(57)【要約】【課題】シーソ動作するラッチング型有極電磁リレーとの構成部品の共用化を図るとともに、永久磁石の固着を強化したシングルステイブル型有極電磁リレーを実現する。【解決手段】電磁リレー１０は、固定及び可動接点ばねブロック１，２、コイルブロック３と接極子ブロック４から成る電磁石ブロック５、カード７、及び各部品を収納する器体を備えている。永久磁石４１が前後方向に磁化され、継鉄３１の両磁極間において一方の磁極側に所定の距離ｄだけずらせて配置されることにより、ラッチング型有極電磁リレーの構成部品を共用して、新たなばね等の付勢力部品を追加することなく、シングルステイブル型の動作が実現する。永久磁石４１は、ダボ４３ｅ、アーム４３ａで位置決め固定される。接極子４２のシーソ動作により可動接点２３と固定接点１３が当接離反される。【選択図】図１
2005183262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、コイルが巻回され両端部を磁極とした継鉄とを有したコイルブロックと、
前記磁極間に配置して固着される補助継鉄と、この補助継鉄によって位置決めされる永久磁石と、前記コイルの励磁状態に応じて継鉄の両磁極に吸引離反されるシーソ型接極子と、これらを一体に固定するヒンジばねとを有した接極子ブロックと、
固定側端子と、この固定側端子に締結される板ばねと、この板ばねに設けられる固定接点とを有した固定接点ばねブロックと、
可動側端子と、この可動側端子に締結される板ばねと、この板ばねに設けられる可動接点とを有した可動接点ばねブロックと、
前記接極子及び可動接点ばねブロックの双方に連接され、前記接極子の揺動に応じて前記固定接点と可動接点の当接開離を行うためのカードと、
前記固定接点ばねブロック、可動接点ばねブロック、及びカードを固定する固定部を有した器体と、を備えた電磁リレーにおいて、
前記接極子は、その略中央にシーソ回動動作の支点を有し、該支点が前記永久磁石に対して不動となるように前記ヒンジばねにより前記補助継鉄に固定され、前記永久磁石は、前記両磁極の一方の磁極側にずらせて前記補助継鉄に位置決め固着されることにより、前記接極子が磁極に吸引離反される吸引力を両磁極間でアンバランスとし、シングルステイブル型化したことを特徴とする有極電磁リレー。
【請求項２】
前記補助継鉄は、平板からプレス加工により形成され、前記永久磁石を位置決めする複数のダボと、補助継鉄本体の周縁部から延伸して屈曲し前記永久磁石を挟持するように形成された１対のアームと、を備え、
前記アームは、前記ヒンジばねを係合して該ヒンジばねの回動軸となる突起を備えていることを特徴とする請求項１に記載の有極電磁リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルステイブル型有極電磁リレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気回路に永久磁石を内蔵する有極電磁リレーが知られている。有極電磁リレーには、ラッチング型とシングルステイブル型がある。ラッチング型（双安定型又はバイステイブル型）電磁リレーでは、電磁コイルが無励磁の場合に接極子が常に一方の磁極に吸引されており、コイル励磁を止めてもその時点で吸引されている磁極にそのまま吸引保持され、極性の異なる励磁電流によって他方の磁極に反転吸引され、コイル励磁を止めてもその時点で吸引されている磁極にそのまま保持される。
【０００３】
また、シングルステイブル型（単安定形型）電磁リレーでは、コイル励磁によって逆方向の吸引力を発生させて接極子を他方の磁極に吸引させ、コイル励磁を止めると接極子が最初の状態（特定の一方の磁極への吸引状態）に復帰する。シングルステイブル型電磁リレーにおける単安定性は、多くの場合、接極子が吸引離反する電磁コイルの２つの磁極間に内蔵する電磁石を、両磁極に対して非対称に配置することで行われる。
【０００４】
