(57)【要約】  コンタクタ（１００）は、固定鉄心（５１）と、可動鉄心（５２）と、操作コイル（５０）と、第１のクロスバー（５３ａ）と、引き外しばね（５５）と、第２のクロスバー（５３ｂ）とを備える。コンタクタ（１００）は、可動接触子（６）を固定接触子に向けて押す押しばね（５６）と、固定接触子に接続されるトリップコイル（６０）と、一定値以上の電流がトリップコイル（６０）に流れるとき、トリップコイル（６０）に発生する電磁力により動作するブランジャ（６１）とを備える。コンタクタ（１００）は、ブランジャ（６１）の動作に連動して、第１のクロスバー（５３ａ）から離す方向に第２のクロスバー（５３ｂ）を押す開極レバー（８２）を備えることを特徴とする。
2019106836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動接点を有する可動接触子と、前記可動接点と向き合う固定接点を有する固定接触子とを備えるコンタクタであって、
固定鉄心と、
一端が前記固定鉄心と向き合って設けられる可動鉄心と、
前記可動鉄心の周囲に設けられ、前記コンタクタの外部から供給される電流により、前記可動鉄心を前記固定鉄心に接触させる電磁力を発生する操作コイルと、
一端が前記可動鉄心の他端に固定される絶縁性の第１の可動バーと、
前記第１の可動バーを、前記固定鉄心から遠ざける方向に押す引き外しばねと、
一端が前記第１の可動バーの他端と向き合い、他端が前記可動接触子を保持し、前記第１の可動バーの移動方向と同じ方向に移動する第２の可動バーと、
前記可動接触子を前記固定接触子に向けて押す押しばねと、
前記固定接触子に接続されるトリップコイルと、
一定値以上の電流が前記トリップコイルに流れるとき、前記トリップコイルに発生する電磁力により動作するブランジャと、
ブランジャの動作に連動して、前記第１の可動バーから離す方向に前記第２の可動バーを押す開極レバーと、
を備えることを特徴とするコンタクタ。
【請求項２】
前記第１の可動バーは、
前記第１の可動バーの移動方向と直交する方向に伸びる板部と、
前記板部に設けられ、前記板部から前記第２の可動バーに向かって伸び、前記第１の可動バーの移動方向と直交する方向の幅が前記第１の可動バーの移動方向と直交する方向の前記板部の幅よりも狭い突部と、
を備え、
２つの前記開極レバーが前記突部を挟み込むように設けられることを特徴とする請求項１に記載のコンタクタ。
【請求項３】
前記第２の可動バーは、
前記第１の可動バーの移動方向と直交する方向に伸びるボディ部と、
前記ボディ部に設けられ、前記ボディ部から前記第１の可動バーに向かって伸び、前記第１の可動バーの移動方向と直交する直交方向の幅が前記第１の可動バーの移動方向と直交する方向の前記ボディ部の幅よりも狭い突部と、
を備え、
２つの前記開極レバーが前記突部を挟み込むように設けられることを特徴とする請求項１に記載のコンタクタ。
【請求項４】
前記操作コイルに電流を供給し、又は前記操作コイルへの電流の供給を止める操作コイルスイッチと、
前記開極レバーと連動して前記操作コイルスイッチをオン又はオフにするスイッチレバーと、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のコンタクタ。
【請求項５】
支軸を支点にして回転するアームを備え、
前記開極レバーは、前記アームの前記第１の可動バー側に設けられ、
前記スイッチレバーは、前記アームの前記第１の可動バー側とは反対側に設けられることを特徴とする請求項４に記載のコンタクタ。
【請求項６】
前記開極レバーによって前記第２の可動バーが押し下げられたときの、前記固定接点から前記可動接点までの距離をＬ１とし、
前記第１の可動バーによって前記第２の可動バーが押し下げられたときの、前記固定接点から前記可動接点までの距離をＬ２としたとき、前記Ｌ１は、前記Ｌ２よりも長いことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のコンタクタ。
【請求項７】
前記可動接触子の前記第２の可動バー側とは反対側に設けられる導電性のアークランナと、
前記可動接点及び前記固定接点の前記第２の可動バー側とは反対側に設けられる磁性体のグリッドと、
を備え、
前記固定接触子の断面はＵ字状であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のコンタクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動接触子及び固定接触子を備え、過電流発生時に接点を開極する機能を有するコンタクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される遮断器は、過電流発生時に自動的に接点を開極させるための第１の電磁石と、リモート開閉極動作を行うための第２の電磁石と、第２の電磁石が備える可動鉄心の水平方向への直線運動を回転運動に変換する電磁石作動レバーとを備える。過電流とは、遮断器が許容する定格電流値を超える電流である。接点は、可動電極である可動接触子に設けられる接点と、可動接触子と向き合う固定電極である固定接触子に設けられる接点との双方を意味する。リモート開閉極動作とは、外部電源から出力される電流を第２の電磁石に与えることによって接点を閉極させ、外部電源から第２の電磁石へ与えられる電流の供給を断つことによって接点を開極させる動作である。閉極は、可動接触子に設けられる接点を、固定接触子に設けられる接点へ接触させることをいう。開極は、可動接触子に設けられる接点を、固定接触子に設けられる接点から引き離すことをいう。また、特許文献１に開示される遮断器は、電磁石作動レバーの端部に設けられるクロスバーと、端部がクロスバーに接して上下方向に移動する開閉操作レバーと、開閉操作レバーに設けられる接点とを備える。【０００３】
第２の電磁石は、可動鉄心以外にも、固定鉄心と、励磁コイルと、吸引開放用スプリングとを備える。吸引開放用スプリングは、固定鉄心と可動鉄心との間に設けられる。吸引開放用スプリングは、圧縮された状態でエネルギが蓄積されるばねである。ここで、リモート開閉極動作において、励磁コイルが励磁されているとき、可動鉄心は、吸引開放用スプリングの復元力に抗して、固定鉄心の近くに移動する。このとき、吸引開放用スプリングは、圧縮された状態であり、可動鉄心を固定鉄心から遠ざける方向に押している。この状態で励磁コイルが励磁されなくなると、可動鉄心は、吸引開放用スプリングの復元力により、固定鉄心から離れるように水平方向に移動する。水平方向への可動鉄心の移動に伴い、電磁石作動レバーが軸を支点にして時計回りに回転し、さらに電磁石作動レバーに設けられるクロスバーが時計回りに回転する。時計回りに回転するクロスバーが開閉操作レバーの先端を押すことにより、開閉操作レバーが上下方向に移動して、開閉操作レバーの下端に設けられる可動接触子が固定接触子から離れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される遮断器では、クロスバーが回転移動するため、クロスバーに接する開閉操作レバーの先端が水平方向へ移動して、開閉操作レバーが上下方向に対して、一定角度で傾く。このため、開閉操作レバーの下端に設けられる可動接触子が水平方向に対して一定角度で傾き、可動接触子に設けられる第１の可動接点と固定接触子に設けられる第１の固定接点とが開閉極するタイミングは、可動接触子に設けられる第２の可動接点と固定接触子に設けられる第２の固定接点とが開閉極するタイミングからずれることとなる。例えば、第１の可動接点及び第１の固定接点の開極タイミングは、第２の可動接点及び第２の固定接点の開極タイミングよりも早くなる。そのため、開極時に、第１の可動接点と第１の固定接点との間にアークが発生し、その後、第２の可動接点及び第２の固定接点が開極して、電流が遮断される。従って、第１の可動接点と第１の固定接点との間で発生するアークの時間は、第２の可動接点と第２の固定接点との間で発生するアークの時間よりも長くなる。一方、閉極時には、第２の可動接点及び第２の固定接点が、第１の可動接点及び第１の固定接点よりも早く閉極する。第２の可動接点及び第２の固定接点が閉極した時点では電流が流れておらず、第１の可動接点及び第１の固定接点が閉極した時点で、電流が流れ、第１の可動接点と第１の固定接点との間にアークが発生する。