专利名称：电磁接触器的制作方法
电磁接触器相关申请的交叉引用本申请是基于2011年11月I日提交的日本专利申请第2011-240484号，并要求其优先权，该申请的内容以引用方式纳入本文。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种将固定接触件和可动接触件容纳于接触件外壳内的电磁接触器。2.
背景技术：
专利文献I公开了一种接触装置，该接触装置是用于电动车辆和混合动力车辆用的高压直流电源电路的电磁接触器。该接触装置包括形成电气路径(电路)的接触机构、打开和关闭该接触机构的电磁装置以及容纳接触机构和电磁装置的密封壳体。在电磁装置的沿与电气路径平行的方向的两侧处形成分隔壁，以提供分隔壁与密封壳体之间的通气通道。接触装置还包括设置在与密封壳体的电气路径平行的内表面上的永磁体，该永磁体产生磁场以将在接触机构的打开过程中形成的电弧推向通气通道。[专利文献I]日本专利第3997700号在专利文献I的传统示例中，永磁体设置在密封壳体内的接触机构附近，由此，较小的永磁体可以在接触机构的接触点处产生足够大的磁通密度。然而，朝向电弧空间延长的电弧在密封壳体的内表面附近会经历由较小磁体产生的较小或甚至相反方向的磁场。由此，中断直流电会变得不可能，或者中断直流电所需的电弧电压会使电弧空间大到造成密封壳体的规模变得不被允许地大。为了确保消灭电弧，专利文献I的接触装置在磁体装置的侧面设有通气通道，并且使电弧朝向通气通道延长，这需要较大电磁体，从而增大了装置总体尺寸。
发明内容
鉴于传统示例中的上述问题，本发明的目的是提供一种采用接触装置的电磁接触器，该接触装置确保足够的消弧性能，同时具有较小的消弧空间，以减小接触装置的总体尺寸。为了实现上述目的，本发明的第一方面的电磁接触器包括接触装置，该接触装置包括一对固定接触件、可动接触件和接触件外壳，该对固定接触件之间设有预定的间隙，可动接触件设置成与该对固定接触件自由地接触和分离，而接触件外壳由绝缘材料制成并用于容纳可动接触件和固定接触件，接触装置还包括一对内侧消弧用永磁体和一对外侧消弧用永磁体，内侧消弧用永磁体与可动接触件的纵向平行地、紧邻可动接触件地设置在接触件外壳的内表面上，并且被磁化成内侧消弧用永磁体的相对磁极面是相同类型的磁极，而外侧消弧用永磁体设置在接触件外壳的外表面上、在与内侧消弧用永磁体相对的位置，并被磁化成外侧消弧用永磁体的磁化方向与附近的内侧消弧用永磁体的磁化方向相同，且外侧消弧用永磁体的矫顽力大于内侧消弧用永磁体的矫顽力。在闭合状态下，可动接触件在其两侧与固定接触件接触，当此构造的电磁接触器从该闭合状态改变到释放状态，在可动接触件和固定接触件之间产生电弧。可动接触件插设在内侧消弧用永磁体之间，这些消弧永磁体设置在接触件外壳的与可动接触件相对的内表面上，并紧邻可动接触件。内侧消弧用永磁体被磁化成其相对的磁极面是相同类型的磁极。在彼此相对的内侧消弧用永磁体的这种结构中，从内永磁体中的一个内永磁体的N极流到S极的磁通量和从另一内永磁体的N极流到S极的磁通量都沿与可动接触件的纵向平行的方向穿过可动接触件和固定接触件之间的电弧产生位置。该磁通量在电弧上作用足够大的洛伦兹力，以使电弧沿与可动接触件的纵向垂直的方向延长，并可靠地消灭电弧。由于内侧消弧用永磁体设置成以相对较小的间距相对，所以通过具有相对较小磁力的内侧消弧用永磁体来获得所需的磁通密度。由于内侧消弧用永磁体设置在接触件外壳的内表面上，在可动接触件的侧边缘和接触件外壳的内表面之间获得适当大的距离，以形成必须较大的消弧空间。由于沿与内侧消弧用永磁体相同的方向磁化的外侧消弧用永磁体设置在接触件外壳的外表面上，在接触件外壳的内表面上的内永磁体的纵向端部位置处由内永磁体产生的、从N极到S极的磁通量被外侧消弧用永磁体的从N极到S极的磁通量来抵消。由于外侧消弧用永磁体的矫顽力大于内侧消弧用永磁体的矫顽力，来自内侧消弧用永磁体穿过可动接触件和固定接触件之间的接触点而到外侧消弧用永磁体的磁通量的磁通密度增大。该磁通量产生洛伦兹力，以使电弧朝向接触件外壳内的空间延长。在本发明的第二方面的电磁接触器中，每个外侧消弧用永磁体的沿与可动接触件的纵向平行的方向的外端部定位在比对应的内侧消弧用永磁体的沿与可动接触件的纵向平行的方向的外端部更外侧的位置。该构造确保从内侧消弧用永磁体朝向外侧消弧用永磁体的磁通量穿过可动接触件和固定接触件之间的电弧产生位置。在本发明的第三方面的电磁接触器中，每个外侧消弧用永磁体沿可动接触件的纵向分成两个部分。该构造减小外侧消弧用永磁体的各分开部件的总体积，以减小磁体成本。在本发明的第四方面的电磁接触器中，每个内侧消弧用永磁体覆盖有由绝缘材料制成的磁体外壳，该磁体外壳形成于接触件外壳的内表面上。 每个内侧消弧用永磁体都覆盖有磁体外壳的这一构造防止内侧消弧用永磁体的任何碎片介入可动接触件和固定接触件之间，从而避免可动接触件和固定接触件之间的不充分接触。此外，内侧消弧用永磁体能设置成接近于可动接触件和固定接触件之间的电弧
