JP6237916B2 - 電磁接触器 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載された電磁接触器は、一対の固定接触子及びこれら一対の固定接触子に接離可能な可動接触子を有する接点機構と、この接点機構を駆動する電磁石ユニットとを備えている。電磁石ユニットは、接点機構の可動接触子に連結軸で連結された可動プランジャと、励磁することにより電磁石ユニットで磁石を発生させて可動プランジャを駆動する励磁コイルとを備えている。
そして、密封容器内において、接点機構を収容する接点機構収容空間と可動プランジャを収容する可動プランジャ収容空間とは、連結軸を挿通した仕切り部材によって仕切られている。
この際に、発生したアークの熱により一対の固定接触子及び可動接触子の接点部や周囲の絶縁物からガスが発生し、密封容器内における接点機構収容空間の内部圧力が急激に高まることがある。ここで、可動プランジャ収容空間は、接点機構収容空間と仕切り部材によって仕切られて接点機構収容空間に対して独立しているため、可動プランジャ収容空間の内部圧力と接点機構収容空間の内部圧力との間に差が生じ、可動プランジャ及び可動接触子の動作が不安定になることがある。具体的には、内部圧力の高い接点機構収容空間から内部圧力の低い可動プランジャ収容空間側(下方側)へ可動接触子が押し戻され、釈放途中にも関わらず、可動接触子が一対の固定接触子に再度接触し、負荷側への電流供給の遮断が失敗するような現象が発生する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る電磁接触器は、図1乃至図6に示されており、電磁接触器1は、接点機構2と、接点機構2を駆動する電磁石ユニット3と、接点機構2、後述する連結軸37及び可動プランジャ35を収容する密封された収容室4とを備えている。
接点機構2は、収容室4を構成する接点機構収容ケース5内に収容されており、この接点機構収容ケース5は、金属製の角筒体6と、この角筒体6の上端を閉塞する平板状のセラミック製の絶縁基板7とを備えている。角筒体6は、下端部に外方に突出するフランジ部6aを有し、そのフランジ部6aが収容室4を構成する後述の磁気ヨーク8の上面にシール接合されている。絶縁基板7には、一対の貫通孔7a、7bが所定間隔をあけて形成されている。絶縁基板7の上面における貫通孔7a、7bの周囲及び絶縁基板7の下面における角筒体6が接触する位置には、メタライズ処理が施されている。
ここで、第1固定接触子23は、銅などからなる側面視C字形状の導電板であり、絶縁基板7の下面に沿って外側に延長する上板部23aと、上板部23aの外側端部から下方に延長する中間板部23bと、中間板部23bの下端部から上板部23aと平行に内側に延長する下板部23cとを備えている。下板部23cは、可動接触子25の下方に延び、その上面に可動接触子25の第1接点部が接触する第1接点部23dを備えている。
第1固定接触子23及び第2固定接触子24のそれぞれは、第1導体部21及び第2導体部22のそれぞれに固定されており、その固定方法としては、ろう付け、螺合等があげられる。
更に、第1固定接触子23には、アークの発生を規制する合成樹脂製の絶縁カバー26が装着され、第2固定接触子24にも、アークの発生を規制する合成樹脂製の絶縁カバー27が装着されている。これにより、第1固定接触子23の内周面では下板部23cの上面側の第1接点部23dのみが露出される。また、第2固定接触子24の内周面では下板部24cの上面側の第2接点部24dのみが露出される。
連結軸37の上下方向略中央部には、フランジ部37aが外方に向けて突出形成されている。可動接触子25は、その貫通孔を連結軸37の上方から挿通してフランジ部37a上に載置される。そして、連結軸37の上方から接触スプリング39を挿通し、固定部材38を連結軸37の上方から連結軸37に挿通し、接触スプリング39で所定の付勢力を得るように接触スプリング39の上端を固定部材38によって止める。
また、接点機構収容ケース5の角筒体6の内周面には、図1に示すように、有底角筒状に形成された絶縁筒部14が配設されている。この絶縁筒部14は、図1及び図4に示すように、中央部に連結軸37の挿通用孔14eを有する平板部14aと、平板部14aの可動接触子25が延びる方向の両端縁から下方に延びる一対の下方延出部14bと、各下方延出部14bの下端から外方に延びる一対の底壁部14cと、平板部14a、一対の下方延出部14b、及び一対の底壁部14cの周囲を囲むように上方に延びる周壁部14dとを備えている。絶縁筒部14は、絶縁性の例えば合成樹脂を成形することによって形成される。この絶縁筒部14は、金属製の角筒体6に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を有する。
