(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って延びる棒状の第１接点部材と、前記第１方向に沿って延びる棒状の第２接点部材とを有し、前記第１接点部材と前記第２接点部材とが相互に隙間を空けて並んで配置されている第１接点と、
前記第１方向に延びて前記第１接点部材に接触可能な第１傾斜面と、前記第１方向に延びて前記第２接点部材に接触可能な第２傾斜面とを有する棒状の第２接点と
を備え、
前記第１接点と前記第２接点とが、弾性部材の押圧力で当接するように構成され、
前記第１接点と前記第２接点との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の方向が、前記弾性部材の押圧力の方向に対して傾くように、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の各々の傾斜角度を定めたことを特徴とする接点機構。
【請求項２】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の各々は、前記第１接点部材および前記第２接点部材の対向する当接部に当接可能な領域で、同一の傾斜角度を有することを特徴とする請求項１に記載の接点機構。
【請求項３】
前記当接部に、面取り部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の接点機構。
【請求項４】
前記第１接点と前記第２接点との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の分力のうち、前記弾性部材の押圧力に対して反力となる方向の分力が、前記弾性部材の押圧力よりも小さくなるように、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の各々の傾斜角度を定めたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の接点機構。
【請求項５】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の各々の傾斜角度が１０度ないし６０度であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接点機構を有することを特徴とする接点機構。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接点機構を有することを特徴とする電磁継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接点機構、特に、当接している接点間に大電流が流れた場合に生じる電磁反発力のうち、接点を開離させる方向に作用する開離力を低減できる接点機構、および、これを用いた電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、接点機構には、当接している接点間に大電流が流れると、電磁反発力が発生する。そして、本願の図９に図示するように、前記電磁反発力がバネの押圧力を超えると、接点が開離し、アークが発生する。
従来、接点の開離を防止するため、例えば、それぞれ板バネからなる複数個の接点保持バネが厚さ方向に重ねられてなり一端部に可動接点を保持した接点保持体と、前記接点保持体の他端部が固定されるとともに前記接点保持体の弾性変形によって前記可動接点が離接可能な位置に固定接点を保持したハウジングとを備え、各接点保持バネは、前記可動接点に対して前記固定接点が位置する方向に膨出した膨出部を有することを特徴とする接点装置が開示されている（特許文献１参照）。
前記特許文献１に係る接点装置では、その図２に図示するように、前記可動接点５１と前記固定接点５２との間で電磁反発力が生じた場合に、前記可動接点５１が前記固定接点５２から開離しないように接点保持バネ７１のバネ力で抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３０３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記接点装置では、前記接点保持バネ７１の形状設計，バネ定数の選択が容易でなく、動作特性にバラツキが生じやすく、時には前記接点保持バネ７１自体が塑性変形する場合もある。このため、前記接点保持バネ７１のバネ力で接点の開離を確実に抑制できず、接点が開離した場合にはアークが発生し、接点を破壊するという問題点がある。
そもそも、前記接点装置では、既に発生した前記電磁反発力に基づく接点の開離を防止することが開示されているにすぎず、前記電磁反発力のうち、接点を開離させる方向に作用する開離力それ自体を低減することは全く開示されていない。
