(57)【要約】【課題】接点装置を強制的に駆動させることができる電磁継電器を提供する。【解決手段】電磁継電器１は、接点装置３と、第１ブロック２１及び第２ブロック２２を有する電磁石装置２とを備える。第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第１状態と第２状態とを少なくとも含む複数の状態の間で切り替えられる。第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第１状態では、コイル２２２への通電時にコイル２２２で生じる磁束によって磁化された可動子２１２に、永久磁石から吸引と反発との少なくとも一方による磁気駆動力を作用させて可動子２１２を移動させる。また、第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第２状態では、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置が第１状態とは異なっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点装置と、
第１ブロック及び第２ブロックを有する電磁石装置とを備え、
前記第１ブロックは、コイルの中心軸方向において第１位置と第２位置との間で移動する可動子を有し、前記可動子の移動に伴って前記接点装置を開閉し、
前記第２ブロックは、前記コイルと、前記可動子の移動方向における前記コイルの少なくとも一方側に設けられた永久磁石とを有し、
前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、相対的に移動するように構成されており、
前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、前記コイルへの通電時に前記コイルで生じる磁束によって磁化された前記可動子に、前記永久磁石から吸引と反発との少なくとも一方による磁気駆動力を作用させて前記可動子を移動させる第１状態と、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの相対的な位置が前記第１状態とは異なる第２状態とを少なくとも含む複数の状態の間で切り替えられるように構成されていることを特徴とする電磁継電器。
【請求項２】
前記複数の状態は、第３状態をさらに含み、
前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、前記第１状態から前記第２状態に切り替えられるときと、前記第１状態から前記第３状態に切り替えられるときとで、前記第１ブロックに対する前記第２ブロックの相対的な移動方向が反対となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。
【請求項３】
前記第１状態と前記第２状態と前記第３状態との少なくとも１つの状態において前記第１ブロックと前記第２ブロックとの相対的な位置を保持するロック機構をさらに備えていることを特徴とする請求項２記載の電磁継電器。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが前記第１状態である場合において、前記コイルへの通電により前記第２位置から前記第１位置へ移動した前記可動子を前記第１位置で保持する磁束を発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁継電器。
【請求項５】
少なくとも前記接点装置が収納される気密容器をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項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、電磁継電器に関し、より詳細には、固定接点及び可動接点を備えた電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接点機構と、接点機構を収納するハウジングとを備えた電磁継電器が提供されている（例えば特許文献１参照）。接点機構は、固定接点及び可動接点を有する接点装置と、固定接点に接触する第１位置と固定接点から離れる第２位置との間で可動接点を移動させる駆動装置とを備えている。
【０００３】
駆動装置は、互いに対向するように配置された固定鉄心及び可動鉄心と、可動鉄心に取り付けられて可動鉄心とともに移動するシャフトと、コイルに通電することによって固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させる電磁石装置とを備えている。シャフトの先端には可動接点が取り付けられており、可動接点は、シャフトとともに移動することにより第１位置と第２位置との間で移動する。
【０００４】
特許文献１記載の電磁継電器では、コイルに通電して固定鉄心と可動鉄心との間に磁気吸引力を発生させると、磁気吸引力によって可動鉄心が固定鉄心側に移動する。可動鉄心が固定鉄心側に移動すると、可動鉄心に取り付けられたシャフトも可動鉄心と同じ向きに移動する。その結果、シャフトの先端に取り付けられた可動接点が固定接点に接触する。
【０００５】
また、特許文献１記載の電磁継電器では、コイルへの通電を停止させると、固定鉄心と可動鉄心との間の磁気吸引力がなくなり、復帰ばねのばね力によって可動鉄心が固定鉄心から離れる向きに移動する。可動鉄心が固定鉄心から離れる向きに移動すると、可動鉄心に取り付けられたシャフトも可動鉄心と同じ向きに移動する。その結果、シャフトの先端に取り付けられた可動接点が固定接点から離れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／１１６４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１記載の電磁継電器のように、コイルに通電することで発生する磁気吸引力によって接点装置を駆動させる構造において、接点装置を強制的に駆動させたいという要望があった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされており、接点装置を強制的に駆動させることができる電磁継電器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】
【０００９】
