JP2019169393A - 電磁石装置及びそれを備える電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子と固定子との間に発生する吸引力をより大きくすることができる電磁石装置及び電磁継電器を提供する。【解決手段】可動子９及び固定子８のうち一方は、第１の基部８１と、突出部８２と、を含み、他方は、第２の基部９１を含む。突出部８２は、第１の基部８１から一方向に突出する。第２の基部９１は、窪み９２を有する。窪み９２は、一方向において突出部８２に対向する部位に設けられている。窪み９２には、突出部８２の少なくとも一部が挿入可能である。一方向における復帰ばね５４の一端（第１端５４１）は、窪み９２に挿入されている。【選択図】図１

Description

本開示は電磁石装置及び電磁継電器に関し、より詳細には、コイルが磁束を発生することにより可動子を移動させる電磁石装置及びその電磁石装置を備える電磁継電器に関する。

従来例として特許文献１記載の電磁石装置を例示する。特許文献１記載の電磁石装置は、励磁コイルと、可動子と、固定子と、復帰ばねと、を備える。可動子は、その上端面が固定子の下端面に接する第１の位置と、その上端面が固定子の下端面から離れて接していない第２の位置との間で移動可能に構成されている。可動子は、励磁コイルに通電されていないとき（非通電時）には、固定子との間に磁気吸引力が生じないため、復帰ばねのばね力によって第２の位置に位置することになる。一方、励磁コイルに通電されると、可動子は、固定子との間に磁気吸引力が生じるため、復帰ばねのばね力に抗して第１の位置に移動する。

特開２０１７−０１６９０８号公報

特許文献１記載の電磁石装置において、可動子と固定子との間に発生する吸引力をより大きくすることが求められることがあった。

本開示は、可動子と固定子との間に発生する吸引力をより大きくすることができる電磁石装置及び電磁継電器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電磁石装置は、コイルと、可動子と、固定子と、復帰ばねと、を備える。前記固定子は、前記コイルに電流が流れたとき前記コイルで発生する磁束により、前記可動子との間に吸引力が発生する。前記吸引力は、前記可動子を第１の向きに移動させる力である。前記第１の向きは、前記可動子と前記固定子とが並ぶ一方向のうち前記固定子に近づく向きである。前記復帰ばねは、前記可動子を前記一方向のうち前記第１の向きとは反対向きの第２の向きに移動させる力を前記可動子に加える。前記可動子及び前記固定子のうち一方は、第１の基部と、突出部と、を含み、他方は、第２の基部を含む。前記突出部は、前記第１の基部から前記一方向に突出する。前記第２の基部は、窪みを有する。前記窪みは、前記一方向において前記第２の基部における前記突出部に対向する部位に設けられている。前記窪みには、前記突出部の少なくとも一部が挿入可能である。前記一方向における前記復帰ばねの一端は、前記窪みに挿入されている。

本開示の一態様に係る電磁継電器は、前記電磁石装置と、固定接点と、可動接点と、を備える。前記可動接点は、前記可動子と一緒に移動することで、前記固定接点に接触する閉位置と、前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能である。

本開示の一態様に係る電磁石装置及び電磁継電器は、可動子と固定子との間に発生する吸引力をより大きくすることができる。

図１は、一実施形態に係る電磁継電器の、コイルに電流が流れていない状態を示す断面図である。 図２は、同上の電磁継電器の、コイルに電流が流れている状態のときの断面図である。 図３は、同上の電磁継電器の回路図である。 図４は、同上の電磁継電器の電磁石装置における磁束分布を示す図である。 図５は、比較例に係る電磁石装置における磁束分布を示す図である。

以下、実施形態に係る電磁石装置及びそれを備える電磁継電器について、図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態の電磁継電器１は、例えば、自動車等の車両に備えられる。図１、２に示すように、電磁継電器１は、電磁石装置２と、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２と、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と、を備えている。電磁継電器１は、可動接触子５１と、ホルダ５２と、接圧ばね５３と、シャフト５５と、ケース６と、第１の接点台７１と、第２の接点台７２と、を更に備えている。

電磁石装置２は、コイル２１と、固定子８と、可動子９と、復帰ばね５４と、を含む。電磁石装置２は、継鉄４を更に含む。また、電磁継電器１は、コイル２１が巻き付けられるコイルボビンを更に備えていてもよい。

