JP3879131B2 - マトリクスリレー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス状に複数の磁気保持型ラッチングリレーを配置したマトリクスリレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話交換機に用いるマトリクスリレーは磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を所定間隔で一体突出形成してあるヨークを長手方向が列方向となるようにして複数行方向に並行配設するとともに同時成形により一体化した合成樹脂製ベースを備え、該ベースの上面にマトリクス状に配置された各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯としたマトリクスリレーが既に提案されている。
【０００３】
このマトリクスリレーは、図１４に示す複数の鉄芯２を所定間隔に一体に立設した磁性金属材料からなるヨーク３を長手方向が列方向となるようにして行方向に所定間隔開けて複数並行配置し、これらヨーク３を同時成形により合成樹脂成形品のベース１に埋設したもので、図１１に示すようにベース１の上面に各ヨーク３の鉄芯２をマトリクス状（実施例では行方向に８本、列方向に８本の鉄芯２が立設される）に配列してある。これら各鉄芯２に対応して図１７、図１８に示すように励磁コイルブロック４、可動アマチュアブロック１１、固定接点ブロック９及び磁気保持用の永久磁石１２が配設されて夫々において磁気保持型ラッチングリレー（以下リレーと称する）が構成される。
【０００４】
ここでヨーク３は図１４に示すように基部３ａの上部に所定の間隔で打抜き加工等によりマトリクスリレーの列方向の各リレーの鉄芯２と凸部６とを交互に一体に形成してある。
ベース１は図１１、図１５、図１７、図１８に示すように各凸部６を同時成形により埋め込んで台部７を各凸部６毎に形成するとともに、この凸部６に対応する鉄芯２の位置とは反対側に凸部６の背部との間に若干の間隙を開けて連設して行方向の略両端に亘る巾のリブ８を立設し、更に最も外側の行の鉄芯２群に対応して余分にリブ８’を立設してある。また行方向における一端部（図１１に於いて左端の列）に位置する台部７は他の台部７より行方向の巾を広くしてある。各台部７上には固定接点ブロック９を取り付ける際の位置決め用の突起体５を一体に突設してある。また鉄芯２とリブ８との間のベース１上には各鉄芯２に対応させて所定間隔で９本の支柱２６を一体立設している。これら支柱２６は後述する可動アマチュアブロック１１を支持するためのもので、列方向の鉄芯２を結ぶ線の両側に位置しており、各鉄芯２に対して２本ずつ対応するようになっている。そして行方向の両端（図１１において左右端の列）に位置する支柱２６は両端に位置する鉄芯２に対応するものであるが、その他の支柱２６は両側の鉄芯２で共有される。
【０００５】
各リレーは鉄芯２及びヨーク３と、図１８、図１９に示す固定接点ブロック９と、図１２、図１３に示す励磁コイルブロック４と、図２１に示す永久磁石１０と、図２２、図２３に示す可動アマチュアブロック１１と、図２４に示す磁気シャント１２とを用いて構成されるわけであるが、励磁コイルブロック４は絶縁樹脂材からなるコイルボビン１３とこのコイルボビン１３に巻装した励磁コイル１４とで構成され、行方向に配列された各鉄芯２に対応する各励磁コイルブロック４は一体連結されて一つの部品集合体となっている。
【０００６】
各励磁コイルブロック４はコイルボビン１３の下側鍔部１３ａに励磁コイル１４の始端、終端に電気的に接続されるコイル端子１５ａ，１５ｂの一部を同時成形により埋設しており、両コイル端子１５ａ．１５ｂは一端に励磁コイル１４の両端を半田付け等により接続固定するための巻線接続部１６ａ，１６ｂを形成し、この巻線接続部１６ａ，１６ｂを下側鍔部１３ａの一側より突出させている。またコイル端子１５ａの他端は八の字状に分かれ、夫々の分岐片１７、１７を下側鍔部１３ａの他側の両隅より突出させている。またコイル端子１５ｂの他端は巻線接続部１６ｂが突出する下側鍔部１３ａの一側面に直交する側面より突出させ、この突出部の先端を下方に向けて直角に折り曲げられている。
【０００７】
そしてこの励磁コイルブロック４を行方向の鉄芯２の数に対応させて横一列に配置するとともに隣接する励磁コイルブロック４同士において、隣合う分岐片１７の先端同士を溶接固定することにより一つの部品集合体を構成し、また分岐片１７同士の溶接固定により、各励磁コイルブロック４のコイル端子１５ａは電気的には共通接続されることになり、電気的に接続するための配線や、プリント基板を必要としない。
【０００８】
而して一つの部品集合体となった各励磁コイルブロック４はコイルボビン１３の透孔をベース１上に突出している行方向の各鉄芯２に被挿することによりベース１に配設されることになる。ここで各コイル端子１５ｂの他端の下向き折り曲げ先端部をベース１に図１６に示すように各鉄芯２に対応して穿設してある端子孔１８を介してベース１の下面側に突出させ、コイル端子１０２とする。また行方向の一方の端部に位置する励磁コイルブロック４のコイル端子１５ａの分岐片１７の先端はブロックの両端において夫々下方に折り曲げ延長して、その延長先端を上記端子孔１８と同様にベース１に穿設された端子孔１９を通じて下面側へ突出させ、共通コイル端子１０１ａ，１０１ｂとする。
【０００９】
永久磁石１０は上下端が異なる磁極に着磁されたもので行方向に配列されるリレー群に対して１枚ずつ配設される。その配設構造は次のようになっている。つまり図１８に示すように永久磁石１０を配設しようとするリレーに対応した台部７に近接せるリブ８の台部７とは反対側の面に沿ってベース１と一体に形成した突出部７０の立面に沿うように磁気シャント１２をベース１上に配置して固定し、この磁気シャント１２とリブ８との間の突出部７０上に永久磁石１０を配設固定するのである。尚余分に設けたリブ８’に対しても上記と同様に突出部７０を設けて、上記と同様に磁気シャント１２とリブ８’で挟むようにして突出部７０上に永久磁石１０を配設固定する。
【００１０】
尚磁気シャント１２は磁性金属板からなり、行方向のリレー群に対して永久磁石１０と同様に１枚ずつ配設される。
固定接点ブロック９は図１７、図１９に示すように行方向が長手方向の並行する端子板３０、３０間に行方向に配列されるリレーに対応した所定間隔で配設されるもので、端子板３０，３０間に同時成形により形成され正面から見た形状が略山状の絶縁性合成樹脂製の基台３３と、この基台３３の中央突出片の両側部の上面に夫々端子板３０，３０の上端より一体延設されて配置される平片３１、３１と、各平片３１，３１の中央上面に設けられた固定接点３２，３２とで構成され、基台３３の下部には図２０に示すように台部７の上面に突設した突起体５を嵌め込む溝３４を形成している。
【００１１】
而して端子板３０，３０間に配設された固定接点ブロック９を配設するに当たっては、行方向に配設された各固定接点ブロック９の基台３３下部の溝３４に対応する台部７の突起体５を図１８に示すように嵌めて対応する台部７上に各基台３３を載置する。この際突起体５の先端が溝３４の奥端面に当たるまで突起体５を溝３４に押し込むことにより固定接点３２、３２の高さ位置が対応する鉄芯２の磁極面の高さ位置に対して精度良く決めされる。また各端子板３０，３０は基台３３の両側位置に於いて下方にＵ字状に屈曲しており、基台３３を台部７上に配設する際に両端子板３０，３０の屈曲部３０ａ，３０ａが両側の台部７の列方向の両面を挟むことになる。
【００１２】
このようにして行方向の各リレーに対応する固定接点ブロック９群を一つの部品集合体として扱うことができるため組み立て性が向上する。
尚端子板３０，３０の一端部はその上端より相対する方向に水平片３０ｂ、３０ｂを延長しており、この水平片３０ｂ、３０ｂを行端の巾広の台部７上に載置する。また端子板３０，３０の他端部は下方向に延長されて固定接点端子３５ａ，３５ｂを形成しており、これら固定接点端子３５ａ，３５ｂはベース１に形成した端子孔３６、３６を介してベース１下面に突出する。
