JP7255440B2 - 接点機構及びこれを使用した電磁接触器 - Google Patents

Description

本発明は、電流路の開閉を行う接点機構及びこれを使用した電磁接触器に関する。

電流遮断時にアークが発生する電磁接触器に適用する接点機構として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。
特許文献１の接点機構は、固定接点を有する一対の固定接触子と、一対の固定接触子の固定接点に接離可能な一対の可動接点を長手方向の両端側に設けた可動接触子と、前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を収納している絶縁材で形成した絶縁ケースと、一対の固定接点及び一対の可動接点の間で発生するアークを引き延ばすアーク消弧用永久磁石と、を備えている。

可動接触子は、直方体形状とした絶縁ケースの短手方向の中央位置において長手方向に延在して配置された電導板であり、この可動接触子の長手方向の両端側には一対の可動接点が設けられている。
一対の固定接触子は、可動接触子の長手方向の両端側の表裏に対向する第１及び第２導電板部と、これら第１及び第２導電板部の端部から可動接触子の表裏方向に延在する第３導電板部と、を備えた側面から見てＣ字形状の導電板である。

アーク消弧用永久磁石は、絶縁ケースの長手方向の外側に対向配置されて互いの磁極面がＳ極となるように着磁された一対の永久磁石と、絶縁ケースの短手方向の外側に対向配置されて互いの磁極面がＮ極となるように着磁された一対の永久磁石が配置されている。
この接点機構によると、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と、絶縁ケースの長手方向及び短手方向に配置した２対のアーク消弧用永久磁石とで発生する磁束が、一対の固定接触子と可動接触子との間のアークが発生した位置に対して可動接触子の長手方向に横切ることになり、アークに対して可動接触子の長手方向と直交する方向のローレンツ力が作用する。これにより、発生したアークは、絶縁ケースの短手方向に設けたアーク消弧空間に向けて引き伸ばされて消弧するようにしている。

特開２０１６－２４８６４号公報

しかし、特許文献１の接点機構は、絶縁ケースの短手方向に設けられているアーク消弧空間が小さな空間であり、発生したアークを十分に引き伸ばすことができないので、消弧性能の面で課題がある。
また、特許文献１の接点機構は、電流の流れ方向を限定せずに無極性に対応した装置であり、絶縁ケースの長手方向及び短手方向に２対のアーク消弧用永久磁石を配置することで、電流の流れ方向が正方向である場合には、アークを絶縁ケースの一方の短手方向に設けたアーク消弧空間に向けて引き伸ばし、電流の流れ方向が逆方向である場合には、アークを絶縁ケースの他方の短手方向に設けたアーク消弧空間に向けて引き伸ばしている。このように、絶縁ケース内部の短手方向には、正逆両方向の電流の流れに対応したアーク消弧空間を設けなければならないので絶縁ケースが大型になる。そのため、小型化の要求に応えられないという課題がある。
そこで、本発明は、上記特許文献１に記載された従来例の問題点に着目してなされたものであり、消弧性能の向上を図りながら小型化を図ることができる接点機構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、本発明の一態様に係る接点機構は、固定接点を有する一対の固定接触子と、一対の固定接触子の固定接点に接離可能な一対の可動接点を有する可動接触子と、一対の固定接触子及び可動接触子を収納し絶縁ホルダーを有する接点収納ケースと、接点収納ケースの外側に配置され、一対の固定接触子の固定接点及び可動接触子の一対の可動接点の間に発生したアークを引き延ばす一対のアーク消弧用永久磁石と、を備えた接点機構である。そして、一対の固定接触子は、固定接点を設けた第１導電板部と、第１導電板部の端部から延在する第２導電板部と、第２導電板部の端部から延在する第３導電板部と、を備えた側面から見てＣ字形状を有している。そして、一対の固定接触子は、絶縁ホルダーの長手方向の両端に配置されている。そして、一対のアーク消弧用永久磁石は、絶縁ホルダーの短手方向に対向して配置され、一対のアーク消弧用永久磁石の互いに対向する着磁面は、アークが絶縁ホルダーの長手方向の内方に引き延ばされる方向となる磁極に着磁されているとともに、一対の固定接触子の第１導電板部は、第３導電板部に対して側部から突出する延長部を設けた形状とし、延長部に固定接点が形成されており、一対の固定接触子の一方の延長部が絶縁ホルダーの短手方向の一方に寄って配置され、一対の固定接触子の他方の延長部が絶縁ホルダーの短手方向の他方に寄って配置されている。
また、本発明の一態様に係る電磁接触器は、前述した接点機構と、接点機構の可動接触子の一対の可動接点を一対の固定接触子の固定接点に接離させる電磁石ユニットと、を備えている。

