JP2014216244A

JP2014216244A - 継電器

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Publication number: JP2014216244A
Application number: JP2013094004A
Authority: JP
Inventors: 努安井; Tsutomu Yasui
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-11-17
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP6211295B2

Abstract

【課題】接点間の接触圧を確保でき、且つ加工が容易な接点を有する継電器を提供する。【解決手段】固定接点１７と、固定接点１７に対して進退可能であり、固定接点１７と接触することにより固定接点１７との間で通電する可動接点３６と、を備えた継電器に関する。継電器では、固定接点１７及び可動接点３６の少なくとも一方が、一方向に延びるように形成され、その延出方向に垂直な断面形状ＣＳ１，ＣＳ２が該延出方向に亘って同じであり、断面形状ＣＳ１，ＣＳ２における相手側の接点３６，１７と当接する側の部分は、相手側の接点３６，１７に向かって膨出する曲線状に形成された曲線部１７ｂ，３６ｂとして設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、継電器に関し、特に継電器の接点の形状に関するものである。

従来から知られている一般的な継電器では、製造し易さの観点から、その端子形状が平坦状に形成されているものが多い。しかし、平坦状の端子同士を接触させると接触圧が低くなりやすく、電気抵抗が大きくなってしまうため、例えば、高電流用途の継電器などには不向きとなる場合が多い。

そこで、継電器の接点間（固定接点及び可動接点の間）の電気抵抗を低減するために、例えば特許文献１に示すように、一方の接点における相手側の接点と接触する表面部分の形状を球面状に形成することが知られている。これにより、双方の接点が平坦である場合と比べると、両者の間の接触圧を高くできるため、両者の間の電気抵抗を低減できる。

特開平８−３２９７５９号公報

ところで、上述した一方の接点は、その表面が球面状に形成されているため、加工の困難を伴う球面加工が必要になる。従って、加工が複雑な分、製造コストが増大してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、接点間の接触圧を確保でき、且つ加工が容易な接点を有する継電器を提供することである。

（１）上記課題を解決するため、本発明のある局面に係る継電器は、固定接点と、前記固定接点に対して進退可能であり、前記固定接点と接触することにより前記固定接点との間で通電する可動接点と、を備えた継電器であって、前記固定接点及び前記可動接点の少なくとも一方は、一方向に延びるように形成され、その延出方向に垂直な断面形状が該延出方向に亘って同じであり、前記断面形状における相手側の接点と当接する側の部分は、前記相手側の接点に向かって膨出する曲線状に形成された曲線部として設けられている。

この構成によると、固定接点及び可動接点の少なくとも一方は、通電の際、相手側の接点に向かって膨出する部分が相手側の接点と接触する。よって、例えば固定接点及び可動接点の双方が平坦である場合と比べると、固定接点と可動接点との間の接触圧を高くできるため、両者の間の電気抵抗を低減できる。

そして、この構成によると、上述のような曲線部を有する接点は、該接点の延出方向に亘って断面形状が同じである。よって、例えば接点の表面形状が球面等の２次曲面状に形成されているものと比べると、容易に加工することができる。

従って、この構成によれば、接点間の接触圧を確保でき、且つ加工が容易な接点を有する継電器を提供できる。

また、この構成によれば、接点の加工が容易であるため、例えば２次曲面状の接点を形成するには加工が困難であるタングステン等の高強度材料を用いて接点を形成することが比較的容易になる。

（２）好ましくは、前記曲線部は、前記固定接点及び前記可動接点の双方に形成され、前記固定接点及び前記可動接点は、それぞれの前記延出方向が、前記可動接点の進退方向から視て互いに交わるように配置されている。

上述のような曲線部を有する接点は、該接点の延出方向に亘って断面形状が同じであるため、その頂部（相手側の接点に向かって膨出した部分のうち、相手側の接点に最も近い部分）が直線状になる。よって、例えば、一方の接点が上述のような曲線部を有する形状に形成され、且つ、他方の接点の表面が平坦に形成されている場合、通電の際、双方の接点は線接触する。