【００１３】
可動アマチュアブロック１１は、図２３に示すように中央に磁性材からなる可動アマチュア２０と、この可動アマチュア２０の両側に並行配置される可動接点ばね２１，２１と、可動アマチュア２０及び可動接点ばね２１、２１の中央より基端側に偏位した部位を同時成形により埋め込んで支持固定する絶縁性の合成樹脂成形品からなる支持体２２とで構成され、支持体２２より突出した各可動接点ばね２１の基端部位２１ａを可動接点ばね２１の外側方に並行配置される共通端子板２３に結合して電気的に接続するとともに、機械的に共通端子板２３，２３に固定される。ここで可動接点ばね２１の基端部位２１ａは先端を外側方にＬ字状に折り曲げてこのＬ状片２１ｂの可動接点ばね２１の長手方向と直交する片を可動接点ばね２１の平板面に対して下方に直角に折り曲げ、更にＬ状片２１ｂの可動接点ばね２１の長手方向と並行する片の先端を更に外側方に延長し、その先端に更に共通端子板２３の平板面に結合するための結合面を持つ結合片２１ｃを一体形成している。そしてこの結合片２１ｃの両側に共通端子板２３より突出させたダボ２４を貫挿してかしめ固定することにより可動アマチュアブロック１１は並行する共通端子板２３、２３間に機械的に固定保持され、また各可動接点ばね２１が電気的に接続される。そして可動接点ばね２１，２１の結合部位が可動アマチュア２０の揺動動作時の支点となるのである。
【００１４】
ここで共通端子板２３，２３は、同一の列方向に配置されるリレー群に共通に使用されるもので、列方向が長手となり可動アマチュアブロック１１を列方向のリレーに対応するように所定間隔で上記のように固定保持する。
而して可動アマチャブロック１１を鉄芯２上方に配置するに当たっては、可動アマチュアブロック１１の結合部位付近において形成した共通端子板２３の下向きＵ字状屈曲部２３ａを列方向の各鉄芯２に対応した両側の支柱２６の上面に形成せる溝２７に上方から嵌めて、列方向に於いて支柱２６…間に共通接点板２３を架設する。この架設により各可動アマチュアブロック１１は共通端子板２３、２３を通じて支柱２６に支持される形となって対応する鉄芯２上方に配置され、可動アマチュア２０の自由端は鉄芯２の磁極面に対向し、基端の下面は永久磁石１０の突出磁極１０ａに載置されることになる。
【００１５】
そして可動接点ばね２１、２１の自由端に設けた可動接点３９、３９は固定接点ブロック９の両側の固定接点３２、３２に対向し、固定接点３２、３２との間で接触開離することができるようになる。また共通端子２３、２３の一端より下方向に延長して形成された可動接点端子４１ａ、４１ｂはベース１に穿設してある端子孔４２を介してベース２の下面側に突出する。
【００１６】
以上のようにして個々のリレーは固定接点ブロック９、可動アマチュアブロック１１、永久磁石１０、磁気シャント１２、鉄芯２により構成され、全体としてはベース１上に８×８個のリレーがマトリクス状に配設される。
このようにしてマトリクス状にリレーを配設したベース１の開口部に図２６に示すカバー４０を被着することにより本発明のマトリクスリレーが完成する。
【００１７】
次にリレー単体の動作に付いて図２７に基づいて説明すると、まず可動接点ばね２１、２１のばね力で可動アマチュアブロック１１の可動アマチュア２０が鉄芯２の磁極面から離れている状態において、励磁コイル１４と鉄芯２とで構成される電磁石部の励磁方向が永久磁石１０の励磁方向と同方向となるように励磁電流を流すと、可動アマチュア２０の自由端は鉄芯２の磁極面に吸引される。この際可動接点ばね２１、２１は共通端子板２３との結合部位を支点として撓み、自由端の可動接点３９を固定接点３２に弾接する。そして永久磁石１０、ヨーク３、鉄芯２、可動アマチュア２０、永久磁石１０の閉磁路が形成され、励磁コイル１０に流す励磁電流を遮断しても可動アマチュア２０と鉄芯２との吸着状態は永久磁石１０の磁力で保持されることになる。つまり磁気保持型のラッチングリレーとして動作する。次に永久磁石１０による吸引力を打ち消す方向の励磁電流を電磁石部の励磁コイル１４に流すと、永久磁石１４の吸引力が可動アマチュア２０に働かず、可動アマチュア２０は可動接点ばね２１のばね力により図２７に示す状態に戻ることになる。
【００１８】
このようにして励磁コイル１４に流す励磁電流の方向を切り換えることにより、可動接点ばね２１、２１の自由端と固定接点３２、３２との間を接触、開離させることができる。
さて各リレーにおいては、図２７に示すように自己のために設けた永久磁石１０の磁束Ａの他に、自己の永久磁石１０の位置とは反対側に隣接するリレーの永久磁石１０の磁束Ｂも、該永久磁石１０、共通のヨーク３、鉄芯２、可動アマチュア２０、該永久磁石１０の経路で流れ、その磁気干渉は避けられない。ところが自己の永久磁石１０の反対側にリレーが設けられない端の行においては、隣接するリレーの永久磁石１０の磁気干渉が無くなるため、他の行のリレーとは異なる吸引力特性となる。そこでこの端の行のリレーについても他の行のリレーと同様に自己の永久磁石１０以外の永久磁石の磁気干渉を同等に受けるために、上述のようにリブ８’を利用して余分に永久磁石１０に配設してある。従って隣接するリレーが存在しない端の行のリレーにおいても他の行のリレーと同様な磁気干渉を受けて吸引力特性が他の行のリレーと同等なものとなる。
【００１９】
図２８は、プリント基板１０３上に、本発明のマトリクスリレーを４個（Ａ乃至Ｄ）を搭載し、１６×１６のマトリクススイッチを構成した使用例を示す。尚図２８ではマトリクスリレーＡ乃至Ｄは外形線と端子のみを示している。
プリント基板１０３の裏面では、各マトリクスリレーＡ乃至Ｄのコイル端子１０２にダイオードアレイ１０４が接続され、ダイオードアレイ１０４は縦方向のプリント配線１１１により共通に接続されている。隣接するマトリクスリレー間は、コイル共通端子１０１ａ，１０１ｂ、固定接点端子３５ａ，３５ｂ、可動接点端子４１ａ、４１ｂ同士が接続されている。また、マトリクスリレーＡ（左上）、Ｃ（左下）の左側の固定接点端子３５ａ、マトリクスリレーＢ（右上），Ｄ（右下）の右側のコイル共通端子１０１ｂ、マトリクスリレーＣ，Ｄの下側の可動接点端子４１ａは夫々行配線端子１０５、コイルアース端子１０６、列配線端子１０７につながっている。ダイオードアレイをつなぐ、プリント配線１１１はマトリクスリレーＢ，Ａの上側とダイオード端子１８につながっている。
【００２０】
図２９は上記ダイオードアレイ１０４の内部回路を示し、この内部回路では二つのダイオード１１０ａ、１１０ｂが直列接続され、中央と両端から端子１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃが出ている。
図３０は図２８に示したマトリクススイッチの回路を示しており、この回路では、４個のマトリクスリレーＡ乃至Ｄを図２８に示すように配線することにより、１６×１６接点のマトリクススイッチが構成される。尚図２８では内部のスイッチを省略してある。この図示回路は、コイルアース端子１０６とダイオード端子１０８を適当に接地又は電源に接続することにより、任意の行配線端子１０５を任意の列配線端子１０７と接続することができる。
【００２１】
以下本マトリクススイッチの動作原理を説明する。
