JP2023081586A - Electromagnetic contactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁接触器に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic contactor.
引用文献1に示される電磁接触器では、接点部に生じるアークを、永久磁石の外部磁界に応じたローレンツ力によってケースの横方向に引き伸ばすことにより、接点部の遮断性能を高めている。
In the electromagnetic contactor disclosed in
接点部に生じるアークを横方向に引き伸ばすだけでは、消弧スペースを十分に有効活用することができず、遮断性能を高める点で改善の余地があった。
本発明の目的は、電磁接触器において、接点部に生じるアークを引き伸ばす際に、消弧スペースを有効活用し、遮断性能を向上させることである。
The arc-extinguishing space cannot be fully utilized by merely extending the arc generated at the contact portion in the horizontal direction, and there is room for improvement in terms of improving the breaking performance.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to effectively utilize an arc-extinguishing space and improve breaking performance when extending an arc generated at a contact portion in an electromagnetic contactor.
本発明の一態様に係る電磁接触器は、一対の固定接触子と、可動接触子と、永久磁石と、アークランナと、を備える。一対の固定接触子は、固定接点が形成されている。可動接触子は、一対の可動接点が形成され、予め定めた方向に沿って変位することで可動接点を固定接点に接触及び離間させる。永久磁石は、固定接点及び可動接点によって構成される接点部に対して、可動接触子の変位方向と直交する方向に外部磁界を与える。アークランナは、接点部が配置された室内で固定接触子に電気的に接続され、可動接触子の変位方向から見て外部磁界と直交する方向に延びた導体である。 An electromagnetic contactor according to one aspect of the present invention includes a pair of stationary contacts, a movable contact, a permanent magnet, and an arc runner. Fixed contacts are formed on the pair of fixed contacts. The movable contact is formed with a pair of movable contacts, and displaces along a predetermined direction to bring the movable contact into contact with and separate from the fixed contact. The permanent magnet applies an external magnetic field in a direction perpendicular to the direction of displacement of the movable contact to the contact portion composed of the fixed contact and the movable contact. The arc runner is a conductor electrically connected to the stationary contact in the chamber where the contact portion is arranged and extending in a direction perpendicular to the external magnetic field when viewed from the displacement direction of the movable contact.
本発明によれば、接点部にアークが生じたとき、外部磁界と直交する方向にローレンツ力が作用し、アークの固定接触子側がアークランナに沿って移動する。アークは可動接触子の変位方向に対して傾くため、可動接触子の変位方向と直交する方向だけではなく、可動接触子の変位方向にも引き伸ばされる。したがって、消弧スペースを有効活用し、遮断性能を向上させることができる。 According to the present invention, when an arc is generated in the contact portion, a Lorentz force acts in a direction orthogonal to the external magnetic field, and the fixed contact side of the arc moves along the arc runner. Since the arc is inclined with respect to the displacement direction of the movable contact, it is stretched not only in the direction orthogonal to the displacement direction of the movable contact but also in the displacement direction of the movable contact. Therefore, the arc-extinguishing space can be effectively used and the breaking performance can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that each drawing is schematic and may differ from the actual one. Moreover, the following embodiments are intended to exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and are not intended to limit the configurations to those described below. That is, the technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
《第一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
図1は、電磁接触器の等角投影図である。図中の(a)は、電磁接触器11を、縦方向の一方、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態であり、図中の(b)は、電磁接触器11を、縦方向の他方、幅方向の一方、及び奥行方向の手前から見た状態である。電磁接触器11は、電磁力を利用して主回路を開閉する密閉型高電圧コンタクタである。
図2は、電磁接触器の平面図である。
ここでは、電磁接触器11を奥行方向の手前側から見た状態を示す。
<<First embodiment>>
"composition"
In the following description, the three mutually orthogonal directions are referred to as the vertical direction, the width direction, and the depth direction for convenience.
FIG. 1 is an isometric view of a magnetic contactor. (a) in the figure shows the
FIG. 2 is a plan view of the electromagnetic contactor.
Here, the state where the
図3は、電磁接触器の断面図である(A-A断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、幅方向の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿ったA-A断面を、幅方向の一方から見た状態示す。
図4は、電磁接触器の断面図である(B-B断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、縦方向の中心を通る幅方向及び奥行方向に沿ったB-B断面を、縦方向の一方から見た状態を示す。
図5は、電磁接触器の断面図である(C-C断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、幅方向及び奥行方向に沿ったC-C断面を、縦方向の一方から見た状態を示す。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the electromagnetic contactor (AA cross section).
Here, in the
FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnetic contactor (BB cross section).
Here, in the
FIG. 5 is a sectional view of the magnetic contactor (CC section).
