JP5078947B2

JP5078947B2 - 有極リレー

Info

Publication number: JP5078947B2
Application number: JP2009148002A
Authority: JP
Inventors: 裕文佐宗; 昇藤井
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2020-11-20
Also published as: US6670871B1; DE10084279B3; DE10084279T1; WO2001048778A1; JP2009212094A; JP4357147B2

Description

本発明は、有極リレーに関し、特に、いわゆるバランスアーマチュア型の有極リレーに関する。さらに本発明は、バランスアーマチュア型の有極リレーを備えた情報処理装置に関する。さらに本発明は、バランスアーマチュア型の有極リレーの製造方法に関する。

有極リレーにおいて、ベースと、ベースに組み込まれる電磁石と、電磁石に併設される永久磁石と、ベース上に揺動自在に支持され、揺動中心から離れた両端領域に、電磁石の一対の鉄心極面にそれぞれ接触可能に対向配置される一対の接触面を有する接極子と、ベース上で接極子に伴って揺動する少なくとも１つの導電性板ばねと、少なくとも１つの導電性板ばねの各々の両端に設けられる可動接点と、それら可動接点にそれぞれ接触可能に対向してベースに固定的に設置される複数の固定接点とを備えるものは、例えばバランスアーマチュア型有極リレーの呼称で知られている。この種の有極リレーは、無極リレーに比べて一般に高感度、短動作時間等の利点を有し、小形化及び低消費電力化が容易であることから、近年、オフィスや一般家庭におけるモデムやファクシミリ等の、電気通信回線に接続される種々の情報処理機器でも使用される傾向にある。

ところで、電気通信回線接続機器を電気通信回線（例えば電話回線）に接続する際には、国際規格であるＩＥＣ６０９５０において使用電圧ごとに規定される絶縁距離で、接続機器の回路（電源回路、信号回路）と電気通信回線とを絶縁することが要求される。従来、このような規定による絶縁距離を確保するために、電気通信回線接続機器に搭載するリレーとして比較的大きな開放接点間隔（すなわち接極子動程中の接点間の最大間隔）を有する無極リレーを使用したり、接続機器の回路と電気通信回線との間にトランスを介在させたりする対策が講じられている。

ＩＥＣ６０９５０の規定に準ずるための上記した従来の絶縁対策は、電気通信回線接続機器の小形化及び低消費電力化の観点で、解決すべき幾つかの課題を有している。まず、接続機器に無極リレーを搭載する場合には、無極リレーは接極子の動程（トラベル）が長く製品外形寸法が比較的大きいので、接続機器の小形化及び低消費電力化を妨げる要因となり得る。これに対し、電気通信回線接続機器に前述した低消費電力型の有極リレーを搭載する場合、有極リレーは一般に開放接点間隔が小さいので、ＩＥＣ６０９５０の規定に従うべく、接続機器の回路と電気通信回線との間に介在するトランスを接続機器に搭載することになる。したがってこの場合、十分に小形の有極リレーを使用したとしても、トランスの存在により、結果として電気通信回線接続機器の小形化が妨げられることが懸念される。

さらに、ＩＥＣ６０９５０の規定に準ずるためには、電気通信回線接続機器に搭載されるリレーは、開放接点間の絶縁距離のみならず、例えば接点と電磁石のコイルとの間や、複回路型の場合には並設接点同士の間においても、十分な絶縁距離を確保することが所望される。特に、小形の有極リレーにおいては、このような種々の構成部品間における絶縁距離の確保が課題となっている。

本発明の目的は、いわゆるバランスアーマチュア型の有極リレーにおいて、電気通信回線接続機器に搭載したときに、それ自体の構造によってＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る十分な絶縁距離を確保できる有極リレーを提供することにある。

本発明の他の目的は、いわゆるバランスアーマチュア型の有極リレーにおいて、製品の外形寸法の増加を可及的に抑制しつつ、開放接点間の絶縁距離を拡大できる有極リレーを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、いわゆるバランスアーマチュア型の有極リレーにおいて、製品の外形寸法の増加を可及的に抑制しつつ、接点−コイル間の十分な絶縁距離を確保できる有極リレーを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、いわゆるバランスアーマチュア型の複回路型有極リレーにおいて、製品の外形寸法の増加を可及的に抑制しつつ、並設接点間の十分な絶縁距離を確保できる有極リレーを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、電気通信回線に接続したときにＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る十分な絶縁距離を確保できる小形かつ低消費電力型の情報処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ベースと、ベースに組み込まれる電磁石と、電磁石に併設される永久磁石と、ベース上に揺動自在に支持され、揺動中心から離れた両端領域に、電磁石の一対の鉄心極面にそれぞれ接触可能に対向配置される一対の接触面を有する接極子と、ベース上で接極子に伴って揺動する少なくとも１つの導電性板ばねと、少なくとも１つの導電性板ばねの各々の両端に設けられる複数の可動接点と、複数の可動接点にそれぞれ接触可能に対向してベースに固定的に設置される複数の固定接点とを具備する有極リレーにおいて、接触子は、ベース上で揺動する接極子の平衡状態において一対の鉄心極面に平行な主平面をさらに有し、接極子の一対の接触面の各々が、電磁石の一対の鉄心極面の各々との相互接触時の対面角度を低減するように、主平面に対して傾斜する傾斜面として形成され、主平面に対する一対の接触面の各々の傾斜角度が、相互接触時の主平面と一対の鉄心極面の各々との成す角度以下であり、接極子の揺動中で互いに接触可能な１つの可動接点と１つの固定接点との間の最大間隔が１ｍｍ以上に設定されていること、を特徴とする有極リレーを提供する。

