(57)【要約】【課題】通電性能が向上する電磁開閉器を提供する。【解決手段】本発明の電磁開閉器は、ハウジングと、ハウジングの内側に結合されるシリンダと、ハウジングに結合される固定接触子と、ハウジングの内部に移動可能に配置され、固定接触子に接離する可動接触子と、ハウジングの内部に設けられ、電流供給により磁場を形成するコイルアセンブリと、上側が可動接触子と結合される可動シャフトと、シリンダの内側に挿入され、可動シャフトを囲む固定コアと、可動シャフトに固定され、コイルアセンブリに形成された磁場により可動シャフト２４１を加圧して移動させる可動コアとを含み、可動コアは、可動シャフトの方向に延びて可動シャフトに固定される突出部と、シリンダの内周面に接して移動する本体部とを含み、固定コアは、突出部を収容できる収容部を含む。【選択図】図１
2016021395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内側に結合されるシリンダと、
前記ハウジングに結合される固定接触子と、
前記ハウジングの内部に移動可能に配置され、前記固定接触子に接離する可動接触子と、
前記ハウジングの内部に設けられ、電流供給により磁場を形成するコイルアセンブリと、
上側が前記可動接触子と結合される可動シャフトと、
前記シリンダの内側に挿入され、前記可動シャフトを囲む固定コアと、
前記可動シャフトに固定され、前記コイルアセンブリに形成された磁場により前記可動シャフトを加圧して移動させる可動コアとを含み、
前記可動コアは、前記可動シャフトの方向に延びて前記可動シャフトに固定される突出部と、前記シリンダの内周面に接して移動する本体部とを含み、
前記固定コアは、前記突出部を収容できる収容部を含むことを特徴とする電磁開閉器。
【請求項２】
前記突出部と前記本体部とは、別体に形成される、請求項１に記載の電磁開閉器。
【請求項３】
前記可動接触子が前記固定接触子に接触する方向に移動するように前記可動シャフトを付勢するコンタクトスプリングと、
前記可動接触子が前記固定接触子から離隔する方向に移動するように前記可動シャフトを付勢するリターンスプリングとをさらに含む、請求項１又は２に記載の電磁開閉器。
【請求項４】
前記突出部は、前記可動シャフトの下端を加圧し、
前記可動シャフトは、前記突出部により加圧され、前記固定コアによりガイドされて移動する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁開閉器。
【請求項５】
前記突出部は、外面が前記収容部の内面に接してガイドされて移動する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁開閉器。
【請求項６】
前記収容部が前記突出部の高さより深く形成され、前記収容部内に前記突起部を収容できる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁開閉器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁開閉器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁開閉器とは、電路の電源を開閉するために用いられる装置であって、産業用、家庭用、自動車用など広範囲に活用されており、特に自動車用電磁開閉器の場合、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、ゴルフカートなどの自動車において蓄電池からの直流電力を供給又は遮断するために用いられる。
【０００３】
一般に、このような電磁開閉器においては、固定接触子と可動接触子との接触により通電が行われ、特に高電圧の直流電力を遮断するときに発生するアークを制御するために永久磁石を用いる。より具体的には、永久磁石をアークが発生する固定接触子と可動接触子との近傍に適切に配置し、永久磁石から発生する磁束の強度、方向及び電流方向、アークの伸長長さによって決まる力を利用してアークを制御し、冷却して消弧する遮断メカニズムを用いる。このときに発生したアークにより消弧部及び駆動電磁石装置が焼損することがあるので、電磁開閉器の動作信頼性を向上させるためには、アークを消弧すると共に、発生したアークから電磁開閉器を保護する必要がある。本発明は、高電圧直流開閉器の動作信頼性を向上させるためのものであり、樹脂製の保護装置を用いて上記要求を満たす。
