JP2014146502A

JP2014146502A - 接点装置

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Publication number: JP2014146502A
Application number: JP2013014306A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Moriguchi; 裕亮森口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】接点間に発生するアークを効率的に遮断可能な小型の接点装置を提供する。
【解決手段】接点装置Ａは、それぞれ固定接点１１を有する一対の固定端子１，１と、各々の固定接点１１，１１に対して接離自在に接触する一対の可動接点２１，２１を有する可動接触子２と、可動接触子２の移動方向と直交する方向に磁界を印加する一対の永久磁石７，７と、各固定端子１に取り付けられる絶縁部材５及び可動接触子２に取り付けられる絶縁部材６とを備える。絶縁部材５は、一対の永久磁石７，７により印加された磁界によるローレンツ力が働く方向における端部に、固定端子１の一部を露出させて両接点１１，２１間に発生するアークを誘導する誘導部５２が設けられている。また、絶縁部材６は、上記ローレンツ力が働く方向における端部に、可動接触子２の一部を露出させて両接点１１，２１間に生じるアークを誘導する誘導部６２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関するものである。

従来より、電磁コイルを用いて接点を開閉させる開閉装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この開閉装置は、対向配置される可動鉄片及び固定鉄芯と、可動鉄片と固定鉄芯の間に磁気吸引力を与える電磁コイルと、両端部に可動接点を有し可動鉄片の動きに合わせて移動する可動接触子と、可動接触子の各可動接点がそれぞれ接離自在に接触する一対の固定接点とを備える。

この開閉装置において、電磁コイルに電圧が印加されていない状態では、可動接触子と可動鉄片の間に配置された復帰ばねのばね力によって可動接触子が押し上げられ、可動接点が固定接点から開離している。この状態から電磁コイルに電圧が印加されると、固定鉄芯が可動鉄片を吸引し、可動鉄片が復帰ばねのばね力に抗して固定鉄芯側へ移動する。それに伴って、可動接触子も固定接点側へ移動し、可動接点が固定接点に接触する。また、この状態から電磁コイルへの電圧の印加を停止させると、復帰ばねのばね力によって可動鉄片が固定鉄芯から離れる方向へ移動し、それに伴って可動接触子の可動接点が固定接点から開離する。

特開２００５−１８３２８５号公報

上述の特許文献１に示した開閉装置では、可動接点が固定接点から開離する際に両接点間にアークが発生するが、このアークを効率的に遮断するためにはアーク電圧を上昇させる必要がある。この開閉装置では、固定接点の近傍に永久磁石を配置し、この永久磁石による磁界の向きと直交する方向にローレンツ力を発生させ、このローレンツ力によりアークを外向きに引き伸ばすことでアーク電圧を上昇させている。

しかしながら、この場合、アーク電圧を上昇させることでアークを効率的に遮断できるものの、アークを引き伸ばすためのスペースが必要であり、その分装置が大型化するものであった。また、アークを引き伸ばすためのスペースが十分でない場合には、アーク電圧を十分に高めることができず、アークを遮断するのに時間が長くかかっていた。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、接点間に発生するアークを効率的に遮断可能な小型の接点装置を提供することにある。

本発明の接点装置は、それぞれ固定接点を有する一対の固定端子と、各々の固定接点に対して接離自在に接触する一対の可動接点を有する可動接触子と、可動接触子の移動方向と直交する方向に磁界を印加する磁界印加手段と、少なくとも最表面が絶縁性を有し、可動接触子又は一対の固定端子の少なくとも一方に取り付けられる絶縁部材とを備える。絶縁部材は、磁界印加手段により印加された磁界によるローレンツ力が働く方向における端部に、可動接触子又は固定端子の一部を露出させて両接点間に発生するアークを誘導する誘導部が設けられている。

この接点装置において、絶縁部材は、ローレンツ力が働く方向における両端部に誘導部が設けられ、各々の固定端子にそれぞれ取り付けられるのも好ましい。

また、この接点装置において、絶縁部材は、ローレンツ力が働く方向における両端部に誘導部が設けられ、可動接触子に取り付けられるのも好ましい。

また、この接点装置において、絶縁部材は、各々の誘導部が可動接触子における固定端子との対向面の近傍まで延設されているのも好ましい。

また、この接点装置において、絶縁部材は、隙間を空けた状態で可動接触子又は一対の固定端子の少なくとも一方に取り付けられる一対の覆い部を有し、隙間により誘導部が構成され、一対の覆い部が架橋部を介して一体に形成されているのも好ましい。

