JP5876270B2 - 電磁接触器 - Google Patents

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。

電気自動車やハイブリッド車等の高圧の直流電源回路に用いられる電磁接触器として、従来、特許文献1に記載された接点装置が提案されている。この接点装置は、電路を形成する接点機構と、接点機構を開閉駆動する電磁石装置と、接点機構および電磁石装置を収納する密閉された器体とを備えている。そして、電磁石装置の前記接点機構における電路方向両側に隔壁を形成し、この隔壁と器体との間に通気路を形成している。さらに、器体の電路方向と平行な内面に接点機構の開極時に生じるアークを前記通気路に向かって付勢するように磁界を作用させる永久磁石を配置している。

特許第３９９７７００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、永久磁石が器体の内側で接点機構の近傍に配置されているので、小さな磁石でも接点近傍の磁束密度を高めることが可能である。しかしながら、アークがアークスペースに引き伸ばされた器体の内面近傍では、小さな磁石で生じる磁界の向きが弱まるか逆向きの磁界が生じる可能性があり、直流遮断できないか直流遮断するために必要なアーク電圧を得るためには大きなアークスペースが必要となり封止容器が大きくなってしまうという未解決の課題がある。特に、アークを確実に消弧しようとすると特許文献１に記載されているように電磁石装置の側面側に通気路を設け、この通気路にアークを引き伸ばすためには、大きな電磁石が必要となり、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、アーク消弧スペースを小さくしながら十分なアーク消弧機能を確保して接点装置の全体の構成を小型化することが可能な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、本発明に係る電磁接触器の第１の形態は、所定間隔を保って配置された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絶縁材で形成された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内における前記可動接触子に沿う対向内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁した一対のアーク消弧用内側永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置するとともに、前記接点収納ケースの外周面における前記アーク消弧用内側永久磁石に対向する位置に当該アーク消弧用内側永久磁石と同極性で且つ当該アーク消弧用内側永久磁石より保磁力が大きい一対のアーク消弧用外側永久磁石を配置し、前記一対のアーク消弧用外側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部を、前記一対のアーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部より外側に配置し、前記アーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部を前記一対の固定接触子及び前記可動接触子の接点部より内側とすることで、前記アーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部に一対のアーク消弧空間を形成した。

この構成によると、一対の固定接触子間に可動接触子が接触している投入状態から釈放状態とする際に、一対の固定接触子と可動接触子との間にアークが発生する。このとき、可動接触子を挟んで対向するように一対のアーク消弧用内側永久磁石が接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接して配置され、これらアーク消弧用永久磁石の対向磁極面が同一極性に着磁されている。

したがって、互いに対向配置されたアーク消弧用永久磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束が共に一対の固定接触子と可動接触子との間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切ることになり、アークに対して十分なローレンツ力を作用することができ、可動接触子の長手方向と直交する方向にアークを引き伸ばして確実に消弧できる。しかも、アーク消弧用永久磁石間の距離が短くなるので、必要な磁束密度を得るためには磁力の弱いアーク消弧用永久磁石で済む。

また、接点収納ケースの内周面にアーク消弧用内側永久磁石を配置することにより、可動接触子の側縁と接点収納ケースの内周面との間の距離を長くすることができ、必要なアーク消弧空間を形成することができる。
さらに、接点収納ケースの外周面にアーク消弧用内側永久磁石と同極性のアーク消弧用外側永久磁石を配置することにより、接点収納ケースの内周面におけるアーク消弧用内側永久磁石の可動接触子の延長方向端面におけるＮ極からＳ極に向かう磁束をアーク消弧用外側永久磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束で相殺することができる。このとき、一対のアーク消弧用外側永久磁石の保磁力が一対のアーク消弧用内側永久磁石の保磁力より大きいので、一対のアーク消弧用内側永久磁石から可動接触子及び一対の固定接触子間を通って一対のアーク消弧用外側永久磁石に向かう磁束の磁束密度を増加させることができる。この磁束によってアークを接点収納ケースの内側に引き伸ばすローレンツ力を発生することができる。

