JP2016021394A - リレー - Google Patents

Abstract

【課題】アークが１箇所に集まることを抑制すると共に可動接触子と固定接触子との接圧力の減少を抑制することのできるリレーを提供する。【解決手段】本発明によるリレーは、互いに離隔している第１固定接触子１１０及び第２固定接触子１２０と、第１固定接触子１１０と第２固定接触子１２０とを接離する可動接触子１３０と、可動接触子１３０と第１固定接触子１１０とが接離する第１接点部Ｃ１及び可動接触子１３０と第２固定接触子１２０とが接離する第２接点部Ｃ２を介して反対の極性面１４２、１５２が互いに平行に対向する第１磁石１４０及び第２磁石１５０とを含み、第１接点部Ｃ１は、第２磁石１５０までの距離が第１磁石１４０までの距離より近いところに位置し、第２接点部Ｃ２は、第１磁石１４０までの距離が第２磁石１５０までの距離より近いところに位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、リレーに関し、特に磁石を備えてアークを消弧するリレーに関する。

一般に、電磁開閉装置は、電流を供給又は遮断する電気的接点開閉装置の一種であり、車両、各種産業用設備、機械などに用いられる。

図１６はリレーの全体構造を示す断面図であり、図１７は従来のリレーの開閉部を示す斜視図であり、図１８は図１７のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図１９は図１７のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

図１６〜図１９に示すように、従来のリレーは、回路を開閉する開閉部Ｓ及び開閉部Ｓを駆動する駆動部Ｄを備えて構成される。

開閉部Ｓは、第１固定接触子１０と、第２固定接触子２０と、第１固定接触子１０及び第２固定接触子２０（以下、単に「固定接触子１０、２０」ともいう。）を通電可能に接続するか又は分離する可動接触子３０と、可動接触子３０と第１固定接触子１０とが接離する第１接点部Ｃ１及び可動接触子３０と第２固定接触子２０とが接離する第２接点部Ｃ２（以下、単に「接点部」ともいう。）を介して互いに反対の極性面４２、５２が対向する第１磁石４０及び第２磁石５０（以下、単に「磁石」ともいう。）とを備えて構成される。

駆動部Ｄは、例えば、電気力により駆動力を発生するアクチュエータで構成される。

以下、従来のリレーの作用効果について説明する。

駆動部Ｄに電源が供給されると、可動接触子３０は、駆動部Ｄにより固定接触子１０、２０に接触する方向（図１７の上方）に移動して固定接触子１０、２０に接触する。可動接触子３０が固定接触子１０、２０に接触すると、回路が通電可能に接続される。回路が接続されると、電流は、第１固定接触子１０から可動接触子３０を介して第２固定接触子２０に流れるか、又は第２固定接触子２０から可動接触子３０を介して第１固定接触子１０に流れる。例えば、車両においては、第１固定接触子１０が車両のバッテリなどの蓄電装置に接続され、第２固定接触子２０が車両の駆動部のように電気消費及び発電を行う装置（以下、「電気消費・生産装置」という。）に接続される。この場合、蓄電装置から電気消費・生産装置に放電（以下、「蓄電装置の放電」という。）される際には、蓄電装置から第１固定接触子１０に流入した電流が可動接触子３０と第２固定接触子２０を介して電気消費・生産装置に流れる。それに対して、電気消費・生産装置から蓄電装置に充電（以下、「蓄電装置の充電」という。）される際には、電気消費・生産装置から第２固定接触子２０に流入した電流が可動接触子３０と第１固定接触子１０を介して蓄電装置に流れる。

そして、駆動部Ｄへの電源供給が中断されると、可動接触子３０は、駆動部Ｄにより固定接触子１０、２０から分離する方向（図１７の下方）に移動して固定接触子１０、２０から分離する。可動接触子３０が固定接触子１０、２０から分離すると、回路が遮断される。

この過程で、可動接触子３０が固定接触子１０、２０に接離する際に、接点部Ｃ１、Ｃ２にアークが発生することがある。

図１８及び図１９に示すように、接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークは磁石４０、５０により消弧される。

このために、接点部Ｃ１、Ｃ２は、第１磁石４０から第２磁石５０の方向に生じる磁場（図１８及び図１９の下向きの磁場）の範囲内に備える。

図１８に示すような蓄電装置の放電時には、第１接点部Ｃ１における電流Ｉ_C1は、第１固定接触子１０から可動接触子３０（図１８の紙面の表から裏への方向）に流れ、可動接触子３０における電流Ｉ₃₀は、第１接点部Ｃ１から第２接点部Ｃ２（図１８の右方向）に流れ、第２接点部Ｃ２における電流Ｉ_C2は、可動接触子３０から第２固定接触子２０（図１８の紙面の裏から表への方向）に流れる。よって、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図１８の左方向）に力Ｆ１１を受け、第１接点部Ｃ１の外側方向（図１８の左方向）に移動する。また、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図１８の右方向）に力Ｆ２１を受け、第２接点部Ｃ２の外側方向（図１８の右方向）に移動する。接点部Ｃ１、Ｃ２の外側に移動したアークは、例えば空気などの消弧物質により冷却されて消弧される。

