DE112014003554T5

DE112014003554T5 - Elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE112014003554T5
Application number: DE112014003554.8T
Authority: DE
Inventors: Yosuke Shimizu; Masakazu Kobayashi; Shinya Kimoto; Riichi Uotome
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-05-19
Also published as: US9595411B2; JP6300157B2; CN105493220B; CN105493220A; US20160181038A1; WO2015015761A1; JP2015046377A

Abstract

Ein elektromagnetisches Relais umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung, eine Kontaktvorrichtung und eine Auslösevorrichtung. Die elektromagnetische Vorrichtung umfasst einen ersten Stator, ein bewegliches Element und eine erste Erregerspule. Die Kontaktvorrichtung umfasst einen beweglichen Kontakt und einen festen Kontakt. Die Auslösevorrichtung umfasst eine zweite Erregerspule. Die elektromagnetische Vorrichtung bewegt das bewegliche Element von einer ersten Position in eine zweite Position. Die Auslösevorrichtung bewegt das bewegliche Element in eine dritte Position. Ein offener Zustand wird erreicht, wenn das bewegliche Element in der ersten Position und der dritten Position ist. Ein geschlossener Zustand wird erreicht, wenn das bewegliche Element in der zweiten Position ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Technik bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais, das eine Kontaktvorrichtung durch eine elektromagnetische Vorrichtung öffnet und schließt.
HINTERGRUND DER TECHNIK
23 ist eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen elektromagnetischen Relais (Elektromagnet-Relais) 500. Ein elektromagnetisches Relais 500 umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung 530 und eine Kontaktvorrichtung 520. Die elektromagnetische Vorrichtung 530 umfasst eine Spule 502, ein bewegliches Element 503 (Kolben), einen Dauermagneten 505 und eine Überstromdetektionsspule 513. Die Spule 502 zieht das bewegliche Element 503 an und treibt es. Der Dauermagnet 505 ist dem beweglichen Element 503 zugewandt angeordnet. Die Kontaktvorrichtung 520 zum Anziehen und Halten des beweglichen Elements 503 umfasst einen festen Kontakt 510, einen beweglichen Kontakt 511 und eine Kontaktfeder 512.
Wenn eine Spannung an die Spule 502 angelegt wird, wird das bewegliche Element 503 von dem Dauermagneten 505 angezogen. Dadurch werden der feste Kontakt 510 und der bewegliche Kontakt 511 in Kontakt miteinander gebracht und wird die Kontaktvorrichtung 520 eingeschaltet. Dann wird, sogar nachdem die Erregung der Spule 502 beendet wird, das bewegliche Element 503 durch den magnetischen Fluss des Dauermagneten 505 gehalten und bleibt die Kontaktvorrichtung 520 eingeschaltet.
Wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in die Kontaktvorrichtung 520 fließen, wird das bewegliche Element 503 von der Überstromdetektionsspule 513 in eine Rückwärtsrichtung zu dem Dauermagneten 505 getrieben und wird die Kontaktvorrichtung 520 ausgeschaltet. Somit erzwingt das elektromagnetische Relais 500 die Rückstellung des beweglichen Elements 503 unter Verwendung des magnetischen Flusses, der erzeugt wird, wenn ein anormaler Strom fließt. Das bedeutet, dass das elektromagnetische Relais 500 die Erzeugung eines anormalen Stroms detektieren und eine elektrische Schaltung ausschalten kann. Als Literatur des Standes der Technik der vorstehend erwähnten herkömmlichen Technologie ist zum Beispiel PTL 1 zu nennen.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. S57-163939

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein elektromagnetisches Relais umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung, eine Kontaktvorrichtung und eine Auslösevorrichtung.
Die elektromagnetische Vorrichtung umfasst einen ersten Stator, ein bewegliches Element und eine erste Erregerspule. Das bewegliche Element ist dem ersten Stator zugewandt angeordnet. Die erste Erregerspule ist um mindestens einen Teil des ersten Stators herumgewickelt. Wenn die erste Erregerspule mit Energie beaufschlagt wird, zieht die elektromagnetische Vorrichtung das bewegliche Element durch den von der ersten Erregerspule erzeugten ersten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator hin und bewegt das bewegliche Element von einer ersten Position in eine zweite Position.
Die Kontaktvorrichtung umfasst einen beweglichen Kontakt und einen festen Kontakt. Der bewegliche Kontakt ist auf der gegenüberliegenden Seite des beweglichen Elements in Bezug auf den ersten Stator angeordnet und mit dem beweglichen Element verbunden. Der feste Kontakt ist dem beweglichen Anschluss zugewandt angeordnet.
Eine Auslösevorrichtung umfasst eine zweite Erregerspule und ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung angeordnet. Die zweite Erregerspule ist mit der Kontaktvorrichtung gekoppelt. Die Auslösevorrichtung bewegt das bewegliche Element durch einen von der Erregerspule erzeugten zweiten magnetischen Fluss in eine dritte Position, wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von elektrischem Strom in der Kontaktvorrichtung in einem Zustand fließt, in dem das bewegliche Element in der zweiten Position ist.
Wenn das bewegliche Element in der ersten Position und der dritten Position ist, sind der bewegliche Kontakt und der feste Kontakt voneinander entfernt, um einen offenen Zustand zu bilden. Wenn das bewegliche Element in der zweiten Position ist, werden der bewegliche Kontakt und der feste Kontakt in Kontakt miteinander gebracht, um einen geschlossenen Zustand zu bilden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht eines elektromagnetischen Relais gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
2 ist eine schematische Schnittansicht des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
3 ist eine schematische Schnittansicht des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
5 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Graph, der Lastströme des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
7A ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
7B ist eine schematische Schnittansicht, die den Hauptteil des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine zweite Erregerspule des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
9 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines anderen elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
10 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Hauptteils eines weiteren elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
11 ist ein Graph, der Kräfte zeigt, die auf ein bewegliches Element des elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform wirken.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Hauptteils noch eines weiteren elektromagnetischen Relais gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
13A ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen eines beweglichen Elements und eines zweiten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
13B ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des zweiten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
13C ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des zweiten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
13D ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des zweiten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
13E ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des zweiten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14A ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen eines beweglichen Elements und eines ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14B ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14C ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14D ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14E ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14F ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements und des ersten Stators gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
15 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines elektromagnetischen Relais gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Graph, der Kräfte zeigt, die auf ein bewegliches Element des elektromagnetischen Relais gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform wirken.
17 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines elektromagnetischen Relais gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
18 ist ein Graph, um einen Betrieb eines elektromagnetischen Relais gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform zu erläutern.
19 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines elektromagnetischen Relais gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
20A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Querschnittsform eines beweglichen Elements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
20B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Querschnittsform des beweglichen Elements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
20C ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Querschnittsform des beweglichen Elements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
20D ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Querschnittsform des beweglichen Elements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
20E ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Querschnittsform des beweglichen Elements gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
21 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Querschnittsform eines ersten Stators gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
22A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine zweite Erregerspule gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt.
22B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine zweite Erregerspule gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt.
23 ist eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen elektromagnetischen Relais.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein herkömmliches elektromagnetisches Relais 500 benötigt Platz zur Anordnung der Überstromdetektionsspule 513 zwischen der Spule 502 und der Kontaktvorrichtung 520. Ferner wird das bewegliche Element 503 in dem herkömmlichen elektromagnetischem Relais 500 von dem von der Überstromdetektionsspule 513 erzeugten magnetischen Fluss angezogen. Jedoch ist, da die Überstromdetektionsspule 513 zwischen der Spule 502 und der Kontaktfeder 512 angeordnet ist, eine Struktur eines beweglichen Elements 503 beschränkt. Deshalb ist es erforderlich, ein Bauelement, wie z. B. das bewegliche Element 503, mit einer speziellen Form zu gestalten. Das bedeutet, in dem herkömmlichen elektromagnetischen Relais 500 ist es erforderlich, ein Bauelement, wie z. B. das bewegliche Element 503, speziell dafür auszulegen, die Kontaktvorrichtung 520 auszuschalten, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in die Kontaktvorrichtung 520 fließt. Somit ist es, wenn die Überstromdetektionsspule 513 vorgesehen ist, schwierig, Bauelemente mit einem beweglichen Element und dergleichen gemeinsam zu nutzen, wenn die Überstromdetektionsspule 513 nicht vorgesehen ist.
(ERSTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
1 bis 3 sind schematische Schnittansichten des elektromagnetischen Relais 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform. 4 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration des elektromagnetischen Relais 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. 1 zeigt das elektromagnetische Relais 1, wenn das bewegliche Element 32 in einer ersten Position ist. 2 zeigt das elektromagnetische Relais 1, wenn das bewegliche Element 32 in einer zweiten Position ist. 3 zeigt das elektromagnetische Relais 1, wenn das bewegliche Element 32 in einer dritten Position ist. Wenn die erste Erregerspule 31 nicht mit Energie beaufschlagt wird, ist das bewegliche Element 32 in der ersten Position. Danach bewegt sich, wenn die erste Erregerspule 31 mit Energie beaufschlagt wird, das bewegliche Element 32 in die zweite Position. Wenn ein anormaler Strom in der zweiten Erregerspule 41 fließt, bewegt sich das bewegliche Element 32 in die dritte Position.
Das elektromagnetische Relais 1 umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung 3, eine Kontaktvorrichtung 2 und eine Auslösevorrichtung 4.
Die elektromagnetische Vorrichtung 3 umfasst einen ersten Stator 33, das bewegliche Element 32 und die erste Erregerspule 31. Das bewegliche Element 32 ist dem ersten Stator 33 zugewandt angeordnet. Die erste Erregerspule 31 ist um mindestens einen Teil des ersten Stators 33 herumgewickelt. Zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule mit Energie zieht die elektromagnetische Vorrichtung 3 das bewegliche Element 32 durch den von der ersten Erregerspule 31 erzeugten ersten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator 33 hin und bewegt das bewegliche Element 32 von der ersten Position in die zweite Position.
Die Kontaktvorrichtung 2 umfasst bewegliche Kontakte 21a und 21b und feste Kontakte 22a und 22b. Die beweglichen Kontakte 21a und 21b sind auf der gegenüberliegenden Seite des beweglichen Elements 32 mit Bezug auf den ersten Stator 33 angeordnet und mit dem beweglichen Element 32 verbunden. Die festen Kontakte 22a und 22b sind den beweglichen Kontakten 21a und 21b zugewandt angeordnet.
Die Auslösevorrichtung 4 umfasst eine zweite Erregerspule 41 und ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung 2 in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung 3 angeordnet. Die zweite Erregerspule 41 ist mit der Kontaktvorrichtung 2 gekoppelt. Die Auslösevorrichtung 4 bewegt das bewegliche Element 32 durch einen von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten zweiten magnetischen Fluss in eine dritte Position, wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von elektrischem Strom in der Kontaktvorrichtung 2 in einem Zustand fließt, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist.
Wenn das bewegliche Element 32 in der ersten Position und der dritten Position ist, sind die beweglichen Kontakte 21a und 21b und die festen Kontakte 22a und 22b voneinander entfernt, um einen offenen Zustand zu bilden. Wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, werden die beweglichen Kontakte 21a und 21b und die festen Kontakte 22a und 22b in Kontakt miteinander gebracht, um einen geschlossenen Zustand zu bilden.
Hierin ist es vorzuziehen, dass die Auslösevorrichtung 4 ferner einen auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Stators 33 in Bezug auf das bewegliche Element 32 angeordneten zweiten Stator 43 umfasst. In diesem Fall wird das bewegliche Element 32 durch den aufgrund eines anormalen Stroms in der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss zu dem zweiten Stator 43 hinge zogen.
Nachstehend wird das elektromagnetische Relais 1 dieser beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Jedoch ist das nachstehend beschriebene elektromagnetische Relais 1 nur ein Beispiel für die vorliegende Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann andere beispielhafte Ausführungsformen umfassen. Verschiedene Änderungen können je nach Ausführungen und dergleichen gemacht werden, ohne vom Schutzumfang der technischen Idee gemäß der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das elektromagnetische Relais 1 umfasst die Kontaktvorrichtung 2, die elektromagnetische Vorrichtung 3 und die Auslösevorrichtung 4. Ferner kann das elektromagnetische Relais 1 eine Welle 15, ein Gehäuse 16 und einen Verbinder 17 umfassen. Außerdem kann das elektromagnetische Relais 1 einen ersten Ausgangsanschluss 51 und einen zweiten Ausgangsanschluss 52 auf einem Energieversorgungspfad von Gleichstromleistung von einer Fahrbatterie 101 zu einer Last 102 und mit der Erregungsleistungsquelle 105 verbundene Eingangsanschlüsse 53 und 54 (siehe 4) umfassen.
Die Kontaktvorrichtung 2, die elektromagnetische Vorrichtung 3 und die Auslösevorrichtung 4 sind in einer Richtung (auf derselben Geraden) angeordnet. Die Auslösevorrichtung 4 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung 2 in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung 3 angeordnet.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das elektromagnetische Relais 1 in einem Elektrofahrzeug (EV) montiert. Wie in 4 gezeigt, ist die Kontaktvorrichtung 2 auf dem Energieversorgungspfad der Gleichstromleistung von der Fahrbatterie 101 zur Last 102 (zum Beispiel einem Wechselrichter) angeordnet. Die erste Erregerspule 31 des elektromagnetischen Relais 1 ist mit der Erregungsleistungsquelle 105 über ein Schaltelement 104 gekoppelt, das als Antwort auf ein Steuersignal der elektronischen Steuereinheit (ECU) 103 des Elektrofahrzeugs zwischen ein und aus umschaltet. Somit wird die Kontaktvorrichtung 2 als Antwort auf das Steuersignal der elektronischen Steuereinheit 103 geöffnet oder geschlossen und wird der Versorgungszustand der Gleichstromleistung von der Fahrbatterie 101 zur Last 102 umgeschaltet.
Als Nächstes wird die elektromagnetische Vorrichtung 3 beschrieben. Die elektromagnetische Vorrichtung 3 umfasst eine erste Erregerspule 31, ein bewegliches Element 32 und einen ersten Stator 33. Ferner kann die elektromagnetische Vorrichtung 3 ein erstes Joch 34, eine Rückstellfeder 35 und einen zylindrischen Körper 36 umfassen. Außerdem kann die elektromagnetische Vorrichtung 3 einen (nicht gezeigten) Spulenkörper umfassen, der aus Kunstharz gemacht ist und um den sie erste Erregerspule 31 herumgewickelt ist.
Das bewegliche Element 32 wird von dem von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator 33 hingezogen, wenn die erste Erregerspule 31 mit Energie beaufschlagt wird, und das bewegliche Element 32 bewegt sich aus der ersten in 1 gezeigten Position in die in 2 gezeigte zweite Position.
Das erste Joch 34 umfasst eine obere Jochplatte 341, eine untere Jochplatte 342, eine seitliche Jochplatte 343 und eine Buchse 344. Die obere Jochplatte 341, die untere Jochplatte 342, die seitliche Jochplatte 343 und die Buchse 344 sind aus magnetischem Material gebildet. Das bedeutet, dass das erste Joch 34 aus magnetischem Material gebildet ist. Ferner sind der erste Stator 33 und das bewegliche Element 32 auch aus magnetischem Material gebildet. Folglich bildet das erste Joch 34, zusammen mit dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32, einen magnetischen Pfad (ersten magnetischen Pfad), den der zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie erzeugte magnetische Fluss durchläuft (wird ausführlich später mit Bezug auf 7A und 7B beschrieben).
Die obere Jochplatte 341 und die untere Jochplatte 342 sind auf beiden Seiten der ersten Erregerspule 31 vorgesehen und einander zugewandt. Im Seitenquerschnitt des in 1 gezeigten elektromagnetischen Relais 1 ist eine obere Jochplatten 341 Seite von der ersten Erregerspule 31 aus gesehen als eine obere Richtung definiert, und eine untere Jochplatten 342 Seite von der ersten Erregerspule 31 ausgesehen als eine untere Richtung definiert. Mit anderen Worten ist im Seitenquerschnitt des in 1 gezeigten elektromagnetischen Relais 1 die Kontaktvorrichtung 2 über der elektromagnetischen Vorrichtung 3 angeordnet und ist die Auslösevorrichtung 4 unter der elektromagnetischen Vorrichtung 3 angeordnet. Jedoch sollte nicht davon ausgegangen werden, dass diese Beschreibung den Verwendungsmodus des elektromagnetischen Relais 1 beschränkt.
Die seitliche Jochplatte 343 verbindet den Außenrand der oberen Jochplatte 341 und den Außenrand der unteren Jochplatte 342 miteinander. Die Buchse 344 ist in einer zylindrischen Form gebildet, die von dem Mittelteil der oberen Oberfläche der unteren Jochplatte 342 nach oben hervorragt. Jede der oberen Jochplatte 341 und der unteren Jochplatte 342 ist in einer rechteckigen Form gebildet. Diese seitliche Jochplatte 343 und untere Jochplatte 342 sind durchgehend und einheitlich aus einer Platte gebildet. Eine Haltebohrung 27 ist im Mittelteil der unteren Jochplatte 342 gebildet. Der untere Endteil der Buchse 344 ist in die Bohrung 27 der unteren Jochplatte 342 eingepasst.