シングルステイブル型有極電磁リレーを実現するものとして、例えば、Ｕの字型の鉄芯にコイルが巻かれ、対向する両端が磁極を形成するコイルブロックと、前記対向する磁極間に挿入して固定し、磁気バイパス回路を形成する平板状継鉄と、この平板状継鉄に設けられた凹部に装着し、厚み方向に互いに異なる極性に磁化した永久磁石と、この永久磁石に接触し、電磁石の作用により回転運動して前記磁極に接触する接極子とを備えたシングルステイブル型有極電磁石において、前記平板状継鉄に、前記磁極間の中心線に非対称に凹部を形成し、この凹部に前記永久磁石を配置するとともに、磁気抵抗を調節する磁気抵抗調整部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、磁極間の中心線に非対称に形成した凹部内に回転支点となる突部を形成するとともに、前記凹部と対向する接極子面に凹部を形成し、この凹部に前記永久磁石を固着して、永久磁石と共に接極子を回転する回転支点型有極電磁石が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、同一磁気回路部品を用いてラッチング型とシングルステイブル型を実現する有極電磁リレーとして、対向する一対の磁極片間に配置する永久磁石の位置によって、磁極片間に挿入されたアーマチュアの振り子動作を双安定型と単安定形で切り替える構成のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、接極子がシーソ動作をするラッチング型有極電磁リレーの提案、及び、接極子がシーソ動作をするラッチング型有極電磁リレーと永久磁石を内蔵しない無極型のシングルステイブル型電磁リレーとの部品を共用する提案が、本出願人によりなされている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特許第２８９７８６０号公報
【特許文献２】特開平８−９６６８５号公報
【特許文献３】特許第２８０５９１８号公報
【特許文献４】特開２００２−１５６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に示されるようなシングルステイブル型電磁リレーにおいては、シーソ動作する接極子の回動中心が不明確であり、動作が不安定となるおそれがある。すなわち、ほぼ平坦に近い鈍角三角形状の突部回りでシーソ動作する接極子が、電磁石又は永久磁石による磁力によって位置決め保持されると推測されるが、このような接極子の位置決めでは、外部からの衝撃により接極子が予期せぬ姿勢となり、他の構成部材と接触して摩擦力により動作が安定しないおそれがあると思われる。また、これらの電磁リレーでは、永久磁石が平板状継鉄の凹部に装着されるためその凹部の加工工数が必要である。また、特許文献２に示される電磁リレーでは、接極子とともに永久磁石が一体となってシーソ動作するため、動作物の慣性が大きく、動作速度や動作音について不利な構造になっている。
【０００９】
また、特許文献３に示されるような電磁リレーは、棒状のアーマチュアの一端が揺動する振り子動作型の電磁リレーであり、その構造によって次のような問題点が考えられる。すなわち、アーマチュアと永久磁石の磁化の方向が直交しているので、アーマチュアの揺動動作をさせるための強力な永久磁石が必要である。また、アーマチュアが揺動する方向とアーマチュアに発生する主な磁力線の方向が直交しているので、アーマチュアに強力な磁力を発生させる電磁コイルが必要である。
【００１０】
また、特許文献４に示されるような接極子がシーソ動作をするラッチング型有極電磁リレーにおいては、接極子に明確な回転中心が定義され、接極子がヒンジばねによって回動自在に固定されている。このような有極電磁リレーにおいて、ラッチング型有極電磁リレーとシングルステイブル型有極電磁リレーの構成部品の共用化を図ることは、製造コスト低減や部品点数削減等の観点から有益であり、構成部品を共用したシングルステイブル型有極電磁リレーの実現が強く望まれている。なお、耐振性の面から永久磁石の固定をより強化することも望まれている。
【００１１】
