JP7096173B2 - 電磁リレー - Google Patents

Description

本開示は、電磁リレーに関する。

特許文献１（実開昭５８－５２７２６号公報）には、リレーが開示されている。特許文献１に記載のリレーは、可動接点と、固定接点とを有している。可動接点は、固定接点に対向配置されている。可動接点の固定接点側の面には、突起が形成されている。固定接点の可動接点側の面には、溝が形成されている。特許文献１のリレーにおいては、可動接点の突起と固定接点の溝とが互いに接触する。

実開昭５８－５２７２６号公報

特許文献１に記載のリレーにおいては、可動接点と固定接点との間の接触抵抗に改善の余地がある。

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、可動接点と固定接点との間の接触抵抗を低減することが可能な電磁リレーを提供する。

本開示の一態様に係る電磁リレーは、コアと、可動端子と、固定端子と、励磁コイルとを備える。可動端子は、コアに接続されているとともに、可動接点を有している。固定端子は、可動接点に対向配置されている固定接点を有している。可動接点及び固定接点の一方には、第１回転曲面を含んでいる凹部が形成されている。可動接点及び固定接点の他方には、第２回転曲面を含んでいる凸部が形成されている。励磁コイルは、通電されることにより、凹部と凸部とが互いに接触するようにコアを移動させる。

本開示の一態様に係る電磁リレーにおいては、凸部及び凹部が回転曲面を含んでいるため、可動接点と固定接点との間の接触が、円周状の線接触となる。そのため、本開示の一態様に係る電磁リレーによると、可動接点と固定接点との間の接触抵抗を低減することができる。

上記の電磁リレーにおいて、第１回転曲面の曲率は、第２回転曲面の曲率より大きくてもよい。この場合、可動接点が固定接点に対して傾いているか否かに関わらず、凸部と凹部との接触は円周状の線接触にすることができる。

上記の電磁リレーにおいて、第１回転曲面は、部分球面であってもよい。この場合、可動接点が固定接点に対して傾いているか否かに関わらず、線接触している部分の径が一定となるため、可動接点と固定接点との間の接触抵抗を安定化させることができる。

本開示の一態様に係る電磁リレーによると、可動接点と固定接点との間の接触抵抗を低減することができる。

実施形態に係る電磁リレーの平面図である。 図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。 図２のＩＩＩにおける拡大図である。 実施形態の変形例に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。 比較例に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。 可動接点５１が固定接点７１に接触した際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。 可動接点５１に水平方向に沿った位置ずれが生じた際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。 可動接点５１が固定接点７１に対して傾いた際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。

本開示の実施形態を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る電磁リレーの構成）
以下に、実施形態に係る電磁リレーの構成を説明する。

図１は、実施形態に係る電磁リレーの平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図３は、図２のＩＩＩにおける拡大図である。図１、図２及び図３に示されるように、実施形態に係る電磁リレーは、ハウジング１と、励磁コイル２と、ベース３と、コア４と、可動端子５と、摺動ガイド６ａ及び摺動ガイド６ｂと、固定端子７と、ばね８と、磁石９とを有している。

ハウジング１は、底壁１１と、上壁１２と、側壁１３とを有している。上壁１２は、底壁１１と間隔を空けて対向する位置に配置されている。側壁１３は、底壁１１及び上壁１２に連なっている。底壁１１、上壁１２及び側壁１３により、ハウジング１の内部空間が画されている。以下においては、底壁１１から上壁１２に向かう方向を上下方向という。なお、上下方向に交差する方向を水平方向という。

励磁コイル２は、ハウジング１の内部に収納されている。励磁コイル２は、底壁１１に近い位置に配置されている。励磁コイル２は、例えば、ソレノイドである。すなわち、励磁コイル２は、コイル軸周りの螺旋状に電線を巻き回すことにより形成されている。励磁コイル２のコイル軸は、上下方向に沿っている。図示されていないが、励磁コイル２は、外部電源により通電可能に構成されている。

