JPH0463489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、接点間の反発力による接点跳躍現象
を防止する接触器に関する。

従来技術 接触器は、通常、公称電流Inの12倍（または６
倍）の実効電流に耐えうるように設計される。実
効電流を超えた電流が流れると、以下に記述する
さまざまな作用が原因で接点対の溶着や摩耗が生
じる危険性が生じる。

接触器には、周知のように、遮断器や接点に流
れる電流を制限する制限器が用いられている。こ
れらの器具は、過電流が流れたり回路の短絡が生
じた場合、接触器が損傷する前に過電流を迅速に
制限したり、遮断する機能を果たすものである。

過電流は、接触器が閉路しているときや閉路し
ようとしているときに流れる。例えば過電流とし
て公称電流Inの100倍を超える電流が流れれば、
遮断器の開路はきわめて迅速に行われる。そこ
で、接点に流れる電流は、ピーク値で公称電流In
の例えば40〜50倍に達してから、交流の半周期よ
りも短い例えば2msのオーダーでＯ値に降下す
る。

一方、接点間には接点対を開放させる電気的反
発力が作用する。特に固定接点を保持する導電片
がＪ字形に折曲されている場合、Ｊ字形の導電片
の脚部の表面を流れる電流と可動の接点ブリツジ
を流れる電流とは、流れる向きが互いに反対にな
るので電気的反発力が生じる。また、固定接点を
保持する導電片が直線状に形成されている場合、
固定接点と可動接点との接触面はきわめて小径の
領域になり、電流はこの小径の接触領域を介して
流れるので、その電流路は曲げられ、接触点の直
径に反比例し電流の２乗に比例する電気的反発力
が生ずる。

そして、電流量が所定値に達すると、電気的反
発力は、接点対の押圧力として作用している接触
器に装着されたばねの付勢力を打消すので、接点
対は互いに離れる。

過電流がきわめて急速に公称電流Inの20ないし
30倍に達した場合、大きな電気的反発力が作用す
るので、可動接点は動いて固定接点からかなりの
距離に離される。装置の慣性を考慮すると、電流
が遮断されないと可動接点は固定接点に再閉成し
ないので、接点対が溶着する危険性は少なくな
る。しかし、このように過電流ごとに接点対の開
放と再閉成とが交互に生じるので、接点が異常に
摩耗する。

一方、過電流が例えば公称電流Inの15倍に達す
るような実効電流のオーダーに相当する場合、接
点対を開放させる開放部材は、交流の半周期中に
電流を制限する適当な動作を行わないので、公称
電流Inの12倍よりも多量の電流が接点対を流れ
る。そこで、電流のピーク値近傍で電気的反発力
が現われる。しかし、この時の電気的反発力は小
さいので、電気的反発力が消滅すれば、接点対は
再閉成して公称電流Inよりも多量の電流が流れ
る。故に、接点対が溶着する危険性が生じる。

このように、公称電流Inの50〜60倍以下の過電
流に対する従来のフエーズ遮断器や制限遮断器の
ように、過電流を制限したりまたは遮断する器具
が接触器に連結されていても、接触器の損傷や接
点の不可避的な摩耗に加えて接点対が溶着する危
険性が存在する過電流量域が存在する。そして、
接点対が溶着しうる機械的跳躍が生じた後や接点
対が安定した後でも接点対の閉成時に過電流が流
れた場合は、接点対の閉成状態においても、過電
流が流れて生じる上述の現象が生じることに注意
すべきである。

発明の目的 本発明の目的は、上記問題点に鑑みなされたも
ので、過電流が流れた場合に、接触器の固定接点
と可動接点との間に作用する電気的反発力を打消
して、過電流により生じる接点の摩耗や接点対の
溶着を防止することにある。

