(57)【要約】【課題】通電電流による磁束の影響を防止して安定動作を確保することができる電磁開閉器を提供する。【解決手段】接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、前記接点収納ケース内に前記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、前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離させる電磁石ユニットとを備え、前記電磁石ユニットは、励磁コイルを囲む磁気ヨークと、前記磁気ヨークの接極面と対向する接極面を有する可動プランジャと、該可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸とを有し、前記磁気ヨークの接極面に、前記可動接触子が前記一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路を形成した。【選択図】図２
2014096293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、
前記接点収納ケース内に前記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、
前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離させる電磁石ユニットとを備え、
前記電磁石ユニットは、励磁コイルを囲む磁気ヨークと、前記磁気ヨークの接極面と対向する接極面を有する可動プランジャと、該可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸とを有し、
前記磁気ヨークの接極面に、前記可動接触子が前記一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路を形成した
ことを特徴とする電磁開閉器。
【請求項２】
接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、
前記接点収納ケース内に前記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、
前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離させる電磁石ユニットとを備え、
前記電磁石ユニットは、励磁コイルを囲む磁気ヨークと、該磁気ヨークに設けられた貫通孔を通じて可動可能に配設され、前記磁気ヨークの接極面と対向する接極面を有する可動プランジャと、該可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸とを有し、
前記磁気ヨークの接極面に、前記可動接触子が前記一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路を形成した
ことを特徴とする電磁開閉器。
【請求項３】
前記磁気ヨークは、前記励磁コイルを囲む上端を開放したＵ字状の磁気ヨークと、該Ｕ字状の磁気ヨークの上端を覆う上下に貫通する貫通孔を有する上部磁気ヨークとで構成され、上記上部磁気ヨークの接極面に前記磁路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁開閉器。
【請求項４】
前記可動プランジャは、前記上部磁気ヨークの接極面に上方から対向する周鍔部を有し、該周鍔部の下面が接極面とされていることを特徴とする請求項３に記載の電磁開閉器。
【請求項５】
前記磁路は、前記磁気ヨークの貫通孔から前記可動接触子の外方に向けて延長するスリットで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁開閉器。
【請求項６】
前記スリットは、前記貫通孔から平行に延長する一対のスリット部が当該貫通孔を挟み且つ前記可動接触子に対向する位置に２組形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁開閉器。
【請求項７】
前記スリットは、前記貫通孔から半径方向に延長する複数のスリット部が当該貫通孔を挟み且つ前記可動接触子に対向する位置に２組形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁開閉器。
【請求項８】
前記スリットは、前記貫通孔に開口していることを特徴とする請求項６又は７に記載の電磁開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定間隔を保って配置された一対の固定接触子と、これら固定接触子に接離可能に配置された可動接触子とを有する電磁開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流路の開閉を行う電磁開閉器として、従来、電磁継電器や電磁接触器などでは、固定接触子及び可動接触子が接触している接点機構の閉成状態から電流を遮断して開成状態とするために可動接触子を固定接触子から離間させる開極時に発生するアークを消弧する接点機構が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、所定距離だけ離間して配設されたそれぞれ固定接点を有する一対の固定接触子と、これら一対の固定接触子に接離自在に配設された左右端に可動接点を有する可動接触子と、可動接触子を駆動する電磁石装置とで構成される電磁開閉器が提案されている。この電磁開閉器は、電磁石装置が上端面を開放した断面Ｕ字状の磁気ヨークと、この磁気ヨークの開放端面を覆う上部磁気ヨークと、励磁コイルによって上下動される可動鉄心と、可動鉄心と前記可動接触子とを上部磁気ヨークに形成した貫通孔を通じて連結する連結軸とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３８６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、一対の固定接触子に可動接触子を接触させることにより、電流路を形成するようにしており、これら一対の固定接触子及び可動接触子の下側に可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離動作させる電磁石装置が配置されている。