CN104995710A - 保持继电器系统 - Google Patents

Abstract

至少一个电感元件(20)配置成靠近保持继电器(RLY1)。大致在与将保持继电器从复位状态到置位状态或者在相反方向上切换的同时使电感元件的线圈通电。能够辅助保持继电器的动作，降低其切换电压，并且通过使用由电感元件产生的磁性防止动作故障。

Description

保持继电器系统

技术领域

本发明涉及一种配备有保持继电器或多个保持继电器的保持继电器(latching relay)系统。

背景技术

通常的继电器仅具有一个通过弹簧等的力建立的机械稳定状态。因此，为了维持从稳定状态所切换到的其他状态(电接触接通或断开)，需要通过持续通电继电器的电线圈来持续地产生电磁力。

另一方面，通常，保持继电器包括永磁体和控制线圈，并且具有维持其自身电接触状态的功能。即，由于它们具有两个稳定状态，所以仅通过暂时通电线圈来进行到另一个稳定状态的切换(电接触接通或断开)。

当使用保持继电器时，能够使耗电量远小于使用一般继电器的情况，因为不需要持续地在保持继电器中通电线圈。因此，保持继电器能够在诸如车用装置这样的各种用途中使用。

顺便提及，在安装了诸如继电器这样的处理磁性的多个元件的情况下，可能产生相邻元件之间的干涉的问题。

专利文献1公开一种用于减少相邻元件之间电磁力的影响的断路器。更具体地，断路器以每个诸如线圈的这样的元件都由磁性材料制成的磁屏蔽板围绕的方式构成。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP H2-270246 A

发明内容

技术问题

例如，能够想到将车用继电器从一般继电器转换为保持继电器以减少电力消耗。在该情况下，由于需要在车辆中安装大量的继电器，所以需要通过使元件安装密度尽可能高而在小的空间内布置大量保持继电器。

然而，在多个保持继电器布置成互相靠近的情况下，产生互相干涉的可能性高。更具体地，并入在保持继电器中的永磁体的磁性影响另一个相邻的保持继电器的动作。结果，要施加到各个线圈以切换保持继电器的状态的电压(称为切换电压)升高或降低。

如果保持继电器的切换电压以该方式变得高于额定值，则增加了在保持继电器中产生动作故障的可能性。特别地，在车用的情况下，在引擎启动这样的时刻电源电压可能由于异常大的值而暂时下降，这可能导致动作故障。

在持续地通电的一般继电器中，即使发生动作故障，当电源电压恢复时继电器也立即从其恢复。相比之下，在其中仅在状态切换时通电线圈的保持继电器中，动作故障的异常状态可能长时间地持续。

因此，能够想到采用例如专利文献1中的断路器，并且利用磁屏蔽板围绕每个保持继电器。然而，由于磁屏蔽板通常由铁制成，所以使装置不可避免地重量增加，并且变得昂贵。此外，这对于增加安装密度也是障碍。

在车用的情况下，在引擎启动的时刻，电源电压可能由于异常大的值而临时地下降，即使在仅使用单个保持继电器的情况下也希望使切换电压尽可能低。即，使得即使在电源电压的异常下降的情形下也不产生动作故障，希望保持继电器的状态通过向线圈施加低电压而可靠地切换。

已鉴于以上情况做出本发明，并且本发明的目的是提供一种保持继电器系统，在该保持继电器系统中，即使以相对低的电压驱动保持继电器也期望可靠的动作，并且该保持继电器系统有助于增加多个元件的安装密度。

解决问题的方案

为实现以上目的，根据本发明的保持继电器系统以以下条目(1)-(7)为特征：

(1)一种保持继电器系统，包括：

保持继电器，该保持继电器包括永磁体和控制线圈，并且具有自维持电接触的状态的功能；

至少一个电感元件，该电感元件配置成靠近所述保持继电器，并且具有当通电时产生磁性的功能；以及

辅助通电控制单元，当所述保持继电器的所述电接触的状态切换时该辅助通电控制单元使所示电感元件临时地通电，并且利用所述电感元件产生的磁性来辅助所述保持继电器的动作。

(2)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：

第一保持继电器，该第一保持继电器作为所述保持继电器动作；以及

第二保持继电器，该第二保持继电器作为电感元件动作。

(3)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：

作为保持继电器动作的第一保持继电器和第二保持继电器，其中，所述电感元件配置成靠近所述第二保持继电器；并且

其中，所述辅助通电控制单元使电感元件临时地通电，以抵消所述第二保持继电器的永磁体施加在所述第一保持继电器上的影响，或者抵消所述第一保持继电器的永磁体施加在所述第二保持继电器上的影响。

(4)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：

作为保持继电器动作的第一保持继电器和第二保持继电器，

其中，所述电感元件配置在所述第一保持继电器与所述第二保持继电器之间的中间位置处；并且

其中，所述辅助通电控制单元与各个所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的状态的切换相同步地使所述电感元件通电，并且根据辅助目标保持继电器来切换通电的极性。

(5)根据以上条目(2)或(3)的保持继电器系统，其中，所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以这样的方式布置成大致左右对称地互相靠近：所述第一保持继电器的磁轭与所述第二保持继电器的磁轭之间的距离接近。

(6)根据以上条目(2)或(3)的保持继电器系统，其中，所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以这样的方式布置成在竖直方向上互相靠近：所述第一保持继电器的铁芯与所述第二保持继电器的铁芯大致互相同轴。

(7)根据以上条目(4)的保持继电器系统，其中，所述电感元件配置在包括所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的多个保持继电器的中心处，使得所述电感元件与各个所述多个保持继电器之间的距离大致相等。

根据具有以上条目(1)的构造的保持继电器系统，当切换保持继电器的电接触状态时，能够通过电感元件产生的磁性来辅助保持继电器的动作。即，由于能够使保持继电器的切换电压低于普通情况，所以保持继电器的状态通过向电线圈施加低电压而可靠地切换。

