JP2012199139A - 接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子とその他の部材との摩擦を少なくすることができ、且つ可動子が接点の接離方向以外の方向へ移動するのを規制することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉器を提供する。
【解決手段】互いに接離する各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ及び各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが設けられる可動子１２と、可動子１２を各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向きに付勢する接圧ばね１３とを備え、接圧ばね１３は、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと各可動接点１２Ａ〜１２Ｃとの接離方向に沿って撓み自在であり、その撓み方向における一端部が可動子１２に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置に関する。

従来から、電気回路を開閉する電磁継電器が知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。この特許文献１に記載の電磁継電器は、通電時に電磁力を発生するコイルと、コイルの電磁力により駆動される可動部材と、第１固定接点を有する第１固定接点保持部材と、第２固定接点及び第３固定接点を有する第２固定接点保持部材とを備える。可動部材は、可動コア、シャフト、および絶縁碍子から構成される。また、この電磁継電器は、各固定接点と接離する第１可動接点及び第２可動接点及び第３可動接点を有する可動子と、固定接点と可動接点とが当接する向きに可動子を付勢する接圧ばねと、固定接点と可動接点とが離れる向きに可動子を付勢する復帰ばねとを備える。

そして、この電磁継電器は、コイルの電磁力により可動コア等が駆動されたときには、固定接点と可動接点とが当接するとともに、可動部材と可動子とが離れるように構成されている。ここで、可動コア等が電磁力により駆動されたときには、第１固定接点と第１可動接点との接触部、第２固定接点と第２可動接点との接触部、および第３固定接点と第３可動接点との接触部の３点接触となる。したがって、３つの可動接点が３つの固定接点に衝突した際の可動子の揺動が防止されるようになっている。

特開２０１０−２５７９２３号公報

ところで、上記従来例では、可動子が接点の接離方向以外の方向に移動しないように、可動子を接点の接離方向に沿って案内するガイドが電磁継電器の樹脂製のケース内壁から突出する形で設けられている。しかしながら、樹脂製のガイドと金属製の可動子との摩擦によりガイドが磨耗し、その磨耗粉が接点に付着することで接点間の接触不良を起こす虞があるという問題があった。また、上記ガイドと可動子との摩擦により可動子がガイドに引っ掛かり、動作不良を起こす虞があるという問題もあった。すなわち、可動子とその他の部材との摩擦により、上記の問題が生じ得る。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、可動子とその他の部材との摩擦を少なくすることができ、且つ可動子が接点の接離方向以外の方向へ移動するのを規制することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉器を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、互いに接離する固定接点及び可動接点と、前記可動接点が設けられる可動子と、前記可動子を前記固定接点に向かう向きに付勢する接圧ばねとを備え、前記接圧ばねは、前記固定接点と可動接点との接離方向に沿って撓み自在であり、その撓み方向における一端部が前記可動子に固定されることを特徴とする。

この接点装置において、前記可動子に、前記接圧ばねの前記撓み方向における一端部が嵌合する規制用凹部を設けることが好ましい。

この接点装置において、前記可動子に、前記接圧ばねの前記撓み方向における一端部が嵌合する規制用凸部を設けることが好ましい。

この接点装置において、前記接圧ばねはコイルスプリングから成り、前記接圧ばねの内側又は外側に、前記接圧ばねの径方向の移動を規制する規制用ガイドを設けることが好ましい。

この接点装置において、前記接圧ばねは板ばねから成ることが好ましい。

この接点装置において、前記可動子に、磁性材料から成る磁性体を設けることが好ましい。

この接点装置において、前記磁性体を、前記可動子における前記固定接点側の一面に設けることが好ましい。

本発明の電磁開閉装置は、上記何れかの接点装置と、当該接点装置の前記可動子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、可動子とその他の部材との摩擦を少なくすることができ、且つ可動子が接点の接離方向以外の方向へ移動するのを規制することができるという効果を奏する。

