JP2007073308A - 開閉装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 組立作業が容易で、組立精度が高く、動作特性にバラツキのない開閉装置を提供することにある。
【解決手段】 接離可能に対向する可動接点22aおよび固定接点21aを複数対、並設し、同時に閉成した前記可動接点22aおよび前記固定接点21a間に同一方向に電流が流れるように直列接続する。そして、前記可動接点22aおよび前記固定接点21aの側方に、前記接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向に引き伸ばす磁界を形成するように永久磁石86,87を配置した。
【選択図】図7

Description

本発明は開閉装置、特に、大電流,高電圧を開閉できる小型パワーリレーに好適な開閉装置に関する。
従来、大電流,高電圧を開閉できる開閉装置としては、例えば、消弧用マグネットを配置した封止接点装置がある(特許文献1参照)。
すなわち、図1(a),(b)に示すように、上下方向で接離可能に対向する固定接点3aおよび可動接点8cの前後方向に、一対の消弧用永久磁石6aを配置してある。
特開2000−340087号公報
しかしながら、前述の封止接点装置では、前記消弧用永久磁石6aを、前記固定接点3aおよび可動接点8cと、固定鉄心9cとの間に配置する必要があるとともに、可動接触子8の下方側に組み付ける必要がある。このため、前記永久磁石6aを後付けできず、組立作業に手間がかかり、組立精度が低く、動作特性にバラツキが生じやすいという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、組立作業が容易で、組立精度が高く、動作特性にバラツキのない開閉装置を提供することを課題とする。
本発明にかかる開閉装置は、前記課題を解決すべく、接離可能に対向する可動接点および固定接点を複数対、並設し、同時に閉成した前記接点間に同一方向に電流が流れるように直列接続するとともに、前記接点の側方に、前記接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向に引き伸ばす磁界を形成するように少なくとも1個の永久磁石を配置した構成としてある。
本発明によれば、永久磁石が、並設した複数対の接点の側方に配置されているので、後付けしやすく、組立作業に手間がかからないとともに、組立精度が高く、動作特性にバラツキのない開閉装置が得られる。
本発明にかかる実施形態としては、並設した隣り合う複数対の接点間の側方に永久磁石を配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、前述の効果に加え、1個の永久磁石で隣り合う両側の接点に均等に磁力を及ぼすことができる。このため、部品点数が少なく、生産性が高く動作特性にバラツキのない開閉装置が得られる。
本発明にかかる別の実施形態としては、並設した複数対の接点を間にして両側側方で対向するように一対の永久磁石を配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、前述の効果に加え、一対の永久磁石でより一層強い磁界を形成できる。このため、接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向により大きく引き伸ばすことができるので、接点寿命がより一層長い開閉装置が得られる。
本発明にかかる他の開閉装置としては、可動接触片の上端部に設けた可動接点と固定接触片の上端部に設けた固定接点とを接離可能に複数対、並設し、同時に閉成した前記接点に同一方向に電流が流れるように直列接続するとともに、前記接点の側方に、前記接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向に引き伸ばす磁界を形成するように少なくとも1個の永久磁石を配置した構成としてある。
本発明によれば、永久磁石が、並設した複数対の接点の側方に配置されているので、後付けしやすい。このため、組立作業に手間がかからないとともに、組立精度が高く、動作特性にバラツキのない開閉装置が得られる。特に、永久磁石を接点の側方に配置してあり、後付けしやすく、部品配置が容易となるので、従来例のように可動接触片を複雑に屈曲する必要がない。このため、可動接触片の部品精度,組立精度が向上し、より一層優れた動作特性を有する開閉装置が得られる。
本発明にかかる実施形態としては、並設した隣り合う複数対の接点間の側方に永久磁石を配置しておいてもよい。
本実施形態よれば、前述の効果に加え、1個の永久磁石で隣り合う両側の接点に均等に磁力を及ぼすことができるので、部品点数が少なく、生産性が高く動作特性にバラツキのない開閉装置が得られる。