また、この接点装置において、絶縁部材は、少なくとも最表面がアークの熱で蒸発し且つ絶縁性を有する材料からなるのも好ましい。

絶縁部材に設けた誘導部にアークを誘導してアークの足を小さく制限することで、装置を大きくすることなくアーク電圧を上昇させることができるので、アークを効率的に遮断可能な小型の接点装置を提供することができるという効果がある。

本実施形態の接点装置の一例を示し、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は右側から見た断面図、（ｃ）は下側から見た断面図である。（ａ），（ｂ）は同上の接点装置を下側から見た別の断面図である。同上の別の接点装置を示し、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は右側から見た断面図である。同上のさらに別の接点装置を示し、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は右側から見た断面図である。

以下に、接点装置の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、以下の説明では特に断りがない限り、図１（ａ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、さらに図１（ａ）中の紙面に垂直な方向を前後方向と規定して以下の説明を行う。従って、図１（ｂ）中の左右方向が前後方向となる。

本実施形態の接点装置Ａは、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、一対の固定端子１，１と、可動接触子２と、封止容器３と、継鉄４と、絶縁部材５，６と、一対の永久磁石７，７とを備える。

固定端子１は、導電性材料（例えば銅など）により円柱状に形成され、先端（図１（ａ）中の下端）には固定接点１１が一体に設けられている。なお、固定接点１１は固定端子１と別体であってもよい。

可動接触子２は、導電性材料（例えば銅など）により左右方向に長い矩形板状に形成され、左右方向における両端の上面には可動接点２１，２１が一体に設けられている。なお、可動接点２１も可動接触子２と別体であってもよい。

封止容器３は、耐熱性材料（例えばセラミックなど）により下面が開口する中空箱状に形成され、その上面には固定端子１を挿通するための２つの挿通孔（図示せず）が左右方向に並べて設けられている。そして、各固定端子１は、それぞれ封止容器３の上面から一部（図示せず）を突出させた状態で上記挿通孔に挿通され、例えばろう付けにより封止容器３に接合される。また、封止容器３の開口端縁には、フランジ８の一端（図１（ａ）中の上端）がろう付けにより接合され、さらにフランジ８の他端（図１（ａ）中の下端）がろう付けにより継鉄４に接合され、封止容器３が密閉される。

絶縁部材５は、例えばメラミン系樹脂を含む絶縁材料（パナソニック製のミューラスなど）により円弧状に形成された一対の覆い部５１，５１を有し（図２（ａ）参照）、これらの覆い部５１，５１は、それぞれ前後方向における両側から適宜の方法（例えば接着剤など）により固定端子１に取り付けられる。また、一対の覆い部５１，５１は、左右方向における両側に隙間を空けた状態で固定端子１に取り付けられ、本実施形態ではこれらの隙間により誘導部５２，５２が構成されている。

絶縁部材６は、例えばメラミン系樹脂を含む絶縁材料（パナソニック製のミューラスなど）により左右方向に長く且つ断面視Ｌ字状に形成された一対の覆い部６１，６１を有し（図１（ｂ）及び図１（ｃ）参照）、これらの覆い部６１，６１は、それぞれ前後方向における両側から適宜の方法（例えば接着剤など）により可動接触子２に取り付けられる。また、一対の覆い部６１，６１は、左右方向における両側及び上下方向における下側に隙間を空けた状態で可動接触子２に取り付けられ、本実施形態では左右方向における両側の隙間により誘導部６２，６２が構成されている。さらに、一対の覆い部６１，６１は、可動接触子２の上下方向における下半分を覆うようにして可動接触子２に取り付けられ、可動接触子２の中間部から下半分に誘導部６２が設けられている。

永久磁石７は、左右方向に長い矩形板状に形成され、厚み方向（図１（ｃ）中の上下方向）に着磁されており、前後方向における両側から封止容器３を挟み込むようにして配置される。また、後側に配置された永久磁石７は、封止容器３側がＮ極となるように配置され、前側に配置された永久磁石７は、封止容器３側がＳ極となるように配置されており、後方から前方へ向かう向きの磁界を発生させる。なお、永久磁石７としては、フェライト磁石やネオジム磁石などが挙げられる。ここに本実施形態では、一対の永久磁石７，７により磁界印加手段が構成されている。