Die erste Erregerspule 31 ist in dem Raum angeordnet, der von der oberen Jochplatte 341, unteren Jochplatte 342 und seitlichen Jochplatte 343 umgeben ist. Dann sind die Buchse 344, der erste Stator 33 und das bewegliche Element 32 in der Innenseite der ersten Erregerspule 31 angeordnet. Beide Enden der ersten Erregerspule 31 sind mit Eingangsanschlüssen 53 bzw. 54 verbunden (siehe 4).
Der erste Stator 33 ist ein zylindrischer ortsfester Eisenkern und ragt nach unten aus dem Mittelteil der oberen Jochplatte 341 hervor. Der obere Endteil des ersten Stators 33 ist an der oberen Jochplatte 341 des ersten Jochs 34 befestigt. Genauer ist eine Passbohrung 26 im Mittelteil der oberen Jochplatte 341 gebildet. Der obere Endteil des ersten Stators 33 ist in die Passbohrung 26 der oberen Jochplatte 341 eingepasst. Der Außendurchmesser des ersten Stators 33 ist derart gebildet, dass er kleiner als der Innendurchmesser der Buchse 344 ist. Ferner ist ein Freiraum (Spalt) zwischen der unteren Endfläche des ersten Stators 33 und der oberen Endfläche der Buchse 344 in vertikale Richtung gebildet.
Das bewegliche Element 32 ist ein säulenförmiger beweglicher Eisenkern und ist derart angeordnet, dass die obere Endfläche davon der unteren Endfläche des ersten Stators 33 zugewandt ist. Der Außendurchmesser des beweglichen Elements 32 ist derart gebildet, dass er gleich dem Außendurchmesser des ersten Stators 33 und kleiner als der innere Durchmesser der Buchse 344 ist. Das bewegliche Element 32 bewegt sich entlang der inneren Randfläche der Buchse 344 in die vertikale Richtung. Mit anderen Worten bewegt sich das bewegliche Element 32 zwischen der ersten Position, in der die obere Endfläche des beweglichen Elements 32 von der unteren Endfläche des ersten Stators 33 entfernt ist (siehe 1), und der zweiten Position, in der die obere Endfläche des beweglichen Elements 32 in Kontakt mit der unteren Endfläche des ersten Stators 33 gebracht wird (siehe 2). An dieser Stelle ist anzumerken, dass sich in dieser beispielhaften Ausführungsform das bewegliche Element 32 in die dritte Position (siehe 3) weiter unterhalb der ersten Position bewegen kann. Dieser Punkt wird später beschrieben.
Die Rückstellfeder 35 ist in der Innenseite des ersten Stators 33 angeordnet und ist eine Spulenfeder, die das bewegliche Element 32 abwärts (in die erste Position) drängt. Ein Gehäuseraum 331 zum Unterbringen der Rückstellfeder 35 ist in der Innenseite des ersten Stators 33 gebildet. Wenn das bewegliche Element 32 zu dem ersten Stator 33 hingezogen wird und sich von der ersten Position in die zweite Position bewegt, befindet sich die Rückstellfeder 35 in dem Gehäuseraum 331, während sie komprimiert wird. Folglich kann das bewegliche Element 32 in Kontakt mit dem ersten Stator 33 gebracht werden.
Der zylindrische Körper 36 ist aus nichtmagnetischem Material gebildet, das eine mit einem Boden versehene zylindrische Form mit einer geöffneten oberen Oberfläche hat. Der zylindrische Körper 36 beherbergt den ersten Stator 33 und das bewegliche Element 32. Der obere Endteil (Außenrand des Öffnungsteils) des zylindrischen Körpers 36 ist an der oberen Jochplatte 341 befestigt und der untere Teil des zylindrischen Körpers 36 ist in die Innenseite der Buchse 344 eingepasst. Ein Abstand von der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 zur unteren Endfläche des ersten Stators 33 ist ausreichend größer als die Abmessung in die vertikale Richtung des beweglichen Elements 32. Das bedeutet, der zylindrische Körper 36 ist so eingestellt, dass ein Freiraum zwischen der unteren Endfläche des beweglichen Elements 32 und der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 in einem Zustand erzeugt wird, in dem das bewegliche Element 32 von dem ersten Stator 33 entfernt ist, d. h., in der ersten Position.
Mit der vorstehend erwähnten Konfiguration kann sich das bewegliche Element 32 in dem zylindrischen Körper 36 von der zweiten Position, in der das bewegliche Element 32 in Kontakt mit dem ersten Stator 33 gebracht wird, über die erste Position in die dritte Position bewegen. Wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, wird ein Spalt G1 (siehe 2) zwischen der unteren Endfläche des beweglichen Elements 32 und der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 erzeugt. Ferner wird der Spalt G2 (siehe 3), wenn das bewegliche Element 32 in der dritten Position ist, zwischen der oberen Endfläche des beweglichen Elements 32 und der unteren Endfläche des ersten Stators 33 erzeugt. Der zylindrische Körper 36 beschränkt die Bewegungsrichtung des beweglichen Elements 32 in die vertikale Richtung und definiert die dritte Position des beweglichen Elements 32.
Hier ist anzumerken, dass sich die Mittelachsen von erster Erregerspule 31, Buchse 344, erstem Stator 33 und beweglichem Element 32 auf derselben Linie entlang der vertikalen Richtung befinden.
Wenn die erste Erregerspule 31 nicht mit Energie beaufschlagt ist (zur Zeit der Nicht-Beaufschlagung mit Energie), da keine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 erzeugt wird, ist das bewegliche Element 32 durch eine Federkraft der Rückstellfeder 35 in der ersten Position (siehe 1). Andererseits wird, wenn die erste Erregerspule 31 mit Energie beaufschlagt wird, da eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 erzeugt wird, das bewegliche Element 32 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 35 angezogen und bewegt sich in die zweite Position (siehe 2).
Mit anderen Worten erzeugt die erste Erregerspule 31 zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie einen magnetischen Fluss in einem magnetischen Pfad (dem ersten magnetischen Pfad), der von dem ersten Joch 34, dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 gebildet wird. Das bewegliche Element 32 bewegt sich so, dass der magnetische Widerstand dieses magnetischen Pfads reduziert wird. Genauer bewegt sich zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie das bewegliche Element 32 von der ersten Position in die zweite Position, so dass ein Spalt zwischen der unteren Endfläche des ersten Stators 33 und der oberen Endfläche der Buchse 344 mit dem beweglichen Element 32 gefüllt wird.
Kurz gesagt, wird das bewegliche Element 32 zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie von dem von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator 33 hingezogen und bewegt sich das bewegliche Element 32 von der ersten Position in die zweite Position. Dann wird während der fortgesetzten Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie, da weiterhin eine Anziehungskraft zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 erzeugt wird, das bewegliche Element 32 in der zweiten Position gehalten. Ferner bewegt sich das bewegliche Element 32, wenn die Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie beendet wird, durch die Federkraft der Rückstellfeder 35 von der zweiten Position in die erste Position. Somit wird als Antwort auf das Umschalten der Energiebeaufschlagungszustände der ersten Erregerspule 31 eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, gesteuert. Folglich wechselt die Bewegung des beweglichen Elements 32 in die vertikale Richtung die Zustände der Kontaktvorrichtung 2 zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand.
Hierin befindet sich zur Zeit der Nicht-Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie das bewegliche Element 32 nicht in der dritten Position, die das untere Ende des Bewegungsbereichs ist (siehe 3), sondern in der ersten Position, die eine Mittelposition des Bewegungsbereichs ist (siehe 1), da die Federkraft der Rückstellfeder 35 und die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 miteinander im Gleichgewicht sind. Das bedeutet, die Federkraft der Rückstellfeder 35 wirkt abwärts auf das bewegliche Element 32 und die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 wirkt aufwärts über einen beweglichen Kontaktgeber 13 und die Welle 15. Folglich stoppt zur Zeit der Nicht-Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie das bewegliche Element 32 in der ersten Position, in der eine Kraft der Rückstellfeder 35, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, und eine Kraft der Kontaktdruckfeder 14, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, miteinander im Gleichgewicht sind.
Zur Zeit der Nicht-Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie befindet sich das bewegliche Element 32 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in der ersten Position, die eine Mittelposition zwischen der zweiten Position und der dritten Position ist. Somit wird die Welle 15 durch die elektromagnetische Vorrichtung 3 abwärts gezogen. Zu dieser Zeit drückt die Welle 15 den beweglichen Kontaktgeber 13 durch den am oberen Endteil der Welle 15 vorgesehenen Flansch 151 abwärts. Da die Bewegung des beweglichen Kontaktgebers 13 aufwärts durch den Flansch 151 der Welle 15 beschränkt wird, sind die beweglichen Kontakte 21a und 21b in der offenen Position und von den festen Kontakten 22a und 22b entfernt. In diesem Zustand leiten, da die Kontaktvorrichtung 2 in einem offenen Zustand ist, die Kontaktbasen 11 und 12 nicht miteinander und leiten der erste Ausgangsanschluss 51 und der zweite Ausgangsanschlüsse 52 nicht zueinander.
Obwohl Details später beschrieben werden, wird, wie in 3 gezeigt, auch, wenn das bewegliche Element 32 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in der dritten Position ist, der ersten Position ähnlich, die Welle 15 von der elektromagnetischen Vorrichtung 3 abwärts gezogen. Deshalb ermöglicht der bewegliche Kontaktgeber 13, dass die beweglichen Kontakte 21a und 21b sich in einer offenen Position von den festen Kontakten 22a und 22b entfernt befinden, so dass die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet ist.
2 zeigt einen Zustand des elektromagnetischen Relais 1, wenn die erste Erregerspule 31 mit Energie beaufschlagt wird. In diesem Zustand wird, da sich das bewegliche Element 32 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in der zweiten Position befindet, die Welle 15 von der elektromagnetischen Vorrichtung 3 hoch gedrückt. Der am oberen Endteil der Welle 15 vorgesehene Flansch wird dementsprechend 151 aufwärts bewegt. Folglich wird eine Beschränkung der Bewegung durch den Flansch 151 aufwärts freigegeben, wird der bewegliche Kontaktgeber 13 von einer Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 hoch gedrückt und bewegen sich die beweglichen Kontakte 21a und 21b in die geschlossene Position, in der die beweglichen Kontakte 21a und 21b in Kontakt mit den festen Kontakten 22a und 22b gebracht werden.
Zu dieser Zeit wird ein geeigneter Nachlauf für die Welle 15 eingestellt, so dass die Welle 15 weiter hinaufgedrückt werden kann, nachdem die beweglichen Kontakte 21a und 21b in Kontakt mit festen Kontakten 22a und 22b gebracht werden. Da der bewegliche Kontaktgeber 13 aufwärts zur Kontaktdruckfeder 14 gedrückt wird, wird der Kontaktdruck zwischen den beweglichen Kontakten 21a und 21b und den festen Kontakten 22a und 22b sichergestellt. In einem in 2 gezeigten Zustand ist die Kontaktvorrichtung 2 in einem geschlossenen Zustand. Die Kontaktbasen 11 und 12 leiten folglich zueinander und somit leiten der erste Ausgangsanschluss 51 und der zweite Ausgangsanschlüsse 52 zueinander.
Als Nächstes wird die Kontaktvorrichtung 2 im Detail beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Kontaktvorrichtung 2 die festen Kontakte 22a und 22b und die beweglichen Kontakte 21a und 21b. Ferner umfasst die Kontaktvorrichtung 2 Kontaktbasen 11 und 12, die die festen Kontakte 22a und 22b tragen, den beweglichen Kontaktgeber 13, der die beweglichen Kontakte 21a und 21b trägt, und die Kontaktdruckfeder 14 zum Einstellen des Kontaktdrucks. Die Kontaktvorrichtung 2 umfasst ein Paar feste Kontakte 22a und 22b und ein Paar bewegliche Kontakte 21a und 21b, so dass ein Paar Kontaktbasen 11 und 12 über den beweglichen Kontaktgeber 13 in einem Zustand kurzgeschlossen werden, in dem die Kontaktvorrichtung 2 geschlossen ist. Deshalb ist die Kontaktvorrichtung 2 zwischen die Batterie 101 und die Last 102 eingefügt, so dass eine Gleichstromleistung von der Fahrbatterie 101 (siehe 4) der Last 102 (siehe 4) durch das Paar Kontaktbasen 11 und 12 und den beweglichen Kontaktgeber 13 zugeführt wird. Es ist anzumerken, dass hier die Kontaktvorrichtung 2 nur mit der Last 102 zwischen den Ausgangsanschlüssen der Batterie in Reihe 101 geschaltet sein muss und zwischen der negativen Elektrode (dem negativen Pol) der Batterie 101 und der Last 102 eingefügt werden kann.
Wenn die beweglichen Kontakte 21a und 21b sich als Antwort auf die Bewegung des beweglichen Elements 32 bewegen und das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, ist die Kontaktvorrichtung 2 in einem geschlossenen Zustand, in dem die beweglichen Kontakte 21a und 21b in Kontakt mit den festen Kontakten 22a und 22b gebracht werden. Wenn das bewegliche Element 32 in der ersten Position und der dritten Position ist, ist die Kontaktvorrichtung 2 in einem offenen Zustand, in dem die beweglichen Kontakte 21a und 21b von den festen Kontakten 22a und 22b entfernt sind.
Ein Paar Kontaktbasen 11 und 12 der Kontaktvorrichtung 2 sind in einer Richtung in einer Ebene rechtwinklig zur vertikalen Richtung über der elektromagnetischen Vorrichtung 3 angeordnet. Die Kontaktbasen 11 und 12 sind in einer säulenförmigen Form gebildet, die einen kreisförmigen horizontalen Querschnitt hat. Das Paar Kontaktbasen 11 und 12 ist mit einem vorbestimmten Abstand zu dem ersten Joch 34 und dem ersten Stator 33 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 befestigt.
Genauer ist das Paar Kontaktbasen 11 und 12 an dem Gehäuse 16 befestigt, das mit dem ersten Joch 34 verbunden ist. Das Gehäuse 16 ist in einer Kastenform gebildet, deren untere Oberfläche geöffnet ist. Die festen Kontakte 22a und 22b und die beweglichen Kontakte 21a und 21b sind zwischen dem Gehäuse 16 und der oberen Jochplatte 341 angeordnet. Das Gehäuse 16 ist zum Beispiel aus hitzebeständigem Material, wie z. B. Keramik, gebildet. Der Außenrand des unteren Teils des Gehäuses 16 ist mit dem Außenrand der oberen Oberfläche der oberen Jochplatte 341 über den Verbinder 17 verbunden. Die Kontaktbasen 11 und 12 sind mit dem Gehäuse 16 in einem Zustand, in dem die Kontaktbasen 11 und 12 durch Rundbohrungen 19a bzw. 19b eingeführt sind, die in der Basisplatte 161 (oberen Wand) des Gehäuses 16 gebildet sind, verbunden.
Hier ist anzumerken, dass es wünschenswert ist, dass das Gehäuse 16, der Verbinder 17, die obere Jochplatte 341 und der zylindrische Körper 36 einen hermetischen Behälter mit einem Raum darinnen bilden. Ferner ist es wünschenswert, dass das Innere des hermetischen Behälters mit Lichtbogen-löschendem Gas gefüllt ist, das hauptsächlich Wasserstoff enthält. Somit wird, selbst wenn eine Bogenentladung auftritt, wenn die in dem hermetischen Behälter enthaltenen festen Kontakte 22a und 22b und die beweglichen Kontakte 21a und 21b ein offener Zustand werden, die Bogenentladung schnell von dem Lichtbogen-löschenden Gas abgekühlt und kann der Lichtbogen schnell gelöscht werden. Jedoch müssen die festen Kontakte 22a und 22b und die beweglichen Kontakte 21a und 21b nicht unbedingt in einem hermetischen Behälter untergebracht sein.
Die festen Kontakte 22a und 22b sind an dem unteren Endteil der Kontaktbasen 11 bzw. 12 vorgesehen. Die Kontaktbasen 11 und 12 sind aus leitendem Material gebildet. Die oberen Endteile der Kontaktbasen 11 und 12 sind, im Vergleich zu den anderen Teilen als den oberen Endteilen größer gebildet. Der erste Ausgangsanschluss 51 ist über die zweite Erregerspule 41 mit dem oberen Endteil der ersten Kontaktbasis 11 gekoppelt. Der zweite Ausgangsanschluss 52 ist mit dem oberen Endteil der zweiten Kontaktbasis 12 gekoppelt. Das bedeutet, dass die zweite Erregerspule 41 zwischen der ersten Kontaktbasis 11 und dem ersten Ausgangsanschluss 51 eingefügt ist. Wie in 4 gezeigt, ist die zweite Erregerspule 41 in Reihe mit der Kontaktvorrichtung 2 zwischen den ersten Ausgangsanschluss 51 und den zweiten Ausgangsanschluss 52 geschaltet.
