KR100442068B1

KR100442068B1 - 접점 장치

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Publication number: KR100442068B1
Application number: KR10-2001-7007193A
Authority: KR
Inventors: 리츄 야마모토; 츄토무 시모무라; 리이치 우오토메; 히데키 에노모토; 다케히코 도구치; 다테노마모루; 요시유키 이와미
Original assignee: 마츠시타 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2004-07-30
Also published as: EP1168392A4; CN1323410C; WO2001027950A1; EP1168392B1; KR20010081079A; US6700466B1; CN1327604A; EP1168392A1; DE60019912T2; DE60019912D1

Abstract

본 발명의 접점 장치는 고정 접촉자(3)에 부착된 고정 접점(7)과, 가동 접점(9)이 부착된 가동 접촉자(8)가 위치하는 영역에 영구 자석(32)을 배치하여, 양 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크(34)가 영구 자석(32)의 자기 작용에 의해 측방으로 이동하여 확대되도록 구성하고 있다. 또한, 아크(34)에 의해 가열되어 아크 소호성 가스를 발생하는 아크 소호 부재(31)가 상기 고정 접점(7)과 가동 접점(9)을 둘러싸는 형상으로 설치되어 있다. 이에 의해, 양 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크(34)의 아크 전압이 급속히 상승하고, 신속히 소멸하게 되어 전로의 차단 성능이 향상된다.

Description

접점 장치 {CONTACTOR}

예컨대, 전동 주행하는 자동차의 전원의 개폐 등에 이용되는 접점 장치에서는 100A라고 하는 비교적 큰 직류 전류의 개폐가 행하여진다. 이러한 접점 장치에서는 전로(電路)를 개방 상태로 하였을 때에 접점 사이에 발생하는 아크에 의해 신속한 차단이 행하여지기 어렵다. 그래서, 예컨대 일본 특허 공개 공보 평8-45411호에는 아크의 열에 의해 가열되어 아크 소호성(消弧性) 가스를 발생시키는 절연체를 설치하고, 아크 소호성 가스로 아크를 냉각시켜 차단 성능을 향상시키도록 한 접점 장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 아크 소호성 가스를 발생시키는 절연체를 설치한 것만으로는 접점 사이에 발생하는 아크의 전압 상승 속도가 늦으며, 이 때문에 반드시 양호한 차단 성능을 얻을 수 없다고 하는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 접점 사이에 발생하는 아크의 전압 상승을 급속히 발생시킴으로써 전로의 차단 성능을 향상시킨 접점 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 파워 부하용 릴레이나 전자 개폐기 등에 적합한 접점 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 접점 장치의 외관을 도시하는 사시도이다.

도 2는 상기 접점 장치의 정면 단면도이다.

도 3은 상기 접점 장치에 장치되어 있는 아크 소호 부재를 도시하는 것으로서, 동 도면(a)는 사시도, 동 도면 (b)는 이 아크 소호 부재와 고정 접촉자 및 가동 접촉자와의 위치 관계를 도시하는 사시도이다.

도 4는 상기 접점 장치에 장치되어 있는 한 쌍의 영구 자석을 도시하는 것으로서, 동 도면(a)는 사시도, 동 도면(b)는 이들 영구 자석과 아크 소호 부재와의 위치 관계를 도시하는 사시도이다.

도 5는 상기 영구 자석의 작용을 도시하는 주요부 모식도이다.

도 6은 상기 영구 자석의 작용에 의해 발생하는 아크의 동작 상태를 도시하는 주요부 모식도이다.

도 7은 고정 접촉자 및 가동 접촉자에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기 작용을 도시하는 주요부 단면 모식도이다.

도 8은 고정 접촉자에 흐르는 전류와 요크와의 관계를 도시하는 주요부 단면 모식도이다.

도 9는 상기 아크 소호 부재의 변형 예를 도시하는 것으로서, 동 도면(a)는 부분 사시도, 동 도면(b)는 이 아크 소호 부재와 아크와의 관계를 도시하는 주요부 단면 모식도이다.

도 10은 상기 아크 소호 부재의 다른 변형 예를 도시하는 것으로서, 동 도면 (a)는 부분 사시도, 동 도면(b)는 이 아크 소호 부재와 아크와의 관계를 도시하는 주요부 단면 모식도, 동 도면(c)는 동 도면(b)의 상태에서의 아크 전압의 특성도이다.

도 11은 상기 아크 소호 부재의 또 다른 변형 예를 도시하는 부분 사시도이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 접점 장치의 일부를 절취한 정면 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 접점 장치의 외관을 도시하는 사시도이다.

도 14는 도 13에 도시하는 접점 장치의 정면 단면도이다.

도 15는 도 14에 도시하는 접점 장치에서의 아크의 동작 상태를 도시하는 주요부 단면 모식도이다.

도 16은 도 14에 도시하는 접점 장치에서 전류가 역방향으로 흐를 때의 아크의 동작 상태를 도시하는 주요부 단면 모식도이다.

본 발명의 접점 장치는 하우징 내에 고정 접점이 설치된 고정 접촉자와, 고정 접점에 접촉·분리되는 가동 접점이 설치된 가동 접촉자와, 가동 접촉자를 구동하는 구동 기구를 구비하는 접점 장치에 있어서, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 위치하는 영역의 근방에 영구 자석을 배치하여, 고정 접점과 가동 접점이 분리될 때에 발생하는 아크가 상기 영구 자석의 자기 작용에 의해 고정 접점과 가동 접점의 서로 대향하는 영역으로부터 측방으로 이동하여 확대되도록 형성되하고 있다.

