特許 6642483 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】6642483

(24)【登録日】2020年1月8日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】電磁継電器

(51)【国際特許分類】

   H01H 50/16 20060101AFI20200127BHJP

【ＦＩ】

   H01H50/16 Y

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-36129(P2017-36129)

(22)【出願日】2017年2月28日

(65)【公開番号】特開2018-81901(P2018-81901A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2018年12月7日

(31)【優先権主張番号】特願2016-216542(P2016-216542)

(32)【優先日】2016年11月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(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】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】西口 佳孝

(72)【発明者】

【氏名】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】左右木 高広

(72)【発明者】

【氏名】村上 弘明

【審査官】 山下 寿信

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０４０８３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０９８２００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−３１０００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１００１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１００１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１６９３４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５４−０３８８４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−２２４０２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ５０／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電時に磁界を形成する励磁コイル（１１０）と、
前記励磁コイルの内径部に形成されたコイル中心孔部（１１３）内に配置され、磁気回路を構成する固定コア（１２０）と、
前記励磁コイルの外周側および前記励磁コイルの軸方向の端部側を覆うように配置されて磁気回路を構成すると共に、前記軸方向の一方側で、前記固定コアの位置に対応するように開口部（１３２ａ）が形成されたヨーク（１３０）と、
前記開口部を介して前記固定コアと対向するように配置されて、前記励磁コイルへの通電時に前記固定コア側に吸引される可動コア（１４０）と、
前記可動コアを吸引方向とは反対方向に付勢する復帰バネ（１５０）と、を備える電磁継電器において、
前記励磁コイルへの非通電時に前記固定コアと前記可動コアとの間に形成される第１隙間（１６１）と、
前記励磁コイルへの非通電時に前記ヨークと前記可動コアとの間に形成されると共に、前記励磁コイルへの通電時に前記ヨークと前記可動コアとの間において、前記可動コアが前記固定コア側に吸引される方向の吸引力を発生し得る第２隙間（１６２）と、を有しており、
前記復帰バネは、磁性材料から形成されており、前記第１隙間あるいは前記第２隙間を磁気的に繋ぐように配置された電磁継電器。

【請求項2】

前記復帰バネは、前記第１隙間を磁気的に繋ぐように配置されており、
前記復帰バネの一部は、通電開始時に前記固定コアと、前記開口部の周囲との間に位置する請求項１に記載の電磁継電器。

【請求項3】

前記復帰バネは、前記第１隙間を磁気的に繋ぐように配置されており、
前記復帰バネの一部は、通電開始から吸引完了までの間、前記固定コアと、前記開口部の周囲との間を通過するように配置されている請求項１に記載の電磁継電器。

【請求項4】

前記復帰バネのうち、前記固定コアと、前記開口部の周囲との間を通過する領域のバネピッチが、他の領域のバネピッチよりも小さく設定されている請求項３に記載の電磁継電器。

【請求項5】

前記復帰バネは、通電開始から吸引完了までの間、前記固定コアと前記可動コアとに接触している請求項１に記載の電磁継電器。

【請求項6】

前記復帰バネは、前記固定コアと前記可動コアとが互いに向かい合う対向面（１２８、１４４）の間に配置された請求項５に記載の電磁継電器。

【請求項7】

前記可動コアが吸引状態にあるとき、前記固定コアと前記可動コアとの距離が、前記復帰バネの最小長さに等しい請求項６に記載の電磁継電器。

【請求項8】

前記復帰バネは、円錐状に巻かれた円錐状バネである請求項７に記載の電磁継電器。

【請求項9】

前記復帰バネは、通電開始から吸引完了までの間、前記可動コアと前記ヨークとに接触している請求項１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、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知られている。特許文献１の電磁継電器は、通電時に磁界を形成する励磁コイルと、励磁コイルの中心部に固定された固定コアと、励磁コイルの外周側および軸方向端部側を覆うヨークと、通電時に固定コア側に吸引される可動コアと、可動コアの動きに伴って所定機器に対する電力供給線の断続を行う接点部（接触子）と、を備えている。

【0003】

固定コアの先端部には、後端部側に拡径する固定コアテーパ部と、固定コアテーパ部から更に後端部側に向けて外径一定で延びる固定コア円形部とが形成されている。また、可動コアには、吸引時に固定コアの先端部が侵入可能な可動コア孔部が設けられている。そして、可動コア孔部の内周面には、固定コアと反対側に向けて内径一定で延びる可動コア円筒部と、更に固定コアと反対側に向けて内周面が縮径する可動コアテーパ筒部とが形成されている。

【0004】

特許文献１では、励磁コイルへの通電を遮断しているときに、固定コアテーパ部の領域内に、可動コア円筒部の先端部が位置する（重なる）ように設定されている。これにより、通電開始時における固定コアと可動コアとの径方向のエアギャップ（隙間）を小さくすることができ、また、固定コアと可動コアとの対向面積を大きくして、通電開始時の可動コアの電磁吸引力が大きくなるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−８４３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、固定コアおよび可動コアの径方向におけるエアギャップについては、可動コアが動作するための必要隙間を確保するという意味で、これ以上、小さく設定するには無理がある。

【0007】

また、固定コアおよび可動コアの軸方向における隙間については、例えば、緊急遮断時にアーク放電によって接点部が通電状態になってしまうことを回避するために、固定コアに対して可動コアを離したときに（非通電としたときに）、予め定めた所定隙間（安全隙間）を確保しておく必要がある。

