JP5684650B2

JP5684650B2 - 電磁接触器

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Publication number: JP5684650B2
Application number: JP2011112916A
Authority: JP
Inventors: 鹿志村　修; 修鹿志村; 磯崎　優; 優磯崎; 立川　裕之; 裕之立川; 幸悦高谷; 中　康弘; 康弘中; 雄二柴
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: CN103155084A; EP2711965A1; KR20140019826A; US20130228552A1; WO2012157218A1; CN103155084B; JP2012243592A; EP2711965B1; EP2711965A4; US8749331B2

Description

本発明は、固定接触子及び可動接触子を接点収納ケース内に配置した電磁接触器に関する。

電流路の開閉を行う電磁接触器では、可動接触子を電磁石ユニットの励磁コイル及び可動プランジャで駆動するようにしている。すなわち、励磁コイルが非励磁状態であるときに、可動プランジャが復帰スプリングによって付勢されて、可動接触子が所定間隔を保って配置された一対の固定接触子から離間している釈放状態となる。この釈放状態から、励磁コイルを励磁することにより、可動プランジャが復帰スプリングに抗して可動されて、可動接触子が一対の固定接触子に接触して投入状態となる（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の従来例では、一対の固定接触子及び可動接触子がセラミックのような耐熱性材料で一面を開口して箱状に形成された封止容器内に配置されている。また、投入状態から釈放状態とする際に、固定接触子及び可動接触子間で発生するアークを消弧するために、永久磁石とこれを挟む磁性部材からなる磁気手段を磁性部材が固定接触子及び可動接触子を挟むようにして封止容器の外面に付設する。この磁気手段によって固定接触子及び可動接触子が存在する空間に可動接点の動作方向と直交する磁場を与えるようにしている。

特許第３１０７２８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、アークを消弧するための磁場を形成する磁気手段を封止容器の外側に配置するので、磁気手段で発生させる磁場の磁束密度を大きくすることができず、磁力の強い永久磁石を使用する必要があり、製造コストが嵩むという未解決の課題がある。また、磁力の弱い安価な永久磁石を使用するために磁気手段を密封容器内に永久磁石を配置することが考えられるが、この場合には、永久磁石がアークに晒されることから磁気特性が劣化することが考えられ、保護手段が必要になり、全体の構成が複雑大型化するという未解決の課題がある。

さらに、密封容器の外側に磁気手段を配置するので、磁気手段の位置決め手段が別途必要になり、組付性が低下するという未解決の課題もある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、アークを消弧するための永久磁石の位置決め機能、アークからの保護機能及び必要な絶縁機能を備え、十分なアーク消弧機能を確保しながら小型化することが可能な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、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を接点収納ケース内に収納した接点装置を備えている。前記接点収納ケースの内周面に前記一対の固定接触子及び可動接触子を囲む有底筒状の絶縁筒体を有している。該絶縁筒体は、前記一対の固定接触子及び可動接触子間に発生するアークを消弧するアーク消弧用永久磁石を位置決めするとともに、当該アーク消弧用永久磁石をアークから保護する磁石収納部を前記可動接触子の側面と対向させて内周面に形成し、該磁石収納部の前記可動接触子の延長方向外側にアーク消弧空間を形成した。

この構成によると、磁石収納部で、アークを消弧するアーク消弧用永久磁石の位置決めと、アーク消弧用永久磁石に直接アークが触れることを防止することができるとともに、アークを囲い込んで、外部の金属部材に影響することを防止することができる。さらに、アーク消弧空間を広くとることができ、アークの消弧を確実に行うことができる。

また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁筒体は、有底筒状に一体成形されている。
この構成によると、一体成形によって有底筒状の絶縁筒体を構成するので、磁石収納部を有する有底筒状の絶縁筒体を容易に形成することができる。
また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁筒体が、底部の前記磁石収納部を形成した絶縁ベース部材と、該絶縁ベース部材の上面に装着した絶縁筒体とで構成されている。
この構成によると、有底筒状の絶縁筒体を絶縁ベース部材と絶縁筒体とに２分割して形成するので、一対の固定接触子と可動接触子との組込みを容易に行うことができる。