本発明は、上記課題を解消するものであって、シーソ動作するラッチング型有極電磁リレーの構成部品の共用化を図るとともに、永久磁石の固着を強化したシングルステイブル型電磁リレーを実現する有極電磁リレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、コイルとコイルが巻回され両端部を磁極とした継鉄とを有したコイルブロックと、前記磁極間に配置して固着される補助継鉄とこの補助継鉄によって位置決めされる永久磁石と前記コイルの励磁状態に応じて継鉄の両磁極に吸引離反されるシーソ型接極子とこれらを一体に固定するヒンジばねとを有した接極子ブロックと、固定側端子とこの固定側端子に締結される板ばねとこの板ばねに設けられる固定接点とを有した固定接点ばねブロックと、可動側端子とこの可動側端子に締結される板ばねとこの板ばねに設けられる可動接点とを有した可動接点ばねブロックと、前記接極子及び可動接点ばねブロックの双方に連接され、前記接極子の揺動に応じて前記固定接点と可動接点の当接開離を行うためのカードと、前記固定接点ばねブロック、可動接点ばねブロック、及びカードを固定する固定部を有した器体と、を備えた電磁リレーにおいて、前記接極子は、その略中央にシーソ回動動作の支点を有し、該支点が前記永久磁石に対して不動となるように前記ヒンジばねにより前記補助継鉄に固定され、前記永久磁石は、前記両磁極の一方の磁極側にずらせて前記補助継鉄に位置決め固着されることにより、前記接極子が磁極に吸引離反される吸引力を両磁極間でアンバランスとし、シングルステイブル型化したことを特徴とする有極電磁リレーである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の有極電磁リレーにおいて、前記補助継鉄は、平板からプレス加工により形成され、前記永久磁石を位置決めする複数のダボと、補助継鉄本体の周縁部から延伸して屈曲し前記永久磁石を挟持するように形成された１対のアームとを備え、前記アームは、前記ヒンジばねを係合して該ヒンジばねの回動軸となる突起を備えているものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、補助継鉄の中央に永久磁石を配置するとシーソ動作するラッチング型となる有極電磁リレーにおいて、永久磁石を一方の磁極の方向にずらせて配置することにより、シングルステイブル型有極電磁リレーを実現するので、構成部品の共用化ができ、新たなばね等の付勢力部品を追加することなく、製造コストの低減や部品点数増の抑制ができ、また、設計に要するコストを削減できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、補助継鉄にダボとアームを設けて永久磁石の位置決め固着を強化しているので、永久磁石を確実に固着でき、有極電磁リレーの安定した動作が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るシングルステイブル型有極電磁リレーについて、図面を参照して説明する。なお、部品の方向を必要に応じて矢印とともに図中に付記参照する。図１に、カバーを外した状態のシングルステイブル型有極電磁リレー（以下、単に電磁リレー）１０を示す。電磁リレー１０は、概観すると、固定接点ばねブロック１と、可動接点ばねブロック２と、コイルブロック３及び接極子ブロック４から成る電磁石ブロック５と、カード７と、これら各部品を内部に収納する器体（器体のボディ６１のみ図示）とを備えている。以下に各ブロックの詳細説明をする。適宜、図２及び図３を参照する。
【００１７】
固定接点ばねブロック１は、金属板を屈曲して成る固定側端子１１と、この固定側端子１１にリベットで締結される金属製の板ばね１２と、この板ばね１２に固着される金属製の固定接点１３とにより構成されている（図３参照）。
【００１８】
可動接点ばねブロック２は、金属板により成る可動側端子２１と、この可動側端子２１にリベットで締結される金属製の板ばね２２と、この板ばね２２に固着される金属製の可動接点２３とにより構成されている（図３参照）。また、板ばね２２の右方端部にはカード７装着用の突片２２ａが右方に突設されている。固定接点ばねブロック１と可動接点ばねブロック２とは、それぞれの固定接点１３と可動接点２３を対向させる態様で、器体のボディ６１に形成された溝状の固定部６１ｃに嵌入して配設されている。
【００１９】
続いて、図２を主に参照して電磁石ブロック５について説明する。電磁石ブロック５は、前述のようにコイルブロック３と接極子ブロック４で構成される。シングルステイブル型の有極電磁リレー１０におけるコイルブロック３は、図２の左中央に示すように、概観では継鉄３１にコイル３３を巻回して構成され、詳述すると、前方方向に屈曲した両端部３１ａ，３１ｂの先端をＴ字状の磁極とした継鉄３１と、樹脂製のボビン３２と、このボビン３２を介して継鉄３１における両端部３１ａ、３１ｂ間の中央部にコイル電線を巻回して成るコイル３３と、ボビン３２と一体に固着されコイル３３の電線端部がそれぞれ接続（例えば半田接続）される一対のコイル端子３４とにより構成されている。また、ボビン３２の下面側には、継鉄３１挿入用の溝（図示せず）が形成されている。
