JPH04149925A - 小形リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、永久磁石による電磁力がアーマチュアを常に
ブレイク側に吸引している片バイアス式で、実装高さ十
ミリメートル以下の小形リレーに関し、特に磁気回路の
重要な部分であるギャップ部分の対向面積を最適設計し
た高感度な小形リレーに係るものである。

［従来の技術］ 代表的な従来技術の例として従来の片バイアス式の小形
リレー（特願昭６３−１９０２６４号）の構成を第８図
に示す。この図は、磁気回路の構成を簡潔に示した図で
ある。第８図において、第１図と同一箇所には、同一符
号が付しである。図中実線矢印は永久磁石３より発生し
た磁束の流れを示し、磁束がコア１の第２の脚部１ｄ、
中央部ＩＣ２第１の脚部１ｂ、アーマチュア５、ヨーク
２１を通過して永久磁石に戻る磁路がわかる。このよう
な磁路が形成されるため永久磁石による無励磁電磁力は
、アーマチュアの傾き（アーマチュアトラベル）にかか
わらず常にアーマチュアを上方（ブレイク側）に吸引し
ている。アーマチュアは第８図ではブレイク側に位置し
ているが、コイルの励磁電流により下方（メイク側）に
移動する０図中破線は、コアの中央部ＩＣに巻回された
コイル２（図ではコイル断面を示す）の中の励磁電力に
より発生した磁束の流れを示す、この磁束が、コアの第
２の脚部１ｄ、アーマチュア５、コアの第１の脚部１ｂ
を通過して元の中央部１ｃに戻る磁路がわかる。コイル
電流による磁束はアーマチュア５を下方（メイク側）に
吸引し、永久磁石による磁束と合成されて真の励磁吸引
力となる。

以上の構成であるから片バイアス式リレーは構成が簡単
で小形化に適するという特徴を有する。

なお上記の永久磁石３、コア１、アーマチュア５、ヨー
ク２１をめぐる磁路の中に在るギャップでは磁気抵抗を
最小ならしめることが重要であるから、従来は、ギャッ
プ部分の対向面積を、全体寸法の中で許される範囲で、
最大ならしめる設計がなされていた。すなわちコアの第
２の脚部の自由端面１ｅに対向するアーマチュアの第２
の対向面５ｃの面積Ｓ２と比べ、等しいかより大きな面
積を、ヨークの下面２１ａと対向するアーマチュアの第
１の対向面５ｄの面積５１に持たしめることが必須であ
るとして設計が行われていた。

［発明が解決しようとする課題１ 従来の片バイアス式の小形リレーの吸引力特性を磁界解
析により算定した結果を第５図に示す。

図の横軸は、アーマチュアトラベルで、ブレイクの時に
０．（１＋ｍとしたアーマチュア先端部の位置を表わす
。図中に破線で示されるバネ負荷は、小形リレーの全体
寸法などの必然的技術制約より導出された代表的数値で
ある。バネ負荷は生産時のばらつきを考慮して２本の破
線で示している。リレーの良好動作のために、無励磁の
吸引力特性カーブは２本のバネ負荷カーブの上に在り、
かつ感動電力での励磁の吸引力特性カーブは２本のバネ
負荷カーブの下に在ることが必須である。第５図より、
従来形の特性は、アーマチュアトラベル０．１５−　　
において感動電力８０−で励磁（励磁吸引力Ｆ２）した
場合、動作余裕を得ることができない励磁特性であるこ
とが分かる。原因は全体寸法が小形であるためコアにお
けるコイル励磁力が小さ（、必然的に吸引力幅（図中Ｆ
２−Ｆｌの値）が小さくなるためである。ここで、Ｆｌ
はアーマチュアトラベル０．１５−曽における無励磁吸
引力である。

従来寸法のギャップ部分の対向面積を用いる限り動作余
裕を改善することができないことが、後で詳しく述べる
ように発明者等による磁界解析および実験により明らか
になった。

従って従来の片バイアス式小形リレーは、吸引力特性の
余裕度が小さいため、１５０ｔｓｗ以上の大きな感動電
力の投入によらなければ良好な動作をせず、低電力では
良好動作が期待できない低感度な小形リレーであった。

本発明の目的は上に述べた従来の片バイアス式小形リレ
ーの問題点を解決し、全体寸法が小形でありながら吸引
力特性の余裕度を最大限に実現した、８０ｍＷ程度の低
電力で良好動作する高感度な小形リレーを提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ 発明者等は磁界解析と実験を行い、その結果に基づいて
、特に磁気回路中のギヤラフ二部骨の対向面積に着目し
、最適設計を行った０本発明の小形リレーは、ギャップ
部分の対向面積について、今までの小形リレーに無い特
徴を備えることで、上に述べた目的を達成している。

後に第４図及び第５図を用いて、詳しく説明するところ
であるが、小形リレーで形成される磁路の中で、基本的
に重要なギャップ部分があり、そ向 こてのギャップ部の対曇面積として、ヨークと対向 第２の対抗面５Ｃの面積Ｓ２がある。従来の技術では、
磁路の抵抗を少なくするという考えに基づいて、Ｓｌを
５２と等しくあるいはＳ２より広くしていた。

