-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktvorrichtung,
die für
ein Leistungsrelais oder einen elektromagnetischen Schalter geeignet ist.
-
Hintergrundtechnik
-
Bei
einer Kontaktvorrichtung, die zum Öffnen und Schließen einer
Leistungszuführung
eines elektrisch betriebenen Automobils verwendet wird, werden relativ
große
Gleichströme,
die so groß wie 100A sind,
geschaltet. Bei einer derartigen Kontaktvorrichtung ist es schwierig,
den Strom schnell zu unterbrechen, aufgrund von zwischen den Kontakten
erzeugten Bögen,
wenn ein elektrischer Pfad geöffnet
wird. Deswegen offenbart beispielsweise die Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. H8-45411 eine Kontakt vorrichtung mit einem Isolator, der durch
die Wärme
eines Bogens erwärmt
wird, um bogenlöschendes
Gas zu erzeugen, bei der der Bogen durch das bogenlöschende
Gas abgekühlt
wird, wodurch das Unterbrechungsvermögen verbessert wird.
-
Wenn
jedoch lediglich der Isolator zum Erzeugen des bogenlöschenden
Gases vorgesehen ist, ist eine Spannungsanstiegsgeschwindigkeit
des zwischen Kontakten erzeugten Bogens klein, und es besteht das
Problem, dass ein ausgezeichnetes Unterbrechungsvermögen nicht
immer erhalten werden kann.
-
Die
FR-A-2 129 216 offenbart eine Kontaktvorrichtung, die einen festen
Kontakt mit einem festen Kontaktpunkt, einen bewegbaren Kontakt
mit einem bewegbaren Kontaktpunkt und einen Antriebsmechanismus
zum Antreiben des bewegbaren Kontakts aufweist. Ein Permanentmagnet
befindet sich in der Nähe
des festen Kontaktpunkts und des bewegbaren Kontaktpunkts. Wenn
ein Bogen zwischen dem festen Kontaktpunkt und dem bewegbaren Kontaktpunkt
nach ihrer gegenseitigen Trennung erzeugt wird, wird er durch die
magnetische Kraft des Permanentmagneten zur Seite bewegt und gestreckt.
-
Weiterhin
offenbart die EP-A-0 836 207 eine Schaltvorrichtung für einen
elektrischen Strom, die ein Paar von Anschlüssen mit einem stationären Kontakt,
der elektrisch mit einem Leistungsanschluss verbunden ist, enthält. Ein
bewegbarer Kontakt tritt selektiv mit dem stationären Kontakt
in Eingriff, um eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen herzustellen.
Eine Bogenlöschkammer befindet
sich benachbart dem bewegbaren und dem stationären Kontakt und hat mehrere
Verteilerplatten eines ersten Typs. Jede dieser Verteilerplatten
hat ein Element aus ei nem elektrisch leitenden Nichteisenmaterial
mit einer Öffnung,
die einen Permanentmagneten hält,
der ein magnetisches Feld um das Element herum erzeugt. Die Wechselwirkung
eines Bogens innerhalb der Kammer mit diesem magnetischen Feld bewirkt,
dass sich der Bogen um die Oberfläche des Elements bewegt. Somit
trifft der Bogen nicht während
einer längeren
Zeit auf eine Stelle des Elements und das Element ist geringeren
erosiven Kräften
ausgesetzt.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorgenannten Problems
gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktvorrichtung
anzugeben, bei der ein Spannungsanstieg eines zwischen Kontakten
erzeugten Bogens abrupt erzeugt wird, um das Unterbrechungsvermögen eines
elektrischen Pfades zu vergrößern.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Kontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele dieser
Kontaktvorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
Eine
Kontaktvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, aufweisend einen festen Kontakt mit einem festen Kontaktpunkt,
einem bewegbaren Kontakt, der mit einem bewegbaren Kontaktpunkt versehen
ist, der mit dem festen Kontaktpunkt verbunden und von diesem getrennt
ist, wobei sowohl der feste Kontakt als auch der bewegbare Kontakt Bogenlaufbereiche
miteinander unterschiedlichen Längen
vorsehen, worin ein Ende des festen Kontakts in eine im Wesentlichen
U-Form gebracht ist, in der ein Ende eines Kontaktbefestigungsbereichs,
an dem der feste Kontaktpunkt befes tigt ist, und ein Ende eines
Anschlussverbindungsbereichs, der diesem Kontaktbefestigungsbereich
gegenüberliegt
und im Wesentlichen parallel zu dem Kontaktbefestigungsbereich ist,
einander über
einen Verbindungsbereich verbinden, und einen Antriebsmechanismus zum
Antreiben des bewegbaren Kontakts, welcher Antriebsmechanismus einen
Permanentmagneten hat, der sich in einer Nähe eines Bereichs befindet,
in welchem der feste Kontaktpunkt und der bewegbare Kontaktpunkt
angeordnet sind, ein Bogen erzeugt wird, wenn der feste Kontaktpunkt
und der bewegbare Kontaktpunkt voneinander getrennt werden durch Bewegen
in einer seitlichen Richtung mit Bezug auf den festen Kontaktpunkt
und den bewegbaren Kontaktpunkt durch magnetische Kraft des Permanentmagneten,
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bogenlöschglied aus isolierendem Material,
das zur Erzeugung von bogenlöschendem
Gas in der Lage ist, in einem Bereich nahe des festen Kontaktpunkts
und des bewegbaren Kontaktpunkts vorgesehen ist.