本発明の接点機構及びこれを使用した電磁接触器によれば、消弧性能の向上を図りながら小型化を図ることができる。

本発明に係る電磁接触器を示す斜視図である。 本発明に係る電磁接触器を示す平面図である。 図２のＡ－Ａ線矢視図である。 第１実施形態の接点機構を構成する一対の固定接触子及び可動接触子の構造を示す斜視図である。 第１実施形態の接点機構の動作を示す模式図である。 第１実施形態において固定接触子及び可動接触子の電流通電により発生する自己磁界のローレンツ力を示す図である。 第２実施形態の接点機構を構成する一対の固定接触子及び可動接触子の構造を示す斜視図である。 第２実施形態の接点機構を構成する固定接触子を示す斜視図である。 第２実施形態の接点機構の動作を示す模式図である。 第３実施形態の接点機構の動作を示す模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１から第３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す第１から第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「底」、「前」、「後」、「長尺方向」、「短尺方向」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。

以下に示す第１から第３実施形態の電磁接触器は、電流の流れ方向を限定した有極性の電磁接触器である。
［第１実施形態の電磁接触器について］
本発明に係る第１実施形態の電磁接触器１は、図１及び２に示すように、接点機構２と、接点機構２を駆動する電磁石ユニット２０と、接点機構２の周囲に配置した第１，第２アーク消弧用永久磁石４０，４１と、を備えている。
電磁石ユニット２０は、図３に示すように、側面から見て略Ｕ字形状の磁気ヨーク２８を有し、この磁気ヨーク２８の底板部の中央部に固定プランジャ２９が配置され、この固定プランジャ２９の外側にスプール３０が配置されている。このスプール３０に励磁コイル３４が巻装されている。

磁気ヨーク２８の開放端となる上端に固定した上部磁気ヨーク２１には、中央部にスプール３０の中央円筒部３１に対向する貫通孔２１ａが形成されている。スプール３０の中央円筒部３１内に挿入された固定プランジャ２９の上部は、有底筒状に形成されたキャップ（不図示）で覆われ、このキャップ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（不図示）が上部磁気ヨーク２１の下面にシール接合されている。これによって、キャップが上部磁気ヨーク２１の貫通孔２１ａを介して連通される密封空間が形成される。また、キャップの内部には、可動プランジャ（不図示）が上下に摺動可能に挿入されており、この可動プランジャの上部磁気ヨーク２１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２２が形成されている。

上部磁気ヨーク２１の上面には、環状に形成された駆動用永久磁石３７が可動プランジャの周鍔部２２を囲むように固定されている。この駆動用永久磁石３７は上下方向すなわち厚み方向に例えば上端側をＮ極とし、下端側をＳ極とするように着磁されている。駆動用永久磁石３７の上端面には補助ヨーク３９が固定されており、この補助ヨーク３９の下面に、可動プランジャの周鍔部２２が接触している。
接点機構２は、図３に示すように、ケース４に収納されている。ケース４は、金属製の角筒体５と、この角筒体５の上端を密閉する例えばセラミックや合成樹脂材などの絶縁材料により形成した絶縁基板６とを備えている。密閉されたケース４には、アーク消弧ガスが封入されている。

角筒体５は、下部に形成したフランジ部７が、電磁石ユニット２０の上部磁気ヨーク２１にシール接合されて固定されている。絶縁基板６には、貫通孔９，１０が所定間隔をあけて形成されている。
接点機構２は、絶縁基板６に導体部１１，１２を介して固定されている一対の固定接触子１３，１４（以下、第１固定接触子１３、第２固定接触子１４と称する）と、これら第１及び第２固定接触子１３，１４に接離可能に配置された可動接触子１５と、を備えている。

可動接触子１５は、図４に示すように、導電性のある材料とした直線状に長尺な導電板であり、長手方向の中央部に貫通孔２３が形成されており、長手方向の両端側の下面に、第１可動接点１５ａ及び第２可動接点１５ｂが形成されている。
可動接触子１５の貫通孔２３には、図３に示すように、電磁石ユニット２０の可動プランジャに固定された連結軸２４が挿通されている。連結軸２４の上端にはＣリング２７が固定されており、このＣリング２７と可動接触子１５の中央上部との間の連結軸２４の外周に接触スプリング２６が配置され、可動接触子１５に対して所定の付勢力を付与している。また、補助ヨーク３９と可動接触子１５の貫通孔２３の回りの下部との間の連結軸２４の外周にも復帰スプリング３６が配置され、可動接触子１５に対して所定の付勢力を付与している。

