JP2011009002A

JP2011009002A - 電磁リレー

Info

Publication number: JP2011009002A
Application number: JP2009150025A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Matsui; 靖松井
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】吸引力の幅を大きくして、組立に際して調整を容易にする。
【解決手段】電磁リレー１は、コイルブロック１１の内部に摺動自在に挿通され、両端部が突き出た状態のアーマチュア１２と、コイルブロックの両端部両面に対向して配置された一対の継鉄１３ａ、１３ｂと、一対の継鉄１３ａ、１３ｂに挟持された永久磁石１４と、アーマチュア１２に係止されたカード１５と、カード１５に橋架された一対の可動ばね１６ａ、１６ｂと、可動ばね１６ａ、１６ｂのそれぞれ一端に固着された可動接点１７ａ、１７ｂと、可動接点１７ａ、１７ｂに対向して配置された固定接点１８ａ、１８ｂを備えて構成し、アーマチュア１２は、その後端部の一方の面に段差を設けて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁リレーに係り、特に永久磁石を用い、接極子及び継鉄と共に磁気回路を形成して、高能率に接点を開閉する電磁リレーに関する。

従来から、磁気回路に永久磁石を用いることによって、ラッチング動作又はシングルステイブル動作を行う電磁リレーが提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。図１０は、このような電磁リレーの一例の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。また、図１１は、電磁リレーにおける電磁石ブロックの概略構成を示す斜視図である。

図１０及び図１１において、電磁リレー３は、コイルが巻回されたコイルブロック３１と、コイルブロック３１の内部に摺動可能に挿通され、両端部が突き出た状態のアーマチュア３２と、アーマチュア３２の両端部両面に対向して配置された一対の継鉄３３ａ、３３ｂと、両継鉄３３ａ、３３ｂ間に挟持された永久磁石３４と、アーマチュア３２に係止されたカード３５と、一端に可動接点３７ａ、３７ｂが固着され、カード３５が橋架された可動ばね３６ａ、３６ｂと、可動接点３７ａ、３７ｂと当接、離隔する固定接点３８ａ、３８ｂを備え、これらが絶縁性のボディ３０に立設された構成となっている（。

上記の電磁リレー３は、コイルブロック３１を流れる電流に変化が生ずると、アーマチュア３２の継鉄３３ａ、３３ｂへの吸引力とそれに抗する可動ばね３６ａ、３６ｂの負荷力とのバランスが変わり、可動接点３６ａ、３６ｂと固定接点３８ａ、３８ｂがそれぞれ接触、若しくは離隔する。即ち、コイルブロック３１に電流が流れると、発生した磁束及び永久磁石３４の磁束によってアーマチュア３２が継鉄３３ａに吸引され、カード１５によって可動ばね３６ａ、３６ｂが変位して、離隔状態にあった可動接点３６ａ、３６ｂと固定接点３８ａ、３８ｂがそれぞれ接触する。一方、コイルブロック３１への電流が断たれると、アーマチュア３２は可動ばね３６ａ、３６ｂのばね負荷力によって復帰し、可動接点３６ａ，３６ｂと固定接点３８ａ、３８ｂがそれぞれ離隔する。

図１２は、アーマチュア３２に対する継鉄３３ａ、３３ｂの吸引力と可動ばね３６ａ、３６ｂのばね負荷力の関係を示す図である。同図において、１００％ＡＴで示す曲線は電磁リレー３が安定動作をするための吸引力であり、５０％ＡＴの曲線は電磁リレー３が動作を開始するための吸引力である。なお、各吸引力はコイルブロック３１に流れる電流から計算される起磁力（アンペアターン）の定格に対する割合をパラメータとして表している。

このようにして、電磁リレー３は、吸引力とばね負荷力との整合をとることにより、可動接点３６ａ、３６ｂと固定接点３８ａ、３８ｂの当接、離隔を行っている。

しかしながら、図１２に示すように、この例では吸引力の幅が小さく、ばね負荷力との整合をとることが容易ではない。このため、電磁リレー３の組立に際して、調整が困難である。

特開平０５−２９６９号公報実開昭６２−１７５６４５号公報特開平０６−２６００７２号公報特開平０５−２９６７号公報特開昭６１−３４９０４号公報特開平０５−２９６６号公報

このように、従来の電磁リレーでは、吸引力の幅が小さく、ばね負荷力との整合をとることが容易ではないため、電磁リレーの組立に際して、調整が困難であるという課題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、組立に際して調整が容易な電磁リレーを提供することを目的とする。