また、前記一対のアーク消弧用外側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部が、前記一対のアーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部より外側に配置されているので、一対のアーク消弧用内側永久磁石から一対のアーク消弧用外側永久磁石に向かう磁束を一対の固定接触子及び可動接触子間のアーク発生部位を確実に横切るように形成することができる。

また、本発明に係る電磁接触器の第２の態様は、前記一対のアーク消弧用外側永久磁石が、前記可動接触子の延長方向に２分割されている。
この構成によると、２分割した一対のアーク消弧用外側永久磁石の合計体積を小さくすることができ、コスト削減を図ることができる。
また、本発明に係る電磁接触器の第３の形態は、前記一対のアーク消弧用内側永久磁石のそれぞれが、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われている。

この構成によると、一対のアーク消弧用永久磁石が絶縁部材で覆われているので、一対のアーク消弧用内側永久磁石の欠片が一対の固定接触子と可動接触子との接極面に介在して接触不良が発生することを確実に防止することができる。また、一対のアーク消弧用内側永久磁石と可動接触子及び一対の固定接触子とのアーク発生部に近接させることができる。

また、本発明に係る電磁接触器の第４の態様は、前記絶縁部材が、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えている。
この構成によると、アーク消弧用永久磁石を覆う絶縁部材に設けた可動接触子ガイド部材で可動接触子の回動を確実に規制することができる。
また、本発明に係る電磁接触器の第５の態様は、前記一対のアーク消弧用外側永久磁石の外周面における前記可動接触子の延長方向の端部間に一対の磁気ヨークが連結されている。
この構成によると、一対の固定接触子及び可動接触子間発生するアークを接点収納ケースの内周面に引き伸ばすローレンツ力を正確に形成することができる。

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配置した接点収納ケースの内周面に可動接触子に近接させて一対のアーク消弧用内側永久磁石を配置するとともに、接点収納ケースの外周面に一対のアーク消弧用外側永久磁石を配置した。このため、一対のアーク消弧用内側永久磁石の可動接触子の延長方向の端面でのＮ極からＳ極に向かう磁束を一対のアーク消弧用外側永久磁石のＮ極からＳ極に向かう磁束で相殺して、一対の固定接触子及び可動接触子間のアーク発生部に対して可動接触子の長手方向に横切る磁束の磁束密度を十分な磁束密度とすることができる。このため、アークを接点収納ケースの内周面側へ引き伸ばすローレンツ力を確実に発生することができる。
しかも、可動接触子と接点収納ケースの内周面との距離をアーク消弧用永久磁石の厚み分大きくすることができ、十分なアーク消弧空間を確保することができるという効果が得られる。

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Ａ−Ａ線上の断面図である。 接点装置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）は装着後の平面図である。 本発明の第２の実施形態を示す図２と同様の断面図である。 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。

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外観斜視図、図２はその分解斜視図である。これら図１及び図２において、１０は電磁接触器であって、この電磁接触器１０は、接点装置１００と、この接点装置１００の下側に配置された接点装置１００を駆動する電磁石ユニット２００とを備えている。

接点装置１００は、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、例えばセラミック、合成樹脂材等で形成され、下端を開放した桶状に形成されている。
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１に示すように、接点収納ケース１０２の天板部１０２ｂに形成された貫通孔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、接点収納ケース１０２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１１３を有する支持導体部１１４と、この支持導体部１１４に連結されて接点収納ケース１０２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、接点収納ケース１０２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１１４ａに係合する係合部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の小径部に係合部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、係合部１２５を支持導体部１１４の小径部１１４ｂに係合させる。
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１３０ａ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１３０ａ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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４が挿通されて固定されている。
このアーク消弧用内側永久磁石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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４は、左右方向の両端部がそれぞれ、図２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の左右方向の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。
このように、アーク消弧用内側永久磁石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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４を可動接触子１３０に近接させることができる。