第１固定接触子１３は、図４に示すように、第１固定接点１３ａを上面に設けた第１導電板部１３ｂと、第１導電板部１３ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部１３ｃと、第２導電板部１３ｃの上端から折り曲げられて第１導電板部１３ｂに対して平行に延在している第１導電板部１３ｂと同一板形状の第３導電板部１３ｄと、を備えた側面から見てＣ字形状の部材である。
第２固定接触子１４も、図４に示すように、第２固定接点１４ａを上面に設けた第１導電板部１４ｂと、可動接触子１５から離れた第１導電板部１４ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部１４ｃと、第２導電板部１４ｃの上端から折り曲げられて第１導電板部１４ｂに対して平行に延在している第１導電板部１４ｂと同一板形状の第３導電板部１４ｄと、を備えた側面から見てＣ字形状の部材である。

図３に示すように、ケース４の角筒体５の内周面には、有底矩形筒状に形成された絶縁ホルダー１８が配設されている。この絶縁ホルダー１８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、金属製の角筒体５に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を有する。
ここで、図５に示すように、第１及び第２固定接触子１３，１４は、絶縁ホルダー１８の長手方向に離間して配置されている。第１固定接触子１３は、絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って第１導電板部１３ｂが長手方向内方に延在するように配置されている。また、第２固定接触子１４は、絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って第１導電板部１４ｂが長手方向内方に延在するように配置されている。そして、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａに第１可動接点１５ａが対向し、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに第２可動接点１５ｂが対向している直線状の可動接触子１５は、絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されている。そして、絶縁ホルダー１８には、底面から立ち上がって可動接触子１５の短手方向の両側面に沿って延在する板状のアークバリア１９ａ，１９ｂが形成されている。

図５に示すように、ケース４の角筒体５の外側には、外周を覆うように金属製の磁石支持体４２が配置されており、この磁石支持体４２は、電磁接触器１に設けた保持部材（不図示）で支持されている。
第１アーク消弧用永久磁石４０は、可動接触子１５の長手方向の一方の第１可動接点１５ａ及び第１固定接触子１３に角筒体５及び絶縁ホルダー１８を介して対向するように磁石支持体４２の短手方向の一側に固定されている。この第１アーク消弧用永久磁石４０は、角筒体５に対向する磁極面がＮ極となるように着磁されている。

第２アーク消弧用永久磁石４１は、可動接触子１５の長手方向の他方の可動接点１５ｂ及び第２固定接触子１４に角筒体５及び絶縁ホルダー１８を介して対向するように磁石支持体４２の長手方向の他側に固定されている。この第２アーク消弧用永久磁石４１は、角筒体５に対向する磁極面がＳ極となるように着磁されている。
これにより、図５に示すように、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第２アーク消弧用永久磁石４１のＳ極に流れる磁束Φ１が、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａとを横切る。

次に、第１実施形態の電磁接触器１の動作を説明する。
先ず、電磁接触器１の接点機構２の導体部１２に負荷が接続され、導体部１１に電流を供給する電力供給源が接続されるようにする。
電磁石ユニット２０の励磁コイル３４は非通電状態にあって、電磁石ユニット２０で可動プランジャ２２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、可動プランジャが復帰スプリング３６によって、上部磁気ヨーク２１から離れる上方向に付勢される。これと同時に、駆動用永久磁石３７の磁力による吸引力が補助ヨーク３９に作用し、可動プランジャの周鍔部２２が吸引される。このため、可動プランジャの周鍔部２２の上面が補助ヨーク３９の下面に接触している。

このとき、可動プランジャに連結軸２４を介して連結されている接点機構２の可動接触子１５の第１可動接点１５ａおよび第２可動接点１５ｂが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに対して上方に所定距離だけ離間している。これにより、第１固定接触子１３および第２固定接触子１４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２０の励磁コイル３４に通電すると、この電磁石ユニット２０で励磁力が発生し、可動プランジャを復帰スプリング３６の付勢力および駆動用永久磁石３７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の下降が、周鍔部２２の下面が上部磁気ヨーク２１の上面に当たることで停止する。

