(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状で内側面と外側面が着磁処理してある外部永久磁石と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包され前記外部永久磁石の内側面磁極と異極の磁極が外側面に着磁処理してある略円筒形状の内部永久磁石とを具備したことを特徴とする電気接点開閉部。
【請求項２】
筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状で内側面と外側面が着磁処理してある外部永久磁石と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包された略円筒形状または略円柱形状の内部高透磁率体とを具備したことを特徴とする電気接点開閉部。
【請求項３】
筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状の外部高透磁率体と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包され内側面と外側面が着磁処理してある略円筒形状の内部永久磁石とを具備したことを特徴とする電気接点開閉部。
【請求項４】
前記固定接触子の接点と前記可動接触子の接点の少なくとも一方の１箇所以上に溝部を設置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気接点開閉部。
【請求項５】
前記固定接触子の接点と前記可動接触子の接点の少なくとも一方が前記接点空隙の少なくとも一部に勾配を与えるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気接点開閉部。
【請求項６】
前記内部永久磁石と前記外部永久磁石のどちらか一方または、双方が、複数個の扇型断面永久磁石によって構成され、前記複数個の扇型断面永久磁石を金属または絶縁材からなるホルダ内に格納したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電気接点開閉部。
【請求項７】
前記固定接触子は接合用突起部を有し、前記接合用突起部により外部への信号取り出し用の導通端子が接続され、かつ前記固定接触子はその中央内部に前記内部永久磁石または内部高透磁率体と前記内部絶縁ホルダを配置するための穴部を持ち、前記外部絶縁ホルダは略円筒形状の一端の中央部に前記導通端子配置用の貫通穴部が加工され、他端部は前記外部永久磁石または外部高透磁率体を配置するためにフランジ形状であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電気接点開閉部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁リレーなどの電気接点開閉部に関し、特にパワー負荷開閉を行うための電磁リレーや電力制御を行うための遮断器等の電気接点開閉部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワー負荷開閉を行うための電磁リレーや電力制御を行うための遮断器においては、接点開離時に遮断性能を阻害するアークを短時間に消滅させるため磁気吹消形接点開閉部が使用されている。
【０００３】
図９は、特許文献１に開示された従来の磁気吹消形接点開閉部の一例を示す。図９（ａ）は、２つの可動接触子３９，４９をそれぞれ保持した２個の電磁アクチュエータの間に設置される固定接触子端子ブロック３１の斜視図、図９（ｂ）は、その正面図である。この固定接触子端子ブロック３１は、２組の固定接触子端子５１，５２をプラスチック部材３２により一体成型しており、そのプラスチック部材３２の両側にマグネット部材４６を備えている。そのマグネット部材４６による磁力線３８，４８の方向は、固定接触子端子５１，５２の接点３４，３５，４４，４５と可動接触子３９，４９の接点間の接点空隙において両接点が対峙する方向に対して垂直になっている。
【０００４】