発明の概要 本発明によれば、電気的反発力に対抗する力、
すなわち補償力は、電磁接触器の可動部に連結さ
れた絶縁部材に固定された軟磁性体からなる第１
磁性体によつて得られる。過電流が従来の接触器
の標準値、すなわち、可動接点を保持する可動導
通部材に流れる定格電流の６ないし15倍の電流値
に達すると直ちに、第１磁性体は、可動導通部材
にローレンツ力からなる補償力を作用させる。ま
たは、第１磁性体は、直接可動導通部材に当接し
ばねにて付勢される軟磁性体からなる第２磁性体
に、磁気的クーロン力からなる補償力を作用させ
る。これらの補償力は十分に大きいので、固定接
点と可動接点間との間に作用する電気的反発力に
対抗することができる。

定格電流が流れる接触器の通常の動作中は、上
記補償力は可動接点の押圧力の強化にほとんど関
与しない。可動接点の押圧力は、過電流によりか
なりの電気的反発力が生じた場合にのみ効果的に
強化されるだけである。通常の動作時における可
動接点の押圧力としては、従来の接触器と同様
に、可動接点を保持する可動導通部材に連結され
たばねの付勢力を用いている。

以下に説明するように、電気的反発力を打消す
ことによつて、接触器の閉路力及び遮断力に増大
をもたらす。

実施例 図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明を適用した接触器は、例えば、固定接点
を保持しＪ字形に折曲され通常の作動時に生じる
アークの膨脹を改良する固定導通部材と、Ｕ字形
に形成され制御電磁石の可動部と一体をなす第１
絶縁部材に底部が固定された第１磁性体と、第１
磁性体の脚部の上端に第１間〓を介して配置され
る第２磁性体と、第２磁性体に当接し第１磁性体
の第２の空〓となるＵ字形の開口部に係合する垂
直片部を有して可動接点を保持する可動導通部材
と、を含んで構成される。

この実施例を第１図乃至第５図に基づいて説明
する。

絶縁部材としてのホルダ１は、絶縁性部材にて
図示しない制御電磁石の可動部としてのアーマチ
ユアと一体をなして形成されている。このホルダ
１は、互いに対向してＪ字形に折曲形成された固
定導電部材としての導電片２ａ，２ｂの各々に保
持された固定接点２０ａ，２０ｂと、これらの固
定接点２０ａ，２０ｂの対応する各々と接離する
可動接点３０ａ，３０ｂを有する可動導通部材と
しての接点ブリツジ３とで、接点アセンブリを構
成している。この接点ブリツジ３は、中央部３ｃ
の両端にそれぞれ脚部３ａ，３ｂを有し、各脚部
３ａ，３ｂに対応して可動接点３０ａ，３０ｂが
保持されている。

ばね４は、非磁性体からなりＵ字形に折曲され
た保持体５に収納されている。この保持体５は、
下部が接点ホルダ１の内側を摺動自在に配置さ
れ、上部がホルダ１より突出して各上端部近傍に
それぞれ開口部５０，５１が形成されている。

軟磁性体にてＵ字形に形成された第１磁性体６
は、保持体５の開口部、すなわち両側面間の上方
に挿通されて、第１磁性体６の底部がピン７によ
つてホルダ１に固定されている。

接点ブリツジ３の２つの脚部３ａ，３ｂを連結
する中央部３ｃは、第１磁性体６の上面に形成さ
れた第２空〓としての溝６０に係合している。第
２図及び第３図に示すように、互いに接離する固
定接点及び可動接点からなる接点対が開くと、中
央部３ｃは、下端部が溝６０の底部に当接して上
端部が溝６０よりわずかに突出する。一方、軟磁
性体にて板状に形成された第２磁性体８は、両側
に形成された突起８０，８１を保持体５の開口部
５０，５１に係合し下面が垂直片部３ｃに当接し
ているので、第１磁性体６の上面と第２磁性体８
の下面との間に第１空〓が形成されている。