이러한 구성의 접점 장치에서는, 전로의 개방시에 고정 접점과 가동 접점 사이에 발생한 아크는, 영구 자석의 자기 작용에 의해 측방으로 이동하여 확대되고, 그 아크 길이의 증가에 따라서 아크 전압이 상승한다. 이에 의해, 아크가 신속히 소멸하게 되어, 전로 차단의 성능이 향상된다.

또한 상기에 추가하여, 아크 소호성 가스를 발생시킬 수 있는 절연 재료로 형성된 아크 소호 부재를 상기 고정 접점과 가동 접점의 근방 영역에 설치한 구성으로 하면, 아크 소호성 가스에 의해 아크가 냉각되고, 이에 의해 아크 전압이 더욱 더 상승하기 때문에, 전로 차단의 성능이 더욱더 향상된다.

본 발명의 상기 및 그 이외의 관련된 목적과 특징은, 첨부한 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로 한층 더 명료하게 될 것이다.

〔제1 실시예〕

본 실시예에 관한 접점 장치는 도 1에 도시하는 외관 형상을 갖는 하우징(1)을 구비하고 있다. 이 하우징(1)은 합성 수지 성형품으로 이루어지며, 하측 절반이 후술하는 구동 기구(13)를 수납하는 대략 직방체 형상의 하부 하우징부(1a)로서 형성되고, 또한, 상측 절반이 후술하는 전류 개폐 기구(11)를 수납하는 상부 하우징부(1b)로서 형성되어 있다. 상부 하우징부(1b)는 하부 하우징부(1a)보다도 전후 방향(도 1의 F-B 방향)의 두께 치수가 작고, 또한, 이 상부 하우징부(1b)의 전후의벽면에는 좌우 방향(도 1의 L-R 방향)의 양단부와 중간부에 종방향으로 벽 모양의 리브(1c…)가 각각 설치되어 있다.

하부 하우징부(1a)에 있어서, 바닥부 쪽에는 이 접점 장치를 고정하기 위한 고정부(1d, 1d)가 좌우의 측벽으로부터 측방(L-R 방향)으로 돌출하는 형상으로 형성되어 있다. 이들 고정부(1d, 1d)의 중심 부위에는 금속제의 슬리브(2, 2)가 각각 압입되어 있다. 이들 슬리브(2, 2)에 도시하지 않은 볼트 등의 고정구를 삽입 관통하여 체결함으로써 이 접점 장치가 고정된다.

한편, 상부 하우징부(1b)에 있어서의 상단부 쪽에는 구리계 판재로 이루어지는 한 쌍의 고정 접촉자(3, 3)가 상부 하우징부(1b)의 좌우의 측벽으로부터 각각 측방으로 돌출하는 형상으로 이 상부 하우징부(1b)에 조립되어 있다. 이들 고정 접촉자(3, 3)의 각 단부 쪽에는 각각 볼트(4), 너트(5), 스프링 와셔(6)가 부착되어 있다. 이들 4∼6을 이용하여 외부 전기 배선(미도시)의 단부에 설치되어 있는 접속 단자가 각 고정 접촉자(3, 3)에 고정되어 접속된다.

상기 각 고정 접촉자(3, 3)에 있어서의 하우징(1) 내에 위치하는 부분은 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(1)에 있어서의 좌우의 중심 부근으로부터 대략 수평의 외측으로 연장되는 단자 접속부(3a)와, 이 단자 접속부(3a)의 내측 단부로부터 하측으로 절곡된 연결부(3b)와, 이 연결부(3b)의 하단부로부터 수평의 측방으로 연장되는 접점 고정부(3c)를 갖는 단면이 대략 U자형으로 각각 형성되어 있다. 상기 각 단자 접속부(3a, 3a)가 하우징(1) 내에서 측방으로 돌출하고, 각 외측단에 상기한 볼트(4), 너트(5), 스프링 와셔(6)가 부착되어 있다. 한편, 각 접점고정부(3c, 3c)의 하면에 있어서, 단부 쪽에 은계(銀系) 금속 재료로 이루어지는 고정 접점(7, 7)이 납땜 등에 의해 각각 접합되어 있다.

상기 각 접점 고정부(3c, 3c)의 하측에 구리계 판재로 이루어지는 가동 접촉자(8)가 배치되어 있다. 이 가동 접촉자(8)는 좌우 한 쌍의 상기 접점 고정부(3c, 3c)의 전체에 걸친 길이로 형성되어 있다. 그리고, 이 가동 접촉자(8)의 좌우 양단부 쪽에 은계 금속 재료로 이루어지는 가동 접점(9, 9)이 상기와 마찬가지로 납땜 등에 의해 각각 접합되어 있다.

이 가동 접촉자(8)가 도시된 위치로부터 후술하는 구동 기구(13)에 의해 상측으로 구동되었을 때, 양 가동 접점(9, 9)이 각 고정 접점(7, 7)에 하측에서 동시에 접촉한다. 이에 의해, 좌우 한 쌍의 고정 접촉자(3, 3)가 가동 접촉자(8)를 매개로 도통한다. 즉, 가동 접촉자(8)의 상하 이동에 의해 양 고정 접촉자(3, 3) 사이에 걸친 전류 경로(이하, 전로라고도 한다)의 개폐가 행하여진다. 이들 고정 접촉자(3, 3)와 가동 접촉자(8)에 의해 전류 개폐 기구(11)가 구성되어 있다. 이 전류 개폐 기구(11)가 상기한 상부 하우징부(1b)에 배치되고, 이 상부 하우징부(1b) 내에는 양 고정 접촉자(3, 3)의 접점 고정부(3c, 3c)와, 가동 접촉자(8)를 수납하는 공간을 설치하여, 이 공간이 전류 개폐실(12)로서 형성되어 있다.

