JP2016012504A - 接点機構及びこれを使用した電磁接触器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固定接点13a,14aを有する一対の固定接触子13,14と、一対の固定接触子の固定接点に接離可能な一対の可動接点15a,15bを長手方向の両端側に設けた可動接触子15と、一対の固定接触子及び可動接触子を収納している絶縁材で形成したケース16,17,18と、このケースに固定したアーク消弧用永久磁石40〜43と、を備えている。固定接点及び可動接点の間に発生するアーク50,51の電流と、アーク消弧用永久磁石の磁束とによって、アーク50,51にローレンツ力F1,F2を発生させるとともに、一対の固定接触子は、自身を流れる電流によって発生する磁束がアーク消弧用永久磁石の磁束に一致するようにした。
【選択図】図6
Description
そこで、本発明は、数Kアンペアの大電流を遮断する場合であっても、十分にアークを引き伸ばす力を発生して消弧性能を向上させ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。
図1に示す本発明に係る第1実施形態の電磁接触器1は、接点機構2と、この接点機構2を駆動する電磁石ユニット20とを備えている。
接点機構2は接点収納ケース4に収納されており、接点収納ケース4は、金属製の角筒体5と、この角筒体5の上端を閉塞する例えばセラミックや合成樹脂材などの絶縁材料により形成した絶縁基板6とを備えている。
接点機構2は、絶縁基板6に導体部11,12を介して固定されている一対の固定接触子13,14(以下、第1固定接触子13、第2固定接触子と称する)と、これら第1及び第2固定接触子13,14に設けた第1及び第2固定接点13a,14aに第1及び第2可動接点15a,15bが対向している可動接触子15とを備えている。
連結軸23の長手方向の中央部には外方に突出するフランジ部25が形成されており、可動接触子15の貫通孔24に連結軸23を上端から挿入することで、可動接触子15の中央下部をフランジ部25に当接し、連結軸23の上部から接触スプリング26を挿入する。そして、連結軸2の上端に固定したCリング27で接触スプリング26の上端を固定することで、接触スプリング26が可動接触子15に対して所定の付勢力を付与している。
電磁石ユニット20は、側面から見て扁平なU字形状の磁気ヨーク28を有し、この磁気ヨーク28の底板部の中央部に固定プランジャ29が配置され、この固定プランジャ29の外側にスプール30が配置されている。
スプール30の中央円筒部31内に挿入された固定プランジャ29の上部には、有底筒状に形成されたキャップ35で覆われ、このキャップ35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35aが上部磁気ヨーク21の下面にシール接合されている。これによって、キャップ35が上部磁気ヨーク21の貫通孔21aを介して連通される密封容器が形成される。
また、上部磁気ヨーク21の上面に、環状に形成された駆動用永久磁石37が可動プランジャ22の外周周鍔部22aを囲むように固定されている。この駆動用永久磁石37は上下方向すなわち厚み方向に例えば上端側をN極とし、下端側をS極とするように着磁されている。
そして、密閉された接点収納ケース4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。
接点機構2を構成する第1固定接触子13及び第2固定接触子14は、図1から図3に示すように、銅、アルミニウムなどからなる側面視C字形状の導電板であり、可動接触子15の長手方向の両端側に離間し、前述した絶縁基板6に導体部11,12を介して固定されている。
また、可動接触子15は、投入位置で、可動接点15a,15bが、固定接触子13,14の固定接点13a,14aに、接触スプリング26による所定の接触圧で接触するように設定されている。
第1アーク消弧用永久磁石40は、可動接触子15の幅方向の一方の側面15cに対向している角筒体5の外周面に固定され、第2アーク消弧用永久磁石41は、可動接触子15の幅方向の他方の側面15dに対向している角筒体5の外周面に固定されている。
また、第3アーク消弧用永久磁石42は、可動接触子15の長手方向の一方の側面15eに対向している角筒体5の外周面に固定され、第4アーク消弧用永久磁石43は、可動接触子15の長手方向の他方の側面15fに対向している角筒体5の外周面に固定されている。
これにより、接点収納ケース4を構成する角筒体5の外周面に第1〜第4アーク消弧用永久磁石40〜44が固定されていることから、第1アーク消弧用永久磁石40のN極から出て第3アーク消弧用永久磁石42のS極に流れる磁束φ1と、第2アーク消弧用永久磁石41のN極から出て第3アーク消弧用永久磁石42のS極に流れる磁束φ1とが、第1固定接触子13の第1固定接点13aと可動接触子15の第1可動接点15aとの対向部の近くを通過して左右方向の左側に向って大きな磁束密度で横切る。
次に、第1実施形態の電磁接触器1の動作を、図5及び図6を参照して説明する。
今、電磁石ユニット20の励磁コイル34が非通電状態にあって、電磁石ユニット20で可動プランジャ22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。
このように、可動プランジャ22が下降することにより、可動プランジャ22に連結軸23を介して連結されている可動接触子15も下降し、接点機構2の可動接触子15の第1可動接点15a,第2可動接点15bが、第1固定接触子13の第1固定接点13a、第2固定接触子14の第2固定接点14aに対して接触スプリング26の接触圧で接触する。
