JP4334057B2 - 電磁継電器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁継電器に係わり、特に、高電圧を遮断することが可能な小型電磁継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に搭載される部品（例えばサイドミラー、座席）の電動化が進んでおり、電動アクチュエータである電動機あるいはソレノイドへの電力の供給を制御するために電磁継電器が使用される場合が多が、車載用電磁継電器は小型であることが要求されることがいうまでもない。
【０００３】
また、電動化部品の増大に対して従来のように低電圧で電力を供給する場合には電力伝送用のワイヤーハーネスの線径が大となりワイヤーハーネスの重量の増加、高価格化を招くため、現在使用されている端子電圧が１２〜１６Ｖの蓄電池に代えて４０〜６０Ｖの端子電圧を有する蓄電池を使用することが検討されている。
【０００４】
従って、電動アクチュエータへの電力の供給を制御するために、現在は低電圧を遮断することの可能な電磁継電器が使用されているが、今後は高電圧を遮断することの可能な電磁継電器を使用することが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低電圧遮断用電磁継電器で高電圧を遮断した場合には、遮断時のアーク継続時間が長くなって、接点の溶着、スティッキングが発生し易くなるため、電磁継電器接点の寿命が短くなる。
電磁継電器接点の寿命を長くするために、接点間隔を広げる方法が公知である。しかし、接点間隔を広げた場合には、単に接点を大型化する必要があるだけでなく、接点操作用の磁力を増加するために電磁コイルをも大型化することが必要であるため、電磁継電器全体が大型となることは避けることができない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み成されたものであって、高電圧遮断用に使用した場合にも接点寿命が短くならないだけでなく、小型化が可能な電磁継電器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、
前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、可動バネに取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部に電気的に接続されて設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２ブレーク接点と、を備え、前記第１メイク接点及び第１ブレーク接点と第２ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第２メイク接点と第２ブレーク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記負荷が短絡されることとした。
【０００８】
また、本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触され、互いに接続された第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１共通接点と接触する第１ブレーク接点と、を備え、前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第２共通接点と前記第１ブレーク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることとした。
【０００９】
本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触し、互いに接続された第１及び第２ブレーク接点と、を有する電磁継電器であって、前記第１メイク接点と前記第２共通接点とが接続され、前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第１ブレーク接点と前記第２メイク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることとした。
【００１０】
本発明にあっては、開閉回路を開とする際に発生する逆起電力により生成される磁界とアーク中を流れる電流によって、アークは共通接点とメイク接点の間から移動させられ、接点の磨耗が減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る電磁継電器の第１の実施形態の電気回路図、図２はその斜視図であって、電動機、ソレノイド等の負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個の励磁閉（メイク）接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個の励磁開（ブレーク）接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは電磁継電器内で共通に接続されており、外部接続端子は有しない。
【００１２】
そして、第１のメイク接点１Ｍは負荷１１の一方の端子に接続され、第２のメイク接点２Ｍは蓄電池１２の正極に接続される。そして負荷１１の他方の端子と蓄電池１２の負極は直接接続される。
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００１３】
このとき、第１のメイク接点１Ｍの第１の共通接点１Ｃからの開離と、第２のメイク接点２Ｍの第２の共通接点２Ｃからの開離とが同時に行われ、電力の遮断が２つの直列接続された接点により行われ、１個の接点で電力を遮断した場合と比較して、接点が開離の際に発生するアークの持続時間は短縮され、接点寿命を延ばすことができる。
【００１４】
なお、負荷１１が電動機またはソレノイド等の誘導性負荷である場合には、電力が供給されていない状態での回転を防止するとともに、逆起電力が負荷の直流抵抗で消費されるように、負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。
このため、第１の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂを負荷の一方の端子に、第２のブレーク端子２Ｂを負荷の他方の端子に接続している。
【００１５】
上記のように動作する第１の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は、基板１０１の側面を通って上方に延びる。
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には可動バネ１０５が取り付けられているが、可動バネ１０５はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕の方向に直角に折り曲げられ、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。
【００１６】
可動バネ１０５にはカシメ部材１０６によって、接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７の一端はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイル１０２が励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００１７】
