JP4470843B2 - 接点装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワー負荷用のリレーや電磁開閉器等に好適な接点装置に関するものである。

図１２は従来の接点装置の一例である封止接点装置を示す側面断面図である（例えば、特許文献１参照）。この封止接点装置は、封止接点部Ａと駆動部Ｂとを備えて構成されている。

まず、封止接点部Ａについて説明する。セラミックのような耐熱性材料により一面が開口する箱状の封止容器１が形成され、その底部の２箇所に貫通孔１ａが設けられている。これらの貫通孔１ａ，１ａに一部が挿通される固定端子２，２は、例えば銅系材料等により略多段有底円筒状に形成され、底側の一端部には固定接点２ａが固着され、開口部側の他端部には鍔部２ｂが設けられている。また固定端子２は、その他端部が封止容器１から突出した状態で、鍔部２ｂ付近が封止容器１にロウ付け等により気密接合される。さらに、固定端子２の開口部側から内方へ向かってねじ溝（図示せず）が形成されている。

可動接触子３は、例えば銅系材料等により平板状に形成され、固定接点２ａと接離する間隔を有して両端部に可動接点３ａが固着されている。可動接触子３の中央部には挿通孔３ｂが設けてあり、この挿通孔３ｂに絶縁材料により略丸棒状に形成された可動軸４の一端４ａが挿通され且つかしめられることで可動軸４に可動接触子３が結合されている。なお、可動接触子３は後述する接圧ばね６によって可動接点３ａが固定接点２ａに接触する向き（図中上向き）に弾性付勢されている。また、可動軸４の他端４ｂには雄ねじ４ｃが切られている。

固定鉄心７は、一端部７ａが細い略円柱状に形成されるとともに、可動軸４を挿通する挿通孔７ｂが軸方向に設けられている。この固定鉄心７は、後述する固定板１１の挿通孔１１ａに挿通して一端部７ａが固着され、他端部には挿通孔７ｂの内径よりも大きい内径を有した凹部７ｃが設けられている。略円柱状に形成された可動鉄心８は、可動軸４が挿通される挿通孔８ａが軸方向に設けられている。この挿通孔８ａには、可動軸４の雄ねじ４ｃと螺合して可動軸４と可動鉄心８との連結位置を可動軸４の軸方向に沿って可変とするための雌ねじ（図示せず）が切られている。この可動鉄心８は、その軸方向の一端側に固定鉄心７との対向面８ｂを有しており、その他端部に雌ねじの内径よりも大きい内径を有した凹部８ｃが設けられている。また、この可動鉄心８は、その外方面が後述するキャップ１０の内周面に摺動する摺動面となっている。

復帰ばね９は、固定接点２ａと可動接点３ａの開離方向へ可動鉄心８を弾性付勢するものであって、固定鉄心７の挿通孔７ｂの内径よりも若干大きい内径を有した圧縮コイルばねからなり、固定鉄心７の挿通孔７ｂに挿通された可動軸４に外挿されて、その一端部が固定鉄心７の凹部７ｃに嵌まり込んで位置規制される。キャップ１０は、非磁性材料により有底円筒状に形成され、その底部側に可動鉄心８を収納するとともに、その可動鉄心８の対向面８ｂに対向する固定鉄心７を開口部側に収納する。

固定板１１は、鉄等の磁性金属材料により矩形状に形成され、後述する継鉄１５に連結されて固定鉄心７及び可動鉄心８と共に磁気回路を形成する。この固定板１１は、前述したように、固定鉄心７の一端部７ａを固着する前に挿通する挿通孔１１ａが中央に設けられ、挿通孔１１ａ付近がキャップ１０に気密接合される。接合部材１２は、金属材料により両端部に開口穴１２ａを有して筒状に形成され、一端部側の開口穴１２ａの内周縁が封止容器１の内方面よりも内側に位置するようになっている。接合部材１２は、その一端部側で封止容器１の開口端部に気密接合されるとともに他端部側で固定板１１に気密接合される。また、接合部材１２は筒部途中が全周に渡って屈曲されており、開口穴１２ａの開口断面が一端部側よりも他端部側の方が大きく形成されている。そして、この接合部材１２は、前述した封止容器１及び固定板１１に気密接合されることによって固定接点２ａ及び可動接点３ａ並びに固定鉄心７及び可動鉄心８を収容するための気密空間を形成し、この気密空間が水素を主体とするガスが例えば２気圧程度でもって気密封止される。なお、圧縮コイルばねからなる接圧ばね６が、可動軸４に外挿された状態で固定板１１と可動接触子３との間に介挿されて可動接触子３を弾性付勢している。

