JP7294111B2 - 電磁接触器 - Google Patents
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Description
特許文献1の電磁接触器は、固定接点を有する一対の固定接触子及び固定接点に接離可能な一対の可動接点を有する可動接触子を備えた接点機構と、可動接触子に駆動軸を介して連結された可動プランジャを有して接点機構を駆動する電磁石ユニットと、接点機構、駆動軸及び可動プランジャを収容する密封された収容室と、を備えている。
可動接触子の長手方向の中央部には駆動軸が挿通する貫通孔が形成されており、この貫通孔に駆動軸を挿通し、駆動軸の外周から突出している駆動軸フランジ部で可動接触子の中央下部を支持し、駆動軸の上部に係合した接触スプリングで可動接触子の中央上部を押し付けることで、可動接触子が駆動軸に摺動自在に連結されている。
上述した特許文献1は、可動接触子及び駆動軸フランジ部の接触で発生した金属粉が、絶縁ホルダの底部に設けた貫通孔から電磁石ユニットに侵入し、金属粉が可動プランジャに付着するおそれがある。金属粉が可動プランジャに付着すると、開極状態の固定接点及び可動接点の接点間距離が基準寸法より短くなってしまうので、固定接点及び可動接点の間に発生するアークの遮断性能に悪影響を及ぼすおそれがある。また、可動プランジャと補助ヨークの接触面に金属紛が介在すると磁気回路が不安定となり、動作に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに、可動プランジャとキャップのクリアランスに金属紛が侵入すると、可動プランジャの摺動動作が阻害される恐れがある。
そこで、本発明は、接点機構で発生した金属粉が電磁石ユニット側に侵入するのを防止し、固定接点及び可動接点の間に発生するアークの遮断性能に影響を与えず、電磁石ユニットの動作に影響を与えない電磁接触器を提供することを目的としている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
図1及び図2は、本発明に係る第1実施形態の電磁接触器1を示すものである。
図1に示すように、電磁接触器1は、ケース本体2と、ケース本体2の下部を閉塞するケース蓋部3とを備えている。
ケース本体2の上側内部には接点機構4が配置され、ケース本体2の下側内部とケース蓋部3で閉塞した空間に、接点機構4を駆動する電磁石ユニット5が配置されている。
接点機構4は接点収納ケース6に収納されている。接点収納ケース6は、金属製の角筒体7と、この角筒体7の上端を閉塞する例えばセラミックや合成樹脂材などの絶縁材料により形成した絶縁基板8とを備えている。
接点機構4は、絶縁基板8に導体部11,12を介して固定されている一対の固定接触子13,14(以下、第1固定接触子13、第2固定接触子14と称する)と、これら第1及び第2固定接触子13,14に設けた第1及び第2固定接点13a,14aと対向する第1及び第2可動接点15a,15bを有する可動接触子15とを備えている。
可動接触子15は、電磁石ユニット5の可動プランジャ22に固定された駆動軸23に支持されており、可動接触子15の中央部に駆動軸23を挿通する貫通孔24が形成されている。
スプール30は、固定プランジャ29を挿通する中央円筒部31と、この中央円筒部31の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部32と、中央円筒部31の上端より僅かに下側から半径方向外方に突出する上フランジ部33とで構成されている。そして、中央円筒部31、下フランジ部32及び上フランジ部33で構成される収納空間に励磁コイル34が巻装されている。
スプール30の中央円筒部31内に挿入された固定プランジャ29の上部には、有底筒状に形成されたキャップ35で覆われ、このキャップ35の開放端に半径方向外方に延長して形成されたフランジ部35aが配置されている。このフランジ部35aは、上部磁気ヨーク21の下面にシール接合されている。これによって、キャップ35が上部磁気ヨーク21の貫通孔21aを介して連通される密封容器が形成される。
上部磁気ヨーク21の上面には、環状に形成された駆動用永久磁石37が可動プランジャ22の周鍔部22aを囲むように固定されている。この駆動用永久磁石37は上下方向すなわち厚み方向に例えば上端側をN極とし、下端側をS極とするように着磁されている。
そして、駆動軸23の下方からバックスプリング36が挿通され、このバックスプリング36の一端側を駆動軸フランジ部25に当接した状態で、駆動軸23の外周に装着する。そして、バックスプリング36を装着した駆動軸23の下部を、補助ヨーク39の貫通孔38に挿通し、可動プランジャ22に挿通した後に固定する。これにより、バックスプリング36は、駆動軸23の駆動軸フランジ部25及び補助ヨーク39の内径側の上面との間に配置され、補助ヨーク39が永久磁石37側に押し付けられる方向にバックスプリング36の所定の付勢力が作用する。
