JP5966432B2 - 直流電磁接触器 - Google Patents

Description

本発明は、直流電磁接触器に関し、詳しくはその消弧室ユニットの構造に係わる。

まず、直流電磁接触器について、現行製品の組立構造を図６に示す。図において、１は上部フレーム１ａと下部ベース１ｂの分割構造になる電磁接触器の外郭フレーム（ハウジング）、１ｃは上部フレーム１ａに形成した極間バリア、２は固定鉄心２ａ，可動鉄心２ｂ，電磁コイル２ｂからなる操作用電磁石、３は前記可動鉄心２ｂに連結した各極に共通な接触子ホルダ、４は接触子ホルダ３に接圧ばねを介して嵌挿保持した橋絡形の可動接触子、４ａは可動接触子４の両端部に配した可動接点、４ｂは可動接点４ａの位置から左右に向けて斜め上方に延在する可動接触子４のアークホーン、５は可動接触子４に対向して上部フレーム１ａの上面に布設した左右一対の固定接触子、５ａは固定接点、６は接触子ホルダ３，固定接触子4，固定接触子５の周域を包囲して消弧空間を画成するように上部フレーム１ａの頂部に設置した消弧室ユニットである。

ここで、消弧室ユニット６は耐アーク性に優れた耐熱性の高い樹脂材（硬質樹脂）で作られた箱形ケースで、その消弧室内の上部には橋絡形可動接触子４の各可動接点４ａに対応するアーク駆動用の永久磁石７が消弧室ユニット６の天井壁部に組み付けた磁石受け部材８に保持されている。また、可動接触子４の先端側に対向して消弧室ユニット６の外壁面にはガス放出口６ａが開口している。なお、図示してないが永久磁石７の両端に配した磁極板が可動接触子４の開極経路に沿ってその側方に布設されている。

上記構成になる電磁接触器の開閉動作は周知であり、次に開極動作に伴い可動接触子４と固定接触子５の接点間に発生したアーク（ａｒｃ）が消滅に至る経緯を図７（ａ）〜（ｃ）で簡単に説明する。

すなわち、電磁接触器の閉極状態では、操作用電磁石２の可動鉄心２ａが固定鉄心２ｂに吸着されていて、可動接触子４の可動接点４ａが固定接触子５の接点５ａに当接して主回路を形成している。この通電状態で操作用電磁石２を釈放すると、接触子ホルダ３に保持されている可動接触子４が開極位置に移動し、可動接点４ａと固定接点５ａの間に直流アーク（ａｒｃ）が発生する（図７（ａ）参照）。この発生アークａｒｃは永久磁石７による磁気駆動力Ｆを受けてアーク発弧点が可動接点４ａ，固定接点５ａから可動，固定接触子の先端側に転移し（図７（ｂ）参照）し、さらにアーク長を引き伸ばすように外方に駆動されて消弧室ユニット６の外壁面に到達する（図７（ｃ）参照）。これによりアーク電圧が高まるとともに、壁面との接触による冷却作用を受けてアークが消滅するに至る。

上記のように直流回路に適用する直流電磁接触器では、可動／固定接点間に発生したアークにはゼロクロス点がなくてアークが消滅し難いことから、図示の現行製品では消弧能力を高めて電流遮断時間を早めるために、消弧室ユニット６にアーク駆動用の永久磁石７を設け、さらに可動接触子４の先端側にはアークホーン４ｂを一体に形成して発生アークの発弧点を接点の表面から転移させてアークの伸張を助勢するようにしている。

一方、前記のように可動接触子４にアークホーン４ｂを形成する代わりに、消弧室ユニット６に配した永久磁石７に添わせて導電性非磁性金属材料からなる独立部品のアークホーンを磁石受け部材８に設け、可動接点／固定接点間に発生したアークが前記アークホーンを介して分断，伸張するようにした直流電磁接触器も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４４８３１３０号公報

ところで、図６に示した現行製品の直流電磁接触器に搭載した可動接触子４は、通常の交流電磁接触器に標準装備されている可動接触子の形状とは異なり、接触子の先端側にアークホーン４ｂを一体形成して可動／固定接点間に発生したアークを引き伸ばすようにしている。このために、可動接触子４が特殊な形状部品となってコスト高となる。

かかる点、特許文献１のようにアークホーンを可動接触子から分離した独立部品として消弧室ユニット側に配置すれば、通常の交流電磁接触器に標準装備されている可動接触子と同じ仕様の可動接触子をそのまま直流電磁接触器に採用してコストダウンが期待できるものの、その実施に当たっては必要な消弧性能の確保のほかに、組立性，省スペースなどの面にも十分な配慮が必要である。

