JP2013246870A - 接点装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることのできる接点装置を提供する。
【解決手段】それぞれ固定接点１０を有する１対の固定端子１と、各固定接点１０と接離する可動接触子２と、可動接触子２を付勢する接圧ばね３３と、天板３０と底板３１との間で可動接触子２及び接圧ばね３３を挟持して保持する保持部材３と、保持部材３を一端に固定する可動軸２０と、可動鉄心７及び固定鉄心８の間に磁気吸引力を発生させることにより可動軸２０を駆動する電磁石ブロックＢ１とを備え、可動接触子２と底板３１との間にピン９を設け、ピン９の先端部と、ピン９の先端部が対向する部位との間の距離の最大値が、両鉄心７，８間の距離の最大値よりも小さくなる寸法でピン９を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置に関する。

従来から、パワー負荷用電磁継電器として、電磁石ブロックの励磁、消磁に基づいて軸心方向に往復移動する駆動軸の一端部に支持された可動接触子の両端部を、並設した一対の固定接点にそれぞれ接離する電磁継電器が知られている。このような電磁継電器は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の電磁継電器は、駆動軸に挿通された断面略Ｖ字形状の板バネと、可動接触子と板バネとの間に位置するように駆動軸に挿通され、可動接触子を固定接点側に付勢するコイルバネとを備える。そして、可動接触子が固定接点に当接してコイルバネを圧縮した場合に、板バネの両端部で可動接触子の下面を固定接点側に押圧する構成となっている。

特開２０１０−１００５７号公報

ところで、上記従来例のような電磁継電器（接点装置）では、固定鉄心及び可動鉄心の間に働く磁気吸引力を利用して駆動軸及び可動接触子を移動させている。そして、可動接触子が各固定接点と接触する際に、コイルバネや板バネ等のばねの付勢力を用いることで可動接触子が固定接点を押圧する力、すなわち接圧を大きくしている。

しかしながら、上記従来例のような接点装置では、接点が閉成する際には可動鉄心が固定鉄心と当接し、可動鉄心の移動が規制されるため、磁気吸引力が接圧に寄与しないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることのできる接点装置を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点と接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記各固定接点に当接する向きに前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記各固定接点と前記可動接触子との接離方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる天板及び底板を有し、前記天板と前記底板との間で前記可動接触子及び前記接圧ばねを挟持して保持する保持部材と、前記保持部材を一端に固定する可動軸と、前記可動軸の他端に固定する可動鉄心、及び前記可動鉄心と対向配置する固定鉄心の両鉄心の間に磁気吸引力を発生させることにより前記可動軸を駆動する電磁石ブロックとを備え、前記可動接触子と前記底板との間にピンを設け、前記ピンの先端部と、前記ピンの先端部が対向する部位との間の距離の最大値が、前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離の最大値よりも小さくなる寸法で前記ピンを形成することを特徴とする。

この接点装置において、前記ピンを複数設けることが好ましい。

この接点装置において、前記可動接触子における前記各固定接点と当接する部位の中心を結んだ線を挟んだ両側で、前記ピンの先端部がそれぞれ当接するように前記ピンを設けることが好ましい。

この接点装置において、前記ピンを前記保持部材と一体に形成することが好ましい。

この接点装置において、前記ピンを前記可動接触子と一体に形成することが好ましい。

本発明は、接点が閉成する際に、可動鉄心が固定鉄心に当接する前にピンの先端部と、ピンの先端部が対向する部材とが当接する。このため、接点の閉成時に可動鉄心の移動が固定鉄心により規制されない。したがって、本発明では、接圧ばねの付勢力のみならず、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることができる。

