JP4919418B2 - 磁石システム及びそれを有する双安定リレー - Google Patents

Description

本発明は、コイル、各々がコア（鉄心）アーム及びヨーク（継鉄）アームを有する第１及び第２コアヨーク部材、及び対向するヨークアーム間で空隙内に軸支され両切替え位置でヨークアームに当接するＨ型アーマチュア（接極子）を有する、双安定リレー用の極性反転可能磁石システムに関する。本発明はまた、このような磁石システムを有するリレーに関する。この種のリレーは既に市販されている。

Ｈ型アーマチュアを有するリレー又は磁石システムは、例えば特許文献１及び特許文献２で公知であるように、磁石システムの極性を反転可能にすることにより、２つの安定した切替え位置間を交互に移行することができる。このような磁石システムは両切替え方向に対して力を与えるので、閉成時のみならず開離時においてもリレーのコンタクトばねに力が印加される。これは、リレーの耐用年数の間に生ずる溶着の開離に関連して特に利点がある。

他方、例えば特許文献３及び特許文献４からは、底面（基準面）を画定する本体、及び底面と平行に配置されアーマチュアの運動をリレーのコンタクトシステムに伝達するスライダを有する特殊なリレーが公知である。コイルの前方に配置されたヒンジ型アーマチュアを有する（それ故、Ｈ型アーマチュアのない）従来の磁石システムを使用すると、コイルが本体内の水平位置にある公知のリレーの代表的形態という結果になる。これにより、底面及びスライダと直交して配置されたアーマチュアコアディスクの簡単な有効接続を容易にする。このアーマチュアコアディスクは通常、アーマチュア突起を介してスライダの凹部に係合するので、アーマチュア板の引上げすなわち開離運動はスライダの水平方向の往復運動に直接変換される。第二に、水平位置にあるコイルは低背リレーの実現を容易にする。

実際、Ｈ型アーマチュアを有する極性反転可能磁石システムに水平スライダが装備されるこの種のリレーは公知である。しかし、今までのところ、本体内で垂直方向に配置された磁石システムで実現するのみであるので、コイル寸法に基き、コイルが水平方向に配置された状態でリレー全高が16mmである代わりに、30mmのリレー全高という望ましくない結果となる。図１及び図２は、磁石システムが直立し、リレーの本体内で底面及びスライダに対して直交して配置された公知のリレーを示す。図２は、２個のコアヨーク部材１，２からなる公知のコア構造を示す。２個のコアヨーク部材１，２はそれぞれ、ヨークアーム５，６がそれぞれ内方を向いて空隙１６により分離された対向する極面１０，１１を決定する点で、代表的な直線的Ｌ型から外れている。このため、各ヨークアーム５，６自体はＬ型である一方、コアアーム３，４は直線的な形状である。図１は、Ｈ型アーマチュア７及びコイル１８が付加された、図２に従ったコア構造である公知の磁石システムを示す。ヨークアーム５，６の間、すなわちコイル中心軸と平行にＨ型アーマチュアを有するこれまでの公知の磁石システムのように、Ｈ型アーマチュア７は図示のように配置されるので、アーマチュア突起２０によりリレーの底板に対して直接的且つ水平に移動可能なスライダ１９は、直立して配置され大きな全高を要する磁石システムのみとこれらの条件の下で互換性がある。
独国特許第１９７１５２６１号明細書 独国実用新案第９３２０６９６号明細書 欧州特許出願公開第１２４４１２７号明細書 独国特許出願公開第１９８４７８３１号明細書

本発明は、全高が低いリレー、特にリレーの底板に平行に配置されたスライダを有するリレーを提供するように、２安定切替え位置を有する、最初に述べたタイプの磁石システムを設計することを目的とする。

本発明は、請求項１に従った磁石システム、及び請求項４に従ったリレーで上述の問題を解決する。本発明の利点のある実施形態及び別の展開は、従属項に記載されている。

本発明によれば、第１コアヨーク部材のヨークアームはＵ型であり、第２コアヨーク部材のヨークアームは直線的であり、コイル外側のヨークアームは、Ｈ型アーマチュアがコイル中心軸に対してほぼ直交するように配置される。本発明に従ったＨ型アーマチュアは、公知の磁石システムと同様にヨークアームの端部間に配置されているので、本発明の設計変更は、今までとは異なり、Ｈ型アーマチュアがコイルの側方の代わりにコイルの前方に配置される構成という結果となる。このため、アーマチュアの移動は、従来技術で形成されたヒンジ型アーマチュアと同じ構成で、両切替え方向に作用する力で、特にコイルが水平方向に配置された状態でコンタクトシステムに伝達できる。従って、Ｈ型アーマチュアを有する水平方向に配置された磁石システムは、水平方向アーマチュア移動の可能性を与える。

