JPH07122170A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の電磁継電器と比較して幅方向に小さ
く、従って、小型で、低消費電力である小型の電磁継電
器を安価に提供すること。 【構成】 永久磁石２をコイル５を巻回した薄板状の鉄
芯１と直列に配置し、コイル５が励磁されていない時に
は鉄芯１と対向して配置される継鉄部３に永久磁石２か
ら出た磁束によりアーマチュア４が吸引され、コイル５
が励磁されている時にはコイル５からの磁束によりアー
マチュア４を鉄芯１に吸引して可動接触板を移動し、固
定接触板の接点に押圧するアクチュエータ構成とするこ
とによって、鉄芯の幅方向サイズを小さくすることがで
き、かつその幅内に接点を納められる構造が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電磁継電器に関し、特
にプリント板に搭載して用いられる小型の電磁継電器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁継電器の一般的な構成として、板材
からなるヨークとコイルボビンに巻かれた励磁コイルを
装着した鉄芯とをかしめ付けなどで固定して電磁石装置
を形成し、継鉄部への支持手段として板ばねなどを用い
て継鉄部の他端と電磁鉄芯の接極片との間にアーマチュ
アを設け、前記板ばねをアーマチュアの復帰ばねとした
ものが知られている。この場合、固定接点を支持する固
定板ばねは絶縁基台に固着され、また可動接点を支持す
る可動板ばねはアーマチュアに絶縁材を介して支持され
て、アーマチュアと一緒に開閉駆動される（特開昭５９
−３１５３７号公報参照）。上述の構成はヨークや電磁
石の幅寸法で電磁継電器の厚さが規定され、また、これ
らヨークや電磁石の外側に固定板ばねや可動板ばねが配
置されるために、これらの構成部品で囲われる空間が大
きくなり、電磁継電器の小型化には限界が生じていた。

【０００３】これに対して、鉄芯およびアーマチュアを
平板状に形成し、固定板ばねおよび可動板ばねと共にこ
れらを積層するように配置し、また固定板ばねおよび可
動板ばねは鉄芯の内側に配置するようにしたもの（特公
平４−４２７６６号参照）を本出願人が提案した。この
例では各々の部品を積層して配置する構成としたため、
電磁継電器の幅方向を小さく配置できる長所を有してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した例（特公平４
−４２７６６号）ではコイルによりアーマチュアの吸引
動作がなされるため、ａ接点のみを駆動するような軽負
荷においては極めて有用となるが、例えば、複数の接点
を駆動するような場合やｃ接点を駆動するような場合に
おいては負荷が大きくなり、コイルＡＴを増大しなけれ
ばならない。この結果、コイルの巻数を増す、電流を増
大する等の対策を講じなければならず、幅寸法の増大，
消費電流の増大を招くこととなる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、前述した従来装
置の欠点を除去し、幅方向に小さく小型で低消費電力の
電磁継電器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は永久磁石と、該
永久磁石の一端側に一端が配置された鉄芯と、前記永久
磁石の他端側に一端が配置された継鉄部と、前記鉄芯に
巻回されたコイルと、該コイルの非励磁時は前記永久磁
石に基づく閉磁路を形成するように前記継鉄部に吸引さ
れ、前記コイルの励磁時は前記永久磁石を介さずに前記
鉄芯と閉磁路を形成するように当該鉄芯の一端側に吸引
されるアーマチュアと、少なくとも１つの固定接触板
と、前記アーマチュアと応動して前記コイルの非励磁時
または励磁時に前記固定接触板に押圧される可動接触板
とを具え、前記各接触板は、前記鉄芯の幅内に配置され
ていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、例えばコイルを励磁していな
い時にはアーマチュアは永久磁石からの磁束により継鉄
部側に吸引されることになる。また、コイルを励磁した
場合には、永久磁石の磁束を低減すると同時に鉄芯とア
ーマチュア間の磁束が増大し、この結果、アーマチュア
は鉄芯側に移動することになる。１ｃ接点駆動において
は可動接触板の外力が作用していない時の位置を１ａ，
１ｂ固定接触板の中央に配置することにより、結果、励
磁時に移動する方向にある接点に予め接圧力を与えるよ
う、接点を配置することにより十分な接圧力を得ること
が可能となる。

【０００８】

【実施例】本発明は先に述べた特公平４−４２７６６号
において永久磁石を磁気回路の中に配置し、永久磁石か
ら出る磁束により接点を一方の方向に保持し、また、コ
イルで逆励磁することにより反対側の方向に接点を移動
しようとするものである。従って、ここでは、特公平４
−４２７６６号に示されている実施例を従来例としてそ
れと異なる部分について述べることにする。

