JP2012142231A - 永久磁石作動型スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータが操作部を移動操作することにより接点部が開閉動作する機械式スイッチと同様の構成において、接点開閉構造の動作寿命を向上させる。
【解決手段】永久磁石作動型スイッチ１０は、固定接点１２及び可動接点１４を有する接点部１６と、可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させる操作部１８とを備える。操作部１８は、可動接点１４に連動して変位可能な第１の永久磁石３６と、第１の永久磁石３６に対して移動可能な第２の永久磁石３８とを備える。第２の永久磁石３８を第１の永久磁石３６に対して移動させたときに第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間に生じる磁気作用により、第１の永久磁石３６を変位させるとともに、第１の永久磁石３６の変位に連動して可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、永久磁石作動型スイッチに関する。

磁界の変化により接点部が開閉動作する磁気応動型の接点開閉構造において、接点部の可動側部品に永久磁石を併設し、この永久磁石に電磁石の可変磁界を作用させることにより、永久磁石を変位させるとともに可動側部品を開閉動作させる構成が知られている。例えば特許文献１は、有極リレーにおいて、コイルを巻回した鉄芯と、固定接点に接離する可動接点を有する可動ばねと、鉄芯の磁極端に対向する位置で可動ばねに取着される永久磁石とを備え、コイルの励磁時に鉄芯の磁極端と永久磁石との間に生じる磁気作用により、永久磁石が駆動され、それに伴い可動ばねが撓んで可動接点が開閉動作する構成を開示する。

特開平９−２９３４４３号公報

オペレータが操作部を移動操作することにより接点部が開閉動作する機械式スイッチ（押釦スイッチ、スライドスイッチ、トグルスイッチ、ロータリスイッチ等）は、一般に、操作部の移動を接点部の可動側部品に直接的に伝達することにより、可動側部品を開閉動作させている。この構成では、操作部と接点部との間の動力伝達領域に生じ得る摩耗が接点部の開閉動作に影響を及ぼすことが懸念される。これに対し、電磁石が生じる磁界の変化により永久磁石が変位し、それに伴い接点部の可動側部品が開閉動作する前述した磁気応動型の接点開閉構造は、電磁石と接点部との間の動力伝達が非接触で行われるから、接点開閉構造の動作寿命を向上させることができる。

本発明の一態様は、固定接点及び固定接点に接触及び分離可能な可動接点を有する接点部と、可動接点を固定接点に接触又は分離させる操作部とを具備するスイッチにおいて、操作部は、可動接点に連動して変位可能な第１の永久磁石と、第１の永久磁石に対して移動可能な第２の永久磁石とを具備し、第２の永久磁石を第１の永久磁石に対して移動させたときに第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に生じる磁気作用により、第１の永久磁石を変位させるとともに、第１の永久磁石の変位に連動して可動接点を固定接点に接触又は分離させること、を特徴とする永久磁石作動型スイッチを提供する。

上記した永久磁石作動型スイッチにおいて、接点部は、可動接点を有する可動ばね端子を備えることができ、操作部は、可動ばね端子を押圧する可動押圧部材を備えることができる。この場合、第１の永久磁石は、可動押圧部材に設けられる。

上記した永久磁石作動型スイッチにおいて、操作部は、第１の永久磁石の変位方向に交差する方向へ移動可能な操作部材を備えることができる。この場合、第２の永久磁石は、操作部材に設けられる。

本発明の一態様による永久磁石作動型スイッチでは、第２の永久磁石を第１の永久磁石に対して移動させたときに第１の永久磁石と第２の永久磁石との間に生じる磁気作用（引力又は斥力）により、第１の永久磁石を変位させるとともに、第１の永久磁石の変位に連動して可動接点を固定接点に接触又は分離させることができる。この構成によれば、操作部における第２の永久磁石の移動動作が、操作部における第１の永久磁石の変位動作に非接触に変換される。したがって、オペレータが操作部を移動操作することにより接点部が開閉動作する従来の機械式スイッチに比較して、操作部と接点部との間の動力伝達領域における摩耗の発生が低減され、接点開閉構造の動作寿命が向上する。

本発明の第１の実施形態による永久磁石作動型スイッチの斜視図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの正面図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの（ａ）平面図、及び（ｂ）底面図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの分解斜視図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの内部構造を模式図的に示す斜視図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの接点部を示す斜視図である。 図１の永久磁石作動型スイッチの接点開閉動作を説明する断面図で、（ａ）接点開成状態、及び（ｂ）接点閉成状態を示す。 図１の永久磁石作動型スイッチの一構成要素の拡大斜視図である。 変形例による永久磁石作動型スイッチを模式図的に示す図で、図７（ａ）に対応する断面図である。 図９の永久磁石作動型スイッチの一構成要素の拡大斜視図である。 他の変形例による永久磁石作動型スイッチの接点開閉動作を説明する断面図で、（ａ）接点開成状態、及び（ｂ）接点閉成状態を示す。 本発明の第２の実施形態による永久磁石作動型スイッチの斜視図である。 図１２の永久磁石作動型スイッチの正面図である。 図１２の永久磁石作動型スイッチの平面図である。 図１２の永久磁石作動型スイッチの内部構造を模式図的に示す斜視図である。 図１２の永久磁石作動型スイッチの接点開閉動作を説明する断面図で、（ａ）接点開成状態、及び（ｂ）接点閉成状態を示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