产生位置。在本发明的第五方面的电磁接触器中，磁体外壳具有引导件，引导件与可动接触件可滑动地接触，并限制可动接触件的转动。借助覆盖内侧消弧用永磁体的、由绝缘材料制成的设置在磁体外壳上的引导件，该构造可靠地限制可动接触件的转动。在本发明的第六方面的电磁接触器中，外侧消弧用永磁体中的一个外侧消弧用永磁体的外表面的沿与可动接触件的纵向平行的方向上的端部区域通过磁轭连接到另一外侧消弧用永磁体的外表面的端部区域，而外侧消弧用永磁体中的一个外侧消弧用永磁体的外表面的另一端部区域通过另一磁轭连接到另一外侧消弧用永磁体的外表面的端部区域。该构造确保产生洛伦兹力，该洛伦兹力用于使在可动接触件和固定接触件之间产生的电弧朝向接触件外壳的内表面延长。根据本发明的电磁接触器包括一对固定接触件和可动接触件以及接触件外壳，可动接触件设置成与该对固定接触件接触和分离，接触件外壳用于容纳固定接触件和可动接触件。在接触件外壳的内表面上，一对内侧消弧用永磁体设置成接近于可动接触件，在接触件外壳的外表面上设置有一对外侧消弧用永磁体。在此构造中，在内侧消弧用永磁体的沿可动接触件的纵向的端部处、从N极到S极的磁通量被外侧消弧用永磁体的从N极到S极的磁通量抵消，且沿可动接触件的纵向的磁通量的密度在可动接触件和固定接触件之间的电弧产生位置处可以足够高。由此，可靠地产生洛伦兹力来使电弧朝向接触件外壳的内表面延长。此外，由于接触件外壳的内表面与可动接触件之间的距离至少是内侧消弧用永磁体的厚度尺寸，所以获得足够的消弧空间。
图1是根据本发明的第一实施例的电磁接触器的剖视图；图2A、2B和2C是沿图1中的线A-A剖切的剖视图；图3A、3B和3C示出根据本发明的电磁接触器内的接触装置的绝缘盖，其中，图3A是立体图，图3B是组装前的平面图，而图3C是组装后的平面图；图4是根据本发明的第二实施例的剖视图，该剖视图是在与图2A、2B和2C相似的状况下作出；以及图5A和5B示出接触机构的另一示例，其中，图5A是剖视图，而图5B是立体图。
具体实施例方式下文将参照附图描述根据本发明实施例的一些较佳实施例。图1是根据本发明的第一实施例的电磁接触器的剖视图。图2A、2B和2C是沿图1中的线A-A剖切的剖视图。图1中的附图标记IO标示电磁接触器，该电磁接触器由接触装置100和电磁单元200构成，该电磁单元设置在接触装置100下方并设置成驱动接触装置 100。接触装置100包括接触机构101和包含接触机构101的接触件外壳102。接触件外壳102例如由陶瓷或塑料制成，并且呈倒置的浴缸形状，在其底部具有开口。例如由陶瓷或塑料制成的接触件外壳102具有矩形管部102a和将该矩形管部102a闭合的顶板部102b，这两个部分一体模制在一起以形成倒置的浴缸形状。矩形管部102a的底部开口端侧表面通过金属化处理形成金属箔，金属制的连接构件304密封连结在该金属箔上，以构成接触件外壳102。接触件外壳102的连接构件304如下所述地密封连结到磁轭201的磁轭顶部210。
如图1中所示，接触机构101包括一对固定接触件111和112，该对固定接触件设置成穿过在接触件外壳102的顶板部102b内贯通的通孔106和107，并固定到顶板部102b上。固定接触件111和112中的每个固定接触件由支承导体部114和C形部115构成。支承导体部114在其顶部具有凸缘部113，该凸缘部从接触件外壳102的顶板部102b的通孔106或107突出。结构为向内开口的C形部115连接到支承导体部114，并设置在接触件外壳102的顶板部102b的下表面侧处。C形部115由顶板部116、中间板部117和底板部118构成，中间板部和底板部形成L形部分。顶板部116沿接触件外壳102的顶板部102b的下表面向外延伸。中间板部117从顶板部116的外端部向下延伸。底板部118从中间板部117的底端部沿与顶板部116平行的方向朝向固定接触件111或112彼此相面对的位置延伸。在将从支承导体部114的底部突出的销114a插入形成于C形部115的顶板部116内的通孔120之后，支承导体部114和C形部115通过焊接连结起来。