JP2005166435A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数，組立工数が少なく、小型の電磁継電器を提供することにある。
【解決手段】 永久磁石３５の漏れ磁束が流れる位置に、前記永久磁石３５の漏れ磁束の変化を検出できるリードスイッチ９０を設けた。
【選択図】図１１

Description

本発明は電磁石ブロックおよび可動ブロックからなり、前記電磁石ブロックの励磁に基づいて前記可動ブロックを駆動し、大電流を通電する接点を開閉する電磁継電器に関する。

従来、電磁石ブロックの励磁に基づいて回動する可動ブロックで接点を開閉するとともに、動作状況を検出できる電磁継電器としては、例えば、回動する前記可動ブロックでマイクロスイッチをＯＮ，ＯＦＦし、動作状況を検出する電磁継電器がある。しかし、前述の電磁継電器では、前記マイクロスイッチを操作する可動ブロックを駆動するために電磁石ブロックに対する負荷が大きくなり、電磁石ブロックの磁力との調整が容易でなく、電磁石ブロックの大型化が避けられなかった。

このため、例えば、可動ブロックを介して往復移動するカード内に永久磁石を組み込み、前記カードの変位に伴う前記永久磁石の磁束の変化を磁気センサで検知し、前記カードの動作状況を非接触で検出する電磁継電器がある（特許文献１参照）。
欧州特許出願公開第１３０８９７６号公報

しかしながら、前述の電磁継電器では、動作状況を検出するためだけのために永久磁石を前記カード内に新たに組み込む必要があり、部品点数，組立工数が増大するという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、部品点数，組立工数が少なく、小型の電磁継電器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明にかかる電磁継電器は、前記目的を達成すべく、電磁石ブロックおよび可動ブロックの少なくともいずれか一方に永久磁石を有し、前記電磁石ブロックの励磁に基づいて前記可動ブロックを駆動し、接点を開閉する電磁継電器であって、前記永久磁石の漏れ磁束が流れる位置に、前記永久磁石の漏れ磁束を検出できる非接触式磁気検出手段を設けた構成としてある。

本発明によれば、電磁石ブロックおよび可動ブロックの少なくともいずれか一方に既に組み込まれている永久磁石の漏れ磁束を有効利用できるので、新たな永久磁石を必要とせず、部品点数，組立工数が少ない。さらに、非接触で漏れ磁束を検出できるので、電磁石ブロックに対する負荷が増大せず、装置を大型化する必要がない。

本発明の実施形態として、前記非接触式磁気検出手段はリードスイッチ、あるいは、ホールＩＣであってもよい。
本実施形態によれば、磁気検出手段として接触式のマイクロスイッチを使用する場合よりも、装置全体を小型できるという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図１３の添付図面に従って説明する。
第１実施形態は、図１ないし図１１に示すように、大略、ベース１０と、電磁石ブロック２０と、可動ブロック３０と、接点機構４０と、カード８０と、リードスイッチ９０と、ケース９５とからなる自己保持型の電磁継電器に適用した場合である。

ベース１０は、図２に示すように、その上面中央に立設した絶縁壁１１の片面側の両側縁部から、後述する可動ブロック３０を支持する一対の支持壁１２，１３をそれぞれ延在する一方、前記絶縁壁１１の残る片面側に仕切り壁１４，１５を所定のピッチで平行に並設してある。また、前記支持壁１２，１３には、後述する可動ブロック３０を支持するための軸孔１２ａ，１３ａを設けてある。さらに、前記支持壁１３の外側面には、後述するリードスイッチ９０を取り付けるための収納凹部１３ｂを設けてある。そして、前記仕切り壁１４の上端部にはガイド用突起１７を突設してある。

電磁石ブロック２０は、図３および図４に示すように、両端に鍔部２１ａ，２１ｂを有するスプール２１の胴部２１ｃ（図４）にコイル２２を巻回したものである。前記コイル２２の両端は前記鍔部２１ｂに設けたコイル端子２３ａ，２３ｂにそれぞれ電気接続されている。さらに、前記胴部２１ｃの貫通孔２１ｄに２枚の板状鉄芯２４，２５を挿入し、突出する上端部に断面略Ｌ字形状の第１ヨーク２６をカシメ固定する一方、突出する下端部に断面略Ｌ字形状の第２ヨーク２７をカシメ固定してある。このため、第１ヨーク２６の下端部に位置する磁極部２６ａと、第２ヨーク２７の上端部に位置する磁極部２７ａとが、所定の間隔で対向している（図３）。