本発明の電磁リレーは、コイルと、前記コイル内部に摺動自在に挿通され、両端部が突き出た状態で保持された接極子と、前記コイルの両端部両面に対向して配置された一対の継鉄と、前記一対の継鉄に挟持された永久磁石と、前記接極子に係止されたカードと、前記カードに橋架された可動ばねと、前記可動ばねの一端に固着された可動接点と、前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備える電磁リレーであって、前記接極子は、前記接点形成端の反対側のいずれか一方の面に、段差を設けて形成されたことを特徴とするものである。

この構成により、接極子の継鉄に対する吸引力と、それに抗する可動ばね負荷力との整合を容易にとることができ、電磁リレーの組立に際して調整が容易となる。
なお、望ましくは、前記接極子は、両端部で肉薄となるように形成することで、吸引力の幅を増大することができる。
一方、前記接極子は、段差部で肉厚となるように形成することで、吸引力の増大をはかることができるが、吸引力の幅は小さくなる。この場合は、ばね負荷が大きい場合には適用可能である。

本発明によれば、組立に際して調整が容易な電磁リレーを提供できる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る電磁リレーの概略構成を示す上部平面図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る電磁リレーの概略構成を示す側面図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの概略構成を示す斜視図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、電磁石ブロックの概略構成を示す平面図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの動作と磁気回路を示す図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの動作と磁気回路を示す図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの動作と磁気回路を示す図本発明の実施の形態１に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの動作と磁気回路を示す図本発明の実施の形態２に係る電磁リレーにおいて、アーマチュアの概略構成を示す斜視図本発明の実施の形態に係る電磁リレーにおいて、吸引力と可動ばね負荷力との関係を示す図（ａ）従来の電磁リレーの概略構成を示す平面図（ｂ）従来の電磁リレーの概略構成を示す側面図従来の電磁リレーにおいて、電磁石ブロックの概略構成を示す斜視図従来の電磁リレーにおいて、吸引力と可動ばね負荷力との関係を示す図

以下、本発明の実施の形態に係る電磁リレーについて、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電磁リレーの概略構成を示す、（ａ）平面図、（ｂ）側面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る電磁リレーのアーマチュアの概略構成を示す斜視図、図３は、本発明の実施の形態に係る電磁リレーの電磁石ブロックの概略構成を示す平面図である。

図１において、本発明の実施の形態に係る電磁リレー１は、コイルブロック１１と、アーマチュア（接極子）１２、第１継鉄１３ａ、第２継鉄１３ｂ及び永久磁石１４からなる電磁石ブロックと、カード１５、可動ばね１６ａ、１６ｂ、可動接点１７ａ、１７ｂ及び固定接点１８ａ、１８ｂからなる接点機構部からなり、これらが樹脂製のベース１０上に立設される構成である。なお、本実施の形態の電磁リレー１は、その組み立て後の状態において、不図示のカバーが被せられた箱体として形成される。

コイルブロック１１は、樹脂等の絶縁材からなる円筒状のコイルボビンに、コイルが所定回数巻回されたものである。

アーマチュア１２は、図２に示すように、電磁軟鉄等の磁性材料により長尺板状に形成され、後端部に段差Ｂ１を有する構成である。すなわちこの段差Ｂ１はアーマチュアの接点形成端の反対側のいずれか一方の面に、形成されている。このアーマチュア１２は、両端部が突き出た状態でコイルブロック１１の内部に摺動可能に挿通され（図１参照）、両端部の両面が図３に示すように、第１及び第２継鉄１３ａ、１３ｂの両端部にそれぞれ対向して配置され、コイルブロック１１を励磁した際に、第１、第２継鉄１３ａ、１３ｂ及び永久磁石１４と共に磁路を形成して、第１継鉄１３ａ又は第２継鉄１３ｂに吸引、離反される。なお、このときアーマチュア１２に形成された段差Ｂ１により、後端部における第２継鉄１３ｂとの間で大きなエアギャップＧが形成される。

第１及び第２継鉄１３ａ、１３ｂは、電磁軟鉄等の磁性材料によりＵ字板状に形成され、両端部を磁極部としてアーマチュア１２の両端部に対向して配置される（図１参照）。そして、コイルブロック１１を励磁することにより発生する磁束の磁路を形成し、可動ばね１６ａ、１６ｂのばね負荷力との整合をとることにより、両端部でアーマチュア１２を吸引して、可動接点１７ａ、１７ｂと固定接点１８ａ、１８ｂの当接、及び離隔を行う。

