KR102087468B1

KR102087468B1 - 전자 접촉기

Info

Publication number: KR102087468B1
Application number: KR1020157008338A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 나카; 고우에츠 다카야; 겐지 스즈키; 유지 시바
Original assignee: 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2020-03-10
Also published as: WO2014091649A1; CN104737264A; US9589739B2; JP6171320B2; US20150206666A1; KR20150095614A; JP2014116256A; CN104737264B

Abstract

아크 체류 시간의 단축에 의한 차단 성능의 향상을 목적으로 한다. 전자 접촉기는, 고정 접점부(118)와, 그 고정 접점부(118)와 접촉 분리 가능하게 대향 배치하는 가동 접점부(130)와, 그 고정 접점부(118) 및 가동 접점부(130)를 수용하는 소호실을 형성하는 소호 용기를 구비한다. 그리고, 상기 가동 접점부(130)와 상기 고정 접점부(118)의 대향하는 접점면 사이 중, 적어도 고정 접점부(118)의 접점 단부와 상기 가동 접점부(130)의 접점 단부 사이의 대향 거리를, 상기 접점 단부측의 단부면에 접근할수록 커지도록 설정했다.

Description

전자 접촉기{ELECTROMAGNETIC CONTACTOR}

본 발명은, 고정 접점부와 가동 접점부의 접촉 분리에 의해 전류로의 개폐를 행하는 전자 접촉기에 관한 것이다.

종래의 전자 접촉기로는, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 전자 접촉기가 있다. 이 전자 접촉기에서는, 한쌍의 고정 접점부가 좌우로 떨어져 배치됨과 함께, 좌우의 가동 접점부가 각 고정 접점부와 상하로 대향 배치된다. 상기 각 고정 접점부는, 대략 C자형으로 형성된 개별의 고정 접점 단자의 자유단에 설치되어 있다. 또한 상기 가동 접점부는, 좌우 방향으로 연장되는 가동 접촉편의 자유 단부로 구성되어 있다. 그리고, 상기 가동 접촉편을 구동시킴으로써, 각 가동 접점부가 대향하는 고정 접점부와 접촉 분리함으로써 전류로의 개폐를 행한다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제3107288호 공보

가동 접점부를 고정 접점부로부터 격리할 때에 아크가 발생한다. 발생한 아크는, 영구 자석의 자력에 의해, 예컨대 가동 접점부 및 고정 접점부의 폭방향(상기 좌우 방향에 직교 또는 대략 직교하는 방향)으로 이동하고, 가동 접점부와 고정 접점부가 대향하지 않는 단부까지 이동하면 그 아크는 측방으로 신장된다.

이 때, 상기 가동 접점부와 고정 접점부의 대향 거리는 작게 설정되어 있기 때문에, 상기 가동 접점부와 고정 접점부가, 상기 대향하지 않는 단부까지 이동하지 않으면 아크가 신장되기 어렵기 때문에, 아크 정체 시간이 길어진다고 하는 과제가 있다.

또한, 아크 정체 시간이 긴 경우, 접점 사이에서 짧은 갭인 채로 대면하고 있는 면적이 크기 때문에, 아크에 의해 발생한 금속 증기가 접점 근방에 충만하여 절연이 떨어짐으로써, 아크 재발호의 현상이 발생하기 쉬워진다. 이것은 결과적으로 차단 성능의 악화로 이어진다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로, 아크 체류 시간의 단축에 의한 차단 성능의 향상을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일양태에 따른 전자 접촉기는, 고정 접점부와, 그 고정 접점부와 접촉 분리 가능하게 대향 배치되는 가동 접점부와, 그 고정 접점부 및 가동 접점부를 수용하는 소호실을 형성하는 소호 용기를 구비한다. 그리고, 상기 가동 접점부와 상기 고정 접점부의 대향하는 접점면 사이 중, 적어도 고정 접점부의 접점 단부와 상기 가동 접점부의 접점 단부 사이의 대향 거리를, 상기 접점 단부측의 단부면에 접근할수록 커지도록 설정한 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 고정 접점부의 상기 접점 단부에서의 상기 가동 접점부측에 위치하는 모서리부를 면취 형상으로 함으로써, 상기 대향 거리를 상기 단부면에 접근할수록 커지도록 설정하도록 해도 좋다.

또한, 상기 가동 접점부의 상기 접점 단부에서의 상기 고정 접점부측에 위치하는 모서리부를 면취 형상으로 함으로써, 상기 대향 거리를 상기 단부면에 접근할수록 커지도록 설정하도록 해도 좋다.

