JP2017135050A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、ばね負荷に対して十分に大きな吸引力を有するとともに、電磁石部と接点部との間に十分に大きな絶縁距離を有する電磁継電器を提供する。【解決手段】鉄心と、前記鉄心に巻回されるコイルと、前記鉄心の一端側にヒンジバネにより回動可能に支持される接極子と、を有する電磁石部と、可動接点を備える可動接点ばねと、固定接点を備える固定接点ばねと、を有する接点部と、前記電磁石部と、前記接点部とを支持するベースブロックと、を有する電磁継電器において、前記電磁石部は、前記ベースブロックの一方の面側に支持され、前記接点部は、前記ベースブロックの前記一方の面に対向する他方の面側に支持され、前記ベースブロックは、前記一方の面から前記電磁石部に沿って形成される第１の絶縁壁と、前記他方の面から前記第１の絶縁壁に対向する辺側に前記接点部に沿って形成される第２の絶縁壁と、を有することを特徴とする電磁継電器を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】 図５

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

電磁石により接点の開閉を制御する機器として電磁継電器がある。電磁継電器は、リレーと呼ばれており、電磁石のコイルに電流を流すことにより磁界が発生し、発生した磁界により、接極子が鉄心に引きつけられて、固定接点と可動接点とが接触しオンとなり、電磁継電器を介し、電力を供給することができる。一方、コイルに流れる電流の供給を停止すると、発生していた磁界がなくなり、バネの復元力等により接極子が鉄心から離れ、これに伴い固定接点より可動接点が離れオフになり、電磁継電器を介して供給されていた電流を遮断することができる。近年では、高電圧に対応した電磁継電器の需要が高まっている。

特開平１１−３３９６２３号公報 特開２０１１−１００６１８号公報 特開平９−２４５６０２号公報

このような電磁継電器においては、小型で、ばね負荷に対して十分に大きな吸引力を有するとともに、電磁石部と接点部との間に十分に大きな絶縁距離を有するものが求められている。

本実施の形態の一観点によれば、鉄心と、前記鉄心に巻回されるコイルと、前記鉄心の一端側にヒンジバネにより回動可能に支持される接極子と、を有する電磁石部と、可動接点を備える可動接点ばねと、固定接点を備える固定接点ばねと、を有する接点部と、前記電磁石部と、前記接点部とを支持するベースブロックと、を有する電磁継電器において、前記電磁石部は、前記ベースブロックの一方の面側に支持され、前記接点部は、前記ベースブロックの前記一方の面に対向する他方の面側に支持され、前記ベースブロックは、前記一方の面から前記電磁石部に沿って形成される第１の絶縁壁と、前記他方の面から前記第１の絶縁壁に対向する辺側に前記接点部に沿って形成される第２の絶縁壁と、を有することを特徴とする。

開示の電磁継電器によれば、小型で、ばね負荷に対して十分に大きな吸引力を有するとともに、電磁石部と接点部との間に十分に大きな絶縁距離を有することができる。

電磁継電器の斜視図 電磁継電器の側面図 電磁継電器の断面図 電磁継電器の説明図 第１の実施の形態における電磁継電器の側面図（１） 第１の実施の形態における電磁継電器の断面図 第１の実施の形態における電磁継電器の側面図（２） 第１の実施の形態における電磁継電器の正面図 第１の実施の形態における電磁継電器の説明図（１） 第１の実施の形態における電磁継電器の説明図（２） 第１の実施の形態における鉄心の斜視図 第１の実施の形態における鉄心及びコイルの斜視図 電磁継電器における吸引力の特性図 第２の実施の形態における電磁継電器の説明図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
最初に、図１〜図４に基づき、電磁継電器について説明する。尚、図１は、電磁継電器の斜視図であり、図２は、側面図である。図３（ａ）は、図２における一点鎖線２Ａ−２Ｂにおいて切断した断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における一点鎖線３Ａにおいて囲まれた領域の拡大図である。図４は、図１に示す電磁継電器より、接極子４０及びヒンジバネ６０を取り除いた状態の斜視図である。

