JP5810310B2

JP5810310B2 - 接点装置及び電磁開閉器

Info

Publication number: JP5810310B2
Application number: JP2011141710A
Authority: JP
Inventors: 全史岡田; 利一魚留; 丹羽　正久; 正久丹羽; 英樹榎本; 邦孝岡田; 良介尾崎
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2031-06-27
Also published as: JP2013008623A

Description

本発明は、接点装置、及び当該接点装置を用いた電磁開閉器に関する。

従来の接点装置及び電磁開閉器として、特許文献１に記載されているものがある。この従来例は、封止容器の内部に封止された接点部(接点装置)と、コイルへの通電に応じて接点部を開閉する電磁石装置と、電磁石装置の駆動力を接点部に伝達する伝達部材とがハウジング内に収納されて構成される。伝達部材は、電磁石装置の可動鉄心に固定された可動軸と結合され、可動鉄心に作用する磁力を可動軸に伝達して接点部を開閉するものである。

また、この従来例は補助接点(マイクロスイッチ)を備えており、伝達部材に設けられている押圧部が駆動レバーを押圧することで接点部と連動して補助接点が開閉(マイクロスイッチがオン・オフ)することで接点部の開閉状態が判別可能となっている。

特開２０００−２７６９６１号公報(段落０００２〜０００９及び図10，図11参照)

しかしながら、上記従来例では接点部の開閉状態を検出する方式として接触式が採用されているので、補助接点の劣化や故障などの影響により、接点装置や電磁開閉器が耐用寿命に達する前に接点部の開閉状態が検出不能になってしまう可能性が高い。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、接点部の開閉状態を非接触で検出可能とすることを目的とする。

本発明の接点装置は、固定接点と可動接点を有する接点部と、前記可動接点を変位させることで前記接点部を開閉する開閉手段と、少なくとも前記接点部を内部に収納する容器と、前記接点部の開閉状態を検出する検出手段とを備え、前記開閉手段は、導電材料又は磁性材料からなり前記可動接点を変位させる変位体を有し、前記検出手段は、前記変位体の近傍に配置される検出コイルを有し、前記変位体の変位に伴う前記検出コイルの電気特性の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することを特徴とする。

この接点装置において、前記検出コイルは、前記変位体が収納される収納容器の外に配置されることが好ましい。

この接点装置において、前記検出コイルは、前記変位体が収納される収納容器の内部に配置されることが好ましい。

この接点装置おいて、前記検出コイルは、前記変位体を挟んで前記接点部と対向する位置に配置されることが好ましい。

この接点装置において、前記検出コイルは、前記変位体の周囲を周回するように配置されることが好ましい。

この接点装置において、前記検出手段は、前記検出コイルに流れる電流の立ち上がり時間の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することが好ましい。

この接点装置において、前記検出手段は、前記検出コイルに流れる電流の位相の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することが好ましい。

本発明の電磁開閉器は、前記何れかの接点装置と、前記変位体を電磁力によって変位させる電磁石とを備えることを特徴とする。

この電磁開閉器において、前記検出コイルは、前記電磁石を構成する励磁コイルからなることが好ましい。

本発明の接点装置及び電磁開閉器は、接点部の開閉状態が非接触で検出可能になるという効果がある。

本発明に係る接点装置及び電磁開閉器の実施形態を示し、(ａ)は接点部が閉極した状態の一部省略した断面図、(ｂ)は接点部が開極した状態の一部省略した断面図である。同上の別の構成を示す一部省略した断面図である。同上における検出部の動作説明図である。

本実施形態の電磁開閉器Ａは、図１に示すように接点部１、駆動部２、検出部３などを備える。接点部１は、２つの固定接点10と、固定接点10に接離する可動接点(可動子)11とを有する。すなわち、図１(ａ)に示すように２つの固定接点10と可動接点11が接触しているときに接点部１が閉極して固定接点10間が導通し、図１(ｂ)に示すように２つの固定接点10と可動接点11が接触していないときに接点部１が開極して固定接点10間が非導通となる。なお、以下の説明では、図１において上下左右の各方向を定める。

固定接点10は円柱形状の固定端子10Aの先端(下端)に設けられている。可動接点11は銅又は銅合金からなる矩形平板状に形成され、長手方向(左右方向)の中央部で可動軸21に支持されている。また、固定接点10並びに可動接点11は、下面が開口する箱形に形成されたセラミックス製の封止容器12内に収納されており、封止容器12の底壁を一対の固定端子10Aが貫通している。

駆動部２は、励磁コイル20、可動軸21、固定鉄心22、可動鉄心23、キャップ24、継鉄25，26などで構成されている。キャップ24は、非磁性材料によって有底円筒形状に形成され、内部の底(下)側に可動鉄心23が収納され、開口(上)側に固定鉄心22が収納且つ固定されている。可動軸21は、固定鉄心22を移動自在に貫通するとともに下端部分に可動鉄心23が固定されている。なお、図示は省略しているが、固定鉄心22と可動鉄心23との間には、可動鉄心23を固定鉄心22から離す向き(下向き)に弾性付勢する復帰ばねが配設されている。また、固定鉄心22と可動接点11との間には、可動接点11を固定接点10に近付く向き(上向き)に弾性付勢する接圧ばね(図示せず)が配設されている。キャップ24の外側に絶縁材料製のコイルボビン(図示せず)が設けられ、当該コイルボビンに励磁コイル20が巻設されている。そして、励磁コイル20の外側に継鉄25，26が配設され、励磁コイル20と継鉄25，26とで磁気回路が形成されている。一方の継鉄26は平板状に形成され、励磁コイル20と封止容器12の間に配置されている。

