(57)【要約】【課題】接点アークの発生を抑制して接点摩耗を低減する接点開閉器を得ること。【解決手段】接点開閉器において、可動鉄心の吸引方向と平行であって互いに対向しかつ吸着しない側面９ｅ、１ｅと、前記可動鉄心の吸引方向と垂直又は略垂直で互いに吸着する接極面９ｄ、９ｇ、１ｄ、１ｇと、を前記可動鉄心及び固定鉄心に形成し、前記可動鉄心９の吸引時の、可動接点１１が固定接点５に接触する直前に、前記対向する側面９ｅ、１ｅ間の側面間磁気抵抗が、前記接極面９ｄ、９ｇ、１ｄ、１ｇ間の接極面間磁気抵抗を下回るように、前記対向する側面９ｅ、１ｅ及び前記接極面９ｄ、９ｇ、１ｄ、１ｇの面積と間隔を設定した。【選択図】        図２−１
2008034238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルにより励磁される固定鉄心と、
一端で可動接点を支持する接点ばねの他端を支持し、前記固定鉄心が励磁されると該固定鉄心に吸引、吸着され、非励磁となると復帰ばねにより復帰する可動鉄心と、
前記固定鉄心及び可動鉄心の励磁、非励磁により前記可動接点と接触、離間する固定接点と、
を備え、前記固定鉄心及び可動鉄心の励磁により、前記可動接点を前記固定接点に接触させるとともに前記接点ばねを所定の圧縮距離だけ圧縮して前記可動接点を前記固定接点に押圧する接点開閉器において、
前記可動鉄心の吸引方向と平行であって互いに対向しかつ吸着しない側面と、前記可動鉄心の吸引方向と垂直又は略垂直で互いに吸着する接極面と、を前記固定鉄心及び可動鉄心に形成し、
前記可動鉄心の吸引時の、前記可動接点が前記固定接点に接触する直前に、前記対向する側面間の側面間磁気抵抗が、前記接極面間の接極面間磁気抵抗を下回るように、前記対向する側面及び前記接極面の面積と間隔を設定したことを特徴とする接点開閉器。
【請求項２】
前記対向する側面は、前記可動鉄心又は固定鉄心の一方に形成された凸部の側面と、他方に形成され前記凸部を遊嵌する凹部の側面であることを特徴とする請求項１に記載の接点開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点開閉器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の接点開閉器の電磁石装置として、電磁コイルと、吸引面を有し電磁コイルにより励磁される固定鉄心（呼び鉄）と、吸引面に対向する対向面を有し固定鉄心が電磁コイルにより励磁されると対向面が吸引面に吸引、吸着され、励磁解除されると復帰ばねにより吸引面と対向面とを離間させる可動鉄心（プランジャ）と、を備える電磁石装置であって、吸引面又は対抗面の一方に凸部を形成し、他方に凸部が遊嵌する凹部を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来の電磁石装置は、初期吸引力が得やすくなると同時に、可動鉄心の吸着直前段階での吸引力の増大を抑制し、可動鉄心と固定鉄心との吸着時の衝撃力を緩和することができるという効果を奏する。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−１８００５号公報（第６頁〜第７頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、可動鉄心と固定鉄心との吸着時の衝撃力を緩和することができるが、可動鉄心が作動させる接点開閉器の可動接点の接点バウンスを抑制することはできない。