또한, 상기 고정 접점부를 갖는 접점 도체부를 가지며, 그 접점 도체부가, 상기 가동 접점부의 접점측의 면과 대향 배치되어 고정 접점이 형성되는 상기 고정 접점부와, 상기 가동 접점부의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 고정 접점 부착부와, 상기 아크의 이동 방향과 교차하는 방향의 위치에서 상기 고정 접점부와 고정 접점 부착부를 일체로 연결하는 중간부를 구비해도 좋다. 그리고, 상기 고정 접점 부착부가, 소호 용기의 내면보다 상기 가동 접점부에 접근하여 배치되고, 상기 고정 접점 부착부와 가동 접점부 사이에 개재되는 절연 커버를 가져도 좋다. 그 절연 커버는, 상기 가동 접점부의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 대향면부와, 그 대향면부의 양측으로부터 상기 가동 접점부로부터 멀어지는 방향으로 향하는 좌우의 입상부를 구비한다. 그리고, 상기 아크의 이동 방향을 따르는 방향에서의 가동 접점부의 폭치수보다 상기 대향면부의 폭치수를 작게 설정하도록 해도 좋다.

본 발명의 일양태에 의하면, 가동 접점부와 고정 접점부 사이의 대향 거리가, 적어도 접점 단부 사이에서는, 그 접점 단부측의 단부면으로 갈수록 커지도록 설정되어 있다. 즉, 가동 접점부와 고정 접점부 사이에 형성되는 공간이, 상기 접점 단부측의 단부면(아크를 신장하는 방향)으로 갈수록 커지는 쐐기형의 공간으로 되어 있다.

이 때문에, 가동 접점부를 상기 고정 접점부로부터 격리할 때에 발생한 아크가 상기 쐐기형의 공간을 형성하는 면에, 상기 아크의 발호점(접점면에 아크의 단부가 접촉하고 있는 위치)이 이동하면, 상기 대향 거리가 넓어짐과 함께 상기 가동 접점부 및 상기 고정 접점부의 적어도 한쪽 면이 경사 바깥쪽으로 향하고 있기 때문에 아크가 바깥쪽(상기 아크의 이동 방향)으로 신장하기 쉬워진다. 그 결과, 아크의 신장 타이밍이 빨라진다. 그 결과, 아크의 체류 시간의 단축에 의한 차단 성능의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 적어도 상기 쐐기형 공간에서는, 아크의 신장이 발생하기 쉬워짐으로써, 아크의 이동이 보다 원활하게 바깥쪽으로 이동하게 된다. 그 결과, 금속 증기에 의한 절연 저하의 억제에도 기여하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 소호실의 분해 사시도이다.
도 3은 C자형부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 접점 장치의 절연 커버를 나타내는 하측에서 본 사시도이다.
도 5는 C자형부와 절연 커버의 관계를 나타내는 도 1의 B 방향에서 본 도면이다.
도 6은 가동 접점부를 하측에서 본 사시도이다.
도 7은 가동 접점부, 고정 접점부 및 절연 커버의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 8은 아크의 이동을 설명하는 도면이다.
도 9는 가동 접점부, 고정 접점부 및 절연 커버의 관계의 비교예를 나타내는 모식도이다.
도 10은 가동 접점부, 고정 접점부 및 절연 커버의 관계의 다른 실시형태를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.

(구조)

도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일례를 나타내는 단면도, 도 2는 소호실의 분해 사시도이다. 이 도 1 및 도 2에 있어서, 10은 전자 접촉기이며, 이 전자 접촉기(10)는 접점 기구를 배치한 접점 장치(100)와, 이 접점 장치(100)를 구동시키는 전자석 유닛(200)으로 구성되어 있다.

접점 장치(100)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 접점 기구(101)를 수납하는 소호실(102)을 갖는다. 이 소호실(102)은, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 금속 각통체(104)와, 이 금속 각통체(104)의 상단을 폐색하는 평판형의 세라믹 절연 기판으로 구성되는 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 구비하고 있다.

금속 각통체(104)는, 금속제의 하단부에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부(103)를 갖는다. 금속 각통체(104)는, 그 플랜지부(103)가 후술하는 전자석 유닛(200)의 상부 자기 요크(210)에 시일 접합되어 고정되어 있다.

또한, 고정 접점 지지 절연 기판(105)에는, 중앙부에 후술하는 한쌍의 고정 접촉자(111 및 112)를 삽입 관통하는 관통 구멍(106 및 107)이 미리 설정한 간격을 유지하여 형성되어 있다. 이 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 상면측에서의 관통 구멍(106 및 107)의 주위 및 하면측에서의 각통체(104)에 접촉하는 위치에 메탈라이즈 처리가 실시되어 있다.