図１〜図４に示される電磁継電器は、固定接点１０、可動接点２０、コイル３０、接極子４０、カード５０、ヒンジバネ６０、これらを覆うベースブロック７０等を有している。固定接点１０は、固定接点バネ１１の端部に設けられており、可動接点２０は、可動接点バネ２１の端部に設けられている。コイル３０は、鉄心３１を中心に巻かれており、鉄心３１の一方の端部３１ａは、ヒンジバネ６０に接続された接極子４０の一方の端部４０ａと接しており、鉄心３１の他方の端部３１ｂと接極子４０の他方の端部４０ｂとの間は、コイル３０に電流が流れていない状態では開いている。

この構造の電磁継電器においては、コイル３０に電流を流すことにより磁界が発生し、発生した磁界による磁力により、ヒンジバネ６０に接続された接極子４０の一方の端部４０ａと鉄心３１の一方の端部３１ａとの接触点を支点として鉄心３１の他方の端部３１ｂに接極子４０の他方の端部４０ｂが引き寄せられるように回動して、鉄心３１の他方の端部３１ｂと接極子４０の他方の端部４０ｂとが接触する。このとき、接極子４０の他方の端部４０ｂに接続されているカード５０が動き、これにより、カード５０の先端部分に接触している可動接点バネ２１が固定接点バネ１１側に押されて、可動接点バネ２１に設けられた可動接点２０と固定接点バネ１１に設けられた固定接点１０とが接触し、可動接点２０及び固定接点１０を介し、電力が供給される。

一方、コイル３０に流れている電流の供給を停止すると、コイル３０により発生していた磁界が消滅し、接極子４０の他方の端部４０ｂを鉄心３１の他方の端部３１ｂに引き寄せていた磁力が消滅するため、ヒンジバネ６０の復元力により、接極子４０が元の状態に戻る。即ち、鉄心３１の他方の端部３１ｂから接極子４０の他方の端部４０ｂが離れ、これに伴いカード５０が動き、固定接点１０と可動接点２０とが離れ、電力の供給が遮断される。

ここで、図１３に基づき、ばね負荷と吸引力との関係について説明する。図１３では、ばね負荷を一点鎖線で表し、図１〜図４に示す構造の電磁継電器の吸引力を点線で表している。吸引力が、ばね負荷よりも＋側（図１３において上側）の領域であれば、電磁継電器として動作する。

変位Ａは、コイル３０に電流を流し、可動接点バネ２１が固定接点バネ１１に向かって動き始める点を示し、変位ＡからＢにかけては、可動接点バネ２１が固定接点バネ１１に向かって動いている範囲であり、変位Ｂは、可動接点バネ２１に設けられた可動接点２０と固定接点バネ１１に設けられた固定接点１０とが接触する点を示し、変位ＢからＣにかけては、可動接点２０と固定接点１０とが接触した後、鉄心３１の他方の端部３１ｂに接極子４０の他方の端部４０ｂが引き寄せられる力（吸引力）により、可動接点２０が固定接点１０を更に押し込む範囲であり、変位Ｃは、鉄心３１の他方の端部３１ｂと接極子４０の他方の端部４０ｂとが密着する点を示している。

変位ＢからＣにかけては、電磁継電器の動作時における可動接点と固定接点との衝突による接点バウンスの防止や、可動接点と固定接点とを摺動させることによる接点の清浄化のために、ばね負荷よりも十分に大きな吸引力が必要となる範囲である。