本発明に係る接点機構は、前記問題点に鑑み、当接している接点間に異常な大電流が流れて電磁反発力が生じても、前記接点を開離させる方向に作用する開離力を低減し、アークの発生による接点の破壊を防止できる接点機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る接点機構は、前記課題を解決すべく、並設された複数の接点部材を有する第１接点と、複数の傾斜面を有する第２接点と、を備え、弾性部材の押圧力で、前記複数の接点部材の対向する当接部と、前記複数の傾斜面とがそれぞれ当接する構成としてある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第２接点に設けた複数の傾斜面が第１接点の当接部にそれぞれ当接しているので、第１，第２接点の間に大電流が流れて大きな電磁反発力が発生すると、前記電磁反発力が鉛直方向と水平方向とに分力される。このため、前記電磁反発力のうち、第１，第２接点を開離させる方向に作用する開離力を低減でき、大電流を原因とする接点の開離を阻止できる。この結果、接点の開離に伴うアークの発生がなく、アークによる接点の破壊を防止できる。
また、電磁反発力に基づく開離力を、前述の従来例のような接点保持バネのバネ力のみで抑制する必要がない。このため、構造が簡単で部品の集積誤差が少なく、均一な動作特性を有する接点機構が得られる。
【０００７】
本発明の実施形態としては、前記傾斜面が、前記複数の接点部材の対向する当接部に当接可能な領域で、同一の傾斜角度を有する構成としてもよい。
本実施形態によれば、部品精度，組立精度のバラツキや当接面の摩耗等に伴い、第１当接面と第２当接面との当接位置が変化しても、接点同士の当接角度は変化しない。このため、電磁反発力のうち、接点を開離させる方向に作用する開離力も変化しないので、常に均一な動作特性を有する接点機構が得られる。
【０００８】
本発明の他の実施形態としては、前記当接部に面取り部を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、接触面積が増大し、接触信頼性の高い接点機構が得られる。
【０００９】
本発明の別の実施形態としては、前記第１接点と前記第２接点との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の方向が、前記弾性部材の押圧力の方向に対して傾くように、前記傾斜面の傾斜角度を定めた構成としてもよい。
本実施形態によれば、電磁反発力が前記傾斜面で鉛直方向および水平方向に分力される。このため、接点を開離させる方向に作用する開離力が低減し、当接する接点が開離せず、アークの発生による接点破壊が生じない。
【００１０】
本発明の別の実施形態としては、前記第１接点と前記第２接点との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の分力のうち、前記弾性部材の押圧力に対して反力となる方向の分力が、前記弾性部材の押圧力よりも小さくなるように、前記傾斜面の傾斜角度を定めてもよい。
本実施形態によれば、傾斜面の傾斜角度を選定することにより、前記傾斜面で分力される電磁反発力の分力のうち、接点を開離させる方向に作用する開離力を弾性部材の押圧力よりも小さくできる。このため、当接する接点が開離せず、アークの発生による接点破壊を防止できる。
【００１１】
本発明の別の実施形態としては、前記傾斜面の傾斜角度は１０度ないし６０度であってもよい。
本実施形態によれば、１０度未満であると、電磁反発力の鉛直方向の分力、すなわち、開離力を十分に低減できないからであり、６０度を超えると、第１接点と第２接点との当接位置のバラツキが大きくなり、所望の接触信頼性が得られないからである。
【００１２】
本発明に係る電磁継電器は、前記課題を解決すべく、前述の接点機構を備えた構成としてある。
【００１３】
本発明によれば、当接している接点間に大電流が流れて電磁反発力が発生しても、前記電磁反発力が分力され、接点を開離させる方向に作用する開離力を低減でき、接点の開離を阻止できる。このため、アークの発生がなく、アークによる接点破壊を防止できる。
また、電磁反発力に基づく開離力を、前述の従来例のような接点保持バネのバネ力のみで抑制する必要がない。このため、構造が簡単で部品の集積誤差が小さく、均一な動作特性を有する電磁継電器を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る接点機構の第１実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】図１に示した接点機構を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る接点機構の第２実施形態を示す要部斜視図である。
【図４】本発明の実施例に係る接点機構に電流が流れる状態を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る接点機構に生じた電磁反発力の分力を説明するための説明図である。