図１〜図３は、本発明の第１の実施形態による永久磁石作動型スイッチ１０の外観を示す図、図４〜図６は、永久磁石作動型スイッチ１０の内部構造を示す図、図７は、永久磁石作動型スイッチ１０の接点開閉動作を示す図、図８は、永久磁石作動型スイッチ１０の一構成要素を示す図である。

永久磁石作動型スイッチ１０は、固定接点１２及び固定接点１２に接触及び分離可能な可動接点１４を有する接点部１６と、可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させる操作部１８と、接点部１６を支持する基部２０と、操作部１８を支持する筐体構造２２とを備えている（図４）。

接点部１６は、固定接点１２を有する固定端子２４と、可動接点１４を有する可動ばね端子２６とを備える（図６）。固定端子２４は、例えば板金材料から所定形状に打ち抜いてＬ字状に折曲形成される導電性薄板部材からなる。可動ばね端子２６は、例えばばね用燐青銅の薄板から所定形状に打ち抜いてＬ字状に折曲形成される導電性薄板部材からなる。固定接点１２及び可動接点１４は、銀合金等の適当な接点材料から形成され、固定端子２４及び可動ばね端子２６の所定位置にかしめ等により固定される。

固定端子２４は、一表面に固定接点１２を担持する長手方向一端側の接点担持部分２４ａと、接点担持部分２４ａに略直交する方向に延長される中間の取付部分２４ｂと、取付部分２４ｂからピン状に延長される長手方向他端側のリード部分２４ｃとを有する（図４）。可動ばね端子２６は、一表面に可動接点１４を担持する長手方向一端側の接点担持部分２６ａと、接点担持部分２６ａに略直交する方向に延長される中間の取付部分２６ｂと、接点担持部分２６ａと取付部分２６ｂとの間でＬ字状に延長される弾性ヒンジ部分２６ｃと、弾性ヒンジ部分２６ｃとは反対側で取付部分２６ｂからピン状に延長される長手方向他端側のリード部分２６ｄとを有する（図４）。可動ばね端子２６の全長は、固定端子２４の全長よりも長くなっている。

固定端子２４と可動ばね端子２６とは、基部２０から見て固定端子２４の外側に可動ばね端子２６が配置されて、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触及び分離可能に対向する位置関係で、基部２０に支持される。さらに詳述すると、固定端子２４及び可動ばね端子２６のリード部分２４ｃ、２６ｄ同士が略平行に離間して対向配置されるとともに、可動ばね端子２６の弾性ヒンジ部分２６ｃが撓んでいない平常状態では、固定端子２４及び可動ばね端子２６の接点担持部分２４ａ、２６ａ同士が略平行に離間して対向配置される（図７（ａ））。

図示の永久磁石作動型スイッチ１０は、固定端子２４と可動ばね端子２６との組み合わせを２組備えて、それぞれの組の固定接点１２と可動接点１４とが互いに同期して開閉動作する２回路１接点の構成を有している。なお、本発明に係る永久磁石作動型スイッチの回路数や接点数は、限定されない。

基部２０は、固定端子２４と可動ばね端子２６とを上記相対配置で固定的に支持する端子固定部材２８と、端子固定部材２８が搭載される回路基板３０とを備える。端子固定部材２８は、例えば樹脂材料から一体成形される電気絶縁性の板状部材である。端子固定部材２８の所定位置には、固定端子２４の取付部分２４ｂと可動ばね端子２６の取付部分２６ｂとを個々に圧入等により固定する複数のスリット３２が貫通形成される（図６）。回路基板３０は、例えば一般的なリジッドプリント基板である。回路基板３０の所定位置には、固定端子２４のリード部分２４ｃと可動ばね端子２６のリード部分２６ｄとを個々に電気的に接続する複数のスルーホール３４が貫通形成される（図３（ｂ））。

操作部１８は、可動接点１４に連動して変位可能な第１の永久磁石３６と、第１の永久磁石３６に対して移動可能な第２の永久磁石３８と、第１の永久磁石３６が設けられる可動押圧部材４０と、第２の永久磁石３８が設けられる操作部材４２とを備える。

可動押圧部材４０は、例えば樹脂材料から一体成形されるＬ字状の梁状部材である。可動押圧部材４０の先端には、第１の永久磁石３６を固定的に受容する有底の凹所４４と、凹所４４に隣接して凹所４４とは反対側に突出する一対（１つのみ図示）の突起４６とが設けられる。可動押圧部材４０は、凹所４４及び突起４６を先端に有する磁石担持部分４０ａと、磁石担持部分４０ａからＬ字状に延びる撓み部分４０ｂとを有する。可動押圧部材４０は、撓み部分４０ｂの基端で、例えば樹脂材料から一体成形される矩形枠状の装着部材４８に一体に連結される。

可動押圧部材４０は、先端の凹所４４を、装着部材４８の内側開口領域から離背する側に向けるとともに、一対の突起４６を、装着部材４８の内側開口領域に対向する側に向けて、装着部材４８に片持ち梁式に支持される。可動押圧部材４０は、それ自体（特に撓み部分４０ｂ）の弾性変形により、磁石担持部分４０ａが、一対の突起４６を装着部材４８の内側開口領域に接近又は離反させる方向へ、弾性的に変位することができる。そして、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａが変位すると、同時に、凹所４４に受容した第１の永久磁石３６が、装着部材４８の内側開口領域に接近又は離反する方向へ変位する。