また、接点収納ケース１０２の外周面におけるアーク消弧用内側永久磁石に対向する位置には、一対のアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２が配置されている。これらアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２は、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４と同極性とされ且つアーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の保持力より大きな保持力を有する。これらアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の後述する可動接触子１３０の延長方向すなわち左右方向の両端位置が固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部との対向位置より外側となるように設定されている。

このため、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の左右方向の外側端部でＮ極から出てＳ極に至る点線図示の磁束は、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２のＮ極から出でＳ極に至る点線図示の磁束によって相殺される。しかしながら、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４に比較してアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の保持力が大きく設定されているため、図２（ａ）に示すように、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４のＮ極から出る実線図示の磁束φ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２（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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４のＮ極からアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２のＳ極に向かう磁束φにより、図２（ｃ）に示すように、アーク消弧用内側永久磁石１４３側のアーク消弧空間１４５側に引き伸ばすローレンツ力が発生する。このとき、アーク消弧空間１４５及び１４６はアーク消弧用内側永久磁石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。

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、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。

ここで、永久磁石２２０の厚みＴは、可動プランジャ２１５のストロークＬと可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の厚みｔとを加算した値（Ｔ＝Ｌ＋ｔ）に設定されている。したがって、可動プランジャ２１５のストロークＬが永久磁石２２０の厚みＴで規制されている。
このため、可動プランジャ２１５のストロークに影響する累積の部品数や形状公差を最小限とすることができる。また、可動プランジャ２１５のストロークＬを永久磁石２２０の厚みＴと周鍔部２１６の厚みｔのみで決定することにより、ストロークＬのバラツキを最小化することができる。特に、小型の電磁接触器でストロークが小さい場合により効果的である。

なお、永久磁石２２０の外形は方形状や円環状等の任意形状に形成することができ、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、開極状態では、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１１８ａ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。
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。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子１１１に例えば大電流を供給する電力供給源に接続した外部接続端子板を接続し、固定接触子１１２に負荷に接続された外部接続端子板を接続したものとする。
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、電磁石ユニット２００の釈放状態では、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が固定接触子１１１、可動接触子１３０、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とになる。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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極であり、同様にアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極となっている。しかも、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の保持力をアーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の保持力より大きく設定している。

このため、アーク消弧用内側永久磁石１４３のＮ極から出た磁束φが、図２（ａ）に示すように、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、アーク消弧用内側永久磁石１４４のＮ極から出た磁束φが、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アーク消弧用外側永久磁石１５２のＳ極に達して磁界が形成される。

したがって、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の磁束φ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。
そして、固定接触子１１１の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間では、図２（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２（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２（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。

また、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の可動接触子１３０の延長方向の両端部でＮ極からＳ極に向かう図２（ａ）で点線図示の磁束が、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の可動接触子１３０の延長方向の両端部でＮ極からＳ極に向かう図２（ａ）で点線図示の磁束によって相殺される。このため、引き伸ばされたアークの消弧に対して影響を与える可能性のある磁束の発生を確実に防止することができる。すなわち、アーク消弧空間１４５及び１４６内でのアーク駆動力を損なう磁束の発生を防止して、アーク消弧を確実に行うことができる。

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２（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、アーク消弧用内側永久磁石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内側永久磁石１４３及び１４４に接触することがない。このため、アーク消弧用内側永久磁石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。

このように、上記第１の実施形態によると、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内側永久磁石１４３及び１４４を配置したので、アーク消弧用内側永久磁石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、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内側永久磁石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、接点装置１００では、固定接触子１１１及び１１２のＣ字状部１１５と可動接触子１３０の接触圧を付与する接触スプリング１３４とが並列に配置されているので、固定接触子、可動接触子及び接触スプリング直列に配置する場合に比較して接点機構１０１の高さを短くすることができる。このため、接点装置１００を小型化することができる。
また、可動接触子１３０の側縁と、絶縁筒体１４０の内周面との距離をアーク消弧用内側永久磁石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１４５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、アーク消弧用内側永久磁石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、上記第１の実施形態においては、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２がそれぞれ１枚の永久磁石で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、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２を可動接触子１３０の延長方向の中央部で分割して２枚の永久磁石で構成するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態を図４について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態におけるアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の外側に磁気ヨークを形成したものである。
すなわち、第２の実施形態では、図４に示すように、接点機構１０１のアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の外側となるＳ極側間を一対の磁気ヨーク４０１及び４０２で連結するようにしたことを除いては前述した第１の実施形態と同様の構成を有する。