それに対して、図１９に示すような蓄電装置の充電時には、第２接点部Ｃ２における電流Ｉ_C2’は、第２固定接触子２０から可動接触子３０（図１９の紙面の表から裏への方向）に流れ、可動接触子３０における電流Ｉ_30’は、第２接点部Ｃ２から第１接点部Ｃ１（図１９の左方向）に流れ、第１接点部Ｃ１における電流Ｉ_C1’は、可動接触子３０から第１固定接触子１０（図１９の紙面の裏から表への方向）に流れる。よって、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図１９の右方向）に力Ｆ１１’を受け、第１接点部Ｃ１の内側方向（図１９の右方向）に移動する。また、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図１９の左方向）に力Ｆ２１’を受け、第２接点部Ｃ２の内側方向（図１９の左方向）に移動する。接点部Ｃ１、Ｃ２の内側に移動したアークは、例えば空気などの消弧物質により冷却されて消弧される。

一方、このような従来のリレーにおいて、接点部Ｃ１、Ｃ２は、互いに対向する第１磁石４０の極性面４２及び第２磁石５０の極性面５２（以下、単に「極性面」ともいう。）に直交する仮想の平面上に備えられる。また、第１接点部Ｃ１及び第２接点部Ｃ２は、第１磁石４０までの距離と第２磁石５０までの距離とが同じところに位置する。つまり、磁石４０、５０は、各極性面４２、５２が接点部Ｃ１、Ｃ２を結ぶ仮想の軸Ａに平行に備えられる。これにより、各接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークは仮想の軸Ａに沿って移動するが、図１９に示すような蓄電装置の充電時にはアークが接点部Ｃ１、Ｃ２の中心（可動接触子３０の中心）側に集まる。従って、接点部Ｃ１、Ｃ２の中心（可動接触子３０の中心）に過度な熱が発生し、開閉部Ｓ（より正確には、可動接触子３０）に損傷が生じる。

また、このような従来のリレーにおいては、可動接触子３０に流れる電流Ｉ₃₀、Ｉ_30’が磁石４０、５０の極性面４２、５２に平行に流れる。よって、可動接触子３０に流れる電流Ｉ₃₀、Ｉ_30’と磁石４０、５０の磁場Ｂにより、可動接触子３０にはフレミングの左手の法則による力が加えられるが、図１８に示すような蓄電装置の放電時には、力は可動接触子３０が固定接触子１０、２０から分離する方向（図１８の紙面の表から裏への方向）に加えられる。従って、可動接触子３０と固定接触子１０、２０との接圧力が減少する。

そこで、本発明は、電流の流れる方向に関係なく、各接点部に発生したアークが１箇所に集まることを抑制できるリレーを提供することを目的とする。

また、本発明は、フレミングの左手の法則による力により可動接触子と固定接触子との接圧力の減少を抑制できるリレーを提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、第１固定接触子と、前記第１固定接触子から離隔している第２固定接触子と、前記第１固定接触子と前記第２固定接触子とを接離する可動接触子と、前記可動接触子と前記第１固定接触子とが接離する第１接点部及び前記可動接触子と前記第２固定接触子とが接離する第２接点部を介して反対の極性面が互いに平行に対向する第１磁石及び第２磁石とを含み、前記第１接点部は、前記第２磁石までの距離が前記第１磁石までの距離より近いところに位置し、前記第２接点部は、前記第１磁石までの距離が前記第２磁石までの距離より近いところに位置することを特徴とするリレーを提供する。

前記第１接点部は、前記第２磁石に接触しない範囲で前記第２磁石に近いところに位置し、前記第２接点部は、前記第１磁石に接触しない範囲で前記第１磁石に近いところに位置するようにしてもよい。

前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記各極性面が前記第１接点部と前記第２接点部とを結ぶ仮想の軸と平行にならないように備えられてもよい。

前記第１接点部及び前記第２接点部は、前記各極性面に直交する仮想の平面上に備えられてもよい。

本発明の一実施形態によれば、前記可動接触子は、一方向に長く形成された中心部と、前記中心部の一端部から折り曲げられて前記第１固定接触子に接離する第１接触端部と、前記中心部の他端部から前記第１接触端部の折り曲げ方向とは反対方向に折り曲げられて前記第２固定接触子に接離する第２接触端部とを含んでもよい。

本実施形態において、前記第１接触端部及び前記第２接触端部は、それぞれ前記中心部に対して垂直に折り曲げられてもよい。また、前記可動接触子は、前記各極性面に直交する仮想の平面上で、前記中心部の延長方向が前記各極性面に直交し、前記第１接触端部の延長方向が前記各極性面に平行であり、前記第２接触端部の延長方向が前記各極性面に平行な状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触するようにしてもよい。

本発明の他の実施形態によれば、前記可動接触子は、一方向に長く形成され、一端部で前記第１固定接触子に接離し、他端部で前記第２固定接触子に接離するようにしてもよい。

本実施形態において、前記可動接触子は、一直線方向に長く形成され、前記各極性面に直交する仮想の平面上で前記各極性面に対して斜めに配設された状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触するようにしてもよい。