２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２及び２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の各々は、導電性を有している。可動接点Ｍ１は、可動接点Ｍ２に電気的に接続されている。図３に示すように、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２の間には、例えば、電源Ｖ２と、電源Ｖ２に直列に接続された負荷１００とが電気的に接続される。電源Ｖ２は、例えば、自動車のバッテリである。負荷１００は、例えば、自動車の電装品である。

電磁継電器１の外部には、制御部１１と、電源スイッチ１２と、ダイオード３３と、ツェナーダイオード３４と、が設けられている。電磁石装置２のコイル２１は、電源スイッチ１２を介して電源Ｖ１（直流電源）に電気的に接続されている。電源Ｖ１は、例えば、電源Ｖ２の電圧を降圧する降圧回路を含む電源である。コイル２１には、電源Ｖ１から電流が供給される。制御部１１は、電源スイッチ１２のオンオフを制御する。

ダイオード３３は、ツェナーダイオード３４に直列に接続されている。ダイオード３３のアノードは、ツェナーダイオード３４のアノードに電気的に接続されている。ダイオード３３のカソードは、電源Ｖ１とコイル２１との間の高電位側の配線Ｗ２に電気的に接続されている。ツェナーダイオード３４のカソードは、電源Ｖ１とコイル２１との間の低電位側の配線Ｗ１に電気的に接続されている。

コイル２１に電流が流れると、コイル２１が磁束Φ１（図４参照）を発生することにより、可動接点Ｍ１が移動して固定接点Ｆ１に接し、かつ、可動接点Ｍ２が移動して固定接点Ｆ２に接する。これにより、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２間が電気的に接続され、電源Ｖ２から負荷１００に電力が供給される。制御部１１が電源スイッチ１２のオンオフを制御することで、コイル２１の状態が、電源Ｖ１から電流が供給される給電状態と、電源Ｖ１から電流が供給されない非給電状態とに相互に切り替わる。これにより、負荷１００の状態が、電源Ｖ２から電力が供給される状態と、電源Ｖ２から電力が供給されない状態とに相互に切り替わる。

以下の説明では、図１、２において、可動子９と固定子８とが並んでいる方向を上下方向と規定し、可動子９から見て固定子８側を上と規定し、固定子８から見て可動子９側を下と規定する。また、第１の接点台７１と第２の接点台７２とが並んでいる方向を左右方向と規定し、第２の接点台７２から見て第１の接点台７１側を左と規定し、第１の接点台７１から見て第２の接点台７２側を右と規定する。

継鉄４は、鉄等の磁性材料からなる。図１に示すように、継鉄４は、第１の壁部４１と、第２の壁部４２と、第３の壁部４３と、第４の壁部４４と、を有している。第１の壁部４１及び第３の壁部４３は、矩形板状に形成されている。第１の壁部４１及び第３の壁部４３は、上下方向に厚みを有する。第２の壁部４２及び第４の壁部４４は、筒状に形成されている。第２の壁部４２及び第４の壁部４４の軸方向は、上下方向に沿っている。第２の壁部４２は、軸方向から見て矩形状の角筒状に形成されている。第２の壁部４２は、第１の壁部４１の四辺及びその四辺の各々に対応する第３の壁部４３の四辺を連結する。すなわち、第２の壁部４２は、第１の壁部４１の外縁から第３の壁部４３の外縁までに亘って形成されている。第３の壁部４３は、円状の開口部４３０を有している。第４の壁部４４は、第１の壁部４１、第２の壁部４２及び第３の壁部４３とは別の部材からなる。第４の壁部４４は、開口部４３０の周縁から上向きに突出している。第４の壁部４４は、円筒状に形成されている。

固定子８は、鉄等の磁性材料からなる。固定子８は、第１の壁部４１の下面４１１から下向きに突出している。固定子８は、第１の基部８１と、突出部８２と、を含む。第１の基部８１は、円筒状に形成されている。突出部８２は、第１の基部８１の軸方向の一端（下端）から突出している。より詳細には、突出部８２は、可動子９と固定子８とが並ぶ一方向（上下方向）のうち下向きに突出している。

