JP2012199120A - 接点装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動接点が固定接点に当接した後も、可動鉄心が固定鉄心に当接する方向に移動する構成を備えながら、接点間のアークを短時間で消弧でき、且つ外部環境への漏れ磁束による影響を低減できる小型の接点装置を提供する。
【解決手段】 電磁石装置８は、可動鉄心８ｄを固定鉄心８ｃに当接する方向に移動させて、可動接点５ａが固定接点３ａに当接した後、可動鉄心８ｄは固定鉄心８ｃに当接する方向に移動する接点装置Ａ１であって、一対の永久磁石１１が、一対の固定接点３ａを左右方向から挟み込むように配置され、２つの側脚部に一対の永久磁石１１のそれぞれを配置したＥ形のヨーク１２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関するものである。

従来、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替えるために、図７に示すプランジャ型の接点装置Ｂ１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。接点装置Ｂ１は、通電により磁力を発生するコイル２０１と、この磁力によって開閉する一対の接点部２０２と、一対の接点部２０２の外側にそれぞれ隣接配置され、接点部２０２に生じるアークを引き伸ばして消弧するための消弧用磁石体２１０とを有する。

一対の接点部２０２は、一対の固定ホルダ２０２ａと可動ホルダ２０２ｂとを有している。固定ホルダ２０２ａは、一対の固定接点２０２ｃをそれぞれ保持する導体からなる。可動ホルダ２０２ｂは、コイル２０１が発生する磁力によって固定ホルダ２０２ａに対して進退する導体からなり、一対の固定接点２０２ｃに対向配置される一対の可動接点２０２ｄが形成されている。

また、接点間に発生するアークを消弧させるために消弧用磁石体２１０を設けており、接点間に発生するアークは、消弧用磁石体２１０によって引き伸ばされる。

そして、コイル２０１への通電時に発生する磁束によって、可動コア２０３は、固定コア２０４に近付く方向に吸引され、可動コア２０３に一体に取り付けられたシャフト２０５および絶縁碍子２０６は、可動コア２０３とともに移動する。可動ホルダ２０２ｂは、ホルダ付勢手段２０８によって、可動コア２０３に付随して固定ホルダ２０２ａ側へと移動し、一対の可動接点２０２ｄと一対の固定接点２０２ｃとが接触する。

可動接点２０２ｄと固定接点２０２ｃとが当接した後も、可動コア２０３はそのまま固定コア２０４側へと吸引されるため、このときに可動ホルダ２０２ｂと可動コア２０３とが分離する。その後、可動コア２０３は、シャフト２０５の下端部が固定コア２０４内に設けられた底部２０７と接触する位置まで移動し、その位置で停止する。このとき、可動ホルダ２０２ｂはホルダ付勢手段２０８によって固定ホルダ２０２ａ側へ押圧され、可動接点２０２ｄと固定接点２０２ｃとは当接した状態を保ち、接点間の導通状態が形成される。

特開２０１０−２６７４７０号公報

上記従来の接点装置Ｂ１では、接点間に発生するアークは、対向配置された一対の消弧用磁石体２１０によって引き伸ばされ、消弧される。

しかしながら、一対の消弧用磁石体２１０間の磁気ギャップが大きく、消弧用磁石体２１０のサイズ（エネルギー積）を大きくする必要があり、装置の大型化の要因になっていた。また、外部環境に対して、漏れ磁束によるノイズ等の影響があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動接点が固定接点に当接した後も、可動鉄心が固定鉄心に当接する方向に移動する構成を備えながら、接点間のアークを短時間で消弧でき、且つ外部環境への漏れ磁束による影響を低減できる小型の接点装置を提供することにある。

本発明の接点装置は、可動鉄心を固定鉄心に当接する方向に移動させることによって可動接点が固定接点に当接した後、前記可動鉄心は前記固定鉄心に当接する方向にさらに移動する接点装置であって、一対の前記固定接点を結ぶ線分の両端のそれぞれから、前記線分と同一方向に延長した各延長線上に配置した一対の永久磁石と、２つの側脚部の間に中央脚部を有するＥ形の磁性体からなり、２つの前記側脚部において前記中央脚部に対向する各一面に、一対の前記永久磁石のそれぞれを配置した第１のヨークとを備えることを特徴とする。

