本發(fā)明涉及將電流切斷的開關(guān)、開閉器、斷路器、電磁接觸器、繼電器等開閉裝置。

背景技術(shù)：

在開閉裝置中，將在觸點之間產(chǎn)生的電弧拉伸而提高電弧電阻，對電弧電壓進(jìn)行高電壓化而將電流切斷。特別地，在DC用開閉裝置中，由于需要將電弧電壓提高至比電源電壓高，產(chǎn)生電流零點而進(jìn)行切斷，因此將電弧拉伸的技術(shù)是重要的。

當(dāng)前，通常為了將電弧拉伸，使永磁鐵的磁力線與電弧交鏈，向電弧施加洛侖茲力，從而將電弧長度拉伸(例如，專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-87918號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，在專利文獻(xiàn)1中公開的現(xiàn)有的開閉裝置存在下述問題點，即，在為了對電弧進(jìn)行消弧而在消弧室中搭載有磁鐵的開閉裝置中，如果通電方向變?yōu)橄喾?，則電弧的驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)，因此切斷可靠性降低。

另外，為了使得即使在電弧逆向驅(qū)動的情況下也能夠進(jìn)行切斷，還具有將消弧空間擴(kuò)大的方法，但該方法存在裝置大型化的問題。另外，針對相比于與磁鐵的磁極面相對的面驅(qū)動并伸長至外側(cè)的電弧，不僅難以發(fā)揮磁驅(qū)動作用，而且從磁鐵生成的磁力線引起朝向預(yù)料之外的方向的電磁力，因此切斷的可靠性降低。

在上述開閉裝置中，為了使期望的洛侖茲力作用于電弧，需要使相同方向的磁力線作用于該洛侖茲力的作用面。為了使相同方向的磁力線與電弧交鏈，必須使永磁鐵的磁極面大于該洛侖茲力的作用面，成為高成本的結(jié)構(gòu)，難以確保配置空間。

另外，對于位于不與永磁鐵的磁極面相對的部位處的電弧，由于從永磁鐵生成的磁力線產(chǎn)生朝向預(yù)料之外的方向的洛侖茲力，因此切斷的可靠性降低，在最壞的情況下會引起不能切斷的事故。在現(xiàn)有的搭載有永磁鐵的開閉裝置中，幾乎都會將電弧相比于與永磁鐵相對的面拉伸至外側(cè)，因此在這樣的開閉裝置中切斷的可靠性缺乏。

另外，為了相比于與永磁鐵相對的面在外側(cè)也形成來自永磁鐵的磁力線，有時使用磁軛，但如果電流方向改變，則由來自永磁鐵的磁力線產(chǎn)生的洛侖茲力向相反方向作用，因此在該情況下，如果逆向連接，則難以切斷，成為事故的原因。為了避免該事故，必須搭載即使電流方向反轉(zhuǎn)、電弧逆向運動也能夠充分地使電弧伸長的電弧伸長空間和磁軛，存在開閉裝置大型化的問題。