まず初期状態では、全ての接点は開いており、全ての行配線端子と列配線端子は絶縁されている。次にダイオード端子１０８2 にプラスの電圧を加え、コイルアース端子１０６1 を接地する。すると、電流がダイオード端子１０８2 、ダイオード１１０ａ1 、コイル３1 、コイルアース端子１０６1 を通って流れ、可動接点２９1 ，２９2 が閉じ、列配線端子１０７1 ，１０７2 が行配線端子１０５2 ，１０５1 とつながる。次にダイオード端子１０８1 を電源から切離し、コイルアース端子１０６1 の接地を切り離す。するとコイル端子３1 の電流は切れるが、マトリクスリレーは自己保持性を有するから、可動接点２９1 ，２９2 、固定接点３０1 ，３０2 の接続は保持される。次に、ダイオード端子１０８1 にマイナスの電圧を加え、コイルアース端子１０６1 を接地する。すると、電流がコイルアース端子１０６1 、コイル３1 、ダイオード１１０ｂ1 、ダイオード端子１０８1 を通って流れる。ダイオード端子１０８2 にプラスの電圧を加えた場合と逆方向にコイル３1 に電流が流れ、可動接点２９1 ，２９2 が開き、列配線端子１０７1 、１０７2 が行配線端子１０５2 、１０５1 から切り離される。次に、ダイオード端子１０８1 を電源から切離し、コイルアース端子１０６1 の接地を切り離す。すると、コイル３1 の電流は切れるが、マトリクスリレーは自己保持性を有するから、可動接点２９1 ，２９2 、固定接点３０1 ，３０2 は開いたままとなる。
【００２２】
以上のようにして、コイルアース端子１０６を接地し、ダイオード端子１０８にプラス又はマイナスの電圧を加えることにより、行配線端子１０５と列配線端子１０７の接続、切離しを行うことができる。上の例では、可動接点２９1 、２９2 の接続を示したが、他の接点を開閉する場合も同様である。その接点を含む列のコイルアース端子１０６と行のダイオード端子１０８を接地し、電圧印加を行えばよい。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記の従来例では各励磁コイルブロック４のコイルを巻装したコイルボビン１３一つ一つを溶接し８連を１つの部品集合体として構成していたため、溶接の手間などが必要であり励磁コイルブロックの連結作業の組立工数が多いという問題があった。また強度的にも弱かった。
【００２４】
更に付設するダイオードアレイはプリント基板に実装し、プリント基板を配線接続する構成であった。
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは複数の励磁コイルブロックを一つの部品集合体とする際の連結するための溶接の手間が不要で組立工数が少なく、しかも強度的にも強い励磁コイルを備えたマトリクスリレーを提供するにある。
【００２５】
請求項２の発明の目的とするところは、請求項１の発明の目的に加えて、励磁コイルの積層プリント基板のコイルパータン間の接続が溶接を用いることなく容易に接続できるマトリクスリレーを提供するにある。
請求項３の発明の目的とするところは請求項１の発明の目的に加えて、ダイオードアレーを実装するためのプリント基板が不要で且つダイオードアレーのための配線接続が不要なマトリクスリレーを提供するにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を合成樹脂製ベースの上面に所定間隔で行及び列方向に配置突設して各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯とし、同一行もしくは同一列方向の各電磁石部の励磁コイルを同一の積層プリント基板に各電磁石部に対応するように所定の間隔を開けて形成したコイルパターンにより構成し、前記積層プリント基板は、３層構造となった励磁コイル形成層を設け、この励磁コイル層の最下層及び中間層の上面に平面状のコイルパターンを夫々形成し、前記中間層を積層方向に貫通した端子により前記最下層及び前記中間層に形成している前記両コイルパターンの一端を接続することで直列接続された前記両コイルパターンにより励磁コイルを構成し、前記中間層の上面に中間層の前記コイルパターンの他端に接続した端子を導出し、前記励磁コイルの一端を前記積層プリント基板内部の共通回路パターンに半田接続し、前記励磁コイルの他端を前記励磁コイルの近傍に貫通したコイル端子に接続し、前記励磁コイル部位の中心には前記電磁石部の鉄芯を貫通させる貫通孔を設けているので、励磁コイルブロックの励磁コイルを溶接で連結して一つの部品集合体としたものに比べて強度が向上し、またコイルや配線部分が露出しないため絶縁も確実となり、更に各励磁コイルのコイル端子間の溶接連結が不要であるため製作が容易となる。
【００２７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記励磁コイルの励磁方向を決めるダイオードアレイを前記積層プリント基板の上面に実装したものであるから、ダイオードアレイを各励磁コイル毎に配線するためのプリント基板を必要とせず、また各プリント基板を接続するための煩雑な配線が必要なくなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
従来では個々の励磁コイルブロック４を８個連結して一つの部品集合体を構成していたが、本実施形態のマトリクスリレーでは図４に示すように励磁コイル１４を８個設けた部品集合体を励磁コイルブロック４とした構成が上記の従来のマトリクスリレーと異なる他は、同じ構成であるため、同じ構成の部材には同じ番号、記号を付し、説明は省略する。
【００２９】
本実施形態の励磁コイルブロック４は、図１、図２に示すように多層の積層プリント基板５０に各励磁コイル１４のコイルパターンを形成して８連を一体化したものであり、積層プリント基板５０の個々の励磁コイル１４部位の中心には鉄芯２を貫挿するための貫通孔５２を貫通形成している。
積層プリント基板５０は図３（ｃ）に示すように３層構造となった励磁コイル形成層を設けており、各励磁コイル１４に対応して第１層５０1 ，第２層５０2 の上面に図３（ｂ），（ａ）に示すように平面状のコイルパターン５１ａ，５１ｂを形成し、第２層５０2 を積層方向に貫通した端子５４によりコイルパターン５１ａ、５１ｂの一端を接続してコイルパターン５１ａ，５１ｂを直列に接続するとともに、第３層５０3 の表面にコイルパターン５１ｂの他端に接続した端子５５を導出している。この直列接続されたコイルパターン５１ａ、５１ｂにより励磁コイル１４が形成される。そしてその一端は積層プリント基板５０の内部で積層プリント基板５０の両端方向に形成された共通回路パターン５３に半田接続され、他端は各励磁コイル１４部位の近傍位置において積層プリント基板５０を貫設したコイル端子１０２に半田付け接続され、上記共通回路パータン５３の両端は、積層プリント基板５０を貫通した共通コイル端子１０１ａ、１０１ｂに半田付けされる。
【００３０】
而して上述のように形成した積層プリント基板５０により８連の励磁コイル１４が一体に設けられて励磁コイルブロック４が構成される。
この励磁コイルブロック４を、従来の励磁コイルブロック４を８個連結した部品集合体に代えて使用することにより、従来と同様なマトリクスリレーを構成することができ、特に本発明マトリクスリレーの励磁コイルブロック４は個々のコイルボビンの端子を溶接して連結する作業が不要となり、しかも積層プリント基板５０内に励磁コイル１４を設けることにより強度的にも強く、更に配線部分が露出しないため絶縁が確実に行なえ、またコイルの占積率も高くなるという利点がある。
【００３１】
（実施形態２）
本実施形態はダイオードアレイをプリント基板に個々に実装するのではなく、図５乃至図８に示すように積層プリント基板５０の最上層の上面に各励磁コイル１４に対応してダイオードアレイ１０４を接続するための回路パータンを形成し、積層プリント基板５０の最上層の上面にダイオードアレイ１０４を実装したものである。回路パターンは、ダイオードアレイ１０４を構成する２つのダイオードの直列回路の両端を接続する共通ライン２００1 、２００2 と、図６（ａ）に示す各励磁コイル１４の一端ａにダイオードの直列回路の中点を接続するためのパターン２０１…からなり、共通ライン２００1 ，２００2 を積層プリント基板５０の上面両側に長手方向に形成し、パターン２０１を各励磁コイル１４に対応するように形成している。共通ライン２００1 ，２００2 には夫々積層プリント基板５０の両端下面に夫々突設したコイルアース端子１０６に接続される。
【００３２】