あるいは、前記可動接触子は、一直線方向に長く形成され、前記各極性面に直交する仮想の平面上で前記可動接触子の延長方向が前記各極性面に直交する状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触するようにしてもよい。

本発明の一実施形態によるリレーにおいては、第１接点部が第２磁石の近くに位置し、第２接点部が第１磁石の近くに位置し、互いに平行に対向する第１磁石の極性面及び第２磁石の極性面が第１接点部と第２接点部とを結ぶ仮想の軸と平行にならないように備えられてもよい。これにより、電流の流れる方向に関係なく、各接点部に発生したアークが１箇所に集まることを抑制することができる。

また、可動接触子に流れる電流の少なくとも一部が磁石の極性面と平行にならないように流れるので、フレミングの左手の法則による力により可動接触子と固定接触子との接圧力が減少することを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図である。 図１のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図１のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 本発明の他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図である。 図４のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図４のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図である。 図７のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図７のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図である。 図１０のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図１０のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図である。 図１３のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図１３のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 リレーの全体構造を示す断面図である。 従来のリレーの開閉部を示す斜視図である。 図１７のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図である。 図１７のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

本明細書においては、後述する極性面１４２、１５２に垂直な方向（図１６の紙面に垂直な方向）を幅方向といい、後述する仮想の平面上で極性面１４２、１５２に平行な方向（図１６の左右方向）を長手方向といい、幅方向及び長手方向に垂直な方向（図１６の上下方向）を高さ方向という。

図１は本発明の一実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図であり、図２は図１のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図３は図１のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図１６はリレーの全体構造を示す断面図である。

同図に示すように、本発明の一実施形態によるリレーは、回路を開閉する開閉部Ｓ及び開閉部Ｓを駆動する駆動部Ｄを備えて構成されてもよい。

開閉部Ｓは、第１固定接触子１１０と、第１固定接触子１１０から離隔している第２固定接触子１２０と、第１固定接触子１１０及び第２固定接触子１２０（以下、単に「固定接触子１１０、１２０」ともいう。）を接離する可動接触子１３０とを備えて構成されてもよい。また、開閉部Ｓは、可動接触子１３０と第１固定接触子１１０とが接離する第１接点部Ｃ１及び可動接触子１３０と第２固定接触子１２０とが接離する第２接点部Ｃ２（以下、単に「接点部」ともいう。）を介して反対の極性面１４２、１５２が互いに平行に対向する第１磁石１４０及び第２磁石１５０（以下、単に「磁石」ともいう。）をさらに備えて構成されてもよい。ここで、固定接触子１１０、１２０、可動接触子１３０及び接点部Ｃ１、Ｃ２はリレーのケースＣの内部に備えられ、磁石１４０、１５０はリレーのケースＣの外部に備えられてもよい。

第１接点部Ｃ１は、第２磁石１５０までの距離が第１磁石１４０までの距離より近いところに位置するようにしてもよい。また、第２接点部Ｃ２は、第１磁石１４０までの距離が第２磁石１５０までの距離より近いところに位置するようにしてもよい。つまり、磁石１４０、１５０は、各極性面１４２、１５２（互いに対向する第１磁石１４０の極性面１４２及び第２磁石１５０の極性面１５２）が接点部Ｃ１、Ｃ２を結ぶ仮想の軸Ａと平行にならないように備えられてもよい。本実施形態において、磁石１４０、１５０は、各極性面１４２、１５２が仮想の軸Ａに対して斜めに備えられてもよい。

また、後述するように蓄電装置の充電時にアークが１箇所に集まることをより効果的に抑制するために、第１接点部Ｃ１は、第２磁石１５０に接触しない範囲で第２磁石１５０に近いところに位置し、第２接点部Ｃ２は、第１磁石１４０に接触しない範囲で第１磁石１４０に近いところに位置するようにすることが好ましい。

このために、固定接触子１１０、１２０、可動接触子１３０及び磁石１４０、１５０は、次のように備えられてもよい。

すなわち、固定接触子１１０、１２０は、ケースＣに固定支持され、一側がリレーの外部要素、例えば車両のバッテリなどの蓄電装置又は車両の駆動部のように電気消費及び発電を行う装置（以下、「電気消費・生産装置」という。）に通電可能に接続され、他側が可動接触子１３０と接離するように備えられてもよい。

より具体的には、第１固定接触子１１０は、略円柱状に形成され、ケースＣに固定支持されてもよい。ここで、第１固定接触子１１０は、軸方向が磁石１４０、１５０の極性面１４２、１５２に平行に配置され、一端部１１２がケースＣの内部に配置され、他端部１１４がケースＣの外部に突出するようにしてもよい。第１固定接触子１１０の一端部１１２は、磁石１４０、１５０の極性面１４２、１５２に直交する仮想の平面上に位置し、可動接触子１３０の第１接触端部１３４と接離するようにしてもよい。第１固定接触子１１０の他端部１１４は、蓄電装置に通電可能に接続されてもよい。