このため、一対の固定接触子に可動接触子を接触させて比較的高い数百〜数千Ａ程度の電流を通電させる状態としたときに、通電電流による磁束が電磁石装置の上部磁気ヨークと可動鉄心との間の接極面に作用する吸引力に影響を与えることがあるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、通電電流による磁束の影響を防止して安定動作を確保することができる電磁開閉器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る電磁開閉器の第１の態様は、接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、前記接点収納ケース内に前記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、前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離させる電磁石ユニットとを備え、前記電磁石ユニットは、励磁コイルを囲む磁気ヨークと、前記磁気ヨークの接極面と対向する接極面を有する可動プランジャと、該可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸とを有し、前記磁気ヨークの接極面に、前記可動接触子が前記一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路を形成している。
【０００７】
また、本発明に係る電磁接触器の第２の態様は、接点収納ケース内に所定間隔を保って固定配置された一対の固定接触子と、前記接点収納ケース内に前記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、前記可動接触子を前記一対の固定接触子に対して接離させる電磁石装置とを備えている。前記電磁石装置は、励磁コイルを囲む磁気ヨークと、該磁気ヨークに設けられた貫通孔を通じて可動可能に配設され、前記磁気ヨークの接極面と対向する接極面を有する可動プランジャと、該可動プランジャと前記可動接触子とを連結する連結軸とを有している。前記磁気ヨークの接極面に、前記可動接触子が前記一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路を形成している。
【０００８】
また、本発明に係る電磁開閉器の第３の態様は、前記磁気ヨークは、前記励磁コイルを囲む上端を開放したＵ字状の磁気ヨークと、該Ｕ字状の磁気ヨークの上端を覆う上下に貫通する貫通孔を有する上部磁気ヨークとで構成され、上記上部磁気ヨークの接極面に前記磁路が形成されている。
また、本発明に係る電磁開閉器の第４の態様は、前記可動プランジャは、前記上部磁気ヨークの接極面に上方から対向するフランジ部を有し、該フランジ部の下面が接極面とされている。
【０００９】
また、本発明に係る電磁開閉器の第５の態様は、前記磁路は、前記磁気ヨークの貫通孔から前記可動接触子の外方に向けて延長するスリットで形成されている。
また、本発明に係る電磁開閉器の第６の態様は、前記スリットは、前記貫通孔から平行に延長する一対のスリット部が当該貫通孔を挟み且つ前記可動接触子に対向する位置に２組形成されている。
また、本発明に係る電磁開閉器の第７の態様は、前記スリットは、前記貫通孔から半径方向に延長する複数のスリット部が当該貫通孔を挟み且つ前記可動接触子に対向する位置に２組形成されている。
また、本発明に係る電磁開閉器の第８の態様は、前記スリットは、前記貫通孔に開口している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、励磁コイルの通電によって可動プランジャを保持する磁気ヨークの接極面に、可動接触子が一対の固定接触子に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路が形成されている。このため、外部磁束によって可動接触子の保持力を確保することができるので、通電時に可動接触子が一対の固定接触子から離間する釈放状態となることを確実に阻止して、電磁開閉器の安定な動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電磁開閉器の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】電磁石装置の分解斜視図である。
【図３】上部磁気ヨークを示す平面図である。
【図４】通電電流による磁束の流れの説明に供する説明図である。
【図５】本発明によるコイル励磁電流と電磁石保持力との関係を示す特性線図である。
【図６】従来の上部磁気ヨークを示す平面図である。
【図７】図６の従来例におけるコイル励磁電流と電磁石保持力との関係を示す特性線図である。
【図８】本発明の上部磁気ヨークの他の例を示す平面図である。
【図９】本発明の上部磁気ヨークの他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の上部磁気ヨークの他の例を示す平面図である。
【図１１】本発明の上部磁気ヨークの他の例を示す平面図である。
【図１２】本発明の上部磁気ヨークの他の例を示す平面図である。
【図１３】本発明の接点装置の変形例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図１４】本発明の接点装置の他の変形例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図１５】本発明に係る電磁開閉器の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る電磁開閉器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、図２は電磁石ユニットの分解斜視図である。