これに対して、この構成によると、双方の接点に形成された直線状の頂部同士が交差した状態で接触するため、双方の接点が点接触することになる。これにより、接点間の接触面積を小さくできるため、端子間の接触圧をより高めることができる。

（３）更に好ましくは、前記固定接点及び前記可動接点は、それぞれの前記延出方向が、前記可動接点の進退方向から視て互いに直交するように配置されている。

この構成によると、双方の接点をより確実に点接触させることができるため、接点間の接触圧をより一層高めることができる。

（４）好ましくは、前記固定接点に対する前記可動接点の進退方向は、該可動接点の前記延出方向を含み且つ前記固定接点の前記延出方向と平行な平面、と直交する方向に設定されている。

この構成によると、可動接点が固定接点に対して押圧される力を、該可動接点の進退方向の垂直面に分散することなく、固定接点に伝えることができる。従って、両接点間の接触圧をより高めることができる。

（５）好ましくは、前記曲線部は、円弧状に形成されている。

この構成によると、前記曲線部を、曲線として比較的簡易な形状である円弧で形成することができる。

本発明によると、接点間の接触圧を確保でき、且つ加工が容易な接点を有する継電器を提供できる。

本発明の実施形態に係る継電器の正面図である。図１のII-II線における断面図である。図２におけるIII部付近を拡大して示す図であって、固定接点及び可動接点の形状を説明するための図である。図３のIV-IV線における断面図であって、固定接点及び可動接点の形状を説明するための図である。固定接点及び可動接点の位置関係を説明するための模式図であって、固定接点及び可動接点のみを図示する斜視図である。変形例に係る継電器の接点形状を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る継電器１は、一例として、図示は省略するが、航空機に搭載される高圧電源装置（いわゆるラックアンドパネル）に用いられる。しかし、これに限らず、継電器１を有するもの一般に広く適用できる。

［構成］
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る継電器１の構造を説明するための図であって、図１は正面図、図２は図１のII-II線における断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る継電器１は、ハウジング２と、基台１０と、固定接点１７及び可動接点３６を有する継電器本体部２０とを備えている。本実施形態に係る継電器１では、基台１０上に固定された固定端子１５の固定接点１７に対して、可動端子３５の可動接点３６が進退することにより、固定接点１７と可動接点３６とが接触したり離間したりする。これにより、継電器１は、通電と非通電とを切り替える。

なお、以下では、説明の便宜上、各図において上と記載された矢印が指示する方向であって、基台１０に対して継電器本体部２０が配置されている側を上側又は上方とする。また、各図において下と記載された矢印が指示する方向であって、継電器本体部２０に対して基台１０が配置されている側を下側又は下方と称する。また、図２において右と記載された矢印が指示する方向を右側、左と記載された矢印が指示する方向を左側と称する。図２における左右方向は、固定端子１５が延びる方向に対応する。

ハウジング２は、矩形状の底部３と、該底部３と一体に形成される複数の側壁部４とを有する略箱状に形成されている。ハウジング２には、上方に開口する開口部が形成され、この開口部に、継電器本体部２０が配置される。また、底部３の中央部分には、基台１０が嵌合する貫通孔３ａが形成されている。継電器１では、ハウジング２の底部３が、例えば高圧電源装置の基板（図示省略）に設置された状態で、ボルト等で固定される。

基台１０は、所定の厚みを有する板状に形成され、一例として絶縁性を有するプラスチック材料で構成されている。基台１０は、図２に示すように、下面１２が全面に亘ってハウジング２から露出した状態で、貫通孔３ａに嵌まり込んで固定されている。基台１０の上面１１には、一対の固定端子１５，１５が固定されている。

一対の固定端子１５，１５は、それぞれ、平面視が略長方形状の板状に形成されている。一対の固定端子１５，１５は、図２に示すように、各固定端子１５の長手方向（図２の左右方向）における一端部同士が対向するように、直線状に配置されている。各固定端子１５の上側には、長手方向の一端側であって相手側の固定端子１５と対向する側の部分に、固定接点１７が設けられる。一方、固定端子１５の長手方向の他端側は、ボルト１８によってハウジング２の底部３に締結されている。なお、図示は省略するが、本実施形態では、一対の固定端子１５，１５が３組、設けられている。具体的には、直線状に配置された一対の固定端子１５，１５が、該固定端子１５の幅方向に等間隔となるように、３組、設けられている。