【００２０】
ここで、コイルブロック３の製造手順を説明する。まず、上述したボビン３２の挿入用の溝に継鉄３１を挿入し、コイル電線をボビン３２に巻回してコイル３３を設け、続いて、コイル電線の両端を一対のコイル端子３４にそれぞれ接続する。これにより、コイルブロック３が得られる。
【００２１】
接極子ブロック４は、図２の上部及び右中央に示すように、補助継鉄４３、永久磁石４１、接極子４２、及びヒンジばね４４を、この順序で積層して構成される。
【００２２】
永久磁石４１は、左右方向の長さが継鉄３１の両端部３１ａ、３１ｂ間の長さよりも短い板状（図２の例では直方体形状）に形成される。また、前後方向に関しては、永久磁石４１の前面表面が継鉄３１の両端部３１ａ、３１ｂの先端よりも前方に若干突出するように配置される。左右方向については、電磁リレー１０における永久磁石４１は、シングルステイブル型の動作を実現するため、すなわち、新たなばね等の付勢力部品を追加することなく、接極子４２が継鉄３１の磁極に吸引離反される吸引力を両磁極間でアンバランスとするため、一方の磁極の方向（図２においては右方向）に所定の距離ｄだけずらせて配置される。
【００２３】
接極子４２は、左右方向の長さが継鉄３１の両端部３１ａ、３１ｂ間の長さよりも長い板状に形成され、矢視Ａの図に示すように永久磁石４１に対向する後面略中央に突設された突部４２ｂと、前面にヒンジばね４４との締結用の１対の突部４２ｃとを有している。なお、右方に形成された突部４２ａは、図示していない電磁リレーの可動接点を動作させるための連結部として用いられる（後述）。
【００２４】
補助継鉄４３は、左右方向の長さが継鉄３１の両端部３１ａ、３１ｂ間の長さと同程度で若干短い長さの板状部分に、左右の突部４３ｄ、下方の脚部４３ｂ、さらに上下辺から前方に向けて屈曲して形成された１対のアーム４３ａを備えて形成されている。突部４３ｄは、継鉄３１のＴ字状端部の後ろ側に載せて、また、脚部４３ｂは、図示しない電磁リレーのボディに設けられた溝に嵌入して、それぞれ補助継鉄４３を固着するために用いられる。
【００２５】
また、補助継鉄４３の前面には、さらに、永久磁石４１の位置決め用の複数のダボ（突起）４３ｅが形成されている。これらのダボ４３ｅは、永久磁石４１を、中心からずらせて配置するため、前述の所定距離ｄだけ一様にずらせて形成されている。また、２つのアーム４３ａにはそれぞれ外方に向かって突出した円柱形状の軸部４３ｃが形成されている。この上下方向に形成された軸部４３ｃの中心軸は、接極子４２がシーソ動作をするときの回動中心として設定されており、後述するように、軸部４３ｃとヒンジばね４４を用いて、回動中心が不動となるように、補助継鉄４３、永久磁石４１、及び接極子４２が固定される。なお、補助継鉄４３の各部を左右対称に形成して永久磁石を左右対称に配置したものは、ラッチング型（双安定型）の有極電磁リレーに用いることができる。
【００２６】
ヒンジばね４４は、永久磁石４１、接極子４２及び補助継鉄４３を一体に固定するものであり、弾性を有する薄手の金属板により形成され、上下左右に腕が延びた十字状であり、接極子４２の前面に取着される中央部４４ａと、中央部４４ａから上下に延びた１対の腕の各端部から後方に屈曲され、補助継鉄４３のアーム１の外面に係合するように形成された両側部４４ｂとを有している。そして、両側部４４ｂには、補助継鉄４３のアーム４３ａに形成された軸部４３ｃが嵌入される孔４４ｅが穿設されている。また、中央部４４ａの左右に延びた１対の腕には、接極子４２の突部４２ｃが嵌入される孔４４ｄが穿設されている。
【００２７】
ここで、接極子ブロック４の組立手順を説明する。まず、補助継鉄４３にダボ４３ｅで位置決めして永久磁石４１を配置し、続いて、永久磁石４１に重ねて接極子４２を配置し、最後に、接極子４２の突部４２ｃをヒンジばね４４の各孔４４ｄに嵌入すると共に、補助継鉄４３のアーム４３ａにおける軸部４３ｃをヒンジばね４４の孔４４ｅに嵌入する。これにより、補助継鉄４３、永久磁石４１、及び接極子４２をヒンジばね４４で一体に固定した接極子ブロック４が得られる。
