WO2014007180A1 - 電磁継電器 - Google Patents

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WO2014007180A1
WO2014007180A1 PCT/JP2013/067909 JP2013067909W WO2014007180A1 WO 2014007180 A1 WO2014007180 A1 WO 2014007180A1 JP 2013067909 W JP2013067909 W JP 2013067909W WO 2014007180 A1 WO2014007180 A1 WO 2014007180A1
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arc
contact
electromagnetic relay
pair
magnetic pole
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伸義 平岩
靖 斉藤
永峯　一隆
祐騎 栫山
硯峰 呉
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富士通コンポーネント株式会社
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic relay.
  • Patent Documents 1 to 4 disclose an electromagnetic relay or an arc extinguishing method provided with a device for extinguishing an arc generated when a contact is opened.
  • Patent Document 1 when a movable contact and a fixed contact are separated, a permanent magnet against an arc generated in a space formed when the movable contact is separated from the fixed contact (hereinafter referred to as a contact gap), A method is disclosed in which a magnetic force is applied in a direction perpendicular to the arc, and the arc is stretched from a contact part to a non-contact part, thereby lengthening the arc length and smoothly cutting the arc.
  • the method of Patent Document 1 since the arc is moved from the contact part to the non-contact part only by the magnetic force of the permanent magnet, the permanent magnet necessary for extinguishing the arc becomes large, and accordingly, the electromagnetic relay itself is enlarged. .
  • Patent Document 2 has a ceramic plate chamber in which the inner wall surface of the housing facing the contact gap and perpendicular to the magnetic pole surface of the permanent magnet is recessed in the axial direction.
  • a plunger-type potential relay in which an arc-resistant plate made of ceramic is embedded is disclosed.
  • the arc-resistant plate is installed at the point where the arc has moved, sufficient stretching of the arc length is hindered. And in order to ensure sufficient extension of the arc length, if the arc-resistant plate is disposed further away from the contact gap, the contact portion becomes larger.
  • Patent Document 3 discloses a sealed contact device in which an arc extinguishing grid is disposed in the vicinity of a movable contact and a fixed contact.
  • the arc extinguishing grid of the sealed contact device of Patent Document 3 is “a metal plate having a thickness of about 0.2 to 0.3 mm and a few mm to a dozen or so, and a few mm between each metal plate.
  • each metal plate is supported by support plates 38 and 40 (39, 41) made of ceramic or the like and arranged as shown in FIG. Further, since a support plate for further stacking metal plates with a gap is required, the contact portion is enlarged.
  • Patent Document 4 discloses a sealed contact device that encloses an electrically insulating gas such as hydrogen gas and opens and closes a contact in an airtight sealed container. The generated arc is quickly extinguished by the cooling ability of the electrically insulating gas and the arc blowing action of the permanent magnet arranged outside the sealed container.
  • the method of the cited document 4 requires equipment for enclosing an electrically insulating gas such as hydrogen gas, and in order not to allow the electrically insulating gas to permeate, it is necessary to seal the container with metal or ceramic, so that the cost is low. Take it.
  • the fixed contact, the movable contact moving with respect to the fixed contact, and the opposite magnetic pole surfaces are spaced apart from and opposed to each other on the side of the fixed contact and the movable contact.
  • a pair of magnets that draws an arc generated between the fixed contact and the movable contact in a space between the magnetic pole surfaces, and a first surface that is disposed in the space and faces each other through a gap
  • a pair of arc cooling plates each having a second surface opposite to the first surface and facing the magnetic pole surface of any one of the magnets, and in the space
  • An electromagnetic relay is provided that is configured such that the drawn arc is drawn into the gap and contacts the first surface of at least one of the arc cooling plates.
  • the invention according to claim 2 provides the electromagnetic relay according to claim 1, wherein the pair of arc cooling plates are made of ceramic.
  • a third aspect of the present invention provides the electromagnetic relay according to the first or second aspect, wherein a yoke is installed on a surface of each of the pair of magnets opposite to the magnetic pole surface. To do.
  • the pair of arc cooling is performed so that the gap becomes narrower as the distance from the fixed contact and the movable contact increases.
  • An electromagnetic relay is provided on which a plate is disposed.
  • the arc drawn into the space between the magnetic pole faces contacts the first surface of at least one of the arc cooling plates. Therefore, the arc generated between the fixed contact and the movable contact is cooled and extinguished by contacting the arc cooling plate. Moreover, since the high-temperature arc is extinguished in contact with the arc cooling plate in the stretched state, the load on the arc cooling plate is reduced, and the arc cooling plate can be prevented from being damaged by the arc.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electromagnetic relay along the line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electromagnetic relay taken along line III-III in FIG. 1. It is a perspective view which expands and shows a part of electromagnetic relay. It is sectional drawing which shows another example of the arc-extinguishing part of an electromagnetic relay.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electromagnetic relay 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. It is sectional drawing along a line.