継電器本体部２０は、固定部２１と可動部３０とを有している。継電器本体部２０は、固定部２１に発生する磁界によって可動部３０が変位するように構成されている。

固定部２１は、固定接点１７を有する固定端子１５と、ケース部２２と、支持部２３と、コイル部２４と、固定鉄心２８とを有している。固定部２１は、ハウジング２、又はハウジング２に固定された基台１０に固定されている。

固定端子１５は、本実施形態では、６つ設けられている。各固定端子１５の上面には、固定接点１７が設けられている。固定接点１７は、一例として、ろう付けにより固定端子１５に対して固定されているが、これに限らず、その他の手法により固定端子１５に対して固定されていてもよい。固定接点１７の詳細な構成については、詳しくは後述する。

ケース部２２は、円筒状に形成されている。ケース部２２の内部には、コイル部２４及び固定鉄心２８等が収容されている。

支持部２３は、ケース部２２をハウジング２に対して固定するためのものである。支持部２３は、１枚の板金が折り曲げて形成されている。支持部２３は、平坦部２５と、一対の脚部２６とを有している。

平坦部２５は、ケース部２２を設置可能な大きさの正方形状に形成されている。平坦部２５の四隅には、後述する４本の連結部材３３のそれぞれが上下方向にスライド可能に挿通するシャフト孔が形成されている。一対の脚部２６のそれぞれには、２つのネジ孔部２６ａが形成されている。支持部２３は、平坦部２５にケース部２２の底面が設置されて固定された状態で、ネジ孔部２６ａが、ボルト２７によってハウジング２に対して締結されることにより、ケース部２２をハウジング２に対して固定する。

コイル部２４は、コイル線（図示省略）が巻回されることにより、略円筒状となるように形成される。コイル部２４は、その中心軸がケース部２２の中心軸と同軸となるように、ケース部２２内に収容されている。コイル部２４は、コイル線に電流が流れることにより、可動部３０の可動鉄心３７が固定鉄心２８側（図２の下方）へ引き付けられるような磁界が内部に発生するように構成されている。

可動部３０は、上側プレート３１及び下側プレート３２と、連結部材３３と、シャフト部３４と、シャフト部３４の下端部に取り付けられる可動端子３５と、可動鉄心３７と、を有している。可動部３０は、これらの部材が互いに組み立てられることにより一体化され、固定部２１に対して上下方向にスライド移動するように構成されている。

上側プレート３１は、ケース部２２の上方に配置されている。上側プレート３１は、平面視が略長方形の板状に形成されている。下側プレート３２は、支持部２３の平坦部２５の下方に配置されている。下側プレート３２は、上方から視て上側プレート３１に概ね対応する大きさに形成され、上側プレート３１よりも上下方向にやや肉厚に形成されている。

連結部材３３は、細長い棒状の部材である。本実施形態では、４本の連結部材３３が設けられている。連結部材３３は、上側プレート３１と下側プレート３２とを連結している。具体的には、各連結部材３３は、一端部が上側プレート３１の角部に固定され、他端部が、下側プレート３２における前記上側プレート３１の角部に対応する角部に固定されている。各連結部材３３は、平坦部２５に形成された各シャフト孔に挿通されている。

シャフト部３４は、一端部が下側プレート３２に固定されて下方へ延びるように形成されている。各シャフト部３４は、上方から視て、一対の固定端子１５，１５における２つの固定接点１７の間に配置されている。シャフト部３４の他端部（下端部）には、シャフト部３４の外周から径方向外側へ突出する突出部３４ａが形成されている。