根据具有以上条目(2)的构造的保持继电器系统，能够抑制布置成互相靠近的多个保持继电器之间的干涉。即，能够通过使第二保持继电器的内部电线圈通电而进行辅助，使得第二保持继电器的内部永磁体的磁性不影响第一保持继电器的动作。

根据具有以上条目(3)的构造的保持继电器系统，能够抑制布置成互相靠近的多个保持继电器之间的干涉。即，能够将电感元件用于抵消第二保持继电器的永磁体对第一保持继电器施加的影响。或者能够将电感元件用于抵消第一保持继电器的永磁体对第二保持继电器施加的影响。

根据具有以上条目(4)的构造的保持继电器系统，变得能够辅助多个保持继电器中的每个保持继电器的动作，并且使用单个电感元件抵消相邻的永磁体的影响。

根据具有以上条目(5)的构造的保持继电器系统，能够更有效地进行辅助。更具体地，由于保持继电器具有漏磁通量在磁轭周围比在其他区域中强的趋势，所以通过左右对称地布置多个保持继电器并且将它们的磁轭设定成互相靠近，能够将由一个线圈产生的磁通量有效地给予另一个相邻的保持继电器。

根据具有以上条目(6)的构造的保持继电器系统，能够更有效地进行辅助。更具体地，由于保持继电器具有漏磁通量在磁轭周围比在其他区域中强的趋势，所以通过竖直地布置多个保持继电器而能够将由一个线圈产生的磁通量有效地给予另一个相邻的保持继电器。

根据具有以上条目(7)的构造的保持继电器系统，变得能够辅助多个保持继电器中的每个保持继电器的动作，并且使用单个电感元件抵消相邻的永磁体的影响。

发明的有益效果

利用根据本发明的保持继电器系统，即使以相对低电压驱动保持继电器也期望可靠的动作，并且能够增加多个元件的安装密度。更具体地，变得能够通过利用使电感元件通电而产生的磁性来辅助保持继电器的动作并且抵消另一个相邻的保持继电器的永磁体的影响。

以上已简要描述本发明。当通过参考附图阅读以下描述的实施本发明的模式(下文称为实施例)时本发明的细节将变得更加清晰。

附图说明

图1是示出保持继电器系统的实例构造(1)的块图。

图2是示出图1所示的保持继电器系统的实例动作的时序图。

图3(A)是示出保持继电器置位动作(set-manipulated)的情况的通电路径的前视图，并且图3(B)是示出保持继电器复位动作的情况的通电路径的前视图。

图4(A)是示出置位动作保持继电器的情况的磁通量的状态的前视图，并且图4(B)是示出复位动作保持继电器的情况的磁通量的状态的前视图。

图5是示出图1所示的保持继电器系统的磁通量的状态的前视图。

图6是示出保持继电器系统的实例构造(2)的块图。

图7是示出图6所示的保持继电器系统的实例动作的时序图。

图8是示出图6所示的保持继电器系统的磁通量的状态(1)的前视图。

图9是示出图6所示的保持继电器系统的磁通量的状态(2)的前视图。

图10是示出图6所示的保持继电器系统的磁通量的状态(3)的前视图。

图11是示出保持继电器周围的磁通量分布的前视图。

图12是示出两个保持继电器的实例布置(1)的前视图。

图13是示出两个保持继电器的实例布置(2)的前视图。

图14是示出保持继电器系统的实例布置(3)的块图。

图15是示出保持继电器系统的实例布置(4)的块图。

图16是示出多个保持继电器和一个电感元件的实例布置的平面图。

参考标记列表

10(A)、10(B)：状态

11：永磁体

12：铁芯

13：衔铁

14：开关单元

14a、14b、14c：开关端子

15a、15b、15c：线圈端子

16：磁轭

20：电感元件

21：电线圈

30：通电控制单元

40：驱动器

A1、A2、A3、A4：区域

C1S、C2S：置位线圈

C1R、C2R：复位线圈

RLY1、RLY2、RLY3、RLY4：保持继电器

具体实施方式

下文中将参考附图描述根据本发明的具体实施例的保持继电器系统。

(实施例1)

<实例系统构造>

图1示出作为根据该实施例的保持继电器系统的构造的实例构造(1)。

图1所示的保持继电器系统具有一个保持继电器RLY1、以及配置在保持继电器RLY1附近的一个电感元件20。还配备了通电控制单元30用于控制保持继电器RLY1和电感元件20的通电。通电控制单元30经由驱动器40控制保持继电器RLY1和电感元件20的通电。

如市场上的一般保持继电器那样，保持继电器RLY1具有永磁体11、铁芯(芯)12、置位线圈C1S、复位线圈C1R、衔铁13以及开关单元14。

虽然图1中省略了，但是实际的保持继电器RLY1还具有磁轭16(见图11)。图1示出概念式的保持继电器RLY1的构造，并且需要时适当修改实际构造。

利用电线圈21，当电线圈21通电时电感元件20能够产生磁性。例如，具有电线圈的一般继电器能够用作为电感元件20。

驱动器40连接到电线圈21的两端，从而能够在电线圈21上执行通电切换。驱动器40还连接到线圈端子15a、15b和15c，从而能够在置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个上执行通电切换。

从电源线Vb(例如，+12V)向驱动器40供应电力，该电力待供应到置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个。在包括诸如晶体管这样的切换元件的情况下，驱动器40能够接通/断开电线圈21的通电，并且切换电线圈21的通电方向。驱动器40还能够接通/断开置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个的通电。

例如，将通电控制单元30实施为微型计算机，从而给予其经由驱动器40控制保持继电器RLY1和电感元件20的通电的功能。自然地，通电控制单元30的实施方式不限于使用微型计算机的情况；还可以通过使用一般的逻辑电路、模拟电路、继电器电路等实现。下面将详细描述通电控制单元30如何动作。

