JP2012199142A - 接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減するとともに接点間の開閉時における３点接触の機能を維持することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置を提供する。
【解決手段】互いに接離する第１の固定接点１０Ｂと第１の可動接点１２Ｂとで構成される第１の接点部と、互いに接離する第１の固定接点１０Ａ及びダミー固定接点１０Ｃと、第１の可動接点１２Ａ及びダミー可動接点１２Ｃとから成る第２の接点部と、各接点部の各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが設けられる可動子１２とを備え、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃを、何れも他の接点よりも硬度が低い非導電性材料で形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置に関する。

従来から、電気回路を開閉する電磁継電器が知られており、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。この特許文献１に記載の電磁継電器は、通電時に電磁力を発生するコイルと、コイルの電磁力により駆動される可動部材と、第１固定接点を有する第１固定接点保持部材と、第２固定接点及び第３固定接点を有する第２固定接点保持部材とを備える。可動部材は、可動コア、シャフト、および絶縁碍子から構成される。また、この電磁継電器は、各固定接点と接離する第１可動接点及び第２可動接点及び第３可動接点を有する可動子と、固定接点と可動接点とが当接する向きに可動子を付勢する接圧ばねと、固定接点と可動接点とが離れる向きに可動子を付勢する復帰ばねとを備える。

そして、この電磁継電器は、コイルの電磁力により可動コア等が駆動されたときには、固定接点と可動接点とが当接するとともに、可動部材と可動子とが離れるように構成されている。ここで、可動コア等が電磁力により駆動されたときには、第１固定接点と第１可動接点との接触部、第２固定接点と第２可動接点との接触部、および第３固定接点と第３可動接点との接触部の３点接触となる。したがって、３つの可動接点が３つの固定接点に衝突した際の可動子の揺動が防止されるようになっている。

特開２０１０−２５７９２３号公報

しかしながら、上記従来例では、３つの固定接点及び３つの可動接点が全て金属材料で形成されているため、２つの可動接点と２つの固定接点とによる従来の２点接触型の電磁継電器と比較してコストが増大するという問題があった。

また、上記従来例では、接点間の開閉時において３つの接触部の各接点が同時に接離するのが望ましいが、実際には３つの接触部の各接点の接離には微差が生じ得る。この微差が生じる場合において、３つの接触部のうち接触時は最後、離れる時は最初に接点間が接離する接触部では、接点間の接離時にアークが発生する場合がある。アークが発生すると、そのアークが発生した接点では接点が消耗するため、接点の厚み寸法が小さくなる。したがって、アークの発生による接点の消耗が繰り返されると、各接触部での接点の厚み寸法にばらつきが生じるため、３点接触の機能が維持されずに可動子の揺動を防止することができないという問題があった。また、３点接触の機能が維持されないと、接点間の開閉時における接点間の接触性能も低下する虞があるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、コストを低減するとともに接点間の開閉時における３点接触の機能を維持することのできる接点装置及びそれを用いた電磁開閉装置を提供することを目的とする。

本発明の接点装置は、互いに接離する１組の固定接点及び可動接点から成る第１の接点部と、互いに接離する２組の固定接点及び可動接点から成る第２の接点部と、前記各接点部の前記各可動接点が設けられる可動子とを備え、前記第２の接点部における前記２つの固定接点の何れか一方、又は前記第２の接点部における前記２つの可動接点の何れか一方は、前記他の接点と比べて硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー接点であることを特徴とする。

この接点装置において、前記ダミー接点と接離する前記固定接点又は前記可動接点は、前記他の接点と比べて硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー接点であることが好ましい。

この接点装置において、前記ダミー接点は、その厚み寸法が前記第２の接点部における他の接点の厚み寸法よりも大きいことが好ましい。

本発明の電磁開閉装置は、上記何れかの接点装置と、当該接点装置の前記可動子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、コストを低減するとともに接点間の開閉時における３点接触の機能を維持することができるという効果を奏する。