Here, in the
まず、電磁接触器11の基本構成について説明する。電磁接触器11は、電気絶縁性を有する樹脂製の密閉容器12を備えており、密閉容器12は、カプセルケース13と、カプセルカバー14と、を備えている。
カプセルケース13は、縦方向の両側、幅方向の両側、及び奥行方向の手前側が閉塞され、奥行方向の奥側が開放された略角型の箱形状である。カプセルカバー14は、縦方向の両側、幅方向の両側、及び奥行方向の奥側が閉塞され、奥行方向の手前側が開放された略角型の箱形状である。カプセルケース13及びカプセルカバー14は、開放端同士が嵌り合い、図示しないタッピングネジによって締結される。密閉容器12には、接点部21と、電磁石部22と、が収容されている。密閉容器12の内側は、接点部21が配置された奥行方向の手前側が消弧室23となる。
First, the basic configuration of the
The
カプセルカバー14には、縦方向における一方の側壁を貫通した金属製のパイプ15が設けられている。パイプ15は、水素や窒素等の加圧された遮断用ガスの封入口として内側と外側を連通させているが、封入後に先端側が圧潰されることで封止される。
密閉容器12は、外周面の全てが粘土結晶の積層膜によってガスバリアコーティングされている。具体的には、精製したスメクタイトの層間イオンを置換し、PVA(ポリビニルアルコール)や水溶性ナイロン等の有機バインダーでつなぎ合わせることで、迷路効果を発現し、水素や窒素等のガス分子の透過を防いでいる。積層膜は厚み方向に積層されており、厚さは例えば2μmである。ガスバリアコーティングは、例えば塗液をミスト化して密閉容器12に塗布するスプレー方式とし、例えば150℃以上の、層間イオンが粘土結晶内に取り込まれる温度で焼成されることで完成される。
The
The entire outer peripheral surface of the sealed
電磁接触器11は、一対の固定接触子31と、可動接触子32と、を備えている。
一対の固定接触子31は、導電性を有する金属によって奥行方向に延びる略円柱状に形成されている電極タイプであり、縦方向に間隔をあけて並んでいる。固定接触子31は、奥行方向の手前側が密閉容器12の外側に露出しており、奥行方向の奥側が密閉容器12の内側に配置されている。固定接触子31は、奥行方向における手前側の端面にねじ穴33が形成されており、ねじ穴33に端子ねじが嵌め合わされることで、一方は主回路の一次側に接続され、他方は主回路の二次側に接続される。カプセルケース13の上面には、固定接触子31同士の間に、幅方向及び奥行方向に沿った板状の絶縁バリア16が形成されている。固定接触子31は、奥行方向における奥側の端面に固定接点35が形成されている。
The
The pair of
一対の固定接触子31は、インサート成形によってカプセルケース13の天井を突き抜けた状態で一体化されている。具体的には、固定接触子31の表面に、化学エッチングによってミクロンサイズの微細な凹凸形状を形成しておき、インサート成形を行なう。これにより、溶かした樹脂が凹凸形状の内部に入り込み、樹脂が固化することで、金属と樹脂が界面レベルで接合され、ラビリンス効果による複雑な接合となり、水素や窒素等のガス分子の漏洩を防いでいる。金属表面処理技術としては、例えばメック株式会社の「AMALPHA/アマルファ」(登録商標)がある。なお、カプセルカバー14の側壁を貫通したパイプ15についても、同様の手法でインサート成形されている。
The pair of fixed
可動接触子32は、導電性を有する金属であり、縦方向に延び、縦方向及び幅方向に沿った平板状に形成され、一対の固定接触子31よりも奥行方向の奥側に配置されている。可動接触子32は、奥行方向における手前側の面のうち縦方向の両端側に、可動接点36が形成されている。可動接触子32は、奥行方向の奥側に変位しているときに可動接点36の夫々を固定接点35に対して離間させ、奥行方向の手前側に変位しているときに可動接点36の夫々を固定接点35に対して接触させる。接点部21は、固定接点35、及び可動接点36によって構成される。
The
可動接触子32は、接点支え41によって支持されている。接点支え41は、基部42と、押さえ部材43と、接触スプリング44と、を備える。基部42は、電気絶縁性を有する樹脂製である。押さえ部材43は、図4に示すように、縦方向から見てリップ溝形鋼のように、奥行方向の奥側に開いた略C字状に形成され、基部42における奥行方向の手前側に固定されている。押さえ部材43の内側には、可動接触子32及び接触スプリング44が配置されている。接触スプリング44は、圧縮コイルばねであり、基部42と可動接触子32との間に介在し、可動接触子32を奥行方向の手前側に付勢している。このように、接触スプリング44が可動接触子32を弾性支持することで、接点部21の接触圧力が一定に保たれる。
The
電磁石部22は、密閉容器12における奥行方向の奥側に収容されており、接点部21の開閉を切り替える。電磁石部22は、スプール51と、摺動カラー52と、可動プランジャ53と、アーマチュア54と、ヨーク55と、プランジャリング56と、バックスプリング57と、永久磁石58と、補助ヨーク59と、を備える。
スプール51は、電気絶縁性を有する樹脂によって形成された巻き枠であり、奥行方向に延びる円筒状の巻き軸61にコイル62が巻かれている。
摺動カラー52は、電気絶縁性を有する樹脂によって円筒状に形成されており、巻き軸61の内側に奥行方向の奥側から挿入されて嵌り合っている。
The
The
The sliding