更に、高電圧に対応した電磁継電器においては、接点部である可動接点２０、固定接点１０、可動接点バネ２１及び固定接点バネ１１等と、電磁石部であるコイル３０または鉄心３１との距離を十分取ることが求められている。この距離は、絶縁距離と呼ばれている。絶縁距離と定義されるものには、空間を介した空間距離と、ベースブロック７０等の沿面を介した沿面距離とが存在しており、一般的に沿面距離は空間距離よりも大きな距離が必要とされている。従って、図１に示される電磁継電器においては、可動接点２０、固定接点１０、可動接点バネ２１及び固定接点バネ１１等とコイル３０または鉄心３１との間において、ベースブロック７０の沿面を介した絶縁距離を長くすることが求められる。

しかしながら、図１〜図４に示される構造の電磁継電器では、図３及び図４に示されるように、鉄心３１の一方の端部３１ａ及び他方の端部３１ｂが、側面となるベースブロック７０の第１の絶縁壁７０ａ側に出っ張っているため、ベースブロック７０の沿面距離となる長さＬ１を長くすることができない。尚、鉄心３１の一方の端部３１ａ及び他方の端部３１ｂの幅Ｗ１は３．８ｍｍである。

（電磁継電器）
次に、第１の実施の形態における電磁継電器について、図５〜図１０に基づき説明する。尚、図５は、電磁継電器の側面図であり、図６（ａ）は、図５における一点鎖線５Ａ−５Ｂにおいて切断した断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における一点鎖線６Ａにおいて囲まれた領域の拡大図である。図７は、図５とは反対側の側面図であり、図８は正面図である。図９は、本実施の形態における電磁継電器より、ベースブロックを取り除いた状態の側面図であり、図１０は、本実施の形態における電磁継電器より、接極子４０及びヒンジバネ６０を取り除いた状態の斜視図である。

本実施の形態における電磁継電器は、固定接点１０、可動接点２０、コイル３０、接極子４０、カード５０、ヒンジバネ６０、ベースブロック１７０等を有している。カード５０は、絶縁材料により形成されており、ベースブロック１７０は、樹脂材料等の絶縁材料により形成されている。尚、固定接点１０は、固定接点バネ１１の端部に設けられており、可動接点２０は、可動接点バネ２１の端部に設けられている。

ベースブロック１７０は、図６（ａ）に示されるように、ベースブロック１７０の一方の面の一辺から一方の面に略垂直に第１の絶縁壁１７０ａが形成され、他方の面の第１の絶縁壁１７０ａに対向する辺から略垂直に第２の絶縁壁１７０ｂが形成されており、ベースブロックの一方の面側には鉄心１３１と接極子４０等とを有する電磁石部が、ベースブロックの他方の面側には可動接点２０と固定接点１０等とを有する接点部がベースブロックを介して配置されている。

鉄心１３１は、図１１に示されるように、鉄心１３１の一方の端部１３１ａと他方の端部１３１ｂにおいて中央部分と比較して幅が広い幅広部となっている。コイル３０は、図１２に示されるように、鉄心１３１の中央部分を中心に、細い金属線を巻くことにより形成されている。鉄心１３１の中央部分は、巻かれた細い金属線により覆われており、一方の端部１３１ａと他方の端部１３１ｂが磁極面として露出している。鉄心１３１の一方の端部１３１ａは、ヒンジバネ６０に接続された接極子４０の一方の端部４０ａと接しており、鉄心１３１の他方の端部１３１ｂと接極子４０の他方の端部４０ｂとの間は、コイル３０に電流が流れていない状態においては開いている。

本実施の形態における電磁継電器は、コイル３０に電流を流すことにより磁界が発生し、発生した磁界による磁力により、ヒンジバネ６０に接続された接極子４０の一方の端部４０ａと鉄心１３１の一方の端部１３１ａとの接触点を支点として鉄心１３１の他方の端部１３１ｂに接極子４０の他方の端部４０ｂが引き寄せられるように回動して、鉄心１３１の他方の端部１３１ｂと接極子４０の他方の端部４０ｂとが接触する。このとき、接極子４０の他方の端部４０ｂに接続されているカード５０が動き、これにより、カード５０の先端部分に接触している可動接点バネ２１が固定接点バネ１１側に押されて、可動接点バネ２１に設けられた可動接点２０と固定接点バネ１１に設けられた固定接点１０とが接触し、固定接点１０及び可動接点２０を介し、電力が供給される。