これら図１及び図２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。
【００１３】
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、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天板となる固定接点支持絶縁基板１０５とを備えている。
【００１４】
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が所定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金属角筒体１０４に接触する位置にメタライズ処理が施されている。
【００１５】
接点機構１０１は、図１に示すように、接点収納ケース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１１３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字状の接点導体部１１５とを備えている。
【００１６】
接点導体部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第２の連結板部としての上板部１１６とこの上板部１１６の外側端部から下方に延長する連結板部としての中間板部１１７と、この中間板部１１７の下端側から上板部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板部としての下板部１１８とを備えている。このため、接点導体部１１５は、中間板部１１７及び下板部１１８で形成されるＬ字状部に上板部１１６を加えたＣ字状に形成されている。
【００１７】
ここで、支持導体部１１４と接点導体部１１５とは、支持導体部１１４の下端面に突出形成されたピン１１４ａを接点導体部１１５の上板部１１６に形成された貫通孔１２０内に挿通した状態で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及び接点導体部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。
【００１８】
また、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５における中間板部１１７の内側面を覆うように、平面から見てＣ字状の磁性体板１１９が装着されている。このように、中間板部１１７の内側面を覆うように磁性体板１１９を配置することにより、中間板部１１７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。
したがって、両磁場が互いに反発し、この電磁反発力によってアークを可動接触子１３０に沿って内側に移動されてアークの遮断が困難となることを防止できる。この磁性体板１１９は、中間板部１１７の周囲を覆うように形成してもよく、中間板部１１７に流れる電流による磁場をシールドできればよい。
【００１９】
さらに、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５にそれぞれ、アークの転流を規制する合成樹脂材製の絶縁カバー１２１が装着されている。
このように、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５に絶縁カバー１２１を装着することにより、この接点導体部１１５の内周面では下板部１１８の内側の上面側のみが露出されて接点部とされている。
【００２０】
そして、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５内に両端部を配置するように可動接触子１３０が配設されている。この可動接触子１３０は後述する電磁石ユニット２００の可動プランジャ２１５に固定された連結軸１３１に支持されている。この可動接触子１３０は、図１に示すように、中央部の連結軸１３１の近傍が下方に突出する凹部１３２が形成され、この凹部１３２に連結軸１３１を挿通する貫通孔１３３が形成されている。
【００２１】
連結軸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。この連結軸１３１に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１３０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に当接させこの接触スプリング１３４で所定の付勢力を得るように可動接触子１３０を例えばＣリング１３５によって位置決めする。
【００２２】
この可動接触子１３０は、釈放状態で、両端の平坦部１３０ａと固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５の下板部１１８の平坦部１１８ａとが所定間隔を保って離間した状態となる。また、可動接触子１３０は、投入位置で、両端の接点部が固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５の下板部１１８の平坦部１１８ａに、接触スプリング１３４による所定の接触圧で接触するように設定されている。
【００２３】
さらに、接点収納ケース１０２の金属角筒体１０４の内周面には、図１に示すように、底板部１４０ａとこの底板部１４０ａの上面に形成された角筒体１４０ｂとで有底角筒状に形成された絶縁筒体１４０が配設されている。この絶縁筒体１４０は例えば合成樹脂製で底板部１４０ａ及び角筒体１４０ｂが一体成形されている。
電磁石ユニット２００は、図１及び図２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。
【００２４】
このスプール２０４は、円筒状補助ヨーク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。
【００２５】