本発明にかかる別の実施形態としては、並設した複数対の接点を間にして両側側方で対向するように一対の永久磁石を配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、前述の効果に加え、一対の永久磁石でより一層強い磁界を形成できる。このため、接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向により大きく引き伸ばして消失させることができるので、接点寿命がより一層長い開閉装置が得られる。
本発明にかかる他の実施形態としては、可動接触片および固定接触片を支持するベースの底面から突出する前記可動接触片および前記固定接触片の端子部を、同時に閉成した接点に同一方向に電流が流れるように、前記ベースの底面に配置したバイパス金具で直列接続してもよい。
本実施形態によれば、可動接点および固定接点を直流接続する場合に、接点から仕切られたベースの底面で接続される。このため、永久磁石の組立作業だけでなく、可動接点および固定接点の接続作業も容易になり、より一層生産性の高い開閉装置が得られるという効果がある。
本発明を小型パワーリレーに適用した実施形態を図1ないし図15の添付図面に従って説明する。
本実施形態は、図8に示すように、リレー本体10を、外ベース70および外カバー90からなる外ハウジング95内に組み込んだパワーリレーである。
前記リレー本体10は、図14に示すように、内ベース11と、接点機構20と、ヒンジバネ30と、カード45を備えた可動鉄片40と、電磁石ブロック50と、内カバー60とからなるものである。
内ベース11は、図14に示すように、上面中央部に平面略C字形状の大絶縁壁12を突設するとともに、前記大絶縁壁12の基部近傍に小絶縁壁13を突設してある。さらに、前記大絶縁壁12と前記小絶縁壁13との間には一対の可動接触片用端子孔14a,14b(左側の端子孔14aは図示せず)を並設してある。また、前記小絶縁壁13の外側基部には一対の固定接触片用端子孔15a,15bを並設してある。そして、前記内ベース11の上面のうち、前記大絶縁壁12で囲まれた部分に、後述するヒンジバネ30の略U字形状の弾性爪部31,31を圧入できる凹部16,16を設けてある(図6B参照)。ついで、前記大絶縁壁12の対向する内側面には、後述するヨーク56の巾広部59を圧入するためのガイド溝17,17がそれぞれ形成されている。
接点機構20は、第1固定接点21aをカシメ固定した第1固定接触片21および第1可動接点22aをカシメ固定した第1可動接触片22と、第2固定接点23aをカシメ固定した第2固定接触片23および第2可動接点24aをカシメ固定した第2可動接触片24とからなる。そして、図7に示すように、第1固定接触片21と第2可動接触片24とは後述するバイパス金具85で直列接続されている。このため、前記接点機構20は、第1固定接触片21および第2固定接触片23に同一方向に電流が流れるとともに、第1可動接触片22および第2可動接触片24に同一方向に電流が流れるダブルブレーク構造となっている。さらに、前記第1固定接点21aおよび第1可動接点22aと、第2固定接点23aおよび第2可動接点24aとを間にして両側側方に一対の永久磁石86,87が対向するように配置される。この結果、接点機構20に電流が流れることにより、接点間にアークが発生すると、フレミングの法則により、一対の永久磁石86,87間に形成された磁界の磁力によってアークが上方に引き伸ばされて消失する。このため、アーク熱による接点の溶着および接点の消耗を防止でき、接点寿命が伸びるという利点がある。
ヒンジバネ30は、平面略E字形状であり、その両側腕部の先端に設けた略U字形状の弾性爪部31,31を、前記内ベース11の凹部16,16に圧入して固定することにより、その中央舌片32で後述する可動鉄片40を上方に付勢し、かつ、回動可能に支持する。
カード45を備えた可動鉄片40は、図15に示すように、略L字形状を有し、その垂直部41に前記カード45を熱カシメで固定してある。前記カード45は、その正面に前記可動接触片22,24の上端部22c,24cを押圧する一対の操作用凹部46,47を並設してある。そして、前記可動鉄片40の水平部42を前記内ベース11の上面に固定されたヒンジバネ30に載置することにより、ヒンジバネ30の中央舌片32に圧接する。このため、上方に付勢された前記可動鉄片40が、後述するヨーク56の下端部を支点として回転可能に支持される。そして、前記カード45の操作用凹部46,47に可動接触片22,24の上端部22c,24cが係合し、押圧可能となる。
本実施形態では、可動接触片22,24の上端部22c,24cをカード45が直接押圧して駆動する。そして、前記上端部22c,24c自体は発熱することがない。このため、前記カード45が熱で劣化することがなく、動作特性が変化しにくい。また、接点間にバウンシングが発生しにくいので、接点溶着,接点摩耗が生じにくく、接点寿命が長いという利点がある。