永久磁石１４は、平板状に形成されて板厚方向に磁化され、第１及び第２継鉄１３ａ、１３ｂに挟持される。永久磁石１４の磁束は、第２継鉄１３ｂ、アーマチュア１２の先端部から後端部、第１継鉄１３ａを経て再び永久磁石１４に至る第１閉磁路と、第２継鉄１３ｂ、アーマチュア１２の後端部から先端部、第１継鉄１３ａを経て再び永久磁石１４に至る第２閉磁路を形成する。そして、これら第１及び第２の閉磁路により、コイルブロック１１を励磁していない時に、アーマチュア１２の先端部と第２継鉄１３ｂとの間に吸引保持力を発生させる。

カード１５は、絶縁性を有する合成樹脂により逆Ｕ字状に形成されて、その中央部がアーマチュア１２に係止され、両端部が可動ばね１６ａ、１６ｂに橋架される。この構成により、アーマチュア１２の動作を可動ばね１６ａ、１６ｂに伝達することができる。

可動ばね１６ａ、１６ｂは、洋白等の非磁性薄板ばね材料により長尺状に形成されて、一端にそれぞれ可動接点１７ａ、１７ｂがかしめ固着され、コイルブロック１１の長手方向両側で略平行に沿うようにして、他端が不図示の可動端子に固定されている。この可動ばね１６ａ、１６ｂは、その長手方向の略中央をカード１５によって駆動されることで、可動接点１６ａ、１７ｂを固定接点１８ａ、１８ｂに当接、離隔する。

可動接点１７ａ、１７ｂは、接触抵抗の低い、例えば銀合金等の接点材料を用いて表面を凸曲面とした円盤状に形成され、それぞれ可動ばね１６ａ、１６ｂの一端にかしめ固着される。

固定接点１８ａ、１８ｂは、可動接点１７ａ、１７ｂと同様の銀合金等の接点材料を用いて表面を平面とした円盤状に形成され、不図示の可動端子に固定されている。

次に、以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電磁リレー１の概略動作について説明する。

図１の状態において、コイルブロック１１を所定の極性に励磁すると、発生した磁束及び永久磁石１４の磁束によって、アーマチュア１２の先端部が第１継鉄１３ａの先端部端面に吸引される。すると、アーマチュア１２に係止されたカード１５に橋架された可動ばね１６ａ、１６ｂが変位して、離隔していた可動接点１７ａ、１７ｂがそれぞれ固定接点１８ａ、１８ｂに当接する。

コイルブロック１１の励磁を断つと、アーマチュア１２の先端部と可動ばね１６ａ、１６ｂは、永久磁石１４の磁束による第２継鉄１３ｂの吸引力に抗して、ばね負荷力により元の状態に復帰し、可動接点１７ａ，１７ｂと固定接点１８ａ、１８ｂはそれぞれ元の離隔状態になる。

次に、本実施の形態の電磁リレー１の作用効果について、図４乃至図７を用いて説明する。図４乃至図７は、コイルブロック１１の励磁及び無励磁状態におけるアーマチュア１２の動作状態と、アーマチュア１２、第１継鉄１３ａ、第２継鉄１３ｂ及び永久磁石１４からなる磁気回路を示す図である。

図４は、アーマチュア１２の先端部がｂ接点側（継鉄１３ｂ側）に吸引され、コイルブロック１１が無励磁の状態を示すものであり、永久磁石１４により実線及び破線の矢印方向に磁束が流れる磁気回路が形成されている。しかしながら、このときアーマチュア１２の後端部に段差があるため、その部分のエアギャップＧ１が大きくなり、破線矢印方向の磁束が減少して、アーマチュア１２先端部のｂ接点側への吸引力が増大する。

図５は、アーマチュア１２の先端部がｂ接点側に吸引されたまま、コイルブロック１１を励磁した状態であり、この励磁により一点鎖線及び二点鎖線で示す矢印方向の磁束が発生する。しかしながら、アーマチュア１２の後端部に段差があってエアギャップＧ１が大きいため、一点鎖線矢印方向の磁束には変化がないものの、破線及び二点鎖線で示す矢印方向の磁束が減少する。

