(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点板と、前記固定接点板に取り付けられる固定接点とを含む固定接点部と、
可動接点板と、前記可動接点板に取り付けられる可動接点とを含む可動接点部と、
前記可動接点部を動作させることで、前記可動接点を前記固定接点に接触させる電磁石装置と、
前記固定接点部及び前記可動接点部の両側面に設けられた永久磁石と、
を有する電磁継電器であって、
前記固定接点板または前記可動接点板の少なくともいずれか一方の接点板は、
前記永久磁石のローレンツ力の発生方向の上流側に、前記接点板の他の領域よりも厚さが薄く、かつ、貫通穴が設けられた領域を有しており、
前記接点板の接点は、
前記接点板に接点が取り付けられた場合に、前記永久磁石のローレンツ力の発生方向の下流側における前記接点の外縁部分と前記他の領域の外縁部分との段差が前記接点の頭部の厚さより小さくなるように構成されており、
前記接点を形成する接点部材の胴部が前記貫通穴に挿通し、該接点部材の頭部が、前記他の領域よりも厚さが薄く、かつ、貫通穴が設けられた領域の第１の面に取り付けられた状態で、該第１の面とは反対側の第２の面から、前記胴部をかしめることにより、前記接点板に取り付けられることを特徴とする電磁継電器。
【請求項２】
固定接点板と、前記固定接点板に取り付けられる固定接点とを含む固定接点部と、
可動接点板と、前記可動接点板に取り付けられる可動接点とを含む可動接点部と、
前記可動接点部を動作させることで、前記可動接点を前記固定接点に接触させる電磁石装置と、
前記固定接点部及び前記可動接点部の両側面に設けられた永久磁石と、
を有する電磁継電器であって、
前記固定接点部は２つの固定接点を有し、前記可動接点部は該２つの固定接点に対向する２つの可動接点を有し、前記可動接点部が動作し該２つの可動接点が対向する該２つの固定接点に接触することで、該２つの固定接点の間が導通し、該２つの固定接点及び該２つの可動接点の各々の両側面に前記永久磁石を設けることで、前記永久磁石のローレンツ力の発生を同一方向にし、
前記固定接点部または前記可動接点部の少なくともいずれか一方は、接点板を形成する部材の前記永久磁石のローレンツ力の発生方向の上流側に、接点を形成する部材を接合した、平坦なクラッド材により構成されていることを特徴とする電磁継電器。
【請求項３】
前記固定接点部は２つの固定接点を有し、前記可動接点部は該２つの固定接点に対向する２つの可動接点を有し、前記可動接点部が動作し該２つの可動接点が対向する該２つの固定接点に接触することで、該２つの固定接点の間が導通することを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気信号の入力に応じて接点の開閉を行う電磁継電器が広く普及している。一般に、電磁継電器は、固定接点部と、固定接点部に接触する可動接点部と、可動接点部を動作させるための電磁石装置とを備える。また、固定接点部及び可動接点部は、それぞれ、接点ばねと接点とを有しており、これらの部材の構成については、これまで小型化や品質・耐久性の向上等の観点から、種々の提案がなされてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平４−３２４８６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３２４４号公報
【特許文献３】実開昭６２−８９７４５号公報
【特許文献４】実公平６−２０２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、電磁継電器の場合、固定接点部と可動接点部との間で生じるアーク放電を短時間で消弧可能な構成が求められる。
【０００５】
本発明の１つの側面では、電磁継電器においてアーク放電の消弧性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、電磁継電器は、以下のような構成を有する。すなわち、
固定接点板と、前記固定接点板に取り付けられる固定接点とを含む固定接点部と、
可動接点板と、前記可動接点板に取り付けられる可動接点とを含む可動接点部と、
前記可動接点部を動作させることで、前記可動接点を前記固定接点に接触させる電磁石装置と、
前記固定接点部及び前記可動接点部の両側面に設けられた永久磁石と、
を有する電磁継電器であって、
前記固定接点板または前記可動接点板の少なくともいずれか一方の接点板は、
前記永久磁石のローレンツ力の発生方向の上流側に、前記接点板の他の領域よりも厚さが薄く、かつ、貫通穴が設けられた領域を有しており、