このように、第１の可動接点及び第１の固定接点は、第２の可動接点及び第２の固定接点に比べて、アークに曝される時間が長いため、消耗の進行が早い。また、接点が消耗するほど、第１の可動接点及び第１の固定接点の開閉極タイミングと、第２の可動接点及び第２の固定接点の開閉極タイミングとのずれが大きくなるため、第１の可動接点及び第１の固定接点の消耗の進行がより一層早くなり、開閉寿命が短くなる要因となる。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リモート開閉極動作時の接点の消耗の進行を抑制しながら、過電流発生時に接点を開極できるコンタクタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のコンタクタは、可動接点を有する可動接触子と、可動接点と向き合う固定接点を有する固定接触子とを備えるコンタクタであって、固定鉄心と、一端が固定鉄心と向き合って設けられる可動鉄心と、可動鉄心の周囲に設けられ、コンタクタの外部から供給される電流により、可動鉄心を固定鉄心に接触させる電磁力を発生する操作コイルとを備える。コンタクタは、一端が可動鉄心の他端に固定される絶縁性の第１の可動バーと、第１の可動バーを、固定鉄心から遠ざける方向に押す引き外しばねと、一端が第１の可動バーの他端と向き合い、他端が可動接触子を保持し、第１の可動バーの移動方向と同じ方向に移動する第２の可動バーとを備える。コンタクタは、可動接触子を固定接触子に向けて押す押しばねと、固定接触子に接続されるトリップコイルと、一定値以上の電流がトリップコイルに流れるとき、トリップコイルに発生する電磁力により動作するブランジャとを備える。コンタクタは、ブランジャの動作に連動して、第１の可動バーから離す方向に第２の可動バーを押す開極レバーを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リモート開閉極動作時の接点の消耗の進行を抑制しながら、過電流発生時に接点を開極できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンタクタの断面図
【図２】図１に示すコンタクタを、ＪＩＳ記号を用いて表した回路図
【図３】図１に示すハンドルの状態と接点状態とを表す図
【図４】図１に示すハンドルの状態が「オフ」のときの手動制御機構及び接点の状態を示す図
【図５】図４に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図
【図６】図１に示すハンドルの状態が「レディ」であり、かつ、接点が開極状態にあるときの手動制御機構の状態を示す図
【図７】図６に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図
【図８】図６に示す可動鉄心が、引き外しばねの復元力に抗して上方向に移動して、固定鉄心に接した状態を示す図
【図９】図８に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図
【図１０】実施の形態に係るコンタクタがリモート開閉極動作をする際のタイミングチャート
【図１１】図８に示すハンドルがレディの状態であり、かつ、接点が閉極状態にあるときに、過電流が発生した直後の手動制御機構の状態を示す図
【図１２】図９に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図
【図１３】図１１に示す操作コイルスイッチがオフになったときにクロスバーが突起部に接した状態を示す図
【図１４】図１３に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図
【図１５】実施の形態に係るコンタクタが過電流遮断動作をする際のタイミングチャート
【図１６】本発明の実施の形態の変形例に係るコンタクタの構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るコンタクタを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係るコンタクタの断面図である。図２は図１に示すコンタクタを、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）記号を用いて表した回路図である。実施の形態係るコンタクタ１００は、例えば、配電線などの電路を開閉するコンタクタである。図１に示すようにコンタクタ１００は、筐体２００、第２のクロスバー５３ｂ、第１のクロスバー５３ａ、電源側固定接触子３、電源側端子１、電源側固定接点４、電源側グリッド固定材２４及び電源側グリッド２１を備える。またコンタクタ１００は、負荷側固定接触子９、トリップコイル６０、負荷側端子１１、負荷側固定接点８、負荷側グリッド固定材２６及び負荷側グリッド２２を備える。以下では、電源側固定接点４及び負荷側固定接点８を単に「固定接点」と称する場合がある。また、以下では、左手系のＸＹＺ座標において、筐体２００の左右方向をＸ軸方向とし、筐体２００の上下方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両者に直交する筐体２００の奥行き方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸正方向を上方向とし、Ｙ軸負方向を下方向とし、Ｘ軸正方向を右方向とし、Ｘ軸負方向を左方向とする。
【００１２】
筐体２００は、上ケース１８と、上ケース１８の下側に設けられる下ケース１５とを備える。下ケース１５は有底の筐体であり、下ケース１５には仕切り板１６及び仕切り板１７が設けられる。仕切り板１７は仕切り板１６の上側に設けられる。仕切り板１６及び仕切り板１７を設けることにより、筐体２００の内部には、上ケース１８側の空間２０１と、下ケース１５側の空間２０２とが形成される。仕切り板１６及び仕切り板１７は、開極時に空間２０２で発生するアークが空間２０１に設けられる機構へ伝達することを防ぐと共に、当該アークによって熱せられた空間２０２内の高温の空気が空間２０１に設けられる機構へ伝達することを防ぐための絶縁部材である。上ケース１８、下ケース１５、仕切り板１６及び仕切り板１７の材料には、ナイロン６６、ナイロン６、ナイロン、フェノール樹脂などの絶縁性の樹脂を例示できる。
【００１３】
仕切り板１７の板面１７ａには、貫通孔１７ｂが形成されると共に、突起部１７ｃが設けられる。突起部１７ｃは、貫通孔１７ｂの周囲全体を囲む環状部材で構成してもよいし、貫通孔１７ｂの周囲に離間して設けられる複数の柱状部材で構成してもよい。突起部１７ｃは、第２の可動バーである第２のクロスバー５３ｂに近づくように下方向に移動する第１の可動バーである第１のクロスバー５３ａを、特定の位置に停止させるための部材である。第２のクロスバー５３ｂ及び第１のクロスバー５３ａの構成の詳細は後述する。突起部１７ｃは、板面１７ａから上方向に伸びる突形状の部材である。板面１７ａと突起部１７ｃとは、絶縁性の樹脂を用いてダイカストにより一体成型で製造してもよいし、それぞれを個別に製作した後に互いに組み合わせてもよい。
【００１４】
仕切り板１６には貫通孔１６ａが形成される。貫通孔１６ａは、仕切り板１７の貫通孔１７ｂと連通する。
【００１５】
貫通孔１６ａより左側の仕切り板１６の上面と、仕切り板１６に形成される開口壁面１６ｂと、貫通孔１６ａより左側の仕切り板１６の下面とに渡って、電源側固定接触子３が設けられる。電源側固定接触子３の一端３ａは、電源側端子１に接続される。電源側端子１と、筐体２００の外部に設けられる電源側外部導体３００とには、ねじ２ａを通す貫通孔が形成される。当該貫通孔に挿入されるねじ２ａの先端が下ケース１５にねじ込まれることにより、電源側外部導体３００及び電源側端子１が互いに接触する。これにより、電源側固定接触子３は、電源側外部導体３００と電気的に接続される。電源側端子１の材料には、導電性を有する鉄及び銅を例示できる。電源側外部導体３００には、絶縁被覆された配線の導体、棒状のバスバーなどを例示できる。
【００１６】
電源側固定接触子３の他端３ｂは、仕切り板１６の下面に設けられる。電源側固定接触子３には、電源側固定接点４が設けられる。電源側固定接点４は、電源側固定接触子３の他端３ｂから貫通孔１６ａまでの間に設けられる。