可動子９は、鉄等の磁性材料からなる。コイル２１に電流が流れていないときは、可動子９は、第３の壁部４３の開口部４３０と、第４の壁部４４の内側とに亘って配置されている。可動子９は、上下方向において固定子８に対向している。可動子９は、第２の基部９１を含む。本実施形態の可動子９は、第２の基部９１のみからなる。第２の基部９１は、窪み９２を有する円柱状に形成されている。窪み９２は、第２の基部９１のうち、上記一方向（上下方向）において固定子８の突出部８２に対向する部位に形成されている。より詳細には、窪み９２は、第２の基部９１のうち、第２の基部９１の軸方向の一端（上端）に形成されている。

可動子９は、コイル２１に電流が流れることに応じて、上記一方向（上下方向）のうち固定子８に近づく第１の向き（上向き）に移動する。

窪み９２は、上記一方向（上下方向）において窪み９２の底部（ここでは底面９２１）から離れるほど開口面積が大きい。より詳細には、窪み９２は、円錐台状の空間を形成している。窪み９２は、上記一方向（上下方向）において窪み９２の底面９２１から離れるほど、上記一方向（上下方向）と交差する（より詳細には、直交する）方向における直径が大きい。窪み９２の底面９２１は、平状に形成されている。

固定子８の突出部８２は、開口部８２２が形成された円錐台状に形成されている。開口部８２２は、突出部８２のうち、上記一方向（上下方向）において窪み９２と対向する領域に形成されている。突出部８２は、開口部８２２の内側の空洞を有している。突出部８２における開口部８２２の内側の空洞と、円筒状の第１の基部８１の内部の空洞とがつながって、１つの空洞８００を形成している。空洞８００は、第１の基部８１及び突出部８２（固定子８）を上記一方向（上下方向）に貫通している。

突出部８２は、上記一方向（上下方向）において窪み９２の底部（ここでは底面９２１）に近い領域ほど、上記一方向（上下方向）と交差する断面の面積が小さい。つまり、上記一方向（上下方向）と交差する（より詳細には、直交する）方向における突出部８２の断面の幅は、下側ほど小さい。突出部８２の外面８２１は、窪み９２の内側面９２２に重なる形状である。したがって、可動子９が固定子８に近づくように移動すると、突出部８２は、窪み９２を埋めるように窪み９２に挿入される。

復帰ばね５４は、例えば、圧縮コイルばねである。上記一方向における復帰ばね５４の第１端５４１は、可動子９の第２の基部９１の窪み９２に挿入されている。復帰ばね５４の第１端５４１は、窪み９２の底面９２１に接している。復帰ばね５４の第１端５４１とは反対側の第２端５４２は、固定子８の突出部８２に形成された開口部８２２に挿入されている。したがって、復帰ばね５４の少なくとも一部は、固定子８の内部の空洞８００に配置されている。復帰ばね５４の第２端５４２は、継鉄４の第１の壁部４１に接触している。

シャフト５５は、可動子９の窪み９２の底面９２１から上向きに突出している。シャフト５５は、継鉄４の第１の壁部４１を貫いている。シャフト５５は、円柱状に形成されている。復帰ばね５４は、シャフト５５を囲むように配置されている。シャフト５５は、例えば、非磁性材料からなる。

ホルダ５２は、シャフト５５につながっている。ホルダ５２は、角筒状に形成されている。ホルダ５２の軸方向は、左右方向に沿っている。ホルダ５２の内部には、可動接触子５１の一部と、接圧ばね５３とが配置されている。接圧ばね５３は、例えば、圧縮コイルばねである。可動接触子５１は、接圧ばね５３から上向きの力が加えられている。

可動接触子５１は、板状の部材である。可動接触子５１は、導電性を有している。可動接触子５１の長手方向は、左右方向に沿っている。可動接触子５１において、長手方向の第１端（左端）の上端には可動接点Ｍ１が固定されており、長手方向の第２端（右端）の上端には可動接点Ｍ２が固定されている。これにより、可動接触子５１は、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２に電気的に接続されている。また、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動接触子５１を介して互いに電気的に接続されている。

