JPH0443525A - ハイブリツドリレー - 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】 〈発明の分野〉 この発明は、電磁石により開閉される出力用有接点機構
と半導体スイッチング素子とで負荷を開閉するようにし
たハイブリッドリレーに関するものである。

〈従来技術と課題〉 従来、この種リレーとして、たとえば特開平１−２３６
５３４号公報に示すものがある。

これは、入力信号回路に設けた電磁石で開閉される出力
有接泊、機構を、上記入力信号回路にホトカプラを介し
て結合された出力回路に設け、上記出力有接点機構とこ
れに並列接続されたトライアックのような半導体スイッ
チング素子とで負荷を開閉するように構成し、ｍ１記電
磁石により開閉され、その接点間隔がが１記出力用有接
点機構の接点間隔より小さいホトカプラ作動用の第一補
助有接点機構と、前記電磁石により開閉され、かつ前記
半導体スイッチング素子に電気的に直列接続されて、そ
の接点間隔が前記第一補助有接点機構の接点間隔より小
さいリーク電流しゃ成用の第二補助有接点機構と、前記
電磁石に電気的に並列に配置され、前記第二補助有接点
機構の閉状態を維持する補助電磁石とを設けることによ
り、出力用有接点機構や第二補助有接点機構におけるア
ークの発生を防止したものである。

而して、このようなハイブリッドリレーでは、第７図に
示すようにケース１０１の上部側に半導体スイッチング
素子１０２等を有する回路ブロック！０３を配設し、ケ
ース１０１の下部に電磁石＋０４や可動鉄片！０５等か
らなる電磁石ブロック１０６を配置して、上記電磁石１
０４で駆動される接点ブロック１０７におけるハウジン
グ１０８を上記回路ブロック＋０３と電磁石ブロック＋
０６との間で上記ケース＋０１に取り付けである。

しかし、このように、電磁石１０４および接点ブロック
１０７がそれぞれ独立的にケース１０１およびハウジン
グ１０Ｂに組み付けられている構成ては、それぞれの組
立誤差が太きいと、そのまま接点動作が影響を受けて誤
動作を招くおそれがある。

〈発明の目的〉 この発明は上記従来のものの課題を解決するためになさ
れたもので、接点ブロックの組付精度に左右されること
なく、接点動作の確実化を図り得るハイブリッドリレー
な提供することを目的としている。

〈発明の構成と効果〉 この発明に係るハイブリッドリレーは、入力信号回路に
設けた電磁石で開閉される出力有接点機構を、上記入力
信号回路にホトカプラを介して結合された負荷回路に設
け、上記出力有接点機構とこれに並列接続された制御極
付半導体スイッチング素子とで負荷を開閉するように構
成し、上記電磁石や半導体スイッチング素子が収容され
るケースに、上記出力用有接点機構を有する接点ブロッ
クにおけるハウジングを固定したものにおいて、上記電
磁石を一体的に保持させる保持部を上記ハウジングに一
体形成したものである。

この発明によれば、接点ブロックのハウジングに電磁石
の保持部を形成したので、接点ブロックのハウジングと
ケースとの組付精度に関係なく、接点ブロックと電磁石
とを適正な位置関係で結合させることができ、接点誤動
作を防止することができる。

〈実施例〉 以丁、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は内部構成を示す平面図、第２図は縦断面図であ
る。この実施例に示すものは３相交流モータの動作制御
に使用されるハイブリッドリレーである。

同図において、ｌはケースであり、上部、中部および）
部スペース２．３．４はそれぞれ回路ブロック配設用、
接点ブロック配設用および電磁石ブロック配設用として
設定されている。上記下部スペース４内には、ヨーク５
、鉄心６、コイル７、スプール８からなる電磁石９が配
設され、さらにその鉄心６の端面に相対するように可動
鉄片１０が回動可能に枢支されている。また、中部スペ
ース３には、分割体１１Ａ、１ｌＢ（第４図）からなる
ハウジング＋１が取り付けられており。