本構造において、負荷を遮断し固定接触子端子の接点３５と可動接触子３９の接点との間の空隙部、および固定接触子端子の接点４５と可動接触子４９の接点との間の空隙部にアーク３０，４０がそれぞれ発生すると、それらのアークは磁場方向およびアーク電流方向の双方に垂直な方向へローレンツ力を受け伸長する。したがって、アークの消滅が促進されるため、磁場が無い場合に比べ、遮断性能は向上する。このように磁気吹消形接点開閉部は、接点空隙により決定される負荷電圧・電流の遮断性能を向上させるものである。ここで、負荷とは具体的に直流負荷や交流負荷およびモータ負荷等の電気信号である。
【０００５】
【特許文献１】実開平５−３１０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の磁気吹消形接点開閉部においては、次のような問題があった。第１に、接点部周囲に隣接する他部材へのアーク飛散を防止するため、アークが伸長する空間を確保する必要があった。そのため、デバイスの幾何学的寸法の設計において大きな制約が生ずることにより、デバイス自体が大型化してしまい、逆に小型化を優先させた場合、遮断性能が低下してしまうという課題があった。
【０００７】
第２に、遮断する負荷の極性により、アークの伸長方向が決定されてしまうため、構造体によっては、遮断性能が負荷の極性によって制限されていた。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、アークの周囲領域への飛散を制限し、デバイスの小型化が可能で、かつ負荷の極性による影響がなく、遮断特性の良好な磁気吹消形の電気接点開閉部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
さらに具体的に本発明の電気接点開閉部は、筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状で内側面と外側面が着磁処理してある外部永久磁石と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包され前記外部永久磁石の内側面磁極と異極の磁極が外側面に着磁処理してある略円筒形状の内部永久磁石とを具備してもよい。
【００１１】
また、本発明の電気接点開閉部は、筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状で内側面と外側面が着磁処理してある外部永久磁石と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包された略円筒形状または略円柱形状の内部高透磁率体とを具備してもよい。
【００１２】
また、本発明の電気接点開閉部は、筒形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とする固定接触子と、前記固定接触子の先端部と略同一形状の先端部を有し、前記先端部の端面を接点とし、前記接点を前記固定接触子の接点に対して空隙を介して対向配置し、前記筒形状の中心線に略平行な方向に変位する可動接触子と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部を内包するように配置した略円筒形状の外部絶縁ホルダと、前記外部絶縁ホルダの外側に配置した略円筒形状の外部高透磁率体と、前記固定接触子の先端部および前記可動接触子の先端部に内包されるように配置した略円筒形状の内部絶縁ホルダと、前記内部絶縁ホルダに内包され内側面と外側面が着磁処理してある略円筒形状の内部永久磁石とを具備してもよい。
【００１３】
また、本発明の電気接点開閉部は、  前記固定接触子の接点と前記可動接触子の接点のどちらか一方または、双方の少なくとも１箇所以上に溝部を設置してもよい。
【００１４】
また、本発明の電気接点開閉部は、前記固定接触子の接点と前記可動接触子の接点のどちらか一方または、双方が前記接点空隙の少なくとも一部に勾配を与えるように形成されていてもよい。
【００１５】
また、本発明の電気接点開閉部は、前記内部永久磁石と前記外部永久磁石のどちらか一方または、双方が、複数個の扇型断面永久磁石によって構成され、前記複数個の扇型断面永久磁石を金属または絶縁材からなるホルダ内に格納してもよい。