可動プランジャ53は、可動鉄心として奥行方向に延びる円柱状に形成されており、摺動カラー52の内側に嵌り合うことによって軸方向の進退が案内される。可動プランジャ53は、奥行方向の手前側が連結ばね63を介して接点支え41の基部42に連結されている。
アーマチュア54は、縦方向及び幅方向に沿った円板状の継鉄であり、可動プランジャ53における奥行方向奥側の端部に固定されている。
一対のヨーク55は、板状の継鉄であり、スプール51における縦方向の一方側と他方側に一つずつ固定されている。ヨーク55は、幅方向から見て、縦方向の内側に開いた略コ字状に形成されており、コイル62における縦方向の外側、及び奥行方向の両端側を覆っている。
The
The
The pair of
プランジャリング56は、奥行方向に延びる円筒状の継鉄であり、巻き軸61の内側に奥行方向の手前側から挿入されて嵌り合い、且つヨーク55における奥行方向の手前側の上片に固定されている。プランジャリング56の内径は可動プランジャ53の外径よりも大きく、可動プランジャ53に対して予め定めたクリアランスを保つように設定されている。
バックスプリング57は、圧縮コイルばねであり、アーマチュア54とプランジャリング56との間に挟まれた状態で可動プランジャ53に挿通され、スプール51に対して可動プランジャ53を奥行方向の奥側に付勢している。
永久磁石58は、奥行方向に貫通した丸穴が形成された矩形の平板状であり、スプール51における奥行方向の奥側に嵌め込まれ、ヨーク55における奥行方向奥側の下片に接触し、アーマチュア54を囲むように配置されている。
補助ヨーク59は、平板状の継鉄であり、永久磁石58における奥行方向奥側の端面に取り付けられている。
The
The
The
The
上記より、コイル62に通電がない非励磁の状態では、永久磁石58の磁力とバックスプリング57の反発力とによって、可動プランジャ53が奥行方向の奥側へと変位し、アーマチュア54は補助ヨーク59に吸着されている。このとき、接点支え41も奥行方向の奥側へと変位するので、一対の固定接点35から可動接点36の夫々が離間して接点部21が開く(遮断状態)。
一方、コイル62への通電によって励磁された状態では、ヨーク55の下片にアーマチュア54が吸着されることで、可動プランジャ53が永久磁石58の磁力とバックスプリング57の反発力に逆らって奥行方向の手前側へと変位する。このとき、接点支え41も奥行方向の手前側へと変位するので、一対の固定接点35に可動接点36の夫々が接触して接点部21が閉じる(投入状態)。
As described above, when the
On the other hand, when the
次に、接点部21を開くときに生じるアークを磁気駆動によって引き伸ばす構造について説明する。
図6は、電磁接触器の断面図である(D-D断面)。
ここでは、図3に示した電磁接触器11において、縦方向及び幅方向に沿ったD-D断面を、奥行方向の奥側から見た状態を示す。電磁接触器11は、永久磁石25と、アークランナ26と、を備える。
永久磁石25は、幅方向及び奥行方向に沿った矩形の平板状に形成され、縦方向に並んだ二つの接点部21を縦方向の両側から挟んで対向するように一つずつ設けられており、接点部21に対して縦方向に外部磁界φを与えている。二つの永久磁石25は、異極対向となるように、一方は縦方向の内側をS極とし、他方は縦方向の内側をN極としている。この場合、破線矢印で示すように、他方の永久磁石25から一方の永久磁石25へ向かう外部磁界φが発生する。
Next, a structure for extending the arc generated when the
FIG. 6 is a sectional view of the electromagnetic contactor (DD section).
Here, in the
The
ここでは、縦方向における他方の固定接触子31を一次側とし、縦方向における一方の固定接触子31を二次側とする。そのため、縦方向における他方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、固定接触子31から可動接触子32に向かって、つまり奥行方向の奥側に向かって流れる。縦方向における他方のアークAには、ブロック矢印で示すように、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。縦方向における一方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、可動接触子32から固定接触子31に向かって、つまり奥行方向の手前側に向かって流れる。縦方向における一方のアークAには、ブロック矢印で示すように、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。
Here, the other fixed
次に、永久磁石25の固定について説明する。
図7は、カプセルケースの等角投影断面図である。
ここでは、永久磁石25を固定する前のカプセルケース13において、縦方向及び幅方向に沿った断面を、奥行方向の奥側、縦方向の一方、及び幅方向の他方から見た状態を示す。カプセルケース13の内側には、縦方向の両側に、永久磁石25を収納する収納部17が一つずつ形成されている。収納部17は、縦方向の両側、幅方向の両側、及び奥行方向の手前側が閉塞され、奥行方向の奥側が開放されたポケット状に形成されている。各収納部17に永久磁石25が一つずつ収容される。
Next, fixing of the
FIG. 7 is an isometric cross-sectional view of a capsule case.