【０００９】図１は本発明の実施例の構成を示す斜視図
である。この実施例での従来例と異なる点は鉄芯１の端
部に永久磁石２を配置するとともに、永久磁石２を介し
て、鉄芯１と向かい合って継鉄部３を配置することであ
る。鉄芯１は図４に示すように一端がコ字状に折り曲げ
られ、その両端下部が絶縁材料の基部６に挿入固定され
ている。また、可動接触板７と固定接触板８，９からな
る接点構成は１ｃ接点である。継鉄部３は永久磁石２と
接していない側の端部が基部６に固着されており、固着
部の近傍でアーマチュア４を挟んで鉄芯１と対向して配
置されている。従って、アーマチュア４の移動可能な距
離は永久磁石２の板厚とアーマチュア４の板厚との差と
等しい。巻枠５Ａに巻回されたコイル５は鉄芯１に取付
けられている。可動接触板７の基端部は基部６に固定さ
れており、先端部の両側には固定接触板８および９が配
置されている。アーマチュア４は絶縁材料からなる可動
片１０を介して可動接触板７の中間部と接続されてお
り、したがって、アーマチュア４の移動に伴なって可動
接触板７も基端部を支点として動く。１１は接点端子、
１２は巻枠５Ａに取付けられ基部６を貫通するコイル端
子である。なお、鉄芯は平板よりなる門型形状であり、
幅方向サイズが小さく、その幅内に各接点が納められて
いる。

【００１０】図２は可動接触板７の状態を示した図で、
図２の（ａ）は可動接触板７に外力が作用していない時
の状態を、図２の（ｂ）は永久磁石２に吸引されている
時の可動接触板７の状態を、図２の（ｃ）はコイル５が
励磁されている時の可動接触板７の状態を示している。
この接点構成においては可動接触板７に外力が作用して
いない時には可動接触板７は中立位置にあるため、各々
の固定接触板８，９の接点に押圧するための吸引力は等
しくなる。

【００１１】図３は本実施例における接点負荷特性を示
した図である。負荷が小さく、傾きが小さい領域は可動
接触板７の接点が固定接触板８，９の接点と接していな
い時の負荷特性を示しており、この時の傾きは可動接触
板７を一端が固定された片持ち梁と見なした時のバネ定
数に等しい。一方、可動接触板７の接点が固定接触板
８，９の接点と接している時には傾きは大きくなり、こ
の時の傾きは可動接点７を一端が固定され、他端が固定
接点８，９の接点に接している。すなわち、回転可能に
支持されている両持ち梁と見なした時のバネ定数に等し
い。

【００１２】次にアクチュエータの構成について示す。
図４の（ａ）はコイル５が励磁されていない時の磁束の
流れを２次元的に示した図で図４の（ｂ）はコイル５が
励磁されている時の磁束の流れについて同様に示した図
である。コイル５が励磁されていない時にはアーマチュ
ア４は継鉄部３と接しており、従って、永久磁石２、鉄
芯１、鉄芯１とアーマチュア４間の空隙、アーマチュア
４、アーマチュア４と継鉄部３間の空隙、継鉄部３から
なる閉磁路１３が構成され、磁束が流れる。この時にア
ーマチュア４と継鉄部３間に流れる磁束をφとし、両者
（４，３）における対向部の面積をＳとすると空気の透
磁率はμであることから、式（１）で与えられる磁気吸
引力Ｆがアーマチュア４と継鉄部３間に発生し、可動接
触板７の先端部（接点）は一方の固定接点に押圧されて
いる。

【００１３】

【数１】

【００１４】従って、この時に次に述べるように可動接
触板７に発生しているバネ力よりも大きい磁気吸引力
Ｆ′を発生させることにより、可動接触板７は図２の
（ｂ）に示した状態になる。すなわち、永久磁石２と反
対方向にコイル５に起磁力を与えると、鉄芯１、鉄芯１
とアーマチュア４間の空隙、アーマチュア４からなる閉
磁路に流れる磁束が増大し、一方、先に示した永久磁石
２を含む閉磁路１４に流れる磁束は減少するので先に示
した式と同様にして鉄芯１とアーマチュア４間に流れる
磁束により、磁気吸引力Ｆ′が発生する。