【0008】

よって、固定コアおよび可動コアの隙間を予め小さく設定するという観点で、通電開始時における電磁吸引力を増大させるにあたっては限界があり、更なる改良が望まれていた。

【0009】

本発明の目的は、上記問題に鑑み、更なる通電開始時の吸引力の向上を可能とする電磁継電器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

【0011】

本発明では、通電時に磁界を形成する励磁コイル（１１０）と、
励磁コイルの内径部に形成されたコイル中心孔部（１１３）内に配置され、磁気回路を構成する固定コア（１２０）と、
励磁コイルの外周側および励磁コイルの軸方向の端部側を覆うように配置されて磁気回路を構成すると共に、軸方向の一方側で、固定コアの位置に対応するように開口部（１３２ａ）が形成されたヨーク（１３０）と、
開口部を介して固定コアと対向するように配置されて、励磁コイルへの通電時に固定コア側に吸引される可動コア（１４０）と、
可動コアを吸引方向とは反対方向に付勢する復帰バネ（１５０）と、を備える電磁継電器において、
励磁コイルへの非通電時に固定コアと可動コアとの間に形成される第１隙間（１６１）と、
励磁コイルへの非通電時にヨークと可動コアとの間に形成されると共に、励磁コイルへの通電時にヨークと可動コアとの間において、可動コアが固定コア側に吸引される方向の吸引力を発生し得る第２隙間（１６２）と、を有しており、
復帰バネは、磁性材料から形成されており、第１隙間あるいは第２隙間を磁気的に繋ぐように配置されたことを特徴としている。

【0012】

この発明によれば、磁性材料から成る復帰バネ（１５０）が、第１隙間（１６１）、あるいは第２隙間（１６２）の一方の隙間（１６１）を磁気的に繋ぐように配置されることで、一方の隙間（１６１）における通電時の吸引力の発生は低下する。

【0013】

しかしながら、磁性材料から成る復帰バネ（１５０）によって、一方の隙間（１６１）における磁気抵抗を低減することができ、励磁コイル（１１０）への通電時に、固定コア（１２０）、可動コア（１４０）、およびヨーク（１３０）を通る全体の磁束を増加させることができる。

【0014】

そして、全体の磁束の増加に伴い、復帰バネ（１５０）によって磁気的に繋がれていない他方の隙間（１６２）において発生する吸引力を大きくすることができる。総じて、この増加された吸引力によって、可動コア（１４０）に作用する固定コア（１２０）側への吸引力を向上させることができる。

【0015】

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】

【0016】

【図1】第１実施形態における電磁継電器を示す断面図である。

【図2】第１実施形態におけるエアギャップに対する吸引力を示すグラフである。

【図3】第２実施形態における電磁継電器を示す断面図である。

【図4】第２実施形態におけるエアギャップに対する吸引力を示すグラフである。

【図5】第３実施形態における電磁継電器を示す断面図である。

【図6】第３実施形態におけるエアギャップに対する吸引力を示すグラフである。

【図7】第４実施形態における電磁継電器を示す断面図である。

【図8】第４実施形態におけるエアギャップに対する吸引力を示すグラフである。

【図9】図７（ｂ）におけるIX部を示す拡大図である。

【図10】第５実施形態における電磁継電器（エアギャップ大）を示す断面図である。

【図11】第５実施形態における電磁継電器（エアギャップ小）を示す断面図である。

【図12】第６実施形態における電磁継電器（エアギャップ大）を示す断面図である。

【図13】第６実施形態における電磁継電器（エアギャップ小）を示す断面図である。

【図14】第７実施形態における電磁継電器（エアギャップ大）を示す断面図である。

【図15】第７実施形態における電磁継電器（エアギャップ小）を示す断面図である。

【図16】第８実施形態における電磁継電器（エアギャップ大）を示す断面図である。

【図17】第８実施形態における電磁継電器（エアギャップ小）を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0018】

（第１実施形態）
第１実施形態の電磁継電器１００Ａについて、図１、図２を用いて説明する。電磁継電器１００Ａは、所定の機器に対する電力供給を断続する装置（いわゆるリレー）である。電磁継電器１００Ａは、所定の機器として、例えば、ハイブリッド車両や電気自動車に搭載される走行用駆動モータに対して、バッテリからの電力を変換（例えばＤＣ−ＡＣ変換）して供給するインバータに適用されている。電磁継電器１００Ａは、バッテリとインバータとの間に配置されている。

【0019】

電磁継電器１００Ａは、図示しないケース内に、主要部を構成する励磁コイル１１０、固定コア１２０、ヨーク１３０、可動コア１４０、および復帰バネ１５０等が設けられて形成されている。ケースは、例えば、樹脂製となっており、ケース内には、内部の主要部を保持するための樹脂製のベースが設けられている。ベースは、接着または爪等の嵌合によりケースに固定されている。

【0020】

以下、各部材、あるいは各部材間の配置に対する方向を示すために、励磁コイル１１０の軸線方向（図１中の上下方向）を基準にして説明することにする。この軸線方向は、例えば、後述する固定コア１２０と可動コア１４０の並ぶ方向に一致しており、軸線方向の可動コア１４０側を一方側と呼び、また、軸線方向の固定コア１２０側を他方側と呼ぶことにする。軸線方向は、本発明の軸方向に対応する。