（ａ）は本発明に係る接点装置の実施形態１における接点の閉成時の要部概略図で、（ｂ）は従来の接点装置における接点の閉成時の要部概略図である。 本発明に係る接点装置の基本構成を示す断面図である。 同上の接点装置における他の構成を示す図で、（ａ）は要部概略図で、（ｂ）は可動接触子の下方から見た平面図である。 本発明に係る接点装置の実施形態２を示す図で、（ａ）は保持部材にピンを一体に形成した場合の要部概略図で、（ｂ）は可動接触子にピンを一体に形成した場合の要部概略図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態１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）における上下左右を上下左右方向、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。また、以下に示す図１，３は、本実施形態の要部の概略を図示したものであって、一部の構成を省略している。更に、図２は本実施形態の基本的な構成を示す図であって、後述するピン９の図示を省略している。本実施形態は、図１（ａ），図２に示すように、接点ブロックＡ１と、電磁石ブロックＢ１とを一体に組み合わせて、中空箱形のハウジング（図示せず）に収納して成る。

接点ブロックＡ１は、１対の固定端子１と、可動接触子２と、保持部材３と、封止容器４とを備える。各固定端子１は、銅等の導電性材料により円柱状に形成されている。本実施形態では、各固定端子１の下端部が、それぞれ可動接触子２と接離する固定接点１０となる。なお、各固定接点１０は、各固定端子１の下端部に接点材料を固着することで設けてもよい。各固定端子１は、後述するケース４０の１対の貫通穴４０Ａにそれぞれ挿通する。また、各固定端子１の上端部には、ケース４０の外部に露出する鍔部１１をそれぞれ形成している。各鍔部１１は、ケース４０の上面から突出した状態でケース４０にろう付けにより接合する。

可動接触子２は、矩形平板状に形成されており、各固定接点１０と上下方向に沿って所定の間隔を空けて対向する位置に配置される。また、可動接触子２の中央部には、挿通孔２Ａを貫設している。この挿通孔２Ａには、上下方向に沿って長尺な棒状の可動軸２０の上端部を挿通している。また、可動軸２０の下端部には、後述する可動鉄心７のねじ孔７０に螺合するねじ部２０Ａを形成している。

可動軸２０の上端部には、後述する接圧ばね３３を保持する保持部材３を固定している。保持部材３は、それぞれ矩形板状に形成された天板３０と、底板３１と、１対の側板３２とから成る。天板３０は、可動軸２０の上端部に固定する。底板３１は、可動軸２０の中程において天板３０と上下方向に沿って所定の間隔を空けて固定する。また、底板３１の中央部には、可動軸２０を挿通するための挿通孔３１Ａを貫設している。一方の側板３２は、可動接触子２の前方において天板３０の前端部と底板３１の前端部とを連結する。また、他方の側板３２は、可動接触子２の後方において天板３０の後端部と底板３１の後端部とを連結する。

接圧ばね３３は、コイルばねから成り、その下端は保持部３の底板３１の上面中央部に当接する。また、接圧ばね３３の上端は、その内径部に、可動接触子２の下面に形成される位置決め凸部（図示せず）が嵌合することで、可動接触子２に対して位置決めされる。すなわち、保持部材３の天板３０と底板３１とによって、可動接触子２及び接圧ばね３３が当該接圧ばね３３の伸縮方向に沿って挟持され、接圧ばね３３は圧縮した状態となる。

封止容器４は、ケース４０と、フランジ４１とで構成される。ケース４０は、セラミック等の耐熱性材料から下面が開口した中空箱形に形成され、その上面には、１対の貫通穴４０Ａを貫設している。そして、ケース４０の開口周縁に、フランジ４１の上端縁をろう付けにより接合している。更に、フランジ４１の下端縁を後述する第１継鉄板６０の上面に接合することで、各固定接点１０及び可動接触子２を封止する封止容器４が完成する。封止容器４の内部には、水素を主体とする混合ガスを封入している。このため、接点の開閉に伴って生じるアークを冷却することができる。