可動バネ１０５の、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。可動バネ１０５は導電材であるので２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃは電気的に結合されている状態である。
共通接点の上方対向位置には、２つの分離したブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。また、共通接点の下方対向位置には、２つの分離したメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００１８】
２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９の腕部下面に配置される。このブレーク接点支持部材１０８および１０９は導電性であり、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂと、基板１０１の下方に突出する２本のブレーク端子１１０および１１１とを接続する。
【００１９】
２つのメイク端子１Ｍおよび２Ｍは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型メイク接点支持部材１１２および１１３の腕部上面に配置される。このメイク接点支持部材１１２および１１３は導電性であり、２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍと、基板１０１の下方に突出する２本のメイク端子１１４および１１５とを接続する。
【００２０】
図３は本発明に係る電磁継電器の第２の実施形態の電気回路図、図４はその斜視図であって、負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個のメイク接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個のブレーク接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。第１のメイク接点１Ｍと第２のメイク接点２Ｍとは電磁継電器の内部で接続されており、第１のメイク接点１Ｍと第２のメイク接点２Ｍは外部接続端子を有しない。第１の共通接点１Ｃは負荷１１の一方の端子に、第２の共通接点２Ｃは蓄電池１２の負極に接続される。そして第１のブレーク接点１Ｂ、負荷１１の他方の端子および蓄電池１２の正極は共通に接続される。
【００２１】
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００２２】
なお、本実施形態においても負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。このため、第２の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂは負荷の他方の端子に接続している。
上記のように動作する第２の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は基板１０１の側面を通って上方に延びる。
【００２３】
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には２本の可動バネ４０１および４０２が継鉄１０３と電気的に絶縁されて取り付けられているが、可動バネ４０１および４０２の他端はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕方向に直角に折り曲げられて、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。なお、可動バネ４０１および４０２の他方端はＵ字型の継鉄１０３の底部を越えて下方に延び、第１の共通端子（図示せず）および第２の共通端子４０４に接続される。
【００２４】
可動バネ４０１および４０２には、絶縁材４０３を介してカシメ部材１０６によって接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７の一端はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイル１０２が励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００２５】
可動バネ４０１および４０２の、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。
共通接点の上方対向位置には、２つの分離したブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。また、共通接点の下方対向位置には、導電性のメイク基板４０５上に形成された２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００２６】
２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９の腕部下面に配置される。このブレーク接点支持部材１０８および１０９は導電性であり、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂと基板１０１の下方に突出する２本のブレーク端子１１０および１１１とを接続する。
【００２７】
メイク基板４０５は、例えば２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９に電気的に絶縁されてネジ止めされる等の適宜の方法で固定される。
図５は本発明に係る電磁継電器の第３の実施形態の電気回路図、図６はその斜視図であって、負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
【００２８】
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個のメイク接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個のブレーク接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。第１のメイク接点１Ｍと第２の共通接点１Ｃとは電磁継電器の内部で接続されており、第１のメイク接点１Ｍと第２の共通接点１Ｃは外部接続端子を有しない。第１の共通接点１Ｃは負荷１１の一方の端子に、第２のメイク接点２Ｍは蓄電池１２の正極に接続される。そして負荷１１の他方の端子と蓄電池１２の負極は直接接続される。
【００２９】
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００３０】
なお、負荷１１が電動機である場合には、本実施形態においても負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。このため、第３の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂを負荷の一方の端子に接続している。
上記のように動作する第３の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は基板１０１の側面を通って上方に延びる。
【００３１】