Here, cross sections along the longitudinal and width directions of the
図8は、永久磁石を固定したカプセルケースの等角投影断面図である。
ここでは、永久磁石25を固定した後のカプセルケース13において、縦方向及び幅方向に沿った断面を、奥行方向の奥側、縦方向の一方、及び幅方向の他方から見た状態を示す。永久磁石25は、接着剤27によって収納部17に固定されており、収納部17内で縦方向の内側に寄せて配置されている。収納部17に充填されて固化した接着剤27は、図3に示すように、永久磁石25における奥行方向の奥側まで覆っている。収納部17には、先に永久磁石25を挿入してから接着剤27を注入してもよいし、先に接着剤27を注入してから永久磁石25を挿入してもよい。
FIG. 8 is an isometric cross-sectional view of a capsule case with fixed permanent magnets.
Here, the
アークランナ26は、導電性を有する金属であり、幅方向に延び、幅方向及び縦方向に沿った平板状に形成され、消弧室23内で固定接触子31に電気的に接続されている。アークランナ26は、固定接触子31と同一の材質であることが望ましい。図5に示すように、アークランナ26には、幅方向の中央に、奥行方向に貫通した丸穴28(貫通穴)が形成されており、丸穴28に固定接触子31が嵌め合わされている。アークランナ26と固定接触子31とは、ろう付けされている。アークランナ26は、インサート成形によって固定接触子31と共にカプセルケース13の天井に一体化されている。インサート成形の手法については、固定接触子31と同様である。
The
《作用効果》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
電磁接触器11は、一対の固定接触子31と、可動接触子32と、永久磁石25と、アークランナ26と、を備えている。一対の固定接触子31は、固定接点35が形成されている。可動接触子32は、一対の可動接点36が形成され、予め定めた方向に沿って変位することで可動接点36を固定接点35に接触及び離間させる。永久磁石25は、固定接点35及び可動接点36によって構成される接点部21に対して、可動接触子32の変位方向と直交する方向に外部磁界φを与える。アークランナ26は、接点部21が配置された室内で固定接触子31に電気的に接続され、可動接触子32の変位方向から見て外部磁界φと直交する方向に延びた導体である。
《Effect》
Next, main effects of the first embodiment will be described.
The
図9は、部分拡大した電磁接触器の断面図である(C-C断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、幅方向及び奥行方向に沿ったC-C断面を、縦方向の一方から見た状態を示し、接点部21を部分拡大している。消弧室23において、遮断によって二次側の接点部21に生じたアークAを太い点線矢印で示しており、A1~A3は経時的な変化を示している。
A1は初期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の中央にあり、終点は固定接触子31における幅方向の中央にあるため、アークA1は、奥行方向の手前側に向かって延びている。アークA1には、縦方向の一方に向かう外部磁界φが与えられているため、フレミングの左手の法則に従って幅方向の一方に向かうローレンツ力F1が作用する。
FIG. 9 is a partially enlarged sectional view of the magnetic contactor (CC section).
Here, in the
A1 is an initial arc, the starting point is at the center of the
A2はローレンツ力F1によって引き伸ばされた中期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の一方へ移動し、終点は固定接触子31からアークランナ26へと移動している。したがって、アークA2は奥行方向の手前側及び幅方向の一方に向かって延びている。アークA2には、縦方向の一方に向かう外部磁界φが与えられているため、フレミングの左手の法則に従って幅方向の一方及び奥行方向の奥側に向かうローレンツ力F2が作用する。
A3はローレンツ力F2によってさらに引き伸ばされた後期のアークであり、始点は可動接触子32の側面へ移動し、終点はアークランナ26における幅方向の一方へ移動している。アークA3は、幅方向の一方及び奥行方向の奥側に向かって凸となるように大きく湾曲しており、幅方向の一方及び奥行方向の奥側に向かい、それから幅方向の他方及び奥行方向の手前側に向かって延びている。
A2 is an intermediate arc stretched by the Lorentz force F1, the starting point of which moves to one side in the width direction of the
A3 is the latter arc further stretched by the Lorentz force F2, the starting point has moved to the side of the
このように、接点部21にアークA1が生じたとき、外部磁界φと直交する方向にローレンツ力F1が作用し、アークAの固定接触子31側がアークランナ26に沿って移動する。アークA2は可動接触子32の変位方向に対して傾くため、ローレンツ力F2も可動接触子32の変位方向に対して傾くことになる。これを受けて、アークA3は、可動接触子32の変位方向と直交する方向だけではなく、可動接触子32の変位方向にも引き伸ばされる。したがって、消弧スペースにおける幅方向及び奥行方向が有効活用される。こうしてアーク電圧を高めることでアークAを消弧し、接点部21の絶縁を回復させる。ここでは、二次側の接点部21について説明したが、一次側の接点部21についても同様である。このように、接点部21に生じるアークAを十分に引き伸ばすことにより、消弧室23の大型化を抑制しつつ、遮断性能を向上させることができる。