<保持继电器RLY1的基本动作>

保持继电器RLY1具有两种稳定状态。更具体地，当置位线圈C1S和复位线圈C1R二者均处于非导通状态时，使衔铁13处于两个机械稳定状态中的一个。根据衔铁13的状态来打开或者闭合并入衔铁13中的开关单元14的电接触。

两种状态之一称为置位状态，并且另一个称为复位状态。例如，在置位状态下，开关端子14a与14b之间的电接触是闭合的，并且开关端子14a与14c之间的电接触打开。在复位状态下，开关端子14a与14b之间的电接触打开，并且开关端子14a与14c之间的电接触是闭合的。

通过使置位线圈C1S通电，保持继电器RLY1能够从复位状态切换到置位状态。由于置位状态是稳定状态，并且自动地维持，所以仅将置位线圈C1S短时间通电是足够的。

同样，通过使复位线圈C1R通电，能够将保持继电器RLY1从置位状态切换到复位状态。由于复位状态也是稳定状态并且自动地维持，所以仅将复位线圈C1R短时间通电是足够的。

即，在控制保持继电器RLY1以切换开关单元14的电接触的状态中，使置位线圈C1S或者复位线圈C1R仅以预定的时间通电是足够的。因为不需要使置位线圈C1S或复位线圈C1R长时间通电，所以能够抑制电力消耗。

<关于保持继电器RLY1的动作的问题>

为了将保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态，需要通过对置位线圈C1S施加足够高的电压(切换电压)来使置位线圈C1S通电。比切换电压低的电压的施加可能引起动作故障。同样，为了将保持继电器RLY1从置位状态切换到复位状态，需要通过向复位线圈C1R施加足够高的电压以使复位线圈C1R通电。低电压的施加可能引起动作故障。

例如，保持继电器RLY1用于车用，从电源线Vb供应的、作为用于线圈通电的电源的电压可能在引擎启动的这样的时间由于异常大的值而下降。

如果试图在这样的时间将保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态或者从置位状态切换到复位状态，则由于电压的不充足可能产生动作故障。

在接通状态中线圈一直通电的一般继电器中，即使由于电压的临时短缺而发生动作故障，当电压恢复时继电器也自动地从其恢复。相比之下，在仅通过临时地使置位线圈C1S或复位线圈C1R通电而确定状态的保持继电器中，当发生动作故障时，即使其后电源电压恢复到正常值，保持继电器也不自动地从非期望的状态恢复。

因此，期望以尽可能低的切换电压使保持继电器RLY1可靠地动作。

<动作的特性特征和概要>

图1所示的保持继电器系统采用电感元件20来降低保持继电器RLY1的切换电压。即，给予电感元件20辅助保持继电器RLY1的动作的功能。

更具体地，在保持继电器RLY1的置位线圈C1S的通电中，使相邻的电感元件20的电线圈21在这样的方向上通电：磁通量在与置位线圈C1S产生的磁通量的方向相同的方向上增加。在保持继电器RLY1的复位线圈C1R的通电中，使相邻的电感元件20的电线圈21在这样的方向上通电：磁通量在与复位线圈C1R产生的磁通量的方向相同的方向上增加。

这种控制使得即使当施加到置位线圈C1S的电压比规定的切换电压低时，也能够从复位状态可靠地切换到置位状态，并且即使当施加到复位线圈C1R的电压比规定的电压低时，也能够从置位状态可靠地切换到复位状态。

<详细动作说明>

图2示出图1所示的保持继电器系统的实例动作。即，图1所示的通电控制单元30控制驱动器40，从而能够实现图2所示的动作。

为了将保持继电器RLY1的开关单元14从复位状态切换到置位状态，如图2所示通电控制单元30使置位线圈C1S通电规定的时间T1。在该通电期间，开关单元14的电接触的打开/关闭状态被切换并且变为稳定。为了将保持继电器RLY1的开关单元14从置位状态切换到复位状态，如图2所示通电控制单元30使复位线圈C1R通电规定的时间T2。

在图1所示的保持继电器系统中，如图2所示，通电控制单元30执行控制，从而大致在使置位线圈C1S开始通电的同时、在正方向上使电感元件20的电线圈21开始通电。

术语“正方向”是指由电线圈21通过通电产生的磁通量在铁芯12的位置的、与由置位线圈C1S产生的磁通量相同的方向上。即，当电线圈21在正方向上通电时，在与置位线圈C1S产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加。

在图1所示的闭锁机电系统中，如图2所示，通电控制单元30执行控制，从而大致在使复位线圈C1R开始通电的同时、在反方向上使电感元件20的电线圈21开始通电。

术语“反方向”是指由电线圈21通过通电产生的磁通量在铁芯12的位置的、与由复位线圈C1R产生的磁通量相同的方向上。即，当电线圈21在反方向上通电时，在与复位线圈C1R产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加。

因此，能够通过使电线圈21通电降低保持继电器RLY1的切换电压。

在图2所示的实例动作中，电感元件20的电线圈21开始通电比置位线圈C1S的通电开始早规定的时间ΔT。并且电感元件20的电线圈21开始通电比复位线圈C1R的通电开始早规定的时间ΔT。即，由电线圈21产生辅助磁通量比由置位线圈C1S或者复位线圈C1R产生磁通量要稍早，从而缩短了状态切换的上升时间，并且从而期望更加可靠的动作。

<通电路径和磁通量的状态>

<保持继电器的通电路径>

图3(A)和3(B)分别示出将保持继电器置位动作和复位动作的情况的通电路径。

为了将保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态，从线圈端子15a到线圈端子15b执行通电(图3(A)所示的状态10(A))。结果，电流在正方向上流入置位线圈C1S，并且产生了用于切换到置位状态的磁通量。