第２固定接触子１２０は、略円柱状に形成され、ケースＣに固定支持されてもよい。ここで、第２固定接触子１２０は、軸方向が第１固定接触子１１０の軸方向に平行に配置され、一端部１２２がケースＣの内部に配置され、他端部１２４がケースＣの外部に突出するようにしてもよい。第２固定接触子１２０の一端部１２２は、磁石１４０、１５０の極性面１４２、１５２に直交する仮想の平面上に位置し、可動接触子１３０の第２接触端部１３６と接離するようにしてもよい。第２固定接触子１２０の他端部１２４は、電気消費・生産装置に通電可能に接続されてもよい。

ここで、固定接触子１１０、１２０は、一端部１１２、１２２が幅方向（図２の上下方向）と長手方向（図２の左右方向）に離隔して配置されてもよい。つまり、固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２が互いに離隔し、固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２を結ぶ仮想の軸Ａが仮想の平面上で各極性面１４２、１５２に対して斜めに備えられてもよい。このために、第１固定接触子１１０は、一端部１１２が仮想の平面上で第２磁石１５０までの距離が第１磁石１４０までの距離より近いところに位置するようにしてもよい。また、第２固定接触子１２０は、一端部１２２が仮想の平面上で第１固定接触子１１０の一端部１１２から長手方向（図２の左右方向）に離隔し、かつ一端部１２２が仮想の平面上で第１磁石１４０までの距離が第２磁石１５０までの距離より近いところに位置するようにしてもよい。ここで、後述するように蓄電装置の充電時にアークが１箇所に集まることをより効果的に抑制するために、第１固定接触子１１０は、一端部１１２が第２磁石１５０に接触しない範囲で第２磁石１５０に近いところに位置し、第２固定接触子１２０は、一端部１２２が第１磁石１４０に接触しない範囲で第１磁石１４０に近いところに位置することが好ましい。

一方、可動接触子１３０は、一方向に長く形成された中心部１３２と、中心部１３２の一端部から直角に折り曲げられて第１固定接触子１１０の一端部１１２に接離する第１接触端部１３４と、中心部１３２の他端部から第１接触端部１３４の折り曲げ方向とは反対方向に折り曲げられて第２固定接触子１２０の一端部１２２に接離する第２接触端部１３６とを含んでもよい。ここで、可動接触子１３０の第１接触端部１３４は、第１固定接触子１１０の一端部１１２と共に第１接点部Ｃ１を形成し、可動接触子１３０の第２接触端部１３６は、第２固定接触子１２０の一端部１２２と共に第２接点部Ｃ２を形成する。

また、可動接触子１３０は、固定接触子１１０、１２０に接触した状態において、中心部１３２の幅が固定接触子１１０、１２０の幅方向（図２の上下方向）の隔離距離に対応して形成され、第１接触端部１３４の長さが中心部１３２から第１固定接触子１１０の一端部１１２までの距離と同じかそれより長くなるように形成され、第２接触端部１３６の長さが中心部１３２から第２固定接触子１２０の一端部１２２までの距離と同じかそれより長くなるように形成されてもよい。

このように形成された可動接触子１３０は、固定接触子１１０、１２０に接触した状態において、仮想の平面上で、中心部１３２の延長方向が各極性面１４２、１５２に直交し、第１接触端部１３４の延長方向が各極性面１４２、１５２に平行であり、第２接触端部１３６の延長方向が各極性面１４２、１５２に平行であるようにしてもよい。また、可動接触子１３０は、前述したように、固定接触子１１０、１２０に接触した状態から、仮想の平面に直交する方向（図１の下方）に平行移動して固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２から分離するように備えられてもよい。すなわち、可動接触子１３０は、中心部１３２が各極性面１４２、１５２に直交し、接触端部１３４、１３６がそれぞれ固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２に対向し、接触端部１３４、１３６がそれぞれ各極性面１４２、１５２に平行な状態で仮想の平面に直交する方向に移動して固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２に接離するように備えられてもよい。

第１磁石１４０は、接点部Ｃ１、Ｃ２に磁場を印加できる所定の長さ及び高さを有する板状に形成されてもよい。

第１磁石１４０の長さは、第１磁石１４０の長手方向に接点部Ｃ１、Ｃ２を収容できるように、接点部Ｃ１、Ｃ２の長手方向の隔離距離と同じかそれより長くなるようにしてもよい。後述するように接点部Ｃ１、Ｃ２の外側方向に案内されるアークが接点部Ｃ１、Ｃ２から離れても磁場の影響を受け続けるように、第１磁石１４０の長さは、接点部Ｃ１、Ｃ２の長手方向の隔離距離より長く、かつ第１磁石１４０の一端部１４４及び他端部１４６がそれぞれケースＣの内壁に至る長さにすることが好ましい。

第１磁石１４０の高さは、第１磁石１４０の高さ方向に接点部Ｃ１、Ｃ２を収容できるように、少なくとも可動接触子１３０と固定接触子１１０、１２０との隔離距離と同じかそれより高くなるようにしてもよい。ここで、可動接触子１３０と固定接触子１１０、１２０との隔離距離とは、可動接触子１３０が固定接触子１１０、１２０から分離したとき可動接触子１３０の接触端部１３４、１３６と固定接触子１１０、１２０の一端部１１２、１２２との隔離距離をいう。