また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁筒体は、底部の前記磁石収納部を形成した絶縁ベース部材と、該絶縁ベース部材の上面に装着した絶縁筒体とで構成されている。
この構成によると、絶縁筒体が絶縁ベース部材と絶縁筒体とに分割されているので、一対の固定接触子及び可動接触子の組付けスペースが小さい場合にその組付けを容易に行うことができる。

また、本発明の他の形態に係る電磁接触器は、前記絶縁筒体が、前記可動接触子の側縁に対向して長辺に沿って磁石収納部を配置するとともに、短辺に沿って上方に延長する一対の側板部を配置した平面から見て長方形の絶縁ベース部材と、該絶縁ベース部材の一対の側板部の側縁間を前記磁石収納部の外側を通って連結する一対の連結部材とを備えている。
この構成によると、一対の固定接触子及び可動接触子の組付けスペースが小さい場合に、一対の連結部材を外した状態で、一対の固定接触子及び可動接触子の組付けを行うことができ、組付けを容易に行うことができる。

本発明によれば、一対の固定接触子及びこれらに接離可能とされた可動接触子を囲む有底筒状の絶縁筒体を設けたので、この絶縁筒体で、アーク消弧用永久磁石の位置決め機能、アークから永久磁石を保護する保護機能及び外部の金属部材に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を持たせることができ、永久磁石に位置ずれを生じることがなく、アークの消弧を安全且つ確実に行うことができるという効果が得られる。１つの絶縁筒体で３つの機能を果たすことができるので、部品点数を最小限とすることができ、コストダウンを図ることができる。

本発明に係る電磁接触器の第１の実施形態を示す断面図である。図１の接点収納ケースを示す分解斜視図である。接点機構の絶縁カバーを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は装着前の平面図、（ｃ）装着後の平面図である。絶縁カバーの装着方法を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線上の断面図である。本発明によるアーク消弧用永久磁石によるアーク消弧の説明に供する説明図である。アーク消弧用永久磁石を絶縁ケースの外側に配置した場合のアーク消弧の説明に供する説明図である。接点収納ケースを構成する絶縁筒体の他の例を示す斜視図である。接点機構の他の例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。接点機構の可動接触子の他の例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る電磁開閉器の一例を示す断面図、図２は接点収納ケースの分解斜視図である。この図１及び図２において、１０は電磁接触器であり、この電磁接触器１０は接点機構を配置した接点装置１００と、この接点装置１００を駆動する電磁石ユニット２００とで構成されている。
接点装置１００は、図１及び図２から明らかなように、接点機構１０１を収納する接点収納ケース１０２を有する。この接点収納ケース１０２は、図２に示すように、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部１０３を有する金属角筒体１０４と、この金属角筒体１０４の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される固定接点支持絶縁基板１０５とを備えている。

金属角筒体１０４は、そのフランジ部１０３が後述する電磁石ユニット２００の上部磁気ヨーク２１０にシール接合されて固定されている。
また、固定接点支持絶縁基板１０５には、中央部に後述する一対の固定接触子１１１及び１１２を挿通する貫通孔１０６及び１０７が所定間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板１０５の上面側における貫通孔１０６及び１０７の周囲及び下面側における角筒体１０４に接触する位置にメタライズ処理が施されている。そして、固定接点支持絶縁基板１０５が角筒体１０４の上面にロウ付けされている。

接点機構１０１は、図６に示すように、接点収納ケース１０２の固定接点支持絶縁基板１０５の貫通孔１０６及び１０７に挿通されて固定された一対の固定接触子１１１及び１１２を備えている。これら固定接触子１１１及び１１２のそれぞれは、固定接点支持絶縁基板１０５の貫通孔１０６及び１０７に挿通される上端に外方に突出するフランジ部を有する支持導体部１１４と、この支持導体部１１４に連結されて固定接点支持絶縁基板１０５の下面側に配設され内方側を開放したＣ字状部１１５とを備えている。