第１の形態の電磁継電器は、接点装置と、第１ブロック及び第２ブロックを有する電磁石装置とを備え、前記第１ブロックは、コイルの中心軸方向において第１位置と第２位置との間で移動する可動子を有し、前記可動子の移動に伴って前記接点装置を開閉し、前記第２ブロックは、前記コイルと、前記可動子の移動方向における前記コイルの少なくとも一方側に設けられた永久磁石とを有し、前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、相対的に移動するように構成されており、前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、前記コイルへの通電時に前記コイルで生じる磁束によって磁化された前記可動子に、前記永久磁石から吸引と反発との少なくとも一方による磁気駆動力を作用させて前記可動子を移動させる第１状態と、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの相対的な位置が前記第１状態とは異なる第２状態とを少なくとも含む複数の状態の間で切り替えられるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の形態の電磁継電器では、第１の形態において、前記複数の状態は、第３状態を含み、前記第１ブロックと前記第２ブロックとは、前記第１状態から前記第２状態に切り替えられるときと、前記第１状態から前記第３状態に切り替えられるときとで、前記第１ブロックに対する前記第２ブロックの相対的な移動方向が反対となるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
第３の形態の電磁継電器は、第２の形態において、前記第１状態と前記第２状態と前記第３状態との少なくとも１つの状態において前記第１ブロックと前記第２ブロックとの相対的な位置を保持するロック機構をさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
第４の形態の電磁継電器は、第１〜第３の形態のうちいずれかの形態において、前記永久磁石は、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが前記第１状態である場合において、前記コイルへの通電により前記第２位置から前記第１位置へ移動した前記可動子を前記第１位置で保持する磁束を発生させることを特徴とする。
【００１３】
第５の形態の電磁継電器は、第１〜第４の形態のうちいずれかの形態において、少なくとも前記接点装置が収納される気密容器をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電磁継電器は、第１ブロックと第２ブロックとを第１状態から第２状態に切り替えることで第１ブロックと第２ブロックとの相対的な位置を変えることができ、その結果、接点装置を強制的に駆動させることが可能になる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の電磁継電器において接点装置をオフさせた状態を示す断面図である。
【図２】実施形態の電磁継電器において接点装置をオンさせた状態を示す断面図である。
【図３】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第１状態である場合における可動子の位置と可動子に作用する力との関係を示すグラフである。
【図４】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第２状態である場合を示す断面図である。
【図５】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第２状態である場合における可動子の位置と可動子に作用する力との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第３状態である場合を示す断面図である。
【図７】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第３状態である場合を示す他の断面図である。
【図８】実施形態の電磁継電器において第１ブロックと第２ブロックとが第３状態である場合における可動子の位置と可動子に作用する力との関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは実施形態の電磁継電器における要部の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態の電磁継電器１は、図１及び図２に示すように、接点装置３と、電磁石装置２とを備えている。電磁石装置２は、第１ブロック２１及び第２ブロック２２を有している。第１ブロック２１は、コイル２２２の中心軸方向において第１位置と第２位置との間で移動する可動子２１２を有し、可動子２１２の移動に伴って接点装置３を開閉する。第２ブロック２２は、コイル２２２と、可動子２１２の移動方向におけるコイル２２２の少なくとも一方側に設けられた永久磁石（第１永久磁石２２４、第２永久磁石２２５）とを有している。第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、相対的に移動するように構成されている。第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第１状態と第２状態とを少なくとも含む複数の状態の間で切り替えられるように構成されている。第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第１状態では、コイル２２２への通電時にコイル２２２で生じる磁束によって磁化された可動子２１２に、永久磁石から吸引と反発との少なくとも一方による磁気駆動力を作用させて可動子２１２を移動させる。また、第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第２状態では、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置が第１状態と異なっている。
【００１７】
以下、本実施形態の電磁継電器１について、図１〜図９を参照して具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００１８】
また、以下では、図１において、固定接点３１と可動接点３２とが並ぶ方向を上下方向とし、可動接点３２から見て固定接点３１側を上方、その逆を下方として説明する。また、以下では、図１において、一対の接点台３１１，３１２が並ぶ方向を左右方向とし、一方の接点台３１１から見て他方の接点台３１２側を右方、その逆を左方として説明する。
【００１９】
なお、図１では、これらの方向（上、下、左、右）を表す矢印を図示しているが、この矢印は、単に説明を補助する目的で記載しているに過ぎず、実体を伴わない。また、上記の方向の規定は、本実施形態の電磁継電器１の使用形態を限定する趣旨ではない。
