JP7517625B2 - 電磁接触器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁接触器に関するものである。

電磁接触器の遮断性能を向上させる技術として、例えば特許文献１に示されるように、対向した一対の側板、及び側板同士の間に設けられた間板によりコ字状に形成されたグリッドを設けているものがある。この構成によれば、接点部を開くときに生じるアークがグリッドに引き込まれることで、アーク電圧を高めて遮断することができる。

特開平１１－１６２３１９号公報

接点部に発生したアークは、グリッドの内周面のうち、側板における先端側の縁部やコーナ部の下端部といった局所に停滞する傾向があるため、その熱によってグリッドに隣接した樹脂製の隔壁が消耗する可能性があった。
本発明の目的は、電磁接触器において、グリッドに隣接した隔壁の消耗を抑制することである。

本発明の一態様に係る電磁接触器は、フレームと、固定接触子と、可動接触子と、グリッドと、を備える。フレームは、絶縁樹脂製である。固定接触子は、フレームに固定され、固定接点が形成されている。可動接触子は、フレームに保持され、可動接点が形成され、予め定めた奥行方向に変位するときに、固定接点及び可動接点で構成される接点部を開閉する。グリッドは、フレームの隔壁に隣接し互いに対向した一対の側板、及び側板における基端同士の間に設けられた間板によって、奥行方向から見てコ字状に形成された金属板であり、内側に接点部が配置される。フレームには、グリッドの内周面のうち、側板における先端側の縁部を覆う保護壁が形成されている。

本発明によれば、グリッドの内周面のうち、側板における先端側の縁部を樹脂製の保護壁で覆っているので、接点に発生したアークが、側板における先端側の縁部といった局所に飛ぶことを抑制できる。したがって、グリッドに隣接した樹脂製の隔壁がアークの熱によって消耗することを抑制できる。

電磁接触器の外観を示す図である。 電磁接触器の平面図である。 電磁接触器の断面図である。 消弧カバーを外した状態を示す図である。 グリッドを示す図である。 消弧カバーの裏側を示す図である。 上部フレームを示す図である。 上部フレームに嵌り合っているグリッドを示す図である。 接点部及びグリッドの断面図である。 比較例を示す図である。 比較例を示す図である。 第二実施形態の固定接触子を示す図である。 第二実施形態における接点部及びグリッドの断面図である。 第三実施形態の固定接触子を示す図である。 第三実施形態における接点部及びグリッドの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、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り、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された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。

《第一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、便宜的に、縦方向、幅方向、及び奥行方向とする。
図１は、電磁接触器１１の外観を示す図である。
ここでは、電磁接触器１１を縦方向の他方、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。電磁接触器１１は、下部フレーム１２と、上部フレーム１３と、消弧カバー１４と、を備えている。下部フレーム１２、上部フレーム１３、及び消弧カバー１４は、何れも電気絶縁性を有する樹脂製である。

図２は、電磁接触器１１の平面図である。
ここでは、電磁接触器１１を奥行方向の手前側から見た状態を示す。電磁接触器１１には、主端子ねじ１５、補助端子ねじ１６、及びコイル端子ねじ１７が嵌め合わされている。主端子ねじ１５は、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の主回路に接続され、補助端子ねじ１６は、ａ接点又はｂ接点を構成する補助回路に接続され、コイル端子ねじ１７は、オン／オフを切り替える操作回路に接続される。
図３は、電磁接触器１１の断面図である。
ここでは、図２に示した電磁接触器１１において、Ｖ相の主端子ねじ１５の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿ったＡ－Ａ断面を、幅方向の他方から見た状態を示す。
電磁接触器１１は、一相ごとに、一対の固定接触子２１と、可動接触子２２と、を備えている。

固定接触子２１は、導電性を有する金属であり、縦方向に延び、縦方向及び幅方向に沿った平板状に形成され、上部フレーム１３に固定されている。固定接触子２１は、縦方向の内側が外側よりも段差を介して奥行方向の手前側になるように、幅方向から見てクランク状に曲げ加工されている。縦方向の内側となる一端側には、奥行方向における手前側の面に固定接点２３が形成されており、縦方向の外側となる他端側には、主端子ねじ１５が嵌め合わされている。
可動接触子２２は、導電性を有する金属であり、縦方向に延び、縦方向及び幅方向に沿った平板状に形成されている。可動接触子２２は、縦方向の外側が中央よりも段差を介して奥行方向の手前側になるように、幅方向から見てクランク状に曲げ加工されている。縦方向の外側には、奥行方向の奥側の面に可動接点２４が形成されている。