このハウジング！１には、第３図に示すような可動ユニ
ット！２が保持されている。

可動ユニット１２は基部１３と長片部１４とからなるＬ
型の第１可動ブロツク］５と、その第１可動ブロツク１
５の長辺部Ｉ４上に載置されて設けられる第二可動ブロ
ック１６とからなっている。第１可動ブロツク＋５およ
び第２可動ブロツク１６の位＠決めは、十下方向におい
てはケース１の仕切り壁１ａなどによってなされ、側方
向においては所定間隔をおいて中スペース３内に可動ユ
ニット１２に対して直交方向に設けられたそれぞれのバ
リア壁１７の端部により行われている。

また、第１可動ブロック１−５および第２可動ブロツク
１６は、第１可動ブロツク１５の基部１３と反対側の位
置にケース１との間に装着されたコイルバネ１８．１９
によりそれぞれ押圧され１通常は矢印へ方向に付勢され
ている。２０は後述するプリント配線基板に装着された
動作表示用のダイオードである。

第１可動ブロツク】５には、下方へ突出して上。

記可動鉄片ｌＯの上端の操作部２１を嵌合させる嵌合部
２２が設けられている。また基部１３の上部、さらには
基部１３から長辺部１４にかけて合計５個の可動接点装
着開口２３が設けられておリ、そのそれぞれの内部に両
端を外方に突出するように可動片２４　（２４Ａ、２４
Ｂ）がバネ２５でそれぞれ押圧されるようにして取り付
けられている。それら可動片２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの
折曲された両端には、それぞれ可動接点２６（２６Ａ、
２６Ｂ、２６Ｃ）が取り付けられている。

第２可動ブロツク１６にも可動接点装着開口２７が設け
られており、この装着開口２７それぞれの内部にも両端
に接点２８の取り付けられた可動片２９がバネ３０で押
圧されるようにして取り付けられている。第２可動ブロ
ツク１６の装着開口２７はそれぞれ一ト記第１可動ブロ
ック１５の長辺部１４の３個の装着開口２３と同水平位
置に位置し、したがってその内部に設けられる可動片２
９も対応する装着開口２３の可動片２４　（２４Ｂ、２
４Ｃ）と同水平位置に位置している。

さらに、第２可動ブロツク１６の第１可動ブロツク１５
の基部１３側の上端には、鉄片装着部７０が一体に設け
られている。７１は上記鉄片装着部７０に水平に取り付
けられる鉄片である。この鉄片７１はその両端部７１ａ
、７１ｂが後方側へ段差状に折曲されている。７２はＳ
ＵＳ材等の板ばねから形成されて上記鉄片７１に固定さ
れた押えばねである。上記鉄片７１と押えばわ７２との
ブロックは、上記鉄片装着部７０の先端に形成された凹
溝７３に圧入して装着されており、この装着状態におい
て、上記押えばね７２の弾性片（図示せず）が吸着方向
へ弾性変形し、その弾性復帰力を上記鉄片７Ｉに付与し
ている。

７４．７４は上記鉄片７１の両端部７１ａ。

７１ｂに固着されだしや硫体で、電源ＯＦＦ時、残留磁
気による鉄片離反動作への影響を少なくさせるためのも
のである。

前記可動ユニット１２の両側には上記それぞれの可動片
２４　（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ）２９に対応するよう
に、固定接点３１（３］Ａ。

３１Ｂ、３１Ｃ，３１Ｄ）が取り付けられた複数組の固
定片３２　（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ″、が立設されて
いる。可動片２４Ａ、２４Ｂには、固定片３２Ａ、３２
Ｂがそれぞれ対応し、可動片２４Ｃ，２９には、固定片
３２Ｃが対応している。固定片３２Ｃは途中が段差状に
折曲部３３とされ、その折曲部３３の子側位置に固定接
点３１Ｃが、また土側位看には、固定接点３１Ｄがそれ
ぞれ取り付けられている。折曲部３３を備えるために上
部の接点３１Ｄの方が下部の接点３１Ｃより対応する可
動片２９に近接し、したがって接点離間状態における可
動接点２６Ｃと固定接点３１Ｃ間の接点間隔距離り、は
、可動接点２８と固定接点３１Ｄ間の接点間隔距離Ｄ２
より大きくなるように構成されている。