【0021】

励磁コイル１１０は、円筒状を成して、通電時に磁界を形成するものであり、後述するヨーク１３０の底部（第１ヨーク１３１の底部）に固定配置されている。励磁コイル１１０は、ボビン１１１、およびコイル部１１２等を有している。ボビン１１１は、樹脂製の部材であり、筒状部と、この筒状部の軸線方向の両端部に一体的に形成された平板状の鍔部とを有している。コイル部１１２は、ボビン１１１の筒状部に導線が巻かれて形成されている。導線は、ボビン１１１の筒状部の周方向に沿って巻かれている。励磁コイル１１０の内径部（ボビン１１１の筒状部）の空間は、コイル中心孔部１１３となっている。本実施形態では、励磁コイル１１０の軸線方向は、図１の上下方向となっている。

【0022】

固定コア１２０は、励磁コイル１１０のコイル中心孔部１１３内に配置された円柱状の部材であり、後述するヨーク１３０と共に磁気回路を構成する部材となっている。固定コア１２０は、磁性体金属材料から形成されている。固定コア１２０の中心軸の向きは、励磁コイル１１０の軸線方向と一致している。固定コア１２０は、テーパ部１２１、円形部１２２、小径部１２３、中心孔部１２４、およびストッパ部１２５等を有している。

【0023】

テーパ部１２１は、固定コア１２０における軸線方向の一方側となる端部（すなわち、可動コア１４０側の端部）から軸線方向の他方側に向かって拡径する部位となっている。円形部１２２は、テーパ部１２１における軸線方向の他方側の端部から更に他方側に向かって延びて、外径が一定に設定された部位となっている。小径部１２３は、円形部１２２における軸線方向の他方側の端部から更に他方側に向かって延びて、円形部１２２よりも外径寸法が小さく設定された部位となっている。

【0024】

中心孔部１２４は、固定コア１２０の中心軸に沿って貫通するように形成された孔である。中心孔部１２４の内径寸法は、円形部１２２、および小径部１２３の外径寸法に対応するように途中で徐変されている。ストッパ部１２５は、固定コア１２０の軸線方向の中間部となる外周面に設けられて、径方向の外側に突出する部位となっている。ストッパ部１２５は、後述する復帰バネ１５０の軸線方向の他方側の端部を支持するようになっている。

【0025】

固定コア１２０における軸線方向の一方側の端部（すなわち、テーパ部１２１の端面）には、中心部に円柱状凹部空間である凹部１２６が形成され、この凹部１２６の周りに環状に連続した突起状の凸部１２７が形成されている。

【0026】

固定コア１２０は、小径部１２３が、後述するヨーク１３０の底部（第１ヨーク１３１の底部）に穿設された孔に挿入、接合されて、ヨーク１３０に固定されている。

【0027】

ヨーク１３０は、固定コア１２０と共に磁気回路を構成すると共に、励磁コイル１１０、固定コア１２０、および後述する復帰バネ１５０を内側に収容する部材となっており、第１ヨーク１３１、および第２ヨーク１３２等を有している。

【0028】

第１ヨーク１３１は、例えば、磁性体金属の帯板材料が、コの字状に折り曲げられて形成された部材となっており、ここでは、励磁コイル１１０の外周側で互いに対向する領域、および励磁コイル１１０の軸線方向の他方側を覆っている。

【0029】

第２ヨーク１３２は、磁性体金属材料から形成された板状部材となっており、第１ヨーク１３１の開口側（軸線方向の一方側の端部）に配置されている。そして、第２ヨーク１３２の両端部は、第１ヨーク１３１の開口側端部に接合されている。

【0030】

第２ヨーク１３２の固定コア１２０の位置に対応する領域（中心部領域）には、ヨーク孔部１３２ａが形成されて、開口されている。ヨーク孔部１３２ａは、例えば、円形状となっている。ヨーク孔部１３２ａは、本発明の開口部に対応する。よって、第２ヨーク１３２は、励磁コイル１１０のコイル中心孔部１１３を除く領域において、励磁コイル１１０の軸線方向の一方側を覆っている。また、第２ヨーク１３２のヨーク孔部１３２ａの周囲と、固定コア１２０の軸線方向の一方側の端部周囲との間には、所定寸法の隙間部１３２ｂが形成されている。

【0031】

可動コア１４０は、ヨーク孔部１３２ａを介して固定コア１２０と対向するように配置されて、励磁コイル１１０への通電時に固定コア１２０側に吸引される部材となっている。可動コア１４０は、板部１４１、突出部１４２、およびシャフト部１４３等を有している。

【0032】

板部１４１は、固定コア１２０の中心軸に対して直交する方向に板面が延びる、例えば、円形状の板部材となっている。板部１４１の中心部には、円形の孔部１４１ａが穿設されている。板部１４１の外径寸法は、ヨーク孔部１３２ａの内径寸法よりも大きく設定されている。

【0033】

突出部１４２は、板部１４１の軸線方向の他方側の面の中心部領域から、固定コア１２０側に突出する円筒状の部材となっている。突出部１４２の外径寸法は、ヨーク孔部１３２ａの内径寸法よりも小さく設定され、また、突出部１４２の内径寸法は、固定コア１２０の円形部１２２における外径寸法よりも大きく設定されている。そして、突出部１４２の軸線方向の他方側の先端部（突出側端部）は、可動コア１４０が固定コア１２０から最も離れた状態で（非通電時に）、隙間部１３２ｂに入り込む位置に設定されている。