また、ケース４０の開口部には、各固定接点１０と可動接触子２との間（以下、単に「接点間」と呼ぶ）で発生するアークを、ケース４０とフランジ４１との接合部から絶縁するための絶縁部材４２を設けている。絶縁部材４２は、セラミックや合成樹脂等の絶縁性材料から成り、上面を開口した中空箱形に形成されている。絶縁部材４２の周壁の上端部は、ケース４０の内壁に当接する。これにより、各固定接点１０及び可動接触子２と、ケース４０とフランジ４１との接合部との間の絶縁を図っている。また、絶縁部材４２の中央部には、可動軸２０を挿通するための挿通孔４２Ａを貫設している。

電磁石ブロックＢ１は、励磁巻線５３を巻回するコイルボビン５と、継鉄６と、可動鉄心７と、固定鉄心８とを備える。コイルボビン５は、樹脂材料から成り、励磁巻線５３が巻き回される円筒部５０と、円筒部５０の上下両端にそれぞれ形成した第１鍔部５１及び第２鍔部５２とで構成される。また、円筒部５０の下端側の内径は、上端側の内径よりも径寸法が大きくなっている。

励磁巻線５３は、第１鍔部５１に設けた１対の端子部（図示せず）に端部をそれぞれ接続している。各端子部は、リード線（図示せず）を介して１対のコイル端子（図示せず）にそれぞれ接続している。したがって、外部電源から各コイル端子を介して励磁巻線５３に電流を流すようになっている。

継鉄６は、コイルボビン５の上端側に配置する第１継鉄板６０と、コイルボビン５の下端側に配置する第２継鉄板６１と、第２継鉄板６１の左右両端から第１継鉄板６０側へ延設される１対の第３継鉄板６２とから構成される。第１継鉄板６０は、矩形板状に形成されている。第１継鉄板６０の上面中央部には、下向きに窪んだ凹部６０Ａを形成している。この凹部６０Ａの中央部には、挿通孔６０Ｂを貫設している。

挿通孔６０Ｂには、上端に鍔部５４Ａを形成した有底円筒状の円筒部材５４を挿通している。鍔部５４Ａは、凹部６０Ａの底面に接合する。円筒部材５４内の下端部には、磁性材料から円柱状に形成した可動鉄心７を収納している。また、円筒部材５４内の上端部には、磁性材料から円筒状に形成した固定鉄心８を、可動鉄心７と対向する形で収納している。可動鉄心７には、軸方向に沿ってねじ孔７０を形成している。このねじ孔７０に可動軸２０のねじ部２０Ａを螺合することで、可動軸２０の下端部を可動鉄心７に固定している。

また、第１継鉄板６０の上面には、周縁部が凹部６０Ａの外周縁に固定される円板状のキャップ６４を設けている。キャップ６４は、その中央部に上向きに窪んだ凹部６４Ａを形成している。この凹部６４Ａの内側に固定鉄心８の鍔部８０を収納することにより、固定鉄心８の抜け止めを図っている。

コイルボビン５の下端部の内周面と、円筒部材５４の外周面との間に形成される隙間には、磁性材料から成る円筒状のブッシュ６３を嵌合している。このブッシュ６３は、各継鉄板６０〜６２と、可動鉄心７と、固定鉄心８と共に磁気回路を形成している。

固定鉄心８の内筒部８１には、復帰ばね８２を設けている。復帰ばね８２は、コイルばねから成り、その下端が可動鉄心７の上面に当接し、上端がキャップ６４の下面に当接する。ここで、復帰ばね８２は、可動鉄心７とキャップ６４との間に圧縮した状態で収納されている。したがって、復帰ばね８２は、可動鉄心７を下向きに弾性付勢する。

以下、本実施形態における接点の開閉動作について図２を用いて説明する。本実施形態では、復帰ばね８２が接圧ばね３３よりも高いばね定数を有している。このため、復帰ばね８２の付勢力によって可動鉄心７が下向きに摺動し、それに伴って可動軸２０も下向きに移動する。可動接触子２は、保持部３の天板３０により下向きに押圧されて下向きに移動する。このため、初期状態では可動接触子２は各固定接点１０と離間している。