한편, 상기한 하부 하우징부(1a) 내에 전자석 장치로 이루어지는 구동 기구(13)가 수납되어 있다. 이 구동 기구(13)는 코일(14)이 권취된 코일 보빈(15)과, 이 코일 보빈(15)의 상면을 따라서 배치된 상부 요크(16)와, 코일 보빈(15)의 하면에서 코일 보빈(15)의 외측을 둘러싸는 단면이 대략 U자형의 하부 요크(17)를구비하고 있다. 이들 코일 보빈(15), 상부 요크(16), 하부 요크(17)의 중심 관통 구멍에는 그 상부 쪽에 고정 철심(18)이 고정되고, 그 하측에 가동 철심(19)이 배치되어 있다. 이 가동 철심(19)에 고정 철심(18)을 관통하여 상측으로 연장되는 구동 축(20)이 부착되어 있다.

또한, 고정 철심(18)과 가동 철심(19) 사이에는 압축 코일 스프링으로 이루어지는 복귀 스프링(21)이 배치되어 있다.

상기 하우징(1)에는 상기한 구동 기구(13)의 설치 공간을 그 상측의 전류 개폐실(12)로부터 구획하는 대략 수평의 제1 격벽(1e)이 설치되어 있다. 이 제1 격벽(1e)의 중심 관통 구멍 내의 위치에 상측으로 돌출하는 합성 수지제의 연결 부재(22)가 배치되어 있다. 이 연결 부재(22)의 하측 벽면(22a)에 상기 구동 축(20)의 상단부가 결합되어 있다. 이에 의해, 이 연결 부재(22)는 구동 축(20)과 일체적으로 상하 이동한다.

상기 가동 접촉자(8)는 상기 연결 부재(22) 내를 수평으로 관통시켜, 이 연결 부재(22)에 조립되어 있다. 상세하게는, 연결 부재(22) 내에 압축 코일 스프링으로 이루어지는 압착 스프링(23)이 더 설치되어 있다. 이 스프링(23)에 의해 가동 접촉자(8)의 중심 영역을 연결 부재(22)의 상측 벽면(22b)에 하측으로부터 압착시킨 상태로 이 가동 접촉자(8)가 연결 부재(22)에 유지되어 있다.

이러한 구성에 의해, 상기 코일(14)에 통전하여 이 코일(14)이 여자(勵磁)되면, 가동 철심(19)이 고정 철심(18)에 흡착되어 상측으로 이동한다. 그리고, 이 가동 철심(19)과 일체적으로 구동 축(20), 연결 부재(22), 가동 접촉자(8)가 상승한다. 이 결과, 상기한 좌우 한 쌍의 가동 접점(9, 9)이 각 고정 접촉자(3, 3)의 고정 접점(7, 7)에 접촉하고, 양 고정 접촉자(3, 3) 사이의 전로가 폐쇄 상태로 된다. 또한, 이 상태에서 코일(14)에의 통전을 정지하면, 상기한 압착 스프링(23) 및 복귀 스프링(21)의 스프링력에 의해 가동 철심(19)이 하강한다. 이 결과, 가동 접촉자(8)도 하강하여 가동 접점(9, 9)이 고정 접점(7, 7)으로부터 분리되고, 양 고정 접촉자(3, 3) 사이가 비도통 상태로 전환되어 전로가 개방 상태로 된다.

그런데, 상기한 바와 같이 가동 접점(9, 9)이 고정 접점(7, 7)으로부터 분리될 때에는, 이들 접점(9, 7) 사이에 아크가 발생한다. 이 아크를 신속히 소멸시켜 전로의 차단 성능을 향상시키기 위해, 본 실시예의 접점 장치에는 이하에 설명하는 것과 같은 아크 소호 부재(31)와 영구 자석(32)이 상부 하우징부(1b) 내에 더 장치되어 있다.

아크 소호 부재(31)는 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 대략 직방체의 상자형으로 형성되어 있다. 또한, 도 3에서는 전측면을 덮는 덮개가 생략되어 있다. 이 아크 소호 부재(31)의 상면 및 하면의 각 중앙 영역에는 각각 절취 개구(31a, 31b)가 형성되어 있다. 이 아크 소호 부재(31)가 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 고정 접촉자(3, 3)의 접점 고정부(3c, 3c)와 가동 접촉자(8)를 둘러싸도록 상기 상부 하우징부(1b) 내에 조립되어 있다. 또한, 아크 소호 부재(31)의 상면의 절취 개구(31a)는 양 고정 접촉자(3, 3)의 단자 접속부(3a, 3a)가 삽입 관통할 수 있는 폭 치수로 형성되어 있다. 또한, 하면의 절취 개구(31b)는 상기한 연결 부재(22)가 삽입 관통할 수 있는 폭 치수로 형성되어 있다.

이 아크 소호 부재(31)는 아크 소호성 가스를 발생시킬 수 있는 절연 재료로 제작되어 있다. 전술한 바와 같이, 고정 접점(7)으로부터 가동 접점(9)이 분리될 때에 아크가 발생하면, 이 아크의 주변이 가열되어 고온으로 된다. 이것에 동반하여, 아크 소호 부재(31)에서 아크 소호성 가스가 발생하고, 이 가스에 의해 아크가 냉각된다. 이 결과, 아크 전압이 상승하고, 아크가 신속히 소멸하게 되어 차단 성능이 향상된다.