【００２８】
得られた接極子ブロック４は、補助継鉄４３の左右の突部４３ｄを、継鉄３１のＴ字状端部の後ろ側に載せて、コイルブロック３と一体化され、図２に示すように、シングルステイブル型有極電磁リレー用の電磁石ブロック５が得られる。
【００２９】
次に、図３及び図４により電磁リレー１０の組立について説明する。上述した各ブロック及びカード７は、図４に示す電磁リレー１０の器体６の下部側構成部品であるボディ６１に組み込まれる。図３に示すように、ボディ６１に対して、固定接点ばねブロック１、可動接点ばねブロック２、コイルブロック３がまず組み込まれる。次に、接極子ブロック４における補助継鉄４３の左右両端が、コイルブロック３の継鉄３１の上に載るように、接極子ブロック４が組み込まれる。このとき、補助継鉄の脚部４３ｂ（図２参照）がボディ６１の図示しない溝（固定部）に嵌入して固定される。続いて、カード７の孔７ｂに接極子４２の突部４２ａが、またカード７の孔７ａに板ばね２２の突片２２ａがそれぞれ嵌入されるようにカード７が組み込まれる。このとき、カード７の孔７ｃには、ボディ６１に形成されたカード固定用の突部６１ｂ（図１参照）が前後に摺動自在に挿入される。なお、ボディ６１には、両ばねブロック１，２と、電磁石ブロック５とを仕切る隔壁６１ａが設けられている（図１参照）。各ブロックとカードを器体のボディ６１に組み込んで形成した本体ブロック９は、図４に示すように、カバー６２を被せて固定され、シングルステイブル型有極電磁リレー１０が完成する。
【００３０】
ここで、図１に戻って、電磁リレー１０の機械的動作を説明する。接極子４２がその略中心回りにシーソ動作すると、カード７が前／後動作（図の左右方向動作）を行い、板ばね２２が前／後動作をし、板ばね２２に固着された可動接点２３が、対向する固定接点１３に当接／離反して、電磁リレー１０の閉／開が行われる。
【００３１】
次に、図５（ａ）（ｂ）及び図６により接極子の回動構造を説明する。本発明のシングルステイブル型電磁リレーにおいて、永久磁石４１と補助継鉄４３の他は、ラッチング型有極電磁リレーと共用して同じ構成部品を用いることができる（永久磁石４１についても、電磁リレーの寸法と永久磁石の寸法との関係によるが、多くの場合、共用可能となる）。ラッチング型有極電磁リレー用の電磁石ブロック１０５が、図５（ｂ）に示すように、基本的に左右対称であるのに対し、本発明に係る電磁石ブロック５において、永久磁石４１が、継鉄３１の略対称軸上にある接極子４２の回動支点（後述）位置から所定の距離ｄだけずらして、補助継鉄４３で左右非対称に位置決め固定されている。この所定の距離ｄだけ永久磁石４１をずらすことにより、シングルステイブル型電磁リレーを実現することができ、また、それ故に、専用の位置決め部材を用いる必要がある。永久磁石４１がずらされることにより接極子４２の回動動作が電磁石ブロックにおける両磁極間でアンバランスとなり、シングルステイブル状態が実現される。
【００３２】
電磁石ブロック５における接極子４２の回動動作の支点は、図６に示すように、接極子４２の永久磁石４１に対向する後面略中央に突設された突部４２ｂと永久磁石４１との接触点となる。なお、回動動作安定化のため、支点は複数の点列又は連続線（すなわち突部４２ｂが複数点か線状）によって直線状に形成され、その直線によって、接極子４２のシーソ運動の回動軸が定義される。また、補助継鉄４３の１対のアーム４３ａ上にそれぞれ外方に向かって突出して形成された円柱形状の軸部４３ｃの中心軸と、前述の回動軸を一致させて接極子ブロックが構成されている。これらの軸を精度良く一致させることにより、接極子４２の安定した滑らかな回動動作が実現されている。なお、図６に示す回動動作の支点の様子は、電磁石ブロック１０５についても同じである。
【００３３】
次に、シングルステイブル型有極電磁リレーの動作について、ラッチング型有極電磁リレーと比較して説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明のシングルステイブル型有極電磁リレーにおける電磁石ブロック５のコイル電流のＯＮ／ＯＦＦと接極子回動動作の関係を示し、図８は、回転モーメントと接極子の回転角の関係を示し、図９（ａ）〜（ｇ）及び図１０は、ラッチング型有極電磁リレーについて同様の関係を示す。図７及び図９において、補助継鉄４３，１４３が磁性体の場合について示されている。