このように、可動プランジャが下降することにより、可動プランジャに連結軸２４を介して連結されている可動接触子１５も下降し、可動接触子１５の第１可動接点１５ａおよび第２可動接点１５ｂのそれぞれが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａ及び第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａのそれぞれに対して接触スプリング２６の接触圧で接触する。
このため、電力供給源の大電流が、図４に示すように、電磁接触器１の第１固定接触子１３の第３導電板部１３ｄから第１導電板部１３ｂに供給され、可動接触子１５を通じて第２固定接触子１４の第１導電板部１４ｂに流れ、第２固定接触子１４の第３導電板部１を通じて負荷に供給され、接点機構２が閉極状態となる。

次に、接点機構２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２０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２０で可動プランジャを下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャが復帰スプリング３６の付勢力によって上昇し、周鍔部２２が補助ヨーク３９に近づくに従って駆動用永久磁石３７の吸引力が増加する。

この可動プランジャが上昇することにより、連結軸２４を介して連結された可動接触子１５が上昇する。これに応じて接触スプリング２６で接触圧を与えているときは、可動接触子１５の第１可動接点１５ａおよび第２可動接点１５ｂのそれぞれが、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａおよび第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａのそれぞれに接触している。その後、接触スプリング２６の接触圧がなくなった時点で、可動接触子１５が第１固定接触子１３および第２固定接触子１４から上方に離間する開極状態となる。
このような開極状態となると、可動接触子１５の第１可動接点１５ａおよび第２可動接点１５ｂと、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａおよび第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａ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。

図５に示すように、可動接触子１５の第１可動接点１５ａと、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａの間に発生したアークＡ１は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０のＮ極から出て第２アーク消弧用永久磁石４１のＳ極に流れる磁束Φ１との関係からフレミング左手の法則により発生したローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。ここで、可動接触子１５は絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力によってアークが引き延ばされる絶縁ホルダー１８の長手方向中央には、大きなアーク消弧空間Ｓ１が設けられている。

また、図６に示すように、第１固定接触子１３の第２導電板部１３ｃの電流の流れ方向と第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生する。ここで、第２導電板部１３ｃと、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働くことになる。そして、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、図５に示すように、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の一方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ１が発生する。このため、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと第１可動接点１５ａとの間に発生したアークＡ１は、大きなアーク消弧空間Ｓ１に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

また、図５に示すように、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂと、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａの間に発生したアークＡ２は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１の間で発生する磁束Φ１とにより発生するローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。アーク電流アークＡ２が引き延ばされる絶縁ホルダー１８の長手方向中央にも、大きなアーク消弧空間Ｓ２が設けられている。そして、第２固定接触子１４の第２導電板部１４ｃの電流の流れ方向と第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生する。ここで、第２導電板部１４ｃと、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働くことになる。そして、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、図５に示すように、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の他方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ２が発生する。このため、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａと第２可動接点１５ｂとの間に発生したアークＡ２は、大きなアーク消弧空間Ｓ２に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

［第１実施形態の効果について］
したがって、第１実施形態の電磁接触器１によると、第１及び第２固定接触子１３，１４は絶縁ホルダー１８の長手方向に離間して配置されているとともに、第１固定接触子１３は、絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って第１導電板部１３ｂが長手方向内方に延在するように配置されており、第２固定接触子１４は、絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って第１導電板部１４ｂが長手方向内方に延在するように配置されている。そして、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａに第１可動接点１５ａが対向し、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａに第２可動接点１５ｂが対向している直線状の可動接触子１５は、絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されているので、絶縁ホルダー１８の長手方向中央には、大きなアーク消弧空間Ｓ１、Ｓ２が設けられる。

そして、第１固定接触子１３の第２導電板部１３ｃと、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生するアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働き、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の一方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ１が発生する。これにより、第１固定接触子１３の第１固定接点１３ａと第１可動接点１５ａとの間に発生したアークＡ１は、大きなアーク消弧空間Ｓ１に向けて十分に引き延ばされていく。

また、第２固定接触子１４の第２導電板部１４ｃと、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働き、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の他方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ２が発生する。これにより、第２固定接触子１４の第２固定接点１４ａと第２可動接点１５ｂとの間に発生したアークＡ２は、大きなアーク消弧空間Ｓ２に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

したがって、アークＡ１、Ａ２の消弧性能を十分に高めることができる。
また、第１固定接触子１３及び可動接触子１５の第１可動接点１５ａに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力と、第２固定接触子１４及び可動接触子１５の第２可動接点１５ｂに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力は電流値の増大に伴い大きくなるので、大電流が流れる場合の消弧性能を高めることができる。
また、発生したアークは、密閉されたケース４に封入されているアーク消弧用ガスによって冷却されるので、さらに消弧性能を高めることができる。