そして、励磁巻線５３に通電すると、可動鉄心７が固定鉄心８に吸引されて上向きに摺動する。このとき、可動鉄心７に連結された可動軸２０も連動して上向きに移動する。これにより、保持部３の天板３０が上向きに移動するので、天板３０が可動接触子２から離れ、可動接触子２の上方への移動の規制が解除される。そして、可動接触子２は、接圧ばね３３の付勢力により上向きに移動し、可動接触子２が各固定接点１０に当接して接点間が導通する。

また、励磁巻線５３への通電をオフにすると、固定鉄心８の吸引力が失われ、復帰ばね８２の付勢力によって可動鉄心７が下向きに移動する。このとき、可動鉄心７に連結された可動軸２０も連動して下向きに移動する。これにより、保持部３の天板３０が可動接触子２を下向きに押圧するので、可動接触子２と各固定接点１０とが離間し、接点間が遮断される。

ところで、従来の接点装置では、図１（ｂ）に示すように、接点が閉成する際には、可動鉄心７が固定鉄心８と当接する。すると、可動鉄心７が固定鉄心８に当接した後は、両鉄心７，８間に働く磁気吸引力により可動鉄心７が上方に移動しようとしても、固定鉄心８と当接しているためにその移動が妨げられる。このため、磁気吸引力が接圧に寄与しないので、従来の接点装置では、図１（ｂ）に示すように、接圧（同図の矢印Ｓ１）の大部分は接圧ばね３３の付勢力（同図の矢印Ｓ２）に依存する。

そこで、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、接圧ばね３３の内側に、下端部が底板３１に固定された上下方向に長尺なピン９を設けている。ピン９は、その内部に可動軸２０を挿通する円筒状に形成している。ピン９は、保持部材３１の底板３１に固定されていることから、可動軸２０が移動する際には、可動軸２０の上下方向の移動に連動する。そして、本実施形態では、ピン９の上端部と可動接触子２との間の距離の最大値が、両鉄心７，８間の距離の最大値よりも小さくなる寸法でピン９を形成している。すなわち、励磁巻線５３への通電をオフにした状態で、ピン９の上端部と可動接触子２との間の距離が、両鉄心間７，８間の距離よりも短くなっている。

したがって、本実施形態では、可動鉄心７が上向きに移動する際に、可動鉄心７が固定鉄心８に当接する前にピン９の上端部が可動接触子２に当接するため、両鉄心７，８間に磁気ギャップが存在する。そして、可動鉄心７の上方への移動が固定鉄心８により規制されないため、両鉄心７，８間に働く磁気吸引力が接圧に寄与する。すなわち、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、接圧ばね３３の付勢力（同図の矢印Ｓ２）のみならず、両鉄心７，８間に働く磁気吸引力（同図の矢印Ｓ３）も利用して接圧（同図の矢印Ｓ１）を大きくすることができる。

上述のように、本実施形態では、接点が閉成する際に、可動鉄心７が固定鉄心８に当接する前にピン９の先端部と、ピン９の先端部が対向する部材とが当接する。このため、接点の閉成時に可動鉄心７の移動が固定鉄心８により規制されないので、接圧ばね３３の付勢力のみならず、磁気吸引力を利用して接点の閉成時における接圧を大きくすることができる。

また、従来の接点装置と同等の接圧で足りる場合には、磁気ギャップによる吸引力を小さくすれば接圧を必要な大きさまで小さくすることができる。この場合、両鉄心７，８のサイズを小さくするができるので、結果として接点装置全体の小型化を図ることができる。

なお、本実施形態では、ピン９の内筒部に可動軸２０を挿通しているが、ピン９を可動軸２とは別の位置に配置してもよい。この場合でも、上記と同様の効果を奏することができる。また、ピン９は支柱のようなもので構成してもよい。