  • the electromagnetic relay 10 of the present embodiment moves relative to the base 11, the electromagnet block 12, the two fixed contacts 16a and 16b (hereinafter sometimes referred to collectively as the fixed contact 16), and the fixed contacts 16a and 16b.
  • the contact portions 13a and 13b (hereinafter collectively referred to as the contact portion 13) including the movable contacts 15a and 15b (hereinafter collectively referred to as the movable contact 15) that come into contact with the fixed contacts 16a and 16b, respectively. And an arc extinguishing part 30a, 30b for extinguishing an arc generated in the contact part 13a, 13b, and a cover 17 for accommodating the electromagnet block 12, the contact part 13 and the arc extinguishing part 30a, 30b.
  • the electromagnet block 12 includes a yoke 22 disposed on the base 11, an electromagnet 20, a hinge spring 23, an armature 24 provided at the tip of the hinge spring 23, and an insulator 26 disposed on the armature 24.
  • the electromagnet 20 includes a bobbin 21, a coil 19 wound around the outer periphery of the bobbin 21, and an iron core 18 disposed on the inner periphery of the bobbin 21. Further, below the base 11, coil terminals 28 a and 28 b extending from the coil 19 are provided.
  • the illustrated configuration of the electromagnet block 12 is an example, and the electromagnet block may have other configurations.
  • the contact portion 13 includes the two movable contacts 15 a and 15 b and the fixed contacts 16 a and 16 b as described above, and the movable contacts 15 a and 15 b are fixed to the movable spring 25 that is interlocked with the armature 24.
  • fixed terminals 29a and 29b are provided below the base 11 to be connected to one of the fixed contacts 16a and 16b, respectively (see FIG. 2).
  • FIG. 4 is a perspective view showing the arc extinguishing portions 30a and 30b by enlarging the portion C surrounded by the dotted line in FIG. 2, but some components are omitted to show the structure of the arc extinguishing portions 30a and 30b. is doing.
  • the electromagnetic relay 10 of this embodiment is provided with two arc extinguishing portions 30a and 30b in order to extinguish the arcs 40a and 40b generated at the two contact gaps 27a and 27b.
  • the arc-extinguishing part 30a and the arc-extinguishing part 30b are substantially the same except for the direction in which the arc 40 is stretched by the magnetic field.
  • the arc extinguishing portion 30a includes a pair of plate-like permanent magnets 31a and 32a as shown in the figure.
  • the permanent magnets 31a and 32a are arranged so that the polarities of the magnetic pole surfaces 311a and 321a facing each other across the contact gap 27a are opposite to each other on the side of the movable contact 15a and the fixed contact 16a, that is, The N pole surface and the S pole surface of the other permanent magnet were arranged so as to be spaced apart from each other and opposed to each other.
  • a magnetic field is formed in the space 36a by the opposing magnetic pole faces of the pair of permanent magnets 31a and 32a facing each other with a constant interval W1. Since a magnetic field is generated in the space 36a, a Lorentz force acts on the arc 40a generated when a current flows from the fixed contact 16a to the movable contact 15a, and the arc 40a is stretched in the direction of arrow A. 40a is drawn into the space 36a.
  • the arc extinguishing unit 30a includes a pair of arc cooling plates 33a and 34a.
  • the pair of arc cooling plates 33a and 34a have first surfaces 331a and 341a that face each other with a gap 37a therebetween, and second surfaces 332a and 342a opposite to the first surfaces 331a and 341a.
  • the second surface 332a of the arc cooling plate 33a faces the magnetic pole surface 311a of the permanent magnet 31a
  • the second surface 342a of the arc cooling plate 34a faces the magnetic pole surface 321a of the permanent magnet 32a.
  • the pair of arc cooling plates 33a and 34a is generated in the contact gap 27a in the space 36a between the permanent magnets 31a and 32a and the magnetic force of the pair of permanent magnets 31a and 32a.
  • the arc 40a drawn by the permanent magnets 31a and 32a and drawn into the space 36a is configured to be drawn into the gap 37a between the pair of arc cooling plates 33a and 34a.
  • the pair of arc cooling plates 33a and 34a are arranged so as to be substantially parallel to the permanent magnets 31a and 32a. Since the arc cooling plates 33a and 34a are arranged through the gap 37a so as to sandwich the arc 40a to be stretched, the stretching of the arc 40a is not easily inhibited.
  • the arc 40a drawn into the gap 37a is cooled and extinguished by contacting at least one of the mutually opposing first surfaces 331a and 341a of the arc cooling plates 33a and 34a.
  • the arc cooling plates 33a and 34a may be damaged by the heat of the arc 40a.
  • the arc 40a is stretched to some extent in the space 36a and cooled, and then contacts the arc cooling plates 33a and 34a in the gap 37a, thereby preventing the arc cooling plates 33a and 34a from being damaged. be able to.
  • the arc cooling plates 33a and 34a in the illustrated embodiment are made of ceramic and have a small effect on the magnetic field in the space 36a. The arc 40a is stretched by the magnetic field even after being drawn into the gap 37a between the arc cooling plates 33a and 34a. .