ばね４は、一端が第１磁性体６の下面に当接
し、他端が保持体５の底部に当接する。

アーマチユアが誘引されてホルダ１が下方（第
２図の矢印Ｆ）に移動すると、第１磁性体６は、
ピン７により接点ホルダ１と連結しているので下
方にホルダ１の移動距離と同じ距離ａだけ移動す
る（第５図）。ばね４は、保持体５の底部を付勢
して下方に保持体５を距離ｂだけ移動させる。こ
の距離ｂは、固定接点２０ａおよび可動接点３０
ａ間の距離、または固定接点２０ｂおよび可動接
点３０ｂ間の距離に相当する。実際は、接点対が
閉成するまで、保持体５によつて第２磁性体８と
接点ブリツジ３とは下方に移動する。そして、第
１磁性体６は下降しながらも保持体５が下降でき
なくなると、ばね４は圧縮され、ばね４が備える
弾性力によつて可動接点の固定接点に対する押圧
力が得られる。

接点ブリツジ３に電流Ｉが流れると（第１１図
参照）、電流Ｉによつて第１磁性体６および第２
磁性体８に磁界が生じて、第１磁性体６と第２磁
性体８との間に磁気的クーロン力による磁気的引
力が作用する。そして、中央部３ｃに流れる電流
Ｉと第１磁性体６の脚部間の漏れ磁束φとによつ
て生じた下向きのローレンツ力が中央部３ｃに作
用し、このローレンツ力によつて中央部３ｃは溝
６０の底部に向けて付勢される。

公称電流Inと同じオーダーの電流量Ｉでは、磁
気的クーロン力およびローレンツ力からなる磁気
的補償力と各導電片２ａ，２ｂに生じた電気的反
発力とのベクトル和は殆どゼロなので、可動接点
の押圧力はばね４の弾性力だけで得られる。

しかし、例えばピーク値が公称電流Inの12〜15
倍を越える過電流が流れると、磁気的補償力はか
なりの大きさになつて可動接点の押圧力を補強す
る。さらに、電流Ｉが公称電流Inの50〜60倍を越
えると、第１、第２磁性体６，８は磁気的に飽和
するので磁気的クーロン力は上限値に達するが、
電流Ｉおよび磁束φによつて生じるローレンツ力
は増大し続ける。

例えば、図示の接触器は、公称電流値Inの40〜
50倍のオーダーの電流量でも、きわめて大きなカ
ツトオフ力や遮断力、及び閉路力を有し、ばね４
だけで得られる可動接点の押圧力よりも数倍も大
きな力になる。

故に、高負荷用接触器に適したカツトオフ力な
いし閉路力によつて、例えば定格電流が300アン
ペアの接触器に対する実効電流値は、4KAでな
く10〜15KAになる。従つて、上記接触器は、短
絡電流がこの接触器が取付けられた装置の特性か
ら実効電流値を越えないことが確実であれば、フ
ユーズを接続しないで使用することができる。し
かし、電流モニタ手段（例えば、磁気・熱モニ
タ）をこの装置に接続して、接触器の迅速な開路
を制御して接触器の損傷を防止することが必要に
なる。

なお、上記遮断力ないし閉路力に相当する可動
接点の押圧力をばね４だけによつて得ようとする
ならば、閉路中の電磁石は相当強いばねを圧縮し
続ける必要があるので経済的ではない。一方、本
実施例の電磁石は、標準的なばねを圧縮するだけ
で良い。これは、電流値が過電流として認められ
るピーク値に達すると、磁気的補償力が可動接点
の押圧力として作用するからである。

また、過電流に相当するピーク電流による閉路
のために、第１磁性体６は、アーマチユアに対し
て、このアーマチユアを電磁石から外そうとする
引張り力を反作用として作用させる。そこで、ア
ーマチユアが電磁石の固定ヨークから外れること
を防止するためには、電磁石に整流を流すことが
効果的である。この場合、磁気的補償力はゼロに
なることがないので、アーマチユアが外れる可能
性は少なくなる。さらに、第１磁性体６および電
磁石の特性を十分に検討すれば、接点対の閉成に
より公称電流Inの12倍のオーダーの工業用電流が
流れた場合でも、電磁石は、上記の磁気的補償力
やいろいろなばねの弾性力に対抗しうるだけの十
分な運動エネルギを得ることができる。

