JP5856426B2 - 接点装置及びこれを使用した電磁接触器 - Google Patents

Description

本発明は、電流路に介挿された固定接触子及び可動接触子を備えた接点装置及びこれを使用した電磁接触器に関し、通電時の可動接触子を固定接触子から離反させる電磁反発力に抗するローレンツ力を発生するようにしたものである。

電流路の開閉を行う接点機構として、従来、例えば、回路遮断器や限流器、電磁接触器など、電流遮断時に容器内でアークが発生する開閉器に適用する固定接触子として、固定接触子を側面からみてＵ字形状に折り返し、折り返し部に固定接点を形成し、この固定接点に可動接触子の可動接点を接離可能に配設した構成とすることにより、大電流遮断時に可動接触子に作用する電磁反発力を大きくすることにより開極速度を大きくして、アークを急速に引き伸ばすようにした開閉器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２１０１７０号公報

ところで、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、固定接触子を側面から見てＵ字形状として発生する電磁反発力を大きくするようにしている。この大きな電磁反発力は、短絡等による大電流を遮断する大電流遮断時の可動接触子の開極速度を大きくして、アークを急速に引き伸ばし、事故電流を小さな値に限流することができるものである。しかしながら、大電流を取り扱う電磁接触器では、大電流の通電時に可動接触子が電磁反発力によって開極することを阻止する必要がある。このため、上述した特許文献１に記載の従来例を適用することはできず、一般的には可動接触子を固定接触子に対する接触圧を確保する接触スプリングのバネ力を大きくすることにより対処している。

このように接触スプリングによる接触圧を大きくすると、可動接触子を駆動する電磁石で発生する推力も大きくする必要があり、全体の構成が大型化するという未解決の課題がある。
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、全体の構成を大型化することなく通電時に可動接触子を開極させる電磁反発力を抑制することができる接点装置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。

上記目的を達成するために、本発明に係る接点装置の第１の態様は、所定距離を保って配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配置された可動接触子とを備えた接点機構を備え、前記可動接触子は、接点収納ケース内に可動方向と交差する方向に延長する導電板部を有し、前記一対の固定接触子のそれぞれは、一端が前記可動接触子の前記導電板部の一方の端部に対向し、他方の端部が当該導電板部と平行に前記接点収納ケースの外部に延長する内側導体板部と、該内側導体板部の前記接点収納ケースの外部の端部に連結されて前記可動接触子の離間方向に少なくとも延長する外側導体板部とで、通電時に前記固定接触子及び前記可動接触子間に発生する開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を発生するＬ字状導体部が形成され、前記接点収納ケースにはアーク消弧用ガスが封入されている。

この構成によると、固定接触子の形状を、例えば、Ｌ字形状やＵ字形状として、通電時に固定接触子及び可動接触子間に発生する開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を発生する形状としたので、大電流通電時の可動接触子の開極を抑制することができる。しかも、接点収納ケースには、固定接触子の内側導体板部と可動接触子とが存在するだけで、他の導体部が存在しないので、電流遮断時のアークの発生を安定させることができる。
また、接点収納ケースにアーク消弧用ガスが封入されているので、電流遮断時に発生するアークを効率よく消弧することができる。

また、本発明に係る接点装置の第２の態様は、前記外側導体板部が、前記内側導体板部に連結されて前記接点収納ケースの天板部まで延長する側板部と、該側板部の前記接点収納ケースの天板部外面に沿って延長する固定板部とでＬ字状に形成され、前記固定板部に接続端子が接続されている。
この構成によると、固定接触子の外側導体板部に固定導体板部を連結してＬ字状に形成したので、固定導体板部に流れる電流とこれに接点収納ケースを挟んで対向する可動接触子との間でもローレンツ力を発生させることができる。

また、本発明に係る接点装置の第３の態様は、前記接点収納ケースが絶縁材で構成されている。
この構成によると、接点収納ケースが絶縁材で構成されているので、固定接触子の外側導体板部や固定導体板部の絶縁を考慮する必要がない。

また、本発明の一の形態に係る電磁接触器は、上記第１乃至第３の態様の何れか１つの態様の接点装置を備え、前記可動接触子が操作用電磁石の可動鉄心に連結されている。
この構成によると、電磁接触器の通電時に可動接触子及び固定接触子間を開極させる電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させて、可動接触子を固定接触子に接触させる接触スプリングのバネ力を小さくすることができる。これに応じて、可動接触子を駆動する電磁石の推力も小さくすることができ、小型な電磁接触器を提供することができる。