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には２本の可動バネ４０１および４０２が取り付けられているが、可動バネ４０１および４０２はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕の方向に直角に折り曲げられて、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。なお、第１の可動バネ４０１は絶縁材６０１を介して、第２の可動バネ４０２は直接に、Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕に固定される。
【００３２】
２本の可動バネ４０１および４０２の水平部の他方の腕の直上部には、２本の可動バネ４０１および４０２が相互に接触しないように絶縁材６０２が配置される。そして、絶縁材６０２の中央のカシメ部材１０６によって、接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイルが励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００３３】
可動バネ４０１および４０２の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。
共通接点の上方対向位置には、１枚のブレーク接点基板６０３の下面に２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。即ち、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは導電性のブレーク接点基板６０３によって電気的に接続される。また、共通接点の下方対向位置には、２つの分離したメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００３４】
ブレーク接点基板６０３は、基板１０１に垂直に建てられた逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材６０４に配置される。このブレーク接点支持部材６０４の内側に設置された導電材は、ブレーク接点基板６０３と基板１０１の下方に突出するブレーク端子（図示せず）とを接続する。
２つのメイク端子１Ｍおよび２Ｍは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型メイク接点支持部材１１２および１１３（図示せず）の腕部上面に配置される。このメイク接点支持部材１１２および１１３は導電性であり、２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍと基板１０１の下方に突出する２本のメーク端子１１４および１１５（図示せず）とを接続する。なお、第１のメイク端子は、Ｕ字型の継鉄１０３に直接に取り付けられているため、第１のメイク端子と第２の共通端子２Ｃとは電気的に接続された状態である。
【００３５】
図７は第１ないし第３の実施例の効果を説明するグラフ（１）であって、（Ａ）は１接点によって回路を遮断した場合、（Ｂ）は直列接続された２接点によって回路を遮断した場合のメイク接点の電圧の遷移を示す。２つのグラフにおいて、縦軸はメイク接点の電圧を、横軸は時間を表す。
このグラフから明らかなように、メイク接点が完全に遮断されるまでに（Ａ）の場合には６５．８μ秒を要するのに対し、（Ｂ）の場合には３６．５μ秒しかかからず、アーク継続時間は半減する。
【００３６】
図８は本発明の効果を説明するグラフ（２）であって、１接点または２接点で回路を遮断したときの遮断電圧（Ｖ）とアーク継続時間（μ秒）の関係を示す。このグラフにおいて、縦軸はアーク継続時間を、横軸は遮断電圧を表す。
このグラフから明らかなように、遮断電圧が増加すると２接点で回路を遮断した場合のアーク継続時間は１接点で回路を遮断した場合の半分となる。
【００３７】
即ち、第１ないし第３の実施例にあっては、回路を２つ以上直列接続された開閉回路によって遮断することにより、アーク継続時間が半減され、接点の寿命を延ばすことが可能となる。
以上第１から第３の実施例においては、直列接続された２つ以上の開閉回路を使用して回路を遮断することによって遮断時に発生するアーク継続時間を短縮して接点寿命を確保していたが、接点近傍に磁石を配置し磁力によりアークを消す磁気アーク消弧を採用することにより接点寿命を延ばすことも可能である。
【００３８】
図９は磁気アーク消弧型電磁継電器の原理図であって、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕には主コイル９２が巻回される。
継鉄９１の他方の腕の上部には可動バネ９３が取り付けられるが、可動バネ９３はほぼ直角に折り曲げられて継鉄９１の一方の腕を越えて延びるが、この部分には一端が継鉄９１の一方の腕に接する接極子９４が取り付けられる。なお、接極子９４は、継鉄９１の一方の腕を覆う大きさを有し、主コイル９２を励磁したときにＵ字型の継鉄９１の開口部を短絡し閉磁路を構成する機能を有する。
【００３９】
可動バネ９３の延長端には共通接点Ｃが形成され、共通接点Ｃの上方対向位置にはブレーク接点Ｂが、下方対向位置にはメイク接点Ｍが配置される。さらに、共通接点Ｃとメイク接点Ｍの近傍には、共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁界が形成されるように磁石９５が配置される。
即ち、主コイル９２が励磁されると共通接点Ｃとメイク接点Ｍとが接触し、主コイル９２が無励磁とされると共通接点Ｃとメイク接点Ｍとが開離するが、共通接点Ｃとメイク接点Ｍを開離して回路を遮断する際に共通接点Ｃとメイク接点Ｍとの間にアークが発生する。アーク中を流れる電流と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に存在する磁界の双方に直角方向にアークにフレミングの左手の法則に基づく力が作用し、アークは接点の外部に押し出されるため、アークによる接点の磨耗が抑制される。
【００４０】
磁気アーク消弧型電磁継電器では磁石として永久磁石を使用することも可能であるが、永久磁石は高価であり、かつ、アーク消弧のためには回路遮断時に磁界が存在すれば充分であることに鑑み、本発明においては主コイル９２を無励磁とする際に発生する逆起電力を使用してアーク消弧用の磁界を発生させる。
図１０は第４の実施形態の電磁継電器の概略構造図であって、図７と同一の要素には同一の参照番号を使用する。
【００４１】
第４の実施形態では、図９の原理図に対してＵ字型の継鉄７１の一方の腕の上部にメイク接点Ｍの方向に向かって延びる延長継鉄４１と、この延長継鉄４１に巻回された消弧コイル４２が追加される。
主コイル９２は励磁電源４３およびスイッチング素子４４の直列接続に接続される。また、消弧コイル４２はスイッチング素子４４をオン状態として主コイル９２の励磁を開始したときに消弧コイル４２に励磁電流が流れることを防止する逆流防止用ダイオード４５を介して主コイル７２に並列接続される。
【００４２】
即ち、図１０に示す実施形態においては、主コイル９２の巻き始め端９２１と消弧コイル４２の巻き始め端とは共通であり、主コイル９２の巻き終わり端９２２と消弧コイル４２の巻き終わり端４２２の間には、主コイル９２の巻き終わり端９２２にカソードが、消弧コイル４２の巻き終わり端４２２にアノードが接続される逆流防止用ダイオード４５が接続される。また、主コイル９２の巻き始め端９２１は励磁電源４３の正極に、巻き終わり端９２２はスイッチング素子４４を介して励磁電源４３の負極に接続される。
【００４３】