아크 소호성 가스를 발생시킬 수 있는 절연 재료로서는, 불포화폴리에스테르나, 쇄식(鎖式)화합물에 금속수산화물 또는 수화물을 첨가한 것이 바람직하다. 또한, 쇄식화합물로서는 나일론6 또는 나일론66이 바람직하다. 또한, 금속 수산화물로서는 수산화마그네슘이 바람직하다. 이러한 재료를 이용함으로써, 절연 내압 열화 특성의 향상을 도모할 수 있다.

도 4(a)에는 상부 하우징부(1b) 내에 더 장치되어 있는 한 쌍의 영구 자석(32, 32)을 도시하고 있다. 이들 영구 자석(32, 32)은 직방체의 판형으로 형성되며, 상기한 아크 소호 부재(31)를 사이에 두고, 전후 방향(도면에 있어서 F-R 방향)으로 서로 대향하도록 배치된다. 양 영구 자석(32, 32)의 각 배면에는 이들 면 전체를 덮는 금속판으로 이루어지는 요크(33, 33)가 각각 부착되어 있다. 이들 요크(33, 33)의 둘레 가장자리에는 영구 자석(32, 32)의 둘레면을 따라서 돌출하는 치수가 짧은 돌출편(33a …)이 형성되어 있다.

이들 돌출편(33a …) 사이에 영구 자석(32)을 끼워 넣음으로써, 각 영구 자석(32)과 요크(33)와의 상대적인 부착 위치가 유지되고 있다. 또한, 각 요크(33,33)의 상부 가장자리에는 좌우 양측에 각 영구 자석(32, 32)의 두께 치수를 넘어 전후 방향으로 돌출하는 자로 형성부(33b …)가 설치되어 있다. 따라서, 각 요크(33, 33)는 이들 자로 형성부(33b)의 영역에서 단면이 대략 L자형으로 형성되어 있다.

또한, 상기 형상의 요크(33)는 예컨대 영구 자석(32)에 접착제를 이용하여 부착할 수도 있지만, 본 실시예에서는 영구 자석(32)의 자력에 의해 요크(33)를 영구 자석(32)에 흡착 유지시키고 있다. 따라서, 이 경우에는 접착 작업을 특별히 행할 필요가 없기 때문에, 조립을 매우 용이하게 행할 수 있게 되어 있다.

상기와 같은 요크(33, 33)가 각각 부착된 영구 자석(32, 32)이 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기한 상자형의 아크 소호 부재(31)의 전측면 덮개를 따르는 위치, 및 후측면 벽을 따르는 위치에 각각 위치하도록 상기 상부 하우징부(1b) 내에 장치되어 있다. 이 때, 전측면의 요크(33)의 자로 형성부(33b)와 후측면의 요크의 자로 형성부(33b)가 상하로 겹쳐지는 상태로 조립되어 있다. 이에 의해, 이들 상하로 겹쳐지는 자로 형성부(33b, 33b)를 매개로 전후의 영구 자석(32, 32)이 자기적으로 서로 접속된 조립 상태로 되어 있다. 또한, 상기한 자로 형성부(33b, 33b)는 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 각 고정 접촉자(3)의 단자 접속부(3a)와 접점 고정부(3c) 사이, 즉, 상기한 U자형 부분 내에서 전후로 관통하여 위치하는 구조로 되어 있다.

상기 각 영구 자석(32, 32)은 도 5에 도시한 바와 같이, 고정 접점(7)과 가동 접점(9)의 배치 공간을 사이에 두고 서로 대면하는 면의 한 쪽이 N극, 다른 쪽이 S극이 되도록 자화되어 있다. 더 상세하게는, 본 실시예의 접점 장치에서는 양 고정 접촉자(3, 3) 사이에 가동 접촉자(8)를 매개로 직류를 흐르게 하는 것을 상정하고 있다. 이 경우에, 전류의 방향은 일정 방향으로 정해져 있다. 이 방향을 도면 중 실선 화살표로 도시하는 방향으로 하였을 때, 상기한 영구 자석(32, 32)은 전로의 개방 조작이 행하여져 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크(34)에 대하여, 이 아크(34)를 고정 접촉자(3)와 가동 접촉자(8)의 각 단부를 향하는 방향(도면 중 ⇒의 방향)으로 이동시키는 자기 작용이 발생하도록 형성되어 있다.

이에 의해, 아크(34)가 고정 접촉자(3)와 가동 접촉자(8)의 각 단부까지 이동하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 자기 작용이 더욱 더 가해짐으로써, 이 아크(34)는 만곡형으로 확대된다. 또한, 이 접점 장치에서는, 상기한 바와 같이 직류 전류의 개폐를 행하는 것이 전제이기 때문에, 좌우의 아크(34, 34)를 통한 전류의 방향은 상하 반대이다. 따라서, 좌우의 아크(34, 34)는 각각 각 고정 접촉자(3, 3)와 가동 접촉자(8)의 양단부 방향으로 동시에 이동되어, 상기한 바와 같이 각각 확대되게 된다.

이와 같이 아크(34)가 확대됨으로써 아크 전압이 상승한다. 또한, 상기한 아크 소호 부재(31)에서 발생하는 아크 소호성 가스에 의해서도 아크(34)가 냉각되어 아크 전압의 상승이 촉진된다. 이 결과, 아크가 신속히 소멸하여, 고속 차단이 행하여진다.

