JPWO2013183226A1 - 電磁接触器 - Google Patents

Abstract

可動接点及び固定接点間に生じる電磁反発力を抑制しながら接点装置の高さを低くして電磁接触器を小型化することができる電磁接触器を提供する。所定距離を保って配置された一対の固定接触子(１１１)，(１１２)と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配置された可動接触子(１３０)とを有する接点装置(１００)と、該接点装置の可動接触子を可動する可動プランジャ(２１５)を有する電磁石ユニット(２００)とを備え、前記一対の固定接触子、前記可動接触子及び前記可動プランジャを囲む気密室(２４０)と、該気密室と前記電磁石ユニットとを覆う外装容器(１０１Ａ)，(１０１Ｂ)と、前記気密室と前記外装容器との間に注入固化した遮音樹脂層(１５０)とを有する。

Description

本発明は、固定接触子及びこれに接離可能な可動接触子と、可動接触子を駆動する電磁石ユニットとを備えた電磁接触器に関する。

電流路の開閉を行う電磁接触器では、可動接触子を電磁石ユニットの励磁コイル及び可動プランジャで駆動するようにしている。すなわち、励磁コイルが非励磁状態であるときに、可動プランジャが復帰スプリングによって付勢されて、可動接触子が所定間隔を保って配置された一対の固定接触子から離間している釈放状態となる。この釈放状態から、励磁コイルを励磁することにより、可動プランジャが復帰スプリングに抗して可動されて、可動接触子が一対の固定接触子に接触して投入状態となる（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１０７２８８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、投入状態から釈放状態とする際に、固定接触子及び可動接触子間にアークが発生する。例えば、数十〜数百Ａ程度の高電流が流れる電流路を開閉する場合には、アークを確実に消弧するには、釈放状態における固定接触子及び可動接触子間の距離を長くする必要があると共に、投入状態から釈放状態とするための復帰スプリングの付勢力を大きくする必要がある。したがって、可動プランジャを駆動する電磁石ユニットで発生する電磁力を大きくする必要があり、可動プランジャが接点機構を投入位置及び釈放位置に移動させたときに発する当接音が大きくな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、可動プランジャを投入位置及び釈放位置に移動させたときの当接音を遮断することができる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の態様は、所定距離を保って配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配置された可動接触子とを有する接点装置と、該接点装置の可動接触子を可動する可動プランジャを有する電磁石ユニットとを備えている。そして、前記一対の固定接触子、前記可動接触子及び前記可動プランジャを囲む気密室と、該気密室と前記電磁石ユニットとを覆う外装容器と、前記気密室と前記外装容器との間に注入固化した遮音樹脂層とを有している。

この構成によると、気密室内に一対の固定接触子、可動接触子及び可動プランジャを配置し、この気密室と電磁石ユニットとを外装容器で覆い、この外装容器と気密室との間に遮音樹脂層を形成しているので、遮音樹脂層によって、気密室内で生じる一対の固定接触子への可動接触子の当接音や一対の固定接触子から可動接触子が離間する際の例えば可動プランジャとその位置規制板との当接音を確実に遮音することができる。

また、本発明に係る電磁接触器の第２の態様は、前記外装容器が、外装ケースと該外装ケース内に配置された内装ケースとで構成され、前記外装ケース及び前記内装ケースの対向側面間に空気封入層を形成している。
この第２の態様によると、遮音樹脂層の外側となる外装ケース及び内装ケースの対向側面間に空気封入層を形成したので、空気封入層でも遮音効果を発揮することができ、投入位置及び釈放位置での当接音が外部に漏れることを確実に防止することができる。

また、本発明に係る電磁接触器の第３の形態は、前記外装ケースの側面の厚みと前記内装ケースの側面の厚みとを異なる厚みに設定している。
この第３の形態によると、外装ケースの側面と内装ケースの側面とで厚みが異なるので、外装ケース及び内装ケースの共振周波数を異ならすことができ、外装容器による遮音効果を高めることができる。