可動ブロック３０は、図５に示すように、断面略Ｈ字形状のホルダー３１内に永久磁石３５および一対の可動鉄片３６，３７を下方側から挿入して係合することにより、一対の前記可動鉄片３６，３７で前記永久磁石３５を挾持したものである。前記ホルダー３１には、対向する両側側面から回動軸３２ａ（図示せず）および回動軸３２ｂが同一軸心上に突出している。

そして、前記可動ブロック３０を前記電磁石ブロック２０の磁極部２６ａ，２７ａ間に一時的に組み付けた後、前記電磁石ブロック２０を前記ベース１０の支持壁１２，１３間に組み込むことにより、前記電磁石ブロック２０が所定の位置に位置決めされる。さらに、前記可動ブロック３０の回動軸３２ａ，３２ｂが前記ベース１０の支持壁１２，１３の軸孔１２ａ，１３ａにそれぞれ嵌合することにより、前記可動ブロック３０が回動可能に支持される。

接点機構４０は、図２に示すように、第１，第２可動接点端子４１，５１と、第１，第２固定接点端子６１，７１とからなるものである。第１可動接点端子４１は、図６に示すように、正面略Ｕ字形の可動接触片４２と、正面略Ｌ字形の補助可動接触片４５と、端子部４６と、アーク用可動接点４７と、通電用可動接点４８と、磁性材からなる吸引用鉄片４９とからなるものである。そして、前記可動接触片４２を形成する可動分割片４３，４４の中間部、および、前記補助接触片４５の垂直部分の中間部には、屈曲部４３ａ，４４ａおよび４５ａがそれぞれ形成されている。また、前記可動分割片４３，４４および補助可動接触片４５の上端部４３ｃ,４４ｃおよび４５ｃがそれぞれ巾狭となっている。前記可動分割片４３，４４全体あるいは前記補助接触片４５の垂直部分を巾狭にすると、電気抵抗が増大して発熱しやすくなるからである。さらに、前記可動分割片４４の上端部４４ｃの基部両側から取付用舌片４４ｄ，４４ｄがそれぞれ延在している。一方、前記補助接触片４５の上端部４５ｃの基部片側から、前記アーク用可動接点４７のアーク放電から通電用可動接点４８を遮蔽するための遮蔽用舌片４５ｄが延在している。

そして、前記端子部４６の上端部に前記可動接触片４２および前記補助接触片４５の下端部をカシメ固定して一体化する。さらに、前記可動分割片４３のカシメ孔４３ｂにアーク用可動接点４７をカシメ固定するとともに、前記可動分割片４４のカシメ孔４４ｂおよび補助可動接触片のカシメ孔４５ｂに通電用可動接点４８をカシメ固定することにより、前記可動接触片４２と前記補助可動接触片４５とが一体化される。この結果、屈曲部４４ａと屈曲部４５ａとの間に略方形の空隙４９ａが形成される（図９Ａ）。さらに、補助可動接触片４５の可動接点４８から下方側のカシメ位置までの沿面距離は、可動分割片４４の可動接点４８から下方側のカシメ位置までの沿面距離よりも長い。これは、接点閉成時に可動接触片４２および補助可動接触片４５が突っ張ることなく、両者を円滑に回動させるためである。さらに、前記可動分割片４４の取付用舌片４４ｄ，４４ｄに吸着用鉄片４９をカシメ固定する。前記吸引用鉄片４９は、これに対応する後述する吸着用鉄片６９とで相互に吸引することにより、接点間の反発力を抑制するためのものである。

第２可動接点端子５１は、端子部５６の形状を除き、前述の第１可動接点端子４１とほぼ同様であり、上端部５３ｃ，５５ｃの下方側にアーク用可動接点５７および通電用可動接点５８をそれぞれ有している。さらに、前記上端部５５ｃの基部には吸引用鉄片および遮蔽用舌片が第１可動接点端子４１と同様に設けられている。