【0034】

突出部１４２の内周面には、テーパ部１４２ａ、および円筒部１４２ｂが形成されている。テーパ部１４２ａは、突出部１４２の内周面の軸線方向の一方側の領域において、内径寸法が一方側から他方側に向けて拡径されるように形成されている。円筒部１４２ｂは、テーパ部１４２ａの他方側の端部から更に他方側に向けて内径寸法が一定になるように形成されている。

【0035】

シャフト部１４３は、例えば、断面円形の棒状の部材であり、軸線方向の一方側の端部が孔部１４１ａに挿入されて、板部１４１に接合されている。そして、シャフト部１４３の軸線方向の他方側の端部が固定コア１２０の中心孔部１２４に摺動可能に挿入されている。

【0036】

よって、可動コア１４０は、シャフト部１４３が中心孔部１２４を摺動することで、固定コア１２０に対して、軸線方向に移動可能となっている。可動コア１４０が固定コア１２０側に移動したとき（通電時に）、固定コア１２０のテーパ部１２１、および円形部１２２の軸線方向の一方側における一部は、相対的に、可動コア１４０の突出部１４２の内部空間に入り込むことができるようになっている。

【0037】

可動コア１４０の中心部領域（突出部１４２の内側領域）における板部１４１と、固定コア１２０の凸部１２７との間が、エアギャップＡＧとして形成されている。

【0038】

励磁コイル１１０への非通電時において、固定コア１２０（凸部１２７）と、可動コア１４０（板部１４１）との間に形成される隙間（後述する最大のエアギャップＡＧに相当）は、第１隙間１６１となる。また、励磁コイル１１０への非通電時において、ヨーク１３０（第２ヨーク１３２）と、可動コア１４０（板部１４１、突出部１４２）との間に形成される隙間は、第２隙間１６２となる。第２隙間１６２は、励磁コイル１１０への通電時において、ヨーク１３０（第２ヨーク１３２）と、可動コア１４０（板部１４１、突出部１４２）との間において、励磁コイル１１０の軸線方向（可動コア１４０が固定コア１１０側に吸引される方向）への吸引力を発生し得る隙間となっている。

【0039】

復帰バネ１５０は、固定コア１２０の外周側に配置されて、可動コア１４０を軸線方向の一方側（吸引方向とは反対方向）に付勢する部材となっている。復帰バネ１５０は、例えば、金属製のコイルバネが使用されており、固定コア１２０の外周部に挿通されている。そして、復帰バネ１５０の軸線方向の他方側の端部は、固定コア１２０のストッパ部１２５に当接されている。また、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、可動コア１４０の突出部１４２の突出側端部（軸線方向の他方側の端部）に当接されている。

【0040】

復帰バネ１５０は、可動コア１４０の位置によらず、常に、軸線方向の一方側の端部が、可動コア１４０に接触している。また、復帰バネ１５０が可動コア１４０を軸線方向の一方側に付勢しているとき（非通電時）、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、隙間部１３２ｂに隣接するように配置されている。

【0041】

本実施形態では、復帰バネ１５０は、磁性材料から形成されている。尚、復帰バネ１５０は、例えば、非磁性材料から形成されたものを、熱加工処理等することで、磁性材料から形成されるものとすることができる。

【0042】

復帰バネ１５０は、上記のように磁性材料から形成されていることから、固定コア１２０と可動コア１４０との間、即ち、第１隙間１６１において、両コア１２０、１４０を磁気的に繋ぐように配置されている。

【0043】

尚、図示しないケース内において、可動コア１４０の軸線方向の一方側には、可動コア１４０の動きに連動して、所定機器に対する電力供給線の断続を行う図示しない接点部が設けられている。可動コア１４０が固定コア１２０に吸引されていないときには（非通電時）、復帰バネ１５０の付勢力によって、可動コア１４０が軸線方向の一方側へ移動され、接点部は切断されるようになっている。このとき、例えば、接点部の位置規制部により、可動コア１４０は、固定コア１２０から最も離れた状態で停止されるようになっている。このときのエアギャップＡＧは、最大のエアギャップとなり、例えば、２．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の設定となっている。

【0044】

逆に、可動コア１４０が固定コア１２０に吸引されているときには（通電時）、吸引力によって、可動コア１４０が軸線方向の他方側へ移動され、接点部は接続されるようになっている。このとき、可動コア１４０（板部１４１）は、固定コア１２０（凸部１２７）に当接して停止されるようになっている。このときのエアギャップＡＧは、最小のエアギャップ（ゼロ）となるように設定されている。

【0045】

電磁継電器１００Ａは、以上のように構成されており、以下、図２を加えて、その作動および作用効果について説明する。

【0046】

まず、励磁コイル１１０への通電が遮断されているとき（非通電時）、励磁コイル１１０による磁界の形成は行われず、可動コア１４０に対する吸引力の発生がなく、図１に示すように、可動コア１４０は、復帰バネ１５０により軸線方向の一方側に駆動される。これにより、図示しない接点部は、切断状態となって、所定機器への電力供給は行われない状態となる。

【0047】

尚、励磁コイル１１０への通電が遮断されている状態では、固定コア１２０のテーパ部１２１の一部が可動コア１４０の突出部１４２内に位置して、可動コア１４０の円筒部１４２ｂにおける軸線方向の他方側の端部と、固定コア１２０のテーパ部１２１とが、軸線方向に対して直交する方向に重なる。

【0048】

また、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、可動コア１４０の突出部１４２の突出側端部に当接していることから、隙間部１３２ｂに隣接するように位置している。そして、エアギャップＡＧは、最大値をとっている。