-
Die
vorstehenden und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden deutlicher anhand der folgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer
Kontaktvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 ist
eine vordere Schnittansicht der Kontaktvorrichtung;
-
3 zeigt
ein Bogenlöschglied,
das in der Kontaktvorrichtung enthalten ist, wobei 3(a) eine perspektivische
Ansicht ist und 3(b) eine perspektivische
Ansicht ist, die eine Positionsbeziehung zwischen dem Bogenlöschglied,
einem festen Kontakt und einem bewegbaren Kontakt zeigt;
-
4 zeigt
ein Paar von Permanentmagneten, die in der Kontaktvorrichtung enthalten
sind, wobei 4(a) eine perspektivische
Ansicht ist, und 4(b) eine perspektivische
Ansicht ist, die eine Positionsbeziehung zwischen den Permanentmagneten
und dem Bogenlöschglied
zeigt;
-
5 ist
eine schematische Ansicht eines wesentlichen Teils, die eine Wirkung
der Permanentmagnete zeigt;
-
6 ist
eine schematische Ansicht eines wesentlichen Teils, die einen Betriebszustand
des durch die Wirkung der Permanentmagnete erzeugten Bogens zeigt;
-
7 ist
eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Teils, die eine
durch einen über den
festen Kontakt und den bewegbaren Kontakt fließenden Strom erzeugte magnetische
Wirkung zeigt;
-
8 ist
eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Teils, die eine
Beziehung zwischen einem Joch und dem über den festen Kontakt fließenden Strom
zeigt;
-
9 zeigt
eine Modifikation des Bogenlöschglieds,
wobei 9(a) eine perspektivische Teilansicht
ist und 9(b) eine schematische Schnittansicht
eines wesentlichen Teils ist, die eine Beziehung zwischen dem Bogenlöschglied
und dem Bogen zeigt;
-
10 zeigt
eine andere Modifikation des Bogenlöschglieds, wobei 10(a) eine perspektivische Teilansicht
ist, 10(b) eine schematische Schnittansicht
eines wesentlichen Bereichs ist, die eine Beziehung zwischen dem
Bogenlöschglied
und dem Bogen zeigt, und 10(c) eine
Ansicht ist, die Charakteristiken der Bogenspannung in einem in 10(b) gezeigten Zustand zeigt;
-
11 ist
eine perspektivische Teilansicht, die eine andere Modifikation des
Bogenlöschglieds zeigt;
-
12 ist
eine teilweise weggeschnittene vordere Schnittansicht einer Kontaktvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
2 der Erfindung;
-
13 ist
eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer
Kontaktvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
3 der Erfindung zeigt;
-
14 ist
eine vordere Schnittansicht der in 13 gezeigten
Kontaktvorrichtung;
-
15 ist
eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Bereichs, die
die Wirkung des Bogens in der in 14 gezeigten
Kontaktvorrichtung zeigt; und
-
16 ist
eine schematische Schnittansicht eines wesentlichen Bereichs, die
die Wirkung des Bogens zeigt, wenn Strom umgekehrt in die in 14 gezeigte
Kontaktvorrichtung fließt.
-
Beste Art der Ausführung der
Erfindung
-
[Ausführungsbeispiel 1]
-
Eine
Kontaktvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
enthält
ein Gehäuse
mit dem in 1 gezeigten äußeren Erscheinungsbild. Das
Gehäuse 1 weist
ein geformtes Produkt aus synthetischem Harz auf. Eine untere Hälfte des
Gehäuses 1 ist
als ein unteres Gehäuseteil 1a aus
einem im Wesentlichen rechteckigen Parallelepiped ausgebildet für die Aufnahme
eines Antriebsmechanismus 13, und eine obere Hälfte ist
als ein oberes Gehäuseteil 1b für die Aufnahme
eines Stromschaltmechanismus 11, der später beschrieben wird, ausgebildet.
Eine Dicke in Längsrichtung
(in der Richtung F-B in der Zeichnung) des oberen Gehäuseteils 1b ist
kleiner als die des unteren Gehäuseteils 1a.
Vertikale wandartige Rippen 1c... sind an entgegengesetzten
Enden ausgebildet und ein Zwischenbereich in der seitlichen Richtung
(in der Richtung L-R in der Zeichnung) der vorderen und hinteren
Wandfläche
des oberen Gehäuseteils 1b.
-
Befestigungsbereiche 1d und 1d sind
am Boden des unteren Gehäuseteils 1a zum
Befestigung der Kontaktvorrichtung ausgebildet. Die Befestigungsbereiche 1d und 1d stehen
seitlich (Richtung L-R) aus der linken und rechten Seitenwand vor.
Metallmanschetten 2 und 2 sind durch Presspassung
in der Mitte der Befestigungsbereiche 1d und 1d befestigt.
Die Kontaktvorrichtung wird befestigt durch Einführen und Befestigen von Befestigungsmitteln
wie Bolzen (nicht gezeigt) in den Manschetten 1 und 2.
-
Ein
Paar von Befestigungskontakten 3 und 3, die aus
Kupfermaterialien bestehen, sind in einem oberen Ende des oberen
Gehäuseteils 1b so
angeordnet, dass sie seitlich von der linken und der rechten Seitenwand
des oberen Gehäuseteils 1b vorstehen.
Ein Bolzen 4, eine Mutter 5 und eine Federscheibe 6 sind
an einem Ende jedes der Befestigungskontakte 3 und 3 befestigt.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, hat ein Bereich jedes der in dem
Gehäuse 1 befindlichen
Befestigungskontakte 3 einen im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt
mit Anschlussverbindungsbereichen 3a, die sich im Wesentlichen
horizontal von der Mitte der linken und rechten Seite des Gehäuses 1 nach
außen
erstrecken, Verbindungsbereiche 3b, die von den inneren
Enden der Anschlussverbindungsbereiche 3a nach unten gebogen
sind, und Kontaktbefestigungsbereiche 3c, die sich von
den unteren Enden der Verbindungsbereiche 3b horizontal
seitwärts
erstrecken. Die Anschlussverbindungsbereiche 3a stehen
seitlich von der Innenseite des Gehäuses 1 vor, und die
Bolzen 4, die Muttern 5 und die Federscheiben 6 sind
an den äußeren Enden
der Anschlussverbindungsbereiche 3a befestigt. Feste Kontaktpunkte 7 und 7 aus
Silber sind an unteren Oberflächen
der festen Kontaktbereiche 3c und 3c an Stellen,
die näher
an den Enden hiervon sind, durch Hartlöten verbunden.
