KR20140027990A - 전자 접촉기 - Google Patents

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KR20140027990A
KR20140027990A KR1020137030017A KR20137030017A KR20140027990A KR 20140027990 A KR20140027990 A KR 20140027990A KR 1020137030017 A KR1020137030017 A KR 1020137030017A KR 20137030017 A KR20137030017 A KR 20137030017A KR 20140027990 A KR20140027990 A KR 20140027990A
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야스히로 나카
고우에츠 다카야
겐지 스즈키
히로유키 다치카와
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후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤
후지 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 영구 자석을 사용하지 않고 하나의 영구 자석으로 필요한 자력을 확보하며, 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있는 전자 접촉기를 제공한다. 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자(111, 112) 및 상기 한쌍의 고정 접촉자(111, 112)에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자(130)와, 가동 접촉자(130)를 구동시키는 전자석 유닛(200)을 구비한다. 전자석 유닛(200)은, 플런저 구동부를 둘러싸는 자기 요크(201, 210)와, 선단이 자기 요크(201, 210)에 형성된 개구를 통하여 돌출되며 복귀 스프링(214)으로 압박된 가동 플런저(215)와, 가동 플런저(215)의 돌출단측에 형성된 둘레 플랜지부(216)를 둘러싸도록 고정 배치된 가동 플런저(215)의 가동 방향으로 착자된 환형 영구 자석(220)을 구비한다.

Description

전자 접촉기{ELECTROMAGNETIC CONTACTOR}
본 발명은 고정 접촉자 및 이것에 접촉 분리 가능한 가동 접촉자와, 가동 접촉자를 구동시키는 전자석 유닛을 구비한 전자 접촉기에 관한 것이다.
이 종류의 전자 접촉기에서는, 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자를 구동시키는 구동 장치로서, 영구 자석의 흡인력과 전자 코일에 의한 흡인력의 합성 흡인력에 의해, 가동 철심 부분을 스프링의 복귀력에 대항하여 구동시키는 유극 전자석 장치로서, ㄷ자형의 고정 철심의 2개의 중앙 부재에 각각 영구 자석의 한쪽의 자극면을 접촉시키고, 다른쪽의 자극면을 고정 철심 내에서 전자 코일의 외측에 배치한 한쌍의 L자형의 자극판의 중앙 부재에 접촉시키는 것으로 한 유극 전자석 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 및 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성2-91901호 공보 특허문헌 2: 미국 특허 제5959519호 명세서
그런데, 상기 특허문헌 1 및 2에 기재된 종래예에 있어서는, 전자 코일의 외측에 한쌍의 L자형의 자극판을 배치하고, 이들 자극판의 전자 코일과 대향하는 판부와 고정 철심 사이에 각각 영구 자석을 좌우 대칭으로 배치하도록 하고 있다. 따라서, 좌우 2개의 영구 자석을 필요로 하며, 영구 자석과 가동 철심의 흡인력 작용부의 거리가 길어, 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 없다고 하는 미해결의 과제가 있다.
그래서, 본 발명은, 상기 종래예의 미해결의 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 복수의 영구 자석을 사용하지 않고 하나의 영구 자석으로 필요한 자력을 확보하며, 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있는 전자 접촉기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일형태에 따른 전자 접촉기는, 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자 및 상기 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 구동시키는 전자석 유닛을 구비한다. 상기 전자석 유닛은, 플런저 구동부를 둘러싸는 자기 요크와, 선단이 상기 자기 요크에 형성된 개구를 통하여 돌출하며 또한 복귀 스프링으로 압박된 가동 플런저와, 상기 가동 플런저의 돌출단측에 형성된 둘레 플랜지부를 둘러싸도록 고정 배치된 상기 가동 플런저의 가동 방향으로 착자(着磁)된 환형 영구 자석을 구비한다.
이 구성에 따르면, 가동 플런저의 둘레 플랜지부를 둘러싸도록 영구 자석을 마련하도록 하고 있기 때문에, 환형 영구 자석의 자력을 빠짐없이 가동 플런저의 둘레 플랜지부에 작용시킬 수 있어, 환형 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 가동 플런저에 가동 접촉자를 석방 방향으로 가동시키는 흡인력을 작용시켜, 복귀 스프링의 압박력을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 여자 코일의 기자력을 감소시켜 전자석 유닛을 소형화할 수 있다. 또한, 석방 상태에서, 영구 자석의 자력에 의해 가동 플런저의 둘레 플랜지부를 흡인할 수 있어, 석방 시에 높은 내오동작 성능을 확보할 수 있다.
또한, 상기 전자 접촉기는, 상기 자기 요크가, 상부를 개방하여 여자 코일을 감으며 또한 중앙부에 상기 가동 플런저를 가동 가능하게 배치한 스풀을 지지하는 단면 U자형의 자기 요크와, 상기 자기 요크의 상부 개방부에 교가된 상부 자기 요크로 구성되고, 그리고, 상기 상부 자기 요크에 상기 가동 플런저를 삽입 관통시키는 개구가 형성되며, 상기 개구의 주위에 상기 환형 영구 자석이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 석방 상태에서 가동 플런저를 환형 영구 자석의 자력으로 흡인하고, 투입 시에는 U자형의 자기 요크 및 상부 자기 요크와 가동 플런저로 자로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 전자 접촉기는, 상기 환형 영구 자석이, 상기 상부 자기 요크의 외면에 있어서의 개구의 주위에 배치되고, 상기 상부 자기 요크와는 반대측에 상기 가동 플런저의 상기 둘레 플랜지부의 상기 상부 자기 요크와는 반대측에 대향하는 보조 요크를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 환형 영구 자석의 자력이 보조 요크를 통해 직접 가동 플런저의 둘레 플랜지부에 작용하기 때문에, 누설 자속을 억제하여 보다 효율적으로 환형 영구 자석의 자력을 사용할 수 있다.