また、本発明に係る電磁接触器の第４の形態は、前記気密室が、前記一対の固定接触子と前記可動接触子とを内装し、前記電磁石ユニット側を開放する桶状の接点収納ケースと、該接点収納ケースの開放端を覆い、少なくとも前記可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸を挿通する閉塞板と、前記可動プランジャを可動自在に配置し、前記閉塞板の前記接点収納ケースとは反対側に密封固定されるキャップとを備えている。
この第４の形態によると、気密室内に可動接触子を可動させる駆動部が配置されているので、気密室の周囲に遮音樹脂材を注入して遮音樹脂層を形成しても、遮音樹脂材が気密室内に入り込むことがなく、可動接触子の可動に影響を与えることがない。

また、本発明に係る電磁接触器の第５の形態は、前記閉塞板が、前記電磁石ユニットを構成する上部磁気ヨークで構成されている。
この第５の形態によると、閉塞板を電磁石ユニットの上部磁気ヨークで構成するので、別途閉塞板を用いることなく、部品点数を減少させることができる。

本発明によれば、気密室内に一対の固定接触子、可動接触子及び可動プランジャを少なくとも配置し、この気密室と電磁石ユニットとを遮音樹脂層で覆うことにより、可動接触子を投入位置及び釈放位置に移動させる際に発生する当接音を確実に遮音することができる。

本発明に係る電磁接触器の一例を示す分解斜視図である。 本発明に係る電磁接触器の一例示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線上の断面図である。 本発明によるアーク消弧用永久磁石によるアーク消弧の説明に供する説明図である。 アーク消弧用永久磁石を絶縁ケースの外側に配置した場合のアーク消弧の説明に供する説明図である。 本発明に適用し得る接点収納ケースの他の例を示す図であって、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。 本発明の接点装置の変形例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の接点装置の他の変形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第１の実施形態を示す分解斜視図、図２は断面図である。この図１及び図２において、１０は電磁接触器であり、この電磁接触器１０は接点機構を配置した接点装置１００と、この接点装置１００を駆動する電磁石ユニット２００とで構成されている。

電磁接触器１０は、図１及び図２から明らかなように、合成樹脂製の外装ケース１０１Ａと、この外装ケース１０１Ａ内に配置された合成樹脂製の内装ケース１０１Ｂとを有する外装容器１０１Ｃを備えている。また、電磁接触器１０は、内装ケース１０１Ｂ内に配置された接点機構を収納する接点収納ケース１０２を有する。

外装ケース１０１Ａは、下端を開放した有底筒体１０１Ａａと、この有底筒体１０１Ａａの開放端面側の側面に配置された取付フランジ部１０１Ａｂとで構成されている。有底筒体１０１Ａａの天板部１０１Ａｃには、一対の固定接触子１１１及び１１２の上端を露出させる開口部１０１Ａｄ及び１０１Ａｅが形成されている。また、天板部１０１Ａｃには、開口部１０１Ａｄ及び１０１Ａｅの下面側に内装ケース１０１Ｂの蓋板１０１Ｂｂの上面に係合する円筒部１０１Ａｆ及び１０１Ａｇが形成されている。

内装ケース１０１Ｂは、上端を開放した有底筒体１０１Ｂａと、この有底筒体１０１Ｂａの上端を閉塞する蓋板１０１Ｂｂとで構成されている。有底筒体１０１Ｂａの外側面の下面側には外装ケース１０１Ａの有底筒体１０１Ａａの内周面に形成された段部１０１Ａｈに係合する周鍔１０１Ｂｃが形成されている。また、蓋板１０１Ｂｂには、後述する固定接触子１１１及び１１２のフランジ部１１３を挿通する挿通孔１０１Ｂｄ及び１０１Ｂｅが形成されている。

接点装置１００は、図２に示すように、接点収納ケース１０２を有する。この接点収納ケース１０２は、図２に示すように、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部１０３を有する金属角筒体１０４と、この金属角筒体１０４の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される天板となる固定接点支持絶縁基板１０５とを備えている。
金属角筒体１０４は、そのフランジ部１０３が後述する電磁石ユニット２００の上部磁気ヨーク２１０にシール接合されて密封状態で固定されている。

