WO2013153816A1

WO2013153816A1 - 開閉器

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Publication number: WO2013153816A1
Application number: PCT/JP2013/002472
Authority: WO
Inventors: 幸悦高谷; 鈴木　健司; 中　康弘
Original assignee: 富士電機機器制御株式会社; 富士電機株式会社
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-17
Also published as: US9508508B2; JP2013222560A; CN104205283A; EP2838100A4; JP5965197B2; US20150022296A1; CN104205283B; EP2838100A1; KR20150004805A

Abstract

　密封容器を容易に形成することができる開閉器を提供する。消弧容器(１０２)に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子(１０４Ａ)，(１０４Ｂ)及び当該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子(１０６)を内装した開閉器であって、前記消弧容器(１０２)は、上面を開放した桶状金属体(１０３)と、該桶状金属体の内面側に配置された前記一対の固定接触子を前記可動接触子と対向させて保持する絶縁保持部材(１０５)と、前記桶状金属体の開放端面側から前記一対の固定接触子及び可動接触子を覆う下端を開放した桶状の樹脂カバー(１０７)とで構成され、前記樹脂カバー(１０７)の開放端の周囲を前記桶状金属体（１０３）の底面に接着剤で封止している。

Description

開閉器

　本発明は、消弧容器に固定接触子及びこれに接離可能に配置された可動接触子を内装した開閉器に関する。

　この種の開閉器としては、例えば特許文献１に記載された電磁接触、スイッチ、タイマー等の開閉装置に使用される端子のシール構造が知られている。このシール構造は、接点機構を収納可能な封止ケースとこの封止ケースの上部を閉塞する封止カバーとで金属製の封止ケースブロックを構成している。そして、封止カバーに接点機構ブロックの接続端子を挿通する一対の挿通孔を形成し、これら一対の挿通孔内に接続端子を挿通した状態で、シール材を注入、固化してシールする端子のシール構造としている。また、前記シール材の熱膨張係数を液状熱硬化性ポリマーに無機質充填材を添加して前記封止ケースブロックの線膨張係数と同等以上としている。

特開２００５－１５７７３号公報

　ところで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、筒状の封止ケースブロック内に絶縁ケースを配置するとともに、封止ケースブロックの上端に封止カバーを配置し、この封止カバー内に端子孔を形成し、この端子孔内に端子を配置した状態で、端子孔と端子間にシール材を注入して固化し、消弧容器を形成するようにしている。

　このように、封止カバーに端子孔を形成し、この端子孔に端子を配置してからシール材を端子孔及び端子間にシール材を注入して固化する場合には、シール材を注入箇所に完全に行き渡らせるために比較的大きな注入圧力を必要とする。このため、シール材を注入する部位をシール材の漏れがないように精密に形成する必要があり、成形コストが嵩む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、接点機構を囲んだ状態で封止する消弧容器を容易に形成することができる開閉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、本発明に係る開閉器の第１の態様は、消弧容器に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子を内装した開閉器である。そして、前記消弧容器は、上面を開放した桶状金属体と、該桶状金属体の内面側に配置された前記一対の固定接触子を前記可動接触子と対向させて保持する絶縁保持部材と、前記桶状金属体の開放端面側から前記一対の固定接触子及び可動接触子を覆う下端を開放した桶状の樹脂カバーとで構成されている。さらに、前記樹脂カバーの開放端の周囲を前記桶状金属体の底面に接着剤で封止している。

　この構成によると、気密性の高い消弧容器を形成する際に、プロジェクション溶接やレーザ溶接等の溶接を行うことなく、桶状金属体の内面側に一対の固定接触子を保持する絶縁保持部材を配置し、この絶縁保持部材で保持された一対の固定端子を囲むように桶状の樹脂カバーを配置し、この樹脂カバーの開放端の周囲を接着剤で固定することにより、シールを施すことができる。このため、溶接やろう付け等の熱を加える接合を行うことがなく、容易に、且つ確実に気密性の高い消弧容器を形成することができる。
　しかも、桶状金属体と樹脂カバーとを接着剤で接着するので、シール剤の注入のように圧力を掛けて注入する必要がなく、樹脂カバーと金属桶状体とを容易に接着することができる。

