WO2023017695A1 - 電磁接触器 - Google Patents

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WO2023017695A1
WO2023017695A1 PCT/JP2022/026504 JP2022026504W WO2023017695A1 WO 2023017695 A1 WO2023017695 A1 WO 2023017695A1 JP 2022026504 W JP2022026504 W JP 2022026504W WO 2023017695 A1 WO2023017695 A1 WO 2023017695A1
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arc
contact
extinguishing
pair
movable
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PCT/JP2022/026504
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French (fr)
Inventor
弘純 小西
日出央 足立
貴志 堤
裕也 櫻井
Original Assignee
富士電機機器制御株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/36—Stationary parts of magnetic circuit, e.g. yoke
    • H01H50/38—Part of main magnetic circuit shaped to suppress arcing between the contacts of the relay

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic contactor that opens and closes a current path.
  • the electromagnetic contactor of Patent Document 1 includes a contact mechanism that opens and closes a current path, a contact case that houses the contact mechanism, and an electromagnet device that drives a movable contact of the contact mechanism.
  • the contact mechanism contains a pair of fixed contacts having fixed contacts, a movable contact having a pair of movable contacts capable of contacting and separating from the fixed contacts of the pair of fixed contacts, and a pair of fixed contacts and movable contact. and a pair of arc-extinguishing permanent magnets for extending an arc generated between a pair of fixed contacts and a pair of movable contacts.
  • An object of the present invention is to provide an electromagnetic contactor capable of
  • an electromagnetic contactor includes a contact mechanism that opens and closes a current path, an electromagnet unit that drives a movable contact of the contact mechanism, and the contact mechanism and the electromagnet unit. and a storage case to be placed in the
  • the contact mechanism includes first and second fixed contacts having first and second fixed contacts, and first and second movable contacts that can be brought into contact with and separated from the first and second fixed contacts at both ends in the longitudinal direction.
  • a movable contact arranged inside a storage case, an insulating holder for storing the first and second fixed contacts and the movable contact, and a movable contact surrounded by an inner wall of the storage case and the insulating holder extending the first arc generated between the first and second arc extinguishing spaces provided on one side and the other side in the longitudinal direction and the first fixed contact and the first movable contact into the first arc extinguishing space;
  • a pair of arc-extinguishing permanent magnets arranged opposite to each other for extending the second arc generated between the second fixed contact and the second movable contact into the second arc-extinguishing space, an inner wall of the storage case and an insulating holder. and a pair of communication spaces for communicating the first and second arc extinguishing spaces and the space in which the electromagnet unit is accommodated.
  • the magnetic contactor by expanding the internal volume of the case that houses the contact mechanism, the pressure and temperature rise inside the case are suppressed, and even if a large amount of metal vapor is generated, arc extinguishing performance and Arc re-ignition can be prevented.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which an insulating holder that constitutes the magnetic contactor holds an arc-extinguishing permanent magnet and a magnetic pole plate; It is a sectional view showing the structure of a contact mechanism.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which an arc is generated between a pair of fixed contacts of a fixed contact and a pair of movable contacts of a movable contact separated from these fixed contacts;
  • FIG. 1 the electromagnetic contactor 1 of this embodiment includes a contact mechanism 2 and an electromagnet unit 3 that drives a movable contact of the contact mechanism 2, which will be described later.
  • the contact mechanism 2 and the electromagnet unit 3 are stored in the same space in a storage case 6 in a sealed state.
  • the storage case 6 is composed of an upper case 4 made of resin and a lower case 5 made of resin joined to the upper case 4 .
  • a gas for arc extinguishing is filled in the storage case 6 from a gas introduction pipe 7 .
  • the gas introduction pipe 7 is cut halfway after the gas for extinguishing the arc is sealed in the storage case 6 to close the opening.
  • An upper case 4 of the storage case 6 is provided with a mounting portion 8 for attaching to another member.
  • the contact mechanism 2 includes a pair of stationary contacts 11 and 12 (hereinafter referred to as a first stationary contact 11 and a second stationary contact 12) fixed to the upper case 4 by insert molding. , and a movable contact 13 that can be brought into contact with and separated from the first fixed contact 11 and the second fixed contact 12 .
  • the first stationary contact 11 and the second stationary contact 12 are made of a conductive metal material and are fixed to the upper case 4 with a predetermined space therebetween in the horizontal direction.
  • a fixed contact 11a is formed on the lower end surface of the first fixed contact 11 on the left side
  • a fixed contact 12a is formed on the lower end surface of the second fixed contact 12 on the right side.
  • the movable contactor 13 is a conductive plate made of a conductive metal and extending in the left-right direction. Supported. A movable contact 13a that contacts the fixed contact 11a of the first fixed contact 11 on the left is formed on the upper surface of the left end of the movable contact 13, and a second contact on the right is formed on the upper surface of the movable contact 13 on the right end. A movable contact 13b that contacts the fixed contact 12a of the fixed contactor 12 is formed.
  • the contact support 14 is connected to the movable plunger 21 via a connecting spring 23 attached to the upper end of the movable plunger 21.
  • the contact support 14 has a top plate and a pair of legs extending downward from both ends of the top plate.
  • a pair of legs of the provided spring retainer 16 are supported.
  • the movable contact 13 is arranged so as to penetrate in the left-right direction between the top plate portion of the spring retainer 16 and the contact support 14, and is constantly maintained by the contact spring 15 arranged between the movable contact 13 and the contact support 14. It is sandwiched between the top plate portion of the spring retainer 16 and the contact spring 15 while being biased upward, thereby supporting the movable contactor 13 .