図１１はスイッチング素子４４をオフとしたときの磁束の発生状況の説明図（その１）、図１２はメイク接点の状態、閉磁路に発生する磁束Φ1 、延長継鉄４１に発生する磁束Φ2 、および励磁電流の時間的変化を示すグラフ（その１）である。
本実施例において、スイッチング素子４４をオンとすると、主コイル９２には励磁電流ＩE が流れるが、励磁電流は逆流防止用ダイオード４５に阻止されるため消弧コイル４２には流れ込まない。従って、主コイル９２が励磁されると、Ｕ字型の継鉄９１の開口部が接極子９４で覆われて形成された閉磁路内を磁束Φ1 が発生するが、延長継鉄４１中には磁束は発生しない。
【００４４】
スイッチング素子４４をオフとすると主コイル９２によりＵ字型の継鉄９１と接極子９４で構成される閉磁路内の磁束Φ1 は消滅するが、この際閉磁路内に逆起電力が発生し主コイルに励磁時とは逆向きの電流ＩR が流れる。この逆向きの電流は逆流防止用ダイオード４５を順方向に流れて、消弧コイル４２中を流れる。従って、延長継鉄４１内および共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁束Φ2 が発生して磁界が形成され、この磁界と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間に発生するアーク中を流れる電流との相互作用による力Ｆ1 がアークに加わりアークが消弧される。
【００４５】
図１３は第５の実施形態の電磁継電器の概略構造図であって、図９および図１０と同一の要素には同一の参照番号を使用する。
第５の実施形態では、図９に示す原理図に対して、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕の上部にメイク接点Ｍの方向に向かって延びる延長継鉄４１と、この延長継鉄４１に巻回された消弧コイル４２の外に、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕に巻回される副コイル５１が追加されるが、逆流防止用ダイオード４５は不要である。
【００４６】
主コイル９２の巻き始め端９２１と副コイル５１および消弧コイル４２の巻き終わり端とは共通に接続され、副コイル５１および消弧コイル４２の巻き終わり端も共通に接続される。
そして、励磁電源４３とスイッチング素子４４の直列接続で構成される励磁回路が主コイル９２の巻き始め端９２１と巻き終わり端９２２との間に接続される。
【００４７】
図１４はスイッチング素子４４をオフとしたときの磁束の発生状況の説明図（その２）、図１５はメイク接点の状態、閉磁路に発生する磁束Φ1 、副コイルを流れる電流、延長継鉄４１に発生する磁束Φ2 、および励磁電流の時間的変化を示すグラフである。
スイッチング素子４４をオンとすると、Ｕ字型の継鉄７１内に磁束Φ1 が発生しメイク接点が閉となる。磁束Φ1 が発生するとき副コイル５１に電流ＩE が発生し、延長継鉄４１に磁束Φ2 が発生するが、これは特段の作用を奏するものではない。
【００４８】
スイッチング素子４４をオフとすると、Ｕ字型の継鉄７１内の磁束Φ1 は消滅するが、この際発生する逆起電力により副コイル５１および消弧コイル５２に逆起電力電流ＩR が流れる。すると、延長継鉄４１内および共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁束が発生して磁界Φ2 が形成され、この磁界と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間に発生するアーク中を流れる電流との相互作用による力がアークに加わりアークが消弧される。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る電磁継電器によれば、共通接点とメイク接点とが開離する際に共通接点とメイク接点の間におけるアークの発生が抑制されるため、接点の磨耗が減少し電磁継電器の寿命を延長することが可能となるだけでなく、接点間隔を小さくすることもできるため電磁継電器を小型化することも可能となる。
【００５０】
本発明に係る電磁継電器によれば、共通接点とメイク接点とで構成される開閉回路を２つ以上直列接続することにより、回路遮断時のアークの発生を抑制することが可能となる。
また、他の電磁継電器によれば、回路を遮断する際に発生する逆起電力により生成される磁界とアーク中を流れる電流によって、接点間に発生するアークを消すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の電気回路図である。
【図２】 第１の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図３】 第２の実施形態の電気回路図である。
【図４】 第２の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図５】 第３の実施形態の電気回路図である。
【図６】 第３の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図７】 本発明の効果を説明するグラフ（その１）である。
【図８】 本発明の効果を説明するグラフ（その２）である。
【図９】 磁気アーク消弧型電磁継電器の原理図である。
【図１０】 第４の実施形態の電磁継電器の概略構成図である。
【図１１】 磁束の発生状況の説明図（その１）である。
【図１２】 メイク接点等の時間的変化を示すグラフ（その１）である。
【図１３】 第５の実施形態の電磁継電器の概略構造図である。
【図１４】 磁束の発生状況の説明図（その２）である。
【図１５】 メイク接点等の時間的変化を示すグラフ（その２）である。
【符号の説明】
１…電磁継電器
１Ｃ、２Ｃ…共通接点
１Ｍ、２Ｍ…メイク接点
１Ｂ、２Ｂ…ブレーク接点
１１…負荷
１２…電源
１０１…基板
１０２…コイル
１０３…継鉄
１０５、４０１、４０２…可動バネ
１０６…カシメ部材
１０７…接極子
１０８、１０９…ブレーク接点支持部材
１１０、１１１…ブレーク端子
１１２、１１３…メイク接点支持部材
１１４、１１５…メイク端子
４０３…絶縁材
４０４…共通端子
４０５…共通メイク基板
６０１、６０２、６０４…絶縁材
６０３…共通ブレーク基板
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁継電器に係わり、特に、高電圧を遮断することが可能な小型電磁継電器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に搭載される部品（例えばサイドミラー、座席）の電動化が進んでおり、電動アクチュエータである電動機あるいはソレノイドへの電力の供給を制御するために電磁継電器が使用される場合が多が、車載用電磁継電器は小型であることが要求されることがいうまでもない。
【０００３】
また、電動化部品の増大に対して従来のように低電圧で電力を供給する場合には電力伝送用のワイヤーハーネスの線径が大となりワイヤーハーネスの重量の増加、高価格化を招くため、現在使用されている端子電圧が１２〜１６Ｖの蓄電池に代えて４０〜６０Ｖの端子電圧を有する蓄電池を使用することが検討されている。
【０００４】
従って、電動アクチュエータへの電力の供給を制御するために、現在は低電圧を遮断することの可能な電磁継電器が使用されているが、今後は高電圧を遮断することの可能な電磁継電器を使用することが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低電圧遮断用電磁継電器で高電圧を遮断した場合には、遮断時のアーク継続時間が長くなって、接点の溶着、スティッキングが発生し易くなるため、電磁継電器接点の寿命が短くなる。
