JP7002042B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本開示は、一般に電磁継電器に関し、より詳細には、接点のオン／オフを切替可能な電磁継電器に関する。

特許文献１には、接点で電流を入／切する電磁継電器が開示されている。特許文献１に記載の電磁継電器では、電磁石装置の励磁コイル（第１コイル）に通電されることで生じる電磁力によって可動鉄芯（可動子）を移動させることにより、接点装置が有する可動接触子を移動させる。これにより、接点装置が有する固定端子の固定接点に可動接触子の可動接点が接触し、固定端子と可動接触子とが接続される。

特許文献１に記載の電磁継電器では、第１コイルに通電されることにより発生する磁場に可動子が置かれるため、第１コイルの通電状態の終了後、つまり磁場が無くなった後においても可動子に磁化が残留する可能性があった。

特開２０１４－２３２６６８号公報

本開示は、可動子に残留する磁化を低減することのできる電磁継電器を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電磁継電器は、固定接点と、可動接点と、電磁石装置と、第２コイルと、減磁回路と、を備える。前記可動接点は、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る開位置との間で移動する。前記電磁石装置は、第１コイルと、可動子と、を有する。前記可動子は、前記第１コイルに電流が流れることで発生する磁束を受けて動作し、前記閉位置及び前記開位置のいずれか一方の位置から他方の位置へと前記可動接点を移動させる。前記第２コイルは、電流が流れることにより、少なくとも前記第１コイルの発生する磁束の向きと反対向きの磁束を前記可動子に与える。前記減磁回路は、前記第２コイルに交流電流を供給する。
本開示の一態様に係る電磁継電器は、固定接点と、可動接点と、電磁石装置と、第２コイルと、継鉄と、を備える。前記可動接点は、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る開位置との間で移動する。前記電磁石装置は、第１コイルと、可動子と、を有する。前記可動子は、前記第１コイルに電流が流れることで発生する磁束を受けて動作し、前記閉位置及び前記開位置のいずれか一方の位置から他方の位置へと前記可動接点を移動させる。前記第２コイルは、電流が流れることにより、少なくとも前記第１コイルの発生する磁束の向きと反対向きの磁束を前記可動子に与える。前記継鉄は、前記第１コイルの発生する磁束が通る。前記第２コイルは、前記継鉄により前記第１コイルと隔てられている。

図１は、本開示の一実施形態に係る電磁継電器の概略構成図である。 図２は、同上の電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。 図３は、同上の電磁継電器のオン状態を示す断面図である。 図４は、同上の電磁継電器の動作説明図である。 図５は、比較例の電磁継電器における可動子の磁気特性を表す図である。 図６は、本開示の一実施形態に係る電磁継電器における可動子の磁気特性を表す図である。 図７は、本開示の一実施形態の第１変形例に係る電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。 図８は、同上の電磁継電器のオン状態を示す断面図である。 図９は、同上の電磁継電器の動作説明図である。 図１０は、本開示の一実施形態の第２変形例に係る電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。 図１１は、本開示の一実施形態の第３変形例に係る電磁継電器のオフ状態を示す断面図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されることなく、この実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態及び変形例において、説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（１）構成
（１．１）電磁継電器
本実施形態に係る電磁継電器１００は、図１及び図２に示すように、接点装置１と、電磁石装置１０と、を備えている。接点装置１は、一対の固定端子１１，１２と、可動接触子２と、を有している。一対の固定端子１１，１２は、それぞれ固定接点１１１，１２１を保持している。可動接触子２は、一対の可動接点２１，２２を保持している。

電磁石装置１０は、第１コイル１０１及び可動子１５を有している。電磁石装置１０は、第１コイル１０１への通電時に第１コイル１０１で生じる磁界によって可動子１５を吸引する。可動子１５の吸引に伴って、可動接触子２に保持されている可動接点２１，２２が開位置から閉位置に移動する。本開示でいう「開位置」は、可動接点２１，２２が固定接点１１１，１２１から離れるときの可動接点２１，２２の位置である。本開示でいう「閉位置」は、可動接点２１，２２が固定接点１１１，１２１に接触するときの可動接点２１，２２の位置である。つまり、可動接点２１，２２は、閉位置と開位置との間で移動する。

本実施形態では、電磁継電器１００が電気自動車に搭載される場合を例とする。この場合において、走行用のバッテリ６１から負荷（例えば、インバータ）６２への直流電力の供給路上に、接点装置１（固定端子１１，１２）が電気的に接続される。

（１．２）接点装置
次に、接点装置１の構成について説明する。

接点装置１は、図１及び図２に示すように、一対の固定端子１１，１２と、可動接触子２と、容器３と、を備える。固定端子１１は固定接点１１１を、固定端子１２は固定接点１２１を、それぞれ保持している。可動接触子２は、導電性を有する金属材料からなる板状の部材である。可動接触子２は、一対の固定接点１１１，１２１に対向して配置された一対の可動接点２１，２２を保持している。

以下では、説明のために固定接点１１１，１２１と可動接点２１，２２との対向方向を上下方向と定義し、可動接点２１，２２から見て固定接点１１１，１２１側を上方と定義する。さらに、一対の固定端子１１，１２（一対の固定接点１１１，１２１）の並んでいる方向を左右方向と定義し、固定端子１１から見て固定端子１２側を右方と定義する。つまり、以下では、図２の上下左右を上下左右として説明する。また、以下では、上下方向及び左右方向の両方に直交する方向（図２の紙面に直交する方向）を、前後方向として説明する。ただし、これらの方向は電磁継電器１００の使用形態を限定する趣旨ではない。

