JP6152974B2 - 接点装置 - Google Patents

Description

本発明は、接点装置に関する。

従来から、パワー負荷用のリレーや電磁開閉器等に好適な接点装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の接点装置は、固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動鉄心と対向する固定鉄心とを備える。また、この接点装置は、コイルの励磁により固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねとを備える。

この接点装置は、以下のように動作する。電磁石装置によるコイルの励磁前は、可動接点が固定接点と所定の距離を有して対向している。コイルを励磁すると、可動鉄心が固定鉄心に吸引されて可動軸及び可動接触子が駆動し、可動接点が固定接点に接触する。コイルの励磁が切られると、主として復帰ばねの付勢力により可動接触子及び可動鉄心が元の状態に戻り、可動接点が固定接点から開離する。

特開２００６−３１０２４８号公報

ここで、上記従来例のような接点装置では、固定鉄心と可動鉄心との間に働く磁気吸引力を利用して可動軸及び可動接触子を移動させている。そして、可動接点が固定接点と接触する際に、コイルばねや板ばね等の弾性力を用いることで、可動接点が固定接点を押圧する力、すなわち接圧を大きくしている。

しかしながら、上記従来例のような接点装置では、接点が閉成する際に可動鉄心が固定鉄心と接触してしまうため、固定鉄心と可動鉄心との間に間隙が存在しない。したがって、固定鉄心と可動鉄心との間に働く磁気吸引力を接圧に寄与させることができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることのできる接点装置を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、各々固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記各固定接点に向かう向きに前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記可動接触子の前記各固定接点へと向かう移動を規制する規制部と、前記規制部を棒状の軸部の一端に固定する可動軸と、前記軸部の前記一端とは反対側の一端に固定される可動鉄心と、前記可動鉄心と対向して配置する固定鉄心と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて前記可動鉄心を駆動する電磁石ブロックとを備え、前記軸部は、前記可動接触子に接触することで前記可動軸及び前記可動鉄心の移動を規制するストッパを備え、前記ストッパと前記可動接触子との間の距離の最大値が、前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離の最大値よりも小さくなるように前記ストッパを、前記軸部と一体となるように前記軸部に取り付けたことを特徴とする。

この接点装置において、前記ストッパは、環状に形成され且つ前記軸部の周部を通すための開口を備え、前記開口を通して前記軸部に取り付けられるように構成されることが好ましい。

この接点装置において、前記ストッパは、前記可動接触子に向かって突出する複数の突起を備え、前記各突起は、前記各固定接点が前記可動接触子に接触する部位の各中心を結んだ線を挟んだ両側それぞれで前記可動接触子と接触するように構成されることが好ましい。

この接点装置において、それぞれ磁性材料から成る第１磁性部材及び第２磁性部材を備え、前記第１磁性部材を、前記規制部に設け、前記第２磁性部材を、前記可動接触子を挟んで前記第１磁性部材と対向するように前記可動接触子に設けることが好ましい。

本発明は、接点が閉成する際に、可動鉄心と固定鉄心との間に間隙を設けた状態でストッパが可動接触子と接触し、可動鉄心の移動を規制する。このため、本発明では、接点の閉成時に可動鉄心と固定鉄心との間に間隙を設けた状態を維持することができるので、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることができる

本発明の実施形態に係る接点装置を示す断面図で、（ａ）は接点の開成時の図で、（ｂ）は接点の閉成時の図である。 同上の接点装置において第１磁性部材及び第２磁性部材を設けた構成を示す断面図である。 同上の接点装置のストッパに突起を設けた構成を示す図で、（ａ）はストッパの斜視図で、（ｂ）は概略図で、（ｃ）は、突起が可動接触子に接触している状態を示す平面図である。 同上の接点装置のストッパを止め輪で構成した場合の図で、（ａ）はストッパの斜視図で、（ｂ）は突起を設けたストッパの斜視図で、（ｃ）は、突起が可動接触子に接触している状態を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る接点装置について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）における上下左右をもって上下左右方向を規定する。本実施形態の接点装置は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、接点ブロックＡ１と、電磁石ブロックＢ１とを備える。

