(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】2024-07-16
(45)【発行日】2024-07-24
(54)【発明の名称】電磁継電器
(51)【国際特許分類】
H01H 1/06 20060101AFI20240717BHJP
H01H 50/54 20060101ALI20240717BHJP
H01H 50/38 20060101ALI20240717BHJP
【FI】
H01H1/06 M
H01H50/54 B
H01H50/38 H
(21)【出願番号】P 2020124719
(22)【出願日】2020-07-21
【審査請求日】2023-02-14
(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】古川 和樹
(72)【発明者】
【氏名】西田 剛
(72)【発明者】
【氏名】箕輪 亮太
【審査官】内田 勝久
(56)【参考文献】
【文献】特開2007-329088(JP,A)
【文献】特開2002-334644(JP,A)
【文献】特開2020-115407(JP,A)
【文献】特開2020-077533(JP,A)
【文献】特開2017-027892(JP,A)
【文献】国際公開第2018/055909(WO,A1)
【文献】国際公開第2018/190210(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01H 1/06
H01H 45/00 - 45/14
H01H 50/00 - 50/92
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定端子と、
前記固定端子に近づく接触方向と、前記固定端子から離れる開離方向とに移動可能な可動接触片と、
前記固定端子と前記可動接触片との一方に設けられ、第1表面を含む第1接点と、
前記固定端子と前記可動接触片との他方に設けられ、前記接触方向において前記第1表面と向かい合う第2表面を含む第2接点と、
前記第1接点と前記第2接点との間に磁界を発生させる磁石と、
を備え、
前記第1表面は、前記第2表面の直径よりも大きな直径を有し、
前記第1表面は、前記第2表面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する、
電磁継電器。
【請求項2】
前記第1接点は、前記第2接点の直径よりも大きな直径を有する、
請求項1に記載の電磁継電器。
【請求項3】
前記磁石は、前記第1表面と前記第2表面との間に発生したアークにローレンツ力を作用させるための磁界を発生させ、
前記第1表面と前記第2表面との間の距離は、前記第1表面の中心から前記ローレンツ力の作用方向に向かって大きくなる、
請求項1又は2に記載の電磁継電器。
【請求項4】
前記第1接点が取り付けられる第1取付面と、
前記第2接点が取り付けられる第2取付面と、
をさらに備え、
前記第2取付面から前記第2表面までの高さは、前記第1取付面から前記第1表面までの高さよりも大きい、
請求項1から3のいずれかに記載の電磁継電器。
【請求項5】
前記第2接点は、前記第2表面と前記第2取付面との間に位置する第2側面をさらに含み、
前記第2側面と第2取付面との間の角度は、鈍角である、
請求項4に記載の電磁継電器。
【請求項6】
前記第2表面は、
中心部と、
前記中心部の周囲に位置する周辺部と、
を含み、
前記第2取付面から前記周辺部までの高さは、前記第2取付面から前記中心部までの高さよりも小さい、
請求項4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、電磁継電器に関する。
【背景技術】
【0002】
電磁継電器では、接点間にアークが発生することがある。その場合、アークにより電磁継電器の機械寿命が低下してしまう。そのため、例えば特許文献1に開示されている電磁継電器は、接点間に磁界を発生させる磁石を備えている。磁石は、接点が互いに向かい合う方向に対して垂直に磁界を発生させる。
【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】
上記の電磁継電器では、磁界によりアークにローレンツ力が作用することで、アークが、アーク消去空間へ向けて引き延ばされる。それにより、アークが消弧される。アークを迅速に消弧するためには、アーク消去空間は広いことが好ましい。しかし、アーク消去空間を拡大させることは、電磁継電器の大型化の要因となりうる。本発明の目的は、電磁継電器においてアークを迅速に消弧すると共に、電磁継電器の大型化を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る電磁継電器は、第1接点と、第2接点と、磁石とを備える。第1接点は、第1表面を含む。第2接点は、第1表面と向かい合う第2表面を含む。磁石は、第1接点と第2接点との間に磁界を発生させる。第1表面は、第2表面の直径よりも大きな直径を有する。第1表面は、第2表面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する。