本発明によれば、通電路に介挿された固定接触子及び可動接触子を有する接点機構の大電流通電時の固定子接触子及び可動接触子に生じる開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を発生することができる。このため、機械的押圧力を使用することなく大電流通電時の可動接触子の開極を確実に防止することができる。

本発明を電磁接触器に適用した場合の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の接点装置の一実施形態を示す図であって、（ａ）電流遮断時の接点装置を示す断面図、（ｂ）は通電時の接点装置を示す断面図、（ｃ）は通電時の磁束を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 図３の接点収納ケースの天板部を取り外した平面図である。

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は本発明に係る接点装置を電磁接触器に適用した場合の一実施形態を示す断面図である。
図１において、１は例えば合成樹脂製の本体ケースである。この本体ケース１は、接点収納ケースとしての上部ケース１ａと下部ケース１ｂの２分割構造を有する。上部ケース１ａには、接点装置ＣＤが内装されている。この接点装置ＣＤは、上部ケース１ａに固定配置された一対の固定接触子２と、この固定接触子２に接離自在に配設された可動接触子３とを備えている。

また、下部ケース１ｂには、可動接触子３を駆動する操作用電磁石４が配設されている。この操作用電磁石４は、Ｅ字脚型の積層鋼板で形成された固定鉄心５と、同様にＥ字脚型の積層鋼板で形成された可動鉄心６とが対向して配置されている。
固定鉄心５の中央脚部５ａにはコイルホルダ７に巻装された単相交流が供給される電磁コイル８が固定されている。また、コイルホルダ７の上面と可動鉄心６の中央脚６ａの付け根との間に可動鉄心６を固定鉄心５から離れる方向に付勢する復帰スプリング９が配設されている。

さらに、固定鉄心５の外側脚部の上端面にはシェーディングコイル１０が埋め込まれている。このシェーディングコイル１０によって、単相交流電磁石において交番磁束の変化による電磁吸引力の変動、騒音及び振動を抑制することができる。
そして、可動鉄心６の上端に接触子ホルダ１１が連結されている。この接触子ホルダ１１にはその上端側に軸直角方向に形成された挿通孔１１ａに、可動接触子３が接触スプリング１２によって固定接触子２に対して所定の接触圧を得るように下方に押圧されて保持されている。
この可動接触子３は、図２に拡大図示するように、中央部が接触スプリング１２によって押圧された可動方向と直交する方向に延長する細長い板状の導電板部３ａで構成され、この導電板部３ａの両端側の下面に可動接点部３ｂ，３ｃがそれぞれ形成されている。

一方、固定接触子２は、図２に拡大図示するように、可動接触子３の可動接点部３ｂに下側から対向する一対の固定接点部２ａ，２ｂを一端に支持し、他端が導電板部３ａと平行に外側に向かい上部ケース１ａの外側に延長する内側導体板部２ｃ，２ｄと、この内側導体板部２ｃ，２ｄの上部ケース１ａより外側となる他端から上部ケース１ａに沿って上方すなわち可動接触子３の離間方向に延長する外側導体板部２ｅ，２ｆとで形成されたＬ字状導電板部２ｇ，２ｈを備えている。そして、これらＬ字状導電板部２ｇ，２ｈの上端に、図１に示すように、左右方向の外方に延長する外部接続端子２ｉ，２ｊが連結されている。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、操作用電磁石４の電磁コイル８が非通電状態である状態では、固定鉄心５及び可動鉄心６間に電磁吸引力が生じることはなく、復帰スプリング９によって、可動鉄心６が固定鉄心５から上方に離れる方向に付勢され、この可動鉄心６の上端がストッパ１３に当接することにより電流遮断位置に保持される。

この可動鉄心６が電流遮断位置にある状態では、可動接触子３が、図２（ａ）に示すように、接触子ホルダ１１の挿通孔１１ａの底部に接触スプリング１２によって接触されている。この状態で、可動接触子３の導電板部３ａの両端側に形成された可動接点部３ｂ，３ｃが固定接触子２の固定接点部２ａ，２ｂから上方に離間しており、接点装置ＣＤが電流遮断状態となっている。

この接点装置ＣＤの電流遮断状態から、操作用電磁石４の電磁コイル８に単相交流を供給すると、固定鉄心５で吸引力が発生し、可動鉄心６を復帰スプリング１２に抗して下方に吸引する。これにより、接触子ホルダ１１に支持されている可動接触子３が下降して、可動接点部３ｂ，３ｃが固定接触子２の固定接点部２ａ，２ｂに接触スプリング１２の接触圧で接触し、通電路が形成されて通電状態となる（図２（ｂ））。

