JP2014235829A

JP2014235829A - 接点装置

Info

Publication number: JP2014235829A
Application number: JP2013115405A
Authority: JP
Inventors: 潤二高橋; Junji Takahashi; 進弥木本; Shinya Kimoto
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】電磁反発力が接点間に生じた場合でも接点の接触圧が低下しにくくした接点装置を提供する。【解決手段】接点装置は、固定接点１１１を有する固定端子１１と、固定接点１１１に対して接離自在に接触する可動接点１２１を有する可動接触子１２と、固定端子１１側への弾性力を可動接触子１２に与える接圧ばね１５と、可動接点１２１と固定接点１１１の間に電流が流れることで発生する熱により変形する熱変形部材１７とを備える。熱変形部材１７は、可動接触子１２に対して固定端子１１と反対側に配置されており、上記熱により可動接触子１２側に変形することで可動接触子１２に対して固定端子１１側への押圧力を与える。【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、コイルを用いて接点を開閉させる接点装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この接点装置は、上下方向において対向配置される可動鉄心及び固定鉄心と、可動鉄心と固定鉄心の間に電磁吸引力を与えるコイルと、可動鉄心に連結され可動鉄心の動きに合わせて移動する可動軸とを備える。また、接点装置は、可動接点を有し可動軸の先端側に取り付けられる可動接触子と、固定接点を有し可動接触子に対して対向配置される固定端子とを備える。

可動接触子に対して固定端子と反対側には、固定端子側への弾性力を可動接触子に与える接圧ばねが配置されており、可動接点が固定接点に接触した状態では、接圧ばねから与えられる弾性力によって可動接点が固定接点に弾性接触する。

特開２００６−３１０２４８号公報

上述の特許文献１に示した接点装置では、接圧ばねから与えられる弾性力によって接点の接触圧を高めているが、例えば短絡電流による電磁反発力が接点間に生じた場合には、この電磁反発力により接点の接触圧が低下するという問題があった。

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、電磁反発力が接点間に生じた場合でも接点の接触圧が低下しにくくした接点装置を提供することにある。

本発明の接点装置は、固定接点を有する固定端子と、固定接点に対して接離自在に接触する可動接点を有する可動接触子と、固定端子側への弾性力を可動接触子に与える接圧ばねと、可動接点と固定接点の間に電流が流れることで発生する熱により変形する熱変形部材とを備え、熱変形部材は、可動接触子に対して固定端子と反対側に配置されており、熱により可動接触子側に変形することで可動接触子に対して固定端子側への押圧力を与えることを特徴とする。

この接点装置において、可動接触子は、可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成されており、熱変形部材は、可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成され接圧ばねから与えられる弾性力により可動接触子に接触する平面部と、平面部の端部より可動接触子と反対側に傾斜する傾斜部と、傾斜部の端部に設けられ平面部を介して可動接触子から与えられる熱により可動接触子側に変形することで可動接触子に対して押圧力を与える押圧部とを有しているのが好ましい。

また、この接点装置において、可動接触子よりも熱伝導率の高い材料からなり、可動接触子の変位方向において可動接触子と熱変形部材の間に配置される熱伝導部材を備えているのも好ましい。

また、この接点装置において、可動接触子は、可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成された第１平面部と、第１平面部の端部より固定端子側に傾斜する傾斜部と、傾斜部の端部より第１平面部と平行に延出し固定端子側に可動接点が設けられた接触部とを有し、熱変形部材は、可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成され接圧ばねから与えられる弾性力により第１平面部に接触する第２平面部と、第２平面部の端部より可動接触子側に延出し第２平面部を介して可動接触子から与えられる熱により可動接触子側に変形することで可動接触子に対して押圧力を与える押圧部とを有しているのも好ましい。