【００１７】
電源側グリッド２１はアークを消弧するための部材である。複数の電源側グリッド２１が、電源側固定接触子３の下面から下ケース１５の底壁に向けて互いに離れて、可動接点及び固定接点の左側に配列される。電源側グリッド固定材２４は、電源側グリッド２１を固定するための部材である。電源側グリッド固定材２４には、複数の電源側グリッド固定材窓２５が形成される。電源側グリッド固定材窓２５は、下ケース１５内の高温の空気を通過させるための貫通孔である。複数の電源側グリッド固定材窓２５は、上下方向に互いに離れて配列される。電源側グリッド固定材２４には、絶縁性のファイバー紙を例示できる。電源側グリッド２１の材料には、鉄などの磁性体を例示できる。
【００１８】
下ケース１５の左側の横壁には、電源側グリッド固定材２４の左端面と向き合う箇所に、複数の下ケース電源側窓２８が形成される。下ケース電源側窓２８は、下ケース１５内の高温の空気を下ケース１５の外部に排出するため、下ケース１５の左側の横壁の外部から空間２０２へ貫通する貫通孔である。複数の下ケース電源側窓２８は、下ケース１５の左側の横壁の上下方向に互いに離れて配列される。
【００１９】
貫通孔１６ａより右側の仕切り板１６の上面と、仕切り板１６に形成される開口壁面１６ｂと、貫通孔１６ａより右側の仕切り板１６の下面とに渡って、負荷側固定接触子９が設けられる。負荷側固定接触子９の一端９ａは、トリップコイル６０の一端に接続される。トリップコイル６０は、絶縁性の固定部材６４ａに設けられる。トリップコイル６０の内側には絶縁パイプ６５が設けられている。絶縁パイプ６５の内部には、ブランジャ６１が設けられている。ブランジャ６１は、一定値以上の電流がトリップコイル６０に流れるときに、トリップコイル６０に発生する電磁力によって、その外周面が絶縁パイプ６５の内側に接触しながら、上下方向に移動する柱状の鉄などの磁性体である。一定値は、例えば、過電流が発生していないときにトリップコイル６０へ流れる電流の１０倍から２０倍の値であるが、一定値は、コンタクタ１００の用途によって最適な値に設定すればよい。ブランジャ６１の下端の断面積は、ブランジャ６１の下端から上端までの部分の断面積よりも大きくなっており、これにより、ブランジャ６１の下端は頭部を形成する。リンク棒６３の一端は、二股に分かれており、ブランジャ６１の頭部を挟む。リンク棒６３の構成の詳細は後述する。トリップコイル６０の他端は、トリップコイル６０の磁気回路を構成する負荷側端子１１の一端に接続される。負荷側端子１１の他端と、負荷側外部導体４００とには、ねじ２ｂを通す貫通孔が形成される。当該貫通孔に挿入されるねじ２ｂの先端が下ケース１５にねじ込まれることにより、負荷側外部導体４００及び負荷側端子１１が互いに接触して、負荷側固定接触子９は、負荷側外部導体４００と電気的に接続される。負荷側端子１１の材料には、導電性を有する鉄などの磁性体を例示できる。負荷側外部導体４００には、絶縁被覆された配線の導体、棒状のバスバーなどを例示できる。
【００２０】
負荷側固定接触子９の他端９ｂは、仕切り板１６の下面に設けられる。負荷側固定接触子９には、負荷側固定接点８が設けられる。負荷側固定接点８は、負荷側固定接触子９の他端９ｂから貫通孔１６ａまでの間に設けられる。
【００２１】
負荷側グリッド２２はアークを消弧するための部材である。複数の負荷側グリッド２２が、負荷側固定接触子９の下面から下ケース１５の底壁に向けて互いに離れて、可動接点及び固定接点の右側に配列される。負荷側グリッド固定材２６は、負荷側グリッド２２を固定するための部材である。負荷側グリッド固定材２６には、複数の負荷側固定材窓２７が形成される。負荷側固定材窓２７は、下ケース１５内の高温の空気を通過させるための貫通孔である。複数の負荷側固定材窓２７は、上下方向に互いに離れて配列される。負荷側グリッド固定材２６には、絶縁性のファイバー紙を例示できる。負荷側グリッド２２の材料には、鉄などの磁性体を例示できる。
【００２２】
下ケース１５の右側の横壁には、負荷側グリッド固定材２６の右端面と向き合う箇所に、複数の下ケース電源側窓２９が形成される。下ケース電源側窓２９は、下ケース１５内の高温の空気を下ケース１５の外部に排出するため、下ケース１５の右側の横壁の外部から空間２０２へ貫通する貫通孔である。複数の下ケース電源側窓２９は、下ケース１５の横壁の上下方向に互いに離れて配列される。
【００２３】
コンタクタ１００は、アークランナー２３、可動接触子６、第２のクロスバー５３ｂ、電源側可動接点５、負荷側可動接点７及び押しばね５６を備える。以下では、電源側可動接点５及び負荷側可動接点７を単に「可動接点」と称する場合がある。アークランナー２３、可動接触子６、第２のクロスバー５３ｂ、電源側可動接点５、負荷側可動接点７及び押しばね５６は、下ケース１５の空間２０２に設けられる。
【００２４】
アークランナー２３は、開極時に発生するアークが接点から離れて走行する部材であり、可動接触子６の第２のクロスバー５３ｂ側とは反対側に設けられる。走行とは、電源側固定接点４と電源側可動接点５との間で発生したアークが、電源側固定接点４と電源側可動接点５との接点間、電源側固定接触子３とアークランナー２３との間、電源側グリッド２１の順で移動することをいう。同様に、走行とは、負荷側固定接点８と負荷側可動接点７との間で発生したアークが、負荷側固定接点８と負荷側可動接点７との接点間、負荷側固定接触子９とアークランナー２３との間、負荷側グリッド２２の順で移動することをいう。アークがこのように移動するのは、電源側固定接触子３、負荷側固定接触子９、可動接触子６及びアークが形成する電流回路によって、アークを電源側グリッド２１側又は負荷側グリッド２２側に押す電磁力であるローレンツ力が作用するからである。また電源側グリッド２１及び負荷側グリッド２２は磁性体で形成されているため、電源側グリッド２１及び負荷側グリッド２２にはアークを引き寄せる効果がある。アークランナー２３は、下ケース１５の底壁の上側に固定される。アークランナー２３の材料には、導電性を有する鉄及び銅を例示できる。アークランナー２３は、当該材料を用いてダイカストにより製造してもよいし、板状部材をプレス形成で製造したものでもよい。
【００２５】
可動接触子６は、左右方向に伸びる導電性の板状部材であり、アークランナー２３の上側に設けられる。可動接触子６の材料には、銅合金、鉄合金などの導電体を例示できる。可動接触子６の上面には、第２のクロスバー５３ｂ、電源側可動接点５及び負荷側可動接点７が設けられる。第２のクロスバー５３ｂの材料には、フェノール樹脂、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ナイロン樹脂などの絶縁性の樹脂を例示できる。第２のクロスバー５３ｂの上端は、第１のクロスバー５３ａの突部５３ａ２の下端と向き合うと共に、開極レバー８２の一端８２ａと向き合う。第２のクロスバー５３ｂの下端は、可動接触子６に固定される。すなわち、第２のクロスバー５３ｂの一端は、第１のクロスバー５３ａの他端と向き合い、第２のクロスバー５３ｂの他端は、可動接触子６を保持する。第２のクロスバー５３ｂは、第１のクロスバー５３ａの移動方向と同じ方向に移動する。当該移動方向は上下方向である。
【００２６】
電源側可動接点５は、電源側固定接点４と向き合って、ロー付け、カシメなどにより可動接触子６に固定される。負荷側可動接点７は、負荷側固定接点８と向き合って、ロー付け、カシメなどにより可動接触子６に固定される。電源側可動接点５及び負荷側可動接点７の材料には、銀合金などの導電体を例示できる。可動接触子６、電源側可動接点５及び負荷側可動接点７は、互いに電気的に接続されている。
【００２７】
押しばね５６は、可動接触子６の下側に設けられている。押しばね５６は、可動接触子６を電源側固定接点４及び負荷側固定接点８に向けて押すために用いられる。押しばね５６は、圧縮された状態でエネルギが蓄積され、上下方向に伸縮するばねである。押しばね５６の上端は、可動接触子６に固定され、押しばね５６の下端は、下ケース１５に接している。
【００２８】
コンタクタ１００は、第１のクロスバー５３ａ、可動鉄心５２、固定鉄心５１、操作コイル５０及び引き外しばね５５を備える。第１のクロスバー５３ａ、可動鉄心５２、固定鉄心５１、操作コイル５０及び引き外しばね５５は、上ケース１８の空間２０１に設けられる。