一方の（第１）固定接点１１１は一方の（第１）固定端子１１の下端部に保持されており、他方の（第２）固定接点１２１は他方の（第２）固定端子１２の下端部に保持されている。

一対の固定端子１１，１２は、左右方向に並ぶように配置されている。一対の固定端子１１，１２の各々は、導電性の金属材料からなる。一対の固定端子１１，１２は、一対の固定接点１１１，１２１に外部回路（バッテリ６１及び負荷６２）を接続するための端子として機能する。本実施形態では、一例として銅（Ｃｕ）で形成された固定端子１１，１２を用いることとするが、固定端子１１，１２を銅製に限定する趣旨ではなく、固定端子１１，１２は銅以外の導電性材料で形成されていてもよい。

一対の固定端子１１，１２の各々は、上下方向に直交する平面内での断面形状が円形状となる円柱状に形成されている。一対の固定端子１１，１２は、容器３の上面から一部が突出した状態で、容器３に保持される。具体的には、一対の固定端子１１，１２の各々は、容器３の上壁に形成されている開口孔を貫通した状態で、容器３に固定されている。

可動接触子２は、上下方向に厚みを有し、かつ前後方向よりも左右方向に長い板状に形成されている。可動接触子２は、その長手方向（左右方向）の両端部を一対の固定接点１１１，１２１に対向させるように、一対の固定端子１１，１２の下方に配置されている。可動接触子２のうち、一対の固定接点１１１，１２１に対向する部位には、一対の可動接点２１，２２が設けられている。

可動接触子２は、容器３に収納されている。可動接触子２は、容器３の下方に配置された電磁石装置１０によって上下方向に移動される。これにより、可動接触子２に保持されている一対の可動接点２１，２２は、閉位置と開位置との間で移動することになる。図２は、可動接点２１，２２が開位置に位置する状態を示しており、この状態では、可動接触子２に保持されている一対の可動接点２１，２２が、それぞれ対応する固定接点１１１，１２１から離れる。図３は、可動接点２１，２２が閉位置に位置する状態を示しており、この状態では、可動接触子２に保持されている一対の可動接点２１，２２が、それぞれ対応する固定接点１１１，１２１に接触する。

したがって、可動接点２１，２２が閉位置にあるとき、一対の固定端子１１，１２間は可動接触子２を介して短絡する。すなわち、可動接点２１，２２が閉位置にあれば、可動接点２１，２２が固定接点１１１，１２１に接触するので、固定端子１１は、固定接点１１１、可動接点２１、可動接触子２、可動接点２２及び固定接点１２１を介して、固定端子１２と電気的に接続される。そのため、バッテリ６１及び負荷６２の一方に固定端子１１が電気的に接続され、他方に固定端子１２が電気的に接続されていれば、可動接点２１，２２が閉位置にあるときに、接点装置１はバッテリ６１から負荷６２への直流電力の供給路を形成する。一方、可動接点２１，２２が開位置にあるとき、一対の固定端子１１，１２間は開放される。

ここで、可動接点２１，２２は、可動接触子２に保持されていればよい。そのため、可動接点２１，２２は、可動接触子２の一部が打ち出されるなどして可動接触子２と一体に構成されていてもよいし、可動接触子２とは別部材からなり、例えば溶接等により、可動接触子２に固定されていてもよい。同様に、固定接点１１１，１２１は、固定端子１１，１２に保持されていればよい。そのため、固定接点１１１，１２１は、固定端子１１，１２と一体に構成されていてもよいし、固定端子１１，１２とは別部材からなり、例えば溶接等により、固定端子１１，１２に固定されていてもよい。

容器３は、一対の固定接点１１１，１２１と、可動接触子２と、を収容する。容器３は、一対の固定接点１１１，１２１と、可動接触子２とを収容する箱状に形成されていればよく、本実施形態のような中空の直方体状に限らず、例えば中空の楕円筒状や、中空の多角柱状などであってもよい。つまり、ここでいう箱状は、内部に一対の固定接点１１１，１２１と、可動接触子２とを収容する空間を有する形状全般を意味しており、直方体状に限定する趣旨ではない。容器３は、筐体と、フランジと、後述する電磁石装置１０の継鉄１３の上板とを結合することにより構成されている。図２では、電磁石装置１００の構造を簡略化しており、筐体、フランジ、及び継鉄１３の上板の図示を省略している。図３、図７、図８、図１０、及び図１１についても同様である。

筐体は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ）等のセラミック製である。筐体は、前後方向よりも左右方向に長い中空の直方体状に形成されている。筐体の下面は開口している。筐体の上面には、一対の固定端子１１，１２を通すための一対の開口孔が形成されている。一対の開口孔は、それぞれ円形状に形成されており、筐体の上壁を厚み方向（上下方向）に貫通している。一方の開口孔には固定端子１１が通され、他方の開口孔には固定端子１２が通されている。一対の固定端子１１，１２と筐体とは、ろう付けによって結合される。筐体は、セラミック製に限らず、例えば、ガラス又は樹脂等の絶縁材料にて形成されていてもよいし、金属製であってもよい。筐体は、磁気により磁性体とならない非磁性材料からなることが好ましい。