또한, 상기 전자 접촉기는, 상기 영구 자석의 두께가 상기 가동 플런저의 둘레 플랜지부의 두께와 상기 가동 플런저의 스트로크의 합으로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 영구 자석의 두께로 가동 플런저의 스트로크를 결정할 수 있어, 가동 플런저의 스트로크에 영향을 끼치는 누적된 부품 개수나 형상 교차를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 환형 영구 자석의 두께와 가동 플런저의 둘레 플랜지부의 두께만으로 가동 플런저의 스트로크를 결정할 수 있어, 스트로크의 변동을 극소화할 수 있다.
또한, 상기 전자 접촉기는, 적어도 상기 고정 접촉자 및 가동 접촉자와, 상기 가동 플런저가 가스 봉입 용기 내에 배치되어 있으면 좋다.
이 구성에 따르면, 대전류의 통전·차단이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 하나의 환형 영구 자석으로 가동 플런저의 둘레 플랜지부를 흡인할 수 있어, 부품 개수를 감소시켜 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 환형 영구 자석을 가동 플런저의 둘레 플랜지부를 둘러싸도록 배치하기 때문에, 흡인력을 작용시키는 위치의 근방에 환형 영구 자석을 배치할 수 있어, 환형 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 환형 영구 자석의 흡인력을 석방 상태의 가동 플런저를 흡인하도록 작용시킬 수 있고, 그 정도만큼 가동 플런저를 석방 상태로 복귀시키는 복귀 스프링의 압박력을 억제할 수 있다. 이 때문에, 여자 코일의 기자력을 감소시켜, 전자석 유닛의 높이를 낮게 할 수 있어, 전자 접촉기 전체를 소형화할 수 있다. 이와 동시에, 석방 시에 영구 자석으로 가동 플런저를 흡인하여 진동이나 충격 등에 의해 가동 접촉자가 한쌍의 고정 접촉자에 오접촉하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 접점 수납 케이스의 분해 사시도이다.
도 3은 접점 장치의 절연 커버를 나타내는 도면으로서, (a)는 사시도이고, (b)는 장착 전의 평면도이며, (c)는 장착 후의 평면도이다.
도 4는 절연 커버의 장착 방법을 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 1의 A-A선 상의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 아크 소호용 영구 자석에 의한 아크 소호의 설명에 제공하는 설명도이다.
도 7은 아크 소호용 영구 자석을 절연 케이스의 외측에 배치한 경우의 아크 소호의 설명에 제공하는 설명도이다.
도 8은 영구 자석과 가동 플런저의 위치 관계를 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 영구 자석에 의한 가동 플런저 흡인 동작을 설명하는 도면으로서, (a)는 석방 상태이고, (b)는 투입 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 접점 장치에 있어서의 접점 수납 케이스의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 접점 장치에 있어서의 접점 기구의 변형예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 접점 장치에 있어서의 접점 기구의 다른 변형예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 사시도이다.
도 13은 전자석 유닛의 원통(圓筒)형 보조 요크의 변형예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 분해 사시도이다.
도 14는 전자석 유닛의 원통형 보조 요크의 변형예를 나타내는 도면으로서, (a)는 단면도이고, (b)는 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 접촉기의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 2는 접점 수납 케이스의 분해 사시도이다. 이 도 1 및 도 2에 있어서, 도면 부호 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 2로부터 분명한 바와 같이, 접점 기구(101)를 수납하는 접점 수납 케이스(102)를 갖는다. 이 접점 수납 케이스(102)는, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 금속제의 하단부에 외측으로 돌출하는 플랜지부(103)를 갖는 금속 각통(角筒)체(104)와, 이 금속 각통체(104)의 상단을 폐색하는 평판형의 세라믹 절연 기판으로 구성되는 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 구비한다.
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 관통시키는 관통 구멍(106 및 107)이 정해진 간격을 유지하여 형성되어 있다. 이 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 상면측에 있어서의 관통 구멍(106 및 107)의 주위 및 하면측에 있어서의 각통체(104)에 접촉하는 위치에 메탈라이즈 처리가 실시되어 있다. 이 메탈라이즈 처리를 행하기 위해서는, 평면 상에 복수의 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 종횡으로 배열한 상태에서, 관통 구멍(106 및 107)의 주위 및 각통체(104)에 접촉하는 위치에 동박을 형성한다.
접점 기구(101)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 접점 수납 케이스(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 구비한다. 이들 고정 접촉자(111 및 112)의 각각은, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 관통 구멍(106 및 107)에 삽입 관통되는 상단에 외측으로 돌출하는 플랜지부를 갖는 지지 도체부(114)와, 이 지지 도체부(114)에 연결되어 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면측에 배치되며 내방측을 개방한 C자형부(115)를 구비한다.
C자형부(115)는, 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 하면을 따라 외측으로 연장되는 상판부(116)와 이 상판부(116)의 외측 단부로부터 하측으로 연장되는 중간 판부(117)와, 이 중간 판부(117)의 하단측으로부터 상판부(116)와 평행하게 내방측 즉 고정 접촉자(111 및 112)의 대면 방향으로 연장되는 하부 판부(118)에 중간 판부(117) 및 하판부(118)로 형성되는 L자형으로 상판부(116)를 더한 C자형으로 형성되어 있다.
여기서, 지지 도체부(114)와 C자형부(115)는, 지지 도체부(114)의 하단면에 돌출 형성된 핀(114a)을 C자형부(115)의 상판부(116)에 형성된 관통 구멍(120) 내에 삽입 관통시킨 상태로 예컨대 납땜에 의해 고정되어 있다. 또한, 지지 도체부(114) 및 C자형부(115)의 고정은, 납땜에 한정되지 않고, 핀(114a)을 관통 구멍(120)에 갑합시키거나, 핀(114a)에 수나사를 형성하고, 관통 구멍(120)에 암나사를 형성하여 양자를 나사 결합시키거나 하여도 좋다.
그리고, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)에 각각, 아크의 발생을 규제하는 합성 수지재로 만든 절연 커버(121)가 장착되어 있다. 이 절연 커버(121)는, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간 판부(117)의 내주면을 피복하는 것이다.
절연 커버(121)는, 상판부(116) 및 중간 판부(117)의 내주면을 따르는 L자형 판부(122)와, 이 L자형 판부(122)의 앞뒤 단부로부터 각각 상측 및 외측으로 연장되어 C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간 판부(117)의 측면을 덮는 측판부(123 및 124)와, 이들 측판부(123 및 124)의 상단으로부터 내방측으로 형성된 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)에 형성된 소직경부(114b)에 걸어 맞춰지는 감합부(125)를 구비한다.