スプール33は、図1に示すように、固定プランジャ32を挿通する中央円筒部33aと、中央円筒部33aの下端部から半径方向外側に突出する下フランジ部33bと、中央円筒部33aの上端部から半径方向外側に突出する上フランジ部33cとを備えている。そして、図1乃至図3に示すように、スプール33の中央円筒部33a、下フランジ部33b、及び上フランジ部33cで構成される収納空間に励磁コイル34が巻装されている。
また、スプール33の中央円筒部33a内に配置された固定プランジャ32の上部には、有底筒状に形成されたキャップ9が配置され、このキャップ9の開放端に設けられた半径方向外側に突出するフランジ部9aが、磁気ヨーク8の下面にシール接合されている。これにより、接点機構収容ケース5及びキャップ9が磁気ヨーク8の可動プランジャ貫通孔8a介して連通される密封した容器(収容室4)が形成されている。
そして、永久磁石11の上面には、永久磁石11と同一外形で可動プランジャ35の周鍔部35aよりも小さい内径の貫通孔12aを有する補助ヨーク12が固定されている。連結軸37は、貫通孔12aを上下方向に挿通している。
そして、この収容室4は、図1に示すように、連結軸37を挿通した仕切り部材10によって接点機構2を収容する接点機構収容空間Aと可動プランジャ35を収容する可動プランジャ収容空間Bとを仕切るよう構成されている。
そして、この仕切り部材10には、接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる連通部11a設けられている。
先ず、仕切り部材10は、図1及び図3に示すように、磁気ヨーク8と、磁気ヨーク8の上面に固定され、可動プランジャ35の周鍔部35aを囲むように形成された前述の永久磁石11と、永久磁石11の上面に固定され、連結軸37を上下方向に挿通する前述の板状の補助ヨーク12と、補助ヨーク12の上面に固定され、連結軸37を上下方向に挿通するとともに連結軸37の外周面に接触する弾性を有する板状の異物侵入防止部材13とで構成されている。そして、収容室4の内部において、仕切り部材10により、仕切り部材10の上方及び外側に形成された接点機構収容空間Aと仕切り部材10の内側に形成された可動プランジャ収容空間Bとを仕切っている。
なお、絶縁筒部14は必ずしも設ける必要はなく、絶縁筒部14を設けない場合、永久磁石11の下面に形成された連通部11aは、絶縁筒部14のない接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させることになる。
今、第1固定接触子23に接続された第1導体部21が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、第2固定接触子24に接続された第2導体部22が負荷装置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3における励磁コイル34が非励磁状態にあって、電磁石ユニット3で可動プランジャ35を下降させる吸引力を発生していない釈放状態にあるものとする。
このため、可動プランジャ35に連結軸37を介して連結されている接点機構2の可動接触子25の第1接点部及び第2接点部が、第1固定接触子23の第1接点部23d、第2固定接触子24の第2接点部24dに対して上方に所定距離だけ離間している。このため、第1固定接触子23及び第2固定接触子24の間の電流路が遮断状態にあり、接点機構2が開極状態となっている。
この釈放状態から、電磁石ユニット3の励磁コイル34に通電すると、この電磁石ユニット3で吸引力が発生し、可動プランジャ35を復帰スプリング36の付勢力及び永久磁石11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35の下降が、周鍔部35aの下面が磁気ヨーク8の上面に当たることで停止する。
このため、電力供給源の大電流が、第1固定接触子23、可動接触子25、第2固定接触子24を通じて負荷装置に供給される閉極状態となる。
そして、接点機構2の閉極状態から、負荷装置への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット3の励磁コイル34への通電を停止する。
励磁コイル34への通電を停止すると、電磁石ユニット3で可動プランジャ35を下方に移動させる吸引力がなくなることにより、可動プランジャ35が復帰スプリング36の付勢力によって上昇し、周鍔部35aが補助ヨーク12に近づくに従って永久磁石11の吸引力が増加する。
このような開極開始状態となると、可動接触子25の第1接点部及び第2接点部と、第1固定接触子23の第1接点部23d及び第2固定接触子24の第2接点部24dとの間にアークが発生し、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。