　また、本発明に係る開閉器の第２の態様は、前記一対の固定接触子が、前記可動接触子と対向する接点部と、外部接続端子部との間にＵ字状折曲部が形成され、前記絶縁保持部材が、前記一対の固定子のＵ字状折曲部を挿通保持する接点保持部が形成され、前記樹脂カバーが、その側面を前記一対の固定接触子のＵ字状折曲部内に挿通し、接着剤で固定されている。
　この第２の態様によると、一対の固定接触子を可動接触子と対向する接点部と外部接続端子部との間にＵ字状折曲部が形成され、このＵ字状折曲部を接点保持部で保持し、Ｕ字状折曲部内に樹脂カバーの側面を挿通して接着剤で固定するので、一対の固定接触子の固定を容易に行うことができる。

　また、本発明に係る開閉器の第３の態様は、前記絶縁保持部材が、前記一対の固定接触子の接点部及び前記可動接触子の接点部に対向してアーク消弧用永久磁石を保持する磁石保持部が形成されている。
　この第３の形態によると、絶縁保持部材にアーク消弧用永久磁石を配置するので、アークを所定方向に長く引き延ばすことができ、アークの消弧を容易に、且つ確実に行うことができる。

　また、本発明に係る開閉器の第４の態様は、前記桶状金属体の下面側に前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離可能に可動させる電磁石装置が配置されている。
　この第４の態様によると、桶状金属体の下面側に電磁石装置を配置し、この電磁石装置で可動接触子を固定接触子に対して接離可能に可動させることができ、電磁開閉器としての電磁接触器を構成することができる。

　本発明によれば、桶状金属体内に一対の固定接触子を可動接触子に対向させて保持する絶縁保持部材を配置し、桶状金属体の開放端側から一対の固定接触子及び可動接触子を桶状の樹脂カバーで覆い、この樹脂カバーの開放端の周囲を桶状金属体の底面に接着剤で封止している。このため、プロジェクション溶接やレーザ溶接、ろう付け等の加熱を必要と接合処理を行うことなく、単に接着剤で桶状金属体と樹脂カバーとを接着するだけで、気密性の高い消弧容器を容易に形成することができる。

本発明に係る電磁接触器の一実施形態を示す断面図である。本発明に係る電磁接触器の一実施形態を示す分解斜視図である。本発明に係る電磁接触器の固定接触子の装着状態を示す斜視図である。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。

　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は本発明に係る開閉器としての電磁接触器の全体構成の一例を示す断面図、図２は本発明に係る電磁接触器の一例を示す分解斜視図、図３は固定接触子の装着状態を示す斜視図である。
　これら図１～図３において、１０は開閉器としての電磁接触器であり、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を駆動する電磁石装置２００とで構成されている。

　接点装置１００は、図１～図３から明らかなように、接点機構１０１を収納する消弧容器１０２を有する。この消弧容器１０２は、図１～図３に示すように、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属板材をプレス成形によって桶状に成形した上端を開放する桶状金属体１０３を有している。
　また、消弧容器１０２は、桶状金属体１０３内に配置された一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを保持する例えば合成樹脂製の絶縁保持部材１０５を有している。さらに、消弧容器１０２は桶状金属体１０３の開放端面側から挿入されて一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂとこれらに対して接離可能に配設された可動接触子１０６を覆う下端面を開放した桶状の樹脂カバー１０７を有している。

　桶状金属体１０３は、略長方形の底板部１０３ａと、この底板部１０３ａの外周縁から上方に延長する角筒部１０３ｂとを備えている。底板部１０３ａには、中央部に後述する電磁石装置２００の固定鉄心の一部を挿通する挿通孔１０３ｃが形成されている。この挿通孔１０３ｃの上部側には、固定鉄心の中心部を通って上方に延長し、上端に可動接触子１０６を接触バネで支持した可動軸に形成したフランジ部の下端と接触して可動軸の下端位置を規制する位置決め片１１１が固定されている。

