JP2021166174A

JP2021166174A - 電磁継電器

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Publication number: JP2021166174A
Application number: JP2020069969A
Authority: JP
Inventors: 亮太箕輪; Ryota Minowa; 直樹川口; Naoki Kawaguchi
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2021-10-14

Abstract

【課題】、電磁継電器において、可動機構に付与されるバネ荷重を電磁継電器の温度上昇に応じて調整する。【解決手段】電磁継電器は、固定端子と、可動機構と、駆動装置と、バネ部材と、調整部材とを含む。固定端子は、固定接点を含む。可動機構は、可動部材と、固定接点に接触可能な可動接点と、可動接点が配置される可動接触片とを含む。可動接触片は、可動接点が固定接点に接触する接触方向と開離する開離方向とに可動部材を介して移動可能に設けられる。駆動装置は、電磁力によって可動機構を作動させる。バネ部材は、可動機構にバネ荷重を付与する。調整部材は、熱によって形状が変化することでバネ荷重を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

従来、電気回路を開閉する電磁継電器が知られている。電磁継電器は、接点機構と、可動機構と、可動機構を介して接点機構を開閉駆動する駆動装置と、接点バネと、復帰バネとを備えている。可動機構は、可動接触片と、可動鉄心とを含む。接点バネは、可動接触片にバネ荷重を付与する。復帰バネは、可動鉄心にバネ荷重を付与する。

特許第３９９７７００号公報

従来の電磁継電器では、可動機構に付与されるバネ荷重を通電時における電磁継電器の温度上昇に応じて調整することができない。

本発明の課題は、電磁継電器において、可動機構に付与されるバネ荷重を電磁継電器の温度上昇に応じて調整することにある。

本発明の一態様に係る電磁継電器は、固定端子と、可動機構と、駆動装置と、バネ部材と、調整部材とを含む。固定端子は、固定接点を含む。可動機構は、可動部材と、固定接点に接触可能な可動接点と、可動接点が配置される可動接触片とを含む。可動接触片は、可動接点が固定接点に接触する接触方向と開離する開離方向とに可動部材を介して移動可能に設けられる。駆動装置は、電磁力によって可動機構を作動させる。バネ部材は、可動機構にバネ荷重を付与する。調整部材は、熱によって形状が変化することでバネ荷重を調整する。

この電磁継電器では、熱による調整部材の変形によって、バネ部材のバネ荷重が調整されるので、可動機構に付与されるばね荷重を電磁継電器の温度上昇に応じて調整することができる。

バネ部材は、可動接触片を接触方向に付勢する接点バネを含んでもよい。調整部材は、熱によって形状が変化したときに接点バネを圧縮してもよい。この場合は、熱による調整部材の変形に応じて接点バネが圧縮されるので、通電時における固定接点と可動接点との集中抵抗を低減させることができる。また、可動接点が固定接点から開離するときの開離速度を向上させることができる。

調整部材は、可動接触片に接触して配置されてもよい。この場合は、可動接触片からの熱の影響を調整部材が受けやすいので、調整部材によるばね荷重の調整がしやすくなる。

調整部材は、接点バネに接触して配置されてもよい。この場合は、調整部材が接点バネのバネ受けとして機能するとともに、接点バネからの熱による影響を受けやすくなるので、調整部材によるばね荷重の調整がしやすくなる。

電磁継電器は、可動接触片と接点バネの間に配置される介在部材をさらに備えてもよい。調整部材は、可動接触片と介在部材の間に配置されてもよい。この場合は、調整部材が熱によって変形したときにおいて、調整部材からの押圧力が接点バネに伝達され易くなる。

可動部材は、可動接触片に連結される駆動軸と、駆動軸に固定される可動鉄心とを含んでもよい。バネ部材は、開離方向に可動鉄心を付勢する復帰バネを含んでもよい。調整部材は、熱によって形状が変化したときに復帰バネを圧縮してもよい。この場合は、可動接点が固定接点から開離するときの開離速度を向上させることができる。

可動部材は、駆動装置に対して回動可能に設けられる可動鉄片であってもよい。調整部材は、可動鉄片に接続され、可動鉄片を介して可動接触片を開離方向に付勢するヒンジバネであってもよい。この場合は、ヒンジ型の電磁継電器において、可動機構に付与されるバネ荷重を電磁継電器の温度上昇に応じて調整することにある。