Der bewegliche Kontaktgeber 13 ist in einer rechteckigen Plattenform gebildet und ist unter den Kontaktbasen 11 und 12 angeordnet, so dass beide Endteile des beweglichen Kontaktgebers 13 in der Längsrichtung davon den unteren Endteilen der Kontaktbasen 11 und 12 zugewandt sind. Der bewegliche Kontaktgeber 13 ist aus einem leitenden Material gebildet. Die beweglichen Kontakte 21a und 21b sind mit dem beweglichen Kontaktgeber 13 in den Teilen, die den festen Kontakten 22a und 22b der Kontaktbasen 11 und 12 zugewandt sind, vorgesehen.
Der bewegliche Kontaktgeber 13 wird von der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in die vertikale Richtung getrieben. Somit bewegen sich die beweglichen Kontakte 21a und 21b, die mit dem beweglichen Kontaktgeber 13 vorgesehen sind, zwischen einer geschlossenen Position, in der die beweglichen Kontakte 21a und 21b in Kontakt mit den entsprechenden festen Kontakten 22a und 22b gebracht werden, und einer offenen Position, in der die beweglichen Kontakte 21a und 21b von den festen Kontakten 22a und 22b entfernt sind. Wenn die beweglichen Kontakte 21a und 21b in der geschlossenen Position sind, das heißt, die Kontaktvorrichtung 2 in einem geschlossenen Zustand ist, werden die erste Kontaktbasis 11 und die zweite Kontaktbasis 12 über den beweglichen Kontaktgeber 13 miteinander kurzgeschlossen. Folglich leiten in einem Zustand, in dem die Kontaktvorrichtung 2 geschlossen ist, der erste Ausgangsanschluss 51 und der zweite Ausgangsanschluss 52 zueinander über die zweite Erregerspule 41, so dass der Last 102 von der Fahrbatterie 101 über die zweite Erregerspule 41 eine Gleichstromleistung zugeführt wird.
Die Kontaktdruckfeder 14 ist zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Kontaktgeber 13 angeordnet und ist eine Spulenfeder, die den beweglichen Kontaktgeber 13 aufwärts drückt. Eine Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 wird kleiner als die der Rückstellfeder 35 eingestellt.
Die Welle 15 ist aus nichtmagnetischem Material gebildet und hat eine Rundform, die sich in die vertikale Richtung erstreckt. Die Welle 15 überträgt eine in der elektromagnetischen Vorrichtung 3 erzeugte Antriebskraft an die über der elektromagnetischen Vorrichtung 3 vorgesehene Kontaktvorrichtung 2. Die Welle 15 hat am oberen Endteil davon den Flansch 151. Der Außendurchmesser des Flansches 151 ist größer als der des oberen Endteils der Welle 15. Der bewegliche Kontaktgeber 13 hat eine Bohrung 25 am Mittelteil davon. Der Außendurchmesser der Bohrung 25 ist kleiner als der von dem Flansch 151 der Welle 15. Die Welle 15 wird durch die Bohrung 25 des beweglichen Kontaktgebers 13 eingeführt, so dass die obere Oberfläche der Welle 15 in Kontakt mit dem Flansch 151 an der oberen Oberfläche des beweglichen Kontaktgebers 13 gebracht wird. Ferner durchläuft die Welle 15 das Innere der Kontaktdruckfeder 14, den ersten Stator 33 und die Rückstellfeder 35. Der untere Endteil der Welle 15 ist an dem beweglichen Element 32 befestigt.
In der vorstehend erwähnten Konfiguration wird die in der elektromagnetischen Vorrichtung 3 erzeugte Antriebskraft von der Welle 15 an den beweglichen Kontaktgeber 13 übertragen. Als Antwort auf die Bewegung des beweglichen Elements 32 in die vertikale Richtung bewegt sich der bewegliche Kontaktgeber 13 in die vertikale Richtung.
Als Nächstes wird die Auslösevorrichtung 4 beschrieben. Die Auslösevorrichtung 4 hat eine zweite Erregerspule 41, die in Reihe mit der Kontaktvorrichtung 2 geschaltet ist. Die Auslösevorrichtung 4 bewegt das bewegliche Element 32 mit dem von der zweiten Erregerspule erzeugten magnetischen Fluss 41 in die dritte Position, wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von anormalem Strom, durch die Kontaktvorrichtung 2 in einem Zustand fließt, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist. Die Kontaktvorrichtung 2, die elektromagnetische Vorrichtung 3 und die Auslösevorrichtung 4 sind in eine Richtung angeordnet und die Auslösevorrichtung 4 ist in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung 3 auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung 2 angeordnet.
Die Auslösevorrichtung 4 kann einen in Bezug auf das bewegliche Element 32 auf der gegenüberliegenden Seite des (d. h. unterhalb des) ersten Stators 33 angeordneten zweiten Stator 43 umfassen. Außerdem kann die Auslösevorrichtung 4 das zweite Joch 44 umfassen.
Wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von anormalem Strom durch die Kontaktvorrichtung 2 in einem Zustand fließt, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, wird ein magnetischer Fluss von der zweiten Erregerspule 41 erzeugt. Dann wirkt mit dem magnetischen Fluss eine Anziehungskraft in eine Rückwärtsrichtung zu dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32. Folglich wird das bewegliche Element 32 zu dem zweiten Stator 43 hingezogen und bewegt sich das bewegliche Element 32 in die dritte Position.
Das bedeutet, die Auslösevorrichtung 4 bewegt das bewegliche Element 32 durch den von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss in die dritte Position, wenn die zweite Erregerspule 41 mit Energie beaufschlagt wird. Somit wird die Kontaktvorrichtung 2 in einen offenen Zustand gezwungen. Nachstehend wird ein Betrieb, in dem die Auslösevorrichtung 4 die Kontaktvorrichtung 2 in einen offenen Zustand versetzt, als „Auslösen” bezeichnet. Mit anderen Worten bezeichnet „Auslösen”, dass das bewegliche Element 32 sich aus der zweiten Position in die erste Position oder die dritte Position bewegt (ausgelöst wird).
Hierin liegt die dritte Position auf einer Erweiterung einer Bewegungsachse des beweglichen Elements 32, die eine Verbindung zwischen der zweiten Position und der ersten Position herstellt, und auf der gegenüberliegenden Seite (d. h. unterhalb) der zweiten Position in Bezug auf die erste Position. Mit anderen Worten ist die erste Position eine Position (Mittelstellung) zwischen der zweiten Position und der dritten Position. In einem Zustand, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht betrieben wird, ist das bewegliche Element 32 zur Zeit der Nicht-Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie in der ersten Position und zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie in der zweiten Position. Wenn die Auslösevorrichtung 4 betrieben wird, ist das bewegliche Element 32 in der dritten Position, wie in 3 gezeigt. Das bedeutet, wenn die Auslösevorrichtung 4 in einem Zustand betrieben wird, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, bewegt sich das bewegliche Element 32 von der zweiten Position über die erste Position in die dritte Position.
Das zweite Joch 44 der Auslösevorrichtung 4 umfasst eine untere Platte 442 und eine seitliche Platte 443. Die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443 sind aus magnetischem Material gebildet. Das bedeutet, dass das zweite Joch 44 aus magnetischem Material gebildet ist. Der zweite Stator 43 ist auch aus magnetischem Material gebildet. Folglich bildet das zweite Joch 44 zusammen mit dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32 einen magnetischen Pfad (zweiten magnetischen Pfad), den der zur Zeit der Beaufschlagung der zweiten Erregerspule 41 mit Energie erzeugte magnetische Fluss durchläuft (siehe 7A und 7B).
Die untere Jochplatte 342 und die Buchse 344 des ersten Jochs 34 werden auch als die obere Platte des zweiten Jochs 44 verwendet. Das zweite Joch 44 hat eine untere Platte 442 unter der zweiten Erregerspule 41. Die untere Platte 442 ist der unteren Jochplatte 342 des ersten Jochs 34 zugewandt. Die untere Jochplatte 342, die auch als die obere Platte des zweiten Jochs 44 verwendet wird, und die Buchse 344 werden nachstehend nicht nur als Teil des ersten Jochs 34 beschrieben, sondern auch als ein Glied, das einen Teil des zweiten Jochs 44 bildet.
Die seitliche Platte 443 verbindet den Außenrand der unteren Jochplatte 342 und den Außenrand der unteren Platte 442 miteinander. Da die untere Jochplatte 342 und die untere Platte 442 jeweils in einer rechteckigen Plattenform gebildet sind, ist ein Paar Seitenplatten 443 vorgesehen, so dass ein Paar Seiten, die einander in der unteren Oberfläche der unteren Jochplatte 342 zugewandt sind, und ein Paar Seiten, die einander in der oberen Oberfläche der unteren Platte 442 zugewandt sind, miteinander verbunden sind. Die seitliche Platte 443 und die untere Platte 442 sind einheitlich aus einer Platte gebildet.
Die zweite Erregerspule 41 ist in einem von dem zweiten Joch 44 umgebenen Raum angeordnet und der zweite Stator 43 ist in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 angeordnet. Ferner ist der untere Endteil des zylindrischen Körpers 36 in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 angeordnet. Das bedeutet, dass der zylindrische Körper 36 durch die untere Jochplatte 342 des ersten Jochs 34 dringt und der untere Endteil des zylindrischen Körpers 36 sich zur Innenseite der zweiten Erregerspule 41 erstreckt.
Der zweite Stator 43 ist ein säulenförmiger ortsfester Eisenkern, der aufwärts aus dem Mittelteil der oberen Oberfläche der unteren Platte 442 hervorragt. Der untere Endteil des zweiten Stators 43 ist in die im Mittelteil der unteren Platte 442 gebildete Haltebohrung 28 eingepasst, wodurch der zweite Stator 43 an dem zweiten Joch 44 befestigt ist. Der Außendurchmesser des zweiten Stators 43 ist gleich dem des beweglichen Elements 32. Das bedeutet, dass der Außendurchmesser des zweiten Stators 43 gleich dem des ersten Stators 33 ist. An dieser Stelle ist anzumerken, dass der Außendurchmesser des zweiten Stators 43 nicht notwendigerweise gleich den Außendurchmessern des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 ist, er kann größer oder kleiner sein als der Außendurchmesser des beweglichen Elements 32. Die Wirkung, wenn der Außendurchmesser des ersten Stators 33 kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Stators 43, ist später beschrieben.
Hier ist der zweite Stator 43 derart angeordnet, dass die obere Endfläche des zweiten Stators 43 in Kontakt mit der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 gebracht wird. Somit besteht in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist (der in 2 gezeigte Zustand), ein Spalt zwischen der oberen Endfläche des zweiten Stators 43 und der unteren Endfläche des beweglichen Elements 32. Der Spalt hat eine Größe, die dem Spalt G1 plus einer Dicke der Basisplatte des zylindrischen Körpers 36 entspricht. Ferner werden in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der dritten Position ist (der in 3 gezeigte Zustand), die obere Endfläche des zweiten Stators 43 und die unteren Endfläche des beweglichen Elements 32 über die Basisplatte des zylindrischen Körpers 36 in Kontakt miteinander gebracht. An dieser Stelle ist anzumerken, dass es nicht wesentlich ist, dass die obere Endfläche des zweiten Stators 43 in Kontakt mit der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 gebracht wird, und ein Freiraum zwischen der oberen Endfläche des zweiten Stators 43 und der unteren Oberfläche des zylindrischen Körpers 36 bestehen kann.
Hierin ist die Auslösevorrichtung 4 so konfiguriert, dass das bewegliche Element 32, die zweite Erregerspule 41 und der zweite Stator 43 alle eine Mittelachse auf derselben Linie entlang der vertikalen Richtung haben.
Die Auslösevorrichtung 4, Kontaktvorrichtung 2 und elektromagnetische Vorrichtung 3 sind in eine Richtung (vertikale Richtung) angeordnet. Die Auslösevorrichtung 4 ist in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung 3 auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung 2 angeordnet. Das bedeutet, die Auslösevorrichtung 4 ist unter der elektromagnetischen Vorrichtung 3 angeordnet.
Hierin ist die zweite Erregerspule 41 in Reihe mit der Kontaktvorrichtung 2 zwischen den ersten Ausgangsanschluss 51 und den zweiten Ausgangsanschluss 52 geschaltet, wie vorstehend beschrieben. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Erregerspule 41 zwischen die erste Kontaktbasis 11 und den ersten Ausgangsanschluss 51 geschaltet. Somit bildet die zweite Erregerspule 41 einen Teil eines Pfads eines Laststroms, der von der Fahrbatterie 101 der Last 102 in einen Zustand zugeführt wird, in dem die Kontaktvorrichtung 2 geschlossen ist, und wird die zweite Erregerspule 41 von dem Laststrom erregt.
Hier ist anzumerken, dass ein Bypass-Pfad 6 parallel zu der zweiten Erregerspule 41 elektrisch verbunden werden kann, so dass ermöglicht werden kann, dass ein Laststrom in einem anderen Pfad als der zweiten Erregerspule 41 fließt (siehe 4). Wenn der Bypass-Pfad 6 vorgesehen ist, kann, da ein Teil des Laststroms, der der Last von der Fahrbatterie 101 zugeführt wird, in dem Bypass-Pfad 6 fließt, ein Verlust in der zweiten Erregerspule 41 reduziert werden.
Zu dieser Zeit wird aufgrund des von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 erzeugt. Das bedeutet, eine Kraft, um das bewegliche Element 32 abwärts anzuziehen, wird erzeugt. Mit anderen Worten erzeugt die zweite Erregerspule 41 einen magnetischen Fluss zu einem von dem zweiten Joch 44, dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32 gebildeten magnetischen Pfad. Folglich wirkt eine Anziehungskraft in eine Richtung, in die sich das bewegliche Element 32 bewegt, so dass der magnetische Widerstand des magnetischen Pfads reduziert wird, auf das bewegliche Element 32. Mit anderen Worten ermöglicht die Auslösevorrichtung 4, dass eine Anziehungskraft auf das bewegliche Element 32 in eine Richtung wirkt, in der das bewegliche Element 32 von der zweiten Position in die dritte Position bewegt wird, so dass ein Spalt in dem magnetischen Pfad zwischen der oberen Endfläche des zweiten Stators 43 und der unteren Endfläche der Buchse 344 mit dem beweglichen Element 32 gefüllt wird.
Folglich wirken in dem elektromagnetischen Relais 1 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration in einem Zustand, in dem die erste Erregerspule 31 mit Energie beaufschlagt wird und die Kontaktvorrichtung 2 geschlossen ist, d. h., in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist (siehe 2), in 5 gezeigte Kräfte auf das bewegliche Element 32. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. Eine erste Kraft F1 wirkt als eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 abwärts auf das bewegliche Element 32. Eine zweite Kraft F2 als eine Federkraft und eine dritte Kraft F3 als eine magnetische Anziehungskraft wirken zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 abwärts auf das bewegliche Element 32.
Die erste Kraft F1 ist eine Anziehungskraft, die von dem ersten Stator 33 durch den von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss auf das bewegliche Element 32 wirkt, wenn die erste Erregerspule 31 in der elektromagnetischen Vorrichtung 3 mit Energie beaufschlagt wird. Die zweite Kraft F2 ist eine Kraft, die eine Federkraft, die von der Rückstellfeder 35 auf das bewegliche Element 32 wirkt, und eine Federkraft, die von der Kontaktdruckfeder 14 über den beweglichen Kontaktgeber 13 und die Welle 15 auf das bewegliche Element 32 wirkt, synthetisiert. Das bedeutet, die zweite Kraft F2 ist eine Kraft, die durch Subtrahieren einer Kraft, die von der Kontaktdruckfeder 14 aufwärts auf das bewegliche Element 32 wirkt, von einer Kraft, die von der Rückstellfeder 35 abwärts auf das bewegliche Element 32 wirkt, erlangt wird. Die dritte Kraft F3 ist eine Anziehungskraft, die durch den von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, wenn die zweite Erregerspule 41 in der Auslösevorrichtung 4 mit Energie beaufschlagt wird,.
Die dritte Kraft F3 als eine Anziehungskraft, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, wird durch folgende mathematische Formel dargestellt (Mathe. 1). [Mathe. 1]
In der vorstehend erörterten Formel stellt „N” die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 dar, stellt „I” eine Menge an elektrischem Strom dar, der in der zweiten Erregerspule 41 fließt, stellt „S” einen dem zweiten Stator 43 zugewandten Bereich des beweglichen Elements 32 dar, stellt „μ0” magnetische Permeabilität im Vakuum dar und ist „g” ein Freiraum (Spalt) zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43.