  • yokes 35a and 35b are installed on the surfaces 312a and 322a opposite to the magnetic pole surfaces 311a and 321a of the permanent magnets 31a and 32a, as shown in FIGS.
  • a uniform magnetic field can be obtained in the space 36a.
  • the position of the contact gap 27a is deviated from the central portion of the space 36a.
  • the yokes 35a and 35b the position of the contact gap 27a is uniform as well as the central portion of the space 36a. A magnetic field can be obtained, the strength of the magnetic force applied to the arc 40a generated in the contact gap 27a is increased, and the arc 40a can be stretched more stably.
  • the pair of permanent magnets 31a and 32a only need to be disposed in the vicinity of the contact gap 27a. If the arc 40a can be drawn into the space 36a, the permanent magnets 31a and 32a are not necessarily disposed so as to sandwich the contact gap 27a. It's okay. However, it is desirable to arrange the pair of permanent magnets 31a and 32a so as to sandwich the contact gap 27a because the magnetic field becomes stronger and the arc 40a can be stably drawn into the space 36a.
  • the permanent magnets 31a and 32a are examples of magnets, and for example, an electromagnet may be used to generate a magnetic field.
  • the other arc-extinguishing part 30b is arranged so that the polarities of the magnetic pole surfaces 311b and 321b are opposite to each other with the contact gap 27b sandwiched between the movable contact 15b and the fixed contact 16b.
  • a pair of plate-like permanent magnets 31b and 32b are provided so as to be spaced apart from each other (so that the N-pole surface and the S-pole surface face each other).
  • a space 36b in which a magnetic field is generated is formed by the opposing magnetic pole faces 311b and 321b of the pair of permanent magnets 31b and 32b facing each other with a constant interval W1. Since a magnetic field is generated in the space 36b, a Lorentz force acts on the arc 40b generated in the contact gap 27b and flowing from the movable contact 15b to the fixed contact 16b, and the arc 40b is stretched in the direction of the arrow B. 40b is drawn into the space 36b.
  • the arc extinguishing unit 30b includes a pair of arc cooling plates 33b and 34b, and the pair of arc cooling plates 33b and 34b are opposed to each other via a gap 37b, the first surfaces 331b and 341b, and the first surface 331b, It has second surfaces 332b and 342b opposite to 341b.
  • the second surface 332b of the arc cooling plate 33b faces the magnetic pole surface 311b of the permanent magnet 31b
  • the second surface 342b of the arc cooling plate 34b faces the magnetic pole surface 321b of the permanent magnet 32b.
  • the pair of arc cooling plates 33b and 34b are generated in the contact gap 27b in the space 36b between the permanent magnets 31b and 32b and are stretched by the magnetic force of the pair of permanent magnets 31b and 32b.
  • the arcs 40b are disposed opposite each other with a predetermined interval W2 therebetween.
  • the pair of arc cooling plates 33b and 34b are arranged so as to be substantially parallel to the permanent magnets 31b and 32b.
  • the arc 40b drawn by the magnetic field of the permanent magnets 31b and 32b, drawn into the space 36b, and drawn into the first surface 331b of the arc cooling plate 33b and the gap 37b between the arc cooling plates 34b is the first of the arc cooling plate 33b.
  • yokes 35a and 35b are arranged on the surfaces 312b and 322b on the opposite sides of the space 36b of the permanent magnets 31b and 32b.
  • a uniform magnetic field can be obtained in the space 36b.
  • a uniform magnetic field is obtained in the contact gap 27b as well as the central portion of the space 36b, and the strength of the magnetic force applied to the arc 40b generated in the contact gap 27b is increased.
  • the arc 40b can be stretched more stably.
  • the arc-extinguishing part 30a and the arc-extinguishing part 30b share the yokes 35a and 35b, but each may have a separate yoke.
  • the electromagnetic relay 10 of the illustrated embodiment is configured to extinguish the arcs 40a and 40b generated in the two contact gaps 27a and 27b, but the arc is extinguished in one of the contact gaps. It is good also as a structure which provides the arc-extinguishing part to perform.
  • the material of the arc cooling plate is preferably made of ceramic in consideration of insulation and heat resistance.
  • the material for cooling the arc is not limited to this, and may be formed of another material, for example, a heat-resistant plastic, when the heat resistance when the arc contacts is sufficiently secured.
  • the pair of arc cooling plates 33a and 34a and the arc cooling plates 33b and 34b are arranged in parallel to each other with a predetermined interval W2.
  • the arrangement method of the arc cooling plates 33a, 34a, 33b, and 34b is not limited to this.
  • the arc cooling plate 33a and the arc positioned farthest from the contact gap 27a rather than the distance W3 between the arc cooling plate 33a and the arc cooling plate 34a in the vicinity of the contact gap 27a so as to become narrower as the distance increases.