따라서, 절연 커버(121)를, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 감합부(125)를 대향시킨 상태로 하고, 이어서, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 절연 커버(121)를 압입함으로써, 감합부(125)를 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 걸어 맞춘다.
실제로는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)를 부착한 후의 접점 수납 케이스(102)를, 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 하측으로 한 상태로, 상측의 개구부로부터 절연 커버(121)를 도 3의 (a)∼(c)와는 상하 반대로 한 상태에서, 고정 접촉자(111 및 112) 사이에 삽입한다.
이어서, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 감합부(125)를 고정 접점 지지 절연 기판(105)에 접촉시킨 상태에서, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 절연 커버(121)를 외측에 압입함으로써, 감합부(125)를 고정 접촉자(111 및 112)의 지지 도체부(114)의 소직경부(114b)에 감합시켜 고정한다.
이와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)에 절연 커버(121)를 장착함으로써, 이 C자형부(115)의 내주면에서는 하판부(118)의 상면측만이 노출되어 접점부(118a)로 되어 있다.
그리고, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115) 내에 양단부를 배치하도록 가동 접촉자(130)가 배치되어 있다. 이 가동 접촉자(130)는 후술하는 전자석 유닛(200)의 가동 플런저(215)에 고정된 연결축(131)에 지지되어 있다. 이 가동 접촉자(130)는, 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 중앙부의 연결축(131)의 근방이 하측으로 돌출하는 오목부(132)가 형성되고, 이 오목부(132)에 연결축(131)을 삽입 관통시키는 관통 구멍(133)이 형성되어 있다.
연결축(131)은, 상단에 외측으로 돌출하는 플랜지부(131a)가 형성되어 있다. 이 연결축(131)에 하단측으로부터 접촉 스프링(134)을 삽입 관통시키고, 이어서 가동 접촉자(130)의 관통 구멍(133)에 삽입 관통시켜, 접촉 스프링(134)의 상단을 플랜지부(131a)에 접촉시키며 이 접촉 스프링(134)으로 정해진 압박력을 얻도록 가동 접촉자(130)를 예컨대 C링에 의해 위치 결정한다.
이 가동 접촉자(130)는, 석방 상태에서, 양단의 접점부와 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 하판부(118)의 접점부(118a)가 정해진 간격을 유지하여 이격한 상태가 된다. 또한, 가동 접촉자(130)는, 투입 위치에서, 양단의 접점부가 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 하판부(118)의 접점부(118a)에, 접촉 스프링(134)에 의한 정해진 접촉압으로 접촉하도록 설정되어 있다.
또한, 접점 수납 케이스(102)의 각통체(104)의 내주면에는, 예컨대 합성 수지로 만든 절연 통체(140)가 배치되고, 이 절연 통체(140)의 가동 접촉자(130)의 측면에 대향하는 위치에 자석 수납 포켓(141 및 142)이 형성되어 있다. 이 자석 수납 포켓(141 및 142)에는, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)이 삽입 관통되어 고정되어 있다.
이 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은, 두께 방향으로 서로의 대향면이 동일한 극 예컨대 N극이 되도록 착자되어 있다. 또한, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은, 좌우 방향의 양단부가 각각, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부의 대향 위치보다 약간 내측이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 자석 수납 포켓(141 및 142)의 좌우 방향의 외측에 각각 아크 소호 공간(145 및 146)이 형성되어 있다.
이와 같이, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 절연 통체(140)의 내주면측에 배치함으로써, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 가동 접촉자(130)에 근접시킬 수 있다. 이 때문에, 양아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 N극측으로부터 나오는 자속(φ)이, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향부를 좌우 방향으로 내측으로부터 외측으로 큰 자속 밀도로 가로지르게 된다.
따라서, 고정 접촉자(111)를 전류 공급원에 접속하고, 고정 접촉자(112)를 부하측에 접속하는 것으로 하면, 투입 상태의 전류의 방향은, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111)로부터 가동 접촉자(130)를 통하여 고정 접촉자(112)에 흐르게 된다. 그리고, 투입 상태로부터 가동 접촉자(130)를 고정 접촉자(111 및 112)로부터 상측으로 이격시켜 석방 상태로 하는 경우에, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 아크가 발생한다.
이 아크는, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)으로부터의 자속(φ)에 의해, 아크 소호용 영구 자석(143)측의 아크 소호 공간(145)측으로 확대된다. 이때, 아크 소호 공간(145 및 146)은 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 두께만큼 넓게 형성되어 있기 때문에, 긴 아크 길이를 취할 수 있어, 아크를 확실하게 소호시킬 수 있다.
덧붙여서, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을, 도 7의 (a)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 절연 통체(140)의 외측에 배치하는 경우에는, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향 위치까지의 거리가 길어져, 본 실시형태와 동일한 영구 자석을 적용한 경우에, 아크를 가로지르는 자속 밀도가 적어진다.
이 때문에, 투입 상태로부터 석방 상태로 이행할 때에 발생하는 아크에 작용하는 로렌츠력이 작아져, 아크를 충분히 확대시킬 수 없다. 아크의 소호 성능을 향상시키기 위해, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 착자량을 증가시킬 필요가 있다.
더구나, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접점부의 거리를 짧게 하기 위해서는 절연 통체(140)의 전후 방향의 깊이를 좁게 할 필요가 있어, 아크를 소호하기 위한 충분한 아크 소호 공간을 확보할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
그러나, 상기 실시형태에 따르면, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 절연 통체(140)의 내측에 배치하기 때문에, 전술한 절연 통체(140)의 외측에 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)을 배치하는 경우의 문제점을 모두 해결할 수 있다.
전자석 유닛(200)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보아 편평한 U자 형상의 자기 요크(201)를 가지고, 이 자기 요크(201)의 바닥판부(202)의 중앙부에 원통형 보조 요크(203)가 고정되어 있다. 이 원통형 보조 요크(203)의 외측에 플런저 구동부로서의 스풀(204)이 배치되어 있다.