また、この接点装置において、可動接触子は、可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成された平面部と、平面部の端部より固定端子側に傾斜する傾斜部と、傾斜部の端部より平面部と平行に延出し固定端子側に可動接点が設けられた接触部とを有し、熱変形部材は、可動接触子と同形状であって、取付状態では可動接触子に沿って配置されており、熱変形部材において接触部と対応する部位は、可動接触子から与えられる熱により可動接触子側に変形することで可動接触子に対して押圧力を与えるのも好ましい。

接圧ばねと熱変形部材の両方を用いることによって、接圧ばねのみを用いた場合に比べて接点の接触圧を高めることができ、電磁反発力が接点間に生じた場合でも接点の接触圧が低下しにくくなるという効果がある。

（ａ）、（ｂ）は本実施形態の接点装置に用いられる接点ブロックの一例を示す模式的な断面図である。同上の内部構造を示す断面図である。（ａ）、（ｂ）は同上に用いられる接点ブロックの別の例を示す模式的な断面図である。（ａ）、（ｂ）は同上に用いられる接点ブロックのさらに別の例を示す模式的な断面図である。

以下に、接点装置の実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。この接点装置は、例えば電磁接触器や電磁継電器などに用いられるものである。なお、以下の説明では特に断りがない限り、図２に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、以下の説明を行う。

図２は本実施形態の接点装置Ａの内部構造を示す断面図であり、この接点装置Ａは、接点ブロック１と電磁石ブロック２とを一体に組み合わせて構成される内器ブロック３を備え、この内器ブロック３は、中空箱状に形成されたケース４内に収納される。

電磁石ブロック２は、絶縁材料により中空筒状に形成されたコイルボビン２１と、コイルボビン２１に導線を巻回して形成される電磁コイル２２とを備える。また、電磁石ブロック２は、コイルボビン２１の筒内における上側に固定される固定鉄心２３と、コイルボビン２１の筒内における下側に配置され電磁コイル２２への通電の有無に応じて固定鉄心２３に接離する可動鉄心２４とを備える。

さらに、電磁石ブロック２は、鉄等の磁性金属材料からなる継鉄上板２５及び継鉄２６と、コイルボビン２１の筒内に配置されて下向きの弾性力を可動鉄心２４に与える復帰ばね２７とを備える。継鉄２６は、電磁コイル２２を外囲するよう中央片及び両対向片でＵ字状に形成され、固定鉄心２３、可動鉄心２４及び継鉄上板２５とともに磁気回路を形成する。なお、電磁石ブロック２については従来周知の構成を採用しており、ここでは詳細な説明を省略する。

接点ブロック１は、絶縁材料からなり下面が開口する中空箱状に形成された封止容器１３と、円柱状に形成されて下面に固定接点１１１が一体に設けられた固定端子１１と、可動接点１２１を有し封止容器１３内に配置される可動接触子１２とを備える。また、接点ブロック１は、固定端子１１側（図２中の上側）への弾性力を可動接触子１２に与えるコイル状の接圧ばね１５と、上端に可動接触子１２が取り付けられ、下端が可動鉄心２４に連結されて可動鉄心２４の動きに連動するシャフト１４とを備える。

固定端子１１は、導電性材料（例えば銅）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１１１は固定端子１１と別体であってもよい。

可動接触子１２は、導電性材料（例えば銅）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寄りの上面には可動接点１２１，１２１が一体に設けられている。なお、可動接点１２１も可動接触子２と別体であってもよい。

封止容器１３は、耐熱性材料（例えばセラミック）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１１を通すための２つの孔１３１，１３１が左右方向に並べて設けられている。そして、各固定端子１１は、鍔部１１２を封止容器１３の上面から突出させた状態で孔１３１に通され、例えばろう付けにより封止容器１３に接合される。

また、封止容器１３の開口端縁には、フランジ１６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１６の他端（図１（ａ）中の下端）が溶接により継鉄上板２５に接合され、封止容器１３が密閉される。

