JP2010177159A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動接点が固定接点から開離する時に発生するアークを確実に遮断させる。
【解決手段】固定接点１４、１５と可動接点２４、２５との間に発生するアークにローレンツ力を作用させる磁石２６、２７を備える電磁継電器において、ケース１１におけるローレンツ力作用向きＦ１、Ｆ２に引き伸ばされたアークが衝突する部位に、衝突後のアークがローレンツ力作用向きＦ１、Ｆ２とは異なる向きに引き伸ばされるようにアークを案内するガイド部１１１、１１２を形成して、アークを充分に引き伸ばすようにする。また、ケース１１におけるガイド部１１１、１１２とベース１０との間に設けたケース隔壁１１３、１１４にて、ガイド部に対向する固定接点保持部材１２、１３の挿入板部端面１２５、１３５を覆うことにより、挿入板部端面１２５、１３５とガイド部１１１、１１２内のアークとの短絡を防止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気回路を開閉する電磁継電器に関する。

特許文献１に示された従来の電磁継電器は、固定接点保持部材にて固定接点を所定位置に位置決め保持し、可動接点が装着された可動部材を電磁コイルの電磁力により駆動して、可動接点と固定接点とを接離させることにより、電気回路を開閉するようになっている。そして、可動接点と固定接点の近傍に磁石を配置し、可動接点が固定接点から開離する時に発生するアークにローレンツ力を作用させることにより、アークを引き伸ばして遮断するようにしている。

特開２００６−３５１２４０号公報

しかしながら、従来の電磁継電器のように、可動接点と固定接点の近傍に磁石を配置しただけでは、アークを充分に引き伸ばすことができず、アークを確実に遮断できない場合があった。特に、高電圧用（例えば、電圧４００Ｖのハイブリッド車用）の電磁継電器においては、アーク長が長くなるため、アークを確実に遮断することが困難であった。

本発明は上記点に鑑みて、アークを確実に遮断可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、有底筒状のケース（１１）と、ケース（１１）の開口部を覆う板状のベース（１０）と、ケース（１１）とベース（１０）とによって形成された内部空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生する電磁コイル（１６）と、内部空間（１０ａ）に配置されて、電磁コイル（１６）の電磁力により駆動される可動部材（２０、２３）と、可動部材（２０、２３）の一端側に装着された可動接点（２４、２５）と、内部空間（１０ａ）に配置されて、可動接点（２４、２５）と接離する固定接点（１４、１５）と、ベース（１０）を貫通した状態でベース（１０）に固定され、内部空間（１０ａ）内に位置する一端側に固定接点（１４、１５）が装着されるとともに、外部空間に突出する負荷回路端子（１２１、１３１）に外部ハーネスが接続される固定接点保持部材（１２、１３）と、固定接点（１４、１５）および可動接点（２４、２５）の側方に配置され、固定接点（１４、１５）と可動接点（２４、２５）との間に発生するアークにローレンツ力を作用させる磁石（２６、２７）とを備える電磁継電器において、固定接点（１４、１５）と可動接点（２４、２５）とが対向する領域でのローレンツ力の作用向きをローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）としたとき、ケース（１１）におけるローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）に引き伸ばされたアークが衝突する部位に、衝突後のアークがローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）とは異なる向きに引き伸ばされるようにアークを案内するガイド部（１１１、１１２）が形成され、さらに、ケース（１１）におけるガイド部（１１１、１１２）とベース（１０）との間に設けられたケース隔壁（１１３、１１４）により、固定接点保持部材（１２、１３）におけるガイド部（１１１、１１２）に対向するガイド部対向部位（１２５、１３５）が覆われていることを特徴とする。

これによると、アークはガイド部（１１１、１１２）に沿って伸びるため、アークを充分に引き伸ばすことができ、アークを確実に遮断することができる。

また、固定接点保持部材（１２、１３）のガイド部対向部位（１２５、１３５）がケース隔壁（１１３、１１４）により覆われているため、ガイド部対向部位（１２５、１３５）とガイド部（１１１、１１２）内のアークとの短絡を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁継電器において、ガイド部（１１１、１１２）は、ケース（１１）のうちアークが衝突する部位からケース（１１）の底部側に向かって延びていることを特徴とする。

これによると、ケース（１１）内の狭い空間内でもアークを充分に引き伸ばすことができ、アークを確実に遮断することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る電磁継電器を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 （ａ）は図１の固定接点保持部材の正面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。