【0049】

一方、励磁コイル１１０に通電すると（通電時）、励磁コイル１１０により、固定コア１２０と可動コア１４０との間、および可動コア１４０とヨーク１３０との間に磁界が形成される。

【0050】

ここで、復帰バネ１５０は磁性材料から形成されており、第１隙間１６１（固定コア１２０と可動コア１４０との間）を磁気的に繋ぐように配置されているので、第１隙間１６１における通電時の吸引力の発生は低下する。

【0051】

しかしながら、磁性材料から成る復帰バネ１５０によって、第１隙間１６１における磁気抵抗を低減することができ、励磁コイル１１０への通電時に、固定コア１２０、可動コア１４０、およびヨーク１３０を通る全体の磁束を増加させることができる。

【0052】

そして、全体の磁束の増加に伴い、第２隙間１６２において発生する吸引力（可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引される方向の吸引力）を大きくすることができる。総じて、この増加された吸引力によって、可動コア１４０に作用する固定コア１２０側への吸引力を向上させることができる。

【0053】

そして、可動コア１４０は、この吸引力により復帰バネ１５０に抗して固定コア１２０側に吸引される。これにより、図示しない接点部は、接続状態となって、所定機器への電力供給が行われる状態となる。

【0054】

尚、励磁コイル１１０に通電すると、可動コア１４０は、可動コア１４０の板部１４１の中心部領域が固定コア１２０の凸部１２７に当接する位置まで移動する。つまり、エアギャップＡＧが最大値からゼロとなる。板部１４１の中心部領域が凸部１２７に当接した状態では、固定コア１２０のテーパ部１２１、および円形部１２２の軸線方向の一方側の一部は、移動した可動コア１４０の突出部１４２内に位置する。

【0055】

また、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部の位置は、可動コア１４０の移動量分（最大エアギャップＡＧの分）だけ、軸線方向の他方側に移動して、隙間部１３２ｂから軸線方向の他方側へ離れることになる。

【0056】

非通電時において、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、隙間部１３２ｂに隣接するように配置されているので、通電時における固定コア１２０とヨーク１３０（第２ヨーク１３２）との間の磁気抵抗を低減することができる。よって、励磁コイル１１０における通電開始時の磁束を増やして、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させることができる。

【0057】

図２は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップＡＧと、可動コア１４０に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップＡＧが最大値から中間値に至る領域で、従来技術に対して吸引力が向上されている。

【0058】

（第２実施形態）
第２実施形態の電磁継電器１００Ｂを図３、図４に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部の位置を変更したものである。

【0059】

固定コア１２０において、可動コア１４０の突出部１４２内に入り込み得る領域から外れる位置と、ストッパ部１２５との間で、円形部１２２には、外径寸法が更に大きく設定された大径部１２２ａが形成されている。

【0060】

可動コア１４０において、突出部１４２の外周面には、段部１４２ｃが形成されている。段部１４２ｃは、突出部１４２の軸線方向の他方側（先端部側）において、外径寸法が一回り小さく設定されることで形成されている。

【0061】

復帰バネ１５０は、固定コア１２０の大径部１２２ａに挿入可能な内径寸法に設定されており、軸線方向の一方側の端部は、段部１４２ｃにより外径寸法が変化する境界部に当接されている。よって、復帰バネ１５０が可動コア１４０を軸線方向の一方側に付勢しているとき（非通電時）、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、隙間部１３２ｂの領域に入り込むように配置されている。

【0062】

尚、通電時においては、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部の位置は、吸引力による可動コア１４０の移動量分（最大エアギャップＡＧの分）だけ、軸線方向の他方側に移動して、隙間部１３２ｂから軸線方向の他方側へ離れる。

【0063】

本実施形態では、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させる理屈は、上記第１実施形態と同一である。

【0064】

また、本実施形態では、通電開始時に固定コア１２０とヨーク１３０との間、および可動コア１４０とヨーク１３０との間に復帰バネ１５０が位置している。よって、復帰バネ１５０の一部（軸線方向の一方側）は、通電開始時（エアギャップＡＧの最大時）における隙間部１３２ｂ、つまり固定コア１２０とヨーク孔部１３２ａの周囲との間における磁束、更には、可動コア１４０（突出部１４２）とヨーク孔部１３２ａの周囲との間における磁束を増やすことができるので、通電開始時の可動コア１４０に働く吸引力を効果的に向上させることができる。

【0065】

図４は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップＡＧと、可動コア１４０に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップＡＧが最大のとき（通電開始時）において、従来技術に対して吸引力が向上されている。

【0066】

（第３実施形態）
第３実施形態の電磁継電器１００Ｃを図５、図６に示す。第３実施形態は、上記第２実施形態に対して、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部の位置を、更に変更したものである。

【0067】

可動コア１４０において、第２実施形態で説明した段部１４２ｃは、廃止されており、可動コア１４０の突出部１４２の外径寸法は、段部１４２ｃを形成した際の一回り小さい外径寸法が軸線方向にわたって与えられている。

【0068】

復帰バネ１５０は、固定コア１２０の大径部１２２ａに挿入可能な内径寸法に設定されており、軸線方向の一方側の端部は、可動コア１４０の突出部１４２を通り、板部１４１の固定コア１２０側の面に当接されている。よって、図５（ａ）に示すように、復帰バネ１５０が可動コア１４０を軸線方向の一方側に付勢しているとき（非通電時）、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部は、板部１４１の固定コア１２０側の面の位置にあり、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側は、隙間部１３２ｂを通過するように配置されている。