支承导体部114和C形部115不仅能通过焊接、还能通过简单地装配两部件、或者通过在销114a上形成阳螺纹且在通孔120内形成阴螺纹并将两者螺纹连接从而连结起来。固定接触件111和112中的每个固定接触件设有由塑料制成的绝缘盖121，以限制电弧的延长。如图3A、3B和3C中所示，绝缘盖121覆盖C形部115的中间板部117和顶板部116的内表面。绝缘盖121由L形板部122、侧板部123和124以及配合部125构成，L形板部122是沿着顶板部116和中间板部117的内表面，侧板部123和124从L形板部122的前端部和后端部向上并向外延伸，并覆盖顶板部116和中间板部117的侧表面，配合部125从侧板部123和124的顶端部向内延伸而形成，并与形成于固定接触件111或112的支承导体部114上的较小直径部114b相配合。如图3A和3B中所示，绝缘盖121首先定位成其配合部125与固定接触件111或112的支承导体部114上的较小直径部114b相对。然后，如图3C中所示，将绝缘盖121推向两侧，以使配合部125与支承导体部114的较小直径部114b配合。在将绝缘盖121与固定接触件111 (或112)的C形部115组装之后，仅底板部118的上表面露出，而C形部115的其它部分的内表面被绝缘盖121盖住。底板部118的露出的上表面包括接触点118a。可动接触件130设置成其两个端部定位在固定接触件111和112的C形部115内部。可动接触件130由连接杆131来支承，该连接杆固定到电磁单元200内的可动柱塞215，这将在后面描述。如图1中所示，可动接触件130在连接杆131周围具有向下凹陷部132。可动接触件130在其中心处的凹陷部132内具有通孔133。连接杆131穿过该通孔133。连接杆131具有位于其顶部的凸缘部131a。连接杆131从其底端部经接触弹簧134插入，然后穿过可动接触件130的通孔133直至接触弹簧134的顶端部与连接杆131的凸缘部131a接触。调节接触弹簧134的压缩以产生合适的弹性力，并例如借助C形环135来定位接触弹簧134。在接触件的打开状态下，可动接触件130的两端处的接触点130a与固定接触件111和112的C形部115的底板部118上的接触点118a间隔开预定的间隙。在接触件的闭合状态下，将可动接触件130的两端处的接触点130a设定成以由接触弹簧134产生的预定接触压力而与固定接触件111和112的C形部115的底板部118上的接触点118a接触。
如图2A、2B和2C中所示，设置有内侧消弧用永磁体143和144，它们被插入磁体外壳并穿过磁体外壳141和142而固定,这些磁体外壳形成于接触件外壳102的内表面上、在与可动接触件130的侧表面相对的部分处。内侧消弧用永磁体143和144磁化成沿厚度方向相对的磁极面都是N极。如图2A、2B和2C中所示，内侧消弧用永磁体143和144的沿左右方向(沿可动接触件130的纵向)的两端部定位在相对的固定接触件111的接触点118a和可动接触件130的接触点130a的位置以及相对的固定接触件112的接触点118a和可动接触件130的另一接触点130a的位置略内侧。消弧空间145形成于磁体外壳141的两侧处，且消弧空间146形成于磁体外壳142的两侧处。用于限制可动接触件130的转动的可动接触件引导件148和149在磁体外壳141和142的沿左右方向(可动接触件的纵向)的侧端部处突出形成。引导件148和149可滑动地与可动接触件的侧边缘接触。由于内侧消弧用永磁体143和144设置在绝缘管140的内表面上(接触件外壳102的矩形管部102a)，内侧消弧用永磁体143和144能定位成紧邻可动接触件130。—对外侧消弧用永磁体151和152设置在接触件外壳102的外表面上,在与内侧消弧用永磁体143和144相对的位置处。外侧消弧用永磁体151和152分别沿与内侧消弧用永磁体143和144相同的方向被磁化。外侧消弧用永磁体151和152具有比内侧消弧用永磁体143和144大的矫顽力。外侧消弧用永磁体151和152的沿左右方向、即沿可动接触件130的纵向的端部定位在固定接触件111的接触点118a与可动接触件130的接触点130a相对的位置以及固定接触件112的接触点118a与可动接触件130的另一接触点130a相对的位置的更外侧的位置。在此构造中，在沿内侧消弧用永磁体143和144的左右方向的外端部附近、从N极到S极的磁通量(该磁通量由图2A中的虚曲线标示)部分地被外侧消弧用永磁体151和152的从N极到S极的磁通量抵消，而该磁通量也由图2A中的虚曲线来标示。