本發(fā)明就是為了解決上述問題點而提出的，其目的在于得到一種開閉裝置，該開閉裝置不依賴于電流方向，在使用小型磁鐵的情況下也能夠確保充分的切斷可靠性。

本發(fā)明涉及的開閉裝置的特征在于，具有：固定接觸件，其具有固定觸點；可動接觸件，其與所述固定接觸件相對地設(shè)置，具有可動觸點；開閉機(jī)構(gòu)部，其進(jìn)行所述固定觸點與所述可動觸點的開閉動作；磁鐵，其產(chǎn)生用于在所述固定觸點與所述可動觸點分離時使在所述固定接觸件和所述可動接觸件之間產(chǎn)生的電弧伸長的磁場；磁體，其配置為一端部與所述固定接觸件和所述可動接觸件之間的電弧產(chǎn)生區(qū)域接近，并且配置為另一端部與所述磁鐵的一個磁極面接觸；以及絕緣罩，其對所述磁鐵和所述磁體進(jìn)行保護(hù)，并且將所述電弧的通電方向不同的電弧伸長空間進(jìn)行隔離，所述磁鐵配置于所述電弧產(chǎn)生區(qū)域以外的區(qū)域。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明涉及的開閉裝置，與電流方向無關(guān)地，能夠?qū)⒃诮佑|件之間產(chǎn)生的電弧沿磁體即吸引桿的側(cè)面向磁鐵的方向驅(qū)動。此時，電弧一邊沿磁體即吸引桿的側(cè)面受到驅(qū)動，一邊朝向磁鐵的方向行進(jìn)并伸長，因此電弧急速地被冷卻。由此，即使在流過逆極性的電流的情況下，也能夠確保高的切斷可靠性，并能夠廉價地得到小型的開閉裝置。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。

圖2是圖1的A-A'線處的剖視圖。

圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置的電弧的消弧動作的說明圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式3中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。

圖6是圖5的A-A'線處的剖視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式4中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。

圖8是圖7的A-A'線處的剖視圖。

具體實施方式

實施方式1.

下面，基于附圖對本發(fā)明的實施方式1進(jìn)行說明。此外，在各附圖中，相同標(biāo)號表示相同或者等同的部分。

圖1是概略地表示本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。另外，圖2是圖1的A-A'線的剖視圖。如圖1所示，本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置100具有：固定接觸件1，其具有固定觸點1a；可動接觸件2，其具有可動觸點2a；以及開閉機(jī)構(gòu)部103，其進(jìn)行固定觸點1a與可動觸點2a的開閉動作。另外，開閉裝置100具有磁鐵4，該磁鐵4產(chǎn)生用于在固定觸點1a與可動觸點2a分離時使在固定接觸件1和可動接觸件2之間產(chǎn)生的電弧A伸長的磁場。另外，開閉裝置100具有吸引桿3，該吸引桿3由長條狀的磁體構(gòu)成，配置為一端部與固定接觸件1和可動接觸件2之間的電弧產(chǎn)生區(qū)域20接近，并且配置為另一端部與磁鐵4的一個磁極面接觸。磁鐵4配置于電弧產(chǎn)生區(qū)域20以外的區(qū)域。另外，開閉裝置100具有絕緣罩3c，該絕緣罩3c對磁鐵4和由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3進(jìn)行保護(hù)。絕緣罩3c由例如尼龍等樹脂材料形成。在這里，電弧產(chǎn)生區(qū)域20表示圖1中的由虛線包圍的固定接觸件1和可動接觸件2之間的空間。

另外，在本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置100中，在通過由絕緣物形成的殼體101而構(gòu)成的框體的兩端部，設(shè)置有與外部的電路連接的固定側(cè)端子部11及可動側(cè)端子部12，在下部設(shè)置有用于對電弧進(jìn)行消弧的消弧室102。在該消弧室102中配置有：固定接觸件1，其與固定側(cè)端子部11一體地形成，并在規(guī)定部設(shè)置有固定觸點1a；可動接觸件2，其具有與固定觸點1a接觸/分離的可動觸點2a，并設(shè)置為進(jìn)行轉(zhuǎn)動；吸引桿3，其由長條狀的磁體構(gòu)成，以與由固定接觸件1和可動接觸件2所夾著的空間相對的方式，一端部配置于電弧產(chǎn)生區(qū)域20的附近；以及磁鐵4，其與該吸引桿3接觸而配置，產(chǎn)生用于使在固定接觸件1和可動接觸件2之間產(chǎn)生的電弧A伸長的磁場。

如上所述，在本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置100中，將下述部件設(shè)為基本結(jié)構(gòu)，即：磁鐵4，其在兩個觸點分離時，控制在兩個接觸件之間產(chǎn)生的電弧A而使其伸長；以及吸引桿3，其由長條狀的磁體構(gòu)成，一端部配置于電弧產(chǎn)生區(qū)域20的附近，并且另一端部與磁鐵4的一個磁極面接觸而配置。根據(jù)該構(gòu)造，電弧A由于由磁鐵4產(chǎn)生的磁場而沿由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3的長度方向側(cè)面伸長。在這里，將圖1中的從與電弧產(chǎn)生區(qū)域20相比位于右側(cè)的吸引桿3側(cè)面至磁加強(qiáng)板6之間的空間設(shè)為電弧伸長空間21。