Ｃ字状部１１５は、固定接点支持絶縁基板１０５の下面に沿って外側に延長する上板部１１６とこの上板部１１６の外側端部から下方に延長する中間板部１１７と、この中間板部１１７の下端側から上板部１１６と平行に内方側すなわち固定接触子１１１及び１１２の対面方向に延長する下板部１１８とで中間板部１１７及び下板部１１８で形成されるＬ字状に上板部１１６を加えたＣ字状に形成されている。

ここで、支持導体部１１４とＣ字状部１１５とは、支持導体部１１４の下端面に突出形成されたピン１１４ａをＣ字状部１１５の上板部１１６に形成された貫通孔１２０内に挿通した状態で例えばロウ付けによって固定されている。なお、支持導体部１１４及びＣ字状部１１５の固定は、ロウ付けに限らず、ピン１１４ａを貫通孔１２０に嵌合させたり、ピン１１４ａに雄ねじを形成し、貫通孔１２０に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。

そして、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５にそれぞれ、アークの発生を規制する合成樹脂材製の絶縁カバー１２１が装着されている。この絶縁カバー１２１は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｃ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７の内周面を被覆するものである。絶縁カバー１２１は、上板部１１６及び中間板部１１７の内周面に沿うＬ字状板部１２２と、このＬ字状板部１２２の前後端部からそれぞれ上方及び外方に延長してＣ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７の側面を覆う側板部１２３及び１２４と、これら側板部１２３及び１２４の上端から内方側に形成された固定接触子１１１及び１１２の支持導体部１１４に形成された小径部１１４ｂに嵌合する嵌合部１２５とを備えている。

したがって、絶縁カバー１２１が、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定接触子１１１及び１１２の支持導体部１１４の小径部１１４ｂに嵌合部１２５を対向させた状態とし、次いで、図３（ｃ）に示すように、絶縁カバー１２１を押し込むことにより、嵌合部１２５を支持導体部１１４の小径部１１４ｂに嵌合させる。
実際には、図４（ａ）に示すように、固定接触子１１１及び１１２を取付けた後の固定接点支持絶縁基板１０５を下側とした状態で、上方の開口部から絶縁カバー１２１を図３（ａ）〜（ｃ）とは上下逆にした状態で、固定接触子１１１及び１１２間に挿入する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、嵌合部１２５を固定接点支持絶縁基板１０５に接触させた状態で、図４（ｃ）に示すように、絶縁カバー１２１を外側に押し込むことにより、嵌合部１２５を固定接触子１１１及び１１２の支持導体部１１４の小径部１１４ｂに嵌合させて固定する。
このように、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５に絶縁カバー１２１を装着することにより、このＣ字状部１１５の内周面では下板部１１８の上面側のみが露出されて接点部１１８ａとされている。

そして、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５内に両端部を配置するように可動接触子１３０が配設されている。この可動接触子１３０は後述する電磁石ユニット２００の可動プランジャ２１５に固定された連結軸１３１に支持されている。この可動接触子１３０は、図１に示すように、中央部の連結軸１３１の近傍が下方に突出する凹部１３２が形成され、この凹部１３２に連結軸１３１を挿通する貫通孔１３３が形成されている。

連結軸１３１は、上端に外方に突出するフランジ部１３１ａが形成されている。この連結軸１３１に下端側から接触スプリング１３４に挿通し、次いで可動接触子１３０の貫通孔１３３を挿通して、接触スプリング１３４の上端をフランジ部１３１ａに当接させこの接触スプリング１３４で所定の付勢力を得るように可動接触子１３０を例えばＣリング１３５によって位置決めする。

この可動接触子１３０は、釈放状態で、両端の接点部と固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５の下板部１１８の接点部１１８ａとが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子１３０は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５の下板部１１８の接点部１１８ａに、接触スプリング１３４による所定の接触圧で接触するように設定されている。

さらに、接点収納ケース１０２の角筒体１０４の内周面には、図１に示すように、角筒部１４０ａとこの角筒部１４０ａの下面に形成された底板部１４０ｂとで有底角筒状に形成された絶縁筒体１４０が配設されている。この絶縁筒体１４０は例えば合成樹脂製で角筒部１４０ａ及び底板部１４０ｂが一体成形されている。この絶縁筒体１４０の可動接触子１３０の側面に対向する位置に磁石収納部としての磁石収納筒体１４１及び１４２が一体形成されている。この磁石収納筒体１４１及び１４２には、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４が挿通されて固定されている。

このアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、厚み方向に互いの対向磁極面が同極例えばＮ極となるように着磁されている。また、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、左右方向の両端部がそれぞれ、図５に示すように、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部との対向位置より僅かに内側となるよう設定されている。そして、磁石収納筒体１４１及び１４２の左右方向すなわち可動接触子の長手方向外側にそれぞれアーク消弧空間１４５及び１４６が形成されている。

また、磁石収納筒体１４１及び１４２の可動接触子１３０の両端よりの側縁と摺接して可動接触子１３０の回動を規制する可動接触子ガイド部材１４８及び１４９が突出形成されている。
したがって、絶縁筒体１４０は、磁石収納筒体１４１及び４２によるアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の位置決め機能と、アークからアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を保護する保護機能と、外部の剛性を高める金属性の角筒体１０４に対するアークの影響を遮断する絶縁機能と、可動接触子１３０の回動規制機能とを備えている。

そして、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を絶縁筒体１４０の内周面側に配置することにより、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を可動接触子１３０に近接させることができる。このため、両アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のＮ極側から出る磁束φが、図６（ａ）に示すように、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向部を左右方向に内側から外側に大きな磁束密度で横切ることになる。

したがって、固定接触子１１１を電流供給源に接続し、固定接触子１１２を負荷側に接続するものとすると、投入状態の電流の方向は、図６（ｂ）に示すように、固定接触子１１１から可動接触子１３０を通じて固定接触子１１２に流れることになる。そして、投入状態から可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２から上方に離間させて釈放状態とする場合に、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間にアークが発生する。

このアークは、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４からの磁束φにより、アーク消弧用永久磁石１４３側のアーク消弧空間１４５側に引き伸ばされる。このとき、アーク消弧空間１４５及び１４６はアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の厚み分広く形成されているので、長いアーク長をとることができ、アークを確実に消弧することができる。
因みに、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁筒体１４０の外側に配置する場合には、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。

このため、投入状態から釈放状態に移行する際に発生するアークに作用するローレンツ力が小さくなり、アークを十分に引き伸ばすことができなくなる。アークの消弧性能を向上させるために、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁力を増加させる必要がある。しかも、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０の接点部との距離を短くするためには絶縁筒体１４０の前後方向の奥行きを狭くする必要があり、アークを消弧するための十分なアーク消弧空間を確保することができないという問題点がある。

しかしながら、上記実施形態によると、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を絶縁筒体１４０の内側に配置するので、上述した絶縁筒体１４０の外側にアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を配置する場合の問題点を全て解決することができる。
電磁石ユニット２００は、図１に示すように、側面から見て扁平なＵ字形状の磁気ヨーク２０１を有し、この磁気ヨーク２０１の底板部２０２の中央部に円筒状補助ヨーク２０３が固定されている。この円筒状補助ヨーク２０３の外側にスプール２０４が配置されている。

このスプール２０４は、円筒状補助ヨーク２０３を挿通する中央円筒部２０５と、この中央円筒部２０５の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部２０６と、中央円筒部２０５の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部２０７とで構成されている。そして、中央円筒部２０５、下フランジ部２０６及び上フランジ部２０７で構成される収納空間に励磁コイル２０８が巻装されている。

そして、磁気ヨーク２０１の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク２１０が固定されている。この上部磁気ヨーク２１０は、中央部にスプール２０４の中央円筒部２０５に対向する貫通孔２１０ａが形成されている。
そして、スプール２０４の中央円筒部２０５内に、底部と磁気ヨーク２０１の底板部２０２との間に復帰スプリング２１４を配設した可動プランジャ２１５が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ２１５には、上部磁気ヨーク２１０から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部２１６が形成されている。

また、上部磁気ヨーク２１０の上面に、例えば外形が方形で円形の中心開口２２１を有して環状に形成された永久磁石２２０が可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を囲むように固定されている。この永久磁石２２０は上下方向すなわち厚み方向に上端側を例えばＮ極とし、下端側をＳ極とするように着磁されている。なお、永久磁石２２０の中心開口２２１の形状は周鍔部２１６の形状に合わせた形状とし、外周面の形状は円形、方形等の任意の形状とすることができる。

