JP2006032131A - 接点機構およびそれを用いるパワーリレー - Google Patents

Abstract

【課題】 電気絶縁性の基台に相互に間隔を開けて可動側の接点部材および固定側の接点部材が立設され、ソレノイドなどが可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、固定側の接点部材と導通する接点機構において、簡単で調整の容易な構造を実現する。
【解決手段】 可動側の接点部材２６の可動ばね３４をＵ字状に折り返し形成し、駆動部２２のアマチュアから延びたカード３６が前記可動ばね３４の基端側の部分３７に形成されたスリット３８内を遊挿し、前記可動ばね３４の遊端側の部分３９を駆動する。したがって、流れる電流によって発生する磁界が、折り返えされている部分３７，３９で互いに反発し合い、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着することを防止できる。また、従来の可動側のばねを延長し、単に折り曲げ形成して、固定側の接点部材２５との間隔を若干拡げるだけでよく、簡単で調整の容易な構造を実現できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ソレノイドなどの駆動部材が可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、該可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が固定側の接点部材の遊端側に設けられた接点と導通（閉成）するようにした接点機構およびそれを用いるパワーリレーに関し、特に大電流を開閉するものに関する。

図９は、上記のように大電流を開閉するパワーリレーの従来例の全体構成を示す縦断面図である。このパワーリレーは、大略的に、接点機構である接点部１と、駆動部材である駆動部２とから構成されており、それらは共通の電気絶縁性の基台３上に搭載された後、電気絶縁性または金属製のケーシング４が被せられて封止されている。

前記接点部１は、２つの接点部材５，６から構成されている。固定側の接点部材５は、剛性を有する帯状の金属板から成り、基端側が前記基台３から外部へ突出して一方の端子となる固定端子１１と、その固定端子１１の遊端側に設けられる固定接点１２とを備えて構成される。

また、可動側の接点部材６は、剛性を有する帯状の金属板から成り、前記基台３から外部へ突出して一端が他方の端子となる固定端子１３と、その固定端子１３の他端側に基端側が固着され、弾発性を有する薄い帯状の金属板から成る可動ばね１４と、前記可動ばね１４の遊端側に設けられる可動接点１５とを備えて構成される。

一方、駆動部２は、コイルや磁石などを備えて構成され、アマチュアから延びたカード１６が前記可動ばね１４を駆動する。なお、この図９では、駆動部２のコイルに励磁電流を供給する端子は省略している。その端子とともに、前記固定端子１１，１３は、基台３にインサート成型される。

図１０は、前記接点部１の２つの接点部材５，６を抜き出して示す断面図である。この接点部１の構造では、接点１２，１５が接触すると、負荷電流Ｉは、この図１０で示すように、２つの接点部材５，６を相互に逆方向に流れる。したがって、たとえばこの図１０で示すように、可動側の接点部材６から固定側の接点部材５へ前記負荷電流Ｉが流れる場合、接点部材６には図１０の上向きに負荷電流Ｉが流れて、図１０の上方から見て反時計回りに磁界が発生し、接点部材５には図１０の下向きに負荷電流Ｉが流れて、図１０の上方から見て時計回りに磁界が発生する。したがって、接点部材５，６は、相互に磁気的に反発し、離反する方向の力Ｆが作用する。したがって、負荷短絡などで大電流が流れると、接点１２，１５は相互に離反するようになり、それらの間にアークが発生し、溶着が発生してしまうという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、たとえば特許文献１や２では、固定接点が可動接点を跨いで反対側に回り込むことで、相互に平行な２つの接点に前記のように逆方向の電流が流れても、可動接点が接着する方向に変位するようにしている。特許文献２の構成を、図１１に示す。
特開昭５７−３８５１４号公報 特開平４−２３３１１２号公報

しかしながら、上述の特許文献１や２の従来技術では、固定接点が可動接点を跨いで反対側に回り込むので、構成が複雑で、前記のように基台にインサート成型するにあたって、調整も難しいという問題がある。

本発明の目的は、簡単な構成で、調整の容易な接点機構およびそれを用いるパワーリレーを提供することである。

本発明の接点機構は、駆動部材が可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、該可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が固定側の接点部材の遊端側に設けられた接点と導通するようにした接点機構において、前記可動側の接点部材をＵ字状またはＪ字状に折り返し形成することを特徴とする。

上記の構成によれば、電気絶縁性の基台に相互に間隔を開けて可動側の接点部材および固定側の接点部材が立設され、ソレノイドなどの駆動部材が可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、該可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が固定側の接点部材の遊端側に設けられた接点と導通（閉成）するようにした接点機構において、本発明では、前記可動側の接点部材をＵ字状またはＪ字状に折り返し形成する。