【０００４】
図６は従来技術による電磁開閉器の斜視図であり、図７は従来技術による電磁開閉器の断面図である。
【０００５】
図７を参照すると、従来技術による電磁開閉器１００は、接点を有して移動可能な可動部１４０と、アーク消弧のための消弧ガス充填空間を密閉するガス密閉部と、可動部１４０の駆動のための駆動力を供給する磁気駆動部とを含む。ここで、可動部１４０は、シャフト１４１と、シャフト１４１の下部に接続されて前記磁気駆動部からの磁気吸引力によりシャフト１４１と共に直線移動可能なシリンダ状の可動コア１４５と、シャフト１４１の上端部に接続されて電気的接点部を形成する可動接触子１５０とを含む。可動コア１４５に対向する位置にはシャフト１４１を囲むように固定コア１４３が設けられ、固定コア１４３、可動コア１４５及び第２バリア１１８などは磁束の移動経路を形成する。
【０００６】
前記ガス密閉部は、電磁開閉器１００の消弧ガスを密閉して貯蔵する消弧ガス室を形成するように可動部１４０の上部周囲に設けられる。前記ガス密閉部は、管状の絶縁部材と、前記絶縁部材を貫通して前記絶縁部材の内外に延びるように設けられて前記絶縁部材に気密に結合される一対の固定電極１２１と、前記絶縁部材と第２バリア１１８との間を気密に密閉するように段差が形成される管状の気密部材と、可動コア１４５及び固定コア１４３を囲んで密閉するように設けられる非磁性体で形成されるシリンダ１６０とを含む。ここで、一対の固定電極１２１には、直流電源側と負荷側とがそれぞれ電気的に（例えば、電線を介して）接続される。
【０００７】
前記磁気駆動部は、磁気吸引力を発生させて可動コア１４５と可動接触子１５０とを駆動することにより電磁開閉器１００を開閉駆動する。前記磁気駆動部は、励磁コイル１３３と、前述した第２バリア１１８とを含む。ここで、励磁コイル１３３は、電磁開閉器１００の下部に設けられる駆動コイルであって、電磁開閉器１００において、磁気吸引力を発生して接点開閉のための可動部１４０に駆動力を供給する。励磁コイル１３３は、電流が供給されると励磁され、電流供給が遮断されると消磁される。第２バリア１１８は、励磁コイル１３３の上方に設けられ、励磁コイル１３３の励磁時に可動コア１４５及び固定コア１４３と共に磁束の移動経路の一部を形成する。また、下部ヨーク（図示せず）も、励磁コイル１３３の励磁時に第２バリア１１８、可動コア１４５及び固定コア１４３と共に磁束の移動経路を形成する。
【０００８】
ボビン１３１は、その周囲に励磁コイル１３３を巻回して励磁コイル１３３を支持し、リターンスプリング１８３は、励磁コイル１３３が消磁されると可動コア１４５が元の位置（すなわち、固定コア１４３から離隔した位置）に復帰するように付勢する。図７において、コンタクトスプリング１８１は、可動接触子１５０が固定電極１２１に接触する電磁開閉器１００のオン位置で接点の接触圧力を保持するためのスプリングである。図６において、ハウジング１１０は、従来技術により電磁開閉器１００を収容する。
【０００９】
以下、上記のように構成される従来技術による電磁開閉器の動作について簡単に説明する。電流供給により励磁コイル１３３が磁化されると、励磁コイル１３３から発生する磁束は、可動コア１４５、固定コア１４３、第２バリア１１８及び下部ヨークにより形成される磁束の移動経路を移動して磁束の閉回路を形成する。このとき、可動コア１４５が直線移動して固定コア１４３に接触し、それと同時に、可動コア１４５と共に直線移動するように接続されたシャフト１４１が上方に移動する。すると、シャフト１４１の上端部に設けられた可動接触子１５０が固定電極１２１に接触し、それにより、直流電源側と負荷側とが接続されて直流電力が供給されるオン状態となる。
【００１０】
一方、電流供給の遮断により励磁コイル１３３が消磁されると、リターンスプリング１８３により可動コア１４５が固定コア１４３から離隔して元の位置に復帰し、それと同時に、可動コア１４５と共に直線移動するように接続されたシャフト１４１が下方に移動する。すると、シャフト１４１の上端部に設けられた可動接触子１５０が固定電極１２１から分離し、それにより、直流電源側と負荷側とが分離して直流電力の供給が遮断されるオフ状態となる。
【００１１】
