JP2006196357A - ラッチ式リレー - Google Patents

Abstract

【課題】通電コイルの通電によって開、閉位置に移動する作動片を開位置まで移動させたときに、可動接点を設けた板バネを固定接点から引き剥がす方向に強制的に移動させる構造にしたラッチ式リレーを提供する。
【解決手段】通電コイル６への通電を切換えて継鉄２に生じる磁束によって開位置と閉位置との間で往復運動をなす作動片３で、可動接点４２を固定接点４１に接離させて、電流の開閉を行う制御接点４を備え、作動片３を磁石９による磁束によって、その位置に保持する構成としたラッチ式リレーにおいて、固定接点４１は、第１の固定端子Ｔ１上に設けられ、かつ、可動接点４２は、第２の固定端子Ｔ２に接続された板バネ８に接続されており、作動片３の一端は、板バネ８に連結されて、作動片３が開位置に移動する際には、板バネ８を引っ張ることで、可動接点４２を固定接点４１から引き剥がす構造にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、通電コイルへの通電によって、作動片を往復運動させて、制御接点の開閉を行うラッチ式リレーの改良に関するものである。

従来のラッチ式リレーは、通電コイルへの通電によって作動片を往復運動させて可動接点と固定接点との接離を行うものであるため、可動接点が固定接点から開離されたときには、アーク放電が発生するため、頻繁に使用しているうちに接点どうしが溶着するなどして、正しい接離動作ができなくなるなどの問題を生じている。

次の特許文献には、固定接点と可動接点の溶着などのトラブルを防止したリレーが記載されている。この特許文献１に記載のリレーは、作動片とカードに設けた支持部とで可動接点を有した板バネの先端を挟持して、接点の接離動作を行うようにしたものである。
特開平１０−２４１５３７号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、作動片とカードとで可動接点を挟む構造であるため、制御接点の開閉動作を頻繁に行ない、アークを発生させることで可動接点と固定接点どうしが溶着しやすい状態になった場合には、可動接点に十分な力を作用させて引き剥がすことができず、改善が望まれていた。

従って、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、固定接点と可動接点とが溶着しかけた場合にも、可動接点に十分な引き剥がし力を強制的に作用させて、固定接点と可動接点との溶着を未然に防止できるラッチ式リレーを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載のラッチ式リレーは、通電コイルを巻装し、磁石を内蔵した継鉄と、上記通電コイルへの通電を切換えて上記継鉄に生じる磁束によって開位置と閉位置との間で往復運動をなす作動片と、この作動片の運動を受けた可動接点を固定接点に接離させて、電流の開閉を行う制御接点と、この制御接点に電流を通じるための第１、第２の固定端子とを備え、上記通電コイルへの通電切換えによって作動片が開位置、閉位置に移動した後は、上記作動片を上記磁石による磁束によって、その位置に保持する構成としたラッチ式リレーにおいて、上記固定接点は、上記第１の固定端子上に設けられ、かつ、上記可動接点は、上記第２の固定端子に接続された板バネに接続され、さらに、上記作動片の一端は、上記板バネに連結され、上記作動片が開位置に移動する際に上記板バネを引っ張ることで、上記可動接点を上記固定接点から強制的に引き剥がす構造にしている。

請求項２では、請求項１において、板バネは作動片の下端を係止するための折曲部を形成している。

請求項３では、請求項１において、板バネは作動片の下端を挿着させるための挿通孔を形成している。

請求項４では、請求項２において、板バネの折曲部はその折曲方向に延びるリブ条を形成している。すなわち、板バネの折曲部の底面に、折曲方向に延びるリブ条を形成している。

請求項５では、請求項１において、作動片の下端が板バネの中心軸よりも一方の側端側に偏った箇所で連結させている。

請求項１〜５に記載のラッチ式リレーによれば、作動片の一端が、可動接点を設けた板バネと連結されているので、電流を遮断するために、通電コイルを通電させて作動片を開位置に移動させた際には、作動片で板バネを引っ張って、可動接点を固定接点から強制的に引き剥がすので、接点どうしの溶着が未然に防止できる。