In dem elektromagnetischem Relais 1 wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, wenn die erste Kraft F1 kleiner als eine Summe der zweiten Kraft F2 und der dritten Kraft F3 (F1 < F2 + F3) ist, das bewegliche Element 32 von der Auslösevorrichtung 4 in die dritte Position bewegt und wird die Kontaktvorrichtung 2 in einen offenen Zustand gezwungen. Kurz gesagt, ist das bewegliche Element 32 in der zweiten Position, wenn die erste Kraft F1, die aufwärts wirkt, größer ist als die Summe der zweiten Kraft F2 und der dritten Kraft F3, die abwärts wirken, und bewegt sich das bewegliche Element 32 in die dritte Position, wenn die erste Kraft F1 kleiner als die Summe der zweiten Kraft F2 und der dritten Kraft F3 ist.
Hierin löst die Auslösevorrichtung 4 nicht aus, wenn ein Laststrom einfach in der zweiten Erregerspule fließt 41, aber löst zum ersten Mal aus, wenn die dritte Kraft F3 als eine Anziehungskraft, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt (F1 < F2 + F3). Die Anziehungskraft, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, variiert abhängig von der Menge an elektrischem Strom (Laststrom), der in der zweiten Erregerspule 41 fließt. Somit ist die Auslösevorrichtung 4 dafür konfiguriert, dass die dritte Kraft F3 als eine Anziehungskraft, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt (F1 < F2 + F3), wenn der elektrische Strom, der in der zweiten Erregerspule 41 fließt, ein anormaler Strom wird, der nicht weniger ist als der festgelegte Wert von elektrischem Strom.
Das bedeutet, wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von anormalem Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, bewegt die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 32 in die dritte Position. Genauer werden in der Auslösevorrichtung 4 die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 und die Spalte G1 (siehe 5) so eingestellt, dass das Bewegungselement 32 von der dritten Kraft F3 zu dem zweiten Stator 43 hingezogen wird, was die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt, wenn nicht weniger als der festgelegte Wert von elektrischem Strom in der zweiten Erregerspule 41 fließt. Hierin wird ein festgelegter Wert, bei dem die Auslösevorrichtung 4 zu arbeiten beginnt, zum Beispiel auf einen Wert eingestellt, der ein ausreichend großer Überstrom in Bezug auf den Nennstrom des elektromagnetischen Relais 1 ist oder der ein Kurzschlussstrom wird. Hierin ist der Überstrom zum Beispiel ein elektrischer Strom, der etwa 5 bis 10 mal größer als der Nennstrom ist. Ferner ist der Kurzschlussstrom zum Beispiel ungefähr um mehrere zehnfache größer als der Nennstrom.
Somit bewegt, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, durch die Kontaktvorrichtung 2 fließt, die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 32 in die dritte Position und wird die Kontaktvorrichtung 2 somit in einen offenen Zustand gezwungen. Wenn die Kontaktvorrichtung 2 in einem geschlossenen Zustand ist, wird das bewegliche Element 32 von dem von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator 33 hingezogen. Dann wird, wenn die Summe der zweiten Kraft F2 und der dritten Kraft F3 größer als die Anziehungskraft ist, das bewegliche Element 32 zu dem zweiten Stator 43 hingezogen. Ferner wird beim Auslösen, je näher das bewegliche Element 32 dem zweiten Stator 43 ist, desto größer die Anziehungskraft zwischen dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32. Folglich wird eine Geschwindigkeit, mit der die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, allmählich erhöht.
Wie vorstehend erwähnt, erzwingt das elektromagnetische Relais 1 die Rückstellung des beweglichen Elements 32 unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt. Folglich wird die Erzeugung des anormalen Stroms umgehend detektiert und wird eine elektrische Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) schnell getrennt.
Hierin wird ein Glied zum Bilden eines magnetischen Pfads, durch den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss fließen kann, als ein zweites Magnetpfadglied bezeichnet. Das zweite Magnetpfadglied umfasst das bewegliche Element 32, den zweiten Stator 43 und das zweite Joch 44. Ferner umfasst das zweite Joch 44 die untere Jochplatte 342, die Buchse 344, die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443. Es ist wünschenswert, dass das zweite Magnetpfadglied deart konfiguriert ist, dass der Mindestwert einer Querschnittsfläche des magnetischen Pfads ein vorherbestimmter unterer Grenzwert oder mehr wird. Das bedeutet, in der Auslösevorrichtung 4 tritt, wenn die Querschnittsfläche des vorstehend erwähnten magnetischen Pfads vergrößert wird, selbst wenn übermäßiger elektrischer Strom, wie z. B. ein Kurzschlussstrom, in der zweiten Erregerspule 41 fließt, magnetische Sättigung nicht leicht auf.
Ferner wird ein Glied zum Bilden eines magnetischen Pfads, durch den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss fließen kann, als ein erstes Magnetpfadglied bezeichnet. Das erste Magnetpfadglied umfasst das bewegliche Element 32, den ersten Stator 33 und das erste Joch 34. Ferner umfasst das erste Joch 34 die obere Jochplatte 341, die untere Jochplatte 342, die seitliche Jochplatte 343 und die Buchse 344. Es ist wünschenswert dass das erste Magnetpfadglied so konfiguriert ist, dass der Mindestwert einer Querschnittsfläche des magnetischen Pfads kleiner ist als der des zweiten Magnetpfadglieds. Das bedeutet, es ist wünschenswert, dass der Mindestwert der Querschnittsfläche des ersten magnetischen Pfads kleiner ist als der Mindestwert der Querschnittsfläche des zweiten magnetischen Pfads. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser mindestens eines Teils des ersten Magnetpfadglieds (zum Beispiel, der erste Stator 33) so gebildet ist, dass er kleiner ist als der Durchmesser eines Teils des zweiten Magnetpfadglieds (zum Beispiel der erste Stator 43). Das bedeutet, wenn der erste Stator 33 ein zylindrischer ortsfester Eisenkern ist und der zweite Stator 43 ein säulenförmiger ortsfester Eisenkern ist, ist es vorzuziehen, dass der äußere Umfang des ersten Stators 33 kleiner ist als der äußere Umfang des zweiten Stators 43.
Somit ist der magnetische Widerstand des magnetischen Pfads, den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchläuft, relativ höher als der magnetische Widerstand des magnetischen Pfads, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchläuft. Deshalb wird eine zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 erzeugte Anziehungskraft größer. Folglich wird die Geschwindigkeit, mit der die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, erhöht und kann das elektromagnetische Relais 1 die elektrische Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt, schnell ausschalten.
Ferner ist es wünschenswert, dass das erste Magnetpfadglied so konfiguriert ist, dass der Mindestwert einer Querschnittsfläche des magnetischen Pfads ein vorherbestimmter Obergrenzenwert oder weniger ist. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser mindestens eines Teils des ersten Magnetpfadglieds (zum Beispiel des ersten Stators 33) so gebildet ist, dass er kleiner als der Durchmesser eines Teils des zweiten Magnetpfadglieds (zum Beispiel des zweiten Stators 43) ist.
Somit wird der magnetische Pfad, den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchläuft, leicht magnetisch gesättigt und wird eine zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 erzeugte Anziehungskraft kleiner. Deshalb wird eine Anziehungskraft des beweglichen Elements 32, die zum Auslösen erforderlich ist, kleiner und kann die Auslösevorrichtung 4 durch eine relativ kleine Kraft auslösen. Folglich wird die Geschwindigkeit, mit der die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, erhöht und kann das elektromagnetische Relais 1 unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt, die elektrische Schaltung schnell ausschalten (Kontaktvorrichtung 2).
Als Nächstes wird eine Konfiguration, in der das elektromagnetische Relais 1 mit der vorstehend erwähnten Auslösevorrichtung 4 versehen ist und eine elektrische Schaltung als Antwort auf einen anormalen Strom umgehend aus dem geschlossenen Zustand der Kontaktvorrichtung 2 getrennt werden kann, kurz mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Graph, der Lastströme des elektromagnetischen Relais 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. Der Graph zeigt Lastströme, die in der elektrischen Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) zwischen der Batterie 101 (siehe 4) und der Last 102 fließen, wobei die Abszisse Zeit darstellt und die Ordinate einen elektrischen Strom darstellt. Hier wird angenommen, dass die Last 102 zur Zeit t0 kurzgeschlossen wird. Der Laststrom X1 stellt einen Laststrom dar, wenn das elektromagnetische Relais 1 mit der Auslösevorrichtung 4 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform verwendet wird. Der Laststrom X2 stellt einen Laststrom dar, wenn ein elektromagnetisches Relais ohne die Auslösevorrichtung 4 verwendet wird.
Bei Laststrom X2 wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 nicht vorgesehen ist, das elektromagnetische Relais zur Zeit t0 kurzgeschlossen und kann die Kontaktvorrichtung 2 nicht umgehend öffnen, selbst wenn der Laststrom X2 zunimmt und zur Zeit t1 einen vorbestimmten Wert I1 erreicht. In diesem Fall beginnt der Laststrom X2 ab der Zeit t3 abzunehmen, zu der die elektronische Steuereinheit 103 das Auftreten eines anormalen Stroms durch eine Schutzfunktion detektiert und das Schaltelement 104 durch ein Steuersignal ausschaltet, so dass die Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie beendet wird. Weiter wird eine Unterbrechungszeitperiode T2 ab der Zeit erforderlich, zu der die Bogenentladung zwischen den festen Kontakten 22a und 22b und den beweglichen Kontakte 21a und 21b bogengelöscht wird, und wird der Laststrom X2 unterbrochen. Deshalb wird der Laststrom X2 zur Zeit t4 unterbrochen, wenn die Zeitperiode T20 ab der Zeit t0 vergangen ist.
Andererseits wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 vorgesehen ist, das elektromagnetische Relais 1 zur Zeit t0 kurzgeschlossen und nimmt dann ein Laststrom X1 zu und erreicht den festgelegten Wert I1 zur Zeit t1, wenn die Auslösevorrichtung 4 die Kontaktvorrichtung 2 öffnet. Deshalb beginnt der Laststrom X1 in diesem Fall ab der Zeit t1, zu der der Laststrom X1 den festgelegten Wert erreicht, abzunehmen. Ferner ist die Unterbrechungszeitperiode T1 zu der Zeit erforderlich, zu der die Bogenentladung zwischen den festen Kontakten 22a und 22b und den beweglichen Kontakten 21a und 21b bogengelöscht wird, und wird ein Laststrom X1 unterbrochen. Der Laststrom X1 wird zur Zeit t2 unterbrochen, wenn die Zeitperiode T10 ab der Zeit t0 vergangen ist. Hierin ist die Zeitperiode T10 viel kürzer als die Zeitperiode T20.
Hier ist anzumerken, dass in dem elektromagnetischen Relais 1 mit der Auslösevorrichtung 4 die Auslösevorrichtung 4 unter Verwendung eines Laststroms auslöst. Deshalb wird zu der Zeit t3, zu der die Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie beendet wird, nachdem der Laststrom unterbrochen wird, die Kontaktvorrichtung 2 wieder ein geschlossener Zustand und kann Flattern auftreten. In 6 zeigt ein Laststrom X3 einen Laststrom aufgrund von Flattern. Jedoch ist ein in 6 gezeigter Laststrom X1 eine konzeptuelle Wellenform. Deshalb kann tatsächlich, bevor eine bestimmte Anziehungskraft in der Auslösevorrichtung erzeugt wird, in der Auslösevorrichtung 4 Überschwingen im Laststrom X1 auftreten. Deshalb ist eine von dem elektromagnetischen Relais 1 dieser beispielhaften Ausführungsform erlangte Wellenform nicht auf die in 6 gezeigte Wellenform beschränkt.
Ferner ist es auch vorteilhaft, dass, wenn das elektromagnetische Relais 1 die Auslösevorrichtung 4 aufweist, eine Zunahme des Laststroms reduziert werden kann. Das bedeutet, dass, wenn die Auslösevorrichtung 4 nicht vorgesehen ist, die Kontaktvorrichtung 2 selbst wenn der Laststrom X2 einen vorbestimmten elektrischen Strom (Überstrom) erreicht, nicht umgehend geöffnet wird. Deshalb kann der Laststrom X2 weiterhin zunehmen und einen Kurzschlussstrom erreichen, der größer ist als der Überstrom. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 vorgesehen ist, wenn der Laststrom X1 einen Überstrom erreicht, die Kontaktvorrichtung 2 umgehend geöffnet. Somit wird die elektrische Schaltung getrennt, bevor der Laststrom X1 einen Kurzschlussstrom erreicht. Hierin ist der Überstrom zum Beispiel ein elektrischer Strom, der etwa 5 bis 10 mal größer als der Nennstrom ist; der Kurzschlussstrom ist zum Beispiel ca. mehrere zehnfache größer als der Nennstrom.
Wie vorstehend erwähnt, weist das elektromagnetische Relais 1 dieser beispielhaften Ausführungsform die Auslösevorrichtung 4 auf. Folglich wird, wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert des anormalen Stroms durch die Kontaktvorrichtung 2 fließt, das bewegliche Element 32 aufgrund des von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses angezogen und bewegt sich das bewegliche Element 32 in die dritte Position. Somit kann das elektromagnetische Relais 1 die Kontaktvorrichtung 2 umgehend ausschalten, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der Kontaktvorrichtung 2 fließt.
Ferner sind die Kontaktvorrichtung 2, die elektromagnetische Vorrichtung 3 und die Auslösevorrichtung 4 in einer Richtung angeordnet: die Auslösevorrichtung 4 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung 2 in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung 3 angeordnet. Da die Auslösevorrichtung 4 der äußeren Seite der elektromagnetischen Vorrichtung 3 und der Kontaktvorrichtung 2 hinzugefügt wird, ist es möglich, Bauelemente wie z. B. das bewegliche Element 32 mit den Bauelementen eines elektromagnetischen Relais ohne die Auslösevorrichtung 4 gemeinsam zu nutzen. Folglich brauchen Bauelemente wie z. B. das bewegliche Element 32 in dem elektromagnetischen Relais 1 nicht speziell gestaltet werden.
Außerdem ist es vorzuziehen, dass die Auslösevorrichtung 4 den zweiten Stator 43 auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Stators 33 in Bezug auf das bewegliche Element 32 angeordnet hat. Wenn der zweite Stator 43 das bewegliche Element 32 anzieht, bewegt sich das bewegliche Element 32 in die dritte Position. Wenn der zweite Stator 43 vorgesehen ist, wird eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, im Vergleich zu dem Fall, in dem der zweite Stator 43 nicht vorgesehen ist, größer und bewegt sich das bewegliche Element 32 umgehend in die dritte Position. Folglich wird, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, die Kontaktvorrichtung 2 umgehend ausgeschaltet. An dieser Stelle ist anzumerken, dass der zweite Stator 43 keine wesentliche Konfiguration ist und bei Bedarf weggelassen werden kann.
7A und 7B sind schematische Schnittansichten, die jeweils einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigen. In dem elektromagnetischen Relais 1 dieser beispielhaften Ausführungsform wird ermöglicht, dass ein magnetischer Pfad, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchläuft, so gebildet ist, dass ein Teil des von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses den ersten Stator 33 und das bewegliche Element 32 in einem Zustand durchläuft, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist. Das bedeutet, wie in 7A und 7B gezeigt, durchläuft ein Teil des magnetischen Flusses ϕ2, der von der zweiten Erregerspule 41 in einem Zustand erzeugt wird, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, den ersten Stator 33 und das bewegliche Element 32.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist, wie in 7A gezeigt, zum Beispiel die zweite Erregerspule 41 so konfiguriert, dass der magnetische Fluss (dritter magnetischer Fluss) in eine Rückwärtsrichtung zu der ersten Erregerspule 31 in dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 erzeugt wird. Das bedeutet, in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, erzeugt die erste Erregerspule 31 einen ersten magnetischen Fluss, der den ersten Stator 33 und das bewegliche Element 32 durchläuft, und erzeugt die zweite Erregerspule 41 einen dritten magnetischen Fluss in einer Rückwärtsrichtung zu dem ersten magnetischem Fluss zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32. Das bedeutet, die Wicklungsrichtung der zweiten Erregerspule 41 ist so eingestellt, dass zur Zeit der Beaufschlagung mit Energie der magnetische Fluss ϕ2 in der in 7A gezeigten Richtung erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration wirkt in dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss ϕ2 so, dass er den von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss ϕ1 aufhebt.
Somit wird eine von der ersten Erregerspule 31 erzeugte Anziehungskraft (erste Kraft F1 in 5) zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 durch den von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss ϕ2 geschwächt und kann die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 32 mit einer relativ kleinen Kraft zu dem zweiten Stator 43 hinziehen. Folglich kann die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 reduziert werden.
Jedoch kann als ein anderes Konfigurationsbeispiel für diese beispielhafte Ausführungsform, wie in 7B gezeigt, der von der zweiten Erregerspule 41 in dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 erzeugte magnetische Fluss ϕ2 in der gleichen Richtung wie der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss ϕ1 verlaufen. Das bedeutet, in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, kann die erste Erregerspule 31 den ersten magnetischen Fluss erzeugen, der den ersten Stator 33 und das bewegliche Element 32 durchläuft, und kann die zweite Erregerspule 41 einen vierten magnetischen Fluss erzeugen, der in der gleichen Richtung wie der erste magnetische Fluss zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 verläuft. Das bedeutet, die Wicklungsrichtung der zweiten Erregerspule 41 ist so eingestellt, dass zur Zeit der Beaufschlagung mit Energie der magnetische Fluss ϕ2 in der in 7B gezeigten Richtung erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration wirkt der von der zweiten Erregerspule 41 zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 erzeugte magnetische Fluss ϕ2 so, dass er eine Anziehungskraft zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 von der ersten Erregerspule 31 stärkt (erste Kraft F1 in 5).