-
Ein
bewegbarerer Kontakt 8, der aus einer Kupferplat te besteht,
befindet sich unter jedem der festen Kontaktbereiche 3c und 3c.
Der bewegbare Kontakt hat eine Länge
zum vollständigen
Abdecken des Paares aus linkem und rechtem festen Kontaktbereich 3c und 3c.
Der bewegbare Kontakt 8 ist vorgesehen durch Hartlöten an seinen
entgegengesetzten linken und rechten Enden mit bewegbaren Kontaktpunkten 9 und 9 aus
Silber.
-
Wenn
der bewegbare Kontakt 8 durch den Antriebsmechanismus 13 aus
der in der Zeichnung gezeigten Position aufwärts angetrieben wird, stoßen beide
bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9 an den festen
Kontaktpunkten 7 und 7 von unten her an. Durch diese
Bewegung wird das Paar aus linkem und rechtem festen Kontakt 3 und 3 in
leitende Verbindung durch den bewegbaren Kontakt 8 gebracht.
D.h., ein Strompfad (der auch als elektrischer Pfad bezeichnet wird)
zwischen den beiden festen Kontakten 3 und 3 wird
durch die vertikale Bewegung des bewegbaren Kontakts 8 geschaltet.
Die festen Kontakte 3 und 3 und der bewegbare
Kontakt 8 bilden einen Stromschaltmechanismus 11.
Dieser Stromschaltmechanismus 11 befindet sich in dem oberen
Gehäuseteil 1b.
Der Stromschaltmechanismus 11 hat einen Raum zur Aufnahme
der festen Kontakte 3 und 3, der festen Kontaktbereiche 3c und 3c und
des bewegbaren Kontakts B. Dieser Raum ist als eine Stromschaltkammer 13 ausgebildet.
-
Der
einen Elektromagneten aufweisende Antriebsmechanismus 13 ist
in dem unteren Gehäuseteil 1a aufgenommen.
Der Antriebsmechanismus 13 umfasst eine Spule 15, um die
eine Wicklung 14 gewickelt ist, ein oberes Joch 16,
das entlang einer oberen Oberfläche
der Spule 15 angeordnet ist, und ein unteres Joch 17,
um eine Außenseite
der Spule 15 von einer unteren Oberflä che der Spule 15 zu
umgeben. Das untere Joch 17 hat einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt.
Die Spule 15, das obere Joch 16 und das untere
Joch 17 sind in ihrem mittleren Bereich mit einem Durchgangsloch
versehen, ein Befestigungskern 18 ist an dem oberen Bereich
hiervon befestigt und ein bewegbarer Kern 19 befindet sich
unterhalb des festen Kerns 18. Eine durch den festen Kern 18 hindurchgehende
und sich aufwärts erstreckende
Antriebswelle 20 ist an dem bewegbaren Kern 19 befestigt.
Weiterhin befindet sich eine Rückkehrfeder 21,
die eine Schraubendruckfeder aufweist, zwischen dem festen Kern 18 und
dem bewegbaren Kern 19 angeordnet.
-
Das
Gehäuse 1 ist
mit einer im Wesentlichen horizontalen Trennwand 1e zum
Trennen des Raums des Antriebsmechanismus 13 von der oberen
Stromschaltkammer 12 versehen. Ein Verbindungsteil 22 aus
Kunstharz, das nach oben vorsteht, befindet sich in einer Position
in dem mittleren Durchgangsloch der ersten Trennwand 1e.
Ein oberes Ende der Antriebswelle 20 ist in Eingriff mit
einer unteren Wandfläche 22a des
Verbindungsteils 22. Bei dieser Anordnung wird das Verbindungsteil 22 gemeinsam
mit der Antriebswelle 20 vertikal bewegt.
-
Der
bewegbare Kontakt 8 geht durch das Verbindungsteil 22 horizontal
hindurch und ist an dem Verbindungsteil 22 befestigt. Genauer
gesagt, eine Kontaktdruckfeder 23 mit einer Schraubendruckfeder
ist weiterhin in dem Verbindungsteil 22 vorgesehen. Der
bewegbare Kontakt 8 wird durch das Verbindungsteil 22 in
einem Zustand gehalten, in welchem ein mittlerer Bereich des bewegbaren
Kontakts 8 gegen eine obere Wandfläche 22b des Verbindungsteils 22 durch
diese Feder 23 gedrückt
wird.
-
Bei
dieser Struktur wird der bewegbare Kern 19 durch den festen
Kern 18 absorbiert und aufwärts bewegt, wenn die Wicklung 14 in
den leitenden Zustand gebracht und erregt wird. Die Antriebswelle 20, das
Verbindungsteil 22 und der bewegbare Kontakt 8 werden
gemeinsam mit dem bewegbaren Kern 19 aufwärts bewegt.
Als eine Folge stößt das Paar
aus dem linken und dem rechten bewegbaren Kontaktpunkt 9 und 9 an
den festen Kontaktpunkten 7 und 7 der festen Kontakte 3 und 3 an
und der elektrische Pfad zwischen den festen Kontakten 3 und 3 ist
geschlossen. Aus diesem Zustand wird, wenn der leitende Zustand
der Wicklung 14 angehalten wird, der bewegbare Kern 19 durch
die Federkraft der Kontaktdruckfeder 23 und der Rückkehrfeder 21 abwärts bewegt.
Als eine Folge wird der bewegbare Kontakt 8 ebenfalls abwärts bewegt
und die bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9 werden
von den festen Kontaktpunkten 7 und 7 getrennt,
der nicht leitende Zustand zwischen den festen Kontakten 3 und 3 wird
geschaltet und der elektrische Pfad wird geöffnet.