【0069】

また、図５（ｂ）に示すように、通電時においては、復帰バネ１５０の軸線方向の一方側の端部の位置は、吸引力による可動コア１４０の移動量分（最大エアギャップＡＧの分）だけ、軸線方向の他方側に移動するものの、隙間部１３２ｂの領域に残っている。

【0070】

つまり、本実施形態では、復帰バネ１５０の一部（軸線方向の一方側）は、通電開始から吸引完了までの間、可動コア１４０（固定コア１２０）と、ヨーク１３０（ヨーク孔部１３２ａの周囲）との間を通過するように配置されている。

【0071】

本実施形態では、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させる理屈は、上記第１実施形態と同一である。

【0072】

また、本実施形態では、通電開始から吸引完了までの間、可動コア１４０（固定コア１２０）と、ヨーク１３０との間に復帰バネ１５０が位置している。よって、復帰バネ１５０の一部（軸線方向の一方側）は、通電開始から吸引完了までの間、固定コア１２０とヨーク孔部１３２ａの周囲との間における磁束、更には、可動コア１４０（突出部１４２）とヨーク孔部１３２ａの周囲との間における磁束を増やすことができるので、通電開始時から吸引完了までの可動コア１４０に働く吸引力を向上させることができる。

【0073】

図６は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップＡＧと、可動コア１４０に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、微量ではあるが、エアギャップＡＧの全領域、つまり、通電開始時から吸引完了までにおいて、従来技術に対して吸引力が向上されている。特に、本実施形態では、エアギャップＡＧが最小側（吸引完了近く）で、吸引力の向上効果が高く得られている。

【0074】

（第４実施形態）
第４実施形態の電磁継電器１００Ｄを図７〜図９に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態に対して、復帰バネ１５０のバネピッチを変更したものである。

【0075】

復帰バネ１５０の軸線方向の一方側において、可動コア１４０に働く吸引力によって隙間部１３２ｂを通過する領域については、他の領域よりもバネピッチが小さく設定されている。上記のようにバネピッチを設定することで、バネピッチの小さい領域１５１は、バネ自身の密度が相対的に高くなっており、バネピッチの大きい領域１５２は、バネ自身の密度が相対的に低くなっている。

【0076】

本実施形態では、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させる理屈は、上記第１実施形態と同一である。

【0077】

また、本実施形態では、バネピッチの小さい領域１５１は、通電開始時から吸引完了までにおいて、磁気抵抗をより大きく低減することができるので、可動コア１４０に働く吸引力の向上効果を高めることができる。

【0078】

図８は、本実施形態において、理論解析に基づくエアギャップＡＧと、可動コア１４０に作用する吸引力との関係を示したものである。本実施形態では、エアギャップＡＧの全領域、つまり、通電開始時から吸引完了までにおいて、従来技術に対して吸引力が向上されている。

【0079】

尚、復帰バネ１５０のバネピッチの小さい領域１５１に代えて、可動コア１４０の突出部１４２の外径寸法を、バネピッチの小さい領域１５１の外径寸法に相当するように（肉厚を厚くするように）設定した場合であると、磁束経路は、単純に突出部１４２から第２ヨーク１３２側へ水平方向となる磁束経路が形成されて、下向き（軸線方向）の吸引力は得られない。

【0080】

しかしながら、図９に示すように、復帰バネ１５０のバネピッチの小さい領域１５１では、復帰バネ１５０の実体のある部位と、ない部位とで周方向の全体にわたって疎となる部分と密となる部分とから形成されたものとなって、斜め下向きとなる磁束経路が形成される。よって、この斜め下向きの磁束経路によって、分力として下向き（軸線方向）の吸引力が得られ、吸引力の向上に繋がる。

【0081】

（第５実施形態）
第５実施形態の電磁継電器１００Ｅを図１０、図１１に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、固定コア１２０および可動コア１４０の形状を変更すると共に、復帰バネ１５０の配置を変更したものである。

【0082】

固定コア１２０は、第１実施形態で説明したテーパ部１２１、ストッパ部１２５、凹部１２６、および凸部１２７は廃止されており、円形部１２２、小径部１２３、および中心孔部１２４を有している。固定コア１２０における軸線方向の一方側で可動コア１４０と対向する面（向かい合う面）は、平坦な対向面１２８となっている。

【0083】

可動コア１４０は、第１実施形態で説明した突出部１４２におけるテーパ部１４２ａ、および円筒部１４２ｂは廃止されており、突出部１４２は、扁平な円柱状に形成されている。可動コア１４０における軸線方向の他方側で固定コア１２０と対向する面（向かい合う面）は、平坦な対向面１４４となっている。

【0084】

そして、第１実施形態と同様に、固定コア１２０（対向面１２８）と可動コア１４０（対向面１４４）との間が第１隙間１６１として形成されており、また、可動コア１４０とヨーク１３０（第２ヨーク１３２）との間が第２隙間１６２として形成されている。

【0085】

復帰バネ１５０は、第１隙間１６１において、固定コア１２０と可動コア１４０とを磁気的に繋ぐように配置されている。つまり、復帰バネ１５０のそれぞれの端部側が対向面１２８および対向面１４４に当接するように配置されている。