第２磁石１５０は、第１磁石１４０と対称となるように形成されてもよい。

第１磁石１４０は、Ｎ極となる極性面１４２が接点部Ｃ１、Ｃ２に対向するように備えられ、第２磁石１５０は、Ｓ極となる極性面１５２が接点部Ｃ１、Ｃ２に対向するように備えられてもよい。ここで、第１磁石１４０の極性面１４２と第２磁石１５０の極性面１５２とは平行に備えられてもよい。また、第１磁石１４０の極性面１４２及び第２磁石１５０の極性面１５２は、第１接点部Ｃ１と第２接点部Ｃ２とを結ぶ仮想の軸Ａに対して斜めに備えられてもよい。

一方、磁石１４０、１５０は、アークなどにより発生する熱により加熱されて磁力が弱くなる現象を抑制するために、接点部Ｃ１、Ｃ２から所定距離離隔してケースＣの外部に備えられることが好ましい。

駆動部Ｄは、例えば、ソレノイドなどの電気力により駆動力を発生するアクチュエータで構成されてもよい。駆動部Ｄは周知慣用技術であるので、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明の一実施形態によるリレーの作用効果について説明する。

駆動部Ｄに電源が供給されると、可動接触子１３０は、駆動部Ｄにより固定接触子１１０、１２０に接触する方向（図１の上方）に移動して固定接触子１１０、１２０に接触する。可動接触子１３０が固定接触子１１０、１２０に接触すると、回路が通電可能に接続される。回路が接続されると、電流は、第１固定接触子１１０から可動接触子１３０を介して第２固定接触子１２０に流れるか、又は第２固定接触子１２０から可動接触子１３０を介して第１固定接触子１１０に流れる。すなわち、蓄電装置の放電時には、蓄電装置から第１固定接触子１１０に流入した電流が可動接触子１３０と第２固定接触子１２０を介して電気消費・生産装置に流れる。それに対して、蓄電装置の充電時には、電気消費・生産装置から第２固定接触子１２０に流入した電流が可動接触子１３０と第１固定接触子１１０を介して蓄電装置に流れる。

そして、駆動部Ｄへの電源供給が中断されると、可動接触子１３０は、駆動部Ｄにより固定接触子１１０、１２０から分離する方向（図１の下方）に移動して固定接触子１１０、１２０から分離する。可動接触子１３０が固定接触子１１０、１２０から分離すると、回路が遮断される。

この過程で、可動接触子１３０が固定接触子１１０、１２０に接離する際に、接点部Ｃ１、Ｃ２にアークが発生することがある。

図２及び図３に示すように、接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークは磁石１４０、１５０により消弧される。

まず、図２に示すような蓄電装置の放電時におけるアーク消弧について詳細に説明する。

接点部Ｃ１、Ｃ２は、第１磁石１４０から第２磁石１５０の方向に生じる磁場（図２の下向きの磁場）Ｂの範囲内に備えられてもよい。

第１接点部Ｃ１における電流Ｉ_C1は、第１固定接触子１１０から可動接触子１３０（図２の紙面の表から裏への方向）に流れる。

また、可動接触子１３０における電流Ｉ₁₃₀は、第１接点部Ｃ１から第２接点部Ｃ２に流れる。可動接触子１３０における電流Ｉ₁₃₀の方向についてより具体的に説明すると次の通りである。第１接触端部１３４における電流Ｉ１は、第１接点部Ｃ１から中心部１３２に連結された部分へ（図２の右方向に）各極性面１４２、１５２に平行に流れる。中心部１３２における電流Ｉ２は、第１接触端部１３４に連結された部分から第２接触端部１３６に連結された部分へ（図２の上方に）各極性面１４２、１５２に垂直に流れる。第２接触端部１３６における電流Ｉ３は、中心部１３２に連結された部分から第２接点部Ｃ２へ（図２の右方向に）各極性面１４２、１５２に平行に流れる。

さらに、第２接点部Ｃ２における電流Ｉ_C2は、可動接触子１３０から第２固定接触子１２０（図２の紙面の裏から表への方向）に流れる。

このような磁場と電流により、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図２の左方向）に力Ｆ１１を受け、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図２の右方向）に力Ｆ２１を受ける。

一方、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、隣接する第２磁石１５０側（図２の下方）への力Ｆ１２を受け、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、隣接する第１磁石１４０側（図２の上方）への力Ｆ２２を受ける。これについてより詳細に説明すると次の通りである。アークには各磁石１４０、１５０が引き寄せる力が作用する。しかし、従来のように、接点部Ｃ１、Ｃ２が磁石４０、５０の中間に位置する場合、第１磁石４０が引き寄せる力と第２磁石５０が引き寄せる力とは、大きさが同じで方向が反対であるので、相殺されてしまう。それに対して、本実施形態のように、一方の接点部が一方の磁石よりも他方の磁石に近い位置に配置された場合、これらの磁石が当該接点部に発生したアークを引き寄せる力の合力は近い位置の磁石側に作用する。よって、本実施形態においては、第１接点部Ｃ１が第１磁石１４０よりも第２磁石１５０に近い位置に配置されており、磁石１４０、１５０が第１接点部Ｃ１に発生したアークを引き寄せる力の合力Ｆ１２は第２磁石１５０側（図２の下方）に作用する。同様に、第２接点部Ｃ２が第２磁石１５０よりも第１磁石１４０に近い位置に配置されており、磁石１４０、１５０が第２接点部Ｃ２に発生したアークを引き寄せる力の合力Ｆ２２は第１磁石１４０側（図２の上方）に作用する。