ここで、可動接触子２の各可動接点２１がそれぞれ対応する固定端子１の固定接点１１に接触し、可動接触子２を介して左側の固定端子１から右側の固定端子１へ電流が流れているものとする。この状態から、可動接触子２が両固定端子１，１から離れる方向（図１（ａ）中の下方向）へ移動すると、各可動接点２１と対応する固定接点１１の間にそれぞれアークが発生する。

右側の固定端子１の固定接点１１と可動接触子２の対応する可動接点２１の間に発生したアークは、一対の永久磁石７，７によって印加される前方への磁界によるローレンツ力により右方向へ引き伸ばされる。また、このアークの上側の足（固定端子１との接触点）は、固定端子１の固定接点１１から右側面へ走行し、右側の誘導部５２へ誘導され、このアークの下側の足（可動接触子２との接触点）は、可動接触子２の可動接点２１から右側面へ走行し、右側の誘導部６２へ誘導される。

左側の固定端子１の固定接点１１と可動接触子２の対応する可動接点２１の間に発生したアークは、一対の永久磁石７，７によって印加される前方への磁界によるローレンツ力により左方向へ引き伸ばされる。また、このアークの上側の足（固定端子１との接触点）は、固定端子１の固定接点１１から左側面へ走行し、左側の誘導部５２へ誘導され、このアークの下側の足（可動接触子２との接触点）は、可動接触子２の可動接点２１から左側面へ走行し、左側の誘導部６２へ誘導される。

このように、本実施形態の接点装置Ａでは、各可動接点２１と対応する固定接点１１の間にそれぞれ発生した各アークが左右両側（外向き）に引き伸ばされるとともに、各アークの足が誘導部５２，６２にそれぞれ誘導されることで各アークの足が小さく制限される。これにより、各アークのアーク電圧をそれぞれ上昇させることができ、各アークを効率的に遮断することが可能になる。また、各アークの足を誘導部５２，６２にそれぞれ誘導することで、各アークを引き伸ばすためのスペースを十分に設けていなくても各アークを効率的に遮断することができ、装置の小型化が図れる。

さらに、本実施形態の接点装置Ａでは、上記絶縁材料により絶縁部材５，６を形成しているため、各可動接点２１と対応する固定接点１１の間にそれぞれ発生するアークの熱で絶縁部材５，６の一部が蒸発し、これによりアークの足の周辺圧力が上昇する。またこのとき、各可動接点２１及び各固定接点１１からそれぞれ出る高温のベーパー・ジェットの放射方向が上下方向に制限される。そして、これらの影響によりアーク電圧をさらに上昇させることができるので、さらに効率的にアークを遮断することができる。

図３（ａ）は本実施形態の別の接点装置Ａを正面から見た断面図、図３（ｂ）は同上を右側から見た断面図である。上述の図１に示した接点装置Ａでは、可動接触子２の上下方向における下半分にのみ誘導部６２を設けたが、本例では、可動接触子２の上面、つまり固定端子１との対向面の近傍まで誘導部６２を設けており、それ以外の構成は図１に示した接点装置Ａと同様である。そして、本例によれば、可動接触子２の上面（対向面）から左右両側面へ移動するタイミングでアークの足を小さく制限できるので、図１に示した接点装置Ａに比べて、アークの足を小さく制限できる状態を長時間維持することができる。

図４（ａ）は本実施形態のさらに別の接点装置Ａを正面から見た断面図、図４（ｂ）は同上を右側から見た断面図である。本例では、絶縁部材５の一対の覆い部５１，５１を架橋部５３を介して一体に形成し、さらに絶縁部材６の一対の覆い部６１，６１を架橋部６３を介して一体に形成しており、それ以外の構成は図３に示した接点装置Ａと同様である。従って、以下の説明では絶縁部材５，６についてのみ説明する。

絶縁部材５は、例えばメラミン系樹脂を含む絶縁材料（パナソニック製のミューラスなど）により円弧状に形成された一対の覆い部５１，５１を有し、これらの覆い部５１，５１は隙間を空けた状態で前後方向に配置され、下端部（図４（ｂ）中の上端部）において架橋部５３を介して一体に形成されている。そして、この絶縁部材５では、架橋部５３よりも上側（図４（ｂ）中の下側）の隙間により誘導部５２が構成されている。

