(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
上記基板部は、独立した2つの基板部から構成され、第1の基板部は、上記第1の組の2つの摺動ガイドの端部に一体連結し、第2の基板部は、上記第2の組の2つの摺動ガイドの端部に一体連結することを特徴とする請求項5に記載した電磁接触器。
上記収納容器は、少なくとも上記固定接点部、可動接触子、及び可動接触子を封止する封止構造を構成することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載した電磁接触器。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【0013】
(構造)
図1は本発明に係る電磁接触器の一例を示す断面図、
図2は消弧室の分解斜視図である。この
図1及び
図2において、符号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。
【0014】
接点装置100は、
図1及び
図2に示すように、接点機構101を収納する消弧室102を有する。この消弧室102は、
図2(a)に示すように、金属角筒体104と、この金属角筒体104の上端を閉塞する平板状のセラミック絶縁基板で構成される固定接点支持絶縁基板105とを備えている。
【0015】
金属角筒体104は、金属製の下端部に外方と突出するフランジ部103を有する。金属角筒体104は、そのフランジ部103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。
また、固定接点支持絶縁基板105には、中央部に後述する一対の固定接触子111及び112を挿通する貫通孔106及び107が予め設定した間隔を保って形成されている。この固定接点支持絶縁基板105の上面側における貫通孔106及び107の周囲及び下面側における角筒体104に接触する位置にメタライズ処理が施されている。
【0016】
接点機構101は、
図1に示すように、消弧室102の固定接点支持絶縁基板105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、固定接点支持絶縁基板105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を有する支持導体部114と、この支持導体部114に連結されて固定接点支持絶縁基板105の下面側に配設され内方側を開放したC字状部115とを備えている。
【0017】
C字状部115は、固定接点支持絶縁基板105の下面に沿って外側に延長する固定接点取付け部116と、この固定接点取付け部116の外側端部から下方に延長する中間部117と、この中間部117の下端側から固定接点取付け部116と平行に内方側すなわち固定接触子111及び112の対面方向に延長する接点形成部118とを有する。このように、C字状部115は、中間部117及び接点形成部118で形成されるL字状に固定接点取付け部116を加えたC字状に形成されている。
【0018】
また
図1から分かるように、固定接点取付け部116は、固定接点支持絶縁基板105よりも可動接点部130側に張り出して配置されている。
ここで、支持導体部114の下端面に突出形成されたピン114aが、C字状部115の固定接点取付け部116に形成された貫通孔120内に挿通されている。この状態で、支持導体部114とC字状部115とは、例えばろう付けによって固定されている。なお、支持導体部114及びC字状部115の固定は、ろう付けに限らず、ピン114aを貫通孔120に嵌合させたり、ピン114aに雄ねじを形成し、貫通孔120に雌ねじを形成して両者を螺合させたりしてもよい。
【0019】
更に、固定接触子111及び112のC字状部115の固定接点取付け部116及び中間部117を覆う絶縁カバー121が設けられている。この絶縁カバー121は、合成樹脂材製であって、固定接点取付け部116及び中間部117に対するアークの発生を規制
する部材である。
【0020】
この絶縁カバー121は、C字状部115の固定接点取付け部116及び中間部117の内周面を被覆するものである。絶縁カバー121は、
図3に示すように、固定接点取付け部116及び中間部117の内周面に沿うL字状板部122と、このL字状板部122の前後端部からそれぞれ上方及び外方に延長してC字状部115の固定接点取付け部116及び中間部117の側面を覆う立上り部123と、これら立上り部123の上端から内方側に形成された固定接触子111及び112の支持導体部114に形成された小径部114bに嵌合する嵌合部(不図示)と、を備えている。
【0021】
この絶縁カバー121によって、C字状部115の内周面では接点形成部118の上面側のみが露出されて接点部118aとされている。