また、固定接点支持絶縁基板１０５には、中央部に後述する一対の固定接触子１１１及び１１２を挿通する貫通孔１０６及び１０７が所定間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板１０５の上面側における貫通孔１０６及び１０７の周囲及び下面側における金属角筒体１０４に接触する位置にメタライズ処理が施されている。このメタライズ処理を行うには、平面上に複数の固定接点支持絶縁基板１０５を縦横に配列した状態で、貫通孔１０６及び１０７の周囲及び金属角筒体１０４に接触する位置に銅箔を形成する。

また、接点装置１００は、図２に示すように、接点収納ケース１０２の固定接点支持絶縁基板１０５の貫通孔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、固定接点支持絶縁基板１０５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に連結されて固定接点支持絶縁基板１０５の下面側に配設され内方側を開放した接点導体部１１５とを備えている。

接点導体部１１５は、固定接点支持絶縁基板１０５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連結板部１１７と、この連結板部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接点板部としての下板部１１８とを備えている。このため、接点導体部１１５は、連結板部１１７及び下板部１１８で形成されるＬ字状部に上板部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と接点導体部１１５とは、図示しないが支持導体部１１４の下端面に突出形成されたピンを接点導体部１１５の上板部１１６に形成された貫通孔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及び接点導体部１１５の固定は、ロウ付けに限らず、ピンを貫通孔に嵌合させたり、ピンに雄ねじを形成し、貫通孔に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。

さらに、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５にそれぞれ、図示しないが、下板部１１８のみを露出し、少なくとも連結板部１１７の前後側面と内側側面、上板部１１６の下面及び前後側面を覆ってアークの発生を規制する合成樹脂材製の絶縁カバーが装着されている。
そして、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部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２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の接点導体部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、両端の接点部が固定接触子１１１及び１１２の接点導体部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の金属角筒体１０４の内周面には、図２に示すように、底板部１４０ａとこの底板部１４０ａの上面に形成された角筒体１４０ｂとで有底角筒状に形成された絶縁筒体１４０が配設されている。この絶縁筒体１４０は例えば合成樹脂製で底板部１４０ａ及び角筒体１４０ｂが一体成形されている。この絶縁筒体１４０の可動接触子１３０の側面に対向する位置に、図３に示すように、磁石収納部としての磁石収納筒体１４１及び１４２が一体形成されている。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。

このアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、厚み方向に互いの対向磁極面が同極例えばＮ極となるように着磁されている。また、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４は、左右方向の両端部がそれぞれ、図５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の左右方向すなわち可動接触子の長手方向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。
したがって、絶縁筒体１４０は、磁石収納筒体１４１及び１４２によるアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の位置決め機能と、アークからアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を保護する保護機能及び外部の剛性を高める金属角筒体１０４に対するアークの影響を遮断する絶縁機能を備えている。

そして、アーク消弧用永久磁石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。このため、両アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のＮ極側から出る磁束φが、図４（ａ）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４（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、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４からの磁束φにより、アーク消弧用永久磁石１４３側のアーク消弧空間１４５側に引き伸ばされる。このとき、アーク消弧空間１４５及び１４６はアーク消弧用永久磁石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。
因みに、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁筒体１４０の外側に配置する場合には、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との対向位置までの距離が長くなり、本実施形態と同一の永久磁石を適用した場合に、アークを横切る磁束密度が少なくなる。

このため、投入状態から釈放状態に移行する際に発生するアークに作用するローレンツ力が小さくなり、アークを十分に引き伸ばすことができなくなる。アークの消弧性能を向上させるために、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁力を増加させる必要がある。しかも、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０の接点部との距離を短くするためには絶縁筒体１４０の前後方向の奥行きを狭くする必要があり、アークを消弧するための十分なアーク消弧空間を確保することができないという問題点がある。

しかしながら、上記実施形態によると、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を絶縁筒体１４０の内側に配置するので、上述した絶縁筒体１４０の外側にアーク消弧用永久磁石１４３及び１４４を配置する場合の問題点を解決することができる。
電磁石ユニット２００は、図２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、例えば外形が方形で円形の貫通孔２１０ａを有して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例えば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。