  • An arc cooling plate may be arranged so that the distance W4 from the cooling plate 34a is smaller.
  • the air around the contact gaps 27a and 27b is warmed by the heat generated when the arcs 40a and 40b are generated, and a temperature difference can be made with respect to the air outside the spaces 38a and 36b.
  • a pressure difference is generated between the spaces 36a and 36b and the spaces 38a and 38b, and the air in the spaces 36a and 36b flows in the direction of arrow D or arrow E in FIG.
  • the air flow becomes faster, and the arcs 40a and 40b can be further stretched and extinguished. it can.
  • the venturi effect (fluid such as air, liquid, etc. from a wide space to a thin tube due to a pressure difference)
  • the surrounding fluid is drawn into the thin tube and the fluid is ejected out of the thin tube), thereby increasing the flow velocity of the surrounding air and further extending the arcs 40a and 40b.
  • the electromagnetic relay according to the present embodiment has been described above with reference to the drawings.
  • a certain amount of space is required to naturally extinguish the arc.
  • the magnetic pole can be further increased.
  • the space between the surfaces can be reduced. That is, the arc extinguishing unit provided in the electromagnetic relay according to the present embodiment has the arc cooling plates arranged so as to sandwich the stretched arc, so that the arc can be extinguished without inhibiting the arc stretching. it can.
  • the electromagnetic relay according to the present embodiment does not use an inert gas such as hydrogen gas having an arc cooling effect, it is not necessary to seal the periphery of the contact portion of the electromagnetic relay. That is, a configuration for sealing the gas is unnecessary, and it becomes possible to manufacture an electromagnetic relay with improved arc interruption performance at low cost.
  • Electromagnetic relay 12 Electromagnet block 13a, 13b Contact part 15a, 15b Movable contact 16a, 16b Fixed contact 30a, 30b Arc extinguishing part 31a, 32a, 31b, 32b Permanent magnet 33a, 34a, 33b, 34b Arc cooling plate 35a, 35b Yoke

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Abstract