【００１６】
また、本発明の電気接点開閉部は、前記固定接触子は接合用突起部を有し、前記接合用突起部により外部への信号取り出し用の導通端子が接続され、かつ前記固定接触子はその中央内部に前記内部永久磁石または内部高透磁率体と前記内部絶縁ホルダを配置するための穴部を持ち、前記外部絶縁ホルダは略円筒形状の一端の中央部に前記導通端子配置用の貫通穴部が加工され、他端部は前記外部永久磁石または外部高透磁率体を配置するためにフランジ形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気接点開閉部は、筒形状の先端部である接点間の接点空隙にアークが発生した場合、磁場発生手段によって生ずる磁力線によるローレンツ力により接点間に沿ってその周方向にアークが伸張するので、アークの消滅を早め、アークの周囲領域への飛散が制限され、デバイスの小型化が可能で、かつ負荷の極性が変わった場合にはそのアークの伸張する方向が反転するだけであるので影響がなく、遮断特性の良好な磁気吹消形の電気接点開閉部が得られる。
【００１８】
さらに上記磁力線を有効に発生させ、アークの飛散を制限し、さらに小型化を可能にするため、固定接触子および可動接触子の先端部を円筒形状とし、円筒型外部永久磁石および円筒型内部永久磁石により磁力線を発生させ、上記外部永久磁石をアークによる損傷から保護するための外部絶縁ホルダと、同じく上記内部永久磁石をアークによる損傷から保護するための内部絶縁ホルダとを設けることができる。この場合には遮断時に発生するアークは円形終端型固定磁場によりローレンツ力を受けて、円輪形の固定接触子および可動接触子の接点の表面を回転し始める。この回転運動により、アークの熱的定常状態が不安定となりアークの維持が困難になる。したがって、さらに遮断性能が向上し、アークの周囲領域への飛散が制限され、デバイスの小型化が可能となる。
【００１９】
また、固定接触子か可動接触子の接点の表面に１箇所以上の溝部を設置すると、アークの回転軌道中に、その溝部において実効空隙が長くなるため、アークが伸長し、アーク電圧が上昇しアークの維持が困難となる。したがって、遮断性能が向上する。
【００２０】
また、固定接触子か可動接触子の接点について、どちらか一方または双方の形状を接点空隙に勾配が生ずるように形成すると、その勾配により、アーク回転中において実効空隙が一時的に長くなるため、アークが伸長し、アーク電圧が上昇する。したがって、遮断性能が高まる。
【００２１】
以上のように、本発明の回転型アーク発生による遮断法は、固定磁場によりアークを回転または、回転により実効空隙が長い箇所へアークを移動させることで遮断性能を向上させたものである。これにより、デバイスの幾何学的寸法を有効に設計できる。また、負荷の極性を変えても、アークの回転方向が変化するだけなので、遮断性能は負荷の極性に依存しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る電気接点開閉部の縦断面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、本実施例におけるアークの挙動を説明した斜視図である。以下これらの図面に基づき説明する。
【００２４】
図１において、本電気接点開閉部は、円筒形状の先端部２１を有し、その先端部２１の端面を接点１８とする固定接触子１２と、固定接触子１２の先端部２１と略同一形状の先端部２２を有しその先端部２２の端面を接点１９とし、その接点１９を接点１８に対して接点空隙２０を介して対向配置した可動接触子１７と、接点開閉部すなわち接点空隙２０に磁場を印加させるための円筒形状の外部永久磁石１３および円筒形状の内部永久磁石１５、外部永久磁石１３の内側に設置された円筒形状の外部絶縁ホルダ１４、および内部永久磁石１５の外側に設置された円筒形状の内部絶縁ホルダ１６によって構成されている。
【００２５】
外部絶縁ホルダ１４は外部永久磁石１３をアークによる損傷から保護するため、先端部２１および２２、接点１８、接点１９およびその接点空隙２０を内包するように配置され、また、内部絶縁ホルダ１６は内部永久磁石１５をアークによる損傷から保護するため、先端部２１，２２に内包され、内部永久磁石１５を覆うように配置されている。