なお、永久磁石２２０の形状は上記に限定されるものではなく、円環状に形成することもでき、要は内周面が周鍔部２１６の形状に合わせた形状であれば外形は円形、多角形等の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、可動プランジャ２１５が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気密室２４０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で形成される気密室２４０内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ₆等のガスが封入されている。

そして、内装ケース１０１Ｂ内に、図１に示すように、蓋板１０１Ｂｂを取り外した状態で、ウレタンゴム、シリコンゴム等の遮音樹脂材を注入して固化させることにより、図１及び図２に示すように、遮音樹脂層１５０が形成されている。このとき、電磁石ユニット２００では、Ｕ字形状の磁気ヨーク２０１と、上部磁気ヨーク２１０とで、磁気ヨークが構成されており、その前後端部が開放されているので、磁気ヨーク２０１及び上部磁気ヨーク２１０の内部にも遮音樹脂材が注入され、スプール２０４が遮音樹脂材で封止される。

そして、遮音樹脂材が固化する前に蓋板１０１Ｂｂで有底筒体１０１Ｂａの開放端を閉塞する。この遮音樹脂層１５０は、図２に示すように、接点装置１００を覆う位置では厚みが厚く、電磁石ユニット２００を覆う位置では厚みが薄くされている。
また、内装ケース１０１Ｂの外側に外装ケース１０１Ａが、図２に示すように、内装ケース１０１Ｂに形成された周鍔１０１Ｂｃに段部１０１Ａｈを係合させ、天板部１０１Ａｃの円筒部１０１Ａｆ及び１０１Ａｇを蓋板１０１Ｂｂに係合させて密封状態となるように接着剤で接着されている。このため、外装ケース１０１Ａの内側面と内装ケース１０１Ｂの外側面との間に空気を封入した空気封入層１５１が形成されている。

さらに、外装ケース１０１Ａの側面の厚みと内装ケース１０１Ｂの側面の厚みとを異なる厚みに設定している。ここで、外装ケース１０１Ａの側面の厚みが内装ケース１０１Ｂの側面の厚みより厚く設定されている。このため、外装ケース１０１Ａ及び１０１Ｂの剛性及び共振周波数が異なるように設定している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、固定接触子１１１が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子１１２が負荷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２００における励磁コイル２０８が非励磁状態にあって、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装置１００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、接点機構が開極状態となっている。
このように、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が外部からの振動や衝撃等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を励磁すると、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降させる。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が固定接触子１１１、可動接触子１３０、及び固定接触子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２に示すように、上板部１１６、連結板部１１７及び下板部１１８によって接点導体部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の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、この接触スプリング１３４を小型化することができ、接点装置１００を小型化することができる。

この接点機構の閉極状態から、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の励磁を停止する。
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。このとき、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５の上板部１１６及び連結板部１１７を覆う絶縁カバー（図示せず）が装着されている。このため、アークを固定接触子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。したがって、アークが固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５上を動くことを確実に防止して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。しかも、固定接触子１１１及び１１２の両側面も絶縁カバーで覆うことにより、アークの先端が短絡することも確実に防止することができる。

さらに、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５の上板部１１６及び連結板部１１７の可動接触子１３０と対向する面を絶縁カバーで覆うことにより、必要な絶縁距離を確保しながら上板部１１６及び連結板部１１７と可動接触子１３０とを接近させることができ、接点機構の高さすなわち可動接触子１３０の可動方向の高さを短縮することができる。

このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極である。したがって、Ｎ極から出た磁束が、平面から見て図４（ａ）に示すように、各アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４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、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、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の磁束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。

このため、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４（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４（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４（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、図４（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。

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４（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。

また、絶縁筒体１４０によって、金属角筒体１０４の内周面を覆って絶縁できるので、電流遮断時のアークの短絡がなく、確実に電流遮断を行うことができる。
さらに、絶縁機能、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の位置決め機能、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４のアークからの保護機能及び外部の金属角筒体１０４にアークが届くことを遮断する絶縁機能を１つの絶縁筒体１４０で行うことができるので、製造コストを低減させることができる。