電磁継電器接点の寿命を長くするために、接点間隔を広げる方法が公知である。しかし、接点間隔を広げた場合には、単に接点を大型化する必要があるだけでなく、接点操作用の磁力を増加するために電磁コイルをも大型化することが必要であるため、電磁継電器全体が大型となることは避けることができない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み成されたものであって、高電圧遮断用に使用した場合にも接点寿命が短くならないだけでなく、小型化が可能な電磁継電器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、
前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、可動バネに取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部に電気的に接続されて設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２ブレーク接点と、を備え、前記第１メイク接点及び第１ブレーク接点と第２ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第２メイク接点と第２ブレーク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記負荷が短絡されることとした。
【０００８】
また、本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触され、互いに接続された第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１共通接点と接触する第１ブレーク接点と、を備え、前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第２共通接点と前記第１ブレーク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることとした。
【０００９】
本発明に係る電磁継電器は、鉄芯に巻回されたコイルと、前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触し、互いに接続された第１及び第２ブレーク接点と、を有する電磁継電器であって、前記第１メイク接点と前記第２共通接点とが接続され、前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、前記第１ブレーク接点と前記第２メイク接点との間に電源が接続され、前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることとした。
【００１０】
本発明にあっては、開閉回路を開とする際に発生する逆起電力により生成される磁界とアーク中を流れる電流によって、アークは共通接点とメイク接点の間から移動させられ、接点の磨耗が減少する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る電磁継電器の第１の実施形態の電気回路図、図２はその斜視図であって、電動機、ソレノイド等の負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個の励磁閉（メイク）接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個の励磁開（ブレーク）接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは電磁継電器内で共通に接続されており、外部接続端子は有しない。
【００１２】
そして、第１のメイク接点１Ｍは負荷１１の一方の端子に接続され、第２のメイク接点２Ｍは蓄電池１２の正極に接続される。そして負荷１１の他方の端子と蓄電池１２の負極は直接接続される。
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００１３】
このとき、第１のメイク接点１Ｍの第１の共通接点１Ｃからの開離と、第２のメイク接点２Ｍの第２の共通接点２Ｃからの開離とが同時に行われ、電力の遮断が２つの直列接続された接点により行われ、１個の接点で電力を遮断した場合と比較して、接点が開離の際に発生するアークの持続時間は短縮され、接点寿命を延ばすことができる。
【００１４】
なお、負荷１１が電動機またはソレノイド等の誘導性負荷である場合には、電力が供給されていない状態での回転を防止するとともに、逆起電力が負荷の直流抵抗で消費されるように、負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。
このため、第１の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂを負荷の一方の端子に、第２のブレーク端子２Ｂを負荷の他方の端子に接続している。
【００１５】
上記のように動作する第１の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は、基板１０１の側面を通って上方に延びる。
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には可動バネ１０５が取り付けられているが、可動バネ１０５はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕の方向に直角に折り曲げられ、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。
【００１６】
可動バネ１０５にはカシメ部材１０６によって、接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７の一端はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイル１０２が励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００１７】
可動バネ１０５の、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。可動バネ１０５は導電材であるので２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃは電気的に結合されている状態である。
共通接点の上方対向位置には、２つの分離したブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。また、共通接点の下方対向位置には、２つの分離したメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００１８】
２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９の腕部下面に配置される。このブレーク接点支持部材１０８および１０９は導電性であり、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂと、基板１０１の下方に突出する２本のブレーク端子１１０および１１１とを接続する。
【００１９】