为了将保持继电器RLY从置位状态切换到复位状态，从线圈端子15a到线圈端子15c执行通电(图3(B)所示的状态10(B))。结果，电流在正方向上流入复位线圈C1R，并且产生了用于切换到复位状态的磁通量。

<保持继电器的磁通量的状态>

图4(A)和4(B)分别示出置位动作和复位动作保持继电器的情况的磁通量的状态。更具体地，当置位线圈C1S以图3(A)所示的状态10(A)的方式通电时，产生磁通量以具有图4(A)所示的状态10(A)的方向和路径。在图4(A)中，白色箭头表示通过线圈通电产生的磁通量的方向，阴影箭头表示永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈和永磁体产生的外围磁通量的方向。当复位线圈C1R以图3(B)所示的状态10(B)的方式通电时，产生磁通量以具有图4(B)所示的状态10(B)的方向和路径。在图4(B)中，白色箭头表示通过线圈通电产生的磁通量的方向，阴影箭头表示由永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈和永磁体产生的外围磁通量的方向。图4(A)所示的由永磁体产生的磁通量的方向(由白色箭头表示)和由线圈以及永磁体产生的外围磁通量的方向(由黑色箭头表示)与图4(B)所示的相反。

如图4(A)和4(B)所示，由永磁体11、置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个产生的磁通量采取这样的闭环路径：该闭环路径通过铁芯12并且具有外围路线。当置位动作保持继电器时，如图4(A)所示的状态10(A)，由永磁体11产生的磁通量和由置位线圈C1S产生的磁通量在铁芯12的位置处于相同的方向。当复位动作保持继电器时，如图4(B)所示的状态10(B)，由永磁体11产生的磁通量和由复位线圈C1R产生的磁通量在铁芯12的位置处于相反的方向。

<保持继电器系统中磁通量的状态>

图5示出图1所示的保持继电器系统中的磁通量的实例状态。在图5中，阴影箭头表示由永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈产生的外围磁通量的方向。

当电感元件20的电线圈21在图5所示的方向上通电时(即，在图2所示的反方向上通电)，如图5所示，由电线圈21产生的磁通量穿过相邻的保持继电器RLY1的铁芯12。在该情况下，在铁芯12的位置处，由电线圈21产生的磁通量的方向与由永磁体11产生的磁通量的方向相反。

即，在图5的情况下，由电线圈21产生的磁通量的方向与图4(B)所示的状态10(B)中复位线圈C1R产生的磁通量的方向相同。从而，电线圈21能够辅助复位线圈C1R的动作。

虽然未在任一附图中示出，但是如果电线圈21在相反的方向上通电而不是图5的情况(例如，在图2所示的正方向上通电)，则由电线圈21产生的磁通量的方向与图4(A)所示的状态10(A)中置位线圈C1S产生的磁通量的方向相同。从而，电线圈21能够辅助置位线圈C1S的动作。即，能够降低保持继电器RLY的切换电压。

(实施例2)

<实例系统构造>

图6示出作为根据该实施例的保持继电器系统的构造的实例构造(2)。

图6所示的保持继电器系统配备有配置成互相相邻的两个保持继电器RLY1和RLY2。保持继电器RLY1的基本构造和动作与上述相同。

保持继电器RLY2的构造与保持继电器RLY1的相同。如图6所示，保持继电器RLY2具有置位线圈C2S和复位线圈C2R。即，通过使置位线圈C2S临时地通电，能够将保持继电器RLY2从复位状态切换到置位状态。并且通过使置位线圈C2S临时地通电，能够将保持继电器RLY2从复位状态切换到置位状态。

图6所示的驱动器40B连接到线圈端子15a(1)、15b(1)和15c(1)，从而能够在保持继电器RLY1的置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个上执行通电切换。并且驱动器40B连接到线圈端子15a(2)、15b(2)和15c(2)，从而能够在保持继电器RLY2的置位线圈C2S和复位线圈C2R的每个上执行通电切换。

将要供给到置位线圈C1S和C2S以及复位线圈C1R和C2R的每个的电力从电源线Vb(例如，+12V)供给到驱动器40B。在并入诸如晶体管这样的切换元件的情况下，驱动器40B能够接通/断开每个电线圈的通电并且调节施加电压。

例如，将通电控制单元30B实施为微型计算机，从而给予经由驱动器40控制保持继电器RLY1和RLY2的通电的功能。自然地，通电控制单元30B的实施方式不限于使用微型计算机的情况。可以通过使用一般的逻辑电路、模拟电路、继电器电路等实施。下面将详细描述通电控制单元30B如何动作。

<与实施例1的区别的概要>

图6所示的、与图1所示的电感元件20功能类似的保持继电器RLY2具有以下问题：

(1)由设置在保持继电器RLY2中的永磁体11产生的磁通量穿过相邻的保持继电器RLY1，并且不利地影响保持继电器RLY1，更具体地，增加了其切换电压。同样地，由设置在保持继电器RLY1中的永磁体11产生的磁通量穿过相邻的保持继电器RLY2并且增加了其切换电压。

(2)当使保持继电器RLY2的置位线圈C2S或者复位线圈C2R通电以辅助保持继电器RLY1的动作时，保持继电器RLY2自身的状态可能被切换。

因此，在动作保持继电器RLY1时，图6所示的通电控制单元30B通电复位线圈C2R或置位线圈C2S，从而抵消相邻的保持继电器RLY2的永磁体11的影响，即，抑制切换电压的增大。此外，在辅助动作保持继电器RLY1时，图6所示的通电控制单元30B调节施加到复位线圈C2R或置位线圈C2S的电压，从而不会引起保持继电器RLY2的状态的不期望的切换。

