特許 6244995 電磁継電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244995

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】電磁継電器

(51)【国際特許分類】

   H01H 50/38 20060101AFI20171204BHJP

   H01H 50/00 20060101ALI20171204BHJP

   H01H 9/44 20060101ALI20171204BHJP

   H01H 33/18 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H01H50/38 A

   H01H50/00 D

   H01H9/44 A

   H01H33/18 Z

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-46429(P2014-46429)

(22)【出願日】2014年3月10日

(65)【公開番号】特開2015-170562(P2015-170562A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390001812

【氏名又は名称】アンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 義通

(72)【発明者】

【氏名】藤井 成樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 賢司

【審査官】 高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１１００９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８２７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９９１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０１０５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５６８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ５０／３８

Ｈ０１Ｈ ５０／００

Ｈ０１Ｈ ９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、
往復動して前記固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、
一対の前記固定接触子および前記可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、
前記収容室の外側に配置され、前記固定接触子と前記可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、
前記収容室を形成する壁面のうち少なくとも前記アークが最初に当たる部位は、前記可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、
前記永久磁石は、前記可動接触子の往復動方向に沿って見たときに、前記収容室を形成する壁面に沿った円弧状をなしていることを特徴とする電磁継電器。

【請求項2】

外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、
往復動して前記固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、
一対の前記固定接触子および前記可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、
前記収容室の外側に配置され、前記固定接触子と前記可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、
前記収容室を形成する壁面のうち少なくとも前記アークが最初に当たる部位は、前記可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、
前記接離部に発生するアークの引き延ばし経路のうち前記収容室の底面に、アークを分離するアーク分離部材（３０）をさらに備えることを特徴とする電磁継電器。

【請求項3】

外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、
往復動して前記固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、
一対の前記固定接触子および前記可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、
前記収容室の外側に配置され、前記固定接触子と前記可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、
前記収容室を形成する壁面のうち少なくとも前記アークが最初に当たる部位は、前記可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、
前記収容室を形成する円弧状内周面に、金属蒸気を捕捉するトラッパ（４０）をさらに備えることを特徴とする電磁継電器。

【請求項4】

外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、
往復動して前記固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、
一対の前記固定接触子および前記可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、
前記収容室の外側に配置され、前記固定接触子と前記可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、
前記収容室を形成する壁面のうち少なくとも前記アークが最初に当たる部位は、前記可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、
前記永久磁石は、ラジアル配向型磁石であることを特徴とする電磁継電器。

【請求項5】

前記永久磁石は、パラレル配向型磁石であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁継電器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定接触子と可動接触子とを接離させて電気回路を開閉する電磁継電器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の電磁継電器として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された電磁継電器は、固定接触子と可動接触子が収容室に収容され、収容室の外側に永久磁石が配置されている。そして、固定接触子と可動接触子とが離れる時（以下、開極時という）に発生するアークを、永久磁石の磁力によって引き延ばし、これによりアーク電圧を得てアークを消弧するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１９１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の電磁継電器では、収容室を形成する壁面のうちアークが引き伸ばされる方向に位置する部位は、アークが引き延ばされる方向に対して垂直な平面であるため、アークは収容室壁面に当たって引き延ばしが阻害される。

【0005】

したがって、所定のアーク電圧を得るためには、固定接触子と可動接触子との接離部からアークが当たる収容室壁面までの長さを十分に確保する必要があり、電磁継電器が大型化してしまうという問題があった。

【0006】

本発明は上記点に鑑みて、所定のアーク電圧を確保しつつ、電磁継電器の小型化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、往復動して固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、一対の固定接触子および可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、収容室の外側に配置され、固定接触子と可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、収容室を形成する壁面のうち少なくともアークが最初に当たる部位は、可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、永久磁石は、可動接触子の往復動方向に沿って見たときに、収容室を形成する壁面に沿った円弧状をなしていることを特徴とする。

【0008】

これによると、アークは、収容室壁面における円弧状の部位で収容室壁面に沿って延びるように案内されてスムーズに伸長することができるため、接離部からアークが当たる収容室壁面までの長さを短くしても、所定のアーク電圧を得ることができる。その結果、所定のアーク電圧を確保しつつ、電磁継電器を小型にすることができる。