  • the electromagnet unit 3 as shown in FIG. It is arranged below the contact mechanism 2 inside.
  • the movable plunger 21 is a vertically extending round shaft-shaped member made of a magnetic material.
  • a connecting spring 23 is attached to the upper end of the movable plunger 21 , and an armature 22 made of a disk-shaped magnetic material having a diameter larger than that of the movable plunger 21 is fixed to the lower end of the movable plunger 21 .
  • the contact support 14 is connected to the movable plunger 21 via a connecting spring 23, moves upward as the movable plunger 21 moves upward, and moves downward as the movable plunger 21 moves downward.
  • a cylindrical sliding collar 26 is arranged on the lower side of the outer circumference of the movable plunger 21, and a cylindrical plunger ring 27 is arranged on the upper side.
  • the yoke 31 has a left yoke half 31 a and a right yoke half 31 b having symmetrical shapes. and the lower surface of the right yoke half 31 b , and the downward movement of the movable plunger 21 is regulated by the armature 22 contacting the upper surface of the auxiliary yoke 32 .
  • the spool 24 is integrally formed of an insulating synthetic resin, and includes a vertically extending cylindrical body portion 24a surrounding the outer periphery of the movable plunger 21 and an upper flange portion 24b provided at the upper end of the body portion 24a. and a lower flange portion 24c provided at the lower end of the body portion 24a.
  • An exciting coil 25 for driving the movable plunger 21 is wound around the outer circumference of the body portion 24 a of the spool 24 . This exciting coil 25 is electrically connected to a terminal 36 .
  • the permanent magnet 33 is an annular member and is installed around the armature 22 of the movable plunger 21 below the left yoke half 31 a and the right yoke half 31 b of the yoke 31 .
  • An annular plate-shaped auxiliary yoke 32 made of a magnetic material is installed below the permanent magnet 33 .
  • the permanent magnet 33 is attached to the lower surface of the lower plate portion 31ac of the left yoke half 31a and the lower plate portion 31bc of the right yoke half 31b. be done.
  • the return spring 34 is installed between the lower end surface of the slide collar 26 and the armature 22 fixed to the movable plunger 21 so as to surround the movable plunger 21.
  • the contact mechanism 2 (the first fixed contact 11, the second fixed contact 12 and the movable contact 13) is housed in the insulating holder 40 made of synthetic resin shown in FIG.
  • the insulating holder 40 has a substantially identical rectangular parallelepiped shape, and includes a pair of magnet storage portions 41 and 42 arranged parallel to each other with inner walls 41a and 42a opposed to each other, and a pair of magnet storage portions 41 and 42 arranged parallel to each other.
  • a member provided with a pair of connecting members 44a and 44b for connecting the lower sides of both ends in the longitudinal direction of the pair of storage spaces 45 and 46 in a state where the contactor storage space 43 is provided between the portions 41 and 42. is.
  • the pair of connecting members 44a and 44b are formed in an arc shape protruding toward the magnet housing portions 41 and 42, and as shown in FIG. It is arranged so as to overlap the upper arc portion of the body 31b.
  • One magnet housing portion 41 is formed with side walls 41b and 41c extending in the orthogonal direction from both longitudinal ends of an inner wall 41a to the other magnet housing portion 42, and is surrounded by the inner wall 41a and the side walls 41b and 41c.
  • a storage space 45 is formed in the space.
  • Side walls 42b and 42c are also formed in the other magnet housing portion 42 so as to extend in the orthogonal direction from both longitudinal ends of the inner wall 42a to the one magnet housing portion 41.
  • the inner wall 42a and the side walls 42b and 42c A storage space 46 is formed in the enclosed space.
  • a rectangular parallelepiped arc-extinguishing permanent magnet 47 is stored in contact with the inner wall 41a.
  • a magnetic pole plate 48 having the same back surface shape as the arc extinguishing permanent magnet 47 is accommodated in contact with the back surface of the arc extinguishing permanent magnet 47 .
  • a rectangular parallelepiped arc-extinguishing permanent magnet 49 is housed in the housing space 46 of the other magnet housing portion 42 while being in contact with the inner wall 42a.
  • a magnetic pole plate 50 having the same rear surface shape as the arc-extinguishing permanent magnet 49 is accommodated in contact with the rear surface of the magnet 49 .
  • the magnetic pole surface that contacts the inner wall 41a of the arc-extinguishing permanent magnet 47 is the S pole
  • the magnetic pole surface that contacts the inner wall 42a of the arc-extinguishing permanent magnet 49 is the N pole.
  • the magnetic pole plate 50 is housed by engaging with the inside of a pair of housing protrusions 51 formed on the outer edges of the side walls 42b and 42c so as to protrude toward each other. It is housed in space 46 .
  • the magnetic pole plate 38 housed in the housing space 35 is engaged with the inside of a pair of housing protrusions 52 formed on the outer edges of the side walls 41b and 41c so as to protrude toward each other. By doing so, it is stored in the storage space 45 .
  • FIG. 3 shows the insulation holder 40 arranged inside the upper case 4 .
  • the contact mechanism 2 (the first fixed contact 11 , the second fixed contact 12 and the movable contact 13 are arranged in the contact storage space 43 between the magnet storage portions 41 and 42 of the insulating holder 40 .
  • the fixed contact 12a of the second fixed contact 12 and the movable contact 13b of the movable contact 13 that contacts and separates from the fixed contact 12a are referred to as a contact portion 55a.
  • the movable contact 13b of the movable contactor 13 that contacts and separates is referred to as a contact portion 55b
  • the arc-extinguishing permanent magnet 49 housed in the magnet housing portion 42 and the arc-extinguishing magnet 49 housed in the magnet housing portion 41 are connected to each other.