また第１可動ブロツク１５の基部１３の上部の装着開口
２３に設けられた可動片２４Ａの可動接点２６Ａと固定
片３２Ａの固定接点３１Ａ間の接点間隔距離り、は、１
記接点間隔距離ＤＩと接点間隔距離り、の中間長とされ
ており、すなわちそれら接点間隔距離の関係はＤｘ　＜
Ｄｓ　＜Ｄ＋とされている。基部１３の下部装着開口２
３に設けられた可動片２４Ｂの可動接点２６Ｂと固定片
３２Ｂにおける固定接点３１Ｂ間の接点間隔距離Ｄ４は
、上記接点間隔距離り、とほぼ等しく構成されている。

上記可動ユニット１２や固定片３２．３３は前記ハウジ
ングＩＩと共に接点ブロック３４を構成している。また
、上記電磁石９と可動鉄ｇ’　Ｉ　Ｏとで電磁石ブロッ
ク３５が構成されている。

上部スペース２内には、プリント配線基板４０が設けら
れており、このプリント基板４０　ｋには、後述するホ
トトライアックやアブソーバ回路等が設けられている。

また上部スペース２内には、ケースｌに取り付けられて
補助電磁石８０が設けられており、そのヨーク８１は、
上記第２可動ブロツク１６の上部に設けた鉄片７１の両
端部に近接して相対するようになっている。

ケースｌの両側には、５対の端子部４１（４１Ａ、４１
Ｂ、４ＩＣ）が設けられており、第２可動ブロツク１６
に相対する３対の端子部４１Ａには第２可動ブロツク１
６に相対する固定片３２Ｃからのリード体４２Ａが、そ
れら端子部４１Ａに隣接する１対の端子部４１Ｂには第
１可動ブロツク１５の基部１３の下部装着開口２３に装
着される可動片２４Ｂに対応する固定片３２Ｂからのリ
ード体４２Ｂが、さらに残る１対の端子部４１Ｃにはコ
イル７からのリード線が接続されている。上記３対の端
子部４１Ａが負荷側への接続部となり、それらに隣接す
る１対の端子部４１Ｂはモニタ機構への接続部となり、
残る１対の端子部４１Ｃは入力信号制御部への接続部と
なっている。

前記接点ブロック３４におけるハウジング１１　（１１
Ａ、　　ｌ　ＩＢ）の下端には、第４図に示すように電
磁石保持部４３　（４３Ａ、４３Ｂ）が一体形成されて
おり、この保持部４３に形成された圧入孔４４　（４４
Ａ、４４Ｂ）に、前記電磁石９におけるヨーク５の垂直
片部５ａの両側端部５ｂ、５ｃが圧入され、これにより
電磁石ブロック３５が接点ブロック３４に一体化されて
いる。

４５は上記プリント配線基板４０に固定され、かつ後述
するトライアック６０側に電気的に接続されたソケット
片、４６は上記接点ブロック３４側において後述する出
力用有接点機構の一方の固定接点３１Ｃに連成された接
続子であり、上記ソケット片４５に差し込み接続される
ようになっている。

第５図により、上記実施例に示すものの回路構成につい
て説明する。

同図において、Ｈはハイブリッドリレーであり、このハ
イブリッドリレーＨが組み込まれて人力信号回路Ｘ、負
荷回路Ｙが構成されている。

ハイブリッドリレーＨの負荷回路Ｙに位置する側には、
出力用有接点機構５０と、アブソーバ回路５７と、負荷
開閉用の半導体スイッヂング素子としてのトライアック
６０と、受光素子５３とが、それぞれが互いに並列に位
置するように３個づつ設けられており、さらに、アブソ
ーバ回路５７、トライアック６０、受光素子５３と直列
に位置するように受光素子５３のリーク電流遮断用の第
二補助有接点機構５２が設けられている。負荷回路Ｙに
おいて、５８は負荷としての三相交流モータ、５９は交
流電源である。

これに対し、ハイブリッドリレーＨの大カイΔ号回路×
に位置する側には、電磁石９と補助電磁石８０とが亙い
に並列となるように設けらね、また、電磁石９と並列に
位置するように、ホトカプラ作動用第一補助ｆ］接点機
横５４と３個の受光素子６４とが互いに直列になるよう
に設けられている。また、補助電磁石８０と並列に位置
するように、第二制限抵抗体８２と第二遅延動作用コン
デンサ８３とが直列に接続された第二遅延動作用回路８
４と１発光素子６４と並列に位置するように、第一制限
抵抗体６１と第一遅延動作用コンデンサ６２とが直列に
接続された第一遅延動作用回路６３とが設けられている
。入力信号回路Ｘにおいて、５５は電源、５６は入力信
号生成用のスイッチである。