【００２６】
また、可動接触子１７は、磁気駆動形プランジャやエアプランジャ等の並進運動を行う一般的なアクチュエータへ機械的に連結され、先端部２１および２２の中心線２３にほぼ平行な方向に変位する。
【００２７】
次に、図２、図３を参照し、本実施例の電気接点開閉部により発生するアークの挙動について述べる。外部永久磁石１３は内面を“Ｎ”極に、内部永久磁石１５は外面を“Ｓ”極に、着磁処理している。また、図２から図３に述べる図は、固定接触子１２を負荷“−”極に、可動接触子１７を負荷“＋”極に接続した場合である。なお、負荷電流極性および磁場方向は一例であって、これに限定されるものではない。
【００２８】
径方向に磁化された外部永久磁石１３の内側面と同じく径方向に磁化された内部永久磁石１５の外側面による磁場は、接点空隙２０の全周に印加される。この磁力線の方向は接点空隙２０の全領域において、先端部２１および２２の中心線２３に対して垂直で、かつ中心線２３に向かう方向である。また、磁束密度分布は接点空隙２０においてほぼ均一な分布となっている。このような円形終端型固定磁場中において、高負荷を遮断しアーク１０を発生させると、アーク１０はフレミングの左手の法則に従い、ローレンツ力を受けて円輪形状の接点１８，１９の表面を反時計回りに回転し始める。アーク１０自体は熱的に定常状態であるが、回転運動を始めると、その熱的定常状態が不安定となり、アーク１０の維持が困難になる。したがって、遮断性能が向上する。なお、アーク１０が回転する方向は、アーク電流の極性および磁力線の向きによって決定される。
【００２９】
次に、本電気接点開閉部を構成する各構成部材の詳細について述べる。外部絶縁ホルダ１４は、セラミックのような高耐熱材を加工したものである。外部永久磁石１３は、フェライト系磁石や希土類系磁石等で形成されたものである。
【００３０】
内部永久磁石１５は、外部永久磁石１３と同様にフェライト系磁石や希土類系磁石等で形成されており、前述のようにその外側面の磁極は、外部永久磁石１３の内側面と異極となるよう着磁処理している。
【００３１】
内部絶縁ホルダ１６は、セラミックのような高耐熱材を加工したものである。固定接触子１２および可動接触子１７は銅系材料である。
【００３２】
次に、本実施例の電気接点開閉部の幾何学的寸法値について述べる。無論、これらは一例であって、これに限定するものではない。
【００３３】
外部絶縁ホルダ１４の外径はφ１０．０〜φ２２．０ｍｍ、内径はφ８．０〜φ１７．０ｍｍ、高さは１０．０〜２０．０ｍｍ、外部永久磁石１３の外径はφ１４．０〜φ４２．０ｍｍ、内径はφ１０．２〜φ２２．２ｍｍ、高さは４．０〜１２．０ｍｍ、内部絶縁ホルダ１６の外径はφ６．２〜φ１４．２ｍｍ、内径はφ４．２〜φ１２．２ｍｍ、高さは５．０〜１３．０ｍｍ、内部永久磁石１５の外径はφ４．０〜φ１２．０ｍｍ、内径はφ２．０〜φ６．５ｍｍ、高さは４．０〜１２．０ｍｍ、固定接触子１２および可動接触子１７のそれぞれの先端部外径はφ７．４〜φ１６．４ｍｍ、内径はφ６．４〜φ１４．４ｍｍ、固定接触子１２および可動接触子１７のそれぞれの高さは５．０〜１５．０ｍｍである。
【００３４】
このような幾何学的寸法値の電気接点開閉部について磁束密度および遮断特性を大気中で測定した。磁束密度は固定接触子２中央で３００Ｇｓ（１０-4Ｔ）〜６００Ｇｓ程度であった。また、遮断特性は、固定接触子１２の接点１８と可動接触子１７の接点１９との間の接点空隙が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度において、直流抵抗負荷５０Ｖｄｃ−４０Ａまで遮断が可能であることを確認できた。
【実施例２】
【００３５】
図４は、本発明に係る電気接点開閉部の実施例２を示す分解斜視図である。図５は、本発明に係る電気接点開閉部の実施例２の縦断面図である。以下これらの図面に基づき説明する。
【００３６】