In der in 7B gezeigten Auslösevorrichtung 4 wird, wenn die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 die gleiche ist, der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert) zur Zeit des Auslösens im Vergleich zu der in 7A gezeigten Konfiguration größer, aber wird eine Anziehungskraft, die zwischen dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32 wirkt, beim Auslösen verstärkt. Deshalb hat, wenn der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert) zur Zeit des Auslösens größer eingestellt wird, das elektromagnetische Relais 1 den Vorzug, dass die Öffnungsgeschwindigkeit der Kontaktvorrichtung 2 beim Auslösen in einer in 7B gezeigten Konfiguration höher wird.
Ferner ist in dieser beispielhaften Ausführungsform die elektromagnetische Vorrichtung 3 eine sogenannte elektromagnetische Vorrichtung vom Kolbentyp, die dafür konfiguriert ist, zu ermöglichen, dass das bewegliche Element 32 in einer Geraden in der vertikalen Richtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position verläuft, wie vorstehend erwähnt. Deshalb können die elektromagnetische Vorrichtung 3 und die Auslösevorrichtung 4 ermöglichen, dass Anziehungskräfte in der einander entgegengesetzten Richtung auf das bewegliche Element 32 wirken, was es ermöglicht, dass eine Anziehungskraft effektiv wirkt. Hierin bildet das zweite Joch 44 zusammen mit dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 einen magnetischen Pfad, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf.
Ferner sind die untere Jochplatte 342 und die Buchse 344 magnetisch mit dem zweiten Joch 44 bzw. dem beweglichen Element 32 verbunden. Es ist vorzuziehen, dass der kürzeste Abstand von der unteren Jochplatte 342 und der Buchse 344 zu dem zweiten Stator 43 länger ist als der kürzeste Abstand von dem beweglichen Element 32 zu dem zweiten Stator 43. Mit anderen Worten ist es, wie in 5 gezeigt, vorzuziehen, dass in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, die untere Endfläche des beweglichen Elements 32 zu einer zweiten Stator 43 Seite (abwärts) von der unteren Endfläche der unteren Jochplatte 342 und der Buchse 344 um ein vorherbestimmtes Maß L1 hervorragt.
Mit dieser Konfiguration wird in dem in der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss Leckverlust des magnetischen Flusses, der zwischen dem zweiten Stator und der unteren Jochplatte 342 oder der Buchse 344 durch läuft, ohne das bewegliche Element 32 zu durchlaufen, reduziert. Folglich ist der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 konzentriert, wodurch eine Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 wirkt, erhöht wird. Deshalb kann, wenn der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert), bei dem die Auslösung ausgeführt wird, gleich ist, die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 reduziert werden. Wenn die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 gleich ist, kann ein Wert eines elektrischen Stroms, bei dem die Auslösung ausgeführt wird, klein gemacht werden.
Ferner ist es wünschenswert, dass die zweite Erregerspule 41 um eine Bewegungsachse des beweglichen Elements 32 herum gewickelt und so angeordnet ist, dass mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule 41 mit dem beweglichen Element 32 in der zweiten Position in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung überlappt, in die sich das bewegliche Element 32 bewegt. Das heißt, es ist vorzuziehen, dass mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule am Rand von mindestens einem Teil des beweglichen Elements angeordnet ist, das sich in der zweiten Position befindet. Das bedeutet, dass die zweite Erregerspule 41 so konfiguriert ist, dass der untere Endteil des beweglichen Elements 32 in der zweiten Position eingeführt ist. Mit anderen Worten ist es in der zweiten Position, wie in 5 gezeigt, vorzuziehen, dass das bewegliche Element 32 so konfiguriert ist, dass die unteren Endfläche des beweglichen Elements 32 in Richtung einer zweiten Stator 43 Seite (unten) von der oberen Endfläche der zweiten Erregerspule 41 um ein vorherbestimmtes Maß L2 hervorragt.
Mit dieser Konfiguration ist ein Teil (unterer Endteil) des beweglichen Elements 32 in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 mit einer magnetischen Flussdichte, die größer ist als in der äußeren Seite der zweiten Erregerspule 41, angeordnet, so dass eine Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 wirkt, erhöht wird. Deshalb kann, wenn der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert), bei dem die Auslösung ausgeführt wird, gleich ist, die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 reduziert werden. Wenn die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 gleich ist, kann ein Wert eines elektrischen Stroms, bei dem die Auslösung ausgeführt wird, reduziert werden.
Außerdem ist es wünschenswert, dass ein Abstand zwischen dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32, das sich in der zweiten Position befindet, kürzer ist. Wenn sich das bewegliche Element 32 in der zweiten Position befindet, das heißt, wenn die Kontaktvorrichtung 2 im geschlossenen Zustand ist, wird, da ein Spalt zwischen dem zweiten Stator 43 und dem beweglichen Element 32 kleiner ist, eine Anziehungskraft des beweglichen Elements 32, die zur Auslösung erforderlich ist, reduziert. Deshalb kann die Auslösevorrichtung 4 mit einer relativ kleinen Kraft auslösen.
Ferner ist es, wie in 8 gezeigt, wünschenswert, dass die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 nicht mehr als eine Windung ist. Die magnetische Spannung der zweiten Erregerspule 41 wird durch das Produkt der Menge an elektrischem Strom, der in der zweiten Erregerspule 41 fließt, und der Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 (der Anzahl von Windungen) ausgedrückt. Der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss ist erforderlich, wenn übermäßiger anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der zweiten Erregerspule 41 fließt. Nimmt man zum Beispiel mehrere Tausende A von Kurzschlussstrom an, erzeugt die zweite Erregerspule 41 ausreichende magnetische Spannung, selbst wenn die Anzahl von Wicklungen nicht mehr als eine Windung ist.
Ein Laststrom, der der Last 102 von der Fahrbatterie 101 zugeführt wird, fließt durch die zweite Erregerspule 41. Deshalb ist es, um Verlust (Kupferverlust) in der zweiten Erregerspule 41 zu unterdrücken, wünschenswert, dass der Spulendraht (Kupferdraht) einen größeren Drahtdurchmesser und eine kürzere Drahtlänge hat. Wenn die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 auf nicht mehr als eine Windung reduziert wird, kann der Drahtdurchmesser in der zweiten Erregerspule 41 werden und kann die Drahtlänge in dem Spulendraht verkürzt werden. Ferner kann, wenn die Drahtlänge des Spulendrahts der zweiten Erregerspule 41 kurz ist, eine Senkung von Kosten und Größe erreicht werden.
Außerdem ist es wünschenswert, dass die zweite Erregerspule 41 aus Metall gebildet ist. Durch Verarbeitung einer Metallplatte, wie z. B. Stanzen und Biegen, kann die zweite Erregerspule 41 gebildet werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 eine Windung sein, wie in 8 gezeigt, oder kann die zweite Erregerspule 41 in einer spiralförmigen Form oder einer helixförmigen Form gebildet werden, so dass mindestens ein Teil der Anzahl von Wicklungen mehr als zwei ist.
Hierin kann, wenn die erste Erregerspule 31 und die zweite Erregerspule 41 um die gleiche Achse (die Bewegungsachse des beweglichen Elements 32) entlang der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements 32 (vertikale Richtung) gewickelt sind, mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule 41 so angeordnet sein, dass er mit der ersten Erregerspule 31 überlappt, wie in 9 gezeigt. 9 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines anderen elektromagnetischen Relais 61 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. Wie in 9 gezeigt, sind die Achse, um die die erste Erregerspule 31 herum gewickelt ist, und die Achse, um die die zweite Erregerspule 41 gewickelt ist, miteinander identisch. Die zweite Erregerspule 41 kann so angeordnet sein, dass der obere Endteil davon um den Rand des unteren Endteils der ersten Erregerspule 31 herum gewickelt ist. In dem Beispiel gemäß 9 ist eine Windung in der oberen Seite der zweiten Erregerspule 41 um den Außenrand des ersten Jochs 34 herum gewickelt und sind die übrigen Windungen um die Innenseite des zweiten Jochs 44 herum gewickelt. Somit kann die Zunahme der Abmessung durch Hinzufügung der Auslösevorrichtung 4 in die vertikale Richtung des elektromagnetischen Relais 1 unterdrückt werden und kann die Abmessung in die vertikale Richtung reduziert werden.
Ferner umfasst in dieser beispielhaften Ausführungsform die Kontaktvorrichtung 2 die Kontaktdruckfeder 14, die eine Kraft in die Richtung erzeugt, die die beweglichen Kontakte 21a und 21b gegen die festen Kontakte 21a und 22b drückt, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist. Deshalb kann die Kontaktvorrichtung 2 eine ausreichende Kontaktdruckkraft zwischen den beweglichen Kontakten 21a und 21b und den festen Kontakten 21a und 22b sicherstellen, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist.
In einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, wird eine elektromagnetische Abstoßkraft in eine solche Richtung erzeugt, dass die beweglichen Kontakte 21a und 21b durch einen elektrischen Strom, der in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, von den festen Kontakten 22a und 22b getrennt werden. Es ist wünschenswert, dass der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert), bei dem die Auslösung ausgeführt wird, kleiner eingestellt wird als ein Wert des elektrischen Stroms, der in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, wenn die vorstehend erwähnte elektromagnetische Abstoßkraft im Gleichgewicht mit einer Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 ist. Das bedeutet, in dem elektromagnetischen Relais 1 ist es wünschenswert, dass der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert), bei dem die Auslösung ausgeführt wird, so eingestellt wird, dass die elektromagnetische Abstoßkraft und die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 berücksichtigt werden.
Genauer wirkt zur Zeit der Beaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie eine von einem elektrischen Strom, der durch den beweglichen Kontaktgeber 13 von einer der Kontaktbasen 11 und 12 zu der anderen fließt, erzeugte elektromagnetische Abstoßkraft abwärts in dem beweglichen Kontaktgeber 13 (siehe 1 bis 3). Das bedeutet, wenn ein elektrischer Strom von einer der Kontaktbasen 11 und 12 durch den beweglichen Kontaktgeber 13 zu der anderen fließt, wird der magnetische Fluss von dem elektrischen Strom am Rand des beweglichen Kontaktgebers 13 erzeugt. Durch diesen magnetischen Fluss und elektrischen Strom in dem beweglichen Kontaktgeber 13 wirkt eine Lorentz-Kraft (elektromagnetische Abstoßkraft) in die Richtung, in die die beweglichen Kontakte 21a und 21b von den festen Kontakten 22a und 22b getrennt sind (abwärts), auf den beweglichen Kontaktgeber 13.
Da diese elektromagnetische Abstoßkraft kleiner als eine Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 in normaler Zeit ist, empfängt der bewegliche Kontaktgeber 13 eine Aufwärtskraft von der Kontaktdruckfeder 14 und erhält einen Zustand aufrecht, in dem die beweglichen Kontakte 21a und 21b in Kontakt mit den festen Kontakten 22a und 22b gebracht werden. Wenn jedoch ein elektrischer Strom, der in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, ein großer elektrischer Strom wird, wie z. B. ein Kurzschlussstrom, übersteigt die elektromagnetische Abstoßkraft, die auf den beweglichen Kontaktgeber 13 wirkt, die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14. Folglich können die beweglichen Kontakte 21a und 21b von den festen Kontakten 22a und 22b entfernt sein. Auf diese Weise kann in einem Zustand, in dem die elektromagnetische Abstoßkraft die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 übersteigt, eine Bogenentladung zwischen den beweglichen Kontakten 21a und 21b und den festen Kontakten 21a und 22b auftreten und kann Kontaktschweißung auftreten. Das Auftreten von Kontaktschweißung vergrößert eine Kraft, die erforderlich ist, um den beweglichen Kontaktgeber 13 zu bewegen, um die beweglichen Kontakte 21a und 21b von den festen Kontakten 22a und 22b zu trennen. Folglich muss das elektromagnetische Relais 1 eine größere zum Auslösen erforderliche Kraft haben.
Es ist deshalb wünschenswert, dass der Wert eines elektrischen Stroms (festgelegter Wert), bei dem die Auslösung ausgeführt wird, kleiner eingestellt wird als ein Wert des elektrischen Stroms in einem Gleichgewichtszustand mit der Federkraft der Kontaktdruckfeder 14. Somit kann, selbst wenn ein elektrischer Strom, der in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, erhöht wird, das Auslösen ausgeführt werden, bevor die elektromagnetische Abstoßkraft die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 übersteigt. Somit tritt eine von der elektromagnetischen Abstoßkraft verursachte Kontaktschweißung nicht leicht auf.
10 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil eines anderen elektromagnetischen Relais 63 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. Wie in 10 gezeigt, kann die elektromagnetische Vorrichtung 3 ein aus nichtmagnetischem Material gemachtes Anpassungsglied 18 zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 umfassen. In einem Beispiel in 10 ist das Anpassungsglied 18 ein ringförmiger Rückstand (Abstandhalter), der auf der oberen Oberfläche des beweglichen Elements 32 angeordnet ist und durch den die Welle 15 eingeführt ist. Das Anpassungsglied 18 ist hierin derart gebildet, dass es den gleichen Außendurchmesser hat wie das bewegliche Elements 32 und ist an dem beweglichen Element 32 befestigt (haftend gebondet), so dass das Anpassungsglied 18 sich zusammen mit dem beweglichen Element 32 bewegt. Jedoch ist der Außendurchmesser des Anpassungsglieds 18 möglicherweise nicht der gleiche wie der des beweglichen Elements 32. Das Anpassungsglied 18 kann eine andere Form als die Ringform haben. Das Anpassungsglied 18 kann ferner an dem ersten Stator 33 statt an dem beweglichen Element 32 befestigt sein.
Wenn das Anpassungsglied 18 zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 angeordnet ist, wird, selbst wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, das bewegliche Element 32 nicht in Kontakt mit dem ersten Stator 33 gebracht. Das bedeutet, dass, selbst wenn die Kontaktvorrichtung 2 in einem geschlossenen Zustand ist, das bewegliche Element 32 von dem ersten Stator 33 entfernt ist, so dass eine Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 wirkt, reduziert wird.
11 ist ein Graph, der Kräfte zeigt, die auf das bewegliche Element 32 des elektromagnetischen Relais 63 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wirken. In 11 stellt die Abszisse einen Abstand zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 dar; die Ordinate stellt Kräfte dar. 11 zeigt eine Anziehungskraft Y1, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt, eine Federkraft Y2, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, wenn das Anpassungsglied 18 nicht vorgesehen ist, und eine Federkraft Y3, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, wenn das Anpassungsglied 18 vorgesehen ist. Die Anziehungskraft Y1, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt, entspricht der ersten in 5 gezeigten Kraft F1. Die Federkräfte Y2 und Y3, die auf das bewegliche Element 32 wirken, entsprechen einer zweiten in 5 gezeigten Kraft F2. Wie in 11 gezeigt, ist, je größer der Abstand zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 ist, desto kleiner die Anziehungskraft Y1, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt.
Mit der Konfiguration des in 10 gezeigten elektromagnetischen Relais 63 wird ein Intervall D1, das einer Dicke des Anpassungsglieds 18 entspricht, zwischen dem beweglichen Element 32 in der zweiten Position und dem ersten Stator 33 erzeugt. Die Anziehungskraft Y1, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, wird von F11 auf F12 reduziert. Wenn das Anpassungsglied 18 vorgesehen ist, muss eine Anziehungskraft, die zum Auslösen zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 erforderlich ist, größer sein als ein Wert, der durch Subtrahieren einer Federkraft α von F12 erlangt wird. Ferner muss, wenn das Anpassungsglied 18 nicht vorgesehen ist, eine zum Auslösen erforderliche Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 größer sein als ein durch die Subtraktion einer Federkraft α von F11 erlangter Wert. Deshalb kann, wenn das Anpassungsglied 18 vorgesehen ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem das Anpassungsglied 18 nicht vorgesehen ist, die Anziehungskraft, die zum Auslösen erforderlich ist, reduziert werden. Hierin entspricht die Anziehungskraft, die zum Auslösen zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 erforderlich ist, einer dritten in 5 gezeigten Kraft F3. Hierin ist die Federkraft α eine Federkraft, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, und wird angenommen, dass deren Wert, unabhängig von der Anwesenheit des Anpassungsglieds 18, der gleiche ist.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil noch eines weiteren elektromagnetischen Relais 65 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. Wie in 12 gezeigt, kann das erste Joch 34, das der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, ein von dem zweiten Joch 44 getrennter Körper sein, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf. Ein magnetischer Pfad, den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, wird von dem ersten Joch 34, dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 gebildet. Ferner wird ein magnetischer Pfad, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, von dem zweiten Joch 44, dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 gebildet.