このとき吸引力は、大きいエアギャップＧ１を流れる実線矢印方向の磁束より、小さいエアギャップＧ２を流れる二点鎖線で示す矢印方向の磁束変化に影響されて、アーマチュア１２先端部のｂ接点側への吸引力が減少する。また、コイルブロック１１の励磁電流が増加するにつれて一点鎖線矢印方向の磁束が増加し、その影響が小さくなる。これにより、吸引力の幅が増大する。

図６は、アーマチュア１２の先端部がａ接点側（継鉄１３ａ側）に吸引され、コイルブロック１１が無励磁の状態を示すものであり、永久磁石１４により実線及び破線の矢印方向に磁束が流れる磁気回路が形成される。しかしながら、このときアーマチュア１２の後端部に段差があるため、その部分のエアギャップＧ１が大きくなり、破線矢印方向の磁束が減少して、アーマチュア１２先端部のｂ接点側への吸引力が増大し、ａ接点側への吸引力が減少する。

図７は、アーマチュア１２の先端部がａ接点側に吸引され、コイルブロック１１を励磁した状態を示すもので、この励磁により破線、一点鎖線及び二点鎖線で示す矢印方向の磁束が増加する。しかしながら、アーマチュア１２の後端部に段差があってエアギャップＧ１が大きいため、一点鎖線矢印方向の磁束には変化がないものの、破線及び二点鎖線で示す矢印方向の磁束が減少する。

このとき吸引力は、大きいエアギャップＧ２を流れる二点鎖線矢印方向の磁束より、小さいエアギャップＧ３を流れる破線で示す矢印方向の磁束変化に影響されて、アーマチュア１２先端部のａ接点側への吸引力が減少する。また、コイルブロック１１の励磁電流が増加するにつれて、一点鎖線矢印方向の磁束が増加し、その影響が小さくなる。これにより、吸引力の幅が増大する。

以上説明したように、このような本発明の実施の形態に係る電磁リレー１によれば、コイルブロック１１の内部に摺動自在に挿通され、両端部が突き出た状態のアーマチュア１２と、コイルブロックの両端部両面に対向して配置された一対の継鉄１３ａ、１３ｂと、一対の継鉄１３ａ、１３ｂに挟持された永久磁石１４と、アーマチュア１２に係止されたカード１５と、カード１５に橋架された一対の可動ばね１６ａ、１６ｂと、可動ばね１６ａ、１６ｂのそれぞれに固着された可動接点１７ａ、１７ｂと、可動接点１７ａ、１７ｂに対向して配置された固定接点１８ａ、１８ｂを備えて構成し、アーマチュア１２は、その後端部の一方の面に段差Ｂ１を設けて形成する。これにより、磁束が増加するにつれて、アーマチュア１２の継鉄１３ａ、１３ｂに対する吸引力の幅が増加し、吸引力と可動ばね１６ａ、１６ｂによるばね負荷力との整合をとることが容易となる。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。
前記実施の形態１の電磁リレー１におけるアーマチュア１２は、後端部の一方の面に他の面より低くなるような段差Ｂ１を形成したものであったが、本実施の形態では、図８に示すように、他の面より厚くなるような段差Ｂ２を形成したアーマチュア２２を構成している。

図９は、吸引力と可動ばね１６ａ、１６ｂのばね負荷力との関係を示す図である。同図において、実線（アーマチュア２２を用いた場合）、破線（図１２に示す従来のアーマチュア３２を用いた場合）で示すように、可動ばね１６ａ、１６ｂのばね負荷力が大きい場合に、アーマチュア２２を用いることで吸引力の幅を増加することができる。

１電磁リレー
１１コイルブロック
１２、２２アーマチュア
１３ａ第１継鉄
１３ｂ第２継鉄
１４永久磁石
１５カード
１６ａ、１６ｂ可動ばね
１７ａ、１７ｂ可動接点
１８ａ、１８ｂ固定接点
Ｂ１、Ｂ２段差

Claims

コイルと、前記コイル内部に摺動自在に挿通され、両端部が突き出た状態で保持された接極子と、前記コイルの両端部両面に対向して配置された一対の継鉄と、前記一対の継鉄に挟持された永久磁石と、前記接極子に係止されたカードと、前記カードに橋架された可動ばねと、前記可動ばねの一端に固着された可動接点と、前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備える電磁リレーであって、
前記接極子は、
接点形成端の反対側のいずれか一方の面に、段差を設けて形成された電磁リレー。
請求項１に記載の電磁リレーであって、
前記接極子は、前記段差で肉薄となるように形成された電磁リレー。