(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】
(24)【登録日】2022-08-01
(45)【発行日】2022-08-09
(54)【発明の名称】リレー
(51)【国際特許分類】
H01H 50/54 20060101AFI20220802BHJP
H01H 50/00 20060101ALI20220802BHJP
【FI】
H01H50/54 B
H01H50/00 D
(21)【出願番号】P 2018157816
(22)【出願日】2018-08-24
【審査請求日】2021-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121382
【氏名又は名称】山下 託嗣
(72)【発明者】
【氏名】川口 直樹
(72)【発明者】
【氏名】箕輪 亮太
(72)【発明者】
【氏名】林田 靖雄
(72)【発明者】
【氏名】森 真吾
(72)【発明者】
【氏名】大塚 航平
(72)【発明者】
【氏名】岩坂 博之
【審査官】関 信之
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2011/115057(WO,A1)
【文献】特開2013-084425(JP,A)
【文献】特開2017-117678(JP,A)
【文献】特開2013-098051(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01H 50/54
H01H 50/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
可動接点を含む可動接触片と、
前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に前記可動接触片を移動させる駆動装置と、
前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置されたアーク消弧用の磁石と、
前記固定接点が設けられた接点支持部と、電流が流れることにより前記アークに対して前記第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる中間部とを含む固定端子と、
前記第1の伸長方向において前記可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置された壁部と、
を備え、
前記壁部は、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置された第1の壁面と、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記第1の壁面に対して前記第2の伸長方向に配置された第2の壁面と、
を含み、
前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離
よりも大きい、
リレー。
【請求項2】
前記壁部は、前記第1の壁面と前記第2の壁面との間に配置された接続壁面を含み、
前記可動接触片から前記接続壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離より小さく、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離よりも大きい、
請求項
1に記載のリレー。
【請求項3】
前記壁部は、前記第1の壁面と前記第2の壁面との間に配置された接続壁面を含み、
前記接続壁面は、前記第2の伸長方向に向かって前記可動接触片からの距離が大きくなるように傾斜している、
請求項
1に記載のリレー。
【請求項4】
可動接点を含む可動接触片と、
前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に前記可動接触片を移動させる駆動装置と、
前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置されたアーク消弧用の磁石と、
前記固定接点が設けられた接点支持部と、電流が流れることにより前記アークに対して前記第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる中間部とを含む固定端子と、
前記第1の伸長方向において前記可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置された壁部と、
を備え、
前記壁部は、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置された第1の壁面と、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置され、前記第1の壁面に対して前記第2の伸長方向に配置され、前記第2の伸長方向において前記可動接点を超える位置まで延びている第2の壁面と、
を含み、
前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離よりも小さい、
リレー。
【請求項5】
可動接点を含む可動接触片と、
前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に前記可動接触片を移動させる駆動装置と、
前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置されたアーク消弧用の磁石と、
前記固定接点が設けられた接点支持部と、電流が流れることにより前記アークに対して前記第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる中間部とを含む固定端子と、
前記第1の伸長方向において前記可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置された壁部と、
を備え、
前記壁部は、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置された第1の壁面と、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記第1の壁面に対して前記第2の伸長方向に配置された第2の壁面と、
を含み、