励磁コイルブロック４の構造は実施形態１と同様な構成であるが、各励磁コイル１４の他端ｂは列方向に共通接続されるようになり、そのために図７に示すように共通端子体２０２を各列毎に設けることになる。つまり共通端子体２０２は両端を下方向に向けてコイル共通端子１０１ａ，１０１ｂを形成するとともに、所定間隔で共通接続端子２０３…を一体突設し、この共通接続端子２０３を各励磁コイル１４の他端ｂが臨む端子孔２０４…に下方から挿入して各励磁コイル１４の他端ｂと挿入された共通接続端子２０３とを半田付けにより電気的に結合するようになっている。
【００３３】
図９は図２８の場合と同様に４のマトリクスリレーＡ乃至Ｄを用いた場合におけるダイオードアレイ１０４と、各端子との関係を示すものであり、図２８の場合と同じ役割を持つ端子には同じ番号を付しここでの説明は省略する。
尚上記マトリクスリレーでは、列方向の両端のリレーの電磁石部の吸引力が内側のリレーの電磁石部の吸引力よりも弱くなるのを防ぐために、端の行のリレーに対しては余分に永久磁石１０を並設している。一方行方向の両端に位置するリレーの電磁石部の吸引力も内側に位置するリレーの電磁石部の吸引力よりも弱くなるため、磁気シャント１２の両端に図１０（ａ）に示すように切欠１２ａを形成して、磁気シャント１２の両端に流れる磁束を増加させ、両端位置にあるリレーの電磁石部の吸引力を増大させ、行方向、列方向ともに略同じ吸引力特性を得るようにしても良い。この場合切欠１２ａにより高さ方向に位置決めされている安定した吸引特性が得られる。
【００３４】
また磁気シャント１２に流れる磁束を変えてリレーの吸引力を調整するために図１０（ｂ）に示すように突起１２ｂを設けて調整するようにしても良く、また磁気シャント１２の厚さｔと切欠１２ａの高さｈを変えるようにしても良い。また磁気シャント１２の材料を変えることにより調整するようにしても良い。この場合磁性ステンレス材料等を用いると、メッキの必要が無くなるという利点もある。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を合成樹脂製ベースの上面に所定間隔で行及び列方向に配置突設して各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯とし、同一行もしくは同一列方向の各電磁石部の励磁コイルを同一の積層プリント基板に各電磁石部に対応するように所定の間隔を開けて形成したコイルパターンにより構成し、前記積層プリント基板は、３層構造となった励磁コイル形成層を設け、この励磁コイル層の最下層及び中間層の上面に平面状のコイルパターンを夫々形成し、前記中間層を積層方向に貫通した端子により前記最下層及び前記中間層に形成している前記両コイルパターンの一端を接続することで直列接続された前記両コイルパターンにより励磁コイルを構成し、前記中間層の上面に中間層の前記コイルパターンの他端に接続した端子を導出し、前記励磁コイルの一端を前記積層プリント基板内部の共通回路パターンに半田接続し、前記励磁コイルの他端を前記励磁コイルの近傍に貫通したコイル端子に接続し、前記励磁コイル部位の中心には前記電磁石部の鉄芯を貫通させる貫通孔を設けているので、励磁コイルブロックの励磁コイルを溶接で連結して一つの部品集合体としたものに比べて強度が向上し、またコイルや配線部分が露出しないため絶縁も確実となり、更に各励磁コイルのコイル端子間の溶接連結が不要であるため製作が容易となるという効果がある。
【００３６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記励磁コイルの励磁方向を決めるダイオードアレイを前記積層プリント基板の上面に実装したものであるから、ダイオードアレイを各励磁コイル毎に配線するためのプリント基板を必要とせず、また各プリント基板を接続するための煩雑な配線が必要なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１の励磁コイルブロックの構成説明図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの斜視図である。
【図２】（ａ）は同上の励磁コイルブロックの上面図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの下面図である。
【図３】同上の励磁コイルブロックの製造方法の説明図である。
【図４】同上の一部省略且つ縮小せる全体分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２の励磁コイルブロックの斜視図である。
【図６】（ａ）は同上のダイオードアレイの実装前の同上の励磁コイルブロックの上面図である。
（ｂ）は同上のダイオードアレイの実装後の同上の励磁コイルブロックの上面図である。
【図７】同上の要部の斜視図である。
【図８】同上の一部省略且つ縮小せる全体分解斜視図である。
【図９】同上を用いたマトリクススイッチの構成図である。
【図１０】（ａ）は各実施形態に用いる磁気シャントの別の例を示す斜視図である。
（ｂ）は各実施形態に用いる磁気シャントの他の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の基本となる従来のマトリクスリレーのベース部位の斜視図である。
【図１２】同上の励磁コイルブロックの部品集合体の斜視図である。
【図１３】（ａ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる下面図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる正面図である。
【図１４】同上のヨークの斜視図である。
【図１５】同上の一部省略したベース部位の上面図である。
【図１６】同上の一部省略したベース部位の下面図である。
【図１７】同上の水平断面図である。
【図１８】同上の図１７のＸ−Ｘ断面図である。
【図１９】同上の固定接点ブロックの部品集合体の斜視図である。
【図２０】同上の固定接点ブロックの一部省略せる断面図である。
【図２１】同上の永久磁石の斜視図である。
【図２２】同上の可動アマチュアブロックの部品集合体の斜視図である。
【図２３】（ａ）は同上の可動アマチュアブロック部位の一部省略せる上面図である。
（ｂ）は同上の可動アマチュアブロック部位の一部省略せる列方向の断面図である。
（ｃ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる行方向の断面図である。
【図２４】同上の磁気シャントの斜視図である。
【図２５】同上の一部省略せる裏面側からみた斜視図である。
【図２６】（ａ）は同上のカバーの下面図である。
（ｂ）は同上のカバーの列方向の断面図である。
（ｃ）は同上のカバーの上面図である。
（ｄ）は同上のカバーの行方向の断面図である。
【図２７】同上の動作説明図である。
【図２８】本発明マトリクスリレーを用いたマトリクススイッチの構成図である。
【図２９】同上に用いるダイオードアレイの構成図である。
【図３０】同上の回路図である。
【符号の説明】
４ 励磁コイルブロック
１４ 励磁コイル
５０ 積層プリント基板
１０１ａ、１０１ｂ 共通コイル端子
１０２ コイル端子
５２ 貫通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス状に複数の磁気保持型ラッチングリレーを配置したマトリクスリレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話交換機に用いるマトリクスリレーは磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を所定間隔で一体突出形成してあるヨークを長手方向が列方向となるようにして複数行方向に並行配設するとともに同時成形により一体化した合成樹脂製ベースを備え、該ベースの上面にマトリクス状に配置された各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯としたマトリクスリレーが既に提案されている。