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、図３に示すように、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、これら貫通孔２１０ａの周囲の上面側が接極面２１０ｂとされている。また、上部磁気ヨーク２１０には、貫通孔２１０ａの可動接触子１３０と対向する左右位置にそれぞれ接極面２１０ｂを横切って貫通孔２１０ａに開口する互いに平行なスリット部２１０ｃ，２１０ｄでなるスリット２１０ｅが形成されている。これらスリット部２１０ｃ，２１０ｄを設けることによって、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄ間に可動接触子１３０が一対の固定接触子１１１及び１１２間に接触したときの通電電流による外部磁束によって保持力を発生させる磁路が形成されている。
【００２６】
そして、スプール２０４の中央円筒部２０５内に、底部と磁気ヨーク２０１の底板部２０２との間に復帰スプリング２１４を配設した可動プランジャ２１５が上下に摺動可能に配設されている。この可動プランジャ２１５には、上部磁気ヨーク２１０から上方に突出する上端部に半径方向外方に突出する周鍔部２１６が形成されている。
また、上部磁気ヨーク２１０の上面に、例えば外形が方形で円形の中心開口２２１を有して環状に形成された永久磁石２２０が可動プランジャ２１５の周鍔部２１６を囲むように固定されている。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。
【００２７】
そして、永久磁石２２０の上端面に、永久磁石２２０と同一外形で可動プランジャ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の下面に可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が当接されている。
なお、永久磁石２２０の形状は上記に限定されるものではなく、円環状に形成することもでき、要は内周面が周鍔部２１６の形状に合わせた形状であれば外形は円形、多角形等の任意形状とすることができる。
【００２８】
また、可動プランジャ２１５の上端面には可動接触子１３０を支持する連結軸１３１が螺着されている。
そして、可動プランジャ２１５が非磁性体製で有底筒状に形成されたキャップ２３０で覆われ、このキャップ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、接点収納ケース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が形成されている。そして、接点収納ケース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。
【００２９】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
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で可動プランジャ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、可動プランジャ２１５が復帰スプリング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、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が吸引される。このため、可動プランジャ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。
【００３０】
このため、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を介して連結されている接点機構１０１の可動接触子１３０の接点部となる平坦部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の接点部となる平坦部１１８ａから上方に所定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、可動プランジャ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、可動プランジャ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。
【００３１】
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、可動プランジャ２１５から周鍔部２１６を通り、その接極面から上部磁気ヨーク２１０の接極面を通り、上部磁気ヨーク２１０の左右端部から磁気ヨーク２０１を通り、補助ヨーク２０３を通って可動プランジャ２１５に至る磁路が形成される。この磁路によって互いに対向する可動プランジャ２１５の接極面が上部磁気ヨーク２１０の接極面によって吸引され、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４の付勢力及び環状永久磁石２２０の吸引力に抗して下降される。この可動プランジャ２１５の下降が、周鍔部２１６の下面が上部磁気ヨーク２１０の上面に当接することにより停止される。
【００３２】
このように、可動プランジャ２１５が下降することにより、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を介して連結されている可動接触子１３０も下降し、その平坦部１３０ａが固定接触子１１１及び１１２の平坦部１１８ａに接触スプリング１３４の接触圧で接触する。
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で構成される主回路を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
【００３３】