In einem Beispiel in 12 umfasst, wie in der vorstehend erwähnten beispielhaften Ausführungsform, das erste Joch 34 die obere Jochplatte 341, die untere Jochplatte 342, die seitliche Jochplatte 343 und die Buchse 344. Andererseits teilt das zweite Joch 44 keinen Teil des ersten Jochs 34 (untere Jochplatte 342 und Buchse 344) wie die obere Platte, sondern hat die obere Platte 441, die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443, die von dem ersten Joch 34 getrennt sind.
In einer Konfiguration, in der ein Teil des ersten Jochs 34 als ein Teil des zweiten Jochs 44 (siehe 7A und 7B) verwendet wird, kann ein Teil des von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses aus der Umgebung in das erste Joch 34 eintreten und den von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss stören. Im Gegensatz dazu kann die in 12 gezeigte Konfiguration das Eintreten des von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses aus der Umgebung in das erste Joch 34 reduzieren. Folglich bewegt sich das bewegliche Element 32 mit einem geringeren elektrischen Strom in die dritte Position. Ferner können der magnetische Pfad für den von der ersten Erregerspule 31 erzeugten magnetischen Fluss und der magnetische Pfad für den von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss gestaltet werden, ohne eine Störung dazwischen zu berücksichtigen. Folglich kann die Gestaltung der beiden magnetischen Pfade erleichtert werden.
13A bis 13E sind Schnittansichten, die jeweils ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements 32 und des zweiten Stators 43 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigen. Es ist vorzuziehen, dass ein einander zugewandter Bereich zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 größer ist als ein einander zugewandter Bereich zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33. Mit anderen Worten ist es vorzuziehen, dass ein Kontaktbereich zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43, wenn das bewegliche Element 32 in der dritten Position ist, größer ist als ein Kontaktbereich zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist
Genauer kann, wie in 13A, 13B, 13C und 13D gezeigt, wenn einander zugewandte Regionen des beweglichen Elements 32 und des zweiten Stators 43 jeweils in einer Vertiefung oder einem Vorsprung gebildet sind, die ineinander eingepasst sind, der Bereich, wo das bewegliche Element 32 und der zweite Stator 43 einander zugewandt sind, vergrößert werden. Hierin kann in den Formen der Vertiefung und des Vorsprungs, wie in 13A, 13C und 13D gezeigt, der zweite Stator 43 ein Vorsprung sein, oder, wie in 13B gezeigt, das bewegliche Element 32 ein Vorsprung sein.
Außerdem kann, wie in 13E gezeigt, der einander zugewandte Bereich zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 vergrößert werden, indem der Außendurchmesser des zweiten Stators 43 größer gemacht wird als der des ersten Stators 33 und der Durchmesser am Endteil (unteren Endteil) auf einer zweiten Stator 43 Seite des beweglichen Elements 32 vergrößert wird. An dieser Stelle ist anzumerken, dass 13A zu 13E schematische Ansichten sind, die die Formen des beweglichen Elements 32 und des zweiten Stators 43 zeigen. In den Zeichnungen sind andere Teile als das bewegliche Element 32 und der zweite Stator 43 weggelassen.
Mit der vorstehend erwähnten Konfiguration ist in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 sich in der Mitte des ersten Stators 33 und des zweiten Stators 43 befindet, eine Anziehungskraft, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, im Verhältnis größer als eine Anziehungskraft, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt. Deshalb wird beim Auslösen die Geschwindigkeit, mit der Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, erhöht und kann das elektromagnetische Relais 1 die elektrische Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt, schnell trennen.
14A bis 14F sind Schnittansichten, die jeweils ein Beispiel für Formen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigen. Wie in 14A bis 14F gezeigt, kann mindestens einer des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 eine Vertiefung oder einen Vorsprung auf einer Oberfläche aufweisen, die dem anderen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 zugewandt ist. Das bedeutet, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, kann mindestens einer des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 eine Vertiefung oder einen Vorsprung auf einer Oberfläche aufweisen, die dem anderen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 zugewandt ist, um zu verhindern, dass ganze Oberflächen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 in Kontakt miteinander gebracht werden.
Mit dieser Konfiguration wird ein Freiraum zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 erzeugt, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist. Hierin kann, wie in 14A, 14D und 14F gezeigt, der Mittelteil der zugewandten Oberfläche einen Vorsprung aufweisen, und kann, wie in 14B, 14C und 14E gezeigt, der Außenrand der zugewandten Oberfläche einen Vorsprung aufweisen.
In 14A bis 14F sind sowohl das bewegliche Element 32 als auch der erste Stator 33 mit einer Vertiefung oder einem Vorsprung vorgesehen, aber es kann mindestens einer des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 mit einer Vertiefung oder einem Vorsprung vorgesehen werden. Das bedeutet, dass nur das bewegliche Element 32 oder nur der erste Stator 33 mit einer Vertiefung oder einem Vorsprung vorgesehen sein kann. An dieser Stelle ist anzumerken, dass 14A bis 14F schematische Ansichten sind, die jeweils die Formen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 zeigen. In den Zeichnungen sind andere Teile als das bewegliche Element 32 und der erste Stator 33 weggelassen.
Mit der vorstehend erwähnten Konfiguration wird in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, eine Anziehungskraft, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt, im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Freiraum durch die Vertiefung und den Vorsprung nicht vorgesehen ist, relativ klein. Deshalb wird eine Anziehungskraft des beweglichen Elements 32, die zum Auslösen erforderlich ist, kleiner und kann die Auslösevorrichtung 4 durch eine relativ kleine Kraft auslösen. Folglich wird die Geschwindigkeit, mit der die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, erhöht und kann das elektromagnetische Relais 1 unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt, die elektrische Schaltung (Kontaktvorrichtung 2), schnell trennen.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass die vorstehend erwähnten in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen geeignet kombiniert werden können.
(ZWEITE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
15 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais 71 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. Das elektromagnetische Relais 71 dieser beispielhaften Ausführungsform unterscheidet sich von dem elektromagnetischen Relais 1 der ersten beispielhaften Ausführungsform darin, dass die erste Erregerspule 31 eine Eingangsspule 311 und eine Haltespule 312 umfasst, wie in 15 gezeigt. Die Haltespule 312 ist eine Spule mit einer kleineren magnetischen Flussdichte als die Eingangsspule 311, wenn die gleiche Menge an elektrischem Strom fließt. Nachstehend sind die gemeinsamen Bezugszahlen der gleichen Konfiguration wie in 1 zugeordnet und wird die Beschreibung davon weggelassen.
In einem Beispiel gemäß 15 sind die Eingangsspule 311 und die Haltespule 312 derart doppelt um die gleiche Achse herum gewickelt, dass die Haltespule 312 um den Außenrand der Eingangsspule 311 gewickelt ist.
Während der Eingangsperiode, in der das bewegliche Element 32 von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird, wird die Eingangsspule 311 mit Energie beaufschlagt. Während der Halteperiode, in der das bewegliche Element 32 in der zweiten Position gehalten wird, wird die Haltespule 312 mit Energie beaufschlagt. Das bedeutet, dass, wenn die Kontaktvorrichtung 2 des elektromagnetischen Relais 71 geschlossen ist, die elektronische Steuereinheit 103 die Eingangsspule 311 für eine vorherbestimmte Eingangsperiode mit Energie beaufschlagt. Nachdem die Eingangsperiode vergangen ist, wird die Beaufschlagung der Eingangsspule 311 mit Energie beendet und wird dann zur Beaufschlagung der Haltespule 312 mit Energie umgeschaltet.
16 ist ein Graph, der Kräfte zeigt, die auf das bewegliche Element 32 des elektromagnetischen Relais 71 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wirken. In 16 stellt die Abszisse einen Abstand zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 dar. Die Ordinate stellt eine Kraft dar. 16 zeigt die Anziehungskraft Z1, die Anziehungskraft Z2 und die Federkraft Z3, die auf das bewegliche Element 32 wirken. Die Anziehungskraft Z1 ist eine Anziehungskraft, die von dem ersten Stator 33 zur Zeit der Beaufschlagung der Eingangsspule 311 mit Energie auf das bewegliche Element 32 wirkt. Die Anziehungskraft Z2 ist eine Anziehungskraft, die zur Zeit der Beaufschlagung der Haltespule 312 mit Energie von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt. Wie in 16 gezeigt, ist, je größer der Abstand zwischen dem beweglichen Element 32 und dem ersten Stator 33 ist, desto kleiner die Anziehungskraft, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt. Die Anziehungskraft Z1, die von dem ersten Stator 33 auf das bewegliche Element 32 wirkt, entspricht der ersten in 5 gezeigten Kraft F1. Die Federkraft Z3, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, entspricht der in 5 gezeigten zweiten Kraft F2.
Hierin muss, um die Kontaktvorrichtung 2 in einem offenen Zustand zu schließen, die Anziehungskraft Z1, die aufwärts auf das bewegliche Element 32 wirkt, die Federkraft Z3 übersteigen, die abwärts auf das bewegliche Element 32 wirkt. Da die Anziehungskraft Z2, die zur Zeit der Beaufschlagung der Haltespule 312 mit Energie (Halteperiode) auf das bewegliche Element 32 wirkt, in einigen Perioden geringer als die Federkraft Z3 ist, kann das elektromagnetische Relais 71 die Kontaktvorrichtung 2 nicht in einem offenen Zustand schließen, selbst wenn die Haltespule 312 mit Energie beaufschlagt wird. Im Gegensatz dazu übersteigt, da die Eingangsspule 311 eine größere magnetische Flussdichte als die Haltespule 312 erzeugt, die Anziehungskraft Z1, die zur Zeit der Beaufschlagung der Eingangsspule 311 mit Energie (Eingangsperiode) auf das bewegliche Element 32 wirkt, die Federkraft Z3 in dem ganzen Abschnitt. Deshalb wird, wenn die Eingangsspule 311 mit Energie beaufschlagt wird, die Kontaktvorrichtung 2 in einem offenen Zustand geschlossen.
Andererseits wird in dem elektromagnetischen Relais 71, wenn die Kontaktvorrichtung 2 ein geschlossener Zustand wird und von der Eingangsperiode zur Halteperiode umgeschaltet wird, eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, von „F11” von „Z1” auf „F13” von „Z2” reduziert. Jedoch wird die Anziehungskraft Z2 (F13) in der Halteperiode so eingestellt, dass sie mindestens die Federkraft Z3 übersteigt, weil das bewegliche Element 32 in der zweiten Position gehalten werden muss. Zu dieser Zeit ist, da eine Anziehungskraft (die dritte in 5 gezeigte Kraft F3), die zum Auslösen zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 erforderlich ist, größer sein kann als ein Wert, der durch Subtrahieren einer Federkraft a von F13 erlangt wird, diese kleiner als eine Anziehungskraft (durch Subtrahieren einer Federkraft α von F11 erlangter Wert) in der Eingangsperiode. An dieser Stelle ist anzumerken, dass die Federkraft α eine Federkraft ist, wenn das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, deren Wert sowohl in der Eingangsperiode als auch in der Halteperiode gleich ist.
Gemäß der Konfiguration dieser vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird in der Halteperiode anstatt in der Eingangsperiode, das bedeutet, in einem Zustand, in dem das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, eine Anziehungskraft, die zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 wirkt, reduziert. Folglich ist es vorteilhaft, dass eine Anziehungskraft, die zum Auslösen erforderlich ist, verringert werden kann. Außerdem kann der Energieverbrauch der Haltespule 312 so verringert werden, dass er kleiner als der der Eingangsspule 311 ist. Folglich kann, im Vergleich zu der Eingangsperiode, der Energieverbrauch in der Halteperiode so verringert werden, dass er klein ist.
Ferner kann, als ein anderes Beispiel für diese vorstehend erwähnte beispielhafte Ausführungsform, eine Konfiguration, in der eine Anziehungskraft, die zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 wirkt, in der Halteperiode kleiner ist als in der Eingangsperiode, mit einer einzelnen ersten Erregerspule 31 erreicht werden.
In diesem Beispiel kann die elektromagnetische Vorrichtung 3 die Menge an elektrischem Strom, der durch die erste Erregerspule 31 fließt, zwischen einem elektrischen Eingangsstrom und einem elektrischen Haltestrom, der kleiner als der elektrische Eingangsstrom ist, umschalten. Außerdem ist die elektromagnetische Vorrichtung 3 so konfiguriert, dass der elektrische Eingangsstrom der ersten Erregerspule 31 während der Eingangsperiode zugeführt wird und der elektrische Haltestrom der ersten Erregerspule 31 während der Halteperiode zugeführt wird. Die Eingangsperiode bezeichnet hierin eine Periode, in der das bewegliche Element 32 sich von der ersten Position in die zweite Position bewegen kann, wie vorstehend erwähnt. Die Halteperiode ist eine Periode, in der das bewegliche Element 32 in der zweiten Position gehalten wird.
Genauer schaltet die elektronische Steuereinheit 103 (siehe 4) zum Beispiel einen elektrischen Strom so, dass der elektrische Eingangsstrom in der ersten Erregerspule 31 nur für eine vorherbestimmte Eingangsperiode fließen kann, wenn die Kontaktvorrichtung 2 geschlossen ist, und der elektrische Haltestrom in der ersten Erregerspule 31 fließen kann, wenn die Eingangsperiode abgelaufen ist.
Mit dieser Konfiguration wird, in der Halteperiode anstatt in der Eingangsperiode, eine Anziehungskraft, die zwischen dem ersten Stator 33 und dem beweglichen Element 32 wirkt, in einem Zustand, in der das bewegliche Element 32 in der zweiten Position ist, kleiner. Folglich ist es vorteilhaft, dass eine Anziehungskraft, die zum Auslösen erforderlich ist, verringert werden kann. Außerdem kann, da der Energieverbrauch der ersten Erregerspule 31 so verringert werden, dass er in der Halteperiode kleiner ist als in der Eingangsperiode, der Energieverbrauch in der Halteperiode so verringert werden, dass er klein ist. Ferner können, da die erste Erregerspule 31 eine einzelne Spule sein kann, die Kosten und die Größe im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Mehrzahl von Spulen als erste Erregerspule 31 verwendet wird, reduziert werden.
(DRITTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
17 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais 81 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. In dem elektromagnetischen Relais 81 ist, wie in 17 gezeigt, die zweite Erregerspule 41 derart überlappend gewickelt, dass die Anzahl von Wicklungen in einem Teil in einer Richtung (vertikaler Richtung) der Auslösevorrichtung 4 höher ist als die der anderen Region. Das bedeutet, in einem Teil der vertikalen Richtung der Auslösevorrichtung 4 ist die zweite Erregerspule 41 so gewickelt, dass sie in der Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung überlappt. Das bedeutet, dass die zweite Erregerspule 41 derart überlappend gewickelt ist, dass die Anzahl von Wicklungen mindestens in einem Teil größer ist als in dem anderen Teil. Da die anderen Konfigurationen und Funktionen die gleichen wie die in der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, werden die gemeinsamen Bezugszahlen den gleichen Konfigurationen wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform zugeordnet.
Wie in 17 gezeigt, ist in der zweiten Erregerspule 41 der Spulendraht (Kupferdraht) um den Außenrand des zylindrischen Körpers 36 in dem von dem zweiten Joch 44 umgebenen Raum gewickelt. Hierin ist die Anzahl von Windungen (die Anzahl von Wicklungen) der zweiten Erregerspule 41 drei Windungen und sind zwei Windungen der drei entlang der unteren Oberfläche der unteren Jochplatte 342 gewickelt. Das bedeutet, die zweite Erregerspule 41 ist derart gewickelt, dass sie in eine Richtung rechtwinklig zu einer Richtung (Durchmesserrichtung des zylindrischen Körpers 36) in einem oberen Endteil in der einen Richtung (vertikalen Richtung) der Auslösevorrichtung 4 überlappt. Folglich ist die Anzahl von Wicklungen in dem oberen Endteil höher als in der anderen Region.
Der im Raum in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 zum Zeitpunkt der Beaufschlagung der zweiten Erregerspule 41 mit Energie erzeugte magnetische Fluss ist auf eine Region konzentriert, in der die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 höher ist als die andere Region in eine Richtung (vertikale Richtung). Deshalb ist die magnetische Flussdichte im Raum in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 maximal in einer Region, in der die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 höher ist als die andere Region in eine Richtung (vertikale Richtung). Folglich wird der magnetische Fluss, der das bewegliche Element 32 in der zweiten Position durchläuft, beim Auslösen im Vergleich zu dem Fall erhöht, in dem die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 in dem ganzen Teil in einer Richtung (vertikalen Richtung) einheitlich ist. Folglich wird eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, größer.