前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離よりも小さく、
前記壁部は、前記第1の壁面と前記第2の壁面との間に配置された接続壁面を含み、
前記可動接触片から前記接続壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離より大きく、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離よりも小さい、
リレー。
【請求項6】
可動接点を含む可動接触片と、
前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に前記可動接触片を移動させる駆動装置と、
前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置されたアーク消弧用の磁石と、
前記固定接点が設けられた接点支持部と、電流が流れることにより前記アークに対して前記第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる中間部とを含む固定端子と、
前記第1の伸長方向において前記可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置された壁部と、
を備え、
前記壁部は、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置された第1の壁面と、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記第1の壁面に対して前記第2の伸長方向に配置された第2の壁面と、
を含み、
前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離よりも小さく、
前記壁部は、前記第1の壁面と前記第2の壁面との間に配置された接続壁面を含み、
前記接続壁面は、前記第2の伸長方向に向かって前記可動接触片からの距離が小さくなるように傾斜している、
リレー。
【請求項7】
可動接点を含む可動接触片と、
前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
前記可動接点が前記固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に前記可動接触片を移動させる駆動装置と、
前記可動接点と前記固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置されたアーク消弧用の磁石と、
前記固定接点が設けられた接点支持部と、電流が流れることにより前記アークに対して前記第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる中間部とを含む固定端子と、
前記第1の伸長方向において前記可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置された壁部と、
を備え、
前記壁部は、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記可動接点及び前記固定接点に対して前記第1の伸長方向に対向して配置された第1の壁面と、
前記アーク消弧空間に面して配置され、前記第1の壁面に対して前記第2の伸長方向に配置された第2の壁面と、
を含み、
前記可動接触片から前記第2の壁面までの距離は、前記可動接触片から前記第1の壁面までの距離と異なり、
前記可動接触片と前記固定接点とを収容する接点ケースをさらに備え、
前記壁部は、前記接点ケースと別体である、
リレー。
【請求項8】
前記第1可動接点と前記第2可動接点とは、前記可動接触片の長手方向に互いに離れて配置され、
前記磁石は、前記可動接点と前記固定接点との間において、前記長手方向において前記可動接触片の外側へ向かう方向に磁束を発生させるように配置され、
前記中間部は、前記長手方向において前記固定接点の外側に配置されており、前記可動接触片の移動方向に延びている、
請求項1から7のいずれかに記載のリレー。
【請求項9】
前記第1の伸長方向は、前記可動接触片の長手方向に交差する前記可動接触片の幅方向であり、
前記第2の伸長方向は、前記可動接触片の長手方向において前記可動接触片の内側へ向かう方向である、
請求項1から8のいずれかに記載のリレー。
【請求項10】
前記壁部は、前記アークの熱により消弧ガスを発生させる消弧材で形成されている、
請求項1から
9のいずれかに記載のリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はリレーに関する。
【背景技術】
【0002】
リレーには、接点に発生するアークを消弧するための磁石を備えるものがある。例えば,特許文献1では、可動接触片の幅方向において、互いに対向するように2つの磁石が配置されている。可動接触片は、それら2つの磁石の間に配置されている。接点間においてアークが発生すると、アークには、磁石の磁力によってローレンツ力が作用する。それにより、アークが、可動接触片の側方の空間に引き伸ばされることで、アークが消弧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方、リレーでは、固定端子を流れる電流による自己磁界により、アークの挙動が影響を受けるものがある。例えば、
図15Aは、関連技術に係るリレーの接点装置を示す平面図である。このリレーでは、磁石300により、接点位置P10において矢印B10に示すように、可動接触片100の長手方向外側に向かう磁束が発生する。従って、接点位置P10において、
図15Aの紙面に垂直な方向に電流I10が流れると、アークには、矢印F10で示すように可動接触片100の幅方向へのローレンツ力が作用する。それにより、アークが可動接触片100の側方の空間に引き伸ばされる。
【0005】
しかし、
図15Aに示すリレーでは、接点位置P10の外側に固定端子200の一部201が配置されている。この部分201は、
図15Aの紙面に垂直な方向に延びている。従って、この部分201に電流I20が流れると、矢印B20に示すように、接点位置P10において可動接触片100の幅方向に向かう磁束が発生する。この磁束により、アークには、可動接触片100の長手方向内側に向かうローレンツ力F20が発生する。従って、アークには、磁石300の磁力によるローレンツ力F10と、固定端子200を流れる電流によるローレンツ力F20との合力F30が作用する。そのため、アークは、合力F30の方向に引き伸ばされて、消弧される。
