JP5864960B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は電磁継電器に関する。

鉄心の周りに巻かれたコイルを励磁することにより発生される磁力を利用して、接点部を開閉動作させる電磁継電器が知られている（特許文献１参照）。そして、接点部が、１対の可動接点と、１対の固定接点とから構成される電磁継電器も同様に知られている（特許文献２〜４参照）。

特開２００８−２４３４２７号公報 特開２０１０−７３３２３号公報 特開２０１０−１２３５４５号公報 特開平５−２９６３号公報

１対の可動接点と、１対の固定接点とを有する電磁継電器では、接点間の開閉動作を安定的かつ確実に行えるようにすることが望まれている。

本発明の一態様によると、電磁石部と、該電磁石部の磁気的作用を受けて作動する作動部と、該作動部が作動するのに従って開閉動作する接点部と、該電磁石部、該作動部及び該接点部を保持するベースとを備える電磁継電器において、前記接点部は、前記ベースに対して固定される１対の平行な固定板と、それら固定板の末端にそれぞれ設けられる１対の固定接点と、前記ベースに対して揺動可能に取り付けられる１対の平行な可動ばねと、それら可動ばねの末端にそれぞれ設けられる１対の可動接点と、前記１対の可動ばねの間に延在していて、前記１対の可動接点を互いに電気的に接続する接続部とを備え、前記作動部は、前記１対の可動ばねの、前記１対の可動接点を通る長手方向のそれぞれの軸線の間に画定される領域よりも内側の領域のみを押圧して、前記接点部を閉塞動作させる、電磁継電器が提供される。

上記態様によると、一方の可動接点と固定接点とが先に接触した場合であっても、他方の可動接点と固定接点との間の接触動作を確実に行えるようになる。したがって、接点部がより安定的かつ確実に開閉動作できるようになり、より信頼性の高い電磁継電器が得られる。

上記態様において、前記接続部が、前記可動ばねとは別部品として前記１対の可動ばねに取り付けられる導電片である構成とすることができる。

上記態様において、前記導電片が、前記可動接点を通る前記軸線に平行に延びる中心軸線を有するとともに該中心軸線に対して非対称の形状を有する構成とすることができる。

上記態様において、前記電磁石部が２つの電磁コイルを備える構成とすることができる。

上記態様において、前記可動ばねの基端が前記ベースから延出する端子を備える構成とすることができる。

上記態様において、前記電磁石部は、前記ベースから延出するコイル端子を備え、前記接点部は、前記ベースから、前記コイル端子よりも長く延出する負荷側端子を備える構成とすることができる。

本発明の一態様によれば、電磁継電器における接点部の開閉動作を安定的かつ確実に行えるようになる。

本発明の実施形態に係る電磁継電器の斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器の側面図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器を底部側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器のベースをカードとともに示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器のカードを後面側から示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器の可動ばねの被押圧部について説明するための正面図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器の可動ばねの被押圧部について説明するための斜視図である。 変形例に係る可動ばねを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る電磁継電器を用いた回路構成の例を説明するための斜視図である。 従来の電磁継電器における可動ばねの被押圧部について説明するための参考図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。複数の図面又は複数の実施形態にわたって共通して用いられる同一の部材には、同一の参照符号が付与されている。図面の視認性を高めるため、各部材間の縮尺は適宜変更されている場合がある。また、以下の説明において、構成部品などの位置関係又は方向性を特定して記載する場合があるが、これら記載は、特別に言及される場合を除き、特定の実施形態を説明するために図示された位置関係を基準にして便宜上用いられるにすぎず、実際の使用態様及び各部品の組付けの態様などを何ら限定するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０の斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０の側面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０を底部側から見た斜視図である。電磁継電器１０は、電磁石部１２と、電磁石部１２の磁気的作用を受けて作動する作動部１４と、作動部１４が作動するのに従って開閉動作する接点部１６とを備えている。電磁継電器１０は樹脂製のベース１８を備えており、このベース１８上に電磁石部１２、作動部１４及び接点部１６がそれぞれ保持されている。ベース１８は、図示されない同じく樹脂製のカバーとともに電磁継電器１０のハウジングを形成する。カバーはハウジングの上面を形成する上壁と、上壁の周縁から概ね鉛直下方に延びる周壁とから構成されている。カバーは底部側において開口しており、ベース１８に組み付けられた状態で、ベース１８に保持された各構成要素を包囲するような形状になっている。図示される実施形態においては、ベース１８の側面に形成された突起状の係合部２０がカバーの側壁下端に形成された凹部又は嵌合孔に嵌合することにより、ベース１８とカバーとが組み立てられるようになっている。