-
Wenn
die bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9 von den festen
Kontaktpunkten 7 und 7 getrennt werden, wird ein
Bogen zwischen den Kontakten 9 und 7 erzeugt.
Um den Bogen schnell zu löschen,
damit das Unterbrechungsvermögen
des elektrischen Pfades erhöht
wird, sind in der Kontaktvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel
ein Bogenlöschglied 31 und
ein Permanentmagnet 32 weiterhin in dem oberen Gehäuseteil 1b enthalten,
wie nachfolgend erläutert
wird.
-
Wie
in 3(a) gezeigt ist, hat das Bogenlöschglied 31 die
kastenartige Form eines rechteckigen Parallelepipeds. In dieser
Zeichnung ist ein Deckel zum Abdecken einer Vorderfläche weggelassen. Gekerbte Öff nungen 31a und 31b sind
in mittleren Bereichen der oberen und unteren Oberfläche des Bogenlöschglieds 31 ausgebildet.
Wie in 3(b) gezeigt ist, ist das Bogenlöschglied 31 in
dem oberen Gehäuseteil 1b so
befestigt, dass es die festen Kontaktbereiche 3c und 3c der
festen Kontakte 3 und 3 und den bewegbaren Kontakt 8 umgibt.
Die gekerbte Öffnung 31a der
oberen Oberfläche
des Bogenlöschglieds 31 hat
eine derartige Breite, dass Anschlussverbindungsbereiche 3a und 3a der
festen Kontakte 3 und 3 eingeführt werden können. Die
untere gekerbte Öffnung 31b der
unteren Oberfläche
hat eine solche Breite, dass das Verbindungsteil 22 eingeführt werden
kann.
-
Das
Bogenlöschglied 31 besteht
aus isolierendem Material, das zur Erzeugung eines Bogenlöschgases
in der Lage ist. Wie vorstehend beschrieben ist, wird, wenn der
Bogen bei der Trennung des bewegbaren Kontaktpunkts 9 von
dem festen Kontaktpunkt 7 erzeugt wird, der Bogen und seine
Umgebung auf eine hohe Temperatur erwärmt. Wenn der Bogen erwärmt wird,
wird das Bogenlöschgas
von dem Bogenlöschglied 31 erzeugt
und der Bogen wird durch dieses Gas gekühlt. Als eine Folge nimmt die Bogenspannung
zu, der Bogen wird schnell gelöscht und
das Unterbrechungsvermögen
wird verbessert.
-
Als
isolierendes Material, das zur Erzeugung des Bogenlöschgases
in der Lage ist, sind ungesättigtes
Polyester oder eine Kettenverbindung, zu der Metallhydroxid oder
-hydrat hinzugefügt
ist, bevorzugt. Als Kettenverbindung sind Nylon 6 oder Nylon 66
bevorzugt. Als Metallhydroxid ist Magnesiumhydroxid bevorzugt. Durch
Verwendung derartiger Materialien ist es möglich, isolierende Druckwiderstands-Verschlechterungscharakteristiken
zu erhöhen.
-
4(a) zeigt ein Paar von Permanentmagneten 32 und 32,
die weiterhin in dem oberen Gehäuseteil 1b enthalten
sind. Jeder der Permanentmagnete 32 und 32 ist
in der Form eines plattenartigen rechteckigen Parallelepipeds ausgebildet.
Die Permanentmagnete 32 und 32 sind so angeordnet,
dass sie in der Längsrichtung
(in der Richtung F-R in der Zeichnung) einander so gegenüberliegen,
dass sie das Bogenlöschglied 31 zwischen
sich aufnehmen. Die Permanentmagnete 32 und 32 sind
an ihren Rückflächen mit
Jochen 33 und 33 versehen, die aus Metallplatten
bestehen, um deren gesamte Oberflächen abzudecken. Die Joche 33 und 33 sind
an ihren Peripherien mit kurzen Vorsprüngen 33a... versehen, die
entlang der Umfangsfläche
der Permanentmagnete 32 und 32 vorstehen.
-
Durch
Einpassen der Permanentmagnete 32 zwischen die Vorsprünge 33a...
werden relative Befestigungspositionen zwischen Permanentmagneten 32 und 32 und
den Jochen 33 und 33 gehalten. Weiterhin sind
die Joche 33 und 33 an ihren oberen Kanten mit
Magnetpfad bildenden Bereichen 33b... versehen, die in
der Längsrichtung über die
Dicke der Permanentmagnete 32 und 32 hinaus vorstehen.
Daher ist jedes der Joche 33 und 33 im Querschnitt
im Wesentlichen L-förmig
in einem Bereich des Magnetpfad bildenden Bereichs 33b ausgebildet.
-
Das
Joch 33 mit der vorgenannten Form kann unter Verwendung
von Klebstoff an dem Permanentmagneten 32 befestigt werden,
aber bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Joch 33 durch den Permanentmagneten 32 unter
Verwendung von magnetischer Kraft des Permanentmagneten 32 absorbiert
und gehalten. Daher ist es in diesem Fall, da ein Klebvorgang nicht
erforderlich ist, möglich,
die Vorrichtung extrem leicht zusammenzusetzen.
-
Wie
in 4(b) gezeigt ist, sind die Permanentmagnete 32 und 32,
an denen die Joche 33 und 33 befestigt sind, so
in dem oberen Gehäuseteil 1b aufgenommen,
dass sie sich an Positionen entlang eines Vorderflächendeckels
und einer Rückflächenwand
des kastenartigen Bogenlöschglieds 31 befinden.