シャフト１４は、非磁性材料により上下方向に長い丸棒状に形成され、可動接触子１２が上端に取り付けられ、可動鉄心２４が下端側に取り付けられる。

接圧ばね１５は、コイル状に形成され、伸縮方向が上下方向（可動接触子２の変位方向）となるようにして、後述の熱変形部材１７と継鉄上板２５の間に圧縮状態で配置される。

この接点装置Ａでは、電磁コイル２２が通電されると、可動鉄心２４が固定鉄心２３に吸引されて上方へ移動し、それに伴って可動鉄心２４に連結されたシャフト１４も上方へ移動する。さらに、シャフト１４に取り付けられた可動接触子１２も固定端子１１側へ移動するため、可動接触子１２の各可動接点１２１が対応する固定端子１１の固定接点１１１に接触し、接点間に電流が流れる。

ところで、接点装置Ａには、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧を高めるために接圧ばね１５が設けられているが、例えば短絡電流による電磁反発力が可動接点１２１と固定接点１１１の間に生じた場合、電磁反発力により接点の接触圧が低下してしまう。本実施形態では、接圧ばね１５とともに熱変形部材１７を用いることで、接点の接触圧が低下しにくくなっている。以下、具体的に説明する。

熱変形部材１７は、例えば形状記憶合金からなり、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１７１を有し、平面部１７１の左右方向における両端には、斜め下向き（可動接触子１２と反対側）に傾斜する傾斜部１７２がそれぞれ設けられている。また、各傾斜部１７２の先端には、左方向又は右方向に延出し、先端が上向き（可動接触子１２側）に折り曲げられたＬ字状の押圧部１７３が設けられている。

この熱変形部材１７は、上下方向（可動接触子１２の変位方向）において可動接触子１２と接圧ばね１５の間に配置されており、接圧ばね１５から与えられる弾性力により平面部１７１の上面が可動接触子１２の下面に接触している。つまり、熱変形部材１７は、平面部１７１を介して可動接触子１２から熱が伝達される。

次に、熱変形部材１７の動作について図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、可動接触子１２の各可動接点１２１が対応する固定端子１１の固定接点１１１に接触し、両接点間に電流が流れ始めた状態を示している。このとき、両接点間に電流が流れることで熱が発生するが、この熱によって熱変形部材１７の温度は上昇しておらず、熱変形部材１７は変形していない。

両接点間に発生した熱は平面部１７１を介して可動接触子１２から熱変形部材１７へ伝達され、この熱により熱変形部材１７の温度が上昇する。そして、熱変形部材１７の温度上昇に伴って、各押圧部１７３の先端が可動接触子１２側（図１（ａ）中の矢印Ｂ方向）に伸びていき、可動接触子１２を上向きに押圧する（図１（ｂ）参照）。これにより、可動接触子１２の各可動接点１２１は、接圧ばね１５のみを用いた場合に比べて、対応する固定端子１１の固定接点１１１との接触圧が高められる。

上述の接点装置Ａによれば、可動接点１２１と固定接点１１１の間に電流が流れている状態では、接圧ばね１５による弾性力と熱変形部材１７による押圧力によって、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧を高めることができる。これにより、例えば短絡電流による電磁反発力が可動接点１２１と固定接点１１１の間に生じた場合でも、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧が低下しにくくなるという利点がある。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態の接点装置Ａに用いられる接点ブロック１の別の例を示す模式的な断面図である。なお、熱変形部材１７以外の構成要素については図１（ａ）及び図１（ｂ）で説明した接点ブロック１と同様であるから、ここでは説明を省略する。

熱変形部材１７は、図３（ａ）に示すように、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１７１を有し、平面部１７１の左右方向における両端には、斜め下向き（可動接触子１２と反対側）に傾斜する傾斜部１７２がそれぞれ設けられている。また、各傾斜部１７２の先端には、左方向又は右方向に延出し、先端がＵ字状に折り曲げられた押圧部１７３が設けられている。

次に、熱変形部材１７の動作について図３（ａ）を参照しながら説明する。可動接触子１２の各可動接点１２１が対応する固定端子１１の固定接点１１１に接触し、両接点間に電流が流れ始めた状態では、上述したように熱変形部材１７は変形していない。