第１の永久磁石３６は、略直方体の形状を有し、厚み方向に磁化（着磁）されるとともに、その磁化方向を、可動押圧部材４０の凹所４４の深さ方向（すなわち可動押圧部材４０の撓み方向）に向けて、凹所４４に固定して受容される。したがって第１の永久磁石３６は、可動押圧部材４０の凹所４４に受容された状態で、凹所４４から露出する平坦な端面が一方の極性の磁極面３６ａとなり、凹所４４の底面に対向する反対側の端面が他方の極性の磁極面３６ｂとなる。これにより、第１の永久磁石３６は、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの弾性的な変位を伴いながら、それ自体の磁化方向に略平行な方向へ変位することになる。

可動押圧部材４０を片持ち支持する装着部材４８は、端子固定部材２８の外縁に沿った部位に固定して取り付けられる。一対の固定端子２４と一対の可動ばね端子２６とを所定位置に取り付けた基部２０の端子固定部材２８に対し、装着部材４８を所定位置に装着すると、両固定端子２４の接点担持部分２４ａ及び固定接点１２と、両可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａ及び可動接点１４とが、可動押圧部材４０と装着部材４８との間に画定される空間に配置される（図５）。この状態で、可動押圧部材４０の先端の一対の突起４６は、それぞれの先端が、一対の可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａの、可動接点１４とは反対側の表面に、個々に当接可能な位置に配置される。また、可動押圧部材４０と一対の可動ばね端子２６とがいずれも撓みを生じていない平常状態では、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａが各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに対し略平行に配置される。なお、可動押圧部材４０と装着部材４８とは、互いに別体に形成されて後工程で組み合わされる構成としても良い。

操作部材４２は、例えば樹脂材料から一体成形される板状部材である。操作部材４２は、矩形平板状の主部分５０と、主部分５０の一表面に形成され、第２の永久磁石３８を固定的に受容する有底の凹所５２と、主部分５０の反対側の表面に形成され、オペレータが操作部１８を移動操作するための摘み５４とを備える（図７）。操作部材４２は、主部分５０の長手方向を可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの延長方向に向けるとともに、凹所５２を可動押圧部材４０の凹所４４に対向する側に向けて、磁石担持部分４０ａの延長方向に略平行な方向へ直線的に移動可能に、筐体構造２２に支持される。そして、操作部材４２の移動に伴い、凹所５２に受容した第２の永久磁石３８が、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの延長方向に略平行な方向へ移動する。

第２の永久磁石３８は、第１の永久磁石３６の約２倍の長さを有する略直方体の形状を有し、長手方向に磁化（着磁）されるとともに、その磁化方向を、操作部材４２の主部分５０の長手方向（すなわち操作部材４２の移動方向）に向けて、凹所５２に固定して受容される（図７）。したがって第２の永久磁石３８は、操作部材４２の凹所５２に受容された状態で、操作部材４２の主部分５０の長手方向に見た半分が一方の極性の磁極部分３８ａとなり、残りの半分が他方の極性の磁極部分３８ｂとなる。これにより、第２の永久磁石３８は、操作部材４２の移動に伴い、それ自体の磁化方向に平行な方向へ移動することになる。

操作部材４２は、凹所５２に固定した第２の永久磁石３８の両磁極部分３８ａ、３８ｂのそれぞれが、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６の露出した磁極面３６ａに正確に対向する２つの位置の間を、直線的に移動できるように、筐体構造２２に支持される。図示の構成では、第１及び第２の永久磁石３６、３８は、第２の永久磁石３８の磁極部分３８ａが、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと異なる極性を有し、第２の永久磁石３８の磁極部分３８ｂが、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと同じ極性を有している。

筐体構造２２は、互いに入れ子式に組み合わされる内部ケーシング５６と外部ケーシング５８とを備える（図４）。内部ケーシング５６及び外部ケーシング５８はいずれも、例えば樹脂材料から一体成形される一端で開口した箱状部材である。内部ケーシング５６は、接点部１６の固定端子２４及び可動ばね端子２６と操作部１８の可動押圧部材４０及び装着部材４８を収容して、基部２０に取り付けられる（図７）。外部ケーシング５８は、内部ケーシング５６を収容するとともに、操作部１８の操作部材４２を受容する空間６０を内部ケーシング５６との間に画定して、基部２０に取り付けられる（図７）。

内部ケーシング５６は、基部２０に取り付けられる開口端５６ａを有するとともに、開口端５６ａの反対側の端壁５６ｂに、操作部材４２の凹所５２に固定した第２の永久磁石３８を挿通する開口６２が設けられる。開口６２は、操作部材４２の上記した２位置間の移動を妨げない寸法を有する。外部ケーシング５８は、基部２０に取り付けられる開口端５８ａを有するとともに、開口端５８ａの反対側の端壁５８ｂに、操作部材４２の摘み５４を挿通する開口６４を有する。外部ケーシング５８の端壁５８ｂは、開口６４を有する部分が所定範囲で隆起して略直方体外形の隆起部分５８ｃを形成し、この隆起部分５８ｃと内部ケーシング５６の端壁５６ｂとの間に、操作部材４２を直線移動可能に受容する空間６０が形成される。