また、本実施形態では、上述のように磁気吸引力を利用して接圧を大きくしている。このため、ばね定数が非常に大きい（すなわち、撓み量が小さい）ばねを接圧ばね３３として適用可能であることは言うまでもない、
ところで、本実施形態ではピン９を一本のみ設けているが、図３（ａ），（ｂ）に示すように、複数（図示では２つ）のピン９を設けてもよい。このように複数のピン９を設けた場合には、各ピン９の先端部が可動接触子２に当接するため、可動接触子２の揺れを防止することができる。

特に、図３（ｂ）に示すように、可動接触子２における各固定接点１０と当接する部位の中心を結んだ線を挟んだ両側で、各ピン９がそれぞれ当接するように各ピン９を設けることが望ましい。このように各ピン９を設けた場合には、可動接触子２の前後方向の揺れを防止することができ、接点バウンスや、接点バウンスに伴う音の低減を図ることができる。

（実施形態２）
以下、本発明に係る接点装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。また、図４は、本実施形態の要部の概略を図示したものであって、一部の構成を省略している。本実施形態は、図４（ａ）に示すように、複数（図示では２つ）のピン３４を保持部材３の底板３１と一体に形成している。各ピン３４の寸法は、実施形態１のピン９と同じ寸法である。すなわち、各ピン３４の上端部と可動接触子２との間の距離の最大値が、両鉄心７，８間の距離の最大値よりも小さくなる寸法で各ピン３４を形成している。

上述のように、本実施形態では、各ピン３４を保持部材３と一体に形成している。このため、本実施形態では、実施形態１と同様の効果を奏することができるのみならず、ピン３４をピン９のように別部品で用意する必要がないので、部品点数を減らしてコストを低減することができる。また、各ピン３４が保持部材３と一体に形成されているので、接点装置を容易に組み立てることができる。

なお、図４（ｂ）に示すように、ピン２１を可動接触子２１と一体に形成してもよい。ピン２１の寸法は実施形態１のピン９と同じ寸法である。すなわち、ピン２１の下端部と保持部材３の底板３１との間の距離の最大値が、両鉄心７，８間の距離の最大値よりも小さくなる寸法でピン２１を形成している。この構成でも、上記と同様の効果を奏することができる。

１ 固定端子
１０ 固定接点
２ 可動接触子
２０ 可動軸
３ 保持部材
３０ 天板
３１ 底板
３３ 接圧ばね
７ 可動鉄心
８ 固定鉄心
９ ピン
Ｂ１ 電磁石ブロック

Claims (5)

1. それぞれ固定接点を有する１対の固定端子と、前記各固定接点と接離する可動接触子と、前記可動接触子が前記各固定接点に当接する向きに前記可動接触子を付勢する接圧ばねと、前記各固定接点と前記可動接触子との接離方向に沿って所定の間隔を空けて設けられる天板及び底板を有し、前記天板と前記底板との間で前記可動接触子及び前記接圧ばねを挟持して保持する保持部材と、前記保持部材を一端に固定する可動軸と、前記可動軸の他端に固定する可動鉄心、及び前記可動鉄心と対向配置する固定鉄心の両鉄心の間に磁気吸引力を発生させることにより前記可動軸を駆動する電磁石ブロックとを備え、前記可動接触子と前記底板との間にピンを設け、前記ピンの先端部と、前記ピンの先端部が対向する部位との間の距離の最大値が、前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離の最大値よりも小さくなる寸法で前記ピンを形成することを特徴とする接点装置。
2. 前記ピンを複数設けることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記可動接触子における前記各固定接点と当接する部位の中心を結んだ線を挟んだ両側で、前記ピンの先端部がそれぞれ当接するように前記ピンを設けることを特徴とする請求項２記載の接点装置。
4. 前記ピンを前記保持部材と一体に形成す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。
5. 前記ピンを前記可動接触子と一体に形成す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。

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