図４は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０のベース１８をカード４０（後述する）とともに示す斜視図である。ベース１８は、電磁継電器１０の底部を形成する概ね平板状の平板部１８ａと、平板部１８ａから鉛直方向に概ね円筒状に延在する１対の円筒部１８ｂとから主として構成される。円筒部１８ｂは、その上端において開口する開口部２２を通って挿入される円柱状の鉄心（下端部３４のみ図３に示される）を受容できる内部空間を画定している。円筒部１８ｂの上端には、ガイド壁２４が円筒部１８ｂと一体に形成され、又は別部品として組み付けられる。

再び図１〜図３を参照すると、電磁石部１２は、前述した図示されない鉄心と、鉄心の周りに形成される電磁コイル２６と、鉄心の下端部３４に係合して磁路を形成する継鉄２８とから主として構成される。図示される実施形態において、電磁石部１２は、ベース１８上に並置された、同一の部品群から構成される１対のユニットを備えており、各ユニットが電磁コイル２６を備えている。電磁コイル２６は、鉄心の周り、すなわち円筒部１８ｂの周りに電線が巻き付けられることにより形成されている。電磁コイル２６を形成する電線の両端は、ベース１８を概ね鉛直方向に貫通して延在するコイル端子３０に固着されている。コイル端子３０は、電磁石部１２に電力を供給するための励磁端子として作用する。したがって、電磁石部１２は、コイル端子３０を介して給電されると磁界を発生する電磁石として作用する。継鉄２８は、一体的に形成される水平片２８ａ及び鉛直片２８ｂを有する磁性体であり、側面視でＬ字状の形状を有している。水平片２８ａは組付状態において水平方向に延在するとともに、係合孔３２を画定しており、鉄心の下端部３４を受容するようになっている（図３参照）。鉛直片２８ｂは、水平片２８ａの一方の縁部から概ね鉛直方向に延在している。

作動部１４は、電磁石部１２の磁気的作用を受けて作動し、後述する接点部１６の可動接点５８を移動させる機能を有する。作動部１４は、板ばね３６を介在させることにより継鉄２８に対して揺動可能に取り付けられた接極子３８と、接極子３８の動作に従って後述する可動ばね５６を押圧するカード４０とから主として構成される。接極子３８は、図１に示されるように接触板部３８ａと押圧板部３８ｂとからなり、接触板部３８ａ及び押圧板部３８ｂは、それらの間に鈍角を形成するように一体に連結されている。図示される実施形態においては、１対の接極子３８が設けられており、１対の電磁コイル２６とそれぞれ協働するように対応して設置されている。接極子３８は、接触板部３８ａと押圧板部３８ｂとが結合する個所において、継鉄２８の上端の縁部に沿って当接しており、この縁部を支点として回動できるようになっている。

カード４０は、可動ばね５６を押圧するように前面４０ａから突出して形成される押圧部５０と、背面４０ｂから接極子３８に向かって突出して形成される突出片４８とを有している。また、カード４０には、その両側縁から下方に延在する１対の脚部４２に嵌合孔４４がそれぞれ形成されている。他方、ベース１８にはこの嵌合孔４４に嵌合する嵌合突起４６がベース１８の側縁に向かって突出しており（図４参照）、これら嵌合突起４６をカード４０の嵌合孔４４に嵌合させることによって、カード４０がベース１８に対して揺動可能に取り付けられる。

図５は、カード４０を背面４０ｂ側から示す斜視図である。図示されるように、接極子３８に対向するカード４０の背面４０ｂには、概ね水平方向に延在する１対の突出片４８が所定間隔に形成されている。これら突出片４８は、突出片４８に対向する個所において接極子３８に形成される貫通孔又は凹所に係合できるようになっている。カード４０の突出片４８が形成された背面４０ｂとは反対側の前面４０ａには、後述する可動ばね５６を押圧する押圧部５０が突出して形成されている。押圧部５０によって可動ばね５６を押圧する態様については、より詳細に後述する。