請求項２では、板バネに作動片の下端を係止するための折曲部を設けているので、そこに作動片を引っ掛けて、固定接点から可動接点を容易に引き剥がすことができる。また、板バネを折り曲げただけの簡易な構造なので、低コストで本発明の目的を実現できる。

請求項３では、板バネに作動片の下端を挿着するための連結孔を設けているので、固定接点から可動接点を容易に引き剥がす動作を確実にすることができる。また、板バネに孔を形成するだけの簡易な構造なので、低コストで本発明の目的を実現できる。

請求項４では、板バネの折曲部に、その折曲方向に走るリブ条を設けているので、折曲部が補強され、かつ板バネの撓みも小さくなるので、大きな引き剥がし力を付与することができる。

請求項５では、作動片を板バネの中心軸より一方の側端側に偏心させた位置で連結しているので、作動片を開位置に移動させたときに、板バネにねじれ力が加わって、更に引き剥がしが容易となる。

以下に、本発明の実施の形態を図面とともに説明する。

図１は、本発明のラッチ式リレーの要部をなす作動片（閉位置）と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す概略構造を示す図であり、（ａ）は要部の縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す部分斜視図である。なお、図中の矢印は、作動片３の引き剥がし力の向きを示している。

本発明が適用されるラッチ式リレーＲは、図５に基本構造を示したように、１組の固定端子Ｔ１、Ｔ２を備えており、第１の固定端子Ｔ１の本体部Ｔ１Ａには固定接点４１が設けられ、他方の第２の固定端子Ｔ２には、可動接点４２を設けた板バネ８の上端が固着されており、固定接点４１と可動接点４２とで構成された制御接点４が閉じたときに、これらの第１、第２の固定端子Ｔ１，Ｔ２を通じて電路を閉じるようになっており、これらの構造は、後述する。

図１を参照して、本発明の要部を説明すると、板バネ８の下端が略直角に作動片３側に折り曲げられて、底面８１ａと上方に折り曲げ形成された起立壁８１ｂとからなる折曲部８１が形成されており、作動片３の下部側を被覆しているカード３４の下端に形成した突出片３４ａを、板バネ８の下端に形成された底面８１ａに挿入し、起立壁８１ｂで係止される連結構造となっている。

これにより、通電コイル６への通電によって作動片３が後述する開位置に移動すると、板バネ８は、作動片３によって引っ張られるので、板バネ８上に設けられた可動接点４２は第１の固定端子Ｔ１上に設けられた固定接点４１から引き剥がされる。
したがって、可動接点４２と固定接点４１とが溶着しかかり、板バネ８の弾性力では引き剥がしが十分でない場合でも、作動片３の開位置への移動に同期して引き剥がすことができる。

図２は、本発明の要部をなす作動片（閉位置）と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す他例の概略構造を示す図であり、（ａ）は要部の縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す部分斜視図である。

この例では、板バネ８の連結部８２は、作動片３に被覆したカード３４の下端に形成した突出片３４ａを、板バネ８の先端に形成した孔部８２ａに挿入して連結されている。
このような構造によれば、図１に示したものと同様にして、通電コイルの通電によって作動片３が後述する開位置に移動すると、板バネ８は、作動片３によって引っ張られるため、板バネ８上に設けられた可動接点４２は、固定端子Ｔ１上に設けられた固定接点４１から引き剥がされる。したがって、可動接点４２と固定接点４１とが溶着しかかり、板バネ８の弾性力では十分でない場合でも、引き剥がすことができる。

図３は、本発明のさらに他例を示す説明図であり、（ａ）はその縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図である。

本実施例では、板バネ８の下端は、底面８３ａと、起立壁８３ｂを形成するように上方向に折り曲げられて溝部８３が形成され、さらにその底面８３ａには、リブ条８３ｃが折曲方向、つまり溝部８３を可動接点４２側から作動片３側に走る方向に形成されている。