可動端子３５は、平面視が長方形の板状に形成され、図２の上方から視て、一対の固定端子１５，１５の間の部分に跨るように配置されている。可動端子３５の中央部分には、シャフト部３４が挿通する貫通孔３５ａが形成されている。可動端子３５は、貫通孔３５ａにシャフト部３４が挿通した状態で、突出部３４ａによって支持されている。また、可動端子３５の上面と下側プレート３２の下面との間には、シャフト部３４の外周を取り囲むようにコイルバネ３９が配置されている。コイルバネ３９は、可動端子３５を下側プレート３２に対して下方へ付勢している。

可動端子３５の長手方向の両端部には、それぞれ、可動接点３６が設けられている。可動端子３５は、上方から視て、２つの可動接点３６のそれぞれが、一対の固定端子１５，１５における２つの固定接点１７のそれぞれと重なるように、配置されている。可動接点３６は、一例として、ろう付けにより可動端子３５に対して固定されているが、これに限らず、その他の手法により可動端子３５に対して固定されていてもよい。なお、可動接点３６の詳細な構成については、詳しくは後述する。

可動鉄心３７は、円柱状に形成された金属製の部材で構成されている。可動鉄心３７は、ボルト３８によって上側プレート３１に固定されている。可動鉄心３７は、その中心軸がコイル部２４の中心軸と同軸となるように、且つ、下面が、ケース部２２内に設けられた固定鉄心２８の上面と間隔をあけた状態で、コイル部２４内における上側の空間に収容される。

可動鉄心３７は、バネ（図示省略）によって、基台１０と離れる方向（図２における上側）へ向かって付勢されている。これにより、可動鉄心３７を含む可動部３０は、コイル部２４に電流が流れていない状態（非通電状態）においては、上記バネによって上側に付勢される。その結果、可動部３０は、非通電状態では、図２に示すように、固定接点１７と可動接点３６とが離れた状態で保持される。

［固定接点及び可動接点の詳細構造］
図３から図５は、固定接点１７及び可動接点３６の形状を説明するための図である。具体的には、図３は、図２におけるIII部を拡大して示す図であり、図４は、図３のIV-IV線における断面図であり、図５は、固定接点及び可動接点の位置関係を説明するための模式図であって、固定接点及び可動接点のみを図示する斜視図である。固定接点１７及び可動接点３６は、比較的導電率の高い金属製の材料、例えば一例として、銅及び銀の合金によって構成されている。なお、これに限らず、タングステン材料によって構成してもよい。

図３及び図５に示すように、固定接点１７は、やや肉厚な片状に形成され、その一方側の面（可動接点３６と接触する側の面）が、可動接点３６側に向かって膨出する固定接点側曲面１７ａとして設けられている。固定接点１７は、該固定接点１７が延びる延出方向に垂直な断面形状ＣＳ１が、該固定接点１７の延出方向に亘って同じとなるように形成されている。固定接点１７では、その断面形状ＣＳ１における可動接点３６と当接する側の部分は、可動接点３６に向かって膨出する曲線状に形成された固定接点側曲線部１７ｂとして設けられている。本実施形態では、固定接点側曲線部１７ｂは、円弧状に形成されている。固定接点側曲線部１７ｂの曲率は、当該固定接点側曲線部１７ｂ全体に亘って一律に設定されている。固定接点１７における最も可動接点３６側に配置される部分（図３における最も上側に位置している部分）は、固定接点１７の延出方向に沿って延びる直線状の頂部１７ｃとして設けられている。

可動接点３６も、固定接点１７と同様、やや肉厚な片状に形成されている。図４及び図５に示すように、可動接点３６の一方側の面（固定接点１７と接触する側の面）は、固定接点１７側に向かって膨出する可動接点側曲面３６ａとして設けられている。可動接点３６は、該可動接点３６が延びる延出方向に垂直な断面形状ＣＳ２が、該可動接点３６の延出方向に亘って同じとなるように形成されている。可動接点３６では、その断面形状ＣＳ２における固定接点１７と当接する側の部分は、固定接点１７に向かって膨出する曲線状に形成された可動接点側曲線部３６ｂとして設けられている。本実施形態では、可動接点側曲線部３６ｂは、円弧状に形成されている。可動接点側曲線部３６ｂの曲率も、固定接点側曲線部１７ｂの場合と同様、当該可動接点側曲線部３６ｂ全体に亘って一律に設定されている。可動接点３６における最も固定接点１７側に配置される部分（図４における最も下側に位置している部分）は、可動接点３６の延出方向に沿って延びる直線状の頂部３６ｃとして設けられている。