이 스풀(204)은, 원통형 보조 요크(203)를 삽입 관통시키는 중앙 원통부(205)와, 이 중앙 원통부(205)의 하단부로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 하측 플랜지부(206)와, 중앙 원통부(205)의 상단보다 약간 하측으로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 상측 플랜지부(207)로 구성되어 있다. 그리고, 중앙 원통부(205), 하측 플랜지부(206) 및 상측 플랜지부(207)로 구성되는 수납 공간에 여자 코일(208)이 감겨 있다.
그리고, 자기 요크(201)의 개방단이 되는 상측단 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) 내에, 바닥부와 자기 요크(201)의 바닥판부(202) 사이에 복귀 스프링(214)을 배치한 가동 플런저(215)가 상하로 슬라이딩 가능하게 배치되어 있다. 이 가동 플런저(215)에는, 상부 자기 요크(210)로부터 상측으로 돌출된 상단부에 반경 방향 외측으로 돌출하는 둘레 플랜지부(216)가 형성되어 있다.
또한, 상부 자기 요크(210)의 상면에, 환형으로 형성된 영구 자석(220)이 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 둘러싸도록 고정되어 있다. 이 영구 자석(220)은 둘레 플랜지부(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. 또한, 영구 자석(220)의 관통 구멍(221)의 형상은 둘레 플랜지부(216)의 형상에 맞춘 형상으로 하며, 외주면의 형상은 원형, 사각형 등의 임의의 형상으로 할 수 있다.
그리고, 영구 자석(220)의 상단면에, 영구 자석(220)과 동일 외형으로 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 외직경보다 작은 내직경의 관통 구멍(224)을 갖는 보조 요크(225)가 고정되어 있다. 이 보조 요크(225)의 하면에 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 대향되어 있다.
여기서, 영구 자석(220)의 두께(T)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)의 스트로크(L)와 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 두께(t)를 가산한 값(T=L+t)으로 설정되어 있다. 따라서, 가동 플런저(215)의 스트로크(L)가 영구 자석(220)의 두께(T)로 규제되어 있다.
이 때문에, 가동 플런저(215)의 스트로크에 영향을 끼치는 누적된 부품수나 형상 공차를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 가동 플런저(215)의 스트로크(L)를 영구 자석(220)의 두께(T)와 둘레 플랜지부(216)의 두께(t)만으로 결정할 수 있어, 스트로크(L)의 변동을 최소화할 수 있다. 특히, 소형의 전자 접촉기에서 스트로크가 작은 경우에 의해 효과적이다.
또한, 영구 자석(220)을 환형으로 형성하였기 때문에, 특허문헌 1 및 2에 기재되어 있는 바와 같이 영구 자석을 좌우 대칭으로 2개 배치하는 경우와 비교하여, 부품 개수가 적어져 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 영구 자석(220)으로 성형한 관통 구멍(221)의 내주면 근방에 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 배치되기 때문에, 영구 자석(220)으로 생기는 자속을 통과시키는 폐회로에 낭비가 없으며, 누설 자속이 적어져, 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 가동 플런저(215)의 상단면에는 가동 접촉자(130)를 지지하는 연결축(131)이 나사 부착되어 있다.
그리고, 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)에 의해 상측으로 압박되어, 둘레 플랜지부(216)의 상면이 보조 요크(225)의 하면에 접촉하는 석방 위치가 된다. 이 상태에서, 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)로부터 상측으로 이격되어, 전류 차단 상태로 되어 있다.
이 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 영구 자석(220)의 자력에 의해 보조 요크(225)에 흡인되어 있고, 복귀 스프링(214)의 압박력과 함께 가동 플런저(215)가 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하측으로 이동하는 일없이 보조 요크(225)에 접촉된 상태가 확보된다.
또한, 석방 상태에서는, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면과 상부 자기 요크(210)의 상면 사이의 갭(g1), 가동 플런저(215)의 외주면과 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a) 사이의 갭(g2), 가동 플런저(215)의 외주면과 원통형 보조 요크(203) 사이의 갭(g3), 가동 플런저(215)의 하면과 자기 요크(201)의 바닥판부(202)의 상면의 갭(g4)과의 관계가 이하와 같이 설정되어 있다.
g1<g2 또한 g3<g4
이 때문에, 석방 상태에서, 여자 코일(208)을 여자하였을 때에, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)로부터 둘레 플랜지부(216)를 통해, 둘레 플랜지부(216)와 상부 자기 요크(210) 사이의 갭(g1)을 통과하여 상부 자기 요크(210)에 도달한다. 이 상부 자기 요크(210)로부터 U자형의 자기 요크(201)를 통과하고 원통형 보조 요크(203)를 통과하여 가동 플런저(215)에 이르는 폐자로가 형성된다.
이 때문에, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면과 상부 자기 요크(210)의 상면 사이의 갭(g1)의 자속 밀도를 높일 수 있어, 보다 큰 흡인력을 발생시켜, 가동 플런저(215)를 복귀 스프링(214)의 압박력 및 영구 자석(220)의 흡인력에 대항하여 하강시킨다.
따라서, 이 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 접촉시켜 고정 접촉자(111)로부터 가동 접촉자(130)를 통하여 고정 접촉자(112)를 향하는 전류로가 형성되어 투입 상태가 된다.
이 투입 상태로 하면, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)의 하단면이 U자형의 자기 요크(201)의 바닥판부(202)에 근접하기 때문에, 전술한 각 갭(g1∼g4)이 하기와 같이 된다.
g1<g2 또한 g3>g4
이 때문에, 여자 코일(208)에 의해 발생되는 자속이, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)로부터 둘레 플랜지부(216)를 통과하여 직접 상부 자기 요크(210)에 들어가고, 이 상부 자기 요크(210)로부터 U자형의 자기 요크(201)를 통과하여, 그 바닥판부(202)로부터 직접 가동 플런저(215)로 되돌아가는 폐자로가 형성된다.
이 때문에, 갭(g1) 및 갭(g4)에서 큰 흡인력이 작용하여 가동 플런저(215)가 하강 위치에 유지된다. 이 때문에, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결된 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에의 접촉 상태가 계속된다.
