DE112016003026T5

DE112016003026T5 - Elektromagnetisches Relais

Info

Publication number: DE112016003026T5
Application number: DE112016003026.6T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Kobayashi; Shinya Kimoto; Kenji Kanematsu
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN110164736A; CN107615436A; JP6558571B2; CN107615436B; US10403461B2; US20180166244A1; JP2017016907A; US20190341214A1; WO2017002330A1

Abstract

Ein elektromagnetisches Relais umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung, einen Kontaktgeber und eine Auslösevorrichtung, die den Kontaktgeber in einen offenen Zustand versetzt, in dem sich der Kontaktgeber öffnet, wenn ein anomaler Strom fließt. Die elektromagnetische Vorrichtung umfasst eine erste Erregungsspule, ein festes Element, erste und zweite bewegliche Elemente und einen Permanentmagneten. Der Kontaktgeber umfasst einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt. In dem elektromagnetischen Relais, während der Permanentmagnet bewirkt, dass das erste bewegliche Element das zweite bewegliche Element anziehend berührt, zieht das feste Element das erste bewegliche Element aufgrund eines Magnetflusses an, der durch die erste Erregungsspule erzeugt wird, um das zweite bewegliche Element zusammen mit dem ersten beweglichen Element von einer normalen Position zu einer angezogenen Position zu bewegen. In dem Kontaktgeber bewegt sich der bewegliche Kontakt, wenn sich das zweite bewegliche Element bewegt, um zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt den festen Kontakt berührt, und dem offenen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt entfernt ist, umzuschalten. Der Kontaktgeber wird in den geschlossenen Zustand gebracht, wenn sich das zweite bewegliche Element in der angezogenen Position befindet. Die Auslösevorrichtung umfasst eine zweite Erregerspule, die in Reihe mit dem Kontaktgeber verbunden ist, und eine Feder zum Einwirken einer Kraft auf das zweite bewegliche Element in einer Richtung weg von dem ersten beweglichen Element.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais, das einen Kontaktgeber unter Verwendung einer elektromagnetischen Vorrichtung öffnet und schließt.
STAND DER TECHNIK
PTL 1 offenbart ein elektromagnetisches Relais mit einer Spule zum anziehenden Antreiben eines beweglichen Elements (eines Kolbens), und einen Permanentmagneten, der gegenüber dem beweglichen Element angeordnet ist. Der Permanentmagnet hält das bewegliche Element anziehend. Wenn das bewegliche Element zu einem Permanentmagneten hingezogen wird, wird der Kontaktgeber eingeschaltet (geschlossen). In dem elektromagnetischen Relais wird das bewegliche Element bewegt, wenn eine Spannung an die Spule angelegt wird. Die Bewegung schaltet den Kontaktgeber ein. Selbst wenn die Erregung der Spule aufgehoben wird, wird das bewegliche Element durch einen magnetischen Fluss des Permanentmagneten gehalten, wodurch das Einschalten des Kontaktgebers aufrechterhalten wird.
In dem elektromagnetischen Relais, das in PTL 1 offenbart ist, ist eine Überstromerfassungsspule in einer elektrischen Schaltung vorgesehen, die den Kontaktgeber umfasst. Wenn ein anormaler Strom, wie ein Überstrom oder ein Kurzschlussstrom, in den Kontaktgeber fließt, bewegt das elektromagnetische Relais das bewegliche Element in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Permanentmagnet unter Verwendung der Überstromerfassungsspule und schaltet den Kontaktgeber aus (öffnet ihn). Somit verwendet das elektromagnetische Relais einen Magnetfluss, der erzeugt wird, wenn ein anormaler Strom fließt, um das bewegliche Element so anzutreiben, dass das bewegliche Element gezwungen wird, zurückzukehren. Diese Konfiguration kann das Auftreten des anormalen Stroms schnell erfassen und einen elektrischen Pfad schnell unterbrechen.
ZITIERLISTE
PATENTLITERATUR

PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 57-163939

ZUSAMMENFASSUNG
Ein elektromagnetisches Relais umfasst eine elektromagnetische Vorrichtung, einen Kontaktgeber und eine Auslösevorrichtung, die den Kontaktgeber in einen offenen Zustand versetzt, in dem sich der Kontaktgeber öffnet, wenn ein anomaler Strom fließt. Die elektromagnetische Vorrichtung umfasst eine erste Erregungsspule, ein festes Element, erste und zweite bewegliche Elemente und einen Permanentmagneten. Der Kontaktgeber umfasst einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt. In dem elektromagnetischen Relais, während der Permanentmagnet bewirkt, dass das erste bewegliche Element das zweite bewegliche Element anziehend berührt, zieht das feste Element das erste bewegliche Element aufgrund eines Magnetflusses an, der durch die erste Erregungsspule erzeugt wird, um das zweite bewegliche Element zusammen mit dem ersten beweglichen Element von einer normalen Position zu einer angezogenen Position zu bewegen. In dem Kontaktgeber bewegt sich der bewegliche Kontakt, wenn sich das zweite bewegliche Element bewegt, um zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt den festen Kontakt berührt, und dem offenen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt entfernt ist, umzuschalten. Der Kontaktgeber wird in den geschlossenen Zustand gebracht, wenn sich das zweite bewegliche Element in der angezogenen Position befindet. Die Auslösevorrichtung umfasst eine zweite Erregerspule, die in Reihe mit dem Kontaktgeber verbunden ist, und eine Feder zum Einwirken einer Kraft auf das zweite bewegliche Element in einer Richtung weg von dem ersten beweglichen Element.
Das elektromagnetische Relais hält den Kontaktgeber offen, wenn ein anormaler Strom in den Kontaktgeber fließt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines elektromagnetischen Relais gemäß einer beispielhaften Ausführungsform 1 zum Veranschaulichen eines EIN-Zustands davon.
2 ist ein schematisches Schaltbild des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1 zum Veranschaulichen eines Aus-Zustands davon.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1, während eine Auslösevorrichtung aktiviert ist.
5A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1 zu einer normalen Zeit.
5B ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1, während die Auslösevorrichtung aktiviert ist.
6 veranschaulicht einen Betrieb des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1.
7A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines anderen elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1 zu einer normalen Zeit.
7B ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des in 7A gezeigten elektromagnetischen Relais, während der Auslöser aktiviert ist.
8A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines weiteren elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1.
8B ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils des in 8A gezeigten elektromagnetischen Relais.
8C ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des in 8A gezeigten elektromagnetischen Relais.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines weiteren elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines weiteren elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 1.
11A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines elektromagnetischen Relais gemäß der beispielhaften Ausführungsform 2 zu einer normalen Zeit.
11B ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 2, während eine Auslösevorrichtung aktiviert ist.
12A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines anderen elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 2.
12B ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais.
12C ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais.
13A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Hauptteils eines elektromagnetischen Relais gemäß der beispielhaften Ausführungsform 3 in einem EIN-Zustand.
13B ist eine schematische Querschnittsansicht des Hauptteils des elektromagnetischen Relais gemäß Ausführungsform 3 in einem AUS-Zustand.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsform 1
(1.1) Zusammenfassung
1 ist eine schematische Querschnittsansicht des elektromagnetischen Relais 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform 1. Das elektromagnetische Relais 1 umfasst einen Kontaktgeber 2, eine elektromagnetische Vorrichtung 3 und eine Auslösevorrichtung 4.
Die elektromagnetische Vorrichtung 3 umfasst eine Erregerspule 31, ein feststehendes Element 32, ein bewegliches Element 331, ein bewegliches Element 332 und einen Permanentmagneten 37. Während der Permanentmagnet 37 das bewegliche Element 331 veranlasst, das bewegliche Element 331 anziehend zu berühren, verwendet die elektromagnetische Vorrichtung 3 einen durch die Erregerspule 31 erzeugten Magnetfluss, um das bewegliche Element 331 in Richtung des feststehenden Elements 32 anzuziehen, um das bewegliche Element 332 zusammen mit dem beweglichen Element 331 von einer Normalposition zu einer angezogenen Position zu bewegen.
Der Kontaktgeber 2 umfasst feste Kontakte 22 und 122 und bewegliche Kontakte 21 und 121. Der Kontaktgeber 2 ist konfiguriert, um zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem die beweglichen Kontakte 21 und 121 die festen Kontakte 22 und 122 berühren, und einem offenen Zustand umzuschalten, in dem die beweglichen Kontakte 21 und 121 von den festen Kontakten 22 und 122 entfernt werden, durch Bewegen von beweglichem Kontakt 21 und 121 während sich bewegliches Element 332 bewegt. Wenn sich das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position befindet, wird der Kontaktgeber 2 in den geschlossenen Zustand gedreht.
Die Auslösevorrichtung 4 umfasst eine Erregerspule 41 und eine Feder 42. Die Erregerspule 41 ist mit dem Kontaktgeber 2 in Reihe geschaltet. Die Feder 42 wirkt auf das bewegliche Element 332 in einer Richtung weg von dem beweglichen Element 331. Wenn das bewegliche Element 332 an der angezogenen Position angeordnet ist und ein anormaler Strom, der gleich oder größer als ein vorbestimmter ist, in die Erregerspule 41 fließt, löst die Auslösevorrichtung 4 den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 durch den Permanentmagneten 37 unter Verwendung der Magnetfluss erzeugenden Erregerspule 41. Wenn der Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 gelöst wird, bewegt die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 332 unter Verwendung der Feder 42, so dass der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird. Wenn andererseits das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position angeordnet ist und ein normaler Strom, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, in die Erregerspule 41 fließt, löst die Auslösevorrichtung 4 den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 nicht durch den Permanentmagneten 37, und zieht das bewegliche Element 332 in Richtung des Permanentmagneten 37 unter Verwendung des durch die Erregungsspule 41 erzeugten magnetischen Flusses an.
Man beachte, dass der Begriff ”anziehend berühren”, der bedeutet, dass eine Vorrichtung eine andere Vorrichtung anzieht und berührt, umfasst, dass eine Vorrichtung eine andere Vorrichtung anzieht und nicht nur direkt berührt, sondern auch indirekt eine andere Vorrichtung berührt. Mit anderen Worten umfasst der Zustand, in dem das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 332 anziehend berührt, nicht nur den Zustand, in dem das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 berührt, sondern auch den Zustand, in dem das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 über beispielsweise den Permanentmagnet 37 berührt. Der Zustand, in dem das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 332 anziehend berührt, umfasst somit den Zustand, in dem sich das bewegliche Element 332 in Richtung des beweglichen Elements 331 bewegt.
Kurz gesagt, wenn ein anormaler Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt (zu einer normalen Zeit), befindet sich das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform in einem Zustand, in dem der Permanentmagnet 37 das bewegliche Element 331 veranlasst, das bewegliche Element 331 anziehend zu berühren, so dass das bewegliche Element 331 und das bewegliche Element 332 einheitlich eine einzige Substanz bilden. In diesem Zustand, wenn die Erregerspule 31 energetisiert wird, um das bewegliche Element 331 zu dem festen Element 32 hin anzuziehen, bewegt sich das bewegliche Element 332 zusammen mit dem beweglichen Element 331, um sich von der Normalposition in die angezogene Position zu bewegen, wodurch der Kontaktgeber 2 in den geschlossenen Zustand gebracht wird.
Während das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position angeordnet ist, falls der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand fließt, wird die Auslösevorrichtung 4 aktiviert, um den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 durch den Permanentmagneten 37 unter Verwendung des durch die Erregerspule 41 erzeugten magnetischen Flusses zu aktivieren Somit bewegt die Feder 42 das bewegliche Element 332 in einer Richtung weg von dem beweglichen Element 331, wodurch der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird. Mit anderen Worten, wenn der anormale Strom fließt, entfernt die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 332 weg von dem beweglichen Element 331. Das bewegliche Element 332 bewegt sich somit, um den Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand zu bringen. Nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, wirkt eine Kraft der Feder 42 auf das bewegliche Element 332, um das bewegliche Element 332 kontinuierlich von dem beweglichen Element 331 zu entfernen.
In dem in PTL 1 beschriebenen elektromagnetischen Relais wird, wenn ein anomaler Strom in den Kontaktgeber fließt und der Kontaktgeber ausgeschaltet (geöffnet) wird, eine Antriebskraft der Überstromerfassungsspule gelöst, wodurch ein von der Spule erzeugter magnetischer Fluss das bewegliche Element dazu veranlasst, zu dem Permanentmagneten angezogen zu werden, so dass der Kontaktgeber wieder eingeschaltet (geschlossen) werden kann. Mit anderen Worten, wenn der anormale Strom in dem elektromagnetischen Relais fließt, kann der Kontaktgeber wieder eingeschaltet werden, nachdem der Kontaktgeber ausgeschaltet wurde, d. h. sich in dem offenen Zustand befindet.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß Ausführungsform 1 wird, nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wurde, um den Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand zu bringen, wird das bewegliche Element 332 kontinuierlich von dem beweglichen Element 331 entfernt, selbst wenn die Antriebskraft der Erregerspule 41 gelöst wird. Selbst wenn das bewegliche Element 331 aufgrund des von der Erregerspule 31 erzeugten Magnetflusses das feste Element 32 anziehend berührt, kehrt das bewegliche Element 332 als Ergebnis nicht in die angezogene Position zurück, so dass der Kontaktgeber 2 in dem offenen Zustand gehalten werden kann.
Daher kann das elektromagnetische Relais 1 den Kontaktgeber 2 vorteilhafterweise in dem offenen Zustand halten, wenn der anomale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt.
(1.2) Grundstruktur des elektromagnetischen Relais
Das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform wird unten detailliert sein. Das unten beschriebene elektromagnetische Relais 1 repräsentiert lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, selbst wenn die beispielhaften Ausführungsformen nicht gemäß einem Entwurf oder dergleichen enthalten sind.
2 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der Vorrichtung 1001, die ein elektromagnetisches Relais 1 umfasst. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist die Vorrichtung 1001 ein Elektrofahrzeug (EV). Wie in 2 gezeigt, wird das elektromagnetische Relais 1 derart verwendet, dass der Kontaktgeber 2 in einen Pfad zum Zuführen von Gleichstromleistung an die Last 102, wie z. B. einen Wechselrichter, von der Antriebsbatterie 101 zugeführt wird. Die Erregerspule 31 des elektromagnetischen Relais 1 ist mit Erregungsstromquelle 105 über das Schaltelement 104 zum Umschalten zwischen dem Ein- und Ausschalten als Reaktion auf Steuersignale von der elektronischen Steuereinheit (ECU) 103 des Elektrofahrzeugs verbunden. Somit öffnet und schließt das elektromagnetische Relais 1 den Kontaktgeber 2 in Reaktion auf das Steuersignal von der ECU 103 und schaltet den Zustand der Gleichstromleistung, die der Last 102 von der Antriebsbatterie 101 zugeführt wird, um.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform, wie in FIG. Wie 1 gezeigt, umfasst der Kontaktgeber 2 ein Paar von festen Kontakten 22 und 122, ein Paar von beweglichen Kontakten 21 und 121, ein Paar von Kontaktbasen 11 und 12 zum Unterstützen von festen Kontakten 22 und 122, eine bewegliche Kontaktbasis 13 zum Unterstützen von beweglichen Kontakten 21 und 121, und eine Kontaktdruckfeder 14 zum Sichern eines Kontaktdrucks, was bewirkt, dass die beweglichen Kontakte 21 und 121 die festen Kontakte 22 und 122 berühren. Der Kontaktgeber 2 umfasst das Paar von festen Kontakten 22 und 122 und das Paar von beweglichen Kontakten 21 und 121. Die Struktur des Kontaktgebers 2 wird später detaillierter sein. Wenn sich der Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand befindet, werden die Kontaktbasen 11 und 12 über die bewegliche Kontaktbasis 13 kurzgeschlossen. Somit wird der Kontaktgeber 2 zwischen die Antriebsbatterie 101 (siehe 2) und die Last 102 eingefügt, so dass die Gleichstromleistung von der Antriebsbatterie 101 über das Paar von Kontaktbasen 11 und 12 an die Last 102 (siehe 2) und die bewegliche Kontaktbasis 13 geliefert wird. Der Kontaktgeber 2 ist in Reihe mit der Last 102 zwischen den Ausgangsanschlüssen der Batterie 101 verbunden, kann jedoch zwischen der Last 102 und einer negativen Elektrode (negativer Pol) der Batterie 101 eingefügt sein.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform zusätzlich zu Kontaktgeber 2, elektromagnetischer Vorrichtung 3 und der Auslösevorrichtung 4, die oben erwähnt sind, Welle 15, Gehäuse 16 und den Koppler 17. Das elektromagnetische Relais 1 umfasst des Weiteren ein Paar von Ausgangsanschlüssen 51 und 52, die in einen Pfad eingefügt sind, durch den die Gleichstromleistung von der Antriebsbatterie 101 (siehe 2) zur Last 102 (siehe 2) zugeführt wird, und ein Paar von Eingangsanschlüssen 53 und 54 (siehe 2), die mit der Erregungsstromquelle 105 verbunden sind.