なお、この例では複数のリブ条８３ｃは横縞状になっているが、これに限定されず、斜めあるいは格子状のものでもよい。

板バネ８をこのような構造に形成すれば、折曲部８３の強度が補強され、板バネ８の撓み度合いも小さくなるので、可動接点４２を引っ張ったときに板バネ８本体に直接的に引き剥がし力を加えることができる。

図４は、本発明のさらに他例を示す説明図であり、（ａ）はその縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図、（ｃ）は板バネの部分平面図である。

この本実施例では、板バネ８の下端は、直角に折り曲げられた折曲部８４を形成しており、その底面８４ａの一方の側端に偏った箇所、つまり板バネ８の中心軸Ｌから偏った位置に挿通孔８４ｂを形成している。
作動片３を被覆しているカード３４の下端で挿通孔８４ｂに対応する箇所には、突出片３４ｂが形成されており、この突出片３４ｂを上記した挿通孔８４ｂに挿入して、作動片３と板バネ８とは連結されている。

このような構造によれば、作動片３と板バネ８とは、板バネ８の中心軸Ｌから偏った位置で連結しているので、作動片３を開位置に移動させて、板バネ８を引き剥がす際には、板バネ８にねじれ力を加えることが出来るため、可動接点４２の固定接点４１からの引き剥がしが一層確実になる。

なお、図の例では、作動片３は挿通孔８４ｂに引っ掛けるようにしたものを示しているが、図１に示したように、板バネ８の下端に折曲部８１を形成した場合には、作動片３の中心軸より一方側端に偏位した箇所より係止片を突出させて、板バネ８の折曲部の中心軸より偏った位置を引っ張るようにしても、板バネ８に同じようなねじれ力を与えることができ、同様な効果が期待できることはいうまでもない。

また、以上のような各実施例によれば、板バネ８の可動接点４２を設けた端部を折り曲げ、穴あけなどしただけの構成なので、引き剥がし構造を低コストで実現することができる。

ついで、本発明が適用されるラッチ式リレーについて説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明をラッチ式リレーに適用した場合の構造を示す概略断面図である。ここに、（ａ）はリレーを上方から見たときの概略断面図、（ｂ）はリレーを前方から見たときの概略断面図、（ｃ）はリレーを側方から見たときの概略断面図である。
Ｘ―Ｘ，Ｙ―Ｙ，Ｚ―Ｚは、それぞれ側方、上方、前方から見た場合の切断線を示している。

ラッチ式リレーＲは、絶縁ベース１上に構成され、その全体を絶縁ケース５で覆われたブロック体になっている。

絶縁ベース１は、厚みのある絶縁性の高い樹脂から形成され、貫通孔１１と凹部１２とを設けている。この貫通孔１１には、開口端を有した「Ｕ」字形の断面を有した継鉄２が挿入されて固定されており、絶縁ベース１の下方には、第１の固定端子Ｔ１の脚部Ｔ１Ｂ、第２の固定端子Ｔ２の脚部Ｔ２Ｂ、一対のコイル通電端子Ｔ３、Ｔ４を突出させている。
なお、１４は絶縁ベース１に形成された縦長溝であり、可動接点４２を固定接点４１から開離させた際に発生するアークに後述するように漏れ磁束を作用させて引き延ばした後、更に、第１、第２の固定端子の本体部Ｔ１Ａ、Ｔ２Ａ間に飛び移らせたときに、その近傍で発生する金属蒸気粉や炭素粉を落とし込むことで、絶縁ベース１の絶縁劣化や、第１、第２の固定端子Ｔ１，Ｔ２の短絡の防止を図っている。

継鉄２は、例えば純鉄、または半硬質磁性材料によって形成されており、「Ｕ」字形本体の一方側には、通電コイル６を巻装したボビン７を取付け、他方側には、永久磁石９が図２（ｂ）に示す磁極を向けて埋設され、更にその上端には、アクチュエータである作動片３を揺動可能に支持するための２つの突起２１，２１を形成している。