本実施例の電気接点開閉器は、実施例１の電気接点開閉器に比べて、作製、実装上の便宜を考慮して、固定接触子が接合用突起部を有し、その接合用突起部により外部への信号取り出し用の導通端子が接続され、かつ前記固定接触子はその中央内部に前記内部永久磁石と前記内部絶縁ホルダを配置するための穴部を持ち、前記外部絶縁ホルダは円筒形状の一端の中央部に前記導通端子配置用の貫通穴部が加工され、他端部は前記外部永久磁石を配置するためにフランジ形状であることが異なっている。固定接触子および可変接触子の先端部などの他の部分の基本的な形状は実施例１と同様な形状である。
【００３７】
図４、図５を参照すると、本実施例の電気接点開閉部は、外部へ信号を取り出すための導通端子１と、接点空隙に磁場を印加させるための外部永久磁石３および内部永久磁石５と、外部永久磁石３をアーク８による損傷から保護するための外部絶縁ホルダ４と、同じく内部永久磁石５をアーク８による損傷から保護するための内部絶縁ホルダ６と、先端部が円筒形状で接点部が円輪形状である固定接触子２および可動接触子７によって構成されている。
【００３８】
実施例１と同様に、固定接触子２と可動接触子７との接点部外周に外部絶縁ホルダ４を介して外部永久磁石３を、同内周に内部絶縁ホルダ６を介して内部永久磁石５を配置させた。
【００３９】
次に、本実施例の電気接点開閉部を構成する各構成部材の詳細について述べる。導通端子１は、銅系材料を加工したものであり、外部への信号取り出し側とは反対の側に固定接触子２との嵌合用穴部を有し、またその側面は、外部絶縁ホルダ４とロウ付け等により接合されている。
【００４０】
外部絶縁ホルダ４は、セラミックのような高耐熱材を加工したものであり、その形状は略円筒形である。内部の空芯部には固定接触子２、可動接触子７、内部永久磁石５および内部絶縁ホルダ６が配置され、また、底端部には外部永久磁石３が配置できるようフランジ形状となっている。
【００４１】
外部永久磁石３および内部永久磁石５の材料、形状、着磁処理、磁極などは、第１の実施例と同様である。
【００４２】
内部絶縁ホルダ６は、セラミックのような高耐熱材を加工したものである。その形状は有底円筒形であり、穴部には嵌合や接着等により内部永久磁石５が配置される。
【００４３】
固定接触子２は、その内部には嵌合や接着により内部永久磁石５を概ね包囲した内部絶縁ホルダ６が配置できるよう座ぐり穴部が形成されている。また、底部には導通端子１との接合用突部が形成されている。
【００４４】
固定接触子２と可動接触子７の先端部の形状、配置、材料などは実施例１と同様であり、また、可動接触子７は磁気駆動形プランジャやエアプランジャ等の並進運動を行う一般的なアクチュエータへ機械的に連結されている。
【００４５】
次に、本実施例の電気接点開閉部の幾何学的寸法値について述べる。無論、これらは一例であって、これに限定するものではない。
【００４６】
導通端子１の外径はφ３．０〜φ８．０ｍｍ、高さは４．０〜６．０ｍｍ、フランジ部を除いた外部絶縁ホルダ４の外径はφ１０．０〜φ２２．０ｍｍ、内径はφ８．０〜φ１７．０ｍｍ、高さは１０．０〜２０．０ｍｍ、外部永久磁石３の外径はφ１４．０〜φ４２．０ｍｍ、内径はφ１０．２〜φ２２．２ｍｍ、高さは４．０〜１２．０ｍｍ、内部絶縁ホルダ６の外径はφ６．２〜φ１４．２ｍｍ、内径はφ４．２〜φ１２．２ｍｍ、高さは５．０〜１３．０ｍｍ、内部永久磁石５の外径はφ４．０〜φ１２．０ｍｍ、内径はφ２．０〜φ６．５ｍｍ、高さは４．０〜１２．０ｍｍ、固定接触子２の外径はφ７．４〜φ１６．４ｍｍ、内径はφ６．４〜φ１４．４ｍｍ、高さは７．０〜１５．０ｍｍ、可動接触子７の外径はφ７．４〜φ１６．４ｍｍ、内径はφ６．４〜φ１４．４ｍｍ、高さは５．０〜１０．０ｍｍである。
【００４７】
本実施例の接点部分の磁束密度および接点部分の形状などは実施例１と同様であり、実施例１と同様なアークの遮断特性が得られることを確認できた。
【実施例３】
【００４８】
図６は、本発明による電気接点開閉部の実施例３における可動接触子、固定接触子の形状およびアークの挙動を説明した斜視図である。以下図面に基づき説明する。
【００４９】