【００２９】
第１のクロスバー５３ａは、板部５３ａ１と突部５３ａ２とを備え、Ｘ−Ｙ断面がＴ字形状の絶縁部材である。板部５３ａ１及び突部５３ａ２のそれぞれの形状に関しては後述する。第１のクロスバー５３ａの材料には、第２のクロスバー５３ｂを構成する材料と同様の材料を例示できる。板部５３ａ１及び突部５３ａ２は、当該材料を用いて一体で製造してもよいし、それぞれを個別に製作した後に互いに組み合わせてもよい。
【００３０】
突部５３ａ２は、板部５３ａ１の下端から第２のクロスバー５３ｂに向かって伸びる柱状の部材である。突部５３ａ２の上端は、板部５３ａ１の下端の内、Ｘ軸方向の中央部に固定される。突部５３ａ２の下端は、貫通孔１７ｂ及び貫通孔１６ａを介して、第２のクロスバー５３ｂの上端と向き合う。板部５３ａ１の下端の内、Ｘ軸方向の中央部よりも端部寄りの箇所は、仕切り板１７の突起部１７ｃの上端と向き合う。
【００３１】
板部５３ａ１の上端の内、Ｘ軸方向の中央部には可動鉄心５２が設けられる。可動鉄心５２は、複数のケイ素鋼板を積層して形成される部材である。可動鉄心５２の上端側には、固定鉄心５１が設けられる。すなわち可動鉄心５２の一端は固定鉄心５１の下端と向き合っている。固定鉄心５１は、複数のケイ素鋼板を積層して形成される部材である。図１では、可動鉄心５２の上端に固定鉄心５１の下端が接している。固定鉄心５１の上端側には、鉄心押さえ部材７０が設けられる。固定鉄心５１は、鉄心押さえ部材７０を介して、上ケース１８の上壁に固定される。可動鉄心５２の下端は、板部５３ａ１の上端に固定される。すなわち、可動鉄心５２の他端には第１のクロスバー５３ａが固定される。
【００３２】
固定鉄心５１及び可動鉄心５２の周囲には、操作コイル５０が設けられる。図２に示すように、操作コイル５０は、一対の配線５０１と、一対の操作コイル端子５７，５８と、一対の配線５０２を介して、外部電源５００に接続される。一対の配線５０１の内、片側の配線と操作コイル端子５７との間には、操作コイルスイッチ９４が設けられる。操作コイルスイッチ９４は、外部電源５００から操作コイル５０に電流を供給し、又は外部電源５００から操作コイル５０への電流の供給を止めるためのスイッチである。操作コイルスイッチ９４の動作の詳細に関しては後述する。図２において、符号６００で示される図記号は、ＪＩＳＣ０６１７−７に規定される引き出し自由機構である。同様に、符号６０１で示される図記号は、自動引き外し装置である。符号６０２で示される図記号は、コンタクタ接点であり、図１に示す電源側固定接点４、負荷側固定接点８、電源側可動接点５及び負荷側可動接点７に相当する。符号６０３で示される図記号は、過電流引き外し装置である。符号６０４で示される図記号は、手動操作スイッチであり、図１に示すハンドル８１に相当する。符号６０５で示される図記号は、遠隔引き外し装置用のコイルであり、図１に示す操作コイル５０に相当する。手動操作スイッチ６０４は、引き出し自由機構６００に接続される。引き出し自由機構６００は、コンタクタ接点６０２、過電流引き外し装置６０３及び操作コイルスイッチ９４に繋がっている。コンタクタ接点６０２には、操作コイル５０が繋がっている。遮断動作時には、引き出し自由機構６００により、手動操作スイッチ６０４、コンタクタ接点６０２及び操作コイルスイッチ９４がオフになる。一方、遠隔引き外し装置用のコイル６０５に外部電源５００から供給される電流が流れた場合には、コンタクタ接点６０２がオンになり、遠隔引き外し装置用のコイル６０５に外部電源５００からの電流が供給されない場合には、コンタクタ接点６０２がオフになる。
【００３３】
図１に戻り、操作コイル５０は、固定部材５０ａを介して、上ケース１８の上壁に固定される。操作コイル５０の下端と板部５３ａ１の上端との間には、上下方向に伸縮する引き外しばね５５が設けられる。引き外しばね５５は、操作コイル５０に外部電源５００からの電流が供給されないとき、すなわち操作コイル５０に電磁力が発生していないときに、第１のクロスバー５３ａ及び可動鉄心５２を、固定鉄心５１から遠ざける方向に押すために用いられる。引き外しばね５５は、圧縮された状態でエネルギが蓄積され、上下方向に伸縮するばねである。引き外しばね５５の復元力は、押しばね５６の復元力よりも強い。引き外しばね５５の上端は、操作コイル５０の周囲に設けられる絶縁性の筐体に固定される。引き外しばね５５の下端は、板部５３ａ１の上端の内、Ｘ軸方向の中央部よりも端部寄りの箇所に固定される。
【００３４】
コンタクタ１００は、手動制御機構８０を備える。手動制御機構８０は、上ケース１８の空間２０１に設けられる。手動制御機構８０は、ハンドル８１、開極レバー８２、マグバー８３、ラッチ８５、レバー８６、Ｕ軸８７、上リンク８８及び下リンク８９を備える。
【００３５】
ハンドル８１は、ピン８１ａと、ピン８１ａによって回転可能に支持される回転部８１ｂと、回転部８１ｂに設けられる操作部８１ｃとを備える。操作部８１ｃは、回転部８１ｂから上ケース１８の上側に向かって伸び、上ケース１８の上壁に形成された開口部を介して、上ケース１８の外部に突き出る。操作部８１ｃの先端部は、上ケース１８の外部に設けられている。回転部８１ｂにはレバー８６が設けられる。レバー８６は、回転部８１ｂに設けられるピン８１ａによって、回転可能に設けられる。レバー８６は、回転部８１ｂからラッチ８５に向けて伸びる。
【００３６】
ラッチ８５は、ピン８５ａによって回転可能に支持され、Ｘ−Ｙ断面がＬ字形状の部材である。ラッチ８５の一端はレバー８６の近くに設けられ、ラッチ８５の他端は、マグバー８３の近くに設けられる。
【００３７】
マグバー８３は、ピン８４によって回転可能に支持される板形状の回転部８３ａと、回転部８３ａからラッチ８５に向けて伸びる突起部８３ｂとを備える。突起部８３ｂは、ラッチ８５の他端に接する。回転部８３ａのリンク棒６３寄りの端部は、リンク棒６３の他端に接する。
【００３８】
リンク棒６３は、ピン６４によって回転可能に支持される。ピン６４は、固定部材６４ａに固定される。前述したようにリンク棒６３の一端は、ブランジャ６１の頭部を挟んでいるため、ブランジャ６１の上下動に伴い、ピン６４を支点にして回転する。リンク棒６３の一端寄りの部分には、ブランジャ押しばね６２の一端が接続される。ブランジャ押しばね６２は、リンク棒６３を時計回り回転させるために用いられる。ブランジャ押しばね６２は、圧縮された状態でエネルギが蓄積されるばねである。ブランジャ押しばね６２の他端は、固定部材６４ａに接続される。
【００３９】
上リンク８８の一端寄りの部分には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔が形成される。当該貫通孔には、回転部８１ｂに設けられるピン８８ａが挿入される。ピン８８ａが挿入されることにより、上リンク８８は、回転可能に支持される。上リンク８８の他端寄りの部分には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔が形成される。当該貫通孔には、Ｕ軸８７の一端が挿入される。Ｕ軸８７の他端は、レバー８６に形成される貫通孔に挿入される。
【００４０】
下リンク８９の一端寄りの部分には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔が形成される。当該貫通孔には、Ｕ軸８７の一端が挿入される。下リンク８９の他端寄りの部分には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔が形成される。当該貫通孔には、アーム９０の他端寄りの部分に設けられるピン９５ａが挿入される。
【００４１】
アーム９０は、支軸であるアームピン９１によって、回転可能に支持される。アーム９０の開極レバー８２寄りの端部には、アームリンクピン９２が設けられる。アーム９０は、アームリンクピン９２を介して、開極レバー８２の他端８２ｂに接続される。開極レバー８２は、ブランジャ６１の動作に連動して第２のクロスバー５３ｂを押し下げる部材である。すなわち、開極レバー８２は、ブランジャ６１の動作に連動して、第１のクロスバー５３ａから離す方向に第２のクロスバー５３ｂを押す部材である。開極レバー８２は、ピン９３によって、回転可能に支持される。ピン９３は不図示の金属壁に固定される。開極レバー８２の一端８２ａは、貫通孔１７ｂに位置する。なお開極レバー８２は、Ｚ軸方向に２つ設けられている。開極レバー８２の構成の詳細は後述する。