【0006】
本態様に係る電磁継電器では、第1表面の中心から離れるほど、第1表面と第2表面との間の距離が大きくなる。そのため、第1表面が平坦である場合と比べて、アークが大きく引き伸ばされる。また、アークが大きく引き伸ばされることで、アークに作用するローレンツ力が大きくなる。それにより、アークの輝点が移動しやすくなる。それにより、アークが迅速に消弧される。また、第1接点の形状により上記の効果が得られるため、電磁継電器の大型化を防止することができる。
【0007】
第1接点は、第2接点の直径よりも大きな直径を有してもよい。この場合、第1接点の端部と第2接点の端部との間の距離が大きくなる。従って、アークが大きく引き伸ばされることで、アークが迅速に消弧される。
【0008】
磁石は、第1表面と第2表面との間に発生したアークにローレンツ力を作用させるための磁界を発生させてもよい。第1表面と第2表面との間の距離は、第1表面の中心からローレンツ力の作用方向に向かって大きくなってもよい。この場合、アークがローレンツ力の作用方向に移動することで、アークが大きく引き伸ばされる。それにより、アークが迅速に消弧される。
【0009】
電磁継電器は、第1取付面と第2取付面とをさらに備えてもよい。第1取付面には、第1接点が取り付けられてもよい。第2取付面には、第2接点が取り付けられてもよい。第2取付面から第2表面までの高さは、第1取付面から第1表面までの高さよりも大きくてもよい。この場合、第2接点の体積が大きくなることで、通電時の第2接点の温度上昇を抑えることができる。
【0010】
第2接点は、第2表面と第2取付面との間に位置する第2側面をさらに含んでもよい。第2側面と第2取付面との間に角度は、鈍角であってもよい。この場合、アークが、第2接点から第2取付面へ移動し易くなる。それにより、アークが迅速に消弧される。
【0011】
第2表面は、中心部と周辺部とを含んでもよい。周辺部は、中心部の周囲に位置してもよい。第2取付面から周辺部までの高さは、第2取付面から中心部までの高さよりも小さくてもよい。この場合、アークが、第2接点から第2取付面へ移動し易くなる。それにより、アークが迅速に消弧される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、電磁継電器においてアークを迅速に消弧すると共に、電磁継電器の大型化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】実施形態に係る電磁継電器の正面断面図である。
【
図4】第1可動接点と第1固定接点との側面図である。
【
図7】第1変形例に係る第1固定接点と第1可動接点との側面図である。
【
図8】第2変形例に係る第1固定接点と第1可動接点との側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の一態様に係る電磁継電器1の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は電磁継電器1の正面断面図である。
図1に示すように、電磁継電器1は、ハウジング2と、接点装置3と、駆動装置4とを備えている。
【0015】
なお、図面を参照するときにおいて、説明を分かり易くするために
図1における上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明する。また、
図1における紙面の手前側を「前」、奥側を「後」として説明する。ただし、これらの方向は、説明の便宜上、定義されるものであって、電磁継電器1の配置方向を限定するものではない。
【0016】
ハウジング2は、樹脂などの絶縁性を有する材料で形成されている。ただし、ハウジング2は、セラミックなどの他の材料製であってもよい。ハウジング2内には、接点装置3が収容されている。
【0017】
接点装置3は、第1固定端子6と、第2固定端子7と、可動接触片8と、可動機構9とを含む。第1固定端子6と第2固定端子7とは、可動接触片8の移動方向に延びている。第1固定端子6と第2固定端子7とは、左右方向に互いに間隔を隔てて配置されている。第1固定端子6の一部と、第2固定端子7の一部とは、ハウジング2の外部に突出している。第1固定端子6には、第1固定接点10が接続されている。第2固定端子7には、第2固定接点11が接続されている。第1固定接点10と第2固定接点11とは、ハウジング2内に配置されている。
【0018】
可動接触片8は、左右方向に延びている。可動接触片8は、ハウジング2内に配置されている。可動接触片8には、第1可動接点12と第2可動接点13とが接続されている。第1可動接点12は、第1固定接点10に向かい合っている。第2可動接点13は、第2固定接点11に向かい合っている。第1可動接点12は、第2可動接点13と左右方向に間隔を隔てて配置されている。
【0019】
可動接触片8は、接触方向と開離方向とに移動可能である。接触方向は、可動接点12,13が、固定接点10,11に近づく方向である。開離方向は、可動接点12,13が、固定接点10,11から離れる方向である。本実施形態では、可動接触片8は、上下方向に移動可能である。