コイルターミナルを介して電流が供給されると、コイルアセンブリから磁力が発生し、可動コア１４５が固定コア１４３の方向に移動してシャフト１４１を押し上げる。電磁開閉器１００の通電性能は、電磁開閉器１００のオン時のリターンスプリング１８３及びコンタクトスプリング１８１の付勢力により決定される。一般的にコンタクトスプリング１８１のほうがリターンスプリング１８３よりばね定数が非常に大きいので、電磁開閉器１００の通電性能はコンタクトスプリング１８１の最大付勢力に左右されるといえる。また、スプリングの付勢力は、最大圧縮距離に比例し、固定コア１４３と可動コア１４５との距離及び固定接触子１２０と可動接触子１５０との距離により決定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に電磁開閉器１００の電流容量による通電性能はコンタクトスプリング１８１の最大付勢力により決定される。従来技術による電磁開閉器１００の場合、スプリングの最大付勢力がスプリングの圧縮距離に比例するので、従来のように制限された空間でスプリングの付勢力を向上させるには限界があった。
【００１３】
本発明は、可動コアの形状を変更した新しい構造を提供することにより、電磁開閉器の通電性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による電磁開閉器は、ハウジングと、前記ハウジングの内側に結合されるシリンダと、前記ハウジングに結合される固定接触子と、前記ハウジングの内部に移動可能に配置され、前記固定接触子に接離する可動接触子と、前記ハウジングの内部に設けられ、電流供給により磁場を形成するコイルアセンブリと、上側が前記可動接触子と結合される可動シャフトと、前記シリンダの内側に挿入され、前記可動シャフトを囲む固定コアと、前記可動シャフトに固定され、前記コイルアセンブリに形成された磁場により前記可動シャフトを加圧して移動させる可動コアとを含み、前記可動コアは、前記可動シャフトの方向に延びて前記可動シャフトに固定される突出部と、前記シリンダの内周面に接して移動する本体部とを含み、前記固定コアは、前記突出部を収容できる収容部を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記突出部と前記本体部とは、別体に形成されることを特徴とする。
【００１６】
前記電磁開閉器は、前記可動接触子が前記固定接触子に接触する方向に移動するように前記可動シャフトを付勢するコンタクトスプリングと、前記可動接触子が前記固定接触子から離隔する方向に移動するように前記可動シャフトを付勢するリターンスプリングとをさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
前記突出部は、前記可動シャフトの下端を加圧し、前記可動シャフトは、前記突出部により加圧され、前記固定コアによりガイドされて移動することを特徴とする。
【００１８】
前記突出部は、外面が前記収容部の内面に接してガイドされて移動することを特徴とする。
【００１９】
前記収容部は、前記突出部の高さより深く形成され、前記収容部内に前記突起部を収容できることを特徴とする。
【００２０】
前記コイルアセンブリに電流が供給されて前記本体部と前記突出部が共に前記可動シャフトを加圧しながら移動した後、前記突出部は、前記本体部から所定距離だけ離隔し、前記可動シャフトをさらに加圧して前記収容部内で移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施形態による電磁開閉器においては、可動コアが突出部を含み、固定コアが収容部を含み、可動コアの突出部が固定コアの収容部内で可動シャフトを加圧しながら移動することにより、コンタクトスプリングの最大圧縮距離が長くなり、電磁開閉器の通電性能が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による電磁開閉器の断面図である。
【図２】図１に示す可動部の変形例の断面図である。
【図３】図１に示す可動部の断面図である。
【図４】図１に示す可動部の断面図である。
【図５】図１に示す可動部の分解斜視図である。
【図６】従来技術による電磁開閉器の斜視図である。