また、アーク消弧用永久磁石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。
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。
そして、接点装置１００の可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２から上方に離間している図２に示す釈放状態から励磁コイル２０８に通電して可動プランジャ２１５を復帰スプリング２１４に抗して下降させて可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａに接触スプリング１３４の接触圧で当接させる投入状態としたときに当接音が発生する。この当接音は、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に当接する際に発生する。

逆に、投入状態から励磁コイル２０８の通電を停止すると、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４によって上方に復帰し、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の上面が補助ヨーク２２５に当接して釈放状態となる。このときも可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が補助ヨーク２２５に当接することにより、当接音が発生する。

しかしながら、本実施形態では、前述したように、一対の固定接触子１１１及び１１２、可動接触子１３０及び可動プランジャ２１５が気密室２４０内に収納されており、この気密室２４０及び電磁石ユニット２００が内装ケース１０１Ｂで覆われ、この内装ケース１０１Ｂの内側に遮音樹脂材を注入して遮音樹脂層１５０が形成されている。したがって、この遮音樹脂層１５０によって投入状態及び釈放状態としたときの当接音を確実に遮音することができる。しかも、遮音樹脂層１５０の外側となる内装ケース１０１Ｂ及び外装ケース１０１Ａ間に空気封入層１５１が形成されているので、この空気封入層１５１によっても遮音効果を発揮することができ、より確実に遮音を行うことができる。

さらに、外装ケース１０１Ａの側面の厚みと内装ケース１０１Ｂの側面の厚みとが異なる厚みに設定されている。このため、外装ケース１０１Ａと内装ケース１０１Ｂとが異なる剛性を有するとともに異なる共振周波数を有することになるので、投入状態及び釈放状態としたときには発生する当接音の外部への伝搬をより抑制することができ、遮音効果をより高めることができる。

また、電磁石ユニット２００の磁気ヨーク２０１及び上部磁気ヨーク２１０間にも遮音樹脂材が注入されてスプール２０４が遮音樹脂材で囲まれて空間部が存在しないので、共鳴空間が形成されることがなく、より遮音効果を高めることができる。
さらに、接点収納ケース１０２の開放端面を閉塞する閉塞板として電磁石ユニット２００の上部磁気ヨーク２１０を適用しているので、別途閉塞板を設ける必要がなく部品点数を減少させることができる。

このように、上記実施形態によれば、一対の固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５をＣ字形状とするとともに、投入状態での電磁反発力に抗するローレンツ力を発生するように接点部１１８ａに近づけて連結板部１１７及び上板部１１６を配置し、さらに一対の固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５と接触スプリング１３４とを可動接触子１３０の延長方向に並列状態に配置している。このため、接点装置１００の高さを低くすることができるとともに、幅も縮小することができ、接点装置１００全体を小型化することができる。

しかも、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５で投入時に固定接触子１１１及び１１２の接点部１１８ａと可動接触子１３０の接点部１３０ａとの間に生じる電磁反発力に抗するローレンツ力を発生することができる。このため、接触スプリング１３４の付勢力を低下させて小型化することができ、この分でも接点装置１００の高さを低くすることができる。さらに、可動接触子１３０の接触スプリング１３４との当接位置に天板となる固定接点支持絶縁基板１０５とは反対側すなわち下方側に突出する凹部１３２を形成したので、さらに接触スプリング１３４の突出高さを低くすることができる。

因みに、接点導体部１１５を省略して、支持導体部１１４の下端に接点部を形成し、この接点部に可動接触子１３０を下方から接離可能に配置する場合には、接触スプリング、可動接触子及び固定接触子が上下方向に直列配置されることになり、接点装置１００の高さが高くなる。