  • the magnetic flux (broken line arrow in FIG. 3) flowing through the permanent magnet 47 crosses the contact portions 65a and 55b.
  • a space on the right side of the contact portion 55a and surrounded by the right inner wall of the upper case 4 and the magnet housing portions 41 and 42 is defined as a first arc extinguishing space S1.
  • the electromagnet unit 3 is housed in a position surrounded by the magnet housing portions 41 and 42 of the insulating holder 40, the pair of connecting members 44a and 44b, and the inner wall of the upper case 4.
  • Communicating spaces 56a and 56b are formed to communicate the space with the first and second arc extinguishing spaces S1 and S2.
  • the negative ( ⁇ ) terminal is connected to the first fixed contact 11 and the positive (+) terminal is connected to the second fixed contact 12 .
  • the exciting coil 25 of the electromagnet unit 3 is in a non-excited state, and the electromagnet unit 3 is in a released state in which no exciting force is generated to move the movable plunger 21 upward.
  • the movable plunger 21 is urged downward by the return spring 34 and the armature 22 is attracted to the auxiliary yoke 32 by the action of the permanent magnet 33 .
  • the movable contact 13 connected to the movable plunger 21 is spaced downward by a predetermined distance from the first fixed contact 11 and the second fixed contact 12 . Therefore, the current path between the first fixed contact 11 and the second fixed contact 12 is cut off, and the contact portions 55a and 55b of the contact mechanism 2 are opened (open state of the contact mechanism 2). situation).
  • the movable contactor 13 connected to the movable plunger 21 also moves upward, and both the contacts 13a and 13b of the movable contactor 13 are moved to the first fixed position.
  • the contact pressure of the contact spring 15 contacts the fixed contact 11a of the contact 11 and the fixed contact 12a of the second fixed contact 12, and the contact portions 55a and 55b of the contact mechanism 2 are closed (the contact mechanism 2 closed).
  • a first arc is generated between the contact portions 55a of the contact mechanism 2
  • a second arc is generated between the contact portions 55b.
  • the arc will keep the current flowing.
  • the current direction of the first arc is the direction from the fixed contact 12a to the movable contact 13b
  • the current direction of the second arc is the direction from the movable contact 13a to the fixed contact 11a.
  • a Lorentz force F1 is generated on the side toward the first arc extinguishing space S1 according to Fleming's left-hand rule.
  • a Lorentz force F2 is generated on the side toward the second arc extinguishing space S2 according to Fleming's left-hand rule.
  • the direction of current flow between the contact portions 55b changes in the horizontal direction.
  • the direction in which the Lorentz force F2 is generated changes downward toward the electromagnet unit 3, and the second arc is greatly extended into the second arc extinguishing space S1. As it is stretched, it comes into contact with the arc-extinguishing gas enclosed in the storage case 6 and is cooled.
  • the contact portion 55a the fixed contact 12a and the movable contact 13b are melted due to the temperature rise of the first arc, and metal vapor is generated. Also, in the contact portion 55b, the fixed contact 12a and the movable contact 13b melt due to the temperature rise of the second arc, and metal vapor is generated.
  • the metal vapor generated at the contact portions 55a and 55b disperses into the first and second arc extinguishing spaces S1 and S, passes through the communication spaces 56a and 56b, and diffuses into the housing space of the electromagnet unit 3. To go.
  • the connecting members 44a, 44b of the insulating holder 40 which form the communication spaces 56a, 56b with the inner wall of the upper case 4, are arc-shaped and protrude toward the first and second arc-extinguishing spaces S1, 2.
  • the communication space 56a gradually narrows from the first arc-extinguishing space S1 toward the housing space for the electromagnet unit 3
  • the communication space 56b extends from the second arc-extinguishing space S2 to the housing space for the electromagnet unit 3.
  • the space gradually narrows toward the space.
  • the metal vapor filling the first and second arc-extinguishing spaces S1, S passes through the communication spaces 56a, 56b, which are gradually narrowed, at an increased speed, and enters the housing space of the electromagnet unit 3. be diffused. Therefore, filling of the first and second arc extinguishing spaces S1, S with metal vapor is suppressed. Then, the metal vapor that has flowed into the housing space of the electromagnet unit 3 is cooled by contacting a part of the yoke 31, and the pressure and temperature inside the housing case 6 are lowered.
  • the arc point of the second arc also moves to the left ends of the movable contactor 13 and the fixed contactor 11, so that the direction of current flow between the contact portions 55b changes in the left-right direction.
  • the direction in which the force F2 is generated changes downward toward the electromagnet unit 3 side.
  • the metal vapor generated at the contact portions 55a and 55b disperses into the first and second arc extinguishing spaces S1 and S, passes through the communication spaces 56a and 56b, and diffuses into the housing space of the electromagnet unit 3. continue.
  • the communication space 56a gradually narrows from the first arc extinguishing space S1 toward the accommodation space for the electromagnet unit 3
  • the communication space 56b extends from the second arc extinguishing space S2 to the accommodation space for the electromagnet unit 3. Since the space is gradually narrowed toward the space, the metal vapor filled in the first and second arc-extinguishing spaces S1 and S passes through the communication spaces 56a and 56b at an increased speed to reach the electromagnet unit.
  • the magnetic pole plate 48 is arranged only on the rear surface of the arc-extinguishing permanent magnet 47
  • the magnetic pole plate 50 is arranged only on the rear surface of the arc-extinguishing permanent magnet 49 .
