JP2013182890A - リレー - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低い駆動デバイスを備えたリレーが求められている。
【解決手段】リレーは、磁石部、２つの電磁石、上記要素に固定されるヨーク部、及び揺動接極子を含む駆動デバイスを有する。磁石部は、ヨーク部に対し垂直方向に分極されるフェライト永久磁石、及びヨーク部から外方に向いた支持面を含む。電磁石の各々は、ヨーク部に固定された鉄心及びそれに巻かれたコイルを含む。２つの鉄心は磁石部の反対側に配置される。揺動接極子は、相互に結合してその間に夾角を形成する２つのアーム及び２つのアームの凸形接合部を含む。凸形接合部は支持面に当接し、揺動接極子は第１の位置と第２の位置との間で凸形接合部の周囲を枢動し、揺動接極子は鉄心のいずれか一方と接触する。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動デバイスに関し、更に詳しくは、リレー用電磁駆動デバイスに関する。

双安定リレー用駆動デバイスは、略Ｖ字形の揺動プレート及び揺動プレートの両側に配置された２つの電磁石を含む。揺動プレートは、磁性材料で作られており中央部で回転可能に固定されているので、中央部を中心に回転できる。２つの電磁石の内の一方が励磁されると磁界が発生して、揺動プレートの一端が吸引される。他方の電磁石が励磁されると揺動プレートの他端が電磁石に吸引され、揺動プレートは揺動する。このようにして、揺動プレートに接続するリレーの可動接点は、固定接点と接触又は分離するように駆動されるので、リレーは、オン状態又はオフ状態を維持する。しかしながら、いずれの状態でも、リレーのいずれか一方の電磁石には電力を供給する必要がある。このことがリレーの消費電力を高めている。

消費電力の低い駆動デバイスを備えたリレーが求められている。

従って、１つの態様において、本発明はリレーを提供し、本リレーは、固定接点を備える固定接触片と、可動接点を備える可動接触片と、可動接点を動かすための駆動デバイスと、固定接点、可動接点、及び駆動デバイスを収容するハウジングと、可動接点に結合して、可動接点が固定接点から離れるオフ位置と、可動接点が固定接点に接触するオン位置との間で可動接点を動かすように構成されるプッシュロッドと、を備えるリレーであって、駆動デバイスは、ヨーク部と、ヨーク部に固定され、該ヨーク部に対して略垂直方向に分極したフェライト永久磁石と該ヨーク部から外方を向いた支持面とを備える磁石部と、各々がヨーク部に固定された鉄心と該鉄心に巻かれたコイルとを備え、２つの鉄心が磁石部の反対側に配置されている２つの電磁石と、所定の夾角で相互に結合された２つのアームと２つのアームの間の凸形接合部とを有する揺動接極子とを備え、凸形接合部は、揺動接極子が、第１の位置と第２の位置との間で凸形接合部の周りで枢動して鉄心のそれぞれと接触できるように支持面に当接し、揺動接極子は、プッシュロッドに結合されて該プッシュロッドを駆動するようになっている。

プッシュロッドは、揺動接極子によってハウジング内で溝に沿って摺動可能に動くことが好ましい。

揺動接極子は、凸形接合部においてリッジを更に備え、磁石部は、揺動接極子のリッジを受け入れるための溝を支持面に備えることが好ましい。

リッジは、溝の底面に接触する外面を備え、リッジの外面及び溝の底面は円弧状であることが好ましい。

鉄心の各々は、ヨーク部から外方を向いた保持面を備え、第１又は第２の位置において、対応するアームは、対応する保持面及び支持面の一部と接触することが好ましい。

磁石部は、接極子板を更に備え、永久磁石は、ヨーク部と前記接極子板との間に挟み込まれ、接極子板には溝が形成されていることが好ましい。

鉄心の各々の断面は矩形であり、一方の長辺は永久磁石に隣接して配置され、他方の長辺は、永久磁石から離れて配置されることが好ましい。

電磁石の２つのコイルは、反対方向に巻かれて直列に接続されることが好ましい。

揺動接極子は、２つのアームの凹型接合部と、該凹型接合部の位置決めスロットとを更に備え、ハウジングは、位置決めスロットに一部分が受け入れられる位置決め部を更に備えることが好ましい。

可動接触片は、ハウジングに固定された固定板と、一端に可動接点が固定された可動板と、可動接点から離れた可動板の一端に固定板を結合する複数の弾性円弧状板とを備え、弾性円弧状板は、固定板及び前記可動板よりも薄いことが好ましい。