然而，外侧消弧用永磁体151和152的矫顽力设定成比内侧消弧用永磁体143和144的矫顽力大的值。由此，如图2A中所示，由实线标示的、从内侧消弧用永磁体143 (或144)的N极到外侧消弧用永磁体151 (或152)的S极的具有较大磁通密度的磁通量φ向外沿左右方向穿过固定接触件111和112以及可动接触件130的相对的接触点118a和130a的位置。当电源的正极连接到固定接触件111且负载连接到固定接触件112时，电流在该闭合状态下在从固定接触件111经可动接触件130而到固定接触件112的路径内流动，如图2B中所示的箭头所标示的那样。当可动接触件130向上与固定接触件111和112分离以从闭合状态改变为打开状态时，在固定接触件111的接触点118a与可动接触件130的接触点130a之间以及在固定接触件112的接触点118a与可动接触件130的接触点130a之间产生电弧。由从内侧消弧用永磁体143和144的N极到外侧消弧用永磁体151和152的S极的磁通量φ引起的洛伦兹力作用于这些电弧。洛伦兹力是沿图3C中箭头F标示的方向，并且使电弧朝向消弧空间145延长。消弧空间145和146的尺寸大于内侧消弧用永磁体143或144的厚度，这允许足够的电弧长度，以确保消灭电弧。电磁单元200具有磁轭201，该磁轭如图1中所示具有在侧视时相对平坦的U形。圆筒形辅助磁轭203固定在磁轭201的底板202的中心上。绕线管204设置在圆筒形辅助磁轭203的外侧。绕线管204包括中心圆筒体205、底部凸缘206以及顶部凸缘207，圆筒形辅助磁轭203插入该中心圆筒体，底部凸缘从中心圆筒体205的底部径向向外延伸，而顶部凸缘从中心圆筒体205的顶部径向向外延伸。励磁线圈208卷绕在由中心圆筒体205、底部凸缘206和顶部凸缘207构成的开口空间内。顶部磁轭部210固定在磁轭的开口端部内的磁轭顶部之间。与绕线管204的中心圆筒体205相对地，顶部磁轭部210在其中心处具有通孔210a。可动柱塞215以可垂直滑动的状态设置在绕线管204的中心圆筒体205内。复位弹簧214设置在可动柱塞215的底部附近的台阶部和底板部202之间。可动柱塞215具有在其顶部处径向向外突出的凸缘部216，该凸缘部从顶部磁轭210伸出。在顶部磁轭210的上表面上固定有环形的永磁体220，该永磁体围绕可动柱塞215的凸缘部216。该永磁体220沿垂直方向或者厚度方向磁化成在其顶部处具有N极、并在其底部处具有S极。在永磁体220的上表面上固定有辅助磁轭225，该辅助磁轭的外径与永磁体220的外径相同，并具有通孔224，该通孔的直径小于可动柱塞215的凸缘部216的外径。可动柱塞215的凸缘部216与辅助磁轭225的下表面接触。永磁体220的厚度T设定成等于可动柱塞215的行程L与可动柱塞215的凸缘部216的厚度t之和:T=L+t.因此，可动柱塞215的行程L受永磁体220厚度T的限制。该构造使部件的总数和影响可动柱塞215的行程的尺寸公差减到最小。此外，由于可动柱塞215的行程L仅由永磁体220的厚度T和凸缘部216的厚度t决定，所以行程L的方差能减到最小。这特别是对于行程较短的较小电磁接触器来说最为有效。永磁体220能具有包括正方形和环形的任何外部构造，只要内部周缘表面是圆柱形即可。用于支承可动接触件130的连接杆131通过在柱塞215的上部位置处螺接而固定到可动柱塞215的中心孔。在接触件的打开状态下，可动柱塞215由复位弹簧214向上驱动，且凸缘部216的上表面与辅助磁轭225的下表面接触，这是释放位置。在此状态下，可动接触件130的接触点130a与固定接触件111的接触点118a以及固定接触件112的接触点118a分离，这是电流中断状态。在此释放状态下，可动柱塞215的凸缘部216被永磁体220的磁力吸引到辅助磁轭225。此吸引力连同复位弹簧214的驱动力一起防止可动柱塞215由于振动或其它外部干扰而向下运动，从而保持可动柱塞215与辅助磁轭225接触的状态。柱塞215覆盖有由非磁性材料制成并呈圆柱形的、具有底部的盖子230。盖子230具有从其开口端部径向向外延伸的凸缘部231。凸缘部231密封连结到顶部磁轭210的下表面。此构造形成密封的容器，其中，接触件外壳102内的空间和盖子230内的空间通过顶部磁轭210内的通孔210a连通。由接触件外壳102和盖子230构成的密封容器包含诸如氢气、氮气、氢气和氮气的混合气体、空气、SF6或其它气体之类的消弧气体。现在，将在下面描述第一实施例的电磁接触器的操作。
