JP2008210641A - 継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減することができ、小型化することができる継電器を提供する。
【解決手段】電気回路を開閉する継電器において、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に第１，第２磁性体４ａ，４ｂの接離方向と略直交する方向に磁場を印加して、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向する部分に夫々同じ磁極を誘導して互いに反発する力を発生させており、この反発力の作用により第１，第２支持体１ａ，１ｂを撓ませて、第１，第２接点２ａ，２ｂを離反又は接触させることにより電気回路を開又は閉にしている。第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に作用する反発力を利用しているから、狭いギャップを隔てて第１，第２磁性体４ａ，４ｂを対向させることができ、第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に作用する力は距離の二乗に反比例するから、着磁力を利用した従来の継電器と比較して、消費電力の低減を図ることができると共に、継電器を小型化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、操舵部材の操作に応じてモータを駆動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、異常発生時に前記モータの駆動回路に供給される電流を遮断するために用いられる継電器に関する。

近年の車両には、操舵部材の操作に応じてモータを駆動し、該モータが発生する回転力を舵取機構に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置等、モータを駆動源として所定の動作をなす多くの装置が装備されている。この種の装置を備える車両においては、前記モータの駆動回路と電源との間、あるいは駆動回路とモータとの間に、過電流、過電圧等の異常発生時に遮断動作をする継電器を介装し、前記モータを含めた装置を保護するようにしている。

特許文献１に開示された継電器は、付勢バネにより相互に離反する向きに付勢された固定コア及び可動コアと、両コアを囲繞するコイルと、前記可動コアの移動に連動し、固定接点に対して接触・離反する可動接点とを備える電磁継電器である。この継電器においては、正常時には、コイルに通電することにより、付勢バネの付勢に抗して可動コアが固定コアに磁着力により吸引され、可動接点を固定接点に押し付けて閉路状態を実現することができ、異常発生時には、コイルへの電流を遮断することにより、付勢バネの復元力により固定コアから可動コアを離反させ、可動接点を固定接点から切り離して開路状態を実現することができる。
特開２００３−３０８７７３号公報

以上の如く電気回路を開閉する電磁継電器においては、開路状態において固定接点及び可動接点間と略同じ隙間が固定コア及び可動コア間に存在しており、閉路状態を実現すべく必要な磁着力を固定コア及び可動コア間に生じさせるために比較的大きな電流をコイルに流すか又はコイルの巻数を大にする必要があり、消費電力が大であると共に継電器が大型化するという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電気回路に接続された各接点を支持する支持体に夫々設けられた磁性体間に反発力を生じさせ、この反発力を利用することにより、消費電力を低減することができ、小型化することができる継電器を提供することを目的とする。

第１発明に係る継電器においては、電気回路を開閉する継電器において、前記電気回路に接続されるべき第１，第２接点と、該第１，第２接点を接離可能に支持する第１，第２支持体と、該第１，第２支持体に夫々設けられ、対向する第１，第２磁性体と、該第１，第２磁性体の対向部に前記第１，第２接点の接離方向と交叉する方向の磁場を印加する磁場印加手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る継電器においては、第１発明において、前記第１，第２接点は、前記第１，第２支持体の前記第１，第２磁性体の対向部と同じ側に互いに接触可能に夫々設けてあり、前記磁場印加手段により磁場が印加されたときに、離反するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る継電器においては、第１発明において、前記第１，第２接点は、前記第１，第２支持体の前記第１，第２磁性体の対向部とは逆側に夫々設けてあり、前記磁場印加手段により磁場が印加されたときに、前記第１接点と前記第２接点とを接続する導電体を備えていることを特徴とする。

第４発明に係る継電器においては、第１発明又は第２発明において、前記第１，第２磁性体は、互いに他方に向けて突出し、対向する凸部を夫々備えていることを特徴とする。

第５発明に係る継電器においては、第１発明乃至第４発明のいずれか一項において、前記磁場印加手段は、電磁石であることを特徴とする。

第６発明に係る継電器においては、第５発明において、前記電磁石は、断面形状が略Ｕ字形であり、前記第１，第２接点の接離方向と略直交する面内にて、前記電磁石の両端部が前記第１，第２磁性体の対向部に夫々対面するように設けてあることを特徴とする。