ケース６は、箱状に形成されている。ケース６は、上下方向に厚みを有する基部６１と、基部６１から下向きに突出する筒状部６２と、を含む。筒状部６２の先端は、継鉄４の第１の壁部４１に接続されている。ケース６と第１の壁部４１とにより、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２及び２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が収容される空間が形成されている。

２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２は、第１の接点台７１及び第２の接点台７２を介して、電源Ｖ２（図３参照）及び負荷１００（図３参照）に電気的に接続されている。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、ケース６の基部６１に固定されている。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、基部６１を貫通している。第１の接点台７１及び第２の接点台７２は、導電性を有している。第１の接点台７１には、固定接点Ｆ１が電気的に接続されている。第２の接点台７２には、固定接点Ｆ２が電気的に接続されている。固定接点Ｆ１は上下方向において可動接点Ｍ１に対向しており、固定接点Ｆ２は上下方向において可動接点Ｍ２に対向している。

コイル２１に電流が流れていないときは、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れた状態である。このときの２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置を、開位置と規定する。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるとき、第１の接点台７１と第２の接点台７２との間は電気的に開放されている。

コイル２１は、可動子９及び固定子８を囲むように配置されている。電源スイッチ１２がオンになることで、コイル２１に電流が流れると、コイル２１は磁束Φ１（図４参照）を発生する。コイル２１で発生する磁束Φ１は、継鉄４、可動子９及び固定子８を通る。すなわち、継鉄４、可動子９及び固定子８は、磁束Φ１が通る磁気回路を構成する。コイル２１で発生する磁束Φ１により、可動子９と固定子８との間に吸引力が発生する。この吸引力により、可動子９が固定子８に向かって移動する。つまり、この吸引力により、可動子９は、可動子９と固定子８とが並ぶ一方向（上下方向）のうち固定子８に近づく第１の向き（上向き）に移動する。より詳細には、このとき、可動子９は、復帰ばね５４を圧縮させながら上向きに移動する。また、このとき、可動子９は、継鉄４の第４の壁部４４にガイドされながら移動する。

２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、シャフト５５、ホルダ５２及び可動接触子５１を介して可動子９につながっている。したがって、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動子９と一緒に移動する。

２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるとき、コイル２１に電流が流れると、可動子９と一緒に２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が上向きに移動することで、図２に示すように、可動接点Ｍ１は固定接点Ｆ１に接触し、可動接点Ｍ２は固定接点Ｆ２に接触する。これにより、可動接点Ｍ１が固定接点Ｆ１に電気的に接続され、可動接点Ｍ２が固定接点Ｆ２に電気的に接続される。そのため、第１の接点台７１と第２の接点台７２とが電気的に接続される。可動接点Ｍ１が固定接点Ｆ１に接触し、可動接点Ｍ２が固定接点Ｆ２に接触しているときの２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２の位置を、閉位置と規定する。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が閉位置にあるとき、接圧ばね５３から可動接触子５１に加えられる上向きの力によって、可動接点Ｍ１と固定接点Ｆ１との接触圧力及び、可動接点Ｍ２と固定接点Ｆ２との接触圧力が生じる。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が閉位置にあるとき、可動子９は固定子８に接触している。より詳細には、このとき、可動子９の窪み９２に固定子８の突出部８２が挿入されている。

コイル２１に流れる電流が低減し、コイル２１で発生する磁束Φ１（図４参照）が低減すると、可動子９と固定子８との間の吸引力も低減する。吸引力が復帰ばね５４の弾性力を下回ると、復帰ばね５４の弾性力により、可動子９が下向きに移動する。すると、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動子９と一緒に下向きに移動する。つまり、可動子９は、復帰ばね５４から加えられる力により、可動子９と固定子８とが並ぶ一方向（上下方向）のうち、固定子８に近づく第１の向き（上向き）とは反対向きの第２の向き（下向き）に移動する。これにより、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、閉位置から開位置へ移動する。

また、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあり可動子９が固定子８から離れているときに、電磁継電器１に振動又は衝撃が加えられた場合に、復帰ばね５４が可動子９に弾性力を加えていることにより、可動子９が固定子８側へ移動する可能性が低減される。