フランジは、非磁性の金属材料で形成されている。非磁性の金属材料は、例えば、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスである。フランジは、左右方向に長い中空の直方体状に形成されている。フランジの上面及び下面は開口している。フランジは、筐体と電磁石装置１０との間に配置される。フランジは、筐体、及び継鉄１３の上板に対して気密接合されている。これにより、筐体、フランジ、及び継鉄１３の上板で囲まれた接点装置１の内部空間を、気密空間とすることができる。フランジは、非磁性でなくともよく、例えば、４２アロイ等の鉄を主成分とする合金であってもよい。

（１．３）電磁石装置
次に、電磁石装置１０の構成について説明する。

電磁石装置１０は、図１及び図２に示すように、可動接触子２の下方に配置される。電磁石装置１０は、第１コイル１０１と、第２コイル１０２と、固定子１４と、可動子１５と、を有している。つまり、本実施形態では、第２コイル１０２は、第１コイル１０１とは異なるコイルである。電磁石装置１０は、第１コイル１０１への通電時に第１コイル１０１で生じる磁界によって固定子１４に可動子１５を吸引し、可動子１５を上方に移動させる。

ここでは、電磁石装置１０は、第１コイル１０１、第２コイル１０２、固定子１４、及び可動子１５の他に、継鉄１３と、シャフト１６と、ホルダ１７と、接圧ばね１８と、復帰ばね１９と、を有している。その他、電磁石装置１０は、筒体と、コイルボビンとを有している。図２では、電磁石装置１００の構造を簡略化しており、筒体及びコイルボビンの図示を省略している。図３、図７、図８、図１０、及び図１１についても同様である。

固定子１４は、継鉄１３の上板（図示では、容器３の下壁）の下面中央部から下方に突出する形の円筒状に形成された固定鉄芯である。固定子１４の上端部は継鉄１３の上板に固定されている。

可動子１５は、円柱状に形成された可動鉄芯である。可動子１５は、固定子１４の下方において、その上端面を固定子１４の下端面に対向させるように配置されている。可動子１５は、上下方向に移動可能に構成されている。可動子１５は、その上端面が固定子１４の下端面から離れた第１位置（図２参照）と、その上端面が固定子１４の下端面に接触した第２位置（図３参照）との間で移動する。

第１コイル１０１は、その中心軸方向を上下方向と一致させる向きで容器３の下方に配置されている。第１コイル１０１の内側に、固定子１４と可動子１５とが配置されている。第１コイル１０１の一端は、第１スイッチ４１に電気的に接続されている。第１コイル１０１の他端は、直流電源７１に電気的に接続されている。第１コイル１０１は、合成樹脂製のコイルボビンに導線を巻き付けることで構成されている。直流電源７１は、第１コイル１０１に直流電流を供給する構成であればよく、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路、又はＡＣ／ＤＣコンバータ回路を含んでいてもよい。

ここで、第１スイッチ４１は、第１コイル１０１を駆動する駆動回路４の一部を構成している。第１スイッチ４１は、外部回路に制御されてオン／オフを切り替えることで、第１コイル１０１と直流電源７１とを繋ぐ電路を開閉する。つまり、第１スイッチ４１がオンのときには、直流電源７１から第１コイル１０１に直流電流が流れることにより、第１コイル１０１に通電される（つまり、第１コイル１０１が駆動する）。また、第１スイッチ４１がオフのときには、直流電源７１から第１コイル１０１への直流電流の供給が停止することにより、第１コイル１０１の通電状態が解除される。

第２コイル１０２は、その中心軸方向を上下方向と一致させる向きで第１コイル１０１の内側に配置されている。第２コイル１０２の内側に、可動子１５が配置されている。第２コイル１０２の両端には、減磁回路５が電気的に接続されている。第２コイル１０２は、合成樹脂製のコイルボビンに導線を巻き付けることで構成されている。なお、第１コイル１０１用のコイルボビンと、第２コイル１０２用のコイルボビンとは、互いに異なっている。

減磁回路５は、コンデンサ５１及び抵抗器５２の直列回路で構成されている。コンデンサ５１及び抵抗器５２は、第２コイル１０２と共に直列共振回路を構成している。言い換えれば、減磁回路５は、第２コイル１０２と共振回路を形成するコンデンサ５１を有している。本実施形態では、第２コイル１０２と、減磁回路５（コンデンサ５１及び抵抗器５２）との共振を利用して、第２コイル１０２に交流電流を流している。つまり、減磁回路５は、第２コイル１０２に交流電流を供給する。減磁回路５の動作については、後述する「（２．２）減磁動作」にて詳細に説明する。

継鉄１３は、第１コイル１０１を囲むように配置されており、固定子１４及び可動子１５と共に、第１コイル１０１の通電時に生じる磁束φ１（図３参照）が通る磁気回路を形成する。言い換えれば、継鉄１３には、第１コイル１０１の発生する磁束φ１が通る。そのため、継鉄１３と固定子１４と可動子１５とはいずれも磁性材料（強磁性体）から形成されている。既に述べたように、継鉄１３の上板は、容器３の下壁を構成している。