第１発明によれば、磁場印加手段により第１，第２磁性体の対向部に磁場を印加することにより、第１，第２磁性体の対向部の前記磁場印加手段に面する部分には、該磁場印加手段とは逆の磁極が夫々誘導され、第１，第２磁性体の対向する部分に同磁極が夫々生じて、対向部間に反発力が発生するから、この反発力の作用により第１，第２接点を離反又は接触させることにより電気回路を開又は閉にすることができる。第１，第２磁性体間に作用する反発力を利用しているから、狭いギャップを隔てて第１，第２磁性体が対向するように構成することができ、第１，第２磁性体間に作用する力は距離の二乗に反比例するから、着磁力を利用した従来の継電器と比較して、磁場印加手段に供給される電流を低く抑えることができ、消費電力の低減を図ることができると共に、継電器を小型化することができる。

第２発明によれば、磁場印加手段による磁場の印加により第１，第２磁性体に夫々磁極を誘導して、該磁極により生じる反発力により第１，第２磁性体の対向部と同じ側に設けられた第１，第２接点を離反させて、電気回路を開にしている。通常時に、例えば、第１，第２支持体の弾性力によって電気回路を閉にし、異常発生時に電気回路を開にするために用いる場合に適用可能であり、異常発生時のみに磁場印加手段を動作させればよいから、消費電力の更なる低減を図ることができる。

第３発明によれば、磁場印加手段による磁場の印加により第１，第２磁性体に夫々磁極を誘導して、該磁極により生じる反発力により第１，第２支持体の対向部と逆側に設けられた第１，第２接点を導電体を介して接続させて、電気回路を閉にしている。通常時に電気回路を閉にし、異常発生時に、例えば、第１，第２支持体の弾性力によって電気回路を開にするために用いる場合に適用可能であり、異常発生時に磁場印加手段をオン動作させることなく、電気回路を遮断することができるから、異常が磁場印加手段への給電回路に生じた場合も対応可能である。

第４発明によれば、第１，第２磁性体は、他方に向けて突出し、対向する凸部を夫々備えており、第１，第２磁性体の対向部分の面積を小さくして、磁束密度を高くすることにより、第１，第２磁性体の対向部間に生じる反発力を大にすることができ、消費電力の更なる低減を図ることができる。

第５発明によれば、磁場印加手段として電磁石を用いているから、簡素な構成にて十分な反発力を生じさせることができる。

第６発明によれば、断面形状が略Ｕ字形である電磁石の両端部を第１，第２磁性体の対向部に夫々対面させており、電磁石の両端部と磁性体の対向部とのギャップを小さくすることにより、簡素な構成にて十分な反発力を生じさせることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る継電器の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）の I−I 線による断面図を夫々示している。

図中１ａ，１ｂは、第１，第２支持体である。これら第１，第２支持体１ａ，１ｂは、厚さ方向に撓み変形をする弾性体であり、図に示すように夫々の一端を基部１０により支持され、適長を隔てて互いに平行をなして対向するように設けてある。

第１，第２支持体１ａ，１ｂの他端部には、導電性を有する第１，第２接点２ａ，２ｂが夫々設けてある。第１，第２接点２ａ，２ｂは、第１，第２支持体１ａ，１ｂの弾性により互いに押し付けられて、図１（ｂ）に示すように接触し、第１，第２支持体１ａ，１ｂが互いに離反する方向に撓むことにより離反可能になしてある。

また、第１，第２支持体１ａ，１ｂの他端には、図に示すように、第１，第２接点２ａ，２ｂの接触部を夫々囲繞するように第１，第２磁性体４ａ，４ｂが取り付けてあり、第１，第２磁性体４ａ，４ｂは、僅かなギャップを隔てて対向している。