図４には、電磁石装置２において、可動子９が固定子８から離れているときであって、コイル２１に電流が流れているときのコイル２１の磁束Φ１を図示している。図５には、電磁石装置２との比較例に係る電磁石装置２Ａにおいて、可動子９Ａが固定子８Ａから離れているときであって、コイル２１に電流が流れているときのコイル２１の磁束Φ２を図示している。図４、５では、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は開位置にあるとする。

電磁石装置２Ａでは、可動子９Ａは、円柱状であり、固定子８Ａは、円筒状である。可動子９Ａのうち固定子８Ａに対向する表面９０１と、固定子８Ａのうち可動子９Ａに対向する表面８０１とは、互いに平行な平面である。可動子９Ａが図５の位置から固定子８Ａに接触するまでの間に移動する距離Ｌ２は、可動子９が図４の位置から固定子８に接触するまでの間に移動する距離Ｌ１と等しい。

電磁石装置２では、可動子９の第２の基部９１が窪み９２を有しており、窪み９２に復帰ばね５４の第１端５４１が挿入されている。したがって、電磁石装置２の可動子９が固定子８から離れており２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるときの復帰ばね５４の長さは、電磁石装置２Ａの可動子９Ａが固定子８Ａから離れており２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置にあるときの復帰ばね５４Ａの長さよりも長い。

電磁石装置２と電磁石装置２Ａとは、固定子８の形状が固定子８Ａの形状とは異なる点、可動子９の形状が可動子９Ａの形状とは異なる点、及び復帰ばね５４の長さが復帰ばね５４Ａの長さとは異なる点以外は同一である。例えば、電磁石装置２と電磁石装置２Ａとの各々のコイル２１の巻数は同一である。また、固定子８の磁性材料と固定子８Ａの磁性材料とは同一である。また、可動子９の磁性材料と可動子９Ａの磁性材料とは同一である。

電磁石装置２において、磁束Φ１は、固定子８と可動子９との間の最短経路を通ろうとする。固定子８と可動子９とが互いに離れているときの固定子８と可動子９との磁気的なギャップ長を、固定子８と可動子９との間の最短距離と定義する。図４において、固定子８と可動子９との磁気的なギャップ長Ｌ３は、突出部８２の外面８２１と、窪み９２の内側面９２２との間の長さとなる。ギャップ長Ｌ３は、可動子９が図４の位置から固定子８に接触するまでの間に移動する距離Ｌ１よりも短い。

電磁石装置２Ａにおいて、磁束Φ２は、固定子８Ａと可動子９Ａとの間の最短経路を通ろうとする。固定子８Ａと可動子９Ａとが互いに離れているときの固定子８Ａと可動子９Ａとの磁気的なギャップ長を、固定子８Ａと可動子９Ａとの間の最短距離と定義する。図５において、固定子８Ａと可動子９Ａとの磁気的なギャップ長は、可動子９Ａが図５の位置から固定子８Ａに接触するまでの間に移動する距離Ｌ２と等しい。

したがって、電磁石装置２の固定子８と可動子９との磁気的なギャップ長Ｌ３は、電磁石装置２Ａの固定子８Ａと可動子９Ａとの磁気的なギャップ長（距離Ｌ２）よりも短い。これにより、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して、固定子８と可動子９との間の磁路長が短いので、磁束Φ１が通る磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、有効磁束密度が大きくなる。

また、磁性材料（固定子８、８Ａ又は可動子９、９Ａ）からエアギャップ（固定子８と可動子９との間又は固定子８Ａと可動子９Ａとの間）に放出された磁束Φ１（又はΦ２）は、磁束Φ１（又はΦ２）の通過する断面積を大きくし磁気抵抗を減少させるように膨らむ。電磁石装置２Ａにおいては、固定子８Ａと可動子９Ａとが対向する方向と直交する方向において固定子８Ａ及び可動子９Ａから離れるように膨らんだ磁束Φ２が、固定子８Ａ及び可動子９Ａに近づくように戻る。そのため、磁束Φ２が膨らまない場合と比較して、磁路長が長くなる。一方で、電磁石装置２では、窪み９２の内側面９２２を基準として内側面９２２と直交する方向に突出部８２の外面８２１を見たとき、突出部８２の外面８２１は窪み９２の内側面９２２に対してずれた位置にある。そのため、可動子９Ａから出て膨らんだ磁束が、膨らんだまま戻らずに外面８２１に進入する。したがって、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａに比べ磁路長が短くなるので、磁束Φ１が通る磁気回路の磁気抵抗が小さくなり、有効磁束密度が大きくなる。