  • a magnetic pole member straddling the arc-extinguishing permanent magnets 47 and 49 is generally arranged so as to form a magnetic loop with the arc-extinguishing permanent magnets 47 and 49. If arc-extinguishing permanent magnets 47 and 49 with high surface magnetic flux densities are selected in order to greatly extend the first and second arcs, the magnetic resistance may increase due to magnetic saturation in the magnetic pole members forming the magnetic loop. .
  • Electromagnetic contactor 2 Contact mechanism 3
  • Electromagnet unit 4 Upper case 5 Lower case 6 Storage case 7
  • Gas introduction pipe 8 Mounting part 11
  • First fixed contact 11a Fixed contact 12
  • Second fixed contact 12a Fixed contact 13 Movable contact 13a movable Contact 13b Movable contact 14
  • Contact support 15 Contact spring 16
  • Spring retainer 23 Connection spring 21
  • Movable plunger 22 Armature
  • Connection spring 24 Spool 24a Body 24b Upper flange 24c Lower flange 25
  • Exciting coil 26
  • Plunger ring 31 Yoke 31a left yoke half 31b right yoke half 32 auxiliary yoke 33 permanent magnet 34 return spring 36 terminal 36

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

第１及び第２固定接点（１１ａ，１２ａ）を有する第１及び第２固定接触子（１１，１２）と、第１及び第２可動接点（１３ａ，１３ｂ）を長手方向の両端に設けた可動接触子（１３）と、第１及び第２固定接触子及び可動接触子を収納する絶縁ホルダー（４０）と、第１固定接点及び第１可動接点の間、第２固定接点及び第２可動接点の間に発生したアークを収納ケース（６）内に設けたアーク消弧空間（Ｓ１，Ｓ２）に引き伸ばす、一対のアーク消弧用永久磁石（４７，４９）と、を備えている。収納ケース（４）の内壁と絶縁ホルダーに設けた連結部材（４４ａ，４４ｂ）とが、第１及び第２アーク消弧空間と電磁石ユニット（３）が収納されている空間とを連通する連通空間（５６ａ，５６ｂ）を形成している。

Description

電磁接触器
　本発明は、電流路の開閉を行う電磁接触器に関する。
　従来の電磁接触器として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１の電磁接触器は、電流路の開閉を行う接点機構と、接点機構を収納する接点ケースと、接点機構の可動接触子を駆動する電磁石装置と、とを備えている。接点機構は、固定接点を有する一対の固定接触子と、一対の固定接触子の固定接点に接離可能な一対の可動接点を有する可動接触子と、一対の固定接触子及び可動接触子を収納している樹脂材料で形成した絶縁ホルダーと、一対の固定接点及び一対の可動接点の間で発生するアークを引き延ばす一対のアーク消弧用永久磁石と、を備えている。
　この特許文献１の電磁接触器は、一対の固定接点及び一対の可動接点の間にアークが発生すると、アーク消弧用永久磁石の磁束がアークを横切ることで、フレミングの左手の法則によりローレンツ力が作用したアークが、接点ケース内で引き延されて消弧されるようになっている。
特開２０２１－４４２１１号公報
　ところで、特許文献１の電磁接触器は、一対の固定接触子及び可動接触子を収納する接点ケースの内容積が小さいと、アークの発生時に接点ケース内部の圧力、温度が上がって消弧性能に影響がある。
　また、アークの発生により一対の固定接触子及び可動接触子の温度が上昇すると、固定接点及び可動接点が溶融して多量の金属蒸気が発生する場合がある。特許文献１の装置は、固定接点及び可動接点の間に発生したアークの近傍に、金属蒸気が充満してしまい、消弧性能の低下、或いは一対の固定接触子及び可動接触子の絶縁性能が劣化して再発弧するおそれがある。
　そこで、本発明は、接点機構を収納するケースの内容積を拡大することでケース内部の圧力、温度上昇を抑制するとともに、多量の金属蒸気が発生しても消弧性能及びアーク再発弧を防止することができる電磁接触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、本発明の一態様に係る電磁接触器は、電流路の開閉を行う接点機構と、接点機構の可動接触子を駆動する電磁石ユニットと、接点機構及び電磁石ユニットを内部に配置する収納ケースと、を備えている。前記接点機構は、第１及び第２固定接点を有する第１及び第２固定接触子と、第１及び第２固定接点に接離可能な第１及び第２可動接点を長手方向の両端に設けた可動接触子と、収納ケースの内部に配置され、第１及び第２固定接触子及び可動接触子を収納する絶縁ホルダーと、収納ケースの内壁と絶縁ホルダーとの間で囲まれて可動接触子の長手方向の一方側及び他方側に設けた第１及び第２アーク消弧空間と、第１固定接点及び第１可動接点の間に発生した第１アークを第１アーク消弧空間に引き延ばし、第２固定接点及び第２可動接点の間に発生した第２アークを第２アーク消弧空間に引き延ばす、互いに対向配置された一対のアーク消弧用永久磁石と、収納ケースの内壁と絶縁ホルダーとで形成され、第１及び第２アーク消弧空間と電磁石ユニットが収納されている空間とを連通する一対の連通空間と、を備えている。