一方、コイル３０に流れている電流の供給を停止すると、コイル３０により発生していた磁界が消滅し、接極子４０の他方の端部４０ｂを鉄心１３１の他方の端部１３１ｂに引き寄せていた磁力が消滅するため、ヒンジバネ６０の復元力により、接極子４０が元の状態に戻る。即ち、鉄心１３１の他方の端部１３１ｂから接極子４０の他方の端部４０ｂが離れ、これに伴いカード５０が動き、固定接点１０と可動接点２０とが離れ、電力の供給が遮断される。

本実施の形態における電磁継電器は、鉄心１３１における一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂのベースブロック１７０の第１の絶縁壁１７０ａ側に位置する面が削られており、一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂの幅Ｗ２は狭くなっている。具体的には、図１に示す構造の電磁継電器における鉄心３１の一方の端部３１ａ及び他方の端部３１ｂの幅Ｗ１が３．８ｍｍであったのに対し、本実施の形態における電磁継電器の鉄心１３１の一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂの幅Ｗ２は、約３．５５ｍｍとなっており、約０．２５ｍｍ狭くなっている。これにより、接極子４０の他方の端部４０ｂと対向する鉄心１３１の他方の端部１３１ｂにおける磁極面の面積は図１に示す構造と比較して小さくなる。更に、鉄心１３１における一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂのベースブロック１７０の第１の絶縁壁１７０ａ側に位置する面を削っているため、第１の絶縁壁１７０ａを鉄心１３１における一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂ、例えば、図５、図６、図１０等の図面において上方向に延ばすことができ、第１の絶縁壁１７０ａの長さＬ２を長くすることができる。

本実施の形態においては、例えば、第１の絶縁壁１７０ａの長さＬ２を約５．６ｍｍにすることができ、図１に示す構造の電磁継電器における第１の絶縁壁７０ａの長さＬ１の４．６ｍｍに対し、約１ｍｍ長くすることができる。これにより、本実施の形態における電磁継電器は、磁極面の面積を小さくすることにより、図１３の変位ＢからＣにかけての範囲において吸引力を大きくすることができ、ベースブロック１７０の絶縁距離となる沿面距離を長くすることができる。この状態においては、鉄心１３１における一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂは、第１の絶縁壁１７０ａの内側となっている。尚、第１の絶縁壁１７０ａの厚さｔは、約０．３ｍｍである。

また、電磁継電器の検査等を行う際には、先端の尖った工具を用いる場合があるが、コイル３０は非常に細い金属線を巻いたものであるため、コイル３０に先端の尖った工具が刺さると、断線等が生じ不良品となってしまう。本実施の形態における電磁継電器では、第１の絶縁壁１７０ａの沿面距離となる長さＬ２を長くすることにより、コイル３０が第１の絶縁壁１７０ａにより覆われる領域が広くなるため、コイル３０に先端の尖った工具が刺さること等を極力防ぐことができ、不良品の発生を抑制し、歩留まりを向上させることができる。

更に、本実施の形態における電磁継電器では、第１の絶縁壁１７０ａの沿面距離となる長さＬ２を長くして、上方向に延ばすことにより、接極子４０と第１の絶縁壁１７０ａとの隙間を狭くすることができる。これにより、接極子４０と第１の絶縁壁１７０ａとの間に、異物が混入し、動作等に支障が生じることを防ぐことができる。