２つのメイク端子１Ｍおよび２Ｍは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型メイク接点支持部材１１２および１１３の腕部上面に配置される。このメイク接点支持部材１１２および１１３は導電性であり、２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍと、基板１０１の下方に突出する２本のメイク端子１１４および１１５とを接続する。
【００２０】
図３は本発明に係る電磁継電器の第２の実施形態の電気回路図、図４はその斜視図であって、負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個のメイク接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個のブレーク接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。第１のメイク接点１Ｍと第２のメイク接点２Ｍとは電磁継電器の内部で接続されており、第１のメイク接点１Ｍと第２のメイク接点２Ｍは外部接続端子を有しない。第１の共通接点１Ｃは負荷１１の一方の端子に、第２の共通接点２Ｃは蓄電池１２の負極に接続される。そして第１のブレーク接点１Ｂ、負荷１１の他方の端子および蓄電池１２の正極は共通に接続される。
【００２１】
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００２２】
なお、本実施形態においても負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。このため、第２の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂは負荷の他方の端子に接続している。
上記のように動作する第２の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は基板１０１の側面を通って上方に延びる。
【００２３】
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には２本の可動バネ４０１および４０２が継鉄１０３と電気的に絶縁されて取り付けられているが、可動バネ４０１および４０２の他端はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕方向に直角に折り曲げられて、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。なお、可動バネ４０１および４０２の他方端はＵ字型の継鉄１０３の底部を越えて下方に延び、第１の共通端子（図示せず）および第２の共通端子４０４に接続される。
【００２４】
可動バネ４０１および４０２には、絶縁材４０３を介してカシメ部材１０６によって接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７の一端はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイル１０２が励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００２５】
可動バネ４０１および４０２の、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。
共通接点の上方対向位置には、２つの分離したブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。また、共通接点の下方対向位置には、導電性のメイク基板４０５上に形成された２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００２６】
２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９の腕部下面に配置される。このブレーク接点支持部材１０８および１０９は導電性であり、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂと基板１０１の下方に突出する２本のブレーク端子１１０および１１１とを接続する。
【００２７】
メイク基板４０５は、例えば２本の逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材１０８および１０９に電気的に絶縁されてネジ止めされる等の適宜の方法で固定される。
図５は本発明に係る電磁継電器の第３の実施形態の電気回路図、図６はその斜視図であって、負荷１１と電源である蓄電池１２とは、直列接続された２つの接点を有する電磁継電器１を介して接続される。
【００２８】
電磁継電器１は２個の共通接点（１Ｃ，２Ｃ）、２個のメイク接点（１Ｍ，２Ｍ）および２個のブレーク接点（１Ｂ，２Ｂ）を有する。第１のメイク接点１Ｍと第２の共通接点１Ｃとは電磁継電器の内部で接続されており、第１のメイク接点１Ｍと第２の共通接点１Ｃは外部接続端子を有しない。第１の共通接点１Ｃは負荷１１の一方の端子に、第２のメイク接点２Ｍは蓄電池１２の正極に接続される。そして負荷１１の他方の端子と蓄電池１２の負極は直接接続される。
【００２９】
従って、電磁継電器のコイルが励磁されると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは接触状態となり、負荷１１は蓄電池１２から電力の供給を受けて動作を開始する。そして、電磁継電器のコイルが無励磁となると、メイク接点１Ｍおよび２Ｍと２個の共通接点１Ｃおよび２Ｃは開離状態となり負荷は動作を停止する。
【００３０】
なお、負荷１１が電動機である場合には、本実施形態においても負荷１１を短絡状態とすることが望ましい。このため、第３の実施形態においては、第１のブレーク端子１Ｂを負荷の一方の端子に接続している。
上記のように動作する第３の実施形態の電磁継電器１は、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕は基板１０１を貫通して上方に延び、その周囲にコイル１０２が巻回される。Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕は基板１０１の側面を通って上方に延びる。
【００３１】
Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕の上部には２本の可動バネ４０１および４０２が取り付けられているが、可動バネ４０１および４０２はＵ字型の継鉄１０３の一方の腕の方向に直角に折り曲げられて、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を越えて水平に延びる。なお、第１の可動バネ４０１は絶縁材６０１を介して、第２の可動バネ４０２は直接に、Ｕ字型の継鉄１０３の他方の腕に固定される。
【００３２】
２本の可動バネ４０１および４０２の水平部の他方の腕の直上部には、２本の可動バネ４０１および４０２が相互に接触しないように絶縁材６０２が配置される。そして、絶縁材６０２の中央のカシメ部材１０６によって、接極子１０７が取り付けられている。なお、接極子１０７はＵ字型の継鉄１０３の他方の腕と接触し、Ｕ字型の継鉄１０３の一方の腕を覆う大きさを有する。即ち、接極子１０７はコイルが励磁されたときにはＵ字型の継鉄１０３の開口部を閉じ、閉磁路を構成する。
【００３３】
可動バネ４０１および４０２の継鉄１０３の一方の腕を越えて延びた部分には、２つの共通接点１Ｃおよび２Ｃが形成される。