このとき、主回路を流れる通電電流によって、図４に示すように、上部磁気ヨーク２１０の前端側から後端側に向かう磁束が発生する。この場合、上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａ内には可動プランジャ２１５が挿通されているので、可動プランジャ２１５の中心を通る磁束Φ１はそのまま可動プランジャ２１５を通過して反対側の上部磁気ヨーク２１０に達する。しかしながら、中央部の外側の左右の磁束Φ２及びΦ３は一旦可動プランジャ２１５内に入った後、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄによって挟まれる励磁コイル２０８による磁路と重なる磁路を通って上部磁気ヨーク２１０内に入り、スリット部２１０ｃ，２１０ｄの左右外側から上部磁気ヨーク２１０の後端側に向かうことになる。このため、励磁コイル２０８の磁力によって互いに接触している上部磁気ヨーク２１０の接極面２１０ｂと可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の接極面との間の磁束密度が増加することになり、両者間の保持力が増加される。したがって、通電電流によって発生する磁束を積極的に利用して保持力を発生することができる。このため、主回路過電流通電時の電磁石保持力を、図５で特性線Ｌ２で示すように、主回路無通電時の特性線Ｌ１における電磁石ユニット２００が釈放するコイル励磁電流がＡ点であるときの接点部負荷力を常に上回るように設定する。これにより、通電電流によって発生する磁束によって励磁コイル２０８の磁束が影響されることにより、保持力が低下することを確実に防止することができる。この結果、上部磁気ヨーク２１０による可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の吸引状態を確実に保持することができ、電磁接触器１０の安定した動作を確保することができる。
【００３４】
ちなみに、図６に示すように、上部磁気ヨーク２１０にスリット部２１０ｃ，２１０ｄによるスリット２１０ｅを設けない場合について説明する。この場合には、図７に示すように、主回路無通電時の電磁石ユニット２００が釈放するコイル励磁電流がＡ点であったときに、主回路過電流通電時に、主回路電流による磁束の全てが励磁コイル２０８による磁束を交差することになり電磁石保持力が低下する特性となる（特性線Ｌ３）。このため、過電流通電時には電磁石ユニット２００が釈放するコイル励磁電流がＢ点へと大きく移動する。また、一般的に、電流が形成する外部磁場はその電流値に比例するため、主回路に流れる過電流が大きくなればなるほどＢ点は右にシフトし、その値が仕様によって定まっているコイル保持電流を上回った時点で電磁石ユニット２００は保持状態を維持できずに釈放してしまうことになる。
【００３５】
しかしながら、本実施形態によると、上述したように、主回路電流による磁束を電磁石ユニット２００による磁束に加えるように磁路を形成するので、主回路電流通電時の電磁石保持力が低下することがなく、上部磁気ヨーク２１０による可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の吸引状態を保持することができる。
また、主回路電流の通電時には、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との間に可動接触子１３０を開極させる方向の電磁反発力が発生する。
【００３６】
しかしながら、固定接触子１１１及び１１２は、図１に示すように、上板部１１６、中間板部１１７及び下板部１１８によって接点導体部１１５が形成されているので、上板部１１６及び下板部１１８とこれに対向する可動接触子１３０とで逆方向の電流が流れることになる。このため、固定接触子１１１及び１１２の上板部１１６が形成する磁界と可動接触子１３０に流れる電流の関係からフレミング左手の法則により可動接触子１３０を固定接触子１１１及び１１２の平坦部１１８ａに押し付けるローレンツ力を発生することができる。
【００３７】
このローレンツ力によって、固定接触子１１１及び１１２の平坦部１１８ａと可動接触子１３０の平坦部１３０ａ間に発生する開極方向の電磁反発力に抗することが可能となり、可動接触子１３０の平坦部１３０ａが開極することを確実に防止することができる。このため、可動接触子１３０を支持する接触スプリング１３４の押圧力を小さくすることができ、この接触スプリング１３４を小形化することができ、接点装置１００を小形化することができる。
【００３８】
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で可動プランジャ２１５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。
【００３９】
この可動プランジャ２１５が上昇することにより、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１３４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から上方に離間する開極状態となる。
【００４０】
この開極状態となると、固定接触子１１１及び１１２の平坦部１１８ａと可動接触子１３０の平坦部１３０ａとの間にアークが発生し、このアークによって電流の通電状態が継続される。このとき、固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５の上板部１１６及び中間板部１１７を覆う絶縁カバー１２１が装着されているので、アークが固定接触子１１１及び１１２の接点部となる平坦部１１８ａと可動接触子１３０の接点部となる平坦部１３０ａとの間のみに発生させることができる。このため、アークが固定接触子１１１及び１１２の接点導体部１１５上を動くことを確実に防止してアークの発生状態を安定させることができ、消弧性能を向上させることができる。しかも、固定接触子１１１及び１１２の両側面も絶縁カバー１２１で覆われているので、アークの先端が短絡することも確実に防止することができる。
【００４１】