次に、駆動部Ｂについてを説明する。この駆動部Ｂは、固定鉄心７及び可動鉄心８並びに固定板１１と共に電磁石装置を構成するものである。コイルボビン１４にコイル巻線が巻回されることでコイル１３が形成されている。継鉄１５はコイル１３を外囲するよう中央片及び両対向片でＵ字状に形成され、その中央片に貫通孔１５ａが設けられてなり、固定鉄心７及び可動鉄心８並びに固定板１１と共に磁気回路をなす。そして、継鉄１５が配設された状態では、前述したキャップ１０の胴部が継鉄１５と可動鉄心８との間に位置している。

上述のように構成される従来の封止接点装置は、以下のように動作する。コイル１３の励磁前は可動接点３ａが固定接点２ａと所定の距離（接点ギャップ）を有して対向している。コイル１３を励磁すると、可動鉄心８が固定鉄心７に吸引されて移動することにより、その可動鉄心８にねじ止めされて後に接着剤により固定された可動軸４が駆動されて、可動接点３ａは、接点ギャップを徐々に小さくしてゆき、やがて固定接点２ａに当接する。その後、ばね負荷は、接圧ばね６のばね負荷分だけ急に大きくなり、更に可動軸４が駆動されると、可動鉄心８は、オーバートラベル量だけ移動して、ばね負荷が更に大きくなる。この接点ギャップ及びオーバートラベル量の合計は、可動鉄心８のストロークとなっている。

また、コイル１３の励磁が切られると、可動接触子３は、主として復帰ばね９の付勢力でもって復帰して逆に変位し、可動接点３ａが固定接点２ａから開離するとともに、可動鉄心８も所定の距離だけ復帰して元の状態に戻る。なお、復帰時に接点間に発生するアークは、図示しない磁気手段の磁場により可動接触子３の両端方向へ十分に引き伸ばされて消弧される。
特開平１１−２３２９８６号公報

ところで上記従来例においては、コイル１３の励磁によって移動した可動鉄心８が固定鉄心７と当たることで振動（衝撃）が発生し、その振動が固定板１１や継鉄１５などの部材へ伝搬されて可聴域の音波（以下、「動作音」と呼ぶ。）として空気中へ放射される場合があった。このような動作音は聴感上好ましくない音であるから、できるだけ低減することが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、可動鉄心の移動時に発生する振動を抑制することで動作音が低減できる接点装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、コイル巻線が巻回されることでコイルを形成するとともに可動鉄心及び固定鉄心を収容するコイルボビンと、コイルを外囲する継鉄と、継鉄に連結されるとともに固定鉄心の一端部が固着される固定板と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねと、可動接触子に対向する固定鉄心の端部に当接して可動鉄心が固定鉄心に当たる際の衝撃を吸収する衝撃吸収体と、固定板に設けられて衝撃吸収体を挟んで固定鉄心の端部と対向し衝撃吸収体の移動を規制するストッパとを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、固定鉄心及び可動鉄心の一方の端面であって互いに対向し且つ当接する端面が可動鉄心の移動方向に対して略直交する平面からなることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、固定鉄心及び可動鉄心の一方の端面であって互いに対向し且つ当接する端面が可動鉄心の移動方向に対して傾斜した傾斜面からなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、固定鉄心に対向する衝撃吸収体の表面から１乃至複数の突起を突出させ、該突起の先端部で衝撃吸収体が固定鉄心の端部に当接することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、衝撃吸収体に対向する固定鉄心の端部に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に衝撃吸収体が当接することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、衝撃吸収体に対向するストッパの表面に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に衝撃吸収体が当接することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、ストッパに対向する衝撃吸収体の表面から１乃至複数の突起を突出させ、該突起の先端部にストッパが当接することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、可動鉄心の移動方向に沿って電磁石装置と対向する固定鉄心の部位に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に電磁石装置を当接することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、可動鉄心の移動方向に沿って固定鉄心と対向する電磁石装置の部位に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に固定鉄心を当接することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、可動鉄心の移動方向に沿って対向する固定鉄心と電磁石装置との間にレシジュアルプレートを介装したことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１〜７の何れかの発明において、電磁石装置と近接する固定鉄心の周面に非磁性材料からなる環状のレシジュアルリングを配設したことを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、非磁性材料からなり、可動鉄心の移動方向に沿って対向する固定鉄心と電磁石装置との間に介装されるレシジュアルプレートをレシジュアルリングと一体に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、可動接触子に対向する固定鉄心の端部に当接する衝撃吸収体によって可動鉄心が固定鉄心に当たる際の衝撃を吸収するので、可動鉄心の移動時に発生する振動を抑制することで動作音が低減できるという効果がある。