シャフト１６は、非磁性材料からなる。シャフト１６は、上下方向に延びた丸棒状に形成されている。シャフト１６は、電磁石装置１０で発生した駆動力を、電磁石装置１０の上方に設けられている接点装置１へ伝達する。シャフト１６は、接圧ばね１８の内側、継鉄１３の上板の中央部に形成された貫通孔、固定子１４の内側、及び復帰ばね１９の内側を通って、その下端部が可動子１５に固定されている。シャフト１６の上端部には、ホルダ１７が固定されている。

ホルダ１７は、左右方向の両面が開口した矩形筒状である。ホルダ１７は、可動接触子２がホルダ１７を左右方向に貫通するように、可動接触子２と組み合わされている。ホルダ１７の下壁と可動接触子２との間には、接圧ばね１８が配置されている。つまり、可動接触子２の左右方向の中央部がホルダ１７にて保持されている。ホルダ１７には、シャフト１６の上端部が固定されている。第１コイル１０１に通電されると、可動子１５の上方への移動に伴ってシャフト１６が上方に押し上げられるため、ホルダ１７が上方へ移動する。この移動に伴って、可動接触子２は上方へ移動し、一対の可動接点２１，２２を一対の固定接点１１１，１２１に接触する閉位置に位置させる。

接圧ばね１８は、可動接触子２の下面とホルダ１７の下壁の上面との間に配置されている。接圧ばね１８は、可動接触子２を上方へと付勢するコイルばねである。接圧ばね１８の一端は可動接触子２の下面に接続され、接圧ばね１８の他端はホルダ１７の下壁の上面に接続されている。

復帰ばね１９は、少なくとも一部が固定子１４の内側に配置されている。復帰ばね１９は、可動子１５を下方（第１位置）へ付勢するコイルばねである。復帰ばね１９の一端は可動子１５の上端面に接続され、復帰ばね１９の他端は継鉄１３の上板に接続されている。

筒体は、上面が開口した有底円筒状に形成されている。筒体の上端部は、継鉄１３の上板の下面に接合される。これにより、筒体は、可動子１５の移動方向を上下方向に制限し、かつ可動子１５の第１位置を規定する。筒体は、継鉄１３の上板の下面に気密接合されている。これにより、継鉄１３の上板に貫通孔が形成されていても、筐体、フランジ、及び継鉄１３の上板で囲まれた接点装置１の内部空間の気密性を確保することができる。

（２）動作
次に、本実施形態の電磁継電器１００の動作について簡単に説明する。

（２．１）基本動作
まず、電磁継電器１００の基本動作について説明する。第１スイッチ４１がオフであり、第１コイル１０１に通電されていないとき（非通電時）には、可動子１５と固定子１４との間に磁気吸引力が生じないため、可動子１５は、復帰ばね１９のばね力によって第１位置に位置する。このとき、シャフト１６及びホルダ１７は、下方に引き下げられている。可動接触子２は、シャフト１６及びホルダ１７にて上方への移動が規制される。これにより、可動接触子２に保持されている一対の可動接点２１，２２は、その可動範囲における下端位置である開位置に位置する。そのため、一対の可動接点２１，２２が一対の固定接点１１１，１２１から離れることになり、接点装置１は開状態となる。この状態では、一対の固定端子１１，１２間は非導通である。

一方、外部回路により第１スイッチ４１がオンすると、直流電源７１から第１コイル１０１に直流電流が供給される。これにより、第１コイル１０１に通電されると、可動子１５と固定子１４との間に磁気吸引力が生じるため、可動子１５は、復帰ばね１９のばね力に抗して上方に引き寄せられ第２位置に移動する。このとき、シャフト１６及びホルダ１７が上方に押し上げられるため、可動接触子２は、シャフト１６及びホルダ１７による上方への移動規制が解除される。そして、接圧ばね１８が可動接触子２を上方に付勢することで、可動接触子２に保持されている一対の可動接点２１，２２は、その可動範囲における上端位置である閉位置に移動する。そのため、一対の可動接点２１，２２が一対の固定接点１１１，１２１に接触することになり、接点装置１は閉状態となる。この状態では、接点装置１は閉状態にあるので、一対の固定端子１１，１２間は導通する。この状態では、バッテリ６１から負荷６２に電力が供給される。

次に、負荷６２及びその周辺部品に過剰な電流が流れる等して、バッテリ６１から負荷６２への電力供給を停止するときには、外部回路により第１スイッチ４１がオフする。すると、直流電源７１から第１コイル１０１への直流電流の供給が停止され、第１コイル１０１が非通電状態となる。この場合、既に述べたように、一対の可動接点２１，２２が一対の固定接点１１１，１２１から離れることになり、接点装置１は開状態となる。そして、この状態では、一対の固定端子１１，１２間が非導通となるので、バッテリ６１から負荷６２への電力供給が停止される。

このように、電磁石装置１０は、第１コイル１０１の通電状態の切り替えにより可動子１５に作用する磁気吸引力を制御し、可動子１５を上下方向に移動させることにより、接点装置１の開状態と閉状態とを切り替えるための駆動力を発生する。言い換えれば、可動子１５は、第１コイル１０１に電流が流れることで発生する磁束φ１（図３参照）を受けて動作し、閉位置及び開位置のいずれか一方の位置（ここでは、開位置）から他方の位置（ここでは、閉位置）へと可動接点２１，２２を移動させる。