【０００３】
このマトリクスリレーは、図１４に示す複数の鉄芯２を所定間隔に一体に立設した磁性金属材料からなるヨーク３を長手方向が列方向となるようにして行方向に所定間隔開けて複数並行配置し、これらヨーク３を同時成形により合成樹脂成形品のベース１に埋設したもので、図１１に示すようにベース１の上面に各ヨーク３の鉄芯２をマトリクス状（実施例では行方向に８本、列方向に８本の鉄芯２が立設される）に配列してある。これら各鉄芯２に対応して図１７、図１８に示すように励磁コイルブロック４、可動アマチュアブロック１１、固定接点ブロック９及び磁気保持用の永久磁石１２が配設されて夫々において磁気保持型ラッチングリレー（以下リレーと称する）が構成される。
【０００４】
ここでヨーク３は図１４に示すように基部３ａの上部に所定の間隔で打抜き加工等によりマトリクスリレーの列方向の各リレーの鉄芯２と凸部６とを交互に一体に形成してある。
ベース１は図１１、図１５、図１７、図１８に示すように各凸部６を同時成形により埋め込んで台部７を各凸部６毎に形成するとともに、この凸部６に対応する鉄芯２の位置とは反対側に凸部６の背部との間に若干の間隙を開けて連設して行方向の略両端に亘る巾のリブ８を立設し、更に最も外側の行の鉄芯２群に対応して余分にリブ８’を立設してある。また行方向における一端部（図１１に於いて左端の列）に位置する台部７は他の台部７より行方向の巾を広くしてある。各台部７上には固定接点ブロック９を取り付ける際の位置決め用の突起体５を一体に突設してある。また鉄芯２とリブ８との間のベース１上には各鉄芯２に対応させて所定間隔で９本の支柱２６を一体立設している。これら支柱２６は後述する可動アマチュアブロック１１を支持するためのもので、列方向の鉄芯２を結ぶ線の両側に位置しており、各鉄芯２に対して２本ずつ対応するようになっている。そして行方向の両端（図１１において左右端の列）に位置する支柱２６は両端に位置する鉄芯２に対応するものであるが、その他の支柱２６は両側の鉄芯２で共有される。
【０００５】
各リレーは鉄芯２及びヨーク３と、図１８、図１９に示す固定接点ブロック９と、図１２、図１３に示す励磁コイルブロック４と、図２１に示す永久磁石１０と、図２２、図２３に示す可動アマチュアブロック１１と、図２４に示す磁気シャント１２とを用いて構成されるわけであるが、励磁コイルブロック４は絶縁樹脂材からなるコイルボビン１３とこのコイルボビン１３に巻装した励磁コイル１４とで構成され、行方向に配列された各鉄芯２に対応する各励磁コイルブロック４は一体連結されて一つの部品集合体となっている。
【０００６】
各励磁コイルブロック４はコイルボビン１３の下側鍔部１３ａに励磁コイル１４の始端、終端に電気的に接続されるコイル端子１５ａ，１５ｂの一部を同時成形により埋設しており、両コイル端子１５ａ．１５ｂは一端に励磁コイル１４の両端を半田付け等により接続固定するための巻線接続部１６ａ，１６ｂを形成し、この巻線接続部１６ａ，１６ｂを下側鍔部１３ａの一側より突出させている。またコイル端子１５ａの他端は八の字状に分かれ、夫々の分岐片１７、１７を下側鍔部１３ａの他側の両隅より突出させている。またコイル端子１５ｂの他端は巻線接続部１６ｂが突出する下側鍔部１３ａの一側面に直交する側面より突出させ、この突出部の先端を下方に向けて直角に折り曲げられている。
【０００７】
そしてこの励磁コイルブロック４を行方向の鉄芯２の数に対応させて横一列に配置するとともに隣接する励磁コイルブロック４同士において、隣合う分岐片１７の先端同士を溶接固定することにより一つの部品集合体を構成し、また分岐片１７同士の溶接固定により、各励磁コイルブロック４のコイル端子１５ａは電気的には共通接続されることになり、電気的に接続するための配線や、プリント基板を必要としない。
【０００８】
而して一つの部品集合体となった各励磁コイルブロック４はコイルボビン１３の透孔をベース１上に突出している行方向の各鉄芯２に被挿することによりベース１に配設されることになる。ここで各コイル端子１５ｂの他端の下向き折り曲げ先端部をベース１に図１６に示すように各鉄芯２に対応して穿設してある端子孔１８を介してベース１の下面側に突出させ、コイル端子１０２とする。また行方向の一方の端部に位置する励磁コイルブロック４のコイル端子１５ａの分岐片１７の先端はブロックの両端において夫々下方に折り曲げ延長して、その延長先端を上記端子孔１８と同様にベース１に穿設された端子孔１９を通じて下面側へ突出させ、共通コイル端子１０１ａ，１０１ｂとする。
【０００９】
永久磁石１０は上下端が異なる磁極に着磁されたもので行方向に配列されるリレー群に対して１枚ずつ配設される。その配設構造は次のようになっている。つまり図１８に示すように永久磁石１０を配設しようとするリレーに対応した台部７に近接せるリブ８の台部７とは反対側の面に沿ってベース１と一体に形成した突出部７０の立面に沿うように磁気シャント１２をベース１上に配置して固定し、この磁気シャント１２とリブ８との間の突出部７０上に永久磁石１０を配設固定するのである。尚余分に設けたリブ８’に対しても上記と同様に突出部７０を設けて、上記と同様に磁気シャント１２とリブ８’で挟むようにして突出部７０上に永久磁石１０を配設固定する。
【００１０】
尚磁気シャント１２は磁性金属板からなり、行方向のリレー群に対して永久磁石１０と同様に１枚ずつ配設される。
固定接点ブロック９は図１７、図１９に示すように行方向が長手方向の並行する端子板３０、３０間に行方向に配列されるリレーに対応した所定間隔で配設されるもので、端子板３０，３０間に同時成形により形成され正面から見た形状が略山状の絶縁性合成樹脂製の基台３３と、この基台３３の中央突出片の両側部の上面に夫々端子板３０，３０の上端より一体延設されて配置される平片３１、３１と、各平片３１，３１の中央上面に設けられた固定接点３２，３２とで構成され、基台３３の下部には図２０に示すように台部７の上面に突設した突起体５を嵌め込む溝３４を形成している。
【００１１】
而して端子板３０，３０間に配設された固定接点ブロック９を配設するに当たっては、行方向に配設された各固定接点ブロック９の基台３３下部の溝３４に対応する台部７の突起体５を図１８に示すように嵌めて対応する台部７上に各基台３３を載置する。この際突起体５の先端が溝３４の奥端面に当たるまで突起体５を溝３４に押し込むことにより固定接点３２、３２の高さ位置が対応する鉄芯２の磁極面の高さ位置に対して精度良く決めされる。また各端子板３０，３０は基台３３の両側位置に於いて下方にＵ字状に屈曲しており、基台３３を台部７上に配設する際に両端子板３０，３０の屈曲部３０ａ，３０ａが両側の台部７の列方向の両面を挟むことになる。
【００１２】
このようにして行方向の各リレーに対応する固定接点ブロック９群を一つの部品集合体として扱うことができるため組み立て性が向上する。
尚端子板３０，３０の一端部はその上端より相対する方向に水平片３０ｂ、３０ｂを延長しており、この水平片３０ｂ、３０ｂを行端の巾広の台部７上に載置する。また端子板３０，３０の他端部は下方向に延長されて固定接点端子３５ａ，３５ｂを形成しており、これら固定接点端子３５ａ，３５ｂはベース１に形成した端子孔３６、３６を介してベース１下面に突出する。
【００１３】