<详细动作说明>

图7示出图6所示的保持继电器系统的实例动作。即，图6所示的通电控制单元30B控制驱动器40B，从而能够实现图7所示的动作。

为了将保持继电器RLY1的开关单元14从复位状态切换到置位状态，如图7所示通电控制单元30B使置位线圈C1S以规定的时间T1通电。在该通电期间中，开关单元14的电接触的打开/关闭状态被切换并且变得稳定。为了将闭锁节电器RLY1的开关单元14从置位状态切换到复位状态，如图7所示通电控制单元30B使复位线圈C1R以预定的时间T2通电。

在图6所示的保持继电器系统中，如图7所示，通电控制单元30B执行控制，从而大致在使置位线圈C1S开始通电的同时、在正方向上使相邻的复位线圈C2R开始通电。此间，控制单元30B将比普通电压(额定电压)低的电压施加到复位线圈C2R，从而不引起复位线圈C2R的通电使得保持继电器RLY2不期望地从置位状态切换到复位状态的情况。如果保持继电器RLY2已经处于复位状态，则控制单元30B可以施加(高于或等于切换电压的)普通电压到复位线圈C2R。

例如，能够通过将特殊的电阻器插入与复位线圈C2R串联的通电路径中，而降低施加到复位线圈C2R的电压。可选择地，能够通过以短周期反复地接通和断开通电并且调整其占空比，来降低施加到复位线圈C2R的电压的有效值。从而，能够防止保持继电器RLY2从置位状态切换到复位状态。

复位线圈C2R的通电的术语“正方向”意思是由复位线圈C2R产生的磁通量在保持继电器RLY1的铁芯12的位置、与由置位线圈C1S产生的磁通量相同的方向上。

即，当复位线圈C2R在正方向上通电时，在与置位线圈C1S产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加，从而能够抵消相邻保持继电器RLY2的永磁体11的影响。从而，能够抑制切换电压的增加。

在图6所示的保持继电器系统中，如图7所示，通电控制单元30B执行控制，从而大致在使复位线圈C1R开始通电的同时、在正方向上使相邻的置位线圈C2S开始通电。如此，控制单元30B将比普通电压(额定电压)低的电压施加到置位线圈C2S，从而不引起置位线圈C2S的通电使得保持继电器RLY2被不期望地从复位状态切换到置位状态的情况。如果保持继电器RLY2已经处于置位状态，则控制单元30B可以施加(高于或等于切换电压的)普通电压到置位线圈C2S。

置位线圈C2S的通电的术语“正方向”意思是由置位线圈C2S产生的磁通量在保持继电器RLY1的铁芯12的位置、与由复位线圈C1R产生磁通量相同的方向上。即，当置位线圈C2S在正方向上通电时，在与复位线圈C1R产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加，从而能够辅助复位线圈C1R的动作。

在图7所示的实例动作中，复位线圈C2R开始通电比置位线圈C1S的通电开始早规定的时间ΔT。并且置位线圈C2S开始通电比复位线圈C1R的通电开始早规定的时间ΔT。即，由复位线圈C2R或置位线圈C2S产生辅助磁通量比由置位线圈C1S或者复位线圈C1R产生磁通量要稍早，从而缩短了状态切换的上升时间，并且从而期望更加可靠的动作。

<磁通量的状态>

图8-10示出图6所示的保持继电器系统的磁通量的三个状态。

图8示出相邻的保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量如何影响保持继电器RLY1从复位状态到置位状态的切换。在图8中，白色箭头表示由线圈通电产生的磁通量的方向，阴影箭头表示由各个永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈和永磁体产生的外围磁通量的方向。

更具体地，如图8所示，在保持继电器RLY1的铁芯12的位置处，保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量的方向与通过使置位线圈C1S通电产生的磁通量的方向相反。因此，需要向置位线圈C1S施加较高的电压，以将保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态。即，由于相邻保持继电器RLY2的影响，保持继电器RLY1的切换电压增加，并且因此变得更加易于遭受动作故障。

图9示出当控制相邻保持继电器RLY2的通电以辅助图6所示的保持继电器RLY1从置位状态到复位状态的切换时产生的磁通量。在图9中，白色箭头表示由线圈通电产生的磁通量的方向，阴影箭头表示由各个永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈和永磁体产生的外围磁通量的方向。

更具体地，在动作目标保持继电器RLY1的铁芯12的位置处，通过使保持继电器RLY2的置位线圈C2S通电而产生的磁通量的方向与通过使复位线圈C1R通电产生的磁通量的方向相同。因此，在与复位线圈C1R产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加，以能够通过施加较低的电压而切换到复位状态。

图10示出当控制相邻保持继电器RLY2的通电以辅助图6所示的保持继电器RLY1从复位状态到置位状态的切换时产生的磁通量。在图10中，白色箭头表示由线圈通电产生的磁通量的方向，阴影箭头表示由各个永磁体产生的磁通量的方向，并且黑色箭头表示由线圈和永磁体产生的外围磁通量的方向。

更具体地，在动作目标保持继电器RLY1的铁芯12的位置处，通过使保持继电器RLY2的复位线圈C2R通电而产生的磁通量的方向与通过使置位线圈C1S通电产生的磁通量的方向相同。因此，在与复位线圈C1R产生的磁通量相同的方向上的磁通量增加。结果，能够抵消保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量的影响，并且能够抑制保持继电器RLY1的切换电压的增加。即，即使两个保持继电器RLY1和RLY2布置得互相靠近，也使得以相对低的电压进行到置位状态的切换。

<多个保持继电器的具体实例布置>

图11示出在一个保持继电器周围的磁通量分布。在图11所示的保持继电器中，由永磁体11和上述置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个产生的磁通量形成穿过铁芯12、磁轭16以及衔铁13的闭环磁路。

如图11所示，在邻近于侧磁轭16的周边区域A1和邻近于底磁轭16的周边区域A2中，漏通量的影响强(即，磁通量强)。另一方面，在邻近于衔铁13的顶部周边区域A3和邻近于铁芯12的左侧周边区域A4中，漏通量的影响弱(即，磁通量弱)。在图11中，各个周边区域A1-A4的尺寸(面积)表示漏磁通量的影响范围。