大型化することなく、アーク遮断性能を向上させた電磁継電器が望まれている。本発明による電磁継電器は、固定接点（１６ａ、１６ｂ）と、固定接点に対して移動する可動接点（１５ａ、１５ｂ）と、固定接点及び可動接点の側方で、互いに逆極性の磁極面が互いに離間かつ対向するように配置される一対の磁石（３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ）と、磁極面の間の空間に配置され、隙間を介して互いに対向する第一面、及びいずれか一方の磁石の磁極面に対面する第二面をそれぞれに有する一対のアーク冷却板（３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂ）とを具備する。

Description

電磁継電器
　本発明は、電磁継電器に関する。
　電気自動車や大型直流装置等の高圧バッテリの回路内に使用される電磁継電器では、接点開離時に発生するアーク放電（以下、単にアークと呼ぶ）によって通電状態が維持され、回路が遮断できない場合がある。また、回路が遮断されてもアークにより接点が消耗する、又は接点が溶着するなどの不具合が生じる場合があった。そのため、直流高電圧回路に使用される電磁継電器に要求される性能を確保するためには、アークの遮断性能を向上させることが不可欠である。特許文献１～４には、接点開離時に発生するアークを消弧する装置を備えた電磁継電器又はアークの消弧方法が開示されている。
　特許文献１には、可動接点と固定接点とが開離したときに、可動接点が固定接点から離れたときにできる空間（以下、接点ギャップと呼ぶ）に発生するアークに対して永久磁石により、アークの直交方向に磁力を印加し、アークを接点部位から非接点部位まで引き伸ばすことで、アーク長を長くしてアークを円滑に切る方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の方法では、永久磁石の磁力のみによりアークを接点部位から非接点部位まで移動させるため、消弧に必要な永久磁石が大きくなり、それに伴い、電磁継電器自体が大型化している。
　また、特許文献２には、接点ギャップに対面すると共に永久磁石の磁極面に対して直角な位置に存在するハウジングの内壁面を軸方向に凹設したセラミックプレート室を有し、セラミックプレート室にセラミックを素材とする耐アーク板が埋設されたプランジャ型電位継電器が開示されている。特許文献２の方法では、アークが移動した先に耐アーク板が設置されているため、アーク長の充分な引き伸ばしが阻害される。そして、アーク長の充分な引き伸ばしを確保するために、接点ギャップからさらに離して耐アーク板を配置すると、接点部が大型化する。
　特許文献３には、可動接点及び固定接点の近傍にそのアーク消弧用グリッドを配設した封止接点装置が開示されている。特許文献３の封止接点装置のアーク消弧用グリッドは、「０．２～０．３ｍｍ程度の金属板を数枚～十数枚程度重ねたものであり、個々の金属板の間には数ｍｍ程度の隙間がある。それぞれの金属板は、図３に示すように、セラミック等からなる支持板３８，４０（３９，４１）で支持され、図２に示すように配置される」ものであり、金属板を隙間をあけて重ねるための支持板がさらに必要になるため、接点部が大型化している。
　特許文献４には、水素ガス等の電気絶縁性ガスを封入し、気密に形成された封止容器内で接点を開閉させる、封止接点装置が開示されている。電気絶縁性ガスの冷却能と封止容器外に配置された永久磁石のアーク吹消し作用によって発生アークを速やかに消弧させる。引用文献４の方法は、水素ガス等の電気絶縁性ガスを封入する設備が必要になり、電気絶縁性ガスを透過させないために、金属又はセラミック等で、容器を密封する必要があるのでコストがかかる。
特開２００２－３３４６４４号公報 特開平７－２３５２４８号公報 特開平６－２２４１５号公報 特公平６－２２０８７号公報
　大型化することなく、アーク遮断性能を向上させた電磁継電器が望まれている。
　請求項１に記載の発明は、固定接点と、前記固定接点に対して移動する可動接点と、前記固定接点及び前記可動接点の側方で、互いに反対の磁極面が互いに離間かつ対向するように配置され、それぞれの該磁極面の間の空間に、前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークを引き込む一対の磁石と、前記空間に配置され、隙間を介して互いに対向する第一面、及び該第一面の反対側の第二面であって、いずれか一方の前記磁石の前記磁極面に対面する第二面をそれぞれに有する一対のアーク冷却板とを具備し、前記空間に引き込まれた前記アークが前記隙間に引き込まれて少なくとも一方の前記アーク冷却板の前記第一面に接触するように構成される、電磁継電器を提供する。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁継電器において、前記一対のアーク冷却板はセラミック製である、電磁継電器を提供する。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電磁継電器において、前記一対の磁石の各々の、前記磁極面とは反対側の面に、ヨークが設置される、電磁継電器を提供する。
　請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の電磁継電器において、前記隙間が、前記固定接点及び前記可動接点から離れるにつれて狭くなるように、前記一対のアーク冷却板が配置される、電磁継電器を提供する。
　本発明による電磁継電器では、磁極面の間の空間に引き込まれたアークが少なくとも一方のアーク冷却板の第一面に接触する。そのため、固定接点と可動接点との間に生じるアークは、アーク冷却板に接触することで冷却され消弧する。また、高温のアークは、引き伸ばされた状態でアーク冷却板と接触して消弧するので、アーク冷却板の負荷が小さくなり、アークによるアーク冷却板の破損を防止することができる。