또한, 본 실시예에 있어서의 각 고정 접촉자(3, 3)는 전술한 바와 같이 대략 U자형으로 형성되어 있다. 이에 의해 도 7에 도시한 바와 같이, 각 고정 접촉자(3,3)의 접점 고정부(3c, 3c)와 가동 접촉자(9)에 흐르는 전류의 방향(→의 방향)은 서로 평행하고 또한 반대 방향으로 된다. 따라서, 접점(7, 9) 사이에 발생하는 아크(34)에는 더욱 전류의 방향에 따라서 발생하는 자장이 보강되어 가해지게 된다. 이 결과, 아크(34)가 접점 고정부(3c, 3c)와 가동 접촉자(9)의 각 단부 방향으로 신속히 이동한다. 따라서, 이에 의해서도 더욱 더 전로의 차단 특성이 높아지게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 각 고정 접촉자(3, 3)의 U자형 부분을 영구 자석(32)에 부착된 요크(33)의 자로 형성부(33b)가 관통하여 위치하는 구성이다. 이에 의해 도 8에 도시한 바와 같이,고정 접촉자(3)에 흐르는 전류 중 가동 접촉자(8)와 동일 방향으로 흐르는 전류(고정 접촉자(3)의 단자 접속부(3a)에 흐르는 전류)에서 발생하는 자속이 상기 요크(33)의 자로 형성부(33b)에 흡수된다. 이 결과, 접점(7, 9) 사이에 인가되는 자속이 증가하고, 이에 의해 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크(34)가 더욱더 신속하게 단부 방향으로 이동한다. 따라서, 이에 의해서도 전로의 차단 성능이 더욱더 향상한 것으로 되어 있다.

또한, 상기 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크(34)는 고정 접촉자의 단자 접속부(3a)와 가동 접촉자(8)의 각 단부 방향으로 이동하고, 측방으로 만곡하여 더욱더 확대된다. 그래서, 이 아크(32)의 이동 방향에 위치하는 아크 소호 부재(31)의 측벽면(31c)에 예컨대 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 복수 개의 슬릿(31d …)을 설치한 구성으로 할 수도 있다.

이렇게 구성함으로써, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 측벽면(31c)을향하는 방향으로 팽창된 아크(34)가 복수 개의 슬릿(31d …) 내로 더욱더 밀려 나가게 된다. 따라서, 아크 길이가 더욱 더 늘어나고, 아크 전압이 높아져 차단 성능이 더욱더 향상된다.

한편, 상기 아크 소호 부재(31)의 측벽면(31c)에 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 복수 개의 금속 플레이트(35 …)를 일체 성형 등의 방법에 의해 부착한 구성으로 하여도 무방하다. 이렇게 구성함으로써, 동 도면(b)에 도시한 바와 같이, 금속 플레이트(35 …)로 아크(34)가 옮겨간다. 그리고, 아크 전압은 동 도면(c)에 도시한 바와 같이, 각 금속 플레이트(35 …)에서 발생하는 음극 강하 전압 및 양극 강하 전압만큼 상승하기 때문에, 이에 의해서도 더욱더 전로의 차단 성능을 높일 수 있다.

또한, 상기 아크 소호 부재(31)의 측벽면(31c)에 도 11에 도시한 바와 같이, 복수 개의 돌기부(31e)를 설치한 구성으로 하여도 무방하다. 이렇게 구성함으로써, 아크(34)의 열을 받는 아크 소호 부재(31)의 표면적이 증가하기 때문에, 발생하는 아크 소호 가스의 량이 증가하고, 이에 의해서도 더욱 더 전로의 차단 성능이 향상된다.

〔제2 실시예〕

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 접점 장치에 대하여 도 12를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시예의 접점 장치와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다. 후술하는 또 다른 실시예에 있어서도 마찬가지로 한다.

본 실시예에 관한 접점 장치는 좌우 한 쌍의 고정 접점(7, 7)과, 이들에 하측에서 대향하는 가동 접점(9, 9)이 상기 제1 실시예의 접점 장치와 비교해서 하우징(1)의 중심선 부근 위치에 설치되어 있다. 이에 의해, 각 접점 고정부(3c)는 고정 접점(7)으로부터 단부까지의 길이가 길게 구성되어 있어서, 이 부분이 아크 주행부(3d)로 되어 있다. 또한, 가동 접촉자(8)도 상기와 마찬가지로 각 가동 접점(9, 9)의 부착 위치로부터 외측으로 길이를 길게 한 아크 주행부(8a, 8a)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 접점 장치에 있어서는, 접점(7, 9) 사이에 발생한 아크가 영구 자석(32)의 자기 작용에 의해 상기 아크 주행부(3d, 8a) 상에서 측방으로 이동한 후, 단부로부터 만곡하여 확대된다. 이 경우의 각 아크 주행부(3d, 8a) 상의 이동도 상기 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 각 고정 접촉자(3, 3)의 접점 고정부(3c, 3c)와 가동 접촉자(9)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장이 가해지며, 또한, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 고정 접촉자(3)의 단자 접속부(3a)에 흐르는 전류에서 발생하는 자속이 요크(33)의 자로 형성부(33b)에 흡수되어 접점(7, 9) 사이의 자속이 증가하기 때문에, 극히 단시간에 발생하고, 즉시 단부에 도달하여 상기한 바와 같이 확대된다.