好適な態様において、電磁石は、鉄心と、一対の鉄心極面を露出させて鉄心に取り付けられる絶縁巻枠と、絶縁巻枠に巻き付けられるコイルとを備え、ベースは、接極子とコイルとの間に介在する絶縁上板であって、絶縁巻枠と協働して一対の鉄心極面とコイルとの間の絶縁距離を拡大する絶縁上板と、絶縁上板と協働して、固定接点をそれぞれに有する複数の端子とコイルとの間の絶縁距離を拡大する絶縁底板とを備え、絶縁巻枠と絶縁上板とが、一対の鉄心極面とコイルとの間の位置で互いに相補的に組み合わされる組合せ部分を有し、絶縁上板と絶縁底板とが、複数の端子とコイルとの間の位置で互いに相補的に組み合わされる。

この場合、絶縁上板と絶縁底板との相補的組合せ部分に、相補的組合せ部分の隙間を封止する封止剤を被着することが好ましい。

他の好適な態様において、絶縁上板は、電磁石の一対の鉄心極面と複数の固定接点との間の位置に配置される溝を有し、溝の内面に、複数の固定接点の各々に対して陰になる絶縁表面領域が設けられる。

本発明の実施の形態による有極リレーの分解斜視図である。図１の有極リレーにおけるベースの上板部材の拡大斜視図である。図１の有極リレーにおける電磁石の拡大斜視図である。図３の電磁石の縦断面図である。図３の電磁石の平面図である。図１の有極リレーにおける接極子と導電性板ばねとの組立体の拡大斜視図である。図６の組立体の平面図である。（Ａ）従来の有極リレーにおける接点開成時の接極子の位置を示す概略正面図、（Ｂ）図１の有極リレーにおける接点開成時の接極子の位置を示す概略正面図、（Ｃ）図１の有極リレーにおける接点閉成時の接極子の位置を示す概略正面図である。（Ａ）図８（Ｃ）における接極子と鉄心との相互接触形態を示す拡大図、（Ｂ）接極子と鉄心との好ましくない相互接触形態を示す拡大図である。図６に示す接極子の先端領域の拡大図である。（Ａ）図９の接極子の製造方法におけるプレス前の段階を示す概略正面図、（Ｂ）図９の接極子の製造方法におけるプレス後の段階を示す概略正面図である。図１の有極リレーの全体構造を示す断面図である。図１の有極リレーにおける磁気回路の変形例を示す概略図である。図１の有極リレーにおけるベースと電磁石との組立体の図で、図１５の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面図である。図１４の組立体の線ＸＶ−ＸＶに沿った断面図である。図１の有極リレーにおけるベースの底板部材の拡大斜視図である。図１４の組立体の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面図である。図１４の組立体の底面図である。（Ａ）図１の有極リレーにおける接点−コイル間の間接絶縁壁構造を示す概略図、（Ｂ）図１の有極リレーにおける接点−コイル間の間接絶縁溝構造を示す概略図である。本発明の一実施形態による情報処理装置の構成を示す概略回路図である。本発明の他の実施形態による情報処理装置の構成を示す概略回路図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。

図面を参照すると、図１は本発明の実施の形態による有極リレー１０を示す。図示実施形態による有極リレー１０は、例えばモデムやファクシミリ等の、電気通信回線に接続される情報処理装置で使用可能な、小形かつ低消費電力型のバランスアーマチュア構造を有するものである。

図１に示すように、有極リレー１０は、ベース１２と、ベース１２に組み込まれる電磁石１４と、電磁石１４に併設される永久磁石１６と、ベース１２上にシーソー式に揺動自在に支持され、揺動中心から離れた両端領域に、電磁石１４の一対の鉄心極面１８にそれぞれ接触可能に対向配置される一対の接触面２０を有する接極子２２と、ベース１２上で接極子２２に伴って揺動する２個の導電性板ばね２４と、それら導電性板ばね２４の各々の両端に設けられる可動接点２６と、それら可動接点２６にそれぞれ接触可能に対向してベース１２に固定的に設置される複数の固定接点２８とを備えて構成される。

ベース１２は、各々が電気絶縁性の樹脂成形品である上板部材３０と底板部材３２とを互いに組み合わせて構成され、それら上板部材３０と底板部材３２とによって画定される内部空間に、電磁石１４が固定的に収容される。ベース１２の上板部材３０は、電磁石１４の主として上側を被覆する略直方体のケース半体であり、その上面の長手方向両端領域に、電磁石１４の一対の鉄心極面１８を露出させて受容する一対の開口部３４が貫通形成されるとともに、その上面の中央領域に、接極子２２の揺動支点となる２個の支持台３６が一体的に立設される。ベース１２の底板部材３２は、電磁石１４の主として下側を被覆する略直方体のケース半体である。

上板部材３０の上面にはさらに、長手方向へ延びる各側縁に沿って、長手方向両端に位置する一対の固定接点２８と、それら固定接点２８の間で略中央に位置する１個の共通接点３８とが、互いに離隔絶縁して整列配置される。図２に明示するように、これら固定接点２８及び共通接点３８は、両開口部３４を結ぶ上面中心線３０ａに関して対称に配置され、中心線３０ａのそれぞれの側で、メーク接点２８ａ、ブレーク接点２８ｂ及びコモン接点３８を構成する。したがって有極リレー１０は、２回路型のリレーとなっている。

各固定接点２８及び各共通接点３８は、それぞれに独立した固定端子４０及び共通端子４２の一端に担持される。それら固定端子４０及び共通端子４２は、例えば上板部材３０の成形時にインサートとして型（図示せず）内に配置することにより、上板部材３０に一体的かつ固定的に組み込まれる。各固定端子４０及び各共通端子４２は、上板部材３０の各側面から下方に延出する脚４０ａ、４２ａを備える。上板部材３０にはさらに、後述する電磁石１４のコイルに接続される一対のコイル端子４４が、例えばインサート成形工程により一体的かつ固定的に組み込まれる。各コイル端子４４は、上板部材３０の下方に延出する脚４４ａを備える。それら固定端子４０、共通端子４２及びコイル端子４４の脚４０ａ、４２ａ及び４４ａは、互いに実質的平行に配置される。