　本発明に係る電磁接触器によれば、接点機構を収納するケースの内容積を拡大することでケース内部の圧力、温度上昇を抑制するとともに、多量の金属蒸気が発生しても消弧性能及びアーク再発弧を防止することができる。
本発明に係る一実施形態に係る電磁接触器の断面図である。 電磁接触器を構成する絶縁ホルダーがアーク消弧用永久磁石及び磁極板を保持している状態を示す図である。 接点機構の構造を示す断面図である。 一対の固定接触子の固定接点と、これら固定接点に切離する可動接触子の一対の可動接点との間にアークが発生した状態を示す図である。
　次に、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
　また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
　なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「長尺方向」、「短尺方向」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。
　本発明に係る第１実施形態の電磁接触器について、図１から図４を参照して説明する。
　図１に示すように、本実施形態の電磁接触器１は、接点機構２と、この接点機構２の後述する可動接触子を駆動する電磁石ユニット３とを備えている。
　接点機構２及び電磁石ユニット３は、収納ケース６内に同一空間に密封状態で収納されている。収納ケース６は、樹脂製の上ケース４と、上ケース４に接合されている樹脂製の下ケース５とで構成されている。収納ケース６内には、ガス導入パイプ７からアーク消弧用のガスが封入される。ガス導入パイプ７は、アーク消弧用のガスを収納ケース６内に封入後に途中から切断されて開口が閉塞される。収納ケース６の上ケース４には、他の部材への取付部８が設けられている。
　接点機構２は、図１に示すように、上ケース４にインサート成形によって固定された一対の固定接触子１１、１２（以下、第１固定接触子１１、第２固定接触子１２と称する）と、これら第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２に接離可能な可動接触子１３とを備えている。
　第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２は、導電性金属材料で形成されて上ケース４に左右方向に所定間隔を離して固定される。そして、左側の第１固定接触子１１の下端面には固定接点１１ａが形成され、右側の第２固定接触子１２の下端面には固定接点１２ａが形成されている。
　また、可動接触子１３は、導電性金属を材料とした左右方向に長く延びる導電板であり、電磁石ユニット３の後述する可動プランジャ２１に連結された接点支え１４、接触スプリング１５及びスプリング押さえ１６に支持されている。可動接触子１３の左端側の上面には、左側の第１固定接触子１１の固定接点１１ａに接触する可動接点１３ａが形成され、可動接触子１３の右端側の上面には、右側の第２固定接触子１２の固定接点１２ａに接触する可動接点１３ｂが形成されている。接点支え１４は、可動プランジャ２１の上端に取付けられた連結ばね２３を介して可動プランジャ２１に連結され、接点支え１４には、頂板部と頂板部の両端から下方に延びる一対の脚部とを備えたスプリング押さえ１６の一対の脚部が支持されている。可動接触子１３は、スプリング押さえ１６の頂板部と接点支え１４との間を左右方向に貫通するように配置され、可動接触子１３と接点支え１４との間に配置された接触スプリング１５によって常時上方向に付勢された状態でスプリング押さえ１６の頂板部と接触スプリング１５との間に挟持され、これによって可動接触子１３が支持されている。
　電磁石ユニット３は、図１に示すように、可動プランジャ２１、アーマチュア２２、連結ばね２３、スプール２４、励磁コイル２５、ヨーク３１、補助ヨーク３２、永久磁石３３及び復帰ばね３４を備え、収納ケース６内部の接点機構２の下方に配置されている。
　可動プランジャ２１は、磁性体で構成される上下方向に延びる丸軸状部材である。可動プランジャ２１の上端には連結ばね２３が取り付けられるとともに、可動プランジャ２１の下端に、可動プランジャ２１よりも径の大きい円板状の磁性体で構成されるアーマチュア２２が固定されている。接点支え１４は、連結ばね２３を介して可動プランジャ２１に連結され、可動プランジャ２１の上方移動とともに上方向に移動し、可動プランジャ２１の下方移動とともに下方向に移動する。そして、接点支え１４の上方向の移動にともなって可動接触子１３が上方向に移動し、接点支え１４の下方向の移動にともなって可動接触子１３が下方向に移動する。なお、可動プランジャ２１の外周の下側には円筒形状の摺動カラー２６が配置され、上側には円筒形状のプランジャリング２７が配置されている。
　ヨーク３１は、左右対称の形状を有する左側ヨーク半体３１ａ及び右側ヨーク半体３１ｂを備えており、可動プランジャ２１の上方向への移動は、アーマチュア２２がヨーク３１の左側ヨーク半体３１ａの下面及び右側ヨーク半体３１ｂの下面に当接することで規制され、可動プランジャ２１の下方向への移動は、アーマチュア２２が補助ヨーク３２の上面に当接することで規制される。