Die Elektromagnetvorrichtung 3 umfasst des Weiteren ein Joch 34, eine Rückstellfeder 35 und einen rohrförmigen Körper 36 zusätzlich zu der Erregerspule 31, dem festen Element 32, dem beweglichen Element 331, dem beweglichen Element 332 und dem Permanentmagneten 37. Die beweglichen Elemente 331 und 332 berühren sich anziehend gegenseitig aufgrund des Permanentmagneten 37, um zusammen eine einzelne Substanz zu bilden, wodurch der bewegliche Elementblock 33 gebildet wird. Mit anderen Worten zeigt der bewegliche Elementblock 33, selbst wenn nichts Anderes angegeben ist, den Zustand an, in dem die beweglichen Elemente 331 und 332 vereinigt sind. Die elektromagnetische Vorrichtung 3 kann einen Spulenkörper, der aus Kunstharz hergestellt ist, und eine Erregerspule 31 aufweisen, die um den Spulenkörper gewickelt ist.
Das Joch 34 bildet zusammen mit dem festen Element 32 und dem beweglichen Elementblock 33 einen magnetischen Pfad, durch den ein durch die erregte Erregerspule 31 erzeugter magnetischer Fluss hindurchgeht. Daher sind das Joch 34, das feste Element 32 und der bewegliche Elementblock 33 (d. h. das bewegliche Element 331 und das bewegliche Element 332) aus magnetischem Material hergestellt.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform weist das Joch 34 eine obere Jochplatte 341 und eine untere Jochplatte 342 auf, die an beiden Seiten der Erregerspule 31 in einer Richtung der Mittelachse L31 vorgesehen sind, die einander über die Erregungsspule 31 zugewandt sind. In der folgenden Beschreibung sind Richtungen entlang der Mittelachse L31 der Erregungsspule 31 als Aufwärts- und Abwärtsrichtungen D1 definiert. Eine Richtung von der Erregerspule 31 zu der oberen Jochplatte 341 ist als Aufwärtsrichtung D1A definiert. Eine Richtung von der Erregerspule 31 zu der unteren Jochplatte 342 ist als Abwärtsrichtung D1B definiert. Diese Richtungen begrenzen jedoch nicht die Richtungen des elektromagnetischen Relais 1 bei der Verwendung.
Das Joch 34 umfasst des Weiteren Seitenjochplatten 343 und eine Buchse 344. Jede der Seitenjochplatten 343 verbindet jeweils eine der Umfangskanten der oberen Jochplatte 341 mit einer jeweiligen der Umfangskanten der unteren Jochplatte 342. Die Buchse 344 weist eine zylindrische Form auf und steht von einem Mittelabschnitt einer oberen Oberfläche der unteren Jochplatte 342 in Richtung der Aufwärtsrichtung D1A vor. Die obere Jochplatte 341 und die untere Jochplatte 342 haben rechteckige Plattenformen. Jede der Seitenjochplatten 343 verbindet jeweils eine der Seiten einer unteren Oberfläche der oberen Jochplatte 341, die einander gegenüberliegen und mit jeweils einer der Seiten der oberen Oberfläche der unteren Jochplatte 342, die einander gegenüberliegen. Die Seitenjochplatten 343 und die untere Jochplatte 342 sind einheitlich aus einer Platte hergestellt, die sich kontinuierlich erstreckt. Eine Halteöffnung 342C ist in dem Mittelabschnitt der unteren Jochplatte 342 ausgebildet. Ein unteres Ende der Buchse 344 ist in die Halteöffnung 342C der unteren Jochplatte 342 eingepasst.
Die Erregerspule 31 ist in einem Raum angeordnet, der von der oberen Jochplatte 341, der unteren Jochplatte 342 und den Seitenjochplatten 343 umgeben ist. Die Buchse 344, das festen Element 32 und das bewegliche Element 331 sind innerhalb der Erregerspule 31 angeordnet. Jedes der beiden Enden der Erregerspule 31 ist mit einem jeweiligen der Eingangsanschlüsse 53 und 54 verbunden (siehe 2).
Das feste Element 32 ist ein fester ferromagnetischer Kern mit einer zylindrischen Form, die von dem Mittelabschnitt der unteren Oberfläche der oberen Jochplatte 341 in der Abwärtsrichtung D1B vorsteht. Ein oberes Ende des festen Elements 32 ist an dem Joch 34 (obere Jochplatte 341) befestigt. Passöffnung 341C ist in dem Mittelabschnitt der oberen Jochplatte 341 ausgebildet. Das obere Ende des festen Elements 32 ist in die Passöffnung 341C der oberen Jochplatte 341 eingepasst. Das feste Element 32 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als ein Innendurchmesser der Buchse 344 ist. Ein Spalt ist zwischen einer unteren Endfläche des festen Elements 32 und einer oberen Endfläche der Buchse 344 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 (eine Längsrichtung) vorgesehen.
Das bewegliche Element 331 ist ein beweglicher ferromagnetischer Kern mit einer zylindrischen Form. Das bewegliche Element 331 ist unter dem festen Element 32 angeordnet, so dass eine obere Endoberfläche des beweglichen Elements 331 der unteren Endoberfläche des festen Elements 32 zugewandt ist. Ein Außendurchmesser des beweglichen Elements 331 ist im Wesentlichen identisch mit einem Außendurchmesser des festen Elements 32, d. h. kleiner als der Innendurchmesser der Buchse 344.
Das bewegliche Element 332 ist ein beweglicher ferromagnetischer Kern mit einer Scheibenform. Das bewegliche Element 332 ist unter dem beweglichen Element 331 angeordnet, so dass eine obere Endfläche des beweglichen Elements 332 einer unteren Endfläche des beweglichen Elements 331 zugewandt ist. Ein Außendurchmesser des beweglichen Elements 332 ist im Wesentlichen identisch mit dem Außendurchmesser des beweglichen Elements 331.
Das bewegliche Element 332 bildet zusammen mit dem beweglichen Element 331 einen magnetischen Pfad, durch den der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte magnetische Fluss hindurchgeht. Demgemäß verläuft der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss durch die beweglichen Elemente 331 und 332, wodurch das bewegliche Element 332 an dem beweglichen Element 331 gehalten wird, während das bewegliche Element 332 an das bewegliche Element 331 angezogen wird. Mit anderen Worten bewirkt der Permanentmagnet 37, dass das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 anziehend berührt und mit dem beweglichen Element 331 integriert ist, wodurch der bewegliche Elementblock 33 gebildet wird.
Der bewegliche Elementblock 33 bewegt sich entlang einer Innenumfangsfläche der Buchse 344 innerhalb der Buchse 344 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 (der Längsrichtung). Mit anderen Worten ist der bewegliche Elementblock 33 zwischen einer Kontaktposition, an der die obere Endoberfläche des beweglichen Elements 331 die untere Endoberfläche des festen Elements 32 berührt, und einer entfernten Position bewegbar, an der die obere Endoberfläche des beweglichen Elements 331 von der unteren Endfläche des festen Elements 32 entfernt ist. Wenn sich der bewegliche Elementblock 33 in der Kontaktposition befindet, befindet sich das bewegliche Element 332 in einer angezogenen Position. Wenn sich der bewegliche Elementblock 33 in der entfernten Position befindet, ist das bewegliche Element 332 in einer Normalposition positioniert. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform kann sich das bewegliche Element 332 des beweglichen Elementblocks 33 in eine untere Grenzposition unterhalb der Normalposition bewegen, was später beschrieben wird.
Die Feder 42 der Auslösevorrichtung 4 ist innerhalb des beweglichen Elements 331 angeordnet. Ein oberes Ende des beweglichen Elements 331 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als ein Innendurchmesser eines beliebigen Abschnitts des beweglichen Elements 331 ist, der sich von dem oberen Ende des beweglichen Elements 331 unterscheidet. Mit anderen Worten nimmt der Innendurchmesser des beweglichen Elements 331 lokal am oberen Ende des beweglichen Elements 331 ab. In dem beweglichen Element 331, das die obige Konfiguration aufweist, bildet eine Innenseite des Abschnitts des beweglichen Elements 331, der nicht das obere Ende des beweglichen Elements 331 ist, einen Aufnahmeraum 333, der die Feder 42 darin aufnimmt. Die Feder 42 ist somit in dem Aufnahmeraum 333 untergebracht, während sie komprimiert ist, während das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 332 anziehend berührt. Daher wirkt eine Kraft der Feder 42 auf das bewegliche Element 332 in der Abwärtsrichtung D1B weg von dem beweglichen Element 331, während das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 berührt, um mit dem beweglichen Element 331 vereinigt zu werden.
Die auf das bewegliche Element 332 von der Feder 42 ausgeübte Kraft, während das bewegliche Element 332 mit dem beweglichen Element 331 vereinigt ist, ist kleiner als eine Kraft des Permanentmagneten 37 zum Anziehen des beweglichen Elements 332 in Richtung des beweglichen Elements 331. Während dementsprechend die Kraft von der Feder 42 auf das bewegliche Element 332 wirkt, berührt das bewegliche Element 332 anziehend das bewegliche Element 331 kontinuierlich, das heißt, das bewegliche Element 332 ist kontinuierlich mit dem beweglichen Element 331 vereinigt.
Gemäß der Ausführungsform ist ein Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 331 vorgesehen. In dem in 1 gezeigten Beispiel, ist ein Permanentmagnet 37 an der unteren Endfläche des beweglichen Elements 331 vorgesehen. Magnetpfadabschnitt 334 ist in dem beweglichen Element 331 vorgesehen. Der Magnetpfadabschnitt 334 bildet zusammen mit den beweglichen Elementen 331 und 332 einen geschlossenen magnetischen Pfad, durch den der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss hindurchgeht. Der Magnetpfadabschnitt 334 weist eine ringförmige Form auf und steht von einer Umfangskante einer Öffnung des Aufnahmeraums 333, der sich an der unteren Endfläche des beweglichen Elements 331 befindet, in Abwärtsrichtung D1B vor. Permanentmagnet 37 weist eine ringförmige Form auf, die mit dem Magnetpfadabschnitt 334 konzentrisch ist, und ist außerhalb des Magnetpfadabschnitts 334 angeordnet ist. Mit anderen Worten wird der Magnetpfadabschnitt 334 in einen Hohlraum eines Permanentmagneten 37 eingeführt, d. h. einen Raum, der von einer Innenumfangsfläche des Permanentmagneten 37 umgeben ist, und der Permanentmagnet 37 ist somit an dem beweglichen Element 331 angebracht.
Der Permanentmagnet 37 weist Magnetpolflächen 371 und 372 auf, die in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet sind und voneinander verschiedene Polaritäten aufweisen. Magnetpolfläche 371 ist auf die Aufwärtsrichtung D1A gerichtet, während die Magnetpolfläche 372 auf die Abwärtsrichtung D1B gerichtet ist. Wie in 1 gezeigt, durchläuft der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss das bewegliche Element 331, den Magnetpfadabschnitt 334 und das bewegliche Element 332, während das bewegliche Element 332 mit dem beweglichen Element 331 vereinigt ist. Gemäß der Ausführungsform fungiert die Magnetpoloberfläche 372 als ein S-Pol, während die Magnetpoloberfläche 371 als ein N-Pol fungiert, jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist. Der N-Pol und der S-Pol können umgekehrt werden.
Ein Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38, der aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, ist zwischen dem Permanentmagneten 37 und dem Magnetpfadabschnitt 334 vorgesehen. Der Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38 ist durch eine Plattierungsschicht ausgebildet, die an der Innenumfangsfläche des Permanentmagneten 37 oder einer Außenumfangsfläche des Magnetpfadabschnitts 334 ausgebildet ist. Der Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38 verhindert, dass der Permanentmagnet 37 den Magnetpfadabschnitt 334 direkt berührt. Diese Konfiguration verhindert, dass der Magnetfluss zwischen der Magnetpoloberfläche 371 und der Magnetpoloberfläche 372 durch die Oberfläche des Magnetpfadabschnitts 334, der den Permanentmagneten 37 berührt, kurzgeschlossen wird.
Rückstellfeder 35 ist innerhalb des festen Elements 32 angeordnet und ist eine Schraubenfeder, um den beweglichen Elementblock 33 in der Abwärtsrichtung D1B in die entfernte Position zu drücken. Ein oberes Ende des feststehenden Elements 32 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner als ein Innendurchmesser eines Abschnitts des fixierten Elements 32 ist, der sich von dem oberen Ende des festen Elements 32 unterscheidet. Mit anderen Worten nimmt der Innendurchmesser des festen Elements 32 lokal am oberen Ende des festen Elements 32 ab. Der Aufnahmeraum 321 zum Aufnehmen der Rückstellfeder 35 darin ist durch die Innenseite des Abschnitts des festen Elements 32 außer dem oberen Ende des festen Elements 32 gebildet. Dementsprechend ist die Rückstellfeder 35 in dem Aufnahmeraum 321 aufgenommen, während sie zusammengedrückt wird, wenn der bewegliche Elementblock 33 in Richtung des festen Elements 32 angezogen und von der entfernten Position in die Kontaktposition bewegt wird. Somit kann der bewegliche Elementblock 33 (das bewegliche Element 331) das feste Element 32 berühren.
Der rohrförmige Körper 36 nimmt den beweglichen Elementblock 33 und das feste Element 32 darin auf. Der rohrförmige Körper 36 hat einen rohrförmigen Teil 361 mit zwei Öffnungen und einer Bodenplatte 362 zum Verschließen einer der beiden Öffnungen des rohrförmigen Teils 361. Der bewegliche Elementblock 33 und das feste Element 32 sind in der Aufwärtsrichtung oder der Abwärtsrichtung (eine Richtung) außerhalb der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet, so dass der bewegliche Elementblock 33 näher an der Bodenplatte 362 angeordnet ist als das feste Element 32, und innerhalb von rohrförmigem Teil 361 angeordnet ist. Mit anderen Worten sind das feste Element 32, das bewegliche Element 331 und das bewegliche Element 332 in dieser Reihenfolge von oben (in einer Richtung) aus der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet.