一方、基部１０に固定されている第１，第２支持体１ａ，１ｂの一端には、第１，第２接続端子３ａ，３ｂが夫々設けてあり、第１，第２接続端子３ａ，３ｂは、図示しない電気回路に接続されている。本実施の形態においては、第１，第２支持体１ａ，１ｂは導電性を有する銅製であり、第１，第２接点２ａ，２ｂは、第１，第２支持体１ａ，１ｂ及び第１，第２接続端子３ａ，３ｂを経て前記電気回路に夫々接続されている。

第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部の近傍には、略Ｕ字形の鉄心５が設けてある。鉄心５は、両端部から内向きに延びる延長部が設けてあり、該延長部の端面５ａ，５ａが、基部１０と平行をなす第１，第２磁性体４ａ，４ｂの２側面に夫々対向するように配してある。

この鉄心５には、コイル６が巻回されており、このコイル６に通電することにより鉄心５の両端面５ａ，５ａに異なる磁極が生じ、生じた磁極により第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に磁場が印加される。

図２は、本発明に係る継電器の動作説明図である。本図はコイル６に通電された状態を示しており、この通電により鉄心５の両端面５ａ，５ａに夫々Ｎ極，Ｓ極が生じる。この結果、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に磁場が印加されるから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの鉄心５の両端面５ａ，５ａに面した部分には、該両端面５ａ，５ａに生じた磁極とは異なる磁極が夫々誘導される。即ち、図示するように、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの基部１０に近い側の対向部には、Ｎ極が夫々誘導され、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの基部１０に遠い側の対向部には、Ｓ極が夫々誘導される。このように第１磁性体４ａと第２磁性体４ｂとの対向する部分に同磁極が夫々生じるから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に反発力が作用し、第１，第２磁性体４ａ，４ｂが夫々設けてある第１，第２支持体１ａ，１ｂが互いに離反する方向に撓み、第１接点２ａと第２接点２ｂとが切り離されて、第１，第２接続端子３ａ，３ｂに接続されている電気回路は開となる。

一方、コイル６に通電されないときは、鉄心５の両端面５ａ，５ａに磁極が生じず、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に磁場が印加されないから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂにも磁極は生じない。この結果、図１（ｂ）に示すように、第１，第２接点２ａ，２ｂは第１，第２支持体１ａ，１ｂの弾性復元力によって接触した状態に戻り、第１，第２接続端子３ａ，３ｂに接続されている電気回路は閉となる。

以上の構成により、本発明に係る継電器は、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に第１，第２磁性体４ａ，４ｂの接離方向と略直交する方向に磁場を印加して、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向する部分に夫々同じ磁極を誘導して互いに反発する力を発生させており、この反発力の作用により第１，第２支持体１ａ，１ｂを撓ませて、第１接点２ａと第２接点２ｂとを切り離して電気回路を開にしている。第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に作用する反発力を利用しているから、前述したように狭いギャップを隔てて第１，第２磁性体４ａ，４ｂを対向させることができ、第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に作用する力は距離の二乗に反比例するから、着磁力を利用した従来の継電器と比較して、コイル６に供給される電流を低く抑えることができ、消費電力の低減を図ることができると共に、継電器を小型化することができる。なお、鉄心５の端面５ａ，５ａと第１，第２磁性体４ａ，４ｂとのギャップ及び第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間のギャップは、反発力を大とすべく可能な限り小さい方が望ましい。

ここで、第１，第２支持体１ａ，１ｂの軸方向長さを短くすると、第１，第２支持体１ａ，１ｂのバネ定数が大きくなり、撓ませるために必要となる力は大きくなるが、第１磁性体４ａと第２磁性体４ｂとを狭いギャップを隔てて対向させているから、比較的弱い磁場により大きな反発力を発生させることができ、第１，第２支持体１ａ，１ｂの軸方向長さを短縮して継電器を更に小型化することができる。

なお、通常時に電気回路を閉にし、異常発生時に電気回路を開にするために用いる場合に適用可能であり、異常発生時のみにコイル６に通電すればよいから、消費電力の更なる低減を図ることができる。