そのため、接点間アークの発生を抑制することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接点間アークの発生を抑制して接点摩耗を低減する接点開閉器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、本発明の接点開閉器は、電磁コイルにより励磁される固定鉄心と、一端で可動接点を支持する接点ばねの他端を支持し、前記固定鉄心が励磁されると該固定鉄心に吸引、吸着され、非励磁となると復帰ばねにより復帰する可動鉄心と、前記固定鉄心及び可動鉄心の励磁、非励磁により前記可動接点と接触、離間する固定接点と、を備え、前記固定鉄心及び可動鉄心の励磁により、前記可動接点を前記固定接点に接触させるとともに前記接点ばねを所定の圧縮距離だけ圧縮して前記可動接点を前記固定接点に押圧する接点開閉器において、前記可動鉄心の吸引方向と平行であって互いに対向しかつ吸着しない側面と、前記可動鉄心の吸引方向と垂直又は略垂直で互いに吸着する接極面と、を前記固定鉄心及び可動鉄心に形成し、前記可動鉄心の吸引時の、前記可動接点が前記固定接点に接触する直前に、前記対向する側面間の側面間磁気抵抗が、前記接極面間の接極面間磁気抵抗を下回るように、前記対向する側面及び前記接極面の面積と間隔を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、可動接点と固定接点とが接触する直前の可動接点の速度を抑えて接点バウンスを抑え、接点間アークの発生を抑制して接点摩耗を低減する接点開閉器が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる接点開閉器の実施の形態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。
【００１０】
実施の形態
図１は、本発明の接点開閉器の実施の形態の電磁コイル非通電時を示す縦断面図であり、図２−１は、電磁コイルが通電されて可動鉄心が吸引され可動接点が固定接点に接触する前の状態を示す図１のＡ部拡大図であり、図２−２は、電磁コイルが通電されて可動鉄心が吸引され可動接点が固定接点に接触する前の状態を示す図１のＡ部拡大斜視図であり、図３は、可動接点が固定接点に接触した後の状態を示す図１のＡ部拡大斜視図であり、図４は、可動鉄心の吸引力とばねによる反抗力との関係を示す吸引力特性線図であり、図５は、鉄心の接極面間隔と、接極面間磁気抵抗及び側面間磁気抵抗の関係を示す磁気抵抗特性線図である。
【００１１】
図１に示すように、接点開閉器１００のケースは、固定鉄心１及び電磁コイル２などを設置する背面側ケース３と、接触子などを収容し背面側ケース３に被せる正面側ケース４とから成る。正面側ケース４の中段には、内側端に固定接点５、５が固着され、外側端に端子ねじ６、６を備えて外部接続端子となる一対の固定接触子７、７が、所定距離離間して固定されている。
【００１２】
一対の固定接触子７、７の間、すなわち接点開閉器１００の中央には、可動接触子支持体８が設置されている。可動接触子支持体８は、その外側端が正面側ケース４のガイド孔４ａにガイドされ、図の上下方向に移動可能となっている。可動接触子支持体８の内側端には、可動鉄心９が取付けられている。
【００１３】
また、電磁コイル２が巻かれた巻枠２ａが中央磁極１ａに嵌挿された固定鉄心１が、背面側ケース３内に設置されている。巻枠２ａの正面側の鍔と可動鉄心９の凹部との間には、電磁コイル２の非通電時（固定鉄心１の非励磁時）に固定鉄心１と可動鉄心９とを離間させ、可動鉄心９を復帰させるための円錐状に巻かれた復帰ばね１０が装着されている。
【００１４】
可動接触子支持体８の図示左右方向を向く四角孔８ａには、固定接点５、５のそれぞれに接触、離間する可動接点１１、１１を両端に設けた細長板状の可動接触子１２が、その中央部を四角孔８ａに位置させるようにして挿入され支持されている。可動接触子１２の中央部正面側には、ばね受け１２ａが固定され、可動接触子１２は、ばね受け１２ａを介して接点ばね１３の一端に係合し接点ばね１３に支持されている。