　一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂのそれぞれは、左右対称形に形成されている。これら一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂは、消弧容器１０２の中央部に配置されて可動接触子１０６の接点部と対向する水平な接点部１０４ａと、この接点部１０４ａの外側端から下方に延長するＵ字状折曲部１０４ｂと、このＵ字状折曲部１０４ｂの他端側から外方に水平に延長する接続端子部１０４ｃとを備えている。

　絶縁保持部材１０５は、図２及び図３で特に明らかなように、桶状金属体１０３の短辺側の側板部１０３ｄ及び１０３ｅの内面に接触して配置される底板部１０５ａと、この底板部１０５ａの上面に側板部１０３ｄ及び１０３ｅに対向して形成された一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを保持する接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃとを備えている。
　ここで、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃのそれぞれは、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂの垂直板部を挿通保持する上下方向に延長して互いに対向する内側樋状部１２１及び外側樋状部１２２を備えている。

　内側樋状部１２１は、桶状金属体１０３の側板部１０３ｄ及び１０３ｅと所定距離を保って平行で上下方向に上端が桶状金属体１０３の上端より突出して延長する中央板部１２３と、この中央板部１２３の前後端部から右方向に突出する一対の側板部１２４及び１２５とで構成されている。
　外側樋状部１２２は桶状金属体１０３の側板部１０３ｄ及び１０３ｅの一方に沿って上下方向延長し、上端が桶状金属体１０３の上端より突出する中央板部１２６と、この中央板部１２６の前後端部から左方に突出する一対の側板部１２７及び１２８とで構成されている。

　なお、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃの内側樋状部１２１は、その側板部１２４及び１２５が前後方向に膨出する側壁部１２９及び１３０で一体に連結されて筒状部１３１が形成されている。また、側壁部１２９及び１３０の下面側に外方に突出して桶状金属体１０３の角筒部１０３ｂの内面に係合する係合片１３２が形成されている。
　さらに、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃの外側樋状部１２２の中央板部１２６の該側面に外方に突出する係合片１３３が形成されている。この係合片１３３が桶状金属体１０３の角筒部１０３ｂへの短辺側の上端に形成された係合凹部１３４に係合される。

　そして、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂが、図３に示すように、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃに上方から挿通して保持される。この固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの挿通保持は、固定接触子１０４Ｂについて説明すると、図３に示すように、保持される。すなわち、固定接触子１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂにおける内側垂直板部１０４ｂ１を接触子保持部１０５ｃの内側樋状部１２１の中央板部１２３、側板部１２４及び１２５の内側に係合させ、且つＵ字状折曲部１０４ｂにおける外側垂直板部１０４ｂ２を外側樋状部１２２の中央板部１２６、側板部１２７及び１２８に係合させるように上方から挿通する。

　固定接触子１０４Ａについても上記と同様にして接触子保持部１０５ｂに挿通保持させる。
　樹脂カバー１０７は、下端の開放端面に、他の部の厚みが厚い肉厚で接着面積を確保する周鍔部１０７ａが形成されている。また、周鍔部１０７ａには、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃに保持されている固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂに対向する位置に、これら固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂの底部を挿通する切欠部１０７ｂが形成されている。

　そして、可動接触子１０６は、左右両端部を固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａの下側に対向するように配設されている。この可動接触子１０６は後述する電磁石装置２００の可動鉄心２１２に固定された可動軸１４１に支持されている。
　可動軸１４１は、上端に外方に突出するフランジ部１４１ａが形成されている。この可動軸１４１の可動接触子１０６の下端側に所定の接触圧を与える接触スプリング１４２が挿通されている。

　この可動接触子１０６は、釈放状態で、両端の接点部と固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａ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１０６は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａに、接触スプリング１４２による所定の接触圧で接触するように設定されている。

　また、前述した絶縁保持部材１０５には、磁石保持部１５１及び１５２が形成されている。これら磁石保持部１５１及び１５２は、接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃの左右方向内側で且つ固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを保持した状態で、これら固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部とに対して前後方向の側面側から対向している。これら磁石保持部１５１及び１５２内にはアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４が挿通保持されている。磁石保持部１５１及び１５２は、側壁部１２９及び１３０の内側に配置されている。前述した樹脂カバー１０７によって覆われる。

　アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４は、厚み方向に互いの対向面が同極例えば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１５３及び１５４は、左右方向の両端部がそれぞれ、図４に示すように、可動接触子１０６における左右の接点部の端部より僅かに内側となるよう設定されている。そして、磁石保持部１５１及び１５２の左右方向の外側にそれぞれアーク消弧空間１５５及び１５６が形成されている。

　このように、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４を樹脂カバー１０７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１５３及び１５４を可動接触子１０６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１５３及び１５４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１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａ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１０４Ａの接続端子部１０４ｃを電力供給源に接続し、固定接触子１０４Ｂ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１０４Ａから可動接触子１０６を通じて固定接触子１０４Ｂに流れることになる。そして、投入状態から可動接触子１０６を固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂ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１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａとの間にアークが発生する。

　このアークは、図４（ｃ）に示すように、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４からの磁束φにより、アークに作用するローレンツ力Ｆが大きくなり、アーク消弧用永久磁石１５３側のアーク消弧空間１５５側に大きく引き伸ばされる。このとき、アーク消弧空間１５５及び１５６はアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４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１５３及び１５４を、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、樹脂カバー１０７の外側に配置する場合には、固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａ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１５３及び１５４の着磁量を増加させる必要がある。

　しかも、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４を固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂと可動接触子１０６の接点部との距離を短くするためには樹脂カバー１０７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１５３及び１５４を樹脂カバー１０７の内側に配置するので、上述した樹脂カバー１０７の外側にアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４を配置する場合の問題点を解決することができる。

　電磁石装置２００は、図１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の外側にプランジャ駆動部としてのスプール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内の上方側に、固定鉄心２１１が固定配置され、この固定鉄心２１１の下側に所定距離保って可動鉄心２１２が配置されている。固定鉄心２１１及び可動鉄心２１２間には復帰スプリング２１３が介挿され、この復帰スプリング２１３によって、可動鉄心２１２が下方に押圧されている。また、可動鉄心２１２には可動軸１４１が固定されている。この可動軸１４１が固定鉄心２１１の中心軸孔を通って接点装置１００内に突出され、その上端に可動接触子１０６が接触スプリング１４２によって保持されている。

　そして、固定鉄心２１１及び可動鉄心２１２が上端を開放した有底円筒状のキャップ２１５で覆われている。このキャップ２１５の開放端に半径方向に延長して形成したフランジ部２１６が桶状金属体１０３の下面にろう付け、溶接等によってシール接合されている。これによって、消弧容器１０２及びキャップ２１５が桶状金属体１０３の挿通孔１０３ｃを介して連通される密封容器が形成されている。
　そして、消弧容器１０２及びキャップ２１５で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ_６等のガスが封入されている。

　次に、上記実施形態の動作を説明する。
　先ず、電磁接触器１０を構成するには、電磁石装置２００の磁気ヨーク２０１内にスプール２０４を配置する。そして、可動鉄心２１２及び固定鉄心２１１をキャップ２１５内に復帰スプリング２１３を介して挿入した状態で、キャップ２１５を桶状金属体１０３にろう付け、溶接等によって固定する。このとき、固定鉄心２１１は桶状金属体１０３の挿通孔１０３ｃ内に固定され、可動軸１４１の下方側位置が桶状金属体１０３の中央部に位置決め片１１１を固定することによって規定される。

　一方、接点装置１００については、桶状金属体１０３内に、絶縁保持部材１０５を挿通保持する。この絶縁保持部材１０５の接触子保持部１０５ｂ及び１０５ｃには一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂを接点部１０４ａが内側となるように挿入保持させる。この状態で、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａが可動接触子１０６の接点部１０６ａに上方から対向することになる。