考虑这样的结构:其中，外部连接端子板附连于固定接触件111，该端子板连接到电源，以传递大电流，而另一外部连接端子板附连于另一固定接触件112，该端子板连接到负载。当不向电磁单元200的励磁线圈208供给电流时，电磁接触器处于释放状态，在该释放状态下，电磁单元200不产生向下拉动可动柱塞215的驱动力。在此释放状态下，可动柱塞215接纳由复位弹簧产生的驱动力，从而向上与顶部磁轭210分离。同时，由永磁体220产生的吸引力通过辅助磁轭225作用于可动柱塞215的凸缘部216。因此，可动柱塞215的凸缘部216的上表面与辅助磁轭225的下表面接触。在接触机构101中，通过连接杆131连接到可动柱塞215的可动接触件130的接触点130a向上与固定接触件111和112上的接触点118a间隔开预定的间隙。因此，固定接触件111和112之间的电流路径处于中断状态，且接触机构101处于打开状态。在电磁单元200的此释放状态下，可动柱塞215接纳复位弹簧214的驱动力和环形永磁体220的吸引力。因此，可动柱塞215不会例如由于外部振动力而意外下降，并且确定地避免任何故障。当向电磁单元200的励磁线圈208供电以离开释放状态时，电磁单元200产生磁力来抵抗复位弹簧214的驱动力和环形永磁体220的吸引力而向下推动可动柱塞215。当凸缘部216的下表面与顶部磁轭210的上表面接触时，可动柱塞215停止向下运动。借助可动柱塞215的向下运动，通过连接杆131连接到可动柱塞215的可动接触件130也向下运动，以使可动接触件130的接触点130a以由接触弹簧134产生的接触压力而与固定接触件111和112的接触件118a接触。因此，产生接触件的闭合状态，在此闭合状态下，来自外部电源的大电流I流经固定接触件111、可动接触件130和固定接触件112。固定接触件111和112分别具有C形部115，该C形部如图1中所示由顶板部116、中间板部117和底板部118构成。底板部118与可动接触件130处于点接触状态。关于点接触位置，电流在底板部118内沿与在可动接触件130内流动的电流相反的方向流动。由此，电磁排斥力沿使可动接触件130打开的方向作用。然而，由于形成有C形部115，通过顶板部116的电流与通过可动接触件130的电流相反。由此，由于经过顶板部116的电流所产生的磁场和经过可动接触件130的电流所产生的磁场而产生将可动接触件130推到接触点118a上的力。较佳地，C形部115构造成将可动接触件130推到接触点118a上的力比由点接触产生的沿使可动接触件130打开的方向的电磁排斥力大。这种设计是可以的，例如通过增大顶板部116和可动接触件130的交叠面积(在平面投影中)或减小顶板部116和可动接触件130之间的距离。洛伦兹力抵抗电磁排斥力而作用，该电磁排斥力产生于可动接触件130的接触点130a与固定接触件111和112的接触点118a之间，电磁排斥力沿使接触件打开的方向作用。因此，洛伦兹力起到可靠地防止可动接触件130的接触点130a打开的作用。这减小用于支承可动接触件130的接触弹簧134的压缩力，并由此使由励磁线圈208产生的推力能够减小。因此，能减小电磁接触器的总体尺寸。为了中断对负载的供电从而离开接触机构101的闭合状态，停止对电磁单元200的励磁线圈208供电。
这消除了用于向下驱动可动柱塞215的电磁单元200电磁力。因此，可动柱塞215由于复位弹簧214的弹性力而向上运动。当凸缘部216接近辅助磁轭225时，来自环形永磁体220的吸引力增大。可动柱塞215的向上运动使通过连接杆131连接到可动柱塞215的可动接触件130向上运动。然而，在连接杆131的向上运动的早期阶段，可动接触件130保持以由接触弹簧134产生的接触压力而与固定接触件111和112接触。C形环135与连接杆131 —起向上运动，直至它碰到可动接触件并开始推动可动接触件130，使可动接触件130与固定接触件111和112分离，克服接触弹簧134的弹性力。因此，开始从接触机构的闭合状态过渡到打开状态。当接触机构的打开过程开始时，电弧开始在可动接触件130的接触点130a与固定接触件111 (或112)的接触点118a之间形成。电弧保持电流流经接触机构。由于设有覆盖固定接触件111和112的C形部115的顶板部116和中间板部117的绝缘盖121，电弧仅在固定接触件111 (或112)的接触点118a和可动接触件130的接触点130a之间形成。因此，电弧稳定地形成，且消弧性能提高。