그리고, 이 위치에서의 아크와 각 접점(7, 9) 사이의 거리는 상기 아크 주행부(3d, 8a)의 길이에 따라서 길어지고 있다. 이 때문에, 각 접점(7, 9)은 아크의 열에 의해 고온으로 가열되는 것이 억제된다. 이 결과, 상기와 마찬가지로 전로의 차단 성능이 향상되는 것에 추가하여, 전로의 개폐가 반복되더라도 이것에 동반되는 각 접점(7, 9)의 소모량이 작아져 접점 수명이 향상된다.

〔제3 실시예〕

다음에, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 접점 장치에 대하여 도 13∼도 16을 참조하여 설명한다.

이 접점 장치의 하우징(1)도, 도 13에 도시한 바와 같이, 하부 하우징(1a) 상에 이 하부 하우징(1a)보다도 전후 방향의 두께 치수가 작은 상부 하우징(1b)을 설치하여 형성되어 있다. 단지, 이 상부 하우징(1b)에 있어서 전후의 각 벽면은 도 1에 도시한 리브(1c …)를 설치하지 않고서, 평탄한 면에 형성되어 있다. 그리고, 상기와 같은 형상으로 형성된 요크(33)를 구비하는 영구 자석(32)이 이들 면에 외측에서 부착되어 있다. 즉, 상부 하우징(1b)에는 전후 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되고, 이들 관통 구멍에 요크(33)의 자로 형성부(33b)를 관통시켜, 한 쌍의 영구 자석(32)이 전후에서 상부 하우징(1b)에 조립되어 있다.

또한, 동 도면에 있어서 40은, 상기한 코일(14)에 통전하기 위한 리드선이다. 이 리드선(40)은 하부 하우징(1a)에 있어서의 측부의 외벽(1f)에 형성된 도출 구멍(1g)을 통해서 외부로 인출되어 있다.

하부 하우징(1a) 내에는 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 제1 실시예와 거의 동일한 구성을 갖는 전자석 장치로 이루어지는 구동 기구(13)가 수납되어 있다. 단지, 이 구동 기구(13)에서는, 상부 요크(16)에 있어서 중심 영역의 하측에 원통형으로 수직 하강하는 통부(筒部)(16a)가 형성되고, 이 통부(16a)가 도 2에 도시한 고정 철심(18)과 동일하게 기능하도록 구성되어 있다. 또한, 이 구동 기구(13)에있어서는, 가동 철심(19)에 하단부 쪽이 고정되어 상측으로 연장되는 구동 축(20)과, 가동 접촉자(8)를 유지하는 연결 부재(22)가 합성 수지재로 일체로 형성되어 있다.

한편, 상기 구동 기구(13)를 그 상측의 상기한 전류 개폐실(12)로부터 구획하는 제1 격벽(1e)의 좌우 방향의 길이 치수는 하우징(1)에 있어서의 좌우 양측부의 각 외벽(1f, 1f) 사이에 공간이 형성되도록, 이들 외벽(1f, 1f) 사이에 걸친 치수보다도 짧게 형성되어 있다. 그리고, 하우징(1)에는 이 제1 격벽(1e)에 있어서의 좌우 양단부로부터 각각 하측으로 수직 하강하는 제2 격벽(1h, 1h)이 더 설치되어 있다. 구동 기구(13)는 이들 제2 격벽(1h, 1h) 사이에 배치되고, 이들 제2 격벽(1h, 1h)과 하우징(1)에 있어서의 좌우 양측의 각 외벽(1f, 1f) 사이에 상기 전류 개폐실(12)과 연통하는 통기로(1j, 1j)가 형성되어 있다.

또한, 하부 요크(17)에는 상기 제2 격벽(1h, 1h)의 각 하단부에 대응하는 높이 위치에 절취 개구(17a, 17a)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 각 통기로(1j)는 이들 절취 개구(17a, 17a)를 통해서 구동 기구(13)의 배치 공간과도 연통한 구성으로 되어 있다. 또한, 하우징(1)에 있어서의 우측 외벽(1f)에 상기한 리드선(40)을 인출하기 위한 도출 구멍(1g)이 형성되어 있고, 상기 통기로(1j)는 이 도출 구멍(1g)을 통해서 외부와 연통하고 있다.

한편, 상부 하우징(1b)에는 상기 실시예와 거의 동일하게 형성된 한 쌍의 고정 접촉자(3, 3) 및 가동 접촉자(8)가 배치되어 있다. 또한, 이들이 배치되어 있는 전류 개폐실(12) 내에는 상기한 아크 소호 부재(31)는 설치되어 있지 않다. 이것대신에, 하우징(1) 자체가 아크 소호성 가스를 발생하는 재료 즉, 상기한 수산화마그네슘을 첨가한 나일론6 혹은 나일론66이나, PBT, 혹은 불포화폴리에스테르 등의 재료로 형성되어 있다.

상기 각 고정 접촉자(3, 3)에 있어서의 접점 고정부(3c, 3c)와 가동 접촉자(8)에는 각 고정 접점(7, 7)이나 가동 접점(9, 9)의 각 부착 위치로부터 좌우 측방으로 연장되는 아크 주행부(3d, 3d, 8a, 8a)가 상기 제2 실시예와 동일하게 설치되어 있다. 그리고 본 실시예에서는, 접점 고정부(3c, 3c)에 있어서의 아크 주행부(3d, 3d)의 길이를 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a, 8a)보다도 길게 하여 형성되어 있다.