【0020】
可動機構9は、可動接触片8を支持する。可動機構9は、閉位置と開位置とに移動可能に設けられる。可動機構9が閉位置では、固定接点10,11と可動接点12,13とが互いに接触する。可動機構9が開位置では、固定接点10,11と可動接点12,13とが互いに開離する。可動機構9は、駆動軸15と接点バネ16とを含む。駆動軸15は、可動接触片8に連結される。駆動軸15は、上下方向に延びており、可動接触片8を上下方向に貫通している。駆動軸15は、上下方向に移動可能に設けられる。接点バネ16は、可動接触片8を接触方向に付勢する。
【0021】
駆動装置4は、コイル21と、スプール22と、可動鉄心23と、固定鉄心24と、ヨーク25と、復帰バネ26とを含む。駆動装置4は、電磁力によって、可動機構9を介して可動接触片8を接触方向と開離方向とに移動させる。コイル21は、スプール22に巻回されている。可動鉄心23と、固定鉄心24とは、スプール22内に配置されている。可動鉄心23は、駆動軸15に接続されている。可動鉄心23は、上下方向に移動可能である。固定鉄心24は、可動鉄心23と向かい合って配置されている。復帰バネ26は、可動鉄心23を開離方向に付勢している。
【0022】
図1に示す電磁継電器1は、開状態である。開状態では、可動接点12,13は、固定接点10,11から開離している。コイル21が通電されると、コイル21から発生する磁界による磁力によって、可動鉄心23が固定鉄心24に吸引される。それにより、可動鉄心23と駆動軸15とが、復帰バネ26の付勢力に抗して、接触方向に移動する。それにより、
図2に示すように、可動接触片8と可動接点12,13とが接触方向に移動し、可動接点12,13が固定接点10,11に接触する。それにより、電磁継電器1は、
図2に示すように閉状態となる。なお、可動接点12,13が固定接点10,11に接触した後、駆動軸15がさらに接触方向へ移動することによって、接点バネ16が圧縮される。
【0023】
コイル21への通電がオフにされると、可動鉄心23と駆動軸15とが、復帰バネ26の付勢力によって、開離方向へ移動する。それにより、可動接触片8と可動接点12,13とが開離方向に移動し、
図1に示すように、可動接点12,13が固定接点10,11から開離する。
【0024】
図3は、
図1におけるIII-III断面図である。
図3に示すように、電磁継電器1は、磁石27,28を備えている。磁石27,28は、永久磁石である。ただし、磁石27,28の一方は、ヨークであってもよい。磁石27,28は、接点10-13において発生するアークの輝点を、磁力によって所定方向に向かって移動させるように配置される。
【0025】
図3に示すように、磁石27,28は、ハウジング2内に磁界B1を発生させる。
図3において、二点鎖線の矢印は、磁界B1の向きを示している。磁石27,28は、第1可動接点12と第1固定接点10との間に、磁界B1を発生させる。磁界B1は、第1可動接点12と第1固定接点10とが向かい合う方向に対して垂直な方向への磁束を有する。磁石27,28は、第2可動接点13と第2固定接点11との間に、磁界B1を発生させる。磁界B1は、第2可動接点13と第2固定接点11とが向かい合う方向に対して垂直な方向への磁束を有する。それにより、接点10-13に生じるアークにローレンツ力が作用して、アークの輝点が、ローレンツ力の方向に移動する。また、アークが、ローレンツ力の方向に伸長される。
【0026】
図3において、実線の矢印F1,F1’は、電流が正方向に流れる場合のローレンツ力(以下、「第1ローレンツ力」と呼ぶ)の向きを示している。正方向とは、第1固定端子6から、可動接触片8を経て、第2固定端子7への電流の流れを意味する。電流が正方向に流れる場合、第1可動接点12と第1固定接点10との間に発生したアークの輝点は、第1ローレンツ力F1の方向に移動する。第2可動接点13と第2固定接点11との間に発生したアークの輝点は、第1ローレンツ力F1’の方向に移動する。
【0027】
図3において、破線の矢印F2,F2’は、電流が逆方向に流れる場合のローレンツ力(以下、「第2ローレンツ力」と呼ぶ)の向きを示している。逆方向とは、第2固定端子7から、可動接触片8を経て、第1固定端子6への電流の流れを意味する。電流が逆方向に流れる場合、第1可動接点12と第1固定接点10との間に発生したアークの輝点は、第2ローレンツ力F2の方向に移動する。第2可動接点13と第2固定接点11との間に発生したアークの輝点は、第2ローレンツ力F2’の方向に移動する。
【0028】
図4は、第1可動接点12と第1固定接点10との側面図である。
図5は、第1可動接点12の上面図である。
図4に示すように、第1可動接点12は、第1固定接点10の直径よりも大きな直径を有する。可動接触片8は、第1取付面31を含む。第1可動接点12は、第1取付面31に取り付けられている。第1固定端子6は、第2取付面32を含む。第1固定接点10は、第2取付面32に取り付けられている。
【0029】
図4および