接触器が開路した状態からアーマチユアが引込
まれて公称電流Inの約12倍の過電流が流れた場
合、例えば電磁石のアーマチユアの引込み力が少
しも大きくない場合でも、アーマチユアの引込み
力に第１、第２磁性体６，８によつて生じる磁気
的補償力が足されているので、十分に電気的反発
力に対抗して打消すことができることは重要なこ
とである。

このような接触器では、適当な回路構成によつ
て、引込み力は交流により発生し、可動接点の押
圧力は、正確に制御された低周波および小振幅の
整流から生じる。

このように、磁気的補償力により増加した可動
接点の押圧力が接点間の電気的反発力を打消すの
で、接触器の閉路力および遮断力は増大する。従
つて、従来では、ピーク電流が公称電流Inの12〜
15倍に達した時に電気的反発力によつて接点対が
互いに離れる方向にわずかに動いてアークが発生
していた接点間の跳躍現象を抑制できる。この可
動接点の押圧力が無ければ、接点対の溶着や接触
器の爆発などの大きな事故の危険性が生じる。

可動接点に作用する押圧力によつて、閉成中の
接点対に生じる機械的跳躍現象や、公称電流Inの
約８倍以上の電流が流れると生じる接点の摩耗も
抑制できる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。

この実施例において、電磁石の可動部に間接的
に連結する磁性体はＵ字形状をなし、可動接点を
保持する可動導通部材は、磁性体の第２空〓とな
るＵ字形の開口部に係合する中央部を有する。

この実施例を第６図乃至第１０図に基づいて説
明する。

制御電磁石のアーマチユア（図示せず）と一体
をなす第１絶縁部材としてのホルダ９に、軟磁性
体からなる第１磁性体１０が固定されている。こ
の第１磁性体１０の底部には二股の係合片部１０
１が形成され、この係合片部１０１は、ホルダ９
の内周面で互いに対向し突出する適宜の形状の突
起部９０，９１に挟まれて係合している。

第１磁性体１０は、縦断面が略Ｕ字形で、可動
導通部材としての双遮断接点ブリツジ１１を備え
ている。この接点ブリツジ１１は、２つの可動接
点１１０ａ，１１０ｂを保持し、第８図に示すよ
うに、第１磁性体１０の第２空〓としての脚部間
に係合する中央部１１０ｃを有している。固定接
点１２０ａ，１２０ｂは、固定導通部材としての
平板状の導電片１２ａ，１２ｂにそれぞれ取付け
られている。

ホルダ９の上部には、アーチ部９２が形成さ
れ、このアーチ部９２に第２絶縁部材としての絶
縁性のガイド体１３が固定されてホルダ９と一体
的に結合している。このガイド体１３には、ばね
１４の一端を案内する案内棒部１３０が形成され
ている。ばね１４の他端は、第３絶縁部材として
の絶縁板１５に形成された凹部１５０に係合して
いる。この絶縁板１５は、両端部１５１，１５２
がそれぞれ対応する接点ブリツジ１１の脚部に固
定されている。

電磁石のアーマチユアが誘引されると、ホルダ
９が下方（第７図の矢印F₁）に移動し、第１磁
性体１０およびガイド体１３はホルダ９の移動距
離と同じ距離a₁だけ下方に移動する。ばね１４は
絶縁板１５を付勢するので、接点ブリツジ１１は
距離b₁（b₁＜a₁）だけ下方に移動されて、可動接
点１１０ａ，１１０ｂを固定接点１２０ａ，１２
０ｂに接触させる。ホルダ９が距離b₁以上に下降
すると、中央部１１０ｃは下降できなくなるの
で、中央部１１０ｃに当接していた第１磁性体１
０の開口部の底部が中央部１１０ｃより離れる
（第９図及び第１０図）。そして、ばね１４は圧縮
されて可動接点の固定接点に対する押圧力が得ら
れる。