可動アマチュアブロック１１は、図２３に示すように中央に磁性材からなる可動アマチュア２０と、この可動アマチュア２０の両側に並行配置される可動接点ばね２１，２１と、可動アマチュア２０及び可動接点ばね２１、２１の中央より基端側に偏位した部位を同時成形により埋め込んで支持固定する絶縁性の合成樹脂成形品からなる支持体２２とで構成され、支持体２２より突出した各可動接点ばね２１の基端部位２１ａを可動接点ばね２１の外側方に並行配置される共通端子板２３に結合して電気的に接続するとともに、機械的に共通端子板２３，２３に固定される。ここで可動接点ばね２１の基端部位２１ａは先端を外側方にＬ字状に折り曲げてこのＬ状片２１ｂの可動接点ばね２１の長手方向と直交する片を可動接点ばね２１の平板面に対して下方に直角に折り曲げ、更にＬ状片２１ｂの可動接点ばね２１の長手方向と並行する片の先端を更に外側方に延長し、その先端に更に共通端子板２３の平板面に結合するための結合面を持つ結合片２１ｃを一体形成している。そしてこの結合片２１ｃの両側に共通端子板２３より突出させたダボ２４を貫挿してかしめ固定することにより可動アマチュアブロック１１は並行する共通端子板２３、２３間に機械的に固定保持され、また各可動接点ばね２１が電気的に接続される。そして可動接点ばね２１，２１の結合部位が可動アマチュア２０の揺動動作時の支点となるのである。
【００１４】
ここで共通端子板２３，２３は、同一の列方向に配置されるリレー群に共通に使用されるもので、列方向が長手となり可動アマチュアブロック１１を列方向のリレーに対応するように所定間隔で上記のように固定保持する。
而して可動アマチャブロック１１を鉄芯２上方に配置するに当たっては、可動アマチュアブロック１１の結合部位付近において形成した共通端子板２３の下向きＵ字状屈曲部２３ａを列方向の各鉄芯２に対応した両側の支柱２６の上面に形成せる溝２７に上方から嵌めて、列方向に於いて支柱２６…間に共通接点板２３を架設する。この架設により各可動アマチュアブロック１１は共通端子板２３、２３を通じて支柱２６に支持される形となって対応する鉄芯２上方に配置され、可動アマチュア２０の自由端は鉄芯２の磁極面に対向し、基端の下面は永久磁石１０の突出磁極１０ａに載置されることになる。
【００１５】
そして可動接点ばね２１、２１の自由端に設けた可動接点３９、３９は固定接点ブロック９の両側の固定接点３２、３２に対向し、固定接点３２、３２との間で接触開離することができるようになる。また共通端子２３、２３の一端より下方向に延長して形成された可動接点端子４１ａ、４１ｂはベース１に穿設してある端子孔４２を介してベース２の下面側に突出する。
【００１６】
以上のようにして個々のリレーは固定接点ブロック９、可動アマチュアブロック１１、永久磁石１０、磁気シャント１２、鉄芯２により構成され、全体としてはベース１上に８×８個のリレーがマトリクス状に配設される。
このようにしてマトリクス状にリレーを配設したベース１の開口部に図２６に示すカバー４０を被着することにより本発明のマトリクスリレーが完成する。
【００１７】
次にリレー単体の動作に付いて図２７に基づいて説明すると、まず可動接点ばね２１、２１のばね力で可動アマチュアブロック１１の可動アマチュア２０が鉄芯２の磁極面から離れている状態において、励磁コイル１４と鉄芯２とで構成される電磁石部の励磁方向が永久磁石１０の励磁方向と同方向となるように励磁電流を流すと、可動アマチュア２０の自由端は鉄芯２の磁極面に吸引される。この際可動接点ばね２１、２１は共通端子板２３との結合部位を支点として撓み、自由端の可動接点３９を固定接点３２に弾接する。そして永久磁石１０、ヨーク３、鉄芯２、可動アマチュア２０、永久磁石１０の閉磁路が形成され、励磁コイル１０に流す励磁電流を遮断しても可動アマチュア２０と鉄芯２との吸着状態は永久磁石１０の磁力で保持されることになる。つまり磁気保持型のラッチングリレーとして動作する。次に永久磁石１０による吸引力を打ち消す方向の励磁電流を電磁石部の励磁コイル１４に流すと、永久磁石１４の吸引力が可動アマチュア２０に働かず、可動アマチュア２０は可動接点ばね２１のばね力により図２７に示す状態に戻ることになる。
【００１８】
このようにして励磁コイル１４に流す励磁電流の方向を切り換えることにより、可動接点ばね２１、２１の自由端と固定接点３２、３２との間を接触、開離させることができる。
さて各リレーにおいては、図２７に示すように自己のために設けた永久磁石１０の磁束Ａの他に、自己の永久磁石１０の位置とは反対側に隣接するリレーの永久磁石１０の磁束Ｂも、該永久磁石１０、共通のヨーク３、鉄芯２、可動アマチュア２０、該永久磁石１０の経路で流れ、その磁気干渉は避けられない。ところが自己の永久磁石１０の反対側にリレーが設けられない端の行においては、隣接するリレーの永久磁石１０の磁気干渉が無くなるため、他の行のリレーとは異なる吸引力特性となる。そこでこの端の行のリレーについても他の行のリレーと同様に自己の永久磁石１０以外の永久磁石の磁気干渉を同等に受けるために、上述のようにリブ８’を利用して余分に永久磁石１０に配設してある。従って隣接するリレーが存在しない端の行のリレーにおいても他の行のリレーと同様な磁気干渉を受けて吸引力特性が他の行のリレーと同等なものとなる。
【００１９】
図２８は、プリント基板１０３上に、本発明のマトリクスリレーを４個（Ａ乃至Ｄ）を搭載し、１６×１６のマトリクススイッチを構成した使用例を示す。尚図２８ではマトリクスリレーＡ乃至Ｄは外形線と端子のみを示している。
プリント基板１０３の裏面では、各マトリクスリレーＡ乃至Ｄのコイル端子１０２にダイオードアレイ１０４が接続され、ダイオードアレイ１０４は縦方向のプリント配線１１１により共通に接続されている。隣接するマトリクスリレー間は、コイル共通端子１０１ａ，１０１ｂ、固定接点端子３５ａ，３５ｂ、可動接点端子４１ａ、４１ｂ同士が接続されている。また、マトリクスリレーＡ（左上）、Ｃ（左下）の左側の固定接点端子３５ａ、マトリクスリレーＢ（右上），Ｄ（右下）の右側のコイル共通端子１０１ｂ、マトリクスリレーＣ，Ｄの下側の可動接点端子４１ａは夫々行配線端子１０５、コイルアース端子１０６、列配線端子１０７につながっている。ダイオードアレイをつなぐ、プリント配線１１１はマトリクスリレーＢ，Ａの上側とダイオード端子１８につながっている。
【００２０】
図２９は上記ダイオードアレイ１０４の内部回路を示し、この内部回路では二つのダイオード１１０ａ、１１０ｂが直列接続され、中央と両端から端子１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃが出ている。
図３０は図２８に示したマトリクススイッチの回路を示しており、この回路では、４個のマトリクスリレーＡ乃至Ｄを図２８に示すように配線することにより、１６×１６接点のマトリクススイッチが構成される。尚図２８では内部のスイッチを省略してある。この図示回路は、コイルアース端子１０６とダイオード端子１０８を適当に接地又は電源に接続することにより、任意の行配線端子１０５を任意の列配線端子１０７と接続することができる。
【００２１】
以下本マトリクススイッチの動作原理を説明する。
まず初期状態では、全ての接点は開いており、全ての行配線端子と列配線端子は絶縁されている。次にダイオード端子１０８2 にプラスの電圧を加え、コイルアース端子１０６1 を接地する。すると、電流がダイオード端子１０８2 、ダイオード１１０ａ1 、コイル３1 、コイルアース端子１０６1 を通って流れ、可動接点２９1 ，２９2 が閉じ、列配線端子１０７1 ，１０７2 が行配線端子１０５2 ，１０５1 とつながる。次にダイオード端子１０８1 を電源から切離し、コイルアース端子１０６1 の接地を切り離す。するとコイル端子３1 の電流は切れるが、マトリクスリレーは自己保持性を有するから、可動接点２９1 ，２９2 、固定接点３０1 ，３０2 の接続は保持される。次に、ダイオード端子１０８1 にマイナスの電圧を加え、コイルアース端子１０６1 を接地する。すると、電流がコイルアース端子１０６1 、コイル３1 、ダイオード１１０ｂ1 、ダイオード端子１０８1 を通って流れる。ダイオード端子１０８2 にプラスの電圧を加えた場合と逆方向にコイル３1 に電流が流れ、可動接点２９1 ，２９2 が開き、列配線端子１０７1 、１０７2 が行配線端子１０５2 、１０５1 から切り離される。次に、ダイオード端子１０８1 を電源から切離し、コイルアース端子１０６1 の接地を切り離す。すると、コイル３1 の電流は切れるが、マトリクスリレーは自己保持性を有するから、可動接点２９1 ，２９2 、固定接点３０1 ，３０2 は開いたままとなる。