【図６】比較例に係る接点機構に電流が流れる状態を説明するための説明図である。
【図７】比較例に係る接点機構に生じた電磁反発力を説明するための説明図である。
【図８】実施例および比較例の電磁反発力に基づく開離力の変化を示すグラフ図である。
【図９】短絡電流と電磁反発力との相関関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る接点機構の実施形態を、図１ないし図３の添付図面に従って説明する。
なお、以下の説明では、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を示す用語、及びそれらを含む別の用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施形態の理解を容易にするためである。したがって、それらの用語は本発明の実施形態が実際に使用されるときの方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲が限定的に解釈されるべきでない。
【００１６】
第１実施形態に係る接点機構は、図１および図２に示すように、第１接触片１１に設けた第１接点１０と、バネ等の弾性部材からなる第２接触片２１に設けた第２接点２０とで構成されている。そして、前記第２接点２０は第２接触片２１の弾性力に基づく押圧力Ｐで付勢されている。なお、図２では押圧力Ｐを示す矢印を省略してある。
【００１７】
前記第１接点１０は、図１に示すように、第１接触片１１の上面縁部に並設された一対の接点部材１２，１３から構成されている。前記接点部材１２，１３は断面長方形の棒状導電部材であり、その間に当接溝１４が形成されている。
なお、前記接点部材１２，１３の対向する角部１２ａ，１３ａに面取り部をそれぞれ設けておいてもよい。接触面積が増大することにより、接触信頼性が向上するという利点がある。
【００１８】
前記第２接点２０は、前記接点部材１２，１３に当接可能な断面形状を有する断面五角形の棒状導電部材であり、第２接触片２１の下面縁部に設けられている。そして、前記第２接点２０は、前記第２接触片２１の押圧力Ｐで、その下面に設けた傾斜する第１，第２当接面２２，２３を、前記接点部材１２，１３の対向する角部１２ａ，１３ａにそれぞれ当接させている。
なお、前記第１，第２当接面２２，２３は、前記接点部材１２，１３と前記第２接点２０との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の方向が前記第２接触片２１の押圧力Ｐに対して傾くように傾斜角度が定められている。具体的には、前記第１，第２当接面２２，２３の傾斜角度は、前記接点部材１２，１３と前記第２接点２０との間に電流を流したときに発生する電磁反発力の分力のうち、前記第２接触片２１の押圧力Ｐに対して反力として作用する方向の分力（すなわち、接点を開離させる方向に作用する分力）が、前記第２接触片２１の押圧力Ｐよりも小さくなるように定められている。
さらに、前記第１，第２当接面２２，２３は、前記接点部材１２，１３の対向する角部１２ａ，１３ａに当接可能な領域において、傾斜角度が同一となるように形成されている。
【００１９】
本実施形態によれば、第１接点１０と第２接点２０との間に電流を流した場合に生じる電磁反発力の分力うち、接点を開離させる方向に作用する分力を低減させることができるので、電磁反発力による接点の開離を防止できる。このため、第１接点１０と第２接点２０との間に発生するアークによる接点破壊を防止できる。
さらに、前記第１接点１０と前記第２接点２０との間に混入したゴミ等が、前記接点部材１２，１３の間の当接溝１４に落下する。このため、ゴミ等を噛み込みにくく、接触信頼性が高いという利点がある。
【００２０】
前記第１，第２当接面２２，２３の傾斜角度θは、１０度ないし６０度が好ましい。傾斜角度θが１０度未満であると、電磁反発力の鉛直方向の分力、すなわち、開離力を十分に低減できないからであり、６０度を超えると、第１接点１０と第２接点２０との当接位置のバラツキが大きくなり、所望の接触信頼性が得られないからである。
【００２１】
本実施形態では、第１，第２接点１０，２０のいずれもが棒状素材からなり、当接領域が長い。このため、電磁反発力が生じても、接点を開離させる方向に作用する開離力をより一層低減できるという利点がある。なお、弾性部材の押圧力Ｐは第１接点１０側から付勢してもよい。
【００２２】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
図４に示すように第１接点１０と第２接点２０との当接部を介して電流が流れると、図５に示すように、第１接点１０と第２接点２０との間には、前記当接部において斜め方向に電磁反発力Ｆが生じる。なお、前記斜め方向とは、第１接点１０と第２接点２０との開離方向に対して斜め方向をいう。