Im Detail ist gemäß der Ausführungsform der rohrförmige Körper 36 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt. Der röhrenförmige Körper 36 hat einen rohrförmigen Teil 361 mit einer zylindrischen Form und eine Bodenplatte 362 mit einer kreisförmigen Form, um als Ganzes eine geschlossene zylindrische Form mit einer oberen Öffnungsfläche zu bilden. Der rohrförmige Körper 36 nimmt das festes Element 32 und den beweglichen Elementblock 33 darin auf. Ein oberes Ende (Öffnungsumfang) des röhrenförmigen Körpers 36 ist an der oberen Jochplatte 341 befestigt, während ein unterer Abschnitt des röhrenförmigen Körpers 36 in das Innere der Buchse 344 eingepasst ist. Eine Tiefe des röhrenförmigen Körpers 36, d. h. eine Länge des röhrenförmigen Teils in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 ist derart bestimmt, dass ein Abstand von der Bodenplatte 362 zu der unteren Endfläche des fixierten Elements 32 ausreichend größer als eine Länge eines beweglichen Elementblocks 33 in Aufwärts- und Abwärtsrichtungen D1 ist. Gemäß der Ausführungsform wird die Tiefe des rohrförmigen Körpers 36 bestimmt, um einen Spalt zwischen der Bodenplatte 362 und der unteren Endfläche des beweglichen Elementblocks 33 zu erzeugen, während der bewegliche Elementblock 33 von dem festen Element 32 entfernt wird, d. h. während der bewegliche Elementblock 33 sich an der entfernten Position befindet. Mit anderen Worten, während sich das bewegliche Element 332 in der normalen Position befindet, ist ein Spalt zwischen den Bodenplatten 362 und der unteren Endfläche des beweglichen Elements 332 vorgesehen.
Diese Konfiguration ermöglicht es dem beweglichen Element 332, sich von der angezogenen Position zu der unteren Grenzposition durch die Normalposition in dem röhrenförmigen Körper 36 zu bewegen. Der rohrförmige Körper 36 beschränkt den beweglichen Elementblock 33, um sich in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 (der Längsrichtung) zu bewegen, und bestimmt die untere Grenzposition des beweglichen Elements 332.
In der elektromagnetischen Vorrichtung 3 haben die Erregerspule 31, die Buchse 344, das feste Element 32 und der bewegliche Elementblock 33 alle Mittelachsen, die entlang einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 zu einer einzigen geraden Linie ausgerichtet sind.
Wenn die Erregerspule 31 nicht energetisiert ist (d. h. die Erregerspule 31 ist nicht ent-energetisiert), wird keine magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Elementblock 33 und den festen Elementen 32 erzeugt, so dass der bewegliche Elementblock 33 aufgrund einer Federkraft der Rückstellfeder 35 in der entfernten Position platziert wird. Andererseits, wenn die Erregerspule 31 energetisiert wird, wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Elementblock 33 und den festen Elementen 32 erzeugt. Diese Konfiguration bewirkt, dass der bewegliche Elementblock 33 in der Aufwärtsrichtung D1A angezogen wird, um sich in die Kontaktposition zu bewegen, während er gegen die Federkraft der Rückstellfeder 35 Widerstand leistet.
Mit anderen Worten erzeugt die Erregerspule 31 bei Energetisierung einen Magnetfluss. Dieser Magnetfluss bewirkt, dass die elektromagnetische Vorrichtung 3 den beweglichen Elementblock 33 bewegt, um einen magnetischen Widerstand des magnetischen Schaltkreises zu reduzieren, der durch das Joch 34, das feste Element 32 und den beweglichen Elementblock 33 gebildet wird. Wenn die Erregerspule 31 energetisiert wird, bewegt die elektromagnetische Vorrichtung 3 den beweglichen Elementblock 33 aus der entfernten Position in die Kontaktposition, so dass der Spalt zwischen der unteren Endoberfläche des festen Elements 32 und der oberen Endoberfläche der Buchse 344, die als Teil des Magnetschaltkreises dient, mit dem beweglichen Elementblock 33 gefüllt ist. In diesem Moment bewegt sich das bewegliche Element 332 von der Normalposition zu der angezogenen Position, während es sich zusammen mit dem beweglichen Element 331 bewegt.
Wenn andererseits die Energetisierung der Erregerspule 31 gestoppt wird, bewegt die elektromagnetische Vorrichtung 3 den beweglichen Elementblock 33 aufgrund der Federkraft der Rückstellfeder 35 aus der Kontaktposition in die entfernte Position. In diesem Moment bewegt sich das bewegliche Element 332 von der angezogenen Position zu der Normalposition, während es sich zusammen mit dem beweglichen Element 331 bewegt.
Kurz gesagt, wenn die Erregerspule 31 erregt wird, zieht die elektromagnetische Vorrichtung 3 das bewegliche Element 331 aufgrund des durch die Erregerspule 31 erzeugten Magnetflusses in Richtung des festen Elements 32 und bewegt das bewegliche Element 332 aus der Normalposition in die angezogene Position. Während die Erregerspule 31 kontinuierlich energetisiert wird, erzeugt die elektromagnetische Vorrichtung 3 kontinuierlich eine Anziehungskraft zwischen dem festen Element 32 und dem beweglichen Element 331. Diese Konfiguration hält das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position, solange das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 331 anziehend berührt.
Durch Schalten des energetisierten Zustandes der Erregerspule 31 steuert die elektromagnetische Vorrichtung 3 somit die auf den beweglichen Elementblock 33 wirkende Anziehungskraft und bewegt das bewegliche Element 332 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1, wodurch eine Antriebskraft zum Umschalten zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand des Kontaktgebers 2 erhalten wird.
Wenn die Erregerspule 31 ent-energetisiert ist, ist das bewegliche Element 332 in der normalen Position angeordnet, die sich in der mittleren Position eines beweglichen Bereichs befindet, jedoch nicht in der unteren Grenzposition, die sich an einem unteren Ende des beweglichen Bereichs befindet. Dies kommt daher, weil die Federkraft der Rückstellfeder 35 und die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 ausgeglichen sind. Mit anderen Worten wirkt die Federkraft der Rückstellfeder 35 auf den beweglichen Elementblock 33 nach unten, während die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14, die später beschrieben wird, auf den beweglichen Elementblock 33 durch die bewegliche Kontaktbasis 13 und die Welle 15 wirkt. Dementsprechend stoppt der bewegliche Elementblock 33, wenn die Erregerspule 31 ent-energetisiert ist, in der entfernten Position, in der die Kraft der Rückstellfeder 35, die auf den beweglichen Elementblock 33 wirkt, und die Kraft von der Kontaktdruckfeder 14 auf den beweglichen Elementblock 33 wirkt, ausgewogen sind. Folglich stoppt das bewegliche Element 332 in der Normalposition.
Die Kontaktbasen 11 und 12 des Kontaktgebers 2 sind über der elektromagnetischen Vorrichtung 3 angeordnet, so dass die Kontaktbasen 11 und 12 in einer Richtung entlang einer Ebene angeordnet sind, die die Aufwärts- und Abwärtsrichtungen D1 senkrecht kreuzt. Jede der Kontaktbasen 11 und 12 hat eine kreisförmige Säulenform mit einem kreisförmigen Querschnitt in der Ebene. Die Positionsbeziehung der Kontaktbasen 11 und 12 in Bezug auf das Joch 34 und das feste Element 32 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 ist fest.
Die Kontaktbasen 11 und 12 sind an dem Gehäuse 16 befestigt, das mit dem Joch 34 verbunden ist. Das Gehäuse 16 hat eine Kastenform mit einer Öffnung in einer unteren Oberfläche davon und nimmt einen festen Kontakt 22 und einen beweglichen Kontakt 21 zwischen der oberen Jochplatte 341 und dem Gehäuse 16 auf. Das Gehäuse 16 ist z. B. aus hitzebeständigem Material wie Keramik hergestellt. Ein Umfang der Öffnung des Gehäuses 16 ist mit einem Umfangsrandabschnitt der oberen Oberfläche der oberen Jochplatte 341 über Koppler 17 verbunden. Die Kontaktbasen 11 und 12 sind in kreisförmige Löcher 161C eingesetzt, die in der Bodenplatte 161 (obere Wand) des Gehäuses 16 vorgesehen sind, und sind mit dem Gehäuse 16 verbunden.
Das Gehäuse 16, der Koppler 17, die obere Jochplatte 341 und der röhrenförmige Körper 36 bilden vorzugsweise einen luftdichten, hermetischen Behälter zum Bilden eines luftdichten Raums darin. In diesem Fall füllt das auf Wasserstoff basierende Lichtbogenlöschgas (”arc-extinguishing gas”) vorzugsweise den luftdichten Behälter. Falls ein Lichtbogen auftritt, wenn die beweglichen Kontakte 21 und 121 von den festen Kontakten 22 und 122 entfernt werden, die in dem luftdichten Behälter untergebracht sind, kühlt das Lichtbogenlöschgas den Lichtbogen schnell und kann den Lichtbogen schnell löschen. Der feste Kontakt 22 und der bewegliche Kontakt 21 müssen jedoch nicht unbedingt in dem luftdichten Behälter untergebracht sein.
Die Kontaktbasen 11 und 12 sind aus leitfähigem Material hergestellt. Jeder der festen Kontakte 22 und 122 ist an einem jeweiligen der unteren Enden der Kontaktbasen 11 und 12 ausgebildet. Die oberen Enden der Kontaktbasen 11 und 12 haben Außendurchmesser, die größer sind als die Außendurchmesser der Abschnitte der Kontaktbasen 11 und 12, die nicht die oberen Enden der Kontaktbasen 11 und 12 sind. Mit anderen Worten, die Außendurchmesser der Kontaktbasen 11 und 12 nehmen lokal an den oberen Enden der Kontaktbasen 11 und 12 zu. Der Ausgangsanschluss 51 ist mit dem oberen Ende der Kontaktbasis 11 aus den Kontaktbasen 11 und 12 über die Erregerspule 41 verbunden. Andererseits ist der Ausgangsanschluss 52 mit dem oberen Ende der Kontaktbasis 12 außerhalb der Kontaktbasen 11 und 12 verbunden. Mit anderen Worten ist die Erregerspule 41 der Auslösevorrichtung 4 zwischen der Kontaktbasis 11 und dem Ausgangsanschluss 51 eingefügt. Kurz gesagt ist die Erregerspule 41 in Serie mit dem Kontaktgeber 2 und zwischen den Ausgangsanschlüssen 51 und 52 verbunden, wie in 2 gezeigt ist.
Die bewegliche Kontaktbasis 13 ist aus leitendem Material hergestellt und hat eine rechteckige Plattenform. Die bewegliche Kontaktbasis 13 ist unter dem Paar von Kontaktbasen 11 und 12 angeordnet, so dass jedes der beiden Enden der rechteckigen Form der beweglichen Kontaktbasis 13 in einer Längsrichtung einem jeweiligen der unteren Enden der Kontaktbasen 11 und 12 zugewandt ist. In der beweglichen Kontaktbasis 13 ist jeder der beweglichen Kontakte 21 und 121 an einem jeweiligen der Abschnitte vorgesehen, die einem jeweiligen der festen Kontakte 22 und 122 zugewandt sind, die an den Kontaktbasen 11 und 12 vorgesehen sind.
Die bewegliche Kontaktbasis 13 wird so angetrieben, dass die bewegliche Kontaktbasis 13 durch die elektromagnetische Vorrichtung 3 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 bewegt wird. Somit bewegen sich bewegliche Kontakte 21 und 121, die an der beweglichen Kontaktbasis 13 vorgesehen sind, zwischen einer geschlossenen Position, in der jeder der beweglichen Kontakte 21 und 121 einen der festen Kontakte 22 und 122 berührt, und einer offenen Position, in der die beweglichen Kontakte 21 und 121 von den festen Kontakten 22 und 122 entfernt sind. Wenn sich die beweglichen Kontakte 21 und 121 in der geschlossenen Position befinden, d. h. wenn der Kontaktgeber 2 geschlossen ist, werden die Kontaktbasis 11 und die Kontaktbasis 12 durch die bewegliche Kontaktbasis 13 kurzgeschlossen. Demgemäß fließt, während der Kontaktgeber 2 geschlossen ist, ein Strom zwischen dem Ausgangsanschluss 51 und dem Ausgangsanschluss 52 durch die Erregungsspule 41, und die Gleichstromleistung wird der Last 102 von der Antriebsbatterie 101 durch die Erregungsspule 41 zugeführt.
Die Kontaktdruckfeder 14, die zwischen dem festen Element 32 und der beweglichen Kontaktbasis 13 angeordnet ist, ist eine Schraubenfeder, um die bewegliche Kontaktbasis 13 in Richtung der Aufwärtsrichtung D1A zu drängen. Eine Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 ist kleiner als eine Federkraft der Rückstellfeder 35.
Die Welle 15 ist aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt und hat eine runde Stangenform, die sich in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 erstreckt. Die Welle 15 überträgt eine Antriebskraft, die von der elektromagnetischen Vorrichtung 3 erzeugt wird, auf den Kontaktgeber 2, der über der elektromagnetischen Vorrichtung 3 vorgesehen ist. Der Flansch 151 ist an einem oberen Ende der Welle 15 vorgesehen und hat einen Außendurchmesser, der größer ist als ein Außendurchmesser eines beliebigen Abschnittsendes der Welle 15, das nicht das obere Ende der Welle 15 ist. Mit anderen Worten nimmt der Außendurchmesser der Welle 15 lokal am Flansch 151 zu. Durchgangsloch 13C ist in einem Mittelabschnitt der beweglichen Kontaktbasis 13 vorgesehen und hat einen Durchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des Flansches 151 der Welle 15 ist. Die Welle 15 ist in das Durchgangsloch 13C der beweglichen Kontaktbasis 13 eingesetzt, so dass der Flansch 151 die obere Oberfläche der beweglichen Kontaktbasis 13 an einem Umfang des Durchgangslochs 13C berührt. Die Welle 15 verläuft durch die Innenseite der Kontaktdruckfeder 14, des festen Elements 32, der Rückstellfeder 35, des beweglichen Elements 331 und der Feder 42. Ein unteres Ende der Welle 15 ist an dem beweglichen Element 332 befestigt.
Die oben beschriebene Konfiguration ermöglicht, dass die durch die elektromagnetische Vorrichtung 3 erzeugte Antriebskraft über die Welle 15 auf die bewegliche Kontaktbasis 13 übertragen wird, und ermöglicht dementsprechend, dass sich die bewegliche Kontaktbasis 13 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 bewegt, wenn sich das bewegliche Element 332 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 bewegt.