可動接触子２２は、電気絶縁性を有する樹脂製の接点支え３１によって支持され、接点支え３１は、電磁石部３２の動作に応じて奥行方向に沿って変位可能である。可動接触子２２は、接点支え３１と共に変位し、奥行方向の手前側から奥側に変位するときに、固定接点２３に可動接点２４を接触させ、奥行方向の奥側から手前側に変位するときに、固定接点２３から可動接点２４を離間させる。したがって、固定接点２３、及び可動接点２４によって接点部２５が構成され、可動接触子２２は、奥行方向の変位によって接点部２５を開閉する。

電磁石部３２は、スプール４１と、固定鉄心４２と、可動鉄心４３と、を備えている。スプール４１は、電気絶縁性を有する樹脂製の巻き枠であり、巻線となるコイル４４が巻かれている。固定鉄心４２は、薄板状の磁性体を幅方向に積層した構造であり、幅方向から見て奥行方向の手前側に開いたＥ字状に形成されている。固定鉄心４２は、下部フレーム１２の内部に収容され、スプール４１が嵌め合わされている。可動鉄心４３は、薄板状の磁性体を幅方向に積層した構造であり、幅方向から見て奥行方向の奥側に開いたＥ字状に形成されている。可動鉄心４３は、固定鉄心４２に対向し、図示しないバックスプリングを介してスプール４１に弾性支持されており、奥行方向の手前側に接点支え３１が連結されている。

上記より、コイル４４に通電がない非励磁の状態では、図示しないバックスプリングの反発力によって可動鉄心４３が奥行方向の手前側へと変位する。これにより、接点支え３１も奥行方向の手前側へと変位するので、一対の固定接点２３から可動接点２４の夫々が離間して接点部２５が開く（遮断状態）。
一方、コイル４４への通電によって励磁された状態では、可動鉄心４３が固定鉄心４２に吸着されることで、図示しないバックスプリングの反発力に逆らって可動鉄心４３が奥行方向の奥側へと変位する。これにより、接点支え３１も奥行方向の奥側へと変位するので、一対の固定接点２３に可動接点２４の夫々が接触して接点部２５が閉じる（投入状態）。

次に、グリッド構造について説明する。
消弧カバー１４は、上部フレーム１３における奥行方向の手前側に嵌り合い、接点部２５を覆っている。
図４は、消弧カバー１４を外した状態を示す図である。
ここでは、電磁接触器１１を縦方向の他方、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。図には表れていないが、奥行方向の消弧カバー１４を取り外すと、上部フレーム１３における奥行方向の手前側に接点部２５が露出することになる。消弧カバー１４の裏側には、各接点部２５に対応する位置、つまり各相の一次側及び二次側で合計六箇所に、グリッド５１が一つずつ嵌め合わされている。

図５は、グリッド５１を示す図である。
各グリッド５１の構成は全て共通であり、ここでは、縦方向の他方側に配置される一つのグリッド５１を、縦方向の外側、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。グリッド５１は、金属板を曲げ加工して成形されており、一対の側板５２と、間板５３と、を備えている。一対の側板５２は、縦方向及び奥行方向に沿った平板状であり、幅方向に沿って互いに対向している。側板５２は、縦方向の外側を基端側とし、縦方向の内側を先端側とする。間板５３は、側板５２における基端同士の間を塞ぐように設けられている。すなわち、グリッド５１は、奥行方向から見て縦方向の内側に向かって開いたコ字状又はＵ字状に形成されている。側板５２には、奥行方向の手前側に突出した差込み片５４が形成されている。間板５３には、幅方向の略中央に、奥行方向における手前側の端部から奥側に向かって延びるスリット状の凹溝５５が形成されている。凹溝５５は、間板５３を厚さ方向に貫通しており、縦方向から見て細長いＵ字状に形成されている。

図６は、消弧カバー１４の裏側を示す図である。
ここでは、消弧カバー１４を、縦方向の他方側、幅方向の他方側、及び奥行方向の奥側から見た状態を示す。また、三相のうち一相のグリッド５１を取り外した状態を示す。消弧カバー１４の裏側には、グリッド５１を嵌め合わせる位置に、夫々、一対の差込み穴５７が形成されている。差込み穴５７に差込み片５４が差込まれることで、消弧カバー１４にグリッド５１が固定される。差込み穴５７に差込み片５４を差込むだけの構造であるため、消弧カバー１４からグリッド５１が容易に脱落しないように、嵌め合いは締まり嵌め（圧入）としている。