以上のとおり、作動部１４は、接極子３８が前述したように回動するのに従って、カード４０がベース１８に対して揺動し、カード４０の押圧部５０を介して可動ばね５６を押圧するように構成されている。

接点部１６は、ベース１８に対して固定された１対の平行な固定板５２と、それら固定板５２の末端にそれぞれ設けられた１対の固定接点５４と、ベース１８に対して揺動可能に取り付けられた１対の平行な可動ばね５６と、それら可動板５６の末端にそれぞれ設けられた１対の可動接点５８と、１対の可動ばね５６の間に延在していて、１対の可動接点５８を互いに電気的に接続する接続部とを備えている。固定板５２は、その基端部がベース１８の取付孔６０に挿入された状態でベース１８に対して概ね直立して固定されている。固定板５２の末端には、リベット状の固定接点５４が、固定板５２の表面から可動接点５８に対向して突出するように設けられている。可動ばね５６は、固定板５２から所定間隔をおいて対向して取り付けられている。可動ばね５６の末端には、固定接点５４と同様に可動ばね５６の表面から突出するようにしてリベット状の可動接点５８が設けられている。図示される実施形態において、１対の可動接点５８を互いに電気的に接続する接続部は、可動ばね５６とは別部品として１対の可動ばね５６に取り付けられる導電片６２である。導電片６２は、可動接点５８によって、可動ばね５６に対して固着されており、この導電片６２を介して可動接点５８どうしが電気的に接続されている。このように、導電片６２を可動ばね５６とは別部品として形成すると、例えば接点部１６を通る特定の負荷電流の目標値に応じて導電片６２の寸法を変更することができるので、設計の自由度が増すようになる。図示されない別の実施形態において、１対の可動ばねと、１対の可動接点を互いに電気的に接続する接続部とを１つの部品として一体形成してもよい。この場合は、導電片６２のような部品を取り付ける作業が不要になるとともに、部品点数が減るのでコスト低減につながる。

図示される実施形態において、各可動ばね５６の基端側において、固定板５２から離間する方向へＵ字状に湾曲する湾曲部６４を有している（図７参照）。湾曲部６４を有する可動ばね５６は、例えば真直の板材の場合と比較して、より小さい力でも固定板５２に向かって曲げ変形させられるので有利である。さらに、図示される実施形態のように、可動ばね５６の基端部からベース１８を貫通して下方に延長形成される第１の端子６６を設ける場合には、これら第１の端子６６と、固定板５２から延長される第２の端子６８との距離を十分に確保できるようになる。それにより、第１の端子６６と第２の端子６８とが不意に接触して、回路が短絡することを確実に防止できる。したがって、電磁継電器１０を支持基板（図示せず）などに取り付ける作業に際して効率が向上する。なお、図１において、可動ばね５６の基端部は、この基端部を周囲から絶縁するとともに異物の付着又は機械的損傷から保護する保護カバー７０内に収容されているため視認できない。

続いて、この実施形態に係る電磁継電器１０の開閉動作について説明する。外部から電力供給を受けていない状態では、可動接点５８が固定接点５４から離間されており（図１及び図２参照）、接点部１６を経由する電流経路は遮断されている。電磁継電器１０は、このような状態からコイル端子３０を介して電磁石部１２の電磁コイル２６に給電すると、接点部１６が導通するようになる。そして、電磁コイル２６への給電を停止すると、再び接点部１６が開放されて電流経路が遮断されるようになっている。

電磁コイル２６に対する給電はコイル端子３０を介して行われ、電磁コイル２６及び鉄心の周りに磁界が生成される。図３に示されるようにベース１８の下面からコイル端子３０が延出しており、例えばこれらコイル端子３０を支持基板（図示せず）の所定の受容部に差し込むことによって外部電力源に電気的に接続できるようになっている。このようにして磁界を発生させると、接極子３８に対して引力が作用し、接極子３８が継鉄２８の上端を支点として反時計回りに回動して、接極子３８の接触板部３８ａが鉄心の上端に接触するようになる。そして、接極子３８の押圧板部３８ｂに当接するカード４０の突出片４８は、接極子３８が回動するのに従って押圧される。可動ばね５６に対向するカード４０の前面４０ａには、前述したように可動ばね５６を押圧する押圧部５０が形成されている。したがって、カード４０が接極子３８によって押圧されて揺動すると、可動ばね５６が固定板５２に向かって、可動接点５８が固定接点５４に接触するまで曲げ変形するようになっている。