したがって、前記可動側の接点部材では、流れる電流によって発生する磁界は、Ｕ字状またはＪ字状に折り返えされていることから、そのＵ字状またはＪ字状の両端部分で互いに反発し合うことになり、流れる電流が大きくなる程、可動側の接点部材の接点が固定側の接点部材の接点への接触圧力が大きくなる。これによって、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着してしまうことを防止することができる。

また、これまでの可動側の接点部材を延長し、単に折り曲げ形成して、固定側の接点部材との間隔を若干拡げるだけでよく、簡単で調整の容易な構造を実現することができる。

また、本発明の接点機構は、前記可動側の接点部材において、折り返し部分を挟んで両側に、該可動側の接点部材の長手方向に延びるリブを有することを特徴とする。

上記の構成によれば、帯状の金属板を前記Ｕ字状またはＪ字状に湾曲形成して成る可動側の接点部材において、リブ部分で剛性を上げることができる。これによって、可動側の接点部材の湾曲可能な部分はＵ字状またはＪ字状の折り返し部分だけであり、接点部材が不所望に湾曲し、前記接触圧力が不足することを防止することができる。

さらにまた、本発明の接点機構は、前記可動側の接点部材において、折り返し部分よりも遊端側に、該可動側の接点部材の長手方向とは直交する方向に延び、折り返し形成された該可動側の接点部材の外側に凸となる凸部を有することを特徴とする。

上記の構成によれば、帯状の金属板を前記Ｕ字状またはＪ字状に折り返し形成して成る可動側の接点部材において、折り返し部分よりも遊端側、すなわち固定側の接点部材側に、該可動側の接点部材の長手方向とは直交する方向に延び、折り返し形成された該可動側の接点部材の外側に凸となる凸部を設ける。したがって、電流が通過すると、該可動側の接点部材から固定側の接点部材側に立ち上がる前記凸部を形成する一方の壁面と、前記固定側の接点部材側から該可動側の接点部材側へ立ち下がる他方の壁面とには相互に逆方向の電流が流れ、前記凸部には基端側が拡開する方向に力が発生する。

これによって、前記帯状体の前記Ｕ字状またはＪ字状への折り返し形成による接触圧力に、前記凸部で発生した接触圧力が加わることになり、接触圧力をより高めることができる。

また、本発明のパワーリレーは、前記の接点機構を用いることを特徴とする。

上記の構成によれば、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着してしまうことを防止することができるとともに、簡単で調整の容易な構造を実現することができるパワーリレーを得ることができる。

本発明の接点機構は、以上のように、電気絶縁性の基台に相互に間隔を開けて可動側の接点部材および固定側の接点部材が立設され、ソレノイドなどの駆動部材が可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、該可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が固定側の接点部材の遊端側に設けられた接点と導通（閉成）するようにした接点機構において、前記可動側の接点部材をＵ字状またはＪ字状に折り返し形成する。

それゆえ、前記可動側の接点部材では、流れる電流によって発生する磁界は、そのＵ字状またはＪ字状の両端部分で互いに反発し合うことになり、流れる電流が大きくなる程、可動側の接点部材の接点が固定側の接点部材の接点への接触圧力が大きくなり、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着してしまうことを防止することができる。また、これまでの可動側の接点部材を延長し、単に折り曲げ形成して、固定側の接点部材との間隔を若干拡げるだけでよく、簡単で調整の容易な構造を実現することができる。

また、本発明のパワーリレーは、以上のように、前記の接点機構を用いる。

それゆえ、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着してしまうことを防止することができるとともに、簡単で調整の容易な構造を実現することができるパワーリレーを得ることができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係るパワーリレー２０の全体構成を示す縦断面図であり、図２は図１の切断面線II−IIから見た断面図であり、図３はそのパワーリレー２０の底面図である。図２において、図１の切断面を、Ｉ−Ｉで示す。このパワーリレー２０は、大略的に、接点機構である接点部２１と、駆動部材である駆動部２２とから構成されており、それらは共通の電気絶縁性の基台２３上に搭載された後、電気絶縁性または金属製のケーシング２４が被せられて封止されている。

前記接点部２１は、２つの接点部材２５，２６から構成されている。固定側の接点部材２５は、剛性を有する帯状の金属板から成り、基端側が前記基台２３から外部へ突出して一方の端子となる固定端子３１と、その固定端子３１の遊端側に設けられる固定接点３２とを備えて構成される。