外部ケーシング５８の隆起部分５８ｃには、端壁５８ｂに直交する両側壁５８ｄの各々の、開口６４に近接する所定位置に、一対の貫通孔６６が互いに所定距離だけ離隔して形成される（一方の側壁５８ｄの貫通孔６６のみ図示）。他方、操作部材４２の主部分５０には、長手方向へ延びる両側縁５０ａの各々の略中央に、外方へ局所的に突出する爪６８が形成される（図８）。操作部材４２の主部分５０は、その両側縁５０ａ（特に爪６８）で隆起部分５８ｃの両側壁５８ｄの内面に摺動可能に当接されて、空間６０に受容される。これにより操作部材４２は、主部分５０の長手方向に平行な方向へ案内されて直線的に移動することができる。操作部材４２の直線移動範囲は、主部分５０の各側縁５０ａの爪６８が、隆起部分５８ｃの対応の側壁５８ｄのいずれか一方の貫通孔６６に嵌入される位置を、限界位置（前述した２位置の一方）として規定される。なお後述するように、貫通孔６６及び爪６８は、操作部材４２を、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触したときの操作位置（すなわちオン操作位置）に保持する保持機構として機能する。

操作部材４２の主部分５０は、空間６０に受容された状態で、内部ケーシング５６の端壁５６ｂの外面に摺動可能に載せられるとともに、好ましくは外部ケーシング５８の端壁５８ｃの内面に摺動可能に接触する。これにより操作部材４２は、空間６０内で実質的にがたつきを生じることなく、円滑に直線移動できる。なお、操作部材４２の主部分５０には、爪６８が外部ケーシング５８の貫通孔６６に嵌入されない直線移動中に両側縁５０ａの弾性変形を容易にするためのスリット７０が、両側縁５０ａの近傍に設けられている（図８）。

操作部材４２の主部分５０を空間６０に適正に受容した状態で、凹所５２に固定した第２の永久磁石３８は、内部ケーシング５６の開口６２に挿通されて、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６に対向して配置される。またこの状態で、操作部材４２の摘み５４は、外部ケーシング５８の開口６４に挿通されて、オペレータが永久磁石作動型スイッチ１０の外側から摘み５４を操作できるようになっている。このように、永久磁石作動型スイッチ１０においては、操作部材４２は、第２の永久磁石３８の磁化方向に平行な方向であって、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの延長方向に略平行な方向、すなわち可動押圧部材４０に設けた第１の永久磁石３６の変位方向に交差する方向へ、直動すなわち直線往復移動可能に、筐体構造２２に支持される。

上記構成を有する永久磁石作動型スイッチ１０の接点開閉動作を、図７を参照して説明する。

まず、操作部材４２を、その凹所５２に固定した第２の永久磁石３８の一方の磁極部分３８ａが、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６の磁極面３６ａに正確に対向する位置に配置したときの、接点開閉状態を説明する。このとき操作部材４２は、その直線移動範囲の一方（図７で右方）の限界位置（すなわちオフ操作位置）に配置されている。オフ操作位置では、互いに極性の異なる第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石３８の磁極部分３８ａとの間に引力が働き、第１の永久磁石３６が第２の永久磁石３８に吸着されて保持される。この状態で、可動押圧部材４０の一対の突起４６は、それらの先端が、対応する可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａから僅かに離隔して配置され、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａが各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに対し略平行に配置される。その結果、各可動ばね端子２６は、弾性ヒンジ部分２６ｃが撓んでいない平常状態を呈し、対応する固定端子２４及び可動ばね端子２６の接点担持部分２４ａ、２６ａ同士が略平行に離間して、固定接点１２と可動接点１４とが、互いに所定距離だけ離隔した接点開成位置に置かれる（図７（ａ））。

上記のオフ操作位置（接点開成位置）から、オペレータが操作部材４２の摘み５４を操作して、操作部材４２をその直線移動範囲の他方（図７で左方）の限界位置（すなわちオン操作位置）へ向けて移動する。操作部材４２がオン操作位置に到達すると、第２の永久磁石３８は、他方の磁極部分３８ｂが、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａに正確に対向する位置に配置される。この位置では、互いに極性が同一である第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石３８の磁極部分３８ｂとの間に斥力が働き、第１の永久磁石３６が、第２の永久磁石３８から（図で下方へ）十分に離隔した位置に変位している。このとき同時に、磁石間の斥力により、可動押圧部材４０が弾性変形して、磁石担持部分４０ａが、基部２０に接近する方向へ弾性的に変位している。この状態で、可動押圧部材４０の一対の突起４６は、それらの先端が、対応する可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに当接されて接点担持部分２６ａを押圧する。その結果、各可動ばね端子２６は、弾性ヒンジ部分２６ｃに撓みを生じ、接点担持部分２６ａが、対応する固定端子２４の接点担持部分２４ａに接近して、固定接点１２と可動接点１４とが、互いに所定圧力下で接触した接点閉成位置に置かれる（図７（ｂ））。なお、図示の接点閉成位置において、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａと各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａとは、略平行な相対位置関係を実質的に維持している。

上記のオン操作位置（接点閉成位置）から、オペレータが操作部材４２の摘み５４を操作して、操作部材４２をオフ操作位置へ向けて（図７で右方へ）移動する。操作部材４２がオフ操作位置に到達すると、第２の永久磁石３８は再び、一方の磁極部分３８ａが、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａに正確に対向する位置に配置される。そして、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石３８の磁極部分３８ａとの間に働く引力により、第１の永久磁石３６は再び第２の永久磁石３８に吸着されて保持される。その結果、固定接点１２と可動接点１４とが前述した接点開成位置に置かれる（図７（ａ））。