　そして、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂに図１に示すように接着剤を注入するとともに、樹脂カバー１０７の周鍔部１０７ａの下面側に接着剤を塗布する。この状態で、樹脂カバー１０７を切欠部１０７ｂに一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂの底板部を挿通させるように上方から桶状金属体１０３の底板部１０３ａに周鍔部１０７ａを当接させる。

　これにより、接着剤によって、周鍔部１０７ａと桶状金属体１０３の底板部１０３ａとが接着されるとともに、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂの底板部と、樹脂カバー１０７の切欠部１０７ｂとが接着される。このため、桶状金属体１０３、樹脂カバー１０７及びキャップ２１５とで、密封された消弧室が形成される。
　その後、接着剤が固化した状態で、樹脂カバー１０７に形成した図示しないガス注入孔から水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、ＳＦ_６等のガスを注入し、ガス注入後にガス注入孔を封止する。これにより、電磁接触器１０を構成することができる。

　このようにして構成された電磁接触器１０に対して、固定接触子１０４Ａの接続端子部１０４ｃに例えば大電流を供給する電力供給源を接続し、固定接触子１０４Ｂの接続端子部１０４ｃに負荷を接続する。
　この状態で、電磁石装置２００における励磁コイル２０８が非励磁状態にあって、電磁石装置２００で可動鉄心２１２を上昇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、可動鉄心２１２が復帰スプリング２１３によって、固定鉄心２１１から下方に離れる方向に付勢される。

　このため、可動鉄心２１２に可動軸１４１を介して連結されている接点機構１０１の可動接触子１０６の接点部１０６ａが固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａから下方に所定距離だけ離間している。このため、固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂ間の電流路が遮断状態にあり、接点機構１０１が開極状態となっている。
　このように、釈放状態では、可動鉄心２１２に復帰スプリング２１３による付勢力が作用しているので、可動鉄心２１２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、電磁石装置２００の励磁コイル２０８を励磁すると、この電磁石装置２００で励磁力を発生させて、可動鉄心２１２を復帰スプリング２１３の付勢力に抗して上方に押し下げる。
　このとき、可動鉄心２１２及び磁気ヨーク２０１の底板部２０２間には、円筒状補助ヨーク２０３を通じて磁路が形成される。このため、可動鉄心２１２の上面と固定鉄心２１１の下面との間の磁束密度が大きくなり、可動鉄心２１２を吸引する大きな吸引力が作用する。

　したがって、可動鉄心２１２が復帰スプリング２１３の付勢力に抗して速やかに上昇する。そして、可動鉄心２１２の上昇は、可動鉄心２１２の上端が、固定鉄心２１１の下端に当接することにより停止される。
　このように、可動鉄心２１２が上昇することにより、可動鉄心２１２に可動軸１４１を介して連結されている可動接触子１０６も上昇し、その接点部１０６ａが固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａに接触スプリング１４２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１０４Ａ、可動接触子１０６、及び固定接触子１０４Ｂ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１０４Ａ及び１０４Ｂと可動接触子１０６との間に可動接触子１０６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１０４Ａ及び１０４Ｂは、図１に示すように、接点部１０４ａとＵ字状折曲部１０４ｂとによってＬ字状部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１０６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１０４Ａ及び１０４ＢのＬ字状部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１０４Ａ及び１０４Ｂと可動接触子１０６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１０４Ａ及び１０４Ｂと可動接触子１０６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。

　このローレンツ力によって、固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａ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１０６の接点部１０６ａ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１０６を支持する接触スプリング１４２の押圧力を小さくすることができ、これに応じて励磁コイル２０８で発生する推力も小さくすることができ、電磁接触器全体の構成を小型化することができる。