図5に示すように、第1可動接点12は、第1表面33と第1側面34とを含む。第1表面33は、第1可動接点12の中心に配置されている。第1側面34は、第1表面33と第1取付面31との間に位置している。第1側面34は、第1表面33の周囲に配置されている。
図5に示すように、第1側面34は、第1表面33の径方向外方に位置している。第1側面34は、上下方向及び水平方向に対して傾斜している。
【0030】
第1固定接点10は、第2表面35と第2側面36とを含む。第2表面35は、第1固定接点10の中心に配置されている。第2側面36は、第2表面35と第2取付面32との間に位置している。第2側面36は、第2表面35の周囲に配置されている。第2側面36は、第2表面35の径方向外方に位置している。第2側面36は、上下方向に延びている。
【0031】
第1表面33は、第2表面35の直径D2よりも大きな直径D1を有する。第1表面33は、第2表面35の
曲率半径R2よりも小さな
曲率半径R1を有する。なお、第2表面35は平坦であってもよい。
図6は、第1可動接点12の断面図である。
図6に示すように、平面P1と第1表面33との間の距離L1は、第1可動接点12の径方向外方に向かって大きくなる。平面P1は、第1表面33の頂点を通る水平な仮想面である。平面P1と第1側面34との間の距離L2は、第1可動接点12の径方向外方に向かって大きくなる。
【0032】
第2表面35と第2側面36とは、第1表面33と向かい合っている。第2表面35と第2側面36とは、第1表面33の直上に位置している。すなわち、上面視で、第2表面35と第2側面36とは、第1表面33と重なる。第2側面36の直径D4は、第1側面34の直径D3よりも小さい。第2側面36の直径D4は、第1表面33の直径D1よりも小さい。第2側面36は、上下方向に対して傾斜していてもよい。その場合、上述した第2側面36の直径D4は、第2側面36の直径の最大値であってもよい。第1側面34の直径D3は、第1側面34の直径の最大値を意味する。
【0033】
第2取付面32から第2表面35までの高さH2は、第1取付面31から第1表面33までの高さH1よりも大きい。第2表面35が曲面である場合には、第2取付面32から第2表面35までの高さH2は、第2取付面32から第2表面35までの高さの最大値を意味する。第1取付面31から第1表面33までの高さH1は、第1取付面31から第1表面33までの高さの最大値を意味する。
【0034】
上述したように、磁石27,28は、第1可動接点12と第1固定接点10との間に、磁界B1を発生させる。それにより、第1可動接点12と第1固定接点10との間に発生したアークには、第1ローレンツ力F1が作用する。なお、
図4において、破線はアークを示している。第1表面33と第2表面35との間の距離は、第1表面33の中心から第1ローレンツ力F1の作用方向に向かって大きくなる。
【0035】
本実施形態に係る電磁継電器では、第1表面33の中心から第1ローレンツ力F1の方向に離れるほど、第1表面33と第2表面35との間の距離が大きくなる。そのため、第1表面33が平坦である場合と比べて、アークが大きく引き伸ばされる。また、アークが大きく引き伸ばされることで、アークに作用するローレンツ力が大きくなる。それにより、アークの輝点が移動しやすくなる。それにより、アークが迅速に消弧される。また、第1可動接点12の形状により上記の効果が得られるため、電磁継電器1の大型化を防止することができる。
【0036】
また、第1固定接点10の直径が、第1可動接点12の直径よりも小さい場合、通電により第1固定接点10の温度が上昇しやすくなる。しかし、本実施形態では、第1固定接点10の高さH2は、第1可動接点12の高さH1よりも大きい。それにより、第1固定接点10の体積が大きくなることで、通電時の第1固定接点10の温度上昇が抑えられる。
【0037】
なお、第2固定接点11は、第1固定接点10と同様の形状を有している。第2可動接点13は、第1可動接点12と同様の形状を有している。ただし、第2固定接点11は、第1可動接点12と同様の形状を有してもよい。第2可動接点13は、第1固定接点10と同様の形状を有してもよい。電磁継電器1が極性を有する場合、陰極である接点の方が、陽極である接点よりも大きな直径を有することが好ましい。
【0038】
以上、本発明の一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。
【0039】
例えば、可動接触片8の形状が変更されてもよい。第1可動接点12と第2可動接点13とは、可動接触片8と一体であってもよい。第1固定接点10は、第1固定端子6と一体であってもよい。第2固定接点11は、第2固定端子7と一体であってもよい。可動接点の数は、2つに限らず、2つより多くてもよい。固定接点の数は、2つに限らず、2つより多くてもよい。可動機構9の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。駆動装置4の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。
【0040】