図示の接点開成位置においては、操作部材４２の主部分５０に設けた爪６８が、外部ケーシング５８の隆起部分５８ｃに設けた一方（図２で右方）の貫通孔６６に嵌入されることにより、操作部材４２が直線移動範囲の一方（図７で右方）の限界位置（オフ操作位置）に保持されている。同様に、図示の接点閉成位置においては、操作部材４２の爪６８が、外部ケーシング５８の他方（図２で左方）の貫通孔６６に嵌入されることにより、操作部材４２が直線移動範囲の他方（図７で左方）の限界位置（オン操作位置）に保持されている。したがって、特に接点閉成位置において、オペレータが操作部材４２の摘み５４を解放しても、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間に働く斥力に抗して、操作部材４２がオン操作位置に保持され、それにより接点閉成状態が維持される。

このように、永久磁石作動型スイッチ１０では、第２の永久磁石３８を第１の永久磁石３６に対して移動させたときに第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間に生じる磁気作用（引力又は斥力）により、第１の永久磁石３６を変位させるとともに、第１の永久磁石３６の変位に連動して可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させることができる。この構成によれば、操作部１８における第２の永久磁石３８の直動動作が、操作部１８における第１の永久磁石３６の変位動作に非接触に変換されるとともに、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａと各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａとの実質的に一体的な動作の下で、第１の永久磁石３６の変位に連動して可動接点１４が変位する。したがって、オペレータが操作部を移動操作することにより接点部が開閉動作する従来の機械式スイッチ（押釦スイッチ、スライドスイッチ、トグルスイッチ、ロータリスイッチ等）に比較して、操作部１８と接点部１６との間の動力伝達領域における摩耗の発生が低減され、接点開閉構造の動作寿命が向上する。

また、永久磁石作動型スイッチ１０は、操作部１８が、一般的なスライドスイッチと同様の動作形式の操作部材４２を備えており、操作部材４２及びその案内機構の構造を簡略化できるものとなっている。他方、接点開閉動作を実現する可動押圧部材４０及び各可動ばね端子２６の構成は、一般的な押しボタンスイッチの構成に類似しており、安定した接点開閉動作を確保できるものとなっている。

さらに、永久磁石作動型スイッチ１０においては、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間の磁気作用（引力及び斥力）が、第１の永久磁石３６に対する第２の永久磁石３８の位置（すなわち操作部材４２の操作位置）に応じて、それら磁石間の距離の二乗に反比例する大きさで生じるから、一般的な押しボタンスイッチに比較して、接点開閉速度を高速化することができる。接点開閉速度が高速化すると、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触する瞬間及び分離する瞬間（特に分離時）に固定接点１２と可動接点１４との間にアーク放電が生じることを、効果的に防止できる。したがって、例えば永久磁石作動型スイッチ１０を高電圧回路の開閉器に使用する際に、接点開閉時のアーク放電の発生並びにそれによる固定接点１２及び可動接点１４の損傷や溶着を、未然に防止することができる。

本発明に係る永久磁石作動型スイッチは、上記した図示実施形態の構成以外の様々な構成を有することができる。

例えば、上記構成では、接点開成位置において、第１の永久磁石３６が第２の永久磁石３８に吸着されて保持されているが、接点開成位置において、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間に僅かな隙間が形成されるようにしても良い。この構成は例えば、内部ケーシング５６の内側所定位置に、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの、操作部材４２に接近する方向への変位を、接点開成位置において係止するストッパ（図示せず）を設けることで実現できる。この構成により、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との衝突の繰り返しによる経時損傷を防止できる。

また、上記構成では、接点開成位置において、可動押圧部材４０の各突起４６の先端が対応の可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａから僅かに離隔して配置されているが、接点開成位置において、可動押圧部材４０の各突起４６の先端が対応の可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに当接されるようにしても良い。この構成は例えば、接点開成位置において各突起４６が対応の可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに僅かな初期圧力を加えるように、可動ばね端子２６及び可動押圧部材４０の形状や寸法、両者の位置関係等を適宜選択することで実現できる。この構成により、接点開成時の可動ばね端子２６のがたつきを防止して、接点開閉動作の安定性を向上させることができる。

また、上記構成では、操作部材４２を、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触したときの（つまり接点閉成位置での）オン操作位置に保持する保持機構として、操作部材４２の主部分５０に設けた爪６８と外部ケーシング５８の隆起部分５８ｃに設けた貫通孔６６とを採用しているが、他の様々な構成を有する保持機構を採用できる。或いは、図９及び図１０に変形例として示すように、保持機構を設ける代わりに、操作部材４２を、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触したときの（つまり接点閉成位置での）オン操作位置から、固定接点１２と可動接点１４とが互いに分離したときの（つまり接点開成位置での）オフ操作位置に向けて、弾性的に付勢する付勢部材７２を備えることもできる。図示の変形例では、操作部材４２の主部分５０に、爪６８及びスリット７０に代えて、付勢部材７２としての圧縮コイルばねを支持するための肩部７４及び支柱７６が、主部分５０の両側縁５０ａにそれぞれ設けられている。

図示変形例の構成によれば、オン操作位置においてオペレータが操作部材４２の摘み５４を解放したときに、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間の斥力に加えて、一対の付勢部材７２の付勢力により、操作部材４２が、オン操作位置からオフ操作位置に自動的に復帰する。この構成により、永久磁石作動型スイッチ１０を、自動復帰式のスライドスイッチとして使用することが可能になる。