　この接点機構１０１の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石装置２００の励磁コイル２０８の励磁を停止する。
　これによって、電磁石装置２００で可動鉄心２１２を上方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動鉄心２１２が復帰スプリング２１３の付勢力によって下降する。
　この可動鉄心２１２が下降することにより、可動軸１４１を介して連結された可動接触子１０６が下降する。これに応じて接触スプリング１４２で接触圧を与えている間は可動接触子１０６が固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂに接触している。その後、接触スプリング１４２の接触圧がなくなった時点で可動接触子１０６が固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂから下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１０４Ａ及び１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａ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、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４の対向磁極面が同極のＮ極であり、その外側がＳ極であるので、このＮ極が出た磁束が、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１５３及び１５４固定接触子１０４Ａの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａとの対向部のアーク発生部を可動接触子１０６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１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａのアーク発生部を可動接触子１０６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１５３及び１５４の磁束がともに固定接触子１０４Ａの接点部１０４ａ及び可動接触子１０６の接点部１０６ａ間と、固定接触子１０４Ｂの接点部１０４ａ及び可動接触子１０６０の接点部１０６０ａ間を可動接触子１０６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１０４Ａの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａとの間では、図４（ｂ）に示すように、電流Ｉが固定接触子１０４Ａ側から可動接触子１０６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。したがって、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１０６の長手方向と直交し且つ固定接触子１０４Ａの接点部１０４ａと可動接触子１０６との開閉方向と直交してアーク消弧空間１５５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１０４Ａの接点部１０４ａと可動接触子１０６の接点部１０６ａとの間に発生したアークが、固定接触子１０４Ａの接点部１０４ａの側面からアーク消弧空間１５５内を通って可動接触子１０６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、消弧空間１５５では、その下方側及び上方側で、固定接触子１０４Ａの接点部１０４ａ及び可動接触子１０６の接点部１０６ａ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１５５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１５５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１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６との間では、図４（ｂ）に示すように、電流Ｉが可動接触子１０６側から固定接触子１０４Ｂ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、可動接触子１０６の長手方向と直交し且つ固定接触子１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６との開閉方向と直交してアーク消弧空間１５５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１０４Ｂの接点部１０４ａと可動接触子１０６との間に発生したアークが、可動接触子１０６の上面側からアーク消弧空間１５５内を通って固定接触子１０４Ｂ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１５５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１０４Ｂの接点部１０４ａ及び可動接触子１０６の接点部１０６ａ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１５５に引き伸ばされたアークがアーク消弧空間１５５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１５６側に作用し、アークがアーク消弧空間１５６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１５３及び１５４は絶縁保持部材１０５に形成された磁石保持部１５１及び１５２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１５３及び１５４に接触することがない。このため、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４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、桶状金属体１０３と樹脂カバー１０７とが接着剤によって固定され、同様に樹脂カバー１０７と一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４ＢのＵ字状折曲部１０４ｂとも接着剤によって固定されている。このため、桶状金属体１０３と樹脂カバー１０７とをろう付けや溶接等を行うことなく固定することができる。したがって、桶状金属体１０３と樹脂カバー１０７との固定に熱を加える必要がないので、熱変形や熱応力を生じることがなく、良好な封止を行うことができる。

　また、絶縁保持部材１０５ｂ及び樹脂カバー１０７によって、桶状金属体１０３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１５３及び１５４の位置決め機能及びアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４のアークからの保護機能を絶縁保持部材１０５及び樹脂カバー１０７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。

　このように、上記実施形態によると、接点装置１００では、消弧容器１０２を、桶状金属体１０３と、この桶状金属体１０３の底板部１０３ａの上面側に配置される一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを保持する絶縁保持部材１０５と、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂと可動接触子１０６と、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４とを覆う樹脂カバー１０７とで構成している。そして、桶状金属体１０３と樹脂カバー１０７とを接着剤で固定すると共に、樹脂カバー１０７と一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂとも接着剤で接着保持するようにしている。

　このため、桶状金属体１０３と樹脂カバー１０７とを接着剤で気密状態に接着することができる。したがって、消弧容器として高価なセラミックスを適用する必要がなく、消弧容器１０２の製作コストを大幅に低減することができる。しかも、気密性を保つために、ろう付けや溶接等を行う必要がなく、接着剤で固定するだけでよいので、熱変形や熱応力の発生を確実に防止することができる。