固定子８（又は８Ａ）と可動子９（又は９Ａ）との間に発生する吸引力は、ギャップ長の２乗に反比例し、磁束密度の２乗に比例するので、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して、固定子８と可動子９との間に発生する吸引力が大きくなる。一例として、電磁石装置２において固定子８と可動子９との間に発生する吸引力は、電磁石装置２Ａにおいて固定子８Ａと可動子９Ａとの間に発生する吸引力の１．８倍になる。

電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して固定子８と可動子９との間に発生する吸引力が大きくなるので、例えば、ばね定数がより大きい復帰ばね５４を用いることができる。これにより、コイル２１に電流が流れている状態から電流が流れていない状態になったとき、復帰ばね５４のより強い弾性力を利用して可動子９を移動させることができる。したがって、より早く、より確実に、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２を閉位置から開位置へ移動させることができる。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２がより早く移動するので、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れるときに発生するアークをより早く消すことができる。一例として、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置から閉位置へ移動するまでに要する時間は、４０％短縮される。また、例えば、電磁石装置２の復帰ばね５４と電磁石装置２Ａの復帰ばね５４とが同一であれば、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２が開位置から閉位置へ移動するまでに要する時間を短縮できる。

また、復帰ばね５４は、自然長に対する長さの比が大きくなるにつれて弾性力が小さくなることがある。電磁石装置２の復帰ばね５４の第１端５４１は、可動子９の第２の基部９１の窪み９２に挿入されている。したがって、電磁石装置２の復帰ばね５４のばね定数と電磁石装置２Ａの復帰ばね５４Ａのばね定数とが等しい場合、復帰ばね５４の自然長を復帰ばね５４Ａの自然長よりも長くすることができる。自然長がより長い復帰ばね５４を用いることにより、復帰ばね５４の弾性力の大きさが小さくなる可能性を低減できる。

また、第２の基部９１が窪み９２を有していることにより、窪み９２が無い場合と比較して、復帰ばね５４が配置されるスペースが広がる。一例として、電磁石装置２では、電磁石装置２Ａと比較して、復帰ばね５４が配置されるスペースの上下方向の長さは、１．４倍になる。復帰ばね５４が配置されるスペースが広がることにより、復帰ばね５４の設計自由度が高まることがある。例えば、窪み９２が有ることにより、復帰ばね５４が配置されるスペースが上下方向に広がるので、復帰ばね５４の線径を長くできることがある。

（変形例）
次に、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

実施形態では、固定子８が第１の基部８１と突出部８２とを含んでいて、可動子９が窪み９２を有する第２の基部９１を含んでいる。これに対して、可動子９が第１の基部８１と突出部８２とを含んでいて、固定子８が窪み９２を有する第２の基部９１を含んでいてもよい。

また、実施形態の２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２及び２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２は、ａ接点を構成しているが、これに限定されず、ｂ接点又はｃ接点を構成していてもよい。

また、突出部８２には、開口部８２２が形成されていなくてもよい。

また、突出部８２は、円錐台状に形成されていてもよいし、円錐状に形成されていてもよい。また、例えば、第１の基部８１が円筒状に形成され、突出部８２は、第１の基部８１の軸方向の第１端側の表面の一部から突出する円筒状の構成であってもよい。あるいは、第１の基部８１が円柱状に形成され、突出部８２は、第１の基部８１の軸方向の第１端側の表面の一部から突出する円筒状又は円柱状の構成であってもよい。また、突出部８２は、角錐状、角柱状又は角筒状に形成されていてもよい。

また、実施形態では、第２の基部９１において、窪み９２は、円錐台状の空間を形成しているが、窪み９２の形状はこれに限定されない。窪み９２は、例えば、円錐状、円柱状、角錐状又は角柱状の空間を形成していてもよい。窪み９２が円錐状又は角錐状に形成されている場合に、窪み９２の底部とは、円錐又は角錐の頂点に相当する部位である。