前記接点板の接点は、
前記接点板に接点が取り付けられた場合に、前記永久磁石のローレンツ力の発生方向の下流側における前記接点の外縁部分と前記他の領域の外縁部分との段差が前記接点の頭部の厚さより小さくなるように構成されており、
前記接点を形成する接点部材の胴部が前記貫通穴に挿通し、該接点部材の頭部が、前記他の領域よりも厚さが薄く、かつ、貫通穴が設けられた領域の第１の面に取り付けられた状態で、該第１の面とは反対側の第２の面から、前記胴部をかしめることにより、前記接点板に取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
電磁継電器においてアーク放電の消弧性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電磁継電器の全体構成を示す図である。
【図２】アーク放電の消弧機能を説明するための図である。
【図３】固定接点部の構成の一例を示す図である。
【図４】リベット接合により、接点部材を固定接点ばねに取り付ける方法を示した図である。
【図５】クラッド材により固定接点部を構成した様子を示す図である。
【図６】クラッド材により固定接点部と可動接点部とを構成した様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［第１の実施形態］
＜１．電磁継電器の全体構成＞
はじめに、本実施形態に係る電磁継電器の全体構成について説明する。図１は、外側カバーを取り外した状態の電磁継電器の全体構成及び電磁継電器の一部を拡大して示した図である。
【００１１】
図１に示すように、電磁継電器１００は、固定接点部１１０ａ、１１０ｂと、可動接点部１２０ａ、１２０ｂと、電磁石装置１３０とを有している。固定接点部１１０ａ、１１０ｂと、可動接点部１２０ａ、１２０ｂと、電磁石装置１３０とは、ベースモールド１４０と底板１５０とにより固定されている。また、底板１５０の下側には、端子１６０、１７０が突出している。
【００１２】
固定接点部１１０ａ、１１０ｂは、固定接点ばね（固定接点板）１１１ａ、１１１ｂと固定接点１１２ａ、１１２ｂとをそれぞれ有し、各々の固定接点ばね１１１ａ、１１１ｂは、２つの端子１６０の一方とそれぞれ接続されている。同様に、可動接点部１２０ａ、１２０ｂは可動接点ばね（可動接点板）１２１ａ、１２１ｂと可動接点１２２ａ、１２２ｂとをそれぞれ有し、それぞれ固定接点ばね１１１ａ、１１１ｂ及び固定接点１１２ａ、１１２ｂと対向して配されている。２つの可動接点ばね１２１ａ、１２１ｂは、保持部材１３６を介して接極子１３１に接続されている。
【００１３】
電磁石装置１３０は、接極子１３１、鉄心１３２、巻線１３３、駆動用継鉄１３４、ヒンジばね１３５、保持部材１３６を有する。
【００１４】
接極子１３１は、駆動用継鉄１３４の上端部を支点として回転運動するよう構成されている。接極子１３１が駆動用継鉄１３４の上端部を支点として回転運動すると、保持部材１３６を介して接極子１３１に接続された可動接点部１２０ａ、１２０ｂは、接触位置と非接触位置との間を往復動作する。なお、接触位置とは、可動接点１２２ａ、１２２ｂと固定接点１１２ａ、１１２ｂとが接触する位置をいい、非接触位置とは、可動接点１２２ａ、１２２ｂと固定接点１１２ａ、１１２ｂとが非接触となる位置をいう。
【００１５】
また、接極子１３１は、鉄心１３２の端面（鉄心面）に対して吸着離反する。具体的には、巻線１３３と接続された端子１７０に電圧が印加されることで電磁力が生じると、接極子１３１は鉄心面に吸着される。この結果、可動接点部１２０ａ、１２０ｂが接触位置へと動作する。なお、可動接点部１２０ａ、１２０ｂが接触位置に動作すると、一方の端子（例えば、図１の左側の端子）１６０が、他方の端子（例えば、図１の右側の端子）１６０と導通することなる。このとき、電流は、一方の端子１６０から固定接点ばね１１１ａへと流れ、固定接点１１２ａと可動接点１２２ａとの間で、矢印１１３方向に流れる。更に電流は、可動接点１２２ａから可動接点ばね１２１ａ、１２１ｂへと流れ、可動接点１２２ｂと固定接点１１２ｂとの間で、矢印１１４方向に流れる。更に電流は、固定接点１１２ｂから固定接点ばね１１１ｂへと流れ、他方の端子１６０へと流れる。
【００１６】
ヒンジばね１３５は、接極子１３１が鉄心面から離反する方向に接極子１３１を付勢する。なお、ヒンジばね１３５は、接極子１３１が鉄心面から離反する方向に接極子１３１を常に付勢しているため、端子１７０への電圧の印加が停止すると、接極子１３１は鉄心面から離反し、可動接点部１２０ａ、１２０ｂは非接触位置へと動作する。そして、次に端子１７０へ電圧が印加されるまでの間、可動接点部１２０ａ、１２０ｂの非接触位置は維持されることとなる。