그리고, 가동 플런저(215)가 비자성체로 만든 바닥을 갖는 통형상으로 형성된 캡(230)으로 덮어지고, 이 캡(230)의 개방단에 반경 방향 외측으로 연장되어 형성된 플랜지부(231)가 상부 자기 요크(210)의 하면에 시일 접합되어 있다. 이에 의해, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)이 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)을 통해 연통되는 밀봉 용기가 형성되어 있다. 그리고, 접점 수납 케이스(102) 및 캡(230)으로 형성되는 밀봉 용기 내에 수소 가스, 질소 가스, 수소 및 질소의 혼합 가스, 공기, SF6 등의 가스가 봉입되어 있다.
다음에, 상기 실시형태의 동작을 설명한다.
현재, 고정 접촉자(111)가 예컨대 대전류를 공급하는 전력 공급원에 접속되며, 고정 접촉자(112)가 부하에 접속되어 있는 것으로 한다.
이 상태에서, 전자석 유닛(200)에 있어서의 여자 코일(208)이 비여자 상태에 있으며, 전자석 유닛(200)에서 가동 플런저(215)를 하강시키는 여자력을 발생하고 있지 않은 석방 상태에 있는 것으로 한다. 이 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)에 의해, 상부 자기 요크(210)로부터 멀어지는 상측 방향으로 압박된다.
이와 동시에, 영구 자석(220)의 자력에 의한 흡인력이 보조 요크(225)에 작용되어, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)가 흡인된다. 이 때문에, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 상면이 보조 요크(225)의 하면에 접촉하고 있다.
이 때문에, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 접점 기구(101)의 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)로부터 상측으로 정해진 거리만큼 이격되어 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112) 사이의 전류로가 차단 상태에 있으며, 접점 기구(101)가 개극 상태로 되어 있다.
이와 같이, 석방 상태에서는, 가동 플런저(215)에 복귀 스프링(214)에 의한 압박력과 환형 영구 자석(220)에 의한 흡인력의 쌍방이 작용하고 있기 때문에, 가동 플런저(215)가 외부로부터의 진동이나 충격 등에 의해 부주의하게 하강하는 경우가 없어, 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 플런저(215)를 복귀 스프링(214)의 압박력 및 환형 영구 자석(220)의 흡인력에 대항하여 하측으로 눌러내린다.
이때, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가동 플런저(215)의 바닥면과 자기 요크(201)의 바닥판부(202) 사이의 갭(g4)이 크고, 이 갭(g4)을 통과하는 자속은 거의 없다. 그러나, 가동 플런저(215)의 하부 외주면에는 원통형 보조 요크(203)가 대향하고 있어, 이 원통형 보조 요크(203)와의 사이의 갭(g3)이 갭(g4)에 비교하여 작게 설정되어 있다.
이 때문에, 가동 플런저(215) 및 자기 요크(201)의 바닥판부(202) 사이에는, 원통형 요크(203)를 통하여 자로가 형성된다. 또한, 가동 플런저(215)의 외주면과 상부 자기 요크(210)의 관통 구멍(210a)의 내주면 사이 갭(g2)과 비교하여 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면과 상부 자기 요크(210) 사이의 갭(g1)이 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 하면과 상부 자기 요크(210)의 상면 사이의 자속 밀도가 커져, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 흡인하는 큰 흡인력이 작용한다.
따라서, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)의 압박력 및 환형 영구 자석(220)의 흡인력에 대항하여 조속하게 하강한다. 이에 의해, 가동 플런저(215)의 하강이, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 둘레 플랜지부(216)의 하면이 상부 자기 요크(210)의 상면에 접촉함으로써 정지된다.
이와 같이, 가동 플런저(215)가 하강함으로써, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 통해 연결되어 있는 가동 접촉자(130)도 하강하고, 그 접점부(130a)가 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 접촉 스프링(13)의 접촉압으로 접촉한다.
이 때문에, 외부 전력 공급원의 대전류가 고정 접촉자(111), 가동 접촉자(130), 및 고정 접촉자(112)를 통하여 부하에 공급되는 폐극 상태가 된다.
이때, 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130) 사이에 가동 접촉자(130)를 개극시키는 방향의 전자 반발력이 발생한다.
그러나, 고정 접촉자(111 및 112)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상판부(116), 중간 판부(117) 및 하판부(118)에 의해 C자형부(115)가 형성되어 있기 때문에, 상판부(116) 및 하판부(118)와 이것에 대향하는 가동 접촉자(130)에서 반대 방향의 전류가 흐르게 된다.
이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112)의 하판부(118)가 형성하는 자계와 가동 접촉자(130)에 흐르는 전류의 관계로부터 플레밍 왼손의 법칙에 따라 가동 접촉자(130)를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)에 압박하는 로렌츠력을 발생시킬 수 있다.
이 로렌츠력에 의해, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 발생하는 개극 방향의 전자 반발력에 대항하는 것이 가능해져, 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)가 개극하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
이 때문에, 가동 접촉자(130)를 지지하는 접촉 스프링(134)의 압박력을 작게 할 수 있고, 이에 따라 여자 코일(208)에서 발생하는 추진력도 작게 할 수 있어, 전자 접촉기 전체의 구성을 소형화할 수 있다.
이 접점 기구(101)의 폐극 상태로부터, 부하로의 전류 공급을 차단하는 경우에는, 전자석 유닛(200)의 여자 코일(208)의 여자를 정지한다.
이에 의해, 전자석 유닛(200)에서 가동 플런저(215)를 하측으로 이동시키는 여자력이 없어짐으로써, 가동 플런저(215)가 복귀 스프링(214)의 압박력에 의해 상승하고, 둘레 플랜지부(216)가 보조 요크(225)에 근접함에 따라 환형 영구 자석(220)의 흡인력이 증가한다.
이 가동 플런저(215)가 상승함으로써, 연결축(131)을 통해 연결된 가동 접촉자(130)가 상승한다. 이에 따라 접촉 스프링(134)으로 접촉압을 부여하고 있는 동안에는 가동 접촉자(130)가 고정 접촉자(111 및 112)에 접촉하고 있다. 그 후, 접촉 스프링(134)의 접촉압이 없어진 시점에서 가동 접촉자(130)가 고정 접촉자(111 및 112)로부터 상측으로 이격되는 개극 개시 상태가 된다.