Thus, when the arc A1 is generated in the
電磁接触器11は、密閉容器12を備える。密閉容器12は、内部に接点部21が配置され、遮断用ガスが封入された樹脂製である。このように、樹脂製の密閉容器12を用いることで、電気絶縁性を確保しつつ、小型軽量化を図り、設計自由度を向上させることができる。
固定接触子31及びアークランナ26は、密閉容器12にインサート成形されている。これにより、密閉容器12に対して固定接触子31及びアークランナ26の双方を同時に一体化することができる。したがって、後からアークランナ26を固定するという工程が不要になり、下流の組立工程を簡素化することができる。また、金属と樹脂が界面レベルで接合されるため、アークランナ26を堅固に固定することができる。
The
The fixed
密閉容器12は、収納部17を備える。収納部17は、接点部21が配置された消弧室23内と隔たれ、永久磁石25を収納する。永久磁石25は、加熱によって磁束密度が低下する熱減磁が生じるが、収納部17に収容され隔離されているため、遮断時のアークAによる熱減磁を防ぐことができる。
永久磁石25は、収納部17に接着剤27によって固定されている。これにより、永久磁石25を安価に且つ容易に固定することができる。
可動接触子32は、可動接触子32の変位方向と直交する方向に延びている。永久磁石25は、可動接触子32の長手方向に沿った外部磁界φを与える。アークランナ26は、可動接触子32の短手方向に延びている。密閉容器12の内側は、可動接触子32における短手方向の両側に、消弧スペースを確保しやすい。したがって、アークランナ26を可動接触子32の短手方向に延ばすことで、消弧室23の大型化を抑制しつつ、十分な消弧スペースを確保し、遮断性能を向上させることができる。
The sealed
The
The
アークランナ26は、可動接触子32における短手方向の一方及び他方の双方に向かって延びている。これにより、電流を逆方向に流した場合でも、正方向に流した場合と同じようにアークAを引き伸ばし、遮断性能を向上させることができる。例えば電気自動車(EV)の充電回路に使用される電磁接触器11では、車両側から外部に電力を供給する場合があり、このとき電磁接触器11には充電時とは逆方向の電流が流れる。したがって、電流が正方向及び逆方向のどちらの方向に流れていても、同じようにアークAを引き伸ばすことが要求されている。
The
図10は、電磁接触器の断面図である(D-D断面)。
ここでは、図3に示した電磁接触器11において、縦方向及び幅方向に沿ったD-D断面を、奥行方向の奥側から見た状態を示す。通電方向は、前述した図6の状態に対して逆方向に流している。すなわち、縦方向における一方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、固定接触子31から可動接触子32に向かって、つまり奥行方向の奥側に向かって流れる。縦方向における一方のアークAには、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。縦方向における他方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、可動接触子32から固定接触子31に向かって、つまり奥行方向の手前側に向かって電流が流れる。他方のアークAには、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。このように、電流を逆方向に流した場合でも、正方向に流した場合と同じようにアークAを引き伸ばし、遮断性能を向上させることができる。
FIG. 10 is a sectional view of the electromagnetic contactor (DD section).
Here, in the
永久磁石25は、可動接触子32における長手方向の一方及び他方の双方に一つずつ設けられている。これにより、一次側及び二次側の双方でアークAを引き伸ばし、遮断性能を向上させることができる。
永久磁石25は、極性が異極対向となるように配置されている。これにより、図6及び図10に示すように、奥行方向から見てアークAを引き伸ばす方向を一次側と二次側で互い違いにすることができる。これにより、アークAによって発生する高速のガス気流が、幅方向の一方及び他方の何れかに偏ることを抑制できる。
The
The
固定接触子31は、可動接触子32の変位方向に延びた柱状である。アークランナ26は、可動接触子32の変位方向に貫通した丸穴28が形成され、丸穴28に固定接触子31が嵌め合わされている。これにより、固定接触子31とアークランナ26との電気的な接続を容易に行なうことができる。
アークランナ26は、固定接触子31にろう付けされている。これにより、固定接触子31とアークランナ26との電気的な接続を確実に行なうことができる。
電磁接触器11は、電磁石部22を備える。電磁石部22は、密閉容器12の内部に配置され、接点支え41を介して可動接触子32を変位させることで接点部21の開閉を切り替える。このように、電磁石部22を密閉容器12の内部に配置することで、電磁接触器11の取り扱いが容易になる。
The fixed
The
次に、比較例について説明する。
比較例では、アークランナ26を省略したことを除いては、前述した電磁接触器11と同様の構成を備えている。したがって、共通する構成については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
図11は、比較例を示す図である。
ここでは、比較例となる電磁接触器71において、図9と同じように幅方向及び奥行方向に沿った断面を縦方向の一方から見た状態を示し、接点部21を部分拡大している。消弧室23において、遮断によって二次側の接点部21に生じたアークAを太い点線矢印で示しており、Ac1~Ac3は経時的な変化を示している。
Next, a comparative example will be described.
The comparative example has the same configuration as the
FIG. 11 is a diagram showing a comparative example.