더욱이 본 실시예의 접점 장치에 있어서의 하우징(1)에는 좌우 한 쌍의 고정 접촉자(3, 3)의 각 연결부(3b, 3b) 사이의 영역에 하측으로 수직 하강하는 분리 돌기(1k)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 접점 장치에 있어서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 전로의 개방시에 접점(7, 9) 사이에 발생하는 아크(34)는 상기와 마찬가지로 영구 자석(32)의 자기 작용에 의해, 접점 고정부(3c)와 가동 접촉자(8)의 각 단부를 향하여 측방으로 이동한다. 이 경우, 접점 고정부(3c)의 단부 위치가 가동 접촉자(8)보다도 외측에 위치하고 있기 때문에, 이들 양단부 사이까지 아크(34)가 이동한 시점에서, 비스듬히 경사진 상태로 되어 아크 길이가 길어지게 된다. 그 후, 아크(34)에 만곡 변형이 더욱 더 발생하여, 아크 길이는 더욱 더 길어지게 된다. 이러한 아크(34)의 확대에 따라서 아크 전압이 급격히 상승하고, 이에 의해 아크(34)가 신속히 소멸하여 고속 차단이 행하여진다.

이와 같이 본 실시예에 있어서는, 접점 고정부(3c, 3c)의 아크 주행부(3d, 3d)와 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a, 8a)의 길이를 서로 상이하게 함으로써 아크(34)의 이동 과정에서 아크(34)의 확대가 용이하고, 또한 신속히 발생하여, 전로의 차단 특성이 더욱 더 향상된다.

또한, 상기한 바와 같이 접점 고정부(3c)의 아크 주행부(3d)를 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a)보다도 길게 형성한 경우, 아크(34)의 만곡형 변형은 비스듬히 하측으로 향하는 방향성을 갖게 된다. 이에 따라, 전류 개폐실(12) 내의 측방 공간에 존재하는 공기는 아크(34)에 의해 가열되어 압력이 상승한다. 이 압력이 상승한 공기(이하, 이것을 아크 가스라고 함)도 상기 아크(34)의 만곡 방향을 따르는 방향성을 갖는다.

이 경우에, 본 실시예의 접점 장치에서는, 상기 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기한 방향은 제1 격벽(1e)에 의해 막힘이 없이 통기로(1j)와 연통하고 있다. 이에 의해, 아크(34)에 대하여 상기 방향으로의 확대 공간이 충분히 확보되어 있다. 이 때문에, 아크(34)는 용이하게 통기로(1j)로 늘어날 수 있다. 또한, 상기한 아크 가스는 전류 개폐실(12)로부터 통기로(1j)를 통해서 하부 하우징(1b) 쪽으로 흐르게 된다.

이 통기로(1j)의 하단부는 리드선(40)이 인출되어 있는 도출 구멍(1g)을 통해서 외부와 연통하고 있다. 또한, 하부 요크(17)의 절취 개구(17a)를 통해서 코일(14)이 배치되어 있는 공간과도 연통하고 있으므로, 코일(14) 주위의 공간도아크 가스를 제거하기 위한 공간으로서 이용된다. 이 결과, 전류 개폐실(12) 내에서의 아크 가스의 압력 상승이 작게 억제된다. 이에 의해, 상기 도출 구멍(1g)을 제외하고 하우징(1)이 거의 밀폐형으로 형성되어 있더라도, 이 하우징(1)에 아크 가스에 의해 팽창 변형이 발생하는 것이 방지된다.

또한, 상기한 접점 장치는 전술한 바와 같이, 직류 전류의 개폐를 행하기 위해서 사용되는 것으로서, 이 경우의 전류의 방향은 일정하다. 단지, 이러한 종류의 접점 장치에서는 대전류는 전술한 방향으로 사용하지만, 소전류에 대해서는 역방향으로 흐르게 하는 경우도 있다. 이러한 역방향의 전류가 흐르고 있을 때에 접점(7, 9) 사이에 발생하는 좌우 한 쌍의 아크는 영구 자석(32)의 자기 작용에 의해 상기와는 반대로 서로 접근하는 방향으로 이동하게 된다.

이러한 경우라도, 아크가 지속되지 않고 전로의 차단이 확실하게 행해지도록, 양 고정 접촉자(3) 사이에 상기한 분리 돌기(1k)가 설치되어 있다. 즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 접점(7, 9)에 발생한 아크(34, 34)가 중심 방향으로 이동하고, 더욱이 서로 근접하도록 만곡되어, 가령 도면 중 파선으로 도시한 바와 같이, 양 고정 접촉자(3, 3)의 연결부(3b, 3b) 사이에 걸쳐진 것과 같은 아크(34a)로 변화된 경우, 이 아크(34a)는 분리 돌기(1k)를 우회하여 확대된 형상으로 된다. 따라서, 이러한 형상의 아크 전압은 충분히 높아지며, 양 접점(7, 9) 사이의 아크(34, 34)가 소멸하여, 전로가 차단된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 첨부한 청구의 범위에서 한정한 이외는 이들 실시예에 제약받지 않으며, 본 발명의 정신과범위에 반하지 않게 다양하게 변경할 수 있다.

예컨대, 상기 각 실시예에서는, 2개의 영구 자석(32, 32)을 서로 대향시키고, 또한, 평행하게 배치하였지만, 반드시 이것으로 한정되는 것이 아니라, 적어도 접점(7, 9) 사이에 자장이 형성되도록 영구 자석이 배치되어 있으면 무방하다.