電磁石１４は、鉄心４６と、一対の鉄心極面１８を露出させて鉄心４６に取り付けられる巻枠４８と、巻枠４８に巻き付けられるコイル５０とを備えて構成される。図３〜図５に示すように、鉄心４６は、略矩形平板状の基部４６ａと、基部４６ａの長手方向両端から基部４６ａに略直交して一体的に延長される一対の腕部４６ｂとを備え、それら腕部４６ｂの先端面にそれぞれ鉄心極面１８が形成される。このような鉄心４６は、例えば磁性鋼板を所定形状に打ち抜いた後に、Ｕ字状に曲げることにより形成できる。

巻枠４８は、電気絶縁性の樹脂成形品であり、例えばその成形時に鉄心４６をインサートとして型（図示せず）内に配置することにより、鉄心４６に一体的かつ固定的に取り付けられる。巻枠４８は、鉄心４６の基部４６ａの大部分を被覆する中間部分４８ａと、鉄心４６の両腕部４６ｂの大部分を被覆する一対の端部分４８ｂと、それら中間部分４８ａと両端部分４８ｂとの連結領域に形成される一対の鍔部分４８ｃを一体的に有する。コイル５０は、鉄心４６の幅方向へ延びる中心線４６ｃに関して対称配置で巻枠４８の中間部分４８ａに巻着され、両鍔部分４８ｃの間に固定的に保持される。鉄心４６の両腕部４６ｂは、巻枠４８の両端部分４８ｂを貫通して上方に突出し、鉄心４６の中心線４６ｃに関して対称配置で同一仮想平面上に一対の鉄心極面１８を配置する。

なお、巻枠４８の一方の端部分４８ｂには、コイル５０に接続される一対の端子５２（図３）が、例えばインサート成形工程により一体的に設置される。それら端子５２は、電磁石１４をベース１２の上板部材３０と底板部材３２との間に収容する際に、上板部材３０に組み込まれた一対のコイル端子４４に、それぞれ例えば溶接により固定的に接続される。

接極子２２は、例えば磁性鋼板から所定形状に打ち抜いて形成される平板状部材であり、その一方の面（図１で下面）の長手方向両端領域にそれぞれ接触面２０が形成される。図６及び図７に示すように、接極子２２は、長手方向中央に位置する揺動中心２２ａに関して対称な形状を有し、接触面２０の間の中間領域２２ｂで、同様に対称形状を有する絶縁部材５４に埋設される。接極子２２は、絶縁部材５４を介して、２個の導電性板ばね２４に相互絶縁状態で一体的に連結される。

絶縁部材５４は、電気絶縁性の樹脂成形品であり、例えばその成形時に接極子２２及び２個の導電性板ばね２４をインサートとして型（図示せず）内に配置することにより、それら接極子２２及び導電性板ばね２４に一体的かつ固定的に取り付けられる。絶縁部材５４には、ベース１２の上板部材３０に対向するその底面５４ａの中央に、永久磁石１６を受容可能な矩形の貫通穴５６が形成される。略矩形板状の永久磁石１６は、その上下面が異極になるように厚み方向へ着磁され、それ自体の磁気吸引力により、絶縁部材５４の貫通穴５６に露出する接極子２２の中央部分に固着される。絶縁部材５４にはさらに、貫通穴５６の横方向両側で長手方向中央に、ベース１２の上板部材３０に突設した一対の支持台３６をそれぞれに受ける一対の座部５８が設けられる。したがって、それら座部５８を結ぶ線分は実質的に、接極子２２の揺動中心２２ａに一致する。

なお図示実施形態では、永久磁石１６は上記したように接極子２２とともに揺動する構成としたが、本発明はこれに限らず、ベース１２の上板部材３０に永久磁石を固定的に設置する構成を採用することもできる。この場合、永久磁石は、その長手方向中央部分が、両鉄心極面１８に隣接するその長手方向両端部分に対して異極になるように、長手方向へ着磁される。

各導電性板ばね２４は、例えば銅板から所定形状に打ち抜いて形成される薄板部材であり、その長手方向両端に形成された可動ばね部分６０の一方の面（図６で下面）に、それぞれ可動接点２６が担持される。それら可動接点２６は、ベース１２の上板部材３０に設けた固定接点２８のメーク接点２８ａ及びブレーク接点２８ｂに対応して、それぞれメーク接点２６ａ及びブレーク接点２６ｂを構成する（図７）。なお、各可動ばね部分６０は、接点閉成時の所望の接圧を得るべく二股に形成される。各導電性板ばね２４は、両端の可動ばね部分６０の間の中間部分で絶縁部材５４に実質的に埋設される。それにより両導電性板ばね２４は、接極子２２の両接触面２０を結ぶ中心線２２ｃに関して対称に、かつ接極子２２に対して横方向に離間して並列に配置される。

各導電性板ばね２４の中間部分の中央には、接極子２２の揺動中心２２ａ上で絶縁部材５４から側方へ延長されるヒンジばね部分６２が一体的に連結される。各ヒンジばね部分６２は、揺動中心２２ａに関してメーク接点２６ａ側へＵ字状に延びるとともにブレーク接点２６ｂ側で終端し、その末端６２ａで、ベース１２の上板部材３０に設けた各共通接点３８に例えば溶接により固定される。

このように、絶縁部材５４を介して一体化された接極子２２及び２個の導電性板ばね２４は、前述したように電磁石１４を収容した組立構造のベース１２に対し、絶縁部材５４の底面５４ａに設けた一対の座部５８をベース１２の上板部材３０に突設した一対の支持台３６にそれぞれ載置するとともに、両導電性板ばね２４のヒンジばね部分６２の末端６２ａを上板部材３０に設けた２個の共通接点３８にそれぞれ固定することにより組付けられる。このとき、各導電性板ばね２４の両端の可動接点２６は、ベース１２の上板部材３０に設けた対応の固定接点２８に対向配置される。そして、電磁石１４による磁束と永久磁石１６による磁束との相互作用下で、接極子２２及び２個の導電性板ばね２４が一体的に揺動し、それに伴いメーク接点２６ａ、２８ａ及びブレーク接点２６ｂ、２８ｂを選択的に開閉する。なお、両導電性板ばね２４は、対応のメーク固定接点２８ａ及びブレーク固定接点２８ｂを選択的に共通接点３０に導通させるとともに、それぞれのヒンジばね部分６２で、接極子２２及び両導電性板ばね２４をブレーク側に付勢するように作用する。このようにして組み立てられたリレー組立体を、図１に示す外箱６４に収納して、外箱６４の下面に形成される隙間を封止することにより、有極リレー１０が完成する。