Zu dieser Zeit sind der Magnetpfad bildende Bereich 33b des
Jochs 33 auf der Vorderflächenseite und der Magnetpfad
bildende Bereich 33b auf der Rückflächenseite einander überlagert
und zusammengesetzt. Mit dieser Ausbildung sind der vordere und
der hintere Permanentmagnet 32 und 32 gegenseitig
magnetisch verbunden durch die Magnetpfad bildende Bereiche 33b und 33b,
die vertikal überlagert
sind. Wie in 2 gezeigt ist, gehen die Magnetpfad
bildenden Bereiche 33b zwischen dem Anschlussverbindungsbereich 3a und
dem festen Kontaktbereich 3c jedes der festen Kontakte 3 und 3 hindurch,
d.h., durch den U-förmigen
Bereich in Längsrichtung.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, sind die Permanentmagnete 32 und 32 so
magnetisiert, dass eine der Oberflächen der Permanentmagnete 32 und 32,
die einander gegenüberliegen,
während
sie den Aufnahmebereich für
den festen Kontaktpunkt 7 und den bewegbaren Kontaktpunkt 9 zwischen
sich bilden, der Nordpol ist, und die andere Oberfläche ist
der Südpol.
Bei der Kontaktvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen,
dass ein Gleichstrom zwischen beiden festen Kontakten 3 und 3 über den
bewegbaren Kontakt 8 fließt. In diesem Fall wird eine
Richtung des Stroms in einer konstanten Richtung bestimmt. Wenn
diese Richtung durch einen ausgezogenen Pfeil gezeigt ist, sind
die Permanentmagnete 32 und 32 so ausgebildet,
dass, wenn der elektrische Pfad geöffnet wird und der Bogen 34 zwischen
den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugt wird, eine
magnetische Wirkung zum Bewegen des Bogens in einer Richtung zu
den Enden des festen Kontakts 3 und des bewegbaren Kontakts 8 in
dem Bogen 34 erzeugt wird.
-
Mit
dieser Struktur wird, wenn der Bogen 34 sich zu den Enden
des festen Kontakts 3 und des bewegbaren Kontakts 8 bewegt
hat, wie in 6 gezeigt ist, da die vorgenannte
magnetische Kraft ebenfalls ausgeübt wird, der Bogen 34 gestreckt,
um eine Kurve zu ziehen. Bei dieser Kontaktvorrichtung sind, da
der Gleichstrom geschaltet wird, die Richtungen des durch den linken
und den rechten Bogen 34 und 34 fließenden Stroms
vertikal entgegengesetzt. Daher werden der linke und der rechte
Bogen 34 und 34 gleichzeitig zu den entgegengesetzten
Enden der festen Kontakte 3 und 3 und des bewegbaren
Kontakts 8 bewegt und gestreckt.
-
Da
der Bogen 34 gestreckt wird, steigt die Bogenspannung an.
Der Bogen 34 wird auch durch das bogenlöschende Gas gekühlt, das
von dem Bogenlöschglied 32 erzeugt
wird, und die Bogenspannung steigt weiter an. Als eine Folge wird
der Bogen schnell gelöscht
und die Stromunterbrechung wird mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt.
-
Jeder
der festen Kontakte 3 und 3 bei diesem Ausführungsbeispiel
ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet,
wie vorstehend beschrieben ist. Mit dieser Ausbildung sind die Richtungen
(Richtung von Pfeil) des durch die festen Kontaktbereiche 3c und 3c der
festen Kontakte 3 und 3 und den bewegbaren Kontaktpunkt 9 fließenden Stroms
parallel und einander entgegenge setzt. Daher wird das gemäß der Richtung
des Stroms erzeugte magnetische Feld verstärkt und wirkt auf den zwischen
Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugten Bogen 34 ein.
Als eine Folge bewegt sich der Bogen 34 schnell entlang
der festen Kontaktbereiche 3c und 3c und des bewegbaren
Kontaktpunkts 9 zu den Enden hin. Daher wird auch bei dieser
Ausbildung die Unterbrechungscharakteristik des elektrischen Pfades
weiter verbessert.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
gehen die Magnetpfad bildenden Bereiche 33b des an den
Permanentmagneten 32 und 32 befestigten Jochs 33 durch
die U-förmigen
Bereiche der festen Kontakte 3 und 3 hindurch
und sind positioniert. Bei dieser Ausbildung wird, wie in 8 gezeigt
ist, der von dem in derselben Richtung wie der bewegbare Kontakt 8 des durch
den festen Kontakt 3 fließenden Stroms fließenden Strom
(durch den Anschlussverbindungsbereich 3a des festen Kontakts 3 fließender Strom)
erzeugte magnetische Fluss durch den Magnetpfad bildenden Bereich 3b des
Jochs 33 absorbiert. Als eine Folge wird der zwischen den
Kontaktpunkten 7 und 9 wirkende magnetische Fluss
erhöht,
und der zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugte
Bogen 34 bewegt sich schnell zu dem Ende hin. Daher wird auch
bei dieser Ausbildung das Unterbrechungsvermögen des elektrischen Pfads
weiter verbessert.
-
Wie
mit Bezug auf 6 erläutert ist, bewegt sich der
zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugte Bogen 34 zu
den Enden des Anschlussverbindungsbereichs 3a des festen
Kontakts und des bewegbaren Kontakts 8 hin, und er wird
seitlich gekrümmt
und gestreckt. Eine Seitenwandfläche 31c des
Bogenlöschglieds 31,
die sich in der Bewegungsrichtung des Bogens 32 befindet, kann
mit mehreren Schlitzen 31d... versehen sein, wie in 9(a) gezeigt ist.
-
Mit
dieser Struktur dehnt sich, wie in 9(b) gezeigt
ist, der sich zu der Seitenwandfläche 31c hin ausdehnende
Bogen 34 weiter in die Schlitze 31d aus. Somit
wird die Bogenlänge
weiter ausgedehnt, die Bogenspannung nimmt zu und das Unterbrechungsvermögen wird
weiter verbessert.