(1.3) Grundbetrieb des elektromagnetischen Relais 1
Ein Grundbetrieb des elektromagnetischen Relais 1 mit der oben erwähnten Struktur wird nachstehend kurz beschrieben. Dieser Abschnitt beschreibt einen Betrieb des elektromagnetischen Relais 1 in einer normalen Zeit, wenn ein anomaler Strom, der gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. wenn die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist und das bewegliche Element 331 mit einem beweglichen Element 332 vereinigt ist. In der normalen Zeit fließt ein normaler Strom, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, in den Kontaktgeber 2, oder ein Strom fließt nicht in den Kontaktgeber 2.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht des elektromagnetischen Relais 1 zum Veranschaulichen des Zustands, in dem die Erregerspule 31 ent-energetisiert ist, d. h. des Zustands (im Folgenden als ”AUS-Zustand” bezeichnet), in dem die beweglichen Kontakte 21 und 121 von den festen Kontakten 22 und 122 entfernt sind. 1 zeigt den Zustand, in dem die Erregerspule 31 energetisiert ist, d. h. den Zustand (nachstehend als ”EIN-Zustand” bezeichnet), in dem die beweglichen Kontakte 21 und 121 die festen Kontakte 22 und 122 berühren. Im AUS-Zustand ist der bewegliche Elementblock 33 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in der entfernten Position angeordnet, und das bewegliche Element 332 ist in der Normalposition angeordnet. Dementsprechend wird die Welle 15 durch die elektromagnetische Vorrichtung 3 in der Abwärtsrichtung D1B heruntergezogen. In diesem Moment drückt Flansch 151, der an dem oberen Ende der Welle 15 vorgesehen ist, die bewegliche Kontaktbasis 13 in der Abwärtsrichtung D1B nach unten. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Flansch 151 der Welle 15, die bewegliche Kontaktbasis 13 zu beschränken, sich in der Aufwärtsrichtung D1A zu bewegen, und die beweglichen Kontakte 21 und 121 in die offene Position weg von den festen Kontakten 22 und 122 zu platzieren. Daher ist im AUS-Zustand der Kontaktgeber 2 geöffnet. Infolgedessen fließt kein Strom zwischen den Kontaktbasen 11 und 12, und somit fließt kein Strom zwischen den Ausgangsanschlüssen 51 und 52.
Sogar während die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, um das bewegliche Element 332 weg von dem beweglichen Element 331 zu entfernen, wie in 4 gezeigt ist, wird Welle 15 durch die elektromagnetische Vorrichtung 3 in Abwärtsrichtung D1B heruntergezogen, ähnlich wie im AUS-Zustand. Demgemäß platziert die bewegliche Kontaktbasis 13 die beweglichen Kontakte 21 und 121 in der offenen Position weg von den festen Kontakten 22 und 122, so dass der Kontaktgeber 2 geöffnet wird. Dies wird später beschrieben.
Auf der anderen Seite zeigt 1 das elektromagnetische Relais 1, wenn die Erregerspule 31 energetisiert ist, d. h. in dem Zustand (nachfolgend als ”EIN-Zustand” bezeichnet), in dem die beweglichen Kontakte 21 und 121 feste Kontakte 22 und 122 berühren. Im EIN-Zustand ist der bewegliche Elementblock 33 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 in der Kontaktposition angeordnet, und das bewegliche Element 332 ist in der angezogenen Position angeordnet. Diese Konfiguration ermöglicht es der elektromagnetischen Vorrichtung 3, die Welle 15 in der Aufwärtsrichtung D1A zu drücken. In diesem Moment wird der am oberen Ende der Welle 15 vorgesehene Flansch 151 in Aufwärtsrichtung D1A bewegt und gibt die Bewegungsbegrenzung in der Aufwärtsrichtung D1A frei, wodurch die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 die bewegliche Kontaktbasis 13 in Aufwärtsrichtung D1A drücken kann. Die bewegliche Kontaktbasis 13 setzt die beweglichen Kontakte 21 und 121 in die geschlossene Position, in der die beweglichen Kontakte 21 und 121 feste Kontakte 22 und 122 berühren.
In diesem Moment hat die Welle 15 einen geeigneten Überlaufbereich, damit die Welle 15 weiter nach oben gedrückt werden kann, nachdem die beweglichen Kontakte 21 und 121 die festen Kontakte 22 und 122 berühren. Die Kontaktdruckfeder 14 drängt die bewegliche Kontaktbasis 13 in die Aufwärtsrichtung D1A, wodurch ein Druck (Kontaktdruck) zwischen jedem der beweglichen Kontakte 21 und 121 und einem jeweiligen der festen Kontakte 22 und 122 sichergestellt wird. Daher fließt im EIN-Zustand, d. h. wenn sich der Kontaktgeber 2 im geschlossenen Zustand befindet, ein Strom zwischen den Kontaktbasen 11 und 12. Folglich fließt ein Strom zwischen den Ausgangsanschlüssen 51 und 52.
(1.4) Struktur und Betrieb der Auslösevorrichtung 4
Eine Struktur der Auslösevorrichtung 4 wird nachstehend beschrieben. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht des elektromagnetischen Relais 1, die den Zustand zeigt, in dem die Auslösevorrichtung 4 arbeitet.
Die Auslösevorrichtung 4 umfasst eine Erregerspule 41 und eine Feder 42. Die Erregerspule 41 ist mit dem Kontaktgeber 2 in Reihe geschaltet. Die Feder 42 wirkt auf das bewegliche Element 332 in einer Richtung weg von dem beweglichen Element 331. Wenn das bewegliche Element 332 an der angezogenen Position angeordnet ist und ein anomaler Strom gleich oder größer als der vorbestimmte Wert in die Erregerspule 41 fließt, löst die Auslösevorrichtung 4 den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 unter Verwendung des durch die Erregerspule 41 erzeugten Magnetflusses. Wenn der Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 gelöst wird, bewegt die Feder 42 das bewegliche Element 332 und schaltet den Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand, wie in 2 gezeigt. 4.
Mit anderen Worten, wenn sich der bewegliche Elementblock 33 an der Kontaktposition befindet, d. h. wenn sich das bewegliche Element 332 an der angezogenen Position befindet, wird der Kontaktgeber 2 in den geschlossenen Zustand gebracht. Dementsprechend fließt ein Strom über den Kontaktgeber 2 in die Erregerspule 41. Wenn ein anormaler Strom gleich oder größer als der vorbestimmte Wert über den Kontaktgeber 2 in die Erregerspule 41 fließt, wird die Auslösevorrichtung 4 aktiviert. Wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, wird der Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332, der durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird, durch den Magnetfluss freigegeben, der durch die Erregerspule 41 erzeugt wird. Dementsprechend bewirkt die Kraft von der Feder 42, die auf das bewegliche Element 332 in der Abwärtsrichtung D1B wirkt, dass sich das bewegliche Element 332 in eine Richtung weg von dem beweglichen Element 331 bewegt, und das bewegliche Element 332 wird somit von dem beweglichen Element 331 entfernt. In diesem Moment wird, wenn sich das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 wegbewegt, die Welle 15 in der Abwärtsrichtung D1B heruntergezogen. Somit platziert die bewegliche Kontaktbasis 13 die beweglichen Kontakte 21 und 121 in der offenen Position weg von den festen Kontakten 22 und 122, wodurch der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird.
Die Auslösevorrichtung 4 gibt somit den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 unter Verwendung des von der Erregerspule 41 erzeugten Magnetflusses frei, und die Feder 42 bewegt das bewegliche Element 332, wodurch der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird. In der folgenden Beschreibung wird der Betrieb, bei dem die Auslösevorrichtung 4 den Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand schaltet, als ”Auslösung” bezeichnet.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform umfasst die Auslösevorrichtung 4 des Weiteren ein Joch 44, das dem Joch 34 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 entspricht, zusätzlich zu der Erregungsspule 41 und der Feder 42.
Das Joch 44 bildet zusammen mit dem beweglichen Elementblock 33 einen magnetischen Pfad, durch den ein durch die energetisierte Erregerspule 41 erzeugter Magnetfluss verläuft. Joch 44 ist aus magnetischem Material hergestellt.
Gemäß der Ausführungsform dienen die untere Jochplatte 342 des Jochs 34 und die Buchse 344 auch als eine obere Platte des Jochs 44. Das Joch 44 umfasst eine untere Platte 442, die unter der Erregerspule 41 vorgesehen ist und der unteren Jochplatte 342 des Jochs 34 zugewandt ist. In der folgenden Beschreibung werden die untere Jochplatte 342 und die Buchse 344, die als die obere Platte des Jochs 44 dient, nicht nur als ein Teil des Jochs 34 beschrieben, sondern auch als ein Teil, das einen Teil des Jochs 44 bildet.
Das Joch 44 umfasst des Weiteren Seitenplatten 443, die eine Umfangskante der unteren Jochplatte 342 mit einer Umfangskante der unteren Platte 442 verbinden. Jede der unteren Jochplatte 342 und der unteren Platte 442 hat eine rechteckige Plattenform. Jede der Seiten der unteren Oberfläche der unteren Jochplatte 342, die einander gegenüberliegen, ist mit einer jeweiligen der Seiten einer oberen Oberfläche der unteren Platte 442 verbunden, die einander über eine jeweilige der Seitenplatten 443 gegenüberliegen. Die Seitenplatten 443 und die untere Platte 442 sind einheitlich aus einer einzelnen Platte hergestellt.
Das Joch 44 weist des Weiteren einen ferromagnetischen Kern 444 auf, der an der unteren Platte 442 befestigt ist. Der ferromagnetische Kern 444 ist ein fester ferromagnetischer Kern mit einer kreisförmigen Säulenform, die von einem Mittelabschnitt der oberen Oberfläche der unteren Platte 442 in Richtung der Aufwärtsrichtung D1A vorsteht. Ein unteres Ende des ferromagnetischen Kerns 444 ist in die Halteöffnung 442C eingepasst, die in dem Mittelabschnitt der unteren Platte 442 ausgebildet ist, um an der unteren Platte 442 befestigt zu werden. Ein Außendurchmesser des ferromagnetischen Kerns 444 ist im Wesentlichen identisch mit dem Außendurchmesser des festen Elements 32.
Die Erregerspule 41 ist in einem Raum angeordnet, der von dem Joch 44 umgeben ist, einschließlich der unteren Jochplatte 342, der Buchse 344, der unteren Platte 442, der Seitenplatten 443 und des ferromagnetischen Kerns 444. Das untere Ende des röhrenförmigen Körpers 36 ist innerhalb der Erregerspule 41 angeordnet. Mit anderen Worten verläuft der rohrförmige Körper 36 durch die untere Jochplatte 342 des Jochs 34, während sich das untere Ende des rohrförmigen Körpers 36 zur Innenseite der Erregungsspule 41 erstreckt. Der bewegliche Elementblock 33, die Erregungsspule 41 und der ferromagnetische Kern 444 weisen eine Mittelachse L31 auf einer geraden Linie entlang der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 (eine Längsrichtung) auf.
Ein Betrieb der Auslösevorrichtung 4 wird nachstehend beschrieben. 5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten des elektromagnetischen Relais 1. 5A und 5B zeigen den beweglichen Elementblock 33 in dem rohrförmigen Körper 36, wobei jedoch die Darstellung des rohrförmigen Körpers 36 und der Komponenten außerhalb des rohrförmigen Körpers 36 weggelassen sind. 5A zeigt das elektromagnetische Relais 1 in der normalen Zeit, wenn die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist, während 5B das elektromagnetische Relais 1 in dem Zustand zeigt, in dem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist.
In der normalen Zeit, wenn ein anomaler Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist, vereinigt der Magnetfluss ϕ1 des Permanentmagneten 37 die beweglichen Elemente 331 und 332 zu einer einzigen Substanz, wie in 5A gezeigt. Mit anderen Worten bildet in diesem Zustand der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1 eine Schleife, in der der Magnetfluss ϕ1 aus der Magnetpolfläche 371 austritt, durch das bewegliche Element 331, den Magnetpfadabschnitt 334 und das bewegliche Element 332 in dieser Reihenfolge tritt und zur Magnetpoloberfläche 372 zurückkehrt. Der magnetische Fluss in der Schleife bewirkt, dass das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 332 anziehend berührt, wodurch die beweglichen Elemente 331 und 332 vereinigt werden, um den beweglichen Elementblock 33 zu bilden.
Wenn andererseits der anomale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, gibt der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei, wie in 5B gezeigt. Mit anderen Worten verringert der Magnetfluss ϕ2 den Magnetfluss ϕ1, der durch den Permanentmagneten 37 erzeugt wird, und verringert eine magnetische Anziehungskraft zwischen den beweglichen Elementen 331 und 332, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform, wie in 5B gezeigt, ist die magnetische Polarität (d. h. eine Richtung der Magnetpoloberfläche) des Permanentmagneten 37 derart bestimmt, dass der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 und der im Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1 die gleiche Richtung haben. Daher wird in dem Magnetpfadabschnitt 334 die Richtung des Magnetflusses ϕ2, der durch die Erregerspule 41 erzeugt wird, entgegengesetzt zu der Richtung des in dem Permanentmagneten 37 erzeugten Magnetflusses ϕ1, so dass der Magnetfluss ϕ1 verringert oder eliminiert wird, da der Magnetfluss ϕ2 den Magnetfluss ϕ1 aufhebt.
In diesem Zustand sind die Kräfte F1 bis F3, die in 5B auf das bewegliche Element 332 wirken. Mit anderen Worten wirken die Kraft F1, die als die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Element 332 und den beweglichen Elementen 331 dient, und die Kraft F2, die als die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 dient, auf das bewegliche Element 332 in der Aufwärtsrichtung D1A, und die Kraft F3, die als die Federkraft der Feder 42 dient, wirkt auf das bewegliche Element 332 in der Abwärtsrichtung D1B.
Die Kraft F1 ist eine Anziehungskraft, die durch den Magnetfluss ϕ1 des Permanentmagneten 37 verursacht wird und auf das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 einwirkt. Die Kraft F2 ist eine Kraft, die durch die Kontaktdruckfeder 14 verursacht wird und die Welle 15 in der Aufwärtsrichtung D1A über die bewegliche Kontaktbasis 13 drückt, d. h. eine Federkraft von der Kontaktdruckfeder 14, die auf das bewegliche Element 332 über die bewegliche Kontaktbasis 13 und die Welle 15 wirkt. Wenn sich jedoch der Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand befindet, wird die Welle 15 weiter nach oben gedrückt, nachdem der bewegliche Kontakt 21 den festen Kontakt 22 berührt, so dass die Welle 15 somit einen geeigneten Überlaufbereich haben kann. Aus diesem Grund ist in dem geschlossenen Zustand des Kontaktgebers 2, in dem der Überlauf verursacht wird, die Kraft F2 von der Kontaktdruckfeder 14, die auf das bewegliche Element 332 wirkt, gleich Null. Die Kraft F3 ist eine Federkraft, die durch die Feder 42 verursacht wird, und auf das bewegliche Element 332 in der Abwärtsrichtung D1B weg von dem beweglichen Element 331 wirkt.
Im elektromagnetischen Relais 1, wenn die Beziehung zwischen den Kräften F1 bis F3 die Bedingung von F1 + F2 < F3 erfüllt, wird der Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 gelöst und das bewegliche Element 332 wird in der Abwärtsrichtung D1B weg von dem beweglichen Element 331 bewegt, wodurch der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird (ausgelöst). Wenn sich der Kontaktgeber 2 im geschlossenen Zustand befindet, ist die Kraft F2 gleich Null. Daher wird die Bedingung zum Freigeben des Anziehungskontakts des beweglichen Elements 332 in F1 < F3 geändert, wie oben erwähnt. Kurz gesagt, wenn die Kraft F1, die in der Aufwärtsrichtung D1A wirkt, größer oder gleich der Kraft F3 ist, die in der Abwärtsrichtung D1B wirkt, ist das bewegliche Element 332 mit dem beweglichen Element 331 vereinigt. Wenn die Kraft F3 die Kraft F1 übersteigt, wird der Anziehungskontakt gelöst und das bewegliche Element 332 wird von dem beweglichen Element 331 entfernt.