또한, 제1, 제2 실시예에 있어서는, 아크 소호 부재(31)를 직방체 상자형으로 형성하였지만 이것으로 한정되는 것이 아니라, 예컨대 접점(7, 9) 사이에서 아크(34)가 이동하는 방향과 직교하는 면만을 구비한 형상 등으로 하여도 무방하다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 고정 접촉자(3)를 대략 U자형으로 형성하였지만, 반드시 이것으로 한정되는 것이 아니라, 적어도 고정 접점(7)과 가동 접점(9)이 접촉·분리될 수 있는 것과 같은 구성이라면, 고정 접촉자(3)는 어떠한 형상이더라도 무방하다.

또한, 제3 실시예에 있어서는, 고정 접촉자(3)의 아크 주행부(3d)를 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a)보다도 길게 하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a)의 길이를 고정 접촉자(3)의 아크 주행부(3d)보다 길게 하여도 무방하다.

더욱이, 제2, 제3 실시예에 있어서의 고정 접촉자(3)의 아크 주행부(3d)와 가동 접촉자(8)의 아크 주행부(8a)는 서로 평행한 형상으로 하였지만, 예컨대, 단부를 향함에 따라서 서로 멀어지도록, 이들 아크 주행부(3d, 8a)를 서로 평행하지 않은 형상으로 하여도 무방하다. 이 경우에는, 아크 주행부(3d, 8a)를 아크가 이동하는 과정에서 아크의 확대가 발생하기 때문에, 더욱 더 차단 특성을 향상시킬 수있다.

이상과 같이, 본 발명의 접점 장치는 영구 자석이나 아크 소호 부재를 설치함으로써 우수한 전로의 차단 특성을 갖추고 있다. 이 때문에, 전동 주행하는 자동차 전원의 개폐 등, 대전류의 직류 전류를 개폐하는 전자 개폐기나 파워 부하용 릴레이 등에 적합하게 사용할 수 있다.

Claims

하우징 내에 고정 접점이 설치된 고정 접촉자와;

상기 고정 접점에 접촉·분리되는 가동 접점이 설치된 가동 접촉자와;

상기 가동 접촉자를 구동하는 것으로서, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 위치하는 영역의 근방에 설치된 영구 자석을 가지며, 상기 고정 접점과 가동 접점이 서로 분리될 때에 발생하는 아크가 상기 영구 자석의 자기력에 의해 상기 고정 접점과 가동 접점의 서로 대향하는 영역으로부터 측방으로 이동하여 확대되게 하는 구동기구와;

아크 소호성 가스를 발생시킬 수 있는 절연 재료로 형성되며, 상기 고정 접점과 상기 가동 접점의 근방 영역에 설치된 아크 소호 부재;

를 구비하되,

상기 고정 접촉자와 가동 접촉자의 쌍방에 서로 다른 길이의 아크 주행부들이 설치되는 접점 장치.
삭제
제2항에 있어서, 상기 절연 재료는 불포화폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제2항에 있어서, 상기 절연 재료는 쇄식(鎖式)화합물에 금속수산화물 또는 수화물을 첨가한 재료인 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제4항에 있어서, 상기 쇄식화합물은 나일론6 또는 나일론66인 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제4항에 있어서, 상기 금속수산화물은 수산화마그네슘인 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제2항에 있어서, 상기 아크 소호 부재는 아크가 영구 자석의 작용에 의해 이동하여 확대되는 방향 부분에 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제2항에 있어서, 상기 아크 소호 부재는 아크가 영구 자석의 작용에 의해 이동하여 확대되는 방향 부분에 금속 플레이트를 갖는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제2항에 있어서, 상기 아크 소호 부재는 아크가 영구 자석의 작용에 의해 이동하여 확대되는 방향 부분에 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정 접촉자의 일측 단부는 고정 접점이 부착된 접점 고정부와 이 접점 고정부에 대향하여 대략 평행한 단자 접속부의 각 단부가 연결부를 매개로 서로 연결된 대략 U자형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 영구 자석을 자기적으로 서로 접속하는 요크가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제11항에 있어서, 상기 고정 접촉자의 일측 단부는, 고정 접점이 부착된 접점 고정부와 이 접점 고정부에 대향하여 대략 평행한 단자 접속부의 각 단부가 연결부를 매개로 서로 연결된 대략 U자형으로 형성되고, 또한, 상기 요크의 적어도 일부는, 고정 접촉자의 대략 U자형 부분에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제11항에 있어서, 상기 요크는 단면이 대략 L자형인 2개의 요크 부품으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제13항에 있어서, 상기 2개의 요크 부품을 상기 영구 자석의 흡인력에 의해 유지시키고 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정 접촉자와 가동 접촉자 중 적어도 한 쪽은, 아크가 영구 자석의 작용에 의해 이동하여 확대되는 방향으로 연장되는 아크 주행부를 구비하는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 하우징 내에, 상기 고정 접점 및 가동 접점이 위치하는 전류 개폐실로부터 상기 구동 기구를 구획하는 제1 격벽을 설치하는 동시에, 이 제1 격벽보다도 구동 기구측에 있어서의 이 구동 기구와 하우징의 외벽 사이의 영역에 제2 격벽을 설치하고, 이 제2 격벽과 하우징의 외벽 사이에 상기 전류 개폐실과 연통하는 통기로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.
제1항에 있어서, 한 쌍의 고정 접촉자를 상기 가동 접촉자의 양측 단부에 각각 대향시켜 배치하고, 가동 접촉자의 양측 단부에 각각 설치한 가동 접점이 각 고정 접촉자에 설치한 고정 접점에 접촉·분리되도록 형성함과 동시에, 상기 하우징에는 양 고정 접촉자 사이에 걸친 아크가 발생할 때에 이 아크를 확대시키기 위한 분리 돌기가 양 고정 접촉자 사이의 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 접점 장치.