（２．２）減磁動作
次に、第２コイル１０２を用いた減磁動作について、図４を用いて説明する。図４において、「コイル電流」は、第１コイル１０１及び第２コイル１０２を流れる電流を表している。具体的には、図４の破線は、第１コイル１０１に流れる電流（以下、「第１電流」ともいう）Ｉ１を表しており、図４の実線は、第２コイル１０２に流れる電流（以下、「第２電流」ともいう）Ｉ２を表している。後述する図９においても同様である。また、図４において、「変位」は、可動子１５の変位を表している。具体的には、図４の「Ｐ１」は、可動子１５が第１位置にあることを表しており、「Ｐ２」は可動子１５が第２位置にいることを表している。

まず、時刻ｔ１において、第１スイッチ４１がオンすることで第１コイル１０１に通電されると、第１コイル１０１に第１電流Ｉ１が流れる。これにより、第１コイル１０１が発生する磁束φ１により可動子１５と固定子１４との間に磁気吸引力が生じるため、可動子１５は第１位置から第２位置に移動する。このとき、第１コイル１０１の発生する磁束φ１が、継鉄１３の内側にある第２コイル１０２に鎖交することにより、第２コイル１０２に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れる。この場合の第２電流Ｉ２は、第１電流Ｉ１と比較して微弱であるため、第２電流Ｉ２に起因する磁気反発力が可動子１５の上方への移動に与える影響は殆どない。

次に、時刻ｔ２において、第１スイッチ４１がオフすることで第１コイル１０１の通電状態が解除されると、第１コイル１０１への第１電流Ｉ１の供給が停止される。これにより、第１コイル１０１が磁束φ１を発生しなくなり、可動子１５と固定子１４との間の磁気吸引力が失われるので、復帰ばね１９のばね力によって可動子１５が第２位置から第１位置に移動する。

ここで、可動子１５は、第１コイル１０１の発生する磁束φ１を受けることで磁化するが、その後、第１コイル１０１の通電状態が解除されたときにおいても、磁化が残留する場合がある。以下では、第１コイル１０１の通電状態が解除された時点で、可動子１５に磁化が残留していると仮定する。

時刻ｔ２において、第１コイル１０１が磁束φ１を発生しなくなると、第２コイル１０２に鎖交する磁束φ１が変化することで、第２コイル１０２に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れる。また、時刻ｔ２において、可動子１５が第２位置から第１位置へと戻り始めると、磁化が残留した可動子１５が第２コイル１０２の内側を移動することによって、第２コイル１０２に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れる。そして、第２コイル１０２と減磁回路５（コンデンサ５１及び抵抗器５２）との共振により、第２コイル１０２には交流電流が流れる。したがって、第２コイル１０２は、交流電流が流れることにより、第１コイル１０１の発生する磁束φ１と同じ向きの磁束と、磁束φ１と反対向きの磁束とを交互に発生する。言い換えれば、第２コイル１０２は、電流が流れることにより、少なくとも第１コイル１０１の発生する磁束φ１の向きと反対向きの磁束を可動子１５に与える。

このように、可動子１５は、第２コイル１０２に交流電流が流れることで発生する、磁場の向きが周期的に変化する磁場に置かれる。このため、可動子１５に残留する磁化は、時間経過に伴って減少する。なお、第２コイル１０２の発生する磁場の強さは、抵抗器５２によって電気エネルギが消費されることにより、時間経過に伴い減衰する。

以下、比較例の電磁継電器との比較を交えて、本実施形態の電磁継電器１００の利点について説明する。比較例の電磁継電器は、第２コイル１０２及び減磁回路５を備えていない点で、本実施形態の電磁継電器１００と相違する。

比較例の電磁継電器では、可動子は、例えば図５に示す磁気特性を示し得る。図５において、縦軸は可動子を通過する磁束の磁束密度、横軸は可動子の置かれる磁場の強さを表している。比較例の電磁継電器では、第１コイルに通電されることで発生する磁場に置かれることにより、可動子が磁化する（図５の状態Ａ１参照）。その後、第１コイルの通電状態が解除されることで、磁場の強さが零に戻るが、可動子に磁化が残留する（図５の状態Ａ２参照）。このように可動子に磁化が残留した状態においては、可動子が固定子に吸引されやすく、接点装置を開閉する動作（ここでは、一対の可動接点を閉位置から開位置に移動させる動作）に要する時間が長くなってしまう、という問題が生じ得る。つまり、比較例の電磁継電器では、可動子に磁化が残留することにより、接点装置の開閉動作の応答性が低下する可能性があった。

一方、本実施形態の電磁継電器１００では、可動子１５は、例えば図６に示す磁気特性を示し得る。図６において、縦軸は可動子１５を通過する磁束の磁束密度、横軸は可動子１５の置かれる磁場の強さを表している。また、図６において、第１象限及び第４象限では、可動子１５の置かれる磁場の向きは、第１コイル１０１の発生する磁束φ１のうち可動子１５を通過する磁束φ１の向き（以下、「第１向き」ともいう）と同じである。第２象限及び第３象限では、可動子１５の置かれる磁場の向きは、第１向きと反対向き（以下、「第２向き」ともいう）である。