　スプール２４は、絶縁性の合成樹脂で一体に形成されており、可動プランジャ２１の外周を囲い、上下方向に延びる円筒状の胴部２４ａと、胴部２４ａの上端に設けられた上側フランジ部２４ｂと、胴部２４ａの下端に設けられた下側フランジ部２４ｃとを備えている。また、スプール２４の胴部２４ａの外周には、可動プランジャ２１を駆動する励磁コイル２５が巻装されている。この励磁コイル２５は、端子３６に電気的に接続されている。
　永久磁石３３は、環状部材であり、ヨーク３１の左側ヨーク半体３１ａ及び右側ヨーク半体３１ｂの下側であって可動プランジャ２１のアーマチュア２２の周囲に設置されている。この永久磁石３３の下側に、磁性体で構成される円環板状の補助ヨーク３２が設置されている。永久磁石３３は、左側ヨーク半体３１ａの下板部３１ａｃ及び右側ヨーク半体３１ｂの下板部３１ｂｃのそれぞれの下面に吸着され、補助ヨーク３２は永久磁石３３の下面に吸着された状態で設置される。
　復帰ばね３４は、摺動カラー２６の下端面と、可動プランジャ２１に固定されたアーマチュア２２との間に可動プランジャ２１を囲繞するように設置されており、励磁コイル２５の励磁状態を解除したときに可動接触子１３を第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２に対して開離させる。
　ここで、接点機構２（第１固定接触子１１、第２固定接触子１２及び可動接触子１３）は、図２に示す合成樹脂製の絶縁ホルダー４０に収納されている。
　絶縁ホルダー４０は、図２に示すように、略同一形状の直方体形状をなし、互いの内壁４１ａ，４２ａを対向させて平行に配置した一対の磁石収納部４１、４２と、これら一対の磁石収納部４１、４２の間に接触子収納空間４３を設けた状態で、一対の収納空間４５，４６の長手方向の両端部の下側を連結する一対の連結部材４４ａ、４４ｂと、を備えた部材である。ここで、一対の連結部材４４ａ、４４ｂは、磁石収納部４１，４２側に突出する円弧形状に形成されており、図１に示すように、電磁石ユニット３の左側ヨーク半体３１ａ及び右側ヨーク半体３１ｂの上側の円弧部分に重なるように配置されている。
　一方の磁石収納部４１は、内壁４１ａの長手方向両端部から他方の磁石収納部４２に離間する直交方向に延在する側壁４１ｂ，４１ｃが形成され、これら内壁４１ａ、側壁４１ｂ，４１ｃで囲まれた空間に収納空間４５が形成されている。また、他方の磁石収納部４２も、内壁４２ａの長手方向両端部から一方の磁石収納部４１に離間する直交方向に延在する側壁４２ｂ，４２ｃが形成され、これら内壁４２ａ、側壁４２ｂ，４２ｃで囲まれた空間に収納空間４６が形成されている。
　図２に示すように、一方の磁石収納部４１の収納空間４５には、内壁４１ａに当接した状態で直方体形状のアーク消弧用永久磁石４７が収納され、内壁４１ａに対して逆側のアーク消弧用永久磁石４７の裏面に当接した状態で、アーク消弧用永久磁石４７と同一の裏面形状の磁極板４８が収納されている。また、他方の磁石収納部４２の収納空間４６には、内壁４２ａに当接した状態で直方体形状のアーク消弧用永久磁石４９が収納され、内壁４２ａに対して逆側のアーク消弧用永久磁石４９の裏面に当接した状態で、アーク消弧用永久磁石４９と同一の裏面形状の磁極板５０が収納されている。そして、アーク消弧用永久磁石４７の内壁４１ａに当接する磁極面はＳ極とされ、アーク消弧用永久磁石４９の内壁４２ａに当接する磁極面はＮ極とされている。ここで、磁極板５０は、図２及び図３に示すように、側壁４２ｂ，４２ｃの外側縁部に互いに向う方向に突出して形成された一対の収納突起５１の内側に係合することで収納空間４６に収納されている。また、図３に示すように、収納空間３５に収納されている磁極板３８は、側壁４１ｂ，４１ｃの外側縁部に互いに向う方向に突出して形成された一対の収納突起５２の内側に係合することで収納空間４５に収納されている。
　図３は、上ケース４の内部に配置した絶縁ホルダー４０を示している。絶縁ホルダー４０の磁石収納部４１、４２の間の接触子収納空間４３に、接点機構２（第１固定接触子１１、第２固定接触子１２及び可動接触子１３が配置される。
　第２固定接触子１２の固定接点１２ａと、固定接点１２ａに接離する可動接触子１３の可動接点１３ｂとを接点部５５ａと称し、第１固定接触子１１の固定接点１１ａと、固定接点１１ａに接離する可動接触子１３の可動接点１３ｂとを接点部５５ｂと称すると、磁石収納部４２に収納されているアーク消弧用永久磁石４９から磁石収納部４１に収納されているアーク消弧用永久磁石４７に流れる磁束（図３の破線矢印）が接点部６５ａ，５５ｂを横切る。そして、接点部５５ａに対して右側の領域であって上ケース４の右側の内壁と、磁石収納部４１，４２の間で囲まれた空間が第１アーク消弧空間Ｓ１とされている。また、接点部５５ｂに対して左側の領域であって上ケース４の左側の内壁と、磁石収納部４１，４２の間で囲まれた空間が第２アーク消弧空間Ｓ２とされている。
　そして、図３に示すように、絶縁ホルダー４０の磁石収納部４１，４２及び一対の連結部材４４ａ，４４ｂと、上ケース４の内壁とで囲まれた位置に、電磁石ユニット３が収容されている空間と、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓ２とを連通する連通空間５６ａ，５６ｂが形成されている。
　次に、本実施形態の電磁接触器１の動作を、図４を参照して説明する。
　本実施形態の電磁接触器１は、第１固定接触子１１に負極（－）端子を接続し、第２固定接触子１２に正極（＋）端子を接続している。
　今、電磁石ユニット３の励磁コイル２５が無励磁状態にあって、電磁石ユニット３で可動プランジャ２１を上方向に移動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、可動プランジャ２１が復帰ばね３４によって下方向に付勢され、アーマチュア２２が補助ヨーク３２に永久磁石３３の作用によって吸着している。このため、可動プランジャ２１連結されている可動接触子１３が、第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２に対して下方に所定距離だけ離間している。このため、第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２の間の電流路が遮断状態にあり、接点機構２の接点部５５ａ，５５ｂが開いた状態となっている（接点機構２の開状態）。