本発明の一実施形態による電磁継電器を示す断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った電磁継電器の断面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った電磁継電器の断面図である。 電磁継電器の一部を拡大して示す斜視図である。 電磁継電器の消弧部の別例を示す断面図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示す。また、本願発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明とその均等物におよぶ点に留意されたい。
　図１は、本発明の一実施形態による電磁継電器１０の構成を示す断面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。本実施形態の電磁継電器１０は、ベース１１と、電磁石ブロック１２と、二つの固定接点１６ａ、１６ｂ（以下まとめて固定接点１６と称する場合がある）、及び固定接点１６ａ、１６ｂに対して移動して、固定接点１６ａ、１６ｂのそれぞれと接触する可動接点１５ａ、１５ｂ（以下まとめて可動接点１５と称する場合がある）を含む接点部１３ａ、１３ｂ（以下まとめて接点部１３と称する場合がある）と、接点部１３ａ、１３ｂに発生したアークを消弧する消弧部３０ａ、３０ｂと、電磁石ブロック１２、接点部１３及び消弧部３０ａ、３０ｂを収容するカバー１７とを備える。
　電磁石ブロック１２は、ベース１１上に配置された継鉄２２と、電磁石２０と、ヒンジばね２３と、ヒンジばね２３の先端に設けられたアマチュア２４と、アマチュア２４上に配置された絶縁体２６と、を備える。電磁石２０は、ボビン２１と、ボビン２１の外周に巻かれたコイル１９と、ボビン２１の内周に配置された鉄心１８とを備える。また、ベース１１の下方には、コイル１９から延びるコイル端子２８ａ、２８ｂが設けられている。なお、図示電磁石ブロック１２の構成は一例であり、電磁石ブロックは他の構成であってもよい。
　接点部１３は、上述のように二つの可動接点１５ａ、１５ｂ及び固定接点１６ａ、１６ｂを含み、可動接点１５ａ、１５ｂは、アマチュア２４と連動する可動ばね２５に固着されている。また、ベース１１の下方には、それぞれ固定接点１６ａ、１６ｂの一方と連結する固定端子２９ａ、２９ｂが設けられている（図２参照）。
　電磁石ブロック１２の電磁石２０が励磁又は消磁してアマチュア２４が移動することにより、可動ばね２５が連動して、可動接点１５と固定接点１６とが接触又は開離する。アマチュア２４が下がり、可動接点１５と固定接点１６とが接触したとき、電流は例えば図２の矢印Ｆ方向に、固定端子２９ａから、接触した固定接点１６ａ及び可動接点１５ａを通り、可動ばね２５を経由して、接触した可動接点１５ｂ及び固定接点１６ｂを通り、固定端子２９ｂに流れる。
　可動ばね２５が図２において上方向に上がることで、可動接点１５ａ、１５ｂが上方に移動して、可動接点１５ａ、１５ｂと固定接点１６ａ、１６ｂとが開離する。それにより、図２に示すように、それぞれの接点の間に接点ギャップ２７ａ、２７ｂが形成され、矢印Ｆ方向に流れる電流が遮断される。しかしながら、可動接点１５と固定接点１６とが離間する際に、接点ギャップ２７ａ、２７ｂにおいてアーク４０ａ、４０ｂ（以下、まとめてアーク４０と呼ぶ場合がある）が発生する場合がある。
　本実施形態の電磁継電器１０が備える消弧部３０ａ、３０ｂについて、図１、図３及び図４を参照して説明する。図４は、図２の点線で囲んだ部分Ｃを拡大して、消弧部３０ａ、３０ｂを示す斜視図であるが、消弧部３０ａ、３０ｂの構造を示すため一部の構成要素を省略している。
　本実施形態の電磁継電器１０は、二箇所の接点ギャップ２７ａ、２７ｂに発生するアーク４０ａ、４０ｂを消弧するために、二つの消弧部３０ａ、３０ｂが備えられている。消弧部３０ａと消弧部３０ｂとは、アーク４０が磁界により引き伸ばされる方向が異なるだけで、他の構成は実質的に同じである。
　消弧部３０ａは、図に示すように、板状の一対の永久磁石３１ａ、３２ａを備えている。永久磁石３１ａ、３２ａは、可動接点１５ａと固定接点１６ａとの側方で、接点ギャップ２７ａを挟んで互いに向かい合う磁極面３１１ａ、３２１ａのそれぞれの極性が反対となるように、つまり一方の永久磁石のＮ極の面と他方の永久磁石のＳ極の面とが対向するように互いに離間かつ対向するよう配置された。
　一対の永久磁石３１ａ、３２ａの互いに向かい合う逆磁性の磁極面が、一定の間隔Ｗ１をあけて対向配置されることで、空間３６ａに磁界が形成される。空間３６ａには磁界が発生しているため、電流が固定接点１６ａから可動接点１５ａに流れることで発生するアーク４０ａに対して、ローレンツ力が作用し、アーク４０ａが矢印Ａ方向に引き伸ばされ、アーク４０ａは空間３６ａに引き込まれる。
　消弧部３０ａは、一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａを備えている。一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａは、隙間３７ａを介して互いに対向する第一面３３１ａ、３４１ａ、及び第一面３３１ａ、３４１ａの反対側の第二面３３２ａ、３４２ａを有する。そして、アーク冷却板３３ａの第二面３３２ａが、永久磁石３１ａの磁極面３１１ａに対面し、アーク冷却板３４ａの第二面３４２ａが永久磁石３２ａの磁極面３２１ａに対面している。