因此，在多个保持继电器RLY1和RLY2布置成互相靠近的情况下，考虑图11所示的磁通量分布而采用更有效的布置形式(下面描述)是适当的。

<实例布置1>

图12示出两个保持继电器的实例布置(1)。在图12中，虚线表示左侧保持继电器RLY2的磁通量的影响范围。

在图12所示的实例布置中，两个保持继电器RLY1和RLY2以这样方式布置在同一平面中：它们大致左右对称的方式(一个具有180°旋转的方向)，并且RLY1的侧磁轭16(1)和RLY2的侧磁轭16(2)配置成互相靠近以具有最小距离。

利用图12所示的布置，从磁轭16(2)漏出的磁通量对相邻的保持继电器RLY1施加更大的影响。并且从磁轭16(1)漏出的磁通量对相邻的保持继电器RLY2施加更大的影响。

即，在通过使保持继电器RLY2通电来辅助保持继电器RLY1的动作中能够获得更有效的辅助。相反地，还能够在通过使保持继电器RLY1通电来辅助保持继电器RLY2的动作中获得更加有效的辅助。

<实例布置2>

图13示出两个保持继电器的实例布置(2)。在图13中，虚线表示上保持继电器RLY1的磁通量的影响范围。

在图13所示的实例布置中，两个保持继电器RLY1和RLY2以RLY1和RLY2的铁芯12同轴地配置的方式互相靠近地布置在竖直方向上(两层布置)。此外，上保持继电器RLY1的底磁轭16和下保持继电器RLY2的衔铁13的上部互相靠近地配置。

利用图13所示的布置，从保持继电器RLY2漏出的磁通量对相邻的保持继电器RLY1施加更大的影响。并且从保持继电器RLY1漏出的磁通量对相邻的保持继电器RLY2施加更大的影响。

即，在通过使保持继电器RLY2通电来辅助保持继电器RLY1的动作中能够获得更有效的辅助。相反地，还能够在通过使保持继电器RLY1通电来辅助保持继电器RLY2的动作中获得更加有效的辅助。

在图13所示的实例布置中，上保持继电器RLY1的底磁轭16和下保持继电器RLY2的衔铁13的上部配置成互相靠近。可以是另一种构造，其中上保持继电器RLY1的衔铁13和下保持继电器RLY2的衔铁13配置成互相靠近。

(实施例3)

下面将描述根据另一实施例的、作为多个保持继电器和一个电感元件的组合的闭锁系统。

<构造(3)>

图14示出保持继电器系统的实例构造(3)。

图14所示的闭锁系统具有两个保持继电器RLY1和RLY2以及一个电感元件20。保持继电器RLY1和RLY2布置成互相靠近。电感元件20配置在中央保持继电器RLY1的右侧上从而与之相邻。保持继电器RLY1和RLY2以及电感元件20各自的基本构造和功能与以上所述的相同。

图14所示的驱动器40C连接到线圈端子15a(1)、15b(1)和15c(1)，从而能够在保持继电器RLY1的置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个上执行通电切换。驱动器40C还连接到线圈端子15a(2)、15b(2)和15c(2)，从而能够在保持继电器RLY2的置位线圈C2S和复位线圈C2R的每个上执行通电切换。此外，驱动器40C连接到电线圈21的两端，从而能够在电感元件20上执行通电切换。

电力从电源线Vb(例如，+12V)供给到驱动器40C，该电力将要供给到置位线圈C1S和C2S、复位线圈C1R和C2R,以及电线圈21的每个。在包括诸如晶体管这样的切换元件的情况下，驱动器40C能够接通/切断每个线圈的通电。驱动器40C能够切换电线圈21的通电方向。

例如，将通电控制单元30C实施为微型计算机，从而被给予经由驱动器40C控制保持继电器RLY1和RLY2以及电线圈21的通电的功能。自然地，通电控制单元30C的实施方式不限于使用微型计算机的情况；还可以通过使用一般的逻辑电路、模拟电路、继电器电路等实现。下面将详细描述通电控制单元30C如何动作。

<动作的说明(3)>

现将进行具有图14所示的构造的保持继电器系统如何动作的说明。

在图14所示的构造中，因为布置成互相靠近，所以两个保持继电器RLY1和RLY2互相干涉。更具体地，如图6所示的构造那样，保持继电器RLY1的切换电压受相邻保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量影响而增加。结果，当切换保持继电器RLY1的状态时趋于发生动作故障。同样地，保持继电器RLY2的切换电压受相邻的保持继电器RLY1的永磁体11产生的磁通量影响而增加，结果当切换保持继电器RLY2的状态时趋于发生动作故障。

由电感元件20产生的磁通量用于抑制这样的干涉导致的切换电压的增加。以下列方式执行控制。

(1)将中央保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态的情况：

由相邻保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量在与置位线圈C1S产生的磁通量的方向相反的方向上影响(见图10)。因此，磁通量在这样的方向上产生，从而通过使电线圈21通电而抵消该影响。

(2)将中央保持继电器RLY1从置位状态切换到复位状态的情况：

由相邻保持继电器RLY2的永磁体11产生的磁通量在与复位线圈C1R产生的磁通量的方向相同的方向上影响(见图9)。因此，不需要使电线圈21通电。然而，如果使电线圈21通电以增加与复位线圈C1R产生的磁通量的方向相同的方向上的磁通量，则能够通过向复位线圈C1R施加较低的电压来进行到复位状态的切换。

(3)将左手侧保持继电器RLY2从复位状态切换到置位状态的情况：

由相邻保持继电器RLY1的永磁体11产生的磁通量在与置位线圈C2S产生的磁通量的方向相反的方向上影响。因此，磁通量在这样的方向上产生，从而通过使电线圈21通电来抵消该影响。然而，如果电感元件20远离左侧保持继电器RLY2，则除非使大电流流经电线圈21，否则该效果是小的。