【００１５】
接点ばね１３は少し圧縮され、その他端が四角孔８ａの正面側の面に支持されている。このようにして、接点ばね１３の他端及び可動接触子１２の中央部は、可動接触子支持体８に支持されている。また、原理的に言えば、一端で可動接点１１、１１を支持する接点ばね１３の他端が可動鉄心９により支持されている。
【００１６】
固定鉄心１及び可動鉄心９は、三叉状に形成され、それぞれ対向する中央磁極１ａ、９ａ及び二つの側部磁極１ｂ、１ｂ、９ｂ、９ｂを有している。固定鉄心１の側部磁極１ｂ、１ｂの吸引面には、くま取りコイル１ｃ、１ｃが装着されている。
【００１７】
図２−１に示すように、固定鉄心１の中央磁極１ａの吸引面には、可動鉄心９の吸引方向（図の上下方向）と平行な側面１ｅ、１ｅ、及び側面１ｅ、１ｅと垂直（傾斜していてもよい：略垂直）な底面（接極面）１ｄ及び縁面（接極面）１ｇ、１ｇを有する凹部１ｆが形成されている。また、可動鉄心９の中央磁極９ａの対向面には、可動鉄心９の吸引方向と平行な側面９ｅ、９ｅ、及び側面９ｅ、９ｅと垂直（略垂直）な端面（接極面）９ｄ及び縁面（接極面）９ｇ、９ｇを有し、凹部１ｆに遊嵌する凸部９ｆが形成されている。
【００１８】
図１に示すように、電磁コイル２が非通電の非励磁状態では、可動接触子１２は、接点ばね１３により四角孔８ａの背面側の面に押付けられている。また、復帰ばね１０の復帰力により、可動接触子支持体８の当接面８ｂが、正面側ケース４の当接面４ｂに当接している。
【００１９】
実施の形態の接点開閉器１００では、非励磁状態における固定接点５、５と可動接点１１、１１との間の接点間距離は、３．３ｍｍであり、固定鉄心１の吸引面（接極面１ｄ、１ｇ、１ｇ）と可動鉄心９の対向面（接極面９ｄ、９ｇ、９ｇ）との鉄心間距離は、４．９ｍｍであり、凹部１ｆの深さ（＝凸部９ｆの高さ）は、５ｍｍである。
【００２０】
また、電磁コイル２が通電されて固定鉄心１が励磁され、可動鉄心９が固定鉄心１に吸引されて可動接触子支持体８が駆動され、可動接点１１、１１が固定接点５、５に接触した後、可動鉄心９の対向面（接極面）が固定鉄心１の吸引面（接極面）に吸着されるまでの接点ばね１３の圧縮距離（接点のワイピング量）Ｃは、１．６ｍｍであり、固定鉄心の凹部１ｆの側面１ｅと可動鉄心９の凸部９ｆの側面９ｅとの間の側面間隔は、１．４ｍｍである。
【００２１】
次に、図１〜図５を参照して、上記の寸法に形成された実施の形態の接点開閉器１００の動作及び側面１ｅ、９ｅ、接極面１ｄ、１ｇ、９ｄ、９ｇの面積と間隔の設定について説明する。
【００２２】
図１に示す電磁コイル２が、非通電の状態から通電の状態になると、固定鉄心１が励磁され、図４に示すように、可動鉄心９に対して約３Ｎの吸引力を発生する。復帰ばね１０の復帰力は、約２．３Ｎであるので、可動鉄心９は復帰ばね１０に抗して可動接触子支持体８とともに固定鉄心１の方向へ吸引される。
【００２３】
可動鉄心９が固定鉄心１方向へ吸引され、鉄心の接極面間隔（凸部９ｆの接極面９ｄ、９ｇと凹部１ｆの接極面１ｄ、１ｇとの間の間隔）Ｇが、接点ばね１３の圧縮距離（接点のワイピング量）Ｃ＝１．６ｍｍとなる前（可動接点１１、１１が固定接点５、５に接触する前）においては、図２−２及び図５に示すように、可動鉄心９の凸部９ｆの側面９ｅと固定鉄心の凹部１ｆの側面１ｅとの間の側面間磁気抵抗が、接極面間磁気抵抗を下回るように側面１ｅ、９ｅ及び接極面１ｄ、１ｇ、９ｄ、９ｇの面積と間隔を設定してあり、磁束Ｍの大半が側面１ｅ、９ｅ間に流れ、可動鉄心９に対する吸引力として働かなくなる。
【００２４】