以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。但し、本発明の実施形態の基本構成は従来例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（実施形態１）
図１は本実施形態を示す側面断面図である。固定鉄心７の一方の端部に外鍔部７ｄが設けられ、この外鍔部７ｄを固定板１１の外表面（図１における上面）に当接するようにして他方の端部が固定板１１の挿通孔１１ａを通してキャップ１０内に挿入され、固定板１１に対して固定鉄心７が可動鉄心８の移動方向（図１における上下方向）に沿って移動可能となっている。また固定板１１の外表面には固定鉄心７の外鍔部７ｄを覆うストッパ１６が設けられ、このストッパ１６により固定鉄心７が固定板１１の挿通孔１１ａから脱落しないように抜け止めされている。ストッパ１６は、板状の金属部材を加工することで扁平な有底円筒形に形成されており、底板の中央に設けられた貫通孔１６ａに可動軸４が挿通された状態で、開口端縁に設けられたフランジ部１６ｂにおいて固定板１１の外表面に接合されている。

固定鉄心７の外鍔部７ｄとストッパ１６の底板との間には衝撃吸収体１７が配設されている。この衝撃吸収体１７はシリコンゴムのような弾性材料によって円板状に形成され、中央に貫通した孔１７ａに可動軸４が挿通され且つ外鍔部７ｄの端面（図１における上面）とストッパ１６の底面とに当接した状態で外鍔部７ｄとストッパ１６の底板との間に狭持される。

上述のように構成された本実施形態では、コイル１３の励磁によって移動した可動鉄心８が固定鉄心７と当たることで発生する振動（衝撃）が衝撃吸収体１７に吸収されるため、固定板１１や継鉄１５などの部材への振動の伝搬を抑制することで動作音が低減できる。また、衝撃吸収体１７による磁気ギャップを必要としないため、磁気吸引力の低下が起こらない。

ところで、本実施形態では可動鉄心８の対向面８ｂ及びこの対向面８ｂに当接する固定鉄心７の対向面７ｅを何れも可動鉄心８の移動方向（図１における上下方向）に対して直交する平面としているが、図２に示すように可動鉄心８の移動方向に対して傾斜した傾斜面７ｆ，８ｄを各対向面７ｅ，８ｂに形成してもよい。すなわち、対向面７ｅ，８ｂが平面の場合には対向面７ｅ，８ｂのどの位置でも対向面７ｅと８ｂとのギャップがほぼ均一となるが、傾斜面７ｆ，８ｄを形成した場合には、対向面７ｅ，８ｂとのギャップより傾斜面７ｆ，８ｄとのギャップの方が小さくなることにより、可動鉄心８と固定鉄心７との間にはたらく磁気吸引力が増す。しかし、対向面７ｅ，８ｂのギャップが小さくなると、トータルの磁束は対向面７ｅ，８ｂが平面の場合と比較して同じであるが、対向面積が増えるために磁束密度が低下し、磁気吸引力が小さくなる。よって固定鉄心７に当接する直前の可動鉄心８の移動速度を低下させることができるから、可動鉄心８が固定鉄心７に当接したときに発生する振動を抑えることができるという利点がある。