そして、当接音を発する固定接触子１１１，１１２、可動接触子１３０、可動プランジャ２１５が気密室２４０内に配置され、この気密室２４０及び電磁石ユニット２００が内装ケース１０１Ｂで覆われ、この内装ケース１０１Ｂ内に遮音樹脂材が注入されて遮音樹脂層１５０が形成されているので、投入状態及び釈放状態で発生する当接音を確実に遮音することができる。さらに、外装ケース１０１Ａの側面の厚みと内装ケース１０１Ｂの側面の厚みとを異ならすことにより、外装ケース１０１Ａ及び内装ケース１０１Ｂの剛性及び共振周波数を異ならせることができ、当接音の外部への伝搬より抑制して、より静音性を確保することができる。
しかも、遮音樹脂層１５０の外側にさらに空気封入層１５１を形成しているので、この空気封入層１５１でも遮音効果を発揮することができ、より確実に遮音することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図７について説明する。
この第２の実施形態では、接点収納ケースの構成を変更したものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、セラミックスや合成樹脂材によって角筒部３０１とその上端を閉塞する天面板部３０２とを一体成形して桶状体３０３を形成し、この桶状体３０３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、桶状体３０３の底面側の内周面には例えば合成樹脂で形成された前述した第１の実施形態における底板部１０４ｂに対応する底板部３０５が配置されている。
また、天面板部３０２には、前述した固定接点支持絶縁基板１０５と同様に、固定接触子１１１及び１１２を挿通する挿通孔３０６及び３０７が形成され、これら挿通孔３０６及び３０７に固定接触子１１１及び１１２が前述した第１の実施形態と同様に支持されている。

そして、図示しないが、接点収納ケース１０２及び電磁石ユニット２００が前述した第１の実施形態と同様に、内装ケース１０１Ｂ及び外装ケース１０１Ａによって覆われ、内装ケース１０１Ｂの内側に遮音樹脂材を注入して遮音樹脂層１５０を形成すると共に、内装ケース１０１Ｂ及び外装ケース１０１Ａ間に空気封入層１５１を形成する。
その他の構成については、前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。

この第２の実施形態によると、絶縁材で一体成形された桶状体３０３で接点収納ケース１０２を構成しているので、気密性のある接点収納ケース１０２を少ない工数で容易に形成することができるとともに、部品点数を減少させることができる。
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４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、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４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実施形態と同様の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を金属角筒体１０４と、この角筒体１０４の上端を閉塞する固定接点支持絶縁基板１０５とをロウ付けして形成す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い。すなわち、セラミック、合成樹脂材等の絶縁材で桶状に一体形成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に接点導体部１１５を形成す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、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持導体部１１４に接点導体部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、上記実施形態においては、可動接触子１３０が中央部に凹部１３２を有す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、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１３２を省略して平板状に形成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、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、連結軸１３１と可動接触子１３０との連結が、連結軸１３１の先端部にフランジ部１３１ａを形成し、接触スプリング１３４及び可動接触子１３０を挿通してから可動接触子１３０の下端をＣリングで固定す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い。すなわち、連結軸１３１のＣリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子１３０を当接させてから接触スプリング１３４を配置し、この接触スプリング１３４の上端をＣリングによって固定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、接点収納ケース１０２及びキャップ２３０で気密室２４０を構成し、この気密室２４０内にガスを封入す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、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略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、外装容器１０１Ｃを外装ケース１０１Ａ及び内装ケース１０１Ｂで構成す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、外装ケース１０１Ａ及び内装ケース１０１Ｂの何れか一方を省略することもできる。

本発明によれば、気密室と電磁石ユニットとを遮音樹脂層で覆うことにより、可動プランジャを投入位置及び釈放位置に移動させたときの当接音を遮断することができる電磁接触器を提供することができる。

１０…電磁接触器、１００…接点装置、１０１Ａ…外装ケース、１０１Ｂ…内装ケース、１０１Ｃ…外装容器、１０２…接点収納ケース、１０４…金属角筒体、１０５…固定接点支持絶縁基板、１１１，１１２…固定接触子、１１４…支持導体部、１１５…接点導体部、１１６…上板部、１１７…中間板部、１１８…下板部、１１８ａ…接点部、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…アーク消弧用永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、１５０…遮音樹脂層、１５１…空気封入層、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、３０１…角筒部、３０２…天面板部、３０３…桶状体、３０４…接続部材、３０５…底板部