このようなフレミングの左手の法則による力Ｆ１１、Ｆ２１と磁石がアークを引き寄せる力Ｆ１２、Ｆ２２の合力Ｆ１、Ｆ２により、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、第１接点部Ｃ１の外側方向（図２の左方向）から第２磁石１５０側（図２の下方）に傾いた方向（図２の左下方向）に移動し、例えば空気などの消弧物質により冷却されて消弧される。同様に、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、第２接点部Ｃ２の外側方向（図２の右方向）から第１磁石１４０側（図２の上方）に傾いた方向（図２の右上方向）に移動し、消弧物質により冷却されて消弧される。

ここで、蓄電装置の放電時、接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークは、互いに遠ざかる方向である接点部Ｃ１、Ｃ２の外部（図２の左下方向及び右上方向）に移動するので、１箇所に集まらない。

一方、可動接触子１３０に流れる電流Ｉ₁₃₀のうち中心部１３２に流れる電流Ｉ２が極性面１４２、１５２に垂直に流れることにより、蓄電装置の放電時に可動接触子１３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力の減少が抑制される。より具体的には、可動接触子１３０に流れる電流Ｉ₁₃₀と磁石１４０、１５０の磁場Ｂにより、可動接触子１３０にはフレミングの左手の法則による力が加えられるが、蓄電装置の放電時には、力は可動接触子１３０が固定接触子１１０、１２０から分離する方向（図２の紙面の表から裏への方向）に加えられるので、可動接触子１３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力が減少する。しかし、本実施形態において、可動接触子１３０に流れる電流Ｉ₁₃₀のうち中心部１３２に流れる電流Ｉ２は、極性面１４２、１５２に垂直に流れることにより、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向と平行に流れる。つまり、中心部１３２では、磁石１４０、１５０による磁場Ｂと可動接触子１３０に流れる電流Ｉ₁₃₀によるフレミングの左手の法則による力の大きさがゼロ（零）となる。これにより、可動接触子１３０全体に作用するフレミングの左手の法則による力の合力の大きさが小さくなる。従って、蓄電装置の放電時に可動接触子１３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力の減少が抑制される。

次に、図３に示すような蓄電装置の充電時におけるアーク消弧について詳細に説明する。

接点部Ｃ１、Ｃ２は、第１磁石１４０から第２磁石１５０の方向に生じる磁場（図３の下向きの磁場）Ｂの範囲内に備えられてもよい。

第２接点部Ｃ２における電流Ｉ_C2’は、第２固定接触子１２０から可動接触子１３０（図３の紙面の表から裏への方向）に流れる。

また、可動接触子１３０における電流Ｉ_130’は、第２接点部Ｃ２から第１接点部Ｃ１に流れる。可動接触子１３０における電流Ｉ_130’の方向についてより具体的に説明すると次の通りである。第２接触端部１３６における電流Ｉ３’は、第２接点部Ｃ２から中心部１３２に連結された部分へ（図３の左方向に）各極性面１４２、１５２に平行に流れる。中心部１３２における電流Ｉ２’は、第２接触端部１３６に連結された部分から第１接触端部１３４に連結された部分へ（図３の下方に）各極性面１４２、１５２に垂直に流れる。第１接触端部１３４における電流Ｉ１’は、中心部１３２に連結された部分から第１接点部Ｃ１へ（図３の左方向に）各極性面１４２、１５２に平行に流れる。

さらに、第１接点部Ｃ１における電流Ｉ_C1’は、可動接触子１３０から第１固定接触子１１０（図３の紙面の裏から表への方向）に流れる。

このような磁場と電流により、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図３の右方向）に力Ｆ１１’を受け、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、フレミングの左手の法則による方向（図３の左方向）に力Ｆ２１’を受ける。

一方、前述したように、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、隣接する第２磁石１５０側（図３の下方）への力Ｆ１２を受け、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、隣接する第１磁石１４０側（図の上方）への力Ｆ２２を受ける。

このようなフレミングの左手の法則による力Ｆ１１’、Ｆ２１’と磁石がアークを引き寄せる力Ｆ１２、Ｆ２２の合力Ｆ１’、Ｆ２’により、第１接点部Ｃ１に発生したアークは、第１接点部Ｃ１の内側方向（図３の右方向）から第２磁石１５０側（図３の下方）に傾いた方向（図３の右下方向）に移動し、例えば空気などの消弧物質により冷却されて消弧される。同様に、第２接点部Ｃ２に発生したアークは、第２接点部Ｃ２の内側方向（図３の左方向）から第１磁石１４０側（図３の上方）に傾いた方向（図３の左上方向）に移動し、消弧物質により冷却されて消弧される。