本発明の実施形態においては、図６及び図７において破線で表わされるように、カード４０から受ける押圧力が被押圧部Ｘのみに作用するようになっている。すなわち、前記作動部１４は、１対の可動ばね５６の、１対の可動接点５８（図６及び図７においては、固定接点５４に接触する部分とは反対側のみが見えている）を通る長手方向の軸線Ｙ−Ｙの間に画定される領域よりも内側の領域のみを押圧して、可動接点５８と固定接点５４との間の接触動作が行われるようになっている。したがって、接点部１６の閉塞動作がより円滑に行われるようになる。

この本発明の作用効果について図６，図７及び図１０を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０の可動ばね５６の被押圧部Ｘについて説明するための正面図であり、図７は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０の可動ばね５６の被押圧部Ｘについて説明するための斜視図である。図１０は、従来の電磁継電器における可動ばね１００，１０２の被押圧部Ｘ’について説明するための参考図である。先ず、参考例の可動ばね１００，１０２について説明する。これら可動ばね１００，１０２は、図１０に示されるように、可動接点１０４，１０６を通るそれぞれの軸線Ｙ−Ｙを越えて延在する領域（被押圧部Ｘ’）にわたって押圧力を受けるようになっている。ところで、電磁継電器の接点部を導通させる過程において、１対の可動接点１０４，１０６は、それぞれ対応する固定接点に完全に同時に接触するのではなく、一方の可動接点１０４が対応する固定接点に接触した後にわずかに遅れて、他方の可動接点１０６が対応する固定接点に接触する場合がある。このような場合、先に接触した可動接点１０４は、固定接点に接触した後においても被押圧部Ｘ’の領域にわたってカードの押圧力を受け続けることになる。そうすると、参考例の可動ばね１００には、先に接触した可動接点１０４を支点として可動ばね１００，１０２を回転させようとする力のモーメントが発生し、他方の可動ばね１０２に対して、可動接点１０６を対応する固定接点から離間させようとする力が作用する。このことは、被押圧部Ｘ’の、可動ばね１００の軸線Ｙの外側に対して作用する押圧力に関して特に顕著である。その結果、他方の可動接点１０６を固定接点に接触させるためにより大きな動力が必要になったり、接点部の導通が遅延するなど、電磁継電器の動作が不安定になる。

しかしながら、図６及び図７に示されるような本発明の実施形態によれば、可動ばね５６の被押圧部Ｘが、可動接点５８を通る軸線Ｙ−Ｙによって画定される領域の内側のみに延在している。したがって、一方の可動接点５８が対応する固定接点５４に先に接触しても、その可動接点５８を支点とする力のモーメントは発生しない。その結果として、接点部１６の開閉動作がより安定的かつ確実に行われる。

例えば、図示された実施形態において、可動ばね５６の横幅をａ、１対の可動ばね５６の間の間隙をｂ、被押圧部Ｘの横幅をｃとすると（図７）、これらの寸法比がａ：ｂ：ｃ＝５：３：４になるように構成される。したがって、この例において、押圧力が実際に作用するのは、可動ばね５６の内側の縁部から可動ばね５６の横幅ａの１／１０の範囲のみである。当然ながら、この寸法比は単なる一例であるため、これを適宜変更することができることはいうまでもない。すなわち、前述したような軸線Ｙを支点とする力のモーメントが発生しない範囲、又はこの力のモーメントを無視できる程度に抑えられる範囲であればよい。

以上、接点部１６を導通させる動作について説明した。接点部１６を再び開放する場合は、電磁石部１２への給電を停止する。電磁石部１２への給電が停止されると、電磁石部１２と作動部１４との間に作用していた引力が消失する。他方、継鉄２８と接極子３８との間に介在する板ばね３６は、その復元力によってカード４０を、接点部１６を開放させる方向に付勢している。したがって、カード４０は、電磁石部１２への給電停止後、速やかに給電前の位置に戻り、それとともに可動接点５８が固定接点５４から離間され、接点部１６が開放される。