第１固定接点端子６１は、図７に示すように、固定接触片６２と、端子部６６と、アーク用固定接点６７と、通電用固定接点６８と、磁性材からなる吸引用鉄片６９とからなるものである。前記固定接触片６２は、巾広の上端部にスリット６２ａを設けて２分割した固定分割片６３，６５に、曲げ加工をそれぞれ施してある。このため、前記固定接触片６２の上端部は、アーク用固定接点６７をカシメ固定するための固定分割片６３と、通電用固定接点６８をカシメ固定するための固定分割片６５とが、連結部６４で連結一体化されている。なお、前記連結部６４は水平に曲げられ、剛性を高めてある。そして、前記端子部６６の上端部に前記固定接触片６２の下端部をカシメ固定するとともに、固定分割片６３，６４のカシメ孔６３ａ，６５ａにアーク用固定接点６７および通電用固定接点６８をそれぞれカシメ固定する。さらに、前記固定分割片６５の背面側に吸引用鉄片６９をカシメ固定することにより、第１固定接点端子６１が完成する。

第２固定接点端子７１は、端子部７６の形状を除き、前述の第１固定接点端子６１とほぼ同様であり、連結部７４で連結された固定分割片７３，７５にアーク用固定接点７７，通電用固定接点７８がそれぞれカシメ固定されている。さらに、前記固定分割片７５の背面には、前記第１固定接点端子６１と同様、磁性材からなる吸引用鉄片（図示せず）がカシメ固定されている。

そして、図２に示すように、前記ベース１０の仕切り壁１４，１５の間に第１可動接点端子４１および第１固定接点端子６１を側方からそれぞれ圧入することにより、図８に示すように、アーク用可動接点４７および固定接点６７が接離可能に対向するとともに、通電用可動接点４８および固定接点６８が接離可能に対向する。

また、前記ベース１０の絶縁壁１１および仕切り壁１４との間に第２固定接点端子５１および第２可動接点端子７１を側方からそれぞれ圧入することにより、アーク用可動接点５７および固定接点７８が接離可能に対向するとともに、通電用可動接点５８および固定接点７７が接離可能に対向する。

カード８０は、可動ブロック３０の回動動作に基づいて接点機構４０を駆動する板状の樹脂成形品である。そして、前記カード８０の中央部に設けたガイド用孔８１を、前記ベース１０のガイド用突起１７に嵌合するとともに、前記カード８０に設けた第１，第２係合孔８２，８３を第１，第２可動接点端子４１，５１の上端部４３ｃ，５３ｃにそれぞれ係合する。さらに、前記カード８０に設けた第３，第４係合孔８４，８５を第１，第２可動接点端子４１，５１の上端部４５ｃ（４４ｃ），５５ｃにそれぞれ係合する。ただし、隣り合う第１，第３係合孔８２，８４、および、隣り合う第２，第４係合孔８３，８５、は、それぞれ所定の距離だけずれた位置に設けられている。これは、アーク用可動接点４７，５７がアーク用固定接点６７，７７にそれぞれ接触した後、通電用可動接点４８，５８を通電用固定接点６８，７８にそれぞれ接触させるためである。さらに、前記カード８０の一端部に形成した長孔８６を前記可動ブロック３０の係合用突部３４に係合することにより、前記カード８０が可動ブロック３０に連結される。

前記リードスイッチ９０は可動ブロック３０の動作状況を検出するためのものであり、前記永久磁石３５の漏れ磁束を検出できる位置に設けた支持壁１３の収納用凹部１３ｂに組み込まれている。

ケース９５は、前述の内部構成部品を組み付けた前記ベース１０に嵌合可能な箱形状を有し、その上面中央部にガス抜き孔９６を設けてある。そして、前記内部構成部品を組み込んだ前記ベース１０にケース９５を嵌合してシールし、前記ガス抜き孔９６から内部ガスを抜いた後、前記ガス抜き孔９６を熱封止することにより、電磁継電器が完成する。

次に、前述の内部構成部品からなる電磁継電器の動作について説明する。
まず、図１１Ａに示すように、永久磁石３５の磁力に基づき、可動鉄片３６の上端部がヨーク２６の磁極部２６ａに吸着しているとともに、可動鉄片３７の下端部がヨーク２７の磁極部２７ａに吸着している。このため、可動鉄片３６の下端部と磁極部２７ａとの間に流れる永久磁石３５の漏れ磁束により、リードスイッチ９０がＯＮ状態になっている。さらに、カード８０が電磁石ブロック２０と反対方向に付勢され、第１可動接点端子４１の可動接点４７，４８が第１固定接点端子６１の固定接点６７，６８にそれぞれ接触しているとともに（図９）、第２可動接点端子５１の可動接点５７，５８が第２固定接点端子６１の固定接点６７，６８にそれぞれ接触している。この場合、第１可動接点端子４１の端子部４６から流入した電流が可動分割片４３，４４に分流し、アーク用可動接点４７からアーク用固定接点６７に流れ、端子部６６から流出する。一方、通電用可動接点４８から通電用固定接点６８に流入した電流は、固定分割片６５から連結部６４を介して固定分割片６３に流れ込み、端子部６６から流出する。