(4)将左侧保持继电器RLY2从置位状态切换到复位状态的情况：

由相邻保持继电器RLY1的永磁体11产生的磁通量在与复位线圈C2R产生的磁通量的方向相同的方向上影响。因此，不需要使电线圈21通电。然而，如果使电线圈21通电以增加与复位线圈C2R产生的磁通量的方向相同的方向上的磁通量，则能够通过向复位线圈C2R施加较低的电压而进行到复位状态的切换。

在切换保持继电器RLY1或RLY2的状态中，通电控制单元30C与以上所述的情况(1)-(4)同时地使电线圈21通电。此外，通电控制单元30C依据动作目标保持继电器是应该切换到置位状态还是复位状态来，切换电线圈21的通电方向。

<构造(4)>

图15示出保持继电器系统的实例构造(4)。

图15所示的保持继电器系统具有：布置成互相靠近的两个保持继电器RLY1和RLY2，以及配置在两个保持继电器之间的中间位置处的一个电感元件20。电感元件20与保持继电器RLY1之间的距离与电感元件20与保持继电器RLY2之间的距离大致相同。保持继电器RLY1和RLY2以及电感元件20每个的基本构造和功能与以上所述的相同。

图15所示的驱动器40D连接到线圈端子15a(1)、15b(1)和15c(1)，从而能够在保持继电器RLY1的置位线圈C1S和复位线圈C1R的每个上执行通电切换。驱动器40D还连接到线圈端子15a(2)、15b(2)和15c(2)，从而能够在保持继电器RLY2的置位线圈C2S和复位线圈C2R的每个上执行通电切换。此外，驱动器40D还连接到电线圈21的两端，从而能够在电感元件20上执行通电切换。

电力从电源线Vb(例如，+12V)供给到驱动器40D，该电力将要供给到置位线圈C1S和C2S、复位线圈C1R和C2R,以及电线圈21的每个。在包括诸如晶体管这样的切换元件的情况下，驱动器40D能够接通/断开每个电线圈的通电。驱动器40D能够切换电线圈21的通电方向。

例如，将通电控制单元30D实施为微型计算机，从而被给予经由驱动器40D控制保持继电器RLY1和RLY2以及电线圈21的通电的功能。自然地，通电控制单元30D的实施方式不限于使用微型计算机的情况；还可以通过使用一般的逻辑电路、模拟电路、继电器电路等实现。下面将详细描述通电控制单元30D如何动作。

<动作的说明(4)>

现在将进行具有图15所示的构造的保持继电器系统如何动作的说明。

在图15所示的构造中，虽然保持继电器RLY1和RLY2相对地布置成互相靠近，但在它们之间存在空间，并且电感元件20布置在该空间中。因此，因为永磁体11的存在而在保持继电器RLY1与RLY2之间发生的干涉是可忽略的。然而，在例如车辆引擎启动时电源电压可能变得异常低。如果在这样的时刻切换保持继电器RLY1或RLY2则可能发生动作故障。

因此，使用电感元件20产生的磁通量辅助切换保持继电器RLY1或RLY2的状态的动作并且降低切换电压。即，执行以下控制。

(1)将右侧保持继电器RLY1从复位状态切换到置位状态的情况：

与置位线圈C1S的通电同步地(即，大致相同时段)使电线圈21通电。电线圈21在这样的方向上通电：在由置位线圈C1S产生的磁通的方向相同的方向上的磁通量增加。即，能够通过增加磁通量来降低切换电压，该磁通量与置位线圈C1S产生的磁通量等同地作用在动作目标保持继电器RLY1的铁芯12的位置处。

(2)将右侧保持继电器RLY1从置位状态切换到复位状态的情况：

与复位线圈C1R的通电同步地(即，大致相同时段)使电线圈21通电。电线圈21在这样的方向上通电：在由复位线圈C1R产生的磁通量的方向相同的方向上的磁通量增加。即，能够通过增加磁通量来降低切换电压，该磁通量与复位线圈C1R产生的磁通量等同地作用在动作目标保持继电器RLY1的铁芯12的位置处。

(3)将左侧保持继电器RLY2从复位状态切换到置位状态的情况：

与置位线圈C2S的通电同步地(即，大致相同时段)使电线圈21通电。电线圈21在这样的方向上通电：在由置位线圈C2S产生的磁通量的方向相同的方向上的磁通量增加。即，能够通过增加磁通量来降低切换电压，该磁通量与置位线圈C2S产生的磁通量等同地作用在动作目标保持继电器RLY2的铁芯12的位置处。

(4)将左侧保持继电器RLY2从置位状态切换到复位状态的情况：

与复位线圈C2R的通电同步地(即，大致相同时段)使电线圈21通电。电线圈21在这样的方向上通电：在由复位线圈C2R产生的磁通量的方向相同的方向上的磁通量增加。即，能够通过增加磁通量来降低切换电压，该磁通量与复位线圈C2R产生的磁通量等同地作用在动作目标保持继电器RLY2的铁芯12的位置处。

在切换保持继电器RLY1或RLY2的状态中，通电控制单元30D与以上所述的情况(1)-(4)同时地使电线圈21通电。此外，通电控制单元30D依据动作目标保持继电器是应该切换到置位状态还是复位状态，来切换电线圈21的通电方向。

<具体实例布置>

图16示出多个保持继电器和一个电感元件的实例布置。在图16中，由双点划线包围的范围分别表示线圈的磁通量环。

图16所示的实例布置假设了由四个保持继电器RLY1、RLY2、RLY3和RLY4以及一个电感元件20构造的保持继电器系统的情况。

在图16所示的实例布置中，电感元件20的电线圈21定位成位于四个保持继电器RLY1、RLY2、RLY3和RLY4的中心处。即，电线圈21定位成使得电线圈21与RLY1的线圈、RLY2的线圈、RLY3的线圈以及RLY4的线圈之间的所有距离都相等。