このように、上記実施形態によれば、上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａの周囲の接極面２１０ｂを横切るように平行なスリット部２１０ｃ，２１０ｄを形成して、これらスリット部２１０ｃ，２１０ｄ間に主回路電流によって生じる磁束が励磁コイル２０８によって形成される磁路に重なって通過する磁路を形成している。このため、主回路電流の磁束を、電磁石保持力を高めるように作用させることができ、電磁石ユニット２００による可動プランジャ２１５の保持状態を確実に維持することができる。したがって、電磁接触器１０を安定して動作させることができる。
【００４２】
しかも、このための構成が上部磁気ヨーク２１０にスリット部２１０ｃ，２１０ｄを設けるだけでよいので、複雑な構成とすることなく、可動プランジャ２１５の保持状態を確保することができる。
なお、上記実施形態においては、上部磁気ヨーク２１０に形成したスリット部２１０ｃ及び２１０ｄの内方端が貫通孔２１０ａに開口している場合について説明した。しかしながら、本発明では、これに限定されるものではなく、図８に示すように、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄを貫通孔２１０ａに開口しないように形成しても上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
また、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄとしては、平行に形成する場合に限らず、図９に示すように、前後対象で外開きの状態に形成するようにしてもよい。さらには、図１０に示すように、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄを半径方向に延長するようにしてもよい。
その他、図１１に示すように、たとえば８本の半径方向に延長するスリット部２１０ｓ１〜２１０ｓを設けて、たとえばスリット部２１０ｓ２及び２１０ｓ４間とスリット部２１０ｓ６及び２１０ｓ８間とに主回路電流による磁束を通過させる磁路を形成するようにしてもよい。この場合、スリットの本数は任意に６本以上の任意数とすることができる。
【００４４】
さらには、主回路電流による磁束の利用効率は落ちるが、図１２に示すように、貫通孔２１０ａの左右にそれぞれ一本ずつのスリット２１０ｅを形成するようにしてもよい。
また、上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａ及び可動プランジャ２１５の断面形状は円形に形成する場合に限定されるものではなく、三角形、四角形等の多角形や楕円形等の任意の断面形状に形成することができる。これに応じて、スプールの内筒形状及び円筒状補助ヨーク２０３の形状を変更すればよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、接点収納ケース１０２を金属角筒体１０４と、この金属角筒体１０４の上端を閉塞する固定接点支持絶縁基板１０５とをろう付けして形成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い。すなわち、セラミック、合成樹脂材等の絶縁材で桶状に一体形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、固定接触子１１１及び１１２にＣ字状の接点導体部１１５を形成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、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持導体部１１４に接点導体部１１５における上板部１１６を省略した形状となるＬ字状部１６０を連結するようにしてもよい。
【００４６】
この場合でも、固定接触子１１１及び１１２に可動接触子１３０を接触させた閉極状態で、Ｌ字状部１６０の垂直板部を流れる電流によって生じる磁束を固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部に作用させることができる。このため、固定接触子１１１及び１１２と可動接触子１３０との接触部における磁束密度を高めて電磁反発力に抗するローレンツ力を発生させることができる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、可動接触子１３０が中央部に凹部１３２を有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、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１３２を省略して平板状に形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、可動プランジャ２１５に連結軸１３１を螺合させる場合について説明したが、可動プランジャ２１５と連結軸１３１とを一体に形成するようにしてもよい。
【００４８】
また、連結軸１３１と可動接触子１３０との連結が、連結軸１３１の先端部にフランジ部１３１ａを形成し、接触スプリング１３４及び可動接触子１３０を挿通してから可動接触子１３０の下端をＣリングで固定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い。すなわち、連結軸１３１のＣリング位置に半径方向に突出する位置決め大径部を形成し、これに可動接触子１３０を当接させてから接触スプリング１３４を配置し、この接触スプリング１３４の上端をＣリングによって固定するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態においては、可動プランジャ２１５の周鍔部２１６が上部磁気ヨーク２１０に対して上方側から進退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い。すなわち、図１５に示すように、固定接触子１１１及び１１２がＣ字状接点導体部１１５が省略され、これに代えて支持導体部１１４を下方に延長してその下面に固定接点部１１１ａ及び１１２ａが形成されている。
【００５０】
そして、これら固定接点部１１１ａ及び１１２ａに対して下方から対向するように可動接触子１３０が配設されている。可動接触子１３０には左右方向の中央部に貫通孔１３０ａが形成され、この貫通孔１３０ａ内に電磁石ユニット２００の可動プランジャ２１５に連結された連結軸１３１が挿通されている。