本発明に係る接点装置の実施形態を示す図で、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は側面図である。 同上の接点装置の他の構成を示す図で、（ａ）は可動接点の他の構成を示す斜視図で、（ｂ）は固定接点の他の構成を示す斜視図である。 本発明に係る電磁開閉装置の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は同上の電磁開閉装置の可動子を示す図で、（ｂ）は同上の電磁開閉装置の各固定端子を示す図である。

以下、本発明に係る接点装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ｂ）における上下を上下方向、紙面手前側を前方向、紙面奥側を後方向と定めるものとする。本実施形態である接点装置１は、図１（ａ）に示すように、第１の固定接点１０Ａ及びダミー固定接点１０Ｃを有する第１の固定端子１０と、第２の固定接点１０Ｂを有する第２の固定端子１１とを備える。また、本実施形態は、各固定接点１０Ａ，１０Ｂとそれぞれ接離する第１の可動接点１２Ａ及び第２の可動接点１２Ｂ、及びダミー固定接点１０Ｃと接離するダミー可動接点１２Ｃを有する可動子１２を備える。

なお、以下の説明では、第２の固定接点１０Ｂと第２の可動接点１２Ｂとで構成される接点部を「第１の接点部」と呼ぶものとする。また、第１の固定接点１０Ａ及びダミー固定接点１０Ｃと、第１の可動接点１２Ａ及びダミー可動接点１２Ｃとで構成される接点部を「第２の接点部」と呼ぶものとする。

各固定端子１０，１１は、何れも導電性を有する金属材料から矩形板状に形成される。第１の固定端子１０の上面には、導電性を有する金属材料から形成される第１の固定接点１０Ａと、第１の固定接点１０Ａと比べて硬度の低い非導電性材料から形成されるダミー固定接点１０Ｃとが前後方向に沿って互いに一定の間隔を空けて固着される。また、第２の固定端子１１の上面には、導電性を有する金属材料から形成される第２の固定接点１０Ｂが固着される。

可動子１２は、導電性を有する金属材料から矩形板状に形成され、その下面には、各固定接点１０Ａ〜１０Ｃと対向する形で第１の可動接点１２Ａ、第２の可動接点１２Ｂ、ダミー可動接点１２Ｃがそれぞれ固着される。第１の可動接点１２Ａ及び第２の可動接点１２Ｂは、第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂと同様に、導電性を有する金属材料から形成される。また、ダミー可動接点１２Ｃは、ダミー固定接点１０Ｃと同様に硬度の低い非導電性材料から形成される。

なお、各固定接点１０Ａ，１０Ｂ及び各可動接点１２Ａ，１２Ｂは、接触抵抗を小さくするために各固定端子１０，１１及び可動子１２を形成する材料よりも電気抵抗の小さい材料で形成されるのが望ましい。また、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃは、例えばゴム等の弾性を有する材料で形成されるのが望ましい。

接圧ばね１３は、上下方向（接点の接離方向）に撓み自在なコイルスプリングから成り、その下端部が可動子１２の上面に固定されるとともに、上端部が接点装置１が収納される空間の壁面（図示せず）に当接する。したがって、接圧ばね１３の付勢力が働くことにより、可動子１２は各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き（下向き）に付勢される。

以下、本実施形態の動作について説明する。なお、以下の説明では、可動子１２を図示しない駆動手段によって上下方向に沿って駆動させている。この駆動手段としては、例えば後述する電磁開閉装置の実施形態における電磁石装置２が用いられる。

接点間が開成しているときは、駆動手段によって可動子１２の位置が固定されていることから、可動子１２の下方への変位が規制されている。次に、駆動手段によって可動子１２の下方への変位の規制が解除されると、可動子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に（各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに向かう向き）に変位する。そして、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。そして、駆動手段によって接圧ばね１３の付勢力に抗って可動子１２を上方へと変位させると、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。なお、本実施形態では、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃは非導電性材料で形成されているため、実際には各固定接点１０Ａ，１０Ｂと各可動接点１２Ａ，１２Ｂとの接離により接点間が開閉する。