接点ブロックＡ１は、１対の固定端子１と、可動接触子２と、第１ばね（接圧ばね）３と、封止容器４とを備える。各固定端子１は、銅等の導電性材料により円柱状に形成している。また、各固定端子１の下端には、それぞれ可動接触子２と接離する固定接点１０を固着している。なお、各固定端子１の下端自体をそれぞれ固定接点１０としてもよい。各固定端子１の上端には、後述するケース４０の外に露出する鍔１１をそれぞれ形成している。各鍔１１は、ケース４０にろう付けにより接合する。

可動接触子２は、左右方向に長尺な平板状に形成している。可動接触子２は、上下方向に沿って各固定接点１０と対向する位置に配置する。また、可動接触子２の左右方向の中央には、後述する可動軸２０の上端が貫通している。可動軸２０の下端には、後述する可動鉄心７を取り付けている。

可動軸２０は、上下方向に長尺な棒状の軸部２００と、軸部２００の上端に一体に形成された鍔状の規制部２０１とで構成される。規制部２０１は、可動接触子２の上面と接触することで、可動接触子２の上向き（各固定接点１０に向かう向き）の移動を規制する。

第１ばね３は、コイルばねから成り、その上端が可動接触子２の下部に設けられた凹所２１に嵌め込まれる。第１ばね３の下端は、後述するキャップ６４の上面に位置決めされる。したがって、第１ばね３は、可動接触子２と後述するキャップ６４との間に配置され、その弾性力により可動接触子２を上向き（各固定接点１０に向かう向き）に付勢する。

封止容器４は、ケース４０と、フランジ４１とで構成される。ケース４０は、セラミック等の耐熱性を有する材料から成り、下面が開口した中空箱形に形成している。ケース４０の開口周縁には、フランジ４１の上端をろう付けにより接合する。このフランジ４１の下端を、後述する第１板６０の上面に接合することで、各固定接点１０及び可動接触子２を封止する封止容器４が完成する。封止容器４の内部には、水素を主体とする混合ガスを封入している。このため、接点の開閉に伴って生じるアークを冷却することができる。

電磁石ブロックＢ１は、後述する可動鉄心７と固定鉄心８との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心７を駆動するものであり、導線５３と、ボビン５と、継鉄６とを備える。ボビン５は、樹脂材料から成り、導線５３が巻き回される筒体５０と、筒体５０の上端に形成した第１フランジ５１と、筒体５０の下端に形成した第２フランジ５２とを備える。導線５３は、電流を流すことで後述する可動鉄心７を駆動するためのコイルを構成する。

導線５３は、その両端を第１フランジ５１に設けた１対の端子（図示せず）のそれぞれに接続している。各端子は、リード線（図示せず）を介して１対のコイル端子（図示せず）にそれぞれ接続している。したがって、外部電源（図示せず）を各コイル端子に接続することで、外部電源から各コイル端子を介して導線５３に電流を流すように構成される。

筒体５０の内側には、上端に鍔５４０を形成した有底円筒状の保持部材５４を配置している。保持部材５４内には、磁性材料から円柱状に形成した可動鉄心７を収納している。また、保持部材５４内の上端には、磁性材料から円筒状に形成した固定鉄心８を、可動鉄心７と対向する形で収納している。

継鉄６は、ボビン５の上側に配置する第１板６０と、ボビン５の下側に配置する第２板６１と、第２板６１の左右両端それぞれから第１板６０に向かって延長する１対の第３板６２とで構成される。第１板６０の中央には、固定鉄心８が貫通している。そして、固定鉄心８の上端に形成された鍔部８０が、第１板６０の上側に露出する。この鍔部８０を覆うように円板状のキャップ６４が第１板６０の上面に取り付けられている。このキャップ６４により、固定鉄心８の抜け止めを図っている。

ボビン５の下端の内周面と、保持部材５４の外周面との間に形成される隙間には、磁性材料から成る円筒状のブッシュ６３を嵌め込んでいる。このブッシュ６３は、継鉄６の各板６０〜６２と、可動鉄心７と、固定鉄心８と共に磁気回路を形成する。

固定鉄心８の内筒部８１には、第２ばね（復帰ばね）８２を設けている。第２ばね８２は、可動鉄心７を下向きに付勢するもので、コイルばねから成る。第２ばね８２は、その上端が継鉄６の第１板６０の下面と接しており、その下端が可動鉄心７の上面と接している。したがって、第１板６０と可動鉄心７とで第２ばね８２を挟持することで、第２ばね８２は圧縮した状態となる。