本発明の実施形態において、電力はリレーのスイッチが切り替わる場合にのみ消費される。これにより、リレーはより省エネルギーとなる。その一方で、磁石は安価なフェライト磁石とすることができ、リレーのコスト低減が可能である。

本発明の好適な実施形態は、例示的に、添付の図面を参照して以下に説明される。各図において、１つ以上の図に表示される同一の構造、構成要素、又は部品には、それらが表示される全ての図において同じ参照数字が付与されている。図示の構成要素及び特徴部の寸法は、説明の便宜及び明瞭にするように概略的に選択されており、必ずしも縮尺通りに示されていない。

本発明の第１の実施形態による、ハウジングの一部を取り除いたリレーを示し、リレーはオフ状態である。 図１のリレーの駆動デバイスを示す。 図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切り取った断面図である。 図１と類似しており、リレーはオン状態である。 本発明の第２の実施形態による、駆動デバイスの断面図である。 本発明の第３の実施形態による、駆動デバイスの断面図である。

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態によるリレー１０は、ハウジング２０、固定接触片３０、可動接触片４０、プッシュロッド５０、及び駆動デバイス６０を含む。

ハウジング２０はプラスチック製である。固定接触片３０はハウジング２０に固定されている。接触片３０の端部にはハウジング２０に収容される固定接点３２が設けられているが、接触片３０の反対側の端部は、外部回路（図示せず）と接続するようにハウジングの外側に延びている。

可動接触片４０は、可動板４２、固定板４４、及び複数の弾性板４６を含む。可動板４２の端部には可動接点４８が設けられている。固定板４４はハウジング２０に固定されている。固定板４４の端部は、外部回路と接続するためにハウジングの外部に配置されるが、反対側の端部は、ハウジング２０に収容される。各弾性板４６は円弧状である。各弾性板４６の対向する端部は、それぞれ可動接点４８から遠位の可動板４２の端部、及びハウジング２０に収容された固定板４４の端部に結合される。各弾性板４６は、可動接触片４０の他の部分よりも薄く、可動板４２の揺動を容易にしながら可動板４２及び固定板４４の剛性を維持している。可動接点４８は固定接点３２に対向して配置されている。

プッシュロッド５０は、駆動デバイス６０及び可動接点４８に固定されており、ハウジング２０内に定められた案内スロット２４に摺動可能に収容されている。従って、駆動デバイス６０は、プッシュロッド５０を案内スロット２４に沿って動かして、可動接点４８を固定接点３２に接触又は分離させるようになっている。

図２及び３を参照すると、駆動デバイス６０はハウジング２０に収容されており、ヨーク部６２、磁石部６４、２つの電磁石７４、及び揺動接極子８２を含む。ヨーク部６２はハウジング２０に固定され、磁気的伝導材料で作られており、その対向する端部に２つの貫通孔６３を有する。

磁石部６４は、永久磁石６６及び接極子板６８を含む。永久磁石６６はフェライト磁石で、ヨーク部６２の中央に固定されている。接極子板６８は、鉄等の磁気的伝導材料で作られており、永久磁石６６の上面に固定されている。接極子板６８は、ヨーク部６２から外方に向いた支持面７０を含む（図の上面）。更に、接極子板６８には、２つの貫通孔６３の中心を接続するラインに対して略直交する溝７２が形成されている。溝７２の底面は円弧状である。

各電磁石７４は、各々の貫通孔６３に固定的に収容された鉄心７６を含み、コイル７８は鉄心７６の周囲に巻かれている。各鉄心７６は、ヨーク部６２から外方に向いた保持面８０を有する。２つの保持面８０は共に支持面７０と同一平面上にある。

揺動接極子８２は磁気的伝導材料で作られており、第１のアーム８４及び第２のアーム８６を含む。第１のアーム８４及び第２のアーム８６は共に平面形状であり、所定の夾角でもって相互に結合している。リッジ８８は、第１のアーム８４及び第２のアーム８５の凸形接合部に配置され、溝７２に受け入れられる。リッジ８８の表面は溝７２の底面の形状と一致している。揺動接極子８２は、一体構造として一体形成されることが好ましい。第１のアーム８４はプッシュロッド５０と直接的に又はコネクティングロッド２６を介して結合することができる（図１参照）。