この発明において、並設された一対の導体で形成され、前記各導体の先端近傍に前記固定接点を設けた一対の固定ホルダと、一対の前記固定接点に対して一方側に位置して、前記固定接点のそれぞれに接離する一対の前記可動接点を設けた可動接触子と、前記可動接触子に一端面が対向し、他端側が一対の前記固定接点に対して他方側に延設された可動軸と、前記可動軸に対して前記他方側に配置される前記可動鉄心、および前記可動鉄心に対して前記他方側に配置される前記固定鉄心を具備して、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて前記可動鉄心を前記固定鉄心に当接する方向に移動させることで、前記可動軸の一端面が前記可動接触子から離れる方向に前記可動軸を移動させる電磁石装置と、前記可動接点が前記固定接点に当接する方向に前記可動接触子を付勢する接圧ばねとを備えることが好ましい。

この発明において、前記第１のヨークは、同一方向を壁面とする壁体で形成されることが好ましい。

この発明において、前記第１のヨークは、平板を折曲して形成されることが好ましい。

この発明において、前記第１のヨークは、Ｅ形の１つの部材で構成されることが好ましい。

この発明において、前記第１のヨークは、コの字状の２つの部材を組み合わせて構成されることが好ましい。

この発明において、前記可動接触子の前記一方側に形成された面に、磁性体からなる第２のヨークを配置し、この第２のヨークは、前記第１のヨークの前記中央脚部に対向することが好ましい。

この発明において、前記側脚部の長手方向において、一対の前記永久磁石の互いに対向する各対向面の中心は、前記固定接点の中心より前記固定ホルダの前記先端側に位置していることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、可動接点が固定接点に当接した後も、可動鉄心が固定鉄心に当接する方向に移動する構成を備えながら、接点間のアークを短時間で消弧でき、且つ外部環境への漏れ磁束による影響を低減できる小型の接点装置を提供できるという効果がある。

実施形態１の接点装置の構成を示す断面図である。 同上の接点部近傍の概略構成を示す上面図である。 同上のヨークを設けた接点部近傍の概略構成を示す斜視図である。 同上の別のヨークを設けた接点部近傍の概略構成を示す斜視図である。 同上の別のヨークを設けた接点部近傍の概略構成を示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）実施形態２の接点装置のヨークを示す上面図である。 従来の接点装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１、図２は、本実施形態の接点装置Ａ１の構成を示す。なお、以下の説明では、図１において上下左右前後方向を規定している。

接点装置Ａ１は、直方体の函状のケース１が外郭を構成している。ケース１内には、上下を分離する仕切壁２が形成され、上方の接点空間１０ａと下方の電磁石空間１０ｂとが分離されている。

接点空間１０ａには、固定ホルダ３、可動接触子５、接圧ばね６を収納している。

固定ホルダ３は、一対の固定接点３ａを上面に設けており、一対の固定ホルダ３が左右方向に並んで配置されることで、一対の固定接点３ａも左右方向に並設されている。一対の固定ホルダ３は、後方向に導通板３ｂがそれぞれ延設されており、各導通板３ｂは、ケース１の後面を挿通して外部に突出し、外部回路（図示無し）に接続される。すなわち、固定接点３ａは、固定ホルダ３の前端近傍（先端近傍）に設けられている。

さらに、一対の固定接点３ａに対向する可動接点５ａを下面に設けた可動接触子５が、固定ホルダ３の上面に対向配置されている。そして、ケース１の上底面には円環状の凹部１ａが形成されており、接圧ばね６が凹部１ａ内に嵌め込まれ、接圧ばね６の下端は、可動接触子５の上面に当接している。

そして、可動接触子５の下面略中央（一対の可動接点５ａ間）には、棒状の可動軸７が配置されており、可動軸７は、一対の固定ホルダ３間を下方に延設され、軸本体７ａの上端に、軸本体７ａより大径の当接部７ｂを設けて構成される。可動軸７は、仕切壁２の略中央に設けた挿通孔２ａを挿通し、当接部７ｂの上面は可動接触子５の下面に対向し、軸本体７ａの下端側には電磁石装置８が配置されている。

仕切壁２は、接点空間１０ａと電磁石空間１０ｂとを分離することにより、接点空間１０ａ側の摩耗粉が電磁石空間１０ｂへ侵入することを防止するとともに、電磁石空間１０ｂ側の異物が接点空間１０ａ側へ侵入することを防止する働きを有する。