【0006】
ここで、アークを適切に消弧するためには、アークの起点と、可動接触片の側方に配置される壁部との間の距離を適切に設定することが重要となる。例えば、アークの起点と壁部との間の距離が小さいときには、アークを引き伸ばすための空間が狭くなる。そのため、アークを十分に引き伸ばすことが困難になる。また、アークの起点と壁部との間の距離が大きいときには、アークを壁部に押し当てる力が弱くなる。そのため、アークを十分に消弧することが困難になる。従って、アークが引き伸ばされる方向へのアークの起点と壁部との間の距離が適切に設定されることで、アークを適切に消弧することができる。
【0007】
しかし、上述したように、固定端子を流れる電流による自己磁界によりアークの挙動が影響を受ける場合、電流の大きさに応じて、可動接触片100の長手方向内側に向かうローレンツ力F20の大きさが変化する。そのため、ローレンツ力の合力F30の向きが変化することで、アークが引き伸ばされる方向が変化する。
【0008】
例えば、
図15Bに示すように、電流値が100Aであるときのローレンツ力の合力F30の向きと、電流値が3000Aであるときのローレンツ力の合力F30’の向きとは異なる。そのため、電流値が100Aであるときと3000Aであるときとでは、アークが引き伸ばされる方向が異なる。従って、
図15Bに示すように、可動接触片100と壁部400との間の距離が一定である場合には、電流の大きさに応じて、アークを適切に消弧することは困難である。
【0009】
本発明の課題は、リレーにおいて、接点を流れる電流の大きさに応じてアークの消弧能力を適切に確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一態様に係るリレーは、可動接触片と、固定接点と、駆動装置と、アーク消弧用の磁石と、固定端子と、壁部とを備える。可動接触片は、可動接点を含む。固定接点は、可動接点に対向して配置される。駆動装置は、可動接点が固定接点に対して接触する方向及び開離する方向に可動接触片を移動させる。アーク消弧用の磁石は、可動接点と固定接点との間に生じるアークに対して第1の伸長方向にローレンツ力を作用させるように配置される。固定端子は、接点支持部と中間部とを含む。接点支持部には固定接点が設けられる。中間部は、中間部に電流が流れることにより、アークに対して第1の伸長方向と異なる第2の伸長方向にローレンツ力を作用させる。壁部は、第1の伸長方向において可動接触片との間にアーク消弧空間を隔てて配置される。
【0011】
壁部は、第1の壁面と第2の壁面とを含む。第1の壁面は、アーク消弧空間に面して配置され、可動接点及び固定接点に対して第1の伸長方向に対向して配置される。第2の壁面は、アーク消弧空間に面して配置され、第1の壁面に対して第2の伸長方向に配置される。可動接触片から第2の壁面までの距離は、可動接触片から第1の壁面までの距離と異なる。
【0012】
本態様に係るリレーでは、接点を流れる電流が小さいときには、アークは第1の壁面に向かって引き伸ばされる。また、接点を流れる電流が大きいときには、アークは第2の壁面に向かって引き伸ばされる。そして、可動接触片から第2の壁面までの距離は、可動接触片から第1の壁面までの距離と異なる。従って、電流の大きさの違いに応じて、可動接触片から第2の壁面までの距離と、可動接触片から第1の壁面までの距離とを適切に設定することで、アークを適切に消弧することができる。それにより、本態様に係るリレーでは、接点を流れる電流の大きさに応じてアークの消弧能力を適切に確保することができる。
【0013】
可動接触片から第2の壁面までの距離は、可動接触片から第1の壁面までの距離よりも大きくてもよい。この場合、電流が大きいときに、アークを引き伸ばすために十分な広さの空間を第2の壁面と可動接触片との間に確保することができる。
【0014】
壁部は、第1の壁面と第2の壁面との間に配置された接続壁面を含んでもよい。可動接触片から接続壁面までの距離は、可動接触片から第2の壁面までの距離より小さく、可動接触片から第1の壁面までの距離よりも大きくてもよい。この場合、第1の壁面と第2の壁面との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0015】
接続壁面は、第2の伸長方向に向かって可動接触片からの距離が大きくなるように傾斜していてもよい。この場合、第1の壁面と第2の壁面との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0016】
可動接触片から第2の壁面までの距離は、可動接触片から第1の壁面までの距離よりも小さくてもよい。この場合、電流は大きいが電圧が小さいときに、引き伸ばされたアークを十分な力で第2の壁面に押し当てることができる。それにより、アークを適切に消弧することができる。
【0017】
壁部は、第1の壁面と第2の壁面との間に配置された接続壁面を含んでもよい。可動接触片から接続壁面までの距離は、可動接触片から第2の壁面までの距離より大きく、可動接触片から第1の壁面までの距離よりも小さくてもよい。この場合、第1の壁面と第2の壁面との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0018】
接続壁面は、第2の伸長方向に向かって可動接触片からの距離が小さくなるように傾斜していてもよい。この場合、第1の壁面と第2の壁面との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0019】
第1可動接点と第2可動接点とは、可動接触片の長手方向に互いに離れて配置されてもよい。磁石は、可動接点と固定接点との間において、長手方向において可動接触片の外側へ向かう方向に磁束を発生させるように配置されてもよい。中間部は、長手方向において固定接点の外側に配置されており、可動接触片の移動方向に延びていてもよい。この場合、可動接触片の長手方向に交差する可動接触片の幅方向へのローレンツ力と、長手方向において可動接触片の内側へ向かう方向へのローレンツ力との合力が、アークに作用する。そして、電流が大きくなるほど、アークが引き伸ばされる方向は、長手方向において可動接触片の内側へ向かって変化する。