極面を増大させるために、本発明の一実施形態によれば、第１及び第２のコアヨーク部材は、ヨークアームの自由端に向かって配置された端部にコアアームの断面より大きな断面を有すると有利である。

また、コイルの前方に配置されたＨ型アーマチュアは、ほぼ平行なアーマチュアコアディスクを有する。これらのディスクは、ディスク間に配置された永久磁石により結合されている。コイルから離れた側のアーマチュアコアディスクの両端のうち少なくとも一方は、Ｈ型アーマチュアの切替え位置の変更の際にコイル中心軸とほぼ平行に往復動するアーマチュア突起を有する。これは、アーマチュアの移動をリレーコンタクトシステムに伝達するスライダが設けられたリレーのタイプにおいて、本実施形態を実施する可能性を広げる。

本発明の双安定リレーは、底面を画定する本体と、本体に配置された上述したタイプの磁石システムとを具備する。

双安定リレーの特に有利な実施形態によれば、コイル中心軸は本体の底面と平行に配置されている。これは一方では低背リレーを容易にする。他方、別の展開に従った（コイルの水平配置のために）「直立」配置されたＨ型アーマチュアは、底面と平行に配置されたスライダを介してリレーコンタクトシステムに接続することができる。この点において、アーマチュア突起がスライダと直接的に接続するよう設定できるように、Ｈ型アーマチュアが上述したタイプのアーマチュア突起を有することは利点がある。

本発明の双安定リレーの上述の全ての実施形態では、Ｈ型アーマチュアが殆ど平行なアーマチュアコアディスクの間に配置された永久磁石により接続されたこれらディスクを有し、Ｈ型アーマチュアはその中央領域に押出しコーティング部材が設けられ、押出しコーティング部材は互いに反対側に配置された２個のスタブ回転軸を具備し、リレーの本体が、Ｈ型アーマチュアのスタブ回転軸が軸支された支持領域を有することも利点がある。Ｈ型アーマチュアを有する水平磁石システムはまた、本発明の双安定リレーに簡単な方法で組み込むことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図３及び図４に示された本発明の磁石システムの一コア構造は、第１コアヨーク部材１及び第２コアヨーク部材２からなる。Ｈ型アーマチュア７も図示されている。第１コアヨーク部材１は、第２コアヨーク部材２のコアアーム４に支持されたコアアーム３を有する。完成した磁石システム、すなわちコイル（ボビンコア）１８が設けられた磁石システムにおいて、コアアーム３，４は主にコイル１８内に配置されている。第１コアヨーク部材１はまた、コアアーム３に直角に隣接する初期部を有する、第１コアヨーク部材１の一要素であるヨークアーム５を有する。ヨークアーム５は２回曲げされているので、全体がほぼＵ型構造である。（図３及び図４の斜視図において、ヨークアーム５は、コアアーム３に対して直角に配置された垂直初期部、横部、及び極面１０で終端するさらに短い垂直部からなる上下反転したＵ形状である。）対照的に、第２コアヨーク部材２のヨークアーム６は、第１コアヨーク部材１のヨークアーム５の対向する自由端から空隙１６だけ分離した短い直線部のみからなる。図示されているように、第１及び第２のコアヨーク部材１，２のヨーク側の端部８，９は、極面１０，１１に向かって断面が拡大されている。（従って、図示されているように、端部８は全体がヨークアーム５に形成されているのに対し、端部９はヨークアーム６に及びコアアーム４のうちヨークに近接した端部領域に形成されている。）この結果、一方では制限されたコイル幅にもかかわらず比較的狭いコアアーム３，４がコイル１８に収容可能であるという結果になり、他方ではＨ型アーマチュア７用に十分に大きな極面１０，１１が与えられるという結果になる。