可動部材は、駆動装置に対して回動可能に設けられる可動鉄片であってもよい。バネ部材は、一端が調整部材に接続され、他端が可動鉄片に接続されてもよい。バネ部材は、可動鉄片を介して可動接触片を開離方向に付勢してもよい。調整部材は、熱によって形状が変化した時にバネ部材のバネ荷重を減少又は増加させる、この場合は、開離速度の向上、又は駆動装置に設けられるコイルの高温時の動作特性いわゆるホットスタートを緩和させることができる。

調整部材は、熱膨張率が異なる２種以上の金属板を積層したバイメタルであってもよい。

バネ部材は、調整部材と一体であってもよい。

本発明によれば、電磁継電器において、電磁継電器の温度上昇に応じて可動機構に付与されるバネ荷重を調整することができる。

電磁継電器が開状態のときの電磁継電器の断面模式図である。電磁継電器が閉状態のときの電磁継電器の断面模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る接点装置の模式図である。変形例に係る電磁継電器が開状態のときの電磁継電器の断面模式図である。変形例に係る可動機構周辺の模式図である。変形例に係る可動機構周辺の模式図である。変形例に係る可動機構周辺の模式図である。変形例に係る可動機構周辺の模式図である。

以下、本発明の一態様に係る電磁継電器１００の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面を参照するときにおいて、説明を分かり易くするために図１における上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明する。また、図１の紙面に直交する方向を前後方向として説明する。これらの方向は、説明の便宜上、定義されるものであって、電磁継電器１００の配置方向を限定するものではない。

図１は電磁継電器１００の断面模式図である。図１に示すように、電磁継電器１００は、接点ケース２、接点装置３と、駆動装置４とを備えている。

接点ケース２は、略四角形の箱型であり、絶縁性を有する材料で形成されている。本実施形態では、接点ケース２は樹脂製である。接点ケース２内には、接点装置３が収容されている。

接点装置３は、固定端子６，７と、可動機構８とを含む。固定端子６，７は、板状の端子であり、導電性を有する材料で形成されている。固定端子６，７は、左右方向に延びており、接点ケース２を左右方向に貫通している。固定端子６と固定端子７とは、左右方向に間隔を隔てて配置されている。

固定端子６は、固定接点６ａと、外部接続部６ｂとを含む。固定接点６ａは、導電性を有する材料で形成されている。固定接点６ａは、固定端子６と別体である。なお、固定接点６ａは、固定端子６と一体であってもよい。外部接続部６ｂは、接点ケース２から左方に突出して外部に露出している。

固定端子７は、固定端子６と左右方向に間隔を隔てて配置されている。固定端子７は、固定接点７ａと、外部接続部７ｂとを含む。固定接点７ａは、導電性を有する材料で形成されている。固定接点７ａは、固定端子７と別体である。なお、固定接点７ａは、固定端子７と一体であってもよい。外部接続部７ｂは、接点ケース２から右方に突出して外部に露出している。

可動機構８は、可動接触片１０と、駆動軸１１と、可動鉄心１２とを含む。駆動軸１１及び可動鉄心１２は、可動部材の一例である。

可動接触片１０は、一方向に長い板状部材であり、接点ケース２内で左右方向に延びている。本実施形態では、可動接触片１０の長手方向は、左右方向と一致する。また、可動接触片１０の短手方向は、前後方向と一致する。可動接触片１０は、導電性を有する材料で形成されている。

可動接触片１０は、可動接点１０ａ，１０ｂを含む。可動接点１０ａ，１０ｂは、可動接点１０ａは、固定接点６ａと対向する位置に配置されており、固定接点６ａに接触可能である。可動接点１０ｂは、可動接点１０ａと左右方向に間隔を隔てて配置されている。可動接点１０ｂは、固定接点７ａと対向する位置に配置されており、固定接点７ａに接触可能である。可動接点１０ａ，１０ｂは、導電性を有する材料で形成されている。可動接点１０ａ，１０ｂは、可動接触片１０と別体である。なお、可動接点１０ａ，１０ｂは、可動接触片１０と一体であってもよい。

可動接触片１０は、駆動軸１１及び可動鉄心１２を介して可動接点１０ａ，１０ｂが固定接点６ａ，７ａに接触する接触方向Ｚ１と開離する開離方向Ｚ２とに移動可能に設けられる。接触方向Ｚ１は、図１における上方である。開離方向Ｚ２は、図１における下方である。したがって、本実施形態において、接触方向Ｚ１および開離方向Ｚ２は、上下方向に対して平行である。