【0020】
第1の伸長方向は、可動接触片の長手方向に交差する可動接触片の幅方向であってもよい。第2の伸長方向は、長手方向において可動接触片の内側へ向かう方向であってもよい。この場合、可動接触片の長手方向に交差する可動接触片の幅方向へのローレンツ力と、長手方向において可動接触片の内側へ向かう方向へのローレンツ力との合力が、アークに作用する。そして、電流が大きくなるほど、アークが引き伸ばされる方向は、長手方向において可動接触片の内側へ向かって変化する。
【0021】
リレーは、可動接触片と固定接点とを収容する接点ケースをさらに備えてもよい。壁部は、接点ケースと別体であってもよい。この場合、壁部の形成が容易となる。
【0022】
壁部は、アークの熱により消弧ガスを発生させる消弧材で形成されていてもよい。この場合、アークをさらに適切に消弧することができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、リレーにおいて、接点を流れる電流の大きさに応じてアークの消弧能力を適切に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【
図1】実施形態に係るリレーを示す側面断面図である。
【
図2】リレーの接点ケース内の構成を示す平面図である。
【
図3】リレーの接点ケース内の構成を示す平面図である。
【
図4】リレーの接点ケース内の構成を示す平面図である。
【
図5】インナーケース及び接点ケースの分解斜視図である。
【
図6】インナーケースを下方から見た斜視図である。
【
図7】第1壁部及び第2壁部の周囲の構造を示す拡大平面図である。
【
図8】第3壁部及び第4壁部の周囲の構造を示す拡大平面図である。
【
図10】第1変形例に係る第1壁部を示す模式図である。
【
図11】第2変形例に係る第1壁部を示す模式図である。
【
図12】第3変形例に係る第1壁部を示す模式図である。
【
図13】第4変形例に係る第1壁部を示す模式図である。
【
図14】第5変形例に係る第1壁部を示す模式図である。
【
図15】関連技術に係るリレーの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、図面を参照して実施形態に係るリレーについて説明する。
図1は第1実施形態に係るリレー1を示す側面断面図である。
図1に示すように、リレー1は、ケース2と、接点装置3と、駆動装置4とを備える。なお、以下の説明において、上下左右の各方向は、
図1における上下左右の各方向を意味するものとする。また、前後方向は、
図1の紙面に垂直な方向を意味するものとする。ただし、これらの方向の定義は、リレー1の配置方向を限定するものではない。
【0026】
ケース2は、接点装置3と駆動装置4とを収容している。ケース2は、絶縁性を有する樹脂で形成されている。ケース2は、ケース本体2aと蓋部2bとを含む。接点装置3と駆動装置4とは、ケース本体2a内に配置されている。蓋部2bは、ケース本体2aと別体である。蓋部2bは、ケース本体2aに取り付けられている。
【0027】
ケース本体2aは、接点ケース18とアウターケース19とインナーケース20とを含む。接点ケース18は、ケース2の内部を第1収納部S1と第2収納部S2とに区画している。第1収納部S1内には、接点装置3が配置される。第2収納部S2内には、駆動装置4が配置される。アウターケース19は、接点ケース18を内部に収容している。インナーケース20は、接点ケース18に取り付けられている。インナーケース20については後に詳細に説明する。
【0028】
接点装置3は、第1固定端子5と、第2固定端子6と、可動接触片7と、接触片保持部8とを含む。第1固定端子5と、第2固定端子6と、可動接触片7とは、例えば銅などの導電性を有する材料で形成されている。第1固定端子5は、第1固定接点11を含む。第2固定端子6は、第2固定接点12を含む。第1固定接点11と第2固定接点12とは、左右方向に離れて配置されている。
【0029】
可動接触片7は、左右方向に延びている。本実施形態において、可動接触片7の長手方向は、左右方向に一致する。可動接触片7は、第1可動接点13と第2可動接点14とを含む。第1可動接点13と第2可動接点14とは、左右方向に離れて配置されている。第1可動接点13は、第1固定接点11に対向して配置されている。第2可動接点14は、第2固定接点12に対向して配置されている。
【0030】
可動接触片7は、第1端部7aと第2端部7bとを含む。第1端部7aは、左右方向における可動接触片7の一方の端部である。第2端部7bは、左右方向における可動接触片7の他方の端部である。本実施形態では、第1端部7aは、可動接触片7の左方の端部である。第2端部7bは、可動接触片7の右方の端部である。第1可動接点13は、左右方向における可動接触片7の中央と第1端部7aとの間に配置される。第2可動接点14は、左右方向における可動接触片7の中央と第2端部7bとの間に配置される。
【0031】
可動接触片7は、上下方向に移動可能に配置されている。詳細には、可動接触片7は、接触方向Z1と開離方向Z2とに移動可能に配置されている。接触方向Z1は、第1可動接点13及び第2可動接点14が第1固定接点11及び第2固定接点12に対して接触する方向(
図1における下方)である。開離方向Z2は、第1可動接点13及び第2可動接点14が第1固定接点11及び第2固定接点12から開離する方向(
図1における上方)である。
【0032】
接触片保持部8は、可動接触片7を保持している。接触片保持部8は、可動接触片7において左右方向の中央で可動接触片7を保持している。接触片保持部8は、駆動軸15と、ホルダ16と、接点バネ17とを含む。駆動軸15は、上下方向に延びている。駆動軸15は、可動接触片7と駆動装置4とを接続している。駆動軸15は、接触方向Z1及び開離方向Z2に移動可能に配置されている。ホルダ16は、可動接触片7に接続されており、可動接触片7を保持している。接点バネ17は、駆動軸15とホルダ16との間に配置されている。駆動軸15は、接点バネ17を介して、ホルダ16に接続されている。
【0033】