-
Wie
in 10(a) gezeigt ist, können mehrere Metallplatten 35...
an der Seitenwandfläche 31c des Bogenlöschglieds 31 durch
ein Verfahren wie Integralformen befestigt werden. Bei dieser Struktur pumpt
der Bogen 34, wie in 10(b) gezeigt
ist, und bewegt sich zu den Metallplatten 35... hin. Wie
in 10(c) gezeigt ist, steigt die Bogenspannung
um einen Wert entsprechend der Kathodenabfallspannung und der Anodenabfallspannung,
die in jeder Metallplatte 35 erzeugt werden, an. Auch durch
dieses Merkmal kann das Unterbrechungsvermögen des elektrischen Pfads
weiter verbessert werden.
-
Wie
in 11 gezeigt ist, kann die Seitenwandfläche 31c des
Bogenlöschglieds 31 mit
mehreren Vorsprüngen 31e versehen
sein. Bei dieser Struktur nimmt, da die Wärme von dem Bogen 34 empfangende
Oberfläche
des Bogenlöschglieds 31 vergrößert wird,
die Menge des erzeugten bogenlöschenden
Gases zu, wodurch ebenfalls das Unterbrechungsvermögen des
elektrischen Pfads verbessert wird.
-
[Ausführungsbeispiel 2]
-
Eine
Kontaktvorrichtung gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird mit Be zug auf 12 erläutert. Teile,
die dieselbe Funktion wie diejenigen der Kontaktvorrichtung nach
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
1 haben, sind mit denselben Symbolen gekennzeichnet, und ihre detaillierte
Erläuterung
wird weggelassen. Dasselbe gilt für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele.
-
Bei
dieser Kontaktvorrichtung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind das Paar von linkem und rechtem festen Kontaktpunkt 7 und 7 und die
bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9, die den erstgenannten
Kontakten von unten gegenüberliegen,
an Stellen vorgesehen, die näher
an einer Mittellinie des Gehäuses 1 liegen,
im Vergleich zu denjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels 1.
Bei dieser Struktur ist die Länge
von jedem der festen Kontaktbereiche 3c von dem festen
Kontaktpunkt 7 zu dem Ende lang, und der Bereich wird als
ein Bogenlaufbereich 3d ausgebildet. In gleicher Weise
ist der bewegbare Kontakt 8 an den äußeren Seiten von den Befestigungspositionen
der bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9 mit langen
Bogenlaufbereichen 8a und 8a versehen.
-
Bei
der Kontaktvorrichtung mit einer derartigen Struktur bewegt der
zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugte Bogen
seitlich auf den Bogenlaufbereichen 3d und 8a durch
die magnetische Kraft des Permanentmagneten 32, und dann
wird der Bogen von dem Ende gekrümmt
und gestreckt. Wie mit Bezug auf 7 erläutert ist,
wird das durch den durch die festen Kontaktbereiche 3c und 3c der
festen Kontakte 3 und 3 und den bewegbaren Kontaktpunkt 9 fließenden Strom
erzeugte magnetische Feld zu der Bewegung auf den Bogenlaufbereichen 3d und 8a hinzugefügt, und
wie mit Bezug auf 8 erläutert ist, wird der von dem
durch den Anschlussverbindungsbereich 3a des festen Kontakts 3 erzeugte magnetische
Fluss durch den Magnetpfad bildenden Bereich 33b des Jochs 33 absorbiert,
und der magnetische Fluss zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 wird
vergrößert, der
Bogen wird innerhalb einer extrem kurzen Zeit erzeugt und erreicht
das Ende unmittelbar und wird gestreckt, wie vorstehend beschrieben
ist.
-
Ein
Abstand zwischen dem Bogen und den Kontaktpunkten 7 und 9 an
dieser Position wird lang entsprechend der Länge der Bogenlaufbereiche 3d und 8a.
Daher wird verhindert, dass die Kontaktpunkte 7 und 9 durch
die Wärme
des Bogens auf eine hohe Temperatur erwärmt werden. Als eine Folge wird
das Unterbrechungsvermögen
des elektrischen Pfads wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
verbessert, und selbst wenn das Schalten des elektrischen Pfades
wiederholt wird, wird die durch das Schalten bewirkte Abnutzung
der Kontaktpunkte 7 und 9 geringer und die Lebensdauer
der Kontakte wird verlängert.
-
[Ausführungsbeispiel 3]
-
Eine
Kontaktvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird mit Bezug auf 13 bis 16 erläutert.
-
Wie
in 13 gezeigt ist, weist das Gehäuse 1 dieser Kontaktvorrichtung
den unteren Gehäuseteil 1a auf,
und der obere Gehäuseteil 1b ist
auf dem unteren Gehäuseteil 1a vorgesehen.
Der obere Gehäuseteil 1b hat
eine Dicke in Längsrichtung,
die kleiner als die des unteren Gehäuseteils 1a ist. Jedoch
sind die vordere und hintere Wandfläche des oberen Gehäuseteils 1b nicht
mit den Rippen 1c..., die in 1 gezeigt
sind, versehen, sondern als flache Oberflächen ausge bildet. Der Permanentmagnet 32 mit
dem Joch 33 und derselben Form wie der bei dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel
ist von außen
an jeder der Oberflächen
befestigt. D.h., der obere Gehäuseteil 1b ist
mit Durchgangslöchern
in Längsrichtung
ausgebildet, und der magnetische Pfad 33b des Jochs 33 geht
durch jedes der Durchgangslöcher
hindurch, und das Paar von Permanentmagneten 32 und 32 ist
von vorn und hinten an dem oberen Gehäuseteil 1b befestigt.
-
In 13 stellt
eine Bezugszahl 40 einen Zuführungsdraht dar, der mit der
Wicklung 14 elektrisch zu verbinden ist. Der Zuführungsdraht 40 wird
durch ein in einer Außenwand 1f einer
Seite des unteren Gehäuseteils 1a ausgebildetes
Auslassloch 1g herausgezogen.
-
Wie
in 14 gezeigt ist, ist der eine elektromagnetische
Vorrichtung aufweisende und im Wesentlichen dieselbe Struktur wie
die des Ausführungsbeispiels 1 besitzende
Antriebsmechanismus 13 in dem unteren Gehäuseteil 1a aufgenommen.