内侧消弧用永磁体143和144的相对磁极面是N极，而内侧消弧用永磁体的外极面是S极。相似地，外侧消弧用永磁体151和152的相对磁极面是N极，而外侧消弧用永磁体的外极面是S极。外侧消弧用永磁体151和152的矫顽力大于内侧消弧用永磁体143和144的矫顽力。如图2A中所示，离开内侧消弧用永磁体144的N极的磁通量φ沿可动接触件130的纵向从其内侧经过电弧产生位置流动到外侧，在该电弧产生位置处，固定接触件111和112的接触点118a与可动接触件130的对应接触件130a彼此相对。经过电弧产生位置的磁通量《P返回到外侧消弧用永磁体152的S极。相似地，离开内侧消弧用永磁体143的N极的磁通量沿可动接触件130的纵向从其内侧经过电弧产生位置流动到外侧，在该电弧产生位置处，固定接触件111和112的接触点118a与可动接触件130的对应接触件130a彼此相对。经过电弧产生位置的磁通量φ返回到外侧消弧用永磁体151的S极。于是，来自内侧消弧用永磁体143的磁通量φ和来自内侧消弧用永磁体144的磁通量φ都穿过固定接触件111的接触点118a与可动接触件130的接触点130a之间的接触位置，并穿过固定接触件112的接触点118a与可动接触件130的另一接触点130a之间的接触位置。磁通量沿可动接触件130的纵向穿过接触位置。如图2B中所示，电流I在固定接触件111侧的接触位置处从固定接触件111的接触点118a流动到可动接触件130的接触点130a (从页面的背面流到正面)。磁通量φ的方向是从内侧到外侧(向左)。如图2C中所示，根据弗莱明左手定则，洛伦兹力F起到驱动电弧朝向消弧空间145的作用。洛伦兹力的方向垂直于可动接触件130的纵向，并垂直于固定接触件111和可动接触件130之间的打开-关闭的方向(垂直于页面)。洛伦兹力F使在固定接触件111的接触点118a和可动接触件130的接触点130a之间产生的电弧延长成如下构造，即，起始于固定接触件111的接触点118a的侧面、经过消弧空间145、并到达可动接触件130的上表面。在这种延长之后，电弧最终被消灭。在消弧空间145的上部分和下部分内，磁通量相对于固定接触件111的接触点118a和可动接触件130的接触点130a之间的接触位置处的磁通量方向向上和向下倾斜。朝向消弧空间145延长的电弧进一步由朝向消弧空间145的角部延长并拉长电弧的倾斜磁通量来驱动。因此，实现了良好的中断性能。如图2B中所示，电流I在固定接触件112侧的接触位置处从固定接触件130的接触点130a流动到固定接触件112的接触点118a (从页面的正面流到背面)。磁通量φ的方向是从内侧到外侧(向右)。根据弗莱明左手定则，洛伦兹力的方向垂直于可动接触件130的纵向，并垂直于固定接触件112和可动接触件130的打开-关闭的方向(垂直于页面)。洛伦兹力使固定接触件112的接触点118a和可动接触件130的接触点130a之间产生的电弧延长成如下构造，即，起始于可动接触件130的上表面、经过消弧空间145、并到达固定接触件111的接触点118a的侧面。在这种延长之后，电弧最终被消灭。在消弧空间145的上部分和下部分内，磁通量相对于固定接触件112的接触点118a和可动接触件130的接触点130a之间的接触位置处的磁通量方向向上和向下倾斜。朝向消弧空间145延长的电弧进一步由朝向消弧空间的角部延长并拉长电弧的倾斜磁通量来驱动。因此，实现良好的中断性能。由内侧消弧用永磁体143和144在其端部处沿与可动接触件130的纵向平行的方向产生的磁通量(该磁通量如由图2A中虚曲线标示的那样从磁体的N极流到S极)部分地被由外侧消弧用永磁体151和152在其端部处沿与可动接触件130的纵向平行的方向产生的磁通量抵消，该磁通量如由图2A中虚曲线标示的那样从磁体的N极流到S极。因此，不产生会不利地影响对延长的电弧的消弧性能的这种磁通量分量。由此，防止可能损害消弧空间内的电弧驱动力的任何磁通量出现，以确保良好的消弧性能。在关闭状态下，再生的电流从负载经由接触器流到DC电源，当电磁接触器10从该关闭状态打开时，在此情况下的电流方向与图2B中所示方向相反。因此，洛伦兹力F朝向消弧空间146作用，以使电弧延长到消弧空间146内。其它消弧机构类似于图2A、2B和2C中所述的消弧机构。由于内侧消弧用永磁体143和144分别容纳于磁体外壳141和142内，而磁体外壳设置在绝缘管140 (接触件外壳102的矩形管部102a)的内表面上，电弧不与内侧消弧用永磁体143和144直接接触。因此，稳定地保持内侧消弧用永磁体143和144的磁特性，以实现稳定的中断性能。