【００４２】
アーム９０のトリップコイル６０寄りの端部には、操作コイルスイッチ９４をオン状態又はオフ状態にするためのスイッチレバー９５が設けられる。アーム９０及びスイッチレバー９５は、導電性の部材を用いてダイカストにより一体成型で製造してもよいし、それぞれを個別に製作した後に互いに組み合わせてもよい。スイッチレバー９５は、操作コイルスイッチ９４の近くに設けられる。スイッチレバー９５は、開極レバー８２と連動して、操作コイルスイッチ９４をオン又はオフにするためのレバーである。
【００４３】
なお、電源側外部導体３００、電源側端子１、電源側固定接触子３、電源側固定接点４、電源側可動接点５、可動接触子６、負荷側固定接触子９、負荷側端子１１及び負荷側外部導体４００は、図２に示すように、それぞれがＵ相、Ｖ相及びＷ相の各々に対応して設けられている。
【００４４】
次にコンタクタ１００の動作を説明する。
【００４５】
図３は図１に示すハンドルの状態と接点状態とを表す図である。図３の上側には、「オフ」、「レディ」及び「トリップ」という３種類のハンドル８１の状態が示される。図３の下側には、接点状態が示される。接点状態には、可動接点が固定接点から離れている開極状態と、可動接点が固定接点に接している閉極状態との２種類がある。図３には、開極状態が「開」と表記され、閉極状態が「閉」と表記されている。
【００４６】
「オフ」のときのハンドル８１は、右側に倒した状態となる。ハンドル８１の状態が「オフ」の場合、外部電源５００から供給される電流の有無に係わらず、開極レバー８２によって可動接点が固定接点から離されるため、接点は「開」となり、また操作コイルスイッチ９４はオフである。
【００４７】
「レディ」では、接点のリモート開閉極動作を行うことができ、また過電流発生時に接点を自動的に開極させることができる。リモート開閉極動作には、外部電源５００の出力をオンにすることによって、外部電源５００から出力される電流を操作コイル５０に与えて、接点を遠隔で閉極させる動作と、また外部電源５００の出力をオフにすることによって、外部電源５００から操作コイル５０への電流の供給を断って、接点を遠隔で開極させる動作とが含まれる。過電流は、例えば、図２に示す負荷側外部導体４００に接続された負荷（図示せず）がショートしたときに流れる電流、負荷側外部導体４００が地絡したときに流れる電流などである。地絡は、負荷側外部導体４００と大地との間に形成されるインピーダンスを介して、電気的に接続される状態である。
【００４８】
「レディ」のときのハンドル８１の状態は、左側に倒した状態となる。ハンドル８１の状態が「レディ」であり、かつ、外部電源５００の出力がオフの場合には、接点が「開」となり、ハンドル８１の状態が「レディ」であり、かつ、外部電源５００の出力がオンの場合には、接点が「閉」となる。
【００４９】
「トリップ」は、ハンドル８１の状態が「レディ」のときに過電流が発生した際、接点が強制的に開極した状態である。「トリップ」のときのハンドル８１の位置は、「オフ」のときのハンドル８１の位置と「レディ」のときのハンドル８１の位置との間になる。
【００５０】
次に、図４及び図５を用いて、ハンドル８１の状態が「オフ」のときにおけるコンタクタ１００の動作を説明する。
【００５１】
図４は図１に示すハンドルの状態が「オフ」のときの手動制御機構及び接点の状態を示す図である。図４では、図１に示すコンタクタ１００を構成する要素の内、手動制御機構８０、操作コイル５０、固定鉄心５１、可動鉄心５２、第１のクロスバー５３ａ、第２のクロスバー５３ｂなどの一部の要素のみが示され、他の要素に関しては図示を省略している。図５は図４に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図である。図５には３極の電源側固定接触子３と３極の電源側固定接点４とが示される。
【００５２】
図４に示すように、ハンドル８１を時計回りに回転させることによって、ハンドル８１の状態は「オフ」となる。このとき、回転部８１ｂがピン８１ａを支点にして時計回りに回転する。回転部８１ｂの回転に伴い、回転部８１ｂに連結された上リンク８８が左上方向に移動する。上リンク８８の移動に伴い、上リンク８８に連結された下リンク８９が上方向に移動するため、アーム９０がアームピン９１を支点にして時計回りに回転する。このとき、アームリンクピン９２に接続された開極レバー８２は、ピン９３を支点にして反時計回りに回転するため、開極レバー８２の一端８２ａは、押しばね５６の復元力に抗して、第２のクロスバー５３ｂを押し下げる。第２のクロスバー５３ｂが下がることにより、可動接触子６が下方向に移動して、固定接点から可動接点が離れるため、接点は開極状態になる。
【００５３】
またアーム９０が、アームピン９１を支点にして時計回りに回転することにより、スイッチレバー９５は、操作コイルスイッチ９４から離れている。従って、操作コイルスイッチ９４は、図２に示すようにオフの状態となり、操作コイル５０は、図２に示す外部電源５００と電気的に接続されていない状態になる。すなわち、外部電源５００の出力がオンの場合でも、操作コイル５０には電流が流れず、操作コイル５０は励磁されない。この場合、可動鉄心５２を吸引するための電磁力が発生しないため、可動鉄心５２は、引き外しばね５５の復元力によって、固定鉄心５１から引き離される。固定鉄心５１から引き離された可動鉄心５２と第１のクロスバー５３ａは、互いに下方向に移動する。そして、第１のクロスバー５３ａが突起部１７ｃに接したところで、可動鉄心５２と第１のクロスバー５３ａの移動が止まる。第１のクロスバー５３ａが突起部１７ｃに接したときの可動鉄心５２の上端位置を、以下では可動鉄心５２の「下死点」と称する。下死点は、可動鉄心５２が下方向に移動するときの行き止まりになる位置に等しい。
【００５４】
なお、板部５３ａ１は、図５に示すように、第１のクロスバー５３ａの移動方向と直交する方向に伸びる部材である。また、突部５３ａ２は、板部５３ａ１に設けられ、板部５３ａ１から第２のクロスバー５３ｂに向かって伸びる部材である。突部５３ａ２は、板部５３ａ１のＺ軸方向の中央部に設けられる。突部５３ａ２の下端は、第１のクロスバー５３ａのＺ軸方向の中央部に向き合っている。第１のクロスバー５３ａの移動方向と直交する方向の板部５３ａ１の幅をＷ１とし、当該直交方向の突部５３ａ２の幅をＷ２としたとき、Ｗ２はＷ１よりも狭い。そして、図５に示すように、２つの開極レバー８２が突部５３ａ２を挟み込むように設けられている。２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａは、Ｚ軸方向に離れている。２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａは、第２のクロスバー５３ｂの上端の内、Ｚ軸方向の中央部寄りの部分に設けられる。２つの開極レバー８２のそれぞれの突部５３ａ２側の端面８２ｃは、互いに向き合っているため、２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａの間には、隙間Ｇ１が形成されている。図５では、隙間Ｇ１に、突部５３ａ２の一部が存在している。突部５３ａ２の幅Ｗ２は、隙間Ｇ１よりも狭い。
【００５５】
第１のクロスバー５３ａと第２のクロスバー５３ｂの幅が同じである場合、開極レバー８２を第２のクロスバー５３ｂに接触させるための部材を第２のクロスバー５３ｂに設け、第２のクロスバー５３ｂの上端に開極レバー８２を挿入するための溝を設けるなど措置が必要になる。そのため、第２のクロスバー５３ｂの質量が増え、又は第２のクロスバー５３ｂの構造が複雑になる。これに対して、図５に示すように、２つの開極レバー８２が突部５３ａ２を挟み込むように構成することにより、第２のクロスバー５３ｂと板部５３ａ１との間に、開極レバー８２の一端８２ａを配置することができる。また、第１のクロスバー５３ａがＴ字形状であるため、第１のクロスバー５３ａの全体の幅が第２のクロスバー５３ｂの幅と等しい場合に比べて、第１のクロスバー５３ａを製造する際の材料の使用量が軽減される。
【００５６】