此外，由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3采用圓桿、或者長方體、或者圓筒形、或者多邊形狀的桿等形態(tài)，也可以得到相同的效果。另外，由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3如后述所示，由磁體用的絕緣罩3c保護(hù)，該磁體用的絕緣罩3c設(shè)置為與通電方向朝向紙面前側(cè)的電弧A的產(chǎn)生區(qū)域相對。在磁鐵4安裝有后面敘述的磁加強(qiáng)板6。

圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式1中的開閉裝置的電弧的消弧動作的說明圖。利用圖3的模型，將電弧的消弧原理分成直至消弧為止的進(jìn)展階段即圖3A至圖3E共5個階段而進(jìn)行說明，在該圖3的模型中，配置有由磁體用的絕緣罩3c保護(hù)的、由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3，將與電弧產(chǎn)生位置相反側(cè)的吸引桿3的端面配置為與具有N極的永磁鐵41的磁極面接觸。

在圖3中，首先，在作為消弧的進(jìn)展階段的圖3A中，從永磁鐵41產(chǎn)生的磁力線M被吸引桿3引導(dǎo)，從吸引桿3的前端朝向電弧，產(chǎn)生對電弧的交鏈磁場。利用交鏈磁場對電弧作用洛侖茲力，將電弧向圖3A的下側(cè)方向驅(qū)動。在圖3A中，標(biāo)號8表示電弧及其電流方向，標(biāo)號9表示洛侖茲力的作用方向。

接下來，在作為消弧的進(jìn)展階段的圖3B中，以從吸引桿3的前端繞入至永磁鐵41的S極側(cè)的方式形成的磁力線M與在圖3A的階段中被驅(qū)動的電弧交鏈。電弧由于該交鏈磁場而被引入至向吸引桿3的長度方向的側(cè)面部分?jǐn)U展的電弧伸長空間21。在圖3B中，標(biāo)號10表示電流方向相反的情況下的電弧。

接下來，在作為消弧的進(jìn)展階段的圖3C中，被引入至電弧伸長空間21的電弧由于從吸引桿3的側(cè)面沿法線產(chǎn)生的磁力線M而進(jìn)一步地被引入至里側(cè)。由于電弧被引入至越里側(cè)，則從吸引桿3的側(cè)面產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度越強(qiáng)，因此電弧難以從吸引桿3脫離，能夠穩(wěn)定地使電弧向吸引桿3的里側(cè)(右側(cè))伸長。另外，在與被引入至里側(cè)的電弧交鏈的磁力線中，大量地包含繞入至永磁鐵41的S極側(cè)的磁力線，由該方向(圖中的右側(cè)方向)的磁力線產(chǎn)生的交鏈磁場產(chǎn)生使電弧向吸引桿3的內(nèi)側(cè)靠近的力。

接下來，在作為消弧的進(jìn)展階段的圖3D中，向接近至對吸引桿3進(jìn)行保護(hù)的磁體用的絕緣罩3c的電弧作用以更強(qiáng)的力將電弧向吸引桿3的內(nèi)側(cè)按壓的洛侖茲力。由此，將電弧朝向磁體用的絕緣罩3c壓縮，電弧內(nèi)部的電阻急劇地升高。并且，由于電弧熱量而產(chǎn)生的燒蝕氣體從磁體用的絕緣罩3c的電弧露出面吹送向電弧，由此電弧被冷卻，電弧內(nèi)部的電阻進(jìn)一步地升高。