本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係る電磁継電器は、樹脂よりなる板状のベース１０と、樹脂よりなる有底筒状で直方体のケース１１とを備えている。そして、ケース１１の開口部を塞ぐようにしてベース１０がケース１１に嵌合されており、ベース１０とケース１１とによって内部に空間（以下、内部空間という）１０ａが形成されている。

ベース１０には、導電金属製の２つの固定接点保持部材１２、１３が固定されている。２つの固定接点保持部材１２、１３は、ベース１０を貫通していて、一端側が内部空間１０ａ内に位置し、他端側が外部空間に位置し、中間部がベース１０の貫通孔内に位置している。

２つの固定接点保持部材１２、１３における内部空間１０ａ側の端部には、導電金属製の固定接点１４、１５がそれぞれかしめ固定されている。そして、２つの固定接点１４、１５は、２つの固定接点保持部材１２、１３により所定位置に位置決め保持される。

２つの固定接点保持部材１２、１３の外部空間側には、外部ハーネス（図示せず）と接続される負荷回路端子１２１、１３１が形成されている。そして、第１固定接点保持部材１２の第１負荷回路端子１２１は、外部ハーネスを介して電源（図示せず）に接続され、第２固定接点保持部材１３の第２負荷回路端子１３１は、外部ハーネスを介して電気負荷（図示せず）に接続される。

２つの固定接点保持部材１２、１３は、負荷回路端子１２１、１３１と連なりベース１０の貫通孔内に位置する挿入板部１２４、１３４を備えている。２つの固定接点保持部材１２、１３は、内部空間１０ａ側からベース１０の貫通孔に圧入して組み付けられる。そして、挿入板部１２４、１３４における反負荷回路端子側の端面である挿入板部端面１２５、１３５は、ベース１０から露出している。なお、挿入板部端面１２５、１３５は、本発明のガイド部対向部位に相当する。

また、ベース１０には、それぞれ電磁コイル１６に接続された２つのコイル端子１７（一方のみ図示）、およびヨーク１８が圧入等にて固定されている。

電磁コイル１６は、樹脂製のボビン１６１と、ボビン１６１に巻かれたコイルワイヤ１６２とを有し、通電時に電磁力を発生する。ボビン１６１の中心穴部には、磁性体金属材料よりなる固定鉄心１９が配置されている。

ヨーク１８は、磁性体金属材料よりなり、コ字状に曲げられており、電磁コイル１６により誘起された磁束の磁路を構成する。電磁コイル１６はヨーク１８に固定されている。

固定鉄心１９に対向する位置に、磁性体金属製の可動鉄片２０が配置されており、可動鉄片２０は、コイル通電時に固定鉄心１９側に吸引される。また、可動鉄片２０は、略Ｌ字状に曲げられた金属製の連結板２１によってヨーク１８に連結されている。連結板２１は、コイル非通電時に可動鉄片２０が固定鉄心１９から離れる向きの弾性力を可動鉄片２０に作用させる。

可動鉄片２０には、樹脂製の連結部材２２によって、コ字状の導電金属製の板バネ２３が連結されている。板バネ２３の両端には、導電金属製の可動接点２４、２５がかしめ固定されており、第１可動接点２４は第１固定接点１４に対向して配置され、第２可動接点２５は第２固定接点１５に対向して配置されている。なお、可動鉄片２０および板バネ２３は、本発明の可動部材を構成する。

第１固定接点１４および第１可動接点２４の側方には、第１可動接点２４が第１固定接点１４から離れる際に発生するアークに対してローレンツ力を作用させる第１永久磁石２６が配置されている。また、第２固定接点１５および第２可動接点２５の側方には、第２可動接点２５が第２固定接点１５から離れる際に発生するアークに対してローレンツ力を作用させる第２永久磁石２７が配置されている。これらの永久磁石２６、２７は、円柱状に形成されており、ケース１１の側壁に形成された凹部に挿入されている。

ベース１０には、内部空間１０ａ内に突出するベース隔壁１０１が形成されている。そして、このベース隔壁１０１により、第１固定接点１４および第１可動接点２４が配置された空間と第２固定接点１５および第２可動接点２５が配置された空間とが分離されている。

ここで、第１固定接点１４の中心と第１可動接点２４の中心とを通る線の方向を、第１接点並び方向Ｄ１とする。この第１接点並び方向Ｄ１に対して直交し且つ第１永久磁石２６を通る線の方向を第１磁石配置方向Ｅ１とする。また、第１固定接点１４と第１可動接点２４とが対向する領域においてアークに作用するローレンツ力の向きを、第１ローレンツ力作用向きＦ１とする。