駆動軸１１は、上下方向に延びており、可動接触片１０を上下方向に貫通している。駆動軸１１は、可動接触片１０に連結されている。駆動軸１１は、接触方向Ｚ１と開離方向Ｚ２とに移動可能に設けられる。駆動軸１１には、第１保持部材１４と第２保持部材１５とが固定されている。第１保持部材１４及び第２保持部材１５は、接点ケース２内に配置させている。第１保持部材１４は、可動接触片１０よりも上方で駆動軸１１に固定されている。第２保持部材１５は、可動接触片１０よりも下方で駆動軸１１に固定されている。

可動鉄心１２は、駆動軸１１の下端に固定されており、駆動軸１１と一体移動可能である。可動鉄心１２は、接触方向Ｚ１と開離方向Ｚ２とに移動可能に設けられている。

駆動装置４は、電磁力によって可動機構８を作動させる。駆動装置４は、可動鉄心１２を接触方向Ｚ１および開離方向Ｚ２に移動させる。駆動装置４は、コイル３１と、固定鉄心３２と、ヨーク３３とを含む。

コイル３１は、電圧が印加されて励磁されると、可動鉄心１２を接触方向Ｚ１に移動させる電磁力を発生させる。固定鉄心３２は、可動鉄心１２と上下方向に対向する位置に配置されている。ヨーク３３は、コイル３１を囲むように配置されている。

電磁継電器１００は、接点バネ２１と、復帰バネ２２と、調整部材２３とをさらに含む。接点バネ２１及び復帰バネ２２は、例えば、圧縮コイルバネである。接点バネ２１は、バネ部材の一例である。

接点バネ２１は、可動機構８にバネ荷重を付与する。詳細には、接点バネ２１は、第２保持部材１５と調整部材２３の間に配置されている。接点バネ２１は、下端が第２保持部材１５に接触し、上端が調整部材２３に接触して配置されている。接点バネ２１は、第２保持部材１５を介して可動接触片１０を接触方向Ｚ１に付勢する。

復帰バネ２２は、可動機構８にバネ荷重を付与する。詳細には、復帰バネ２２は、可動鉄心１２と固定鉄心３２の間に配置されている。復帰バネ２２は、可動鉄心１２を開離方向Ｚ２に付勢する。

調整部材２３は、熱によって形状が変化することで接点バネ２１のバネ荷重を調整する。調整部材２３は、例えば、熱膨張率が異なる２種以上の金属板を積層したバイメタルで構成されている。調整部材２３の中央は、駆動軸１１が上下方向に貫通している。調整部材２３は、可動接触片１０と接点バネ２１の間に配置されている。調整部材２３は、可動接触片１０と接点バネ２１とに接触して配置されている。調整部材２３は、接点バネ２１のバネ受けとしても機能している。なお、調整部材２３は、形状記憶合金などの熱によって形状が変化する部材であってもよい。

図２は、通電時における固定接点６ａ，７ａ、可動接点１０ａ，１０ｂ及び可動接触片１０などの発熱による熱に応じて調整部材２３が変形した状態を示している。調整部材２３は、電磁継電器の温度上昇に伴い、中央部が下方に向かって突出するように変形する。調整部材２３は、熱によって形状が変化することで接点バネ２１のバネ荷重を調整する。ここでは、調整部材２３は、熱によって形状が変化したときに接点バネ２１を圧縮する。

次に電磁継電器１００の動作について説明する。図１は、駆動装置４が励磁されていない状態を示している。駆動装置４が励磁されていないときは、可動接点１０ａ，１０ｂは、固定接点６ａ，７ａから開離している。

図２は、駆動装置４が励磁されて、可動機構８が接触方向Ｚ１に移動したときの状態を示している。駆動装置４が励磁されると、可動鉄心１２が駆動軸１１とともに接触方向Ｚ１に移動する。駆動軸１１の接触方向Ｚ１の移動に伴い、第２保持部材１５によって接点バネ２１が圧縮される。これにより、可動接触片１０を接触方向Ｚ１に押圧する力が大きくなり、可動接触片１０が接触方向Ｚ１に移動して、可動接点１０ａ，１０ｂが固定接点６ａ，７ａに接触する。このとき、調整部材２３は、電磁継電器の温度上昇に伴い、形状が変化することで、接点バネ２１を圧縮して、接点バネ２１のバネ荷重を増加させる。これにより、固定接点６ａ，７ａと可動接点１０ａ，１０ｂとの接触圧が増加するので、固定接点６ａ，７ａ及び可動接点１０ａ，１０ｂの集中抵抗を低減することができる。また、可動接点１０ａ，１０ｂが固定接点６ａ，７ａから開離するときの開離速度を向上させることができる。