접점 기구(101)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 소호실(102)의 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되어 고정된 한쌍의 고정 접촉자(111 및 112)를 구비하고 있다. 이들 고정 접촉자(111 및 112)의 각각은, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되는 상단에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부를 갖는 지지 도체부(114)와, 이 지지 도체부(114)에 연결되어 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면측에 배치되고 내방측을 개방한 C자형부(115)를 구비하고 있다.

C자형부(115)는, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면을 따라서 외측으로 연장되는 고정 접점 부착부(116)와, 이 고정 접점 부착부(116)의 외측단부로부터 아래쪽으로 연장되는 중간부(117)와, 이 중간부(117)의 하단측으로부터 고정 접점 부착부(116)와 평행하게 내방측, 즉 고정 접촉자(111 및 112)의 대면 방향으로 연장되는 고정 접점부(118)를 갖는다. 이와 같이, C자형부(115)는, 중간부(117) 및 고정 접점부(118)로 형성되는 L자형에 고정 접점 부착부(116)를 더한 C자형으로 형성되어 있다.

또한, 본 실시형태의 C자형부(115)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 폭방향 양단부의 내측을 향하는 모서리부가, 그 연장 방향을 따라서 면취 형상으로 되어 있다. 도 3 중, 부호 116a, 117a, 118b가 면취되어 있는 부분을 나타내고 있다. 이것에 의해, 고정 접점부(118)에서의 폭방향 양단부가 면취 형상(118b)으로 되어 있음과 함께, 고정 접점 부착부(116)의 폭방향 양단부가 면취 형상(116a)으로 되어 있다.

또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 고정 접점 부착부(116)는, 고정 접점 지지 절연 기판(105)보다 가동 접점부(130)측으로 돌출되어 배치되어 있다.

여기서, 지지 도체부(114)의 하단면에 돌출 형성된 핀(114a)이, C자형부(115)의 고정 접점 부착부(116)에 형성된 관통 구멍(120) 내에 삽입 관통되어 있다. 이 상태로, 지지 도체부(114)와 C자형부(115)는 예컨대 납땜에 의해 고정되어 있다. 또, 지지 도체부(114) 및 C자형부(115)의 고정은, 납땜에 한정되지 않고, 핀(114a)을 관통 구멍(120)에 감합시키거나, 핀(114a)에 수나사를 형성하고, 관통 구멍(120)에 암나사를 형성하여 양자를 나사 결합시키거나 해도 좋다.

또한, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)를 덮는 절연 커버(121)가 설치되어 있다. 이 절연 커버(121)는, 합성 수지재이며, 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)에 대한 아크의 발생을 규제하는 부재이다.

이 절연 커버(121)는, C자형부(115)의 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)의 내주면을 피복하는 것이다. 절연 커버(121)는, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)의 내주면을 따르는 L자형 판부(122)와, 이 L자형 판부(122)의 전후 단부로부터 각각 위쪽 및 바깥쪽으로 연장되어 C자형부(115)의 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)의 측면을 덮는 입상부(123)와, 이들 입상부(123)의 상단으로부터 내방측에 형성된 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)에 형성된 소직경부(114b)에 감합하는 감합부(도시되지 않음)를 구비하고 있다.

이 절연 커버(121)에 의해, C자형부(115)의 내주면에서는 고정 접점부(118)의 상면측만이 노출되어 접점부(118a)로 되어 있다.

여기서, 상기 L자형 판부(122)는, 고정 접점 부착부(116)에 대향하는 상측 커버부(122a)와, 중간부(117)에 대향하는 측방 커버부(122b)를 포함한다. 상기 상측 커버부(122a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 고정 접점 부착부(116)의 하면을 향하는 평탄면의 앞에 배치된다. 또한, 상기 입상부(123)의 상측 커버부(122a)의 좌우 양측 부분은, 상기 면취 형상(118b)을 따른 사면 형상으로 되어 있다. 그리고, 상기 절연 커버(121)의 상면측에 고정 접점 부착부(116)가 가로 방향으로부터 감입됨으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 절연 커버(121)의 폭방향의 형상은, 상기 고정 접점 부착부(116)의 하면의 형상을 따른 형상으로 되어 있다.

여기서, 상측 커버부(122a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가동 접점부(130)의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 대향면부를 구성한다.