また、鉄心５と、この鉄心５に巻回されたコイル６とを備える電磁石を磁場印加手段として用いているから、簡素な構成にて十分な反発力を第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に生じさせることができる。

更に、第１，第２支持体１ａ，１ｂを導電性を有する銅製として、第１，第２支持体１ａ，１ｂにより第１，第２接点２ａ，２ｂを夫々支持すると共に電気回路に夫々接続するようにしているから、第１，第２接点２ａ，２ｂを電気回路に接続する配線を別途設けなくてよい。

図３は、本発明の他の実施の形態に係る継電器の概略構成を示す図であり、図３（ａ）は平面図を、図３（ｂ）は図３（ａ）の III−III 線による断面図を夫々示している。この実施の形態においては、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂには、対向面の周縁に凸部２４ａ，２４ｂが夫々形成されるように、対向する側の一側に直方体状の空洞が設けてあり、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂは凸部２４ａ，２４ｂにて僅かなギャップを隔てて対向している。その他の構成は、図１及び図２に示す実施の形態と同様であるため、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して、その構成及び動作の詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係る継電器においては、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂの対向面に凸部２４ａ，２４ｂを形成することにより、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂの互いに最も近接する部分の面積を小さくして、凸部２４ａ，２４ｂに磁束を集中させて磁束密度を高めることにより、反発力を大にすることができるから、コイル６に供給する電流を小さく抑えることができ、消費電力の低減を図ることができる。また、図示の如く、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂに空洞を設けているから、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂの重量を軽くすることができ、必要となる反発力が小さくなり、消費電力の更なる低減を図ることができると共に慣性低減により応答性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、第１，第２磁性体１４ａ，１４ｂの凸部２４ａ，２４ｂは、前述したように一側に空洞を設けて形成してあるが、これに限定されず、第１，第２磁性体が第１，第２接点２ａ，２ｂの接離方向に互いに僅かなギャップを隔てて対向し、この対向部が鉄心５の両端面５ａ，５ａに対向可能なように形成してあればよい。

図４は、本発明のさらに他の実施の形態に係る継電器の概略構成を示す図であり、図４（ａ）は平面図を、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線による断面図を夫々示している。この実施の形態において第１，第２接点２２ａ，２２ｂは、第１，第２支持体１ａ，１ｂの他端に第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向面とは逆側に夫々設けてある。第１，第２接点２２ａ，２２ｂに、端部が対向するように略Ｕ字形の導電体７が設けてあり、導電体７には、第１，第２接点２２ａ，２２ｂに夫々適長を隔てて対面するように第１，第２固定接点８ａ，８ｂが設けてある。その他の構成は、図１及び図２に示す実施の形態と同様であるため、対応する構成部材に図１と同一の参照符号を付して、その構成の詳細な説明を省略する。

図５は、本発明の図４に示す実施の形態に係る継電器の動作説明図である。本図は、コイル６に通電された状態を示しており、この通電により鉄心５の両端面５ａ，５ａに夫々Ｎ極，Ｓ極が生じる。この結果、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に磁場が印加されるから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの鉄心５の両端面５ａ，５ａに面した部分には、該両端面５ａ，５ａに生じた磁極とは異なる磁極が夫々誘導される。図示するように、第１磁性体４ａと第２磁性体４ｂとの対向する部分に同磁極が夫々生じるから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂ間に反発力が作用し、第１，第２磁性体４ａ，４ｂが夫々設けてある第１，第２支持体１ａ，１ｂが互いに離反する方向に撓み、第１，第２接点２２ａ，２２ｂが第１，第２固定接点８ａ，８ｂに夫々押し付けられて、第１，第２接続端子３ａ，３ｂに接続されている電気回路は閉となる。