Here, in the
Ac1は初期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の中央にあり、終点は固定接触子31における幅方向の中央にあるため、アークAc1は奥行方向の手前側に向かって延びている。アークAc1には、縦方向の一方に向かう外部磁界φが与えられているため、フレミングの左手の法則に従って幅方向の一方に向かうローレンツ力Fc1が作用する。
Ac2はローレンツ力Fc1によって引き伸ばされた中期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の一方へ移動し、終点は固定接触子31の円柱面へと移動している。アークAc2は、幅方向の一方に向かって凸となるように湾曲しており、幅方向の一方及び奥行方向の手前側に向かい、それから幅方向の他方及び奥行方向の手前側に向かって延びている。
Ac1 is an initial arc, the starting point is at the center of the
Ac2 is a middle arc stretched by the Lorentz force Fc1, the starting point of which moves to one side in the width direction of the
Ac3はローレンツ力Fc1によってさらに引き伸ばされた後期のアークであり、始点は可動接触子32の側面へ移動し、終点は固定接触子31の側面のままである。アークAc3は、幅方向の一方に向かって凸となるように大きく湾曲しており、幅方向の一方及び奥行方向の手前側に向かい、それから幅方向の他方及び奥行方向の手前側に向かって延びている。
このように、遮断によって接点部21にアークAc1が生じたとき、外部磁界φと直交する方向にローレンツ力Fc1が作用することで、アークAc2及びアークAc3のように、幅方向の一方へ引き伸ばされる。しかしながら、幅方向に引き伸ばすだけで、奥行方向には引き伸ばされないため、消弧スペースを十分に有効活用することができず、遮断性能を高める点で改善の余地があった。
Ac3 is the latter arc further stretched by the Lorentz force Fc1, the starting point moves to the side of the
Thus, when the arc Ac1 is generated in the
《変形例》
第一実施形態では、固定接触子31とアークランナ26とを嵌め合わせて、ろう付けする構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、丸穴28に固定接触子31を圧入固定したり、丸穴28の雌ねじ部と固定接触子31の雄ねじ部とを嵌め合わせたり、止め輪によってアークランナ26を固定したりしてもよい。
第一実施形態では、固定接触子31が奥行方向に延びる略円柱状に形成される構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、固定接触子31を縦方向に延びる板状に形成したり、幅方向から見て縦方向の内側に開いた略C字状又は略コ字状に形成したりしてもよい。
<<Modification>>
In the first embodiment, the fixed
In the first embodiment, the configuration in which the fixed
第一実施形態では、一対の永久磁石25が縦方向に対向する構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、一対の永久磁石25を幅方向に対向させてもよい。この場合、永久磁石25の外部磁界φと直交するように、縦方向に延びるアークランナ26を設ければよい。
第一実施形態では、アークランナ26が幅方向の一方及び他方の双方に向かって延びている構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、通電方向が一方向に限定されている場合は、アークAを引き伸ばす方向が幅方向の一方又は他方の何れかに限定されるので、これに合わせてアークランナ26を延ばせばよい。
第一実施形態では、密閉容器12の外周面だけにガスバリアコーティングを行なっているが、これに限定されるものではなく、密閉容器12の内周面にもガスバリアコーティングを行なってもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the pair of
In the first embodiment, the configuration in which the
In the first embodiment, the gas barrier coating is applied only to the outer peripheral surface of the sealed
《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、永久磁石25の極性配置について他の態様を示すものである。すなわち、一対の永久磁石25を極性が同極対向となるように配置したことを除けば、前述した第一実施形態と同様の構成を備えている。したがって、共通する構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図12は、第二実施形態における電磁接触器の断面図である(D-D断面)。
ここでは、図3に示した電磁接触器11において、縦方向及び幅方向に沿ったD-D断面を、奥行方向の奥側から見た状態を示す。二つの永久磁石25は、同極対向となるように、両方とも縦方向の内側をN極としている。この場合、破線矢印で示すように、縦方向の内側に向かってから幅方向の外側へ向かう外部磁界φが発生する。
<<Second embodiment>>
"composition"
The second embodiment shows another aspect of the polar arrangement of the
FIG. 12 is a cross-sectional view of the electromagnetic contactor in the second embodiment (DD cross section).
Here, in the
ここでは、縦方向における他方の固定接触子31を一次側とし、縦方向における一方の固定接触子31を二次側とする。そのため、縦方向における他方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、固定接触子31から可動接触子32に向かって、つまり奥行方向の奥側に向かって流れる。縦方向における他方のアークAには、ブロック矢印で示すように、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。縦方向における一方の接点部21では、遮断時に生じるアークAの電流が、可動接触子32から固定接触子31に向かって、つまり奥行方向の手前側に向かって電流が流れる。縦方向における一方のアークAには、ブロック矢印で示すように、外部磁界φによって幅方向の他方側に向かうローレンツ力Fが作用する。
Here, the other fixed
《作用効果》
次に、第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
永久磁石25は、極性が同極対向となるように配置されている。したがって、前述した第一実施形態とは外部磁界φが異なる。
図13は、第二実施形態における部分拡大した電磁接触器の断面図である(C-C断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、幅方向及び奥行方向に沿ったC-C断面を、縦方向の一方から見た状態を示し、接点部21を部分拡大している。消弧室23において、遮断によって二次側の接点部21に生じたアークAを太い点線矢印で示しており、A1~A3は経時的な変化を示している。
A1は初期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の中央にあり、終点は固定接触子31における幅方向の中央にあるため、アークA1は、奥行方向の手前側に向かって延びている。アークA1には、縦方向の一方に向かう外部磁界φが与えられているため、フレミングの左手の法則に従って幅方向の他方に向かうローレンツ力F1が作用する。
《Effect》
Next, main effects of the second embodiment will be described.