上記のトライアック６０と発光素子゛６４とにより、入
力信号回路Ｘと負荷回路Ｙとの間を電気的に絶縁し、光
学的に結合するホトカプラ５】を構成している。

そして、出力用有接点機構５０を構成するのが−１−配
接点間隔距離■）１の可動接点２６　Ｃと固定接点３１
Ｃ部分であり、第一補助有接点機横５２を構成するのが
一ト言己接、屯間隔距離Ｄ２の可動接点２８と固定ｔｃ
点３１ｒ）部分であり、第一補助有接、つ、機構５４を
構成するのがｌ配接点間隔距離［）ｌの可動接点２６Ａ
と固定接点３１△部分である。

つぎに、Ｌ記ハイブリットリレー１１の動作について第
６図のイ、τ号波形図を参照しつつ説明する。

（負荷電流投入時） ノ、イツチ５６かＯＮされると、電磁石９が励磁され、
６■動鉄ハ１０は鉄心６に引き付けられて矢印Ｂｈ向へ
回動し、操作点２１が嵌合部２２に嵌合しているので、
第１０Ｔ動ブロツクＩ５はハネ１８の付勢力に抗して矢
印Ｃ方向へ抑圧移動され、第２可動ブロツク１６も第１
可動ブロツク１５に押圧されてバネ１９の付勢力に抗し
て矢印Ｃ方向へ移動する。そして、まず最小の接点間隔
距離Ｄ２である第二補助有接点機構５２の可動接点２８
と固定接点３１Ｄとが当接し、次に接点間隔距離り、の
第一補助有接点機構５４の可動接点２６Ａと固定接点３
１Ａとが当接し、最後に最大の接点間隔距離り、の出力
用有接点機構５０の可動接点２６Ｃと固定接点３１Ｃと
、接点間隔距離Ｄ４の有接点機構の可動接点２６Ｂと固
定接点３１Ｂとがそれぞれ当接する。

上記の第一可動ブロック１５の移動により、その上部に
設けられた鉄片７１は、補助電磁石８０のヨーク８１に
当接し、かつ、スイッチ５６がＯＮされることにより補
助電磁石８０も励磁されているので、鉄片７１はヨーク
８１に吸着された状態となる。

上記のように、第二補助有接点機構５２が閉成されると
ともに、第一補助有接点機構５４の閉成によりホトカプ
ラ５１が動作し、トライアック６０が導通して負荷回路
Ｙが通電状態となり、その後出力用有接点機構５０が閉
成されるので、出力用有接点機構５０の可動接点２６Ｃ
と固定接点３１Ｃの当接時にアークが発生することが防
止される。第二補助接点機構５２の可動接点２８と接点
３１Ｄの当接により受光素子５３に若干のリーク電流は
流れるが、その量は微少であるのでその際にアークが発
生することはない。

そして、出力用有接点機構５０の各閉成動作がなされる
ことにより、対応する端子部４１に接続された三相交流
モータ５８が駆動され、また、接点間隔距離Ｄ４の接点
機構の可動接点２６Ｂと固定接点３１Ｂとの接触により
対応する端子筒４１に接続されたモニタランプ等が点灯
する。また、スイッチ５６のＯＮにより、発光ダイオー
ド２０に電流が流れて該発光ダイオード２０が点灯する
ため、動作状態を外部から確認することができる。

（負荷電流しゃ断時） スイッチ５６がＯＦＦされると、電磁石９の励磁が解除
されて鉄心６の引き付は力がなくなり、可動鉄片１０の
操作部２１による第１可動ブロツク１５の押圧力も解除
される。したがって第１可動ブロツク１５と第２可動ブ
ロツク１６とはバネ１８．１９により押し戻される。