而して、励磁コイル20に励磁電流が流れていない状態では、復帰ばねに弾性付勢された可動鉄心23が下向きに変位(移動)することで可動軸21及び可動接点11も下向きに変位する。その結果、可動接点11が固定接点10から離れて接点部１が開極する。一方、励磁コイル20に励磁電流が流れると、固定鉄心22と可動鉄心23との間に作用する電磁力で可動鉄心23が固定鉄心22に近付く向き(上向き)に変位するので、可動軸21及び可動接点11も上向きに変位する。その結果、可動接点11が固定接点10に接触して接点部１が閉極する。すなわち、本実施形態では、接点部１、可動軸21、封止容器12、キャップ24等で接点装置が構成され、励磁コイル20と固定鉄心22で電磁石が構成されており、この電磁石の電磁力によって可動鉄心23及び可動軸21が上下方向に変位する。

検出部３は、キャップ24の下端と対向する位置に配置される検出コイル30を有し、検出コイル30の電気特性が可動鉄心23との距離に応じて変化することを利用して接点部１の開閉状態を検出する。

検出部３は、例えば、検出コイル30とコンデンサ(図示せず)との並列回路よりなるLC発振回路を有している。LC発振回路を構成する検出コイル30に導電材料製(例えば、金属製)の可動鉄心23が接近した際、電磁誘導作用による渦電流損が生じて検出コイル30の実効抵抗値(コンダクタンス)が変化する。そして、検出コイル30のコンダクタンスが変化するとLC発振回路の発振条件も変化するため、LC発振回路を発振させている状態から、LC発振回路の発振が停止または発振振幅が所定値以上減衰することになる。したがって、検出部３ではLC発振回路の発振が停止又は発振振幅が所定値以上減衰したことにより、可動鉄心23が接近している、つまり、接点部１が開極していることが検出できる。一方、LC発振回路の発振が開始又は発振振幅が所定値以上増大すれば、検出部３は、可動鉄心23が接近していない、つまり、接点部１が閉極していることが検出できる。すなわち、検出部３は検出コイル30の電気特性(実際はLC発振回路の特性＜発振の有無又は発振振幅の大きさ＞)に基づいて接点部１の開閉状態を検出することができる。

なお、図２に示すように検出コイル30が可動鉄心23の下方ではなく、可動鉄心23の周囲を周回するように配置されても構わない。あるいは、励磁コイル20に流れる励磁電流に高周波電流を重畳することで励磁コイル20を検出コイルに兼用しても構わない。

また、検出コイル30に交流電圧を印加した場合、検出コイル30のコンダクタンスに応じて、検出コイル30に流れる電流と前記印加電圧との位相差が変化するので、この位相差に基づいて接点部１の開閉状態を検出することも可能である。

ところで、上述した検出方法では、検出部３の検出コイル30に連続して高周波電流を流さなければならないので、検出部３の電力消費が増大してしまう。そこで、検出部３の電力消費の増大を抑えるためには、以下の検出方法を採用することが望ましい。

この検出方法では、検出コイル30のコンダクタンスとLC発振回路の時定数が比例しており、コンダクタンスが増加するにつれて時定数が大きくなることを利用する。例えば、検出コイル30に定電圧が印加されたとき、検出コイル30の両端電圧Ｖの立ち上がり時間は、時定数が大きいほど遅くなる。

そこで、検出部３では、パルス電圧を周期的に検出コイル30に印加するとともに、検出コイル30の両端電圧Ｖが所定の基準値Ｖthを超えるまでの立ち上がり時間Ton，Toffを検出することにより、接点部１の開極と閉極を判別して開閉状態を検出することができる(図３参照)。このような検出方法では、検出コイル30にパルス電圧(あるいはステップ電圧)を印加すればよいので、検出コイル30に連続して高周波電流を流す場合と比較して検出部３の電力消費の増大を抑えることができる。

上述のように本実施形態の接点装置及び電磁開閉器Ａでは、検出コイル30を有する検出部３により、接点部１の開閉状態を非接触で検出可能である。その結果、接点装置や電磁開閉器Ａが耐用寿命に達する前に検出部３が検出不能になる可能性の低下が図れる。

Ａ電磁開閉器
１接点部(接点装置)
２駆動部(開閉手段)
３検出部(検出手段)
10 固定接点
11 可動接点
12 封止容器(容器)
20 励磁コイル(電磁石)
21 可動軸(接点装置)
22 固定鉄心(電磁石)
23 可動鉄心(変位体)
30 検出コイル

Claims

固定接点と可動接点を有する接点部と、前記可動接点を変位させることで前記接点部を開閉する開閉手段と、少なくとも前記接点部を内部に収納する容器と、前記接点部の開閉状態を検出する検出手段とを備え、前記開閉手段は、導電材料又は磁性材料からなり前記可動接点を変位させる変位体を有し、前記検出手段は、前記変位体の近傍に配置される検出コイルを有し、前記変位体の変位に伴う前記検出コイルの電気特性の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することを特徴とする接点装置。
前記検出コイルは、前記変位体が収納される収納容器の外に配置されることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記検出コイルは、前記変位体が収納される収納容器の内部に配置されることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
前記検出コイルは、前記変位体を挟んで前記接点部と対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の接点装置。
前記検出コイルは、前記変位体の周囲を周回するように配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の接点装置。
前記検出手段は、前記検出コイルに流れる電流の立ち上がり時間の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の接点装置。
前記検出手段は、前記検出コイルに流れる電流の位相の変化に基づいて前記接点部の開閉状態を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の接点装置。
請求項１〜７の何れかの接点装置と、前記変位体を電磁力によって変位させる電磁石とを備えることを特徴とする電磁開閉器。
前記検出コイルは、前記電磁石を構成する励磁コイルからなることを特徴とする請求項８記載の電磁開閉器。