또한, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115) 내에 좌우의 가동 접점부(130)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 좌우의 고정 접점부(118)의 격리 방향으로 연장되는 금속제의 가동 접촉자(132)를 구비한다. 그 가동 접촉자(132)의 좌우 양단부에 상기 가동 접점부(130)가 형성되고, 그 형성된 가동 접점부(130)가 각각 C자형부(115) 내에 배치되어 있다. 이 가동 접촉자(132)는, 후술하는 전자석 유닛(200)의 가동 철심(215)에 고정된 축체로 이루어진 가동 지지체(131)에 지지되어 있다. 이 가동 접촉자(132)는, 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 중앙부에 위치하는 가동 지지체(131)의 근방에, 아래쪽으로 돌출된 오목부가 형성되고, 이 오목부에 가동 지지체(131)를 삽입 관통하는 관통 구멍(133)이 형성되어 있다. 가동 지지체(131)는, 상단에 바깥쪽으로 돌출된 플랜지부(131a)가 형성되어 있다. 이 가동 지지체(131)에 대하여 하단측으로부터 접촉 스프링(134)에 삽입 관통하고, 이어서 가동 접촉자(132)의 관통 구멍(133)을 삽입 관통하여, 접촉 스프링(134)의 상단을 플랜지부(131a)에 접촉시킨다. 그리고, 이 접촉 스프링(134)으로 미리 설정한 압박력을 얻도록, 가동 접촉자(132)를 예컨대 C링(135)에 의해 위치 결정한다.

상기 가동 접점부(130)는, 도 5, 6에 나타낸 바와 같이, 상기 고정 접점부(118)와 대향하는 하면의 폭방향 양단부의 모서리부가 면취되어 면취 형상(130b)을 구성한다. 여기서, 본 실시형태에서는, 가동 접점부(130)와 고정 접점부(118)의 폭방향 치수를 동일한 치수의 경우로 예시한다.

이 가동 접점부(130)는, 석방 상태에서는, 도 1 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 양단의 접점부(130a)와 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 고정 접점부(118)의 접점부(118a)가 미리 설정한 간격을 유지하고 이격된 상태가 된다. 또한, 가동 접점부(130)는, 투입 위치에서는, 양단의 접점부가 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 고정 접점부(118)의 접점부(118a)에, 접촉 스프링(134)에 의한 미리 설정한 접촉압으로 접촉하도록 설정되어 있다.

전자석 유닛(200)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 가동 지지체(131)에 일단부측을 연결하여 그 가동 지지체(131)의 구동 방향을 따르는 방향으로 축을 향하게 한 가동 철심(215)과, 상기 가동 철심(215)의 축방향 타단부측에 그 가동 철심(215)과 동축에 배치되어 그 가동 철심(215)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 고정 철심(203)과, 적어도 고정 철심(203)의 외주측에 배치되는 여자 코일(208)을 구비한다. 또한, 전자석 유닛(200)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 측면에서 볼 때 편평한 U자형상의 자기 요크(201)를 갖는다.

이 자기 요크(201)의 바닥판부(202)의 중앙부에 고정 철심(203)이 세워진 상태로 배치되어 있다. 고정 철심(203)은, 기둥형의 고정 철심 본체(203a)와, 그 고정 철심 본체(203a)의 상부에 형성된 위쪽으로 개구된 바닥이 있는 통형상의 바닥이 있는 오목부(203b)를 포함한다. 상기 고정 철심 본체(203a)는, 하단면을 자기 요크(201)의 바닥판부(202)의 중앙부 상면에 접촉시킨 상태로 위쪽으로 연장되어 있다. 상기 바닥이 있는 통형상의 바닥이 있는 오목부(203b)는, 내부에 가동 철심(215)의 하단부를 삽입 가능하게 되어 있다.

이 고정 철심(203)의 외측에 플런저 구동부로서의 스풀(204)이 배치되어 있다. 이 스풀(204)은, 고정 철심(203)을 삽입 관통하는 중앙 원통부(205)와, 이 중앙 원통부(205)의 하단부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 하플랜지부(206)와, 중앙 원통부(205)의 상단으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 상플랜지부(207)로 구성되어 있다. 그리고, 중앙 원통부(205), 하플랜지부(206) 및 상플랜지부(207)로 구성되는 수납 공간에 여자 코일(208)이 감겨 있다.

그리고, 자기 요크(201)의 개방단이 되는 상단 사이에 상부 자기 요크(210)가 고정되어 있다. 이 상부 자기 요크(210)는, 중앙부에 스풀(204)의 중앙 원통부(205)에 대향하는 관통 구멍(210a)이 형성되어 있다.

그리고, 스풀(204)의 중앙 원통부(205)의 상부 위치에, 가동 철심(215)이 상하로 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다. 그 가동 철심(215)의 하단면에는, 복귀 스프링(214)의 상부가 동시에 부착되어 있다. 이 가동 철심(215)에는, 상부 자기 요크(210)로부터 위쪽으로 돌출된 상단부 위치에, 반경 방향 바깥쪽으로 돌출된 차양부(216)가 형성되어 있다.