本発明に係る接点装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は断面図で、（ｂ）は可動子の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上の接点装置における他の構成を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同上の接点装置において接圧ばねを板ばねで構成した場合を示す断面図である。 同上の接点装置において磁性板を設けた場合を示す断面図である。 本発明に係る電磁開閉装置の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は同上の電磁開閉装置の可動子を示す図で、（ｂ）は同上の電磁開閉装置の各固定端子を示す図である。

以下、本発明に係る接点装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）における上下を上下方向、紙面手前側を前方向、紙面奥側を後方向と定めるものとする。本実施形態である接点装置１は、図１（ａ）に示すように、第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂを有する第１の固定端子１０と、第３の固定接点１０Ｃを有する第２の固定端子１１とを備える。また、本実施形態は、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとそれぞれ接離する可動接点１２Ａ〜１２Ｃを有する可動子１２と、可動子１２を各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに接触させる向きに付勢する接圧ばね１３とを備える。接点装置１は、中空箱形のハウジング３に収納される。なお、ハウジング３の具体的構成については、後述の電磁開閉装置の実施形態において説明する。

各固定端子１０，１１は、何れも導電性を有する金属材料から矩形板状に形成される。第１の固定端子１０の上面には、導電性を有する金属材料から形成される第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂが前後方向に沿って互いに一定の間隔を空けて固着される。また、第２の固定端子１１の上面には、同じく導電性を有する金属材料から形成される第３の固定接点１０Ｃが固着される。

可動子１２は、導電性を有する金属材料から矩形板状に形成され、その下面には、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと対向する形で第１の可動接点１２Ａ、第２の可動接点１２Ｂ、第３の可動接点１２Ｃがそれぞれ固着される。各可動接点１２Ａ〜１２Ｃは、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと同様に、導電性を有する金属材料から形成される。なお、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ及び各可動接点１２Ａ〜１２Ｃは、接触抵抗を小さくするために各固定端子１０，１１及び可動子１２を形成する材料よりも電気抵抗の小さい材料で形成されるのが望ましい。

また、可動子１２の上面には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、下向きに窪んだ断面楕円形状の規制用凹部１２０が設けられている。この規制用凹部１２０は、その短径の径寸法が接圧ばね１３の径寸法とほぼ同一の寸法となるように設けられている。

接圧ばね１３は、上下方向（接点の接離方向）に撓み自在なコイルスプリングから成り、その下端部が可動子１２の規制用凹部１２０に嵌合して固定されるとともに、上端部が接点装置１が収納される空間（ここでは、ハウジング３の内部）の上面に当接する。したがって、接圧ばね１３の付勢力が働くことにより、可動子１２は各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き（下向き）に付勢される。

以下、本実施形態の動作について説明する。なお、以下の説明では、可動子１２を図示しない駆動手段によって上下方向に沿って駆動させている。この駆動手段としては、例えば後述する電磁開閉装置の実施形態における電磁石装置２が用いられる。

接点間が開成しているときは、駆動手段によって可動子１２の位置が固定されていることから、図１（ａ）に示すように、可動子１２の下方への変位が規制されている。次に、駆動手段によって可動子１２の下方への変位の規制が解除されると、可動子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に（各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き）に変位する。そして、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。そして、駆動手段によって接圧ばね１３の付勢力に抗って可動子１２を上方へと変位させると、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。

ここで、本実施形態では、上述のように接点の接離方向に撓み自在な接圧ばね１３の一端部が可動子１２に固定されているため、接圧ばね１３と連動する可動子１２は、その移動方向が接圧ばね１３の撓み方向に規制される。このため、本実施形態では、従来例のように可動子１２を接点の接離方向に沿って案内するガイドを設ける必要がないため、可動子１２がガイドと摩擦することがない。