また、上記構成では、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石３８との間の磁気作用により可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させる構成としたことで、接点開閉速度を高速化して、接点開閉時のアーク放電の発生を防止しているが、これに加えて、図１１に他の変形例として示す構成を採用することにより、接点開閉時のアーク放電の発生を一層効果的に防止することができる。図示の変形例では、第１の永久磁石３６は、可動押圧部材４０の外側に突出して可動接点１４に隣接する位置まで延びる延長部分７８を有している。さらに詳述すると、第１の永久磁石３６は、磁極面３６ａ、３６ｂを有する略直方体の主部分の一側面から、断面Ｌ字状に延長される延長部分７８を有する。他方、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａの先端に設けた凹所４４には、先端側に切欠き４４ａが形成される。第１の永久磁石３６は、延長部分７８が凹所４４の切欠き４４ａから突起４６と同一側に延出するように方向付けして、凹所４４に固定される。

図示変形例の構成によれば、接点開閉速度を高速化したにも拘らず、例えば過大な開閉電圧に起因して、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触する瞬間及び分離する瞬間（特に分離時）に固定接点１２と可動接点１４との間にアーク放電が生じたとしても、当該アーク放電を、第１の永久磁石３６の延長部分７８に向かって流すことができる。その結果、接点開閉時のアーク放電の発生による固定接点１２及び可動接点１４の損傷や溶着を、未然に防止することができる。

また、上記構成では、操作部１８が、一般的なスライドスイッチの操作部と同様に動作する操作部材４２を備えているが、操作部１８の動作に関して、スライドスイッチ形式以外の様々な構成を採用することができる。図１２〜図１６は、そのような他の動作形式を有する操作部１８を備えた本発明の第２の実施形態による永久磁石作動型スイッチ８０を示す。永久磁石作動型スイッチ８０は、操作部１８の構成以外は、前述した永久磁石作動型スイッチ１０と実質的に同一の構成を有している。したがって、対応する構成要素には共通の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

永久磁石作動型スイッチ８０は、固定接点１２及び固定接点１２に接触及び分離可能な可動接点１４を有する接点部１６と、可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させる操作部１８と、接点部１６を支持する基部２０と、操作部１８を支持する筐体構造２２とを備えている。接点部１６は、固定接点１２を有する固定端子２４と、可動接点１４を有する可動ばね端子２６とを備える。基部２０は、固定端子２４と可動ばね端子２６とを固定的に支持する端子固定部材２８と、端子固定部材２８が搭載される回路基板３０とを備える。筐体構造２２は、互いに入れ子式に組み合わされる内部ケーシング５６と外部ケーシング５８とを備える。

操作部１８は、可動接点１４に連動して変位可能な第１の永久磁石３６と、第１の永久磁石３６に対して移動可能な第２の永久磁石８２と、第１の永久磁石３６が設けられる可動押圧部材４０と、第２の永久磁石３８が設けられる操作部材８４とを備える（図１６）。

操作部材８４は、例えば樹脂材料から一体成形される板状部材である。操作部材８４は、円板状の主部分８６と、主部分８６の一表面に形成され、第２の永久磁石８２を固定的に受容する有底の凹所８８と、主部分８６の反対側の表面に形成され、オペレータが操作部１８を移動操作するための摘み９０とを備える。凹所８８は、円板状の主部分８６の中心線８６ａから径方向へずれた位置に設けられる。摘み９０は、主部分８６の中心線８６ａ上に設けられ、好ましくは中心線８６ａに関して回転対称の形状を有する。

操作部材８４は、凹所８８を可動押圧部材４０の凹所４４に対向する側に向けて、中心線８６ａを中心に回動可能に、筐体構造２２に支持される。そして、操作部材８４の回動に伴い、凹所８８に受容した第２の永久磁石８２が、中心線８６ａを中心とした円弧に沿って移動する。主部分８６の中心線８６ａは、可動押圧部材４０の凹所４４の近傍であって、操作部材８４の所定の回動位置で凹所８８を凹所４４に対面させることができる位置に配置される。

第２の永久磁石８２は、第１の永久磁石３６と略同一の寸法を有する略直方体の形状を有し、厚み方向に磁化（着磁）されるとともに、その磁化方向を、操作部材８４の凹所８８の深さ方向（すなわち操作部材８４の回動方向に直交する方向）に向けて、凹所８８に固定して受容される（図１６）。したがって第２の永久磁石８２は、操作部材８４の凹所８８に受容された状態で、凹所８８から露出する平坦な端面が一方の極性の磁極面８２ａとなり、凹所８８の底面に対向する反対側の端面が他方の極性の磁極面８２ｂとなる。これにより、第２の永久磁石８２は、操作部材８４の回動に伴い、それ自体の磁化方向に直交する方向へ円弧上を移動することになる。

操作部材８４は、凹所８８に固定した第２の永久磁石８２の露出した磁極面８２ａが、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６の露出した磁極面３６ａに正確に対向する位置と、第２の永久磁石８２の磁極面８２ａが第１の永久磁石３６の磁極面３６ａから最も遠ざかる位置との間を、円弧に沿って移動できるように、筐体構造２２に支持される。図示の構成では、第１及び第２の永久磁石３６、８２は、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石８２の磁極面８２ａとが、互いに同じ極性を有している。

筐体構造２２の内部ケーシング５６は、基部２０に取り付けられる開口端５６ａを有するとともに、開口端５６ａの反対側の端壁５６ｂに、操作部材８４の凹所８８に固定した第２の永久磁石８２を挿通する開口６２が設けられる。開口６２は、操作部材８４の上記した２位置間の回動を妨げない寸法を有する。外部ケーシング５８は、基部２０に取り付けられる開口端５８ａを有するとともに、開口端５８ａの反対側の端壁５８ｂに、操作部材８４の摘み９０を挿通する開口６４を有する。外部ケーシング５８の端壁５８ｂは、開口６４を有する部分が所定範囲で隆起して略円筒外形の隆起部分５８ｃを形成し、この隆起部分５８ｃと内部ケーシング５６の端壁５６ｂとの間に、操作部材８４を回動可能に受容する空間６０が形成される。