【００１５】図５の（ａ）はコイル５が励磁されていな
い時の、図５の（ｂ）はコイル５が励磁されている時の
磁気回路の２次元有限要素法による解析結果を示してい
る。また、図６は図５に示した解析により得られた磁気
吸引力解析結果と１５で示す負荷特性を比較したもの
で、コイル５が励磁されていない場合（１６が非励磁時
の磁気吸引力を示す）には磁気吸引力は負荷である可動
接触板７のバネ力よりも大きく、従って、ｂ接点側に押
圧される。コイル５が励磁されている時（１７がコイル
励磁時の磁気吸引力を示す）にはコイル５が励磁されて
いない時の反対方向に磁気吸引力が働くために可動接触
板７はａ接点側に押圧される。

【００１６】図７は図１に示した実施例についてその負
荷特性を改良したもので、可動接触板７をｂ接点（８）
側に近づけて支持しているものである。先に図６に示し
た吸引力と負荷特性との関係では、ｂ接点が押圧されて
いる状態でコイル５を励磁した場合の接点負荷と磁気吸
引力の差が小さいため、接点負荷がばらついたりした場
合に接点を移動できないことが生じると考えられる。こ
こで図７に示すように可動接触板７をｂ接点側に近づけ
て支持すると、図８に示すように、ｂ接点側の押圧力が
大きくなるため、コイル５を励磁した時の磁気吸引力は
接点負荷に対して小さくすることができるため、接点駆
動信頼性が得やすい長所を有する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、永久磁石をコイルを巻
回した鉄芯と直列に配置し、コイルが励磁されていない
時には鉄芯と対向して配置される継鉄部に永久磁石から
出た磁束によりアーマチュアが吸引され、コイルが励磁
されている時にはコイルからの磁束によりアーマチュア
を鉄芯に吸引して可動接触板を移動し、固定接触板に押
圧するアクチュエータ構成とすることによって、鉄芯の
幅方向サイズを小さくすることができ、かつその幅内に
接点を納められる構造が得られる。このことにより、従
来の電磁継電器と比較して幅方向に小さく、従って、小
型で、低消費電力である小型の電磁継電器を安価に提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】本実施例における可動接点および固定接点の状
態を示す原理図である。

【図３】接点の負荷特性を示す図である。

【図４】アーマチュアの動作状態を示す図である。

【図５】本実施例における有限要素法による磁束分布の
解析結果を示す図である。

【図６】本実施例における接点負荷特性および磁気吸引
力特性を示す図である。

【図７】本発明の別の実施例における可動接点および固
定接点の状態を示す原理図である。

【図８】同別の実施例における接点負荷特性および磁気
吸引力特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 鉄芯 ２ 永久磁石 ３ 継鉄部 ４ アーマチュア ５ コイル ６ 基部 ７ 可動接触板 ８ 固定接触板 ９ 固定接触板 １０ 可動片 １１ 接点端子 １２ コイル端子 １３ 閉磁路 １４ 閉磁路 １５ 接点負荷 １６ 非励磁時の磁気吸引力 １７ コイル励磁時の磁気吸引力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 月花 正志 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 町田 謹斎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石と、該永久磁石の一端側に一端
   が配置された鉄芯と、前記永久磁石の他端側に一端が配
   置された継鉄部と、前記鉄芯に巻回されたコイルと、該
   コイルの非励磁時は前記永久磁石に基づく閉磁路を形成
   するように前記継鉄部に吸引され、前記コイルの励磁時
   は前記永久磁石を介さずに前記鉄芯と閉磁路を形成する
   ように当該鉄芯の一端側に吸引されるアーマチュアと、
   少なくとも１つの固定接触板と、前記アーマチュアと応
   動して前記コイルの非励磁時または励磁時に前記固定接
   触板に押圧される可動接触板とを具え、前記各接触板
   は、前記鉄芯の幅内に配置されていることを特徴とする
   電磁継電器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記アーマチュアは
   前記鉄芯と前記継鉄部とに挟まれており、当該アーマチ
   ュアの移動可能な距離は前記鉄芯と前記継鉄部間の距離
   から当該アーマチュアの厚みを引いたものに略等しいこ
   とを特徴とする電磁継電器。
3. 【請求項３】 請求項１において、２つの固定接触板を
   有し、前記コイルが励磁されていない時には前記固定接
   触板の一方と前記可動接触板が接し、前記コイルが励磁
   された時には前記固定接触板の他方が前記可動接触板と
   接し、前記可動接触板は外力が作用していない時何れか
   の固定接触板に近づけて非対称的に配置されていること
   を特徴とする電磁継電器。