【図７】従来技術による電磁開閉器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態による電磁開閉器について詳細に説明する。ただし、従来技術による電磁開閉器に類似した部分については、本発明の特徴の説明に必要な範囲内で簡単に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態による電磁開閉器の断面図であり、図３及び図４は図１に示す可動部の断面図であり、図５は図１に示す可動部の分解斜視図である。また、図２は図１に示す可動部の変形例の断面図である。
【００２５】
同図を参照すると、ハウジング２１０の内部には可動シャフト２４１が移動可能に配置され、可動シャフト２４１の上側には可動接触子２５０が結合されている。この結合により、可動コア２４５−１、２４５−２が可動シャフト２４１を加圧しながら移動すると、可動シャフト２４１と可動接触子２５０が共に移動し、可動接触子２５０が固定接触子２２０に接触する。
【００２６】
可動コア２４５−１、２４５−２はシリンダ２６０の内側に配置されるが、電流供給によりコイルアセンブリ２３０から発生する磁力は可動コア２４５−１、２４５−２に伝達される。可動コア２４５−１、２４５−２は、磁力を受けて可動シャフト２４１を加圧して移動させる。
【００２７】
可動コア２４５−１、２４５−２は、突出部２４６ａ、２４６ｂと本体部２４５ａ、２４５ｂとを含む。突出部２４６ａ、２４６ｂは、固定コア２４３に向かって突出した部材である。本体部２４５ａ、２４５ｂは、シリンダ２６０の内側に接して磁力により移動可能になっている。可動コア２４５−１、２４５−２の突出部２４６ａ、２４６ｂは、溶接などにより可動シャフト２４１の下端に固定される。図３及び図４は突出部２４６ａと本体部２４５ａとが別体に形成されて組み立てられた可動コア２４５−１を示し、図２は突出部２４６ｂと本体部２４５ｂとが一体に形成された可動コア２４５−２を示す。後述するように、可動コア２４５−１の場合、突出部２４６ａと本体部２４５ａが共に移動して可動シャフト２４１を加圧し、その後、突出部２４６ａが本体部２４５ａから所定距離だけ離隔、分離して可動シャフト２４１をさらに加圧する。
【００２８】
固定コア２４３は、シリンダ２６０に固定され、長手方向に貫通する孔を備えた円筒状の部材からなり、後述するように可動シャフト２４１の移動をガイドする。
【００２９】
固定コア２４３は収容部２４４を含んでもよい。収容部２４４は、突出部２４６ａ、２４６ｂを収容できる空間であって、突出部２４６ａ、２４６ｂより大きく形成されてもよく、収容部２４４が形成される固定コア２４３の内周面が突出部２４６ａ、２４６ｂの外周面と接するように形成されてもよい。収容部２４４の深さは、突出部２４６ａ、２４６ｂが収容部２４４の内側に十分に移動して収容されるように、突出部２４６ａ、２４６ｂの長さ以上であってもよい。
【００３０】
図１を参照すると、可動シャフト２４１の上側には、コンタクトスプリング２８１とリターンスプリング２８３とが配置される。コンタクトスプリング２８１は、可動接触子２５０が固定接触子２２０に接触するように可動シャフト２４１を付勢し、可動接触子２５０が固定接触子２２０に接触すると接点の接触圧力を保持する。コンタクトスプリング２８１は、可動接触子２５０と可動シャフト２４１の第１リブとの間で加圧されて弾性変形する。
【００３１】
リターンスプリング２８３は、可動接触子２５０が固定接触子２２０から離隔するように可動シャフト２４１を付勢する。リターンスプリング２８３は、第１バリア２１７の第２リブ（図示せず）と可動シャフト２４１に配置された座金との間で加圧されて弾性変形する。
【００３２】
本発明の一実施形態による電磁開閉器２００は、ハウジング２１０を含み、ハウジング２１０は、第１ハウジング２１１と第２ハウジング２１２とから構成されてもよい。
【００３３】
第１ハウジング２１１は、電磁開閉器２００の上部外観を形成し、第１バリア２１７に結合されてもよく、固定接触子２２０と可動接触子２５０が接触する消弧領域と残りの領域とに分けられる。第１ハウジング２１１は、絶縁のためにセラミック材質で形成されてもよい。第１ハウジング２１１には、一対の固定接触子２２０が第１ハウジング２１１の上面を貫通して気密に結合される。
【００３４】