上述のように、本実施形態では、可動子１２とその他の部材との摩擦を少なくすることができ、且つ可動子１２が接点の接離方向以外の方向へ移動するのを規制することができる。特に、従来例では、金属製の可動子と樹脂製のガイドとが摩擦することにより磨耗粉が生じる虞があったが、本実施形態では、金属製の可動子１２が樹脂製のその他の部材と接触することがない。したがって、可動子１２とその他の部材との摩擦によって磨耗粉が生じるということもなく、磨耗粉が接点に付着することで接点間の接触不良を起こし得るという問題を回避することができる。また、可動子１２とその他の部材との摩擦により可動子が他の部位に引っ掛かるということもなく、動作不良を起こし得るという問題を回避することができる。

なお、本実施形態では、接圧ばね１３の下端部を規制用凹部１２０に嵌合することで可動子１２に接圧ばね１３の下端部が固定されているが、他の構成で接圧ばね１３の下端部を可動子１２に固定してもよい。例えば図２（ａ）に示すように、可動子１２の上面に、上向きに突出する断面楕円形状の規制用凸部１２１を規制用凹部１２０の代わりに設けてもよい。この規制用凸部１２１は、その短径の径寸法が接圧ばね１３の径寸法とほぼ同一の寸法となるように設けられる。この構成においても、接圧ばね１３の下端部を規制用凸部１２１に嵌合することで、可動子１２に接圧ばね１３の下端部を固定することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、可動子１２の上面に、上向きに突出する３つの断面矩形状の凸部１２２を規制用凹部１２０の代わりに設けてもよい。これら凸部１２２は、接圧ばね１３の周方向に沿って一定の間隔を空けて設けられる。この構成においても、接圧ばね１３の下端部を各凸部１２２に嵌合することで、可動子１２に接圧ばね１３の下端部を固定することができる。なお、凸部１２２は３つに限定されるものではなく、複数であればよい。

更には、図２（ｃ）に示すように、ハウジング３内部の上面に固定されて下向きに突出する円柱形状の規制用ガイド１４を規制用凹部１２０の代わりに設けてもよい。規制用ガイド１４は、その径寸法が接圧ばね１３の径寸法よりも僅かに小さい筒部１４Ａと、筒部１４Ａの上端部に設けられて筒部１４Ａの径方向に突出する円板形状の鍔部１４Ｂとから成る。そして、この構成では、接圧ばね１３の下端部を可動子１２の上面に固定し、接圧ばね１３の内側に規制用ガイド１４を通すことで、接圧ばね１３の内周面が規制用ガイド１４の外周面に当接する。したがって、接圧ばね１３がその径方向へ移動しようとしても、規制用ガイド１４によってその移動が規制される。このため、接圧ばね１３と連動する可動子１２についても、接圧ばね１３の径方向への移動を規制することができる。

なお、規制用ガイド１４は、上記の規制用凹部１２０、規制用凸部１２１、凸部１２２の何れかと組み合わせて用いるのが望ましい。また、上記の規制用ガイド１４は、接圧ばね１３の内側に配設することで接圧ばね１３の径方向への移動を規制しているが、接圧ばね１３の外側に規制用ガイド（図示せず）を設けてもよい。この場合、規制用ガイドが接圧ばね１３の外周面に当接するように構成すれば、上記と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態では、コイルスプリングから成る接圧ばね１３を用いているが、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、接圧ばね１３の代わりに板ばねから成る接圧ばね１５を用いてもよい。接圧ばね１５は、可動子１２の上面に固定される主板１５Ａと、主板１５Ａの左右両端部から互いに離れるように斜め上向きに突出する１対の側板１５Ｂとを一体に形成して成る。この構成では、各側板１５Ｂの上端部がハウジング３内部の上面を摺動することで、接圧ばね１５が全体として接点の接離方向に撓み自在となっている。したがって、コイルスプリングから成る接圧ばね１３を用いる場合と同様の効果を奏することができる。