作動片３は、継鉄２と同様に、磁性材料からなる板材であって、継鉄２の一端に吸引され、あるいはその吸引から解放される側である第１の自由端３１と、後述する制御接点４に押圧力を加える第２の自由端３２との中間点を屈曲させて「く」字形に形成されており、その屈曲部３３の付近に、継鉄２の２つの突起２１，２１を嵌入する切欠き部３５，３５を形成しているので、作動片３は、この切欠き部３５，３５によって、継鉄２と接触した状態で揺動可能に支持されている。

また、作動片３の第２の自由端３２は、樹脂などの絶縁素材からなるカード３４によって被覆されており、カード３４には、制御接点４側に突出させた突起３６が設けられている。

制御接点４は、銅などの導電性の良好な素材を板厚に形成した第１の固定端子Ｔ１の衝立状本体部Ｔ１Ａ上に設けられた固定接点４１と、第１の固定端子Ｔ１と同じ素材で製された第２の固定端子Ｔ２のアーチ状本体部Ｔ２Ａに上端をリベット止め８１された板バネ８上に設けられた可動接点４２とで構成され、この板バネ８が、作動片３のカード３４に形成された突起３６の押圧を受けて湾曲することで可動接点４２が、固定接点４１に対して接触して、第１の固定端子Ｔ１と第２の固定端子Ｔ２との間で電流を通じるようになっている。
ここに、板バネ８は、銅板などの弾性力を有した、導電性に富んだ非磁性体素材で形成されている。また、カード３４に形成された突起３６は、作動片３の自由端３１が継鉄２に吸引されて閉位置に移動すれば、カード３４の突起３６は板バネ８を押圧して、可動接点４２を固定接点４１に接触させるが、通電コイル６への通電を切換えて、作動片３の自由端３１が、継鉄２の開口端から解放された開位置に移動すれば、それに応じて板バネ８は押圧を解除するので、板バネ８の弾性力によって可動接点４２と固定接点４１とは離れる。固定接点４１、可動接点４２の材質には、Ａｇ／Ｃｕ、ＡｇＣｄＯ／Ｃｕ、ＡｇＮｉ／Ｃｕ、あるいはＡｇＳｎＯ２／Ｃｕ合金などが利用できるが、ここに挙げた例では、先のものほど導電性が高く、後のものほど対溶着性に優れている。

また、第１の固定端子Ｔ１は、衝立状の本体部Ｔ１Ａを絶縁ベース１の上方に延出し、かつ脚部Ｔ１Ｂを絶縁ベース１より突出させており、上記した固定接点４１は、その衝立状の本体部Ｔ１Ａの軸線上に設けられている。他方の第２の固定端子Ｔ２は、２本の柱部の上部に横架部を橋絡させたアーチ状本体部Ｔ２Ａを、該横架部が、第１の固定端子Ｔ１の衝立状の本体部Ｔ１Ａの上方に位置するようにして、絶縁ベース１の上方に延出し、かつ、その横架部に上記した可動接点４２を設けた板バネ８の上端を、リベット８１で固着させた構造になっており、これらの第１の固定端子Ｔ１と第２の固定端子Ｔ２とによって、リレー回路の電路を構成している。

また、第２の固定端子Ｔ２を、このようなアーチ形状本体部Ｔ２Ａを備え、固定端子Ｔ１との隙間Ｂを、後述するように、第１の固定端子Ｔ１と板バネ８との隙間Ａよりも小さいものに形成しておけば、板バネ８上に設けた可動端子４２と、固定端子４１の衝立状の本体部Ｔ１Ａに設けた固定接点４１との間に発生したアークは、上記した漏れ磁束の作用を受けて、板バネ８、衝立状の本体部Ｔ１Ａの側端まで引き延ばしを受け、その後は、第１の固定端子Ｔ１の衝立状の本体部Ｔ１Ａの側端と、第２の固定端子Ｔ２の本体部Ｔ２Ａの側端との隙間に飛び移らせることが出来る。

図６（ａ）、（ｂ）は、ラッチ式リレーＲの基本動作を説明する断面図である。

このラッチ式リレーＲでは、通電コイル６への通電切換えにより、作動片３の自由端３１を継鉄２の開口端に吸引、解放させることで、作動片３を上述したように開位置と閉位置との間で往復運動させるが、ここに、図６（ａ）は、作動片３が閉位置にある状態、図６（ｂ）は、作動片３が開位置にある状態を示している。