そして、第１固定接点保持部材１２は、第１固定接点１４が装着された側の端面１２２が第１永久磁石２６に対向している。また、第１固定接点保持部材１２は、第１固定接点１４の近傍部位が第１磁石配置方向Ｅ１に沿って第１永久磁石２６から遠ざかる向きに延びた後に、第２固定接点保持部材１３から遠ざかる向きに延びている。

板バネ２３は、第１可動接点２４が装着された側の端面２３１が第１永久磁石２６に対向するとともに、第１可動接点２４の近傍部位が、第１磁石配置方向Ｅ１に沿って第１永久磁石２６から遠ざかる向きに延びている。

第１ローレンツ力作用向きＦ１が、第１接点並び方向Ｄ１および第１磁石配置方向Ｅ１に対して直交し、且つ、第２固定接点１５および第２可動接点２５から遠ざかる向きになるように、第１固定接点１４と第１可動接点２４との間の電流の向き、および第１固定接点１４と第１可動接点２４とが対向する領域での磁束の向きが、設定されている。

第１永久磁石２６における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の端部２６１は、第１固定接点保持部材１２の第１固定接点１４装着部における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の側面１２３、および板バネ２３の第１可動接点２４装着部における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の側面２３２よりも、第１ローレンツ力作用向きＦ１にさらに延びている。

第１永久磁石２６における第１ローレンツ力作用向きＦ１とは反対側の端部２６２は、第１固定接点１４における第１ローレンツ力作用向きＦ１とは反対側の端部１４１、および第１可動接点２４における第１ローレンツ力作用向きＦ１とは反対側の端部２４１よりも、第１ローレンツ力作用向きＦ１とは反対向きにさらに延びている。

ケース１１の内壁部のうち、第１固定接点１４および第１可動接点２４から見て第１ローレンツ力作用向きＦ１の対向位置に、換言すると、第１ローレンツ力作用向きＦ１に引き伸ばされたアークが衝突する部位に、凹部または溝状の第１ガイド部１１１が形成されている。第１ガイド部１１１は、第１接点並び方向Ｄ１と平行な方向に延びていて、第１ガイド部１１１に衝突したアークを第１接点並び方向Ｄ１と略平行な方向に（すなわち、ローレンツ力作用向きＦ１とは異なる向きに）案内するようになっている。

換言すると、第１ガイド部１１１は、ケース１１の内壁部のうちアークが最初に衝突する部位からケース１１の底部側に向かって延びていて、第１ガイド部１１１に衝突したアークをケース１１の開口部側から底部側に向かって案内するようになっている。

さらに、ケース１１のうち第１ガイド部１１１とベース１０との間には、第１ケース隔壁１１３が形成されている。そして、この第１ケース隔壁１１３により、第１固定接点保持部材１２の第１挿入板部端面１２５が覆われている。

次に、第２固定接点１５の中心と第２可動接点２５の中心とを通る線の方向を、第２接点並び方向Ｄ２とする。この第２接点並び方向Ｄ２に対して直交し且つ第２永久磁石２７を通る線の方向を第２磁石配置方向Ｅ２とする。また、第２固定接点１５と第２可動接点２５とが対向する領域においてアークに作用するローレンツ力の向きを、第２ローレンツ力作用向きＦ２とする。

そして、第２固定接点保持部材１３は、第２固定接点１５が装着された側の端面１３２が第２永久磁石２７に対向している。また、第２固定接点保持部材１３は、第２固定接点１５の近傍部位が第２磁石配置方向Ｅ２に沿って第２永久磁石２７から遠ざかる向きに延びた後に、第１固定接点保持部材１２から遠ざかる向きに延びている。

板バネ２３は、第２可動接点２５が装着された側の端面２３３が第２永久磁石２７に対向するとともに、第２可動接点２５の近傍部位が、第２磁石配置方向Ｅ２に沿って第２永久磁石２７から遠ざかる向きに延びている。

第２ローレンツ力作用向きＦ２が、第２接点並び方向Ｄ２および第２磁石配置方向Ｅ２に対して直交し、且つ、第１固定接点１４および第１可動接点２４から遠ざかる向きになるように、第２固定接点１５と第２可動接点２５との間の電流の向き、および第２固定接点１５と第２可動接点２５とが対向する領域での磁束の向きが、設定されている。

第２永久磁石２７における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の端部２７１は、第２固定接点保持部材１３の第２固定接点１５装着部における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の側面１３３、および板バネ２３の第２可動接点２５装着部における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の側面２３４よりも、第２ローレンツ力作用向きＦ２にさらに延びている。

