JP6081787B2 - 接点装置及びこれを使用した電磁開閉器 - Google Patents
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Description
しかしながら、可動接触子と固定接触子支持筐体の内周面との平面視における距離は、可動接触子の端部は方形又は円形に近い形状であるが、固定接触子支持筐体の内周面が角筒状に形成されている。このため、可動接触子の端部と固定接触子支持筐体の内周面との間の間隔は一定とならない。そして、アークの飛ぶ方向は一対の固定接触子に可動接触子が接触したときに電源側から負荷側へ流れる電流値によって変化することにより、アークの飛ぶ方向によってアーク伸長距離が変化することになり、アークの発弧が不安定となるという未解決の課題がある。さらに、アークが固定接触子支持筐体の壁面に対して、垂直に当たらないので、壁面に到達したアークが到達した壁面に留まらずに、アークの形状が部分的に途切れて、再発弧を繰り返すなどアーク遮断性能が低下するという未解決の課題もある。
また、本発明に係る接点装置の第3の態様は、前記接点収納ケースの半円筒面の直径が、接点収納ケースの内壁間の幅と等しく設定されて、接点収納ケースの内壁が平面視形状が長円形状に形成されている。
また、本発明に係る接点装置の第5の態様は、前記接点収納ケースの外周面は直方体形状に形成され、互いに対向する二対の外周面のそれぞれ互いに対向するアーク消弧用永久磁石が配置されている。
また、本発明に係る接点装置の第6の態様は、互いに対向する前記アーク消弧用磁石の対向面が異極性とされている。
また、本発明に係る接点装置の第8の態様は、互いに対向する前記アーク消弧用永久磁石の対向面が同極性とされ、一方の一対のアーク消弧用永久磁石の対向面の極性と他方の一対のアーク消去用永久磁石の対向面の極性とが異極性とされている。
また、本発明に係る電磁開閉器の第1の態様は、前記第1の態様から第7の態様に係る接点装置を備え、前記可動接触子が電磁石装置の可動鉄心に連結され、前記一対の固定接触子が外部接続端子に接続されている。
また、上記効果を有する接点装置を電磁開閉器に適用することにより、簡易な構成で開極時に発生するアークの消弧を確実に行って遮断性能を向上させることができる電磁接触器、電磁継電器等の電磁開閉器を提供することができる。
図1は本発明に係る接点装置を電磁接触器に適用した場合の第1の実施形態を示す断面図である。この図1において、10は電磁接触器であり、この電磁接触器10は接点機構を配置した接点装置100と、この接点装置100を駆動する電磁石ユニット200とで構成されている。
接点装置100は、図1及び図2から明らかなように、接点機構101を収納する消弧室としての接点収納ケース102を有する。この接点収納ケース102は、例えばセラミックスを主成分とする絶縁性の下端を開放する桶状体103と、この桶状体103の下端面に接合された金属角筒体104とで構成されている。金属角筒体104は、そのフランジ部105が後述する電磁石ユニット200の上部磁気ヨーク210にシール接合されて固定されている。
接点機構101は、図1に示すように、接点収納ケース102の天板103aの貫通孔106及び107に挿通されて固定された一対の固定接触子111及び112を備えている。これら固定接触子111及び112のそれぞれは、天板103aの貫通孔106及び107に挿通される上端に外方に突出するフランジ部113を有する接点支持導体部114と、この支持導体部114に連結されて天板103aの下面側に配設され内方端に平坦な接点部115を形成した接点導体部116とを備えている。
ここで、固定接触子111,112の接点導体部116及びその底面の接点部115は図2(a)に示すように、断面円形に形成されている。これに対して、可動接触子130は、図2(a)に示すように、長手方向の両端面が固定接触子111,112の接点部115の中心を中心とし、直径を可動接触子130の幅Wと一致させた半円形端面130a及び130bとされている。したがって、可動接触子130は平面から見て長円形に形成されている。
一方、接点収納ケース102の外周側面は、図2(a)〜(c)に示すように、長手方向の中央線が可動接触子130の中央線及び内壁面の中央線と一致する直方体の外周面となる長方形状に形成されている。
ところが、供給電流が交点Pを通る大きく値ILである場合には、X方向の力成分とY方向の力成分が等しいので、アークはY方向から45度傾いた方向に伸長される。
このように、アークの伸長方向が供給電流の値によって変化する場合で、固定接触子111,112の接点部115及び可動接触子130の接点部130c,130dの中心と接点収納ケース102の内壁面である半円筒面102a及び102bとの距離が変化しないので、アークが半円筒面102a及び102bに向かう何れの方向に伸長してもアークの伸長長さが変化することはない。したがって、アークの発弧が不安定になることがなく、安定して発弧させることができる。
このため、アークが半円筒面102a及び102bの略同一円周位置に留まることになり、アーク形状が途切れることがなく、再発弧を繰り返すことを確実に防止することができる。
電磁石ユニット200は、図1に示すように、側面から見てU字形状の磁気ヨーク201を有し、この磁気ヨーク201の底板部202の中央部に円筒状補助ヨーク203が固定されている。この円筒状補助ヨーク203の外側にスプール204が配置されている。
そして、スプール204の中央円筒部205の上部側に固定鉄心211が配置されている。この固定鉄心211の対向する下部側に所定距離離間して可動鉄心212が配置され、この可動鉄心212と固定鉄心211との間に復帰スプリング214を配設されている。
そして、可動鉄心212に可動接触子130を支持する連結軸131が固定されている。