第1固定端子5は、第1接点支持部21と、第1中間部22と、第1外部接続部24とを含む。第1接点支持部21には、第1固定接点11が設けられている。第1接点支持部21は、左右方向において、第1固定接点11から外側へ延びる。なお、左右方向において外側とは、左右方向において駆動軸15の中心軸線から離れる方向を意味する。左右方向において内側とは、左右方向において駆動軸15の中心軸線に近づく方向を意味する。
【0034】
第1中間部22は、第1接点支持部21と第1外部接続部24との間に位置する。第1中間部22は、可動接触片7の長手方向において第1固定接点11の外側に配置されている。第1中間部22は、第1接点支持部21から、可動接触片7の移動方向に平行な方向、すなわち上下方向に延びている。詳細には、第1中間部22は、第1接点支持部21から上方に延びている。第1外部接続部24は、第1中間部22から左方に延びている。第1外部接続部24は、ケース2の外側に突出している。
【0035】
第1固定端子5は、第1接点支持部21と第1中間部22との間、及び、第1中間部22と第1外部接続部24との間で屈曲した形状を有している。第1接点支持部21と第1中間部22と第1外部接続部24とは、一体的に形成されてもよい。或いは、第1接点支持部21と第1中間部22と第1外部接続部24とは、互いに別体であり、溶接等の固定手段によって互いに接続されてもよい。
【0036】
第2固定端子6は、第2接点支持部31と、第2中間部32と、第2外部接続部34とを含む。第2接点支持部31には、第2固定接点12が設けられている。第2固定端子6は、第1固定端子5と左右対称な形状を有している。第2接点支持部31と、第2中間部32と、第2外部接続部34とは、それぞれ第1接点支持部21と、第1中間部22と、第1外部接続部24とに対応している。従って、第2固定端子6については詳細な説明を省略する。
【0037】
駆動装置4は、可動接触片7を動作させる駆動力を発生させる。駆動装置4は、電磁力によって可動接触片7を動作させる。駆動装置4は、接触方向Z1及び開離方向Z2に可動接触片7を移動させる。駆動装置4は、可動接触片7の下方に配置されている。駆動装置4は、コイル41と、スプール42と、鉄心43と、復帰バネ44と、ヨーク45とを含む。
【0038】
コイル41は、スプール42に巻回されている。コイル41及びスプール42は、駆動軸15と同軸に配置されている。スプール42は、スプール42の軸線方向に貫通する孔42aを含む。鉄心43と復帰バネ44とは、スプール42の孔42aに挿入されている。ヨーク45は、鉄心43に接続されている。
【0039】
ヨーク45は、第1ヨーク45aと第2ヨーク45bとを含む。第1ヨーク45aは、接点装置3とスプール42との間に配置されている。第2ヨーク45bは、第1ヨーク45aに接続されている。第2ヨーク45bは、U字状の形状を有している。第2ヨーク45bは、コイル41の両側方と、コイル41に対して第1ヨーク45aの反対側とに配置されている。
【0040】
鉄心43は、固定鉄心43aと可動鉄心43bとリング鉄心43cとを含む。固定鉄心43aは、第2ヨーク45bに固定されている。リング鉄心43cは、第1ヨーク45aに接触している。可動鉄心43bは、固定鉄心43a及びリング鉄心43cと別体である。可動鉄心43bは、接触方向Z1及び開離方向Z2に移動可能に配置されている。可動鉄心43bは、リング鉄心43c内で移動する。可動鉄心43bは、駆動軸15に接続されている。復帰バネ44は、可動鉄心43bと固定鉄心43aとの間に配置されている。復帰バネ44は、可動鉄心43bを開離方向Z2に付勢している。
【0041】
次に、リレー1の動作について説明する。コイル41に電流が流されず励磁されていないときには、可動鉄心43bと共に、駆動軸15は、復帰バネ44の弾性力によって開離方向Z2に押圧されている。そのため、可動接触片7も開離方向Z2に押圧されており、
図1に示すように、第1可動接点13及び第2可動接点14は、第1固定接点11及び第2固定接点12から開離した開状態となっている。
【0042】
コイル41に電流が流されて励磁されると、コイル41の電磁力により、可動鉄心43bが、復帰バネ44の弾性力に抗して、接触方向Z1に移動する。それにより、駆動軸15とホルダ16と可動接触片7とが共に接触方向Z1に移動して、第1可動接点13及び第2可動接点14が、第1固定接点11及び第2固定接点12に接触した閉状態となる。
【0043】
コイル41への電流が停止され消磁されると、可動鉄心43bと共に、駆動軸15は、復帰バネ44の弾性力によって開離方向Z2に押圧される。そのため、可動接触片7も開離方向Z2に押圧されることで、第1可動接点13及び第2可動接点14は、開状態に戻る。
【0044】
図2は、リレー1の接点ケース18内の構成を示す平面図である。
図2では、可動接触片7及び駆動軸15の位置が二点差線で示されている。
図1及び
図2に示すように、リレー1は、第1磁石51と第2磁石52と第3磁石53とを含む。第1磁石51と第2磁石52と第3磁石53とは、接点間で生じたアークを消弧するための永久磁石である。
【0045】
第1磁石51と第2磁石52とは、左右方向に互いに離れて配置されている。第1磁石51は、左右方向において可動接触片7の一側方に配置されている。第2磁石52は、左右方向において可動接触片7の一側方に配置されている。詳細には、第1磁石51は、可動接触片7の左方に配置されている。第2磁石52は、可動接触片7の右方に配置されている。
【0046】
第1磁石51と第2磁石52とは、互いに同極が向き合うように配置されている。詳細には、第1磁石51は、可動接触片7に対向するS極面51Sと、S極面51Sの反対側のN極面51Nとを含む。第2磁石52は、可動接触片7に対向するS極面52Sと、S極面52Sの反対側のN極面52Nとを含む。
【0047】
第3磁石53は、可動接触片7に対して前後方向に対向して配置されている。なお、本実施形態において、前後方向は、可動接触片7の長手方向と交差する可動接触片7の幅方向と一致する。第3磁石53は、可動接触片7に対向するN極面53Nと、N極面53Nの反対側のS極面53Sとを含む。
【0048】
また、リレー1は、ヨーク47を含む。ヨーク47は、第1磁石51と第2磁石52と第3磁石53とを接続している。詳細には、ヨーク47は、第1磁石51のN極面51Nと、第2磁石52のN極面52Nと、第3磁石53のS極面53Sとに接続されている。
【0049】
