４ａ１に回動自在に支持され、可動接点４３ａ，４４ａが一対の導電部１５ａの固定接点１５ｂに接続可能とされており、一対の可動接触部４３，４４は網銅線４６を介して電気的に接続され、これら一対の可動接触部４３，４４の間に、引張り力を付与する接触コイルばね４５が懸架され、投入状態の電磁接触器に短絡電流などの過電流が流れると、一対の可動接触部４３，４４は、接触コイルばね４５の引張り力に抗して一対の導電部１５ａから離間する方向に回動軸４３ｂ，４４ｂを支点として回動し、その離間した状態が保持されるので、簡便なトリップ構造を得ることができる。

また、接触コイルばね４５の引張り力により、一対の可動接触部４３，４４の可動接点４３ａ，４４ａが一対の導電部１５ａの固定接点１５ｂに接触する際の接圧を発生させるとともに、一対の導電部１５ａから離間した一対の可動接触部４３，４４に対して保持力を発生するようにしているので、さらに簡便なトリップ構造を得ることができる。
さらに、リセット部４１を備えていることで、トリップ状態の電磁接触器を通常の遮断状態に直ぐに戻すことが可能となり、電磁接触器の復帰動作を容易に行うことができる。
なお、本発明の可撓導体が網銅線４６に対応し、本発明のコイルスプリングが接触コイルばね４５に対応し、本発明の可動支持部が可動ホルダ２４の接点支え２４ａに対応している。

１０…電磁接触器、１１…下ケース、１２…上ケース、１３…消弧カバー、１５…固定接触子、１５ａ…導電部、１５ｂ…固定接点、１６…端子板、１７…電磁石、１８…固定鉄心、１８ａ…中央脚部、１９…可動鉄心、１９ａ… 中央脚、２０…コイルホルダ、２０…固定鉄心、２１…電磁コイル、２１…電磁コイル、２２…復帰スプリング、２３…コイル端子板、２４…可動ホルダ、２４ａ…接点支え、２４ａ１…軸係合孔、２４ｂ…連結部、４０…接点部、４１…リセット部、４１ａ……押下げ棒、４１ｂ…連結部、４１ｃ…リセットボタン、４２…可動接触子、４３…電源側の可動接触部、４３ａ…可動接点、４３ｂ…回動軸、４３ｃ…ストッパ係合片、４３ｄ…コイル係合孔、４４…負荷側の可動接触部４４ａ…可動接点、４４ｂ…回動軸、４４ｃ…ストッパ係合片、４４ｄ…コイル係合孔、４５…接触コイルばね、４６…網銅線、４７…下方ストッパ、４８…上方ストッパ

Claims (5)

1. 通電路に介装され、所定距離を保って離間配置された一対の導電部を有する固定接触子と、可動支持部に支持され、前記一対の導電部が延在する方向に対して直行する方向に移動して前記一対の導電部に設けた固定接点に接離する可動接触子とを備えた接点機構において、
   前記可動接触子は、接続している前記固定接触子との間に過電流による電磁反発力が発生したときに、前記固定接触子から離間した状態で保持されることを特徴とする接点機構。
2. 前記可動接触子は、一対の可動接触部で構成されており、これら一対の可動接触部の一端が前記可動支持部に回動自在に支持され、これら一対の可動接触部の他端側に設けた可動接点が前記一対の導電部の固定接点に接続可能とされ、
   これら一対の可動接触部は可撓導体を介して電気的に接続され、
   これら一対の可動接触部の間に、引張り力を付与するコイルスプリングが懸架されており、
   互いに接続している前記固定接点及び前記可動接点の間に過電流が流れて電磁反発力が発生したときに、前記一対の可動接触部は、前記コイルスプリングの引張り力に抗して前記一対の導電部から離間する方向に前記一端を支点として回動し、その離間した状態が保持されることを特徴とする請求項１記載の接点機構。
3. 前記コイルスプリングの引張り力により、前記一対の可動接触部の可動接点が前記一対の導電部の固定接点に接触する際の接圧が発生するとともに、前記一対の導電部から離間した前記一対の可動接触部に対して保持力を発生することを特徴とする請求項２記載の接点機構。
4. 前記一対の導電部から離間した前記一対の可動接触部を復帰させるリセット部を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の接点機構。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の接点機構と、
   固定鉄心及び当該固定鉄心に対向して配置された可動鉄心を備えた電磁石と、を備え、
   前記接点機構の前記可動支持部が、前記電磁石の前記可動鉄心に連結されていることを特徴とする電磁接触器。

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