図６（ａ）に従って説明すると、作動片３が閉位置にあるときは、作動片３を被覆するカード３４に設けられた突起３６は、板バネ８を強く押圧しているので、板バネ８に固定された可動接点４２と、第１の固定端子Ｔ１に設けられた固定接点４１とは互いに接触しているが、突起３６も板バネ８の復元力を受けているので、この復元力は、作動片３に伝達され、第１の自由端３１を継鉄２から引き離すように作用する。

そして、この状態では、磁石９から生じた磁束ΦＭ（実線で示す）は、作動片３の第１の自由端３１が継鉄２の開口端に密着して形成される左側のループ経路と、作動片３の第２の自由端３２と継鉄２との間に形成される右側のループ経路とに分かれて循環するが、右側のループ経路にはギャップによる大きな磁気抵抗があるために、磁束の多くは、左側のループ経路を通過する。

そのため、通電コイル６の通電が遮断されていれば、作動片３の第１の自由端３１を継鉄２の開口端に吸引させる磁力は、板バネ８の弾性力に打ち勝って作動片３は閉位置に静止保持される。

そして、この状態で、通電コイル６に電流を通電すると、通電コイル６から生じた磁束Φｍ（破線で示す）は、上記左側のループ経路と、上記した右側のループの経路に分かれて循環するが、左側のループ経路では、磁石９から生じた磁束と、通電コイル６から生じた磁束は、その方向が互いに逆となっているので打ち消し合い、その結果、作動片３の第１の自由端３１は、板バネ８の弾性力によって、継鉄２の開口端から引き離されて、作動片３が開位置に移動する。

また、このとき、通電コイル６から生じた磁束は、上記した右側のループでは、磁石９から生じた磁束と方向が互いに同じとなるので、磁石９から生じた磁束に加わり、その結果、作動片３の第２の自由端３２は継鉄２に吸引され、この状態は通電が遮断された後も保持される（開位置にラッチされる）。

これに対して作動片３が閉位置にあるときのラッチリレーＲの動作を図３（ｂ）に従って説明すると、作動片３を被覆するカード３４に設けられた突起３６は、板バネ８を押圧しておらず、そのため板バネ８に固定された可動接点４２と、第１の固定端子Ｔ１に設けた固定接点４１とは、板バネ８の弾性力によって分離される。

この状態では、磁石９から生じた磁束ΦＭは、作動片３の第１の自由端３１から継鉄２に入る磁石９の左側のループ経路と、作動片３の第２の自由端３２から継鉄２に入る磁石９の右側のループ経路とに分かれて循環するが、左側のループ経路の磁気抵抗がより大きいので、磁束の多くは、右側のループ経路を通過する。

従って、このとき通電コイル６の通電が遮断されていれば、作動片３の第１の自由端３１を継鉄２の開口端に吸引させる磁力は、作動片３の第２の自由端３２を継鉄２に吸引させる磁力よりも小さくなって、第２の自由端３２を継鉄２に押し付けるので、作動片３が開位置に静止保持される。

この状態で、通電コイル６を上記と逆向きに通電すると、通電コイル６によって生じた磁束Φｍは、上記左側のループ経路と、上記した右側のループ経路に分かれて循環するが、左側のループ経路では、磁石９から生じた磁束と、通電コイル６から生じた磁束とは、その方向が互いに同じとなり加わるので、作動片３の第１の自由端３１は継鉄２の開口端に吸引され、その結果、作動片３を閉位置に移動させるが、作動片３の第１の自由端３１が継鉄２の開口端に吸引されてしまうと、その後は、通電を遮断しても、磁石９による磁束によってこの状態が保持され、閉状態が保持される（閉状態にラッチされる）。