本実施形態の電磁継電器１００では、比較例の電磁継電器と同様に、第１コイル１０１に通電されることで発生する磁場に置かれることにより、可動子１５が磁化する（図６の状態Ｂ１参照）。その後、第１コイル１０１の通電状態が解除されることで、磁場の強さが零に戻るが、可動子１５に磁化が残留する（図６の状態Ｂ２参照）。しかしながら、本実施形態の電磁継電器１００では、状態Ｂ２の後において第２コイル１０２に交流電流が流れることにより、可動子１５は、第１向きの磁場と、第２向きの磁場とに交互に置かれることになる。このため、可動子１５の状態は、図６に示すように時間経過に伴い、状態Ｂ２を経て、状態Ｂ３、状態Ｂ４、…状態Ｂ１３の順に遷移する。したがって、可動子１５に残留する磁化は、時間経過に伴って減少する。

上述のように、本実施形態の電磁継電器１００では、可動子１５を第２コイル１０２の発生する磁場に置くことで、可動子１５に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。このため、本実施形態では、比較例の電磁継電器と比較して、可動子１５に磁化が残留しにくく、その結果として、接点装置１の開閉動作の応答性が低下しにくい、という利点がある。

（３）変形例
以下、上述の実施形態の第１変形例～第３変形例について列記する。以下に説明する変形例は、上述の実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）第１変形例
第１変形例の電磁継電器１００ａは、図７及び図８に示すように、第２コイル１０２が継鉄１３により第１コイル１０１と隔てられている点で、上述の実施形態の電磁継電器１００と相違する。具体的には、本変形例では、継鉄１３は、第１位置にある可動子１５を囲む空間を形成する窪み１３１を有しており、この窪み１３１に第２コイル１０２が配置されている。したがって、本変形例では、第１コイル１０１が継鉄１３により囲まれる空間内に配置されているのに対して、第２コイル１０２がこの空間の外側に配置されている。

本変形例では、図８に示すように、第１コイル１０１の通電時において、第１コイル１０１の発生する磁束φ１は、第２コイル１０２が配置されている空間よりも磁気抵抗の小さい継鉄１３を通りやすい。つまり、本変形例では、上述の実施形態と比較して、第１コイル１０１の発生する磁束φ１が第２コイル１０２に鎖交しにくい。

以下、本変形例の電磁継電器１００ａの減磁動作について、図９を用いて簡単に説明する。まず、時刻ｔ１において第１コイル１０１に通電されると、第１コイル１０１が磁束φ１を発生する。ここで、上述のように、本変形例では第１コイル１０１の発生する磁束φ１が第２コイル１０２に鎖交しにくいので、第２コイル１０２には誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れない、又は殆ど流れない。同様に、時刻ｔ２において第１コイル１０１の通電状態が解除されると、第２コイル１０２では磁束の変化が生じない、又は殆ど生じないので、第２コイル１０２には誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れない、又は殆ど流れない。一方、時刻ｔ２において、磁化が残留した可動子１５が第２コイル１０２の内側を移動することによって、第２コイル１０２に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れ、減磁動作が行われる。

このように、本変形例では、第２コイル１０２は、磁化が残留した可動子１５が移動する場合に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れることで、可動子１５に残留する磁化を低減するように駆動する。したがって、本変形例では、磁気吸引力が可動子１５の移動に与える影響は殆どなく、また、可動子１５に磁化が残留していないときは第２コイル１０２が駆動しにくい。その結果、本変形例では、上述の実施形態の電磁継電器１００と比較して、効率的に可動子１５に残留する磁化を低減し得る、という利点がある。

（３．２）第２変形例
第２変形例の電磁継電器１００ｂは、図１０に示すように、コンデンサ５１及び抵抗器５２の直列回路の代わりに、第２スイッチ５３及び制御回路５４で減磁回路５が構成されている点で、上述の実施形態の電磁継電器１００と相違する。第２スイッチ５３は、交流電源７２と第２コイル１０２とを繋ぐ電路に設けられており、この電路を開閉する。制御回路５４は、第２スイッチ５３のオン／オフを制御する。交流電源７２は、第２コイル１０２に交流電流を供給する構成であればよく、例えば直流電源と、直流電源からの直流電力を受けて交流電力を出力するインバータ回路とで構成される。交流電源７２が出力する交流電流の波形は、正弦波であってもよいし、矩形波であってもよい。

本変形例では、制御回路５４は、第１コイル１０１への電流の供給が停止されている場合に、第２スイッチ５３をオンにする。つまり、本変形例では、第１コイル１０１が非通電状態にあるときに、第２コイル１０２に交流電流を供給することで、減磁動作が行われる。この態様は、例えば制御回路５４が駆動回路４の第１スイッチ４１のオン／オフと連動して第２スイッチ５３のオン／オフを制御することで、実現し得る。すなわち、制御回路５４は、第１スイッチ４１がオフのときに第２スイッチ５３をオンし、第１スイッチ４１がオンのときに第２スイッチ５３をオフすればよい。

このように、本変形例では、制御回路５４により任意のタイミングで第２スイッチ５３のオン／オフを切り替えることで、任意のタイミングで第２コイル１０２に交流電流を供給することができる。その結果、本変形例では、任意のタイミングで可動子１５に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。また、本変形例では、第１コイル１０１に通電されているときに第２スイッチ５３をオンする場合と比較して、磁気吸引力が可動子１５の移動に与える影響が小さい、という利点がある。