また、可動側の接点部材２６は、剛性を有する帯状の金属板から成り、前記基台２３から外部へ突出して一端が他方の端子となる固定端子３３と、その固定端子３３の他端側に基端側が固着され、弾発性を有する薄い帯状の金属板から成る可動ばね３４と、前記可動ばね３４の遊端側に設けられる可動接点３５とを備えて構成される。注目すべきは、本発明では、前記可動ばね３４が、Ｕ字状またはＪ字状（図１ではＵ字状）に折り返し形成されていることである。

一方、駆動部２２は、コイルや磁石などを備えて構成され、アマチュアから延びたカード３６が前記可動ばね３４の基端側の部分３７に形成されたスリット３８内を遊挿し、前記可動ばね３４の遊端側の部分３９を駆動する。なお、この図１では、駆動部２２のコイルに励磁電流を供給する端子は省略している。その端子とともに、前記固定端子３１，３３は、基台２３にインサート成型される。

図４は、前記接点部２１の２つの接点部材２５，２６を抜き出して示す断面図である。この接点部２１の構造では、接点３２，３５が接触すると、負荷電流Ｉは、この図４で示すように、２つの固定端子３１，３３を相互に逆方向に流れる。したがって、たとえばこの図４で示すように、可動側の接点部材２６から固定側の接点部材２５へ前記負荷電流Ｉが流れる場合、固定端子３３には図４の上向きに負荷電流Ｉが流れて、図４の上方から見て反時計回りに磁界が発生し、固定端子３１には図４の下向きに負荷電流Ｉが流れて、図４の上方から見て時計回りに磁界が発生する。しかしながら、剛性の固定端子３１，３３は基台２３に埋設されており、相互に平行状態を維持する。

一方、折り返し形成された可動ばね３４においても、基端側の部分３７には図４の上向きに負荷電流Ｉが流れて、図４の上方から見て反時計回りに磁界が発生し、遊端側の部分３９には図４の下向きに負荷電流Ｉが流れて、図４の上方から見て時計回りに磁界が発生する。これによって、基端側の部分３７と遊端側の部分３９とは、相互に磁気的に反発し、離反する方向の力Ｆが作用する。したがって、負荷短絡などで大電流が流れると、接点３２，３５は相互により密着する方向にバイアスされる。

このようにして、可動ばね３４をＵ字状またはＪ字状に折り返し形成することで、それを流れる電流によって発生する磁界で、両端部分３７，３９が互いに反発し合うことになり、流れる電流が大きくなる程、可動接点３５の固定接点３２への接触圧力が大きくなる。これによって、大電流通過時に不所望に接点が開成し、アークが発生して接点が溶着してしまうことを防止することができる。また、前記図９および図１０で示す従来技術と比較して、これまでの可動ばねを延長し、単に折り曲げ形成して、接点部材２５，２６間の間隔を若干拡げるだけでよく、簡単で調整の容易な構造を実現することができる。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の第２の形態に係るパワーリレーにおける接点部４１の２つの接点部材２５，４６を抜き出して示す断面図である。この接点部４１では、固定側の接点部材２５は前述の接点部２１と同一であり、また駆動部などを含めた全体構成は前述の図１で示すパワーリレーと同様であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この接点部４１では、前述の接点部２１における可動側の接点部材２６が接点部材４６に置き換えられていることである。

接点部材４６において、前記基台２３に埋設される固定端子３３および固定接点３２と接触する可動接点３５は、前記接点部材２６と同一である。しかしながら、可動ばね４４が前述の可動ばね３４と異なり、折り返し部分４５を挟んで、基端側の部分４７と遊端側の部分４９との両側に、該可動ばね４４の長手方向に延びるリブ４２，４３が形成されている。

これによって、帯状の金属板を前記Ｕ字状またはＪ字状に湾曲形成して成る可動ばね４４において、前記リブ４２，４３の部分で剛性を上げることができる。これによって、該可動ばね４４の湾曲可能な部分はＵ字状またはＪ字状の折り返し部分４５だけであり、該可動ばね４４が不所望に湾曲し、接点３２，３５間の接触圧力が不足することを防止することができる。

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の第３の形態に係るパワーリレーにおける接点部５１の２つの接点部材２５，５６を抜き出して示す断面図である。この接点部５１でも、固定側の接点部材２５は前述の接点部２１と同一であり、また駆動部などを含めた全体構成も前述の図１で示すパワーリレーと同様であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この接点部５１では、前述の接点部２１における可動側の接点部材２６が接点部材５６に置き換えられていることである。

接点部材５６において、前記基台２３に埋設される固定端子３３および固定接点３２と接触する可動接点３５は、前記接点部材２６と同一である。しかしながら、可動ばね５４が前述の可動ばね３４と異なり、折り返し部分５５よりも遊端側の部分５９に、該可動ばね５４の長手方向とは直交する方向に延び、折り返し形成された該可動ばね５４の外側に凸となる凸部５２を有する。