一方、コイル６に通電されないときは、鉄心５の両端面５ａ，５ａに磁極が生じず、第１，第２磁性体４ａ，４ｂの対向部に磁場が印加されないから、第１，第２磁性体４ａ，４ｂにも磁極が生じない。この結果、図４（ｂ）に示すように、第１，第２接点２２ａ，２２ｂと第１，第２固定接点８ａ，８ｂとは第１，第２支持体１ａ，１ｂの弾性復元力によって夫々切り離された状態に戻り、第１，第２接続端子３ａ，３ｂに接続されている電気回路は開となる。

本実施の形態のように構成された継電器においては、異常発生時に電気回路を開にするために用いる場合に適用可能であり、異常発生時にコイル６に通電することなく、電気回路を遮断することができるから、前記異常がコイル６への給電回路に生じた場合も対応可能である。

なお、以上の実施の形態においては、第１，第２支持体１ａ，１ｂの両方が可撓であるとしているが、どちらか一方のみでもよい。また、以上の実施の形態においては、第１，第２支持体１ａ，１ｂを互いに離反する方向に撓めることにより第１，第２接点を離反させるように構成してあるが、第１，第２支持体１ａ，１ｂが可撓である必要はなく、第１，第２接点を離反可能な構成であればよい。

また、以上の実施の形態においては、基部１０と平行をなす第１，第２磁性体の両側面に両端面５ａ，５ａが対向するように鉄心５を配してあるが、これに限定されず、基部１０と直角をなす第１，第２磁性体の両側面に鉄心５の両端面５ａ，５ａが対向するように鉄心５を配してもよい。

更に、以上の実施の形態においては、第１，第２支持体１ａ，１ｂの端部に第１，第２接点を設け、該第１，第２接点を囲繞するように第１，第２磁性体を設けているが、これに限定されず、第１，第２接点を第１，第２支持体１ａ，１ｂの適宜の軸長方向位置に設けることができるし、第１，第２接点と第１，第２磁性体とを離れた位置に設けてもよい。

本発明は、その他、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において種々変更した形態にて実施することが可能である。

本発明に係る継電器の概略構成を示す図である。 本発明に係る継電器の動作説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る継電器の概略構成を示す図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る継電器の概略構成を示す図である。 本発明の図４に示す実施の形態に係る継電器の動作説明図である。

符号の説明

１ａ 第１支持体、１ｂ 第２支持体、２ａ，２２ａ 第１接点、２ｂ，２２ｂ 第２接点、４ａ，１４ａ 第１磁性体、４ｂ，１４ｂ 第２磁性体、５ 鉄心（磁場印加手段，電磁石）、６ コイル（磁場印加手段，電磁石）、７ 導電体、１０ 基部、２４ａ，２４ｂ 凸部

Claims (6)

1. 電気回路を開閉する継電器において、前記電気回路に接続されるべき第１，第２接点と、該第１，第２接点を接離可能に支持する第１，第２支持体と、該第１，第２支持体に夫々設けられ、対向する第１，第２磁性体と、該第１，第２磁性体の対向部に前記第１，第２接点の接離方向と交叉する方向の磁場を印加する磁場印加手段とを備えることを特徴とする継電器。
2. 前記第１，第２接点は、前記第１，第２支持体の前記第１，第２磁性体の対向部と同じ側に互いに接触可能に夫々設けてあり、前記磁場印加手段により磁場が印加されたときに、離反するように構成してある請求項１記載の継電器。
3. 前記第１，第２接点は、前記第１，第２支持体の前記第１，第２磁性体の対向部とは逆側に夫々設けてあり、前記磁場印加手段により磁場が印加されたときに、前記第１接点と前記第２接点とを接続する導電体を備えている請求項１記載の継電器。
4. 前記第１，第２磁性体は、互いに他方に向けて突出し、対向する凸部を夫々備えている請求項１又は請求項２に記載の継電器。
5. 前記磁場印加手段は、電磁石である請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の継電器。
6. 前記電磁石は、断面形状が略Ｕ字形であり、前記第１，第２接点の接離方向と略直交する面内にて、前記電磁石の両端部が前記第１，第２磁性体の対向部に夫々対面するように設けてある請求項５記載の継電器。

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