そして、永久磁石２２０の上端面に、永久磁石２２０と同一外形で可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の外径より小さい内径の貫通孔２２４を有する補助ヨーク２２５が固定されている。この補助ヨーク２２５の下面に可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が当接されている。
また、可動プランジャ２１５の上端面には可動接触子１３０を支持する連結軸１３１が螺着されている。

そして、可動プランジャ２１５が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ２３０で覆われ、このキャップ２３０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２３１が上部磁気ヨーク２１０の下面にシール接合されている。これによって、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０が上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａを介して連通される密封容器が形成されている。そして、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０で形成される密封容器内に水素ガス、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。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子１１１が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子１１２が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット２００における励磁コイル２０８が非励磁状態にあって、電磁石ユニット２００で可動プランジャ２１５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。この釈放状態では、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４によって、上部磁気ヨーク２１０から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石２２０の磁力による吸引力が補助ヨーク２２５に作用されて、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が吸引される。このため、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の上面が補助ヨーク２２５の下面に当接している。

したがって、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を介して連結されている接点機構１０１の可動接触子１３０の接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａから上方に所定距離だけ離間している。このため、固定接触子１１１及び１１２間の電流路が遮断状態にあり、接点機構１０１が開極状態となっている。
このように、釈放状態では、可動プランジャ２１５に復帰スプリング２１４による付勢力と環状永久磁石２２０による吸引力との双方が作用しているので、可動プランジャ２１５が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。

この釈放状態から、電磁石ユニット２００の励磁コイル２０８を励磁すると、この電磁石ユニット２００で励磁力を発生させて、可動プランジャ２１５を復帰スプリング２１４の付勢力及び環状永久磁石２２０の吸引力に抗して下方に押し下げる。
そして、可動プランジャ２１５の下降が、周鍔部２１６の下面が上部磁気ヨーク２１０の上面に当接することにより停止される。

このように、可動プランジャ２１５が下降することにより、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を介して連結されている可動接触子１３０も下降し、その接点部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａに接触スプリング１３の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子１１１、可動接触子１３０、及び固定接触子１１２を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
このとき、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との間に可動接触子１３０を開極させる方向の電磁反発力が発生する。

しかしながら、固定接触子１１１及び１１２は、図１に示すように、上板部１１６、中間板部１１７及び下板部１１８によってＣ字状部１１５が形成されているので、上板部１１６及び下板部１１８とこれに対向する可動接触子１３０とで逆方向の電流が流れることになる。このため、固定接触子１１１及び１１２の下板部１１８が形成する磁界と可動接触子１３０に流れる電流の関係からフレミング左手の法則により可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａに押し付けるローレンツ力を発生することができる。

このローレンツ力によって、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａ間に発生する開極方向の電磁反発力に抗することが可能となり、可動接触子１３０の接点部１３０ａが開極することを確実に防止することができる。このため、可動接触子１３０を支持する接触スプリング１３４の押圧力を小さくすることができ、これに応じて励磁コイル２０８で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。

この接点機構１０１の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット２００の励磁コイル２０８の励磁を停止する。
これによって、電磁石ユニット２００で可動プランジャ２１５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２１５が復帰スプリング２１４の付勢力によって上昇し、周鍔部２１６が補助ヨーク２２５に近づくに従って環状永久磁石２２０の吸引力が増加する。

この可動プランジャ２１５が上昇することにより、連結軸１３１を介して連結された可動接触子１３０が上昇する。これに応じて接触スプリング１３４で接触圧を与えている間は可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２に接触している。その後、接触スプリング１３４の接触圧がなくなった時点で可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２から上方に離間する開極開始状態となる。

この開極開始状態となると、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。このとき、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７を覆う絶縁カバー１２１が装着されているので、アークが固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間のみに発生させることができる。このため、アークの発生状態を安定させることができ、消弧性能を向上させることができる。

このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極であるので、このＮ極が出た磁束が、平面から見て図６（ａ）に示すように、各アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４固定接触子１１１の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの対向部のアーク発生部を可動接触子１３０の長手方向に内側から外側に横切ってＳ極に達して磁界が形成される。同様に、固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａのアーク発生部を可動接触子１３０の長手方向に内側から外側に横切ってＳ極に達して磁界が形成される。

したがって、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁束がともに固定接触子１１１の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間と、固定接触子１１２の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間を可動接触子１３０の長手方向で互いに逆方向に横切ることになる。
このため、固定接触子１１１の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間では、図６（ｂ）に示すように、電流Ｉが固定接触子１１１側から可動接触子１３０側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、図６（ｃ）に示すように、可動接触子１３０の長手方向と直交し且つ固定接触子１１１の接点部１１８ａと可動接触子１３０との開閉方向と直交してアーク消弧空間１４５側に向かう大きなローレンツ力Ｆが作用する。

このローレンツ力Ｆによって、固定接触子１１１の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間に発生したアークが、固定接触子１１１の接点部１１８ａの側面からアーク消弧空間１４５内を通って可動接触子１３０の上面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間１４５では、その下方側及び上方側で、固定接触子１１１の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間の磁束の向きに対して下方側に及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間１４５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１４５の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。

一方、固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０との間では、図６（ｂ）に示すように、電流Ｉが可動接触子１３０側から固定接触子１１２側に流れるとともに、磁束Φの向きが内側から外側に向かう右方向となる。このため、フレミングの左手の法則によって、可動接触子１３０の長手方向と直交し且つ固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０との開閉方向と直交してアーク消弧空間１４５側に向かう大きなローレンツ力Ｆが作用する。

このローレンツ力Ｆによって、固定接触子１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０との間に発生したアークが、可動接触子１３０の上面側からアーク消弧空間１４５内を通って固定接触子１１２の側面側に達するように大きく引き伸ばされて消弧される。
また、アーク消弧空間１４５では、上述したように、その下方側及び上方側で、固定接触子１１２の接点部１１８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａ間の磁束の向きに対して下方側及び上方側に磁束が傾くことになる。このため、傾いた磁束によってアーク消弧空間１４５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１４５の隅の方向へさらに引き伸ばされ、アーク長を長くすることができ、良好な遮断性能を得ることができる。

一方、電磁接触器１０の投入状態で、負荷側から直流電源側に回生電流が流れている状態で、釈放状態とする場合には、前述した図６（ｂ）における電流の方向が逆となることから、ローレンツ力Ｆがアーク消弧空間１４６側に作用し、アークがアーク消弧空間１４６側に引き伸ばされることを除いては同様の消弧機能が発揮される。
このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は絶縁筒体１４０に形成された磁石収納筒体１４１及び１４２内に配置されているので、アークが直接アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁気特性を安定して維持することができ、遮断性能を安定化させることができる。

また、絶縁筒体１４０によって、金属製の角筒体１０４の内周面を覆って絶縁できるので、電流遮断時のアークの短絡がなく、確実に電流遮断を行うことができる。
さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の位置決め機能、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のアークからの保護機能及び外部の金属製の角筒体１０４にアークが届くことを遮断する絶縁機能を１つの絶縁筒体１４０で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。

また、可動接触子１３０の側縁と、絶縁ケース１４０の内周面との距離をアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の厚み分、長くすることができるので、十分なアーク消弧空間１４５６及び１４６を設けることができ、アークの消弧を確実に行うことができる。
さらに、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を収納する磁石収納筒体１４１及び１４２の可動接触子１３０と対向する位置に可動接触子の側縁に摺接する可動接触子ガイド部材１４８及び１４９が突出形成されているので、可動接触子１３０の回動を確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、絶縁筒体１４０が、角筒部１４０ａと底板部１４０ｂとが一体に形成して構成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、ベース部材２５１の磁石収納部２５２を形成した底板部２５３に、前後及び左右端部に側壁を構成する４枚の側板部２５６〜２５９を組み合わせて配置し、これら側板部２５６〜２５９を連結することよって絶縁筒体１４０を形成するようにしてもよい。この場合には、側壁部を４枚の側板部２５６〜２５９に分割するので、全体を一体形成する場合に比較して製造が容易となる。さらには、４枚の側板部２５６〜２５９を一体化した角筒体を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面をＮ極とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面をＳ極とするようにしても、磁束のアーク横切り方向及びローレンツ力の方向が逆方向となることを除いては上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、固定接触子１１１及び１１２にＣ字状部１１５を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持導体部１１４にＣ字状部１１５における上板部１１６を省略した形状となるＬ字状部１６０を連結するようにしてもよい。
この場合でも、固定接触子１１１及び１１２に可動接触子１３０を接触させた閉極状態で、Ｌ字状部１６０の垂直板部を流れる電流によって生じる磁束を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部に作用させることができる。このため、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部における磁束密度を高めて電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させることができる。