図７は、上部フレーム１３を示す図である。
ここでは、上部フレーム１３における縦方向の他端側にて、グリッド５１が嵌り合う部分を、縦方向の他方、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。上部フレーム１３には、各相の接点部２５を仕切る縦方向及び奥行方向に沿った隔壁６１が形成されている。上部フレーム１３には、隔壁６１に対して側板５２が入る程度の隙間を開けて、保護壁６２及び保護突起６３が形成されている。保護壁６２は、縦方向の内側に配置され、縦方向の外側に向かって僅かに出っ張る縦方向及び奥行方向に沿った袖壁であり、奥行方向の高さが側板５２より僅かに低くされている。保護突起６３は、縦方向の外側に配置され、奥行方向の手前側に向かって僅かに出っ張る突起である。

図８は、上部フレーム１３に嵌り合っているグリッド５１を示す図である。
ここでは、縦方向の他端側において、上部フレーム１３に嵌り合っているグリッド５１を、奥行方向の手前側から見た状態を示す。保護壁６２及び保護突起６３の夫々は、一つのグリッド５１に対して幅方向の両側に一対ずつ設けられている。グリッド５１の側板５２は、上部フレーム１３の隔壁６１と、保護壁６２及び保護突起６３との間に嵌り合っている。保護壁６２は、グリッド５１の内周面のうち、側板５２における先端側の縁部６４を覆っている。保護突起６３は、グリッド５１の内周面のうち、側板５２と間板５３とを繋ぐコーナの下端部６５を覆っている。

図９は、接点部２５及びグリッド５１の断面図である。
ここでは、図２に示した電磁接触器１１の接点部２５及びグリッド５１において、主端子ねじ１５の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿ったＡ－Ａ断面を、幅方向の他方から見た状態を示す。間板５３に形成された凹溝５５の深さ、つまり底面の位置は、遮断位置にある可動接触子２２と奥行方向の位置が略同じである。消弧カバー１４は、間板５３に対して縦方向の外側に隣接した幅方向及び奥行方向に沿った隔壁６６を備えている。消弧カバー１４には、隔壁６６における奥行方向の手前側に、アークガスの排出口６７が形成されている（図４、図６）。排出口６７には、奥行方向に延びる一本の格子が形成されることで、通気を確保しつつ外部からの視界を遮っている。図中の太い点線矢印は、アークガスの流れを示す。

《作用効果》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
電磁接触器１１は、上部フレーム１３と、固定接触子２１と、可動接触子２２と、グリッド５１と、を備える。上部フレーム１３は、絶縁樹脂製である。固定接触子２１は、上部フレーム１３に固定され、固定接点２３が形成されている。可動接触子２２は、上部フレーム１３に保持され、可動接点２４が形成され、予め定めた奥行方向の手前側から奥側に変位するときに、固定接点２３及び可動接点２４で構成される接点部２５を閉じ、奥行方向の奥側から手前側に変位するときに接点部２５を開く。グリッド５１は、上部フレーム１３の隔壁６１に隣接し互いに対向した一対の側板５２、及び側板５２における基端同士の間に設けられた間板５３によって、奥行方向から見てコ字状に形成された金属板であり、内側に接点部２５が配置される。上部フレーム１３には、グリッド５１の内周面のうち、側板５２における先端側の縁部６４を覆う保護壁６２が形成されている。このように、グリッド５１の内周面のうち、側板５２における先端側の縁部６４を樹脂製の保護壁６２で覆っているので、接点部２５に発生したアークが、側板５２における先端側の縁部６４といった局所に飛ぶことを抑制できる。したがって、グリッド５１に隣接した樹脂製の隔壁６１がアークの熱によって消耗することを抑制できる。