Jedoch ist bei diesem Antriebsmechanismus 13 ein Zylinder 16a,
der in einer zylindrischen Form abwärts in einen mittleren Bereich
in dem oberen Joch 16 aufgehängt ist, ausgebildet. Dieser
Zylinder 16a wirkt in derselben Weise wie der des festen
Kerns 18, der in 2 gezeigt
ist. Bei diesem Antriebsmechanismus 13 sind die Antriebswelle 20,
die an ihrem unteren Ende an dem bewegbaren Kern 19 befestigt
ist, und sich aufwärts
erstreckt, und das Verbindungsteil 22 zum Halten des bewegbaren
Kontakts 8 durch Kunstharz integral ausgebildet.
-
Eine
seitliche Länge
einer ersten Trennwand 1e zum Trennen des Antriebsmechanismus 13 von der
Stromschaltkammer 12 ist kürzer eingestellt als eine Größe zwischen
den äußeren Wänden 1f und 1f,
so dass ein Raum zwischen der linken und der rechten Außenwand 1f und 1f gebildet
ist. Das Gehäuse 1 ist
weiterhin mit zweiten Trennwänden 1h und 1h versehen,
die von dem sich gegenüberstehenden
linken und rechten Ende der ersten Trennwand 1e nach unten
herabhängen.
Der Antriebsmechanismus 13 befindet sich den zweiten Trennwänden 1h und 1h.
Lüftungsdurchgänge 1j und 1j,
die in Verbindung mit der Stromschaltkammer 12 sind, sind zwischen
den zweiten Trennwänden 1h und 1h und der
einander gegenüberliegenden
linken und rechten Außenwand 1f und 1f des
Gehäuses 1 ausgebildet.
-
Das
untere Joch 17 ist mit gekerbten Öffnungen 17a und 17a an
Höhenpositionen
entsprechend unteren Enden der zweiten Trennwände 1h und 1h ausgebildet.
Daher sind die Lüftungsdurchgänge 1j und 1j auch
in Verbindung mit dem Raum des Antriebsmechanismus 13 über die
gekerbten Öffnungen 17a und 17a.
Eine rechte Außenwand 1f des
Gehäuses 1 ist
mit einem Auslassloch 1g ausgebildet, um den Zuführungsdraht 40 herauszuziehen.
Der Lüftungsdurchgang 1j ist
in Verbindung mit der Außenseite über das
Auslassloch 1g.
-
In
dem oberen Gehäuseteil 1b befinden
sich das Paar von festen Kontakten 3 und 3 und
der bewegbare Kontakt 8, die im Wesentlichen in derselben Weise
wie diejenigen bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet
sind. In der Stromschaltkammer 12, in der sich diese Teile
befinden, ist das Bogenlöschglied 31 nicht
angeordnet. Stattdessen ist das Gehäuse 1 selbst aus einem
Material, das das bogenlöschende
Gas erzeugt, wie Nylon 6 oder Nylon 66, zu welchem Magnesiumhydroxid,
PBT oder ungesättigtes
Polyester hinzugefügt
ist.
-
Die
Festen Kontaktbereiche 3c und 3c der festen Kontakte 3 und 3 und
der bewegbare Kontakt 8 sind mit Bogenlaufbereiche 3d, 3d, 8a und 8a versehen,
die sich von den Befestigungspositionen der festen Kontaktpunkte 7 und 7 und
der bewegbaren Kontaktpunkte 9 und 9 in derselben
Weise wie diejenigen bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel seitlich erstrecken.
Die Länge
von jedem der Bogenlaufbereiche 3d und 3d der
festen Kontaktbereiche 3c und 3c ist länger eingestellt
als die der Bogenlaufbereiche 8a und 8a des bewegbaren
Kontakts 8.
-
In
dem Gehäuse 1 der
Kontaktvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel ist ein abwärts aufgehängter Trennvorsprung 1k in
einem Bereich zwischen den Verbindungsbereichen 3b und 3b des Paares
aus linkem und rechtem festen Kontakt 3 und 3 vorgesehen.
-
Bei
der Kontaktvorrichtung mit dieser Struktur bewegt sich, wie in 15 gezeigt
ist, der zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugte
Bogen 34, wenn der elektrische Pfad geöffnet wird, seitwärts zu den
Enden des festen Kontaktbereichs 3c und des bewegbaren
Kontakts 8 hin durch die magnetische Kraft des Permanentmagneten 32,
wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel.
In diesem Fall ist, da sich das Ende des festen Kontaktbereichs 3c seitlich
außerhalb
des bewegbaren Kontakts 8 befindet, wenn der Bogen 34 zu
einer Position zwischen den beiden Enden bewegt ist, der Bogen geneigt
und wird länger.
Danach ist der Bogen 34 weiter gekrümmt und verformt und die Bogenlänge nimmt
weiter zu. Da der Bogen 34 gestreckt ist, steigt die Bogenspannung
abrupt an, und hierdurch wird der Bogen 34 schnell gelöscht und
die Unterbrechung wird mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Längen
der Bogenlaufbereiche 3d und 3d der festen Kontaktbereiche 3c und 3c und
die Bogenlaufbereiche 8a und 8a des bewegbaren
Kontakts 8 einander unterschiedlich. Daher ist es einfach
und schnell, den Bogen 34 bei dem Vorgang der Bewegung
des Bogens 34 zu Strecken, und die Unterbrechungscharakteristik
des elektrischen Pfads wird weiter verbessert.
-
Wenn
der Bogenlaufbereich 3d des festen Kontaktbereichs 3c länger als
der Bogenlaufbereich 8a des bewegbaren Kontakts 8 ausgebildet
ist, hat die gekrümmte
Verformung des Bogens 34 eine Richtungseigenschaft in diagonaler
Abwärtsrichtung. Hierdurch
wird in dem Seitenraum in der Stromschaltkammer 12 bestehende
Luft durch den Bogen 34 erwärmt und der Druck steigt an.