実施例２では、固定接触子の接点の表面形状は平坦な円輪形状であった。それに対して本実施例では図６に示すように、固定接触子６２の接点表面に所定幅および所定深さの溝部６１を設置したことに特徴がある。この溝部６１の設置は、固定接触子６２のみに限定するものではない。固定接触子６２か可動接触子６７のどちらか一方または双方に１箇所以上設置すればよい。このような溝部が設置された固定接触子６２を実施例２と同一負荷極性条件および同一の円形終端型固定磁場中において、高負荷を遮断し接点間にアーク６０を発生させる。アーク６０はフレミングの左手の法則に従い、ローレンツ力を受けて接点間空隙を回転し始めるが溝部６１に移動した際、急激に実効空隙が長くなるため、伸長し、アーク電圧が上昇する。したがって、遮断性能は実施例１の場合に比較して高まる。複数箇所に溝部を設置すれば、さらに遮断性能は向上する。
【００５０】
次に、本実施例の電気接点開閉部の幾何学的寸法値および特性値について述べる。無論、これらは一例であって、これに限定するものではない。
【００５１】
導通端子１、外部絶縁ホルダ４、外部永久磁石３、内部絶縁ホルダ６、内部永久磁石５および可動接触子６７の幾何学的寸法値は前記実施例２と同様である。また、磁束密度も前記実施例２と同様である。固定接触子６２の溝部６１は、幅が１．０〜５．０ｍｍで深さが１．０ｍｍ〜８．０ｍｍである。
【００５２】
このような幾何学的寸法値の電気接点開閉部について遮断特性を大気中で測定した。固定接触子６２と可動接触子６７との空隙０．５ｍｍ〜１．０ｍｍにおいて、直流抵抗負荷２００Ｖｄｃ−１５０Ａまで遮断が可能であることを確認できた。
【実施例４】
【００５３】
図７は、本発明による電気接点開閉部の実施例４における可動接触子、固定接触子の形状およびアークの挙動を説明した図である。以下、図面に基づき説明する。
【００５４】
実施例２では、固定接触子の接点の表面形状は平坦な円輪形状であった。それに対して本実施例４は、図７に示すように固定接触子７２の接点の表面に勾配を設置したことに特徴がある。無論、この表面勾配は、固定接触子７２に限定するものではなく、可動接触子７７か固定接触子７２のどちらか一方または、双方に設置してもよい。このような表面勾配が設置された固定接触子７２を本実例１と同一負荷極性条件および同一の円形終端型固定磁場中において、高負荷を遮断し固定接触子７２と可変接触子７７の両接点間にアーク７０を発生させる。
【００５５】
可動接触子７７と固定接触子７２の接点間隙が最小の箇所で着弧したアーク７０は、フレミングの左手の法則に従い、ローレンツ力を受けて所定の方向に回転し始める。しかし、回転運動するにつれ、可動接触子７７と固定接触子７２の接点空隙が徐々に長くなるため、アーク７０が伸長してアーク７８となり、アーク電圧が上昇する。したがって、遮断性能は実施例１および実施例２の場合より高まる。
【００５６】
次に、本実施例の固定接触子７２に表面勾配を設置した電気接点開閉部の幾何学的寸法値および特性値について述べる。無論、これらは一例であって、これに限定するものではない。
【００５７】
導通端子１、外部絶縁ホルダ４、外部永久磁石３、内部絶縁ホルダ６、内部永久磁石５および可動接触子７７の幾何学的寸法値は実施例２と同様である。また、磁束密度も実施例２と同様である。固定接触子２は、最小接点間空隙が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ，最大接点間空隙が５．０ｍｍ〜８．０ｍｍになるよう勾配を設けた。
【００５８】
このような幾何学的寸法値の電気接点開閉部について遮断特性を大気中で測定した。その結果、直流抵抗負荷２００Ｖｄｃ−１５０Ａまで遮断が可能であることを確認できた。
【実施例５】
【００５９】
次に本発明による電気接点開閉部の実施例５について説明する。実施例１から実施例４においては、外部永久磁石３および内部永久磁石５は単体であった。それに対して本実施例５では、内側面と外側面が各々着磁処理されている扇型断面の永久磁石を複数個円形に配置し、それらを金属材料や絶縁材料から成るホルダに包囲させ円筒形状にしたことに特徴がある。これにより作製された永久磁石は、単体の外部永久磁石３および内部永久磁石５とほぼ同一の機能を有することとなる。遮断に関しての他基本的構造および原理は、実施例１から実施例４と同一である。