（３．３）第３変形例
第３変形例の電磁継電器１００ｃは、図１１に示すように、第１コイル１０１で第２コイル１０２を兼用している点で、上述の実施形態の電磁継電器１００と相違する。つまり、本変形例の電磁継電器１００ｃは、第１コイル１０１と別体の第２コイル１０２を有しておらず、第１コイル１０１は、第２コイル１０２としても機能する。

本変形例では、第１スイッチ４１の代わりに、ｃ接点タイプの第３スイッチ８が設けられている。第３スイッチ８の共通端子８１は、第１コイル１０１の一端に電気的に接続されている。また、第３スイッチ８の常開端子８２は、直流電源７１の正極に電気的に接続されており、常閉端子８３は、減磁回路５（コンデンサ５１及び抵抗器５２）の一端に電気的に接続されている。また、減磁回路５の他端及び直流電源７１の負極は、第１コイル１０１の他端に電気的に接続されている。

本変形例では、第１コイル１０１が非通電状態にあるときは、第１コイル１０１に減磁回路５が繋がっている。そして、第３スイッチ８を制御することにより、第１コイル１０１を直流電源７１に繋ぐことで、第１コイル１０１が非通電状態から通電状態に切り替えられる。その後、第３スイッチ８を制御することにより、第１コイル１０１を再び減磁回路５に繋ぐことで、第１コイル１０１が通電状態から非通電状態に切り替えられる。このとき、可動子１５に磁化が残留していれば、磁化が残留した可動子１５が第２コイル１０２の内側を移動することによって、第２コイル１０２に誘導電流（第２電流）Ｉ２が流れ、減磁動作が行われる。

このように、本変形例では、１つのコイルにより、第１コイル１０１の機能と、第２コイル１０２の機能との両方を実現することが可能である、という利点がある。

（３．４）その他の変形例
以下、上述の実施形態のその他の変形例について列記する。以下に説明する変形例は、上述の実施形態（第１変形例～第３変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

上述の実施形態では、減磁回路５は、コンデンサ５１の他に抵抗器５２を有しているが、これに限定する趣旨ではない。つまり、減磁回路５は、コンデンサ５１のみを有している場合でも、第２コイル１０２と共振回路を形成することが可能であるため、抵抗器５２を有していなくてもよい。

上述の実施形態において、減磁回路５は、電磁継電器１００に内蔵されていてもよいし、電磁継電器１００に外付けされていてもよい。

第１変形例では、第２コイル１０２は、継鉄１３により第１コイル１０１と隔てられることで、第１コイル１０１に対して磁気的に独立しているが、これに限定する趣旨ではない。つまり、継鉄１３以外の部材を用いることにより、第１コイル１０１と第２コイル１０２とを互いに磁気的に独立させる構成であってもよい。

第２変形例では、減磁回路５は、交流電源７２に接続されることで、第２コイル１０２に交流電流を供給する構成となっているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、減磁回路５は、直流電源に接続されることで、第２コイル１０２に直流電流を供給する構成であってもよい。

第３変形例では、減磁回路５は、磁化された可動子１５の移動により発生する誘導電流を利用して可動子１５に残留する磁化を低減する、いわゆるパッシブ型の回路であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、減磁回路５は、第２変形例と同様に、交流電源７２から能動的に供給される交流電流を利用して可動子１５に残留する磁化を低減する、いわゆるアクティブ型の回路であってもよい。この態様は、コンデンサ５１及び抵抗器５２の直列回路を交流電源７２に置き換えることで実現可能である。また、この態様では、減磁回路５は、第３スイッチ８と、第３スイッチ８の制御回路と、で構成されることになる。

上述の実施形態において、容器３は、固定端子１１，１２の一部を露出した状態で固定端子１１，１２を保持する構成としたが、この構成に限定されない。例えば、容器３は、固定端子１１，１２の全体を容器３の内部に収容してもよい。つまり、容器３は、固定接点１１１，１２１と、可動接触子２とを少なくとも収容する構成であればよい。

上述の実施形態において、電磁継電器１００は、第１コイル１０１に通電されていないときに一対の可動接点２１，２２が開位置に位置する、いわゆるノーマリオフタイプの電磁継電器としたが、ノーマリオンタイプの電磁継電器であってもよい。

上述の実施形態において、可動接触子２に保持される可動接点の数は２つであるが、この構成に限定されない。例えば、可動接触子２に保持される可動接点の数は、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。同様に、固定端子（及び固定接点）の数も２つに限らず、１つ又は３つ以上であってもよい。

上述の実施形態に係る電磁継電器１００は、ホルダ１７を備えた電磁継電器であるが、この構成に限らず、ホルダ無しタイプの電磁継電器であってもよい。この場合、可動接触子２は、シャフト１６の上端部に固定される。また、接圧ばね１８は、可動接触子２の下面と、容器３の下壁の上面との間に配置される。

上述の実施形態の接点装置１は、プランジャタイプの接点装置としたが、ヒンジタイプの接点装置であってもよい。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る電磁継電器（１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）は、固定接点（１１１，１２１）と、可動接点（２１，２２）と、電磁石装置（１０）と、第２コイル（１０２）と、を備える。可動接点（２１，２２）は、固定接点（１１１，１２１）に接触する閉位置と、固定接点（１１１，１２１）から離れる開位置との間で移動する。電磁石装置（１０）は、第１コイル（１０１）と、可動子（１５）と、を有する。可動子（１５）は、第１コイル（１０１）に電流が流れることで発生する磁束（φ１）を受けて動作し、閉位置及び開位置のいずれか一方の位置から他方の位置へと可動接点（２１，２２）を移動させる。第２コイル（１０２）は、電流が流れることにより、少なくとも第１コイル（１０１）の発生する磁束（φ１）の向きと反対向きの磁束を可動子（１５）に与える。