上部フレーム１３には、グリッド５１の内周面のうち、コーナにおける奥行方向奥側の下端部６５を覆う保護突起６３が形成されている。これにより、接点部２５に発生したアークが、コーナにおける奥行方向奥側の下端部６５といった局所に飛ぶことを抑制できる。したがって、グリッド５１に隣接した樹脂製の隔壁６６がアークの熱によって消耗することを抑制できる。
電磁接触器１１は、消弧カバー１４を備える。消弧カバー１４は、グリッド５１を覆っており、間板５３に隣接した隔壁６６における奥行方向の手前側にアークガスの排出口６７が形成されている。間板５３には、奥行方向における手前側の端部から奥側に向かって延びるスリット状の凹溝５５が形成されている。これにより、接点部２５に発生したアークが、凹溝５５といった局所に誘導され、アーク電圧を高めて遮断性能を向上させることができる。また、凹溝５５が延びた先には排出口６７があるため、アークガスを排出しやすくなる。

グリッド５１は、消弧カバー１４に固定される。これにより、各相に設けられる複数（六つ）のグリッド５１を消弧カバー１４に一体化させることができ、取り扱いが容易になる。
固定接触子２１は、一端側が他端側よりも段差を介して奥行方向の手前側に配置されており、一端側に固定接点２３が形成されている。これにより、固定接点２３が奥行方向の手前側に持ち上げられ、固定接点２３及び可動接点２４で構成される接点部２５がグリッド５１における奥行方向の中央に近づくことになる。すなわち、接点部２５をグリッド５１で囲める範囲が拡大するため、接点部２５に発生したアークを、より効果的にグリッド５１に引き込み、冷却によってアーク電圧を高めることができる。

次に、比較例について説明する。
比較例となる電磁接触器７１では、保護壁６２及び保護突起６３を省略してあり、それ以外は第一実施形態の電磁接触器１１と同様の構成であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１０は、比較例を示す図である。
ここでは、縦方向の他端側において、上部フレーム１３に嵌り合っているグリッド５１を、奥行方向の手前側から見た状態を示す。

図１１は、比較例を示す図である。
ここでは、接点部２５及びグリッド５１において、主端子ねじ１５の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿った断面を、幅方向の他方から見た状態を示す。
接点部２５に発生したアークは、グリッド５１の内周面のうち、側板５２における先端側の縁部６４や、コーナにおける奥行方向奥側の下端部６５といった局所に停滞する傾向がある。したがって、アークの熱によって側板５２に隣接する隔壁６１が消耗する可能性があった。

《変形例》
第一実施形態では、グリッド５１の凹溝５５において、奥行方向に沿って延びる幅方向の隙間を一定にし、縦方向から見てＵ字状に形成する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、凹溝５５における幅方向の隙間を、奥行方向の手前側に向かうほど大きくし、縦方向から見てＶ字状、又は上下を逆さにした凸字状に形成してもよい。このように、凹溝５５における幅方向の隙間を、奥行方向の奥側よりも手前側で大きくすることで、いっそうアークガスを排出しやすくなる。

《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、固定接触子２１の他の態様を示すものであり、それ以外は前述した第一実施形態と同様の構成であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１２は、第二実施形態の固定接触子２１を示す図である。
各固定接触子２１の構成は全て共通であり、ここでは、縦方向の他方側に配置される一つの固定接触子２１を、縦方向の外側、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。固定接触子２１には、縦方向のうち奥行方向の手前側から奥側に曲がり始める位置で、且つ幅方向の中央に、先端が縦方向の外側、及び奥行方向の手前側に向かって斜めに突出した切曲げ部８１が形成されている。

図１３は、第二実施形態における接点部２５及びグリッド５１の断面図である。
ここでは、図２に示した電磁接触器１１の接点部２５及びグリッド５１において、主端子ねじ１５の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿ったＡ－Ａ断面を、幅方向の他方から見た状態を示す。固定接触子２１の切曲げ部８１は、グリッド５１の間板５３と固定接点２３との間に配置され、先端が間板５３に向かって突出している。切曲げ部８１は、下面側の先端が間板５３の下端よりも奥行方向の手前側になり、且つ上面側の先端が固定接点２３の上面に近い位置まで持ち上がるように曲げ加工されている。
他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。

《作用効果》
次に第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
固定接触子２１には、間板５３と固定接点２３との間に、間板５３に向かって突出した切曲げ部８１が形成されている。これにより、接点部２５に発生したアークを、切曲げ部８１を介してグリッド５１の間板５３に向かって誘導することができる。したがって、より効果的にアークをグリッド５１に引き込み、冷却によってアーク電圧を高めることができる。
他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。