図５を参照すると、Ｈ型アーマチュア７は、２個のアーマチュアコアディスク１２，１３の間にある永久磁石１４により接続された、実質的に平行に配置されたディスク１２，１３からなるので、典型的なＨ型断面となる。このＨ型アーマチュア７は、その中央領域に図３に見られるプラスチック押出しコーティング部材１７を設けることができるので、スタブ回転軸１５を両側に同時形成することができる。図６及び図７を参照して以下に詳細に説明するように、図示の磁石システムを受容するよう構成されたリレーの本体２１はスタブ回転軸１５を有することができるので、Ｈ型アーマチュア７は回転可能である。２個のアーマチュアコアディスク１２，１３は、対向するヨークアーム５，６の自由端の両側に空隙１６を超えて延びる。このため、極性がコイル１８の極性に依存する永久磁石１４及び極面１０，１１の相互作用は、コイル１８の第１極性状態に対応するＨ型アーマチュア７の第１切替え位置で、コイル１８に近接する側のアーマチュアコアディスク１２の上端を第１コアヨーク部材１のヨークアーム５に衝突させ、同時にアーマチュアコアディスク１３の下端を第２コアヨーク部材２のヨークアーム６に衝突させる。しかし、コイル１８の第２極性状態に対応する第２切替え位置では、コイルから離れた側のアーマチュアコアディスク１３の上端が第１コアヨーク部材１のヨークアーム５に衝突し、同時にコイルに近接する側のアーマチュアコアディスク１２の下端が第２コアヨーク部材２のヨークアーム６に衝突する。特に、図３及び図５に見られるように、コイルから離れた側のアーマチュアコアディスク１３の端部のうち少なくとも一方は、Ｈ型アーマチュア７の切替え位置の変更の際、コイル中心軸とほぼ平行に往復動するアーマチュア突起２０を有する。

Ｈ型アーマチュア７を有する極性反転可能磁石システムでは、リレーが閉成する際のみならず両切替え方向にも公知の方法で力が利用できるので、リレーの耐用年数の間に生じ得るリレーコンタクトシステムの電気的に誘発された溶着を破壊することができる。一切替え位置から別の切替え位置に磁石システムを切り替えた後、コイルが逆向きに再度磁化されるまで仮定された切替え位置が永久磁石１４によって保持されるので、コイル電圧を停止することができる。

図６及び図７に図示されたリレーは、接続側が平坦で底面（基準面）２２を画定する絶縁材料製の本体２１を有する。底面２２からは、電気端子２６及び電気コイル端子２７が突出する。本体２１は磁石システムを受容する平坦でボウル状凹部を有するのに対し、隆起した横壁及び横断壁を有する他の部材は、例えば個別のコンタクト担持室に細分割されてもよい。

例示された実施形態に示された極めて簡単なリレーコンタクトシステムは、固定コンタクトキャリア２３及び可動コンタクトキャリア２４からなる。後者は水平方向に変位可能であり、底面２２に平行に配置された櫛歯状スライダ１９により移動可能である。スライダ１９は、コンタクトシステムとは反対側の端部に凹部２５を有する。この凹部２５にアーマチュア突起２０が係合し、コイルから離れた側のアーマチュアコアディスク１３と一体構造を形成する。図７に見られるように、Ｈ型アーマチュア７は、そのスタブ回転軸１５が本体２１のベアリング上に乗った状態で両側が支持されているので、ベアリング上を回転可能である。しかし、この回転は、ヨークアーム５，６の自由端の停止部により制限されている。図６は、開離位置にある磁石システムすなわちリレーを示す。磁石システムの極性が反転すると、Ｈ型アーマチュア７は閉じ、アーマチュア突起２０は左へほぼ水平方向移動する。この水平移動はスライダ１９に直接的に伝達され、スライダ１９から切替えコンタクトを固定コンタクトキャリア２３に接近させる可動コンタクトキャリア２４に伝達される。本発明のリレーはまた、例えば冒頭に述べた特許文献４に記載されているより複雑なコンタクトシステムで実施されてもよい。スライダ１９及び磁石システム、特にコイル１８の双方は底面２２と平行に配置されると利点があるので、リレーの全高が約16mmという低さを実現できる。

図８は、コイル１８、コイル中心軸に対して直交しコイルの前に配置されたＨ型アーマチュア７及び２個のコアヨーク部材１，２を有する２部品コア構造を具備する、本発明に従った完成後の磁石システムを示す。図９はさらに、コイル中心軸及び底面２２と平行に配置されたスライダ１９を有する本発明の水平配置磁石システムの相互作用を示す。ここで、底面２２は、コイル端子２７及びコンタクトシステムの電気端子２６を介して間接的に画定され、開状態が図示される。