そこで、本発明の目的は低コストで高い消弧性能，組立性，省スペース化が図れるように消弧室ユニットの組立構造を改良した直流電磁接触器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、操作用電磁石、両端に可動接点を備えた橋絡形可動接触子を嵌挿保持して操作用電磁石の可動鉄心に連結した接触子ホルダ、および前記可動接触子に対向する一対の固定接触子を搭載した外郭フレームに対し、その頂部に消弧室ユニットを組み付けた構成になる直流電磁接触器であって、前記消弧室ユニットには電磁接触器の釈放動作で固定接点／可動接点間に発生したアークを消弧空間内で伸張させるように磁気駆動する永久磁石，およびその磁極板を装備したものにおいて、前記消弧室ユニットの外郭ケースが各極に対応する可動接触子，固定接触子の接点周域を包囲する箱形の消弧ケースと、各極の消弧ケースの頂面を一括して覆う共通な消弧カバーからなり、かつ消弧ケース内の上部一角には前記永久磁石を収容保持する凹状の磁石受け部を一体成形するとともに、該磁石受け部の底部に磁性体である鉄材の条片からなるアークホーンを布設し、該アークホーンの一端を前記磁石受け部に形成した係合溝部に圧入支持した上で、エッジ状の先端部を磁石受け部の底壁に貫通させ、該アークホーンの先端部を可動接触子の先端から離間した位置で消弧室内の空間に突き出して配置するようにする。
上記直流電磁接触器において、消弧室ユニットの消弧ケースは高耐熱性の硬質樹脂ケースになり、可動接触子の先端側に対峙する外側壁面の上部にガス放出口を開口した上で、該消弧ケースを消弧カバーの裏面にスナップフィット結合するようにしてもよい。

上記構成によれば、開極動作時に可動接点／固定接点間に発生したアークを引き伸ばすアークホーンを可動接触子から分離して消弧室ユニット側に配置したことで、通常の交流電磁接触器に採用されている標準形の可動接触子と同じ形状の可動接触子をそのまま採用することができ、これにより電磁接触器の可動接触子を共用化して製品のコストダウンが図れる。

また、消弧室ユニットに組み込んだアークホーンについては、その材質を銅材（導電性非磁性材）よりも融点，耐アーク性が高い鉄材としたので、アークホーンの信頼性，耐久製が向上し、かつ材料費も安価となる。

さらに、消弧室ユニットの消弧ケースに磁石受け部を一体成形した上で、この磁石受け部にアーク駆動用の永久磁石，およびアークホーンを収容保持したことにより、小形コンパクトな構成で消弧室ユニットの省スペース化が図れるほか、各極の消弧ケースを一括して共通な消弧カバーにスナップフィット結合して電磁接触器の外郭フレームに装着するようにしたことで組立性が向上する。

本発明の実施例による直流電磁接触器の組立構造を表す側視断面図である。 図１における消弧室ユニットの分解図である。 図２における消弧室ユニットの詳細構造図であって、（ａ）は消弧ケース，永久磁石，磁極板，アークホーンの分解斜視図、（ｂ）はアークホーンの拡大斜視図である。 図３の消弧室ユニットの機能説明図であって、（ａ），（ｂ）はそれぞれ接点の閉極，開極状態に対応した状態図である。 図１の実施例による電磁接触器の接点開極動作で可動接点／固定接点間に発生したアークが消滅に至る経過を表す図である。 直流電磁接触器の従来製品の組立構成図である。 図６の接点開極動作に伴い可動接点／固定接点間に発生したアークが消滅に至る経過を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図６，図７に対応する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
図示実施例の直流電磁接触器においては、接触子ホルダ３に嵌挿保持した橋絡形の可動接触子４が図６に示した現行製品の形状と異なり、接触子の両端にアークホーン４ｂ（図６参照）が形成されてない標準形の可動接触子と同じ仕様の可動接触子を採用している。

一方、可動接触子４，固定接触子５の周域を包囲して電磁接触器の外郭フレーム１の頂部には次記構造になる消弧室ユニット６が装備されており、この消弧室ユニット６の内部には図６で述べたアーク駆動用の永久磁石７に加えて、アークホーン１１が内蔵されている。

すなわち、この消弧室ユニット６は、各極の可動接触子４，固定接触子５と個々に対応してその周域を包囲する箱形の消弧ケ-ス９と、該消弧ケ-ス９の頂面を覆う各極に共通な消弧カバー１０とからなる。ここで、消弧ケース９は耐熱性の高い硬質樹脂の成形品であって、図２，図３で示すようにその上部一角には永久磁石７を収容保持する凹溝形状の磁石受け部９ａが一体に形成されており、さらに可動接触子４の先端側に対向する外壁の上部側にはガス放出口９ｂが開口している。一方、消弧カバー１０は熱可塑性樹脂で作られておりその裏面側には前記消弧ケース９の磁石受け部９ａの側壁，係合段付部９ｃが嵌合してスナップフィット結合する係合脚部１０ａが形成されている。