したがって、電流Ｉが通過すると、該可動側の接点部材５６から固定側の接点部材２５側に立ち上がる前記凸部５２を形成する一方の壁面５２ａと、前記固定側の接点部材２５側から該可動側の接点部材５６側へ立ち下がる他方の壁面５２ｂとには相互に逆方向の電流が流れ、前記凸部５２には該凸部５２の基端側が拡開する方向に力Ｆａが発生する。

これによって、前記帯状体の前記Ｕ字状またはＪ字状への折り返し形成による接触圧力Ｆに、前記凸部５２で発生した接触圧力Ｆａが（折り返し部分５５を支点にして斜めに）加わることになり、接点３２，３５間の接触圧力をより高めることができる。

［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の第４の形態に係るパワーリレーにおける接点部６１の２つの接点部材２５，２６を抜き出して示す断面図である。この接点部６１では、固定側の接点部材２５および可動側の接点部材２６は前述の接点部２１と同一であり、また駆動部などを含めた全体構成も前述の図１で示すパワーリレーと同様であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この接点部６１では、可動側の接点部材２６の可動ばね３４の折り返し部分６５よりも遊端側の部分６９に、該部分６９を囲むように、略半円弧状の磁性体６２が取付けられるとともに、これに対応して、前記接点部材２５の固定端子３１を延長して、またはケーシング２４の内壁面などの固定位置に、平板状の磁性体６３が設けられていることである。

図８は、図７を底面側から見た図である。前記磁性体６２，６３を設けることで、大電流が流れると、図８で示すように、可動ばね３４の遊端側の部分６９に磁束が発生し、当初は磁性体６２からエアギャップを介して磁性体６３へ磁路が形成され、その磁束の流れが生じる。電流が大きくなると、磁性体６２は磁性体６３へ密着し、前記エアギャップがなくなる。これによって、可動ばね３４の基端側の部分６７と遊端側の部分６９との磁気的な反発力に加えて、磁性体６２の磁性体６３への吸着力によって、接点３２，３５間の接触圧力をより高めることができる。

本発明のパワーリレーは、交流においても同様の効果を有し、最大電流が１００〜１０００Ａ程度の大電流を開閉するパワーリレーに好適に用いることができる。

本発明の実施の第１の形態に係るパワーリレーの全体構成を示す縦断面図である。 図１の切断面線II−IIから見た断面図である。 図１のパワーリレーの底面図である。 図１で示すパワーリレーにおける接点部の２つの接点部材を抜き出して示す断面図である。 本発明の実施の第２の形態に係るパワーリレーにおける接点部の２つの接点部材を抜き出して示す断面図である。 本発明の実施の第３の形態に係るパワーリレーにおける接点部の２つの接点部材を抜き出して示す断面図である。 本発明の実施の第４の形態に係るパワーリレーにおける接点部の２つの接点部材を抜き出して示す断面図である。 図７を底面側から見た図である。 従来のパワーリレーの全体構成を示す縦断面図である。 図９で示すパワーリレーにおける接点部の２つの接点部材を抜き出して示す断面図である。 他の従来技術の接点部材を示す正面図である。

符号の説明

２０ パワーリレー
２１，４１，５１，６１ 接点部
２２ 駆動部
２３ 基台
２４ ケーシング
２５ 固定側の接点部材
２６，４６，５６ 可動側の接点部材
３１，３３ 固定端子
３２ 固定接点
３４，４４，５４ 可動ばね
３５ 可動接点
３６ カード
３７，４７，５７，６７ 基端側の部分
３８ スリット
３９，４９，５９，６９ 遊端側の部分
４２，４３ リブ
４５，５５，６５ 折り返し部分
５２ 凸部
６２，６３ 磁性体

Claims (4)

1. 駆動部材が可動側の接点部材を押圧して弾性変形させることで、該可動側の接点部材の遊端側に設けられた接点が固定側の接点部材の遊端側に設けられた接点と導通するようにした接点機構において、
   前記可動側の接点部材をＵ字状またはＪ字状に折り返し形成することを特徴とする接点機構。
2. 前記可動側の接点部材において、折り返し部分を挟んで両側に、該可動側の接点部材の長手方向に延びるリブを有することを特徴とする請求項１記載の接点機構。
3. 前記可動側の接点部材において、折り返し部分よりも遊端側に、該可動側の接点部材の長手方向とは直交する方向に延び、折り返し形成された該可動側の接点部材の外側に凸となる凸部を有することを特徴とする請求項１記載の接点機構。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の接点機構を用いることを特徴とするパワーリレー。

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