アーマチュアの移動を伝達するスライダと空間的な関係で公知の技術水準の磁石システムを示す概略斜視図である。 図１の磁石システムのコア構造を示す斜視図である。 本発明のＨ型アーマチュアを有する磁石システムのコア構造を示す斜視図である。 Ｈ型アーマチュアを除いた図３のコア構造を示す斜視図である。 本発明の磁石システムのＨ型アーマチュアを示す斜視図である。 本発明に従った磁石システムを有する双安定リレーを示す概略斜視図である。 図６のリレーを異なる方向から見た斜視図である。 図６及び図７のリレー内で水平方向に配置することができる、本発明の磁石システムを示す斜視図である。 スライダ及びコンタクトシステムを有する、本発明の水平に配置された磁石システムを示す側面図である。

符号の説明

１ 第１コアヨーク部材
２ 第２コアヨーク部材
３，４ コアアーム
５，６ ヨークアーム
７ Ｈ型アーマチュア
８，９ 端部
１２，１３ アーマチュアコアディスク
１４ 永久磁石
１５ スタブ回転軸
１６ 空隙
１７ 押出しコーティング部材
１８ コイル
１９ スライダ
２０ アーマチュア突起
２１ 本体
２２ 底面
２３，２４ コンタクトシステム

Claims (8)

1. コイル（１８）、第１及び第２のコアヨーク部材（１，２）及びＨ型アーマチュア（７）を具備する、双安定リレー用の極性反転可能磁石システムであって、前記コアヨーク部材の各々はコアアーム（３，４）及びヨークアーム（５，６）を有し、前記Ｈ型アーマチュアは、対向する前記ヨークアーム間の空隙（１６）内で回転可能であると共に２切替え位置において前記ヨークアームに当接する極性反転可能磁石システムにおいて、
   前記第１コアヨーク部材（１）の前記ヨークアーム（５）は、２個の垂直部と、該２個の垂直部を連結すると共に前記コイルに沿って延びる横部とからなるＵ型であり、
   前記第２コアヨーク部材（２）の前記ヨークアーム（６）は直線的であり、
   前記コイル外側の前記ヨークアーム（５，６）は、前記Ｈ型アーマチュアが前記コイル中心軸に対してほぼ直交するように配置されることを特徴とする極性反転可能磁石システム。
2. 前記第１及び第２のコアヨーク部材（１，２）は、前記ヨークアーム（５，６）の自由端に向かって配置された端部（８，９）に前記コアアームの断面より大きな断面を有することを特徴とする請求項１記載の極性反転可能磁石システム。
3. 前記コイルの前方に配置された前記Ｈ型アーマチュア（７）は、ほぼ平行なアーマチュアコアディスク（１２，１３）を有し、
   該ディスクは、該ディスク間に配置された永久磁石（１４）により結合され、
   前記コイルから離れた側の前記アーマチュアコアディスク（１３）の両端のうち少なくとも一方は、前記Ｈ型アーマチュアの切替え位置の変更の際に前記コイル中心軸とほぼ平行に往復動するアーマチュア突起（２０）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の極性反転可能磁石システム。
4. 底面（２２）を画定する本体（２１）と、該本体に配置された請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の磁石システムとを具備することを特徴とする双安定リレー。
5. 前記コイル中心軸は前記本体（２１）の前記底面（２２）と平行に配置されていることを特徴とする請求項４記載の双安定リレー。
6. 前記Ｈ型アーマチュア（７）は、前記底面（２２）と平行に配置されたスライダ（１９）を介して前記リレーのコンタクトシステム（２３，２４）に接続されることを特徴とする請求項５記載の双安定リレー。
7. 前記Ｈ型アーマチュア（７）は請求項３記載のアーマチュア突起（２０）を有し、
   該アーマチュア突起は前記スライダ（１９）に直接的に接続されていることを特徴とする請求項６記載の双安定リレー。
8. 前記Ｈ型アーマチュア（７）は、ほぼ平行な２個のアーマチュアコアディスク（１２，１３）の間に配置された永久磁石（１４）により接続された前記アーマチュアコアディスクを有し、
   前記Ｈ型アーマチュアは、その中央領域に押出しコーティング部材（１７）が設けられ、
   該押出しコーティングは、互いに反対側に配置された２個のスタブ回転軸（１５）を具備し、
   前記リレーの前記本体（２１）が、前記Ｈ型アーマチュアの前記スタブ回転軸が軸支されたベアリングを有することを特徴とする請求項４ないし７のうちいずれか１項記載の双安定リレー。

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