磁石27,28の配置、或いは磁石27,28による磁界B1の配置は、変更されてもよい。第1固定接点10と第1可動接点12との形状は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。第2固定接点11と第2可動接点13との形状は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、固定接点10,11は、複数の材料で形成されてもよく、或いは単一の材料で形成されてもよい。可動接点12,13は、複数の材料で形成されてもよく、或いは単一の材料で形成されてもよい。
【0041】
図7は、第1変形例に係る第1固定接点10と第1可動接点12との側面図である。
図7に示すように、第1固定接点10の第2側面36と、第2取付面32との間の角度θは、鈍角であってもよい。この場合、アークが、第1固定接点10から第2取付面32へ移動し易くなる。それにより、アークが迅速に消弧される。
【0042】
図8は、第2変形例に係る第1固定接点10と第1可動接点12との側面図である。
図8に示すように、第2表面35は、中心部37と、周辺部38と、段部39を含んでもよい。中心部37は、第1固定接点10の中心に位置している。周辺部38は、中心部37の周囲に位置している。段部39は、中心部37と周辺部38との間に位置する。段部39は、周辺部38から中心部37へ向かって突出している。第2取付面32から周辺部38までの高さH4は、第2取付面32から中心部37までの高さH3よりも小さい。この場合、アークが、第1固定接点10から第2取付面32へ移動し易くなる。それにより、アークが迅速に消弧される。
【0043】
なお、上記の実施形態では、第1可動接点12が第1接点の一例であり、第1固定接点10が第2接点の一例である。しかし、第1可動接点12が第2接点の一例であり、第1固定接点10が第1接点の一例であってもよい。すなわち、第1可動接点12と第1固定接点10との形状は、上記の実施形態と逆であってもよい。第1変形例、或いは第2変形例において、第1可動接点12と第1固定接点10との形状が逆であってもよい。或いは、第1変形例、或いは第2変形例において、第1可動接点12が第1固定接点10と同様の形状を有してもよい。
【0044】
上記の実施形態に係る電磁継電器1は、いわゆるプランジャ型の電磁継電器である。しかし、電磁継電器は、他の種類のものであってもよい。例えば、
図9は、変形例に係る電磁継電器1aの断面図である。変形例に係る電磁継電器1aは、いわゆるヒンジ型の電磁継電器である。ヒンジ型の電磁継電器1aは、ハウジング2aと、接点装置3aと、駆動装置4aとを備えている。駆動装置4aは、コイル21aと、スプール22aと、可動鉄片23aと、鉄心24aと、ヨーク25aとを備える。
【0045】
コイル21aは、スプール22aに巻回されている。鉄心24aは、スプール22a内に配置されている。可動鉄片23aは、コイル21aによって発生する磁界によって、鉄心24aに吸着される。可動鉄片23aには、図示しない復帰バネが取り付けられている。
【0046】
接点装置3aは、第1端子6aと、第2端子7aと、可動接触片8aと、固定接点10aと、可動接点12aと、カード9aとを含む。第1端子6aと第2端子7aとは、ハウジング2aの外部へ突出している。固定接点10aは、第1端子6aに取り付けられている。可動接触片8aは、第2端子7aに接続されている。可動接点12aは、可動接触片8aに取り付けられている。可動接点12aは、固定接点10aと向かい合っている。カード9aは、可動鉄片23aと可動接触片8aとの間に配置されている。コイル21aが通電されると、可動鉄片23aは、鉄心24aに吸着されることで、カード9aを押圧する。それにより、カード9aは可動接触片8aを押圧する。その結果、可動接点12aが固定接点10aに接触する。コイル21aへの通電が解除されると、復帰バネの弾性力によって、可動鉄片23aが元の位置に戻る。それにより、カード9aによる可動接触片8aへの押圧が解除され、可動接触片8aは、可動接触片8aの弾性力によって元の位置に戻る。それにより、可動接点12aが固定接点10aから離れる。
【0047】
電磁継電器1aは、磁石27aを備えている。磁石27aは、可動接点12aと固定接点10aとの間に磁界を発生させる。それにより、可動接点12aと固定接点10aとの間に発生したアークに、ローレンツ力が作用する。可動接点12aは、上述した実施形態の第1固定接点10aと同じ形状であってもよい。固定接点10aは、上述した実施形態の第1可動接点12aと同じ形状であってもよい。或いは、可動接点12aは、上述した実施形態の第1可動接点12aと同じ形状であってもよい。固定接点10aは、上述した実施形態の第1固定接点10aと同じ形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明によれば、電磁継電器においてアークを迅速に消弧すると共に、電磁継電器の大型化を防止することができる。
【符号の説明】
【0049】
10 第1固定接点(第2接点)
12 第1可動接点(第1接点)
27 磁石
31 第1取付面
32 第2取付面
33 第1表面
36 第2側面
37 中心部
38 周辺部