また、このラッチ式リレーＲでは、磁性材料で構成された作動片３の第２の自由端３２を制御接点４の近傍まで延出した構成としているので、通電コイル６を通電して、制御接点４を開離させる時点では、磁石９から生じた磁束と、通電コイル６から生じた磁束とが上述したように同一方向に加わり、作動片３の第２の自由端３２を通じて、漏れ磁束となって、固定接点４１、可動接点４２の間を直交するように誘導される。

また、固定接点４１を設けた第１の固定端子Ｔ１の衝立状の本体部Ｔ１Ａの側端と、可動接点４２を設けた第２の固定端子Ｔ２の本体部Ｔ２Ａとの隙間Ｂを、第１の固定端子Ｔ１の衝立状の本体部Ｔ１Ａと板バネ８との間の隙間Ａよりも小さくしているので、板バネ８上に設けた可動端子４２と、固定端子４１の衝立状の本体部Ｔ１Ａに設けた固定接点４１との間に発生したアークは、上記した漏れ磁束の作用を受けて、板バネ８、衝立状の本体部Ｔ１Ａの側端まで引き延ばしを受けた後は、第１の固定端子Ｔ１の衝立状の本体部Ｔ１Ａの側端と、第２の固定端子Ｔ２の本体部Ｔ２Ａの側端との隙間に飛び移り、これによって、制御接点４の接離に重要な板バネ８の損傷を低減させることが出来る。

本発明のラッチ式リレーの要部をなす作動片と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す図であり、（ａ）はその縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図である。 本発明のラッチ式リレーの要部をなす作動片と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す他例図であり、（ａ）はその縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図である。 本発明のラッチ式リレーの要部をなす作動片と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す他例図であり、（ａ）はその縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図である。 本発明のラッチ式リレーの要部をなす作動片と、可動接点を設けた板バネとの関係を示す他例図であり、（ａ）はその概略縦断面構造図、（ｂ）は板バネの概略構成を示す斜視図、（ｃ）は板バネの部分平面図である。 本発明が実施されるラッチ式リレーの構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＹ−Ｙ線概略断面図、（ｃ）はＸ−Ｘ線概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、ラッチ式リレーの基本動作を説明する図である。

符号の説明

Ｒ ラッチ式リレー
２ 継鉄
３ 作動片
３４ カード
３６ 突起
４ 制御接点
４１ 固定接点
４２ 可動接点
Ｔ１ 第１の固定端子
Ｔ２ 第２の固定端子
６ 通電コイル
８ 板バネ
Ｌ その中心線
８１、８２，８３，８４ 板バネの作動片連結部
８１ｂ 起立壁
８２ａ 挿通孔
８３ｃ リブ条
８４ｂ 挿連孔
９ 磁石

Claims (5)

1. 通電コイルを巻装し、磁石を内蔵した継鉄と、上記通電コイルへの通電を切換えて上記継鉄に生じる磁束によって開位置と閉位置との間で往復運動をなす作動片と、この作動片の運動を受けた可動接点を固定接点に接離させて、電流の開閉を行う制御接点と、
   この制御接点に電流を通じるための第１、第２の固定端子とを備え、
   上記通電コイルへの通電切換えによって作動片が開位置、閉位置に移動した後は、上記作動片を上記磁石による磁束によって、その位置に保持する構成としたラッチ式リレーにおいて、
   上記固定接点は、上記第１の固定端子上に設けられ、かつ、上記可動接点は、上記第２の固定端子に接続された板バネに接続されており、
   上記作動片の一端は、上記板バネに連結され、上記作動片が開位置に移動する際には、上記板バネを引っ張って、上記可動接点を上記固定接点から引き剥がす構造にしている、ラッチ式リレー。
2. 請求項１において、
   上記板バネは、上記作動片の下端を係止するための折曲部を形成している、ラッチ式リレー。
3. 請求項１において、
   上記板バネは、上記作動片の下端を挿着させる挿通孔を形成している、ラッチ式リレー。
4. 請求項２において、
   上記板バネの折曲部は、その折曲方向に延びるリブ条を形成している、ラッチ式リレー。
5. 請求項１において、
   上記作動片の下端が上記板バネの中心軸から側端方向に偏位させた箇所で連結されているラッチ式リレー。

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