本発明に係る有極リレー１０は、それ自体、モデムやファクシミリ等の電気通信回線接続型の情報処理装置に搭載したときに、前述したＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る十分な絶縁距離を確保するための特徴的構成を有するものである。

ＩＥＣ６０９５０（１９９９年）の２．１０．３．２では、回路間の絶縁距離は、商用交流供給電圧１５０Ｖ以下に対し１ｍｍ以上、同１５０Ｖ超３００Ｖ以下に対し２ｍｍ以上を確保することが規定されている。この規定に準ずるべく、有極リレー１０は、接極子２２の動程中、互いに接触可能な可動接点２６と固定接点２８との間の最大間隔（すなわち開放接点間隔）が、１ｍｍ以上となるように構成される。従来、小形／低消費電力のバランスアーマチュア構造を有する有極リレーでは、開放接点間隔は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に抑えられていたが、本発明に係る有極リレー１０では、後述する種々の特徴的構成を採用することにより、小形／低消費電力の特性を維持しつつ、１ｍｍ以上の開放接点間隔を確保できるようになっている。

まず、開放接点間の絶縁距離を拡大するために、有極リレー１０においては、接極子２２の動程（すなわち揺動角度）を従来の有極リレーに比べて拡大すると同時に、平板状の接極子２２の両端領域の厚み（すなわち揺動方向寸法）を、接極子２２の長手方向両端に向けて徐々に減少させ、それにより接極子２２の一対の接触面２０の双方を、主平面２２ｄ（図８（Ｂ））に対する傾斜面として形成している。他方、電磁石１４の一対の鉄心極面１８は、磁性鋼板から打ち抜いたときの形状を有し、したがって平衡状態にある接極子２２の主平面２２ｄに実質的平行な水平面として形成される。後述するように、傾斜面からなる接触面２０は、鉄心極面１８との相互接触時の対面角度を可及的に低減するように形成される。

図８（Ａ）〜（Ｃ）に模式図的に示すように、接極子２２の動程Ｔを拡大した結果、例えば接極子２２の非動作時（すなわちブレーク接点閉成時）に、メーク可動接点２６ａとメーク固定接点２８ａとの間の空間的な距離は、従来の有極リレー（図８（Ａ））に比べて拡大され、したがって十分な絶縁距離が確保される（図８（Ｂ））。図示しないが、接極子２２の動作時（すなわちメーク接点閉成時）のブレーク可動接点２６ｂとブレーク固定接点２８ｂとの間の距離も、同様にして拡大される。このとき、図８（Ｃ）に示すように、接極子２２の各接触面２０が鉄心極面１８との相互接触時の対面角度を可及的に低減する傾斜面として形成されているので、メーク可動接点２６ａとメーク固定接点２８ａとが閉成している間の、接触面２０と鉄心極面１８との間の空隙寸法は可及的に縮小される。その結果、接極子２２の動程Ｔを拡大したにも関わらず、メーク接点閉成時の磁気抵抗が低減されて、磁気吸引力の低下が防止される。またこの構成では、接極子２２の両端領域の厚みを徐々に減少させているので、接極子２２を動作させるための電磁石１４による磁気吸引力の低下は最小限に抑制される。

接極子２２はさらに、接極子２２の主平面２２ｄに対する各接触面２０の傾斜角度をα（図８（Ｂ））、相互接触時の接極子２２の主平面２２ｄと各鉄心極面１８との成す角度をβ（図８（Ｃ））としたときに、α≦βの関係を有するように構成される。この寸法関係により、接極子２２はその揺動中、各接触面２０が対応の鉄心極面１８に平行に対向する位置を必ず通るようになる。接触面２０と鉄心極面１８とが平行に対向する位置は、磁気吸引力が接触面２０の全体に均一に作用する最高効率位置であるから、上記接触関係を実現することにより、接極子２２はこの最高効率位置を必ず通って安定的に動作することになる。

またこの構成では、接極子２２は鉄心極面１８に接触する際に、図９（Ａ）に示すように、接触面２０が揺動中心２２ａに関し鉄心極面１８の外側の角部１８ａに少なくとも接触することになる。その結果、接極子２２の接触面２０が鉄心極面１８に接触している間も、接極子２２の先端近傍領域まで磁束が到達するので、接触面２０の全体に効率良く磁気吸引力を発生させることができる。これに対し、図９（Ｂ）に示すように、接触面２０が鉄心極面１８の内側の角部１８ｂに接触する場合には、磁束が接極子２２の先端領域まで到達せず、接触面２０の全体に効率良く磁気吸引力を発生させることが困難になる。

さらに上記構成においては、接極子２２の接触面２０を傾斜面としたことにより、主平面２２ｄに平行な接触面を構成した場合（図８（Ｃ）に破線で示す）に比べて、対応の鉄心極面１８の位置を接触面２０に近づけることができる。その結果、接極子２２の動程Ｔの拡大に伴う有極リレー１０の製品全体の高さの増加を、最小限に抑制することができる。