上述したように、この電磁継電器１００では、熱による調整部材２３の変形によって、接点バネ２１のバネ荷重が調整されるので、可動機構８に付与されるバネ荷重を電磁継電器１００の温度上昇に応じて調整することができる。

以上、本発明の一態様に係る電磁継電器の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、接点ケース２、接点装置３、駆動装置４又は可動機構８の形状、或いは配置が変更されてもよい。

図３は、第１変形例に係る接点装置３の模式図である。図３に示すように、電磁継電器１００は、介在部材２６をさらに備えてもよい。介在部材２６は、板状の部材であり、中央を駆動軸１１が上下方向に貫通している。介在部材２６は、上下方向に移動可能に配置されている。介在部材２６は、可動接触片１０と接点バネ２１の間に配置される。この場合は、調整部材２３が熱によって変形したときにおいて、調整部材２３からの押圧力が接点バネ２１に伝達され易くなる。なお、図４に示すように、調整部材２３は、熱に応じて中央が上方に向かって突出するように変形してもよい。

図５は、第２変形例に係る接点装置３の模式図である。図５に示すように、調整部材２３は、第２保持部材１５と接点バネ２１との間に配置されてもよい。なお、調整部材２３が変形する方向が逆であってもよいし、介在部材２６が配置されてもよい。この場合は、調整部材２３が可動接触片１０を摺動して摩耗粉が生じることを抑制できる。

図６は、第３変形例に係る接点装置３の模式図である。図６に示すように、調整部材２３は、可動接触片１０と接点バネ２１との間、及び第２保持部材１５と接点バネ２１との間にそれぞれ配置されてもよい。この場合においても、調整部材２３が変形する方向が逆であってもよいし、介在部材２６が配置されてもよい。

図７は、第４変形例に係る接点装置３の模式図である。前記実施形態では、可動機構８が固定接点６ａ，７ａに向かって押し込まれる構成であったが、可動機構８は、固定接点６ａ，７ａに向かって引き込まれる構成であってもよい。図７の実施例では、接点バネ２１がホルダ４０に保持される。或いは、図８に示すように、接点バネ２１が第１保持部材１４と可動接触片１０との間に配置される構成であってもよい。

図９は、第５変形例に係る電磁継電器１００の断面模式図である。調整部材２３は、熱によって形状が変化したときに復帰バネ２２のバネ荷重を調整してもよい。調整部材２３は、復帰バネ２２を圧縮するように配置してもよい。調整部材２３は、固定鉄心３２と復帰バネ２２との間に配置されている。この場合は、可動接点１０ａ，１０ｂが固定接点６ａ，７ａから開離するときの開離速度を向上させることができる。なお、調整部材２３は、可動鉄心１２と復帰バネ２２との間に配置されてもよい。また、接点バネ２１側にも調整部材２３が配置されてもよい。

図１０は、第６変形例に係る可動機構１０８周辺の模式図である。前記実施形態では、プランジャ型の電磁継電器に本発明を適用していたが、ヒンジ型の電磁継電器に本発明を適用してもよい。図１０に示すように、可動機構１０８は、可動鉄片１１２を含む。可動鉄片１１２は、駆動装置１０４に対して回動可能に設けられる。可動鉄片１１２は、駆動装置１０４のヨーク１３３に回動可能に支持されている。可動鉄片１１２は、可動鉄片１１２に接続されるヒンジバネ１２０によって駆動装置１０４の固定鉄心１３２離れる方向に付勢される。第６変形例において、調整部材２３に対応する部材は、ヒンジバネ１２０である。ヒンジバネ１２０は、可動鉄片１１２及びカード部材１３０を介して可動接触片１１０を開離方向Ｚ２に付勢する。ヒンジバネ１２０は、バイメタルによって構成され、熱によって先端部が図１０の破線で示す位置に変形する。この場合は、ヒンジバネ１２０の変形によって可動接触片１１０を接触方向Ｚ１に押圧する方向にバネ荷重が増加するので、いわいるホットスタート時の動作性能が向上する。ホットスタートとは、コイル３１が連続して通電状態にあるとき（コイル３１が高温状態のとき）に、一旦コイル３１の通電状態を解除して、すぐに再びコイル３１を通電状態にすることをいう。