Genauer werden Kräfte, die auf das bewegliche Element 32 wirken, wenn die Auslösevorrichtung 4 betrieben wird, grob in die folgenden zwei Typen unterteilt. Der erste Typ von Kraft ist eine Anziehungskraft (dritte Kraft F3), die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, und der zweite Typ von Kraft ist eine Kraft, die durch den in dem Raum erzeugten magnetischen Fluss auf das bewegliche Element 32 wirkt. Die dritte Kraft F3 von diesen Anziehungskräften, die von dem zweiten Stator 43 auf das bewegliche Element 32 wirkt, ist umgekehrt proportional zu einem Quadrat eines Freiraum (Spalts) zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43, wie von der vorstehend erwähnten mathematischen Formel 1 (Math. 1) dargestellt. Zur Anfangszeit des Auslösens ist das bewegliche Element 32 in der zweiten Position, ist der Spalt zwischen dem beweglichen Element 32 und dem zweiten Stator 43 relativ groß und ist der zweite Typ von Kraft deshalb dominierender als der erste Typ von Kraft (dritte Kraft F3) als die Kraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt.
Dann wird der zweite Typ von Kraft größer, wenn die magnetische Flussdichte in dem beweglichen Element 32 größer wird. Deshalb nimmt, wie vorstehend erwähnt, wenn der magnetische Fluss auf einen Teil des Raums in der Innenseite der zweiten Erregerspule 41 konzentriert ist, der zweite Typ von Kraft auch zu. Folglich wird die Geschwindigkeit, mit der Kontaktvorrichtung 2 beim Auslösen geöffnet wird, erhöht und kann das elektromagnetische Relais 81 die elektrische Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) unter Verwendung des erzeugten magnetischen Flusses, wenn ein anormaler Strom fließt, schnell trennen.
Als Nächstes ist die zweite Erregerspule 41 mit dem elektromagnetischen Relais 81 versehen und kann somit die elektrische Schaltung als Antwort auf einen anormalen Strom umgehend aus dem geschlossenen Zustand der Kontaktvorrichtung 2 trennen. Dieser Punkt ist kurz mit Bezug auf 18 beschrieben. 18 ist ein Graph, der einen Betrieb des elektromagnetischen Relais 81 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform erläutert. In 18 stellt die Abszisse Zeit dar und stellt die Ordinate einen elektrischen Strom dar. 18 zeigt einen Laststrom, der in der elektrischen Schaltung (Kontaktvorrichtung 2) zwischen der Batterie 101 (siehe 4) und der Last 102 fließt. Es wird angenommen, dass die Last 102 zur Zeit t0 kurzgeschlossen wird. In 18 zeigt ein Laststrom X1 einen Laststrom in dem Fall, in dem das elektromagnetische Relais 1 der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird. Der Laststrom X2 zeigt einen Laststrom in dem Fall, in dem ein herkömmliches elektromagnetische Relais ohne die Auslösevorrichtung 4 verwendet wird.
Der Laststrom X4 zeigt einen Laststrom in einem Fall, in dem das elektromagnetische Relais 81 dieser beispielhaften Ausführungsform verwendet wird. In 18 ist ein Laststrom durch Flattern der Kontaktvorrichtung 2 weggelassen.
Da der Fall, in dem das elektromagnetische Relais 1 der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, und der Fall, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht vorgesehen ist, gleich wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind, wird die Beschreibung hierin weggelassen.
Andererseits wird das elektromagnetische Relais 81 dieser beispielhaften Ausführungsform zur Zeit t0 kurzgeschlossen und bewirkt, dass die Kontaktvorrichtung 2 umgehend von der Auslösevorrichtung 4 geöffnet wird, wenn der Laststrom X4 zunimmt und zur Zeit t11 einen festgelegten Wert I2 erreicht. Hierin wird, wenn die gleiche Menge an Laststrom in der zweiten Erregerspule 41 fließt, eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, in dem elektromagnetischen Relais 81 größer als in dem elektromagnetischen Relais 1. Deshalb wird ein Laststrom (festgelegter Wert) für den Start des Auslösens reduziert. Deshalb startet das elektromagnetische Relais 81 das Auslösen zur Zeit t11 früher um die Zeitperiode T100 ab der Zeit t1, zu der der Laststrom X1 des elektromagnetischen Relais 1 den festgelegten Wert I1 erreicht.
Außerdem ist eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, in dem elektromagnetischen Relais 81 größer als in dem elektromagnetischen Relais 1. Deshalb wird die Geschwindigkeit, mit der die Kontaktvorrichtung 2 geöffnet wird, erhöht. Folglich kann das elektromagnetische Relais 81 den Laststrom X4 zur Zeit t12 früher um die Zeitperiode T200 ab der Zeit t2, zu der der Laststrom X1 des elektromagnetischen Relais 1 unterbrochen wird, trennen.
Ferner ist es auch vorteilhaft, dass das elektromagnetische Relais 81 ferner eine Zunahme eines Laststroms unterdrücken kann. Das bedeutet, das elektromagnetische Relais 81 kann die Zeit ab der Zeit, zu der der Kurzschluss auftritt, bis zu der Zeit, zu der der Laststrom X4 unterbrochen wird, verkürzen.
Deshalb kann, selbst wenn in dem Laststrom X4 Überschwingen auftritt, der Laststrom X4 unterbrochen werden, bevor er bis zum Kurzschlussstrom zunimmt. An dieser Stelle ist anzumerken, dass der Kurzschlussstrom hierin einen elektrischen Strom bezeichnet, der zum Beispiel circa mehrere zehnfache größer als der Nennstrom ist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Relais 81 dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 32 durch den von der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss, wenn nicht weniger als der festgelegte Wert von anormalem Strom in der Kontaktvorrichtung 2 fließt, anziehen und das bewegliche Element 32 schnell in die dritte Position bewegen. Deshalb kann das elektromagnetische Relais 81 die Kontaktvorrichtung 2 schneller ausschalten, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in die Kontaktvorrichtung 2 fließt.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass in 17 mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule 41 derart angeordnet ist, dass er in der Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung mit dem beweglichen Element 32 überlappt, das sich in der zweiten Position befindet. Obwohl solch eine Konfiguration auch die vorstehend erwähnte Wirkung haben kann, kann eine weitaus bessere Wirkung in einem Fall erreicht werden, in dem mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule 41 derart angeordnet ist, dass er nicht in der Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung mit dem beweglichen Element 32 überlappt, das sich in der zweiten Position befindet. Das bedeutet, in einem Fall, in dem mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule 41 derart angeordnet ist, dass er nicht mit dem beweglichen Element 32 in der zweiten Position in der Richtung rechtwinklig zu der vertikalen Richtung überlappt, wirkt der Großteil des vorstehend erwähnten zweiten Typs von Kraft in eine Richtung (abwärts), dass das bewegliche Element 32 in Richtung der dritten Position beweget wird. Somit kann das elektromagnetische Relais 81 die Kontaktvorrichtung 2 umgehend ausschalten, wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der Kontaktvorrichtung 2 fließt.
Ferner kann in dem elektromagnetischen Relais 81 die zweite Erregerspule 41 derart gewickelt sein, dass sie so überlappt, dass die Anzahl von Wicklungen in einem Teil größer ist als in den anderen Regionen in einer Richtung (vertikalen Richtung) der Auslösevorrichtung 4 in der Richtung rechtwinklig zu der einen Richtung. Deshalb ist, wie in 17 gezeigt, die zweite Erregerspule 41 derart gewickelt, dass sie nicht notwendigerweise in die Richtung rechtwinklig zu der einen Richtung (Durchmesserrichtung des zylindrischen Körpers 36), sondern in jegliche andere Teile in der einen in der Durchmesserrichtung des zylindrischen Körpers 36 überlappt.
Zum Beispiel kann die zweite Erregerspule 41 derart gewickelt sein, dass sie in die Richtung rechtwinklig zu einer Richtung (Durchmesserrichtung des zylindrischen Körpers 36) in dem Mittelteil oder dem unteren Teil in die eine Richtung (vertikale Richtung) der Auslösevorrichtung 4 überlappt. Außerdem kann die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 geeignet geändert werden.
Ferner kann die zweite Erregerspule 41 derart gewickelt sein, dass sie in einem Teil in eine Richtung (vertikale Richtung) in der Auslösevorrichtung 4 überlappt, und kann die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 in der anderen Region 0 (Null) sein. Das bedeutet, die zweite Erregerspule 41 kann auch nur in einem Teil in eine Richtung der Auslösevorrichtung 4 gewickelt sein. Dann kann die zweite Erregerspule 41 in einem Teil in eine Richtung der Auslösevorrichtung 4 getrennt in einer Mehrzahl von Stufen gewickelt werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule 41 in Stufen der Mehrzahl von Stufen gleich sein. Das bedeutet zum Beispiel, wenn die Anzahl von Windungen (die Anzahl von Wicklungen) der zweiten Erregerspule 41 vier Windungen ist, ist die zweite Erregerspule 41 vorzugsweise derart gewickelt, dass sie in drei Windungen und eine Windung getrennt ist, aber kann auch in jeweils zwei Windungen getrennt sein.
Das bedeutet, das elektromagnetische Relais 81 dieser beispielhaften Ausführungsform kann eine Konfiguration haben, in der die zweite Erregerspule 41 derart gewickelt ist, dass sie in eine Richtung rechtwinklig zu einer Richtung überlappt, so dass die Anzahl von Wicklungen größer ist als in einem anderen Teil in der einen Richtung der Auslösevorrichtung 4 als der anderen Region. Somit kann das elektromagnetische Relais 81 den beweglichen Kontakt 32 im Vergleich zu dem elektromagnetischen Relais 1 schneller bewegen. Dementsprechend ist es möglich, es geeignet zu ändern, ob die zweite Erregerspule 41 in der vorstehend erwähnten anderen Region gewickelt ist oder die zweite Erregerspule 41 in dem vorstehend erwähnten Teil gewickelt ist.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass die in dieser beispielhaften Ausführungsform beschriebene Konfiguration nicht nur mit der ersten beispielhaften Ausführungsform, sondern auch mit der zweiten beispielhaften Ausführungsform geeignet kombiniert werden kann.
(VIERTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
19 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Hauptteil des elektromagnetischen Relais 91 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. Das elektromagnetische Relais 91 verwendet eine Konfiguration, in der das Auftreten von einem Wirbelstrom in mindestens einem Teil eines ersten Magnetpfadglieds, das einen magnetischen Pfad bildet, den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, und eines zweiten Magnetpfadglieds, das einen magnetischen Pfad bildet, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, unterdrückt wird. Die anderen Konfigurationen und Funktionen sind die gleichen wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform und die gleichen Bezugszahlen werden deshalb den gleichen Konfigurationen der ersten beispielhaften Ausführungsform zugeordnet und die Beschreibung davon wird hierin weggelassen.
Das erste Magnetpfadglied umfasst das bewegliche Element 32, den ersten Stator 33 und das erste Joch 34. Ferner umfasst das erste Joch 34 die obere Jochplatte 341, die untere Jochplatte 342, die seitliche Jochplatte 343 und die Buchse 344. Ferner umfasst das zweite Magnetpfadglied das bewegliche Element 32, den zweiten Stator 43 und das zweite Joch 44. Das zweite Joch 44 umfasst die untere Jochplatte 342, die Buchse 344, die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443.
Mindestens ein Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds ist aus einem Material mit einem höheren elektrischen Widerstand als dem der festen Kontakte 22a und 22b gemacht (siehe 1). Das bedeutet, mindestens einer des beweglichen Elements 32, des ersten Stators 33, des ersten Jochs 34, des zweiten Stators 43 und des zweiten Jochs 44 ist aus einem Material mit einem höheren elektrischen Widerstand als dem von den festen Kontakten 22a und 22b gemacht.
Genauer ist mindestens einer des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 aus einem Material mit einem höheren elektrischen Widerstand als dem von den festen Kontakten 22a und 22b gemacht. Hierin sind Beispiele für das Material für das bewegliche Element 32 und den ersten Stator 33 elektromagnetischer SUS (rostfreier Stahl), Körper aus magnetischem Pulver (magnetisches Pulver) und Ferrit. Wenn das magnetische Pulver verwendet wird, werden das bewegliche Element 32 und der erste Stator 33 durch Mischen des Isoliermaterials, wie z. B. magnetisches Pulver und Kunstharz, gebildet, die formgegossen und wärmegehärtet werden.
Bei Verwendung des Materials mit einem höheren elektrischen Widerstand als dem von den festen Kontakten 22a und 22b für mindestens einen Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds kann das Auftreten vom Wirbelstrom unterdrückt werden.
Ferner ist, wie in 19 gezeigt, die Oberfläche des beweglichen Elements 32 mit einem Deckglied 321 bedeckt und ist die Oberfläche des ersten Stators 33 mit einem Deckglied 332 bedeckt. Hierin ist es wünschenswert, als Deckglieder 321 und 332 Material mit Elastizität oder Plastizität, zum Beispiel Kunstharz, zu verwenden.
Auf diese Weise kann, wenn die Oberflächen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 mit Deckgliedern 321 und 332 bedeckt (beschichtet) sind, der Stoß, der erzeugt wird, wenn das bewegliche Element 32 mit dem ersten Stator 33 zusammenstößt, gelindert (gepuffert) werden. Folglich ist es möglich, die durch den Stoß beim Zusammenstoß bedingte Erzeugung von Verzerrung und dergleichen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 zu vermeiden. Dies führt zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des elektromagnetischen Relais 91. Insbesondere wird, wenn das bewegliche Element 32 und der erste Stator 33 aus einem Material mit einem höheren elektrischen Widerstand als dem der festen Kontakte 22a und 22b gemacht sind, der Widerstand des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 leicht reduziert. Somit können das bewegliche Element 32 und der erste Stator 33 durch Deckglieder 321 und 332 verstärkt werden.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass eine Oberfläche von mindestens einem des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 mit einem Deckglied bedeckt werden kann. Beide Oberflächen des beweglichen Elements 32 und des ersten Stators 33 werden nicht notwendigerweise mit dem Deckglied bedeckt.
Gemäß der Konfiguration dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Erzeugung eines Wirbelstroms in mindestens einem Teil des ersten Magnetpfadglieds, das den magnetischen Pfad bildet, den der von der ersten Erregerspule 31 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, und des zweiten Magnetpfadglieds, das den magnetischen Pfad bildet, den der von der zweiten Erregerspule 41 erzeugte magnetische Fluss durchlaufen darf, unterdrückt werden. Das bedeutet, das elektromagnetische Relais 91 dieser beispielhaften Ausführungsform kann einen Wirbelstrom des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds zur Zeit der Änderung (Zunahmezeit) des elektrischen Stroms, der in der ersten Erregerspule 31 oder der zweiten Erregerspule 41 fließt, unterdrücken. Wenn solch ein Wirbelstrom einen neuen magnetischen Fluss erzeugt, stößt der neue magnetische Fluss den von der ersten Erregerspule 31 oder der zweiten Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Fluss ab. Folglich kann eine Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, reduziert werden. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Reduktion der Anziehungskraft, die auf das bewegliche Element 32 wirkt, durch Unterdrücken der Erzeugung des Wirbelstroms unterdrückt werden.
20A bis 20E sind schematische Ansichten, die jeweils ein Beispiel für eine Querschnittsform des beweglichen Elements 32 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigen. 20A bis 20E zeigen Querschnittsformen des beweglichen Elements 32 in einer Draufsicht. In 20A bis 20E wird in der Richtung, in der der Wirbelstrom in mindestens einem Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds fließt, eine Stelle mit einem höheren elektrischen Widerstand gebildet. Das bedeutet, dass ein ausgeschnittener Teil in mindestens einem des beweglichen Elements 32, des ersten Stators 33, des ersten Jochs 34, des zweiten Stators 43 und des zweiten Jochs 44 in einem Teil des Außenrands des Querschnitts rechtwinklig zu dem ersten magnetischen Fluss oder dem zweiten magnetischen Fluss gebildet ist. Genau wie in 20A bis 20E gezeigt, ist ein ausgeschnittener Teil in einem Teil des Außenrands des beweglichen Elements 32 gebildet. Im Detail wird ein ausgeschnittener Teil 322 in einem Teil des Außenrands des Querschnitts des beweglichen Elements 32 rechtwinklig zu dem magnetischen Fluss gebildet. Wenn der ausgeschnittene Teil 322 vorgesehen ist, wird, da der elektrische Widerstand in der Richtung, in der ein Wirbelstrom fließt, vergrößert wird, das Auftreten von Wirbelstrom unterdrückt. Insbesondere ist eine elektrische Stromdichte in der Umgebung des Leiters durch den Skineffekt im Verhältnis höher. Deshalb wird durch Vorsehen des ausgeschnittenen Teils 322 an dem Außenrand das Auftreten des Wirbelstroms, der auf der Oberfläche des beweglichen Elements 32 als Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds fließt, unterdrückt.
21 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Querschnittsform des ersten Stators 33 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform zeigt. An dieser Stelle ist anzumerken, dass 21 eine Querschnittsform des ersten Stators 33 von unten zeigt. In 21 ist in der Richtung, in der der Wirbelstrom in mindestens einem Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds fließt, eine Stelle mit einem höheren elektrischen Widerstand gebildet. Das bedeutet, eine Mehrzahl von Schichten ist in der Richtung rechtwinklig zu dem ersten magnetischen Fluss oder dem zweiten magnetischen Fluss mindestens eines des beweglichen Elements 32, des ersten Stators 33, des ersten Jochs 34, des zweiten Stators 43 und des zweiten Jochs 44 laminiert.