この通電状態となると、例えば、直流電源（図示せず）に接続された固定接触子２の外部接続端子２ｉから入力される例えば数百乃至千数百Ａ程度の大電流が外側導体板部２ｅ、内側導体板部２ｃ、固定接点部２ａを通じて可動接触子３の可動接点部３ｂに供給される。この可動接点部３ｂに供給された大電流は導電板部３ａ、可動接点部３ｃを通じて固定接点部２ｂに供給される。この固定接点部２ｂに供給された大電流は、内側導体板部２ｄ、外側導体板部２ｆ、外部接続端子２ｊに供給されて、外部の負荷に供給される通電路が形成される。

このとき、固定接触子２の固定接点部２ａ，２ｂ及び可動接触子３の可動接点部３ｂ、３ｃ間に可動接点部３ｂ，３ｃを開極させる電磁反発力が発生する。
しかしながら、固定接触子２は、図２に示すように、内側導体板部２ｃ，２ｄ及び外側導体板部２ｅ，２ｆによってＬ字状導電板部２ｇ，２ｈが形成されているので、上述した電流路が形成されることにより、可動接触子３の上側の磁束が可動接触子３のみが存在する場合に比較して外側導体板部２ｅ，２ｆを流れる電流による磁束が追加されて、磁束密度が増加する。このため、フレミングの左手の法則により、可動接触子３の導電板部３ａに可動接点部３ｂ，３ｃを固定接点部２ａ，２ｂ側に押し付ける開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を作用させることができる。

したがって、可動接触子３を開極させる方向の電磁反発力が発生しても、これに抗するローレンツ力を発生させることができるので、可動接触子３が開極することを確実に抑制することができる。このため、可動接触子３を支持する接触スプリング１２の押圧力を小さくすることができ、これに応じて操作用電磁石４で発生する推力も小さくすることができ、全体の構成を小型化することができる。

しかも、この場合、固定接触子２にＬ字状導電板部２ｇ，２ｈを形成するか又はこれらに固定導体板部２ｉ，２ｊを追加形成するだけで良く、固定接触子２の加工を容易に行うことができるとともに、別途開極方向の電磁反発力に抗する電磁力又は機械力を発生する部材を必要としないので、部品点数が増加することはなく、全体の構成が大型化することを抑制することができる。

さらに、上部ケース１ａ内では、可動接触子３が固定接触子２の内側導体板部２ｃ，２ｄに対向しているだけで、固定接触子２の外側導体板部２ｅ，２ｆとは上部ケース１ａの側面板を挟んで対向している。このため、可動接触子３の固定接触子２の内側導体板部２ｃ，２ｄからの離間方向には、導体板部が存在しないので、電流遮断時に発生するアークが固定接触子２の内側導体板部２ｃ，２ｄ及び可動接触子３の導体板部２ｃ間にのみ発生することになり、不用意なアークの発生を防止するための絶縁体カバー等のアークバリアを設ける必要がなく、接点装置ＣＤの構成をより簡易化することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図３について説明する。
この第２の実施形態では、電磁接触器自体を小型化することができる構成としたものである。
すなわち、第２の実施形態では、電磁接触器が図３に示すように構成されている。この図３において、５０は電磁接触器であって、この電磁接触器５０は、例えば合成樹脂製の外装絶縁容器５１を有する。

この外装絶縁容器５１は、上端面が開放された有底筒体で構成される下部ケース５２と、この下部ケース５２の上端面に装着される下端部を開放した有底筒体で構成される上部ケース５３とで構成されている。
外装絶縁容器５１内には、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とが電磁石ユニット２００を下部ケース１２の底板上に配置した関係で収納されている。

接点装置１００は、図４と共に参照して明らかなように、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、たとえばセラミックや合成樹脂材によって、角筒部１０２ａとこの角筒部１０２ａの上端を閉塞する天板部１０２ｂとを一体成形して桶状体に形成されている。この桶状体の開放端面側にメタライズ処理して金属箔を形成し、この金属箔に金属製の接続部材３０４をシール接合して接点収納ケース１０２を構成している。そして、接点収納ケース１０２の接続部材３０４が後述する上部磁気ヨーク２１０にシール接合されている。