Die Anziehungskraft (Kraft F1) zwischen dem beweglichen Element 332 und den beweglichen Elementen 331, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird, wirkt nicht auf das bewegliche Element 332, das von dem beweglichen Element 331 entfernt ist. Aus diesem Grund, während das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt ist, bleibt das bewegliche Element 332 in der Position, in der die Kraft F3 von der Feder 42 auf das bewegliche Element 332 und die Kraft F2 von der Kontaktdruckfeder 14 auf das bewegliche Element 332 wirken. Gemäß der Ausführungsform ist eine Position (im Folgenden als ”Auslöseposition” bezeichnet) des beweglichen Elements 332, die es dem beweglichen Element 332 ermöglicht, von dem beweglichen Element 331 entfernt zu werden, identisch mit der Position (Normalposition) des beweglichen Elements 332 in der Normalzeit, wenn sich das bewegliche Element 332 in dem AUS-Zustand befindet. Die Auslöseposition des beweglichen Elements 332 muss jedoch nicht notwendigerweise identisch mit der normalen Position sein, sondern kann zwischen der angezogenen Position und der unteren Grenzposition vorgesehen sein.
Die Auslösevorrichtung 4 löst nicht notwendigerweise aus, d. h. nicht notwendigerweise gleich, wenn der Strom in die Erregerspule 41 fließt. Die Auslösevorrichtung 4 wird nicht aktiviert, bis die Kraft F1, welche die Anziehungskraft ist, die auf das bewegliche Element 332 wirkt, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird, die oben erwähnte Bedingung (F1 < F3) erfüllt. Die Kraft F3 wird durch das Federdesign bestimmt. Die Anziehungskraft, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird und auf das bewegliche Element 332 einwirkt, ändert sich (verringert sich) in Abhängigkeit von dem durch die Anregungsspule 41 erzeugten Magnetfluss ϕ2. Der Magnetfluss ϕ2 ändert sich in Abhängigkeit von der Größe eines Stroms (ein Laststrom, der durch die Last 102 fließt), der durch die Erregerspule 41 fließt. Die Auslösevorrichtung 4 wird derart aktiviert, dass die Kraft F1, die die Anziehungskraft ist, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird und auf das bewegliche Element 332 wirkt, die oben erwähnte Bedingung (F1 < F3) erfüllt, wenn der Strom, der durch die Erregerspule 41 fließt, auf den anomalen Strom zunimmt, der gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist.
Mit anderen Worten wird die Auslösevorrichtung 4 aktiviert, um den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 zu lösen und das bewegliche Element 332 zu bewegen, wenn der anormale Strom gleich oder größer als der vorbestimmte Wert, wie beispielsweise Überstrom oder ein Kurzschlussstrom, durch den Kontaktgeber 2 fließt. Die Auslösevorrichtung 4 behält auch den Zustand bei, in dem das bewegliche Element 331 das bewegliche Element 331 anziehend berührt, wenn der normale Strom, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, durch den Kontaktgeber 2 fließt. Insbesondere wird für die Auslösevorrichtung 4 die Anzahl der Windungen der Erregerspule 41 so bestimmt, dass die Kraft F1 die oben erwähnte Bedingung erfüllt, wenn der Strom, der größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, durch die Erregerspule 41 fließt. Der oben erwähnte vorbestimmte Wert, der bewirkt, dass die Auslösevorrichtung 4 zu aktivieren beginnt, wird als z. B. ein Überstromwert bestimmt, der ausreichend größer als der Nennstrom des elektromagnetischen Relais 1 oder ein Kurzschlussstromwert ist. Zum Beispiel kann der Überstromwert etwa fünf bis zehn Mal so groß sein wie der Nennstrom. Der Kurzschlussstromwert kann etwa das Zehnfache der Nennstromstärke betragen.
Wenn der anormale Strom, wie ein Überstrom oder ein Kurzschlussstrom, durch den Kontaktgeber 2 fließt, gibt das elektromagnetische Relais 1 den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei und führt den Kontaktgeber 2 unter Verwendung der Feder 42 zwangsweise in den offenen Zustand. Infolgedessen gibt das elektromagnetische Relais 1 den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei und bewirkt zwangsweise, dass sich das bewegliche Element 332 unter Verwendung des beim Durchfließen des anormalen Stroms erzeugten magnetischen Flusses bewegt, wodurch das Auftreten des anormalen Stroms schnell erkannt und ein elektrischer Pfad schnell unterbrochen wird (Kontaktgeber 2).
In dem Fall, in dem ein signifikant großer anomaler Strom, wie beispielsweise ein Kurzschlussstrom, in den Kontaktgeber 2 fließt, erhöht sich, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2. Der große Magnetfluss ϕ2 erzeugt eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Elementblock 33 und dem ferromagnetischen Kern 444. Mit anderen Worten bewirkt die Auslösevorrichtung 4, dass der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 eine magnetische Anziehungskraft erzeugt, um das bewegliche Element 332 zusammen mit dem beweglichen Element 331 nach unten zu bewegen. In diesem Fall bewegt sich das bewegliche Element 332 zu der unteren Grenzposition, die durch die normale Position verläuft. Dann wird der Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 gelöst, während sich das bewegliche Element 332 zusammen mit dem beweglichen Element 331 bewegt, so dass sich das bewegliche Element 332 in Bezug auf das fixierte Element 32 schneller bewegt als in dem Fall, in dem das bewegliche Element 331 gestoppt ist. Infolgedessen wird der Kontaktgeber 2 schnell geöffnet, wenn die Auslösevorrichtung 4 auslöst. Daher kann das elektromagnetische Relais 1 den elektrischen Pfad (Kontaktgeber 2) schnell unter Verwendung des Magnetflusses ϕ2 schneiden, der erzeugt wird, wenn der anomale Strom fließt.
Da der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 und der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1 bestimmte werden, dass sie im Permanentmagneten 37 die gleiche Richtung haben, wirkt der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 so, dass der Magnetfluss ϕ1 in Bezug auf den Permanentmagneten 37 erhöht wird. Aus diesem Grund, selbst wenn ein sehr großer Magnetfluss ϕ2 in der Erregerspule 41 auftritt, wenn die Auslösevorrichtung 4 ausgelöst wird, wird verhindert, dass der Magnetfluss ϕ2 den Permanentmagneten 37 entmagnetisiert.
Wie oben erwähnt, ist die Erregerspule 41 in Serie mit dem Kontaktgeber 2 zwischen den Ausgangsanschlüssen 51 und 52 verbunden. Daher bildet die Erregerspule 41 teilweise einen Weg eines Laststroms, der von der Antriebsbatterie 101 zur Last 102 zugeführt wird, wenn sich der Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand befindet. Die Erregerspule 41 wird durch den Laststrom aktiviert. Aus diesem Grund kann Umgehungspfad 6 (siehe 2) elektrisch parallel mit der Erregungsspule 41 verbunden sein, um zu ermöglichen, dass der Laststrom durch einen anderen Pfad als die Erregungsspule 41 fließt. Wenn ein Umgehungspfad 6 vorgesehen ist, fließt ein Teil des Laststroms, der von der Antriebsbatterie 101 zur Last 102 geliefert wird, durch den Umgehungspfad 6 des elektromagnetischen Relais 1, wodurch ein Verlust in der Erregungsspule 41 verringert wird.
Die Auslösevorrichtung 4 kann derart konfiguriert sein, dass der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 freigibt. Somit ist das Joch 44 keine essentielle Komponente für die Auslösevorrichtung 4. Daher kann das Joch 44 weggelassen werden.
(1.5) Betrieb bei Auftreten von anomalem Strom
Dieser Abschnitt beschreibt kurz einen Betrieb des elektromagnetischen Relais 1 einschließlich der Auslösevorrichtung 4 als Reaktion auf den anomalen Strom in dem geschlossenen Zustand des Kontaktgebers 2 und schneidet einen elektrischen Pfad schnell ab. 6 veranschaulicht den Betrieb des elektromagnetischen Relais 1. In 6 repräsentiert eine horizontale Achse die Zeit und eine vertikale Achse repräsentiert einen Laststrom, der durch einen elektrischen Pfad zwischen der Batterie 101 und der Last 102 fließt, d. h. dem Kontaktgeber 2. In der in 6 gezeigten Operation tritt ein Kurzschluss in der Last 102 zum Zeitpunkt t0 auf. 6 zeigt den Laststrom X1 des elektromagnetischen Relais 1 mit der Auslösevorrichtung 4 gemäß der Ausführungsform, und den Laststrom X2 eines elektromagnetischen Relais eines ersten Vergleichsbeispiels, das keine Auslösevorrichtung 4 umfasst.
Ein Betrieb des elektromagnetischen Relais des ersten Vergleichsbeispiels, das keine Auslösevorrichtung 4 umfasst, wird beschrieben. Das elektromagnetische Relais des ersten Vergleichsbeispiels hat den gleichen Aufbau wie das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform, außer dass das elektromagnetische Relais keine Auslösevorrichtung 4 umfasst und die Welle 15 mit dem beweglichen Elementblock 33 verbunden ist. Selbst, wenn zum Zeitpunkt t0 ein Kurzschluss auftritt und der Laststrom X2 auf den Kurzschlussstrom Ip ansteigt, kann das elektromagnetische Relais des ersten Vergleichsbeispiels den Kontaktgeber 2 kaum sofort in den offenen Zustand schalten. In diesem Fall erfasst ECU 103 das Auftreten des anomalen Stroms gemäß ihrer Schutzfunktion und schaltet das Schaltelement 104 über ein Steuersignal aus. Somit beginnt der Laststrom X2 ab dem Zeitpunkt t3 zu sinken, wenn die Energetisierung der Erregerspule 31 gestoppt wird. Die Unterbrechungsdauer T2 ist notwendiger, um einen Lichtbogen zwischen dem festen Kontakt 22 und dem beweglichen Kontakt 21 und einen Lichtbogen zwischen dem festen Kontakt 122 und dem beweglichen Kontakt 121 zu löschen, und den Laststrom X2 zu unterbrechen. Infolgedessen wird der Laststrom X2 zum Zeitpunkt t4 unterbrochen, wenn die Dauer T20 seit dem Zeitpunkt t0 verstrichen ist.
6 zeigt des Weiteren den Laststrom X3 eines elektromagnetischen Relais eines zweiten Vergleichsbeispiels mit der Auslösevorrichtung 4. In dem elektromagnetischen Relais des zweiten Vergleichsbeispiels sind das bewegliche Element 331 und das bewegliche Element 332 eng gekoppelt, um den beweglichen Elementblock 33 nicht zu demontieren. Der Laststrom X3 ist die Summe aus Laststrom X3A und Laststrom X3B. In dem elektromagnetischen Relais des zweiten Vergleichsbeispiels, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, wird eine Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Elementblock 33 und dem ferromagnetischen Kern 444 durch den von der Erregerspule 41 erzeugten Magnetfluss ϕ2 verursacht und bewegt den beweglichen Elementblock 33 in die Abwärtsrichtung D1B, wodurch der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wird. Wenn zum Zeitpunkt t0 ein Kurzschluss auftritt und der Laststrom X3A auf den vorgegebenen Wert I1 ansteigt, schaltet das elektromagnetische Relais des zweiten Vergleichsbeispiels den Kontaktgeber 2 selbst mittels der Auslösevorrichtung 4 in den offenen Zustand. Aus diesem Grund beginnt der Laststrom X3A ab dem Zeitpunkt t1 unmittelbar nach Erreichen des vorbestimmten Werts I1 abzunehmen. Der Laststrom X3A wird zum Zeitpunkt t2 gestoppt, wenn die Dauer T10 (< T20) ab dem Zeitpunkt t0 verstrichen ist, obwohl die Unterbrechungsdauer T1 notwendiger ist, um den Lichtbogen zwischen dem festen Kontakt 22 und dem beweglichen Kontakt 21 und den Lichtbogen zwischen dem festen Kontakt 122 und dem beweglichen Kontakt 121 zu löschen und den Laststrom X3A zu stoppen.
Das elektromagnetische Relais des zweiten Vergleichsbeispiels betätigt (Auslösung) Auslösevorrichtung 4 unter Verwendung des Laststroms. Daher wird, wenn der Laststrom gestoppt ist, die Energetisierung der Erregungsspule 41 gestoppt. Somit tritt wahrscheinlich ein Rattern bis zum Zeitpunkt t3 auf, wenn die Erregung der Erregerspule 31 gestoppt wird, da der Kontaktgeber 2 möglicherweise wieder in den geschlossenen Zustand gebracht werden kann, nachdem der Laststrom unterbrochen wurde. Der Laststrom X3B wird durch das Rattern verursacht. Mit anderen Worten kann in dem elektromagnetischen Relais des zweiten Vergleichsbeispiels, wenn der anormale Strom auftritt, der Kontaktgeber 2 möglicherweise wieder in den geschlossenen Zustand gebracht werden, nachdem der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand gebracht wurde, und danach kann ein Rattern wahrscheinlich auftreten, welches das Öffnen und Schließen des Kontaktgebers 2 wiederholt.
Ein Betrieb des elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform weist das elektromagnetische Relais 1 eine Auslösevorrichtung 4 auf, um den Kontaktgeber 2 selbst in den offenen Zustand zu schalten, ähnlich dem elektromagnetischen Relais des zweiten Vergleichsbeispiels. Dementsprechend beginnt der Laststrom X1 ab dem Zeitpunkt t1 unmittelbar nach dem Erreichen des vorbestimmten Werts abzunehmen. Für das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform gibt der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei. Aus diesem Grund wirkt, nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, eine Kraft von der Feder 42 auf das bewegliche Element 332, wodurch der Zustand beibehalten wird, in dem das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt ist. Daher behält der Kontaktgeber 2, zu dem Zeitpunkt t2, wenn die Unterbrechungsdauer T1 ab dem Zeitpunkt t1 verstrichen ist, selbst wenn der Laststrom X1 unterbrochen wird und die Energetisierung der Erregungsspule 41 gestoppt wird, den offenen Zustand bei.
Infolgedessen verhindert das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform das Rattern, bei dem der Kontaktgeber 2 wieder in den geschlossenen Zustand gebracht wird, nachdem die Auslösevorrichtung 4 ausgelöst hat, und stoppt den Laststrom. Folglich sieht das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform eine kürzere Dauer vor, die erforderlich ist, um den Laststrom um die Dauer T30 (vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3) zu stoppen, als das elektromagnetische Relais des zweiten Vergleichsbeispiels.
Das elektromagnetische Relais 1 gemäß der Ausführungsform, das die Auslösevorrichtung 4 umfasst, verhindert vorteilhafterweise ein Ansteigen des Laststroms. Mit anderen Worten wird bei dem elektromagnetischen Relais des ersten Vergleichsbeispiels, das keine Auslösevorrichtung 4 umfasst, der Kontaktgeber 2 nicht sofort geöffnet, selbst wenn der Laststrom X2 einen Überlaststrom erreicht. Dies kann einen solchen Nachteil verursachen, dass der Laststrom X2 kontinuierlich ansteigt und einen Kurzschlussstrom Ip erreichen kann, der größer als der Überstrom ist. Andererseits kann das elektromagnetische Relais 1 mit der Auslösevorrichtung 4 gemäß der Ausführungsform den Laststrom X1 stoppen, bevor der Laststrom X1 auf einen Kurzschlussstrom zunimmt, da der Kontaktgeber 2 geöffnet wird, unmittelbar nachdem der Laststrom X1 den Überstrom erreicht hat. Zum Beispiel hat der hier beschriebene Überstrom einen Stromwert, der etwa fünf- bis zehnmal so groß ist wie der Nennstrom des Relais ist, und der Kurzschlussstrom hat einen Stromwert von etwa dem Zehnfachen der Nennstromstärke.