両接点間に発生した熱は平面部１７１を介して可動接触子１２から熱変形部材１７へ伝達され、この熱により熱変形部材１７の温度が上昇する。そして、熱変形部材１７の温度上昇に伴って、各押圧部１７３の先端が外向き（図３（ａ）中の矢印Ｃ方向）に開くことで、可動接触子１２を上向きに押圧する。

これにより、図１（ａ）及び図１（ｂ）で説明した接点ブロック１と同様に、例えば短絡電流による電磁反発力が可動接点１２１と固定接点１１１の間に生じた場合でも、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧が低下しにくくなるという利点がある。

また、図３（ｂ）に示すように、上下方向（可動接触子１２の変位方向）において可動接触子１２と熱変形部材１７の間に熱伝導部材１８を設けてもよい。

熱変形部材１７は、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１７１を有し、平面部１７１の左右方向における両端には、斜め下向き（可動接触子１２と反対側）に傾斜する傾斜部１７２がそれぞれ設けられている。また、各傾斜部１７２の先端には、左方向又は右方向に延出し、熱伝導部材１８を介して可動接触子１２を上向きに押圧する押圧部１７３が設けられている。

熱伝導部材１８は、可動接触子１２よりも熱伝導率の高い材料（例えば銀）からなり、上下方向（可動接触子１２の変位方向）において可動接触子１２と熱変形部材７１の間に配置される。熱伝導部材１８は、上面が可動接触子１２の下面に接触し且つ下面が熱変形部材１７の押圧部１７３の上面に接触しており、可動接点１２１と固定接点１１１の間に発生した熱を可動接触子１２から熱変形部材１７へ伝達する。

熱変形部材１７は、平面部１７１を介して可動接触子１２から受け取った熱及び熱伝導部材１８から受け取った熱により温度が上昇し、この温度上昇に伴って各押圧部１７３が可動接触子１２側（図３（ｂ）中の矢印Ｄ方向）に変形する。これにより、可動接触子１２が上向きに押圧され、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧が高められる。その結果、例えば短絡電流による電磁反発力が可動接点１２１と固定接点１１１の間に生じた場合でも、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧が低下しにくくなるという利点がある。

また、熱伝導部材１８を用いることによって、可動接点１２１と固定接点１１１の間に発生する熱をより多く伝達することができ、これにより、可動接点１２１と固定接点１１１の接触圧をさらに高めることができる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態の接点装置Ａに用いられる接点ブロック１のさらに別の例を示す模式的な断面図である。なお、可動接触子１２及び熱変形部材１７以外の構成要素については図１（ａ）及び図１（ｂ）で説明した接点ブロック１と同様であるから、ここでは説明を省略する。

可動接触子１２は、図４（ａ）に示すように、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１２２（第１平面部）を有し、平面部１２２の左右方向における両端には、斜め上向き（固定端子１１側）に傾斜する傾斜部１２３がそれぞれ設けられている。また、各傾斜部１２３の先端には、左方向又は右方向に延出し上面に可動接点１２１を有する接触部１２４が設けられている。

熱変形部材１７は、図４（ａ）に示すように、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１７１（第２平面部）を有し、平面部１７１の左右方向における両端には、Ｕ字状に折り曲げられた押圧部１７４がそれぞれ設けられている。

この熱変形部材１７は、上下方向（可動接触子１２の変位方向）において可動接触子１２と接圧ばね１５の間に配置されており、接圧ばね１５から与えられる弾性力により平面部１７１の上面が可動接触子１２の平面部１２２の下面に接触している。つまり、熱変形部材１７は、平面部１７１を介して可動接触子１２から熱が伝達される。

次に、熱変形部材１７の動作について図４（ａ）を参照しながら説明する。可動接触子１２の各可動接点１２１が対応する固定端子１１の固定接点１１１に接触し、両接点間に電流が流れ始めた状態では、上述したように熱変形部材１７は変形していない。