共通接点の上方対向位置には、１枚のブレーク接点基板６０３の下面に２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂが配置される。即ち、２つのブレーク接点１Ｂおよび２Ｂは導電性のブレーク接点基板６０３によって電気的に接続される。また、共通接点の下方対向位置には、２つの分離したメイク接点１Ｍおよび２Ｍが配置される。
【００３４】
ブレーク接点基板６０３は、基板１０１に垂直に建てられた逆Ｌ字型ブレーク接点支持部材６０４に配置される。このブレーク接点支持部材６０４の内側に設置された導電材は、ブレーク接点基板６０３と基板１０１の下方に突出するブレーク端子（図示せず）とを接続する。
２つのメイク端子１Ｍおよび２Ｍは、基板１０１に垂直に建てられた２本の逆Ｌ字型メイク接点支持部材１１２および１１３（図示せず）の腕部上面に配置される。このメイク接点支持部材１１２および１１３は導電性であり、２つのメイク接点１Ｍおよび２Ｍと基板１０１の下方に突出する２本のメーク端子１１４および１１５（図示せず）とを接続する。なお、第１のメイク端子は、Ｕ字型の継鉄１０３に直接に取り付けられているため、第１のメイク端子と第２の共通端子２Ｃとは電気的に接続された状態である。
【００３５】
図７は第１ないし第３の実施例の効果を説明するグラフ（１）であって、（Ａ）は１接点によって回路を遮断した場合、（Ｂ）は直列接続された２接点によって回路を遮断した場合のメイク接点の電圧の遷移を示す。２つのグラフにおいて、縦軸はメイク接点の電圧を、横軸は時間を表す。
このグラフから明らかなように、メイク接点が完全に遮断されるまでに（Ａ）の場合には６５．８μ秒を要するのに対し、（Ｂ）の場合には３６．５μ秒しかかからず、アーク継続時間は半減する。
【００３６】
図８は本発明の効果を説明するグラフ（２）であって、１接点または２接点で回路を遮断したときの遮断電圧（Ｖ）とアーク継続時間（μ秒）の関係を示す。このグラフにおいて、縦軸はアーク継続時間を、横軸は遮断電圧を表す。
このグラフから明らかなように、遮断電圧が増加すると２接点で回路を遮断した場合のアーク継続時間は１接点で回路を遮断した場合の半分となる。
【００３７】
即ち、第１ないし第３の実施例にあっては、回路を２つ以上直列接続された開閉回路によって遮断することにより、アーク継続時間が半減され、接点の寿命を延ばすことが可能となる。
以上第１から第３の実施例においては、直列接続された２つ以上の開閉回路を使用して回路を遮断することによって遮断時に発生するアーク継続時間を短縮して接点寿命を確保していたが、接点近傍に磁石を配置し磁力によりアークを消す磁気アーク消弧を採用することにより接点寿命を延ばすことも可能である。
【００３８】
図９は磁気アーク消弧型電磁継電器の原理図であって、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕には主コイル９２が巻回される。
継鉄９１の他方の腕の上部には可動バネ９３が取り付けられるが、可動バネ９３はほぼ直角に折り曲げられて継鉄９１の一方の腕を越えて延びるが、この部分には一端が継鉄９１の一方の腕に接する接極子９４が取り付けられる。なお、接極子９４は、継鉄９１の一方の腕を覆う大きさを有し、主コイル９２を励磁したときにＵ字型の継鉄９１の開口部を短絡し閉磁路を構成する機能を有する。
【００３９】
可動バネ９３の延長端には共通接点Ｃが形成され、共通接点Ｃの上方対向位置にはブレーク接点Ｂが、下方対向位置にはメイク接点Ｍが配置される。さらに、共通接点Ｃとメイク接点Ｍの近傍には、共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁界が形成されるように磁石９５が配置される。
即ち、主コイル９２が励磁されると共通接点Ｃとメイク接点Ｍとが接触し、主コイル９２が無励磁とされると共通接点Ｃとメイク接点Ｍとが開離するが、共通接点Ｃとメイク接点Ｍを開離して回路を遮断する際に共通接点Ｃとメイク接点Ｍとの間にアークが発生する。アーク中を流れる電流と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に存在する磁界の双方に直角方向にアークにフレミングの左手の法則に基づく力が作用し、アークは接点の外部に押し出されるため、アークによる接点の磨耗が抑制される。
【００４０】
磁気アーク消弧型電磁継電器では磁石として永久磁石を使用することも可能であるが、永久磁石は高価であり、かつ、アーク消弧のためには回路遮断時に磁界が存在すれば充分であることに鑑み、本発明においては主コイル９２を無励磁とする際に発生する逆起電力を使用してアーク消弧用の磁界を発生させる。
図１０は第４の実施形態の電磁継電器の概略構造図であって、図７と同一の要素には同一の参照番号を使用する。
【００４１】
第４の実施形態では、図９の原理図に対してＵ字型の継鉄７１の一方の腕の上部にメイク接点Ｍの方向に向かって延びる延長継鉄４１と、この延長継鉄４１に巻回された消弧コイル４２が追加される。
主コイル９２は励磁電源４３およびスイッチング素子４４の直列接続に接続される。また、消弧コイル４２はスイッチング素子４４をオン状態として主コイル９２の励磁を開始したときに消弧コイル４２に励磁電流が流れることを防止する逆流防止用ダイオード４５を介して主コイル７２に並列接続される。
【００４２】
即ち、図１０に示す実施形態においては、主コイル９２の巻き始め端９２１と消弧コイル４２の巻き始め端とは共通であり、主コイル９２の巻き終わり端９２２と消弧コイル４２の巻き終わり端４２２の間には、主コイル９２の巻き終わり端９２２にカソードが、消弧コイル４２の巻き終わり端４２２にアノードが接続される逆流防止用ダイオード４５が接続される。また、主コイル９２の巻き始め端９２１は励磁電源４３の正極に、巻き終わり端９２２はスイッチング素子４４を介して励磁電源４３の負極に接続される。
【００４３】
図１１はスイッチング素子４４をオフとしたときの磁束の発生状況の説明図（その１）、図１２はメイク接点の状態、閉磁路に発生する磁束Φ1 、延長継鉄４１に発生する磁束Φ2 、および励磁電流の時間的変化を示すグラフ（その１）である。
本実施例において、スイッチング素子４４をオンとすると、主コイル９２には励磁電流ＩE が流れるが、励磁電流は逆流防止用ダイオード４５に阻止されるため消弧コイル４２には流れ込まない。従って、主コイル９２が励磁されると、Ｕ字型の継鉄９１の開口部が接極子９４で覆われて形成された閉磁路内を磁束Φ1 が発生するが、延長継鉄４１中には磁束は発生しない。
【００４４】
スイッチング素子４４をオフとすると主コイル９２によりＵ字型の継鉄９１と接極子９４で構成される閉磁路内の磁束Φ1 は消滅するが、この際閉磁路内に逆起電力が発生し主コイルに励磁時とは逆向きの電流ＩR が流れる。この逆向きの電流は逆流防止用ダイオード４５を順方向に流れて、消弧コイル４２中を流れる。従って、延長継鉄４１内および共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁束Φ2 が発生して磁界が形成され、この磁界と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間に発生するアーク中を流れる電流との相互作用による力Ｆ1 がアークに加わりアークが消弧される。
【００４５】
図１３は第５の実施形態の電磁継電器の概略構造図であって、図９および図１０と同一の要素には同一の参照番号を使用する。
第５の実施形態では、図９に示す原理図に対して、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕の上部にメイク接点Ｍの方向に向かって延びる延長継鉄４１と、この延長継鉄４１に巻回された消弧コイル４２の外に、Ｕ字型の継鉄９１の一方の腕に巻回される副コイル５１が追加されるが、逆流防止用ダイオード４５は不要である。