以上のような第1磁石51と、第2磁石52と、第3磁石53との配置により、
図3に示すように、第1固定接点11と第1可動接点13との間の位置(以下、「第1接点位置P1」と呼ぶ)において左右方向外側に向かう磁束B1が生成される。また、第2固定接点12と第2可動接点14との間の位置(以下、「第2接点位置P2」と呼ぶ)において左右方向外側に向かう磁束B2が生成される。詳細には、左右方向における中央から第1端部7aに向かう方向への磁束B1が、第1固定接点11と第1可動接点13との間において生成される。左右方向における中央から第2端部7bに向かう方向への磁束B2が、第2固定接点12と第2可動接点14との間において生成される。
【0050】
従って、可動接触片7において第1可動接点13から第2可動接点14(
図3における左方から右方)に電流が流れるときには、第1接点位置P1において、矢印F1で示すローレンツ力が作用する。また、第2接点位置P2においては、矢印F2で示すローレンツ力が作用する。可動接触片7において第2可動接点14から第1可動接点13(
図3における右方から左方)に電流が流れるときには、第1接点位置P1では矢印F3で示すローレンツ力が作用する。また、第2接点位置P2では、矢印F4で示すローレンツ力が作用する。
【0051】
以上のように、アークにローレンツ力F1,F2或いはローレンツ力F3,F4が作用することで、アークが矢印F1-F4で示す方向に引き伸ばされる。それにより、アークが迅速に消弧される。以下、第1~第3磁石51-53の磁力によってアークに作用するローレンツ力(F1-F4)の方向を「第1の伸長方向(F1-F4)」と呼ぶ。本実施形態において、第1の伸長方向(F1-F4)は、可動接触片の幅方向すなわち前後方向である。
【0052】
詳細には、第1の伸長方向(F1)は、可動接触片7におい第1可動接点13から第2可動接点14に電流が流れるときに、第1~第3磁石51-53の磁界によって第1接点位置P1においてアークに作用するローレンツ力の方向である。第1の伸長方向(F2)は、可動接触片7において第1可動接点13から第2可動接点14に電流が流れるときに、第1~第3磁石51-53の磁界によって第2接点位置P2においてアークに作用するローレンツ力の方向である。
【0053】
第1の伸長方向(F3)は、可動接触片7において第2可動接点14から第1可動接点13に電流が流れるときに、第1~第3磁石51-53の磁界によって第1接点位置P1においてアークに作用するローレンツ力の方向である。第1の伸長方向(F4)は、可動接触片7において第2可動接点14から第1可動接点13に電流が流れるときに、第1~第3磁石51-53の磁界によって第2接点位置P2においてアークに作用するローレンツ力の方向である。
【0054】
また、
図4に示すように、第1接点位置P1では、第1固定端子5の自己磁界によるローレンツ力F5がアークに作用する。詳細には、第1中間部22に電流が流れることにより、第1接点位置P1では、アークに対して第1の伸長方向(F1-F4)と異なる方向にローレンツ力F5が作用する。
【0055】
例えば、可動接触片7において第1可動接点13から第2可動接点14に電流が流れるときには、第1接点位置P1では、第1中間部22を流れる電流による磁界によって、左右方向における内側へ向かうローレンツ力F5がアークに作用する。この場合、アークには、ローレンツ力F1,F5の合力F1’が作用する。従って、アークは、ローレンツ力の合力F1’の方向に引き伸ばされる。
【0056】
また、第2接点位置P2においても同様に、第2中間部32に電流が流れることにより、第2接点位置P2では、アークに対して、左右方向における内側へ向かうローレンツ力F6が作用する。そのため、アークには、ローレンツ力F2,F6の合力F2’が作用する。従って、アークは、ローレンツ力の合力F2’の方向に引き伸ばされる。
【0057】
以下、第1中間部22に流れる電流による磁界によってアークに作用するローレンツ力F5,F6の方向を第2の伸長方向(F5,F6)と呼ぶ。本実施形態において、第2の伸長方向(F5,F6)は、可動接触片の長手方向において内側へ向かう方向である。
【0058】
詳細には、第2の伸長方向(F5)は、第1中間部22に流れる電流による磁界によって、第1接点位置P1においてアークに作用するローレンツ力の方向である。第2の伸長方向(F6)は、第2中間部32に流れる電流による磁界によって、第2接点位置P2においてアークに作用するローレンツ力の方向である。
【0059】
図2に示すように、リレー1は、上記のように引き伸ばされたアークを消弧するための第1壁部61と、第2壁部62と、第3壁部63と、第4壁部64とを備えている。第1~第4壁部61-64は、インナーケース20に設けられている。
図5は、インナーケース20及び接点ケース18の分解斜視図である。
図6は、インナーケース20を下方から見た斜視図である。
【0060】
図6に示すように、インナーケース20は、接点ケース18と別体である。インナーケース20は、アークの熱により消弧ガスを発生させる消弧材で形成されている。インナーケース20は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂で形成されてもよい。或いは、インナーケース20は、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂などで形成されてもよい。或いは、インナーケース20は、他の消弧材で形成されてもよい。
【0061】
インナーケース20は、天面26と第1側壁27と第2側壁28とを含む。天面26は、接点ケース18内の第1収納部S1を上方から覆う。第1側壁27と第2側壁28とは、前後方向に互いに離れて配置されている。第1側壁27と第2側壁28とは、天面26から下方に延びている。第1壁部61と第2壁部62とは、第1側壁27の内面に設けられている。第3壁部63と第4壁部64とは、第2側壁28の内面に設けられている。
【0062】
図7は、第1壁部61及び第2壁部62の周囲の構造を示す拡大平面図である。
図7に示すように、第1壁部61は、第1の伸長方向(F1)において可動接触片7との間にアーク消弧空間A1を隔てて配置されている。第1壁部61は、第1の伸長方向(F1)において第1接点位置P1と対向する位置に配置されている。第1壁部61は、第1の壁面71と、第2の壁面72と、第1接続壁面81とを含む。