励磁コイル２は、コイルケース２１内に収納されている。コイルケース２１は、下面２１ａと、上面２１ｂとを有している。下面２１ａは、底壁１１側を向く面である。上面２１ｂは、下面２１ａの反対面である。コイルケース２１には、挿入穴２１ｃが形成されている。挿入穴２１ｃは、上面２１ｂから下面２１ａに向かって延びている。挿入穴２１ｃは、平面視において（上面２１ｂに直交する方向から見て）、励磁コイル２のコイル軸と重なる位置に形成されている。

ベース３は、励磁コイル２の上方に配置されている。ベース３は、下面３ａと、上面３ｂとを有している。下面３ａ及び上面３ｂは、ベース３の主面である。下面３ａは、励磁コイル２側に向く面である。上面３ｂは、下面３ａの反対面である。ベース３は、側壁１３に固定されることにより、ハウジング１の内部に支持されている。ベース３には、貫通穴３ｃが形成されている。貫通穴３ｃは、ベース３を厚さ方向に（下面３ａから上面３ｂに向かう方向に）ベース３を貫通している。

コア４は、上下方向に沿って（励磁コイル２のコイル軸の方向に沿って）延在している棒状の部材である。コア４は、例えば鉄芯である。コア４は、一方端４ａと、他方端４ｂとを有している。一方端４ａ及び他方端４ｂは、コア４の延在方向における両端になっている。他方端４ｂは、一方端４ａの反対側の端である。コア４は、フランジ部４１を有している。フランジ部４１は、コア４の外周面からコア４の径方向に沿って張り出すように形成されている。

コア４は、一方端４ａ側において、挿入穴２１ｃに挿入されている。コア４は、他方端４ｂ側において、貫通穴３ｃに挿通されている。すなわち、他方端４ｂは、ベース３よりも上方に位置している。フランジ部４１は、上面２１ｂと下面３ａとの間に配置されている。

可動端子５は、下面５ａと、上面５ｂとを有している。下面５ａ及び上面５ｂは、可動端子５の主面である。下面５ａは、ベース３側を向く面である。上面５ｂは、下面５ａの反対面である。可動端子５は、下面５ａにおいてコア４の他方端４ｂに固定されている。可動端子５は、導電性の材料で形成されている。

可動端子５は、長手方向に平行な側面５ｃ及び側面５ｄを有している。側面５ｃには突出部５ｃａが形成されており、側面５ｄには突出部５ｄａが形成されている。突出部５ｃａは、側面５ｄから側面５ｃに向かう方向に沿って側面５ｃから突出しており、突出部５ｄａは、側面５ｃから側面５ｄに向かう方向に沿って側面５ｄから突出している。

可動端子５は、可動接点５１を有している。可動接点５１は、導電性の材料で形成されている。可動接点５１には、凸部５１ａが形成されている。凸部５１ａは、下方に向かって突出している。凸部５１ａは、下面５ａ側に位置している。凸部５１ａは、第１回転曲面を含んでいる。「回転曲面」とは、曲線（母曲線）又は直線（母線）を、上下方向に沿う中心軸周りに回転させることで得られる曲面である。第１回転曲面は、部分球面（球面の一部を構成する面）であることが好ましい。

摺動ガイド６ａ及び摺動ガイド６ｂは、平面視において（上面５ｂに直交する方向から見て）、可動端子５を挟み込むように配置されている。摺動ガイド６ａ及び摺動ガイド６ｂは、可動端子５の長手方向に交差する方向において可動端子５を挟み込んでいる。摺動ガイド６ａには溝６ａａが形成されており、摺動ガイド６ｂには溝６ｂａが形成されている。溝６ａａ及び溝６ｂａは、上下方向に沿って延在している。溝６ａａ及び溝６ｂａには、突出部５ｃａ及び突出部５ｄａがそれぞれ挿入されている。これにより、可動端子５及びコア４の上下方向以外の方向への移動が規制される。