電磁石装置８は、コイルボビン８ａと、コイル８ｂと、固定鉄心８ｃと、可動鉄心８ｄと、復帰ばね８ｅと、継鉄８ｆとで構成される。

コイルボビン８ａは、絶縁部材で円筒状に形成されて、その外周にはコイル８ｂが巻回されている。コイルボビン８ａの筒内には、固定鉄心８ｃ、可動鉄心８ｄ、復帰ばね８ｅが収納され、固定鉄心８ｃの上方に可動鉄心８ｄが対向配置される。可動鉄心８ｄには、可動軸７の軸本体７ａが挿通して固定されており、可動軸７と可動鉄心８ｄとは一体に移動する。固定鉄心８ｃの上面には、円柱状の凹部８ｇが形成され、可動鉄心８ｄの下面には、円柱状の凹部８ｈが形成され、復帰ばね８ｅの両端は、凹部８ｇ，８ｈに嵌め込まれる。さらに、コイルボビン８ａの外面は、磁性体からなる継鉄８ｆで囲まれ、固定鉄心８ｃの下面は継鉄８ｆ当接して配置されている。

次に、接点装置Ａ２の動作について説明する。

まず、コイル８ｂが通電されていない場合、復帰ばね８ｅの付勢力によって、可動鉄心８ｄは、接圧ばね６の付勢力に抗って上方に移動しており、可動軸７を介して可動接触子５を上方に移動させている。このとき、可動接点５ａは、固定接点３ａから離間している。

次に、ケース１の外部に取り出された図示しないターミナルを介してコイル８ｂが通電されると、固定鉄心８ｃが磁化されて電磁石を形成して、固定鉄心８ｃと可動鉄心８ｄとの間に磁気吸引力が働く。而して、可動鉄心８ｄは、復帰ばね８ｅの付勢力に抗して、固定鉄心８ｃに当接する方向（下方向）に移動する。可動鉄心８ｄが下方向へ移動すると、可動軸７を介して可動接触子５を上方に押し付けていた力が解放されるため、接圧ばね６の付勢力によって、可動接触子５が下方向へ移動し、可動接点５ａが固定接点３ａに当接する。可動接点５ａが固定接点３ａに当接した後、可動軸７および可動鉄心８ｄは、可動接触子５から離れてさらに下方向へ移動して、軸本体７ａの下端が固定鉄心８ｃの凹部８ｇの底部に接触する位置まで移動し、その位置で停止する。このとき、可動接点５ａは、接圧ばね６の付勢力によって固定接点３ａに押圧されている。

次に、コイル８ｂの通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、復帰ばね８ｅの付勢力によって、可動鉄心８ｄは、固定鉄心８ｃから離れる方向（上方向）に移動する。そして、可動鉄心８ｄおよび可動軸７がともに上方向に移動するので、可動軸７の当接部７ｂが可動接触子５の下面に当接した後、可動接触子５は、接圧ばね６の付勢力に抗して上方向に移動し、可動接点５ａは、固定接点３ａから離間する。可動接触子５は、固定ホルダ３から離れた後、可動軸７に押されて、さらに上方向に移動し、停止する。

上述の開閉動作を行う接点装置Ａ１は、左右方向に並設された一対の固定接点３ａに対して、一対の固定接点３ａを左右方向から挟み込む一対の永久磁石１１を、ケース１に埋設している。この永久磁石１１は、固定接点３ａ−可動接点５ａ間が開極するときに、固定接点３ａ−可動接点５ａ間に発生するアークを消弧させるために設けられている。

永久磁石１１は、矩形板状に形成されており、図２に示すように、一対の固定接点３ａを結ぶ左右方向の線分Ｌ１の両端のそれぞれから、左右方向に延長した各延長線Ｌ２，Ｌ３上に配置される。この永久磁石１１は、厚み方向に着磁されており、長手方向が前後方向に沿うように配置され、厚み方向が左右方向に沿うように配置されて、同一極が互いに対向している。また、永久磁石１１の各対向面の前後方向の中心は、固定接点３ａの前後方向の中心より、固定ホルダ３の前端３ｃ（固定ホルダ３の先端）側に位置している。

そして、開極時に接点間に発生するアークは、永久磁石１１が発生する磁界によって引き伸ばされ、消弧される。

例えば、接点装置Ａ１が、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替える場合、図１，図２において、大電流が可動接触子５を左から右へ流れ、小電流が可動接触子５を右から左へ流れるものとする。そして、一対の永久磁石１１のＳ極同士を対向させた場合、可動接触子５を左から右へ流れる大電流の遮断時に接点間に発生するアークは、固定ホルダ３の前端３ｃ（固定ホルダ３の先端）側に向かう方向（前方向）に引き伸ばされる。また、可動接触子５を右から左へ流れる小電流の遮断時に接点間に発生するアークは、導通板３ｂの後端３ｄ側に向かう方向（後方向）に引き伸ばされる。