電磁石ブロック50は、スプール51の上下端部に設けた上,下鍔部51a,51bのうち、下鍔部51bに一対のコイル端子52,53を圧入するとともに、前記スプール51の胴部に巻回したコイル54の引出線を前記コイル端子52,53の一端部52a,53aにからげてハンダ付けし、曲げ起こしてある。そして、前記スプール51の中心孔51cに断面略T字形状の鉄芯55を挿入し、突出する一端部55aを略L字形状に屈曲したヨーク56の水平部57のカシメ孔57aにカシメ固定するともに、残る他端部を磁極部55bとしてある。前記ヨーク56の垂直部58に設けた巾広部59の下端縁部には、切り欠き部59aが設けられている。このため、前記ベース11のガイド溝17,17にヨーク56の巾広部59を圧入し、前記ヨーク56の切り欠き部59aを前記可動鉄片40の垂直部41の基部に嵌合することにより、前記電磁石ブロック50を内ベース11に固定できるとともに、前記ヒンジバネ30を介して前記可動鉄片40を回動可能に支持できる。
前記内カバー60は、前記内ベース11に嵌合可能な箱形状であり、後述する外ベース70の支持壁74,75間に嵌合可能な外形形状を有している。
外ハウジング95を構成する外ベース70は、図9に示すように、前記リレー本体10の各端子23,22,53,52に対応する位置に端子孔71a〜71dをそれぞれ設けてある。また、前記外ベース70は、両側縁部に後述するタブ端子81〜84の圧入部81a〜84aをそれぞれ圧入して支持できる支持孔72a〜72dを設けてある。さらに、前記外ベース70は、上面一端縁部に仕切り壁73を突設するとともに、前記仕切り壁73の内向面両側縁部に一対の支持壁74,75を一体に延在してある。そして、前記支持壁74,75の上端縁部には、後述する永久磁石86,87を嵌合,位置決めするための切り欠き部74a,75aをそれぞれ設けてある。また、前記外ベース70の上面のうち、前記支持壁74,75の間に位置する部分に、バイパス金具85を嵌合する溝部76を設けてある。さらに、前記溝部76の底面両側隅に、端子部24b,21bが嵌合する逃げ孔76a,76bを設けてある。一方、前記外ベース70の下面のうち、前記端子孔71a〜71dの周囲に、前記支持孔72c,72a,72d,72bにそれぞれ連通するシール溜め用凹部77a〜77dを設けてある。
外カバー90は、図8に示すように、前記外ベース70に嵌合可能な箱形状であり、側面に突設した取付部91の貫通孔92に補強用金属筒体93が埋め込まれている。さらに、前記外カバー90の天井面隅部にはガス抜き孔94が設けられている。
前記リレーの組立方法について説明する。
まず、図14に示すように、下端部に可動接点端子部22bをカシメ固定した可動接触片22の上方部に可動接点22aをカシメ固定する。同様に、下端部に可動接点端子部24bをカシメ固定した可動接触片24の上方部に可動接点24aをカシメ固定する。そして、前記可動接点端子部22b,24bを内ベース11の端子孔14a,14bにそれぞれ圧入,固定する。一方、上方端部に固定接点21a,23aをそれぞれカシメ固定した固定接触片21,23の端子部21b,23bを前記内ベース11の端子孔15a,15bにそれぞれ圧入,固定する。
そして、前記内ベース11の上面のうち、平面略C字形に突設した大絶縁壁12の近傍に設けた圧入孔16,16(図6B)に、ヒンジバネ30の略U字型の弾性爪部31,31を圧入して位置決めする。ついで、カード45の背面に垂直部41をカシメ固定した可動鉄片40を前記ヒンジバネ30に載置して位置決めする。これにより、前記カード45の操作用凹部46,47が可動接触片22,24の上端部22c,24cにそれぞれ係合する。
スプール51の下鍔部51bに一対のコイル端子52,53を圧入,支持した後、前記スプール51の胴部に巻回したコイル54の引出線を前記コイル端子52,53の一端部52a,53aにからげてハンダ付けし、前記一端部52a,53aを垂直に曲げ起こす。ついで、前記スプール51の中心孔51cに、断面略T字形状の鉄芯55を挿入し、突出する一端部55aを断面略L字形状に形成したヨーク56のカシメ孔57aにカシメ固定する一方、突出する他端部を磁極部55bとすることにより、電磁石ブロック50が完成する。
そして、前記ヨーク56の巾広部59の両側縁部を、前記内ベース11の大絶縁壁12に設けたガイド溝17,17に圧入する。これにより、前記ヨーク56の巾広部59の下端縁部に設けた切り欠き部59aが前記可動鉄片40の垂直部41の基部に嵌合し、前記ヒンジバネ30の中央舌片32を下方に押し下げる。このため、前記可動鉄片40が上方に付勢され、前記ヨーク56の下端縁部を支点として回動可能に支持される。ついで、前記内ベース11に内カバー60を嵌合することにより、リレー本体10が完成する。