ここで、第１接点部Ｃ１は第２磁石１５０に近いところに位置し、第２接点部Ｃ２は第１磁石１４０に近いところに位置する。従って、接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークは、磁石１４０、１５０がアークを引き寄せる力Ｆ１２、Ｆ２２により、互いに遠ざかる方向に移動する。また、蓄電装置の充電時、第１接点部Ｃ１に発生したアークに作用するフレミングの左手の法則による力Ｆ１１’の作用軸と第２接点部Ｃ２に発生したアークに作用するフレミングの左手の法則による力Ｆ２１’の作用軸とが平行に離隔する。従って、蓄電装置の充電時にも、接点部Ｃ１、Ｃ２に発生したアークが１箇所に集まることが抑制される。

一方、第１接点部Ｃ１は第２磁石１５０に接触しない範囲で第２磁石１５０に近いところに位置し、第２接点部Ｃ２は第１磁石１４０に接触しない範囲で第１磁石１４０に近いところに位置する。従って、磁石１４０、１５０がアークを引き寄せる力Ｆ１２、Ｆ２２、すなわちアークを互いに遠ざかる方向に移動させる力がさらに増加する。また、各アークに作用するフレミングの左手の法則による力Ｆ１１’、Ｆ２１’の作用軸間の隔離距離がさらに増加する。従って、蓄電装置の充電時にアークが１箇所に集まることがより効果的に抑制される。

図４は本発明の他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図であり、図５は図４のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図６は図４のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

本実施形態によるリレーの基本的な構成と作用効果は前述した実施形態と同様である。ただし、本実施形態において、可動接触子２３０は、第１接触端部２３４及び第２接触端部２３６（以下、単に「接触端部２３４、２３６」ともいう。）が中心部２３２から斜めに折り曲げられ、中心部２３２の延長方向が各極性面１４２、１５２に対して斜めであり、接触端部２３４、２３６の延長方向が各極性面１４２、１５２に平行に備えられてもよい。これにより、可動接触子２３０に流れる電流Ｉ₂₃₀、Ｉ_230’のうち中心部２３２に流れる電流Ｉ２、Ｉ２’は、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向に対して斜めに流れる。つまり、中心部２３２に作用するフレミングの左手の法則による力の大きさが、前述した実施形態よりは大きくなるが、従来よりは小さくなる。従って、図５に示すような蓄電装置の放電時に可動接触子２３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力の減少が抑制される。

図７は本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図であり、図８は図７のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図９は図７のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

本実施形態によるリレーの基本的な構成と作用効果は前述した実施形態と同様である。ただし、本実施形態において、可動接触子３３０は、第１接触端部３３４及び第２接触端部３３６（以下、単に「接触端部３３４、３３６」ともいう。）が中心部３３２から斜めに折り曲げられ、中心部３３２の延長方向が各極性面１４２、１５２に直交し、接触端部３３４、３３６の延長方向が各極性面１４２、１５２に対して斜めに備えられてもよい。これにより、可動接触子３３０に流れる電流Ｉ₃₃₀、Ｉ_330’のうち中心部３３２に流れる電流Ｉ２、Ｉ２’は、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向に平行に流れる。従って、中心部３３２に作用するフレミングの左手の法則による力の大きさがゼロ（零）となる。さらに、接触端部３３４、３３６に流れる電流Ｉ１、Ｉ１’、Ｉ３、Ｉ３’は、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向に対して斜めに流れる。つまり、接触端部３３４、３３６に作用するフレミングの左手の法則による力の大きさが前述した実施形態よりも小さくなる。従って、図８に示すような蓄電装置の放電時に可動接触子３３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力の減少が前述した実施形態より抑制される。

図１０は本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図であり、図１１は図１０のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図１２は図１０のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

本実施形態によるリレーの基本的な構成と作用効果は前述した実施形態と同様である。ただし、本実施形態において、可動接触子４３０は、一直線方向に長く形成され、各極性面１４２、１５２に対して斜めに備えられてもよい。すなわち、可動接触子４３０は、接触端部４３４、４３６が中心部４３２から折り曲げられず、中心部４３２及び接触端部４３４、４３６の延長方向が各極性面１４２、１５２に対して斜めに備えられてもよい。これにより、可動接触子４３０に流れる電流Ｉ₄₃₀、Ｉ_430’は、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向に対して斜めに流れる。つまり、可動接触子４３０に作用するフレミングの左手の法則による力の大きさが従来より小さくなる。従って、図１１に示すような蓄電装置の放電時に可動接触子４３０と固定接触子１１０、１２０との接圧力の減少が抑制される。

図１３は本発明のさらに他の実施形態によるリレーの開閉部を示す斜視図であり、図１４は図１３のリレーの放電時のアーク消弧方向を示す平面図であり、図１５は図１３のリレーの充電時のアーク消弧方向を示す平面図である。