利用该布置，仅通过以相同的电压使单个电线圈21通电就能够对四个保持继电器RLY1、RLY2、RLY3和RLY4产生的磁通量线产生相同的影响。即，不需要为单个保持继电器准备辅助电感元件20，并且因此能够减少电感元件20的数量。

虽然图16的实例假设使用了四个保持继电器，但保持继电器的数量可以增加。例如，能够通过在立方体的八个角处各布置保持继电器并且将电线圈21配置在立方体的中心来构造三维装置。在该情况下，能够利用单个电线圈21来控制八个保持继电器的动作。

将在以下条目(1)-(7)中简明地总结根据本发明的实施例的上述保持继电器系统的特征：

(1)一种保持继电器系统，包括：

保持继电器(RLY1)，该保持继电器包括永磁体(11)和控制电线圈(21)，并且具有自维持电接触的状态的功能；

至少一个电感元件(20)，该电感元件配置成靠近所述保持继电器，并且具有当通电时产生磁性的功能；以及

辅助通电控制单元(通电控制单元30)，当所述保持继电器的所述电接触的状态切换时，该辅助通电控制单元使所示电感元件临时地通电，并且利用所述电感元件产生的磁性来辅助所述保持继电器的动作。

(2)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：

第一保持继电器(RLY1)，该第一保持继电器作为所示保持继电器；以及

第二保持继电器(RLY2)，该第二保持继电器作为电感元件。

(3)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：作为保持继电器来动作的第一保持继电器(RLY1)和第二保持继电器(RLY2)，

其中，所述电感元件配置成靠近所述第二保持继电器；并且

其中，所述辅助通电控制单元使电感元件临时地通电，以抵消所述第二保持继电器的永磁体施加在所述第一保持继电器上的影响，或者抵消所述第一保持继电器的永磁体施加在所述第二保持继电器上的影响。

(4)根据上述条目(1)的保持继电器系统，包括：作为保持继电器来动作的第一保持继电器(RLY1)和第二保持继电器(RLY2)，

其中，所述电感元件配置在所述第一保持继电器与所述第二保持继电器之间的中间位置处；并且

其中，所述辅助通电控制单元与各个所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的状态的切换相同步地使所述电感元件通电，并且根据辅助目标保持继电器来切换通电的极性。

(5)根据以上条目(2)或(3)的保持继电器系统，其中，所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以这样的方式布置成大致左右对称地互相靠近：所述第一保持继电器的磁轭(16(1))与所述第二保持继电器的磁轭(16(2))之间的距离靠近。

(6)根据以上条目(2)或(3)的保持继电器系统，其中，所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以这样的方式布置成在竖直方向上互相靠近：所述第一保持继电器的铁芯(12)与所述第二保持继电器的铁芯(12)大致互相同轴。

(7)根据以上条目(4)的保持继电器系统，其中，所述电感元件配置在包括所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的多个保持继电器的中心处，使得所述电感元件与各个所述多个保持继电器之间的距离大致相等。

虽然已经通过参考具体实施例详细描述了本发明，对本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下各种改变和变型是可能的。

本发明是基于2013年2月18日提交的日本专利申请No.2013-028961，该专利申请的内容通过引用并入本文。

工业实用性

根据本发明的保持继电器系统使得能够通过利用使电感元件通电而产生的磁性来辅助保持继电器的动作并且抵消另一个、相邻保持继电器的永磁体的影响。提供这些优点，本发明在具有保持继电器或继电器的保持继电器系统领域是有益的。

Claims (7)

1.一种保持继电器系统，包括：

保持继电器，该保持继电器包括永磁体和控制电线圈，并且具有自维持电接触的状态的功能；

至少一个电感元件，该电感元件配置成靠近所述保持继电器，并且具有当通电时产生磁性的功能；以及

辅助通电控制单元，当所述保持继电器的电接触的状态切换时，该辅助通电控制单元使所述电感元件临时地通电，并且利用由所述电感元件产生的磁性来辅助所述保持继电器的动作。

2.根据权利要求1所述的保持继电器系统，包括：

第一保持继电器，该第一保持继电器作为所述保持继电器动作；以及

第二保持继电器，该第二保持继电器作为电感元件动作。

3.根据权利要求1所述的保持继电器系统，包括：

作为所述保持继电器动作的第一保持继电器和第二保持继电器，

其中，所述电感元件配置成靠近所述第二保持继电器；并且

其中，所述辅助通电控制单元使电感元件临时地通电，以抵消所述第二保持继电器的所述永磁体施加在所述第一保持继电器上的影响、或者抵消所述第一保持继电器的所述永磁体施加在所述第二保持继电器上的影响。

4.根据权利要求1所述的保持继电器系统，包括：

作为所述保持继电器动作的第一保持继电器和第二保持继电器，

其中，所述电感元件配置在所述第一保持继电器与所述第二保持继电器之间的中间位置处；并且

其中，所述辅助通电控制单元与各个所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的状态的切换相同步地使所述电感元件通电，并且根据辅助目标的保持继电器来切换所述通电的极性。

5.根据权利要求2或3所述的保持继电器系统，其中，

所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以如下方式布置成大致左右对称地互相靠近：所述第一保持继电器的磁轭与所述第二保持继电器的磁轭之间的距离接近。

6.根据权利要求2或3所述的保持继电器系统，其中，

所述第一保持继电器和所述第二保持继电器以如下方式布置成在竖直方向上互相靠近：所述第一保持继电器的铁芯与所述第二保持继电器的铁芯大致互相同轴。

7.根据权利要求4所述的保持继电器系统，其中，

所述电感元件配置在包括所述第一保持继电器和所述第二保持继电器的多个保持继电器的中心处，使得所述电感元件与各个所述多个保持继电器之间的距离大致相等。