接点間の反発力は、接点間に流れる電流の量の２乗に比例することから、例えば、流れる電流が２分割された場合には、接点間の反発力は理論的には４分の１に低減できる。また、通常、固定分割片６３にカシメ固定したアーク用固定接点４７は通電用固定接点４８よりも電気抵抗が大きいので、可動分割片４３から固定分割片６３に流れる電流は、可動分割片４４から固定分割片６５に流れる電流よりも少ない。このため、可動分割片４３と固定分割片６３とに流れる電流が逆方向であっても、両者の間に生じる電磁反発力を低減できる。さらに、固定分割片６５を電流が流れる間に右ネジの法則に基づいて磁界が発生し、吸引用鉄片４９，６９が相互に吸引する。このため、本実施形態によれば、可動接点４８および固定接点６８の接触表面間における反発力よりも十分大きな接点圧を確保でき、接触不良を防止できるという利点がある。

そして、前記永久磁石３５の磁束を打ち消す磁束が生じるようにコイル２２に電圧を印加すると、図１１Ｂに示すように、可動鉄片３６の上端部がヨーク２６の磁極部２６ａに反発して開離するとともに、可動鉄片３７の下端部がヨーク２７の磁極部２７ａに反発する。そして、可動鉄片３６の下端部がヨーク２７の磁極部２７ａに吸引されて吸着するとともに、可動鉄片３７の上端部がヨーク２６の磁極部２６ａに吸引されて吸着する。このため、永久磁石３５の漏れ磁束が消失し、リードスイッチ９０がＯＦＦ状態になる。さらに、通電用可動接点４８，５８が通電用固定接点６８，７８からそれぞれ開離した後、アーク用可動接点４７，５７がアーク用固定接点６７，７７からそれぞれ開離する。そして、アーク用可動接点４７，５７がアーク用固定接点６７，７７から完全に開離する間にアーク放電が発生しても、通電用可動接点４８，５８および通電用固定接点６８，７８に対する飛散粉等の付着を遮蔽用舌片４５ｃ，５５ｃが抑制する。

ついで、前記コイル２２に前述の印加電圧と逆方向の電圧を印加すると、可動鉄片３６の上端部がヨーク２６の磁極部２６ａに吸引されて吸着するとともに、可動鉄片３７の上端部がヨーク２６の磁極部２６ａに反発する。そして、可動鉄片３６の下端部がヨーク２７の磁極部２７ａに反発するとともに、可動鉄片３７の下端部がヨーク２７の磁極部２７ａに吸引されて吸着する。このため、永久磁石３５の漏れ磁束により、リードスイッチ９０がＯＮ状態となる。この結果、可動ブロック３０が回動してカード８０をスライド移動させる。そして、アーク用可動接点４７，５７がアーク用固定接点６７，７７に接触した後、通電用可動接点４８，５８が通電用固定接点６８，７８にそれぞれ接触する。さらに、アーク用可動接点４７，５７がアーク用固定接点６７，７７にそれぞれ接触する間にアーク放電が発生しても、通電用可動接点４８，５８および通電用固定接点６８，７８に対する飛散粉等の付着を遮蔽用舌片４５ｄ，５５ｄが抑制する。以後、同様な動作を繰り返して回路が開閉される。

本実施形態では、前記第１可動接点端子４１の可動分割片４４および補助接触片４５が回動する場合、両者の屈曲部４４ａ，４５ａの間に略方形の空隙４９ａが形成されている。さらに、補助接触片４５の沿面距離が可動分割片４４の沿面距離よりも長い。このため、可動分割片４４および補助接触片４５が回動する際に、可動分割片４４および補助接触片４５が突っ張ることなく、円滑な回動動作を行うという利点がある。

電磁石ブロック２０および可動ブロック３０は前述の構成のものに限らず、例えば、図１２に示す第２実施形態のように、コイル２２を巻回した略Ｃ字形鉄芯２４の磁極部２４ａ，２４ｂに、片面の中央部に永久磁石３５を配置した可動鉄片３６を回動可能に支持してもよい。そして、前記鉄芯２４の磁極部２４ｂの近傍に永久磁石３５の漏れ磁束を検出するリードスイッチ９０を配置する。