【0009】

また、アークの伸長により収容室内にガス流れが発生し、そのガス流れにより接離部の金属蒸気が速やかに掃気されるため、電界強度が大きくなり、アーク遮断性能が向上する。

【0010】

さらに、上記のガス流れにより接離部に冷えたガスが流入し、アークが冷却されるため、アーク遮断性能が向上する。

【0012】

これによると、永久磁石を収容室壁面における円弧状の部位に沿わせて配置することができるため、電磁継電器をさらに小型にすることができる。

【0013】

請求項２に記載の発明では、外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、往復動して固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、一対の固定接触子および可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、収容室の外側に配置され、固定接触子と可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、収容室を形成する壁面のうち少なくともアークが最初に当たる部位は、可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、さらに、接離部に発生するアークの引き延ばし経路のうち収容室の底面に、アークを分離するアーク分離部材（３０）を備えることを特徴とする。

【0014】

ところで、電解強度は、陰極と陽極のごく近辺では大きく、その間の空間では小さい。したがって、アーク分離部材によりアークを複数に分離することにより、全体のアーク電圧が高くなる。その結果、所定のアーク電圧を確保しつつ、電磁継電器をさらに小型にすることができる。

【0015】

請求項３に記載の発明では、外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、往復動して固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、一対の固定接触子および可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、収容室の外側に配置され、固定接触子と可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、収容室を形成する壁面のうち少なくともアークが最初に当たる部位は、可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、さらに、収容室を形成する円弧状内周面に、金属蒸気を捕捉するトラッパ（４０）を備えることを特徴とする。

【0016】

これによると、掃気された金属蒸気がガス流れに乗って再び接離部に流れ込むことを防止することができる。

【0017】

請求項４に記載の発明では、外部電気回路に接続される一対の固定接触子（１３、１４）と、往復動して固定接触子と接離する可動接触子（２３、２５）と、一対の固定接触子および可動接触子を１つの空間に収容している収容室（１１１）と、収容室の外側に配置され、固定接触子と可動接触子とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす永久磁石（２６）とを備え、収容室を形成する壁面のうち少なくともアークが最初に当たる部位は、可動接触子の往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしており、永久磁石は、ラジアル配向型磁石であることを特徴とする。

【0018】

これによると、アークは、まず永久磁石の磁力によって円弧状に引き延ばされるため、その後収容室壁面における円弧状の部位で収容室壁面に沿ってよりスムーズに伸長することができる。

【0019】

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁継電器において、永久磁石は、パラレル配向型磁石であることを特徴とする。

【0020】

これによると、アークは、永久磁石の磁力によって直線的に引き延ばされて収容室壁面に衝突し、収容室壁面にて冷却されるため、アーク遮断性能が向上する。

【0021】

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態における電磁継電器を示す正面断面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態における電磁継電器を示す平面断面図である。

【図4】本発明の第３実施形態における電磁継電器を示す平面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0024】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。

【0025】

図１、図２に示すように、本実施形態に係る電磁継電器は、ナイロン等の樹脂よりなる略円筒状のベース１１を備えている。このベース１１には、円柱状空間である第１収容室１１１が径方向中心部に形成され、この第１収容室１１１には窒素等の不活性ガスが充填されている。また、ベース１１には、円筒状空間である第２収容室１１２が第１収容室１１１の径方向外側に形成されている。

【0026】

第１収容室１１１と第２収容室１１２は円筒状の隔壁１１３にて隔てられている。換言すると、隔壁１１３の内周面は、後述する可動子の往復動方向（図１の紙面上下方向、図２の紙面垂直方向）に沿って見たときに全域が円弧状をなしている。

【0027】

そして、第１収容室１１１および第２収容室１１２の開口部を塞ぐようにして、樹脂製のカバー１２がベース１１の一端側に結合されている。

【0028】

ベース１１には、導電金属製の板材よりなる一対の固定子１３が固定されている。固定子１３は、一端側が第１収容室１１１内に位置し、他端側が外部空間に突出している。固定子１３における第１収容室１１１側の端部には、導電金属製の固定接点１４がかしめ固定されている。固定子１３における外部空間側の端部は、外部電気回路（図示せず）に接続されている。なお、固定子１３および固定接点１４は、本発明の固定接触子を構成している。

【0029】

通電時に電磁力を発生する円筒状のコイル１５が、ベース１１の他端側に配置されている。ベース１１とコイル１５との間には、磁性体金属材料よりなる鍔付き円筒状のプレート１６が配置されている。コイル１５の反ベース側および外周側には、磁性体金属材料よりなるヨーク１７が配置されている。なお、プレート１６およびヨーク１７はベース１１に固定されている。