【００２０】
本実施形態の電磁継電器１は、例えば電気自動車（ＥＶ）に搭載され、走行用のバッテリから負荷（例えばインバータ）への直流電力の供給経路上に接点部３０が電気的に接続される。本実施形態の電磁継電器１は、図１及び図２に示すように、電磁石装置２と、接点装置３と、ハウジング４と、内ケース５と、ロック機構とを備えている。
【００２１】
電磁石装置２は、第１ブロック２１と、第２ブロック２２とを備えている。第１ブロック２１は、筒体２１１と、可動子２１２と、復帰ばね２１３と、シャフト２１４と、第１受止部２１５と、第２受止部２１６とを有している。また、第２ブロック２２は、ボビン２２１と、コイル２２２と、継鉄２２３と、第１永久磁石２２４と、第２永久磁石２２５と、第１外側磁性部２２６と、第２外側磁性部２２７とを有している。
【００２２】
筒体２１１は、非磁性材料により構成されており、上端が開口し、下端部に底部２１１ａを有する有底円筒状に形成されている。筒体２１１は、上下方向の寸法が、ボビン２２１の上下方向の寸法よりも大きく設定されている。筒体２１１の内部には、可動子２１２が収納されている。この筒体２１１は、接点装置３の底板３５（後述する）の下面に接合されている。
【００２３】
可動子２１２は、例えば電磁軟鉄等の磁性材料により構成された可動鉄芯であり、軸部２１２ａと第１突出部２１２ｂと第２突出部２１２ｃとを有している。軸部２１２ａは、上下方向を長手方向とする円柱状に形成されている。第１突出部２１２ｂは、軸部２１２ａの上端部から全周にわたって軸部２１２ａの径方向に向かって突出した円環状に形成されている。第２突出部２１２ｃは、軸部２１２ａの下端部から全周にわたって軸部２１２ａの径方向に向かって突出した円形に形成されている。上下方向に直交する平面における第１突出部２１２ｂ及び第２突出部２１２ｃの外径は、筒体２１１の内径よりも僅かに小さく設定されている。これにより、可動子２１２は、筒体２１１の内部において上下方向にのみ移動するように移動方向が規制されている。
【００２４】
また、軸部２１２ａの上端面には、上下方向と直交する平面において断面形状が円形状である凹部２１２ｄが形成されている。この凹部２１２ｄには、中心軸方向が上下方向と一致する向きで配置されたコイル状の復帰ばね２１３の下端側が嵌め込まれている。復帰ばね２１３は、上端が接点装置３の底板３５の下面に接触し、下端が凹部２１２ｄの底面に接触することで、可動子２１２に対して下向きの弾性力を作用させる。
【００２５】
シャフト２１４は、非磁性材料により構成されており、上下方向を長手方向とする丸棒状に形成されている。シャフト２１４は、電磁石装置２で発生した駆動力を、電磁石装置２の上方に設けられている接点装置３へ伝達するように構成されている。シャフト２１４は、丸棒状の軸部２１４ａと、軸部２１４ａの上端部に形成された鍔部２１４ｂとを有している。シャフト２１４の軸部２１４ａは、第２受止部２１６の貫通孔２１６ａ（後述する）、及び復帰ばね２１３の内側を通って、下端部が可動子２１２に固定されている。ここでは、シャフト２１４を非磁性材料で形成しているが、磁性材料で形成してもよい。
【００２６】
また、筒体２１１の内部には、第１受止部２１５と、第２受止部２１６とがさらに収納されている。第１受止部２１５及び第２受止部２１６は、例えば合成樹脂、剛性ゴム、スポンジなどの衝撃吸収材により構成されており、上下方向に移動する可動子２１２を受け止めることで可動子２１２の移動範囲を規制する。
【００２７】
第１受止部２１５は、上下方向に直交する平面における断面形状が円形状に形成されており、筒体２１１の底部２１１ａの上面に設けられている。すなわち、第１受止部２１５は、可動子２１２に対して下側の位置に配置されており、下向きに移動する可動子２１２を受け止めるように構成されている。
【００２８】
第２受止部２１６は、上下方向に直交する平面における断面形状が円環状に形成されており、筒体２１１の開口周縁部に設けられている。すなわち、第２受止部２１６は、可動子２１２に対して上側の位置に配置されており、上向きに移動する可動子２１２を受け止めるように構成されている。また、第２受止部２１６の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔２１６ａが形成されており、この貫通孔２１６ａには、復帰ばね２１３及びシャフト２１４が通されている。
【００２９】
なお、第１受止部２１５及び第２受止部２１６は、複数の材料が組み合わされて構成されていてもよい。例えば、第１受止部２１５及び第２受止部２１６は、可動子２１２側にスポンジ、可動子２１２とは反対側に剛性ゴムが設けられた二層で構成されていてもよい。
【００３０】
ボビン２２１は、例えば合成樹脂などの電気絶縁材料により構成されている。ボビン２２１は、上下方向を長手方向とする円筒状に形成された巻胴部２２１ａと、巻胴部２２１ａの上端に設けられた円形の上鍔部２２１ｂと、巻胴部２２１ａの下端に設けられた円形の下鍔部２２１ｃとを有している。巻胴部２２１ａには、中心軸方向が上下方向と一致するようにして導線が巻き付けられており、この導線によりコイル２２２が構成されている。また、巻胴部２２１ａの内側を上下方向に貫通するように筒体２１１が設けられており、ボビン２２１は、筒体２１１に対して上下方向に移動可能となっている。
【００３１】
継鉄２２３は、例えば電磁軟鉄などの磁性材料により構成されており、コイル２２２を囲むように設けられている。具体的には、継鉄２２３は、第１片２２３ａと第２片２２３ｂと第３片２２３ｃと第４片２２３ｄとが組み合わされた矩形の枠状に形成されている。第１片２２３ａはコイル２２２の上側に位置し、第２片２２３ｂはコイル２２２の下側に位置する。また、第３片２２３ｃはコイル２２２の左側に位置し、第４片２２３ｄはコイル２２２の右側に位置する。第１片２２３ａ及び第２片２２３ｂの各々には、筒体２１１が上下方向に貫通する貫通孔２２３ｅ，２２３ｆが形成されている。第１片２２３ａの上面には、第１永久磁石２２４が設けられ、第２片２２３ｂの下面には、第２永久磁石２２５が設けられている。継鉄２２３のうち、第１片２２３ａは、第１永久磁石２２４と磁気的に結合され、第１永久磁石２２４の磁束を通す内側磁性部として機能し、第２片２２３ｂは、第２永久磁石２２５と磁気的に結合され、第２永久磁石２２５の磁束を通す内側磁性部として機能する。また、継鉄２２３は、コイル２２２の漏れ磁束を低減するシールド部としても機能する。なお、本実施形態の継鉄２２３は、第１片２２３ａと第２片２２３ｂと第３片２２３ｃと第４片２２３ｄとが一体に形成されているが、別体に構成されていてもよい。