The
FIG. 13 is a partially enlarged sectional view of the electromagnetic contactor in the second embodiment (CC section).
Here, in the
A1 is an initial arc, the starting point is at the center of the
A2はローレンツ力F1によって引き伸ばされた中期のアークであり、始点は可動接触子32における幅方向の他方へ移動し、終点は固定接触子31からアークランナ26へと移動している。したがって、アークA2は奥行方向の手前側及び幅方向の他方に向かって延びている。アークA2には、縦方向の一方に向かう外部磁界φが与えられているため、フレミングの左手の法則に従って幅方向の他方及び奥行方向の奥側に向かうローレンツ力F2が作用する。
A3はローレンツ力F2によってさらに引き伸ばされた後期のアークであり、始点は可動接触子32の側面へ移動し、終点はアークランナ26における幅方向の他方へ移動している。アークA3は、幅方向の他方及び奥行方向の奥側に向かって凸となるように大きく湾曲しており、幅方向の他方及び奥行方向の奥側に向かい、それから幅方向の一方及び奥行方向の手前側に向かって延びている。
A2 is the middle arc stretched by the Lorentz force F1, the starting point is moved to the other side of the
A3 is the latter arc further stretched by the Lorentz force F2, the starting point has moved to the side of the
このように、接点部21にアークA1が生じたとき、外部磁界φと直交する方向にローレンツ力F1が作用し、アークAの固定接触子31側がアークランナ26に沿って移動する。アークA2は可動接触子32の変位方向に対して傾くため、ローレンツ力F2も可動接触子32の変位方向に対して傾くことになる。これを受けて、アークA3は、可動接触子32の変位方向と直交する方向だけではなく、可動接触子32の変位方向にも引き伸ばされる。したがって、消弧スペースにおける幅方向及び奥行方向が有効活用される。こうしてアーク電圧を高めることでアークAを消弧し、接点部21の絶縁を回復させる。ここでは、二次側の接点部21について説明したが、一次側の接点部21についても同様である。このように、接点部21に生じるアークAを十分に引き伸ばすことにより、消弧室23の大型化を抑制しつつ、遮断性能を向上させることができる。
Thus, when the arc A1 is generated in the
永久磁石25は、極性が同極対向となるように配置されている。これにより、電磁石部22に対する偏った磁気干渉を抑制することができる。すなわち、永久磁石25は、図3に示すように、電磁石部22における奥行方向の手前側に近接している。したがって、極性が異極対向となるように永久磁石25を配置した場合、縦方向の一方に向かう外部磁界φが発生することで、偏った磁気干渉によって可動プランジャ53の動作に影響を与える可能性がある。これに対して、極性が同極対向となるように永久磁石25を配置すると、図12に示すように、縦方向の一方と他方で外部磁界φが対称になる。したがって、電磁石部22に対する偏った磁気干渉を抑制することができる。
その他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
The
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment.
《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、アークランナ26の固定について他の態様を示すものである。すなわち、接着剤を用いてアークランナ26をカプセルケース13に固定したことを除けば、前述した第一実施形態と同様の構成を備える。したがって、共通する構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図14は、第三実施形態における電磁接触器の断面図である(C-C断面)。
ここでは、図2に示した電磁接触器11において、幅方向及び奥行方向に沿ったC-C断面を、縦方向の一方から見た状態を示す。カプセルケース13の天井には、固定接触子31のみがインサート成形されており、固定接触子31の周りには、アークランナ26を嵌め合わせる凹部81が形成されている。アークランナ26は、接着剤82によって凹部81に固定されているが、固定接触子31の円柱面に形成された段差に当接することで、奥行方向の位置決めが行なわれる。
<<Third Embodiment>>
"composition"
The third embodiment shows another aspect of fixing the
FIG. 14 is a sectional view of the electromagnetic contactor in the third embodiment (CC section).
Here, in the
図15は、カプセルケースの等角投影断面図である。
ここでは、アークランナ26を固定する前のカプセルケース13において、縦方向及び幅方向に沿った断面を、奥行方向の奥側、縦方向の一方、及び幅方向の他方から見た状態を示す。カプセルケース13の天井面には、固定接触子31の周りにアークランナ26を嵌め込む凹部81が一つずつ形成されている。凹部81は、縦方向の両側及び幅方向の両側を囲むリブによって形成されており、奥行方向の深さはアークランナ26の厚さ程度である。アークランナ26は、凹部81に嵌め合わされ、且つ丸穴28が固定接触子31に嵌め合わされる。
FIG. 15 is an isometric cross-sectional view of the capsule case.
Here, cross sections along the longitudinal and width directions of the
図16は、アークランナを固定したカプセルケースの等角投影断面図である。
ここでは、アークランナ26を固定した後のカプセルケース13において、縦方向及び幅方向に沿った断面を、奥行方向の奥側、縦方向の一方、及び幅方向の他方から見た状態を示す。アークランナ26は、接着剤82によって凹部81に固定されている。凹部81に塗布されて固化した接着剤82は、図14に示すように、アークランナ26の裏面全体と側面に広がっている。アークランナ26の表面はアークAの移動面となるため、接着剤82によって覆われることがないように、全面を消弧室23に露出させている。凹部81には、先に接着剤82を塗布してからアークランナ26を嵌め合わせる。
FIG. 16 is an isometric cross-sectional view of the capsule case with the arc runner fixed.