接点機構１０１は、図３に示すように、接点収納ケース１０２の左右側板部に固定配置された一対の固定接触子１１１及び１１２と、この固定接触子１１１及び１１２に上方から接離自在に配設された可動接触子１３０とを供えている。
一対の固定接触子１１１及び１１２のそれぞれは、接点収納ケース１０２の角筒部１０２ａの左右側板部を貫通して固定された内側導体板部１１７と、この内側導体板部１１７の接点収納ケース１０２の外周面側の端部に連結されて可動接触子の離間方向に少なくとも延長する外側導体板部１１８とでＬ字状導体部１１９が形成されている。

そして、Ｌ字状導体部１１９の外側導体板部１１８の上端部が接点収納ケース１０２の天板部１０２ｂまで延長され、この外側導体板部１１８の上端が天板部１０２ｂに沿って折り曲げられて可動接触子１３０に対向する固定導体部１２０が形成されている。この固定板部１２０の内側端には外部接続端子１２１が形成されている。
したがって、一対の固定接触子１１１及び１１２は、Ｌ字状導体部１１９と、その外側導体板部１１８の上端に接続された固定導体部１２０とで可動接触子１３０の延長端部を囲むＣ字状に構成されている。

ここで、内側導体板部１１７及び外側導体板部１１８とは、例えばロウ付けによって固定されている。なお、内側導体板部１１７及び外側導体板部１１８の固定は、ロウ付けに限らず、溶接するようにしてもよい。
きして、固定接触子１１１及び１１２の内側導体板部１１７の内側端部が可動接触子１３０の延長方向端部に下側から対向する接点部１１７ａが形成されている。

そして、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１７ａに上方から対向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、可動方向と交差する方向に延長する導電板部で形成されている。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、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Ｌ字状導体部１１９の内側導体板部１１７の接点部１１７ａ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Ｌ字状導体部１１９の内側導体板部１１７の接点部１１７ａ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の内周面には、可動接触子１３０の側面に対向する位置に磁石収納筒体１４１及び１４２が形成されている。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４に示すように、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１７ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａ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の左右方向の外側にそれぞれアーク消弧空間１４６及び１４７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。
このように、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、固定接触子１１１及び１１２の接点部１１７ａ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。

電磁石ユニット２００は、図３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、可動プランジャ２１５は、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等のアーク消弧用ガスが封入されている。

また、上部磁気ヨーク２１０の上面に、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、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。

なお、永久磁石２２０の形状は上記に限定されるものではなく、円環状状に形成することもでき、要は内周面が円筒面であれば外形は任意形状とすることができる。
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、釈放状態では、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４によって上方に付勢されて、周鍔部２１６の上面が補助ヨーク２２５の下面に当接する釈放位置となる。この状態で、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１１７ａから上方に離間して、電流遮断状態となっている。

この釈放状態では、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が永久磁石２２０の磁力によって補助ヨーク２２５に吸引されており、復帰スプリング２１４の付勢力と相まって可動プランジャ２１５が外部からの振動等によって不用意に下方に移動することなく補助ヨーク２２５に当接された状態が確保される。

次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。
今、外部接続端子板１５１が例えば大電流を供給する電力供給源に接続し、外部接続端子板１５２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が非通電状態にあって、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。

このため、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１１７ａから上方に所定距離だけ離間している。この状態では、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に通電すると、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。
このとき、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４の付勢力及び環状永久磁石２２０の吸引力に抗して速やかに下降する。これにより、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１１７ａに接触スプリング１３４の接触圧で接触する。
このため、外部電力供給源の大電流ｉが外部接続端子１２１、固定接触子１１１、可動接触子１３０、固定接触子１１２及び外部接続端子１２１を通じて負荷に供給される閉局状態となる。
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３に示すように、固定導体部１２０、外側導体板部１１８及び内側導体板部１１７によってＣ字状部１２２が形成されているので、固定導体部１２０と内側導体板部１１７及びこれに接触する可動接触子１３０とで逆方向の電流が流れることになる。このため、前述した第１の実施形態のように固定接触子１１１及び１１２をＬ字状に形成する場合に比較して、固定接触子１１１及び１１２の固定導体部１２０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１１７ａに押し付けるより大きな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１１７ａ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。

このとき、外側導体板部１１８及び固定導体部１２０は接点収納ケース１０２の外側に形成されているので、可動接触子１３０とは接点収納ケース１０２によって絶縁されることになる。このため、可動接触子１３０の固定接触子１１２の内側導体板部１１７からの離間方向には、導体板部が存在しないので、電流遮断時に発生するアークが固定接触子１１２の内側導体板部１１７及び可動接触子１３０間にのみ発生することになり、不用意なアークの発生を防止するための絶縁体カバー等のアークバリアを設ける必要がなく、接点装置ＣＤの構成をより簡易化することができる。