　この接点機構２の開状態から、電磁石ユニット３の励磁コイル２５に通電すると、電磁石ユニット３で励磁力が発生し、可動プランジャ２１を、永久磁石３３による補助ヨーク３２に対する吸着力及び復帰ばね３４の付勢力に抗して上方に押し上げ、アーマチュア２２がヨーク３１の左側ヨーク半体３１ａの下板部ａｃ及び右側ヨーク半体３１ｂの下板部ｂｃのそれぞれの下面に吸着される。
　このように、可動プランジャ２１が上方向に移動することにより、可動プランジャ２１に連結されている可動接触子１３も上方向に移動し、可動接触子１３の両接点１３ａ，１３ｂが、第１固定接触子１１の固定接点１１ａ及び第２固定接触子１２の固定接点１２ａに対して接触スプリング１５の接触圧で接触し、接点機構２の接点部５５ａ，５５ｂが閉じた状態となる（接点機構２の閉状態）。
　そして、接点機構２の閉状態から、電磁石ユニット３の励磁コイル２５への通電を停止すると、電磁石ユニット３で可動プランジャ２１を上方向に移動させる励磁力がなくなることで、可動プランジャ２１が復帰ばね３４の付勢力によって下方向に移動し、アーマチュア２２が補助ヨーク３２に永久磁石３３の作用によって吸着する。
　可動プランジャ２１が下方向に移動すると、可動プランジャ２１に連結している可動接触子１３が第１固定接触子１１及び第２固定接触子１２から下方に離間する開極開始状態となる。
　このような接点機構２の開極開始状態となると、接点機構２の接点部５５ａの間に第１アークが発生し、接点部５５ｂの間に第２アークが発生し、これら第１及び第２アークによって電流の通電状態が継続されることになる。第１アークの電流方向は、固定接点１２ａから可動接点１３ｂに向う方向であり、第２アークの電流方向は、可動接点１３ａから固定接点１１ａに向う方向である。
　このとき、アーク消弧用永久磁石４９のＮ極から出てアーク消弧用永久磁石４７のＳ極に流れる磁束が第１アーク及び第２アークを横切る。
　第１アークの電流の流れと磁束との関係から、フレミング左手の法則により第１アーク消弧空間Ｓ１に向かう側にローレンツ力Ｆ１が発生する。また、第２アークの電流の流れと磁束との関係から、フレミング左手の法則により第２アーク消弧空間Ｓ２に向かう側にローレンツ力Ｆ２が発生する。
　第１アークの発弧点が可動接触子１３及び固定接触子１２の右側の端部に移動しくことで、接点部５５ａの間の電流の流れ方向が左右方向に変化していく。接点部５５ａの間の電流の流れ方向が左右方向に変化すると、ローレンツ力Ｆ１の発生方向が電磁石ユニット３側の下方向に変化し、第１アークは第１アーク消弧空間Ｓ１に大きく引き延ばされていき、収納ケース６に封入されているアーク消弧用のガスと接触して冷却されていく。
　また、第２アークの発弧点が可動接触子１３及び固定接触子１１の左側の端部に移動しくことで、接点部５５ｂの間の電流の流れ方向が左右方向に変化していく。接点部５５ｂの間の電流の流れ方向が左右方向に変化すると、ローレンツ力Ｆ２の発生方向が電磁石ユニット３側の下方向に変化し、第２アークは第２アーク消弧空間Ｓ１に大きく引き延ばされていき、収納ケース６に封入されているアーク消弧用のガスと接触して冷却されていく。
　一方、接点部５５ａは、第１アークの温度上昇により固定接点１２ａ及び可動接点１３ｂが溶融して金属蒸気が発生する。また、接点部５５ｂは、第２アークの温度上昇により固定接点１２ａ及び可動接点１３ｂが溶融して金属蒸気が発生する。
　この接点部５５ａ、５５ｂで発生した金属蒸気は、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに分散していくとともに、連通空間５６ａ，５６ｂを通過して電磁石ユニット３の収容空間に拡散していく。
　ここで、上ケース４の内壁とで連通空間５６ａ５６ｂを形成している絶縁ホルダー４０の連結部材４４ａ，４４ｂは、第１及び第２消弧空間Ｓ１，２に向けて突出する円弧形状とされている。これにより、連通空間５６ａは、第１アーク消弧空間Ｓ１から電磁石ユニット３の収容空間に向けて徐々に狭い空間とされ、連通空間５６ｂは、第２アーク消弧空間Ｓ２から電磁石ユニット３の収容空間に向けて徐々に狭い空間とされる。このため、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに充満した金属蒸気は、徐々に狭い空間とした連通空間５６ａ，５６ｂを速度が上昇した状態で通過して電磁石ユニット３の収容空間に拡散される。このため、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに金属蒸気が充満するのが抑制される。そして、電磁石ユニット３の収容空間に流れた金属蒸気は、ヨーク３１の一部に接触することで冷却されていき、収納ケース６内部の圧力、温度が低下していく。
　次に、本実施形態の電磁接触器１の作用効果について説明する。
　接点機構２の開極開始状態により接点機構２の接点部５５ａ,５５ｂに第１アーク及び第２アークが発生すると、アーク消弧用永久磁石４７，４９間を流れる磁束が第１及び第２アークを横切る。そして、第１アークの発弧点が可動接触子１３及び固定接触子１２の右側の端部に移動しくことで、接点部５５ａの間の電流の流れ方向が左右方向に変化していき、ローレンツ力Ｆ１の発生方向が電磁石ユニット３側の下方向に変化する。また、第２アークの発弧点も可動接触子１３及び固定接触子１１の左側の端部に移動しくことで、接点部５５ｂの間の電流の流れ方向が左右方向に変化していき、ローレンツ力Ｆ２の発生方向が電磁石ユニット３側の下方向に変化していく。これにより、第１及び第２アークは、第１アーク消弧空間Ｓ１，Ｓ３に大きく引き延ばされていくので、遮断性能を向上させることができる。