次に、図10に示すように、前記リレー本体10の第1固定接触片21の端子部21bと第2可動接触片24の端子部24bとをバイパス金具85で直列接続する(図10A)。ついで、内ベース11の底面に外ベース70を組み付ける(図10B)。これにより、外ベース70の底面に設けたシール溜め用凹部77a〜77dから、第2固定接触片23の端子部23bと、第1可動接触片22の端子部22bと、コイル端子53,52の端子部53b,52bがそれぞれ突出する。そして、前記外ベース70の支持孔72a〜72dにタブ端子81〜84の圧入部81a〜84aをそれぞれ圧入して支持する。さらに、タブ端子81〜84の接続部81b〜84bを、第1可動接触片22の端子部22b、コイル端子52の端子部52b、第2固定接触片23の端子部23b、および、コイル端子53の端子部53bにそれぞれ電気接続する(図11Aおよび図11B)。
さらに、図12Aに示すように、前記外ベース70の受け部74a,75aに永久磁石86,87をそれぞれ嵌合し、接着剤で固定する。そして、前記外ベース70に外カバー90を嵌合した後、前記外ベース70の底面に設けたシール溜め用凹部77a〜77dにシール材99を注入,固化する。ついで、ガス抜き孔94を熱封止することにより、組立作業が完了する。
本実施形態によれば、永久磁石86,87が内カバー60の外側に配置されているので、組付作業が容易であり、組立精度が高く、生産性の高いリレーが得られる。
また、永久磁石86,87が内カバー60で接点機構20から仕切られているので、接点開閉の際に生じるアーク熱で劣化することがなく、損傷することもない。
さらに、接点機構20等が内カバー60および外カバー90で覆われているので、開閉音が漏れにくく、静音型パワーリレーが得られるという利点がある。
前述の構成からなる小型パワーリレーの開閉動作について説明する。
図6に示すように、電磁石ブロック50のコイル54に電圧が印加されていない場合には、可動接触片22,24のバネ力で付勢されたカード45と一体な可動鉄片40が、前記ヨーク56の下端縁部を支点として回動している。このため、可動接点22a,24aが固定接点21a,23aからそれぞれ開離しているとともに、可動鉄片40の水平部42が鉄芯55の磁極部55bから開離している。
そして、前記コイル54に電圧を印加することにより、鉄芯55の磁極部55bに可動鉄片40の水平部42が吸引される。このため、前記可動接触片22,24のバネ力に抗し、前記可動鉄片40が前記ヨーク56の下端縁部を支点として回動する。この結果、前記ヨーク56と一体なカード45が可動接触片22,24の上端部22c,24cを同時に押圧し、可動接点22a,24aが固定接点21a,23aにそれぞれ同時に接触した後、可動鉄片40の水平部42が鉄芯55の磁極部55bに吸着する。
ついで、前記コイル54に対する電圧の印加を停止すると、前記可動接触片22,24のバネ力でカード45が押し戻される。このため、前記カード45と一体な可動鉄片40が前記ヨーク56の下端縁部を支点として回動し、可動鉄片40の水平部42が鉄芯55の磁極部55bから開離した後、可動接点22a,24aが固定接点21a,23aから開離し、元の状態に復帰する。
本実施形態によれば、可動接点22a,24aが固定接点21a,23aからそれぞれ同時に開離する場合に、対向する接点表面間にアークが発生しても、一対の永久磁石86,87によって形成された磁界の磁力により、フレミングの法則に従って前記アークが上方側に引き伸ばされて消失する。このため、接点表面が高温にならず、接点溶着,接点消耗が生じにくくなり、接点寿命が伸びるという利点がある。
また、本実施形態によれば、図6Bに示すように、可動接触片22,24の基部と固定接触片21,23の基部とのに間に小絶縁壁13が突設されているとともに、カード45の幕板部48と大絶縁壁12とが重なり合っている。このため、沿面距離が長く、絶縁性が良いという利点がある。
さらに、本実施形態によれば、可動接触片22,24の端子部22b,24bは屈曲しているが、直接回動する部分は真直である。このため、駆動する部分が複雑に屈曲している従来例の可動接触片よりも製造が容易で、高い部品精度、組立精度が得られ、動作特性にバラツキが生じないという利点がある。
前述の実施形態では、2極のリレーをダブルブレーク方式として利用する場合について説明したが、例えば、3極のリレーを利用してトリプルブレーク方式となるように組み立てても良い。また、1極のリレーを複数個、並設し、かつ、直列接続することにより、前述の実施形態と同様に製造してもよい。さらに、一極のリレーと3極のリレーとを並設し、かつ、直列接続して製造してもよい。