Die Luft (nachfolgend Bogengas), deren Druck angestiegen ist, hat ebenfalls
eine Richtungseigenschaft entlang der gekrümmten Richtung des Bogens 34.
-
In
diesem Fall ist bei der Kontaktvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel,
wie mit Bezug auf 14 erläutert ist, die erste Trennwand 1e nach oben
nicht geschlossen und in Verbindung mit dem Lüftungsdurchgang 1j.
Durch diese Struktur wird der Streckraum nach oben gewährleistet.
Daher kann der Bogen 34 leicht zu dem Lüftungsdurchgang 1j gestreckt
werden. Weiterhin strömt
das Bogengas von der Stromschaltkammer 12 durch den Lüftungsdurchgang 1j zu
dem unteren Gehäuseteil 1b hin.
-
Ein
unteres Ende des Lüftungsdurchgangs 1j ist
in Verbindung mit der Außenseite
durch das Auslassloch 1g, durch das der Zuführungsdraht 40 herausgezogen
ist. Das untere Ende ist auch durch die gekerbte Öffnung 17a des
unteren Jochs 17 mit dem Raum verbunden, in welchem sich
die Wicklung 14 befindet. Somit wird der Raum um die Wicklung 14 herum
als ein Raum für
die Freigabe des Bogengases verwendet. Als eine Folge wird der Druckanstieg des
Bogengases in der Stromschaltkammer 12 auf einen kleinen
Wert unterdrückt.
Bei dieser Struktur wird, selbst wenn das Gehäuse 1 im Wesentlichen hermetisch
geschlossen ist mit Ausnahme des Auslassloches 1g, verhindert,
dass das Gehäuse
durch das Bogengas aufgebläht
und verformt wird.
-
Die
Kontaktvorrichtung wird zum Schalten von Gleichstrom verwendet,
wie vorstehend beschrieben ist, und die Richtung des Stroms ist
konstant. Jedoch fließt
bei dieser Art von Kontaktvorrichtung ein großer Strom in der genannten
Richtung, und in einigen Fällen
fließt
ein kleiner Strom in der entgegengesetzten Richtung. Ein Paar aus
einem linken und einem rechten Bogen, die zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugt
werden, wenn der Strom in der entgegengesetzten Richtung fließt, bewegt
sich anders als bei der vorstehenden Erläuterung durch die magnetische
Kraft des Permanentmagneten 32 in einer Richtung, bei der
sie sich einander annähern.
-
Der
Trennvorsprung 1k ist zwischen den festen Kontakten 3 und 3 so
vorgesehen, dass der Bogen nicht gehalten wird und der elektrische
Pfad zuverlässig
selbst in einem derartigen Fall unterbrochen wird. D.h., wie in 16 gezeigt
ist, wenn die an den Kontaktpunkten 7 und 9 erzeugten
Bogen 34 und 34 sich zu der Mitte hin bewegen
und so gekrümmt
sind, dass sie einander weiter annähern, und wenn der Bogen 34 sich
in den Bogen 34a geändert hat,
der sich zwischen den Verbindungspunkten 3b und 3b der
festen Kontakte 3 und 3 erstreckt, wird der Bogen 34a beim
Vorbeige hen an dem Trennvorsprung 3k gestreckt. Daher wird
die Bogenspannung einer derartigen Form ausreichend hoch und die
Bogen 34 und 34 zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 werden
gelöscht,
um den elektrischen Pfad zu unterbrechen.
-
Obgleich
die beiden Permanentmagnete 32 und 32 bei jedem
der Ausführungsbeispiele
einander gegenüberliegen
und parallel zueinander angeordnet sind, ist die Erfindung nicht
auf diese Struktur beschränkt,
wenn nur die Permanentmagnete so angeordnet sind, dass das magnetische
Feld zumindest zwischen den Kontaktpunkten 7 und 9 gebildet
wird.
-
Bei
den Ausführungsbeispielen 1 und 2 hat das
Bogenlöschglied 31 in
der kastenartigen Form eines rechteckigen Parallelepipeds ausgebildet,
jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt und das Bogenlöschglied 31 braucht
beispielsweise nur eine Oberfläche
senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bogens 34 zwischen
den Kontaktpunkten 7 und 9 zu haben.
-
Der
feste Kontakt 3 ist bei jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele
im Wesentlichen U-förmig.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel 3 ist
der Bogenlaufbereich 3d des festen Kontakts 3 länger als der
Bogenlaufbereich 8a des bewegbaren Kontakts 8,
aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt und der Bogenlaufbereich 8a des
bewegbaren Kontakts 8 kann länger als der Bogenlaufbereich 3b des
festen Kontakts 3 sein.
-
Der
Bogenlaufbereich 3d des festen Kontakts 3 und
der Bogenlaufbereich 8a des bewegbaren Kontakts 8 sind
bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 parallel
zuein ander, aber die Bogenlaufbereiche 3d und 8a brauchen
nicht parallel zu sein, so dass sie zu dem Ende hin auseinander
gehen. In diesem Fall wird, da die Bogen während des Verlaufs der Bewegung
der Bogenlaufbereiche 3d und 8a gestreckt werden,
die Unterbrechungscharakteristik weiter verbessert.
-
Gewerbliche
Anwendbarkeit
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, hat die Kontaktvorrichtung nach der
vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Unterbrechungscharakteristik
für den
elektrischen Pfad, in dem der Permanentmagnet und das Bogenlöschglied
vorgesehen sind. Daher kann die Kontaktvorrichtung bevorzugt für eine elektromagnetische
Schaltvorrichtung zum Öffnen
und Schließen
eines hohen Gleichstroms wie eine Leistungszuführung eines elektrisch angetriebenen
Automobils, ein Leistungsrelais und dergleichen verwendet werden.