이 개극 개시 상태가 되면, 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 아크가 발생하고, 이 아크에 의해 전류의 통전 상태가 계속된다.
이때, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간 판부(117)를 덮는 절연 커버(121)가 장착되어 있기 때문에, 아크를 고정 접촉자(111 및 112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에만 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 아크의 발생 상태를 안정시킬 수 있어, 소호 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간 판부(117)가 절연 커버(121)로 덮어져 있기 때문에, 가동 접촉자(130)의 양단부와 C자형부(115)의 상판부(116) 및 중간 판부(117) 사이의 절연 커버(121)에 의해 절연 거리를 확보할 수 있어, 가동 접촉자(130)의 가동 방향의 높이를 단축할 수 있다. 따라서, 접점 장치(100)를 소형화할 수 있다.
또한, 고정 접촉자(111, 112)의 중간 판부(117)의 내측면에는 자성체판(119)에 의해 덮어져 있기 때문에, 이 중간 판부(117)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장이 자성체판(119)에 의해 실드된다. 이 때문에, 고정 접촉자(111, 112)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 발생하는 아크에 의한 자장과 중간 판부(117)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장이 간섭하는 일이 없어, 중간 판부(117)를 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장에 아크가 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
이때, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 대향 자극면이 동일한 극인 N극이며, 그 외측이 S극이기 때문에, 이 N극이 나온 자속이, 평면에서 보아 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 대향부의 아크 발생부를 가동 접촉자(130)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다.
마찬가지로, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a)의 아크 발생부를 가동 접촉자(130)의 길이 방향으로 내측으로부터 외측으로 가로질러 S극에 도달하여 자계가 형성된다.
따라서, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 자속이 함께 고정 접촉자(111)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이와, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이를 가동 접촉자(130)의 길이 방향에서 서로 반대 방향으로 가로지르게 된다.
이 때문에, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에서는, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전류(I)가 고정 접촉자(111)측으로부터 가동 접촉자(130)측으로 흐르며, 자속(Φ)의 방향이 내측으로부터 외측을 향하는 방향이 된다. 이 때문에, 플레밍의 왼손의 법칙에 의해, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 가동 접촉자(130)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(145)측을 향하는 큰 로렌츠력(F)이 작용한다.
이 로렌츠력(F)에 의해, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이에 발생한 아크가, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a)의 측면으로부터 아크 소호 공간(145) 내를 통과하여 가동 접촉자(130)의 상면측에 도달하도록 크게 확대되어 소호된다.
또한, 아크 소호 공간(145)에서는, 그 하방측 및 상방측에서, 고정 접촉자(111)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이의 자속의 방향에 대하여 하방측 및 상방측으로 자속이 기울어지게 된다. 이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(145)으로 확대된 아크가 아크 소호 공간(145)의 코너의 방향으로 더 확대되게 되어, 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.
한편, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130) 사이에서는, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전류(I)가 가동 접촉자(130)측으로부터 고정 접촉자(112)측으로 흐르며, 자속(Φ)의 방향이 내측으로부터 외측을 향하는 우측 방향이 된다.
이 때문에, 플레밍의 왼손의 법칙에 따라, 가동 접촉자(130)의 길이 방향과 직교하고 또한 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130)의 개폐 방향과 직교하여 아크 소호 공간(145)측을 향하는 큰 로렌츠력(F)이 작용한다.
이 로렌츠력(F)에 의해, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a)와 가동 접촉자(130) 사이에 발생한 아크가, 가동 접촉자(130)의 상면측으로부터 아크 소호 공간(145) 내를 통과하여 고정 접촉자(112)의 측면측에 도달하도록 크게 확대되어 소호된다.
또한, 아크 소호 공간(145)에서는, 전술한 바와 같이, 그 하방측 및 상방측에서, 고정 접촉자(112)의 접점부(118a) 및 가동 접촉자(130)의 접점부(130a) 사이의 자속의 방향에 대하여 하방측 및 상방측으로 자속이 기울어지게 된다.
이 때문에, 기울어진 자속에 의해 아크 소호 공간(145)으로 확대된 아크가 아크 소호 공간(145)의 코너의 방향으로 더 확대되어, 아크 길이를 길게 할 수 있어, 양호한 차단 성능을 얻을 수 있다.
한편, 전자 접촉기(10)의 투입 상태에서, 부하측으로부터 직류 전원측으로 회생 전류가 흐르고 있는 상태에서, 석방 상태로 하는 경우에는, 전술한 도 6의 (b)에서의 전류의 방향이 반대가 되기 때문에, 로렌츠력(F)이 아크 소호 공간(146)측에 작용하여, 아크가 아크 소호 공간(146)측으로 확대되는 것을 제외하고는 동일한 소호 기능이 발휘된다.
이때, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)은 절연 통체(140)에 형성된 자석 수납 포켓(141 및 142) 내에 배치되어 있기 때문에, 아크가 직접 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 자기 특성을 안정적으로 유지할 수 있어, 차단 성능을 안정화시킬 수 있다.
또한, 절연 통체(140)에 의해, 금속제의 접점 수납 케이스(102)의 내주면을 덮어 절연할 수 있기 때문에, 전류 차단 시의 아크의 단락이 없어, 확실하게 전류 차단을 행할 수 있다.
또한, 절연 기능, 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 위치 결정 기능 및 아크 소호용 영구 자석(143 및 144)의 아크로부터의 보호 기능을 하나의 절연 통체(140)로 행할 수 있기 때문에, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 실시형태에 따르면, 접점 장치(100)에서는, 고정 접촉자(111 및 112)의 C자형부(115)와 가동 접촉자(130)의 접촉압을 부여하는 접촉 스프링(134)이 병렬로 배치되어 있기 때문에, 고정 접촉자, 가동 접촉자 및 접촉 스프링 직렬로 배치하는 경우에 비교하여 접점 기구(101)의 높이를 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 접점 장치(100)를 소형화할 수 있다.