ここで、本実施形態の接点装置では、可動軸２０の軸部２００に、可動接触子２に接触することで可動軸２０及び可動鉄心７の移動を規制するストッパ９を設けている。ストッパ９は、図１（ａ）に示すように、軸部２００の径寸法よりも大きい幅寸法を有する板状部材９０から成る。また、ストッパ９は、自身と可動接触子２との間の距離Ｌ１の最大値が、可動鉄心７と固定鉄心８との間の距離Ｌ２の最大値よりも小さくなるように軸部２００に取り付けられる（図１（ａ）参照）。なお、ストッパ９の形状はこれに限定されるものではなく、例えば円板状であってもよい。また、ストッパ９は、軸部２００と一体に形成する構成であってもよい。

以下、本実施形態の接点装置における接点の開閉動作について図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。本実施形態の接点装置では、第２ばね８２が第１ばね３よりも高いばね定数を有している。このため、導線５３に通電していない場合、第２ばね８２の弾性力により可動鉄心７が下向きに移動し、それに伴って可動軸２０も下向きに移動する。そして、可動接触子２は、可動軸２０と連動する規制部２０１により下向きに押圧される。このため、導線５３に通電していない初期状態では、可動接触子２は各固定接点１０と離間しており、接点が開成（オフ）している。

接点が開成している状態で、導線５３に通電すると、可動鉄心７と固定鉄心８との間の磁気吸引力により、第２ばね８２の弾性力に抗って可動鉄心７が上向きに移動する。このとき、可動軸２０も連動して上向きに移動するため、規制部２０１が可動接触子２から離れる。これにより、可動接触子２の上方への移動の規制が解除される。そして、可動接触子２は、第１ばね３３の弾性力により上向きに移動し、可動接触子２が各固定接点１０と接触し、接点が閉成（オン）する。

ここで、図１（ｂ）に示すように、可動軸２０と連動してストッパ９も上方へと移動し、ストッパ９が可動接触子２と接触することで、可動軸２０及び可動鉄心７の上方への移動を規制する。そして、既に述べたように、ストッパ９と可動接触子２との間の距離Ｌ１の最大値は、可動鉄心７と固定鉄心８との間の距離Ｌ２の最大値よりも小さい。したがって、ストッパ９が可動接触子２と接触してその移動を規制することで、可動鉄心７と固定鉄心８との間に磁気ギャップ（間隙）を設けた状態を維持することができる。この間隙が存在することで、可動鉄心７と固定鉄心８との間に磁気吸引力が生じる。この磁気吸引力は、可動軸２０及びストッパ９を介して可動接触子２に伝わり、接圧に寄与する。

上述のように、本実施形態の接点装置では、可動鉄心７と固定鉄心８との間に間隙を設けた状態でストッパ９が可動接触子２と接触し、可動鉄心７の移動を規制する。このため、本実施形態の接点装置では、接点の閉成時に可動鉄心７と固定鉄心８との間に間隙を設けた状態を維持することができるので、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることができる。

ところで、接点の閉成時に、各固定接点１０と可動接触子２との間に短絡電流等の大電流が流れた場合、可動接触子２の周囲に発生する磁場の影響によって、可動接触子２に対して下向きの反発力が働く。このような反発力が働くと、接点の閉成時における接圧が低下するという問題がある。

そこで、本実施形態の接点装置は、図２に示すように、それぞれ磁性材料から成る第１磁性部材２０２及び第２磁性部材２０３を備える構成であってもよい。ここでは、各磁性部材２０２，２０３は、何れもヨーク（yoke：継鉄）から平板状に形成されたものとする。第１磁性部材２０２は、規制部２０１の下端に設ける。第２磁性部材２０３は、可動接触子２の下面に設ける。これにより、第２磁性部材２０３は、可動接触子２を挟んで第１磁性部材２０２と対向するように配置される。

この構成では、接点が閉成する際、すなわち可動接触子２が各固定接点１０に接触して電流が流れる際に、可動接触子２の周囲に可動接触子２を中心として第１磁性部材２０２及び第２磁性部材２０３を通る磁束が形成される。これにより、第１磁性部材２０２と第２磁性部材２０３との間に磁気吸引力が働き、この磁気吸引力によって上記の反発力を抑制して接点の閉成時における接圧の低下の抑制を図ることができる。