また、絶縁ホルダー１８には、可動接触子１５の短手方向の両側面に沿って延在する板状のアークバリア１９ａ，１９ｂが形成されており、これらアークバリア１９ａ，１９ｂが、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生したアークＡ１と、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間で発生したアークＡ２とが互いに近接する方向に延びていくことを防止する絶縁壁となるので、相間短絡を防止することができる。
さらに、第１実施形態の電磁接触器１は、絶縁ホルダー１８の短手方向に第１，第２アーク消弧用永久磁石４０，４１を配置し、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生するアークＡ１と、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間で発生するアークＡ２とが絶縁ホルダー１８の長手方向の内方に引き延ばされる構造としたので、絶縁ホルダーの短手方向の寸法増大を抑制し、装置の小型化を図ることができる。

［第２実施形態の電磁接触器について］
次に、図７から図９は、本発明に係る電磁接触器を構成する第２実施形態の接点機構２の構成を示すものである。なお、図１から図６で示した構成と同一構成部分は、同一符号を付して説明は省略する。
図７に示すように、第２実施形態の接点機構２は、第１固定接触子５０及び第２固定接触子５１と、第１及び第２固定接触子５０，５１に接離可能に配置された可動接触子１５と、を備えている。

第１固定接触子５０は、図８にも示すように、第１固定接点５０ａを上面に設けた第１導電板部５０ｂと、第１導電板部５０ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部５０ｃと、第２導電板部５０ｃの上端から折り曲げられて第１導電板部５０ｂに対して平行に延在している第３導電板部５０ｄと、を備えた側面から見てＣ字形状の部材である。ここで、第１固定接触子５０の第１導電板部５０ｂは、第３導電板部５０ｄと同一の板形状ではなく、第１導電板部５０ｂの一方の側部より外方に延長された延長部５０ｂ１が形成され、その延長部５０ｂ１に第１固定接点５０ａが形成されている。

また、第２固定接触子５１も、第１固定接点５１ａを上面に設けた第１導電板部５１ｂと、第１導電板部５１ｂの端部から折り曲げられて上方に延在している第２導電板部５１ｃと、第２導電板部５１ｃの上端から折り曲げられて第１導電板部５１ｂに対して平行に延在している第３導電板部５１ｄと、を備えた側面から見てＣ字形状の部材であり、第１導電板部５１ｂは、第１導電板部５１ｂの一方の側部より外方に延長された延長部５１ｂ１が形成され、その延長部５１ｂ１に第１固定接点５１ａが形成されている。

図９に示すように、第１及び第２固定接触子５０，５１は、絶縁ホルダー１８の長手方向に離間して配置されている。そして、第１固定接触子５０は、第１導電板部５０ｂが絶縁ホルダー１８の長手方向内方に延在するように配置されているとともに、延長部５０ｂ１が絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄るように配置されている。また、第２固定接触子５１は、第１導電板部５１ｂが絶縁ホルダー１８の長手方向内方に延在するように配置されているとともに、延長部５１ｂ１が絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄るように配置されている。

そして、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａに第１可動接点１５ａが対向し、第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａに第２可動接点１５ｂが対向している直線状の可動接触子１５は、絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されている。
また、絶縁ホルダー１８には、底面から立ち上がって可動接触子１５の短手方向の両側面に沿って延在する板状のアークバリア５２ａ，５２ｂが形成されている。
第２実施形態の電磁接触器１は開極状態となると、可動接触子１５の第１可動接点１５ａおよび第２可動接点１５ｂと、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａおよび第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａ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。

図９に示すように、可動接触子１５の第１可動接点１５ａと、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａの間に発生したアークＡ３は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１の磁束Φ１との関係からフレミング左手の法則により発生したローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。ここで、可動接触子１５は絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力によってアークが引き延ばされる絶縁ホルダー１８の長手方向中央には、大きなアーク消弧空間Ｓ３が設けられている。

また、第１固定接触子５０の第２導電板部５０ｃの電流の流れ方向と第１固定接点５０ａ及び第１可動接点１５ａの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生する。第２導電板部５０ｃと、第１固定接点５０ａ及び第１可動接点１５ａの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働くことになる。そして、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の一方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ３が発生する。このため、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａと第１可動接点１５ａとの間に発生したアークＡ３は、大きなアーク消弧空間Ｓ３に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