そして、前記磁石受け部９ａには永久磁石７と並置して図３（ｂ）で示すような形状のアークホーン１１が次記のようにして布設されている。すなわち、このアークホーン１１は磁性体である鉄材の条片をアーチ状に曲げ加工したもので、その一端に形成した楔状の圧入脚部１１ａを磁石受け部９ａの内側に形成した係合溝９ｄに圧入して所定位置に係合保持する。また、アークホーン１１の先端はエッジ形状を呈しており、この先端部が磁石受け部９ａの底壁を貫通し、図示のように可動接触子４の先端から外方側へ離間した位置で消弧室内の空間に突き出すように配置している。さらに、消弧ケース９の両側面には永久磁石７の磁極面に吸着した一対の磁極板１２が下方に向けて延在するように布設されている（図３（ａ），図４参照）。

上記構成により、図４（ａ），（ｂ）で示すように、消弧ケ-ス９で囲まれた接点の消弧空間には永久磁石７の磁極から磁極板１２を経由して磁束φが可動接触子４，固定接触子５の開極経路と直交するように分布している。

ここで、電磁接触器の釈放動作により、図５（ａ）のように可動接触子４が固定接触子５から開極して可動接点４ａ／固定接点５ａ間にアーク（ａｒｃ）が発生すると、このアークは前記磁束φによる磁気駆動力を受けてアーク発弧点が図５（ｂ）のように可動接点４ａ，固定接点５ａから接触子の先端側に移動して引き伸ばされる。また、磁石受け部９ａの底壁を貫通して消弧空間に突き出したアークホーン１１のエッジ状先端に集中する電界の付勢も加わってアーク（ａｒｃ）は図５（ｃ）のようにアークホーン１１に転移し、さらにガス放出口９ｂに向けて消弧ケース９の室内に流れる高温ガスの流も加わって消弧ケ-ス９の外壁面に向け引き伸ばされて遂には消滅に至る。

この場合に、前記のアークホーン１１は、銅材などより融点の高い鉄材条片（磁性体）としたことで高い耐アーク性と長寿命を確保できる。また、このアークホーン１１は消弧空間に突出したエッジ状の先端部を除いて磁石受け部９ａの内側に布設したので、可動／固定接点間に発生したアークを磁気駆動する永久磁石７の磁束範囲に影響を及ぼすおそれはなく、高い遮断性能を発揮できることが確認されている。

１ 電磁接触器の外郭フレーム
２ 操作用電磁石
３ 接触子ホルダ
４ 可動接触子
４ａ 可動接点
５ 固定接触子
５ａ 固定接点
６ 消弧室ユニット
７ 永久磁石
９ 消弧ケース
９ａ 磁石受け部
９ｂ ガス放出口
１０ 消弧カバー
１１ アークホーン
１２ 磁極板

Claims (2)

1. 操作用電磁石、両端に可動接点を備えた橋絡形可動接触子を嵌挿保持して操作用電磁石の可動鉄心に連結した接触子ホルダ、および前記可動接触子に対向する一対の固定接触子を搭載した外郭フレームに対し、その頂部に消弧室ユニットを組み付けた構成になる直流電磁接触器であって、前記消弧室ユニットには電磁接触器の釈放動作で固定接点／可動接点間に発生したアークを消弧空間内で伸張させるように磁気駆動する永久磁石，およびその磁極板を装備したものにおいて、
   前記消弧室ユニットの外郭ケースが各極に対応する可動接触子，固定接触子の接点周域を包囲する箱形の消弧ケースと、各極の消弧ケースの頂面を一括して覆う共通な消弧カバーからなり、かつ消弧ケース内の上部一角には前記永久磁石を収容保持する凹状の磁石受け部を一体成形するとともに、該磁石受け部の底部に磁性体である鉄材の条片からなるアークホーンを布設し、該アークホーンの一端を前記磁石受け部に形成した係合溝部に圧入支持した上で、エッジ状の先端部を磁石受け部の底壁に貫通させ、該アークホーンの先端部を可動接触子の先端から離間した位置で消弧室内の空間に突き出して配置したことを特徴とする直流電磁接触器。
2. 請求項１に記載の直流電磁接触器において、消弧室ユニットの消弧ケースは高耐熱性の硬質樹脂ケースになり、可動接触子の先端側に対峙する外側壁面の上部にガス放出口を開口した上で、該消弧ケースを消弧カバーの裏面にスナップフィット結合したことを特徴とする直流電磁接触器。