第1固定接触子13は、導電性のある材料からなる側面視C字形状の導電板であり、可動接触子15の長手方向の両端側に離間し、絶縁基板8に導体部11,12を介して固定されている。
第1固定接触子13は、可動接触子15の第1可動接点15a側に配置されており、可動接触子15の第1可動接点15aに下側から対向し、第1固定接点13aを上面に設けた第1導電板部13bと、可動接触子15から離れた第1導電板部13bの端部から折り曲げられて上方に延在している第2導電板部13cと、第2導電板部13cの上端から折り曲げられて可動接触子15の上方に延在している第3導電板部13dと、を備えている。
また、第1固定接触子13の第2導電板部13cの内側面及び第2固定接触子14の第2導電板部14cの内側面を覆うように、平面から見てC字状の磁性体板19a,19bが装着されている。これにより、第2導電板部13c、14cを流れる電流によって発生する磁場をシールドすることができる。
接点収納ケース6の内部には、有底筒形状の絶縁ホルダ18が配置されている。絶縁ホルダ18は、溶融したときに水素ガスが発生する絶縁性の合成樹脂によって形成されている。絶縁ホルダ18は、接点収納ケース6の角筒体7の内側に沿って延在する角筒体絶縁壁18aと、角筒体絶縁壁18aの下部に形成されて上部磁気ヨーク21、駆動用永久磁石36及び補助ヨーク39の上面を覆う絶縁底部18bと、を備えている。絶縁底部18bには、駆動軸23及び駆動軸23の外周に装着されたバックスプリング36が遊挿される挿通孔18cが形成されているとともに、この挿通孔18cの上部開口周縁から駆動軸23の駆動軸フランジ部25に向って延在し、駆動軸23及びバックスプリング36の外周を囲む円筒形状の絶縁筒部18dが形成されている。なお、絶縁筒部18dの頂部は、固定接点の高さよりも駆動軸の軸方向に延在するようにしてもよい。
今、電磁石ユニット5の励磁コイル34が無励磁状態にあって、電磁石ユニット5で可動プランジャ22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、可動プランジャ22が復帰スプリング36によって、上部磁気ヨーク21から離れる上方向に付勢される。これと同時に、駆動用永久磁石37の磁力による吸引力が補助ヨーク39に作用し、可動プランジャ22の周鍔部22aが吸引される。このため、可動プランジャ22の周鍔部22aの上面が補助ヨーク39の下面に接触している。
この接点機構4が開極状態から、電磁石ユニット5の励磁コイル34に通電すると、この電磁石ユニット5で励磁力が発生し、可動プランジャ22を復帰スプリング36の付勢力及び駆動用永久磁石37の吸引力に抗して下方に押し下げる。この可動プランジャ22の下降が、周鍔部22aの下面が上部磁気ヨーク21の上面に当たることで停止する。
このため、電力供給源の大電流が、第1固定接触子13、可動接触子15、第2固定接触子14を通じて負荷装置に供給され閉極状態となる。
この接点機構4の閉極状態から、負荷装置への電流供給を遮断する場合には、電磁石ユニット5の励磁コイル34への励磁を停止する。
励磁コイル34への励磁を停止すると、電磁石ユニット5で可動プランジャ22を下方に移動させる励磁力がなくなることにより、可動プランジャ22が復帰スプリング36の付勢力によって上昇し、周鍔部22aが補助ヨーク39に近づくに従って駆動用永久磁石37の吸引力が増加する。
この際、駆動軸フランジ部25の外形寸法L1が絶縁筒部18dの外形寸法L2より大きく設定されているので(L1>L2)、駆動軸フランジ部25の外周縁部から絶縁ホルダ18の絶縁底部18b側に移動した金属粉は、絶縁筒部18dの挿通孔18cから内部に侵入しない。
次に、図3は、本発明に係る第2実施形態の電磁接触器1の接点機構4を示したものである。
本実施形態の可動接触子15は、図3の左右方向に長尺な導電性材料で形成された導電板であり、長手方向中央に貫通孔24が形成されている中央部15cと、中央部15cの長手方向両端から斜め下方に向って延在している一対の下方延伸部15d,15eと、一対の下方延伸部15d,15eの両端から中央部15cに対して平行に延在している一対の接点部15f,15gと、一対の接点部15f、15gの下面に形成した第1可動接点15a及び第2可動接点15bと、を備えている。
この絶縁ホルダ18の絶縁筒部18eの外形寸法をL2とし、可動接触子15の中央部15cの下部に接触する駆動軸フランジ部25の外形寸法をL1とすると、第1実施形態と同様に、駆動軸フランジ部25の外形寸法L1が絶縁筒部18eの外形寸法L2より大きく設定されている(L1>L2)。
また、絶縁筒部18eの頂部は、固定接点15a,15bの高さよりも駆動軸23の軸方向まで延在しており、本実施形態では、図3に示す接点機構4の開極状態において、絶縁筒部18eの頂部位置は、第1可動接点15a(第2可動接点15b)の高さ位置と同一位置に設定されている。
第2実施形態の接点機構4が開極状態及び閉極状態を繰り返すと、可動接触子15の第1可動接点15a,第2可動接点15bと、第1固定接触子13の第1固定接点13a、第2固定接触子14の第2固定接点14aが接離する際に、可動接触子15の中央部15cの下部が駆動軸23の駆動軸フランジ部25に接触することで金属粉が発生し、発生した金属粉は、駆動軸フランジ部25の外周縁部から絶縁ホルダ18の絶縁底部18b側に移動していく。