第２ハウジング２１２は、電磁開閉器２００の下部外観を形成し、第２バリア２１８に結合されてもよい。第２ハウジング２１２及び第２バリア２１８内部のアクチュエータ領域にはシリンダ２６０が結合され、シリンダ２６０の周辺にはコイルアセンブリ２３０が設けられる。
【００３５】
以下、本発明の一実施形態による電磁開閉器の作用について詳細に説明する。
【００３６】
まず、コイルアセンブリ２３０に電流が供給されていない状態では、可動シャフト２４１にはリターンスプリング２８３の付勢力のみが作用する。従って、可動シャフト２４１は下方に移動した状態を維持し、それにより、可動接触子２５０が固定接触子２２０から離隔する。
【００３７】
一方、コイルアセンブリ２３０に電流が供給されてコイル２３３が磁化されると、コイル２３３から発生する磁束は、可動コア２４５−１、２４５−２、固定コア２４３、第２バリア２１８などにより形成される磁束の移動経路を移動して磁束の閉回路を形成し、可動コア２４５−１、２４５−２は移動して可動シャフト２４１を加圧する。ここで、可動コア２４５−１、２４５−２は、突出部２４６ａ、２４６ｂと本体部２４５ａ、２４５ｂとを含み、図２〜図４に示すように可動シャフト２４１を加圧する。
【００３８】
図２は一体の突出部２４６ｂと本体部２４５ｂとを含む可動コア２４５−２が可動シャフト２４１を加圧する例を示す。ここで、可動シャフト２４１への加圧が開始されることにより、コンタクトスプリング２８１の圧縮が開始される。
【００３９】
図３は別体の突出部２４６ａと本体部２４５ａとを含む可動コア２４５−１が可動シャフト２４１を加圧し始めた状態を示す。ここで、可動シャフト２４１への加圧が開始されることにより、コンタクトスプリング２８１の圧縮が開始される。
【００４０】
図４は別体の突出部２４６ａと本体部２４５ａとを含む可動コア２４５−１が可動シャフト２４１を加圧して上方に移動した状態を示す。より具体的には、本体部２４５ａが固定コア２４３に最大限近接した位置まで移動して可動シャフト２４１を加圧している状態を示す。ここで、コンタクトスプリング２８１は、図３の状態よりさらに圧縮されている。
【００４１】
図５は可動接触子２５０、第１バリア２１７、可動シャフト２４１、第２バリア２１８、固定コア２４３、可動コア２４５−１などの分解斜視図である。図示のように組立、分解が可能である。
【００４２】
突出部２４６ａは、本体部２４５ａから所定距離だけ離隔、分離して可動シャフト２４１をさらに加圧することができる。これにより、コンタクトスプリング２８１が最大に圧縮され、固定接触子２２０と可動接触子２５０との通電性能が向上する。ここで、突出部２４６ａと本体部２４５ａとはスプリングで結合されてもよい。また、電磁開閉器２００は、突出部２４６ａが本体部２４５ａから離隔、分離して可動シャフト２４１をさらに加圧する動作を制御する制御部などをさらに含んでもよい。
【００４３】
コイルアセンブリ２３０の励磁コイル２３３に供給されていた電流が遮断されると、可動コア２４５−１、２４５−２はリターンスプリング２８３により固定コア２４３から離隔した元の位置に復帰する。すると、可動シャフト２４１の上端部に設けられた可動接触子２５０が固定接触子２２０から分離したオフ状態となる。
【００４４】
前述した実施形態は本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするためのものであり、本発明の権利がこれに限定されるものではない。本発明の権利は添付の特許請求の範囲により定められるべきである。
【符号の説明】
【００４５】
２００    電磁開閉器
２１０    ハウジング
２２０    固定接触子
２３０    コイルアセンブリ
２４１    可動シャフト
２４３    固定コア
２４４    収容部
２４５−１、２４５−２    可動コア
２４５ａ、２４５ｂ    本体部
２４６ａ、２４６ｂ    突出部
２５０    可動接触子
２６０    シリンダ
２８１    コンタクトスプリング
２８３    リターンスプリング
【図１】
2016021395.tif 000003
【図２】
2016021395.tif 000004
【図３】
2016021395.tif 000005
【図４】
2016021395.tif 000006
【図５】
2016021395.tif 000007
【図６】
2016021395.tif 000008
【図７】
2016021395.tif 000009