また、復帰ばね５４の第２端５４２は、継鉄４の第１の壁部４１に接触していることに限定されない。復帰ばね５４の第２端５４２は、例えば、突出部８２又は第１の基部８１に接触していてもよい。また、復帰ばね５４は、固定子８の外側に配置されていてもよい。復帰ばね５４は、可動子９に固定子８から離れる向きの力を加えるように構成されていればよい。

また、実施形態の復帰ばね５４は、圧縮コイルばねであるが、復帰ばね５４は圧縮コイルばねに限定されず、例えば、板ばねであってもよい。

また、実施形態の電磁継電器１は、可動子９の直動（変位）により、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２とが接触した状態と離れた状態とになるプランジャ型リレーであるが、電磁継電器１は、プランジャ型リレーに限定されない。電磁継電器１は、例えば、可動子が支点を軸にして回転することにより、可動接点が移動し、可動接点と固定接点とが接触した状態と離れた状態とになるヒンジ型リレーであってもよい。

また、固定接点の個数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。可動接点の個数は２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、突出部８２の外面８２１は、窪み９２の底面９２１と内側面９２２とに覆われる形状であることが好ましい。ここで、外面８２１が底面９２１と内側面９２２とに覆われるとは、外面８２１の全体が底面９２１と内側面９２２とに覆われることは要さず、外面８２１の少なくとも一部の領域（例えば、半分以上の領域）が底面９２１と内側面９２２とに覆われることである。

また、突出部８２の外面８２１は、窪み９２の内側面９２２に重なる形状であることが好ましい。ここで、外面８２１が内側面９２２に重なる形状であるとは、外面８２１が内側面９２２に隙間なく接する形状である場合に限定されない。外面８２１が内側面９２２に重なる形状であるとは、外面８２１の一部と内側面９２２の一部とが接した状態で、外面８２１の別の一部と内側面９２２の別の一部とが許容される誤差の範囲内の距離だけ離れるような場合も含む。

また、電磁石装置２、制御部１１、電源スイッチ１２、ダイオード３３及び電圧制限素子３４は、１つの筐体に集約されていてもよいし、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。制御部１１、電源スイッチ１２、ダイオード３３及び電圧制限素子３４のうち一部又は全部は、継鉄４の内側の空洞に配置されていてもよいし、ケース６に収容されていてもよいし、継鉄４及びケース６とは別の構成である筐体に収容されていてもよい。

（まとめ）
以上説明したように、第１の態様に係る電磁石装置２は、コイル２１と、可動子９と、固定子８と、復帰ばね５４と、を備える。固定子８は、コイル２１に電流が流れたときコイル２１で発生する磁束Φ１により、可動子９との間に吸引力が発生する。吸引力は、可動子９を第１の向きに移動させる力である。第１の向きは、可動子９と固定子８とが並ぶ一方向のうち固定子８に近づく向きである。復帰ばね５４は、可動子９を一方向のうち第１の向きとは反対向きの第２の向きに移動させる力を可動子９に加える。可動子９及び固定子８のうち一方は、第１の基部８１と、突出部８２と、を含み、他方は、第２の基部９１を含む。突出部８２は、第１の基部８１から一方向に突出する。第２の基部９１は、窪み９２を有する。窪み９２は、一方向において突出部８２に対向する部位に設けられている。窪み９２には、突出部８２の少なくとも一部が挿入可能である。一方向における復帰ばね５４の一端（第１端５４１）は、窪み９２に挿入されている。

上記の構成によれば、突出部８２と窪み９２の内面（内側面９２２及び底面９２１）とが互いに離れた状態で、突出部８２の少なくとも一部が窪み９２に挿入されているとき、可動子９と固定子８との磁気的なギャップ長は、突出部８２と窪み９２の内面との間の距離となる。したがって、電磁石装置２では、突出部８２及び窪み９２が無い場合と比較して、可動子９と固定子８とが互いに離れているときの磁気的なギャップ長が短くなることがある。これにより、可動子９と固定子８との間に発生する吸引力がより大きくなる。また、復帰ばね５４は、復帰ばね５４の伸縮方向において、自然長に対する長さの比が大きくなるにつれて弾性力が小さくなることがある。上記の構成によれば、第２の基部９１の窪み９２には、可動子９と固定子８とが並ぶ一方向における復帰ばね５４の一端（第１端５４１）が挿入されるので、ばね定数が決まっているときは、第２の基部９１が窪み９２を有していない場合よりも自然長が長い復帰ばね５４を用いることができる。自然長がより長い復帰ばね５４を用いることにより、復帰ばね５４の弾性力が小さくなる可能性を低減できる。