このため、前記コイル２２に電圧を印加して前記可動鉄片３６を回動させることにより、前記可動鉄片３６の端部３６ｂが前記鉄芯２４の磁極部２４ｂから開離した場合に生じる永久磁石３５の漏れ磁束により、リードスイッチ９０がＯＮ状態となる。また、可動鉄片３６が回動して端部３６ｂが前記鉄芯２４の磁極部２４ｂに吸着すると、永久磁石３５の漏れ磁束が消失し、リードスイッチ９０がＯＦＦ状態となる。他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

また、図１３に示す第３実施形態のように、Ｃ字形鉄芯２４の中央に永久磁石３５を配置して略Ｅ字形状とし、前記鉄芯２４にコイル２２を巻回するとともに、前記永久磁石３５の自由端部に可動鉄片３６を回動可能に支持しておいてもよい。そして、前記鉄芯２４の磁極部２４ｂの近傍にリードスイッチ９０を配置する。

このため、前記コイル２２に電圧を印加して前記可動鉄片３６を回動させることにより、前記永久磁石３５の漏れ磁束の影響によってリードスイッチ９０がＯＮ，ＯＦＦ状態となる。他は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

前記吸引用鉄片は、磁気効率を高めるために透磁率の大きいものが好ましく、形状は板状だけでなく、略Ｌ字形、略コ字形および略Ｃ字形であってもよい。

本発明は前述の電磁継電器に限らず、常開接点および／または常開、常閉接点を有する電磁継電器に適用してもよいことは勿論である。

本発明の第１実施形態にかかる電磁継電器の斜視図である。 図１で示した実施形態の分解斜視図である。 図２の部分拡大図である。 図２で示した電磁石ブロックの分解斜視図である。 図２で示した可動ブロックの分解斜視図である。 図２で示した第１可動接点端子の分解斜視図である。 図２で示した第１固定接点端子の分解斜視図である。 図Ａ，Ｂは第１可動接点端子および第１固定接点端子の組み合わせ状態を異なる角度から見た斜視図である。 図Ａ，Ｂは図８で示した組み合わせ状態の側面図および部分拡大図である。 図９の一部破断拡大斜視図である。 図Ａ，Ｂは電磁石ブロックおよび可動ブロックの動作前後を示す正面図である。 図Ａ，Ｂは第２実施形態にかかる電磁石ブロックおよび可動ブロックの動作前後を示す正面図である。 図Ａ，Ｂは第３実施形態にかかる電磁石ブロックおよび可動ブロックの動作前後を示す正面図である。

符号の説明

１０：ベース
１１：絶縁壁
１２，１３：支持壁
１２ａ，１３ａ：軸孔
１３ｂ：収納凹部
１４，１５：仕切り壁
１７：ガイド用突起
２０：電磁石ブロック
２１：スプール
２２：コイル
２４，２５：板状鉄芯
２６，２７：第１，第２ヨーク
２６ａ，２７ａ：磁極部
３０：可動ブロック
３１：ホルダー
３２ａ，３２ｂ：回動軸
３５：永久磁石
３６，３７：可動鉄片
４０：接点機構
４１，５１：第１，第２可動接点端子
４２：可動接触片
４３：アーク用可動分割片
４４：通電用可動分割片
４５：補助可動接触片
４６，５６：端子部
４７，５７：アーク用可動接点
４８，５８：通電用可動接点
６１，７１：第１，第２固定接点端子
６２，７２：固定接触片
６３，７３：固定分割片
６４，７４：固定分割片
６６，７６：端子部
６７，７７：アーク用固定接点
６８，７８：通電用固定接点
８０：カード
８１：ガイド用孔
８２，８３：第１，第２係合孔
８４，８５：第３，第４係合孔
８６：長孔
９０：リードスイッチ
９５：ケース
９６：ガス抜き孔

Claims (3)

1. 電磁石ブロックおよび可動ブロックの少なくともいずれか一方に永久磁石を有し、前記電磁石ブロックの励磁に基づいて前記可動ブロックを駆動し、接点を開閉する電磁継電器であって、前記永久磁石の漏れ磁束が流れる位置に、前記永久磁石の漏れ磁束を検出できる非接触式磁気検出手段を設けたことを特徴とする電磁継電器。
2. 非接触式磁気検出手段が、リードスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
3. 非接触式磁気検出手段が、ホールＩＣであることを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
   

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