ところで、可動子１２を駆動する駆動手段が後述の電磁石装置２のように電磁力によるものであれば、上記の構成の他に、例えば鉄等の磁性材料から成る磁性体１６を可動子１２に設ける構成を付加してもよい（図４参照）。この構成を付加すれば、接点の閉成時に磁性体１６が電磁石装置２等に吸引されることで可動子１２が下向きに付勢されるので、接点間に働く接圧を大きくすることができ、接点間の接触をより確実にすることができる。なお、磁性体１６は、図４に示すように可動子１２の下面、すなわち、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ側に配設するのが望ましい。この場合、磁性体１６と電磁石装置２との間の距離を短くすることができるため、吸引力を大きくすることができる。

以下、上記接点装置１を備えた電磁開閉装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図５における上下左右を上下左右方向と定めるものとする。また、本実施形態では、上記接点装置１の実施形態のうち規制用凹部１２０を可動子１２に設けているが、規制用凸部１２１等の他の構成を採用しても構わないことは言うまでもない。

本実施形態は、図５に示すように、中空箱形のハウジング３内に、上記接点装置１と、接点装置１の可動子１２を駆動して各可動接点１２Ａ〜１２Ｃを各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ（図６参照）に接離させる電磁石装置２（駆動手段）とを収納して構成される。なお、ハウジング３は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂製であって、図５に示すように２つの上ケース３０、下ケース３１を一体に組み合わせて形成される。

接点装置１は、上ケース３０と下ケース３１とで覆われる空間内に配置される。ここで、接圧ばね１３は、その上端部が上ケース３０内部の上面に固定され、下端部が規制用凹部１２０に嵌合して固定される。図６（ａ）に示すように、第１の可動接点１２Ａは、第２の可動接点１２Ｂ及び第３の可動接点１２Ｃの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。また、図６（ｂ）に示すように、第１の固定接点１０Ａは、第２の固定接点１０Ｂ及び第３の固定接点１０Ｃの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。

各固定端子１０，１１には、それぞれハウジング３の右面から突出する負荷端子１００，１１０が一体に形成されている。各負荷端子１００，１１０のうち何れか一方は、外部電源（図示せず）に接続され、他方は外部負荷（図示せず）に接続される。なお、接点装置１の他の各部は上記実施形態において既に説明しているので、ここでは説明を省略する。

電磁石装置２は、図５に示すように、コイルボビン２１に巻き回されて成る励磁巻線２０と、励磁巻線２０の両端がそれぞれ接続される１対（図示では１つ）のコイル端子２２とを備える。また、電磁石装置２は、コイルボビン２１内に配設固定される固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、復帰ばね２５とを備える。

コイルボビン２１は、樹脂材料により円筒状に形成され、その上端部及び下端部のそれぞれに鍔部２１Ａ，２１Ｂが形成されている。鍔部２１Ａ，２１Ｂの間にある円筒部２１Ｃには、上述のように励磁巻線２０が配設されている。

励磁巻線２０は、コイルボビン２１の鍔部２１Ａに設けられる１対の端子部（図示せず）にその両端部がそれぞれ接続され、各端子部を介して各コイル端子２２に接続される。各コイル端子２２は、銅等の導電性を有する金属材料から形成され、ハウジング３の右面から突出する形で設けられる。そして、各コイル端子２２に励磁電流を流すことで、励磁巻線２０が通電するようになっている。

コイルボビン２１の円筒部２１Ｃには、その内側の下端部に磁性材料から形成された固定鉄心２３が配設される。ここで、コイルボビン２１の下方には、磁性材料から形成された継鉄２１Ｄが配設されている。そして、固定鉄心２３は、コイルボビン２１の下端部に設けられた図示しない穴を介して継鉄２１Ｄに固定されている。固定鉄心２３の上端部には、可動鉄心２４の下端部が嵌合する下向きに窪んだ凹部２３Ａが設けられている。また、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃ内側には、磁性材料から形成された可動鉄心２４が固定鉄心２３の上側に移動自在に配設される。可動鉄心２４の下端部には、上向きに窪んだ収納凹部２４Ａが設けられており、この収納凹部２４Ａに復帰ばね２５の一部が収納される。