また、前述の実施形態では、並設した複数対の接点を間にして両側側方に永久磁石を配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。対向する複数対の接点のうち、隣り合う接点間の側方に永久磁石を配置してもよい。例えば、3個の1極リレーを並設して直列接続するとともに、前記リレーの隣り合う接点間の側方に1個ずつ永久磁石を配置してもよい。
本発明にかかる開閉装置は、前述の小型パワーリレーだけでなく、他のリレーにも適用できるものである。
本発明にかかる開閉装置の実施形態であるパワーリレーの斜視図である。 図1で示したパワーリレーから外カバーを外した状態を示す斜視図である。 図2で示したパワーリレーから内カバーを外した状態を示す斜視図である。 図3で示したパワーリレーから外ベースを外した状態を示す斜視図である。 図4で示したパワーリレーから内ベースを外した状態を示す斜視図である。 図6Aは図5で示したパワーリレーの正面図、図6Bは図1で示したパワーリレーの縦断面図である。 電流の流れおよび磁束の流れを説明するための斜視図である。 図1で示した実施形態の分解斜視図である。 図9Aおよび図9Bは外ベースを示す上方斜視図および下方斜視図である。 図10A,図10Bはリレー本体からパワーリレーを組み立てる工程を説明するための斜視図である。 図11A,図11Bはリレー本体からパワーリレーを組み立てる工程を説明するための斜視図である。 図12A,図12Bはリレー本体からパワーリレーを組み立てる工程を説明するための斜視図である。 図13A,図13Bはリレー本体からパワーリレーを組み立てる工程を説明するための斜視図である。 リレー本体の分解斜視図である。 図14で図示した可動鉄片およびカードを組み付けた状態を示す前方斜視図および後方斜視図である。
符号の説明
10:リレー本体
11:内ベース
12:大絶縁壁
13:小絶縁壁
14a,14b:端子孔
15a,15b:端子孔
16:凹部
17:ガイド溝
20:接点機構
21,23:第1,第2固定接触片
21a,23a:第1,第2固定接点
21b,23b:端子部
22,24:第1,第2可動接触片
22a,24a:第1,第2可動接点
22b,24b:端子部
22c,24c:上端部
30:ヒンジバネ
31:弾性爪部
32:中央舌片
40:可動鉄片
41:垂直部
42:水平部
45:カード
46,47:操作用凹部
48:幕板部
50:電磁石ブロック
51:スプール
52,53:コイル端子
52a,53a:一端部
52b,53b:端子部
54:コイル
55:鉄芯
55b:磁極部
56:ヨーク
60:内カバー
70:外ベース
71a〜71d:端子孔
72a〜72d:支持孔
73:仕切り壁
74,75:支持壁
74a,75a:切り欠き部
76:溝部
77a〜77d:シール溜め用凹部
81〜84:タブ端子
85:バイパス金具
90:外カバー
99:シール材

Claims (7)

  1. 接離可能に対向する可動接点および固定接点を複数対、並設し、同時に閉成した前記接点間に同一方向に電流が流れるように直列接続するとともに、前記接点の側方に、前記接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向に引き伸ばす磁界を形成するように少なくとも1個の永久磁石を配置したことを特徴とする開閉装置。
  2. 並設した隣り合う複数対の接点間の側方に永久磁石を配置したことを特徴とする請求項1に記載の開閉装置。
  3. 並設した複数対の接点を間にして両側側方で対向するように一対の永久磁石を配置したことを特徴とする請求項1または2に記載の開閉装置。
  4. 可動接触片の上端部に設けた可動接点と固定接触片の上端部に設けた固定接点とを接離可能に複数対、並設し、同時に閉成した前記接点に同一方向に電流が流れるように直列接続するとともに、前記接点の側方に、前記接点間に生じたアークを上下方向のいずれかの方向に引き伸ばす磁界を形成するように少なくとも1個の永久磁石を配置したことを特徴とする開閉装置。
  5. 並設した隣り合う複数対の接点間の側方に永久磁石を配置したことを特徴とする請求項4に記載の開閉装置。
  6. 並設した複数対の接点を間にして両側側方で対向するように一対の永久磁石を配置したことを特徴とする請求項4または5に記載の開閉装置。
  7. 可動接触片および固定接触片を支持するベースの底面から突出する前記可動接触片および前記固定接触片の端子部を、同時に閉成した接点に同一方向に電流が流れるように、前記ベースの底面に配置したバイパス金具で直列接続したことを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の開閉装置。
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