両接点間に発生した熱は平面部１７１を介して可動接触子１２から熱変形部材１７へ伝達され、この熱により熱変形部材１７の温度が上昇する。そして、熱変形部材１７の温度上昇に伴って、各押圧部１７３の先端が外向き（図４（ａ）中の矢印Ｅ方向）に開くことで、可動接触子１２を上向きに押圧する。

また、図４（ｂ）に示すように、熱変形部材１７は可動接触子１２と同形状であってもよい。なお、可動接触子１２については図４（ａ）と同様であるから、ここでは説明を省略する。

熱変形部材１７は、左右方向に長い矩形板状に形成された平面部１７１を有し、平面部１７１の左右方向における両端には、斜め上向き（固定端子１１側）に傾斜する傾斜部１７２がそれぞれ設けられている。また、各傾斜部１７２の先端には、左方向又は右方向に延出する押圧部１７５が設けられている。この熱変形部材１７は、取付状態では、図４（ｂ）に示すように可動接触子１２に沿って配置される。

この接点装置Ａでは、可動接点１２１と固定接点１１１の間に発生した熱が平面部１７１を介して可動接触子１２から熱変形部材１７へ伝達され、熱変形部材１７の温度が上昇する。そして、熱変形部材１７の温度上昇に伴って各押圧部１７５が可動接触子１２側（図４（ｂ）中の矢印Ｆ方向）に変形し、可動接触子１２を上向きに押圧する。

なお、本実施形態で説明した熱変形部材は一例であり、両接点間に発生する熱により可動接触子に対して固定端子側の押圧力を与えるものであればよく、他の形状でもよい。

１１固定端子
１２可動接触子
１５接圧ばね
１７熱変形部材
１１１固定接点
１２１可動接点

Claims

固定接点を有する固定端子と、
前記固定接点に対して接離自在に接触する可動接点を有する可動接触子と、
前記固定端子側への弾性力を前記可動接触子に与える接圧ばねと、
前記可動接点と前記固定接点の間に電流が流れることで発生する熱により変形する熱変形部材とを備え、
前記熱変形部材は、前記可動接触子に対して前記固定端子と反対側に配置されており、前記熱により前記可動接触子側に変形することで前記可動接触子に対して前記固定端子側への押圧力を与えることを特徴とする接点装置。
前記可動接触子は、前記可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成されており、
前記熱変形部材は、前記可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成され前記接圧ばねから与えられる弾性力により前記可動接触子に接触する平面部と、前記平面部の端部より前記可動接触子と反対側に傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の端部に設けられ前記平面部を介して前記可動接触子から与えられる前記熱により前記可動接触子側に変形することで前記可動接触子に対して前記押圧力を与える押圧部とを有していることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記可動接触子よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記可動接触子の変位方向において前記可動接触子と前記熱変形部材の間に配置される熱伝導部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の接点装置。
前記可動接触子は、前記可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成された第１平面部と、前記第１平面部の端部より前記固定端子側に傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の端部より前記第１平面部と平行に延出し前記固定端子側に前記可動接点が設けられた接触部とを有し、
前記熱変形部材は、前記可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成され前記接圧ばねから与えられる弾性力により前記第１平面部に接触する第２平面部と、前記第２平面部の端部より前記可動接触子側に延出し前記第２平面部を介して前記可動接触子から与えられる前記熱により前記可動接触子側に変形することで前記可動接触子に対して前記押圧力を与える押圧部とを有していることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記可動接触子は、前記可動接触子の変位方向と直交する方向から見て板状に形成された平面部と、前記平面部の端部より前記固定端子側に傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の端部より前記平面部と平行に延出し前記固定端子側に前記可動接点が設けられた接触部とを有し、
前記熱変形部材は、前記可動接触子と同形状であって、取付状態では前記可動接触子に沿って配置されており、
前記熱変形部材において前記接触部と対応する部位は、前記可動接触子から与えられる前記熱により前記可動接触子側に変形することで前記可動接触子に対して前記押圧力を与えることを特徴とする請求項１記載の接点装置。