ここで、上記L字状板部122は、固定接点取付け部116に対向する上側カバー部122aと、中間部117に対向する側方カバー部122bとからなる。
更に、固定接触子111及び112のC字状部115内に左右の可動接点部130が配設されている。具体的には、左右の固定接触子111及び112の離隔方向に延在する金属製の可動接触子132を備える。その可動接触子132の左右両端部に上記可動接点部130が形成され、その形成された可動接点部130がそれぞれC字状部115内に配置されている。この可動接触子132は、後述する電磁石ユニット200の可動鉄芯215に固定された軸体からなる可動支持体131に支持されている。この可動接触子132は、
図1及び
図4に示すように、中央部に位置する可動支持体131の近傍に、下方に突出する凹部が形成され、この凹部に可動支持体131を挿通する貫通孔133が形成されている。可動支持体131は、上端に外方に突出するフランジ部131aが形成されている。この可動支持体131に対し下端側から、接触スプリング134に挿通し、次いで可動接触子132の貫通孔133を挿通して、接触スプリング134の上端をフランジ部131aに当接させる。そして、この接触スプリング134で予め設定した付勢力を得るように、可動接触子132を例えばCリング135によって位置決めする。
【0022】
この可動接点部130は、釈放状態では、
図1に示すように、両端の接点部130aと固定接触子111及び112のC字状部115の接点形成部118の接点部118aとが予め設定した間隔を保って離間した状態となる。また、可動接点部130は、投入位置では、両端の接点部が固定接触子111及び112のC字状部115の接点形成部118の接点部118aに、接触スプリング134による予め設定した接触圧で、接触するように設定されている。
【0023】
さらに、消弧室102の角筒体104の内周面には、非導電性の収納容器が配設されている。本実施形態では、収納容器が、
図5に示すような合成樹脂製の絶縁筒体140で構成される場合で例示する。
上記絶縁筒体140は、
図1に示すように、角筒体104の内周面に配置された角筒部140aと、この角筒部140aの下面側を閉塞する底板部140bとで構成される。なお、上述の固定接点支持絶縁基板105が収納容器の天板部分を構成する。
【0024】
上記絶縁筒体140には、
図5及び
図6に示すように、その内部に、絶縁筒体140の短辺方向(可動接触子132の延在方向と直交する方向)でそれぞれ対向する2組の壁部400が形成されている。すなわち、4個の壁部400が絶縁筒体140内に形成されている。
【0025】
なお、第1の組の壁部400と第2の組の壁部400とは、絶縁筒体140の長手方向で対称に配置されている。各壁部400は、横断面L字形状の壁体であって、下端部が底板部140bに一体に連結している共に、上記可動接触子132に対向する対向壁部401を有する。上記短辺方向で対をなす壁部400の対向壁部401間の距離は、上記可動接触子132の幅よりも若干広く設定されている。なお、各対向壁部401の端部にはガイド部401aが形成されている。各ガイド部401aは、可動接触子132側に突出した状態で、上下方向に向けて延びるように形成されている。そして、対向する各組の壁部400間に上記可動接触子132が配置される状態になる。これによって、上記対向壁部401によって、可動接触子132の回転方向の揺動が小さく規制される。
【0026】
更に、分解した図である
図6に示すように、各対向壁部401の前側にはそれぞれ、上記対向壁部401と可動接触子132との間に摺動ガイド403が配置されている。具体的には、摺動ガイド403は、上記端部側のガイド部401aよりも中央側位置に配置されている。各摺動ガイド403は、可動接触子132の進退方向である上下方向に延在する金属板から構成されている。以上のように、各対向壁部401に沿って4個の摺動ガイド403を有する。
【0027】
上記4つの摺動ガイド403は、
図7に示すように、下端部が一つ基板部404に一体に連結されている。すなわち、4つの摺動ガイド403及び基板部404は、一つの金属板を打ち抜き加工その他の加工によって成形された後に、摺動ガイド403の下端部を上方に90度未満だけ折り曲げて構成される。これによって、基板部404から4つの摺動ガイド403が足状に上側に向けて立設している。なお、基板部404の中央部には、大きめの開口404aが形成されている。また、各摺動ガイド403の上端部は、対向壁部401側に折曲げられて当該対向壁部401への当接部403aとなっている。ここで、基板部404に対する各摺動ガイド403の折曲げ量は90度よりも小さく(少し外に広がっている折れ曲げ量に)加工されている。
【0028】
そして、天地を逆さにした