また、図９に示すように、可動接触子１５の第２可動接点１５ｂと、第２固定接触子５１の第１固定接点５１ａの間に発生したアークＡ４は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１の間で発生する磁束Φ１とにより発生するローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。アーク電流アークＡ４が引き延ばされる絶縁ホルダー１８の長手方向中央にも、大きなアーク消弧空間Ｓ４が設けられている。

そして、第２固定接触子５１の第２導電板部５１ｃの電流の流れ方向と第２固定接点５１ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生する。そして、第２固定接触子５１の第２導電板部５１ｃと、第２固定接点１４ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働き、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の他方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ４が発生する。これにより、第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａと第２可動接点１５ｂとの間に発生したアークＡ４は、大きなアーク消弧空間Ｓ４に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

［第２実施形態の効果について］
したがって、第２実施形態の電磁接触器１によると、第１及び第２固定接触子５０，５１は絶縁ホルダー１８の長手方向に離間して配置されているとともに、第１固定接触子５０は、延長部５０ｂ１が絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って長手方向内方に延在するように配置されており、第２固定接触子５１は、延長部５１ｂ１が絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って長手方向内方に延在するように配置されている。そして、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａに第１可動接点１５ａが対向し、第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａに第２可動接点１５ｂが対向している直線状の可動接触子１５は、絶縁ホルダー１８の長手方向を斜めに横切って配置されているので、絶縁ホルダー１８の長手方向中央には、大きなアーク消弧空間Ｓ３、Ｓ４が設けられる。

そして、第１固定接触子５０の第２導電板部５０ｃと、第１固定接点１３ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生するアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働き、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の一方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ３が発生する。これにより、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａと第１可動接点１５ａとの間に発生したアークＡ３は、大きなアーク消弧空間Ｓ３に向けて十分に引き延ばされていく。

また、第２固定接触子５１の第２導電板部５１ｃと、第２固定接点５１ａ及び第２可動接点１５ｂの間のアーク電流の２つが反発する方向にローレンツ力が加わるため、磁束φ１からおよそ４５°傾いた方向にローレンツ力が働き、このローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１により発生するローレンツ力とが合成されることで、長手方向の内方に向かい、且つ短手方向の他方の外側に傾斜した矢印方向のアークＡ４が発生する。これにより、第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａと第２可動接点１５ｂとの間に発生したアークＡ４は、大きなアーク消弧空間Ｓ４に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

したがって、アークＡ１、Ａ２の消弧性能を十分に高めることができる。
また、第１固定接触子５０及び可動接触子１５の第１可動接点１５ａに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力と、第２固定接触子５１及び可動接触子１５の第２可動接点１５ｂに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力は電流値の増大に伴い大きくなるので、大電流が流れる場合の消弧性能を高めることができる。
また、絶縁ホルダー１８には、可動接触子１５の短手方向の両側面に沿って延在する板状のアークバリア５２ａ，５２ｂが形成されており、これらアークバリア５２ａ，５２ｂが、第１固定接点５０ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生したアークＡ３と、第２固定接点５１ａ及び第２可動接点１５ｂの間で発生したアークＡ４とが互いに近接する方向に延びていくことを防止する絶縁壁となるので、相間短絡を防止することができる。

さらに、第２実施形態の電磁接触器１は、絶縁ホルダー１８の短手方向に第１，第２アーク消弧用永久磁石４０，４１を配置し、第１固定接点５０ａ及び第１可動接点１５ａの間で発生するアークＡ３と、第２固定接点５１ａ及び第２可動接点１５ｂの間で発生するアークＡ４とが絶縁ホルダー１８の長手方向の内方に引き延ばされる構造としたので、絶縁ホルダーの短手方向の寸法増大を抑制し、装置の小型化を図ることができる。

［第３実施形態の電磁接触器について］
次に、図１０は、本発明に係る電磁接触器を構成する第３実施形態の接点機構２の構成を示すものである。なお、図７から図９で示した第２実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明は省略する。
第３実施形態の接点機構２は、第１固定接触子５０及び第２固定接触子５１と、第１及び第２固定接触子５０，５１に接離可能に配置された可動接触子６０と、を備えている。
可動接触子６０は、導電性の長尺部材であり、長手方向の中央部に絶縁ホルダー１８の長手方向に対して傾斜して延在する可動中間部６１が設けられ、この可動中間部６１の長手方向の一端側に、絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って長手方向の外方に向けて延在する第１可動端部６２が設けられ、可動中間部６１の長手方向の他端側に、絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って長手方向の外方に向けて延在する第２可動端部６３が設けられている。