したがって、大電流の遮断時に発生するアークの端部の移動量は、最大で固定ホルダ３の前端３ｃまでであり、アークが充分に引き伸ばされて、消弧することが可能となる。

一方、小電流の遮断時に発生するアークの端部の移動量は、最大で導通板３ｂの後端３ｄまでであり、アークの端部の移動量は大きくなり、アークを大きく引き伸ばすことは困難である。しかし、小電流の遮断時に発生するアークは、消弧が比較的容易であるため、その引き伸ばし量が少なくても消弧し得る。

また、本実施形態では、永久磁石１１の各対向面の前後方向の中心が、固定接点３ａの前後方向の中心より前方向に位置している。すなわち、永久磁石１１は、固定接点３ａに対して前方向に延長されている。このような構成は、互いに大きさが異なる双方向の電流の通電、遮断を切り替える接点装置Ａ１において、大電流遮断時に発生するアークを前方向に引き伸ばす場合に効果的である。具体的には、大電流を遮断する際に発生するアークを、前方向に効果的に引き伸ばすことができ、さらには永久磁石１１の小型化を図ることができる。

なお、一対の永久磁石１１のＮ極同士を対向させた場合、アークが引き伸ばされる方向は、上記方向と逆になる。

さらに、本実施形態の接点装置Ａ１は、Ｅ形のヨーク１２（第１のヨーク）を備えており、図３は、ヨーク１２を設けた接点部近傍の概略構成を示す。

ヨーク１２は、２つの側脚部１２ａ，１２ｂ間に中央脚部１２ｃを有して、後方が開放したＥ形の１つの磁性体からなり、中央脚部１２ｃは、前方が開放したコの字状に形成されている。このヨーク１２は、上下方向を壁面とする壁体で一体に形成されており、比較的作り易いものになる。

そして、２つの側脚部１２ａ，１２ｂは、中央脚部１２ｃに対向する各一面に、一対の永久磁石１１のそれぞれを配置しており、各永久磁石１１のＮ極−Ｓ極間の磁路がヨーク１２を介して形成される。而して、各永久磁石１１が発生する磁束は、ヨーク１２に引き寄せられて漏れ磁束が抑制されるので、接点近傍の磁束密度を向上させることができて接点間に発生するアークを引き伸ばす力が増大する。さらに、漏れ磁束も抑制できる。

したがって、ヨーク１２を設けることで、接点間のアークを短時間で消弧でき、且つ外部環境への漏れ磁束による影響を低減できる。さらに、永久磁石１１のサイズを小さくしてもアークを引き伸ばす力を維持できるため、アーク遮断性能を維持しつつも接点装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、図４に示すＥ形のヨーク１３を用いてもよい。ヨーク１３は、２つの側脚部１３ａ，１３ｂ間に中央脚部１３ｃを有して、後方が開放したＥ形の１つの磁性体からなる。そして、２つの側脚部１３ａ，１３ｂは、中央脚部１３ｃに対向する各一面に、一対の永久磁石１１のそれぞれを配置しており、各永久磁石１１のＮ極−Ｓ極間の磁路がヨーク１３を介して形成される。ヨーク１３は、平板の磁性体からなり、図４における側脚部１３ａ，１３ｂは、前後方向を長尺とする平板の左右方向の端部を下方向に折曲して構成されており、金型等を用いることなく、汎用の平板の磁性体から作成できる。

さらに、図５に示すように、磁性体からなるヨーク２１（第２のヨーク）を可動接触子５の上面に配置してもよい。このヨーク２１は、下方が開放したコの字状に形成されて、可動接触子５の前後端を挟み込み、ヨーク１３の中央脚部１３ｃに対向している。

そして、固定接点３ａ−可動接点５ａ間が導通した状態では、可動接触子５に電流が流れることで可動接触子５の周囲に磁場が形成され、ヨーク２１，１３を通る磁束が発生する。而して、ヨーク２１−ヨーク１３間に上下方向の磁気吸引力が発生し、ヨーク２１がヨーク１３に引き寄せられるので、固定接点３ａ−可動接点５ａ間にも互いに押し付け合う力が発生する。なお、このヨーク２１は、図３に示すＥ形のヨーク１２と組み合わせて用いても、上記同様の効果を奏し得る。