【００３２】
第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５は、例えばネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などで構成されており、上下方向に直交する平面における断面形状が円環状に形成されている。第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５の各々には、筒体２１１が上下方向に貫通する貫通孔２２４ａ，２２５ａが形成されている。すなわち、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５は、可動子２１２に対して可動子２１２の移動方向（上下方向）と直交する方向に離れた位置に配置されている。また、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５は、上面と下面とに互いに異なる極性の磁極面を有しており、磁場を発生させる。第１永久磁石２２４は、上面がＮ極面、下面がＳ極面となるように配置されている。また、第２永久磁石２２５は、上面がＳ極面、下面がＮ極面となるように配置されている。なお、図中の「Ｎ」、「Ｓ」の記号は、単に説明を補助する目的で記載しているに過ぎず、実体を伴わない。また、第１永久磁石２２４の上面には第１外側磁性部２２６が設けられ、第２永久磁石２２５の下面には第２外側磁性部２２７が設けられている。
【００３３】
第１外側磁性部２２６及び第２外側磁性部２２７は、例えば電磁軟鉄などの磁性材料により構成されており、上下方向に直交する平面における断面形状が円環状に形成されている。第１外側磁性部２２６は、第１永久磁石２２４と磁気的に結合され、第１永久磁石２２４の磁束を通すように構成されている。第２外側磁性部２２７は、第２永久磁石２２５と磁気的に結合され、第２永久磁石２２５の磁束を通すように構成されている。また、第１外側磁性部２２６及び第２外側磁性部２２７の各々には、筒体２１１が上下方向に貫通する貫通孔２２６ａ，２２７ａが形成されている。
【００３４】
ここで、コイル２２２への通電によって磁化された可動子２１２に対して、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５の磁場が発生させる力が上向きに作用するように、可動子２１２と、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５との位置関係が設定される。
【００３５】
接点装置３は、一対の固定接点３１と一対の可動接点３２とを一対の接点部３０として備えており、可動接点３２が固定接点３１に接触している閉状態と、可動接点３２が固定接点３１から離れている開状態とを切り替え可能に構成されている。
【００３６】
また、接点装置３は、一対の接点台３１１，３１２と、可動接触子３２１と、ケース３３と、連結体３４と、底板３５とをさらに有している。
【００３７】
一対の接点台３１１，３１２の各々は、導電性材料により構成されており、上下方向に直交する平面における断面形状が円形状となる円柱状に形成されている。一対の接点台３１１，３１２は、電磁石装置２の上方において上下方向に直交する平面内の一方向（左右方向）に離れて配置されており、各々の下端部には固定接点３１が設けられている。なお、固定接点３１は、一対の接点台３１１，３１２と一体に構成されていてもよいし、一対の接点台３１１，３１２とは別部材からなり一対の接点台３１１，３１２に固定されていてもよい。
【００３８】
ここで、一対の接点台３１１，３１２は、外部回路（例えばバッテリ、負荷）を電気的に接続するための端子としての機能も有する。例えば、バッテリを一方の接点台３１１に電気的に接続し、負荷を他方の接点台３１２に電気的に接続することにより、可動接点３２が固定接点３１に接触した閉状態においてバッテリから負荷への直流電力の供給路が形成される。
【００３９】
ケース３３は、例えばセラミックなどの耐熱性材料により構成されており、下面が開口した箱状に形成されている。ケース３３の上壁には、一対の貫通孔３３１が形成されている。一対の接点台３１１，３１２の各々は、貫通孔３３１に通された状態でケース３３に固定されている。また、ケース３３の開口を下方から覆うように板状の底板３５が配置されている。具体的には、ケース３３の開口周部は、全周にわたって設けられた連結体３４を介して、底板３５の周縁部に接合されている。
【００４０】
なお、ケース３３は、その内部に気密空間を形成する気密容器として構成されるのが好ましい。また、ケース３３の内部には、例えば水素を主体とする消弧性ガスが封入されるのが好ましい。この場合、可動接点３２が固定接点３１から離れる際にアークが生じたとしても、消弧性ガスによりアークを急速に冷却し、迅速に消弧することが可能になる。ただし、ケース３３を気密容器として構成するか否かは任意であり、またケース３３の内部に消弧性ガスを封入するか否かも任意である。つまり、接点装置２の内部を気密封止するか否かは任意である。
【００４１】
可動接触子３２１は、導電性材料により構成されており、左右方向を長手方向とする矩形板状に形成されている。可動接触子３２１は、長手方向の両端部が一対の接点台３１１，３１２の下端部と上下方向に対向するように、一対の接点台３１１，３１２の下方に配置されている。可動接触子３２１は、各接点台３１１，３１２に設けられている固定接点３１と対向する部位に、可動接点３２が設けられている。なお、可動接点３２は、可動接触子３２１と一体に構成されていてもよいし、可動接触子３２１とは別部材からなり可動接触子３２１に固定されていてもよい。
【００４２】
接圧ばね３６は、コイル状に形成されており、中心軸方向が上下方向と一致する向きで可動接触子３２１の下面と底板３５の上面との間に配置されている。接圧ばね３６は、可動接触子３２１に対して上向き（可動接点３２が固定接点３１に近付く向き）に弾性力を作用させる。なお、接圧ばね３６のばね力は、復帰ばね２１３のばね力よりも小さく設定されている。
【００４３】