操作部材８４の主部分８６は、その外周縁８６ｂ（図１５）で、隆起部分５８ｃの外周壁５８ｄの内面に摺動可能に当接されて、空間６０に受容される。また、操作部材８４の主部分８６は、空間６０に受容された状態で、内部ケーシング５６の端壁５６ｂの外面に摺動可能に載せられるとともに、好ましくは外部ケーシング５８の端壁５８ｃの内面に摺動可能に接触する。これにより操作部材８４は、空間６０内で実質的にがたつきを生じることなく、３６０度に渡って円滑に回動できる。

操作部材８４の主部分８６を空間６０に適正に受容した状態で、凹所８８に固定した第２の永久磁石８２は、内部ケーシング５６の開口６２に挿通されて、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６に近接して配置される。またこの状態で、操作部材８４の摘み９０は、外部ケーシング５８の開口６４に挿通されて、オペレータが永久磁石作動型スイッチ８０の外側から摘み９０を操作できるようになっている。このように、永久磁石作動型スイッチ８０においては、操作部材８４は、第２の永久磁石８２の磁化方向に直交する方向であって、可動押圧部材４０に設けた第１の永久磁石３６の変位方向に交差する方向へ、回動すなわち回転往復移動可能に、筐体構造２２に支持される。

上記構成を有する永久磁石作動型スイッチ８０の接点開閉動作を、図１６を参照して説明する。

まず、操作部材８４を、その凹所８８に固定した第２の永久磁石８２の磁極面８２ａが、可動押圧部材４０の凹所４４に固定した第１の永久磁石３６の磁極面３６ａから最も離れた位置に配置したときの、接点開閉状態を説明する。このときの操作部材４２の位置を、オフ操作位置と称する。オフ操作位置では、互いに極性が同一である第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石８２の磁極面８２ａとの間に働く斥力が、可動押圧部材４０を弾性変形させ得ない程度に小さく、第１の永久磁石３６は、可動押圧部材４０が弾性変形していない平常時の位置に配置される。この状態で、可動押圧部材４０の一対の突起４６は、それらの先端が、対応する可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａから僅かに離隔して配置され、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａが各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに対し略平行に配置される。その結果、各可動ばね端子２６は、弾性ヒンジ部分２６ｃが撓んでいない平常状態を呈し、対応する固定端子２４及び可動ばね端子２６の接点担持部分２４ａ、２６ａ同士が略平行に離間して、固定接点１２と可動接点１４とが、互いに所定距離だけ離隔した接点開成位置に置かれる（図１６（ａ））。

上記のオフ操作位置（接点開成位置）から、オペレータが操作部材８４の摘み９０を操作して、操作部材８４を中心線８６ａの周りで１８０度反対側の位置（すなわちオン操作位置）へ向けて所望方向へ回転させる。操作部材８４がオン操作位置に到達すると、第２の永久磁石８２は、その磁極面８２ａが、第１の永久磁石３６の磁極面３６ａに正確に対向する位置に配置される。この位置では、互いに極性が同一である第１の永久磁石３６の磁極面３６ａと第２の永久磁石８２の磁極面８２ａとの間に大きな斥力が働き、第１の永久磁石３６が、第２の永久磁石８２から（図で下方へ）十分に離隔した位置に変位している。このとき同時に、磁石間の斥力により、可動押圧部材４０が弾性変形して、磁石担持部分４０ａが、基部２０に接近する方向へ弾性的に変位している。この状態で、可動押圧部材４０の一対の突起４６は、それらの先端が、対応する可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａに当接されて接点担持部分２６ａを押圧する。その結果、各可動ばね端子２６は、弾性ヒンジ部分２６ｃに撓みを生じ、接点担持部分２６ａが、対応する固定端子２４の接点担持部分２４ａに接近して、固定接点１２と可動接点１４とが、互いに所定圧力下で接触した接点閉成位置に置かれる（図１６（ｂ））。

上記のオン操作位置（接点閉成位置）から、オペレータが操作部材８４の摘み９０を操作して、操作部材８４をオフ操作位置へ向けて所望方向へ回転させる。操作部材８４がオフ操作位置に到達すると、第２の永久磁石８２は再び、第１の永久磁石３６から最も離れた位置に配置される。そして、可動押圧部材４０の弾性復元力により、第１の永久磁石３６は再び、可動押圧部材４０が弾性変形していない平常時の位置に配置される。その結果、固定接点１２と可動接点１４とが前述した接点開成位置に置かれる（図１６（ａ））。

このように、永久磁石作動型スイッチ８０では、第２の永久磁石８２を第１の永久磁石３６に対して移動させたときに第１の永久磁石３６と第２の永久磁石８２との間に生じる磁気作用（斥力の大きさ）により、第１の永久磁石３６を変位させるとともに、第１の永久磁石３６の変位に連動して可動接点１４を固定接点１２に接触又は分離させることができる。この構成によれば、操作部１８における第２の永久磁石８２の円弧動作が、操作部１８における第１の永久磁石３６の変位動作に非接触に変換されるとともに、可動押圧部材４０の磁石担持部分４０ａと各可動ばね端子２６の接点担持部分２６ａとの実質的に一体的な動作の下で、第１の永久磁石３６の変位に連動して可動接点１４が変位する。したがって、オペレータが操作部を移動操作することにより接点部が開閉動作する従来の機械式スイッチ（押釦スイッチ、スライドスイッチ、トグルスイッチ、ロータリスイッチ等）に比較して、操作部１８と接点部１６との間の動力伝達領域における摩耗の発生が低減され、接点開閉構造の動作寿命が向上する。