第２永久磁石２７における第２ローレンツ力作用向きＦ２とは反対側の端部２７２は、第２固定接点１５における第２ローレンツ力作用向きＦ２とは反対側の端部１５１、および第２可動接点２５における第２ローレンツ力作用向きＦ２とは反対側の端部２５１よりも、第２ローレンツ力作用向きＦ２とは反対向きにさらに延びている。

ケース１１の内壁部のうち、第２固定接点１５および第２可動接点２５から見て第２ローレンツ力作用向きＦ２の対向位置に、換言すると、第２ローレンツ力作用向きＦ２に引き伸ばされたアークが衝突する部位に、凹部または溝状の第２ガイド部１１２が形成されている。第２ガイド部１１２は、第２接点並び方向Ｄ２と平行な方向に延びていて、第２ガイド部１１２に衝突したアークを第２接点並び方向Ｄ２と略平行な方向に（すなわち、ローレンツ力作用向きＦ２とは異なる向きに）案内するようになっている。

換言すると、第２ガイド部１１２は、ケース１１の内壁部のうちアークが最初に衝突する部位からケース１１の底部側に向かって延びていて、第２ガイド部１１２に衝突したアークをケース１１の開口部側から底部側に向かって案内するようになっている。

さらに、ケース１１のうち第２ガイド部１１２とベース１０との間には、第２ケース隔壁１１４が形成されている。そして、この第２ケース隔壁１１４により、第２固定接点保持部材１３の第２挿入板部端面１３５が覆われている。

次に、本実施形態に係る電磁継電器の作動を説明する。まず、電磁コイル１６に通電すると、その電磁力により可動鉄片２０が固定鉄心１９側に吸引され、第１可動接点２４が第１固定接点１４に当接するとともに、第２可動接点２５が第２固定接点１５に当接し、２つの固定接点１４、１５間が板バネ２３によって接続されて電気回路が閉じられる。一方、電磁コイル１６への通電が遮断されると、連結板２１の弾性力により可動接点２４、２５が固定接点１４、１５から離され、電気回路が開かれる。

そして、可動接点２４、２５が固定接点１４、１５から離れる際に発生するアークは、以下のようにして遮断される。

まず、第１固定接点１４と第１可動接点２４との間に発生したアークは、図３に白抜き矢印で示すように、ローレンツ力により第１ローレンツ力作用向きＦ１に引き伸ばされつつ、第１永久磁石２６における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の端部２６１側に向かって曲がりながら引き伸ばされる。すなわち、アークは、第１固定接点保持部材１２や板バネ２３から遠ざかる向きに引き伸ばされる。

ここで、第１永久磁石２６における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の端部２６１は、第１固定接点保持部材１２における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の側面１２３、および板バネ２３における第１ローレンツ力作用向きＦ１側の側面２３２よりも、第１ローレンツ力作用向きＦ１にさらに延びているため、アークを従来よりも長く引き伸ばすことができる。したがって、低電圧用の電磁継電器のようにアーク長が短い場合は、アークが第１ガイド部１１１の内壁面に衝突する以前にアークが遮断される。

また、高電圧用の電磁継電器のようにアーク長が長い場合は、図４に示すように、そのアークは第１ガイド部１１１の内壁面に衝突した後、第１ガイド部１１１に案内されてケース１１の底部側に向かって引き伸ばされて遮断される。このように、アークは第１ガイド部１１１に沿って伸びることができるため、ケース１１内の狭い空間内でもアークを充分に引き伸ばすことができ、アークをより確実に遮断することができる。

また、第１固定接点保持部材１２の第１挿入板部端面１２５が第１ケース隔壁１１３により覆われているため、第１挿入板部端面１２５と第１ガイド部１１１内のアークとの短絡を防止することができる。

一方、第２固定接点１５と第２可動接点２５との間に発生したアークは、図３に白抜き矢印で示すように、ローレンツ力により第２ローレンツ力作用向きＦ２に引き伸ばされつつ、第２永久磁石２７における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の端部２７１側に向かって曲がりながら引き伸ばされる。すなわち、アークは、第２固定接点保持部材１３や板バネ２３から遠ざかる向きに引き伸ばされる。

ここで、第２永久磁石２７における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の端部２７１は、第２固定接点保持部材１３における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の側面１３３、および板バネ２３における第２ローレンツ力作用向きＦ２側の側面２３４よりも、第２ローレンツ力作用向きＦ２にさらに延びているため、アークを従来よりも長く引き伸ばすことができる。したがって、低電圧用の電磁継電器のようにアーク長が短い場合は、アークが第２ガイド部１１２の内壁面に衝突する以前にアークが遮断される。