ハウジング４は、合成樹脂などの電気絶縁材料により構成されており、それぞれ一面が開口する扁平な箱状に形成された２つのケース片４１，４２を有している。そして、これらのケース片４１，４２の開口側を向かい合わせにした状態でケース片４１，４２を組み付けることによりハウジング４が組み立てられる。このハウジング４の内部には、上述した電磁石装置２及び接点装置３が収納される。また、ハウジング４の右側面には、ロック機構を構成するレバー６（後述する）が移動する移動溝が上下方向に沿って形成されている。この移動溝は、上下方向に沿って形成された縦溝と、縦溝の長手方向において所定の間隔を空けて形成された第１横溝、第２横溝、第３横溝とを有している。第１横溝は、第１ブロック２１と第２ブロックとが第１状態（後述する）である場合にレバー６が差し込まれる溝であり、第２横溝は、第１ブロック２１と第２ブロック２２とが第２状態（後述する）である場合にレバー６が差し込まれる溝である。また、第３横溝は、第１ブロック２１と第２ブロック２２とが第３状態（後述する）である場合にレバー６が差し込まれる溝である。なお、第１横溝、第２横溝、第３横溝は、上側から第２横溝、第１横溝、第３横溝の順に形成されている。
【００４４】
ここで、本実施形態の電磁継電器１では、電磁石装置２の第２ブロック２２が第１ブロック２１に対して上下方向に移動可能に構成されている。そのため、本実施形態の電磁継電器１では、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持できるようにロック機構が設けられている。本実施形態の電磁継電器１では、レバー６と保持ばね７とでロック機構が構成されている。
【００４５】
第２ブロック２２は、図１及び図２に示すように、内ケース５の内部に収納されている。内ケース５は、合成樹脂などの電気絶縁材料により構成されており、それぞれ一面が開口する扁平な箱状に形成された２つのケース片５１，５２を有している。そして、これらのケース片５１，５２の開口側を向かい合わせにした状態でケース片５１，５２を組み付けることにより内ケース５が組み立てられる。また、内ケース５には、第１ブロック２１の筒体２１１が上下方向に貫通する貫通孔が設けられており、内ケース５は、第２ブロック２２が収納された状態で第１ブロック２１に対して上下方向に移動可能に構成されている。さらに、内ケース５の下面（底面）には、内ケース５を上下方向に移動させる際に操作されるレバー６が一体に設けられている。このレバー６は、上下方向及び左右方向の両方と直交する方向に回転可能なように内ケース５に軸支されている。
【００４６】
保持ばね７は、コイル状に形成されており、上下方向において接点装置３の底板３５と内ケース５の上面との間に配置されている。そして、保持ばね７は、第２ブロック２２が収納された内ケース５に対して下向きの弾性力を作用させるように構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態の電磁継電器１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。図３は、上下方向における可動子２１２の位置と、可動子２１２に作用する力との関係を表すグラフである。可動子２１２に作用する力は、第１永久磁石２２４と第２永久磁石２２５とによる吸引と反発との少なくとも一方にて可動子２１２に作用する上向きの磁気駆動力と、復帰ばね２１３と接圧ばね３６とによって可動子２１２に作用する下向きの弾性力である。図３中の実線ａ１は、可動子２１２の上端がＳ極、下端がＮ極に磁化される向きの電流をコイル２２２に供給したときの磁気駆動力である。また、図３中の一点鎖線ａ２は、可動子２１２の上端がＮ極、下端がＳ極に磁化される向きの電流をコイル２２２に供給したときの磁気駆動力である。さらに、図３中の二点鎖線ａ３は、コイル２２２に電流が供給されていないときの磁気駆動力であり、破線ａ４は弾性力である。さらに、図３中のＰ１は可動子２１２の移動範囲の上端位置（以下、第１位置という）であり、Ｐ２は可動子２１２の移動範囲の下端位置（以下、第２位置という）である。ここに、図３に示す磁気駆動力は、可動子２１２の長さや、第１突出部２１２ｂ及び第２突出部２１２ｃの突出量などに応じて決まる値であり、これらの寸法を変えることにより磁気駆動力の特性を変えることができる。なお、後述の図５及び図８においても同様である。
【００４８】
まず、図１に示すように、可動子２１２が第２位置にあり、接点装置３がオフしていると仮定する。このとき、コイル２２２が通電されていない状態では、図３に示すように、弾性力が磁気駆動力を上回っており、可動子２１２は、下向きの弾性力によって第１受止部２１５に接触した第２位置（図３中のＰ２）に保持される（図１参照）。この状態では、シャフト２１４が可動子２１２により下方に引き下げられているので、可動接触子３２１はシャフト２１４の鍔部２１４ｂによって下方に引き下げられる。そのため、可動接触子３２１は、シャフト２１４の鍔部２１４ｂによって上方への移動が規制され、一対の可動接点３２が一対の固定接点３１から離れた開位置に位置する。これにより、一対の接点部３０が開状態となり、一対の接点台３１１，３１２間が非導通状態となる。
【００４９】
図１に示す状態において、可動子２１２の上端がＳ極、下端がＮ極に磁化される向きの電流がコイル２２２に供給されると、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性は二点鎖線ａ３から実線ａ１にシフトする。その結果、可動子２１２の移動範囲の全域に亘って磁気駆動力が弾性力を上回るため、可動子２１２は、上向きの磁気駆動力によって上方に移動し、第２受止部２１６に接触する第１位置（図３中のＰ１）で停止する（図２参照）。この状態では、シャフト２１４が可動子２１２により上方に押し上げられるので、シャフト２１４の鍔部２１４ｂによる可動接触子３２１の上方への移動規制が解除される。これにより、可動接触子３２１が接圧ばね３６のばね力によって上方に押し上げられ、一対の可動接点３２が一対の固定接点３１に接触する閉位置に移動することで一対の接点部３０が閉状態となり、一対の接点台３１１，３１２間が導通状態となる。
【００５０】
ここで、図２に示す状態においてコイル２２２への通電を解除すると、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性は実線ａ１から二点鎖線ａ３にシフトする。このとき、可動子２１２が第１位置にある状態（図３中のＰ１）では磁気駆動力が弾性力を上回っているため、可動子２１２は第１位置に保持（ラッチ）される。
【００５１】
次に、図２に示す状態において、可動子２１２の上端がＮ極、下端がＳ極に磁化される向きの電流がコイル２２２に供給されると、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性は二点鎖線ａ３から一点鎖線ａ２にシフトする。その結果、可動子２１２の移動範囲の全域に亘って磁気駆動力が弾性力を下回るため、可動子２１２は、下向きの弾性力によって下方に移動し、第１受止部２１５に接触する第２位置（図３中のＰ２）で停止する（図１参照）。この状態では、シャフト２１４が可動子２１２により下方に引き下げられるので、可動接触子３２１はシャフト２１４の鍔部２１４ｂによって下方に引き下げられる。そのため、可動接触子３２１は、シャフト２１４の鍔部２１４ｂによって上方への移動が規制され、一対の可動接点３２が一対の固定接点３１から離れた開位置に移動する。これにより、一対の接点部３０が開状態となり、一対の接点台３１１，３１２間が非導通状態となる。