なお、この構成では、可動鉄心７が固定鉄心８と接触する前にストッパ９が第１磁性部材２０２に接触するため、可動鉄心７と固定鉄心８との間に磁気ギャップを設けることができる。したがって、この構成でも、可動鉄心７と固定鉄心８との間の磁気吸引力を利用して、接点の閉成時における接圧を大きくすることができる。

また、ストッパ９は、図３（ａ）に示すように、複数（図示では１対）の突起９１を一体に形成した構成であってもよい。各突起９１は、図３（ａ）に示すように、板状部材９０の長手方向の両端部から上向きに突出する。なお、板状部材９０の中央には、軸部２００を通すための通孔９００が設けられている。この構成では、図３（ｂ）に示すように、各突起９１の先端が可動接触子２の下面と接触することで、可動接触子２の揺れを防止することができる。

特に、図３（ｃ）に示すように、可動接触子２において、各固定接点１０が接触する部位それぞれの中心を結んだ線を挟んだ両側で、各突起９１の先端がそれぞれ可動接触子２と接触するように各突起９１を設けることが望ましい。この構成では、可動接触子２の前後方向（可動接触子２の短手方向）の揺れを防止することができ、接点バウンスに伴う音の低減を図ることができる。

また、本実施形態の接点装置では、板状部材９０をストッパ９として用いているが、図４（ａ）に示すように、Ｃ字状の止め輪９２（所謂、Ｃリング）をストッパ９として用いてもよい。

止め輪９２は、図４（ａ）に示すように、環状に形成され且つ軸部２００の周部を通すための開口９２０を備えている。また、止め輪９２の内側の周部には、それぞれ内向きに突出する複数（図示では３つ）の突部９２１が一体に形成されている。各突部９２１の先端は、軸部２００の周部に沿う形状に形成される。

この止め輪９２は、開口９２０を介して軸部２００を通し、各突部９２１の先端が軸部２００の周部を３点で支持することにより、軸部２００に取り付けることができる。すなわち、止め輪９２は、開口９２０を通して軸部２００に取り付けられる。この構成では、ストッパ９を可動軸２０の軸部２００に着脱自在に取り付けることができるので、施工性を向上させることができる。

なお、図４（ｂ）に示すように、止め輪９２は、複数（図示では１対）の突起９３を一体に形成した構成であってもよい。特に、図４（ｃ）に示すように、可動接触子２において、各固定接点１０が接触する部位それぞれの中心を結んだ線を挟んだ両側で、各突起９３の先端がそれぞれ可動接触子２と接触するように各突起９３を設けることが望ましい。この構成では、図３（ｃ）に示す構成と同様に、可動接触子２の前後方向の揺れを防止することができる。

１ 固定端子
１０ 固定接点
２ 可動接触子
２０ 可動軸
２００ 軸部
２０１ 規制部
３ 第１ばね（接圧ばね）
７ 可動鉄心
８ 固定鉄心
９ ストッパ
Ｂ１ 電磁石ブロック

Claims (4)

1. 各々固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点に接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記各固定接点に向かう向きに前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記可動接触子の前記各固定接点へと向かう移動を規制する規制部と、前記規制部を棒状の軸部の一端に固定する可動軸と、前記軸部の前記一端とは反対側の一端に固定される可動鉄心と、前記可動鉄心と対向して配置する固定鉄心と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて前記可動鉄心を駆動する電磁石ブロックとを備え、
   前記軸部に、前記可動接触子に接触することで前記可動軸及び前記可動鉄心の移動を規制するストッパを備え、
   前記ストッパと前記可動接触子との間の距離の最大値が、前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離の最大値よりも小さくなるように前記ストッパを、前記軸部と一体となるように前記軸部に取り付けたことを特徴とする接点装置。
2. 前記ストッパは、環状に形成され且つ前記軸部の周部を通すための開口を備え、前記開口を通して前記軸部に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記ストッパは、前記可動接触子に向かって突出する複数の突起を備え、
   前記各突起は、前記各固定接点が前記可動接触子に接触する部位の各中心を結んだ線を挟んだ両側それぞれで前記可動接触子と接触するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の接点装置。
4. それぞれ磁性材料から成る第１磁性部材及び第２磁性部材を備え、
   前記第１磁性部材を、前記規制部に設け、前記第２磁性部材を、前記可動接触子を挟んで前記第１磁性部材と対向するように前記可動接触子に設けることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に接点装置。

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