この接点装置１０１の閉局状態から、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への通電を停止する。
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１１７ａ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の外側導体板部１１８及び固定導体部１２０は接点収納ケース１０２の外側にあるので、アークを固定接触子１１１及び１１２の接点部１１７ａ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極から出た磁束が、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１１７ａ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１１７ａ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１１７ａ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１１７ａ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１１７ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間では、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、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１１７ａ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が作用する。

このローレンツ力によって、固定接触子１１１の接点部１１７ａ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１１７ａ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１１７ａ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１１７ａと可動接触子１３０との間では、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１１７ａと可動接触子１３０との可動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が作用する。

このローレンツ力によって、固定接触子１１２の接点部１１７ａ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１１７ａ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５０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、金属製の接点収納ケース１０２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の位置決め機能及び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。
このように、上記第２の実施形態によると、接点装置１００では、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１２２のうち外側導体板部１１８と固定導体部１２０とが接点収納ケース１０２の外部に配置されているので、接点収納ケース１０２の他さ及び幅を小さくして小型化することができる。

また、接点収納ケース１０２を構成する絶縁筒体１４０の可動接触子１３０の側縁に対向する内周面にアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を配置したので、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を一対の固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接極面に近接させることができる。したがって、アークを可動接触子１３０の延長方向で内側から外側に向かう磁束の磁束密度を高めることができ、必要な磁束密度を得るためのアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁力を低減することができ、アーク消弧用磁石のコストダウンを行うことができる。

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、本発明に係る接点装置ＣＤを電磁接触器に適用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、接点装置ＣＤを開閉器、直流リレー等の任意の機器に適用することができる。

１…本体ケース、１ａ…上部ケース、１ｂ…下部ケース、ＣＤ…接点装置、２…固定接点、２ａ，２ｂ…固定接点部、２ｃ，２ｄ…内側導体板部、２ｅ，２ｆ…外側導体板部、２ｇ，２ｈ…Ｌ字状導体板部、２ｉ，２ｊ…固定導体板部、２ｍ，２ｎ…外部接続端子、３…可動接触子、３ａ…導電板部、３ｂ，３ｃ…可動接点部、４…操作用電磁石、５…固定鉄心、６…可動鉄心、８…電磁コイル、９…復帰スプリング、１１…接触子ホルダ、１２…接触スプリング、１３…ストッパ、５０…電磁接触器、１００……接点装置、１０１…接点機構、１０２…接点収納ケース、１０２ａ…角筒部、１０２ｂ…天板部、１１１，１１２…固定接触子、１１７…内側導体板部、１１８…外側導体板部、１１９…Ｌ字状導体部、１２０…固定導体部、１２１…外部接続端子、１２２…Ｃ字状部、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、１３５…Ｃリング、１４０…絶縁筒体、１４１，１４２…磁石収納筒体、１４３，１４４…アーク消弧用永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、２００…電磁石ユニット、２０１…磁気ヨーク、２０２…底板部、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、２１０ａ…貫通孔、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 (4)

1. 所定距離を保って配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配置された可動接触子とを備えた接点機構を備え、
   前記可動接触子は、接点収納ケース内に可動方向と交差する方向に延長する導電板部を有し、
   前記一対の固定接触子のそれぞれは、一端が前記可動接触子の前記導電板部の一方の端部に対向し、他方の端部が当該導電板部と平行に前記接点収納ケースの外部に延長する内側導体板部と、該内側導体板部の前記接点収納ケースの外部の端部に連結されて前記可動接触子の離間方向に少なくとも延長する外側導体板部とで、通電時に前記固定接触子及び前記可動接触子間に発生する開極方向の電磁反発力に抗するローレンツ力を発生するＬ字状導体部が形成され、
   前記接点収納ケースにはアーク消弧用ガスが封入されていることを特徴とする接点装置。
2. 前記外側導体板部は、前記内側導体板部に連結されて前記接点収納ケースの天板部まで延長する側板部と、該側板部の前記接点収納ケースの天板部外面に沿って延長する固定板部とでＬ字状に形成され、前記固定板部に接続端子が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の接点装置。
3. 前記接点収納ケースは絶縁材で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接点装置。
4. 前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の接点装置を備え、前記可動接触子が操作用電磁石の可動鉄心に連結されていることを特徴とする電磁接触器。

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