図８は、前述した可動ばねの変形例に係る可動ばね７２を示す斜視図である。可動ばね７２は、導電片７４が異なる形状を有する点を除き、前述した可動ばね５６と同様に構成可能である。この変形例に係る導電片７４は、可動接点７６を通る軸線に平行に延びる中心軸線Ｙ’に対して非対称の形状を有している。図示される実施形態においては、導電片７４の一方の縁部に切欠き７８が形成されている。このように非対称の形状の可動ばね７２を採用することによって、導電片７４を可動ばね７２に組み付ける際に組付方向が明確になるため、作業効率が向上する。

図９は、本発明の実施形態に係る電磁継電器１０を用いた回路構成の例を説明するための斜視図である。電磁継電器１０は、図３に関連して前述したように、第１の端子６６がベース１８から延出している。すなわち、可動ばね５６の基端がベース１８から延出する端子６６を備えている。これら固定接点５４及び可動接点５８がベース１８から延出する端子６６，６８をそれぞれ備えることによって、電磁継電器１０によって開閉される１対の接点が、互いに並列になるようにして負荷回路８０に接続できる。このように接点部１６を並列に構成すると、各接点における接触抵抗が小さくなり、結果として発熱量も抑制できるため、接点部１６、ひいては電磁継電器１０の耐久性を向上させることができる。

なお、電磁石部１２は、ベース１８から延出するコイル端子３０を備え、接点部１６は、ベース１８から、コイル端子３０よりも長く延出する負荷側端子（例えば第１の端子６６又は第２の端子６８）を備える構成とするのが好ましい。この構成によれば、これら負荷側端子を支持基板（図示せず）に実装する際の作業効率が向上する。すなわち、固定板５２又は可動ばね５６の板厚に比較して、これらの基端から延びる端子は肉厚が大きく、支持基板（図示せず）に実装する際に半田付けの強度を高める必要がある。そのために半田付けの温度を高くすることが考えられるが、端子を長く延出させておくことによって、加熱対象範囲が拡がるので加熱作業が容易になる。

以上、接点のセットの数に対応して２つの電磁コイル２６を備えた構成の実施形態について説明した。しかしながら、１つのみの電磁コイル２６によって十分な動力が得られる場合には、１つの電磁コイル２６を２つの可動ばね５６のために兼用してもよい。

１０ 電磁継電器
１２ 電磁石部
１４ 作動部
１６ 接点部
１８ ベース
２６ 電磁コイル
３０ コイル端子
３８ 接極子
４０ カード
５０ 押圧部
５２ 固定板
５４ 固定接点
５６，７２ 可動ばね
５８，７６ 可動接点
６２，７４ 導電片
６４ 湾曲部
６６ 第１の端子
６８ 第２の端子
Ｘ 被押圧部
Ｙ 軸線

Claims (6)

1. 電磁石部と、該電磁石部の磁気的作用を受けて作動する作動部と、該作動部が作動するのに従って開閉動作する接点部と、該電磁石部、該作動部及び該接点部を保持するベースとを備える電磁継電器において、
   前記接点部は、前記ベースに対して固定される１対の平行な固定板と、それら固定板の末端にそれぞれ設けられる１対の固定接点と、前記ベースに対して揺動可能に取り付けられる１対の平行な可動ばねと、それら可動ばねの末端にそれぞれ設けられる１対の可動接点と、前記１対の可動ばねの間に延在していて、前記１対の可動接点を互いに電気的に接続する接続部とを備え、
   前記作動部は、前記１対の可動ばねの、前記１対の可動接点を通る長手方向のそれぞれの軸線の間に画定される領域よりも内側の領域のみを押圧して、前記接点部を閉塞動作させる、電磁継電器。
2. 前記接続部が、前記可動ばねとは別部品として前記１対の可動ばねに取り付けられる導電片である、請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記導電片が、前記可動接点を通る前記軸線に平行に延びる中心軸線を有するとともに該中心軸線に対して非対称の形状を有する、請求項２に記載の電磁継電器。
4. 前記電磁石部が２つの電磁コイルを備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁継電器。
5. 前記可動ばねの基端が前記ベースから延出する端子を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁継電器。
6. 前記電磁石部は、前記ベースから延出するコイル端子を備え、
   前記接点部は、前記ベースから、前記コイル端子よりも長く延出する負荷側端子を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁継電器。

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