또한, 상부 자기 요크(210)의 상면에, 고리형으로 형성된 영구 자석(220)이 고정되어 있다. 이 영구 자석(220)은, 가동 철심(215)의 차양부(216)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 영구 자석(220)은, 차양부(216)를 둘러싸는 관통 구멍(221)을 갖는다. 이 영구 자석(220)은 상하 방향, 즉 두께 방향으로, 상단측을 예컨대 N극으로 하고 하단측을 S극으로 하도록 착자되어 있다. 또, 영구 자석(220)의 관통 구멍(221)의 형상은 차양부(216)의 형상에 맞춘 형상으로 하고, 외주면의 형상은 원형, 사각형 등의 임의의 형상으로 할 수 있다.

그리고, 영구 자석(220)의 상단면에, 영구 자석(220)과 동일한 외형이며 가동 철심(215)의 차양부(216)의 외경보다 작은 내경의 관통 구멍(224)을 갖는 보조 요크(225)가 고정되어 있다. 이 보조 요크(225)의 하면에 가동 철심(215)의 차양부(216)가 대향되어 있다.

또한, 가동 철심(215)의 상단면에는 가동 접점부(130)를 지지하는 가동 지지체(131)가 나사 조임되어 있다.

그리고, 석방 상태에서는, 가동 철심(215)이 복귀 스프링(214)에 의해 위쪽으로 압박되어, 차양부(216)의 상면이 보조 요크(225)의 하면에 접촉하는 석방 위치가 된다. 이 상태로, 가동 접점부(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)로부터 위쪽으로 이격되어, 전류 차단 상태로 되어 있다.

이 석방 상태에서는, 가동 철심(215)의 차양부(216)가 영구 자석(220)의 자력에 의해 보조 요크(225)에 흡인되어 있고, 복귀 스프링(214)의 압박력과 맞물려 가동 철심(215)이 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 아래쪽으로 이동하지 않고 보조 요크(225)에 접촉된 상태가 확보된다.

그리고, 가동 철심(215)의 적어도 하단부측이, 비자성체이며 위쪽이 개방된 바닥이 있는 통형상으로 형성된 캡(230)으로 덮여 있다.

상기 캡(230)의 바닥부측은, 상기 고정 철심(203)의 바닥이 있는 오목부(203b) 내에 감입하도록 하여 삽입되어 있다. 이것에 의해, 가동 철심(215)의 하단부측은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 고정 철심(203)의 바닥이 있는 오목부(203b) 내에 그 캡을 통해 근접한 상태로 되어 있다.

또한, 상기 캡(230)의 개방단에 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 형성된 플랜지부(231)가 상부 자기 요크(210)의 하면에 시일 접합되어 있다. 이것에 의해, 소호실(102) 및 캡(230)이 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)을 통해 연통되는 밀봉 용기(밀봉 구조)가 형성되어 있다. 그리고, 소호실(102) 및 캡(230)으로 형성되는 밀봉 용기 내에 수소가스, 질소가스, 수소 및 질소의 혼합 가스, 공기, SF6 등의 가스가 밀봉되어 있다. 이것에 의해, 가동 철심(215)은 상기 밀봉 용기 내에 위치한다.

단, 소호실(102) 및 캡(230)으로 밀봉 용기를 구성하고, 이 밀봉 용기 내에 가스를 밀봉하는 경우에 관해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 차단하는 전류가 낮은 경우에는 가스 밀봉을 생략하도록 해도 좋다.

(동작)

다음으로, 상기 실시형태의 전자 접촉기의 동작을 설명한다.

여기서, 고정 접촉자(111)가 예컨대 대전류를 공급하는 전력 공급원에 접속되고, 고정 접촉자(112)가 부하에 접속되어 있는 것으로 한다.

이 상태로, 전자석 유닛(200)에서의 여자 코일(208)이 비여자 상태에 있고, 전자석 유닛(200)에서 가동 철심(215)을 하강시키는 여자력을 발생하지 않는 석방 상태에 있는 것으로 한다. 이 석방 상태에서는, 가동 철심(215)은, 복귀 스프링(214)에 의해, 상부 자기 요크(210)로부터 멀어지는 상방향으로 압박된다. 이와 동시에, 영구 자석(220)의 자력에 의한 흡인력이 보조 요크(225)에 작용되어, 가동 철심(215)의 차양부(216)가 흡인된다. 이 때문에, 가동 철심(215)의 차양부(216)의 상면이 보조 요크(225)의 하면에 접촉하고 있다.

이 때문에, 가동 철심(215)에 가동 지지체(131)를 통해 연결되어 있는 접점 기구(101)의 가동 접점부(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)로부터 위쪽에 미리 설정한 거리만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112) 사이의 전류로가 차단 상태에 있고, 접점 기구(101)가 개극 상태로 되어 있다.