上記の理由により、本来であれば二次関数的に増加する鉄心同士の吸引力が、図４に示すように、可動接点１１、１１が固定接点５、５に接触する前の領域Ｐにおいて増加していないので、可動鉄心９の駆動速度が抑えられ、これによって接点衝突時の接点バウンスが抑えられ、接点バウンスによって発生するアークの発生回数を低減することができ、アークによる接点消耗量が低減する。
【００２５】
可動鉄心９が固定鉄心１に近づき、鉄心の接極面間隔Ｇが、接点ばね１３の圧縮距離（接点のワイピング量）Ｃ＝１．６ｍｍ以下となると、可動接点１１、１１が固定接点５、５に接触し、可動鉄心９の吸引力に対する反抗力が、復帰ばね１０の反抗力＋接点ばね１３の反抗力となって、図４に示すように急増するが、図５に示すように、可動接点１１、１１が固定接点５、５に接触した後は、側面間磁気抵抗が接極面間磁気抵抗を上回るように側面１ｅ、９ｅ及び接極面１ｄ、１ｇ、９ｄ、９ｇの面積と間隔を設定してあり、側面間に流れていた磁束Ｍが、図３に示すように、殆んど接極面間に流れるようになり、鉄心同士の吸引力を急増させ、吸引力が、復帰ばね１０の反抗力＋接点ばね１３の反抗力よりも大きくなり、可動鉄心９を固定鉄心１に吸着させる。
【００２６】
以上説明したように、過大吸引力が不要な接点接触までは吸引力を抑え、接点接触後、接点ばね１３の反抗力が加わって反抗力が急増するときは、十分な吸引力を確保している。
【００２７】
なお、実施の形態の接点開閉器１００では、固定鉄心１の吸引面に凹部１ｆを形成し、可動鉄心９の対向面に凸部９ｆを形成したが、固定鉄心１の吸引面に凸部を形成し、可動鉄心９の対向面に凹部を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる接点開閉器は、アークによる接点消耗量を低減させ、長寿命の接点開閉器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の接点開閉器の実施の形態の電磁コイル非通電時を示す縦断面図である。
【図２−１】電磁コイルが通電されて可動鉄心が吸引され可動接点が固定接点に接触する前の状態を示す図１のＡ部拡大図である。
【図２−２】電磁コイルが通電されて可動鉄心が吸引され可動接点が固定接点に接触する前の状態を示す図１のＡ部拡大斜視図である。
【図３】可動接点が固定接点に接触した後の状態を示す図１のＡ部拡大斜視図である。
【図４】可動鉄心の吸引力とばねによる反抗力との関係を示す吸引力特性線図である。
【図５】鉄心の接極面間隙と、接極面間磁気抵抗及び側面間磁気抵抗の関係を示す磁気抵抗特性線図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  固定鉄心
１ａ  中央磁極
１ｂ  側部磁極
１ｃ  くま取りコイル
１ｄ  底面（接極面）
１ｅ  側面
１ｆ  凹部
１ｇ  縁面（接極面）
２  電磁コイル
２ａ  巻枠
３  背面側ケース
４  正面側ケース
４ａ  ガイド孔
４ｂ  当接面
５  固定接点
６  端子ねじ
７  固定接触子
８  可動接触子支持体
８ａ  四角孔
８ｂ  当接面
９  可動鉄心
９ａ  中央磁極
９ｂ  側部磁極
９ｄ  端面（接極面）
９ｅ  側面
９ｆ  凸部
９ｇ  縁面（接極面）
１０  復帰ばね
１１  可動接点
１２  可動接触子
１２ａ  ばね受け
１３  接点ばね
１００  接点開閉器
Ｃ  接点ばねの圧縮距離（接点のワイピング量）
Ｇ  鉄心の接極面間隔
Ｍ  磁束
Ｐ  可動接点が固定接点に接触する前の領域
【図１】
2008034238.tif 000003
【図２−１】
2008034238.tif 000004
【図２−２】
2008034238.tif 000005
【図３】
2008034238.tif 000006
【図４】
2008034238.tif 000007
【図５】
2008034238.tif 000008