作動時、揺動接極子８２が第１の位置にある場合、第２のアーム８６はプッシュロッド５０から遠位の鉄心７６に接触している（図３の右側の鉄心）。この第１の位置において、第２のアーム８６は、図３の右側の鉄心７６の保持面８０及び支持面７０の右半分と接触している。接極子板６８、揺動接極子８２、鉄心７６、及びヨーク部６２の全ては磁気透過性を有し、永久磁石６６の磁束流は図３に矢印付き破線で示されている。明示されるように、第２のアーム８６と右側の鉄心７６との間で永久磁石６６によって引き起こされた磁力は、第１のアーム８４と左側の鉄心７６との間の磁力よりも非常に大きい。従って、揺動接極子８２は、リレー１０に電力を供給することなく第１の位置に留まる。この場合、プッシュロッド５０は図１に示される高い位置にあり、可動接点４８が固定接点３２から離れるようにする。従って、リレーはオフ状態にある。

リレー１０を切り替える必要がある場合、右側の電磁石７４にリレーの脚部２８、例えば、図１の右側の正の脚部を介してパルスが供給される。結果的に、右側の電磁石７４は磁界を発生し、その流れは図３に矢印付き実線で示されている。この場合、右側の電磁石７４から発生した磁界は、永久磁石６６によって右側の鉄心７６と第２のアーム８６との間に発生した磁界を弱めるか、又は相殺することもある。一方、同時に、右側の電磁石７４から発生した磁界は、永久磁石６６によって左側の鉄心７６と第１のアーム８４との間に発生した磁界と重なる。従って、左側の鉄心７６と第１のアーム８４との間の磁力は、右側の鉄心７６と第２のアーム８６との間の磁力よりも大きいので、第１のアーム８４が移動して左側の鉄心７６と接触するので、図４に示すように、揺動接極子８２は、第２の位置であるオン状態に切り替わる。

第２の位置において、第１のアーム８４は左側の鉄心７６の保持面及び支持面７０の左半分と接触する。図４に示すように、プッシュロッド５０は下方位置に移動し、可動接点４８を固定接点３２に接触させる。リレー１０を再度切り替える必要がある場合、他方の脚部２８を介して左側の電磁石７４にパルスが供給される。このパルスの原理は前記の説明と同様であり、ここでは説明を繰り返さない。

本実施形態において、永久磁石６６は、リレー１０のコストを下げるためにＮｄＦｅＢ磁石等の希土類磁石よりも安価なフェライト磁石である。フェライト磁石の磁力が希土類磁石の磁力よりも低い点を考慮し、図３に示すように、鉄心７６を、短辺をもつ矩形に形成することが好ましい。つまり、鉄心７６の一方の長辺を永久磁石の近位に、他方の長辺を逆側に配置する。このようにすることで、正方形や円形の鉄心を採用したリレーと比較し、永久磁石６６と２つの電磁石７４の間の隙間がより大きくなると同時に、電磁石は同等の磁性を維持する。

永久磁石６６の磁極は反転できることを理解されたい。前記の実施形態において、２つの電磁石７４は電気的に互いに独立しているので、リレー１０を切り替えると、いずれか一方のみが励磁される。しかしながら、他の実施形態において、図５に例示的に示すように、２つの電磁石７４のコイル７８を逆方向に巻いて直列に接続することが可能である。この場合、リレーを切り替えると、両方の電磁石７４に同じパルスを供給することができ、逆の磁界を発生させて磁力の切り換えを強化することが可能である。

図１に示すように、ハウジング２０は位置決め部２２を更に含むことが好ましい。更に、揺動接極子８２は、リッジに対向する、第１及び第２のアーム８４、８６の凹型接合部９４に位置決めスロット９０を定める。揺動接極子８２の位置を決定するために、位置決め部２２の遠位端は位置決めスロット９０に受け入れられる。

溝７２及びリッジ８８は、第１及び第２の位置において揺動接極子８２、支持面７０、及び保持面８０の間の接触が殆ど空隙なく確実なものにするので、揺動接極子８２の枢動を助長するだけでなく、揺動接極子８２、鉄心７６、及び接極子板６８の間の磁気抵抗も低減する。

図３の破線５２で示すように、接極子板６８によって、永久磁石６６のＮ極の磁界の大部分は、対応する鉄心７６と接触状態にある揺動接極子８２のアームに向かわせることができる。接極子板６８を備えていないリレーと比較して、接触時のアームと鉄心との間の磁力は、相対的に大きい。しかしながら、接極子板６８が無くてもリレーは依然として適切に作動できること理解されたい。この場合、図５に示すように、溝７２は永久磁石６６に形成される。