そして、可動接触子６０の第１可動端部６２に設けた第１可動接点６２ａが第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａに対向し、第２可動端部６３に設けた第２可動接点６３ａが第２固定接触子５１の第１固定接点５１ａに対向している。
そして、絶縁ホルダー１８の底面から立ち上がっているアークバリア５２ａ，５２ｂが、可動中間部６１の短手方向の両側面に沿って延在している。
第３実施形態の電磁接触器１は開極状態となると、可動接触子６０の第１可動接点６２ａおよび第２可動接点６３ａと、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａおよび第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａ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。

図１０に示すように、可動接触子６０の第１可動接点６２ａと、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａの間に発生したアークＡ５は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１の磁束Φ１との関係からフレミング左手の法則により発生したローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。ここで、可動接触子６０は、絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って長手方向に延在する第１可動端部６２が設けられているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力によって、アークＡ５は第１可動端部６２に沿って引き延ばされていき、その前方の大きなアーク消弧空間Ｓ５に向けて移動する。

また、第１固定接触子５０の第２導電板部５０ｃの電流の流れ方向と第１固定接点５０ａ及び第１可動接点６２ａの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生するが、このローレンツ力も、アーク電流及び磁束φ１に発生するローレンツ力と同一方向となる。このため、第１固定接触子５０の第１固定接点５０ａの間に発生したアークＡ５は、第１固定接触子５０及び可動接触子６０の自己磁界のローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１のローレンツ力とにより、大きなアーク消弧空間Ｓ５に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

また、可動接触子６０の第２可動接点６３ａと、第２固定接触子５１の第１固定接点５１ａの間に発生したアークＡ６は、アーク電流の流れ方向と、第１アーク消弧用永久磁石４０及び第２アーク消弧用永久磁石４１の間で発生する磁束Φ１とにより発生するローレンツ力によって、長手方向の内方に向けて引き延ばされる。ここで、可動接触子６０は、絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って長手方向に延在する第２可動端部６３が設けられているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力によって、アークＡ６は第２可動端部６３に沿って引き延ばされていき、その前方の大きなアーク消弧空間Ｓ６に向けて移動する。

そして、第２固定接触子５１の第２導電板部５１ｃの電流の流れ方向と第２固定接点５１ａ及び第２可動接点６３ａの間のアーク電流の流れ方向とが逆方向となって自己磁界によりローレンツ力が発生するので、このローレンツ力も、アーク電流及び磁束φ１に発生するローレンツ力と同一方向となる。このため、第２固定接触子５１の第２固定接点５１ａの間に発生したアークＡ６も、第２固定接触子５１及び可動接触子６０の自己磁界のローレンツ力と、アーク電流及び磁束φ１のローレンツ力とにより、大きなアーク消弧空間Ｓ６に向けて十分に引き延ばされて消弧されていく。

［第３実施形態の効果について］
したがって、第３実施形態の電磁接触器１によると、可動接触子６０には、絶縁ホルダー１８の短手方向の一方に寄って長手方向に延在する第１可動端部６２が設けられているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力と、第１固定接触子５０及び可動接触子６０の第１可動接点６２ａに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力とによって、アークＡ５が第１可動端部６２に沿って引き延ばされていき、その前方の大きなアーク消弧空間Ｓ５に向けて移動する。また、可動接触子６０は、絶縁ホルダー１８の短手方向の他方に寄って長手方向に延在する第２可動端部６３が設けられているので、アーク電流及び磁束φ１によるローレンツ力と、第２固定接触子５１及び可動接触子６０の第２可動接点６３ａに流れる電流の自己磁界に発生するローレンツ力とによって、アークＡ６が第２可動端部６３に沿って引き延ばされていき、その前方の大きなアーク消弧空間Ｓ５に向けて移動する。したがって、第３実施形態も、消弧性能を高めることができる。

また、絶縁ホルダー１８には、可動中間部６１の短手方向の両側面に沿って延在しているアークバリア５２ａ，５２ｂが形成されており、これらアークバリア５２ａ，５２ｂが、第１固定接点５０ａ及び第１可動接点６２ａの間で発生したアークＡ５と、第２固定接点５１ａ及び第２可動接点６３ａの間で発生したアークＡ６とが互いに近接する方向に延びていくことを防止する絶縁壁となるので、相間短絡を防止することができる。