また、永久磁石作動型スイッチ８０は、操作部１８が、一般的なロータリスイッチと同様の動作形式の操作部材８４を備えており、操作部材８４及びその支持機構を小型化できるものとなっている。他方、接点開閉動作を実現する可動押圧部材４０及び各可動ばね端子２６の構成は、一般的な押しボタンスイッチの構成に類似しており、安定した接点開閉動作を確保できるものとなっている。

なお、永久磁石作動型スイッチ８０は、前述した永久磁石作動型スイッチ１０と異なり、操作部材８４がオン操作位置からオフ操作位置に向けて移動したときに、可動接点１４を固定接点１２から分離させる力は、第１の永久磁石３６と第２の永久磁石８２との間に働く引力ではなく、可動押圧部材４０（及び可動ばね端子２６）の弾性復元力に依存している。その結果、永久磁石作動型スイッチ８０は、永久磁石作動型スイッチ１０に比べて、可動接点１４が固定接点１２から分離するときの速度が若干劣るものとなる。したがって永久磁石作動型スイッチ８０は、接点開閉時に固定接点１２と可動接点１４との間にアーク放電が生じ難い用途に好適に使用できる。また、厚み方向に磁化された第２の永久磁石８２に代えて、円周方向に磁化（着磁）された円板形の永久磁石を使用し、操作部材８４の回動に伴い、第２の永久磁石の互いに極性の異なる磁極部分が第１の永久磁石３６に対向する構成とすることにより、永久磁石作動型スイッチ１０の操作部１８と同様に、可動接点１４が固定接点１２から分離するときの速度を高速化することができる。

永久磁石作動型スイッチ８０においても、永久磁石作動型スイッチ１０と同様の修正を施すことができる。また、永久磁石作動型スイッチ１０における貫通孔６６及び爪６８のように、操作部材８４を、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触したときの操作位置（すなわちオン操作位置）に保持する保持機構を、永久磁石作動型スイッチ８０に装備することもできる。或いは、永久磁石作動型スイッチ１０における付勢部材７２のように、操作部材８４を、固定接点１２と可動接点１４とが互いに接触したときのオン操作位置から、固定接点１２と可動接点１４とが互いに分離したときのオフ操作位置に向けて、弾性的に付勢する付勢部材を、永久磁石作動型スイッチ８０に装備することもできる。

１０、８０ 永久磁石作動型スイッチ
１２ 固定接点
１４ 可動接点
１６ 接点部
１８ 操作部
２０ 基部
２２ 筐体構造
２４ 固定端子
２６ 可動ばね端子
３６ 第１の永久磁石
３８、８２ 第２の永久磁石
４０ 可動押圧部材
４２、８４ 操作部材
５６ 内部ケーシング
５８ 外部ケーシング
６６ 貫通孔
６８ 爪
７２ 付勢部材
７８ 延長部分

Claims (9)

1. 固定接点及び該固定接点に接触及び分離可能な可動接点を有する接点部と、該可動接点を該固定接点に接触又は分離させる操作部とを具備するスイッチにおいて、
   前記操作部は、
   前記可動接点に連動して変位可能な第１の永久磁石と、
   前記第１の永久磁石に対して移動可能な第２の永久磁石とを具備し、
   前記第２の永久磁石を前記第１の永久磁石に対して移動させたときに前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間に生じる磁気作用により、前記第１の永久磁石を変位させるとともに、前記第１の永久磁石の変位に連動して前記可動接点を前記固定接点に接触又は分離させること、
   を特徴とする永久磁石作動型スイッチ。
2. 前記接点部は、前記可動接点を有する可動ばね端子を備え、前記操作部は、該可動ばね端子を押圧する可動押圧部材を備え、前記第１の永久磁石が該可動押圧部材に設けられる、請求項１に記載の永久磁石作動型スイッチ。
3. 前記可動押圧部材は、前記磁気作用による前記第１の永久磁石の変位に伴って弾性的に変位する磁石担持部分を有する、請求項２に記載の永久磁石作動型スイッチ。
4. 前記第１の永久磁石は、前記可動押圧部材の外側に突出して前記可動接点に隣接する位置まで延びる延長部分を有する、請求項２又は３に記載の永久磁石作動型スイッチ。
5. 前記操作部は、前記第１の永久磁石の変位方向に交差する方向へ移動可能な操作部材を備え、前記第２の永久磁石が該操作部材に設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石作動型スイッチ。
6. 前記操作部材を、前記第１の永久磁石の変位方向に交差する方向へ直動可能に支持する筐体構造をさらに具備する、請求項５に記載の永久磁石作動型スイッチ。
7. 前記操作部材を、前記第１の永久磁石の変位方向に交差する方向へ回動可能に支持する筐体構造をさらに具備する、請求項５に記載の永久磁石作動型スイッチ。
8. 前記操作部材を、前記固定接点と前記可動接点とが互いに接触したときの操作位置に保持する保持機構をさらに具備する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の永久磁石作動型スイッチ。
9. 前記操作部材を、前記固定接点と前記可動接点とが互いに接触したときの操作位置から、前記固定接点と前記可動接点とが互いに分離したときの操作位置に向けて、弾性的に付勢する付勢部材をさらに具備する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の永久磁石作動型スイッチ。

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