또한, 접점 수납 케이스(102)를 각통체(104)와 그 상면을 폐색하고, 고정 접촉자(111 및 112)를 납땜에 의해 고정 유지하는 평판형의 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 납땜함으로써 형성하도록 하고 있다. 이 때문에, 고정 접점 지지 절연 기판(105)을 동일 평면 상에서 세로 및 가로로 밀착하여 배열시킬 수 있고, 한번에 복수의 고정 접점 지지 절연 기판(105)의 메탈라이즈 처리를 행할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 고정 접점 지지 절연 기판(105)에 고정 접촉자(111 및 112)를 납땜 지지하고 나서 각통체(104)에 납땜하는 것이 가능해져, 고정 접촉자(111 및 112)의 고정 유지를 용이하게 행할 수 있어, 납땜용 지그가 간단한 구성으로 해결되어, 조립 지그의 비용 절감을 도모할 수 있다.
고정 접점 지지 절연 기판(105)의 평면도, 휘어짐의 억제나 관리도 접점 수납 케이스(102)를 통형상으로 형성하는 경우에 비교하여 용이해진다. 또한, 접점 수납 케이스(102)를 모아 대량으로 제작하는 것이 가능해져, 제작 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 전자석 유닛(200)에 대해서는, 가동 플런저(215)의 가동 방향에 착자된 환형 영구 자석(220)을 상부 자기 요크(210) 상에 배치하고, 그 상면에 보조 요크(225)를 형성하였기 때문에, 하나의 환형 영구 자석(220)으로 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 흡인하는 흡인력을 발생시킬 수 있다.
이 때문에, 석방 상태에 있어서의 가동 플런저(215)의 고정을 환형 영구 자석(220)의 자력과 복귀 스프링(214)의 압박력으로 행할 수 있기 때문에, 오동작 충격에 대한 유지력을 향상시킬 수 있다.
또한, 복귀 스프링(214)의 압박력을 저하시킬 수 있어, 접촉 스프링(134) 및 복귀 스프링(214)에 의한 전체 부하를 저감시킬 수 있다. 따라서, 전체 부하의 저하분에 따라 여자 코일(208)에서 발생하는 흡인력을 저하시키는 것이 가능해져, 여자 코일(208)의 기자력을 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 스풀(204)의 축방향 길이를 짧게 할 수 있어, 전자석 유닛(200)의 가동 플런저(215)의 가동 방향의 높이를 낮게 할 수 있다.
이와 같이, 접점 장치(100) 및 전자석 유닛(200)의 쌍방에서 가동 플런저(215)의 가동 방향의 높이를 낮게 할 수 있기 때문에, 전자 접촉기(10)의 전체 구성을 대폭 단축할 수 있어, 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 환형 영구 자석(220)의 내주면 내에 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 배치함으로써, 환형 영구 자석(220)으로부터 생기는 자속을 통과시키는 폐자로에 낭비가 없어, 누설 자속을 적게 하여 영구 자석의 자력을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)를 상부 자기 요크(210)와 환형 영구 자석(220)의 상면에 형성한 보조 요크(225) 사이에 배치하였기 때문에, 가동 플런저(215)의 스트로크를 환형 영구 자석(220)의 두께와 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 두께로 조정할 수 있다.
이 때문에, 가동 플런저(215)의 스트로크에 영향을 끼치는 누적된 부품수나 형상 공차를 최소한으로 할 수 있다. 더구나, 가동 플런저(215)의 스트로크 조정을 환형 영구 자석(220)의 두께 및 가동 플런저(215)의 둘레 플랜지부(216)의 두께만으로 행하기 때문에, 스트로크의 변동을 극소화할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 접점 장치(100)의 접점 수납 케이스(102)를 각통체(104) 및 고정 접점 지지 절연 기판(105)으로 구성하는 경우에 대해서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 다른 구성으로 할 수 있다. 예컨대, 도 10 및 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 세라믹스나 합성 수지재에 의해 각통부(301)와 그 상단을 폐색하는 천면 판부(302)를 일체 성형하여 통형체(303)를 형성하고, 이 통형체(303)의 개방 단면측에 메탈라이즈 처리하여 금속박을 형성하며, 이 금속박에 금속제의 접속 부재(304)를 시일 접합하여 접점 수납 케이스(102)를 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 접점 기구(101)도 상기 실시형태의 구성으로 한정되지 않으며, 임의의 구성의 접점 기구를 적용할 수 있다.
예컨대, 도 11의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 지지 도체부(114)에 C자형부(115)에 있어서의 상판부(116)를 생략한 형상으로 되는 L자형부(160)를 연결하도록 하여도 좋다. 이 경우라도, 고정 접촉자(111 및 112)에 가동 접촉자(130)를 접촉시킨 폐극 상태에서, L자형부(160)의 수직판부를 흐르는 전류에 의해 생기는 자속을 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접촉부에 작용시킬 수 있다. 이 때문에, 고정 접촉자(111 및 112)와 가동 접촉자(130)의 접촉부에서의 자속 밀도를 높여 전자 반발력에 대항하는 로렌츠력을 발생시킬 수 있다.
또한, 도 12의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 오목부(132)를 생략하여 평판형으로 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 가동 플런저(215)에 연결축(131)을 나사 결합시키는 경우에 대해서 설명하였지만, 나사 결합에 한정되지 않고, 임의의 접속방법을 적용할 수 있으며, 또한 가동 플런저(215)와 연결축(131)을 일체로 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 연결축(131)과 가동 접촉자(130)의 연결이, 연결축(131)의 선단부에 플랜지부(131a)를 형성하고, 접촉 스프링(134) 및 가동 접촉자(130)를 삽입 관통시키고 나서 가동 접촉자(130)의 하단을 C링으로 고정하는 경우에 대해서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 연결축(131)의 C링 위치에 반경 방향으로 돌출된 위치 결정 대직경부를 형성하고, 이것에 가동 접촉자(130)를 접촉시키고 나서 접촉 스프링(134)을 배치하여, 이 접촉 스프링(134)의 상단을 C링에 의해 고정하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 가동 플런저(215)의 하단측에 근접시켜 원통형 보조 요크(203)를 배치한 경우에 대해서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 자기 요크(201)를, 도 13의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 바닥이 있는 원통형으로 형성하고, 보조 요크(203)를, 자기 요크(201)의 바닥판부(202)를 따르는 원환형 판부(203a)와 이 원환형 판부(203a)의 내주면으로부터 상측으로 솟는 원통부(203b)로 구성하도록 하여도 좋다.