図１１は、復帰バネ２２２の一端が固定される部分に調整部材２３０を配置した実施例である。復帰バネ２２２は、引っ張りバネであり、一端が調整部材２３０に接続され、他端が可動鉄片２１２に接続されている。復帰バネ２２２は、可動鉄片２１２を介して可動接触片２１０を開離方向Ｚ２に付勢する。ここでは、調整部材２３０は、熱によって復帰バネ２２２のバネ荷重が減少する方向（図１１の破線で示す位置）に変形するように構成されている。この場合は、電磁継電器が高温状態のときに、調整部材２３０によって復帰バネ２２２のバネ荷重を減少させることができるので、ホットスタートを緩和させることができる。なお、図１２に示すように、調整部材２３０が変形する方向を復帰バネ２２２のバネ荷重が増加する方向（図１２の破線で示す位置）に変形するように構成してもよい。この場合は、電磁継電器が高温状態の時において、開離速度を向上させることができる。

図１３に示すように、復帰バネ２２２は、調整部材２３０と一体であってもよい。すなわち、復帰バネ２２２が例えばバイメタルで構成されてもよい。復帰バネ２２２は、熱に応じてバネ荷重が増加するように変形させてもよいし、バネ荷重が減少するように変形させてもよい。なお、前述した接点バネ２１及び復帰バネ２２についても、バイメタルで構成してもよい。

本発明によれば、電磁継電器において、可動機構に付与されるバネ荷重を電磁継電器の温度上昇に応じて調整することができる。

６固定端子
６ａ固定接点
８可動機構
１０可動接触片
１０ａ可動接点
１２可動鉄心（可動部材の一例）
２１接点バネ（バネ部材の一例）
２２復帰バネ（バネ部材の一例）
２３調整部材
２６介在部材
２１駆動軸（可動部材の一例）
１００電磁継電器
１１２可動鉄片
１２０ヒンジバネ

Claims

固定接点を含む固定端子と、
可動部材と、前記固定接点に接触可能な可動接点と、前記可動接点が配置され前記可動接点が前記固定接点に接触する接触方向と開離する開離方向とに前記可動部材を介して移動可能に設けられる可動接触片とを含む可動機構と、
電磁力によって前記可動機構を作動させる駆動装置と、
前記可動機構にバネ荷重を付与するバネ部材と、
熱によって形状が変化することで前記バネ荷重を調整する調整部材と、
を備える、電磁継電器。
前記バネ部材は、前記可動接触片を前記接触方向に付勢する接点バネを含み、
前記調整部材は、熱によって形状が変化したときに前記接点バネを圧縮する、
請求項１に記載の電磁継電器。
前記調整部材は、前記可動接触片に接触して配置される、
請求項２に記載の電磁継電器。
前記調整部材は、前記接点バネに接触して配置される、
請求項２又は３に記載の電磁継電器。
前記可動接触片と前記接点バネの間に配置される介在部材をさらに備え、
前記調整部材は、前記可動接触片と前記介在部材の間に配置される、
請求項２から４のいずれか１項に記載の電磁継電器。
前記可動部材は、前記可動接触片に連結される駆動軸と、前記駆動軸に固定される可動鉄心とを含み、
前記バネ部材は、前記開離方向に前記可動鉄心を付勢する復帰バネを含み、
前記調整部材は、熱によって形状が変化したときに前記復帰バネを圧縮する、
請求項１に記載の電磁継電器。
前記可動部材は、前記駆動装置に対して回動可能に設けられる可動鉄片であり、
前記調整部材は、前記可動鉄片に接続され、前記可動鉄片を介して前記可動接触片を前記開離方向に付勢するヒンジバネである、
請求項１に記載の電磁継電器。
前記可動部材は、前記駆動装置に対して回動可能に設けられる可動鉄片であり、
前記バネ部材は、一端が前記調整部材に接続され、他端が前記可動鉄片に接続され、前記可動鉄片を介して前記可動接触片を前記開離方向に付勢し、
前記調整部材は、熱によって形状が変化した時に前記バネ部材のバネ荷重を減少又は増加させる、
請求項１に記載の電磁継電器。
前記調整部材は、熱膨張率が異なる２種以上の金属板を積層したバイメタルである、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電磁継電器。
前記バネ部材は、前記調整部材と一体である、
請求項１から９のいずれか１項に記載の電磁継電器。