また、高電圧用の電磁継電器のようにアーク長が長い場合は、図４に示すように、そのアークは第２ガイド部１１２の内壁面に衝突した後、第２ガイド部１１２に案内されてケース１１の底部側に向かって引き伸ばされて遮断される。このように、アークは第２ガイド部１１２に沿って伸びることができるため、ケース１１内の狭い空間内でもアークを充分に引き伸ばすことができ、アークをより確実に遮断することができる。

また、第２固定接点保持部材１３の挿入板部端面１３５が第２ケース隔壁１１４により覆われているため、第２挿入板部端面１３５と第２ガイド部１１２内のアークとの短絡を防止することができる。

また、本実施形態では、第１固定接点１４と第１可動接点２４との間の電圧、および第２固定接点１５と第２可動接点２５との間の電圧は、分圧により半分となり、アーク長が短くなるため、アークをより確実に遮断することができる。

また、第１固定接点保持部材１２は、第１固定接点１４の近傍部位が第１磁石配置方向Ｅ１に沿って第１永久磁石２６から遠ざかる向きに延びた後に、第２固定接点保持部材１３から遠ざかる向きに延びており、第２固定接点保持部材１３は、第２固定接点１５の近傍部位が第２磁石配置方向Ｅ２に沿って第２永久磁石２７から遠ざかる向きに延びた後に、第１固定接点保持部材１２から遠ざかる向きに延びているため、第１固定接点保持部材１２と第２固定接点保持部材１３との間の絶縁性を高めることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、接点間電圧を分圧により半分にするために接離する接点を２組設けたが、接点間電圧を下げる必要がなければ接離する接点を１組にしてもよい。

１０ ベース
１１ ケース
１２ 第１固定接点保持部材
１３ 第２固定接点保持部材
１４ 第１固定接点
１５ 第２固定接点
１６ 電磁コイル
２０ 可動鉄片（可動部材）
２３ 板バネ（可動部材）
２４ 第１可動接点
２５ 第２可動接点
２６ 第１磁石
２７ 第２磁石
１１１ 第１ガイド部
１１２ 第２ガイド部
１１３ 第１ケース隔壁
１１４ 第２ケース隔壁
１２１ 第１負荷回路端子
１３１ 第２負荷回路端子
１２５ 第１挿入板部端面（ガイド部対向部位）
１３５ 第２挿入板部端面（ガイド部対向部位）

Claims (2)

1. 有底筒状のケース（１１）と、
   前記ケース（１１）の開口部を塞ぐ板状のベース（１０）と、
   前記ケース（１１）と前記ベース（１０）とによって形成された内部空間（１０ａ）に配置されて、通電時に電磁力を発生する電磁コイル（１６）と、
   前記内部空間（１０ａ）に配置されて、前記電磁コイル（１６）の電磁力により駆動される可動部材（２０、２３）と、
   前記可動部材（２０、２３）の一端側に装着された可動接点（２４、２５）と、
   前記内部空間（１０ａ）に配置されて、前記可動接点（２４、２５）と接離する固定接点（１４、１５）と、
   前記ベース（１０）を貫通した状態で前記ベース（１０）に固定され、前記内部空間（１０ａ）内に位置する一端側に前記固定接点（１４、１５）が装着されるとともに、外部空間に突出する負荷回路端子（１２１、１３１）に外部ハーネスが接続される固定接点保持部材（１２、１３）と、
   前記固定接点（１４、１５）および前記可動接点（２４、２５）の側方に配置され、前記固定接点（１４、１５）と前記可動接点（２４、２５）との間に発生するアークにローレンツ力を作用させる磁石（２６、２７）とを備える電磁継電器において、
   前記固定接点（１４、１５）と前記可動接点（２４、２５）とが対向する領域でのローレンツ力の作用向きをローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）としたとき、
   前記ケース（１１）における前記ローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）に引き伸ばされたアークが衝突する部位に、衝突後のアークが前記ローレンツ力作用向き（Ｆ１、Ｆ２）とは異なる向きに引き伸ばされるようにアークを案内するガイド部（１１１、１１２）が形成され、
   さらに、前記ケース（１１）における前記ガイド部（１１１、１１２）と前記ベース（１０）との間に設けられたケース隔壁（１１３、１１４）により、前記固定接点保持部材（１２、１３）における前記ガイド部（１１１、１１２）に対向するガイド部対向部位（１２５、１３５）が覆われていることを特徴とする電磁継電器。
2. 前記ガイド部（１１１、１１２）は、前記ケース（１１）のうちアークが衝突する部位から前記ケース（１１）の底部側に向かって延びてい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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