【００３４】
シングルステイブル型有極電磁リレーの接極子４２は、図７（ａ）に示すように、コイル３３の電流ＯＦＦの状態において、永久磁石４１がずらされた方向の側に永久磁石４１による回転モーメントによって吸引されて角度α傾いている。永久磁石４１は、接極子４２に向かう方向（図の上下方向）に磁化されており、接極子４２は磁性体である。永久磁石４１の磁荷によって生成される磁束は、例えば、永久磁石４１の左側（図の左側、以下同様）における左回りの磁束ｂ１と、永久磁石の右側における右回りの磁束ｂ２とからなる（磁化の方向が上下逆転すると磁束ｂ１，ｂ２の方向も逆転する）。
【００３５】
ここで、接極子４２に作用する回動支点（突部４２ｂ近傍）回りの回転モーメントＭの方向、及び接極子４２の回転方向（角度θ）について、左回り方向を正方向と定義する。また、θ＝０の位置は、接極子４２が補助継鉄４３に平行な状態とする。接極子４２が回転すると接極子の左（図の左側）端は、図の上下方向に移動する。下方向にｘ軸を定義し、θ＝０のとき、ｘ＝０、θ＝±αのときｘ＝±Δｘとする。このｘの値は、前述のカード７の移動距離（ストローク）を表し、従って、可動接点２３の移動距離に関係する。図７（ａ）に示される接極子の状態は、図８に示す回転モーメントＭと回転角θのグラフにおいて、点ａで表される。次に、図７（ｂ）に示すように、接極子４２の右側で磁束ｂ２と同じ方向の磁束ｂ３が発生するようにコイル３３に励磁電流を流す（右ＯＮ）と、継鉄３１の右側の磁極における磁束が強化され、また継鉄３１の左側の磁極における磁束が弱められるため、全体として右回りのモーメントが発生し、接極子４２は、図８における点ｂの状態となる。
【００３６】
右電流ＯＮの状態を維持すると、図７（ｃ）に示すように、接極子４２は、右側磁極に吸着され、図８における点ｃの状態となり、この状態が維持される。この点ｃの状態は、前出の図１において、接極子４２が継鉄３１の端部３１ｂに吸着された状態であり、磁力による回転モーメントが板ばね２２の付勢力に打ち勝ってカード７を右方に変位させ、可動接点２３が固定接点１３に当接された状態である。続いて、図７（ｄ）に示すように、励磁電流をＯＦＦすると、接極子は、永久磁石４１による左回りモーメントにより、図８における点ｄの状態を経由して、点ａの状態に復帰する。このようにして、電磁石ブロック５の接極子４２は、シングルステイブル型シーソ動作を行うことができる。このシーソ動作によって、前述のように、カードを介して可動接点と固定接点の間で回路の開閉動作が行われる。
【００３７】
続いて、ラッチング型有極電磁リレーの電磁石ブロック１０５の動作を説明する。接極子４２に作用する回転モーメントＭの方向、接極子４２の回転方向（角度θ）、及び接極子の移動方向（ｘ軸）を、前出の図７と同様に定義する。電磁石ブロック１０５において、永久磁石４２は、図９（ａ）に示すように、接極子４２の回動支点に対して左右対称に設けられている。従って、永久磁石４１により支点回りに発生する磁束ｂ１，ｂ２は左右対称である。コイル電流ＯＦＦの状態では、接極子４２に対する回転モーメントＭは略ゼロであり（図１０における点ａの状態）、接極子４２が何らかの理由で左右のいずれかに傾くと、接極子４２がその方向に吸着された状態となる。次に、図９（ｂ）に示すように、接極子４２の左側で磁束ｂ１と同じ方向の磁束ｂ３が発生するようにコイル３３に励磁電流を流す（左ＯＮ）と、継鉄３１の左側の磁極における磁束が強化され、また継鉄３１の右側の磁極における磁束が弱められるため、全体として左回りのモーメントが発生し、接極子４２は左側磁極に吸着され、図１０における点ｂの状態となる。
【００３８】