Der Laststrom X1, der in 6 gezeigt ist, zeigt ein konzeptionelles Profil, aber insbesondere ist das Profil des elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform nicht auf das in 6 gezeigte Profil beschränkt, da ein Überschwingen in dem Laststrom X1 auftreten kann, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist.
(1.6) Effekte
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Auslösevorrichtung 4 aktiviert, wenn der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt. Der von der Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss gibt den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei. Dementsprechend wird das bewegliche Element 332 in einer Richtung weg von dem beweglichen Element 331 durch die Feder 42 bewegt, um den Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand zu bringen. Mit anderen Worten, wenn der anormale Strom fließt, entfernt die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 332 weg von dem beweglichen Element 331. Beim Bewegen bringt das bewegliche Element 332 den Kontaktgeber 2 zwangsweise in den offenen Zustand. Nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, wirkt die Kraft von der Feder 42 auf das bewegliche Element 332, um den Zustand beizubehalten, in dem das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt ist.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform wird, nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, um den Kontaktgeber 2 zwangsweise in den offenen Zustand zu bringen, der Zustand, in dem das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt ist, aufrechterhalten, selbst wenn die Antriebskraft der Erregerspule 41 entfernt wird. Infolgedessen kehrt das bewegliche Element 332 nicht in die angezogene Position zurück, wenn das bewegliche Element 331 aufgrund des von der Erregerspule 31 erzeugten Magnetflusses in Richtung des festen Elements 32 angezogen wird, wodurch der Kontaktgeber 2 in dem offenen Zustand gehalten wird. Folglich hält das elektromagnetische Relais 1 vorteilhafterweise den Kontaktgeber 2 in dem offenen Zustand, wenn der anomale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform ist der Permanentmagnet 37 vorzugsweise an dem beweglichen Element 331 vorgesehen. Diese Struktur ermöglicht es, dass der Permanentmagnet 37 und das bewegliche Element 331 als eine einzige Komponente behandelt werden können. Somit kann die Anzahl von Komponenten des elektromagnetischen Relais 1 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, bei dem der Permanentmagnet 37 von dem beweglichen Element 331 getrennt ist. Ferner kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 332 vorgesehen ist, eine Miniaturisierung und Gewichtsersparnis des beweglichen Elements 332 erreicht werden, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Elements 332 verbessert wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform kann die elektromagnetische Vorrichtung 3 vorzugsweise des Weiteren einen Magnetpfadabschnitt 334 umfassen. Der Magnetpfadabschnitt 334 bildet zusammen mit den beweglichen Elementen 331 und 332 einen geschlossenen magnetischen Pfad, durch den der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss hindurchgeht, während der Permanentmagnet 37 bewirkt, dass das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 anziehend berührt. Diese Konfiguration erhöht die Anziehungskraft, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird und zwischen den beweglichen Elementen 331 und 332 wirkt, verglichen mit dem Fall, in dem der von dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss durch einen offenen Magnetkreis verläuft, wodurch die Anziehungskraft des beweglichen Elements 332 in der normalen Zeit erhöht wird. Der Magnetpfadabschnitt 334 ist jedoch keine essentielle Konfiguration für das elektromagnetische Relais 1 und kann weggelassen werden.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform ist der Magnetpfadabschnitt 334 vorzugsweise an dem beweglichen Element 331 vorgesehen. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass das bewegliche Element 331 und der Magnetpfadabschnitt 334 als eine einzige Komponente behandelt werden können. Somit kann die Anzahl von Komponenten des elektromagnetischen Relais 1 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem der Magnetpfadabschnitt 334 von dem beweglichen Element 331 getrennt ist.
In dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform ist der Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38, der aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, vorzugsweise zwischen dem Permanentmagneten 37 und dem Magnetpfadabschnitt 334 vorgesehen. Diese Konfiguration verhindert, dass der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss durch eine Oberfläche des Magnetpfadabschnitts 334, der den Permanentmagneten 37 kontaktiert, kurzgeschlossen wird. Der Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38 ist jedoch keine essentielle Konfiguration für das elektromagnetische Relais 1 und kann weggelassen werden.
(1.7) Modifikationen
(1.7.1) Modifikation 1
7A und 7B sind Querschnittsansichten eines anderen elektromagnetischen Relais 1A gemäß Ausführungsform 1. In 7A und 7B sind Komponenten, die mit denen des elektromagnetischen Relais 1 identisch sind, die in den 1 bis 6 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. 7A und 7B zeigen den beweglichen Elementblock 33 in dem rohrförmigen Körper 36, aber die Darstellung des rohrförmigen Körpers 36 und der Komponenten, die außerhalb des rohrförmigen Körpers 36 angeordnet sind, wird weggelassen.
In dem elektromagnetischen Relais 1A ist die magnetische Polarität des Permanentmagneten 37, d. h. die Richtungen der Magnetpoloberflächen davon, derart bestimmt, dass der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 dem im Permanentmagneten 37 im Permanentmagneten 37 erzeugten Magnetfluss ϕ1 entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten ist in dem elektromagnetischen Relais 1A eine Magnetisierungsrichtung des elektromagnetischen Relais 1 entgegengesetzt zu der des Permanentmagneten 37. Die Magnetpolfläche 371 ist ein S-Pol, während die Magnetpolfläche 372 ein N-Pol ist.
In dem elektromagnetischen Relais 1A vereinigt der Magnetfluss ϕ1 des Permanentmagneten 37 die beweglichen Elemente 331 und 332 zu einer einzigen Substanz, wie in 2 gezeigt, in der normalen Zeit, wenn der anormale Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist. Mit anderen Worten bildet in diesem Zustand der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1 eine Schleife, in der der Magnetfluss ϕ1 aus der Magnetpolfläche 371 austritt, durch das bewegliche Element 332, den Magnetpfadabschnitt 334 und das bewegliche Element 332 in dieser Reihenfolge tritt und zur Magnetpoloberfläche 371 zurückkehrt.
Wenn andererseits der anomale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, gibt der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 den durch den Permanentmagneten 37 hervorgerufenen Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei, wie in 7B gezeigt. Mit anderen Worten verringert der von der Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 den durch den Permanentmagneten 37 erzeugten Magnetfluss ϕ1 und verringert eine magnetische Anziehungskraft zwischen den beweglichen Elementen 331 und 332, die durch den Permanentmagneten 37 verursacht wird. In dem elektromagnetischen Relais 1A ist der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 dem Magnetfluss ϕ1 entgegengesetzt, der durch den Permanentmagneten 37 erzeugt wird, wie in 7B gezeigt. Daher wird der Magnetfluss ϕ1 verringert oder eliminiert, da der Magnetfluss ϕ2 den Magnetfluss ϕ1 aufhebt. Somit wird der Anziehungskontakt gelöst, so dass das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt wird.
(1.7.2) Modifikation 2
8A bis 8C sind Querschnittsansichten von noch weiteren elektromagnetischen Relais 1B, 1C und 1D gemäß Ausführungsform 1 gezeigt. In 8A bis 8C werden Komponenten, die mit denen des elektromagnetischen Relais 1 identisch sind, das in den 1 bis 6 gezeigt sind, und des elektromagnetischen Relais 1A, das in den 7A und 7B gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das elektromagnetische Relais 1B unterscheidet sich von den elektromagnetischen Relais 1 und 1A in der Form und Anordnung des Permanentmagneten 37. Mit anderen Worten sind die Form und Anordnung des Permanentmagneten 37 nicht auf diejenigen des elektromagnetischen Relais 1 beschränkt, das in 5A und 5B gezeigt ist, können jedoch wie erforderlich geändert werden, wie die elektromagnetischen Relais 1B, 1C und 1D, die in den 8A bis 8C gezeigt sind. 8A bis 8C zeigen den beweglichen Elementblock 33 innerhalb des rohrförmigen Körpers 36, aber die Darstellung des rohrförmigen Körpers 36 und der Komponenten, die außerhalb des rohrförmigen Körpers 36 angeordnet sind, werden weggelassen.
Das elektromagnetische Relais 1B, das in 8A gezeigt ist, umfasst keinen Magnetpfadabschnitt 334. Der Permanentmagnet 37 ist an dem beweglichen Element 331 angebracht, um die untere Endfläche des beweglichen Elements 331 vollständig abzudecken. Der Permanentmagnet 37 weist Magnetpolflächen 371 und 372 auf, die an beiden Enden davon in einer Längsrichtung (Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1) angeordnet sind und Polaritäten aufweisen, die sich voneinander unterscheiden. Sogar in dem elektromagnetischen Relais 1B mit einer solchen Struktur bewirkt der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1, dass das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 in der normalen Zeit anziehend berührt, wenn ein anormaler Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist. Wenn andererseits der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, erzeugt die Erregerspule 41 einen Magnetfluss ϕ2 in dem Permanentmagneten 37, ähnlich dem elektromagnetischen Relais 1A, das in 7A und 7B gezeigt ist. Die Richtung des Magnetflusses ϕ2 ist entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetflusses ϕ1 des Permanentmagneten 37. Diese Konfiguration gibt den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332 frei, so dass das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt wird.
In dem elektromagnetischen Relais 1C, das in 8B gezeigt ist, ist ein Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 332 vorgesehen. Das elektromagnetische Relais 1C umfasst keinen Magnetpfadabschnitt 334, und der Permanentmagnet 37 ist an dem beweglichen Element 332 angebracht, um die untere Endoberfläche des beweglichen Elements 332 vollständig abzudecken. Der Permanentmagnet 37 hat magnetische Polflächen 371 und 372, die an beiden Enden davon in einer Längsrichtung vorgesehen sind und voneinander verschiedene Polaritäten aufweisen. Sogar in dem elektromagnetischen Relais 1C mit einer solchen Struktur bewirkt der durch den Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1, dass das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 in der normalen Zeit anziehend berührt, wenn der anormale Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist. Wenn andererseits der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, erzeugt die Erregerspule 41 einen Magnetfluss ϕ2 in dem Permanentmagneten 37, ähnlich dem elektromagnetischen Relais 1A, das in 7A und 7B gezeigt ist. Die Richtung des Magnetflusses ϕ2 ist entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetflusses ϕ1 des Permanentmagneten 37. Dies löst den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332, so dass das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt wird.
In dem elektromagnetischen Relais 1D, das in 8C gezeigt ist, ist ein Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 332 vorgesehen, und ein Magnetpfadabschnitt 334 ist des Weiteren an dem beweglichen Element 332 vorgesehen. Der Permanentmagnet 37 ist an der oberen Endfläche des beweglichen Elements 332 angebracht. Der Magnetpfadabschnitt 334 weist eine ringförmige Form auf und steht von der oberen Endfläche des beweglichen Elements 332, das als Außenumfangskante der Welle 15 dient, in Aufwärtsrichtung D1A vor. Ein Permanentmagnet 37, der eine ringförmige Form aufweist, die konzentrisch mit dem Magnetpfadabschnitt 334 ist, ist außerhalb des Magnetpfadabschnitts 334 angeordnet, um den Magnetpfadabschnitt 334 zu umgeben. Mit anderen Worten wird der Magnetpfadabschnitt 334 in einen Hohlraum in dem Permanentmagneten 37 eingeführt, und somit wird der Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 332 angebracht.
In dem elektromagnetischen Relais 1D, das in 8C gezeigt ist, weist der Permanentmagnet 37 magnetische Polflächen 371 und 372 auf, die an beiden Enden davon in der Längsrichtung (Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1) angeordnet sind und unterschiedliche Polaritäten voneinander aufweisen. Sogar in dem elektromagnetischen Relais 1D mit einer solchen Struktur bewirkt der in dem Permanentmagneten 37 erzeugte Magnetfluss ϕ1, dass das bewegliche Element 332 das bewegliche Element 331 in der normalen Zeit anziehend berührt, wenn der anormale Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist. Wenn andererseits der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, erzeugt die Erregungsspule 41 einen Magnetfluss ϕ2 im Magnetpfadabschnitt 334 ähnlich dem elektromagnetischen Relais 1, das in 5A und 5B gezeigt ist. Die Richtung des Magnetflusses ϕ2 ist entgegengesetzt zu der Richtung des Magnetflusses ϕ1 des Permanentmagneten 37. Dies löst den Anziehungskontakt des beweglichen Elements 332, so dass das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt wird. In dem elektromagnetischen Relais 1D, das in 8C gezeigt ist, ist ein Kurzschlussverhinderungsabschnitt 38 aus einem nichtmagnetischen Material zwischen dem Permanentmagneten 37 und dem Magnetpfadabschnitt 334 vorgesehen.
In dem Fall, dass der Permanentmagnet 37 an dem beweglichen Element 332 vorgesehen ist, können der Permanentmagnet 37 und das bewegliche Element 332 als eine einzige Komponente behandelt werden, wie die elektromagnetischen Relais 1C und 1D, die in 8B und 8C gezeigt sind. Aus diesem Grund kann die Anzahl von Komponenten des elektromagnetischen Relais 1 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, bei dem die Permanentmagnete 37 von dem beweglichen Element 332 getrennt sind.
In dem Fall, in dem der Magnetpfadabschnitt 334 an dem beweglichen Element 332 vorgesehen ist, können das bewegliche Element 332 und der Magnetpfadabschnitt 334 als eine einzige Komponente behandelt werden, wie das in 8 gezeigte elektromagnetische Relais 1D. Aus diesem Grund kann die Anzahl von Komponenten des elektromagnetischen Relais 1D im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem der Magnetpfadabschnitt 334 von dem beweglichen Element 332 getrennt ist.
Die Form und Anordnung des Permanentmagneten 37 ist nicht beschränkt auf diejenigen, die in 8A bis 8C gezeigt sind. Zum Beispiel ist gemäß der Ausführungsform 1 der Permanentmagnet 37 außerhalb des Magnetpfadabschnitts 334 angeordnet, jedoch nicht darauf beschränkt. Der Permanentmagnet 37 kann innerhalb des Magnetpfadabschnitts 334 angeordnet sein. Des Weiteren können sowohl der Permanentmagnet 37 als auch der Magnetpfadabschnitt 334 an einem jeweiligen von dem beweglichen Element 331 und dem beweglichen Element 332 getrennt vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Permanentmagnet 37 am beweglichen Element 331 vorgesehen sein, während ein Magnetpfadabschnitt 334 am beweglichen Element 332 vorgesehen sein kann. Der Permanentmagnet 37 muss nicht unbedingt die Ringform aufweisen. Der Permanentmagnet 37 kann beispielsweise nur an einem Abschnitt in einem Umfang des beweglichen Elements 331 vorgesehen sein.