《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、固定接触子２１の他の態様を示すものであり、それ以外は前述した第一実施形態と同様の構成であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１４は、第三実施形態の固定接触子２１を示す図である。
各固定接触子２１の構成は全て共通であり、ここでは、縦方向の他方側に配置される一つの固定接触子２１を、縦方向の外側、幅方向の他方、及び奥行方向の手前側から見た状態を示す。固定接触子２１には、縦方向のうち奥行方向の手前側から奥側に曲がり始める位置で、且つ幅方向の両側に、奥行方向の手前側に向かって凸となる一対の凸部８２が形成されている。凸部８２は、例えば絞り加工によって成形されている。

図１５は、第三実施形態における接点部２５及びグリッド５１の断面図である。
ここでは、図２に示した電磁接触器１１の接点部２５及びグリッド５１において、主端子ねじ１５の中心を通る縦方向及び奥行方向に沿ったＡ－Ａ断面を、幅方向の他方から見た状態を示す。固定接触子２１の凸部８２は、グリッド５１の間板５３と固定接点２３との間に配置される。凸部８２は、上面が間板５３の下端よりも奥行方向の手前側になり、且つ固定接点２３の上面に近い位置まで持ち上がるように加工されている。
他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。

《作用効果》
次に第三実施形態の主要な作用効果について説明する。
固定接触子２１には、間板５３と固定接点２３との間に、奥行方向の手前側に向かって凸となる凸部８２が形成されている。これにより、接点部２５に発生したアークを、凸部８２を介してグリッド５１の間板５３に向かって誘導することができる。したがって、より効果的にアークをグリッド５１に引き込み、冷却によってアーク電圧を高めることができる。
凸部８２は、固定接触子２１における幅方向の両側に形成されている。これにより、幅方向の端部に移りやすいアークを、凸部８２を介してグリッド５１の間板５３に向かって誘導することができる。したがって、より効果的にアークをグリッド５１に引き込み、冷却によってアーク電圧を高めることができる。
他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１…電磁接触器、１２…下部フレーム、１３…上部フレーム、１４…消弧カバー、１５…主端子ねじ、１６…補助端子ねじ、１７…コイル端子ねじ、２１…固定接触子、２２…可動接触子、２３…固定接点、２４…可動接点、２５…接点部、３１…接点支え、３２…電磁石部、４１…スプール、４２…固定鉄心、４３…可動鉄心、４４…コイル、５１…グリッド、５２…側板、５３…間板、５４…差込み片、５５…凹溝、５７…差込み穴、６１…隔壁、６２…保護壁、６３…保護突起、６４…縁部、６５…下端部、６６…隔壁、６７…排出口、７１…電磁接触器、８１…切曲げ部、８２…凸部

Claims (8)

1. 絶縁樹脂製のフレームと、
   前記フレームに固定され、固定接点が形成された固定接触子と、
   前記フレームに保持され、可動接点が形成され、予め定めた奥行方向に変位するときに、前記固定接点及び前記可動接点で構成される接点部を開閉する可動接触子と、
   前記フレームの隔壁に隣接し互いに対向した一対の側板、及び前記側板における基端同士の間に設けられた間板によって、前記奥行方向から見てコ字状に形成された金属板であり、内側に前記接点部が配置されるグリッドと、を備え、
   前記フレームには、前記接点部の側を向いた前記グリッドの内周面のうち、前記側板における先端側の縁部を覆う保護壁が形成されていることを特徴とする電磁接触器。
2. 前記フレームには、前記グリッドの内周面のうち、コーナにおける前記奥行方向奥側の端部を覆う保護突起が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。
3. 前記グリッドを覆っており、前記間板に隣接した隔壁における前記奥行方向の手前側にアークガスの排出口が形成されている樹脂製の消弧カバーを備え、
   前記間板には、前記奥行方向における手前側の端部から奥側に向かって延びるスリット状の凹溝が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。
4. 前記グリッドは、前記消弧カバーに固定されることを特徴とする請求項３に記載の電磁接触器。
5. 前記固定接触子には、前記間板と前記固定接点との間に、前記間板に向かって突出した切曲げ部が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。
6. 前記固定接触子には、前記間板と前記固定接点との間に、前記奥行方向の手前側に向かって凸となる凸部が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。
7. 前記凸部は、前記固定接触子における幅方向の両側に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電磁接触器。
8. 前記固定接触子は、一端側が他端側よりも段差を介して前記奥行方向の手前側に配置されており、一端側に前記固定接点が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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