つまり、接点機構収容空間A内における絶縁筒部14を挟む接点機構2側の接点機構収容空間Aと仕切り部材10側の接点機構収容空間Aとは筒部連通部14fを介して連通し、接点機構2側の接点機構収容空間A及び仕切り部材10側の接点機構収容空間A内の内部圧力は同等になっている。そして、連通部11aは、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させている。このため、接点機構2側の接点機構収容空間A、仕切り部材10側の接点機構収容空間A及び可動プランジャ収容空間Bの内部圧力は同等である。つまり、図6に示すように、接点機構2側の接点機構収容空間A内の気体は、符号Rで示すように、仕切り部材10側の接点機構収容空間A内を通って、連通部11aを介して可動プランジャ収容空間B内に流れるようになる。これにより、接点機構2側の接点機構収容空間A、仕切り部材10側の接点機構収容空間A及び可動プランジャ収容空間Bの内部圧力は同等となっている。
なお、図6に示すように、第1固定接触子23の第1接点部23dや第2固定接触子24の第2接点部24d近傍で発生した溶融物や煤等の異物Dは、絶縁筒部14上に落下し、可動プランジャ収容空間B内に侵入しない。当該異物Dが絶縁筒部14の挿通用孔14eを通って下方に落下した場合には、異物侵入防止部材13によって異物Dが可動プランジャ収容空間B内に侵入するのが阻止される。また、当該異物Dは、絶縁筒部14の周壁部14dの上端に形成された筒部連通部14fから仕切り部材10側の接点機構収容空間A内に侵入することはほとんどないが、仮に侵入した場合でも、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aは狭い通路となっているから、当該異物Dが永久磁石11の下面に形成された連通部11aまでにはほとんど至らない。このため、当該異物Dが連通部11aを通って可動プランジャ収容空間B内に侵入するおそれはない。
そして、可動プランジャ35の釈放動作が終了すると、可動プランジャ35の周鍔部35aの上面が補助ヨーク12の下面に接触し、開極終了となる。
図1に示す電磁接触器1においては、連通部11aは永久磁石11の可動接触子25が延びる方向の両端部の下面に複数(各端部に2個づつで合計4個)形成されており、補助ヨーク12には連通部が形成されていない。図7に示す補助ヨーク12には、図1に示す補助ヨーク12と異なり、補助ヨーク12の可動接触子25が延びる方向の両端部に複数(各端部に2個づつの合計4個)の連通部12bが形成されている。各連通部12bは、補助ヨーク12の可動接触子25が延びる方向の両外端縁から内側に向けて切欠かれた切欠きで形成されている。そして、各連通部12bは、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる。なお、この図7に示す補助ヨーク12を用いた場合でも、図1に示すように、永久磁石11に連通部11aを形成してもよい。
図1に示す電磁接触器1においては、連通部11aは永久磁石11の可動接触子25が延びる方向の両端部の下面に複数(各端部に2個づつで合計4個)形成されており、磁気ヨーク8には連通部が形成されていない。図8に示す磁気ヨーク8には、図1に示す磁気ヨーク8と異なり、磁気ヨーク8の可動プランジャ貫通孔8aの可動接触子25が延びる方向の両側に複数(各側に2個づつの合計4個)の8bが形成されている。各連通部8bは、磁気ヨーク8の可動プランジャ貫通孔8aの可動接触子25が延びる方向の両側縁から外側に向けて延びる有底の溝で形成されている。そして、各連通部8bは、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる。なお、この図8に示す磁気ヨーク8を用いた場合でも、図1に示すように、永久磁石11に連通部11aを形成したり、あるいは、図7に示す補助ヨーク12を用いたりしてもよい。
以上のように、第1実施形態に係る電磁接触器1においては、一対の固定接触子23、24及び一対の固定接触子23、24に接離可能な可動接触子25を有する接点機構2と、可動接触子25に連結軸37で連結された可動プランジャ35を有する、接点機構2を駆動する電磁石ユニット3と、接点機構2、連結軸37及び可動プランジャ35を収容する密封された収容室4とを備えている。そして、収容室4は、連結軸37を挿通した仕切り部材10によって接点機構2を収容する接点機構収容空間Aと可動プランジャ35を収容する可動プランジャ収容空間Bとを仕切るよう構成されている。そして、仕切り部材10に、接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる連通部11a、12b、8b、15を設けている。
これにより、電磁石ユニット3を構成する磁気ヨーク8を用いた簡単な構成で収容室4を構成することができる。
更に、第1実施形態に係る電磁接触器1において、接点機構収容ケース5の内部には、連結軸37を上下方向に挿通した状態で仕切り部材10の上方かつ外側及び接点機構2の外側を覆うように接点機構収容空間A内に配置される有底筒状に形成された絶縁筒部14が設けられている。この絶縁筒部14により、接点機構収容ケース5が金属製の場合において、当該金属製の接点機構収容ケース5に対するアークの影響を遮断することができる。