図8に示すように、絶縁筒体140の底板部140bの中央部には、各摺動ガイド403が貫通可能な開口140cが4箇所に形成されており、その開口にそれぞれの摺動ガイド403が差し込まれることで上述のように当該摺動ガイド403が配置される。
【0029】
このとき基板部404が上記底板部140bの外面に当接することで、各摺動ガイド403の下端部が絶縁筒体140に支持された状態になる。また摺動ガイド403の折曲げを90度未満にしているので、絶縁筒体140内に差し込まれた摺動ガイド403が外方に広がろうとして、その先端部である当接部403aが対向壁部401に押し付けられる。つまり、摺動ガイド403の当接部403aが対向壁部401に突っ張ることで当該対向壁部401に位置決めされた状態で支持される。この結果、各摺動ガイド403部は両端部が、絶縁筒体140に支持されて、その間の部分が浮いた状態になっている。なお、摺動ガイドはばね性のある金属が好ましい。
図9が挿入した状態を示す断面図である。
【0030】
電磁石ユニット200は、
図1に示すように、可動支持体131に一端部側を連結して該可動支持体131の駆動方向に沿った方向に軸を向けた可動鉄芯215と、上記可動鉄芯215の軸方向他端部側に当該可動鉄芯215と同軸に配置されて当該可動鉄芯215から離れる方向に延びる固定鉄芯203と、少なくとも固定鉄芯203の外周側に配置される励磁コイル208と、を備える。また、電磁石ユニット200は、
図1に示すように、側面から見て扁平なU字形状の磁気ヨーク201を有する。
【0031】
この磁気ヨーク201の底板部202の中央部に固定鉄芯203が立設状態で配置されている。固定鉄芯203は、柱状の固定鉄芯本体203aと、その固定鉄芯本体203aの上部に形成された上方に開口した有底筒状の有底凹部203bとからなる。上記固定鉄芯本体203aは、下端面を磁気ヨーク201の底板部202の中央部上面に接触させた状態で上方に延在している。上記有底筒状の有底凹部203bは、内部に可動鉄芯215の下端部を挿入可能となっている。
【0032】
この固定鉄芯203の外側にプランジャ駆動部としてのスプール204が配置されている。このスプール204は、固定鉄芯203を挿通する中央円筒部205と、この中央円筒部205の下端部から半径方向外方に突出する下フランジ部206と、中央円筒部205の上端から半径方向外方に突出する上フランジ部207とで構成されている。そして、中央円筒部205、下フランジ部206及び上フランジ部207で構成される収納空間に励磁コイル208が巻装されている。
【0033】
そして、磁気ヨーク201の開放端となる上端間に上部磁気ヨーク210が固定されている。この上部磁気ヨーク210は、中央部にスプール204の中央円筒部205に対向する貫通孔210aが形成されている。
そして、スプール204の中央円筒部205の上部位置に、可動鉄芯215が上下に摺動可能に配設されている。その可動鉄芯215の下端面には、復帰スプリング214の上部が同時に取付けられている。この可動鉄芯215には、上部磁気ヨーク210から上方に突出する上端部位置に、半径方向外方に突出する周鍔部216が形成されている。
【0034】
また、上部磁気ヨーク210の上面に、環状に形成された永久磁石220が固定されている。この永久磁石220は、可動鉄芯215の周鍔部216を囲むように配置されている。この永久磁石220は、周鍔部216を囲む貫通孔221を有する。この永久磁石220は上下方向すなわち厚み方向に上端側を例えばN極とし、下端側をS極とするように着磁されている。なお、永久磁石220の貫通孔221の形状は周鍔部216の形状に合わせた形状とし、外周面の形状は円形、方形等の任意の形状とすることができる。
【0035】
そして、永久磁石220の上端面に、永久磁石220と同一外形で可動鉄芯215の周鍔部216の外径より小さい内径の貫通孔224を有する補助ヨーク225が固定されている。この補助ヨーク225の下面に可動鉄芯215の周鍔部216が対向されている。
また、可動鉄芯215の上端面には可動接点部130を支持する可動支持体131が螺着されている。
【0036】
そして、釈放状態では、可動鉄芯215が復帰スプリング214によって上方に付勢されて、周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接する釈放位置となる。この状態で、可動接点部130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に離間して、電流遮断状態となっている。
この釈放状態では、可動鉄芯215の周鍔部216が永久磁石220の磁力によって補助ヨーク225に吸引されており、復帰スプリング214の付勢力と相まって可動鉄芯215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下方に移動することなく補助ヨーク225に当接された状態が確保される。