【0030】

コイル１５の内周側空間には、磁性体金属材料よりなる固定コア１８が配置され、固定コア１８はヨーク１７に保持されている。

【0031】

コイル１５の内周側空間内において、固定コア１８に対向する位置には、磁性体金属製の可動コア１９が配置されている。可動コア１９はプレート１６の円筒部にて摺動自在に保持されている。

【0032】

また、固定コア１８と可動コア１９との間には、可動コア１９を反固定コア側に付勢する復帰ばね２０が配置されている。そして、コイル通電時には、可動コア１９は復帰ばね２０に抗して固定コア１８側に吸引される。

【0033】

なお、プレート１６、ヨーク１７、固定コア１８、および可動コア１９は、コイル１５により誘起された磁束の磁路を構成する。

【0034】

可動コア１９には、金属製のシャフト２１が貫通して固定されている。シャフト２１の一端は反固定コア側に向かって延びており、このシャフト２１の一端側の端部には、電気絶縁性に富む樹脂よりなる絶縁碍子２２が嵌合して固定されている。

【0035】

第１収容室１１１には、導電金属製の板材よりなる可動子２３が配置されている。この可動子２３とカバー１２との間には、可動子２３を固定子１３側に付勢する接圧ばね２４が配置されている。

【0036】

可動子２３には、固定接点１４に対向する位置に導電金属製の可動接点２５がかしめ固定されている。そして、可動子２３および可動接点２５は、コイル１５への通電状態に応じて図１の紙面上下方向に往復動するようになっている。以下、可動子２３および可動接点２５の往復動方向を、可動接触子往復動方向という。なお、可動子２３および可動接点２５は、本発明の可動接触子を構成している。また、固定接点１４および可動接点２５は、本発明の接離部を構成している。

【0037】

第２収容室１１２には、固定接点１４と可動接点２５とが接離する接離部に磁界を形成してアークを引き延ばす一対の永久磁石２６が配置されている。これらの永久磁石２６は、一対の接離部の並び方向（図１、図２の紙面左右方向）に沿って対向配置されている。以下、一対の接離部の並び方向を、接離部並び方向という。

【0038】

また、永久磁石２６は、可動接触子往復動方向に沿って見たときに円弧状をなしている。そして、永久磁石２６を隔壁１１３の円弧状の外周面に沿わせて配置することにより、電磁継電器の小型化を図っている。

【0039】

さらに、永久磁石２６はラジアル配向型磁石であり、矢印Ｂは磁束の流れを示している。

【0040】

次に、本実施形態に係る電磁継電器の作動を説明する。まず、コイル１５に通電すると、可動コア１９、シャフト２１、および絶縁碍子２２が、電磁力により復帰ばね２０に抗して固定コア１８側に吸引され、可動子２３は接圧ばね２４に付勢されて可動コア１９等に追従して移動する。これにより、可動接点２５が対向する固定接点１４に当接し、可動子２３を介して一対の固定子１３間が導通する。因みに、可動接点２５が固定接点１４に当接した後、さらに可動コア１９等が固定コア１８側に向かって移動し、絶縁碍子２２と可動子２３は離れる。

【0041】

一方、コイル１５への通電が遮断されると、復帰ばね２０により接圧ばね２４に抗して可動コア１９等や可動子２３が反固定コア側に付勢される。これにより、可動接点２５が固定接点１４から離され、一対の固定子１３間の導通が遮断される。

【0042】

ここで、永久磁石２６はラジアル配向型磁石であるため、開極時に接離部に発生するアークＣは可動接触子往復動方向に沿って見たときに円弧状に引き延ばされる。

【0043】

そして、アークＣは、円弧状に引き延ばされる過程で隔壁１１３に当たった後、隔壁１１３の円弧状の内周面に案内されてスムーズに伸長する。その結果、所定のアーク電圧が得られる。

【0044】

また、アークＣの伸長により第１収容室１１１内にガス流れが発生し、そのガス流れにより接離部の金属蒸気が速やかに掃気される。さらに、上記のガス流れにより接離部に冷えたガスが流入し、アークＣが冷却される。

【0045】

以上述べたように、本実施形態によると、アークＣは、第１収容室１１１内でスムーズに伸長することができるため、接離部からアークＣが最初に当たる隔壁１１３の内周面までの長さを短くしても、所定のアーク電圧を得ることができる。その結果、所定のアーク電圧を確保しつつ、電磁継電器を小型にすることができる。