また、第1実施形態に係る電磁接触器1において、連通部11aは仕切り部材10を構成する永久磁石11に形成された、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる溝、連通部12bは補助ヨーク12に形成された、仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる切欠き、連通部8bは仕切り部材10側の接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させる磁気ヨーク8に形成された溝で形成されている。
以上、本発明の第1実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、収容室4は、一対の固定接触子23、24及び可動接触子25を有する接点機構2、連結軸37及び可動プランジャ35を収容できる密閉構造のものであれば、磁気ヨーク8と、接点機構収容ケース5と、キャップ9とで構成する必要は必ずしもない。
また、絶縁筒部14は、必ずしも設けなくても良い。
更に、連通部は、接点機構収容空間Aと可動プランジャ収容空間Bとを連通させるように仕切り部材10に形成すればよく、仕切り部材10を、永久磁石11、補助ヨーク12、異物侵入防止部材13とで構成した場合には、その形成場所は、永久磁石11、補助ヨーク12、異物侵入防止部材13のいずれであってもよい。また、連通部は、永久磁石11、補助ヨーク12、異物侵入防止部材13のうち任意の組合せの部材に形成してもよい。
また、連通部の数は、任意であり、図1乃至図6に示した連通部11a、図7に示した連通部12b、図8に示した連通部8bのように4個に限られない。
2 接点機構
3 電磁石ユニット
4 収容室
8 磁気ヨーク
8a 可動プランジャ貫通孔
9 キャップ
10 仕切り部材
11 永久磁石
11a,12b,8b 連通部
12 補助ヨーク
13 異物侵入防止部材
14 絶縁筒部
14f 筒部連通部
23 第1固定接触子(固定接触子)
24 第2固定接触子(固定接触子)
25 可動接触子
35 可動プランジャ
35a 周鍔部
37 連結軸
A 接点機構収容空間
B 可動プランジャ収容空間
Claims (4)
- 一対の固定接触子及び該一対の固定接触子に接離可能な可動接触子を有する接点機構と、
前記可動接触子に連結軸で連結された可動プランジャを有する、前記接点機構を駆動する電磁石ユニットと、
前記接点機構、前記連結軸及び前記可動プランジャを収容する密封された収容室とを備え、
前記収容室は、前記連結軸を挿通した仕切り部材によって前記接点機構を収容する接点機構収容空間と前記可動プランジャを収容する可動プランジャ収容空間とを仕切るよう構成され、
前記仕切り部材は、前記接点機構収容空間と前記可動プランジャ収容空間とを連通させる連通部を設けられ、
前記接点機構収容ケースの内部には、前記連結軸を上下方向に挿通した状態で前記仕切り部材の上方かつ外側及び前記接点機構の外側を覆うように前記接点機構収容空間内に配置される有底筒状に形成された絶縁筒部が設けられており、該絶縁筒部には、前記接点機構側の接点機構収容空間と前記仕切り部材側の接点機構収容空間とを連通させる筒部連通部を形成していることを特徴とする電磁接触器。 - 前記収容室は、前記電磁石ユニットを構成する、前記可動プランジャを上下方向に挿通する可動プランジャ貫通孔を有する板状の磁気ヨークと、該磁気ヨークの上面に接合され、内部に前記接点機構と前記絶縁筒部を収容する接点機構収容ケースと、前記磁気ヨークの下面に接合され、内部に前記可動プランジャを収容するキャップとで構成され、
前記仕切り部材は、前記磁気ヨークと、前記磁気ヨークの上面に固定され、前記電磁石ユニットを構成する、前記可動プランジャの周鍔部を囲むように形成された永久磁石と、該永久磁石の上面に固定され、前記電磁石ユニットを構成する、前記連結軸を上下方向に挿通する板状の補助ヨークと、前記補助ヨークの上面に固定され、前記連結軸を上下方向に挿通するとともに前記連結軸の外周面に接触する弾性を有する板状の異物侵入防止部材とで構成されて、前記仕切り部材の上方及び外側に形成された前記接点機構収容空間と前記仕切り部材の内側に形成された前記可動プランジャ収容空間とを仕切ることを特徴とする請求項1に記載の電磁接触器。 - 前記連通部は、前記仕切り部材を構成する前記永久磁石、前記補助ヨークあるいは前記磁気ヨークに形成された、前記仕切り部材側の接点機構収容空間と前記可動プランジャ収容空間とを連通させる溝、孔又は切欠きで構成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。
- 前記筒部連通部は、前記絶縁筒部の周壁部の端に形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。
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