【0037】
そして、可動鉄芯215の少なくとも下端部側が、非磁性体製で上方が開放された有底筒状に形成されたキャップ230で覆われている。
上記キャップ230の底部側は、上記固定鉄芯203の有底凹部203b内に嵌め込むようにして挿入されている。これによって、可動鉄芯215の下端部側は、
図1に示すように、上記固定鉄芯203の有底凹部203b内に当該キャップを介して近接した状態となっている。
【0038】
また、上記キャップ230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231が上部磁気ヨーク210の下面にシール接合されている。これによって、消弧室102及びキャップ230が上部磁気ヨーク210の貫通孔210aを介して連通される密封容器(封止構造)が形成されている。そして、消弧室102及びキャップ230で形成される密封容器内に水素ガス、窒素ガス、水素及び窒素の混合ガス、空気、SF6等のガスが封入されている。これによって、可動鉄芯215は、上記密封容器内に位置する。
もっとも、消弧室102及びキャップ230で密封容器を構成し、この密封容器内にガスを封入する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、遮断する電流が低い場合にはガス封入を省略するようにしてもよい。
【0039】
(動作)
次に、上記実施形態の電磁接触器の動作を説明する。
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で可動鉄芯215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、可動鉄芯215は、復帰スプリング214によって、上部磁気ヨーク210から離れる上方向に付勢される。これと同時に、永久磁石220の磁力による吸引力が補助ヨーク225に作用されて、可動鉄芯215の周鍔部216が吸引される。このため、可動鉄芯215の周鍔部216の上面が補助ヨーク225の下面に当接している。
【0040】
このため、可動鉄芯215に可動支持体131を介して連結されている接点機構101の可動接点部130の接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aから上方に予め設定した距離だけ離間している。このため、固定接触子111及び112間の電流路が遮断状態にあり、接点機構101が開極状態となっている。
このように、釈放状態では、可動鉄芯215に復帰スプリング214による付勢力と環状永久磁石220による吸引力との双方が作用しているので、可動鉄芯215が外部からの振動や衝撃等によって不用意に下降することがなく、誤動作を確実に防止することができる。
【0041】
この釈放状態から、電磁石ユニット200の励磁コイル208を励磁すると、この電磁石ユニット200で励磁力を発生させて、可動鉄芯215を復帰スプリング214の付勢力及び環状永久磁石220の吸引力に抗して下方に押し下げる。
このように、可動鉄芯215が下降することにより、可動鉄芯215に可動支持体131を介して連結されている可動接点部130も下降し、その接点部130aが固定接触子111及び112の接点部118aに接触スプリング134の接触圧で接触する。
【0042】
このため、外部電力供給源の大電流が固定接触子111、可動接点部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。
これによって、電磁石ユニット200で可動鉄芯215を下方に移動させる励磁力がなくなる。したがって、可動鉄芯215が復帰スプリング214の付勢力によって上昇し、周鍔部216が補助ヨーク225に近づくに従って環状永久磁石220の吸引力が増加する。
【0043】
この可動鉄芯215が上昇することにより、可動支持体131を介して連結された可動接点部130が上昇する。これに応じて接触スプリング134で接触圧を与えている間は可動接点部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134の接触圧がなくなった時点で可動接点部130が固定接触子111及び112から上方に離間する開極開始状態となる。
【0044】
(変形例)
上記説明では、一つの基板部404に4個の摺動ガイド403を連結した場合で説明した。これに限定しない。例えば
図10に示すように、2個の摺動ガイド403ずつ個別の基板部404を用意して各基板部と連結するようにしても良い。
この場合には、
図11に示すように、2個の摺動ガイド403ずつ絶縁筒体140に組み付ければよい。組み付け後の摺動ガイド403の状態は上記
図9と同様であり、作用効果も同様な作用効果を得ることが可能となる。