【0063】
第1の壁面71は、アーク消弧空間A1に面して配置されている。第1の壁面71は、第1可動接点13及び第1固定接点11に対して第1の伸長方向(F1)に対向して配置されている。すなわち、前後方向から見て、第1の壁面71は、第1可動接点13及び第1固定接点11と重なる。第1の壁面71は、左右方向に延びた平坦な形状を有している。
【0064】
第2の壁面72は、アーク消弧空間A1に面して配置されている。第2の壁面72は、第1の壁面71に対して第2の伸長方向(F5)に配置されている。第2の壁面72は、第1可動接点13及び第1固定接点11に対して第1の伸長方向(F1)に対向して配置されている。すなわち、前後方向から見て、第2の壁面72は、第1可動接点13及び第1固定接点11と重なる。
【0065】
第2の壁面72は、左右方向に延びた平坦な形状を有している。第2の壁面72は、第1の伸長方向(F1)において第1の壁面71よりも可動接触片7から離れて配置されている。従って、第1の伸長方向(F1)において、可動接触片7から第2の壁面72までの距離は、可動接触片7から第1の壁面71までの距離よりも大きい。
【0066】
第1接続壁面81は、第1の壁面71と第2の壁面72との間に配置されている。第1接続壁面81は、第1の壁面71と第2の壁面72とに接続されている。第1接続壁面81は、前後方向、すなわち第1の伸長方向(F1)に延びている。第1壁部61は、第1接続壁面81において段差のある形状を有している。
【0067】
第2壁部62は、第1壁部61と左右方向に対称な形状を有している。第2壁部62は、第1の伸長方向(F2)において可動接触片7との間にアーク消弧空間A2を隔てて配置されている。第2壁部62は、第1の伸長方向(F2)において第2接点位置P2と対向する位置に配置されている。第2壁部62は、第3の壁面73と、第4の壁面74と、第2接続壁面82とを含む。第4の壁面74は、第1の伸長方向(F2)において第3の壁面73よりも可動接触片7から離れて配置されている。第3の壁面73と、第4の壁面74と、第2接続壁面82とは、それぞれ第1の壁面71と、第2の壁面72と、第1接続壁面81と左右方向に対称であるため、詳細な説明を省略する。
【0068】
図8は、第3壁部63及び第4壁部64の周囲の構造を示す拡大平面図である。第3壁部63は、第1壁部61と前後方向に対称な形状を有している。
図8に示すように、第3壁部63は、第1の伸長方向(F3)において可動接触片7との間にアーク消弧空間A3を隔てて配置されている。第3壁部63は、第5の壁面75と、第6の壁面76と、第3接続壁面83とを含む。第6の壁面76は、第1の伸長方向(F3)において第5の壁面75よりも可動接触片7から離れて配置されている。第5の壁面75と、第6の壁面76と、第3接続壁面83とは、それぞれ第1の壁面71と、第2の壁面72と、第1接続壁面81と前後方向に対称であるため、詳細な説明を省略する。
【0069】
第4壁部64は、第3壁部63と左右方向に対称な形状を有している。第4壁部64は、第1の伸長方向(F4)において可動接触片7との間にアーク消弧空間A4を隔てて配置されている。第4壁部64は、第7の壁面77と、第8の壁面78と、第4接続壁面84とを含む。第8の壁面78は、第1の伸長方向(F4)において第7の壁面77よりも可動接触片7から離れて配置されている。第7の壁面77と、第8の壁面78と、第4接続壁面84とは、それぞれ第5の壁面75と、第6の壁面76と、第3接続壁面83と左右方向に対称であるため、詳細な説明を省略する。
【0070】
以上説明した第1実施形態に係るリレー1では、接点を流れる電流が小さいときには、アークは第1の壁面71に向かって引き伸ばされる。また、接点を流れる電流が大きいときには、アークは第2の壁面72に向かって引き伸ばされる。
図9は、第1壁部61の周囲の拡大図である。例えば、接点を流れる電流が100Aであるときには、第1の伸長方向(F1)へのローレンツ力F1と比べて、第2の伸長方向(F5)へのローレンツ力F5は小さい。そのため、アークは、アークの起点O1から、
図9において矢印C1で示す方向に引き伸ばされる。それにより、アークは、第1の壁面71に向かって引き伸ばされる。
【0071】
なお、
図9に示すアークの起点O1は、第1固定接点11と第1可動接点13との接触部分の中心である。しかし、アークの起点O1は、第1固定接点11と第1可動接点13との接触部分の中心に限らず、他の位置であってもよい。
【0072】
例えば、接点を流れる電流が3000Aであるときには、電流が100Aであるときと比べて、第2の伸長方向(F5)へのローレンツ力F5は大きい。そのため、アークは、アークの起点O1から、
図9において矢印C2で示す方向に引き伸ばされる。それにより、アークは、第2の壁面72に向かって引き伸ばされる。
【0073】
ここで、可動接触片7から第2の壁面72までの距離は、可動接触片7から第1の壁面71までの距離よりも大きい。そのため、電流が大きいときに、アークを引き伸ばすために十分な広さの空間を第2の壁面72と可動接触片7との間に確保することができる。
【0074】
言い換えれば、可動接触片7から第1の壁面71までの距離は、可動接触片7から第2の壁面72までの距離よりも小さい。そのため、電流が小さくても、引き伸ばされたアークを十分な力で第1の壁面71に押し当てることができる。それにより、アークを適切に消弧することができる。
【0075】
以上のように、本実施形態に係るリレー1では、可動接触片7に対する第1壁部61の第1の壁面71と第2の壁面72との位置を適切に設定することで、接点を流れる電流の大きさに応じて、アークを適切に消弧することができる。
【0076】
第1壁部61は、接点ケース18と別体のインナーケース20に設けられている。従って、第1壁部61の形成が容易となる。
【0077】
第1壁部61は、アークの熱により消弧ガスを発生させる消弧材で形成されている。従って、アークが十分な力で第1壁部61に押し当てられることで、さらに適切にアークを消弧することができる。
【0078】
また、第2~第4壁部62-64についても、上述した第1壁部61と同様の効果を得ることができる。