また２つの開極レバー８２が突部５３ａ２を挟み込むように構成することにより、過電流発生時に第２のクロスバー５３ｂを押し下げる際、１つの開極レバー８２で第２のクロスバー５３ｂを押し下げる場合に比べて、Ｚ軸方向に平行な仮想面に対する、第２のクロスバー５３ｂの上端面及び下端面の傾斜角度の増加が抑制される。従って、過電流発生時に３極の可動接点を３極の固定接点から同時に離すことができ、３極同時に接点を開又は閉にすることができる。
【００５７】
２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａによって、第２のクロスバー５３ｂが押し下げられたとき、可動接点は、固定接点から接点間距離Ｌ１を隔てた位置に存在する。また、第２のクロスバー５３ｂが押し下げられたとき、第１のクロスバー５３ａの突部５３ａ２の下端と第２のクロスバー５３ｂの上端との間には、隙間Ｇ２が形成される。
【００５８】
次に、図６から図１０を用いて、リモート開閉極動作について説明する。
【００５９】
図６は図１に示すハンドルの状態が「レディ」であり、かつ、接点が開極状態にあるときの手動制御機構の状態を示す図である。図６には、図４と同様に、図１に示すコンタクタ１００を構成する要素の内、一部の要素のみが示される。図７は図６に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図である。図７には、図５と同様に、３極の電源側固定接触子３と３極の電源側固定接点４とが示される。
【００６０】
図６に示すように、ハンドル８１を反時計回りに回転させることによって、ハンドル８１の状態は「レディ」となる。このとき、回転部８１ｂがピン８１ａを支点にして反時計回りに回転する。回転部８１ｂの回転に伴い、回転部８１ｂに連結された上リンク８８は、時計回りに回転しながら、下方向に移動する。そして、上リンク８８の移動に伴い、上リンク８８に連結された下リンク８９が下方向に移動する。そのため、アーム９０がアームピン９１を支点にして反時計回りに回転する。
【００６１】
このとき、アームリンクピン９２に接続された開極レバー８２は、ピン９３を支点にして時計回りに回転するため、開極レバー８２の一端８２ａが第２のクロスバー５３ｂの上端から離れる。そして、押しばね５６の復元力により、可動接触子６及び第２のクロスバー５３ｂが上方向に移動し、第２のクロスバー５３ｂの上端が第１のクロスバー５３ａの下端に接する。
【００６２】
引き外しばね５５の復元力は、押しばね５６の復元力より強いため、第２のクロスバー５３ｂから第１のクロスバー５３ａに対して、第１のクロスバー５３ａを押し上げる力が作用した場合でも、第１のクロスバー５３ａの板部５３ａ１は、引き外しばね５５に押し戻されるため、上方向に移動しない。従って、第１のクロスバー５３ａの板部５３ａ１は、仕切り板１７の突起部１７ｃに接したままである。このとき、可動接点は、固定接点から接点間距離Ｌ２を隔てた位置に存在する。図４に示す接点間距離Ｌ１は、図６に示す接点間距離Ｌ２よりも長い。
【００６３】
またアーム９０がアームピン９１を支点にして、反時計回りに回転したことにより、アーム９０に設けられるスイッチレバー９５が操作コイルスイッチ９４をオン状態にする。この状態で、図２に示す外部電源５００から供給される電流が操作コイル５０に流れると、操作コイル５０が励磁されて、可動鉄心５２を吸引するための電磁力が発生する。
【００６４】
図８は図６に示す可動鉄心が、引き外しばねの復元力に抗して上方向に移動して、固定鉄心に接した状態を示す図である。すなわち、図８には、ハンドル８１の状態が「レディ」であり、かつ、接点が閉極状態にあるときの可動鉄心の状態が示される。図８には、図４と同様に、図１に示すコンタクタ１００を構成する要素の内、一部の要素のみが示される。図９は図８に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図である。図９には、図５と同様に、３極の電源側固定接触子３と３極の電源側固定接点４とが示される。
【００６５】
操作コイル５０が励磁されることによって電磁力が発生したとき、引き外しばね５５の復元力が当該電磁力の吸引力により相殺される。そのため、可動鉄心５２は、引き外しばね５５の復元力に抗して、上方向に移動し、固定鉄心５１に接したところで停止する。固定鉄心５１に接したときの可動鉄心５２の上端位置を、以下では可動鉄心５２の「上死点」と称する。上死点は、可動鉄心５２が上方向に移動するときの行き止まりになる位置に等しい。
【００６６】
また、押しばね５６の復元力によって、第２のクロスバー５３ｂ及び可動接触子６は、上方向に移動する。これにより、可動接点が固定接点に接して、接点が閉極状態となる。接点が閉極状態となることにより、図２に示す電源側外部導体３００から供給される主電流は、電源側端子１、電源側固定接触子３、電源側固定接点４、電源側可動接点５、可動接触子６、負荷側可動接点７、負荷側固定接点８、負荷側固定接触子９、トリップコイル６０及び負荷側端子１１を経由して、負荷側外部導体４００へ流れる。以下では、電源側外部導体３００から供給される主電流を単に「主電流」と称する。
【００６７】
なお、接点が閉極状態になった後、外部電源５００がオフになり操作コイル５０へ電流が供給されなくなると、引き外しばね５５の復元力によって、第１のクロスバー５３ａが仕切り板１７の突起部１７ｃに接するまで下方向に移動する。第１のクロスバー５３ａが下方向に移動することによって、第２のクロスバー５３ｂが第１のクロスバー５３ａに押され、可動接点が固定接点から離れる。固定接点から離れた可動接点は、図６に示す接点間距離Ｌ２を隔てた位置で止まる。この状態で、手動でハンドル８１がオフの位置に操作された場合、可動接点は、図４に示す接点間距離Ｌ１を隔てた位置で止まる。さらに、ハンドル８１がオフの位置に操作されたことにより、操作コイルスイッチ９４はオフとなるため、外部電源５００の出力がオンにされた場合でも操作コイル５０の吸引力がなくなり、引き外しばね５５の復元力によって、突起部１７ｃと第１のクロスバー５３ａとの接触状態が維持される。
【００６８】
図１０は実施の形態に係るコンタクタがリモート開閉極動作をする際のタイミングチャートである。図１０には、上から順に、ハンドル８１の状態と、操作コイルスイッチ９４の状態と、外部電源５００の出力状態と、開極レバー８２の一端８２ａの位置と、可動鉄心５２の位置と、可動接点の位置と、主電流の状態とが示される。
【００６９】
ハンドル８１の状態が「オフ」の場合、操作コイルスイッチ９４がオフのため、操作コイル５０の吸引力が発生せず、可動鉄心５２は下死点に位置する。また、ハンドル８１の状態が「オフ」の場合、開極レバー８２の一端８２ａが第２のクロスバー５３ｂを押し下げるため、可動接点は、図４に示すように、固定接点から接点間距離Ｌ１を隔てた位置に存在する。図１０では、固定接点から接点間距離Ｌ１を隔てた位置に存在する可動接点の位置が、「開１」と表記されている。
【００７０】
ハンドル８１の状態が「オフ」から「レディ」に変化すると、操作コイルスイッチ９４の状態がオフからオンに変化し、また開極レバー８２の一端８２ａが第２のクロスバー５３ｂから離れる。このとき、外部電源５００の出力がオフの場合、押しばね５６の復元力によって上方向に移動した可動接点は、図６に示すように、固定接点から接点間距離Ｌ２を隔てた位置に存在する。図１０では、固定接点から接点間距離Ｌ２を隔てた位置に存在する可動接点の位置が、「開２」と表記されている。
【００７１】
可動接点の状態が「開２」のときに、外部電源５００の出力がオフからオンに変化した場合には、操作コイル５０に電流が流れて、可動鉄心５２が上死点まで上昇し、固定接点に可動接点が接触する。図１０では、固定接点に接触した可動接点の位置が、「閉」と表記されている。これにより主電流が流れる。
【００７２】
ハンドル８１の状態が「レディ」のときに、外部電源５００の出力を、オフからオンに変化させ、又はオンからオフに変化させることにより、リモート開閉極動作が行われる。その後、手動でハンドル８１が操作されて、ハンドル８１の状態が「レディ」から「オフ」に変化した場合、開極レバー８２の一端８２ａが第２のクロスバー５３ｂを押し下げた状態となるため、可動接点の位置は「開１」に戻る。
【００７３】