なお、接極子２２の接触面２０は、例えばプレス工程により、所望角度αを有する傾斜面して形成できる。また、接極子２２の接触面２０を傾斜面とする代わりに、或いはそれに加えて、電磁石１４の鉄心極面１８を後加工して、平衡状態にある接極子２２の主平面２２ｄに対して傾斜する傾斜面として形成することもできる。この場合も、接触面２０と鉄心極面１８との相互接触時の対面角度が可及的に低減され、しかも接極子２２の揺動中、接触面２０が対応の鉄心極面１８に平行に対向する位置を通るように構成することが有利である。

ところで、有極リレー１０を、電磁石１４の励磁解除時にメーク接点閉成状態から自動的にブレーク接点閉成状態へ移行できる自己復帰型のリレーとして構成する場合は、起磁力０アンペアのときに永久磁石１６によって電磁石１４の両鉄心極面１８と接極子２２の両接触面２０との間に作用する磁気吸引力を、メーク側がブレーク側よりも小さくなるように構成する必要がある。そのために、図１０に示すように、接極子２２のメーク側の接触面２０に非磁性層６６を形成することが有利である。非磁性層６６は、例えば銅、ステンレス等の非磁性材料を、接極子２２の表面に例えば溶接することにより形成できる。

上記構成において、メーク側磁気吸引力を正確に調整するためには、接極子２２の接触面２０の全体に、均一厚みの非磁性層６６を形成することが望ましい。ところが、接極子２２の接触面２０に非磁性層６６を形成した後に、上記したようにプレス工程により接触面２０を傾斜面に加工すると、非磁性層６６の厚みもまた接極子２２の長手方向先端に向かって徐々に薄くなってしまう。或いは、傾斜面とした接触面２０に後工程で非磁性層６６を溶接する場合には、溶接不良が発生し易く、安定して作製することが困難である。

そこで有極リレー１０では、以下の特徴的方法により、接極子２２を作製している。まず、図１１（Ａ）に示すように、平坦な第１面６７と、第１面６７に平行な主平面部分６８ａ及び主平面部分６８ａに鈍角に交差して第１面６７に徐々に接近する方向へ延びる傾斜面部分６８ｂを有する第２面６８とを備える磁性板６９を用意する。磁性板６９の傾斜面部分６８ｂには、作製される接極子２２の接触面２０の構成（寸法、形状、角度等）に一致する構成が予め付与される。次いで、磁性板６９の第１面６７の、傾斜面部分６８ｂの反対側に位置する領域に、全体に均一な厚みｔを有する非磁性層６６を形成する。

次に、磁性板６９の第２面６８を平坦な支持面Ｓに対向させて、磁性板６９を支持面Ｓ上に固定的に載置し、この状態で図示のように、第１面６７の非磁性層６６を含む領域を圧力Ｐでプレスする。そして、非磁性層６６の表面の所望範囲が、第２面６８に形成されていた傾斜面部分６８ｂの鏡像形状を呈するとともに、その結果として傾斜面部分６８ｂが主平面部分６８ａと共通の平面上に移行するまで、磁性板６９を変形させる。この間、磁性板６９の被プレス領域は、それ自体の厚みが変わることなく材料を変位させるので、非磁性層６６の厚みｔも全体に均一な状態に維持される。このようにして、均一厚みの非磁性層６６を有する傾斜面が、磁性板６９の第１面６７側に形成される（図１１（Ｂ））。この非磁性層６６を有する傾斜面の形状は、接極子２２の接触面２０の形状に一致するものとなるから、磁性板６９の余剰部分を実線Ａに沿って切除することにより、全体に均一厚みの非磁性層６６を有する傾斜接触面２０を備えた接極子２２が作製される。

ここで、上記構成の具体例における各構成部分の概略寸法を以下に列記する。図１２において、接極子２２の長手方向全長Ｌ＝１７．８ｍｍ、接極子２２の揺動中心２２ａと鉄心極面１８の外側の角部１８ａとの間の距離Ｄ＝８．６ｍｍ、鉄心極面１８と揺動中心２２ａとの高さの差Ｈ１＝１．２７ｍｍ、揺動中心２２ａから８．６ｍｍの位置における接触面２０と主平面２２ｄとの高さの差Ｈ２＝０．２ｍｍ、メーク側の接触面２０における非磁性層６６の厚みｔ＝１．０ｍｍ、各接触面２０の傾斜角度α＝約７．７°で、上記構成を実現する。このとき、接極子２２は揺動中心２２ａの周りで約９．９°の角度に渡って揺動し、接点閉成時には各接触面２０が対応の鉄心極面１８の外側の角部１８ａに接触する。

有極リレー１０を自己復帰型のリレーとして構成する他の方策として、図１３に模式図的に示すように、接極子２２の下面に固定される永久磁石１６を、揺動中心２２ａに関しブレーク側に偏らせて配置することができる。これにより、永久磁石１６による磁束密度が、メーク側の鉄心極面１８におけるよりもブレーク側の鉄心極面１８において大きくなるので、起磁力０Ａのときのメーク側磁気吸引力をブレーク側磁気吸引力よりも小さくすることができる。なおこの構成は、上記した接触面２０に非磁性層６６を形成する構成の代わりに、或いはそれに加えて採用できる。

次に、２回路型の有極リレー１０においては、接極子２２を挟んで並列に配置される２個の導電性板ばね２４の間で、それぞれの可動メーク接点２６ａ同士の絶縁距離及び可動ブレーク接点２６ｂ同士の絶縁距離を十分に確保することが要求される。ところが、上記したように開放接点間の絶縁距離を拡大すべく接極子２２の動程を拡大すると、接極子２２をブレーク側に付勢するヒンジばね６２に、必要なばね力を発揮し得る比較的細長い蛇行形状（図７）を付与する必要性が生じる。このような構成で、２個の導電性板ばね２４の互いに対応する並設接点同士の、特に接極子２２を介した短絡に対して絶縁距離を確保しようとすると、接極子２２と各導電性板ばね２４との空間的間隔を拡大することになるので、接極子２２の両側方へ突出するヒンジばね６２の形状に起因して、有極リレー１０の全体の幅方向寸法が増大する危惧がある。