【００１７】
＜２．アーク放電の消弧機能（その１）＞
次にアーク放電の消弧機能について説明する。アーク放電は、固定接点１１２ａと可動接点１２２ａ及び固定接点１１２ｂと可動接点１２２ｂとがそれぞれ接触する時、または、離れる時に発生する放電現象である。電磁継電器１００の場合、アーク放電が消滅するまでに時間がかかると、対応する固定接点と可動接点との間の電気的な接続が遮断されるまでに時間がかかる。つまり、接極子１３１が鉄心１３２から離反し、固定接点と可動接点との間の物理的な接続が遮断されたとしても、電気的な接続が遮断されるまでに時間を要してしまうこととなる。
【００１８】
このため、本実施形態による電磁継電器１００では、固定接点１１２ａ、１１２ｂ及び可動接点１２２ａ、１２２ｂに対して、両側面から磁界をかけ、ローレンツ力を発生させることで、アーク放電を早期に消滅させる消弧機能を付加している。
【００１９】
図２は、アーク放電の消弧を説明するための図であり、固定接点部１１０ａ、１１０ｂと可動接点部１２０ａ、１２０ｂとを拡大して示す。図２（ａ）において、矢印１１３は、固定接点１１２ａと可動接点１２２ａとの間に流れる電流Ｉａの向きを示している。また、矢印２０２は、固定接点１１２ａ及び可動接点１２２ａの両側面に永久磁石２２１ａ、２２２ａを配したことにより生じる磁界Ｂａの向きを示している。
【００２０】
磁界Ｂａが矢印２０２の方向に生じている状態で電流Ｉａが矢印１１３方向に流れると、図２（ｂ）に示すように、矢印２０３方向にローレンツ力Ｆａが発生する。このため、接点間に発生したアーク放電がＦａの向きに飛ばされ、アーク放電を早期に消滅させることができる。
【００２１】
同様に、図２（ａ）において矢印１１４は、固定接点１１２ｂと可動接点１２２ｂとの間に流れる電流Ｉｂの向きを示している。また、矢印２１２は、固定接点１１２ｂ及び可動接点１２２ｂの両側面に永久磁石２２１ｂ、２２２ｂを配したことにより生じる磁界Ｂｂの向きを示している。
【００２２】
磁界Ｂｂが矢印２１２の方向に生じている状態で電流Ｉｂが矢印１１４方向に流れると、図２（ｃ）に示すように、矢印２１３方向にローレンツ力Ｆｂが発生する。このため、接点間に発生したアーク放電がＦｂの向きに飛ばされ、アーク放電を早期に消滅させることができる。
【００２３】
なお、図２（ｂ）、（ｃ）から明らかなように、ローレンツ力Ｆａが発生する方向とローレンツ力Ｆｂが発生する方向とは同一である。つまり、ローレンツ力Ｆａが発生する方向とローレンツ力Ｆｂが発生する方向とが同一になるように、電流Ｉａ及び電流Ｉｂが流れる方向を勘案して、永久磁石２２１ａ、２２２ａ、２２１ｂ、２２２ｂの磁極の向きが定められている。
【００２４】
＜３．アーク放電の消弧機能（その２）＞
次に、本実施形態に係る電磁継電器１００の更なる消弧機能について説明する。アーク放電を早期に消滅させるために、本実施形態に係る電磁継電器１００では、ローレンツ力Ｆａ、Ｆｂを発生させるだけでなく、ローレンツ力Ｆａ、Ｆｂの発生方向において、固定接点と固定接点ばねとの間の急峻な形状変化を抑えた構成としている。固定接点と固定接点ばねとの間に段差等の急峻な形状変化があった場合、アーク放電が段差等において再点弧することとなり、アーク放電を早期に消滅させる際の妨げとなるからである。
【００２５】
図３は、固定接点部１１０ｂにおいて、固定接点ばね１１１ｂと固定接点１１２ｂとの間の段差を小さくすることで、急峻な形状変化を抑えた構成の一例を示している。
【００２６】
図３（ａ）は、固定接点部１１０ｂと可動接点部１２０ｂを含む電磁継電器１００の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域３００（固定接点部１１０ｂと可動接点部１２０ｂ）の拡大図である。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、固定接点部１１０ｂでは、ローレンツ力Ｆｂの発生方向（矢印２１３方向）における固定接点１１２ｂと固定接点ばね１１１ｂとの間の急峻な形状変化を抑えるように構成されている。具体的には、固定接点ばね１１１ｂの先端領域３０１の厚さを他の領域よりも薄くし、先端領域３０１に固定接点１１２ｂを配することで、固定接点１１２ｂの矢印２１３方向の外縁と固定接点ばね１１１ｂとの間の段差を小さくしている。
【００２８】