なお、本実施形態では、接点装置の一例として、固定接点並びに可動接点を収納して封止される封止容器を備えるような封止接点装置を例に挙げて説明したが、本実施形態の接点装置は、上記の封止接点装置に限られるものではなく、固定接点並びに可動接点が気密に封止されてないものであってもよい。この点は、後述する実施形態２，３においても同様である。

（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。

本実施形態は、図３に示すように固定鉄心７の外鍔部７ｄに対向する衝撃吸収体１７の表面（図３における下面）から複数の突起１７ｂを突出させ、これら複数の突起１７ｂの先端部で衝撃吸収体１７が固定鉄心７の端部（外鍔部７ｄ）に当接する点に特徴がある。

すなわち、実施形態１では衝撃吸収体１７と固定鉄心７の端部（外鍔部７ｄ）とを全面で当接させているため、衝撃吸収体１７と固定鉄心７の外鍔部７ｄとの相対的な位置関係がずれた場合に衝撃吸収体１７による衝撃吸収効果が低下する可能性があるが、上述のように複数の突起１７ｂの先端部のみで当接させることにより、衝撃吸収体１７と固定鉄心７の外鍔部７ｄとの相対的な位置関係がずれた場合でも衝撃吸収体１７による衝撃吸収効果が低下することがなく、動作音を安定して低減できるという利点がある。なお、図４に示すように衝撃吸収体１７に対向する固定鉄心７の端部（外鍔部７ｄ）に複数の突起７ｇを突設し、これら複数の突起７ｇの先端部に衝撃吸収体１７を当接させたり、図５に示すように衝撃吸収体１７に対向するストッパ１６の底面に複数の突起１６ｃを突設し、これら複数の突起１６ｃの先端部に衝撃吸収体１７を当接させたり、あるいは図６に示すようにストッパ１６の底面に対向する衝撃吸収体１７の表面（図６における上面）から複数の突起１７ｂを突出させ、これら複数の突起１７ｂの先端部にストッパ１６の底面を当接させても同様の作用効果を奏し得るものである。

（実施形態３）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。

本実施形態は、図７に示すように可動鉄心８の移動方向に沿って電磁石装置（固定板１１）と対向する固定鉄心７の部位（外鍔部７ｄ）に複数の突起７ｈを突設し、これら複数の突起７ｈの先端部で固定板１１に当接させた点に特徴がある。

すなわち、コイル１３を励磁したときに固定鉄心７の外鍔部７ｄと固定板１１との間にも磁路が形成され、固定鉄心７に衝撃吸収体１７から遠ざかる向き（図７における下向き）の磁気吸引力が作用するために衝撃吸収体１７による衝撃吸収効果が低減されてしまう可能性があるが、上述のように複数の突起７ｈの先端部のみで固定鉄心７の外鍔部７ｄと固定板１１とを当接させることにより、両者間の磁気抵抗を増大させて磁気吸引力を低下させることができ、その結果、衝撃吸収体１７による衝撃吸収効果を向上することができるという利点がある。なお、図８に示すように固定板１１に複数の突起１１ｂを突設し、これらの複数の突起１１ｂの先端部で固定鉄心７の外鍔部７ｄに当接させたり、あるいは図９に示すように固定鉄心７の外鍔部７ｄと固定板１１との間に非磁性材料からなるレシジュアルプレート１８を介装しても同様の作用効果を奏し得るものである。また、図１０に示すように非磁性材料によって環状に形成されたレシジュアルリング１９を固定鉄心７に外挿し、このレシジュアルリング１９を固定板１１の挿通孔１１ａ内に配置すれば、挿通孔１１ａの内周面と固定鉄心７との間の磁気抵抗を増大させ、固定板１１と固定鉄心７の間にはたらく磁気吸引力を低下させることができ、その結果、衝撃吸収体１７による衝撃吸収効果を向上することができる。さらに、図１１に示すようにレシジュアルプレート１８とレシジュアルリング１９を一体に形成してなる部材（レシジュアルキャップ）２０を固定板１１と固定鉄心７との間に配設すれば、磁気吸引力をさらに低下させて衝撃吸収効果の一層の向上が図れる。