そこで有極リレー１０では、図７に示すように、接極子２２と２個の導電性板ばね２４とを一体化する絶縁部材５４が、接極子２２の長手方向両端領域に向かって延びる一対の延長部分７０を有して、接極子２２の中間領域の大部分を被覆するように構成されている。これら延長部分７０は、各導電性板ばね２４の長手方向両端領域を突出させる絶縁部材５４の長手方向両端面５４ｂから、接極子２２の中間部分２２ｂに沿って一体的に延設され、絶縁部材５４の外部に露出する接極子２２の長手方向両端領域と各導電性板ばね２４の長手方向両端領域との間の絶縁距離を、沿面的に拡大するように作用する。したがって、図示のように各導電性板ばね２４を、両端の可動ばね部分６０から絶縁部材５４の両端面５４ｂに至る範囲で、絶縁部材５４の両延長部分７０に徐々に接近する形状に形成できる。すなわち各導電性板ばね２４は、絶縁部材５４の両端面５４ｂから突出する基端部分２４ａで、両可動接点２６と接極子２２の両接触面２０との幅方向間隔よりも小さな幅方向間隔を、絶縁部材５４の両延長部分７０との間に有して配置される。その場合にも、各導電性板ばね２４の露出部分と接極子２２の露出部分との絶縁距離は、空間的にも沿面的にも十分に確保されることになる。

このような構成によれば、図示のように２個の導電性板ばね２４の中間部分同士の間隔を可動ばね部分６０同士の間隔に比べて狭めた形態であっても、両導電性板ばね２４の接点同士の特に接極子２２を介した短絡に対し、絶縁距離を十分に確保することができる。このとき、各導電性板ばね２４の長手方向中央から接極子２２の側方へ突出するヒンジばね６２が比較的細長い蛇行形状を有するにも関わらず、両導電性板ばね２４の中間部分同士の間隔が狭まっているから、有極リレー１０の製品全体の幅方向寸法の増大を抑制することができる。

上記構成は、接極子２２が前述した傾斜接触面２０を有する構成において、特に有利に作用する。この構成では、絶縁部材５４に埋設される接極子２２の中間領域２２ｂの厚み（揺動方向寸法）が、接触面２０を有する両端領域の厚みに比べて大きいので、接極子２２を通る磁束密度に影響を及ぼさない範囲で、揺動方向に直交する幅方向への接極子２２の寸法を、中間領域２２ｂが両端領域よりも小さくなるように形成できる。したがって、２個の導電性板ばね２４の中間部分同士の間隔を可動ばね部分６０同士の間隔に比べて一層顕著に狭めることができ、以って有極リレー１０の小形化に寄与することができる。

次に、接点−コイル間の絶縁距離を確保するために、有極リレー１０においては、電磁石１４の鉄心４６及び接極子２２を介した接点２６、２８とコイル５０との間の間接的短絡と、接点２６、２８とコイル５０との間の直接的短絡との双方に対して、十分な絶縁距離を確保できる構成を採用している。まず間接的短絡に対しては、接極子２２と電磁石１４のコイル５０との間に介在するベース１２の上板部材３０と、電磁石１４の巻枠４８との双方に、鉄心４６の一対の鉄心極面１８とコイル５０との間の位置で互いに相補的に組み合わされる組合せ部分を設けている。それにより、それら上板部材３０と巻枠４８とが互いに協働して、両鉄心極面１８とコイル５０との間の絶縁距離を拡大する。

具体的には、図４、図５、図１４及び図１５に示すように、電磁石１４の巻枠４８には、鉄心４６の各腕部４６ｂの大部分を被覆する各端部分４８ｂと、中間部分４８ａと各端部分４８ｂとの連結領域にある各鍔部分４８ｃとの間に、電磁石１４の幅方向へ延びる溝７２が形成され、さらに各端部分４８ｂには鉄心４６の各腕部４６ｂの幅方向両側に、溝７２に連通する溝７４がそれぞれ形成される。これに対し、ベース１２の上板部材３０には、上板部材３０と底板部材３２との間の内部空間に向かって突出する板壁７６、７８が、それぞれ巻枠４８の溝７２、７４に対応する位置で溝７２、７４に挿入可能な形状及び寸法を有して形成される。そこで、前述したように電磁石１４を内部空間に収容して上板部材３０と底板部材３２とを組み合わせると、上板部材３０の各板壁７６、７８は、巻枠４８の対応の各溝７２、７４に受容されて相補的に組み合わされ、それにより鉄心４６の各腕部４６ｂの露出部分を三方から包囲する。このような相補的組合せ構造によれば、有極リレー１０の外形寸法を実質的に増加させることなく、両鉄心極面１８とコイル５０との間に十分な沿面距離を確保することができる。

上記構成に関連して、電磁石１４の鉄心４６には、一対の腕部４６ｂの先端の鉄心極面１８の近傍に、巻枠４８の両端部分４８ｂの表面から外側へ僅かに張り出す張出部分８０が形成される（図４）。これら張出部分８０は、鉄心４６をインサートとした巻枠４８の成形工程において、型（図示せず）内の所定位置に鉄心４６を位置決め支持するための被支持部分として有効に利用できる。この構成によれば、成形された巻枠４８は、一対の鉄心極面１８と、張出部分８０を含むそれら鉄心極面１８の周辺領域とを除いて、鉄心４６の実質的全体を被覆するようになる。その結果、鉄心極面１８とコイル５０との間の絶縁距離を拡大する上記構成を採用しさえすれば、鉄心４６とコイル５０との間を確実に絶縁することができる。

接点−コイル間の直接的短絡に対しては、ベース１２の上板部材３０と底板部材３２との双方に、上板部材３０に組み込まれる複数の端子４０、４２、４４と電磁石１４のコイル５０との間の位置で互いに相補的に組み合わされる組合せ部分を設けている。それにより、それら上板部材３０と底板部材３２とが互いに協働して、固定接点２８及び共通接点３８をそれぞれに有する複数の端子４０、４２、４４とコイル５０との間の絶縁距離を拡大する。