絶縁部材６は、例えばメラミン系樹脂を含む絶縁材料（パナソニック製のミューラスなど）により左右方向に長く且つ断面視Ｌ字状に形成された一対の覆い部６１，６１を有し、これらの覆い部６１，６１は隙間を空けた状態で前後方向に配置され、下端部において架橋部６３を介して一体に形成されている。そして、この絶縁部材６では、架橋部６３よりも上側の隙間により誘導部６２が構成されている。

本例によれば、架橋部５３，６３を介して絶縁部材５，６を一体物として製作することができ、さらに絶縁部材５，６を一体物として製作することで固定端子１や可動接触子２から絶縁部材５，６を外れにくくすることができる。

ここにおいて、本実施形態のように、絶縁部材５の左右方向における両端部に誘導部５２，５２を設けた場合には、左右方向における何れの方向にアークが走行した場合でもアークを誘導部５２に誘導することができ、さらに絶縁部材５の取付ミスを抑えることもできる。また、本実施形態のように、可動接触子２の表面を走行する２つのアークがともに外向き（左右両側）に走行するように磁界をかけた場合には、各アークをそれぞれ対応する誘導部６２に誘導することで各アークの足を小さく制限することができる。そして、各アークの足を小さく制限することで、装置を大きくすることなく各アークのアーク電圧を上昇させることができ、各アークを効率的に遮断することができる。

なお、本実施形態で説明した絶縁部材５，６の形状は一例であって、上記ローレンツ力が働く方向における端部に誘導部５２，６２が設けられていれば他の形状でもよい。また、誘導部５２，６２は少なくとも一端部に設けられていればよく、この場合には上記ローレンツ力によってアークが引き伸ばされる方向に誘導部５２，６２を配置すればよい。さらに、本実施形態では、固定端子１及び可動接触子２の両方に絶縁部材５，６を取り付けたが、固定端子１又は可動接触子２の少なくとも一方に絶縁部材５又は６が取り付けられていればよい。

また、本実施形態では、メラミン系樹脂を含む絶縁材料のみで絶縁部材５，６を形成したが、図２（ｂ）に示すように、最表面を形成する覆い部５１の外層部５１ｂを上記絶縁材料で形成し、内層部５１ａを金属材料などで形成してもよく、この場合も同様に、アークを効率的に遮断可能な小型の接点装置Ａを提供することができる。さらに、本実施形態では、メラミン系樹脂を含む絶縁材料で絶縁部材５，６を形成したが、例えば絶縁性を有するセラミックや他の樹脂などで形成してもよく、同様にアークを効率的に遮断可能な小型の接点装置Ａを提供することができる。また、本実施形態では、一対の永久磁石７，７により磁界印加手段を構成したが、磁界を印加できるものであれば他のものでもよい。

１固定端子
２可動接触子
５絶縁部材
６絶縁部材
７永久磁石（磁界印加手段）
１１固定接点
２１可動接点
５２誘導部
６２誘導部
Ａ接点装置

Claims

それぞれ固定接点を有する一対の固定端子と、
各々の前記固定接点に対して接離自在に接触する一対の可動接点を有する可動接触子と、
前記可動接触子の移動方向と直交する方向に磁界を印加する磁界印加手段と、
少なくとも最表面が絶縁性を有し、前記可動接触子又は一対の前記固定端子の少なくとも一方に取り付けられる絶縁部材とを備え、
前記絶縁部材は、前記磁界印加手段により印加された磁界によるローレンツ力が働く方向における端部に、前記可動接触子又は前記固定端子の一部を露出させて両接点間に発生するアークを誘導する誘導部が設けられていることを特徴とする接点装置。
前記絶縁部材は、前記ローレンツ力が働く方向における両端部に前記誘導部が設けられ、各々の前記固定端子にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記絶縁部材は、前記ローレンツ力が働く方向における両端部に前記誘導部が設けられ、前記可動接触子に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記絶縁部材は、各々の前記誘導部が前記可動接触子における前記固定端子との対向面の近傍まで延設されていることを特徴とする請求項３記載の接点装置。
前記絶縁部材は、隙間を空けた状態で前記可動接触子又は一対の前記固定端子の少なくとも一方に取り付けられる一対の覆い部を有し、前記隙間により前記誘導部が構成され、一対の前記覆い部が架橋部を介して一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の接点装置。
前記絶縁部材は、少なくとも最表面が前記アークの熱で蒸発し且つ絶縁性を有する材料からなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の接点装置。