在至今所述的第一实施例的电磁接触器中，内侧消弧用永磁体143和144设置在接触件外壳102绝缘管140的内表面上，该内表面与可动接触件130的侧边缘相对。这种布置使内侧消弧用永磁体143和144接近于可动接触件130和固定接触件111和112之间的接触位置定位。这种结构增大了沿可动接触件130的纵向从内侧到外侧的磁通密度。这种磁通量对于使电弧延长到消弧空间145和146内是必须的。增大的磁通密度使得用于获得所需的磁通密度的内侧消弧用永磁体143和144的磁力减小。因此，消弧磁体的成本降低。接触装置100将固定接触件111和112的C形部115和用来给予可动接触件130上的接触压力的接触弹簧134平行设置。这种平行设置使接触机构101的高度比固定接触件、可动接触件和接触弹簧的串联设置的高度小。因此，本发明的接触装置100的尺寸较小。可动接触件130的侧边缘与接触件外壳102的绝缘管140的内表面之间的距离可以至少是内侧消弧用永磁体143和144的厚度尺寸。因此，能获得消弧空间的足够尺寸，以可靠地消灭电弧。用于容纳内侧消弧用永磁体143和144的磁体外壳141和142在与可动接触件130相对的位置处具有用于可动接触件130的引导件148和149，引导件可滑动地与可动接触件130的侧边缘接触。引导件可靠地防止可动接触件130转动。在上述第一实施例的磁接触器中，外侧消弧用永磁体151和152中的每个由单块永磁体板构成。外侧消弧用永磁体151和152可以在沿可动接触件130的纵向的中心位置处被分别分成两块永磁体板。现在，接下来参照图4来描述根据本发明的第二实施例的电磁接触器。第二实施例的电磁接触器设有位于第一实施例的电磁接触器的构造中的外侧消弧用永磁体151和152外部的磁轭。在如图4中所示的第二实施例的接触机构101构造中，外侧消弧用永磁体151和152的为S极的外表面通过一对磁轭401和402来联接。其它构造类似于第一实施例的构造。在图4中，对对应于第一实施例的部件给出与图2中的那些相同的符号，且省略对它们的说明。在第二实施例的构造中，外侧消弧用永磁体151和152通过磁轭401和402来磁连接，这些磁轭分别具有字母C的构造，并在外侧消弧用永磁体151和152的沿可动接触件130的纵向的中心位置处、在两磁轭之间设有预定的间隙。使磁轭401和402的中间板部403与接触件外壳102的左侧和右侧板部102c的外表面接触。在第二实施例的构造中，外侧消弧用永磁体151的S极的左半侧通过左侧磁轭401磁连接到外侧消弧用永磁体152的S极的左半侧；相似地，外侧消弧用永磁体151的S极的右半侧通过右侧磁轭401磁连接到外侧消弧用永磁体152的S极的右半侧。由此，从内侧消弧用永磁体143和144的与可动接触件130相对的N极出发的磁通量到达磁轭401和402的中间板部403，并经过磁轭401和402的磁路径，返回到外侧消弧用永磁体151和152的S极。在此构造中，磁通量从在内侧消弧用永磁体143和144的内部并与可动接触件130相对的N极发出。磁通量从内侧穿过可动接触件130的接触点130a与接触件111 (112)的接触点118a之间的接触位置而到外侧。由于第二实施例的具有磁轭401和402的构造，接触位置处的磁通密度增大。增大的磁通密度加大了洛伦兹力，该洛伦兹力用于在电流中断过程开始时使在接触点118a和接触点130a之间产生的电弧延长。由此，可靠地消弧。在上述第一和第二实施例的构造中，在内侧消弧用永磁体143和144以及外侧消弧用永磁体151和152的结构内，相对的磁极是N极。然而，在对应的内永磁体和外永磁体结构内，相对的磁极可以是S极。此结构使磁通量穿过电弧的方向以及洛伦兹力的方向反向，但通过该反向构造也能获得与第一和第二实施例相同的效果。在上述第一和第二实施例的构造中，接触件外壳102具有倒置浴缸的形状。然而，顶板可以是单独的构件。另一种构造也是可以的，其中接触件外壳102由金属制的矩形管本体以及关闭矩形管本体顶部的陶瓷绝缘基板构成。两个构件通过铜焊结合在一起，且绝缘矩形管设置在金属制的矩形管本体内部。