具体的には、図１６及び図１７に示すように、ベース１２の底板部材３２には、コイル５０の下面を被覆する底板８２と、底板８２の長手方向へ延びる両側縁から上方へ一体的に延長され、コイル５０の両側面を被覆する一対の側板８４とが設けられる。これに対し、ベース１２の上板部材３０には、コイル５０の上面を被覆する上板８６と、上板８６の長手方向へ延びる両側縁から下方へ一体的に延長され、コイル５０の両側面に沿って隙間を介して配置される一対の側板８８とが設けられる。そこで、前述したように電磁石１４を内部空間に収容して上板部材３０と底板部材３２とを組み合わせると、底板部材３２の各側板８４は、上板部材３０の各側板８８とコイル５０との間の隙間に受容されて相補的に組み合わされ、それによりコイル５０の両側面全体を被覆する。このような相補的組合せ構造によれば、有極リレー１０の外形寸法を実質的に増加させることなく、複数の端子４０、４２、４４とコイル５０との間に十分な沿面距離を確保することができる。

上記構成に関連して、上板部材３０と底板部材３２との相補的組合せ部分には、それら組合せ部分の隙間（例えば図１７に符号９０で示す）を封止する封止剤９２を被着することができる（図１８参照）。封止剤９２は、例えばエポキシ系接着剤から形成され、製品としての有極リレー１０の外面に露出する隙間を封止して、相補的組合せ部分の絶縁強度を向上させるとともに、有極リレー１０の気密性を向上させるように作用する。

さらに有極リレー１０では、接点−コイル間の間接的短絡への対策として、ベース１２の上板部材３０の上面に露出する電磁石１４の一対の鉄心極面１８と複数の固定接点２８との間に、複数の固定接点２８の各々に対して陰になる絶縁表面領域９４を設けている。図示実施形態では、図２及び図１５に示すように、上板部材３０の一対の開口部３４とそれら各々に近接する各２個の固定接点２８との間に、上板部材３０の上面から上方へ突出する各一対の壁９６が形成され、それら壁９６の相互対向面が絶縁表面領域９４となっている。

図１９（Ａ）に模式図的に示すように、壁９６によって形成される絶縁表面領域９４は、固定接点２８の消耗による金属粉の飛散やアーク放電による材料の炭化の影響を受け難い位置にある。したがって絶縁表面領域９４は、鉄心極面１８と固定接点２８との間の沿面距離を拡大する壁９６の機能を補助し、接点−鉄心間の絶縁能力の低下を防止するように作用する。なお、図１９（Ｂ）に示すように、鉄心極面１８と固定接点２８との間に、壁９６の代わりに上板部材３０に溝９８を刻設し、溝９８内に絶縁表面領域９４を設けることによっても、同様の作用効果が奏される。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、いわゆるバランスアーマチュア型の有極リレーにおいて、製品の外形寸法を増加させることなく、開放接点間の十分な絶縁距離を確保すること、また接点−コイル間の十分な絶縁距離を確保することが可能になる。また、いわゆるバランスアーマチュア型の複回路型有極リレーにおいて、製品の外形寸法を増加させることなく、並設接点間の十分な絶縁距離を確保することが可能になる。したがって、本発明に係る有極リレーは、電気通信回線接続型の情報処理装置に搭載したときに、それ自体の構造によってＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る十分な絶縁距離を確保することができる。

図２０は、有極リレー１０を備えた本発明の一実施形態による情報処理装置１００の構成を概略回路図で示す。情報処理装置１００は、電話機能付きファクシミリのデータ処理部の構成を有し、電気通信回線の一例としての電話回線１０２に絶縁変圧器１０４を介して電気的に接続されるデータ処理回路１０６と、電話回線１０２との間を有極リレー１０により絶縁される信号発生回路１０８とを備える。有極リレー１０は、そのメーク接点２８ａが信号発生回路１０８に接続され、ブレーク接点２８ｂが電話回線１０２に接続され、コモン接点３８が電話機１１０に接続されている。

情報処理装置１００は、通常はデータ処理回路１０６と電話回線１０２との間でファクシミリ信号を送受信する。例えば電話回線１０２からファクシミリ信号を受信したときには、データ処理回路１０６は、電話機１１０のベルを起動することなく、ファクシミリ受信処理を実行する。また電話機１１０は、通常は有極リレー１０を介して電話回線１０２に接続されており、電話機１１０からの送話が可能な状態になっている。この構成において、電話回線１０２から電話信号を受けたときには、データ処理回路１０６は最初に電話受信を判断するが、電話回線１０２からのベル起動信号はその間に完了してしまうので、判断後直ちにリレードライバ１１２を励起させて有極リレー１０を動作させる。それにより、電話回線１０２と電話機１１０との接続が遮断されるとともに、信号発生回路１０８が有極リレー１０を介して電話機１１０に接続され、ベル起動信号が信号発生回路１０８から電話機１１０に送られる。そして、電話機１１０が受話状態になると、データ処理回路１０６が直ちにリレードライバ１１２を介して有極リレー１０を復帰させる。それにより電話機１１０が電話回線１０２に再接続され、相互通話可能な状態になる。

上記構成を有する情報処理装置１００は、データ処理回路１０６及び信号発生回路１０８と電話回線１０２との間を、ＩＥＣ６０９５０で規定される絶縁距離で絶縁する必要がある。この点で有極リレー１０は、前述したように、バランスアーマチュア型有極リレーが本来有する小形／低消費電力の特性を維持しつつ、ＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る１ｍｍ以上の開放接点間隔を確保している。したがって図示の配置において、有極リレー１０は、信号発生回路１０８と電話回線１０２との間をＩＥＣ６０９５０の要求を満たす絶縁距離で確実に絶縁することになる。その結果、信号発生回路１０８と電話回線１０２との間に、絶縁変圧器等の他の絶縁素子を介在させる必要が無くなり、情報処理装置１００の小形化が促進される。