(1.7.3) Modifikation 3
9 ist eine Querschnittsansicht von weiteren elektromagnetischen Relais 1E gemäß Ausführungsform 1. In 9 werden Komponenten, die identisch zu denen des elektromagnetischen Relais 1 sind, die in 1 bis 6 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In dem elektromagnetischen Relais 1E ist das bewegliche Element 332 gegenüber dem festen Element 32 in Bezug auf das bewegliche Element 331 in einer Richtung (Längsrichtung, d. h. Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1) angeordnet, in der das feststehende Element 32 und das bewegliche Element 331 angeordnet sind. Die beweglichen Elemente 331 und 332 bewegen sich aufgrund des durch die Erregerspule 31 erzeugten Magnetflusses ϕ1 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1. Die Auslösevorrichtung 4 umfasst eine untere Jochplatte 342, die als ein Joch dient, das einen Teil des magnetischen Pfades bildet, durch den der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss entlang einer Ebene verläuft, die senkrecht zur Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 verläuft. Der oben erwähnte Aufbau ist derselbe wie der des Relais gemäß Ausführungsform 1.
In dem elektromagnetischen Relais 1E ragt die untere Jochplatte 342 in der Abwärtsrichtung D1B aus der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 von einer Oberfläche des beweglichen Elements 332 heraus, die dem beweglichen Element 331 zugewandt ist, wenn sich das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position befindet, d. h. erstreckt sich gegenüber dem festen Element 32 von einer Oberfläche des beweglichen Elements 332 von der Oberfläche des beweglichen Elements 332. 9 zeigt die Ebenen S1 und S2. Die Ebene S1 umfasst die Oberfläche des beweglichen Elements 332, die dem beweglichen Element 331 zugewandt ist, wenn sich das bewegliche Element 332 in der angezogenen Position befindet. Die Ebene S2 umfasst eine untere Fläche der unteren Jochplatte 342. Mit anderen Worten dient die Ebene S1 als eine Grenzfläche zwischen den beweglichen Elementen 332 und 331, wenn sich der Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand über der Ebene S2 befindet, die als die untere Fläche der unteren Jochplatte 342 dient, das heißt, wenn sie näher an dem festen Element 32 als Ebene S2 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet ist. In dem elektromagnetischen Relais 1E, das in 9 gezeigt ist, ist die Ebene S1 zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche der unteren Jochplatte 342 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet.
Während die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist, reduziert diese Konfiguration einen Teil des Magnetflusses ϕ2, der durch die Erregungsspule 41 erzeugt wird, der durch die Grenzfläche zwischen den beweglichen Elementen 332 und 331 hindurchgeht, wenn sich das bewegliche Element 332 an der angezogenen Position befindet. Mit anderen Worten ist der magnetische Pfad, durch den der von der Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 hindurchgeht, in einen magnetischen Pfad unterteilt, der die untere Jochplatte 342 umfasst, und einen magnetischen Pfad, der das bewegliche Elements 331 umfasst, wie in 9 gezeigt. Da die Ebene S1 über der Ebene S2 liegt, wird der Teil des Magnetflusses ϕ2, der durch das bewegliche Element 331 hindurchgeht, verringert, während ein Teil des Magnetflusses ϕ2 durch die untere Jochplatte 342 erhöht wird. Aus diesem Grund wird die Anziehungskraft, die durch den von der Erregerspule 41 erzeugten und zwischen den beweglichen Elementen 331 und 332 wirkenden Magnetfluss ϕ2 verursacht wird, verringert, wohingegen der durch den Erregerspulen 41 erzeugte und zwischen dem beweglichen Element 332 und dem ferromagnetischen Kern 444 wirkende Magnetfluss ϕ2 erhöht wird. Dementsprechend wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 bei dem gleichen Stromwert (vorbestimmter Wert) auslöst, die Anzahl der Windungen der Erregerspule 41 verringert, wohingegen, wenn die Anzahl der Windungen der Erregerspule 41 gleich ist, der Stromwert bei Auslösen der Auslösevorrichtung 4 reduziert wird.
(1.7.4) Modifikation 4
10 ist eine Querschnittsansicht von weiterem elektromagnetischen Relais 1F in Ausführungsform 1. In 10 werden Komponenten, die identisch zu denen des elektromagnetischen Relais 1 sind, die in 1 bis 6 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In dem elektromagnetischen Relais 1F umfasst die Auslösevorrichtung 4 einen Jochblock, der einen Teil eines magnetischen Pfades bildet, durch den der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss hindurchgeht. Der hier beschriebene Jochblock ist durch das Joch 44 implementiert. Diese Struktur ist die gleiche wie die des Relais gemäß Ausführungsform 1.
In dem elektromagnetischen Relais 1F ist die Erregungsspule 41 um einen Teil des Jochs 44 (Jochblock) gewickelt. In dem elektromagnetischen Relais 1F, das in 10 gezeigt ist, ist die Erregungsspule 41 um die Seitenplatte 443 gewickelt, die als eine der Seitenplatten 443 des Jochs 44 dient. Mit anderen Worten verläuft ein Teil des Jochs 44 (Seitenplatte 443) durch einen Hohlraum in der Erregungsspule 41, d. h. einen Raum, der von der inneren Umfangsfläche der Erregungsspule 41 umgeben ist.
In dieser Konfiguration neigt der von der Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 dazu, in dem Joch 44 zu sättigen, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird. Mit anderen Worten konzentriert sich der durch die Erregungsspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 auf einen Teil des Jochs 44 (Seitenplatte 443), um den die Erregungsspule 41 gewickelt ist, wodurch leicht die magnetische Sättigung verursacht wird. Somit kann selbst dann, wenn ein beträchtlich großer anormaler Strom, wie beispielsweise ein Kurzschlussstrom, in den Kontaktgeber 2 fließt, der durch die Erregerspule 41 erzeugte Magnetfluss ϕ2 die zwischen den beweglichen Elementen 331 und 332 wirkende Anziehungskraft reduzieren, wodurch die Auslösevorrichtung 4 sicher aktiviert wird.
Beispielhafte Ausführungsform 2
(2.1) Zusammenfassung
11A und 11B sind Querschnittsansichten des elektromagnetischen Relais 1G gemäß der beispielhaften Ausführungsform 2. In 11A und 11B werden Komponenten, die mit denen des elektromagnetischen Relais 1 identisch sind, die in den 1 bis 6 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie in 11A gezeigt, umfasst das elektromagnetische Relais 1G des Weiteren einen Haltemagneten 71.
In dem elektromagnetischen Relais 1G gemäß der Ausführungsform 2 ist das bewegliche Element 332 gegenüber dem beweglichen Element 331 in Bezug auf das feste Element 32 in einer Richtung (einer Längsrichtung) außerhalb der Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet, in der das feste Element 32 und das bewegliche Element 331 angeordnet sind. Diese Konfiguration ist die gleiche wie das Relais gemäß Ausführungsform 1. Der Haltemagnet 71 ist gegenüber dem beweglichen Element 332 in Bezug auf das bewegliche Element 331 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet. Wenn eine durch die Feder 42 bewirkte Federkraft das bewegliche Element 332 in eine Richtung weg von dem beweglichen Element 331 bewegt, zieht der Haltemagnet 71 das bewegliche Element 332 an und hält es fest.
Der Haltemagnet 71 wird unten detailliert beschrieben. Der Haltemagnet 71 ist zwischen dem ferromagnetischen Kern 444 und der Bodenplatte 362 des rohrförmigen Körpers 36 angeordnet. Der Haltemagnet 71 besteht aus einem Permanentmagneten mit einer Scheibenform und hat magnetische Polflächen 711 und 712, die an beiden Enden davon in einer Dickenrichtung (Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1) angeordnet sind und unterschiedliche Polaritäten voneinander aufweisen. In Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist die Magnetpoloberfläche 711 ein N-Pol und die Magnetpoloberfläche 712 ist ein S-Pol, ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der N-Pol und der S-Pol können umgekehrt werden. Der Haltemagnet 71 hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen mit einem Außendurchmesser des ferromagnetischen Kerns 444 identisch ist.
Der Haltemagnet 71, das feste Element 32, das bewegliche Element 331 und das bewegliche Element 332 sind auf einer einzigen geraden Linie angeordnet, die sich in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 (einer Längsrichtung) erstreckt. Der Haltemagnet 71 ist unter dem beweglichen Element 332 angeordnet. Der Haltemagnet 71 ist derart angeordnet, dass die Magnetpoloberfläche 711, die als die obere Oberfläche des Haltemagneten 71 dient, die Bodenplatte 362 des röhrenförmigen Körpers 36 berührt. Der Haltemagnet 71 ist derart angeordnet, dass die Magnetpoloberfläche 712, die als die untere Oberfläche des Haltemagneten 71 dient, den ferromagnetischen Kern 444 berührt. Der Haltemagnet 71 ist somit zwischen dem ferromagnetischen Kern 444 und den Bodenplatten 362 geschichtet.
Wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird und das bewegliche Element 332 in die Richtung weg von dem beweglichen Element 331 bewegt, zieht der Haltemagnet 71 das bewegliche Element 332 an und hält das bewegliche Element 332 in der unteren Grenzposition, wie in 11B gezeigt. Mit anderen Worten ist das elektromagnetische Relais 1G gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, um das bewegliche Element 332 in der unteren Grenzposition zu halten, indem die magnetische Anziehungskraft verwendet wird, die von dem Haltemagneten 71 erzeugt wird, nachdem die Auslösevorrichtung 4 das bewegliche Element 332 von dem beweglichen Element 331 entfernt. Das heißt, sobald die Auslösevorrichtung 4 auslöst und das bewegliche Element 332 in die untere Grenzposition bewegt, hält oder verriegelt der Haltemagnet 71 das bewegliche Element 332 in der unteren Grenzposition.
Das elektromagnetische Relais 1G gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das bewegliche Element 332 an einer Position (der unteren Grenzposition) von dem beweglichen Element 331 weghalten, indem der Magnetfluss verwendet wird, der von dem Haltemagneten 71 erzeugt wird, wenn die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird. Nachdem die Auslösevorrichtung 4 aktiviert ist und das bewegliche Element 332 in die Richtung weg von dem beweglichen Element 331 bewegt, kann ein Rückstoß verhindert werden, d. h. es kann verhindert werden, dass das bewegliche Element 332 zurückstößt. Infolgedessen kann, wenn der anomale Strom, wie ein Überstrom oder ein Kurzschlussstrom, in den Kontaktgeber 2 fließt, der Kontaktgeber 2 sicherer in dem offenen Zustand gehalten werden.
(2.2) Modifikationen
12A, 12B und 12C sind jeweils Querschnittsansichten eines anderen elektromagnetischen Relais 1H, eines weiteren elektromagnetischen Relais 11 und eines weiteren elektromagnetischen Relais 1J gemäß Ausführungsform 2. In 12A bis 12C sind Komponenten, die mit jenen des elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform 1 identisch sind, die in 1 bis 6 gezeigt sind, und das elektromagnetische Relais 1G, das in 11A und 11B gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die elektromagnetischen Relais 1H bis 1J unterscheiden sich von den elektromagnetischen Relais 1G, die in 11A und 11B gezeigt sind, in der Form und Anordnung des Haltemagneten 71. Mit anderen Worten sind die Form und die Anordnung des Haltemagneten 71 nicht auf diejenigen des elektromagnetischen Relais 1G beschränkt, das 11A und 11B gezeigt ist, kann jedoch beispielsweise geändert werden, wie es in 12A bis 12C gezeigt ist.
(2.2.1) Modifikation 1
Das elektromagnetische Relais 1H, das in 12A gezeigt ist, umfasst des Weiteren einen Magnetkörper 72, der mit einem Haltemagneten 71 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung D1 angeordnet ist. Der Magnetkörper 72 ist durch den Haltemagneten 71 magnetisiert. Die elektromagnetische Vorrichtung 3 umfasst einen rohrförmigen Körper 36, der bewegliche Elemente 331 und 332 darin aufnimmt, ähnlich dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß Ausführungsform 1. Der röhrenförmige Körper 36 umfasst einen röhrenförmigen Teil 361 mit einer röhrenförmigen Form mit zwei Öffnungen und eine Bodenplatte 362, die eine der zwei Öffnungen des röhrenförmigen Teils 361 verschließt. Bewegliche Elemente 331 und 332 sind innerhalb des rohrförmigen Teils 361 angeordnet und in der Längsrichtung so angeordnet, dass das bewegliche Element 332 näher an der Bodenplatte 362 angeordnet ist als das bewegliche Element 331. Der Magnetkörper 72 ist innerhalb des rohrförmigen Teils 361 und zwischen dem beweglichen Element 332 und den Bodenplatten 362 angeordnet. In dem elektromagnetischen Relais 1H, das in FIG. In 12A ist der magnetische Körper 72 aus magnetischem Material hergestellt und weist eine Scheibenform auf. Der Magnetkörper 72 weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen mit einem Außendurchmesser des Haltemagneten 71 identisch ist. Der Magnetkörper 72 ist derart angeordnet, dass eine untere Oberfläche des magnetischen Körpers 72 die Bodenplatte 362 des röhrenförmigen Körpers 36 berührt.
In dem elektromagnetischen Relais 1H kann, wenn eine äquivalente Anziehungskraft erzeugt wird, der Haltemagnet 71 eine kleinere Größe haben als das elektromagnetische Relais, das den magnetischen Körper 72 nicht enthält. Da der Magnetkörper 72 zwischen dem Haltemagneten 71 und dem beweglichen Element 332 angeordnet ist, ist der Magnetfluss zwischen dem Haltemagneten 71 und dem beweglichen Element 332 durch den Magnetkörper 72 ausgerichtet, so dass die Anziehungskraft von dem Haltemagneten 71 effektiv auf das bewegliche Element 332 einwirkt. Zusätzlich sind keine anderen Elemente zwischen dem Magnetkörper 72 und dem beweglichen Element 332 angeordnet. Daher wirkt die Anziehungskraft von dem Haltemagneten 71 effektiver auf das bewegliche Element 332. In dieser Konfiguration ist der Haltemagnet 71 dem Magnetkörper 72 über die Bodenplatte 362 zugewandt. Somit wird der Haltemagnet 71 durch die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem Haltemagneten 71 und dem magnetischen Körper 72 erzeugt wird, vorübergehend auf dem rohrförmigen Körper 36 gehalten. Daher kann das elektromagnetische Relais 1 leicht zusammengebaut werden.
(2.2.2) Modifikation 2
Das elektromagnetische Relais 1I, das in 12B gezeigt ist, unterscheidet sich von dem in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais 1H darin, dass wenigstens ein Abschnitt der Bodenplatte 362 einen Magnetkörper bildet, der als Magnetkörper 72 des in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais 1H fungiert. In dem elektromagnetischen Relais 1I, das in 12B gezeigt ist, bildet die Gesamtheit der Bodenplatte 362, d. h. der Bodenplatte 362, den Magnetkörper, der als Magnetkörper 72 des in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais 1H fungiert.
In dem elektromagnetischen Relais 1I dient ein Teil des röhrenförmigen Körpers 36 der elektromagnetischen Vorrichtung 3 als der Magnetkörper. Somit kann die Anzahl von Komponenten im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem ein Magnetkörper separat vorgesehen ist. Da ferner keine anderen Elemente zwischen der Bodenplatte 362, die als der Magnetkörper dient, und dem beweglichen Element 332 vorgesehen sind, wirkt die Anziehungskraft von dem Haltemagneten 71 effektiv auf das bewegliche Element 332. In dem Fall, dass der Magnetkörper durch die Gesamtheit der Bodenplatte 362 gebildet ist, ist kein nichtmagnetisches Material zwischen dem Haltemagneten 71 und dem beweglichen Element 332 angeordnet. Daher wirkt die Anziehungskraft von dem Haltemagneten 71 effektiv auf das bewegliche Element 332.