이와 같이, 석방 상태에서는, 가동 철심(215)에 복귀 스프링(214)에 의한 압박력과 고리형 영구 자석(220)에 의한 흡인력의 쌍방이 작용하고 있기 때문에, 가동 철심(215)이 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하강하지 않고, 오동작을 확실하게 방지할 수 있다.

이 석방 상태로부터, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)을 여자하면, 이 전자석 유닛(200)에서 여자력을 발생시켜, 가동 철심(215)을 복귀 스프링(214)의 압박력 및 고리형 영구 자석(220)의 흡인력에 대항하여 아래쪽으로 밀어 내린다.

이와 같이, 가동 철심(215)이 하강함으로써, 가동 철심(215)에 가동 지지체(131)를 통해 연결되어 있는 가동 접점부(130)도 하강하고, 그 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 접촉 스프링(134)의 접촉압으로 접촉한다.

이 접점 기구(101)의 폐극 상태로부터, 부하에 대한 전류 공급을 차단하는 경우에는, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)의 여자를 정지한다.

이것에 의해, 전자석 유닛(200)에서 가동 철심(215)을 아래쪽으로 이동시키는 여자력이 없어진다. 따라서, 가동 철심(215)이 복귀 스프링(214)의 압박력에 의해 상승하고, 차양부(216)가 보조 요크(225)에 근접함에 따라서 고리형 영구 자석(220)의 흡인력이 증가한다.

이 가동 철심(215)이 상승함으로써, 가동 지지체(131)를 통해 연결된 가동 접점부(130)가 상승한다. 이에 따라서 접촉 스프링(134)으로 접촉압을 부여하고 있는 동안은 가동 접점부(130)가 고정 접촉자(111 및 112)에 접촉하고 있다. 그 후, 접촉 스프링(134)의 접촉압이 없어진 시점에서 가동 접점부(130)가 고정 접촉자(111 및 112)로부터 위쪽으로 이격되는 개극 개시 상태가 된다.

이 개극 개시 상태가 되면, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접점부(130)의 접점부(130a) 사이에 아크가 발생하고, 이 아크에 의해 전류의 통전 상태가 계속된다.

이 때, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 고정 접점 부착부(116) 및 중간부(117)를 덮는 절연 커버(121)가 장착되어 있기 때문에, 아크를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접점부(130)의 접점부(130a) 사이에만 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 아크의 발생 상태를 안정시킬 수 있고, 소호 성능을 향상시킬 수 있다.

고정 접촉자의 접점부(118a)와 가동 접점부(130)의 접점부(130a) 사이에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 전류(I)가 고정 접촉자측으로부터 가동 접점부(130)측으로 흐름과 함께, 외부 자석(도시하지 않음)에 의해, 지면에 대하여 위로 향하는 자계가 형성되어 있다고 한 경우, 프레밍의 왼손의 법칙에 의해, 가동 접점부(130)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자의 접점부(118a)와 가동 접점부(130)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(145)측으로 향하는 큰 로렌츠력(F)이 작용한다.

이 로렌츠력(F)에 의해, 고정 접촉자의 접점부(118a)와 가동 접점부(130)의 접점부(130a) 사이에 발생한 아크가, 도 7의 로렌츠력(F)의 방향으로 이동하고, 고정 접촉자의 접점부(118a)의 측면으로부터 아크 소호 공간(145) 내를 통과하여 가동 접점부(130)의 상면측에 도달하도록 크게 신장되어 소호된다.

이 때, 도 8의 (a)와 같이, 고정 접점부(118)와 가동 접점부(130)의 대향 거리가 거의 동일한 경우에는, 아크가 폭방향 양단부(접점 단부)측의 단부면 위치까지 이동하기까지는, 아크가 바깥쪽으로 신장되기 어렵다. 이 때문에, 그 만큼 아크 정체 시간이 길어진다. 또한, 아크 정체 시간이 긴 경우, 접점 사이에서 짧은 갭인 채로 대면하고 있는 면적이 크기 때문에, 아크에 의해 발생한 금속 증기가 접점 근방에 충만하여 절연이 떨어짐으로써, 아크 재발호의 현상이 발생하기 쉬워진다. 이것은 결과적으로 차단 성능의 악화로 이어진다.

이에 비해, 본 실시형태에서는, 도 8의 (b)와 같이, 접점 단부를 면취 형상(130b, 118b)을 형성하여, 접점 단부에서는, 고정 접점부(118)와 가동 접점부(130) 사이에 바깥쪽으로 개방한 쐐기형의 공간이 형성되어 있다. 즉, 가동 접점부와 고정 접점부 사이의 대향 거리가, 적어도 접점 단부 사이에서는, 그 접점 단부측의 단부면으로 갈수록 커지도록 설정되어 있다. 즉, 가동 접점부와 고정 접점부 사이에 형성되는 공간이, 상기 접점 단부측의 단부면으로 갈수록 커지는 쐐기형의 공간으로 되어 있다.