句 この発明では、前記ギャップ部分の対抗面積について、
解析・検討をした結果、特許請求の範囲に限定記載した
ような特徴ある最適化数値を得たものである。

本発明の構成を第１図を用いて述べる。

本発明の小形リレーは、■細長い中央部ＩＣと、該中央
部の長手方向両端に形成され、該中央部に対して同方向
に直角に延びる第１、第２の脚部１ｂ　　ｌｄとを有す
るコア１、■前記中央部に巻回されたコイル２、■第１
極３ａが前記第２の脚部に接触している永久磁石３、■
前記永久磁石の第２極３ｂと接触し、かつ前記第２の脚
部の自由端面１ｅに対向する面４ａを有する位置まで延
びるヨーク４、■その一端５ａを前記コアの第１Ｏ脚部
の自由端１ａと当接した支点として回動し、他端の上面
において前記ヨークの前記対向する面に対向する第１の
対向面５ｂを有し、かつ他端の下面において前記第２の
脚部の自由端面と対向する第２の対向面５Ｃを有するア
ーマチュア５、■前記アーマチュアによって往復運動さ
れ、かつ、接触子６ａ、６ｂを備えたハふ部材６を含む
小形リレーにおいて、 前記第１の対向面の面積Ｓ１と、前記第２の対向面の面
積Ｓ２との比ＳＬ／Ｓ２が０≦（Ｓ１／Ｓ２）≦　０．
５であることを特徴とする小形リレーである。

なお、図には、バネ部材の接触子と対向する端子７ａ、
７ｂも参考のために示しである。

［作用］ 本発明の作用について説明する。

［課題を解決するための手段］の項で述べたように、本
発明の小形リレーでは、ギャップ部分の対向面積の比３
１／Ｓ２が０．５以下と、Ｓｌの小さな構成となってい
るため、Ｓｌの部分（アーマチュアとヨークの対向面部
分）において磁束が狭く絞られる。よって、３１部分で
は磁束密度が増加し、かつ磁気抵抗は大きくなる。磁束
密度増加により特にアーマチュアが上方（ブレイク位置
）にある時に強い無励磁吸引力が得られる。同時に磁気
抵抗が大きいためブレイク位置以外のアーマチュア位置
では無励磁吸引力は低下する。さらにブレイク位置で要
求以上の吸引力が発生するためこれを適宜抑制すべく永
久磁石を若干小さく設計できるので、このため無励磁、
励磁の両方の吸引力は全体として低下（第５図の吸引力
特性図で下方へ移動）する。このような作用が総合され
て、従来の小形リレーの吸引力特性で問題を生していた
アーマチュアトラベル０．１５ｍｍのときの励磁吸引力
Ｆ２における動作余裕度が非常に改善される。

従来このような小さなＳｌの採用は全くかえりみられて
いなかったし、このような総合的な吸引力の作用を数値
的に評価することは困難とされていた。しかし、発明者
等は、有限要素法を用いた三次元磁界解析プログラムに
よれば、従来は理論解析が困難とされていた小形リレー
の如き実用形状の電磁力計算が可能であることに着目し
、上記の小さなＳｌを備えた小形リレーの特性を多数の
形状について系統的に数値解析して比較検討した。

その結果、片バイアス式小形リレーの最適形状として０
≦（Ｓｌ／Ｓ２）≦０．５を得るに到った。

代表例としてＳ　ｌ　／Ｓ　２　＝０．２の小形リレー
の吸引力特性の解析結果を第４図に示す。この特性と従
来形の特性（第５図）とを比較して明らかなように、従
来形の問題点であったアーマチュアトラベル０．１５１
１ｍ付近における励磁吸引力がバネ負荷カーブから離れ
て大きな動作余裕度を実現している。

さらに詳しくアーマチュアトラベル０．１５ｍｎＡのと
きのＳｌ／Ｓ２と無励磁吸引力Ｆ１、励磁吸引力Ｆ２の
関係を解析した結果を第３図に示す。図中破線で示すの
がバネ負荷であり、Ｆｌは２木のバネ負荷線の上にあり
、Ｆ２は、２本のバネ負荷線の下になければならない。

図より、０≦（Ｓ１／３２）≦０．５が最適設計の条件
であることがわかる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第２図は小形リレーの分解構成図である。図中第１図と
同一箇所には同一符号が付しである。同図において１は
コアであり、３は永久磁石、４はヨーク、５はアーマチ
ュア、６はバネである。コア１は棒状の中央部ＩＣと、
この中央部ＩＣの両端側に設けられた第１．第２の脚部
１ｂ、ｌｄから形成されている。そして、このコア１の
両脚部１ｂ　１ｄにはコア補助体１１ａ、１１ｂがモー
ルドにより成型されるとともにコイルターミナル１２１
２の各挿入溝１１ｃ、ｌｌｃがモールド成型される。し
かして、各挿入溝１１ｃ、１１ｃにそれぞれコイルター
ミナル１２．１２が挿入されてコイルポビン１１が形成
され、該コイルボビン１１にコイル２が巻回されてコイ
ル組立１３が形成される。