続いて、コイル３３に上述と逆方向の励磁電流を流す（右ＯＮ）と、右側の磁極における磁束が強化され、また左側の磁極における磁束が弱められるため、全体として右回りのモーメントが発生し、接極子４２は、図９（ｃ）（ｄ）に示す状態、すなわち図１０における点ｃ、点ｄの状態を経由して右側磁極に吸着され、図９（ｅ）、及び図１０における点ｅの状態となる。この点ｅの状態は、前出の図１をラッチング型有極電磁リレーの図と見做すと、可動接点２３が固定接点１３に当接された状態である。次に、コイル３３を左電流ＯＮの状態にすると、上述同様に、接極子４２は、図９（ｆ）（ｇ）に示す状態、すなわち図１０における点ｆ、点ｇの状態を経由して左側磁極に吸着され、図９（ｂ）、及び図１０における点ｂの状態となる。図１０における点ｂ、又は点ｅの状態でコイル３３の電流がＯＦＦされると、前述のようにその状態が永久磁石によって維持される。
【００３９】
図１０に示す状態遷移図は、電磁石ブロック１０５の対称性を反映して、原点Ｏ回りに点対称となっている。一方、前述の図８に示す状態遷移図は、シングルステイブル型有極電磁リレーの動作を反映して非対称になっている。
【００４０】
次に、ラッチング型有極電磁リレーの構成部品にもとづいてシングルステイブル型有極電磁リレーを構成する２つの方法について、前出の図７、図９、及び図１１を参照して接極子に作用する付勢力（永久磁石の吸引力Ｆｍによる付勢力と、ばね復元力Ｆｓによる付勢力）の観点から説明する。図１１（ａ）（ｂ）は、コイル３３が励磁されていない場合の接極子４２に作用する付勢力と接極子４２の回転角との関係（接極子状態）を示す。接極子４２の左右回転位置で接極子４２に作用する付勢力は、ラッチング型有極電磁リレーでは左右対称であり、シングルステイブル型有極電磁リレーでは左右非対称である。逆に、接極子の左右回転位置で接極子４２に作用する付勢力を左右対称とするとラッチング型有極電磁リレーが実現し、左右非対称とするとシングルステイブル型有極電磁リレーが実現する。図１１（ａ）は、本発明のシングルステイブル型有極電磁リレーの構成方法を示し、付勢力の非対称性を永久磁石４１をずらすことによって実現している。また、図１１（ｂ）は、付勢力の非対称性を新たな付勢力を追加（ばねを追加）して実現している。
【００４１】
まず、ラッチング型有極電磁リレーの接極子に作用する付勢力について説明する。ラッチング型有極電磁リレーの接極子に作用する付勢力は、図１１（ａ）の左図に示すように、永久磁石による磁石吸引力Ｆｍとばね復元力Ｆｓからなり、共に原点Ｏの回りに対称である。ばね復元力Ｆｓを発生するばねは、前出のいずれかの図に示された可動接点ばねブロック２に設けられた板ばね２２であり、板ばね２２の復元力Ｆｓがカード７を介して接極子４２に作用する。図１１における横軸は、図７（ａ）に示すように、接極子４２の回転角θ、又は接極子４２の一端の平行移動距離（ストローク）ｘを示す。横軸の左右限界はθ＝±α、又はｘ＝±Δｘである。２つの付勢力の一方の磁石吸引力Ｆｍは、接極子状態が横軸の原点Ｏから離れる方向に向かう付勢力を接極子４２に及ぼす。すなわち、接極子４２が補助継鉄４３と平行な状態は、磁石吸引力Ｆｍの作用のもとで不安定な状態であり、θ＝±αにおける状態は安定な状態である。
【００４２】
他方、ばね復元力Ｆｓによる付勢力は、接極子状態が横軸の原点Ｏに向かう力を接極子４２に及ぼす（概念的な付勢力の方向を図中に横向きの白抜き矢印で示す）。なお、ばね復元力Ｆｓは、磁石吸引力Ｆｍとの絶対値比較が容易となるように、符号反転した−Ｆｓ（ばね負荷）として表示されている。ラッチング型有極電磁リレーでは、接極子４２の回転限界内の全域−α≦θ≦＋αにおいて（又は、少なくとも回転限界θ＝±αにおいて）、磁石吸引力Ｆｍとばね復元力の合力は、接極子状態が原点Ｏを離れる方向となるように構成され、２つの安定点を有するいわゆる双安定型有極電磁リレーが実現する。
【００４３】
上述のθ＝±αにおける安定点の一方、例えばθ＝−αの状態を不安定点とし、θ＝αの状態を安定点とすると、単安定型、すなわちシングルステイブル型有極電磁リレーが実現する。永久磁石４１を、図７（ａ）に示すようにずらすと、図１１（ａ）の右図に示すように、磁石吸引力Ｆｍが、原点Ｏに対して非対称となる。接極子４２の一方の回転限界であるθ＝−αにおいて、磁石吸引力Ｆｍとばね復元力の合力は、接極子状態が原点Ｏに向かう方向となり、また、他方の回転限界であるθ＝αにおいて、合力は、接極子状態が原点Ｏから離れる方向となるので、θ＝−αで不安定、θ＝αで安定となり、本発明に係るシングルステイブル型有極電磁リレーが実現する。
【００４４】