　図１及び図３に示すように、一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａは、永久磁石３１ａ、３２ａとの間の空間３６ａ内に、接点ギャップ２７ａに発生して一対の永久磁石３１ａ、３２ａの磁力により引き伸ばされたアーク４０ａを挟み込むように、一定間隔Ｗ２の隙間３７ａをあけて対向配置されている。永久磁石３１ａ、３２ａにより引き伸ばされ、空間３６ａに引き込まれたアーク４０ａは、一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａの隙間３７ａ内に引き込まれるよう構成されている。
　図示実施形態では、一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａは、永久磁石３１ａ、３２ａに対して略平行になるよう配置されている。アーク冷却板３３ａ、３４ａは、引き伸ばされるアーク４０ａを挟むように、隙間３７ａを介して配置されているので、アーク４０ａの引き伸ばしは阻害され難い。隙間３７ａに引き込まれたアーク４０ａは、アーク冷却板３３ａ、３４ａの互いに対向する第一面３３１ａ、３４１ａのうち少なくとも一方に接触することにより、冷却され消弧する。アーク４０ａは高熱であるため、アーク冷却板３３ａ、３４ａに衝突させると、アーク冷却板３３ａ、３４ａは、アーク４０ａの熱により破損する可能性がある。本実施形態の構成では、アーク４０ａが、空間３６ａ内にある程度引き伸ばされて冷却された後に、隙間３７ａ内でアーク冷却板３３ａ、３４ａに接触するため、アーク冷却板３３ａ、３４ａの破損を防止することができる。図示実施形態のアーク冷却板３３ａ、３４ａはセラミック製であり、空間３６ａ内の磁界に与える影響は小さく、アーク４０ａはアーク冷却板３３ａ、３４ａの隙間３７ａに引き込まれた後も、磁界により引き伸ばされる。
　また、永久磁石３１ａ、３２ａの磁極面３１１ａ、３２１ａとは反対側の面３１２ａ、３２２ａには、図１及び図３に示すようにヨーク３５ａ、３５ｂが設置されている。ヨーク３５ａ、３５ｂを永久磁石３１ａ、３２ａの面３１２ａ、３２２ａに設置することにより、空間３６ａに一様磁界が得られるようになる。図示実施形態では、接点ギャップ２７ａの位置が空間３６ａの中心部よりずれているが、ヨーク３５ａ、３５ｂを配置することで、接点ギャップ２７ａの位置においても空間３６ａの中心部と同じように一様磁界が得られるようになり、接点ギャップ２７ａで発生したアーク４０ａに対して印加する磁力の強さが増大し、より安定してアーク４０ａを引き伸ばすことができる。
　なお、一対の永久磁石３１ａ、３２ａは、接点ギャップ２７ａに近接して配置されていればよく、空間３６ａにアーク４０ａが引き込むことができるならば、必ずしも接点ギャップ２７ａを挟むように配置していなくてよい。しかしながら、一対の永久磁石３１ａ、３２ａは、接点ギャップ２７ａを挟むように配置した方が、磁界が強くなり、安定してアーク４０ａを空間３６ａに引き込むことができるので望ましい。また、永久磁石３１ａ、３２ａは磁石の一例であり、例えば電磁石を用いて磁界を発生させてよい。
　もう一方の消弧部３０ｂは、図３に示すように、可動接点１５ｂと固定接点１６ｂとの側方で、接点ギャップ２７ｂを挟んで、互いに磁極面３１１ｂ、３２１ｂの極性が反対となるように（Ｎ極の面とＳ極の面とが対向するように）互いに離間かつ対向するよう配置された板状の一対の永久磁石３１ｂ、３２ｂを備えている。
　一対の永久磁石３１ｂ、３２ｂの、互いに反対の磁極面３１１ｂ、３２１ｂが、一定の間隔Ｗ１をあけて対向配置されることで、磁界が発生する空間３６ｂが形成される。空間３６ｂには磁界が発生しているため、接点ギャップ２７ｂに発生した、電流が可動接点１５ｂから固定接点１６ｂに流れるアーク４０ｂにローレンツ力が作用し、アーク４０ｂが矢印Ｂ方向に引き伸ばされ、アーク４０ｂは空間３６ｂに引き込まれる。
　消弧部３０ｂは、一対のアーク冷却板３３ｂ、３４ｂを備えていて、一対のアーク冷却板３３ｂ、３４ｂは、隙間３７ｂを介して互いに対向する第一面３３１ｂ、３４１ｂ、及び第一面３３１ｂ、３４１ｂの反対側の第二面３３２ｂ、３４２ｂを有する。そして、アーク冷却板３３ｂの第二面３３２ｂが、永久磁石３１ｂの磁極面３１１ｂに対面し、アーク冷却板３４ｂの第二面３４２ｂが永久磁石３２ｂの磁極面３２１ｂに対面している。
　図３に示すように、一対のアーク冷却板３３ｂ、３４ｂは、永久磁石３１ｂ、３２ｂとの間の空間３６ｂ内に、接点ギャップ２７ｂに発生して一対の永久磁石３１ｂ、３２ｂの磁力により引き伸ばされたアーク４０ｂを挟み込むように、所定間隔Ｗ２を開けて対向配置されている。また、一対のアーク冷却板３３ｂ、３４ｂは、永久磁石３１ｂ、３２ｂに対して略平行になるよう配置されている。永久磁石３１ｂ、３２ｂの磁界により引き伸ばされて、空間３６ｂに引き込まれ、アーク冷却板３３ｂの第一面３３１ｂ、アーク冷却板３４ｂの隙間３７ｂに引き込まれたアーク４０ｂは、アーク冷却板３３ｂの第一面３３１ｂ、アーク冷却板３４ｂの第一面３４１ｂのうち少なくとも一方に接触することにより、冷却され消弧する。