【００５２】
このように、本実施形態の電磁継電器１は、コイル２２２への通電を解除しても、接点部３０が閉状態に維持される、いわゆるラッチングリレーである。そのため、接点部３０を開状態に切り替えるためには、上述のようにコイル２２２に対して逆向きの電流を供給するか、可動子２１２の移動範囲の全域に亘って磁気駆動力が弾性力を下回るように特性を変化させる必要がある。また、このような電磁継電器１において、コイル２２２に対して通電することなく、接点部３０を強制的に開閉（駆動）させたいという要望もある。そこで、本実施形態の電磁継電器１では、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を変化させることで、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性を変化させている。言い換えれば、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５と可動子２１２との位置関係によって、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性を変化させている。以下、具体的に説明する。
【００５３】
まず、閉状態にある接点部３０を強制的に開状態にする場合について、図２、図４、及び図５を参照して説明する。
【００５４】
図２に示す状態では、上述のように、可動子２１２が第１位置にある状態での磁気駆動力が弾性力を上回っているため、可動子２１２は第１位置に保持されている。このとき、レバー６は、ハウジング４に設けられた移動溝の第１横溝内に差し込まれており、これにより内ケース５の下方への移動が規制されている。また、内ケース５は、保持ばね７のばね力によって上方への移動が規制されている。すなわち、内ケース５は、レバー６と保持ばね７のばね力によって、その位置が保持されており、これにより第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置が保持される。そして、本実施形態の電磁継電器１では、図２に示す状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第１状態である。
【００５５】
図２に示す第１状態から、レバー６を操作して内ケース５を上方（図２中の矢印Ａ２の向き）に移動させると、内ケース５の移動に伴って第２ブロック２２も上方に移動する（図４参照）。このとき、レバー６を第２横溝内に差し込むことで、内ケース５の下方への移動が規制される。また、内ケース５は、保持ばね７のばね力によって上方への移動が規制されており、内ケース５は、レバー６と保持ばね７のばね力によって、その位置が保持される。これにより、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置が保持され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第２状態である。このとき、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性は、図５に示すように右側にシフトし、可動子２１２の移動範囲の全域に亘って弾性力を下回る。そして、可動子２１２は、下向きに作用する弾性力によって下方に移動し、第１受止部２１５に接触する第２位置で停止する（図４参照）。
【００５６】
次に、開状態にある接点部３０を強制的に閉状態にする場合について、図１、図６〜図８を参照して説明する。
【００５７】
図１に示す状態では、復帰ばね２１３と接圧ばね３６とによって下向きに作用する弾性力にて可動子２１２が第２位置に保持されている。この状態から、レバー６を操作して内ケース５を下方（図１の矢印Ａ１の向き）に移動させると、内ケース５の移動に伴って第２ブロック２２も下方に移動する（図６参照）。このとき、保持ばね７は上下方向に伸びた状態にあるが、レバー６を第３横溝内に差し込むことで内ケース５の上方への移動が規制される。すなわち、内ケース５は、レバー６と保持ばね７のばね力とによって、その位置が保持される。これにより、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置が保持され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第３状態である。このとき、可動子２１２に作用する磁気駆動力の特性は、図８に示すように左側にシフトし、可動子２１２の移動範囲の全域に亘って弾性力を上回る。そして、可動子２１２は、上向きに作用する磁気駆動力によって上方に移動し、第２受止部２１６に接触する第１位置で停止する（図７参照）。
【００５８】
上述のように、本実施形態の電磁継電器１では、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第２状態に切り替えるときの第１ブロック２１に対する第２ブロック２２の移動方向は上向き（接点装置３に近づく向き）である。これに対して、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第３状態に切り替えるときの第１ブロック２１に対する第２ブロック２２の移動方向は下向き（接点装置３から離れる向き）である。すなわち、本実施形態の電磁継電器１では、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第２状態へ切り替えるときと、第１状態から第３状態へ切り替えるときとで、第１ブロック２１に対する第２ブロック２２の移動方向は反対になっている。
【００５９】
上述のように、本実施形態の電磁継電器１では、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第２状態に切り替えることで、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を変えることができ、その結果、接点部３０を強制的に開くことができる。
【００６０】