電流が接点ブリツジ１１に流れると、第１磁性
体１０に磁界が誘起されるので、電流の向きに拘
らず、ローレンツ力からなる磁気的補償力が可動
接点の押圧力を補強する方向に中央部１１０ｃに
作用する。

この磁気的補償力は、第１の実施例における第
１、第２磁性体６，８によつて生じる磁気的補償
力と同じ作用をする。しかしこの実施例における
磁気的補償力はあまり大きくない。そこで、磁気
的補償力を大きくするためには、接点ブリツジの
中央部１１０ｃを第１磁性体１０のＵ字形の狭い
溝の端部に配置されるような形状に形成すること
によつて、第１磁性体のＵ字形の脚部間の空〓
（第２空〓）を狭くすれば良い。

なお、中小電力接触器の構造に適した第２の実
施例では、固定接点を保持する導電片は曲がらな
いので、あまり大きな電気的反発力の作用はな
い。しかし、各接点において、特定の電流限界値
に達するまでは電気的反発力に対抗して打ち消す
ことができる可動接点の押圧力を得ることができ
る。

なお、接点の形状は、各図面に示す形状に限ら
ず適宜の形状で良い。特に、接点ブリツジが容量
性の回路を構成し、この開路が、閉路中に例えば
100から500Hzまでの周波数でピーク電流値が高い
値を示す過渡期がある場合、上記構成の接触器
は、この過渡期に現れる接点対の跳躍現象を防止
できる。

この接触器は単一遮断アセンブリに用いること
もできる。各磁性体の形状及び寸法は、接点アセ
ンブリの形状及び寸法と同様に変えることができ
る。

閉路中に各磁性体にて形成される各空〓がかな
り狭いと、磁気的補償力を大きくすることができ
る。第２の実施例において、第２空〓はＵ字形の
第１磁性体１０の脚部間に形成される。

さらに、本発明の接触器に、例えば本出願人に
より1981年８月７日に出願されたフランス特許出
願第8115573号に記載された「シヨート電流を制
限する自動装置」のような制限モジユールやフユ
ーズなどの、電流量のみを制限する装置及び接触
器の開路を制御する電流検出手段（例えばマグネ
ト・サーマル）を直列に接続すれば、配線を保護
するとともに給電を行う回路装置を構成できる。

また、本発明の接触器に上記電流検出手段に代
えて回路遮断制限器を直列に接続しても、同様の
回路装置を構成できる。なお、この回路遮断制限
器は、ピーク電流値を公称電流Inの40〜50倍以下
に制限する回路遮断器や制限モジユールを備え、
100KAオーダーの実効シヨート電流に対しても
損傷や溶着することなく、接続された接触器を開
路させる開路動作を行うものである。

このような回路装置により、上記ピーク電流
値、すなわち、従来の接触器では確実に障害が現
われるために制限が難しい公称電流Inの約15〜20
倍のピーク電流値を効率良く制限できる回路遮断
器やリミツタ・ステージを容易に生産できる。