この連結軸１３１は、上端に外方に突出するフランジ部１３１ａが形成され、このフランジ部１３１ａに接触するように可動接触子１３０が配置されている。そして、連結軸１３１の可動接触子１３０の下面とその下方に固定されたＣリング１３１ｂとの間に接触スプリング１３４が介挿されている。
【００５１】
可動プランジャ２１５は、前述した図１の構成において、周鍔部２１６が省略されて円筒状に形成され、その上端面が上部磁気ヨーク２１０に下方側から接触する接極面２１５ａとされている。そして、可動プランジャ２１５の上部における内周側に形成された段部２１５ｂ内に連結軸１３１の回りに配置された復帰スプリング２１４が配置され、この復帰スプリング２１４の上端が上部磁気ヨーク２１０の下面に当接されている。したがって、復帰スプリング２１４によって可動プランジャ２１５が下方に押圧されている。
【００５２】
また、上部磁気ヨーク２１０には、前述した実施形態と同様に図２〜４に示すスリット部２１０ｃ，２１０ｄによるスリット２１０ｅが左右対称位置に形成されている。
さらに、上部磁気ヨーク２１０の上面に配置された永久磁石２２０及び補助ヨーク２２５が省略されていることを除いては前述した図１と同様の構成を有し、図１の対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００５３】
この図１５の構成によれば、励磁コイル２０８が非励磁状態であるときには、図１５に示すように、可動プランジャ２１５が復帰スプリング２１４の弾性力によって下方に押圧されてその底面がキャップ２３０の底面に当接している。この状態では、可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２の接点部１１１ａ及び１１２ａから下方に離間しており、固定接触子１１１及び１１２間に非導通状態となっている。
【００５４】
この状態から、励磁コイル２０８に通電して励磁状態とすることにより、励磁コイル２０８によって発生する磁束が可動プランジャ２１５、可動プランジャ２１５の上面及び上部磁気ヨーク２１０の接極面２１０ｂを通じ、上部磁気ヨーク２１０の左右両端部から磁気ヨーク２０２を通じ円筒状補助ヨーク２０３を通じて可動プランジャ２１５に戻る磁路が形成される。このため、可動プランジャ２１５が上部磁気ヨーク２１０によって復帰スプリング２１４に抗して吸引されて上方に移動し、可動接触子１３０が固定接触子１１１及び１１２の固定接点部１１１ａ及び１１２ａに接触スプリング１３４の接触圧で接触する。
したがって、外部電力供給源の第電流が固定接触子１１１、可動接触子１３０、及び固定接触子１１２で構成される主回路を通じて負荷に供給される閉極状態となる。
【００５５】
このとき、主回路を流れる通電電流によって、前述した図４に示すように、上部磁気ヨーク２１０の前端側から後端側に向かう磁束が発生する。この場合、上部磁気ヨーク２１０の貫通孔２１０ａには可動プランジャ２１５の上面が接触されているので、可動プランジャ２１５の中心を通る磁束Φ１はそのまま可動プランジャ２１５を通過して反対側の上部磁気ヨーク２１０に達する。しかしながら、中央部の外側の左右の磁束Φ２及びΦ３は一旦可動プランジャ２１５内に入った後、スリット部２１０ｃ及び２１０ｄによって挟まれる励磁コイル２０８による磁路と重なる磁路を通って上部磁気ヨーク２１０内に入り、スリット部２１０ｃ，２１０ｄの左右外側から上部磁気ヨーク２１０の後端側に向かうことになる。このため、励磁コイル２０８の磁力によって互いに接触している上部磁気ヨーク２１０の接極面２１０ｂと可動プランジャ２１５の接極面２１５ａとの間の磁束密度が増加することになり、両者間の保持力が増加される。
【００５６】
したがって、通電電流によって発生する磁束を積極的に利用して保持力を発生することができる。このため、主回路過電流通電時の電磁石保持力を、前述した図５において特性線Ｌ２で示すように、主回路無通電時の特性線Ｌ１における電磁石ユニット２００が釈放するコイル励磁電流がＡ点であるときの接点部負荷力を常に上回るように設定する。これにより、通電電流によって発生する磁束によって励磁コイル２０８の磁束が影響されることにより、保持力が低下することを確実に防止することができる。この結果、上部磁気ヨーク２１０による可動プランジャ２１５の周鍔部２１６の吸引状態を確実に保持することができ、電磁接触器１０の安定した動作を確保することができる。この図１５の構成でも、スリット２１０ｅとしては図８〜図１２の形状を選択することができる。
【００５７】
また、上記実施形態においては、接点収納ケース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。
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、電磁継電器や他の電磁開閉器を含む任意の開閉器に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…電磁接触器、１００…接点装置、１０１…接点機構、１０２…接点収納ケース（消弧室）、１０４…金属角筒体、１０５…固定接点支持絶縁基板、１１１，１１２…固定接触子、１１１ａ，１１２ａ…固定接点部、１１４…支持導体部、１１５…接点導体部、１１６…上板部、１１７…中間板部、１１８…下板部、１２１…絶縁カバー、１３０…可動接触子、１３１…連結軸、１３４…接触スプリング、１４０…絶縁筒体、２００…電磁石ユニット、２０１…磁気ヨーク、２０３…円筒状補助ヨーク、２０４…スプール、２０８…励磁コイル、２１０…上部磁気ヨーク、２１０ａ…貫通孔、２１０ｂ…接極面、２１０ｃ，２１０ｄ…スリット部、２１０ｅ…スリット、２１４…復帰スプリング、２１５…可動プランジャ、２１５ａ…接極面、２１６…周鍔部、２２０…永久磁石、２２５…補助ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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