固定端子７は、ベース３の上面３ｂ上に配置されている。固定端子７は、下面７ａと、上面７ｂとを有している。下面７ａ及び上面７ｂは、固定端子７の主面である。下面７ａは、ベース３側を向く面である。上面７ｂは、下面７ａの反対面である。固定端子７は、導電性の材料で形成されている。

固定端子７は、固定接点７１を有している。固定接点７１は、導電性の材料で形成されている。固定接点７１には、凹部７１ａが形成されている。凹部７１ａは、下方に向かって窪んでいる。凹部７１ａは、上面７ｂ側に位置している。凹部７１ａは、第２回転曲面を含んでいる。第１回転曲面の曲率は、好ましくは、第２回転曲面の曲率よりも大きい。第１回転曲面（第２回転曲面）の曲率は、その母曲線（又は母線）の曲率である。第２回転曲面は、好ましくは、円錐面（円錐の側面をなす曲面）又は部分円錐面である。凹部７１ａは、凸部５１ａと対向する位置に配置されている。

ばね８は、フランジ部４１と上面２１ｂとの間に配置されている。ばね８は、例えばコア４の中心軸周りに巻き回されているコイルばねである。ばね８は、フランジ部４１を上方に向かって付勢することにより、コア４を上方に向かって付勢している。

磁石９は、ベース３の上面３ｂ上において、可動接点５１及び固定接点７１の近傍に配置されている。磁石９から発せられる磁場により、可動接点５１と固定接点７１とが接触した際に発生するアークの消弧が行われる。

（変形例１）
図４は、実施形態の変形例に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。図４に示されるように、可動接点５１には、凹部５１ｂが形成されている。凹部５１ｂは、上方に向かって窪んでいる。凹部５１ｂは、第２回転曲面を含んでいる。

固定接点７１には、凸部７１ｂが形成されている。凸部７１ｂは、上方に向かって突出している。凸部７１ｂは、第１回転曲面を有している。第１回転曲面の曲率は、第２回転曲面の曲率よりも大きいことが好ましい。第１回転曲面は、部分球面であることが好ましい。

（変形例２）
上記においては、実施形態に係る電磁リレーをプランジャ型の電磁リレーとして説明したが、実施形態に係る電磁リレーは、凸部５１ａ（凹部５１ｂ）が形成された可動接点５１と、凹部７１ａ（凸部７１ｂ）が形成された固定接点７１とを有しており、励磁コイルに通電が行われることにより凸部５１ａ（凹部５１ｂ）と凹部７１ａ（凸部７１ｂ）とが接触する構成であれば、ヒンジ型の電磁リレーであってもよい。

（実施形態に係る電磁リレーの動作）
以下に、実施形態に係る電磁リレーの動作を説明する。

励磁コイル２に対する通電が行われていない状態においては、ばね８によりコア４が上方に向かって付勢されているため、可動接点５１（凸部５１ａ）と固定接点７１（凹部７１ａ）とは、互いに離間されている。

コア４が挿入穴２１ｃに深く挿入されるほど（コア４が下方に移動するほど）通電された際に励磁コイル２から発せられる磁界は強くなる。そのため、励磁コイル２に対する通電が行われることにより、コア４には、コア４を下方に押し下げる力が作用する。その結果、可動接点５１（凸部５１ａ）と固定接点７１（凹部７１ａ）とが互いに接触し、可動端子５と固定端子７との間の通電が行われる。

励磁コイル２への通電が停止されると、励磁コイル２がコア４を下方に押し下げる力が作用しなくなる。その結果、ばね８がコア４を上方へと付勢する力により、可動接点５１（凸部５１ａ）と固定接点７１（凹部７１ａ）とが互いに離間する。このような動作が繰り返されることにより、実施形態に係る電磁リレーが動作する。