次に、過電流が流れて自動的に開極するときの動作について説明する。図１１は図８に示すハンドルがレディの状態であり、かつ、接点が閉極状態にあるときに、過電流が発生した直後の手動制御機構の状態を示す図である。図１１には、図４と同様に、図１に示すコンタクタ１００を構成する要素の内、一部の要素のみが示される。図１２は図９に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図である。図１２には、図５と同様に、３極の電源側固定接触子３と３極の電源側固定接点４とが示される。
【００７４】
図８で説明したように、接点が閉極状態にある場合、トリップコイル６０に電流が流れるため、トリップコイル６０から発生する電磁力によって、ブランジャ６１に吸引力が作用する。但し、このときブランジャ６１に発生する吸引力は、ブランジャ押しばね６２の復元力よりも弱いため、ブランジャ６１の下端は、トリップコイル６０から最も離れた位置に止まる。
【００７５】
接点が閉極状態にあるときに、過電流が発生して、トリップコイル６０に流れる電流の値が一定値を超えた場合、トリップコイル６０が発生する磁場と、磁性体である負荷側端子１１と、ブランジャ６１とにより形成される磁路により、ブランジャ６１は、ブランジャ押しばね６２の復元力に抗して、上方向に移動する。
【００７６】
ブランジャ６１が上方向に移動したことにより、リンク棒６３は、ピン６４を支点にして、反時計回りに回転する。これにより、マグバー８３は、ピン８４を支点にして、時計回りに回転する。マグバー８３が回転することにより、ラッチ８５は、反時計回りに回転し、レバー８６の先端がラッチ８５から外れる。レバー８６の先端がラッチ８５から外れることにより、ハンドル８１は、ピン８１ａを支点にして、時計回りに回転する。図１１に示すハンドル８１の位置は、図３に示す「トリップ」のときのハンドル８１の状態に対応する。なおハンドル８１の回転には、例えばピン８１ａに設けられる不図示のトーションばねの復元力が利用される。
【００７７】
レバー８６の先端がラッチ８５から外れることにより、ハンドル８１が時計回りに回転したとき、レバー８６は、ピン８１ａを支点にして、反時計回りに回転する。また、Ｕ軸８７とハンドル８１とに繋がる上リンク８８は、その上端側が左上方向に移動し、その下端側が右上方向に移動し、全体として上方向に移動する。上リンク８８に接続された下リンク８９は、全体が右上方向に移動するため、下リンク８９に接続されるアーム９０は、アームピン９１を支点にして、時計回りに回転する。
【００７８】
アーム９０が時計回りに回転することにより、アームリンクピン９２を介してアーム９０に接続される開極レバー８２は、ピン９３を支点にして、反時計回りに回転する。このときに、開極レバー８２の一端８２ａが第２のクロスバー５３ｂを押し下げ、接点を開極状態にする。
【００７９】
図６では、可動接点が、固定接点から接点間距離Ｌ２を隔てた位置に存在する。これに対して、図１１では、可動接点が、固定接点から接点間距離Ｌ１を隔てた位置に存在する。すなわち、リモート開閉極動作時には第１のクロスバー５３ａが仕切り板１７の突起部１７ｃに接するため、可動接点は接点間距離Ｌ２の位置に存在する。これに対して、過電流が発生した場合、開極レバー８２によって第２のクロスバー５３ｂが押し下げられるため、可動接点は、接点間距離Ｌ２の位置よりも、開極レバー８２による押し下げ量分だけ、下方向に移動する。従って、過電流発生後の接点間距離Ｌ１は、図６に示すように過電流発生前の接点間距離Ｌ２よりも長い。このとき、第１のクロスバー５３ａの突部５３ａ２の下端と第２のクロスバー５３ｂの上端との間には、隙間Ｇ３が生じる。
【００８０】
このように、過電流が発生した場合には接点間距離が長くなるため、可動接点が接点間距離Ｌ２の位置に存在する場合に比べて絶縁距離が広がり、固定接点と可動接点との間で発生するアークを消弧し易くできる。消弧とは、固定接点と可動接点との間で発生するアークを消滅させることである。
【００８１】
また、開極レバー８２は第２のクロスバー５３ｂ、可動接触子６及び可動接点のみを動かすため、重量が軽減され開極速度が速くなる。開極速度が速くなることは、接点間で発生するアークを早く消弧することに繋がるため、コンタクタ１００の遮断性能が向上する。例えば、第１のクロスバー５３ａと第２のクロスバー５３ｂとが分離しておらず、開極レバー８２が、第２のクロスバー５３ｂ、可動接触子６及び可動接点を動かすと共に、第１のクロスバー５３ａ及び可動鉄心５２も動かす場合に比べて、開極レバー８２の駆動対象となる部品の重量が軽減されるため、開極速度が遅くなる。
【００８２】
図１３は図１１に示す操作コイルスイッチがオフになったときにクロスバーが突起部に接した状態を示す図である。図１３には、図４と同様に、図１に示すコンタクタ１００を構成する要素の内、一部の要素のみが示される。図１４は図１３に示す引き外しばね、操作コイル、固定鉄心、可動鉄心、クロスバー、開極レバーなどをＸ軸方向から見た図である。図１４には、図５と同様に、３極の電源側固定接触子３と３極の電源側固定接点４とが示される。
【００８３】
過電流の発生によってハンドル８１が時計周りに回転したとき、スイッチレバー９５も時計回りに回転するため、操作コイルスイッチ９４がオフになる。操作コイルスイッチ９４がオフになることによって、操作コイル５０への電流の供給が止まるため、可動鉄心５２及び第１のクロスバー５３ａは下方向に動き、第１のクロスバー５３ａが突起部１７ｃに接したところで、可動鉄心５２と第１のクロスバー５３ａの移動が止まる。このように、スイッチレバー９５を設けることにより、過電流発生時の開極動作と同時に、操作コイル５０への通電を停止できる。図１３及び図１４には、操作コイルスイッチ９４がオフになったことにより、下方向に移動した第１のクロスバー５３ａが、突起部１７ｃに接している状態を示す。この状態をトリップ動作完了状態と称する。
【００８４】
なお、第１のクロスバー５３ａ及び可動鉄心５２の全体の質量は第１のクロスバー５３ａ単体の質量に比べて大きいため、第１のクロスバー５３ａ及び可動鉄心５２の慣性は第１のクロスバー５３ａ単体の慣性よりも大きくなる。そのため、開極レバー８２とスイッチレバー９５とが同時に回転し始めて、接点の開極と操作コイルスイッチ９４のオフとが行われた場合でも、可動鉄心５２が動き出すタイミングは、開極レバー８２によって接点が開極するタイミングよりも遅くなる。
【００８５】
接点が開極したことにより、接点間にアークが発生する。電源側固定接触子３及び負荷側固定接触子９のそれぞれはＸ−Ｙ断面がＵ字状であるため、電源側固定接触子３によって、電源側固定接触子３から第２のクロスバー５３ｂへ向かう方向とは反対方向のローレンツ力が発生し、負荷側固定接触子９によって、負荷側固定接触子９から第２のクロスバー５３ｂへ向かう方向とは反対方向のローレンツ力が発生する。これにより、電源側固定接点４と電源側可動接点５との間で発生したアークは、電源側固定接触子３とアークランナー２３との間に流れ、電源側グリッド２１に入る。同様に、負荷側固定接点８と負荷側可動接点７との間で発生したアークは、負荷側固定接触子９とアークランナー２３との間に流れ、負荷側グリッド２２に入る。
【００８６】
アークが電源側グリッド２１及び負荷側グリッド２２に触れることによって発生する陰極降下電圧によって、アークの電圧が上がり、また、電源側グリッド２１及び負荷側グリッド２２に流れる冷却された空気にアークが触れることにより、アークの電圧が上がる。アークの電圧が上がることによって、アークで生じる電流が限流されて、遮断状態になる。
【００８７】
アークで熱せられた電源側グリッド固定材２４側の高温の空気は、電源側グリッド固定材窓２５を通過し、さらに下ケース電源側窓２８を通過して、下ケース１５の外部へ排出される。同様に、アークで熱せられた負荷側グリッド固定材２６側の高温の空気は、負荷側固定材窓２７を通過し、さらに下ケース電源側窓２９を通過して、下ケース１５の外部へ排出される。
【００８８】
消弧後に再び接点を閉極するためには、図４に示すようにハンドル８１を一旦オフ状態にした後、図６に示すようにレディ状態すればよい。手動でハンドル８１をレディ状態にしない限り、操作コイルスイッチ９４はオンにならないため、消弧直後に自動的に接点が閉極することはない。
【００８９】
図１５は実施の形態に係るコンタクタが過電流遮断動作をする際のタイミングチャートである。図１５には、図１０と同様に、上から順に、ハンドル８１の状態と、操作コイルスイッチ９４の状態と、外部電源５００の出力状態と、開極レバー８２の一端８２ａの位置と、可動鉄心５２の位置と、可動接点の位置と、主電流の状態とが示される。