尚、本実施の形態における電磁継電器において、第１の絶縁壁１７０ａの長さＬ２を約５．６ｍｍにしているのは、ＵＬ６１０１０−２−２０１の規格に適合させるためでもある。この規格では、３００Ｖで絶縁距離となる沿面距離は、６ｍｍ以上必要であるが、本実施の形態における電磁継電器の最大の定格電圧を２７７Ｖとした場合には、絶縁距離となる沿面距離は５．５４ｍｍ以上必要となる。このため、この条件を満たすように形成されている。従って、本実施の形態における電磁継電器においては、第１の絶縁壁１７０ａの長さＬ２は、５．５４ｍｍ以上となるように形成されている。

図１３は、第１の実施の形態における電磁継電器と、図１〜図４に示す構造の電磁継電器における吸引力を比較したものであり、電磁継電器における変位と荷重との関係を示すものである。本実施の形態における電磁継電器は、変位が約０．２１ｍｍ以下となる変位Ｂから変位Ｃの範囲において、図１〜図４に示す構造の電磁継電器における吸引力よりも高くなっている。このように、本実施の形態における電磁継電器においては、鉄心１３１における一方の端部１３１ａ及び他方の端部１３１ｂの幅Ｗ２を狭くすることにより、変位の少ない領域において、吸引力を向上させることができる。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における電磁継電器について説明する。本実施の形態における電磁継電器は、図１４に示すように、ベースブロックの側面である第１の絶縁壁に凹部を設けることにより、実施のベースブロックの長さＬ３が短くても、沿面距離を長くすることができる。

絶縁距離となる沿面距離は、第１の絶縁壁２７０ａに沿った距離であるため、凹部があると、凹部に対応して沿面距離が長くなる。例えば、第１の絶縁壁２７０ａに深さｐが０．１５ｍｍの凹部２７１を設けることにより、沿面距離は２×ｐ、即ち、０．３ｍｍ長くすることができる。従って、第１の絶縁壁２７０ａの長さＬ３を第１の実施の形態よりも０．３ｍｍ短くすることができる。即ち、第１の実施の形態において、第１の絶縁壁１７０ａの長さＬ２が５．６ｍｍであったものを、本実施の形態においては、凹部２７１を設けることにより、第１の絶縁壁２７０ａの長さＬ３を５．３ｍｍまで短くすることができる。第１の絶縁壁２７０ａに形成される凹部２７１は複数であってもよい。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０ 固定接点
１１ 固定接点バネ
２０ 可動接点
２１ 可動接点バネ
３０ コイル
３１ 鉄心
４０ 接極子
４０ａ 一方の端部
４０ｂ 他方の端部
５０ カード
６０ ヒンジバネ
７０ ベースブロック
７０ａ 第１の絶縁壁
１３１ 鉄心
１３１ａ 一方の端部
１３１ｂ 他方の端部
１７０ ベースブロック
１７０ａ 第１の絶縁壁
１７０ｂ 第２の絶縁壁

Claims (3)

1. 鉄心と、前記鉄心に巻回されるコイルと、前記鉄心の一端側にヒンジバネにより回動可能に支持される接極子と、
   を有する電磁石部と、
   可動接点を備える可動接点ばねと、固定接点を備える固定接点ばねと、
   を有する接点部と、
   前記電磁石部と、前記接点部とを支持するベースブロックと、
   を有する電磁継電器において、
   前記電磁石部は、前記ベースブロックの一方の面側に支持され、
   前記接点部は、前記ベースブロックの前記一方の面に対向する他方の面側に支持され、
   前記ベースブロックは、前記一方の面から前記電磁石部に沿って形成される第１の絶縁壁と、前記他方の面から前記第１の絶縁壁に対向する辺側に前記接点部に沿って形成される第２の絶縁壁と、
   を有することを特徴とする電磁継電器。
2. 前記鉄心は、一端側及び他端側に磁極面となる幅広部を有し、
   前記コイル及び前記幅広部の一部は、前記第１の絶縁壁により覆われていることを特徴とする請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記第１の絶縁壁の側面には、凹部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁継電器。

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