固定接点１７及び可動接点３６は、可動接点３６の進退方向（図５の上下方向）から視て、各接点１７，３６の延出方向が交わるように配置されている。本実施形態では、固定接点１７及び可動接点３６は、上記進退方向から視て、各接点１７，３６の延出方向が直交するように配置されている。

また、本実施形態に係る継電器１では、固定接点１７に対する可動接点３６の進退方向が、該可動接点３６の延出方向を含み且つ固定接点１７の延出方向と平行な平面、と直交する方向（図５の上下方向）に設定されている。

［継電器の動作］
上述のような構成の継電器１において、コイル部２４に電流が流れると、コイル部２４の周囲に磁界が形成される。すると、この磁界中に配置されている可動鉄心３７は、磁気抵抗が小さくなる方向に移動する。すなわち、可動鉄心３７は、磁気抵抗を小さくするように、固定鉄心２８側（図２の下側）へ移動する。これにより、可動部３０は、可動鉄心３７に作用するバネの付勢力に抗して、全体的に下方へ移動する。そして、可動端子３５が固定端子１５側へ進んで可動接点３６と固定接点１７とが接触し、両者の間に電流が流れる。これにより、継電器１がオン状態となる。

上述のように可動接点３６が固定接点１７に接触する際、可動接点３６における直線状の頂部３６ｃが、固定接点１７における直線状の頂部１７ｃと交差した状態で接触する。すなわち、固定接点１７と可動接点３６とは点接触する。これにより、例えば両接点の接触部分が平坦に形成されている場合と比べると、両接点１７，３６間の接触圧が増大するため、両接点１７，３６間の電気抵抗が低減する。

一方、コイル部２４に電流が流れなくなると、コイル部２４の周囲に発生する磁界が消滅するため、可動部３０は、バネによって上方へ押し上げられる。その結果、固定接点１７が可動接点３６から後退して離れるため、両者の間に電流が流れなくなり、継電器１がオフ状態となる。

［効果］
以上のように、本実施形態に係る継電器１では、固定接点１７及び可動接点３６の少なくとも一方は、相手側の接点３６，２７に向かって膨出する部分が、相手側の接点３６，１７と接触する。よって、例えば固定接点及び可動接点の双方が平坦である場合と比べると、固定接点と可動接点との間の接触圧を高くできるため、両者の間の電気抵抗を低減できる。

また、継電器１では、上述のような曲線部１７ｂ，３６ｂを有する接点１７，３６は、該接点１７，３６の延出方向に亘って断面形状ＣＳ１，ＣＳ２が同じである。よって、例えば接点の表面形状が球面等の２次曲面状に形成されているものと比べると、容易に加工することができる。

従って、継電器１によれば、接点間の接触圧を確保でき、且つ加工が容易な接点を有する継電器を提供できる。

また、継電器１の各接点１７，３６は、各接点１７，３６の延出方向に亘って断面形状ＣＳ１，ＣＳ２が同じである。よって、各接点１７，３６を製造する際、例えば一例として、以下のように製造することができる。具体的には、棒状の部材の外周面を切削加工して断面形状が断面形状ＣＳ１，ＣＳ２と同じ形状になるようにする。そして、該棒状の部材を、各接点１７，３６に必要な長さ毎に切断する。これにより、各接点１７，３６を比較的容易に製造できる。各接点１７，３６は、このように容易に製造できるため、例えば表面形状が２次曲面状の接点を形成するには加工が困難であるタングステン等の高強度材料を用いて接点を形成することが容易になる。

また、継電器１では、曲線部１７ｂ，３６ｂを有する各接点１７，３６は、各接点１７，３６の延出方向に亘って断面形状ＣＳ１，ＣＳ２が同じであり、その頂部１７ｃ，３６ｃが直線状に形成されている。そして、各接点１７，３６の頂部１７ｃ、３６ｃは、可動接点３６の進退方向から視て交差するように配置されているため、継電器１の通電の際、双方の接点１７，３６は点接触する。これにより、接点１７，３６間の接触圧をより高めることができる。