また、第２の態様に係る電磁石装置２では、第１の態様において、突出部８２は、一方向において窪み９２の底部（底面９２１）に近いほど、一方向と交差する断面の面積が小さい。窪み９２は、一方向において窪み９２の底部（底面９２１）から離れるほど開口面積が大きい。

上記の構成によれば、突出部８２と窪み９２の内面（内側面９２２及び底面９２１）とが互いに離れた状態で、突出部８２の少なくとも一部が窪み９２に挿入されているとき、窪み９２の内面及び突出部８２の互いに対向する部分の面積をより大きくすることができる。これにより、可動子９と固定子８との間に発生する吸引力がより大きくなる。

また、第３の態様に係る電磁石装置２では、第１又は２の態様において、突出部８２のうち一方向において窪み９２の底部（底面９２１）と対向する領域には、開口部８２２が形成されている。開口部８２２には、復帰ばね５４の一端（第１端５４１）とは反対側の端（第２端５４２）が挿入されている。

上記の構成によれば、復帰ばね５４の伸縮方向における復帰ばね５４の長さをより長くすることができる。

第１の態様以外の構成については、電磁石装置２に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

また、第４の態様に係る電磁継電器１は、第１〜３の態様のいずれか１つに係る電磁石装置２と、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２と、２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２と、を備える。２つの可動接点Ｍ１、Ｍ２は、可動子９と一緒に移動することで、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２に接触する閉位置と、２つの固定接点Ｆ１、Ｆ２から離れた開位置との間で移動可能である。

上記の構成によれば、可動子９と固定子８との間に発生する吸引力がより大きくなる。また、第２の基部９１が窪み９２を有していない場合よりも自然長が長い復帰ばね５４を用いることができるので、復帰ばね５４が伸縮したときに、復帰ばね５４の弾性力が小さくなる可能性を低減できる。

１ 電磁継電器
２ 電磁石装置
８ 固定子
９ 可動子
２１ コイル
５４ 復帰ばね
８１ 第１の基部
８２ 突出部
９１ 第２の基部
９２ 窪み
５４１ 第１端（一端）
５４２ 第２端（端）
８２２ 開口部
９２１ 底面（底部）
Ｆ１、Ｆ２ 固定接点
Ｍ１、Ｍ２ 可動接点
Φ１ 磁束

Claims (4)

1. コイルと、
   可動子と、
   前記コイルに電流が流れたとき前記コイルで発生する磁束により、前記可動子との間に吸引力が発生する固定子と、
   復帰ばねと、を備え、
   前記吸引力は、前記可動子を前記可動子と前記固定子とが並ぶ一方向のうち前記固定子に近づく第１の向きに移動させる力であり、
   前記復帰ばねは、前記可動子を前記一方向のうち前記第１の向きとは反対向きの第２の向きに移動させる力を前記可動子に加え、
   前記可動子及び前記固定子のうち一方は、第１の基部と、前記第１の基部から前記一方向に突出する突出部と、を含み、他方は、前記一方向において前記突出部に対向する部位に前記突出部の少なくとも一部が挿入可能な窪みを有する第２の基部を含み、
   前記一方向における前記復帰ばねの一端は、前記窪みに挿入されている、
   電磁石装置。
2. 前記突出部は、前記一方向において前記窪みの底部に近いほど、前記一方向と交差する断面の面積が小さく、
   前記窪みは、前記一方向において前記窪みの前記底部から離れるほど開口面積が大きい、
   請求項１記載の電磁石装置。
3. 前記突出部のうち前記一方向において前記窪みの底部と対向する領域には、前記復帰ばねの前記一端とは反対側の端が挿入されている開口部が形成されている、
   請求項１又は２に記載の電磁石装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁石装置と、
   固定接点と、
   前記可動子と一緒に移動することで、前記固定接点に接触する閉位置と、前記固定接点から離れた開位置との間で移動可能な可動接点と、を備える、
   電磁継電器。

Images