　永久磁石３１ｂ、３２ｂの空間３６ｂの反対側のそれぞれの面３１２ｂ、３２２ｂには、図３に示すようにヨーク３５ａ、３５ｂが配置されている。ヨーク３５ａ、３５ｂを永久磁石３１ｂ、３２ｂの外側の面３１２ｂ、３２２ｂに配置することにより、空間３６ｂに一様磁界が得られるようになる。ヨーク３５ａ、３５ｂを配置することで、接点ギャップ２７ｂにおいても空間３６ｂの中心部と同じように一様磁界が得られ、接点ギャップ２７ｂで発生したアーク４０ｂに対して印加する磁力の強さが増大し、より安定してアーク４０ｂを引き伸ばすことができる。なお、図示実施形態では消弧部３０ａと消弧部３０ｂとはヨーク３５ａ、３５ｂを共有しているが、別体のヨークをそれぞれが備えていてもよい。
　なお、図示実施形態の電磁継電器１０は、二つの接点ギャップ２７ａ、２７ｂに発生するそれぞれのアーク４０ａ、４０ｂを消弧するよう構成されているが、いずれか一方の接点ギャップに、アークを消弧する消弧部を設ける構成としてもよい。
　アーク冷却板の材質は、絶縁性及び耐熱性を考慮してセラミック製が望ましい。しかしながら、アーク冷却用の材質は、これに限定されず、アークが接触した場合の耐熱性が充分確保される場合は、他の材料、例えば耐熱性のプラスチックにより形成されてよい。
　図１～４に示す消弧部３０ａ、３０ｂでは、一対のアーク冷却板３３ａ、３４ａ、及びアーク冷却板３３ｂ、３４ｂを、一定の間隔Ｗ２をあけて、互いに平行になるよう配置していた。しかしながら、アーク冷却板３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂの配置方法は、これに限らず、例えば図５に示すように、互いに対向する一対のアーク冷却板の間隔の幅が、接点ギャップ２７ａ、２７ｂから離れるに従って狭くなるように、換言すれば、接点ギャップ２７ａの近位におけるアーク冷却板３３ａとアーク冷却板３４ａとの間隔Ｗ３よりも、接点ギャップ２７ａから最も遠位に位置するアーク冷却板３３ａとアーク冷却板３４ａとの間隔Ｗ４の方が小さくなるように、アーク冷却版を配置してもよい。空間３６ａ、３６ｂでは、アーク４０ａ、４０ｂが発生する際の熱により、接点ギャップ２７ａ、２７ｂ周辺の空気が暖められ、空間３６ａ、３６ｂの外側３８ａ、３８ｂの空気に対して温度差ができることで、空間３６ａ、３６ｂと空間３８ａ、３８ｂとの間に圧力差が生じ、空間３６ａ、３６ｂ内の空気が図５の矢印Ｄ方向又は矢印Ｅ方向に流れる。さらに、アーク冷却板３３ａと３４ａとの隙間、又は、アーク冷却板３３ｂと３４ｂとの隙間、を狭めることでこの空気の流れが速くなり、アーク４０ａ、４０ｂをより一層引き伸ばして消弧させることができる。すなわち、接点ギャップ２７ａ、２７ｂに発生したアーク４０ａ、４０ｂをより幅の狭い空間（外側３８ａ、３８ｂ）へ引き伸ばすことで、ベンチュリー効果（圧力差で広い空間から細い管に空気、液体等の流体を通過させると周囲の流体が細い管に引き込まれて細い管の外へ流体を噴出させる効果）により、周囲の空気の流速が増加し、アーク４０ａ、４０ｂをより一層引き伸ばすことができる。
　以上、図を用いて本実施形態による電磁継電器について説明した。従来のように磁石のみでアークを消弧する場合、アークを自然消弧させるためにある程度の空間が必要であったが、本実施形態による電磁継電器のようにアーク冷却板を用いることでより磁極面の間の空間を小さくすることができる。すなわち、本実施形態の電磁継電器が備える消弧部は、引き伸ばされたアークを挟むようにアーク冷却板が対向配置されているので、アークの引き伸ばしを阻害することなく、アークを消弧させることができる。磁石により形成された磁場の空間に、一対のアーク冷却板を設けることにより、アーク消弧のための空間をより小さくすることができ、電磁継電器を大型化させることがない。また、本実施形態による電磁継電器は、アーク冷却効果のある水素ガス等の不活性ガスを使用していないので、電磁継電器の接点部周辺を密閉する必要がない。すなわちガスを密閉するための構成が不要であり、安価にアークの遮断性能を向上させた電磁継電器を製造することが可能になる。
　１０　　電磁継電器
　１２　　電磁石ブロック
　１３ａ、１３ｂ　　接点部
　１５ａ、１５ｂ　　可動接点
　１６ａ、１６ｂ　　固定接点
　３０ａ、３０ｂ　　消弧部
　３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ　　永久磁石
　３３ａ、３４ａ、３３ｂ、３４ｂ　　アーク冷却板
　３５ａ、３５ｂ　　ヨーク

Claims (4)

  1. 　固定接点と、
    　前記固定接点に対して移動する可動接点と、
    　前記固定接点及び前記可動接点の側方で、互いに逆極性の磁極面が互いに離間かつ対向するように配置される一対の磁石と、
    　前記磁極面の間の空間に配置され、隙間を介して互いに対向する第一面、及びいずれか一方の前記磁石の前記磁極面に対面する第二面をそれぞれに有する一対のアーク冷却板とを具備する、
    電磁継電器。
  2. 　前記アーク冷却板はセラミック製である、請求項１に記載の電磁継電器。
  3. 　前記一対の磁石の各々の向かい合う磁極面とは反対側の面に、ヨークが設置される、請求項１又は２に記載の電磁継電器。
  4. 　前記隙間が、前記固定接点及び前記可動接点から離れるにつれて狭くなるように、前記一対のアーク冷却板が配置される、請求項１から３の何れか一項に記載の電磁継電器。
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