이 때문에, 가동 접점부를 상기 고정 접점부로부터 격리할 때에 발생한 아크가 상기 쐐기형의 공간을 형성하는 면에, 상기 아크의 발호점(접점면에 아크의 단부가 접촉하고 있는 위치)이 이동하면, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 대향 거리가 넓어짐과 함께 상기 가동 접점부 및 상기 고정 접점부의 적어도 한쪽 면이 경사 바깥쪽을 향하고 있기 때문에 아크가 바깥쪽(상기 아크의 이동 방향)으로 신장하기 쉬워진다. 그 결과, 아크의 신장 타이밍이 빨라진다. 그 결과, 아크의 체류 시간의 단축에 의한 차단 성능의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 적어도 상기 쐐기형 공간에서는, 아크의 이동이 보다 원활하게 바깥쪽으로 이동하게 되기 때문에, 금속 증기에 의한 절연 저하의 억제에도 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 접점 사이의 대향 거리가 작은 부분의 면적이 작아지는 결과, 아크 재발호 현상도 발생하기 어렵게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가동 접점부(130)의 상면측의 폭방향의 치수(L1)보다 절연 커버(121)의 상측 커버부(122a)의 폭방향의 치수(L2)를 작게 설정하고 있다.

여기서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 가동 접점부(130)의 상면측의 폭방향의 치수(L1)보다 절연 커버(121)의 상측 커버부(122a)의 폭방향의 치수(L2)가 큰 경우에는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 신장한 아크가, 가동 접점부의 상면측으로 돌지 않아 아크의 이동이 제한된다.

이에 비해, 본 실시형태에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 신장한 아크가, 가동 접점부의 상면측에도 돌아 아크의 신장이 더욱 신장됨으로써, 보다 조기에 소호된다.

(변형예)

여기서, 상기 설명에서는, 가동 접점부(130)와 고정 접점부(118)의 양쪽에 면취 형상(130b, 118b)을 형성한 경우를 예시했다. 가동 접점부(130)와 고정 접점부(118)의 어느 한쪽에만 면취 형상을 형성해도 좋다. 고정 접점부(118)에만 면취 형상(118b)을 형성한 경우를 도 10에 예시한다. 이 작용 효과도 상기 실시형태와 동일하다.

또한, 면취 형상 대신에 접점 모서리부의 모서리부에 커브를 형성함으로써, 단부면으로 갈수록 가동 접점부(130)와 고정 접점부(118)의 대향 거리가 커지도록 설정해도 좋다.

또한, 최종적인 아크의 신장이 짧아지지만, 가동 접점부(130)의 상면측의 폭방향의 치수(L1)보다 절연 커버(121)의 상측 커버부(122a)의 폭방향의 치수(L2)를 크게 설정해도 좋다.

(본 실시형태의 효과)

본 실시형태의 전자 접촉기(10)에서는, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

(1) 상기 가동 접점부(130)와 상기 고정 접점부(118)의 대향하는 접점면 사이 중, 적어도 상기 가동 접점부(130)를 상기 고정 접점부(118)로부터 격리할 때에 발생한 아크의 이동 방향에 위치하는 상기 고정 접점부(118)의 접점 단부와 상기 가동 접점부(130)의 접점 단부 사이의 대향 거리를, 상기 접점 단부측의 단부면(118c, 130c)에 접근할수록 커지도록 설정했다.

이 구성에 의하면, 발생한 아크의 신장이 조기에 생긴다. 그 결과, 그 만큼 아크 체류 시간이 짧아진다. 이것은, 아크가 원활하게 이동하는 것으로 이어지고, 금속 증발에 의한 절연 저하의 억제에도 기여한다. 또한, 접점 사이에서 대향 거리가 짧은 면적이 작아지기 때문에, 아크 재발호 현상도 발생하기 어렵게 할 수 있다.

이상으로부터 아크의 차단 성능이 향상된다.

(2) 상기 고정 접점부(118)의 상기 접점 단부에서의 상기 가동 접점부(130)측에 위치하는 모서리부를 면취 형상(118b)으로 한다. 이것에 의해, 확실하게 상기 대향 거리를 상기 단부면(118c)에 접근할수록 커지도록 설정할 수 있다.

(3) 상기 가동 접점부(130)의 상기 접점 단부에서의 상기 고정 접점부(118)측에 위치하는 모서리부를 면취 형상(130b)으로 한다. 이것에 의해, 상기 대향 거리를 상기 단부면에 접근할수록 커지도록 설정할 수 있다.