この接点機構2の閉極状態から、負荷装置への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット20の励磁コイル34への通電を停止する。
励磁コイル34への通電を停止すると、電磁石ユニット20で可動プランジャ22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22が復帰スプリング36の付勢力によって上昇し、周鍔部22aが補助ヨーク39に近づくに従って駆動用永久磁石37の吸引力が増加する。
また、第1アーク消弧用永久磁石40のN極から出て第4アーク消弧用永久磁石43のS極に流れる磁束φ1と、第2アーク消弧用永久磁石41のN極から出て第4アーク消弧用永久磁石43のS極に流れる磁束φ1とが、第2アーク51の近くを通過して動接触子15の長手方向の他方の側面15fの外方に向って発生する。
また、図8に示すように、第2固定接触子14には、第1導電板部14b、第2導電板部14c、第3導電板部13dの順で電流が流れ、各第1導電板部14b、第2導電板部14c、第3導電板部13d、の回りに電流による磁束φ2が発生する。
また、第2固定接触子14の第2固定接点14aと可動接触子15の第2可動接点15bとの間では、図8に示すように、第2可動接点15b側から第2固定接点14a側に第2アーク51が流れ、第1アーク消弧用永久磁石40、第2アーク消弧用永久磁石41及び第4アーク消弧用永久磁石43で発生する磁束φ1が可動接触子15の長手方向の他方の側面15fの外方に向って発生し、第2固定接触子14を流れる電流により磁束φ2が発生する。これにより、第2アーク51の電流の流れと磁束φ1、φ2との関係からフレミング左手の法則により、可動接触子15に直交して第2固定接触子14が配置されていない方向、すなわち、可動接触子15の幅方向の一方の側面15c側のアーク消弧空間46に向う側に大きなローレンツ力F2が発生する(図6及び図8参照)。
また、図7に示すように、第1アーク50の電流が流れる方向と、第1固定接触子13の第2導電板部13cを流れる電流の向きが逆になっており、これら逆向きの電流により電磁反発力が働き、第1アーク50がアーク消弧空間45に向けて引き伸ばされる。
したがって、この第1実施形態によると、第1固定接点13aと第1可動接点15aとの間に数Kアンペアの大電流が流れても、第1アーク消弧用永久磁石40、第2アーク消弧用永久磁石41及び第3アーク消弧用永久磁石42により発生する磁束φ1と、第1固定接触子13を流れる電流により発生する磁束φ2と、第1固定接点13aと第1可動接点15aとの間に発生した第1アーク50の電流の流れとの関係から、第1アーク50をアーク消弧空間45に向けて引き伸ばす大きなローレンツ力F1が作用するので、第1アーク50の伸長方向を変化させずに、第1アーク50の消弧を確実に行うことができる。同様に、第2固定接点14aと第2可動接点15bとの間に数Kアンペアの大電流が流れても、第1アーク消弧用永久磁石40、第2アーク消弧用永久磁石41及び第4アーク消弧用永久磁石43により発生する磁束φ1と、第2固定接触子14を流れる電流により発生する磁束φ2と、第2固定接点14aと第2可動接点15bとの間に発生した第2アーク51の電流の流れとの関係から、第2アーク51をアーク消弧空間46に向けて引き伸ばす大きなローレンツ力F2が作用するので、第2アーク51の伸長方向を変化させずに、第2アーク51の消弧を確実に行うことができる。
Claims (5)
- 固定接点を有する一対の固定接触子と、
これら一対の固定接触子の前記固定接点に接離可能な一対の可動接点を長手方向の両端側に設けた可動接触子と、
前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を収納している絶縁材で形成した絶縁ケースと、
この絶縁ケースに固定したアーク消弧用永久磁石と、を備え、
前記固定接点及び前記可動接点の間に発生するアークの電流と、前記アーク消弧用永久磁石の磁束とによって、前記アークにローレンツ力を発生させるとともに、
前記一対の固定接触子は、自身を流れる電流によって発生する磁束が前記アーク消弧用永久磁石の磁束に一致するように構成したことを特徴とする接点機構。 - 前記可動接触子は、可動部に支持された電導板であり、表裏面の一方の面の長手方向の両端側に前記一対の可動接点を有し、
前記一対の固定接触子は、前記可動接触子の長手方向の両端側で前記長手方向に直交して配置され、前記可動接点に接離する前記固定接点を有する第1導電板部と、
前記可動接触子に直交する方向に離れた前記第1導電板部の端部から折り曲げられて前記可動接触子の表裏方向に延在する第2導電板部と、を備えた側面視L字形状の導電板であることを特徴とする請求項1記載の接点機構。 - 前記一対の固定接触子は、前記第2導電板部の端部から前記第1導電板部に対して平行に延在する第3導電板部を備えた側面視C字形状の導電板であることを特徴とする請求項2記載の接点機構。
- 前記アーク消弧用永久磁石は、前記可動接触子の長手方向の外方に向って磁束が流れるように配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の接点機構。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の接点機構を備え、
前記可動接触子が操作用電磁石の可動鉄心に連結され、前記固定接触子が外部接続端子に接続されていることを特徴とする電磁接触器。
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