【００４６】
主コイル９２の巻き始め端９２１と副コイル５１および消弧コイル４２の巻き終わり端とは共通に接続され、副コイル５１および消弧コイル４２の巻き終わり端も共通に接続される。
そして、励磁電源４３とスイッチング素子４４の直列接続で構成される励磁回路が主コイル９２の巻き始め端９２１と巻き終わり端９２２との間に接続される。
【００４７】
図１４はスイッチング素子４４をオフとしたときの磁束の発生状況の説明図（その２）、図１５はメイク接点の状態、閉磁路に発生する磁束Φ1 、副コイルを流れる電流、延長継鉄４１に発生する磁束Φ2 、および励磁電流の時間的変化を示すグラフである。
スイッチング素子４４をオンとすると、Ｕ字型の継鉄７１内に磁束Φ1 が発生しメイク接点が閉となる。磁束Φ1 が発生するとき副コイル５１に電流ＩE が発生し、延長継鉄４１に磁束Φ2 が発生するが、これは特段の作用を奏するものではない。
【００４８】
スイッチング素子４４をオフとすると、Ｕ字型の継鉄７１内の磁束Φ1 は消滅するが、この際発生する逆起電力により副コイル５１および消弧コイル５２に逆起電力電流ＩR が流れる。すると、延長継鉄４１内および共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間の空隙に磁束が発生して磁界Φ2 が形成され、この磁界と共通接点Ｃとメイク接点Ｍの間に発生するアーク中を流れる電流との相互作用による力がアークに加わりアークが消弧される。
【００４９】
【発明の効果】
本発明に係る電磁継電器によれば、共通接点とメイク接点とが開離する際に共通接点とメイク接点の間におけるアークの発生が抑制されるため、接点の磨耗が減少し電磁継電器の寿命を延長することが可能となるだけでなく、接点間隔を小さくすることもできるため電磁継電器を小型化することも可能となる。
【００５０】
本発明に係る電磁継電器によれば、共通接点とメイク接点とで構成される開閉回路を２つ以上直列接続することにより、回路遮断時のアークの発生を抑制することが可能となる。
また、他の電磁継電器によれば、回路を遮断する際に発生する逆起電力により生成される磁界とアーク中を流れる電流によって、接点間に発生するアークを消すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の電気回路図である。
【図２】 第１の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図３】 第２の実施形態の電気回路図である。
【図４】 第２の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図５】 第３の実施形態の電気回路図である。
【図６】 第３の実施形態の電磁継電器の斜視図である。
【図７】 本発明の効果を説明するグラフ（その１）である。
【図８】 本発明の効果を説明するグラフ（その２）である。
【図９】 磁気アーク消弧型電磁継電器の原理図である。
【図１０】 第４の実施形態の電磁継電器の概略構成図である。
【図１１】 磁束の発生状況の説明図（その１）である。
【図１２】 メイク接点等の時間的変化を示すグラフ（その１）である。
【図１３】 第５の実施形態の電磁継電器の概略構造図である。
【図１４】 磁束の発生状況の説明図（その２）である。
【図１５】 メイク接点等の時間的変化を示すグラフ（その２）である。
【符号の説明】
１…電磁継電器
１Ｃ、２Ｃ…共通接点
１Ｍ、２Ｍ…メイク接点
１Ｂ、２Ｂ…ブレーク接点
１１…負荷
１２…電源
１０１…基板
１０２…コイル
１０３…継鉄
１０５、４０１、４０２…可動バネ
１０６…カシメ部材
１０７…接極子
１０８、１０９…ブレーク接点支持部材
１１０、１１１…ブレーク端子
１１２、１１３…メイク接点支持部材
１１４、１１５…メイク端子
４０３…絶縁材
４０４…共通端子
４０５…共通メイク基板
６０１、６０２、６０４…絶縁材
６０３…共通ブレーク基板
Claims (3)
- 鉄芯に巻回されたコイルと、
前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、可動バネに取り付けられた接極子と、
前記可動バネの端部に電気的に接続されて設けられた第１及び第２共通接点と、
前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、
前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２ブレーク接点と、を備え、
前記第１メイク接点及び第１ブレーク接点と第２ブレーク接点との間に負荷が接続され、
前記第２メイク接点と第２ブレーク接点との間に電源が接続され、
前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、
前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記負荷が短絡されることを特徴とする電磁継電器。 - 鉄芯に巻回されたコイルと、
前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、
前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、
前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触され、互いに接続された第１及び第２メイク接点と、
前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１共通接点と接触する第１ブレーク接点と、を備え、
前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、
前記第２共通接点と前記第１ブレーク接点との間に電源が接続され、
前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、
前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることを特徴とする電磁継電器。 - 鉄芯に巻回されたコイルと、
前記コイルに電力を供給したときに前記鉄芯に吸引され、２本の可動バネに電気的に絶縁されて取り付けられた接極子と、
前記可動バネの端部の各々に設けられた第１及び第２共通接点と、
前記鉄芯に前記接極子が吸引されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触する第１及び第２メイク接点と、
前記コイルへの電力の供給が停止されたときに、前記第１及び第２共通接点の各々と接触し、互いに接続された第１及び第２ブレーク接点と、を有する電磁継電器であって、
前記第１メイク接点と前記第２共通接点とが接続され、
前記第１共通接点と前記第１ブレーク接点との間に負荷が接続され、
前記第１ブレーク接点と前記第２メイク接点との間に電源が接続され、
前記接極子が前記鉄心に吸引されたとき、前記第１及び第２共通接点の各々が前記第１及び第２メイク接点に接触して、前記電源から前記負荷に電力が供給され、
前記コイルへの電力の供給が停止されたとき、前記第１共通接点が前記第１ブレーク接点に接触して前記負荷が短絡されることを特徴とする電磁継電器。
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