つまり、固定接点ばね１１１ｂの先端領域３０１の厚さを他の領域よりも薄くすることで、薄くしない場合と比べて、固定接点１１２ｂの矢印２１３方向の外縁３０３と固定接点ばね１１１ｂの表面３０２との段差ｄを抑えることができる。この結果、アーク放電が固定接点１１２ｂの外縁３０３と固定接点ばね１１２ｂの表面との間の段差において再点弧することがなくなり、アーク放電を早期に消滅させることができる。
【００２９】
なお、図３（ｂ）では、固定接点部１１０ｂの構成の一例について説明したが、固定接点部１１０ａの構成についても同様である。
【００３０】
また、電磁継電器１００が直流負荷に用いられる場合、プラスとマイナスの極性によって接点の外縁と接点ばねの表面との間の段差への影響度合いが異なる。このため、固定接点部と可動接点部のうち、図３（ｂ）に示すように、固定接点部における段差を小さくするだけでもアーク放電を早期に消滅させる改善効果を得ることができる。
【００３１】
特に、固定接点１１２ｂの径が大きい場合、接触面に丸みをつけたまま厚さを薄く加工することは困難である。このため、固定接点ばね１１１ｂの先端領域３０１の厚さを他の領域よりも薄くすることで段差ｄを抑える上記構成は固定接点１１２ｂの径が大きい場合に特に有効である。なお、接点の径を大きくするのは、接点の径が小さい場合と比べて、接点に流れる電流が大きい場合でも電気的寿命を長くすることができるからである。
【００３２】
＜４．固定接点の取り付け方法＞
次に、固定接点１１２ｂを固定接点ばね１１１ｂに取り付けるための方法について説明する。固定接点を固定接点ばねに取り付けるための一般的な方法として、ロウ付け加工が挙げられる。しかしながら、ロウ付け加工の場合、寸法精度が悪く、ロウを溶解させるための処理が必要となるためコストアップが不可避である。
【００３３】
そこで、本実施形態に係る電磁継電器１００では、固定接点用の接点部材を固定接点ばね１１１ｂに取り付けるにあたり、リベット接合を用いる。図４は、リベット接合により、接点部材４１０ｂを固定接点ばね１１１ｂに取り付ける方法を示した図である。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、固定接点ばね１１１ｂの先端領域３０１には、貫通穴４０１が設けられている。図４（ｂ）に示すように、リベット構造を有する接点部材４１０ｂの胴部４１１を、貫通穴４０１に挿通させる。これにより、図４（ｃ）に示すように、リベット構造を有する接点部材４１０ｂの頭部４１２の図示下面と先端領域３０１の表面とが面接触するように取り付けられた状態となる。
【００３５】
この状態で、固定接点ばね１１１ｂの反対側（裏面４０２側）から、接点部材４１０ｂの胴部４１１をかしめることにより、図４（ｄ）に示すように、接点部材４１０ｂが固定接点ばね１１１ｂに接合され、固定接点１１２ｂを形成する。
【００３６】
このように、リベット接合により、固定接点を固定接点ばねに取り付けた場合、ロウ付け加工する場合と比較して、取り付けが容易で、取り付けコストを抑えることができる。
【００３７】
＜５．まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る電磁継電器では、
・固定接点及び可動接点の両側面に永久磁石を配し、磁界をかけることで、ローレンツ力を発生させる構成とした。これにより、アーク放電を早期に消滅させることが可能となる。
・固定接点ばねの先端領域の厚さを、他の領域の厚さよりも薄くし、当該先端領域に固定接点を配することで、ローレンツ力の発生方向における固定接点の外縁と固定接点ばねとの段差を小さくする構成とした。これにより、アーク放電を早期に消滅させる効果を更に高めることが可能となる。
・固定接点ばねの先端領域に固定接点を取り付けるにあたり、リベット接合を用いる構成とした。これにより、大きさの小さい固定接点を、低コストで容易に取り付けることが可能となる。
【００３８】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、固定接点をリベット接合により固定接点ばねに取り付けることで、固定接点部を構成することとしたが、固定接点部の構成はこれに限定されない。例えば、固定接点ばねを構成する部材に接点を構成する貴金属部を圧延することで接合した、平坦なクラッド材により固定接点部を構成するようにしてもよい。
【００３９】
図５は、本実施形態におけるクラッド材により構成された固定接点部を説明するための図である。このうち、図５（ａ）は、固定接点部５１０ｂと可動接点部１２０ｂの拡大図である。また、図５（ｂ）は、クラッド材により構成された固定接点部５１０ｂの斜視図である。