そして、前記当接部において生じた前記電磁反発力Ｆは、前記第１接点１０と前記第２接点２０とを引き離す方向に作用する開離力Ｆ１と、前記開離力Ｆ１に垂直な方向に向かう向心力Ｆ２と、に分力される。なお、前記向心力Ｆ２とは、第１接点１０と第２接点２０とが当接する平行な線状当接部間の中心線に向かう方向の力をいう。
したがって、電流を流した場合に生じる電磁反発力Ｆは開離力Ｆ１と向心力Ｆ２とに分力される。このため、前記第１接点１０と前記第２接点２０とを引き離す方向に作用する開離力Ｆ１を低減できる。
【００２３】
なお、第２接点２０の第１，第２当接面２２，２３は傾斜角度が同一である。このため、電磁反発力に基づいて前記角部１２ａ，１３ａでそれぞれ発生した分力の一つである向心力Ｆ２は相互に打ち消し合う。
また、第１，第２当接面２２，２３の傾斜角度は同一である。このため、例えば、第１，第２接点の寸法精度，組立精度のバラツキ、あるいは、当接面の摩耗などにより、第１接点１０と第２接点２０との当接位置が変化しても、当接角度は変化しない。この結果、電磁反発力の鉛直方向および水平方向の分力は変化せず、常に均一な動作特性を有する接点機構が得られる。
【００２４】
第２実施形態は、図３に示すように、第１接触片１１の上面縁部に、一対の断面半円形の棒状の接点部材１２，１３を並設して第１接点１０を形成する一方、図示しない第２接触片の下面縁部に略半球形状の第２接点２０を設けた場合である。
そして、本実施形態では、棒状の接点部材１２，１３の当接部１２ｂ，１３ｂに、第２接点２０の円弧面からなる第１，第２当接面２２，２３がそれぞれ当接している。
【００２５】
なお、前記第１接点１０として３本の前記接点部材を並設してもよく、その場合には、前記第２接点２０として２つの略半球形状の突部を並設しておく必要がある。
また、前記接点部材１２，１３の断面形状は前述の形状に限らず、例えば、台形，三角形等であってもよい。同様に、前記第２接点２０は、前述の断面形状に限らず、例えば、電磁反発力を分力できる複数の傾斜面を備えた三角形，直角四角形，台形であってもよい。
【００２６】
（実施例）
第１接点１０と第２接点２０とが当接している第１実施形態の接点機構に電流を流した場合について解析した。解析結果を、図８のグラフ図に示す。
【００２７】
（比較例）
図６および図７に示すように、通常の当接面を有する接点からなる接点機構に対し、第１接点１０と第２接点２０とが接触した状態で電流を流した場合について説明する。そして、その場合の解析結果を図８に示す。
図６に示すように第１接点１０と第２接点２０の当接部を介して電流が流れると、図７に示すように、第１接点１０と第２接点２０との間には、前記第１接点１０と前記第２接点２０とを引き離す方向に作用する電磁反発力Ｆが生じる。この電磁反発力Ｆは、図９に示すように、短絡電流の増加に伴って急激に増加し、弾性部材の押圧力を超える場合がある。
比較例では、図７に示すように、前記当接部において生じた前記電磁反発力Ｆは、前述の実施例のように分力されず、前記第１接点１０と前記第２接点２０とを引き離す方向にそのまま作用する。このため、比較例では、前述の実施例と異なり、前記第１接点１０と前記第２接点２０とを引き離す方向に作用する開離力Ｆ１（＝Ｆ）を低減できない。
【００２８】
図８では、前述の実施例に係る電磁反発力に基づく開離力（▲で図示する。）と、前述の比較例に係る電磁反発力に基づく開離力（◆で図示する。）とを図示している。
図８から明らかなように、例えば、電流（６０００Ａ）を流した場合に発生した電磁反発力のうち、実施例の接点を開離させる方向に作用する開離力は、比較例の接点を開離させる方向に作用する開離力の約１／５０であることが判った。
したがって、本実施例によれば、接点開離に作用する開離力を低減でき、接点開離を防止できるので、アークの発生による接点の破壊を防止できることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る接点機構は、電磁継電器に限らず、他の開閉器に適用してもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  第１接点
１１  第１接触片
１２  接点部材
１２ａ  角部（当接部）
１２ｂ  当接部
１３  接点部材
１３ａ  角部（当接部）
１３ｂ  当接部
１４  当接溝
２０  第２接点
２１  第２接触片（弾性部材）
２２  第１当接面（傾斜面）
２３  第２当接面（傾斜面）
Ｆ    電磁反発力
Ｆ１  開離力
Ｆ２  向心力
Ｐ    弾性部材の押圧力
【図１】
0006657667.tif 000002
【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】
0006657667.tif 000010