今、固定接触子111が例えば大電流を供給する電力供給源に接続され、固定接触子112が負荷に接続されているものとする。
この状態で、電磁石ユニット200における励磁コイル208が非励磁状態にあって、電磁石ユニット200で可動鉄心212を下降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、可動鉄心212が復帰スプリング214によって、固定鉄心211から下方に離れる方向に付勢される。
この釈放状態から、負荷に電力を供給するには、電磁石ユニット200の励磁コイル208を励磁し、電磁石ユニット200で励磁力を発生させて、可動鉄心212を固定鉄心211で吸引することにより、可動鉄心212を復帰スプリング214の付勢力に抗して上昇させる。この可動鉄心212上昇が、可動鉄心212の上面が固定鉄心211の下面に当接することにより停止される。
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子111、可動接触子130、及び固定接触子112を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
この接点機構101の閉極状態から、負荷への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット200の励磁コイル208の励磁を停止する。
この可動鉄心212が下降することにより、連結軸131を介して連結された可動接触子130が下降する。これに応じて接触スプリング139で接触圧を与えている間は可動接触子130が固定接触子111及び112に接触している。その後、接触スプリング139の接触圧がなくなった時点で可動接触子130が固定接触子111及び112から下方に離間する開極状態となる。
このとき、前述したように、固定接触子111、可動接触子130及び固定接触子112を流れる供給電流の値によってアークに作用する力のX方向成分及びY方向成分が変化するので、アークの伸長方向が略45度の範囲で変化する。
したがって、電磁接触器10の遮断性能を向上させることができる。
なお、上記第1の実施形態においては、接点収納ケース102の長手方向の両端面にアーク消弧用の永久磁石143及び144を配置した場合について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
この場合でも、アークの伸長長さはアークの方向が変化しても変化しないので、上述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
このように、永久磁石147a,147b及び148a,148bを配置し、長手方向及び短手方向で対向面の極性を異極性とすることにより、前述した図4の磁石配置と同方向に大きな磁束を発生することができ、開極時に発生するアークを伸長させるローレンツ力を大きくすることができる。
また、電磁石ユニット200としては上記構成に限定されるものではなく、任意の構成を採用することができ、要は可動接触子130を一対の固定接触子111,112に対して接離可能に駆動できればよいものである。
さらに、上記実施形態においては、本発明を電磁接触器に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電磁継電器等の電磁的に接点を開閉極させる電磁開閉器に本発明を適用することができる。
Claims (9)
- 所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、該一対の固定接触子に対して接離可能に配設された可動接触子とを収納する接点収納ケースを備え、
前記可動接触子の前記一対の固定接触子と対向する端面が接点部を中心とする円弧状端面に形成され、且つ前記接点収納ケースの可動接触子の円弧状端面に対向する内壁が前記可動接触子の接点部を中心とする半円筒面に形成されている
ことを特徴とする接点装置。 - 前記可動接触子の円弧状端面の直径は、当該可動接触子の幅と等しく設定されて、可動接触子の平面視形状が長円形に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の接点装置。
- 前記接点収納ケースの半円筒面の直径は、接点収納ケースの内壁間の幅と等しく設定されて、接点収納ケースの内壁が平面視形状が長円形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の接点装置。
- 前記接点収納ケースの外周面は直方体形状に形成され、互いに対向する少なくとも一対の外周面に互いに対向するアーク消弧用永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の接点装置。
- 前記接点収納ケースの外周面は直方体形状に形成され、互いに対向する二対の外周面のそれぞれ互いに対向するアーク消弧用永久磁石が配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の接点装置。
- 互いに対向する前記アーク消弧用磁石の対向面が異極性とされていることを特徴とする請求項4又は5に記載の接点装置。
- 互いに対向する前記アーク消弧用永久磁石の対向面が同極性とされていることを特徴とする請求項4又は5に記載の接点装置。
- 互いに対向する前記アーク消弧用永久磁石の対向面が同極性とされ、一方の一対のアーク消弧用永久磁石の対向面の極性と他方の一対のアーク消去用永久磁石の対向面の極性とが異極性とされていることを特徴とする請求項5に記載の接点装置。
- 前記請求項1から8の何れか1項に記載の接点装置を備え、前記可動接触子が電磁石装置の可動鉄心に連結され、前記一対の固定接触子が外部接続端子に接続されていることを特徴とする電磁開閉器。
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