(4) 접점 도체부는, 상기 가동 접점부(130)의 접점측의 면과 대향 배치되는 고정 접점부와, 상기 가동 접점부(130)의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 고정 접점 부착부와, 상기 아크의 이동 방향과 교차하는 방향의 위치에서 상기 고정 접점부와 고정 접점 부착부를 일체로 연결하는 중간부를 구비한다. 상기 고정 접점 부착부가, 소호 용기의 내면보다 상기 가동 접점부(130)에 접근하여 배치된다. 또한 상기 고정 접점 부착부와 가동 접점부(130) 사이에 개재되는 절연 커버를 갖는다. 상기 절연 커버는, 상기 가동 접점부(130)의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 대향면부와, 그 대향면부의 양측으로부터 상기 가동 접점부(130)로부터 멀어지는 방향으로 향하는 좌우의 입상부를 구비한다. 그리고, 상기 아크의 이동 방향을 따르는 방향에서의 가동 접점부(130)의 폭치수보다 상기 대향면부의 폭치수를 작게 설정한다.

이것에 의해, 소호실 공간으로 신장된 아크를 더욱 신장시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 보다 확실하게 아크를 소호할 수 있다. 이것에 의해, 차단 성능이 향상된다.

이상, 본원이 우선권을 주장하는 일본 특허 출원 2012-271279(2012년 12월 12일 출원)의 모든 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다.

여기서는, 한정된 수의 실시형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 이들에 한정되는 것은 아니며, 상기 개시에 기초하는 각 실시형태의 개변은 당업자에게 자명한 것이다.

10 : 전자 접촉기 100 : 접점 장치
101 : 접점 기구 102 : 소호실
105 : 고정 접점 지지 절연 기판 111, 112 : 고정 접촉자
115 : C자형부 118 : 고정 접점부
118a : 접점부 118b : 면취 형상
118c : 접점 단부측의 단부면 121 : 절연 커버
122 : L자형 판부 122a : 상측 커버부(대향면부)
122b : 측방 커버부 130 : 가동 접점부
130a : 접점부 130b : 면취 형상
130c : 접점 단부측의 단부면 132 : 가동 접촉자
141 : 자석 수납 포켓 143 : 아크 소호용 영구 자석
145 : 아크 소호 공간 F : 로렌츠력

Claims

고정 접점부와, 상기 고정 접점부와 접촉 분리 가능하게 대향 배치되는 가동 접점부와, 상기 고정 접점부 및 가동 접점부를 수용하는 소호실을 형성하는 소호 용기를 구비하고,
상기 가동 접점부와 상기 고정 접점부의 대향하는 접점면 사이 중, 적어도 상기 가동 접점부를 상기 고정 접점부로부터 격리할 때에 발생한 아크의 이동 방향에 위치하는 상기 고정 접점부의 접점 단부와 상기 가동 접점부의 접점 단부 사이의 대향 거리를, 상기 접점 단부측의 단부면에 접근할수록 커지도록 설정하고,
상기 고정 접점부를 갖는 접점 도체부를 가지며,
상기 접점 도체부는, 상기 가동 접점부의 접점측의 면과 대향 배치되어 고정 접점이 형성되는 상기 고정 접점부와, 상기 가동 접점부의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 고정 접점 부착부와, 상기 아크의 이동 방향과 교차하는 방향의 위치에서 상기 고정 접점부와 고정 접점 부착부를 일체로 연결하는 중간부를 구비함과 함께, 상기 고정 접점 부착부가, 소호 용기의 내면보다 상기 가동 접점부에 접근하여 배치되고,
또한, 상기 고정 접점 부착부와 가동 접점부 사이에 개재되는 절연 커버를 가지며,
상기 절연 커버는, 상기 가동 접점부의 접점측과는 반대측의 면과 대향하는 대향면부와, 상기 대향면부의 양측으로부터 상기 가동 접점부로부터 멀어지는 방향으로 향하는 좌우의 입상부를 구비하고,
상기 아크의 이동 방향을 따르는 방향에서의 가동 접점부의 폭치수보다 상기 대향면부의 폭치수를 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
제1항에 있어서, 상기 고정 접점부의 상기 접점 단부에서의 상기 가동 접점부측에 위치하는 모서리부를 면취 형상으로 함으로써, 상기 대향 거리를 상기 단부면에 접근할수록 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
제1항에 있어서, 상기 가동 접점부의 상기 접점 단부에서의 상기 고정 접점부측에 위치하는 모서리부를 면취 형상으로 함으로써, 상기 대향 거리를 상기 단부면에 접근할수록 커지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
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