また、継電器１では、各接点１７，３６の頂部１７ｃ、３６ｃが、可動接点３６の進退方向から視て直交するように配置されている。従って、双方の接点１７，３６をより確実に点接触させることができるため、接点１７，３６間の接触圧をより一層高めることができる。

また、継電器１では、両接点１７，３６が、両接点１７，３６の頂部１７ｃ，３６ｃが延びる方向と直交する方向において互いに接触する。これにより、可動接点３６が固定接点１７に対して押圧される力を、該可動接点３６の進退方向の垂直面に分散することなく、固定接点１７に伝えることができる。従って、両接点１７，３６間の接触圧をより高めることができる。

また、継電器１では、各接点１７，３６の曲線部１７ｂ，３６ｂを、曲線として比較的簡易な形状である円弧で形成しているため、接点１７，３６を容易に形成できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のような変形例を実施してもよい。

（１）上記実施形態では、各接点１７，３６の曲線部１７ｂ，３６ｂを、円弧状に形成したが、この限りでなく、相手側の接点に向かって膨出するような曲線であれば、どのような曲線であってもよい。例えば、サイクロイド曲線、又は放物線などであってもよい。

（２）図６は、変形例に係る接点の断面形状を示す断面図である。上記実施形態では、各接点１７，３６の曲線部１７ｂ，３６ｂの曲率を、一律に設定したが、これに限らない。例えば、図６（Ａ）に示すように、各接点４５の曲線部４５ｂの曲率を、部位ごとに異なる曲率としてもよく、また、図６（Ｂ）に示すように、曲線部４６ｂにおける頂部付近のみを曲線状に形成し、その他の部分を直線状に形成してもよい。

（３）上記実施形態では、固定接点１７及び可動接点３６が、可動接点３６の進退方向から視て、各接点１７，３６の延出方向が直交するように配置されているが、これに限らず、各接点１７，３６の延出方向が交わっていればよい。例えば一例として、各接点１７，３６の延出方向が、可動接点３６の進退方向から視て、４５度、又は３０度で交差していてもよい。

（４）上記実施形態では、双方の接点１７，３６について、相手側の接点３６，１７に向かって膨出するように形成したが、これに限らず、一方の接点を平坦状に形成し、他方の接点のみを相手側の接点に向かって膨出するように形成してもよい。

本発明は、継電器として広く適用することができるものである。

１継電器
１７固定接点
１７ｂ固定接点側曲線部（曲線部）
３６可動接点
３６ｂ可動接点側曲線部（曲線部）

Claims

固定接点と、
前記固定接点に対して進退可能であり、前記固定接点と接触することにより前記固定接点との間で通電する可動接点と、を備えた継電器であって、
前記固定接点及び前記可動接点の少なくとも一方は、一方向に延びるように形成され、その延出方向に垂直な断面形状が該延出方向に亘って同じであり、前記断面形状における相手側の接点と当接する側の部分は、前記相手側の接点に向かって膨出する曲線状に形成された曲線部として設けられていることを特徴とする、継電器。
請求項１に記載の継電器において、
前記曲線部は、前記固定接点及び前記可動接点の双方に形成され、
前記固定接点及び前記可動接点は、それぞれの前記延出方向が、前記可動接点の進退方向から視て互いに交わるように配置されていることを特徴とする、継電器。
請求項２に記載の継電器において、
前記固定接点及び前記可動接点は、それぞれの前記延出方向が、前記可動接点の進退方向から視て互いに直交するように配置されていることを特徴とする、継電器。
請求項２又は請求項３に記載の継電器において、
前記固定接点に対する前記可動接点の進退方向は、該可動接点の前記延出方向を含み且つ前記固定接点の前記延出方向と平行な平面、と直交する方向に設定されていることを特徴とする、継電器。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の継電器において、
前記曲線部は、円弧状に形成されていることを特徴とする、継電器。