　また、接点部５５ａ，５５ｂで発生した金属蒸気は、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに分散していくとともに、連通空間５６ａ，５６ｂを通過して電磁石ユニット３の収容空間に拡散していく。この際、連通空間５６ａは、第１アーク消弧空間Ｓ１から電磁石ユニット３の収容空間に向けて徐々に狭い空間とされ、連通空間５６ｂは、第２アーク消弧空間Ｓ２から電磁石ユニット３の収容空間に向けて徐々に狭い空間とされているので、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに充満した金属蒸気は、連通空間５６ａ，５６ｂを速度が上昇した状態で通過して電磁石ユニット３の収容空間に拡散される。したがって、第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに金属蒸気が充満するのが抑制され、電磁石ユニット３の収容空間に流れた金属蒸気は、熱伝導率が高いヨーク３１の一部に接触することで冷却されて液体や固体に相変化し、収納ケース６内部の圧力、温度が低下していくので、消弧性能の低下を防止することができるとともに、第１及び第２アークの再発弧を防止することができる。
　また、本実施形態では、アーク消弧用永久磁石４７の裏面にのみ磁極板４８が配置され、アーク消弧用永久磁石４９の裏面にのみ磁極板５０が配置されている。通常、アーク消弧用永久磁石４７，４９との間で磁気ループを形成するように、アーク消弧用永久磁石４７，４９を跨がる磁極部材を配置するのが一般的であるが、第１及び第２アークを大きく引き延ばすために、表面磁束密度が高いアーク消弧用永久磁石４７，４９を選択すると、磁気ループを形成する磁極部材では磁気飽和により磁気抵抗が高くなってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、表面磁束密度が高いアーク消弧用永久磁石４７，４９を選択しても、磁気ループの磁極部材を使用することによる磁気飽和の問題を解消することができる。それとともに、アーク消弧用永久磁石４７，４９を跨がる磁極部材を使用しないことから、大きな第１及び第２アーク消弧空間Ｓ１，Ｓに設定することができる。
１　電磁接触器
２　接点機構
３　電磁石ユニット
４　上ケース
５　下ケース
６　収納ケース
７　ガス導入パイプ
８　取付部
１１　第１固定接触子
１１ａ　固定接点
１２　第２固定接触子
１２ａ　固定接点
１３　可動接触子
１３ａ可動接点
１３ｂ　可動接点
１４　接点支え
１５　接触スプリング
１６　スプリング押さえ
２３　連結ばね
２１　可動プランジャ
２２　アーマチュア
２３　連結ばね
２４　スプール
２４ａ　胴部
２４ｂ　上側フランジ部
２４ｃ　下側フランジ部
２５　励磁コイル
２６　摺動カラー
２７　プランジャリング
３１　ヨーク
３１ａ　左側ヨーク半体
３１ｂ　右側ヨーク半体
３２　補助ヨーク
３３　永久磁石
３４　復帰ばね
３６　端子３６
４０　絶縁ホルダー
４１、４２　磁石収納部
４１ａ，４２ａ　内壁
４１ｂ，４１ｃ　側壁
４２ｂ，４２ｃ　側壁
４３　接触子収納空間
４４ａ，４４ｂ　連結部材
４５，４６　収納空間
４７、４９　アーク消弧用永久磁石
４８，５０　磁極板
５１，５２　収納突起
５５ａ，５５ｂ　接点部
５６ａ，５６ｂ　連通空間
Ｓ１　第１アーク消弧空間
Ｓ２　第２アーク消弧空間

Claims (5)

  1. 　電流路の開閉を行う接点機構と、前記接点機構の可動接触子を駆動する電磁石ユニットと、前記接点機構及び前記電磁石ユニットを内部に配置する収納ケースと、を備え、
    　前記接点機構は、
    　第１及び第２固定接点を有する第１及び第２固定接触子と、
    　前記第１及び第２固定接点に接離可能な第１及び第２可動接点を長手方向の両端に設けた可動接触子と、
    　前記収納ケースの内部に配置され、前記第１及び第２固定接触子及び前記可動接触子を収納する絶縁ホルダーと、
    　前記収納ケースの内壁と前記絶縁ホルダーとの間で囲まれて前記可動接触子の長手方向の一方側及び他方側に設けた第１及び第２アーク消弧空間と、
    　前記第１固定接点及び前記第１可動接点の間に発生した第１アークを前記第１アーク消弧空間に引き延ばし、前記第２固定接点及び前記第２可動接点の間に発生した第２アークを前記第２アーク消弧空間に引き延ばす、互いに対向配置された一対のアーク消弧用永久磁石と、
    　前記収納ケースの内壁と前記絶縁ホルダーとで形成され、前記第１及び第２アーク消弧空間と前記電磁石ユニットが収納されている空間とを連通する一対の連通空間と、
    　を備えていることを特徴とする電磁接触器。
  2. 　前記絶縁ホルダーは、前記一対のアーク消弧用永久磁石を収納する一対の磁石収納部と、前記第１及び第２固定接触子と前記可動接触子とを収納する接触子収納空間を間に設けて互いに離間配置した前記一対の磁石収納部を連結して前記電磁石ユニット側に配置されている一対の連結部材と、を備え、
    　前記一対の連結部材と前記収納ケースの内壁との間に、前記一対の連通空間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電磁接触器。
  3. 　前記一対の連結部材の前記第１及び第２アーク消弧空間側を向く面は、前記第１及び第２消弧空間に向けて突出する円弧面形状とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁接触器。
  4. 　前記絶縁ホルダーの各々の前記一対の磁石収納部には、前記アーク消弧用永久磁石の裏面に重ねた状態で該アーク消弧用永久磁石と同一形状の磁極板が収納されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁接触器。
  5. 　前記収納ケースに、アーク消弧用ガスが封入されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電磁接触器。
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