復帰ばね２５は、コイルスプリングから成り、可動鉄心２４の収納凹部２４Ａ内の上面と、固定鉄心２３の凹部２３Ａ内の下面との間に保持される。復帰ばね２５は、可動鉄心２４が下方に変位したときに圧縮され、可動鉄心２４を上向きに付勢する。

ここで、可動鉄心２４の外径寸法は固定鉄心２３の外径寸法よりも小さく、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃと可動鉄心２４との間には隙間が生じる。この隙間には、磁性体から円筒状に形成されて上端部にフランジが設けられたプレート２６が配設される。そして、上記の固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、プレート２６と、継鉄２１Ｄとで磁気回路を形成している。可動鉄心２４には、金属製のシャフト２４Ｂが貫通する形で固定されている。シャフト２４Ｂは、下ケース３１を貫通して上ケース３０まで延設されており、その上端部には、絶縁性を有する樹脂材料から形成されるキャップ２４Ｃが配設されている。

以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、励磁巻線２０に通電すると、可動鉄心２４が固定鉄心２３に吸引されることで、可動鉄心２４に固定されているシャフト２４Ｂが下方に変位する。すると、シャフト２４Ｂと連動してキャップ２４Ｃも下方に変位することで、キャップ２４Ｃによる可動子１２の下方への変位の規制が解除されるため、可動子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に変位する。そして、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。

このとき、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとが３点で接触するため、接点同士が衝突した際の可動子１２の揺動が防止される。このため、可動子１２の揺動による異音の発生や、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃ及び各固定接点１０Ａ〜１０Ｃの摩擦による消耗を防止することができる。

一方、励磁巻線２０への通電が遮断されると、復帰ばね２５の付勢力により可動鉄心２４が上方へと変位し、シャフト２４Ｂも上方に変位する。すると、シャフト２４Ｂと連動してキャップ２４Ｃも上方に変位することで、キャップ２４Ｃの上端部が可動子１２の下面と当接する。キャップ２４Ｃは、接圧ばね１３の付勢力に抗って可動子１２を上方へと変位させ、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。

上述のように、本実施形態においても上記接点装置１を用いているので、可動子１２とその他の部材との摩擦を少なくすることができ、且つ可動子１２が接点の接離方向以外の方向へ移動するのを規制することができる。したがって、可動子１２と他の部位との摩擦によって磨耗粉が生じるということもなく、磨耗粉が接点に付着することで接点間の接触不良を起こし得るという問題を回避することができる。また、可動子１２と他の部位との摩擦により可動子が他の部位に引っ掛かるということもなく、動作不良を起こし得るという問題を回避することができる。

１ 接点装置
１０ 第１の固定端子
１１ 第２の固定端子
１０Ａ〜１０Ｃ 固定接点
１２ 可動子
１２０ 規制用凹部
１２Ａ〜１２Ｃ 可動接点
２ 電磁石装置（駆動手段）

Claims (8)

1. 互いに接離する固定接点及び可動接点と、前記可動接点が設けられる可動子と、前記可動子を前記固定接点に向かう向きに付勢する接圧ばねとを備え、前記接圧ばねは、前記固定接点と可動接点との接離方向に沿って撓み自在であり、その撓み方向における一端部が前記可動子に固定されることを特徴とする接点装置。
2. 前記可動子に、前記接圧ばねの前記撓み方向における一端部が嵌合する規制用凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記可動子に、前記接圧ばねの前記撓み方向における一端部が嵌合する規制用凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の接点装置。
4. 前記接圧ばねはコイルスプリングから成り、前記接圧ばねの内側又は外側に、前記接圧ばねの径方向の移動を規制する規制用ガイドを設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の接点装置。
5. 前記接圧ばねは板ばねから成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の接点装置。
6. 前記可動子に、磁性材料から成る磁性体を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の接点装置。
7. 前記磁性体を、前記可動子における前記固定接点側の一面に設けたことを特徴とする請求項６記載の接点装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の接点装置と、当該接点装置の前記可動子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする電磁開閉装置。

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