【００４０】
図５（ｂ）に示すように、固定接点部５１０ｂは、固定接点５１２ｂを構成する貴金属部が固定接点ばね５１１ｂを構成する金属に形成されている凹部に埋め込まれて一体化されている。このため、固定接点５１２ｂと固定接点ばね５１１ｂとの間に段差はなく、平坦な形状を有している。このような構造を有する固定接点部５１０ｂによれば、アーク放電を早期に消滅させる消弧性能を、更に高めることができる。
【００４１】
また、クラッド材を用いた場合、リベット接合により固定接点を取り付けた場合のように、先端領域の厚さが他の領域の厚さよりも薄くなるように固定接点ばねを加工する必要がない。また、固定接点の外縁と固定接点ばねの表面との間の段差を小さくするために、固定接点の頭部の厚みを極力薄く加工する必要もない。
【００４２】
つまり、クラッド材により固定接点部を構成することにより、固定接点部の生成が容易になるうえ、消弧性能が向上する。
【００４３】
［第３の実施形態］
上記第２の実施形態では、固定接点部においてクラッド材を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定接点部と可動接点部の両方に、クラッド材を用いる構成としてもよい。
【００４４】
図６は、クラッド材により固定接点部と可動接点部とを構成した様子を示す図である。図６に示すように、可動接点部６２０ｂは、可動接点６２２ｂを構成する貴金属部が可動接点ばね６２１ｂを構成する金属に埋め込まれて一体化されている。このため、可動接点６２２ｂの外縁と可動接点ばね６２１ｂの表面との間に段差はない。この結果、アーク放電を早期に消滅させる消弧性能が更に向上する。
【００４５】
［第４の実施形態］
上記各実施形態では、ローレンツ力が下方向に発生することを前提として説明したが、ローレンツ力の発生方向は下方向に限られない。例えば、ローレンツ力が上方向に発生するように、永久磁石２２１ａ、２２２ａ、２２１ｂ、２２２ｂの磁極の向きを定めてもよい。ただし、この場合、接点の外縁のうち、上側部分と接点ばねの表面との間の段差を小さくする構成とする。上方向にアーク放電が飛ばされた場合に、接点の外縁の上側部分と接点ばねの表面との間の段差において、再点弧することがないようにするためである。
【００４６】
上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００                        ：電磁継電器
１１０ａ、１１０ｂ、５１０ｂ  ：固定接点部
１１１ａ、１１１ｂ、５１１ｂ  ：固定接点ばね
１１２ａ、１１２ｂ、５１２ｂ  ：固定接点
１２０ａ、１２０ｂ、６２０ｂ  ：可動接点部
１２１ａ、１２１ｂ、６２１ｂ  ：可動接点ばね
１２２ａ、１２２ｂ、６２２ｂ  ：可動接点
１３０                        ：電磁石装置
１３１                        ：接極子
１３２                        ：鉄心
１３３                        ：巻線
１３４                        ：駆動用継鉄
１３５                        ：ヒンジばね
１３６                        ：保持部材
１４０                        ：ベースモールド
１５０                        ：底板
１６０                        ：端子
１７０                        ：端子
２２１ａ、２２２ａ            ：永久磁石
２２１ｂ、２２２ｂ            ：永久磁石
３０１                        ：先端領域
３０２                        ：表面
３０３                        ：外縁
４０１                        ：貫通穴
４０２                        ：裏面
４１０ｂ                      ：接点部材
４１１                        ：胴部
４１２                        ：頭部
【図１】
0006422249.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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