また、本発明に係る電磁接触器の第２の態様は、前記外装容器が、外装ケースと該外装ケース内に配置された内装ケースとで構成され、前記外装ケース及び前記内装ケースの対向側面間に空気封入層を形成している。
この第２の態様によると、遮音樹脂層の外側となる内装ケース及び外装ケースの対向側面間に空気封入層を形成したので、空気封入層でも遮音効果を発揮することができ、投入位置及び釈放位置での当接音が外部に漏れることを確実に防止することができる。

さらに、外装ケース１０１Ａの側面の厚みと内装ケース１０１Ｂの側面の厚みとを異なる厚みに設定している。ここで、外装ケース１０１Ａの側面の厚みが内装ケース１０１Ｂの側面の厚みより厚く設定されている。このため、外装ケース１０１Ａ及び内装ケース１０１Ｂの剛性及び共振周波数が異なるように設定している。

このとき、アーク消弧用永久磁石１４３及び１４４の対向磁極面がＮ極であり、その外側がＳ極である。したがって、Ｎ極から出た磁束が、平面から見て図４（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、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Ｓ極に達して磁界が形成される。

次に、本発明の第２の実施形態を図６について説明する。
この第２の実施形態では、接点収納ケースの構成を変更したものである。
すなわち、第２の実施形態においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、セラミックスや合成樹脂材によって角筒部３０１とその上端を閉塞する天面板部３０２とを一体成形して桶状体３０３を形成し、この桶状体３０３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、桶状体３０３の底面側の内周面には例えば合成樹脂で形成された前述した第１の実施形態における底板部１４０ｂに対応する底板部３０５が配置されている。
また、天面板部３０２には、前述した固定接点支持絶縁基板１０５と同様に、固定接触子１１１及び１１２を挿通する挿通孔３０６及び３０７が形成され、これら挿通孔３０６及び３０７に固定接触子１１１及び１１２が前述した第１の実施形態と同様に支持されている。

１０…電磁接触器、１００…接点装置、１０１Ａ…外装ケース、１０１Ｂ…内装ケース、１０１Ｃ…外装容器、１０２…接点収納ケース、１０４…金属角筒体、１０５…固定接点支持絶縁基板、１１１，１１２…固定接触子、１１４…支持導体部、１１５…接点導体部、１１６…上板部、１１７…連結板部、１１８…下板部、１１８ａ…接点部、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…アーク消弧用永久磁石、１４５，１４６…アーク消弧空間、１５０…遮音樹脂層、１５１…空気封入層、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、３０１…角筒部、３０２…天面板部、３０３…桶状体、３０４…接続部材、３０５…底板部

Claims (5)

1. 所定距離を保って配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配置された可動接触子とを有する接点装置と、
   該接点装置の可動接触子を可動する可動プランジャを有する電磁石ユニットとを備え、
   前記一対の固定接触子、前記可動接触子及び前記可動プランジャを囲む気密室と、該気密室と前記電磁石ユニットとを覆う外装容器と、前記気密室と前記外装容器との間に注入固化した遮音樹脂層とを有することを特徴とする電磁接触器。
2. 前記外装容器は、外装ケースと該外装ケース内に配置された内装ケースとで構成され、前記外装ケース及び前記内装ケースの対向側面間に空気封入層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁接触器。
3. 前記外装ケースの側面の厚みと前記内装ケースの側面の厚みとを異なる厚みに設定したことを特徴とする請求項２に記載の電磁接触器。
4. 前記気密室は、前記一対の固定接触子と前記可動接触子とを内装し、前記電磁石ユニット側を開放する桶状の接点収納ケースと、該接点収納ケースの開放端を覆い、少なくとも前記可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸を挿通する閉塞板と、前記可動プランジャを可動自在に配置し、前記閉塞板の前記接点収納ケースとは反対側に密封固定されるキャップとを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁接触器。
5. 前記閉塞板は、前記電磁石ユニットを構成する上部磁気ヨークで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁接触器。

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