Wenigstens ein Abschnitt der Bodenplatte 362 kann den Magnetkörper bilden. Die Gesamtheit der Bodenplatte 362 muss nicht notwendigerweise aus magnetischem Material bestehen. Mit anderen Worten kann ein Teil der Bodenplatte 362 aus einem magnetischen Material hergestellt sein, und der andere Teil der Bodenplatte 362 kann aus einem nichtmagnetischen Material bestehen. Alternativ kann nicht nur die Bodenplatte 362 des röhrenförmigen Körpers 36, sondern auch ein Teil oder der gesamte röhrenförmige Teil 361 aus einem magnetischen Material hergestellt sein.
(2.2.3) Modifikation 3
Das elektromagnetische Relais 1J, das in 12C gezeigt ist, unterscheidet sich von dem in 12A gezeigten elektromagnetischen Relais 1H, darin, dass Haltemagneten 71 innerhalb des rohrförmigen Teils 361 und zwischen dem beweglichen Element 332 und den Bodenplatten 362 angeordnet ist. Das elektromagnetische Relais 1J umfasst keinen Magnetkörper 72 des elektromagnetischen Relais 1H.
Mit anderen Worten ist in dem elektromagnetischen Relais 1J der Haltemagnet 71 zusammen mit dem beweglichen Element 332 in dem rohrförmigen Körper 36 aufgenommen. Der Haltemagnet 71 ist derart angeordnet, dass die Magnetpolfläche 712, die als die untere Fläche des Haltemagneten 71 dient, die Bodenplatte 362 berührt.
In dieser Konfiguration sind keine anderen Elemente zwischen dem Haltemagneten 71 und dem beweglichen Element 332 angeordnet. Somit wirkt die Anziehungskraft von dem Haltemagneten 71 effektiv auf das bewegliche Element 332. Aus diesem Grund kann der Haltemagnet 71 eine kleine Größe aufweisen.
Die Konfigurationen (einschließlich der Modifikationen), die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform beschrieben sind, können mit jeder Struktur kombiniert werden, die gemäß Ausführungsform 1 (einschließlich der Modifikationen) beschrieben ist, die anzuwenden ist.
Beispielhafte Ausführungsform 3
13A und 13B sind Querschnittsansichten des elektromagnetischen Relais 1K gemäß der beispielhaften Ausführungsform 3. In 13A und 13B werden Komponenten, die mit denen des elektromagnetischen Relais 1 identisch sind, die in 1 bis 6 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie gezeigt in 13A und 13B, unterscheidet sich das elektromagnetische Relais 1K von dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß Ausführungsform 1 dadurch, dass der Kontaktgeber 2 keinen festen Kontakt 22 und keinen beweglichen Kontakt 21 umfasst, d. h. einen festen Kontakt 122 umfasst, der durch einen einzelnen Kontaktpunkt gebildet ist, und einen beweglichen Kontakt 121, der durch einen einzelnen Kontaktpunkt gebildet ist. Mit anderen Worten weist der Kontaktgeber 2 in dem elektromagnetischen Relais 1 gemäß der Ausführungsform 1 eine Doppelunterbrechungsstruktur auf, die ein Paar von festen Kontakten 22 und 122 und ein Paar von beweglichen Kontakten 21 und 121 umfasst, während für das elektromagnetische Relais 1K gemäß der Ausführungsform 3 der Kontaktgeber 2 eine Einzelunterbrechungsstruktur aufweist, die einen einzelnen festen Kontakt 122 und einen einzelnen beweglichen Kontakt 121 umfasst.
In dem elektromagnetischen Relais 1K gemäß der Ausführungsform 3 ist die Anschlussplatte 18 elektrisch und mechanisch mit einem unteren Ende einer Kontaktbasis 11 aus den Kontaktbasen 11 und 12 in dem Gehäuse 16 gekoppelt. Die Anschlussplatte 18 ist elektrisch mit der beweglichen Kontaktbasis 13 über einen geflochtenen Draht 19 verbunden.
In der normalen Zeit, wenn ein anormaler Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist, befindet sich der bewegliche Kontakt 121 in der geschlossenen Position, in der der bewegliche Kontakt 121 den festen Kontakt 122 berührt, wie in 13A gezeigt. In dem EIN-Zustand drückt die elektromagnetische Vorrichtung 3 die Welle 15 in der Aufwärtsrichtung D1A nach oben. Somit drückt die Federkraft der Kontaktdruckfeder 14 die bewegliche Kontaktbasis 13 in der Aufwärtsrichtung D1A nach oben und platziert den beweglichen Kontakt 121 in der geschlossenen Position. In diesem Moment, da sich der Kontaktgeber 2 in dem geschlossenen Zustand befindet, fließt ein Strom zwischen den Kontaktbasen 11 und 12 über die Anschlussplatte 18, den geflochtenen Draht 19 und die bewegliche Kontaktbasis 13. Folglich fließt ein Strom zwischen dem Paar von Ausgangsanschlüssen 51 und 52.
Andererseits wird in der normalen Zeit, wenn der anomale Strom nicht in den Kontaktgeber 2 fließt, d. h. in dem Zustand, in dem die Auslösevorrichtung 4 nicht aktiviert ist, wenn das elektromagnetische Relais 1 in dem AUS-Zustand ist, wird der bewegliche Kontakt 121 an der offenen Position weg von dem festen Kontakt 122 platziert, wie in 13B gezeigt. In dem AUS-Zustand zieht die elektromagnetische Vorrichtung 3 die Welle 15 in der Abwärtsrichtung D1B herunter. Somit begrenzt der Flansch 151 der Welle 15 die bewegliche Kontaktbasis 13, um sich in der Aufwärtsrichtung D1A zu bewegen, und versetzt den beweglichen Kontakt 121 in der offenen Position weg von dem festen Kontakt 122. In diesem Moment fließt kein Strom zwischen den Kontaktbasen 11 und 12, da sich das Kontaktelement 2 im offenen Zustand befindet. Folglich fließt kein Strom zwischen den Ausgangsanschlüssen 51 und 52.
Wenn der anormale Strom in den Kontaktgeber 2 fließt und die Auslösevorrichtung 4 aktiviert wird, wird der Kontaktgeber 2 in den offenen Zustand versetzt, wie der AUS-Zustand in der oben erwähnten normalen Zeit, wie in 13B gezeigt.
Die Strukturen (einschließlich der Modifikationen), die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform beschrieben sind, können mit jeder Struktur kombiniert werden, die gemäß der Ausführungsform 1 (einschließlich der Modifikationen) beschrieben wurde, und jede Struktur gemäß der Ausführungsform 2 (einschließlich der Modifikationen) angewendet werden.
In den obigen Ausführungsformen bezeichnen Begriffe wie beispielsweise ”obere Oberfläche”, ”untere Oberfläche”, ”Aufwärtsrichtung” und ”Abwärtsrichtung”, die Richtungen angeben, relative Richtungen, die nur durch eine relative Positionsbeziehung von Strukturelementen der elektromagnetischen Relais bestimmt werden und geben aber keine absoluten Richtungen an, wie zum Beispiel eine vertikale Richtung.
Bezugszeichenliste

1: elektromagnetisches Relais
2: Kontaktgeber
21: beweglicher Kontakt
121: beweglicher Kontakt
22: fester Kontakt
122: fester Kontakt
3: elektromagnetische Vorrichtung
31: Erregerspule (erste Erregungsspule)
32: festes Element
331: bewegliches Element (erstes bewegliches Element)
332: bewegliches Element (zweites bewegliches Element)
334: Magnetpfadabschnitt
342: untere Jochplatte (Joch)
36: rohrförmiger Körper
361: rohrförmiger Teil
362: Bodenplatte
37: Permanentmagnet
38: Kurzschlussverhinderungsabschnitt
4: Auslösevorrichtung
41: Erregerspule (zweite Erregerspule)
42: Feder
44: Joch (Jochblock)
71: Haltemagnet
72: Magnetkörper
ϕ1, ϕ2: Magnetfluss

Claims

Elektromagnetisches Relais, das umfasst: eine elektromagnetische Vorrichtung, die eine erste Erregerspule, ein festes Element, ein erstes bewegliches Element, ein zweites bewegliches Element und einen Permanentmagneten umfasst, wobei, während der Permanentmagnet das erste bewegliche Element veranlasst, das zweite bewegliche Element anziehend zu berühren, das feste Element das erste bewegliche Element aufgrund eines Magnetflusses anzieht, der von der ersten Erregerspule erzeugt wird, um das zweite bewegliche Element zusammen mit dem ersten beweglichen Element aus einer Normalposition in eine angezogene Position zu bewegen; einen Kontaktgeber, der einen festen Kontakt und einem beweglichen Kontakt umfasst, wobei der bewegliche Kontakt so konfiguriert ist, dass er sich bewegt, wenn sich das zweite bewegliche Element bewegt, um zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem der bewegliche Kontakt den festen Kontakt bewegt, und einem offenen Zustand zu wechseln, in dem der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt entfernt wird, wobei der Kontaktgeber in den geschlossenen Zustand gebracht wird, wenn sich das zweite bewegliche Element in der angezogenen Position befindet; und eine Auslösevorrichtung, die eine zweite Erregerspule umfasst, die mit dem Kontaktgeber in Reihe geschaltet ist, und eine Feder zum Einwirken einer Kraft auf das zweite bewegliche Element in einer Richtung weg von dem ersten beweglichen Element umfasst, wobei, wenn sich das zweite bewegliche Element in der angezogenen Position befindet und ein anomaler Strom gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert in die zweite Erregerspule fließt, die Auslösevorrichtung den Anziehungskontakt des zweiten beweglichen Elements durch den Permanentmagnet unter Verwendung eines von der zweiten Erregerspule erzeugten magnetischen Flusses freigibt, und das zweite bewegliche Element unter Verwendung der Feder bewegt, um den Kontaktgeber in den offenen Zustand zu bringen.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet an dem ersten beweglichen Element vorgesehen ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet an dem zweiten beweglichen Element vorgesehen ist.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektromagnetische Vorrichtung des Weiteren einen Magnetpfadabschnitt umfasst, der zusammen mit dem ersten beweglichen Element und dem zweiten beweglichen Element einen geschlossenen magnetischen Pfad bildet, wobei ein Magnetfluss, der in dem Permanentmagneten erzeugt wird, durch den geschlossenen magnetischen Pfad läuft, während der Permanentmagnet bewirkt, dass das erste bewegliche Element anziehend das zweite bewegliche Element berührt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 4, wobei der Magnetpfadabschnitt an dem ersten beweglichen Element vorgesehen ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 4, wobei der Magnetpfadabschnitt an dem zweiten beweglichen Element vorgesehen ist.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 4 bis 6, das des Weiteren einen Kurzschlussverhinderungsabschnitt umfasst, der aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist und zwischen dem Permanentmagneten und dem Magnetpfadabschnitt vorgesehen ist.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das zweite bewegliche Element gegenüber dem ersten beweglichen Element in Bezug auf das feste Element in einer Richtung angeordnet ist, in der das feste Element und das erste bewegliche Element angeordnet sind, das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element sich aufgrund des von der ersten Erregungsspule erzeugten Magnetflusses in die eine Richtung bewegen, die Auslösevorrichtung des Weiteren ein Joch umfasst, das einen Teil eines magnetischen Pfades bildet, durch den der von der zweiten Erregerspule erzeugte Magnetfluss entlang einer Ebene senkrecht zu der einen Richtung verläuft. das zweite bewegliche Element eine Oberfläche aufweist, die dem ersten beweglichen Element zugewandt ist, wenn sich das zweite bewegliche Element in der angezogenen Position befindet, und das Joch von der Oberfläche des zweiten beweglichen Elements gegenüber dem festen Element in der einen Richtung vorsteht.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Auslösevorrichtung des Weiteren einen Jochblock umfasst, der einen Teil eines magnetischen Pfades bildet, durch den der von der zweiten Erregerspule erzeugte Magnetfluss fließt, und die zweite Erregerspule um einen Teil des Jochblocks gewickelt ist.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zweite bewegliche Element gegenüber dem ersten beweglichen Element in Bezug auf das feste Element in einer Richtung angeordnet ist, in der das feste Element und das erste bewegliche Element angeordnet sind, das elektromagnetische Relais des Weiteren einen Haltemagnet umfasst, der gegenüber dem zweiten beweglichen Element in Bezug auf das erste bewegliche Element in der einen Richtung vorgesehen ist, und der Haltemagnet das zweite bewegliche Element anzieht, um das zweite bewegliche Element zu halten, wenn eine durch die Feder verursachte Federkraft das zweite bewegliche Element in eine Richtung weg von dem ersten beweglichen Element bewegt.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 10, das des Weiteren umfasst einen Magnetkörper, der in der einen Richtung mit dem Haltemagneten angeordnet ist, wobei der Magnetkörper durch den Haltemagneten magnetisiert ist, wobei die elektromagnetische Vorrichtung des Weiteren einen röhrenförmigen Körper umfasst, der das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element darin aufnimmt, der röhrenförmige Körper ein röhrenförmiges Teil mit einer röhrenförmigen Form mit zwei Öffnungen und eine Bodenplatte umfasst, die eine der beiden Öffnungen des röhrenförmigen Teils verschließt, das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element innerhalb des rohrförmigen Teils angeordnet sind und in der einen Richtung so angeordnet sind, dass das zweite bewegliche Element näher an der Bodenplatte angeordnet ist als das erste bewegliche Element, und der Magnetkörper innerhalb des röhrenförmigen Teils und zwischen dem zweiten beweglichen Element und der Bodenplatte angeordnet ist.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 10, das des Weiteren umfasst einen Magnetkörper, der in der einen Richtung mit dem Haltemagneten angeordnet ist, wobei der Magnetkörper durch den Haltemagneten magnetisiert ist, wobei die elektromagnetische Vorrichtung des Weiteren einen röhrenförmigen Körper umfasst, der das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element darin aufnimmt, der röhrenförmige Körper ein röhrenförmiges Teil mit einer röhrenförmigen Form mit zwei Öffnungen und eine Bodenplatte umfasst, die eine der beiden Öffnungen des röhrenförmigen Teils verschließt, das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element innerhalb des rohrförmigen Teils angeordnet sind und in der einen Richtung so angeordnet sind, dass das zweite bewegliche Element näher an der Bodenplatte angeordnet ist als das erste bewegliche Element, und wenigstens ein Teil der Bodenplatte den Magnetkörper bildet.
Elektromagnetisches Relais nach Anspruch 10, wobei die elektromagnetische Vorrichtung des Weiteren einen röhrenförmigen Körper umfasst, der das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element darin aufnimmt, der röhrenförmige Körper ein röhrenförmiges Teil mit einer röhrenförmigen Form mit zwei Öffnungen und eine Bodenplatte umfasst, die eine der beiden Öffnungen des röhrenförmigen Teils verschließt, das erste bewegliche Element und das zweite bewegliche Element innerhalb des rohrförmigen Teils angeordnet sind und in der einen Richtung so angeordnet sind, dass das zweite bewegliche Element näher an der Bodenplatte angeordnet ist als das erste bewegliche Element, und der Haltemagnet innerhalb des röhrenförmigen Teils und zwischen dem zweiten beweglichen Element und der Bodenplatte angeordnet ist.
Elektromagnetisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Auslösevorrichtung den Anziehungskontakt des zweiten beweglichen Elements durch den Permanentmagneten aufrechterhält, wenn das zweite bewegliche Element an der angezogenen Position angeordnet ist und ein normaler Strom kleiner als der vorbestimmte Wert in die zweite Erregerspule fließt.