他の実施形態において、図６に示すように、リッジ８８は、２つのアーム８４、８６の凸形接合部９２から取り除くことができる。この場合も、第１の実施形態と同様に、接触時のアームと鉄心との間には空隙はない。位置決めスロット９０は、位置決め部２２を受け入れるために、２つのアーム８４、８６の凹型接合部９４に形成されることが好ましい。

本出願の説明及び請求項において、「備える」、「含む」、「包含する」、「有する」の各動詞、及びその語形変化は、記載される項目の存在を明示するが追加項目の存在を除外するものではない、包括的な意味に用いられる。

本発明は、１つ又はそれ以上の好適な実施形態に関して説明したが、当業者であれば種々の変更が可能であることを理解できるはずである。従って、本発明の範囲は下記の特許請求の範囲を参照することにより明らかになる。

６２ ヨーク部
６４ 磁石部
６６ 永久磁石
６８ 接極子板
７０ 支持面
７４ 電磁石
７６ 鉄心
７８ コイル
８０ 保持面
８２ 揺動接極子
８４ 第１のアーム
８６ 第２のアーム
８８ リッジ
９０ 位置決めスロット
９２ 凸形接合部

Claims (10)

1. 固定接点を備える固定接触片と、
   可動接点を備える可動接触片と、
   前記可動接点を動かすための駆動デバイスと、
   前記固定接点、前記可動接点、及び前記駆動デバイスを収容するハウジングと、
   前記可動接点に結合して、前記可動接点が前記固定接点から離れるオフ位置と、前記可動接点が前記固定接点に接触するオン位置との間で前記可動接点を動かすように構成されるプッシュロッドと、
   を備えるリレーであって、
   前記駆動デバイスは、
   ヨーク部と、
   前記ヨーク部に固定され、該ヨーク部に対して略垂直方向に分極したフェライト永久磁石と、該ヨーク部から外方を向いた支持面とを備える磁石部と、
   各々が前記ヨーク部に固定された鉄心と該鉄心に巻かれたコイルとを備え、前記２つの鉄心が前記磁石部の反対側に配置されている２つの電磁石と、
   所定の夾角で相互に結合された２つのアームと、前記２つのアームの間の凸形接合部とを有する揺動接極子と、
   を備え、
   前記凸形接合部は、前記揺動接極子が、第１の位置と第２の位置との間で前記凸形接合部の周りで枢動して前記鉄心のそれぞれと接触できるように、前記支持面に当接し、前記揺動接極子は、プッシュロッドに結合されて該プッシュロッドを駆動することを特徴とするリレー。
2. 前記プッシュロッドは、前記揺動接極子によって前記ハウジング内で前記溝に沿って摺動可能に動く、請求項１記載のリレー。
3. 前記揺動接極子は、前記凸形接合部においてリッジを更に備え、前記磁石部は、前記揺動接極子の前記リッジを受け入れるための溝を前記支持面に備える、請求項１又は２に記載のリレー。
4. 前記リッジは、前記溝の底面に接触する外面を備え、前記リッジの外面及び前記溝の底面は、円弧状である、請求項３記載のリレー。
5. 前記鉄心の各々は、前記ヨーク部から外方を向いた保持面を備え、第１又は第２の位置において、前記対応するアームは、前記対応する保持面及び支持面の一部と接触する、請求項３又は４記載のリレー。
6. 前記磁石部は、接極子板を更に備え、前記永久磁石は、前記ヨーク部と前記前記接極子板との間に挟み込まれ、前記接極子板には前記溝が形成されている、請求項５記載のリレー。
7. 前記鉄心の各々の断面は矩形であり、一方の長辺は前記永久磁石に隣接して配置され、他方の長辺は、永久磁石から離れて配置される、請求項１から６のいずれかに記載のリレー。
8. 前記電磁石の前記２つのコイルは、反対方向に巻かれて直列に接続される、請求項１から７のいずれかに記載のリレー。
9. 前記揺動接極子は、前記２つのアームの凹型接合部と、該凹型接合部の位置決めスロットとを更に備え、前記ハウジングは、前記位置決めスロットに一部分が受け入れられる位置決め部を更に備える、請求項１から８のいずれかに記載のリレー。
10. 前記可動接触片は、前記ハウジングに固定された固定板と、一端に前記可動接点が固定された可動板と、前記可動接点から離れた前記可動板の一端に前記固定板を結合する複数の弾性円弧状板とを備え、前記弾性円弧状板は、前記固定板及び前記可動板よりも薄い、請求項１から９のいずれかに記載のリレー。

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