また、本実施形態の電磁継電器１のように、複数の状態は、第３状態をさらに含むのが好ましい。この場合、第１ブロック２１と第２ブロック２２とは、第１状態から第２状態への切替時と、第１状態から第３状態への切替時とで第１ブロック２１に対する第２ブロック２２の相対的な移動方向が反対になる。この構成では、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第３状態に切り替えることで、第２状態とは異なるように、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を変えることができ、その結果、接点部３０を強制的に閉じることができる。
【００６１】
さらに、本実施形態の電磁継電器１のように、第１状態と第２状態と第３状態との少なくとも１つの状態において第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持するロック機構（レバー６及び保持ばね７）をさらに備えているのが好ましい。この構成では、ロック機構によって、第１状態と第２状態と第３状態との少なくとも１つの状態において第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態の電磁継電器１のように、永久磁石は、第１ブロック２１と第２ブロック２２とが第１状態である場合において、コイル２２２への通電により第２位置から第１位置へ移動した可動子２１２を第１位置で保持する磁束を発生させるのが好ましい。この構成では、永久磁石が発生させる磁束によって可動子２１２を第１位置に保持（ラッチ）することができる。
【００６３】
また、本実施形態の電磁継電器１のように、少なくとも接点装置３が収納される気密容器（ケース３３）をさらに備えているのが好ましい。この構成では、接点装置３が気密容器に収納されている場合でも、接点装置３を強制的に開閉（駆動）させることができる。
【００６４】
なお、上述の実施形態では、レバー６及び保持ばね７によりロック機構を構成しているが、ロック機構は、図９Ａに示す構成や図９Ｂに示す構成であってもよい。以下、具体的に説明する。
【００６５】
図９Ａに示す例では、第２ブロック２２のボビン２２１の巻胴部２２１ａに溝部２２１ｄが設けられている。この溝部２２１ｄは、縦溝２２１０と、第１横溝２２１１と、第２横溝２２１２と、第３横溝２２１３とを有している。縦溝２２１０は、ボビン２２１の外周面に沿って上下方向に形成されている。また、第１横溝２２１１は、縦溝２２１０の中間部から右向きに形成されており、第２横溝２２１２は、縦溝２２１０の下端部から左向きに形成されている。さらに、第３横溝２２１３は、第１横溝２２１１よりも上側の位置で、かつ第２横溝２２１２と同じ向き（左向き）に形成されている。一方、第１ブロック２１の筒体２１１の外周面には、側方に突出する突起２１１ｂが一体に設けられている。ここで、突起２１１ｂの突出寸法は、巻胴部２２１ａの外周面の厚み寸法とほぼ同じであり、筒体２１１とボビン２２１とを組み付けた状態であってもコイル２２２を構成する導線を巻胴部２２１ａに巻くことができる。
【００６６】
次に、筒体２１１に対してボビン２２１を移動させる手順について説明する。作業者は、ボビン２２１の縦溝２２１０の位置と筒体２１１の突起２１１ｂの位置とを合わせた状態で、筒体２１１に近づく向き（上方）にボビン２２１を移動させる。このとき、突起２１１ｂは、ボビン２２１の移動量に応じて縦溝２２１０内を下方に移動する。作業者は、突起２１１ｂが第１横溝２２１１と同じ高さになる位置までボビン２２１を移動させた後、上方から見て時計回りにボビン２２１を回転させる。このとき、突起２１１ｂは第１横溝２２１１内を移動し、作業者は、突起２１１ｂが第１横溝２２１１の端部（縦溝２２１０と反対側の端部）に達するまでボビン２２１を回転させる。その結果、筒体２１１とボビン２２１とが結合され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第１状態である。
【００６７】
第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第２状態に切り替える際には、作業者は、ボビン２２１を逆向き、すなわち上方から見て反時計回りに回転させる。このとき、突起２１１ｂは、第１横溝２２１１内を逆向き（縦溝２２１０側）に移動する。作業者は、突起２１１ｂが縦溝２２１０に達する位置までボビン２２１を回転させた後、ボビン２２１を上方に押し上げる。このとき、突起２１１ｂは縦溝２２１０内を下方に移動し、作業者は、突起２１１ｂが第２横溝２２１２と同じ高さになる位置までボビン２２１を押し上げる。その後、作業者は、上方から見て反時計回りにボビン２２１を回転させる。このとき、突起２１１ｂは第２横溝２２１２内を移動し、作業者は、突起２１１ｂが第２横溝２２１２の端部（縦溝３１２０と反対側の端部）に達するまでボビン２２１を回転させる。その結果、筒体２１１とボビン２２１とが結合され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第２状態である。
【００６８】
また、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第３状態に切り替える際には、作業者は、ボビン２２１を逆向き、すなわち上方から見て反時計回りに回転させる。このとき、突起２１１ｂは、第１横溝２２１１内を逆向き（縦溝２２１０側）に移動する。作業者は、突起２１１ｂが縦溝２２１０に達する位置までボビン２２１を回転させた後、ボビン２２１を上方に引き下げる。このとき、突起２１１ｂは縦溝２２１０内を上方に移動し、作業者は、突起２１１ｂが第３横溝２２１３と同じ高さになる位置までボビン２２１を引き下げる。その後、作業者は、上方から見て反時計回りにボビン２２１を回転させる。このとき、突起２１１ｂは第３横溝２２１３内を移動し、作業者は、突起２１１ｂが第３横溝２２１３の端部（縦溝３１２０と反対側の端部）に達するまでボビン２２１を回転させる。その結果、筒体２１１とボビン２２１とが結合され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第３状態である。
【００６９】
この構成では、突起２１１ｂが差し込まれる溝を第１横溝２２１１と第２横溝２２１２と第３横溝２２１３との間で切り替えるだけで、第１状態と第２状態と第３状態とを切り替えることができる。
【００７０】
図９Ｂに示す例では、第２ブロック２２のボビン２２１の巻胴部２２１ａに一対の差込溝２２１ｅ，２２１ｆが設けられている。一対の差込溝２２１ｅ，２２１ｆは、互いに対向する位置において巻胴部２２１ａの外周面に沿って螺旋状に形成されている。一方、第１ブロック２１の筒体２１１には、径方向に突出する一対の突起２１１ｅ，２１１ｆが一体に設けられている。ここで、突起２１１ｅ，２１１ｆの突出寸法は、巻胴部２２１ａの外周面の厚み寸法とほぼ同じであり、筒体２１１とボビン２２１とを組み付けた状態であってもコイル２２２を構成する導線を巻胴部２２１ａに巻くことができる。