【００２２】
以上のようにして、コイルアース端子１０６を接地し、ダイオード端子１０８にプラス又はマイナスの電圧を加えることにより、行配線端子１０５と列配線端子１０７の接続、切離しを行うことができる。上の例では、可動接点２９1 、２９2 の接続を示したが、他の接点を開閉する場合も同様である。その接点を含む列のコイルアース端子１０６と行のダイオード端子１０８を接地し、電圧印加を行えばよい。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記の従来例では各励磁コイルブロック４のコイルを巻装したコイルボビン１３一つ一つを溶接し８連を１つの部品集合体として構成していたため、溶接の手間などが必要であり励磁コイルブロックの連結作業の組立工数が多いという問題があった。また強度的にも弱かった。
【００２４】
更に付設するダイオードアレイはプリント基板に実装し、プリント基板を配線接続する構成であった。
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは複数の励磁コイルブロックを一つの部品集合体とする際の連結するための溶接の手間が不要で組立工数が少なく、しかも強度的にも強い励磁コイルを備えたマトリクスリレーを提供するにある。
【００２５】
請求項２の発明の目的とするところは、請求項１の発明の目的に加えて、励磁コイルの積層プリント基板のコイルパータン間の接続が溶接を用いることなく容易に接続できるマトリクスリレーを提供するにある。
請求項３の発明の目的とするところは請求項１の発明の目的に加えて、ダイオードアレーを実装するためのプリント基板が不要で且つダイオードアレーのための配線接続が不要なマトリクスリレーを提供するにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を合成樹脂製ベースの上面に所定間隔で行及び列方向に配置突設して各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯とし、同一行もしくは同一列方向の各電磁石部の励磁コイルを同一の積層プリント基板に各電磁石部に対応するように所定の間隔を開けて形成したコイルパターンにより構成し、前記積層プリント基板は、３層構造となった励磁コイル形成層を設け、この励磁コイル層の最下層及び中間層の上面に平面状のコイルパターンを夫々形成し、前記中間層を積層方向に貫通した端子により前記最下層及び前記中間層に形成している前記両コイルパターンの一端を接続することで直列接続された前記両コイルパターンにより励磁コイルを構成し、前記中間層の上面に中間層の前記コイルパターンの他端に接続した端子を導出し、前記励磁コイルの一端を前記積層プリント基板内部の共通回路パターンに半田接続し、前記励磁コイルの他端を前記励磁コイルの近傍に貫通したコイル端子に接続し、前記励磁コイル部位の中心には前記電磁石部の鉄芯を貫通させる貫通孔を設けているので、励磁コイルブロックの励磁コイルを溶接で連結して一つの部品集合体としたものに比べて強度が向上し、またコイルや配線部分が露出しないため絶縁も確実となり、更に各励磁コイルのコイル端子間の溶接連結が不要であるため製作が容易となる。
【００２７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記励磁コイルの励磁方向を決めるダイオードアレイを前記積層プリント基板の上面に実装したものであるから、ダイオードアレイを各励磁コイル毎に配線するためのプリント基板を必要とせず、また各プリント基板を接続するための煩雑な配線が必要なくなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
従来では個々の励磁コイルブロック４を８個連結して一つの部品集合体を構成していたが、本実施形態のマトリクスリレーでは図４に示すように励磁コイル１４を８個設けた部品集合体を励磁コイルブロック４とした構成が上記の従来のマトリクスリレーと異なる他は、同じ構成であるため、同じ構成の部材には同じ番号、記号を付し、説明は省略する。
【００２９】
本実施形態の励磁コイルブロック４は、図１、図２に示すように多層の積層プリント基板５０に各励磁コイル１４のコイルパターンを形成して８連を一体化したものであり、積層プリント基板５０の個々の励磁コイル１４部位の中心には鉄芯２を貫挿するための貫通孔５２を貫通形成している。
積層プリント基板５０は図３（ｃ）に示すように３層構造となった励磁コイル形成層を設けており、各励磁コイル１４に対応して第１層５０1 ，第２層５０2 の上面に図３（ｂ），（ａ）に示すように平面状のコイルパターン５１ａ，５１ｂを形成し、第２層５０2 を積層方向に貫通した端子５４によりコイルパターン５１ａ、５１ｂの一端を接続してコイルパターン５１ａ，５１ｂを直列に接続するとともに、第３層５０3 の表面にコイルパターン５１ｂの他端に接続した端子５５を導出している。この直列接続されたコイルパターン５１ａ、５１ｂにより励磁コイル１４が形成される。そしてその一端は積層プリント基板５０の内部で積層プリント基板５０の両端方向に形成された共通回路パターン５３に半田接続され、他端は各励磁コイル１４部位の近傍位置において積層プリント基板５０を貫設したコイル端子１０２に半田付け接続され、上記共通回路パータン５３の両端は、積層プリント基板５０を貫通した共通コイル端子１０１ａ、１０１ｂに半田付けされる。
【００３０】
而して上述のように形成した積層プリント基板５０により８連の励磁コイル１４が一体に設けられて励磁コイルブロック４が構成される。
この励磁コイルブロック４を、従来の励磁コイルブロック４を８個連結した部品集合体に代えて使用することにより、従来と同様なマトリクスリレーを構成することができ、特に本発明マトリクスリレーの励磁コイルブロック４は個々のコイルボビンの端子を溶接して連結する作業が不要となり、しかも積層プリント基板５０内に励磁コイル１４を設けることにより強度的にも強く、更に配線部分が露出しないため絶縁が確実に行なえ、またコイルの占積率も高くなるという利点がある。
【００３１】
（実施形態２）
本実施形態はダイオードアレイをプリント基板に個々に実装するのではなく、図５乃至図８に示すように積層プリント基板５０の最上層の上面に各励磁コイル１４に対応してダイオードアレイ１０４を接続するための回路パータンを形成し、積層プリント基板５０の最上層の上面にダイオードアレイ１０４を実装したものである。回路パターンは、ダイオードアレイ１０４を構成する２つのダイオードの直列回路の両端を接続する共通ライン２００1 、２００2 と、図６（ａ）に示す各励磁コイル１４の一端ａにダイオードの直列回路の中点を接続するためのパターン２０１…からなり、共通ライン２００1 ，２００2 を積層プリント基板５０の上面両側に長手方向に形成し、パターン２０１を各励磁コイル１４に対応するように形成している。共通ライン２００1 ，２００2 には夫々積層プリント基板５０の両端下面に夫々突設したコイルアース端子１０６に接続される。
【００３２】
励磁コイルブロック４の構造は実施形態１と同様な構成であるが、各励磁コイル１４の他端ｂは列方向に共通接続されるようになり、そのために図７に示すように共通端子体２０２を各列毎に設けることになる。つまり共通端子体２０２は両端を下方向に向けてコイル共通端子１０１ａ，１０１ｂを形成するとともに、所定間隔で共通接続端子２０３…を一体突設し、この共通接続端子２０３を各励磁コイル１４の他端ｂが臨む端子孔２０４…に下方から挿入して各励磁コイル１４の他端ｂと挿入された共通接続端子２０３とを半田付けにより電気的に結合するようになっている。
【００３３】
図９は図２８の場合と同様に４のマトリクスリレーＡ乃至Ｄを用いた場合におけるダイオードアレイ１０４と、各端子との関係を示すものであり、図２８の場合と同じ役割を持つ端子には同じ番号を付しここでの説明は省略する。