また、前述のように、付勢力（の合力）の非対称性を、永久磁石をずらして磁石吸引力Ｆｍを変化させる代わりに、新たなばねの追加による付勢力の追加で実現すると、図１１（ｂ）の右図に示すようになる。図１１（ｂ）の左図は、ラッチング型有極電磁リレーにおける付勢力を示し、図１１（ａ）の左図と同じである。ばね復元力Ｆｓは、回転限界θ＝−α側で磁石吸引力Ｆｍに打勝って接極子状態が原点Ｏに向かう合力が得られるように、より強化されている。上述した図１１の接極子安定状態に対して、安定状態に打勝つ付勢力をコイル３３の励磁力により付加することで、電磁リレーの動作が行われる。
【００４５】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、補助継鉄の形状をシングルステイブル型とラッチング型の両有極電磁リレーに対応できる形にして接着剤のみによって固定することも可能である。シングルステイブル型有極電磁リレーとラッチング型有極電磁リレーとの構成部品共用化の度合いは、完成品の混同防止や確実な固定による安全性の確保などの観点から、その部品共用化の度合いを決定すればよい。また、補助継鉄を形成する材料は、磁性材料に限らず、非磁性体を用いてもよく、さらに、非磁性体と磁性体とを複合して用いてもよく、いずれを用いるかは、永久磁石の形状と、着磁の強弱によって選択すればよい。非磁性の材料で補助継鉄を形成すると、個々の補助継鉄間の形状変動による磁気抵抗の変動、磁化状態の経時変化、着磁の変動などに影響されることがなく、有極電磁リレーの安定した動作が実現される。特に、電磁リレーの組立後に、永久磁石を着磁する場合に、位置決め部材としての補助継鉄による磁気的影響を考慮する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のシングルステイブル型有極電磁リレーの内部平面図。
【図２】同上有極電磁リレーの電磁石ブロックの組立を説明する斜視図。
【図３】同上有極電磁リレーの組立途中の説明斜視図。
【図４】同上有極電磁リレーの組立を説明する斜視図。
【図５】（ａ）は同上シングルステイブル型有極電磁リレーの電磁石ブロックの一部断面模式図、（ｂ）は同上電磁リレーと部品を共用して形成されるラッチング型有極電磁リレーの電磁石ブロックの一部断面模式図。
【図６】本発明の有極電磁リレーにおける接極子の回動機構の説明図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明のシングルステイブル型有極電磁リレーにおける接極子回動動作を説明する電磁石ブロックの断面図。
【図８】同上有極電磁リレーの接極子に作用する回転モーメントと接極子の回転角の関係を示す状態遷移図。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る同上電磁リレーの部品を共用して形成されるラッチング型有極電磁リレーにおける接極子回動動作を説明する電磁石ブロックの断面図。
【図１０】同上ラッチング型有極電磁リレーの接極子に作用する回転モーメントと接極子の回転角の関係を示す状態遷移図。
【図１１】（ａ）はラッチング型有極電磁リレーとこれをもとに構成した本発明のシングルステイブル型有極電磁リレーにおける接極子に作用する力と接極子の回転角の関係図、（ｂ）はラッチング型有極電磁リレーとこれをもとにばね付勢力を付加して構成する場合のシングルステイブル型有極電磁リレーにおける接極子に作用する力と接極子の回転角の関係図。
【符号の説明】
【００４７】
１    固定接点ばねブロック
２    可動接点ばねブロック
３    コイルブロック
４    接極子ブロック
６    器体
７    カード
１０    電磁リレー
１１    固定側端子
１２，２２    板ばね
１３    固定接点
２１    可動側端子
２３    可動接点
３１    継鉄
３１ａ，３１ｂ    端部
３３    コイル
４１    永久磁石
４２    接極子
４３    補助継鉄
４３ａ    アーム
４３ｃ    突起
４３ｅ    ダボ
４４    ヒンジばね
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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