発明の効果 上記したことから明らかな如く、本発明による
接触器では、可動接点を保持する可動導通部材の
接点対の開閉移動方向をよぎる方向を貫通する磁
束を生成する構成としたので、過電流が生じたと
きに生ずる接点同士の電気的反発力を十分に抵抗
できる磁気的クーロン力およびローレンツ力から
なる磁気的補償力が得られる故、過電流が流れた
場合の接点間の分離を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示し、双遮断接
点ブリツジ型接触器の接点アセンブリを示す斜視
図、第２図及び第３図は開路状態の接点アセンブ
リの正面及び側面方向からの断面図、第４図及び
第５図は閉路状態の接点アセンブリの正面及び側
面方向からの断面図、第６図は本発明の第２実施
例を示し、双遮断接点ブリツジ型接触器の接点ア
センブリを示す斜視図、第７図及び第８図は開路
状態の接点アセンブリの正面及び側面方向からの
断面図、第９図及び第１０図は閉路状態の接点ア
センブリの正面及び側面方向からの断面図であ
る。第１１図は第１実施例における第１、第２磁
性体及び接点ブリツジの縦断面図である。 主要部分の符号の説明 １……絶縁部材として
の接点ホルダ、２ａ，２ｂ……固定導通部材とし
ての導電片、３……可動導通部材としての接点ブ
リツジ、３ｃ……中央部、４，１４……弾性部材
としてのばね、６，１０……第１磁性体、８……
第２磁性体、９……第１絶縁部材としての接点ホ
ルダ、１１……可動導通部材としての接点ブリツ
ジ、１１０ｃ……中央部、１２ａ，１２ｂ……固
定導通部材としての導電片、１３……第２絶縁部
材としてのガイド体、１５……第３絶縁部材とし
ての絶縁板、２０ａ，２０ｂ……固定接点、３０
ａ，３０ｂ，１１０ａ，１１０ｂ……可動接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動部を有する制御電磁石と、少なくとも１
   つの可動接点を支持する可動導通部材３，１１及
   び少なくとも１つの固定接点を支持する固定導通
   部材２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂとを備える接点
   アセンブリと、前記制御電磁石の可動部を弾性部
   材４，１４を介して前記可動導通部材に結合する
   結合手段１，５，９，１３と、前記可動導通部材
   を流れる電流により発生するとともに接点を閉路
   する押圧力を作用させる磁束を前記可動導通部材
   に局部的に集中せしめる集中手段とを備える接触
   器であつて、 前記集中手段は、前記制御電磁石の可動部と一
   体的に結合され軟磁性体からなる少なくとも１つ
   の第１磁性体６，１０を備え、 前記第１磁性体は、過電流が流れると、前記可
   動導通部材３，１１の移動方向をよぎる方向にお
   いてこれを貫通する磁束φを生成して前記固定接
   点と可動接点との間に生ずる電気的反発力に対抗
   する力を前記可動導通部材に与えることを特徴と
   する接触器。 ２ 前記第１磁性体６は、前記可動導通部材を流
   れる電流により励磁されて、前記電気的反発力に
   対抗する力を生じることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の接触器。 ３ 前記第１磁性体６は、底部を前記制御電磁石
   の可動部に間接的に結合したＵ字形状を有し、 前記第１磁性体のＵ字形状の脚部の上端に第１
   空〓を介して第２磁性体８が配置され、前記可動
   導通部材３の中央部３ｃは前記第２磁性体８に当
   接して前記第１磁性体の第２空〓であるＵ字形状
   の開口部に係合していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の接触器。 ４ 前記各固定導通部材２ａ，２ｂは、Ｊ字形状
   に形成されて固定接点を支持し、 前記可動導通部材と前記固定導通部材とを接離
   自在に接続する接続手段を有し、 前記接続手段は、前記制御電磁石の可動部と一
   体的に結合された第１絶縁部材１と、この絶縁部
   材に一体的に連結された前記第１磁性体６と、前
   記第１絶縁部材１に摺動自在に取付けられＵ字形
   状に折曲され非磁性体からなる保持体５の底部お
   よび前記第１磁性体の下部に当接する前記弾性部
   材としてのばね４と、前記保持体５の上部に取付
   けられた前記第２磁性体８と、を有し、前記第１
   磁性体６と前記第２磁性体８とが互いに対向して
   前記保持体５の脚部間に配設されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の接触器。 ５ 前記第１磁性体１０はＵ字形状をなし、前記
   可動導通部材は、前記第１磁性体１０のＵ字形状
   の開口部に係合する中央部１１０ｃを有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接触
   器。 ６ 前記接続手段は、前記制御電磁石の可動部と
   一体的に結合され内側に前記第１磁性体１０を固
   定した第１絶縁部材９と、前記第１絶縁部材９の
   上端部近傍に固定された第２絶縁部材１３と、前
   記可動導通部材１１の両端部に当接している第３
   絶縁部材１５および前記第２絶縁部材に当接し前
   記弾性部材となるばね１４とを有し、 前記可動導通部材１１の中央部１１０ｃは、前
   記第１磁性体１０の開口部に位置することを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の接触器。