ここで、接点間の閉成時には、接点ギャップが最も長い固定接点及び可動接点が最後に接触し、接点間の開成時には、接点ギャップが最も長い固定接点及び可動接点が最初に離れる。なお、「接点ギャップ」とは、「接点間の開成時における固定接点と可動接点との間の最短の距離」を示す。このため、接点間の開閉時には、接点ギャップが最も長い固定接点及び可動接点の間でアークが発生する場合がある。仮に第２の接点部の接点間でアークが発生した場合、第２の接点部の第１の固定接点１０Ａ及び第１の可動接点１２Ａの少なくとも何れかが消耗して厚み寸法がばらつき、第２の接点部の各接点間で段差が生じる虞がある。このとき、接点間の開閉時に可動子１２が捩れることで当該段差を吸収することができるが、可動子１２は短手方向に沿って捩れ難い。したがって、第２の接点部において段差が生じた場合には、各固定接点１０Ａ，１０Ｂ間の段差、又は各可動接点１２Ａ，１２Ｂ間の段差を可動子１２の捩れでは吸収し難い。

そこで、本実施形態では、硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃを設けている。これらダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃは、硬度が低いことから接触する際に変形し易く、したがって可動子１２の捩れでは吸収し難い段差を吸収することができる。

一方、仮に第１の接点部の接点間でアークが発生した場合は、第１の接点部の第２の固定接点１０Ｂ及び第２の可動接点１２Ｂの少なくとも何れかが消耗して厚み寸法がばらつき、第２の接点部の各接点との間に段差が生じる虞がある。このとき、可動子１２は長手方向に沿って捩れ易いため、第２の接点部の各接点との間に段差が生じた場合には、当該段差（例えば各固定接点１０Ａ，１０Ｃと第２の固定接点１０Ｂとの間の段差）を吸収することができる。

上述のように、本実施形態では、第１の接点部における一方の固定接点及び一方の可動接点を、それぞれ硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃとしている。これにより、従来例のように全ての接点を金属材料で形成する必要がなく、少なくとも何れか１つ（本実施形態では２つ）の接点を形成する材料の選択肢を増やすことができる。例えば、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃを安価なゴム材料で形成すれば、接点を金属材料で形成する場合と比較してコストを低減することができる。勿論、接点間の開閉時には２つの固定接点１０Ａ，１０Ｂ及びダミー固定接点１０Ｃと、２つの可動接点１２Ａ，１２Ｂ及びダミー可動接点１２Ｃとが接離するため、従来例と同様に３点接触の機能を果たすことができる。

また、上記のように仮にアークが発生して接点が消耗したとしても、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃの変形、又は可動子１２の捩れにより接点の消耗に起因する段差を吸収することができる。したがって、３つの可動接点１２Ａ〜１２Ｃと３つの固定接点１０Ａ〜１０Ｃとによる３点接触の機能を維持することができる。このため、３点接触による可動子１２の揺動を防止する効果が損なわれ難く、また、接点間の開閉時における接点間の接触性能の低下も起こり難くなる。

なお、本実施形態では、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃを両方設けているが、ダミー固定接点１０Ｃのみ又はダミー可動接点１２Ｃのみを設ける構成であってもよい。この場合でも、ダミー接点が変形、又は可動子１２の捩れにより接点の消耗に起因する段差を吸収することができるので、上記と同様の効果を奏することができる。

ところで、本実施形態では、各接点部の各接点を同じ厚み寸法で形成しているが、図２（ａ）に示すように、ダミー可動接点１２Ｃを、その厚み寸法Ｈ１が他の接点の厚み寸法Ｈ２よりも大きくなるように形成してもよい。この構成では、接点間の閉成時に第１の可動接点１２Ａが第１の固定接点１０Ａと接触するよりも前にダミー可動接点１２Ｃがダミー固定接点１０Ｃと接触するため、各ダミー接点１０Ｃ，１２Ｃがより変形し易く、より効果的に段差を吸収することができる。なお、図２（ｂ）に示すように、ダミー固定接点１０Ｃを、その厚み寸法Ｈ１が他の接点の厚み寸法Ｈ２よりも大きくなるように形成してもよい。この構成でも、上記と同様の効果を奏することができる。