本実施形態によるリレーの基本的な構成と作用効果は前述した実施形態と同様である。ただし、本実施形態において、可動接触子５３０は、一直線方向に長く形成され、各極性面１４２、１５２に直交するように備えられてもよい。すなわち、可動接触子５３０は、接触端部５３４、５３６が中心部５３２から折り曲げられず、中心部５３２及び接触端部５３４、５３６の延長方向が各極性面１４２、１５２に直交するように備えられてもよい。これにより、可動接触子５３０に流れる電流Ｉ₅₃₀、Ｉ_530’は、磁石１４０、１５０による磁場Ｂの方向に平行に流れる。つまり、可動接触子５３０に作用するフレミングの左手の法則による力の大きさがゼロ（零）となる。従って、図１４に示すような蓄電装置の放電時に可動接触子５３０と固定接触子５１０、５２０との接圧力の減少が前述した実施形態より抑制される。

１１０、５１０ 第１固定接触子
１１２、５１２ （第１固定接触子の）一端部
１２０、５２０ 第２固定接触子
１２２、５２２ （第２固定接触子の）一端部
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０ 可動接触子
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２ 中心部
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４ 第１接触端部
１３６、２３６、３３６、４３６、５３６ 第２接触端部
１４０ 第１磁石
１４２ （第１磁石の）極性面
１５０ 第２磁石
１５２ （第２磁石の）極性面
Ｂ 磁場
Ｃ ケース
Ｃ１ 第１接点部
Ｃ２ 第２接点部
Ｄ 駆動部
Ｆ１、Ｆ１’、Ｆ２、Ｆ２’ 合力
Ｆ１１、Ｆ１１’、Ｆ２１、Ｆ２１’ フレミングの左手の法則による力
Ｆ１２、Ｆ２２ 磁石がアークを引き寄せる力
Ｉ₁₃₀、Ｉ_130’、Ｉ₂₃₀、Ｉ_230’、Ｉ₃₃₀、Ｉ_330’、Ｉ₄₃₀、Ｉ_430’、Ｉ₅₃₀、Ｉ_530’ 可動接触子に流れる電流
Ｉ１ 第１接触端部に流れる電流
Ｉ２ 中心部に流れる電流
Ｉ３ 第２接触端部に流れる電流
Ｉ_C1、Ｉ_C1’ 第１接点部に流れる電流
Ｉ_C2、Ｉ_C2’ 第２接点部に流れる電流
Ｓ 開閉部

Claims (9)

1. 第１固定接触子と、
   前記第１固定接触子から離隔している第２固定接触子と、
   前記第１固定接触子と前記第２固定接触子とを接離する可動接触子と、
   前記可動接触子と前記第１固定接触子とが接離する第１接点部及び前記可動接触子と前記第２固定接触子とが接離する第２接点部を介して反対の極性面が互いに平行に対向する第１磁石及び第２磁石と、を含み、
   前記第１接点部は、前記第２磁石までの距離が前記第１磁石までの距離より近いところに位置し、
   前記第２接点部は、前記第１磁石までの距離が前記第２磁石までの距離より近いところに位置することを特徴とするリレー。
2. 前記第１接点部は、前記第２磁石に接触しない範囲で前記第２磁石に近いところに位置し、
   前記第２接点部は、前記第１磁石に接触しない範囲で前記第１磁石に近いところに位置する、請求項１に記載のリレー。
3. 第１固定接触子と、
   前記第１固定接触子から離隔している第２固定接触子と、
   前記第１固定接触子と前記第２固定接触子とを接離する可動接触子と、
   前記可動接触子と前記第１固定接触子とが接離する第１接点部及び前記可動接触子と前記第２固定接触子とが接離する第２接点部を介して反対の極性面が互いに平行に対向する第１磁石及び第２磁石と、を含み、
   前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記各極性面が前記第１接点部と前記第２接点部とを結ぶ仮想の軸と平行にならないように備えられることを特徴とするリレー。
4. 前記第１接点部及び前記第２接点部は、前記各極性面に直交する仮想の平面上に備えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリレー。
5. 前記可動接触子は、
   一方向に長く形成された中心部と、
   前記中心部の一端部から折り曲げられて前記第１固定接触子に接離する第１接触端部と、
   前記中心部の他端部から前記第１接触端部の折り曲げ方向とは反対方向に折り曲げられて前記第２固定接触子に接離する第２接触端部とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリレー。
6. 前記第１接触端部及び前記第２接触端部は、それぞれ前記中心部に対して垂直に折り曲げられ、
   前記可動接触子は、前記各極性面に直交する仮想の平面上で、前記中心部の延長方向が前記各極性面に直交し、前記第１接触端部の延長方向が前記各極性面に平行であり、前記第２接触端部の延長方向が前記各極性面に平行な状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触する、請求項５に記載のリレー。
7. 前記可動接触子は、一方向に長く形成され、一端部で前記第１固定接触子に接離し、他端部で前記第２固定接触子に接離する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリレー。
8. 前記可動接触子は、一直線方向に長く形成され、前記各極性面に直交する仮想の平面上で前記各極性面に対して斜めに配設された状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触する、請求項１〜４、７のいずれか一項に記載のリレー。
9. 前記可動接触子は、一直線方向に長く形成され、前記各極性面に直交する仮想の平面上で前記可動接触子の延長方向が前記各極性面に直交する状態で、前記第１固定接触子及び前記第２固定接触子に接触する、請求項１〜４、７のいずれか一項に記載のリレー。

Images