最后，在作為消弧的進(jìn)展階段的圖3E中，在磁體用的絕緣罩3c的一部分設(shè)置有如圖3所示的凹狀的細(xì)縫3e的情況下，利用向吸引桿3的內(nèi)側(cè)按壓的洛侖茲力將電弧引入至細(xì)縫3e內(nèi)，使電弧收縮得細(xì)。從進(jìn)一步收縮后的電弧的周圍吹送從磁體用的絕緣罩3c吹出的燒蝕氣體，電阻升高直至在電弧內(nèi)部無法維持其導(dǎo)電性為止，實現(xiàn)消弧。

此外，根據(jù)上述的構(gòu)造，在通電方向相反的情況下也具有相同的效果，在各個消弧的進(jìn)展階段中，如圖3所示，電弧以相對于吸引桿3的軸而對稱的方式不斷伸長。另外，在永磁鐵41(或磁鐵4)的磁極面的朝向相反的情況下也能取得相同的效果，在各個消弧的進(jìn)展階段中，電弧以相對于吸引桿3的軸而對象的方式不斷伸長。

這樣，通過使用吸引桿3和永磁鐵41(或磁鐵4)，從而能夠?qū)㈦娀∠蛲环较蝌?qū)動而使其伸長，能夠提高切斷的可靠性，而不會使開閉裝置100大型化。

另外，在該實施方式1中，除了上述的基本結(jié)構(gòu)之外，通過附加下面的部件會具有更顯著的效果。

首先，開閉裝置100具有電弧伸長空間21，通過將永磁鐵41(或磁鐵4)配置于電弧伸長空間21，從而能夠擴(kuò)大電弧可伸長的長度，能夠進(jìn)一步地提高電弧電阻。

另外，通過在永磁鐵41(或磁鐵4)的不與吸引桿3鄰接(接觸而配置)的相反側(cè)(吸引桿相反側(cè))的磁極面，設(shè)置由磁體構(gòu)成的磁加強(qiáng)板6，從而經(jīng)由吸引桿3而環(huán)繞在永磁鐵41(或磁鐵4)周圍的磁力線所形成的磁路的磁阻會降低，因此從吸引桿3的表面產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度變強(qiáng)，能夠進(jìn)一步地提高消弧性能。

另外，如圖2所示，在實施方式1中，利用絕緣罩3c設(shè)置了將2個電弧伸長空間21(吸引桿3的兩側(cè)面的空間)進(jìn)行隔離的分隔壁。通過利用絕緣罩3c形成將電弧的通電方向不同的2處電弧伸長空間21進(jìn)行隔離的分隔壁，從而能夠防止電弧從一個電弧伸長空間21向另一個電弧伸長空間21繞入，能夠?qū)崿F(xiàn)電弧的穩(wěn)定的伸長。

另外，在本發(fā)明的實施方式1中，通過由永磁鐵41構(gòu)成磁鐵4，從而能夠?qū)﹄娀∽饔煤愣ù磐?，因此即使在從通電?dǎo)體產(chǎn)生的磁通弱的電流區(qū)域(例如小于1kA)，也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的切斷。

另外，在上述的消弧原理的說明中，作為使用的磁鐵而使用了永磁鐵41，但如果將與一個接觸件或者外部電源中的任意者電連接的螺旋狀的導(dǎo)體卷繞于吸引桿3的周圍的一部分，將吸引桿3的一部分構(gòu)成為電磁鐵(未圖示)，也能夠通過與上述相同的現(xiàn)象對電弧進(jìn)行消弧。

在作為磁鐵4而使用永磁鐵41的情況下和在作為磁鐵4而使用電磁鐵(未圖示)的情況下，最能夠發(fā)揮效果的電流范圍不同，在使用永磁鐵41的情況下是在較弱的電流區(qū)域(例如小于1kA)中發(fā)揮效果，在使用電磁鐵(未圖示)的情況下是在從流過導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的磁通變大的、較大的電流區(qū)域(例如大于或等于1kA)中發(fā)揮效果。

如上所述，通過采用本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)⑴c通電方向無關(guān)地產(chǎn)生的電弧A引入至吸引桿3的里側(cè)，使電弧伸長，然后冷卻并進(jìn)行消弧。即，能夠不依賴于電流的方向而使電弧沿永磁鐵配置方向伸長及冷卻，因此即使在電流逆流的情況下，也能夠確保切斷可靠性，并且能夠使開閉裝置100小型化。另外，通過由絕緣罩3c形成的隔離壁，防止電弧向另一個電弧伸長空間21的繞入，能夠使切斷性能穩(wěn)定化。

實施方式2.

圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。在實施方式1中，利用由長條狀的磁體構(gòu)成的吸引桿3而形成，但在實施方式2中，如圖4所示，將吸引桿3的形狀擴(kuò)大而配置，以使得將因通電方向而不同的電弧伸長前方的2處空間進(jìn)行分隔。由此，能夠?qū)ξ龡U3處的與磁鐵4接觸的面附近的磁飽和進(jìn)行抑制，將在觸點之間產(chǎn)生的電弧高效地引入至電弧伸長空間21。并且，伴隨吸引桿3的擴(kuò)大，電弧伸長空間21內(nèi)的磁場強(qiáng)度變高的區(qū)域也進(jìn)行擴(kuò)張，因此變得容易維持上述電弧的伸長狀態(tài)，切斷可靠性得到提高。

實施方式3.

圖5是表示本發(fā)明的實施方式3中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。另外，圖6是圖5的A-A'線處的剖視圖。如圖5所示，在實施方式3中，利用絕緣罩3c形成將電弧的通電方向不同的2處電弧伸長空間21進(jìn)行隔離的分隔壁，在此基礎(chǔ)上，以將伸長時的電弧進(jìn)行包圍的方式配置有絕緣罩3c。通常，開閉裝置100的殼體101選定難以燒蝕的材料，以使得即使在曝露于所產(chǎn)生的電弧熱量的情況下也不發(fā)生損耗，因此燒蝕氣體向電弧的吹送效率低。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式3，能夠利用容易燒蝕的材料使絕緣罩3c成型，因此通過以利用絕緣罩3c將伸長時的電弧進(jìn)行包圍的方式配置，從而能夠改善燒蝕氣體向電弧的吹送效率，能夠提高切斷可靠性。此外，實施方式3也可以與實施方式2的吸引桿3的形狀組合，通過組合而進(jìn)一步地提高切斷可靠性。

實施方式4

圖7是表示本發(fā)明的實施方式4中的開閉裝置的斷開狀態(tài)的側(cè)剖視圖。另外，圖8是圖7的A-A'線處的剖視圖。如圖7及圖8所示，在實施方式4中，利用絕緣罩3c形成將電弧的通電方向不同的2處電弧伸長空間21進(jìn)行隔離的分隔壁，在此基礎(chǔ)上，在電弧的中央部(電弧伸長空間21的中央部)設(shè)置有凸起部7，以使得能夠碰撞或者壓縮伸長時的電弧。凸起部7與絕緣罩3c為相同材料，凸起部7是相對于殼體101的側(cè)面而凸出的形狀。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式4，在凸起部7處碰撞或者壓縮電弧，并且在凸起部7的周圍電弧被拉伸，能夠進(jìn)一步地改善電弧的冷卻效率。

此外，本發(fā)明可以在其發(fā)明的范圍內(nèi)，將各實施方式自由地進(jìn)行組合，或?qū)Ω鲗嵤┓绞竭M(jìn)行適當(dāng)變形、省略。

標(biāo)號的說明

1固定接觸件，1a固定觸點，2可動接觸件，2a可動觸點，3吸引桿，3c絕緣罩，4磁鐵，6磁加強(qiáng)板，7凸起部，11固定側(cè)端子部，12可動側(cè)端子部，15撓性導(dǎo)體，20電弧產(chǎn)生區(qū)域，21電弧伸長空間，41永磁鐵，100開閉裝置，101殼體，102消弧室，103開閉機(jī)構(gòu)部。