在上述第一和第二实施例的构造中，C形部115形成于固定接触件111和112内。然而，固定接触件111 (112)能如图5A和5B中所示那样由支承导体部114和L形部件160构成，该L形部件通过从C形部115移除顶板部116来形成。在可动接触件130与固定接触件111和112接触的闭合状态下，此构造也通过流经L形部件160的垂直部的电流产生磁通量，且该磁通量作用于可动接触件130和固定接触件111和112之间的接触位置处。该磁通量使可动接触件130和固定接触件111和112之间的接触位置处的磁通密度增大，以产生抵抗电磁排斥力的足够的洛伦兹力。在上述第一和第二实施例的构造中，连接杆131通过与可动柱塞螺纹连接在一起而与可动柱塞215结合。然而，可动柱塞215和连接杆131也能一体形成。在上述描述中，用于接触机构101的接触件外壳102包含诸如氢气、氮气、氢气和氮气的混合气体、空气、SF6或其它气体之类的包封气体。然而，如果流经固定接触件111和112的电流较小，就无需包封气体了。[符号说明]10:电磁接触器100:接触装置101:接触机构102:接触件外壳111，112:固定接触件114:支承导体部115: C 形部116:顶板部117:中间板部118:底板部118a:接触点121:绝缘盖130:可动接触件130a:接触点131:连接杆132:凹陷部134:接触弹簧140:绝缘管141，142:磁体外壳143，144:内侧消弧用永磁体145，146:消弧空间151, 152:外侧消弧用永磁体160: L 形部200:电磁单元201:磁轭203:圆筒形辅助磁轭
204:绕线管208:励磁线圈210:顶部磁轭部214:复位弹簧215:可动柱塞216:凸缘部220:永磁体225:辅助磁轭401,402:磁轭
权利要求
1.一种电磁接触器，所述电磁接触器包括接触装置，所述接触装置包括一对固定接触件、可动接触件和接触件外壳，所述一对固定接触件之间设有预定的间隙，所述可动接触件设置成与所述一对固定接触件自由地接触和分离，所述接触件外壳由绝缘材料制成并用于容纳所述可动接触件和固定接触件， 所述接触装置还包括一对内侧消弧用永磁体和一对外侧消弧用永磁体， 所述内侧消弧用永磁体与所述可动接触件的纵向平行地、紧邻所述可动接触件地设置在所述接触件外壳的内表面上，并且被磁化成所述内侧消弧用永磁体的相对磁极面是相同类型的磁极，以及 所述外侧消弧用永磁体在与所述内侧消弧用永磁体相对的位置设置在所述接触件外壳的外表面上，并被磁化成所述外侧消弧用永磁体的磁化方向与附近的内侧消弧用永磁体的磁化方向相同，且所述外侧消弧用永磁体的矫顽力大于所述内侧消弧用永磁体的矫顽力。
2.按权利要求1所述的电磁接触器，其特征在于， 每个外侧消弧用永磁体的沿与所述可动接触件的纵向平行的方向的外端部定位在比对应的内侧消弧用永磁体的沿与所述可动接触件的纵向平行的方向的外端部更外侧的位置。
3.按权利要求1所述的电磁接触器，其特征在于， 每个外侧消弧用永磁体沿与所述可动接触件的纵向平行的方向被分成两个部分。
4.按权利要求1至3中任一项所述的电磁接触器，其特征在于， 每个内侧消弧用永磁体覆盖有由绝缘材料制成的磁体外壳，所述磁体外壳设置在所述接触件外壳的所述内表面上。
5.按权利要求4所述的电磁接触器，其特征在于， 所述磁体外壳具有引导件，所述引导件与所述可动接触件可滑动地接触，并限制所述可动接触件的转动。
6.按权利要求1至3中任一项所述的电磁接触器，其特征在于， 所述外侧消弧用永磁体中的一个外侧消弧用永磁体的外表面的沿与所述可动接触件的纵向平行的方向的端部区域通过磁轭连接到另一外侧消弧用永磁体的外表面的端部区域，而所述外侧消弧用永磁体中的所述一个外侧消弧用永磁体的外表面的另一端部区域通过另一磁轭连接到所述另一外侧消弧用永磁体的外表面的端部区域。
全文摘要
本发明公开了一种包括接触装置的电磁接触器，接触装置包括一对固定接触件、可动接触件和接触件外壳，该对固定接触件之间具有预定间隙，可动接触件设置成与固定接触件自由地接触和分离，接触件外壳由绝缘材料制成并用于容纳可动接触件和固定接触件。接触装置包括一对内侧消弧用永磁体以及一对外侧消弧用永磁体。内侧消弧用永磁体与可动接触件的纵向平行且紧邻可动接触件地设置于接触件外壳内表面。内侧消弧用永磁体磁化成其相对磁极面是相同类型磁极。外侧消弧用永磁体设置于接触件外壳外表面，在与内侧消弧用永磁体相对的位置。外侧消弧用永磁体磁化成其磁化方向与附近的内侧消弧用永磁体磁化方向相同，且外侧消弧用永磁体的矫顽力大于内侧消弧用永磁体的矫顽力。
文档编号H01H9/44GK103094006SQ201210425688
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月30日 优先权日2011年11月1日
发明者磯崎优, 鹿志村修, 立川裕之, 高谷幸悦, 中康弘, 柴雄二 申请人:富士电机株式会社, 富士电机机器制御株式会社