したがって、固定接点３ａ−可動接点５ａ間に短絡電流が流れた場合、上記磁気吸引力によって接点反発力を打ち消すことができ、接点間における接圧の低下を抑制することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１のヨーク１２，ヨーク１３のそれぞれを２つの部品で構成したものであり、他の構成は実施形態１と同様であって、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

図６（ａ）は、ヨーク１２を、コの字状のヨーク１２１，１２２を組み合わせて構成している。ヨーク１２１は、側脚部１２ａと中央脚部１２ｃの左半分とを構成し、ヨーク１２２は、側脚部１２ｂと中央脚部１２ｃの右半分とを構成しており、中央脚部１２ｃは、ヨーク１２１，１２２によって形成される。

図６（ｂ）は、ヨーク１３を、コの字状のヨーク１３１，１３２を組み合わせて構成している。ヨーク１３１は、側脚部１３ａと中央脚部１３ｃの左半分とを構成し、ヨーク１３２は、側脚部１３ｂと中央脚部１３ｃの右半分とを構成しており、中央脚部１３ｃは、ヨーク１３１，１３２によって形成される。

このように、ヨーク１２，ヨーク１３のそれぞれを２つの部品で構成することによって、接点部周辺の狭いスペースでの組み立て作業を容易にすることができる。

なお、上述の各実施形態における接点装置は、例えば、車両に搭載したバッテリーから車両走行用の電動機等へ電力を供給する直流電路に設けられて、この直流電路を導通・遮断する目的で使用される。但し、上述の各実施形態における接点装置は、この用途に限定されるものではなく、交流電路や、車両以外の電路等に用いてもよい。

Ａ１ 接点装置
３ 固定ホルダ
３ａ 固定接点
５ 可動接触子
５ａ 可動接点
６ 接圧ばね
７ 可動軸
８ 電磁石装置
８ｂ コイル
８ｃ 固定鉄心
８ｄ 可動鉄心
１１ 永久磁石
１２ ヨーク（第１のヨーク）

Claims (8)

1. 可動鉄心を固定鉄心に当接する方向に移動させることによって可動接点が固定接点に当接した後、前記可動鉄心は前記固定鉄心に当接する方向にさらに移動する接点装置であって、
   一対の前記固定接点を結ぶ線分の両端のそれぞれから、前記線分と同一方向に延長した各延長線上に配置した一対の永久磁石と、
   ２つの側脚部の間に中央脚部を有するＥ形の磁性体からなり、２つの前記側脚部において前記中央脚部に対向する各一面に、一対の前記永久磁石のそれぞれを配置した第１のヨークと
   を備えることを特徴とする接点装置。
2. 並設された一対の導体で形成され、前記各導体の先端近傍に前記固定接点を設けた一対の固定ホルダと、
   一対の前記固定接点に対して一方側に位置して、前記固定接点のそれぞれに接離する一対の前記可動接点を設けた可動接触子と、
   前記可動接触子に一端面が対向し、他端側が一対の前記固定接点に対して他方側に延設された可動軸と、
   前記可動軸に対して前記他方側に配置される前記可動鉄心、および前記可動鉄心に対して前記他方側に配置される前記固定鉄心を具備して、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて前記可動鉄心を前記固定鉄心に当接する方向に移動させることで、前記可動軸の一端面が前記可動接触子から離れる方向に前記可動軸を移動させる電磁石装置と、
   前記可動接点が前記固定接点に当接する方向に前記可動接触子を付勢する接圧ばねと
   を備えることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記第１のヨークは、同一方向を壁面とする壁体で形成されることを特徴とする請求項１または２記載の接点装置。
4. 前記第１のヨークは、平板を折曲して形成されることを特徴とする請求項１または２記載の接点装置。
5. 前記第１のヨークは、Ｅ形の１つの部材で構成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の接点装置。
6. 前記第１のヨークは、コの字状の２つの部材を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の接点装置。
7. 前記可動接触子の前記一方側に形成された面に、磁性体からなる第２のヨークを配置し、この第２のヨークは、前記第１のヨークの前記中央脚部に対向することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の接点装置。
8. 前記側脚部の長手方向において、一対の前記永久磁石の互いに対向する各対向面の中心は、前記固定接点の中心より前記固定ホルダの前記先端側に位置していることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の接点装置。

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