また、上記実施形態においては、可動接触子１３０が中央部に凹部１３２を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１３２を省略して平板状に形成するようにしてもよい。
さらに、接点機構１０１としては固定接触子１１１及び１１２に対して可動接触子１３０を上方から接離可能に配置する場合に限らず、固定接触子１１１及び１１２に対して下方側から可動接触子を接離可能に配置するようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を螺合させる場合について説明したが、可動プランジャ２１５と連結軸１３１とを一体に形成するようにしてもよい。
また、連結軸１３１と可動接触子１３０との連結が、連結軸１３１の先端部にフランジ部１３１ａを形成し、接触スプリング１３４及び可動接触子１３０を挿通してから可動接触子１３０の下端をＣリングで固定する場合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、連結軸１３１のＣリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子１３０を当接させてから接触スプリング１３４を配置し、この接触スプリング１３４の上端をＣリングによって固定するようにしてもよい。

また、電磁石ユニット２００の構成は上記構成に限定されるものではなく、任意の構成の電磁石ユニットを適用することができる。
また、上記実施形態においては、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。

１０…電磁接触器、１００…接点装置、１０１…接点機構、１０２…接点収納ケース、１０４…角筒体、１０５…固定接点支持絶縁基板、１１１，１１２…固定接触子、１１４…支持導体部、１１５…Ｃ字状部、１１６…上板部、１１７…中間板部、１１８…下板部、１１８ａ…接点部、１２１…絶縁カバー、１２２…Ｌ字状板部、１２３，１２４…側板部、１２５…スナップフィット部、１３０…可動接触子、１３０ａ…接点部、１３１…連結軸、１３２…凹部、１３４…接触スプリング、１４０…絶縁筒体、１４１，１４２…磁石収納ポケット、１４３，１４４…アーク消弧用永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、１６０…Ｌ字状部、２００…電磁石ユニット、２０１…磁気ヨーク、２０３…円筒状補助ヨーク、２０４…スプール、２０８…励磁コイル、２１０…上部磁気ヨーク、２１４…復帰スプリング、２１５…可動プランジャ、２１６…周鍔部、２２０…永久磁石、２２５…補助ヨーク、２３０…キャップ

Claims

一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離自在に配設された可動接触子を接点収納ケース内に収納した接点装置を備え、
前記接点収納ケースの内周面に前記一対の固定接触子及び可動接触子を囲む有底筒状の絶縁筒体を有し、該絶縁筒体は、前記一対の固定接触子及び可動接触子間に発生するアークを消弧するアーク消弧用永久磁石を位置決めするとともに、当該アーク消弧用永久磁石をアークから保護する磁石収納部を前記可動接触子の側面と対向させて内周面に形成し、該磁石収納部の前記可動接触子の延長方向外側にアーク消弧空間を形成したことを特徴とする電磁接触器。
前記絶縁筒体は、有底筒状に一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
前記絶縁筒体は、底部の前記磁石収納部を形成した絶縁ベース部材と、該絶縁ベース部材の上面に装着した絶縁筒体とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
前記絶縁筒体は、前記可動接触子の側縁に対向して長辺に沿って磁石収納部を配置するとともに、短辺に沿って上方に延長する一対の側板部を配置した平面から見て長方形の絶縁ベース部材と、該絶縁ベース部材の一対の側板部の側縁間を前記磁石収納部の外側を通って連結する一対の連結部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。