【0079】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、駆動装置4の構成が変更されてもよい。コイル41、スプール42、鉄心43、復帰バネ44、或いはヨーク45の形状、或いは配置が変更されてもよい。ケース2の形状、或いは配置が変更されてもよい。
【0080】
第1固定端子5、第2固定端子6、可動接触片7の形状、或いは配置が変更されてもよい。例えば、第1外部接続部24及び第2外部接続部34は、ケース2から上方に突出してもよい。或いは、第1外部接続部24及び第2外部接続部34は、ケース2から前後方向に突出してもよい。第1~第3磁石51-53の配置、或いは極性は、上記の実施形態のものに限らず変更されてもよい。
【0081】
第1固定接点11は、第1固定端子5と別体であってもよく、或いは一体であってもよい。第2固定接点12は、第2固定端子6と別体であってもよく、或いは一体であってもよい。第1可動接点13は、可動接触片7と別体であってもよく、或いは一体であってもよい。第2可動接点14は、可動接触片7と別体であってもよく、或いは一体であってもよい。
【0082】
上記の実施形態では、駆動装置4が駆動軸15をコイル41側から引き込むことで、可動接触片7が接触方向Z1に移動する。また、駆動装置4が駆動軸15をコイル41側から押し出すことで、可動接触片7が開離方向Z2に移動する。しかし、接点を開閉するための駆動軸15の動作方向は、上記の実施形態と逆であってもよい。すなわち、駆動装置4が駆動軸15をコイル41側に引き込むことで、可動接触片7が開離方向Z2に移動してもよい。駆動装置4が駆動軸15をコイル41側から押し出すことで、可動接触片7が接触方向Z1に移動してもよい。すなわち、接触方向Z1と開離方向Z2とは、上記の実施形態とは上下に逆であってもよい。
【0083】
第1~第4壁部61-64の形状、或いは配置が変更されてもよい。第1~第8の壁面71-78の形状、或いは配置が変更されてもよい。第1~第4接続壁面81-84の形状、或いは配置が変更されてもよい。例えば、上記の実施形態では、第1~第4壁部61-64は、一体的にインナーケース20に設けられている。しかし、第1~第4壁部61-64は、互いに別体であってもよい。第1~第4壁部61-64は、インナーケース20とは別に設けられてもよい。第1~第4壁部61-64の一部が省略されてもよい。
【0084】
図10は、第1変形例に係る第1壁部61を示す模式図である。
図10に示すように、第1接続壁面81は、第2の伸長方向(F5)に向かって可動接触片7からの距離が大きくなるように傾斜していてもよい。この場合、
図10において矢印C3で示すように、第1の壁面71と第2の壁面72との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0085】
図11は、第2変形例に係る第1壁部61を示す模式図である。
図11に示すように、第1接続壁面81は、第1の壁面71及び第2の壁面72と同様に、第2の伸長方向(F5)に伸びていてもよい。第1接続壁面81は、第1の伸長方向(F1)において、第1の壁面71及び第2の壁面72との間に配置されてもよい。
【0086】
第1壁部61は、第1の壁面71と第1接続壁面81と第2の壁面72とによって複数の段差状の形状を有してもよい。第1接続壁面81は、可動接触片7から第1接続壁面81までの距離は、第1可動接触片7から第1の壁面71までの距離より大きく、可動接触片7から第2の壁面72までの距離より小さくてもよい。この場合、矢印C3で示すように、第1の壁面71と第2の壁面72との間にアークが引き伸ばされたときに、アークを適切に消弧することができる。
【0087】
図12は、第3変形例に係る第1壁部61を示す模式図である。
図12に示すように、可動接触片7から第2の壁面72までの距離は、可動接触片7から第1の壁面71までの距離よりも小さくてもよい。すなわち、第1の伸長方向(F1)において、第2の壁面72は、第1の壁面71よりも可動接触片7の近くに配置されてもよい。
【0088】
この場合、電流は大きいが電圧が小さいときに、引き伸ばされたアークを十分な力で第2の壁面72に押し当てることができる。例えば、接点を800V,400Aの電流が流れるときには、第1の伸長方向へのローレンツ力F1と比べて、第2の伸長方向へのローレンツ力F5は小さい。そのため、アークは、アークの起点O1から、
図12において矢印C4で示す方向に引き伸ばされる。それにより、アークは、第1の壁面71に向かって引き伸ばされる。
【0089】
例えば、接点を400V,3500Aの電流が流れるときには、電流が400Aであるときと比べて、第2の伸長方向へのローレンツ力F5は大きい。そのため、アークは、アークの起点O1から、
図12において矢印C5で示す方向に引き伸ばされる。それにより、アークは、第2の壁面72に向かって引き伸ばされる。しかし、第1の伸長方向において第2の壁面72は、第1の壁面71よりも可動接触片7の近くに配置されている。そのため、電圧が小さくても、引き伸ばされたアークを十分な力で第2の壁面72に押し当てることができる。それにより、アークを適切に消弧することができる。
【0090】
図13は、第4変形例に係る第1壁部61を示す模式図である。
図13に示すように、第1接続壁面81は、第2の伸長方向(F5)に向かって可動接触片7からの距離が小さくなるように傾斜していてもよい。
【0091】
図14は、第5変形例に係る第1壁部61を示す模式図である。
図14に示すように、可動接触片7から第1接続壁面81までの距離は、可動接触片7から第2の壁面72までの距離より大きく、可動接触片7から第1の壁面71までの距離よりも小さくてもよい。
【0092】
以上、第1壁部61の変形例に付いて説明したが、第2~第4壁部62-64についても上記の変形例と同様に変更されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明によれば、リレーにおいて、接点を流れる電流の大きさに応じてアークの消弧能力を適切に確保することができる。
【符号の説明】
【0094】
4 駆動装置
5 第1固定端子
7 可動接触片
11 第1固定接点
13 第1可動接点
18 接点ケース
21 第1接点支持部
22 第1中間部
51 第1磁石
61 第1壁部
71 第1の壁面
72 第2の壁面
81 第1接続壁面
A1 アーク消弧空間
F1 第1の伸長方向
F5 第2の伸長方向