【実施例６】
【００６０】
次に、本発明による電気接点開閉部の実施例６について説明する。実施例１から実施例５においては、磁場を形成する部材は外部永久磁石３と内部永久磁石５であった。それに対して本実施例では、外部永久磁石３を円筒形の高透磁率体としたこと、または、内部永久磁石５を円筒形または円柱形の高透磁率体としたことに特徴がある。この高透磁率体としては、鉄、パーマロイ、ソフトフェライト、センダストなどを使用できる。本形態でも円形終端型固定磁場が形成でき、且つ安価に磁場が作製できる利点を有する。遮断に関しての他の基本的構造および原理は、実施例１から実施例４と同一である。
【実施例７】
【００６１】
図８は、本発明の第７の実施例に係る電気接点開閉部の縦断面図である。本実施例７においても実施例１の電気接点開閉部と同様な円筒形状の先端部２１を有し、その先端部の端面を接点１８とする固定接触子１２と、該固定接触子１２の先端部２１と略同一形状の先端部２２を有し、その先端部の端面を接点１９とし、その接点１９を前記固定接触子１２の接点１８に対して接点空隙２０を介して対向配置し、前記筒形状の中心線９２に略平行な方向に変位する可動接触子１７を有している。本実施例７では、固定接触子１２の外側に円筒形状でその円筒の両端に磁極を有する外部永久磁石９０を配置している。外部永久磁石９０の位置は、その発生する磁力線の方向が前記接点空隙２０の領域において、中心線９２の方向に対して略垂直で、かつ中心線９２に向かう方向となるように設定されている。
【００６２】
本実施例７では実施例１に比べて磁力線を形成するための磁石は１つだけであるので構造が簡単であり、部品点数も少ない。また、必要に応じて外部永久磁石９０と固定接極子１２、可動接触子１７との間に絶縁体を設置してもよい。
【００６３】
また、外部永久磁石９０は可動接触子１７の側に設置してもよく、外部永久磁石９０の代わりに固定接触子１２の先端部２１の内部、または可動接触子の先端部２２の内部に内部永久磁石を設置してもよい。
【００６４】
また、図８の構成において、より強い磁場を得るために、固定接触子１２の先端部２１の内部に円柱状の永久磁石または高透磁率体を追加して設置してもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る電気接点開閉部の実施例１の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【図３】実施例１におけるアークの挙動を説明する斜視図。
【図４】本発明の実施例２を示す分解斜視図。
【図５】本発明の実施例２の縦断面図。
【図６】本発明の実施例３における可動接触子、固定接触子の形状およびアークの挙動を説明する斜視図。
【図７】本発明の実施例４における可動接触子、固定接触子の形状およびアークの挙動を説明する斜視図。
【図８】本発明の実施例７に係る電気接点開閉部の縦断面図。
【図９】従来の磁気吹消形接点開閉部の一例を示す図、図９（ａ）はそれに使用される固定接触子端子ブロックの斜視図、図９（ｂ）はその正面図。
【符号の説明】
【００６７】
１    導通端子
２，１２，６２，７２    固定接触子
３，１３，９０    外部永久磁石
４，１４    外部絶縁ホルダ
５，１５    内部永久磁石
６，１６    内部絶縁ホルダ
７，１７，６７，７７    可動接触子
１０，６０，７０，７８    アーク
１８，１９    接点
２０    接点空隙
２１，２２    先端部
２３，９２    中心線
３０，４０    アーク
３１    固定接触子端子ブロック
３２    プラスチック部材
３４，３５，４４，４５    固定接触子端子の接点
３８，４８    磁力線
３９，４９    可動接触子
４６    マグネット部材
５１，５２    固定接触子端子
６１    溝部
９１    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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