１ 電磁接触器
２ 接点機構
４ ケース
５ 角筒体
６ 絶縁基板
７ フランジ部
９，１０ 貫通孔
１１，１２ 導体部
１３ 第１固定接触子
１３ａ 第１固定接点
１３ｂ 第１導電板部
１３ｃ 第２導電板部
１３ｄ 第３導電板部
１４ 第２固定接触子
１４ａ 第２固定接点
１４ｂ 第１導電板部
１４ｃ 第２導電板部
１４ｄ 第３導電板部
１５ 可動接触子
１５ａ，１５ｂ 可動接点
１８ 絶縁ホルダー
１９ａ，１９ｂ アークバリア
２０ 電磁石ユニット
２１ 上部磁気ヨーク
２１ａ 貫通孔
２２ 周鍔部
２３ 貫通孔
２４ 連結軸
２６ 接触スプリング
２７ Ｃリング
２８ 磁気ヨーク
２９ 固定プランジャ
３０ スプール
３１ 中央円筒部
３４ 励磁コイル
３６ 復帰スプリング
３７ 駆動用永久磁石
３９ 補助ヨーク
４０，４１ 第１，第２アーク消弧用永久磁石
４２ 磁石支持体
５０ 第１固定接触子
５１ 第２固定接触子
５０ａ 第１固定接点
５０ｂ 第１導電板部
５０ｃ 第２導電板部
５０ｄ 第３導電板部
５０ｂ１ 延長部
５１ａ 第１固定接点
５１ｂ 第１導電板部
５１ｃ 第２導電板部
５１ｄ 第３導電板部
５１ｂ１ 延長部
５２ａ，５２ｂ アークバリア
６０ 可動接触子
６１ 可動中間部
６２ 第１可動端部
６３ 第２可動端部
６２ａ 第１可動接点
６３ａ 第２可動接点
Ａ１，Ａ２ アーク
Ｓ１，Ｓ２ アーク消弧空間

Claims (6)

1. 固定接点を有する一対の固定接触子と、前記一対の固定接触子の前記固定接点に接離可能な一対の可動接点を有する可動接触子と、前記一対の固定接触子及び前記可動接触子を収納した絶縁ホルダーを有する接点収納ケースと、前記接点収納ケースの外側に配置され、前記一対の固定接触子の前記固定接点及び前記可動接触子の前記一対の可動接点の間に発生したアークを引き延ばす一対のアーク消弧用永久磁石と、を備えた接点機構において、
   前記一対の固定接触子は、前記固定接点を設けた第１導電板部と、前記第１導電板部の端部から延在する第２導電板部と、前記第２導電板部の端部から延在する第３導電板部と、を備えた側面から見てＣ字形状を有しており、
   前記一対の固定接触子は、前記絶縁ホルダーの長手方向の両端に配置されており、
   前記一対のアーク消弧用永久磁石は、前記絶縁ホルダーの短手方向に対向して配置され、前記一対のアーク消弧用永久磁石の互いに対向する着磁面は、前記アークが前記絶縁ホルダーの長手方向の内方に引き延ばされる方向となる磁極に着磁されているとともに、
   前記一対の固定接触子の前記第１導電板部は、前記第３導電板部に対して側部から突出する延長部を設けた形状とし、前記延長部に前記固定接点が形成されており、
   前記一対の固定接触子の一方の前記延長部が前記絶縁ホルダーの短手方向の一方に寄って配置され、
   前記一対の固定接触子の他方の前記延長部が前記絶縁ホルダーの短手方向の他方に寄って配置されていることを特徴とする接点機構。
2. 前記可動接触子は、前記一対の可動接点を長手方向の両端側に設けて前記絶縁ホルダーの長手方向に対して斜めに延在する直線状の導電板であることを特徴とする請求項１項に記載の接点機構。
3. 前記可動接触子は、前記絶縁ホルダーの長手方向に対して斜めに延在する可動中間部と、この可動中間部の長手方向の一端に形成され、前記絶縁ホルダーの短手方向の一方に配置された前記可動接点を有する第１可動端部と、前記絶縁ホルダーの短手方向の他方に配置された前記可動接点を有する第２可動端部と、を備えている導電部材であることを特徴とする請求項１項又は２項記載の接点機構。
4. 前記絶縁ホルダーに、前記一対の固定接触子の前記固定接点及び前記可動接触子の前記一対の可動接点の間に発生したアークが近接するのを防止するアークバリアが形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の接点機構。
5. 前記接点収納ケースに、アーク消弧用ガスが封入されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の接点機構。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の接点機構と、
   前記接点機構の前記可動接触子の前記一対の可動接点を前記一対の固定接触子の前記固定接点に接離させる電磁石ユニットと、を備えたことを特徴とする電磁接触器。

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