（実施形態に係る電磁リレーの効果）
以下に、実施形態に係る電磁リレーの効果を、比較例と対比しながら説明する。

図５は、比較例に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。図５に示されるように、比較例に係る電磁リレーの構成は、可動接点５１が下方に向かって突出する凸部を有している点及び固定接点７１が上方に向かって突出する凸部を有している点を除き、実施形態に係る電磁リレーの構成と同様である。比較例に係る電磁リレーにおいては、可動接点５１と固定接点７１との接触が点接触になり、接触抵抗が相対的に高い。また、比較例に係る電磁リレーにおいては、可動接点５１と固定接点７１との間に水平方向における位置ずれが生じた場合、その位置ずれを補正することができない。

図６は、可動接点５１が固定接点７１に接触した際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。図６に示されるように、実施形態に係る電磁リレーにおいては、凸部５１ａ及び凹部７１ａが回転曲面を含んでいるため、凸部５１ａ及び凹部７１ａの接触は円周状の線接触になる。このように、実施形態に係る電磁リレーによると、可動接点５１と固定接点７１との間の接触抵抗を低減することができる。

図７は、可動接点５１に水平方向に沿った位置ずれが生じた際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。図６に示されるように、実施形態に係る電磁リレーにおいては、凸部５１ａと凹部７１ａとが噛み合わさることで、可動接点５１と固定接点７１との間に水平方向における位置ずれが生じても、その位置ずれを補正することが可能である。

図８は、可動接点５１が固定接点７１に対して傾いた際の実施形態に係る電磁リレーの可動接点５１及び固定接点７１近傍における拡大断面図である。図８に示されるように、実施形態に係る電磁リレーにおいては、第１回転曲面の曲率が第２回転曲面の曲率よりも大きい場合、可動接点５１が固定接点７１に対して傾いているか否かに関わらず、凸部５１ａ及び凹部７１ａの接触は円周状の線接触になり、可動接点５１と固定接点７１との間の接触抵抗を相対的に低く維持することができる。

実施形態に係る電磁リレーにおいて、第１回転曲面が部分球面である場合、可動接点５１が固定接点７１に対して傾いているか否かに関わらず、線接触している部分の径が一定となるため、可動接点５１と固定接点７１との間の接触抵抗を安定化する。

以上のように本開示の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

１ ハウジング、１１ 底壁、１２ 上壁、１３ 側壁、２ 励磁コイル、２１ コイルケース、２１ａ 下面、２１ｂ 上面、２１ｃ 挿入穴、３ ベース、３ａ 下面、３ｂ 上面、３ｃ 貫通穴、４ コア、４ａ 一方端、４ｂ 他方端、４１ フランジ部、５ 可動端子、５ａ 下面、５ｂ 上面、５ｃ 側面、５ｃａ 突出部、５ｄ 側面、５ｄａ 突出部、５１ 可動接点、５１ａ 凸部、５１ｂ 凹部、６ａ 摺動ガイド、６ａａ 溝、６ｂ 摺動ガイド、６ｂａ 溝、７ 固定端子、７ａ 下面、７ｂ 上面、７１ 固定接点、７１ａ 凹部、７１ｂ 凸部、８ ばね、９ 磁石。

Claims (3)

1. コアと、
   前記コアに接続されているとともに、可動接点を有する可動端子と、
   前記可動接点に対向配置されている固定接点を有する固定端子と、
   励磁コイルを備え、
   前記可動接点及び前記固定接点の一方には、第１回転曲面を含んでいる凸部が形成されており、
   前記可動接点及び前記固定接点の他方には、第２回転曲面を含んでいる凹部が形成されており、
   前記可動接点及び前記固定接点の他方は、前記可動接点及び前記固定接点の一方よりも下方にあり、
   前記励磁コイルは、通電されることにより、前記凸部と前記凹部とが互いに接触するように前記コアを移動させる、電磁リレー。
2. 前記第１回転曲面の曲率は、前記第２回転曲面の曲率よりも大きい、請求項１に記載の電磁リレー。
3. 前記第１回転曲面は、部分球面である、請求項２に記載の電磁リレー。

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