Genauer umfasst der erste Stator 33 eine Mehrzahl von Schichten. Im Detail ist eine Mehrzahl von Schichten 333 und 334 im Querschnitt des ersten Stators 33 rechtwinklig zu dem magnetischen Fluss laminiert.
In dem Beispiel gemäß 21 hat der erste Stator 33 eine laminierte Struktur, in der eine Mehrzahl von Schichten 333 und 334 in der Durchmesserrichtung laminiert sind. Hierin kann die Mehrzahl von Schichten 333 und 334 aus demselbem Material oder unterschiedlichem Material gemacht sein. Ferner ist die Richtung, in der die Mehrzahl von Schichten 333 und 334 laminiert ist, nicht notwendigerweise auf die Durchmesserrichtung des ersten Stators 33 beschränkt, sondern kann eine Richtung sein, in der mindestens ein Teil eines Wirbelstroms in dem ersten Magnetpfadglied und dem zweiten Magnetpfadglied fließt.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird, wenn mindestens ein Teil des ersten Magnetpfadglieds und des zweiten Magnetpfadglieds in einer laminierten Struktur gebildet ist, der elektrische Widerstand in der Richtung, in der der Wirbelstrom fließt, erhöht. Folglich kann die Erzeugung des Wirbelstroms unterdrückt werden. An dieser Stelle ist anzumerken, dass die laminierte Struktur nicht auf eine zweischichtige Struktur beschränkt ist, wie in 21 gezeigt, sondern eine dreischichtige Struktur sein kann.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass die in dieser beispielhaften Ausführungsform beschriebene Konfiguration nicht nur mit der ersten beispielhaften Ausführungsform, sondern auch mit der zweiten und dritten beispielhaften Ausführungsform geeignet kombiniert werden kann.
Jede der vorstehend erwähnten beispielhaften Ausführungsformen zeigt ein Beispiel für einen Fall, in dem das bewegliche Element 32 sich in der ersten Position in einem offenen Zustand der Kontaktvorrichtung 2 befindet, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht betrieben wird, und das bewegliche Element 32 sich in der dritten Position befindet, die eine andere als die erste Position ist, wenn die Auslösevorrichtung 4 betrieben wird. Jedoch können die erste Position und die dritte Position die gleiche sein. Das bedeutet, die dritte Position wird als die erste Position verwendet und das bewegliche Element 32 kann zum Zeitpunkt der Nichtbeaufschlagung der ersten Erregerspule 31 mit Energie in der dritten Position sein. In dieser Konfiguration ist das bewegliche Element 32 sowohl in dem offenen Zustand der Kontaktvorrichtung 2, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht betrieben wird, als auch in dem offenen Zustand der Kontaktvorrichtung 2, in dem die Auslösevorrichtung 4 betrieben wird, in der dritten Position.
Ferner ist in den vorstehend erwähnten beispielhaften Ausführungsformen, ähnlich wie der zweiten Stator 43, das zweite Joch 44 kein wesentliches Bauelement und kann bei Bedarf weggelassen werden. Hierin umfassen die zweiten Jochs 44 jedes der elektromagnetischen Relais 1, 61 und 63 die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443. Ferner umfasst das zweite Joch 44 des elektromagnetischen Relais 65 die obere Platte 441, die untere Platte 442 und die seitliche Platte 443.
Ferner ist in dieser beispielhaften Ausführungsform eine Querschnittsform des Spulendrahts (Kupferdrahts), der in der ersten Erregerspule 31 und der zweiten Erregerspule 41 verwendet wird, in einer kreisförmigen Form gebildet. Jedoch ist eine Querschnittsform des Spulendrahts (Kupferdrahts), der in der ersten Erregerspule 31 und der zweiten Erregerspule 41 verwendet wird, nicht notwendigerweise auf eine kreisförmige Form beschränkt, sondern kann zum Beispiel eine polygonale Querschnittsform haben.
22A und 22B sind schematische Ansichten, die ein Beispiel für die zweite Erregerspule 41 in dieser beispielhaften Ausführungsform zeigen. 22A zeigt ein Beispiel, in dem ein flacher Draht mit rechtwinkliger Querschnittsform für die zweite Erregerspule 41 verwendet wird. 22B zeigt ein Beispiel, in dem ein Stabdraht mit einem elliptischen Querschnitt für die zweite Erregerspule 41 verwendet wird. Gemäß dieser Konfiguration wird, da die Dichte des Spulendrahts der zweiten Erregerspule 41 vergrößert wird, wenn die Anzahl von Wicklungen gleich ist, die Größe weiter reduziert. An dieser Stelle ist anzumerken, dass 22A und 22B Beispiele für die Formen der zweiten Erregerspule 41 zeigen, aber die Form der ersten Erregerspule 31 die in 22A und 22b gezeigten Formen sein kann.
Wie vorstehend erwähnt, sind in dieser beispielhaften Ausführungsform eine Kontaktvorrichtung, eine elektromagnetische Vorrichtung und eine Auslösevorrichtung in einer Richtung angeordnet und ist die Auslösevorrichtung auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung angeordnet. Wenn ein anormaler Strom, wie z. B. ein Überstrom und ein Kurzschlussstrom, in der Kontaktvorrichtung fließt, kann die Kontaktvorrichtung ausgeschaltet werden. Mit dieser Konfiguration müssen Bauelemente wie z. B. das bewegliche Element nicht für eine exklusive Verwendung ausgelegt sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Ein elektromagnetisches Relais kann eine Kontaktvorrichtung ausschalten, wenn ein anormaler Strom fließt, und ist deshalb für elektronische Steuergeräte und -vorrichtungen und dergleichen nützlich.
Bezugszeichenliste

1, 61, 63, 65, 71, 81, 91: elektromagnetisches Relais
2: Kontaktvorrichtung
3: elektromagnetische Vorrichtung
4: Auslösevorrichtung
6: Bypass-Pfad
11, 12: Kontaktbasen
13: beweglicher Kontaktgeber
14: Kontaktdruckfeder
15: Welle
16: Gehäuse
17: Verbinder
18: Anpassungsglied
19a, 19b: Rundbohrung
21a, 21b: beweglicher Kontakt
21a, 22b: ortsfester Kontakt
25: Bohrung
26: Passbohrung
27, 28: Haltebohrung
31: erste Erregerspule
32: bewegliches Element
33: erster Stator
34: erstes Joch
35: Rückstellfeder
36: zylindrischer Körper
41: zweite Erregerspule
43: zweiter Stator
44: zweites Joch
51: erster Ausgangsanschluss
52: zweiter Ausgangsanschluss
53, 54: Eingangsanschluss
101: Batterie
102: Last
103: elektronische Steuereinheit
104: Schaltelement
105: Erregungsleistungsquelle
151: Flansch
311: Eingangsspule
312: Haltespule
321: Deckglied
322: ausgeschnittener Teil
331: Gehäuseraum
332: Deckglied
333, 334: Schicht
341: obere Jochplatte
342: untere Jochplatte
343: seitliche Jochplatte
344: Buchse
441: obere Platte
442: untere Platte
443: seitliche Platte
500: elektromagnetisches Relais
502: Spule
503: bewegliches Element
505: Dauermagnet
510: ortsfester Kontakt
511: beweglicher Kontakt
513: Überstromdetektionsspule
520: Kontaktvorrichtung
530: elektromagnetische Vorrichtung
D1: Intervall
F1: erste Kraft
F2: zweite Kraft
F3: dritte Kraft
G1, G2: Spalt
T1: Unterbrechungszeit
T2: Unterbrechungszeit
X1, X2, X3, X4: Laststrom
Y1: Anziehungskraft
Y2, Y3, Z3: Federkraft
Z1, Z2: Anziehungskraft
α: Federkraft
ϕ1, ϕ2: magnetischer Fluss

Claims

Elektromagnetisches Relais mit: einer elektromagnetischen Vorrichtung, die umfasst einen ersten Stator; ein dem ersten Stator zugewandt angeordnetes bewegliches Element; und eine erste Erregerspule, die um mindestens einen Teil des ersten Stators gewickelt ist, wobei, wenn die erste Erregerspule mit Energie beaufschlagt wird, die elektromagnetische Vorrichtung das bewegliche Element durch den von der ersten Erregerspule erzeugten ersten magnetischen Fluss zu dem ersten Stator hinzieht und das bewegliche Element von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt; einer Kontaktvorrichtung, die umfasst: einen auf einer gegenüberliegenden Seite des beweglichen Elements in Bezug auf den ersten Stator angeordneten und mit dem beweglichen Element verbundenen beweglichen Kontakt; und einen dem beweglichen Kontakt zugewandt angeordneten festen Kontakt; und einer Auslösevorrichtung, die eine mit der Kontaktvorrichtung gekoppelte zweite Erregerspule umfasst und auf einer gegenüberliegenden Seite der Kontaktvorrichtung in Bezug auf die elektromagnetische Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Auslösevorrichtung, wenn in der Kontaktvorrichtung nicht weniger als ein festgelegter Wert von elektrischem Strom in einem Zustand fließt, in dem das bewegliche Element in der zweiten Position ist, das bewegliche Element durch einen von der zweiten Erregerspule erzeugten zweiten magnetischen Fluss in eine dritte Position bewegt wird, wobei, wenn das bewegliche Element in der ersten Position und der dritten Position ist, der bewegliche Kontakt und der feste Kontakt voneinander entfernt sind, um einen offenen Zustand zu bilden, und wenn das bewegliche Element in der zweiten Position ist, der bewegliche Kontakt und der feste Kontakt in Kontakt miteinander gebracht werden, um einen geschlossenen Zustand zu bilden.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei die Auslösevorrichtung einen zweiten Stator umfasst, der auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Stators in Bezug auf das bewegliche Element angeordnet ist, und wenn nicht weniger als ein festgelegter Wert von elektrischem Strom in der Kontaktvorrichtung fließt, der zweite Stator das bewegliche Element durch den von der zweiten Erregerspule erzeugten zweiten magnetischen Fluss anzieht und das bewegliche Element in die dritte Position bewegt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, wobei ein einander zugewandter Bereich zwischen dem beweglichen Element und dem zweiten Stator größer als ein einander zugewandter Bereich zwischen dem beweglichen Element und dem ersten Stator ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, wobei der erste Stator ein zylindrischer ortsfester Eisenkern ist, der zweite Stator ein säulenförmiger ortsfester Eisenkern ist und ein Außendurchmesser des ersten Stators kleiner ist als ein Außendurchmesser des zweiten Stators.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, das ferner ein erstes Joch umfasst, wobei das erste Joch, zusammen mit dem beweglichen Element und dem ersten Stator, einen ersten magnetischen Pfad bildet, den der von der ersten Erregerspule erzeugte erste magnetische Fluss durchlaufen darf, wobei ein kürzester Abstand zwischen dem ersten Joch und dem zweiten Stator länger ist als ein kürzester Abstand zwischen dem beweglichen Element in der zweiten Position und dem zweiten Stator.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 2, ferner umfassend ein erstes Joch, wobei das erste Joch, zusammen mit dem beweglichen Element und dem ersten Stator, einen ersten magnetischen Pfad bildet, den der von der ersten Erregerspule erzeugte erste magnetische Fluss durchlaufen darf, und ein zweites Joch, wobei das zweite Joch, zusammen mit dem beweglichen Element und dem zweiten Stator, einen zweiten magnetischen Pfad bildet, den der von der zweiten Erregerspule erzeugte zweite magnetische Fluss durchlaufen darf.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6, wobei das erste Joch und das zweite Joch als separate Körper vorgesehen sind.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6, wobei ein Mindestwert einer Querschnittsfläche des ersten magnetischen Pfads kleiner ist als ein Mindestwert einer Querschnittsfläche des zweiten magnetischen Pfads.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6, wobei mindestens einer des beweglichen Elements, des ersten Stators, des ersten Jochs, des zweiten Stators und des zweiten Jochs aus einem Material mit einem größeren elektrischen Widerstand als dem des festen Kontakts gemacht ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6, wobei ein ausgeschnittener Teil in mindestens einem des beweglichen Elements, des ersten Stators, des ersten Jochs, des zweiten Stators und des zweiten Jochs an einem Teil eines Außenrands des Querschnitts rechtwinklig zu dem ersten magnetischen Fluss oder dem zweiten magnetischen Fluss gebildet ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 6, wobei eine Mehrzahl von Schichten in einer Richtung rechtwinklig zu dem ersten magnetischen Fluss oder dem zweiten magnetischen Fluss von mindestens einem des beweglichen Elements, des ersten Stators, des ersten Jochs, des zweiten Stators und des zweiten Jochs laminiert ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei die Kontaktvorrichtung eine Kontaktdruckfeder zum Drücken des beweglichen Kontaktes gegen den festen Kontakt umfasst.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 12, wobei in einem Zustand, in dem das bewegliche Element in der zweiten Position ist, der festgelegte Wert so eingestellt ist, dass er kleiner ist als ein Wert des elektrischem Stroms, der in der Kontaktvorrichtung fließt, wenn eine elektromagnetische Abstoßkraft, die in einer Richtung erzeugt wird, in der der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt getrennt ist, gegen eine Federkraft der Kontaktdruckfeder im Gleichgewicht ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei in einem Zustand, in dem das bewegliche Element in der zweiten Position ist, die erste Erregerspule den ersten magnetischen Fluss erzeugt, der den ersten Stator und das bewegliche Element durchläuft, und die zweite Erregerspule einen dritten magnetischen Fluss in einer Rückwärtsrichtung zu der Richtung des ersten magnetischen Flusses zwischen dem ersten Stator und dem beweglichen Element erzeugt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei in einem Zustand, in dem das bewegliche Element in der zweiten Position ist, die erste Erregerspule den ersten magnetischen Fluss erzeugt, der den ersten Stator und das bewegliche Element durchläuft, und die zweite Erregerspule einen vierten magnetischen Fluss in der gleichen Richtung wie die Richtung des ersten magnetischen Flusses zwischen dem ersten Stator und dem beweglichen Element erzeugt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule an einem Rand von mindestens einem Teil des beweglichen Elements in der zweiten Position angeordnet ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Wicklungen der zweiten Erregerspule nicht mehr als eine Windung ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei eine Achse, um die die erste Erregerspule gewickelt ist, und eine Achse, um die die zweite Erregerspule gewickelt ist, miteinander identisch sind und die zweite Erregerspule derart angeordnet ist, dass mindestens ein Teil der zweiten Erregerspule die erste Erregerspule überlappt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, das ferner ein aus nichtmagnetischem Material gebildetes Anpassungsglied zwischen dem beweglichen Element und dem ersten Stator umfasst.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei mindestens einer des beweglichen Elements und des ersten Stators eine Vertiefung oder einen Vorsprung auf einer Oberfläche hat, die dem anderen des beweglichen Elements und des ersten Stators zugewandt ist, um zu verhindern, dass ein ganzer Teil der Oberfläche des beweglichen Elements und ein ganzer Teil der Oberfläche des ersten Stators in Kontakt miteinander gebracht werden, wenn das bewegliche Element in der zweiten Position ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei die erste Erregerspule eine Eingangsspule und eine Haltespule mit einer kleineren Dichte des magnetischen Flusses, der erzeugt wird, wenn die gleiche Menge an elektrischem Strom fließt wie in der Eingangsspule, umfasst und die Eingangsspule während einer Eingangsperiode mit Energie beaufschlagt wird, in der das bewegliche Element sich von der ersten Position in die zweite Position bewegt, und die Haltespule während einer Halteperiode mit Energie beaufschlagt wird, in der das bewegliche Element in der zweiten Position gehalten wird.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei ein elektrischer Strom, der in der ersten Erregerspule fließt, zwischen einem elektrischen Eingangsstrom und einem elektrischen Haltestrom, der kleiner ist als der elektrische Eingangsstrom, umgeschaltet werden kann, und wobei der elektrische Eingangsstrom der ersten Erregerspule während einer Eingangsperiode zugeführt wird, in der das bewegliche Element von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird, und der elektrische Haltestrom der ersten Erregerspule während einer Halteperiode zugeführt wird, in der das bewegliche Element in der zweiten Position gehalten wird.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei die zweite Erregerspule so gewickelt ist, dass sie derart überlappt, dass die Anzahl von Wicklungen mindestens in einem Teil größer ist als in anderen Teilen.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Element und der erste Stator aus einem Material mit einem größeren elektrischen Widerstand als dem des festen Kontakts gemacht sind.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei eine Oberfläche von mindestens einem des beweglichen Elements und des ersten Stators mit einem Deckglied bedeckt ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei ein ausgeschnittener Teil in einem Teil eines Außenrands des beweglichen Elements gebildet ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei der erste Stator eine Mehrzahl von Schichten hat.