【００９０】
ハンドル８１の状態が「オフ」の場合の動作と、ハンドル８１の状態が「オフ」から「レディ」に変化したときの動作は、図１０と同様のため、説明を割愛する。可動接点の状態が「開２」のときに、外部電源５００の出力がオフからオンに変化した場合には、操作コイル５０に電流が流れて、可動鉄心５２が上死点まで上昇し、固定接点に可動接点が接触する。固定接点に可動接点が接触した状態で、過電流が発生した場合、トリップコイル６０には、前述した一定値を超える電流が流れる。図１５に示すように、一定値を超える電流が流れた場合、開極レバー８２によって第２のクロスバー５３ｂが押し下げられる。これにより、可動接点が固定接点から強制的に離されるため、可動接点の位置は「閉」から「開１」に変化する。可動接点の位置が「閉」から「開１」に変化したとき、ハンドル８１の位置は「レディ」から「トリップ」に変化する。
【００９１】
また、同時に操作コイルスイッチ９４がオフになるので、可動接点の位置が「閉」から「開１」に変化した時点から一定時間経過後に、可動鉄心５２の位置は「上死点」から「下死点」に変化する。可動鉄心５２の位置が「上死点」から「下死点」に変化する。トリップ状態からは、一度「オフ」状態にしなければ、「レディ」状態にすることはできない。
【００９２】
図１６は本発明の実施の形態の変形例に係るコンタクタの構成例を示す図である。図１６に示すコンタクタ１００Ａは、図１に示す第１のクロスバー５３ａの代わりに第１のクロスバー５３Ａを備え、また第２のクロスバー５３ｂの代わりに第２のクロスバー５３Ｂを備える。
【００９３】
第１のクロスバー５３Ａは、第１のクロスバー５３Ａの移動方向と直交する方向に伸びる板部５３ａ１を備える。当該移動方向は上下方向である。
【００９４】
第２のクロスバー５３Ｂは、第１のクロスバー５３Ａの移動方向と直交する方向に伸びるボディ部５３ｂ１と、ボディ部５３ｂ１に設けられ、ボディ部５３ｂ１から第１のクロスバー５３Ａに向かって伸びる突部５３ｂ２とを備える。第１のクロスバー５３Ａの移動方向と直交する方向のボディ部５３ｂ１の幅をＷ３とし、当該直交方向の突部５３ｂ２の幅をＷ４としたとき、Ｗ４はＷ３よりも狭い。そして、図１６に示すように、２つの開極レバー８２が突部５３ｂ２を挟み込むように設けられている。２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａは、Ｚ軸方向に離れている。２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａは、ボディ部５３ｂ１のＺ軸方向の中央部寄りの部分に設けられる。２つの開極レバー８２のそれぞれの突部５３ｂ２側の端面８２ｃは、互いに向き合っているため、２つの開極レバー８２のそれぞれの一端８２ａの間には、隙間Ｇ１が形成されている。突部５３ｂ２の幅Ｗ４は、隙間Ｇ１よりも狭い。
【００９５】
このように、２つの開極レバー８２が突部５３ｂ２を挟み込むように構成することにより、第１のクロスバー５３Ａとボディ部５３ｂ１との間に、開極レバー８２の一端８２ａを配置することができる。また、第２のクロスバー５３Ｂが上方向に向かうに従い細くなる形状であるため、突部５３ｂ２の幅がボディ部５３ｂ１の幅と等しい場合に比べて、第２のクロスバー５３Ｂを製造する際の材料の使用量が軽減される。
【００９６】
以上に説明したように、実施の形態に係るコンタクタ１００によれば、リモート開閉極動作が行われる度に、第１のクロスバー５３ａ及び第２のクロスバー５３ｂが上下方向に移動するため、特許文献１に開示される開閉操作レバーに比べて、第２のクロスバー５３ｂの上下方向に対する傾斜角度が小さくなる。そのため、特許文献１に開示される可動接触子に比べて、第２のクロスバー５３ｂに固定される可動接触子６の水平方向に対する傾斜角度が小さくなる。従って、実施の形態に係るコンタクタ１００では、特許文献１に開示される遮断器に比べて、電源側固定接点４及び電源側可動接点５の開閉極タイミングと、負荷側固定接点８及び負荷側可動接点７の開閉極タイミングとのずれが小さくなる。その結果、アークに起因する可動接点及び固定接点の消耗の進行が抑制され、開閉寿命が長くなる。
【００９７】
また、実施の形態に係るコンタクタ１００によれば、リモート開閉極動作が行われる度に、第１のクロスバー５３ａ及び第２のクロスバー５３ｂが上下方向に移動する。そのため、特許文献１の技術のようにクロスバーが回転移動する場合に比べて、第１のクロスバー５３ａと第２のクロスバー５３ｂとの接触面の摩耗の進行が抑制される。
【００９８】
また、実施の形態に係るコンタクタ１００では、開極レバー８２がアーム９０の第１のクロスバー５３ａ側に設けられ、スイッチレバー９５がアーム９０の第１のクロスバー５３ａ側とは反対側に設けられている。そのため、開極レバー８２を、アーム９０のトリップコイル６０側とは反対側に設けるより、開極レバー８２を短くでき、また過電流発生時の開極動作と同時に操作コイル５０への通電を停止できる。従って、筐体２００内の空間が狭い場合でも、当該空間を有効に利用して、第２のクロスバー５３ｂを押す機構と、操作コイルスイッチ９４の動作を制御する機構とを設けることができる。
【００９９】
また、実施の形態に係るコンタクタ１００では、絶縁性の樹脂で構成される第１のクロスバー５３ａが、導電体である可動鉄心５２の下側に設けられている。そのため、接点間に発生したアークが、仕切り板１６の貫通孔１６ａを通過した場合でも、第１のクロスバー５３ａによって、可動鉄心５２へのアークの伝達が防止される。また、第１のクロスバー５３ａを可動鉄心５２の下側に設けることによって、絶縁性の樹脂で構成される突起部１７ｃに可動鉄心５２が直接当たることがなく、突起部１７ｃの損傷及び摩耗を抑制できる。
【０１００】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  電源側端子、２ａ，２ｂ  ねじ、３  電源側固定接触子、３ａ，９ａ，８２ａ  一端、３ｂ，９ｂ，８２ｂ  他端、４  電源側固定接点、５  電源側可動接点、６  可動接触子、７  負荷側可動接点、８  負荷側固定接点、９  負荷側固定接触子、１１  負荷側端子、１５  下ケース、１６，１７  仕切り板、１６ａ，１７ｂ  貫通孔、１６ｂ  開口壁面、１７ａ  板面、１７ｃ，８３ｂ  突起部、１８  上ケース、２１  電源側グリッド、２２  負荷側グリッド、２３  アークランナー、２４  電源側グリッド固定材、２５  電源側グリッド固定材窓、２６  負荷側グリッド固定材、２７  負荷側固定材窓、２８，２９  下ケース電源側窓、５０  操作コイル、５０ａ，６４ａ  固定部材、５１  固定鉄心、５２  可動鉄心、５３ａ，５３Ａ  第１のクロスバー、５３ａ１  板部、５３ａ２  突部、５３ｂ，５３Ｂ  第２のクロスバー、５３ｂ１  ボディ部、５５  引き外しばね、５６  押しばね、５７，５８  操作コイル端子、６０  トリップコイル、６１  ブランジャ、６２  ブランジャ押しばね、６３  リンク棒、６４，８１ａ，８４，８５ａ，８８ａ，９３，９５ａ  ピン、６５  絶縁パイプ、７０  鉄心押さえ部材、８０  手動制御機構、８１  ハンドル、８１ｂ，８３ａ  回転部、８１ｃ  操作部、８２  開極レバー、８２ｃ  端面、８３  マグバー、８５  ラッチ、８６  レバー、８７  Ｕ軸、８８  上リンク、８９  下リンク、９０  アーム、９１  アームピン、９２  アームリンクピン、９４  操作コイルスイッチ、９５  スイッチレバー、１００，１００Ａ  コンタクタ、２００  筐体、２０１，２０２  空間、３００  電源側外部導体、４００  負荷側外部導体、５００  外部電源、５０１，５０２  配線。
【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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【図１６】
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【国際調査報告】
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