【0045】
また、摺動ガイド403は必ずしも金属製である必要はない。摺動ガイド403は、導電性を有する低摩擦材から構成されていても良い。
摺動ガイド403を低摩擦材から構成すれば、磨耗粉を低減可能な効果を奏する。ここで、摺動ガイド403の材料は導電性を有することが好ましい。
【0046】
(本実施形態の効果)
本実施形態の電磁接触器10では、次のような効果を奏する。
(1)上記絶縁筒体140内で、上記可動接触子132の進退方向に沿って延びて当該可動接触子132の回動変位を規制する金属製の摺動ガイド403を備える。
なお、摺動ガイド403は2個以上が好ましい。
この構成によれば、次の効果を奏する。
【0047】
固定接点部と可動接点部との接離を行うために、可動接触子132が進退(ストローク)する際に、可動接触子132は、可動支持体131を軸として回転方向に揺動しながらストロークする。このとき、上記可動接触子132が回転方向に揺動しようとすると、可動接触子132の幅方向端面部が上記金属製の摺動ガイド403に当接する。これによって、可動接触子132は、回転方向の揺動量が摺動ガイド403部によって規制されつつストロークすることになる。すなわち、可動接触子132が進退方向にストロークする際に、当該可動接触子132は金属製の摺動ガイド403と部分的に摺動しながらストロークすることとなる。
【0048】
このとき、摺動ガイド403は金属製である。つまり、摺動ガイド403は、絶縁筒体140よりも硬度があるため、可動接触子132が絶縁筒体140と摺接しながらストロークする場合に比べて、磨耗粉の発生を少なくすることが可能となる。
更に、摺動ガイド403から磨耗粉が発生して、その磨耗粉が接点部間に入り込んだとしても、当該磨耗粉は導電性であるので、導通不良となることを回避可能となる。この結果、電流路の開閉の信頼性を向上させることが可能となる。
【0049】
(2)摺動ガイド403は、その延在方向両端部が収納容器に支持されたばね性材料で構成される。ばね性材料としてはばね鋼板を例示出来る。
この構成によれば、摺動ガイド403は、可動接触子132と摺接する部分が浮いた状態となって撓み可能となっている。このため可動接触子132が摺動ガイド403に当接する際に可動接触子132が初期位置に戻す弾性力が付与されて、可動接触子132が初期位置に復帰し易くなる。
【0050】
ここで、基板部404と摺動ガイド403の曲げを90度未満とすることで、摺動ガイド403の先端部を対向壁部401に押し付けた状態にしている。これによって、可動接触子132が摺動ガイド403に摺動することによる、当該摺動ガイド403の振動を抑制する。また上記のように摺動ガイド403の先端部(当接部403a)を対向壁部401に押し付けることで、簡易に当該摺動ガイド403を位置決めすることが可能となる。
【0051】
(3)摺動ガイド403を少なくとも4個備え、4個の摺動ガイド403は、2つの摺動ガイド403ずつ上記可動接触子132の幅方向両側に当該可動接触子132を挟んで配置されて組を成し、第1の組の摺動ガイド403は、可動支持体131との連結部よりも一方の可動接点部側に位置し、第2の組の摺動ガイド403は、可動支持体131との連結部よりも他方の可動接点部側に位置する。
この構成によれば、確実に可動接触子132の回転方向の揺動を金属製の摺動ガイド403で規制させることが可能となる。
【0052】
(4)複数の摺動ガイド403の電磁石ユニット200側の端部を一体連結する基板部404を備える。上記絶縁筒体140の電磁石ユニット200側の底部の外面に上記基板部404を対向配置し、上記各摺動ガイド403をそれぞれ底部に形成した開口を貫通させることで、各摺動ガイド403を上記収納容器内に配置させた。
この構成によれば、簡易に複数の摺動ガイド403の下端部側を絶縁筒体140に支持させた状態とすることが出来る。
また絶縁筒体140への摺動ガイド403の取付けの際も、開口に摺動ガイド403を挿入して組み付けるだけであるので、組み立てが容易である。
【0053】
(5)上記基板部404は、独立した2つの基板部404から構成され、第1の基板部404は、上記第1の組の摺動ガイド403の端部に一体連結し、第2の基板部404は、上記第2の組の摺動ガイド403の端部に一体連結する。
この構成によっても、簡易に複数の摺動ガイド403の下端部側を絶縁筒体140に支持させた状態とすることが出来る。
【0054】
(6)絶縁筒体140を含む収納容器は、少なくとも上記固定接点部、可動接触子132、及び可動接触子132を封止する封止構造となっている。
上記のように、磨耗粉を抑制出来ると共に、発生して接点間に磨耗粉が介在しても導通不良となることを回避可能となる。この結果、接点部が封止されていても、電流路の開閉の信頼性を向上させることが可能となる。