또한, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, U자형의 자기 요크(210)의 바닥판부(202)에 관통 구멍(202a)을 형성하고, 이 관통 구멍(202a) 내에 볼록형의 보조 요크(203)를 끼워 맞추어, 이 보조 요크(203)의 소직경부(203c)를 가동 플런저(215)에 형성한 삽입 관통 구멍(217)에 삽입 관통시키도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 소호실(102) 및 캡(230)으로 밀봉 용기를 구성하고, 이 밀봉 용기 내에 가스를 봉입하는 경우에 대해서 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않으며, 차단하는 전류가 낮은 경우에는 가스 봉입을 생략하도록 하여도 좋다.
10…전자 접촉기, 11…외장 절연 용기, 100…접점 장치, 101…접점 기구, 102…접점 수납 케이스, 104…각통체, 105…고정 접점 지지 절연 기판, 111, 112…고정 접촉자, 114…지지 도체부, 115…C자형부, 116…상판부, 117…중간 판부, 118…하판부, 118a…접점부, 121…절연 커버, 122…L자형 판부, 123, 124…측판부, 125…감합부, 130…가동 접촉자, 130a…접점부, 131…연결축, 132…오목부, 134…접촉 스프링, 140…절연 통체, 141, 142…자석 수납 포켓, 143, 144…아크 소호용 영구 자석, 145, 146…아크 소호 공간, 160…L자형부, 200…전자석 유닛, 201…자기 요크, 203…원통형 보조 요크, 204…스풀, 208…여자 코일, 210…상부 자기 요크, 214…복귀 스프링, 215…가동 플런저, 216…둘레 플랜지부, 220…영구 자석, 225…보조 요크

Claims (13)

  1. 정해진 간격을 유지하여 배치된 한쌍의 고정 접촉자 및 상기 한쌍의 고정 접촉자에 대하여 접촉 분리 가능하게 배치된 가동 접촉자와, 상기 가동 접촉자를 구동시키는 전자석 유닛을 구비하고,
    상기 전자석 유닛은,
    플런저 구동부를 둘러싸는 자기 요크와,
    선단이 상기 자기 요크에 형성된 개구를 통하여 돌출되며 복귀 스프링으로 압박된 가동 플런저와,
    그 가동 플런저의 돌출단측에 형성된 둘레 플랜지부를 둘러싸도록 고정 배치된 상기 가동 플런저의 가동 방향으로 착자된 환형 영구 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 요크는, 상부를 개방하여 여자 코일이 감기며, 중앙부에 상기 가동 플런저를 가동 가능하게 배치한 스풀을 지지하는 단면 U자형의 자기 요크와, 그 자기 요크의 상부 개방부에 교가(橋架)된 상부 자기 요크로 구성되고, 상기 상부 자기 요크에 상기 가동 플런저를 삽입 관통시키는 개구가 형성되며, 그 개구의 주위에 상기 환형 영구 자석이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 환형 영구 자석은, 상기 상부 자기 요크의 외면에 있어서의 개구의 주위에 배치되고, 상기 상부 자기 요크와는 반대측에 상기 가동 플런저의 상기 둘레 플랜지부의 상기 상부 자기 요크와는 반대측에 대향하는 보조 요크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 영구 자석의 두께는, 상기 가동 플런저의 둘레 플랜지부의 두께와 그 가동 플런저의 스트로크의 합으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 고정 접촉자 및 가동 접촉자와, 상기 가동 플런저는, 가스 봉입 용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자를 갖는 접점 기구를 수납하는 소호실(消弧室)을 구비하고, 그 소호실이, 각통(角筒)부와 이 각통부의 상단을 폐색하는 천면 판부를 일체 성형한 통형체로 형성되며, 그 통형체의 개방 단면측에 메탈라이즈 처리하여 금속박을 형성하고, 이 금속박에 금속제의 접속 부재를 시일 접합한 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한쌍의 고정 접촉자는, 상기 한쌍의 고정 접촉자 및 상기 가동 접촉자를 갖는 접점 기구를 수납하는 소호실의 천판(天板)에 정해진 간격을 유지하여 지지된 지지 도체부와, 그 지지 도체부의 상기 소호실 내의 단부에 연결된 C자형부를 구비하고, 그 C자형부는, 적어도 접점부를 상기 천판측에 형성하며 그 천판과 평행한 하판부와, 그 하판부의 외측 단부에 상기 접점부에 근접하며 상기 천판측으로 연장되어 형성된 중간 판부를 가지며,
    상기 가동 접촉자는, 구동부에 연결된 연결축에, 천판측의 단부에 접촉 스프링을 통해 장착되며, 상기 한쌍의 고정 접촉자의 접점부에 천판측으로부터 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 C자형부는, 상기 하판부와 상기 중간 판부를 포함하는 L자형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 가동 접촉자는, 상기 천판에 대하여 평행하게 되는 평판형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 플런저와 상기 연결축은 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결축에 반경 방향으로 돌출되는 위치 결정 대직경부를 형성하고, 상기 가동 접촉자를 상기 연결축의 상단으로부터 삽입 관통시켜 상기 가동 접촉자를 그 위치 결정 대직경부에 접촉시키고 나서 상기 접촉 스프링을 상기 연결축의 상단으로부터 삽입 관통시켜 배치하고, 상기 연결축의 상단을 C링에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 요크를 바닥이 있는 원통형으로 형성하고, 보조 요크를, 상기 자기 요크의 바닥판부를 따르는 원환형 판부와, 그 원환형 판부의 내주면으로부터 상측으로 솟는 원통부로 구성한 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
  13. 제2항에 있어서, 상기 단면 U자형의 자기 요크의 바닥판부에 관통 구멍을 형성하고, 그 관통 구멍 내에 볼록형의 보조 요크를 감합시키며, 그 보조 요크의 소직경부를 상기 가동 플런저에 형성한 삽입 관통 구멍에 삽입 관통시키는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기.
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