図２１は、有極リレー１０を備えた本発明の他の実施形態による情報処理装置１１４の構成を概略回路図で示す。情報処理装置１１４は、一般回線／インターネット両用電話機のデータ処理部の構成を有し、電気通信回線の一例としての電話回線１０２との間を有極リレー１０により絶縁される音声データ処理回路１１６を備える。有極リレー１０は、そのメーク接点２８ａが音声データ処理回路１１６に接続され、ブレーク接点２８ｂが電話回線１０２に接続され、コモン接点３８が電話機１１０に接続されている。音声データ処理回路１１６は、インターネット１１８に接続される。

情報処理装置１１４は、通常は有極リレー１０を介して電話機１１０を電話回線１０２に接続しており、電話回線１０２による相互通話が可能な状態になっている。この構成において、電話機１１０をインターネット電話として使用するときには、使用者の要求によりリレードライバ１１２を励起させて有極リレー１０を動作させる。それにより、電話回線１０２と電話機１１０との接続が遮断されるとともに、音声データ処理回路１１６が有極リレー１０を介して電話機１１０に接続され、電話機１１０に入出力される音声データが音声データ処理回路１１６で適宜処理されてインターネット１１８により送受信される。

上記構成を有する情報処理装置１１４は、音声データ処理回路１１６と電話回線１０２との間を、ＩＥＣ６０９５０で規定される絶縁距離で絶縁する必要がある。この点で有極リレー１０は、前述した情報処理装置１１０の場合と同様に機能して、音声データ処理回路１１６と電話回線１０２との間を、ＩＥＣ６０９５０の要求を満たす絶縁距離で確実に絶縁する。その結果、音声データ処理回路１１６と電話回線１０２との間に、絶縁変圧器等の他の絶縁素子を介在させる必要が無くなり、情報処理装置１１４の小形化が促進される。なお、この情報処理装置１１４は、卓上使用型の一般回線／インターネット両用電話機に設置する代わりに、例えばビル設置型の交換機等に設置することもできる。

このように、本発明によれば、電気通信回線に接続したときにＩＥＣ６０９５０の規定に準じ得る十分な絶縁距離を確保できる小形かつ低消費電力型の情報処理装置が提供される。

以上、本発明に係る幾つかの好適な実施の形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、有極リレーにおける前述した種々の絶縁対策は、ＩＥＣ６０９５０の規定に準ずるためには、１つの有極リレーに全ての絶縁対策を取り入れることが望ましいが、有極リレーの適用によっては、それら絶縁対策のうち所望の１つの対策のみを採用することができ、或いは所望の２つ以上の対策を組み合わせて採用することもできる。また、ベースが組合せ構造を有することを前提とする絶縁対策以外の対策は、インサート成形工程により電磁石をベースに一体的に組み込んでなる有極リレーに採用することもできる。同様に、複回路型の有極リレーを前提とする絶縁対策以外の対策は、単回路型の有極リレーに採用することもできる。さらに、前述した電話機能付きファクシミリや一般回線／インターネット両用電話機以外にも、録音機能付きファクシミリ、ボイスモデム等の他の様々な情報処理装置に、回路間絶縁の目的で本発明に係る有極リレーを搭載することができる。

Claims

ベースと、前記ベースに組み込まれる電磁石と、前記電磁石に併設される永久磁石と、前記ベース上に揺動自在に支持され、揺動中心から離れた両端領域に、前記電磁石の一対の鉄心極面にそれぞれ接触可能に対向配置される一対の接触面を有する接極子と、前記ベース上で前記接極子に伴って揺動する少なくとも１つの導電性板ばねと、前記少なくとも１つの導電性板ばねの各々の両端に設けられる複数の可動接点と、前記複数の可動接点にそれぞれ接触可能に対向して前記ベースに固定的に設置される複数の固定接点とを具備する有極リレーにおいて、
前記接触子は、前記ベース上で揺動する前記接極子の平衡状態において前記一対の鉄心極面に平行な主平面をさらに有し、
前記接極子の前記一対の接触面の各々が、前記電磁石の前記一対の鉄心極面の各々との相互接触時の対面角度を低減するように、前記主平面に対して傾斜する傾斜面として形成され、
前記主平面に対する前記一対の接触面の各々の傾斜角度が、前記相互接触時の前記主平面と前記一対の鉄心極面の各々との成す角度以下であり、
前記接極子の揺動中で互いに接触可能な１つの前記可動接点と１つの前記固定接点との間の最大間隔が１ｍｍ以上に設定されていること、
を特徴とする有極リレー。
前記電磁石は、鉄心と、前記一対の鉄心極面を露出させて該鉄心に取り付けられる絶縁巻枠と、該絶縁巻枠に巻き付けられるコイルとを備え、前記ベースは、前記接極子と該コイルとの間に介在する絶縁上板であって、該絶縁巻枠と協働して前記一対の鉄心極面と該コイルとの間の絶縁距離を拡大する絶縁上板と、該絶縁上板と協働して、前記固定接点をそれぞれに有する複数の端子と該コイルとの間の絶縁距離を拡大する絶縁底板とを備え、該絶縁巻枠と該絶縁上板とが、前記一対の鉄心極面と該コイルとの間の位置で互いに相補的に組み合わされる組合せ部分を有し、該絶縁上板と該絶縁底板とが、該複数の端子と該コイルとの間の位置で互いに相補的に組み合わされる、請求項１に記載の有極リレー。
前記絶縁上板と前記絶縁底板との相補的組合せ部分に、該相補的組合せ部分の隙間を封止する封止剤が被着される、請求項２に記載の有極リレー。
前記絶縁上板は、前記電磁石の前記一対の鉄心極面と前記複数の固定接点との間の位置に配置される溝を有し、該溝の内面に、前記複数の固定接点の各々に対して陰になる絶縁表面領域が設けられる、請求項２又は３に記載の有極リレー。