このため、絶縁底部18b側に移動した金属粉は可動プランジャ22の周鍔部22aの上面に付着しないので、接点機構4の開極状態のときの可動接触子15の第1可動接点15a,第2可動接点15b及び第1固定接触子13の第1固定接点13a、第2固定接触子14の第2固定接点14aの接点間距離を、可動接点及び固定接点の間に発生するアークを十分に消弧可能な距離に設定することができる。また、可動プランジャ22と補助ヨーク39の接触面に介在してしまうことがなく、動作に影響を与えることがない。さらに可動プランジャの摺動面に侵入することがないため、摺動動作に影響を与えることがない。
また、第2固定接触子14の第1固定接点14aと可動接触子15の第2可動接点15bとの間に発生したアークA2には、第2可動接点15bから第2固定接点14aに向うアーク電流の流れ方向と、第2固定接触子14の第2導電板部14cの電流の流れ方向とが逆方向となることで自己磁界により可動接触子15の長手方向内側(図3の左側)に向うローレンツ力F2が発生する。
アークA1,A2が移動する可動接触子15の長手方向内側には、絶縁ホルダ18の絶縁筒部18eが駆動軸23及びバックスプリング36の外周を囲って配置されている。この絶縁筒部18eは、第1可動接点15a(第2可動接点15b)と同一高さ位置まで頂部が延在している。
したがって、第2実施形態の接点機構4は、一対の固定接触子13,14の固定接点13a,14a及び可動接触子14の一対の可動接点15a,15bの間に発生したアークA1,A2が可動接触子15の長手方向内側へ移動しても、絶縁ホルダ18の絶縁底部18bから立ち上がっている絶縁筒部18eが、駆動軸23及びバックスプリング36の外周を囲っているので、駆動軸23及びバックスプリング36のアーク短絡を防止して遮断性能を向上させることができる。
2 ケース本体
3 ケース蓋部
4 接点機構
5 電磁石ユニット
6 接点収納ケース
7 角筒体
7a 角筒体フランジ部
8 絶縁基板
9,10 貫通孔
11,12 導体部
13 第1固定接触子
13a 第1固定接点
14 第2固定接触子
14a 第2固定接点
15 可動接触子
15a 第1可動接点
15b 第2可動接点
15c 中央部
15d,15e 下方延伸部(延伸部)
15f,15g 接点部
16、17 カバー
18 絶縁ホルダ
18a 角筒体絶縁壁
18b 絶縁底部(底部)
18c 挿通孔
18e 絶縁筒部
21 上部磁気ヨーク
21a 貫通孔
22 可動プランジャ
22a 周鍔部
23 駆動軸
24 貫通孔
25 駆動軸フランジ部
26 接触スプリング
27aスプリング受け
27b Cリング
28 磁気ヨーク
29 固定プランジャ
30 スプール
31 中央円筒部
32 下フランジ部
33 上フランジ部
34 励磁コイル
35 キャップ
35a フランジ部
36 バックスプリング
37 駆動用永久磁石
38 貫通孔
39 補助ヨーク
Claims (3)
- 固定接点を有する一対の固定接触子及び前記固定接点に接離可能な一対の可動接点を長手方向の両端側に設けた可動接触子を備える接点機構と、
前記可動接触子に連結する駆動軸を有して前記一対の固定接触子に接離する接離方向に前記可動接触子を駆動する電磁石ユニットと、
前記接点機構及び前記駆動軸を収容する接点収納ケースと、
有底筒状の部材であり、底部に前記駆動軸が挿通する挿通孔が形成されて前記接点収納ケース内に配置された絶縁ホルダと、を備え、
前記駆動軸は、該駆動軸の外周から突出する駆動軸フランジ部を有し、
前記可動接触子は、その中央部が前記駆動軸フランジ部に接触スプリングにより押圧されて前記駆動軸に摺動自在に支持されており、
前記絶縁ホルダの底部に、前記挿通孔の開口周縁から立ち上がり前記駆動軸の外周を覆っている円筒形状の絶縁筒部が形成されており、
前記駆動軸フランジ部の外周寸法が、前記絶縁筒部の外周寸法より大きな値に設定されていることを特徴とする電磁接触器。 - 前記絶縁筒部の頂部は、少なくとも前記固定接点の高さよりも前記駆動軸の軸方向に延在していることを特徴とする請求項1記載の電磁接触器。
- 前記一対の固定接触子は、前記固定接点を設けた第1導電板部と、前記第1導電板部の端部から前記接離方向に延在する第2導電板部と、前記第2導電板部の端部から延在する第3導電板部と、を備えた側面から見てC字形状を有し、
前記可動接触子は、前記駆動軸に連結する中央部と、前記中央部の長手方向両端から前記一対の固定接触子の前記第1導電板部に向う前記接離方向に対して斜めに延在する一対の延伸部と、前記一対の延伸部の端部から前記第1導電板部に対向する方向に延在する前記可動接点を設けた一対の接点部と、を備え、
前記絶縁筒部の前記頂部は、前記可動接触子の前記中央部の近くまで延在していることを特徴とする請求項2記載の電磁接触器。
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