Here, the
《作用効果》
次に、第三実施形態の主要な作用効果について説明する。
固定接触子31は、密閉容器12にインサート成形され、アークランナ26は、密閉容器12に接着剤82によって固定されている。これにより、インサート成形するよりも簡易な作業でアークランナ26を固定することができる。
密閉容器12には、内周面にアークランナ26を嵌め合わせる凹部81が形成されている。これにより、接着剤82の塗布が容易になり、接着剤82のはみ出しも抑制できる。また、一平面にアークランナ26を接着する場合と比べて接着面積を拡大できるので、アークランナ26を堅固に固定することができる。
その他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
《Effect》
Next, main effects of the third embodiment will be described.
The fixed
The
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment.
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。 Although the foregoing has been described with reference to a limited number of embodiments, the scope of rights is not limited thereto, and modifications of the embodiments based on the above disclosure will be obvious to those skilled in the art.
11…電磁接触器、12…密閉容器、13…カプセルケース、14…カプセルカバー、15…パイプ、16…絶縁バリア、17…収納部、21…接点部、22…電磁石部、23…消弧室、25…永久磁石、26…アークランナ、27…接着剤、28…丸穴、31…固定接触子、32…可動接触子、33…ねじ穴、35…固定接点、36…可動接点、41…接点支え、42…基部、43…押さえ部材、44…接触スプリング、51…スプール、52…摺動カラー、53…可動プランジャ、54…アーマチュア、55…ヨーク、56…プランジャリング、57…バックスプリング、58…永久磁石、59…補助ヨーク、61…巻き軸、62…コイル、71…電磁接触器、81…凹部、82…接着剤、A…アーク、A1…アーク、A2…アーク、A3…アーク、Ac1…アーク、Ac2…アーク、Ac3…アーク、F…ローレンツ力、F1…ローレンツ力、F2…ローレンツ力、Fc1…ローレンツ力、φ…外部磁界
DESCRIPTION OF
Claims (15)
一対の可動接点が形成され、予め定めた方向に沿って変位することで前記可動接点を前記固定接点に接触及び離間させる可動接触子と、
前記固定接点及び前記可動接点によって構成される接点部に対して、前記可動接触子の変位方向と直交する方向に外部磁界を与える永久磁石と、
前記接点部が配置された室内で前記固定接触子に電気的に接続され、前記可動接触子の変位方向から見て前記外部磁界と直交する方向に延びた導体であるアークランナと、を備えることを特徴とする電磁接触器。 a pair of fixed contacts formed with fixed contacts;
a movable contact that is formed with a pair of movable contacts and displaces along a predetermined direction to bring the movable contacts into contact with and separate from the fixed contacts;
a permanent magnet that applies an external magnetic field in a direction orthogonal to the displacement direction of the movable contact to a contact portion formed by the fixed contact and the movable contact;
an arc runner that is a conductor that is electrically connected to the fixed contact in the chamber in which the contact portion is arranged and that extends in a direction perpendicular to the external magnetic field when viewed from the displacement direction of the movable contact; A magnetic contactor characterized by:
前記アークランナは、前記密閉容器に接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁接触器。 The stationary contact is insert-molded in the closed container,
3. The magnetic contactor according to claim 2, wherein said arc runner is fixed to said sealed container with an adhesive.
前記接点部が配置された室内と隔たれ、前記永久磁石を収納する収納部を備えることを特徴とする請求項2~5の何れか一項に記載の電磁接触器。 The closed container is
The electromagnetic contactor according to any one of claims 2 to 5, further comprising a storage section that stores the permanent magnet and is separated from a room in which the contact section is arranged.
前記永久磁石は、前記可動接触子の長手方向に沿った前記外部磁界を与え、
前記アークランナは、前記可動接触子の短手方向に延びていることを特徴とする請求項1~7の何れか一項に記載の電磁接触器。 The movable contact extends in a direction orthogonal to the displacement direction of the movable contact,
the permanent magnet provides the external magnetic field along the longitudinal direction of the movable contact;
The magnetic contactor according to any one of claims 1 to 7, wherein the arc runner extends in the lateral direction of the movable contactor.
前記アークランナは、前記可動接触子の変位方向に貫通した貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記固定接触子が嵌め合わされていることを特徴とする請求項1~12の何れか一項に記載の電磁接触器。 The fixed contact has a columnar shape extending in the displacement direction of the movable contact,
13. The arc runner according to any one of claims 1 to 12, wherein a through hole penetrating in the displacement direction of the movable contact is formed in the arc runner, and the fixed contact is fitted into the through hole. magnetic contactor.
8. The method according to any one of claims 2 to 7, further comprising an electromagnet unit arranged inside the sealed container and switching opening and closing of the contact unit by displacing the movable contact via a contact support. Electromagnetic contactor as described.
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