この時、第１可動ブロツク１５はスムーズに戻り移動す
るが、第二遅延動作用コンデンサ８３による所定時間の
放電の間、補助電磁石８０は励磁状態を維持して鉄部７
１はヨーク８１に吸着されているので、第２可動ブロツ
ク１６の戻り動作は遅れる。

この場合は、負荷電流の投入時とは逆に、最大の接点間
隔距離Ｄ１の出力用有接点機構５０の可動接点２６Ｃと
固定接点３ＩＣと、接点間隔距離Ｄ４の接点機構の可動
接点２６Ｂと固定接点３１■３とがまず切り離され、次
に接点間隔距離り、の第一補助有接点機構５４の可動接
点２６Ａと固定接点３１Ａとが切り離され、最後に最小
の接点間隔距離Ｄ２である第二補助有接点機構５２の可
動接点２８と固定接点３１Ｄとが切り離される。

上記において、出力用有接点機構５０が切り離された後
、第一遅延動作用コンデンサ６２による所定時間の放電
の間１発光素子６４には通電が継続されるので、トライ
アック６０が導通する負荷回路Ｙの通電時に出力用有接
点機構５０が切り離され、その際のアーク発生は防止さ
れる、また、最後に第二補助有接点機構５２が切り離さ
れるが、上記のように補助電磁石８０の働きにより第一
可動ブロック１６の戻り動作は、第一補助有接点機構５
４の切り離しから所定時間後に行ｔ）ねる。すなわち、
トライアック６０が非導通状態となってｈ荷回路Ｙにほ
とんど電流の流れない状態において第二補助有接点機構
５２が切り離され、その際にもアークが発生することが
確実に回避される。

ここで、ケース１内に収容された電磁石９のヨーク５を
接点ブロック３４側のハウジング＋１に一体形成された
保持部４３．の圧入孔４４に圧入したので、上記ハウジ
ング１１のケース１への組付誤差が大であっても、上記
電磁石ブロック３５と接点ブロック３４側との位置関係
は上記誤差に関係なく適正に保たれる。したがって、接
点ブロック３４における出力用有接点機構５０や第一補
助有接点機構５４の動作が正確に行なわれることになる
。

また、上記電磁石ブロック３５と接点ブロック３４が一
体化されることにより、組立ラインにおいて、動作特性
のチエツクがやり易くなる利点がある。

さらに、この例では、接点ブロック３４側とプリント配
線基板４０側との間との電気的接続関係の一部をソケッ
ト構造としたことにより、組み付は性も良くなる。

なお、上記の例では、ハウジングｌＩ側の保持部４３に
電磁石９のヨーク５を圧入させるもので説明したが、こ
の保持部４３の構造は電磁石９を保持できる構成であれ
ば、適宜変更可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るハイブリッドリレーの一例にお
ける内部構成を示す平面図、第２図は同リレーにおける
可動ユニットの配置構成を示す縦断面図、第３図は同可
動ユニットの斜視図、第４図は同ハイブリッドリレーの
要部の構成を示す分解斜視図、第５図は同リレーの回路
構成図、第６図は同リレーの要部の信号波形図、第７図
は従来のハイブリッドリレーを示す概略構成図である。 １−・・ケース、９・・・電磁石、ｌｌ・・・ハウジン
グ、３４・・・接点ブロック、４３　（４３Ａ、４３Ｂ
）・・・保持部、５０・・・出力用有接点機構、５８・
・・負荷、６０・・・半導体スイッチング素子、Ｘ・・
・入力信号回路、Ｙ・・・負荷回路。 第１図 １：ケース　１１ニハウシ゛ング　３４Ｆ、ａプロ・ツ
ク９　電植ｂ ４３　イ）く１沫背部 第３図 第４図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号回路に設けた電磁石で開閉される出力用
   有接点機構を、上記入力信号回路にホトカプラを介して
   結合された負荷回路に設け、上記出力用有接点機構とこ
   れに並列接続された制御極付半導体スイッチング素子と
   で負荷を開閉するように構成し、上記電磁石や半導体ス
   イッチング素子が収容されるケースに、上記出力用有接
   点機構を有する接点ブロックにおけるハウジングを固定
   したハイブリッドリレーにおいて、上記電磁石を一体的
   に保持させる保持部を上記ハウジングに一体形成したこ
   とを特徴とするハイブリッドリレー。