　また、上記実施形態では、一対の固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを接点部１０４ａ、Ｕ字状折曲部１０４ｂ及び接続端子部１０４ｃが一体に形成されているので、固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂを低コストで容易に製作することができる。
　また、アーク消弧用永久磁石１５３及び１５４が樹脂カバー１０７の内側に配設されているので、アークを横切る磁束密度を多くすることができるとともに、アーク消弧空間１５５及び１５６はアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４の厚み分広く形成することができ、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。

　また、上記接点装置１００の可動接触子１０６を電磁石装置２００で可動させることができ、電磁接触器を容易に構成することができる。
　なお、上記実施形態においては、接点機構１０１を構成する固定接触子１０４Ａ，１０４Ｂが可動接触子１０６の近傍でＬ字状に形成されている場合について説明しが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、可動接触子１０６を上下で挟むようにＣ字状に形成することもでき、その他任意の構成の接点機構を適用することができる。

　また、上記実施形態においては、消弧容器１０２及びキャップ２１５で密封容器を構成し、この密封容器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、上記実施形態においては、樹脂カバー１０７の内周面にアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４を配置した場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、樹脂カバー１０７の外周面に消弧用永久磁石を配置するようにしてもよく、さらにはアーク消弧用永久磁石１５３及び１５４を省略するようにしてもよい。

　また、上記実施形態においては、電磁石装置２００がＵ字形状の磁気ヨーク２０１を有する場合について説明したが、有底円筒状の磁気ヨークを適用するようにしてもよく、要は可動接触子１０６を固定接触子１０４Ａ及び１０４Ｂに対して接離可能に可動させることができれば任意の構成を適用できるものである。
　また、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用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、電磁継電器、スイッチ等の消弧容器を有する開閉器に本発明を適用することができる。

　本発明によれば、接点機構を囲んだ状態で封止する消弧容器を、プロジェクション溶接やレーザ溶接、ろう付け等の加熱を必要と接合処理を行うことなく、単に接着剤で桶状金属体と樹脂カバーとを接着するだけで、容易に形成することができる電磁接触器などの開閉器を提供することができる。

　１０…電磁接触器、１１…外装絶縁容器、１００…接点装置、１０１…接点機構、１０２…消弧容器、１０３…桶状金属体、１０４Ａ，１０４Ｂ…固定接触子、１０４ａ…接点部、１０４ｂ…Ｕ字状折曲部、１０４ｃ…接続端子部、１０５…絶縁保持部材、１０５ｂ，１０５ｃ…接触子保持部、１０６…可動接触子、１０６ａ…接点部、１０７…樹脂カバー、１０７ａ…周鍔部、１０７ｂ…切欠部、１４１…可動軸、１４２…接触スプリング、１５１，１５２…磁石保持部、１５３，１５４…アーク消弧用永久磁石、１５５，１５６…アーク消弧空間、２００…電磁石装置、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、２１１…固定鉄心、２１２…可動鉄心、２１３…復帰スプリング、２１５…キャップ

Claims

　消弧容器に、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子及び当該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子を内装した開閉器であって、
　前記消弧容器は、上面を開放した桶状金属体と、該桶状金属体の内面側に配置された前記一対の固定接触子を前記可動接触子と対向させて保持する絶縁保持部材と、前記桶状金属体の開放端面側から前記一対の固定接触子及び可動接触子を覆う下端を開放した桶状の樹脂カバーとで構成され、
　前記樹脂カバーの開放端の周囲を前記桶状金属体の底面に接着剤で封止することを特徴とする開閉器。
　前記一対の固定接触子は、前記可動接触子と対向する接点部と、外部接続端子部との間にＵ字状折曲部が形成され、前記絶縁保持部材は、前記一対の固定子のＵ字状折曲部を挿通保持する接点保持部が形成され、前記樹脂カバーは、その側面を前記一対の固定接触子のＵ字状折曲部内に挿通し、接着剤で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の開閉器。
　前記絶縁保持部材は、前記一対の固定接触子の接点部及び前記可動接触子の接点部に対向してアーク消弧用永久磁石を保持する磁石保持部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開閉器。
　前記桶状金属体の下面側に前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離可能に可動させる電磁石装置が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の開閉器。