本発明の実施形態１を示す側面断面図である。 同上における固定鉄心及び可動鉄心の他の構成を示す側面断面図である。 本発明の実施形態２における可動軸、固定鉄心、ストッパ、衝撃吸収体を示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、ストッパ、衝撃吸収体の他の構成を示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、ストッパ、衝撃吸収体のさらに他の構成を示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、ストッパ、衝撃吸収体のさらにまた他の構成を示す側面断面図である。 本発明の実施形態３における可動軸、固定鉄心、固定板、ストッパ、衝撃吸収体を示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、固定板、ストッパ、衝撃吸収体の他の構成を示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、固定板、ストッパ、衝撃吸収体、レシジュアルプレートを示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、固定板、ストッパ、衝撃吸収体、レシジュアルリングを示す側面断面図である。 同上における可動軸、固定鉄心、固定板、ストッパ、衝撃吸収体、レシジュアルキャップを示す側面断面図である。 従来例を示す側面断面図である。

符号の説明

１ 封止容器
２ａ 固定接点
３ 可動接触子
３ａ 可動接点
４ 可動軸
６ 接圧ばね
７ 固定鉄心
７ｄ 外鍔部
８ 可動鉄心
９ 復帰ばね
１３ コイル
１５ 継鉄
１６ ストッパ
１７ 衝撃吸収体

Claims (12)

1. 固定接点を設けた固定端子と、固定接点に接離する可動接点を設けた可動接触子と、可動接触子が一端側に固定される棒状の可動軸と、可動軸の他端側に固定された可動鉄心と、可動軸に外挿されて可動接触子並びに可動鉄心と対向する固定鉄心と、コイル巻線が巻回されることでコイルを形成するとともに可動鉄心及び固定鉄心を収容するコイルボビンと、コイルを外囲する継鉄と、継鉄に連結されるとともに固定鉄心の一端部が固着される固定板と、固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させて可動鉄心を固定鉄心に当たる向きに移動させる電磁石装置と、可動鉄心と固定鉄心の間に介挿されて可動鉄心を固定鉄心から離れる向きに弾性付勢する復帰ばねと、可動接触子に対向する固定鉄心の端部に当接して可動鉄心が固定鉄心に当たる際の衝撃を吸収する衝撃吸収体と、固定板に設けられて衝撃吸収体を挟んで固定鉄心の端部と対向し衝撃吸収体の移動を規制するストッパとを備えたことを特徴とする接点装置。
2. 固定鉄心及び可動鉄心の一方の端面であって互いに対向し且つ当接する端面が可動鉄心の移動方向に対して略直交する平面からなることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
3. 固定鉄心及び可動鉄心の一方の端面であって互いに対向し且つ当接する端面が可動鉄心の移動方向に対して傾斜した傾斜面からなることを特徴とする請求項１記載の接点装置。
4. 固定鉄心に対向する衝撃吸収体の表面から１乃至複数の突起を突出させ、該突起の先端部で衝撃吸収体が固定鉄心の端部に当接することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の接点装置。
5. 衝撃吸収体に対向する固定鉄心の端部に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に衝撃吸収体が当接することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の接点装置。
6. 衝撃吸収体に対向するストッパの表面に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に衝撃吸収体が当接することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の接点装置。
7. ストッパに対向する衝撃吸収体の表面から１乃至複数の突起を突出させ、該突起の先端部にストッパが当接することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の接点装置。
8. 可動鉄心の移動方向に沿って電磁石装置と対向する固定鉄心の部位に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に電磁石装置を当接することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の接点装置。
9. 可動鉄心の移動方向に沿って固定鉄心と対向する電磁石装置の部位に１乃至複数の突起を突設し、該突起の先端部に固定鉄心を当接することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の接点装置。
10. 可動鉄心の移動方向に沿って対向する固定鉄心と電磁石装置との間に非磁性材料からなるレシジュアルプレートを介装したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の接点装置。
11. 電磁石装置と近接する固定鉄心の周面に非磁性材料からなる環状のレシジュアルリングを配設したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の接点装置。
12. 非磁性材料からなり、可動鉄心の移動方向に沿って対向する固定鉄心と電磁石装置との間に介装されるレシジュアルプレートをレシジュアルリングと一体に形成したことを特徴とする請求項１１記載の接点装置。

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