【００７１】
次に、筒体２１１に対してボビン２２１を移動させる手順について説明する。作業者は、ボビン２２１の差込溝２２１ｅ，２２１ｆの位置と筒体２１１の突起２１１ｅ，２１１ｆの位置とを合わせた状態で、上方から見て反時計回りにボビン２２１を回転させる。このとき、一方の突起２１１ｅは、螺旋状に形成された差込溝２２１ｅ内を移動し、他方の突起２１１ｆは、同じく螺旋状に形成された差込溝２２１ｆ内を移動する。そして、作業者は、突起２１１ｅが差込溝２２１ｅの下端部に達し、かつ突起２１１ｆが差込溝２２１ｆの下端部に達するまでボビン２２１を回転させる。その結果、筒体２１１とボビン２２１とが結合され、この状態が第１ブロック２１及び第２ブロック２２の第１状態である。
【００７２】
第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態から第２状態に切り替える際には、作業者は、上方から見て時計回りにボビン２２１を回転させる。このとき、一方の突起２１１ｅは対応する差込溝２２１ｅ内を逆向きに移動し、他方の突起２１１ｆは対応する差込溝２２１ｆ内を逆向きに移動する。この場合、第２状態と第３状態とのそれぞれにおいて筒体２１１とボビン２２１とが結合するように、差込溝２２１ｅ，２２１ｆの途中位置に突起２１１ｅ，２１１ｆを保持する構造を設けるのが好ましい。この構成では、筒体２１１に対してボビン２２１を回転させるだけで、第１状態と第２状態と第３状態とを切り替えることができる。
【００７３】
また、筒体２１１の外周面に形成した雄ねじと、ボビン２２１の内周面に形成した雌ねじとでロック機構を構成してもよい。この場合、作業者は、ボビン２２１内に筒体２１１をねじ込むだけで第１状態と第２状態と第３状態とを切り替えることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、可動子２１２を含む第１ブロック２１を接点装置３の底板３５に固定し、コイル２２２及び永久磁石を含む第２ブロック２２を第１ブロック２１に対して移動させている。これに対して、第２ブロック２２を固定し、第２ブロック２２に対して第１ブロック２１を移動させるように構成してもよいし、第１ブロック２１と第２ブロック２２との両方を移動させるように構成してもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、可動子２１２の移動方向（上下方向）におけるコイル２２２の両側に永久磁石（第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５）を設けているが、コイル２２２の上側または下側のみに永久磁石を設けてもよい。また、本実施形態では、第１永久磁石２２４の上面及び第２永久磁石２２５の下面をＮ極、第１永久磁石２２４の下面及び第２永久磁石２２５の上面をＳ極としているが、この構成に限らず、Ｎ極とＳ極とは反対の関係であってもよい。この場合、可動子２１２を移動させる際にコイル２２２に供給する電流の向きも反対向きとなる。
【００７６】
さらに、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５の形状は、円環状に限らず、例えばＣ字状に形成されていてもよい。また、第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５は、上面及び下面を磁極面とする構成に限らず、左面及び右面が磁極面となるように第１永久磁石２２４及び第２永久磁石２２５を配置してもよい。
【００７７】
また、本実施形態の電磁継電器１は、ａ接点リレー、ｂ接点リレー、ｃ接点リレーとして用いることができる。例えば、電磁継電器１をｃ接点リレーとして用いる場合は、固定接点３１とは別に、可動接点３２が開位置にあるときに接触する固定接点を設ければよい。この構成では、コイル２２２への通電で生じる磁束により、可動接点３２が閉位置で接触する固定接点３１に接続される電路と、可動接点３２が開位置で接触する固定接点に接続される電路とを切り替えることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では、ロック機構によって、第１状態と第２状態と第３状態との全ての状態において第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持するように構成している。これに対して、例えば押しばねによりロック機構を構成し、第１状態のみで第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持するように構成してもよい。この場合、押しばねの復帰力により第１ブロック２１と第２ブロック２２とは第１状態で保持される。この状態から、押しばねのばね力に抗って第２ブロック２２を上方に押し上げて、第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第２状態に切り替える。このとき、上述のように、第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対位置が変わることで、接点部３０を強制的に開くことができる。その後、第２ブロック２２から手を離すと、押しばねの復帰力により第２ブロック２２が下方へ移動し、第１ブロック２１と第２ブロック２２とが第１状態で保持される。この構成では、ロック機構により第１ブロック２１と第２ブロック２２とを第１状態で保持することができる。
【００７９】
また、ロック機構によって、第２状態または第３状態のみで第１ブロック２１と第２ブロック２２との相対的な位置を保持するように構成してもよい。さらに、第１ブロック２１と第２ブロック２２とが相対的に移動できるようになっていればよいため、ロック機構については必ずしも設けなくてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  電磁継電器
２  電磁石装置
３  接点装置
２１  第１ブロック
２２  第２ブロック
３３  ケース（気密容器）
３６  接圧ばね
２１２  可動子
２１３  復帰ばね
２２２  コイル
２２４  第１永久磁石（永久磁石）
２２４  第２永久磁石（永久磁石）
【図１】
2017079109.tif 000003
【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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