尚上記マトリクスリレーでは、列方向の両端のリレーの電磁石部の吸引力が内側のリレーの電磁石部の吸引力よりも弱くなるのを防ぐために、端の行のリレーに対しては余分に永久磁石１０を並設している。一方行方向の両端に位置するリレーの電磁石部の吸引力も内側に位置するリレーの電磁石部の吸引力よりも弱くなるため、磁気シャント１２の両端に図１０（ａ）に示すように切欠１２ａを形成して、磁気シャント１２の両端に流れる磁束を増加させ、両端位置にあるリレーの電磁石部の吸引力を増大させ、行方向、列方向ともに略同じ吸引力特性を得るようにしても良い。この場合切欠１２ａにより高さ方向に位置決めされている安定した吸引特性が得られる。
【００３４】
また磁気シャント１２に流れる磁束を変えてリレーの吸引力を調整するために図１０（ｂ）に示すように突起１２ｂを設けて調整するようにしても良く、また磁気シャント１２の厚さｔと切欠１２ａの高さｈを変えるようにしても良い。また磁気シャント１２の材料を変えることにより調整するようにしても良い。この場合磁性ステンレス材料等を用いると、メッキの必要が無くなるという利点もある。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を合成樹脂製ベースの上面に所定間隔で行及び列方向に配置突設して各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯とし、同一行もしくは同一列方向の各電磁石部の励磁コイルを同一の積層プリント基板に各電磁石部に対応するように所定の間隔を開けて形成したコイルパターンにより構成し、前記積層プリント基板は、３層構造となった励磁コイル形成層を設け、この励磁コイル層の最下層及び中間層の上面に平面状のコイルパターンを夫々形成し、前記中間層を積層方向に貫通した端子により前記最下層及び前記中間層に形成している前記両コイルパターンの一端を接続することで直列接続された前記両コイルパターンにより励磁コイルを構成し、前記中間層の上面に中間層の前記コイルパターンの他端に接続した端子を導出し、前記励磁コイルの一端を前記積層プリント基板内部の共通回路パターンに半田接続し、前記励磁コイルの他端を前記励磁コイルの近傍に貫通したコイル端子に接続し、前記励磁コイル部位の中心には前記電磁石部の鉄芯を貫通させる貫通孔を設けているので、励磁コイルブロックの励磁コイルを溶接で連結して一つの部品集合体としたものに比べて強度が向上し、またコイルや配線部分が露出しないため絶縁も確実となり、更に各励磁コイルのコイル端子間の溶接連結が不要であるため製作が容易となるという効果がある。
【００３６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記励磁コイルの励磁方向を決めるダイオードアレイを前記積層プリント基板の上面に実装したものであるから、ダイオードアレイを各励磁コイル毎に配線するためのプリント基板を必要とせず、また各プリント基板を接続するための煩雑な配線が必要なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１の励磁コイルブロックの構成説明図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの斜視図である。
【図２】（ａ）は同上の励磁コイルブロックの上面図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの下面図である。
【図３】同上の励磁コイルブロックの製造方法の説明図である。
【図４】同上の一部省略且つ縮小せる全体分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２の励磁コイルブロックの斜視図である。
【図６】（ａ）は同上のダイオードアレイの実装前の同上の励磁コイルブロックの上面図である。
（ｂ）は同上のダイオードアレイの実装後の同上の励磁コイルブロックの上面図である。
【図７】同上の要部の斜視図である。
【図８】同上の一部省略且つ縮小せる全体分解斜視図である。
【図９】同上を用いたマトリクススイッチの構成図である。
【図１０】（ａ）は各実施形態に用いる磁気シャントの別の例を示す斜視図である。
（ｂ）は各実施形態に用いる磁気シャントの他の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の基本となる従来のマトリクスリレーのベース部位の斜視図である。
【図１２】同上の励磁コイルブロックの部品集合体の斜視図である。
【図１３】（ａ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる下面図である。
（ｂ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる正面図である。
【図１４】同上のヨークの斜視図である。
【図１５】同上の一部省略したベース部位の上面図である。
【図１６】同上の一部省略したベース部位の下面図である。
【図１７】同上の水平断面図である。
【図１８】同上の図１７のＸ−Ｘ断面図である。
【図１９】同上の固定接点ブロックの部品集合体の斜視図である。
【図２０】同上の固定接点ブロックの一部省略せる断面図である。
【図２１】同上の永久磁石の斜視図である。
【図２２】同上の可動アマチュアブロックの部品集合体の斜視図である。
【図２３】（ａ）は同上の可動アマチュアブロック部位の一部省略せる上面図である。
（ｂ）は同上の可動アマチュアブロック部位の一部省略せる列方向の断面図である。
（ｃ）は同上の励磁コイルブロックの部品集合体の一部省略せる行方向の断面図である。
【図２４】同上の磁気シャントの斜視図である。
【図２５】同上の一部省略せる裏面側からみた斜視図である。
【図２６】（ａ）は同上のカバーの下面図である。
（ｂ）は同上のカバーの列方向の断面図である。
（ｃ）は同上のカバーの上面図である。
（ｄ）は同上のカバーの行方向の断面図である。
【図２７】同上の動作説明図である。
【図２８】本発明マトリクスリレーを用いたマトリクススイッチの構成図である。
【図２９】同上に用いるダイオードアレイの構成図である。
【図３０】同上の回路図である。
【符号の説明】
４ 励磁コイルブロック
１４ 励磁コイル
５０ 積層プリント基板
１０１ａ、１０１ｂ 共通コイル端子
１０２ コイル端子
５２ 貫通孔
Claims (2)
- 磁気保持型ラッチングリレーをマトリクス状に配置するものであって、複数の鉄芯を合成樹脂製ベースの上面に所定間隔で行及び列方向に配置突設して各鉄芯を各磁気保持型ラッチングリレーの電磁石部の鉄芯とし、同一行もしくは同一列方向の各電磁石部の励磁コイルを同一の積層プリント基板に各電磁石部に対応するように所定の間隔を開けて形成したコイルパターンにより構成し、
前記積層プリント基板は、３層構造となった励磁コイル形成層を設け、この励磁コイル層の最下層及び中間層の上面に平面状のコイルパターンを夫々形成し、前記中間層を積層方向に貫通した端子により前記最下層及び前記中間層に形成している前記両コイルパターンの一端を接続することで直列接続された前記両コイルパターンにより励磁コイルを構成し、前記中間層の上面に中間層の前記コイルパターンの他端に接続した端子を導出し、前記励磁コイルの一端を前記積層プリント基板内部の共通回路パターンに半田接続し、前記励磁コイルの他端を前記励磁コイルの近傍に貫通したコイル端子に接続し、前記励磁コイル部位の中心には前記電磁石部の鉄芯を貫通させる貫通孔を設けていることを特徴とするマトリクスリレー。 - 前記励磁コイルの励磁方向を決めるダイオードアレイを前記積層プリント基板の上面に実装したことを特徴とする請求項１記載のマトリクスリレー。
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