以下、上記接点装置１を備えた電磁開閉装置の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図３における上下左右を上下左右方向と定めるものとする。

本実施形態は、図３に示すように、中空箱形のハウジング３内に、上記接点装置１と、接点装置１の可動子１２を駆動して各可動接点１２Ａ〜１２Ｃを各固定接点１０Ａ〜１０Ｃ（図４参照）に接離させる電磁石装置２（駆動手段）とを収納して構成される。なお、ハウジング３は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂製であって、図３に示すように２つの上ケース３０、下ケース３１を一体に組み合わせて形成される。

接点装置１は、上ケース３０と下ケース３１とで覆われる空間内に配置される。ここで、接圧ばね１３は、その上端部が上ケース３０内部の上面に固定される。図４（ａ）に示すように、ダミー可動接点１２Ｃは、第１の可動接点１２Ａ及び第２の可動接点１２Ｂの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。また、図４（ｂ）に示すように、ダミー固定接点１０Ｃは、第１の固定接点１０Ａ及び第２の固定接点１０Ｂの各中心を通る線からずれた位置に配置されている。

各固定端子１０，１１には、それぞれハウジング３の右面から突出する負荷端子１００，１１０が一体に形成されている。各負荷端子１００，１１０のうち何れか一方は、外部電源（図示せず）に接続され、他方は外部負荷（図示せず）に接続される。なお、接点装置１の他の各部は上記実施形態において既に説明しているので、ここでは説明を省略する。

電磁石装置２は、図３に示すように、コイルボビン２１に巻き回されて成る励磁巻線２０と、励磁巻線２０の両端がそれぞれ接続される１対（図示では１つ）のコイル端子２２とを備える。また、電磁石装置２は、コイルボビン２１内に配設固定される固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、復帰ばね２５とを備える。

コイルボビン２１は、樹脂材料により円筒状に形成され、その上端部及び下端部のそれぞれに鍔部２１Ａ，２１Ｂが形成されている。鍔部２１Ａ，２１Ｂの間にある円筒部２１Ｃには、上述のように励磁巻線２０が配設されている。

励磁巻線２０は、コイルボビン２１の鍔部２１Ａに設けられる１対の端子部（図示せず）にその両端部がそれぞれ接続され、各端子部を介して各コイル端子２２に接続される。各コイル端子２２は、銅等の導電性を有する金属材料から形成され、ハウジング３の右面から突出する形で設けられる。そして、各コイル端子２２に励磁電流を流すことで、励磁巻線２０が通電するようになっている。

コイルボビン２１の円筒部２１Ｃには、その内側の下端部に磁性材料から形成された固定鉄心２３が配設される。ここで、コイルボビン２１の下方には、磁性材料から形成された継鉄２１Ｄが配設されている。そして、固定鉄心２３は、コイルボビン２１の下端部に設けられた図示しない穴を介して継鉄２１Ｄに固定されている。固定鉄心２３の上端部には、可動鉄心２４の下端部が嵌合する下向きに窪んだ凹部２３Ａが設けられている。また、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃ内側には、磁性材料から形成された可動鉄心２４が固定鉄心２３の上側に移動自在に配設される。可動鉄心２４の下端部には、上向きに窪んだ収納凹部２４Ａが設けられており、この収納凹部２４Ａに復帰ばね２５の一部が収納される。

復帰ばね２５は、コイルスプリングから成り、可動鉄心２４の収納凹部２４Ａ内の上面と、固定鉄心２３の凹部２３Ａ内の下面との間に保持される。復帰ばね２５は、可動鉄心２４が下方に変位したときに圧縮され、可動鉄心２４を上向きに付勢する。