【0086】

非通電時において、復帰バネ１５０によって付勢される可動コア１４０の軸線方向の他方側の端部（対向面１４４）は、第２ヨーク１３２の位置と同等の位置となるように設定されている。そして、可動コア１４０の板部１４１と、ヨーク１３０の第２ヨーク１３２との間がエアギャップＡＧに相当する部位となっている。

【0087】

また、図１１に示すように、通電時において、可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引されたとき（吸引状態でエアギャップＡＧがゼロのとき）の固定コア１２０と可動コア１４０との距離（第１隙間１６１の軸線方向の距離）は、復帰バネ１５０が最大に縮められたときの最小長さと等しくなるように設定されている。

【0088】

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させることができる。

【0089】

即ち、励磁コイル１１０に通電すると（通電時）、励磁コイル１１０により、固定コア１２０と可動コア１４０との間、および可動コア１４０とヨーク１３０との間に磁界が形成される。

【0090】

ここで、復帰バネ１５０は、磁性材料から形成されており、第１隙間１６１（固定コア１２０と可動コア１４０との間）を磁気的に繋ぐように配置されているので、磁束は、復帰バネ１５０に沿って螺旋状に流れる。そして、第１隙間１６１における通電時の吸引力の発生は低下する。

【0091】

しかしながら、磁性材料から成る復帰バネ１５０によって、第１隙間１６１における磁気抵抗を低減することができ、励磁コイル１１０への通電時に、固定コア１２０、可動コア１４０、およびヨーク１３０を通る全体の磁束を増加させることができる。

【0092】

そして、全体の磁束の増加に伴い、第２隙間１６２において発生する吸引力、つまり、図１０、図１１中に示した両矢印の吸引力の軸線方向の成分の力（可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引される方向の吸引力）を大きくすることができる。総じて、この増加された吸引力によって、可動コア１４０に作用する固定コア１２０側への吸引力を向上させることができるのである。

【0093】

（第６実施形態）
第６実施形態の電磁継電器１００Ｆを図１２、図１３に示す。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、固定コア１２０の形状を変更すると共に、復帰バネ１５０の配置を変更したものである。

【0094】

固定コア１２０は、第１実施形態で説明したストッパ部１２５が廃止されたものとなっている。

【0095】

そして、第１実施形態と同様に、固定コア１２０と可動コア１４０との間が第１隙間１６１として形成されており、また、可動コア１４０とヨーク１３０（第２ヨーク１３２）との間が第２隙間１６２として形成されている。

【0096】

復帰バネ１５０は、第２隙間１６２において、ヨーク１３０と可動コア１４０とを磁気的に繋ぐように配置されている。つまり、復帰バネ１５０のそれぞれの端部側が第２ヨーク１３２および板部１４１に当接するように配置されている。

【0097】

非通電時において、固定コア１２０の凸部１２７と、可動コア１４０の板部１４１との間がエアギャップＡＧとなっている。

【0098】

また、図１３に示すように、通電時において、可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引されたとき（エアギャップＡＧがゼロのとき）のヨーク１３０（第２ヨーク１３２）と可動コア１４０（板部１４１）との距離（第２隙間１６２の軸線方向の距離）は、復帰バネ１５０が最大に縮められたときの最小長さと等しくなるように設定されている。

【0099】

本実施形態では、励磁コイル１１０に通電すると（通電時）、励磁コイル１１０により、固定コア１２０と可動コア１４０との間、および可動コア１４０とヨーク１３０との間に磁界が形成される。

【0100】

ここで、復帰バネ１５０は、磁性材料から形成されており、第２隙間１６２（ヨーク１３０と可動コア１４０との間）を磁気的に繋ぐように配置されているので、磁束は、復帰バネ１５０に沿って螺旋状に流れる。そして、第２隙間１６２における通電時の吸引力の発生は低下する。

【0101】

しかしながら、磁性材料から成る復帰バネ１５０によって、第２隙間１６２における磁気抵抗を低減することができ、励磁コイル１１０への通電時に、固定コア１２０、可動コア１４０、およびヨーク１３０を通る全体の磁束を増加させることができる。

【0102】

そして、全体の磁束の増加に伴い、第１隙間１６１において発生する吸引力、つまり、可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引される方向の吸引力を大きくすることができる。総じて、この増加された吸引力によって、可動コア１４０に作用する固定コア１２０側への吸引力を向上させることができる。

【0103】

（第７実施形態）
第７実施形態の電磁継電器１００Ｇを図１４、図１５に示す。第７実施形態は、上記第５実施形態に対して、復帰バネ１５０Ａを変更したものである。

【0104】

復帰バネ１５０Ａは、帯状の薄肉板材が円錐状に巻かれた円錐状バネである。この帯状の薄肉板材が用いられた円錐状バネは、いわゆる竹の子バネと呼ばれるものである。復帰バネ１５０Ａは、第１隙間１６１において、固定コア１２０と可動コア１４０とを磁気的に繋ぐように配置されている。つまり、復帰バネ１５０Ａのそれぞれの軸線方向の端部側が対向面１２８および対向面１４４に当接するように配置されている。復帰バネ１５０Ａの円錐底面側に対応する端部は、対向面１２８に当接している。また、復帰バネ１５０Ａの円錐頂点側に対応する端部は、対向面１４４に当接している。

【0105】

非通電時において、復帰バネ１５０Ａによって付勢される可動コア１４０の軸線方向の他方側の端部（対向面１４４）は、第２ヨーク１３２の位置と同等の位置となるように設定されている。そして、可動コア１４０の板部１４１と、ヨーク１３０の第２ヨーク１３２との間がエアギャップＡＧに相当する部位となっている。