この態様によれば、可動子（１５）に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。

第２の態様に係る電磁継電器（１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）は、第１の態様において、第２コイル（１０２）に交流電流を供給する減磁回路（５）を更に備える。

この態様によれば、磁場の向きが周期的に変化する磁場に可動子（１５）を置くことができ、可動子（１５）に残留する磁化を低減しやすい、という利点がある。

第３の態様に係る電磁継電器（１００，１００ａ，１００ｃ）では、第２の態様において、減磁回路（５）は、第２コイル（１０２）と共振回路を形成するコンデンサ（５１）を有する。

この態様によれば、交流電流を供給するための電源を用意せずとも、可動子（１５）に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。

第４の態様に係る電磁継電器（１００ｂ）では、第２の態様において、減磁回路（５）は、スイッチ（第２スイッチ）（５３）と、制御回路（５４）と、を有する。スイッチ（５３）は、第２コイル（１０２）と交流電源（７２）とを繋ぐ電路を開閉する。制御回路（５４）は、スイッチ（５３）のオン／オフを制御する。

この態様によれば、任意のタイミングで第２コイル（１０２）に交流電流を供給することができ、その結果、任意のタイミングで可動子（１５）に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。

第５の態様に係る電磁継電器（１００ｂ）では、第４の態様において、制御回路（５４）は、第１コイル（１０１）への電流の供給が停止されている場合に、スイッチ（５３）をオンする。

この態様によれば、第１コイル（１０１）に通電されているときにスイッチ（５３）をオンする場合と比較して、磁気吸引力が可動子（１５）の移動に与える影響が小さい、という利点がある。

第６の態様に係る電磁継電器（１００ａ，１００ｂ）は、第１～第５のいずれかの態様において、第１コイル（１０１）の発生する磁束（φ１）の通る継鉄（１３）を更に備えている。第２コイル（１０２）は、継鉄（１３）により第１コイル（１０１）と隔てられている。

この態様によれば、第１コイル（１０１）の発生する磁束（φ１）が第２コイル（１０２）に鎖交しにくくなるので、磁気吸引力が可動子（１５）の移動に与える影響を小さくしやすい、という利点がある。

第７の態様に係る電磁継電器（１００，１００ａ，１００ｂ）では、第１～第６のいずれかの態様において、第２コイル（１０２）は、第１コイル（１０１）とは異なるコイルである。

この態様によれば、第１コイル（１０１）で第２コイル（１０２）を兼用する場合と比較して、簡易な構成で可動子（１５）に残留する磁化を低減することができる、という利点がある。

第２～第７の態様に係る構成については、電磁継電器（１００）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１１１，１２１ 固定接点
２１，２２ 可動接点
１０ 電磁石装置
１０１ 第１コイル
１０２ 第２コイル
１３ 継鉄
１５ 可動子
５ 減磁回路
５１ コンデンサ
５３ 第２スイッチ（スイッチ）
５４ 制御回路
７２ 交流電源
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 電磁継電器
φ１ 磁束

Claims (7)

1. 固定接点と、
   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る開位置との間で移動する可動接点と、
   第１コイルと、前記第１コイルに電流が流れることで発生する磁束を受けて動作し、前記閉位置及び前記開位置のいずれか一方の位置から他方の位置へと前記可動接点を移動させる可動子と、を有する電磁石装置と、
   電流が流れることにより、少なくとも前記第１コイルの発生する磁束の向きと反対向きの磁束を前記可動子に与える第２コイルと、
   前記第２コイルに交流電流を供給する減磁回路と、
   を備える、
   電磁継電器。
2. 前記減磁回路は、前記第２コイルと共振回路を形成するコンデンサを有する、
   請求項１記載の電磁継電器。
3. 前記減磁回路は、
   前記第２コイルと交流電源とを繋ぐ電路を開閉するスイッチと、
   前記スイッチのオン／オフを制御する制御回路と、を有する、
   請求項１記載の電磁継電器。
4. 前記制御回路は、前記第１コイルへの電流の供給が停止されている場合に、前記スイッチをオンする、
   請求項３記載の電磁継電器。
5. 前記第１コイルの発生する磁束の通る継鉄を更に備えており、
   前記第２コイルは、前記継鉄により前記第１コイルと隔てられている、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の電磁継電器。
6. 固定接点と、
   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る開位置との間で移動する可動接点と、
   第１コイルと、前記第１コイルに電流が流れることで発生する磁束を受けて動作し、前記閉位置及び前記開位置のいずれか一方の位置から他方の位置へと前記可動接点を移動させる可動子と、を有する電磁石装置と、
   電流が流れることにより、少なくとも前記第１コイルの発生する磁束の向きと反対向きの磁束を前記可動子に与える第２コイルと、
   前記第１コイルの発生する磁束の通る継鉄と、
   を備え、
   前記第２コイルは、前記継鉄により前記第１コイルと隔てられている、
   電磁継電器。
7. 前記第２コイルは、前記第１コイルとは異なるコイルである、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電磁継電器。

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