ここで、可動鉄心２４の外径寸法は固定鉄心２３の外径寸法よりも小さく、コイルボビン２１の円筒部２１Ｃと可動鉄心２４との間には隙間が生じる。この隙間には、磁性体から円筒状に形成されて上端部にフランジが設けられたプレート２６が配設される。そして、上記の固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、プレート２６と、継鉄２１Ｄとで磁気回路を形成している。可動鉄心２４には、金属製のシャフト２４Ｂが貫通する形で固定されている。シャフト２４Ｂは、下ケース３１を貫通して上ケース３０まで延設されており、その上端部には、絶縁性を有する樹脂材料から形成されるキャップ２４Ｃが配設されている。

以下、本実施形態の動作について説明する。先ず、励磁巻線２０に通電すると、可動鉄心２４が固定鉄心２３に吸引されることで、可動鉄心２４に固定されているシャフト２４Ｂが下方に変位する。すると、シャフト２４Ｂと連動してキャップ２４Ｃも下方に変位することで、キャップ２４Ｃによる可動子１２の下方への変位の規制が解除されるため、可動子１２は接圧ばね１３の付勢力により下方に変位する。そして、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃに当接して接点間が閉成する。

このとき、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃと各固定接点１０Ａ〜１０Ｃとが３点で接触するため、接点同士が衝突した際の可動子１２の揺動が防止される。このため、可動子１２の揺動による異音の発生や、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃ及び各固定接点１０Ａ〜１０Ｃの摩擦による消耗を防止することができる。

一方、励磁巻線２０への通電が遮断されると、復帰ばね２５の付勢力により可動鉄心２４が上方へと変位し、シャフト２４Ｂも上方に変位する。すると、シャフト２４Ｂと連動してキャップ２４Ｃも上方に変位することで、キャップ２４Ｃの上端部が可動子１２の下面と当接する。キャップ２４Ｃは、接圧ばね１３の付勢力に抗って可動子１２を上方へと変位させ、初期位置に戻る。これにより、各可動接点１２Ａ〜１２Ｃが各固定接点１０Ａ〜１０Ｃから離れて接点間が開成する。

上述のように、本実施形態においても上記接点装置１を用いている。このため、従来例のように全ての接点を金属材料で形成する場合と比較してコストを低減することができる。また、仮にアークが発生して接点が消耗したとしても、ダミー固定接点１０Ｃ及びダミー可動接点１２Ｃの変形、又は可動子１２の捩れにより接点の消耗に起因する段差を吸収することができる。したがって、３つの可動接点１２Ａ〜１２Ｃと３つの固定接点１０Ａ〜１０Ｃとによる３点接触の機能を維持することができる。このため、３点接触による可動子１２の揺動を防止する効果が損なわれ難く、また、接点間の開閉時における接点間の接触性能の低下も起こり難くなる。

１ 接点装置
１０ 第１の固定端子
１１ 第２の固定端子
１０Ａ 第１の固定接点
１０Ｂ 第２の固定接点
１０Ｃ ダミー固定接点（ダミー接点）
１２ 可動子
１２Ａ 第１の可動接点
１２Ｂ 第２の可動接点
１２Ｃ ダミー可動接点（ダミー接点）
２ 電磁石装置（駆動手段）

Claims (4)

1. 互いに接離する１組の固定接点及び可動接点から成る第１の接点部と、互いに接離する２組の固定接点及び可動接点から成る第２の接点部と、前記各接点部の前記各可動接点が設けられる可動子とを備え、前記第２の接点部における前記２つの固定接点の何れか一方、又は前記第２の接点部における前記２つの可動接点の何れか一方は、前記他の接点と比べて硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー接点であることを特徴とする接点装置。
2. 前記ダミー接点と接離する前記固定接点又は前記可動接点は、前記他の接点と比べて硬度の低い非導電性材料で形成されるダミー接点であることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 前記ダミー接点は、その厚み寸法が前記第２の接点部における他の接点の厚み寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の接点装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の接点装置と、当該接点装置の前記可動子を駆動して前記各可動接点を前記各固定接点に接離させる駆動手段とを備えることを特徴とする電磁開閉装置。

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