【0106】

また、図１５に示すように、通電時において、可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引されたとき（エアギャップＡＧがゼロのとき）の固定コア１２０と可動コア１４０との距離（第１隙間１６１の軸線方向の距離）は、復帰バネ１５０Ａが最大に縮められて筒状になったときの軸線方向の長さ（最小長さ）と等しくなるように設定されている。

【0107】

本実施形態においても、上記第５実施形態と同様に、第２隙間１６２において発生する吸引力を大きくして、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させることができる。

【0108】

加えて、本実施形態では、復帰バネ１５０Ａとして、竹の子バネを使用している。竹の子バネにおいては、通電時において、竹の子バネの巻線と対向面１２８との間に発生する漏れ磁束、および竹の子バネの巻線と対向面１４４との間に発生する漏れ磁束によって、固定コア１２０と復帰バネ１５０Ａとの間、および可動コア１４０と復帰バネ１５０Ａとの間で吸引力を発生させて、バネを縮ませる力を得ることができる。よって、復帰バネ１５０Ａの見かけ上のバネ反力を弱めることができ、相対的な可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を高めることができる。

【0109】

また、図１５に示すように、通電時において、エアギャップＡＧがゼロとなったとき、復帰バネ１５０Ａは、第１隙間１６１において、あたかも円筒状を成すように縮められる。このとき、復帰バネ１５０Ａを通る磁束は、円筒状の軸線方向に沿う流れとなり、径方向の成分を持たないものとなる。よって、可動コア１４０を吸引するための軸線方向の力を発生させる際のロスとなる磁束を低減することができる。

【0110】

（第８実施形態）
第８実施形態の電磁継電器１００Ｈを図１６、図１７に示す。第８実施形態は、上記第７実施形態に対して、復帰バネ１５０Ａを復帰バネ１５０Ｂに変更したものである。

【0111】

復帰バネ１５０Ｂは、断面円形の線状材料が円錐状に巻かれた円錐状バネである。この線状材が用いられた円錐状バネは、いわゆる円錐コイルバネと呼ばれるものである。復帰バネ１５０Ｂは、上記第７実施形態と同様に、第１隙間１６１において、固定コア１２０と可動コア１４０とを磁気的に繋ぐように配置されている。つまり、復帰バネ１５０Ｂのそれぞれの軸線方向の端部側が対向面１２８および対向面１４４に当接するように配置されている。復帰バネ１５０Ｂの円錐底面側に対応する端部は、対向面１２８に当接している。また、復帰バネ１５０Ｂの円錐頂点側に対応する端部は、対向面１４４に当接している。

【0112】

非通電時において、復帰バネ１５０Ｂによって付勢される可動コア１４０の軸線方向の他方側の端部（対向面１４４）は、第２ヨーク１３２の位置と同等の位置となるように設定されている。そして、可動コア１４０の板部１４１と、ヨーク１３０の第２ヨーク１３２との間がエアギャップＡＧに相当する部位となっている。

【0113】

また、図１７に示すように、通電時において、可動コア１４０が固定コア１２０側に吸引されたとき（エアギャップＡＧがゼロのとき）の固定コア１２０と可動コア１４０との距離（第１隙間１６１の軸線方向の距離）は、復帰バネ１５０Ｂが最大に縮められて円板状になったときの軸線方向の長さ（最小長さ）と等しくなるように設定されている。

【0114】

本実施形態においても、上記第１、７実施形態と同様に、可動コア１４０の固定コア１２０側への吸引力を向上させると共に、バネ力を弱めること、およびロスとなる磁束を低減することができる。

【0115】

特に、復帰バネ１５０Ｂにおいては、最大に縮められたときの長さ（最小長さ）を、第７実施形態における復帰バネ１５０Ａに比べて小さく設定することができ、固定コア１２０と可動コア１４０との距離を小さくすることができるので、吸引中（エアギャップＡＧがゼロ）の磁気抵抗を小さくして吸引力を高めることができる。

【0116】

尚、復帰バネ１５０Ｂは、線状材料として断面が四角い平角線を用いてもよい。この場合であると、上記の断面円形の場合に比べて、復帰バネが縮められている途中段階での固定コア１２０、可動コア１４０との対向面積、および、復帰バネが最小長さになったときの固定コア１２０、可動コア１４０との接触面積を増やすことができるため、磁気抵抗を低下させて更に吸引力を高めることができる。

【0117】

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、電磁継電器１００Ａ〜１００Ｈを使用する所定機器として、例えば、電力変換用のインバータとしたが、これに限らず、オンオフの制御を必要とする電気機器に広く適用可能である。

【0118】

また、復帰バネとして、コイルバネ（１５０）、円錐状バネ（１５０Ａ、１５０Ｂ）を使用した例を示したが、その他、板バネ等を使用してもよい。

【符号の説明】

【0119】

１００Ａ〜１００Ｈ 電磁継電器
１１０ 励磁コイル
１１３ コイル中心孔部
１２０ 固定コア
１２８ 対向面
１３０ ヨーク
１３２ａ ヨーク孔部（開口部）
１４０ 可動コア
１４４ 対向面
１５０ 復帰バネ
１５０Ａ 竹の子バネ（復帰バネ、円錐状バネ）
１５０Ｂ 円錐コイルバネ（復帰バネ、円錐状バネ）
１６１ 第１隙間
１６２ 第２隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】