したがって、図４において、第１の実施形態における図２との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２の実施形態では、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の可動接触子１３０の延長方向の中央部に所定間隔を開けた左右半部がＣ字状の磁気ヨーク４０１及び４０２で連結されている。これら磁気ヨーク４０１及び４０２の中央板部４０３が接点収納ケース１０２の左右側板部１０２ｃの外周面に接触されている。

この第２の実施形態によると、アーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の外側となるＳ極側がそれらの左右半部で一対の磁気ヨーク４０１及び４０２で磁気的に連結されている。このため、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の可動接触子１３０と対向する内側のＮ極から出た磁束が磁気ヨーク４０１及び４０２の中央板部４０３に達し、この磁気ヨーク４０１及び４０２を介してアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２のＳ極に至る磁路が形成される。

このため、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４の可動接触子１３０と対向する内側のＮ極から出た磁束が固定接触子１１１及び１１２の接点部１０８ａ及び可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間を内側から外側に横切る磁束密度を増加させることができる。このため、電流遮断開始時に接点部１０８ａ及び１３０ａ間に発生するアークを引き伸ばすローレンツ力をより大きくすることができ、アークの消弧をより確実に行うことかできる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４とアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の互いの対向磁極面を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、アーク消弧用内側永久磁石１４３及び１４４とアーク消弧用外側永久磁石１５１及び１５２の互いの対向磁極面を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第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、接点収納ケース１０２を桶状に形成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、天板部を別部材とすることもできる。さらには、金属製の角筒体と、この角筒体の上端を閉塞するセラミック絶縁基板とをロウ付けして形成し、角筒体の内部に絶縁角筒体を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、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。しかしながら、本発明は上記に限定されるものではなく、図５（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、接点機構１０１の接点収納ケース１０２には、水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気等のガスを封入する場合について説明したが、固定接触子１１１及び１１２間に低電流を通電する場合には、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、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、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…磁石収納筒体、１４３，１４４…アーク消弧用内側永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、１５１，１５２…アーク消弧用外側永久磁石、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、４０１，４０２…磁気ヨーク

Claims (5)

1. 所定間隔を保って配置された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絶縁材で形成された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内における前記可動接触子に沿う対向内周面にそれぞれ互いの対向磁極面を同一極性に着磁した一対のアーク消弧用内側永久磁石を前記可動接触子に近接させて配置するとともに、前記接点収納ケースの外周面における前記アーク消弧用内側永久磁石に対向する位置に当該アーク消弧用内側永久磁石と同極性で且つ当該アーク消弧用内側永久磁石より保磁力が大きい一対のアーク消弧用外側永久磁石を配置し、
   前記一対のアーク消弧用外側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部を、前記一対のアーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部より外側に配置し、
   前記アーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部を前記一対の固定接触子及び前記可動接触子の接点部より内側とすることで、前記アーク消弧用内側永久磁石の前記可動接触子の延長方向外側端部に一対の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。
2. 前記一対のアーク消弧用外側永久磁石は、前記可動接触子の延長方向に２分割されていることを特徴とする請求項１記載の電磁接触器。
3. 前記一対のアーク消弧用内側永久磁石のそれぞれが、前記接点収納ケースの内周面に形成された絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁接触器。
4. 前記絶縁部材が、前記可動接触子に摺接して当該可動接触子の回動を規制する可動接触子ガイド部材を備えていることを特徴とする請求項３記載の電磁接触器。
5. 前記一対のアーク消弧用外側永久磁石の外周面における前記可動接触子の延長方向の端部間に一対の磁気ヨークが連結されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電磁接触器。

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