一方、アーマチュア５は各角部に凸部のあるほぼ長方形
に形成されていて、カード組立１５に組み込まれる。

又、７ａ、７ａはそれぞれメーク接点ターミナルであり
、７ｂ、７ｂはブレイク接点ターミナル、７ｃ、７ｃは
固定ターミナルである。

一方、】４はベースであって、このベース１４には各タ
ーミナルの挿入溝１４ａ＝１４ｃ、１４ａ〜１４ｃが形
成されている。そして、永久磁石３、ヨーク４がコイル
組立１３に組み込まれ、それとカード組立１５、ハネ６
．６、各ターミナル７　ａ　〜７　ｃ、　　７　ａ　〜
７　ｃがベース１４に組み込まれてリレー半組立１６と
なり、ケース１７が被せられてリレーがくみあがる。

この実施例においては、アーマチュアの第１の対向面５
ｂの面積Ｓ１と、第２の対向面５Ｃの面積Ｓ２との比Ｓ
ｌ／Ｓ２は０．２である。

試しに、上記形状で対向面の面積比のみＳＬ／Ｓ　２　
＝ｉ、ｏに変更して製作した従来形の小形リレーについ
て、その吸引力特性の実験結果を第７図に示す。感動電
力は８０ｍＷである。解析結果（第５図）で予測した通
り吸引力特性カーブの図中左部分で、ハネ負荷との動作
余裕が得られていない。

本実施例の吸引力特性の実験結果を第６図に示す。感動
電力は、従来形の実験と同しく８０１である。解析結果
（第４図）で予測した通り吸引力特性カーブは、大きな
動作余裕を示している。さらに本実施例の小形リレーは
動作について、非常に良好であることが実験で確認され
ている。

なお、本発明の実施においては、上述の実施例に限定さ
れず種々の変形が考えられる。

［発明の効果１ 以上述べたように本発明の小形リレーでは、磁界解析と
実験に基づき最適設計したギャップ部分の対向面積を有
するので、全体寸法が小形でありながら吸引力特性の余
裕度を最大限に実現し、低電力で良好動作する高怒度な
小形リレーを実現している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る小形リレーの磁気回路の全体構成
を示す図、第２図は本発明の一実施例の分解構成図、第
３図はギャップ部分の対向面積の最適設計条件を示す図
、第４回は本発明に係る小形リレーの吸引力特性の解析
結果を示す図、第５図は従来技術に係る小形リレーの吸
引力特性の解析結果を示す図、第６図は本発明の一実施
例の吸引力特性の実験結果を示す図、第７図は従来技術
に係る小形リレーの吸引力特性の実験結果を示す図、第
８図は従来技術に係る小形リレーの磁気回路の全体構成
を示す図である。 １・・・コア、ｌｂ・・・第１の脚部、ｌｃ・・・中央
部、１ｄ・・・第２の脚部、２・・・コイル、３・・・
永久磁石、４・・・ヨーク、５・・・アーマチュア、６
・・・バネ部材（ハネ）。 特許出願人　　　アンリツ株式会社 代理人　　弁理士　　小池　龍太部 第 図 ｉ積比（Ｓｔ／Ｓλ） 第 図 第 図 ？−７’ｙｚ７トラヘ“ルＬｒｎ　ｍｌ第 図 ７−マ今ユ７トラぺ′ル（ｍｒｎ〕 第７ 図 ７一マ号エアトラベル［ｍｒｎｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 細長い中央部（１ｃ）と、該中央部の長手方向両端に形
   成され、該中央部に対して同方向に直角に延びる第１、
   第２の脚部（１ｂ、１ｄ）とを有するコア（１）と、 前記中央部に巻回されたコイル（２）と、 第１極（３ａ）が前記第２の脚部に接触している永久磁
   石（３）と、 前記永久磁石の第２極（３ｂ）と接触し、かつ前記第２
   の脚部の自由端面（１ｅ）に対向する面（４ａ）を有す
   る位置まで延びるヨーク（４）と、その一端（５ａ）を
   前記コアの第１の脚部の自由端（１ａ）と当接した支点
   として回動し、他端の上面において前記ヨークの前記対
   向する面に対向する第１の対向面（５ｂ）を有し、かつ
   他端の下面において前記第２の脚部の自由端面と対向す
   る第２の対向面（５ｃ）を有するアーマチュア（５）と
   、 前記アーマチュアによって往復運動され、かつ、接触子
   を備えたバネ部材（６）とを含む小形リレーにおいて、 前記第１の対向面の面積Ｓ１と、前記第２の対向面の面
   積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０≦（Ｓ１／Ｓ２）≦０．５
   であることを特徴とする小形リレー。