【0046】

また、第１収容室１１１のガス流れにより接離部の金属蒸気が速やかに掃気されるため、電界強度が大きくなり、アーク遮断性能が向上する。

【0047】

さらに、第１収容室１１１のガス流れにより接離部に冷えたガスが流入し、アークＣが冷却されるため、アーク遮断性能が向上する。

【0048】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態は、アーク分離部材を追加した点が第１実施形態と異なり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0049】

図３において、矢印Ｃ１は力行時のアークを示し、矢印Ｃ２は回生時のアークを示している。そして、第１収容室１１１における力行時のアークＣ１の引き延ばし経路中、および第１収容室１１１における回生時のアークＣ２の引き延ばし経路中に、金属（例えばアルミニウム）よりなる板状のアーク分離部材３０を配置している。

【0050】

前述したように、電解強度は、陰極と陽極のごく近辺では大きく、その間の空間では小さい。したがって、本実施形態では、各アークＣ１、Ｃ２はアーク分離部材３０により２つに分離されるため、全体のアーク電圧が高くなる。その結果、所定のアーク電圧を確保しつつ、電磁継電器をさらに小型にすることができる。

【0051】

また、アークＣ１、Ｃ２の伸長により発生するガス流れは、板状のアーク分離部材３０により整流されるため、接離部の金属蒸気は一層確実に掃気される。

【0052】

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態は、アーク分離部材およびトラッパを追加した点が第１実施形態と異なり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0053】

図４において、矢印Ｃ１は力行時のアークを示し、矢印Ｃ２は回生時のアークを示している。そして、第１収容室１１１における力行時のアークＣ１の引き延ばし経路中、および第１収容室１１１における回生時のアークＣ２の引き延ばし経路中に、金属（例えばアルミニウム）よりなる板状のアーク分離部材３０を配置している。

【0054】

また、第１収容室１１１には、金属蒸気を捕捉するトラッパ４０を２つ配置している。このトラッパ４０は、金属製の板からなり、可動接触子往復動方向および接離部並び方向に対してともに直交する方向に位置し、且つ隔壁１１３の内周面に密着している。

【0055】

そして、開極時にガス流れにより一方の接離部から掃気された金属蒸気は、他方の接離部に向かって流れる途中でトラッパ４０に当たって冷却され、トラッパ４０に捕捉される。

【0056】

したがって、一方の接離部から掃気された金属蒸気が他方の接離部に流入することを防止することができる。また、金属蒸気をトラッパ４０にて捕捉することにより、ガスの冷却能力劣化を防止することができる。

【0057】

（他の実施形態）
上記各実施形態では、永久磁石２６としてラジアル配向型磁石を用いたが、永久磁石２６としてパラレル配向型磁石を用いてもよい。この場合、アークＣ、Ｃ１、Ｃ２は、永久磁石２６の磁力によって直線的に引き延ばされて隔壁１１３に衝突した後、隔壁１１３の円弧状の内周面に案内されて伸長する。そして、アークＣ、Ｃ１、Ｃ２は、隔壁１１３に衝突した際に隔壁１１３にて冷却されるため、アーク遮断性能が向上する。

【0058】

また、上記各実施形態では、隔壁１１３の内周面は可動接触子往復動方向に沿って見たときに全域を円弧状にしたが、隔壁１１３の内周面は、可動接触子往復動方向に沿って見たときに、対向する２つの直線状の面とその２つの直線状の面の端部を繋ぐ２つの円弧状の面からなる、長円状にしてもよい。この場合、隔壁１１３の内周面のうち少なくともアークＣ、Ｃ１、Ｃ２が最初に当たる部位は、可動接触子往復動方向に沿って見たときに円弧状の面にする。

【0059】

また、上記各実施形態では、固定子１３に、別部材の固定接点１４をかしめ固定したが、固定子１３に、可動子２３側に向かって突出する突起部を例えばプレス加工にて形成し、その突起部を固定接点としてもよい。

【0060】

同様に、上記各実施形態では、可動子２３に、別部材の可動接点２５をかしめ固定したが、可動子２３に、固定子１３側に向かって突出する突起部を例えばプレス加工にて形成し、その突起部を可動接点としてもよい。

【0061】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

【0062】

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

【0063】

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0064】

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

【0065】

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0066】

１３ 固定子
１４ 固定接点
２３ 可動子
２５ 可動接点
２６ 永久磁石
１１１ 収容室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】