JPH0414453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、切換え接点を備えた１個以上のハ
ーメチツクシールされた接点装置を具備し、その
可動接点は弾性強磁性ダイヤフラムからなり、そ
の固定接点は強磁性材料の接点磁極からなり、そ
の接点磁極は磁極リング内にそれと磁気的および
電気的に絶縁された状態でハーメチツクシールさ
れて取り付けられており、２個の磁極リングとダ
イヤフラムは相互に磁気的および電気的に連結さ
れると共に駆動コイルの磁心とも磁気的に連結さ
れており、磁気回路は外部素子を介して閉路され
るミニアチユア型電磁リレーに関するものであ
る。

〔発明の技術的背景〕

接点装置でダイヤフラム接点を使用した電磁リ
レーは知られており、例えばスイス特許第455941
号明細書に記載されている。この種の接点装置は
特にスイス特許第452021号明細書に記載され、そ
れにおいてはダイヤフラムおよび接点の幾つかの
設計がそれらのメーク、ブレーク、切換え接点の
観点から記載されている。さらに制御磁束を除去
した後にも接点の磁気的付着を行なわせるため、
および、或はリレーの感度を高めるためにリレー
に永久磁石を使用することも知られている。この
種の磁気的ラツチリレーは例えばスイス特許第
498482号明細書に記載されている。電信信号受信
用の偏極されたリレーにおいて永久磁石は感度を
改善するために何十年も前から使用されている。

従来技術の上述のリレーの多くはそれらの寸法
のために印刷回路板上に設置することができない
欠点があり、これら従来のリレーの殆ど全てが通
常の論理回路の低出力信号では直接制御すること
ができない欠点を有していた。さらに異なつた機
能に対して基本的に異なつた構造が使用されてい
る。

〔発明の概要〕

この発明によるミニアチユア型電磁リレーは外
部磁気回路に少なくとも１個の永久磁石が設けら
れ、その磁気回路か駆動コイルの磁心を介しての
み閉じられ、リレー接点の切換えは永久磁石と反
対方向に励磁コイル磁心中に磁束を生成させるこ
とによつて行なわれる点に特徴がある。

それ故、この発明の目的は、全てが同じ構造を
基本にし、論理回路中で使用される集積回路と同
程度の寸法を持ち、論理回路の通常の出力信号に
よつて直接制御することができるミニアチユア型
電磁リレーのフアミリーを提供することである。

この発明のその他の目的および利点は添付図面
を参照にした以下の詳細な説明により明らかにさ
れよう。

〔発明の実施例〕

この発明による改良を理解するためにまずそれ
に使用されている接点装置を第１図および第２図
を参照に説明する。接点装置は縁部領域２スプリ
ング領域３および接点領域４を備えた導電性強磁
性材料の円形ダイヤフラム１を備えている。ダイ
ヤフラム１の縁部領域２はスペーサ９を介して磁
極リング７および８と連結され、この連結は溶接
によつて行なわれることが好ましい。各磁極リン
グ７および８の中心に強磁性体の棒すなわち接点
磁極５，６がそれぞれ配置され、それらはそれぞ
れガラス対金属シール１０によつて対応する磁極
リングと連結されている。ガラス対金属シール１
０の代りにセラミツク対金属のシールも使用でき
る。ダイヤフラム１は接点装置の可動接点であ
り、２個の接点磁極５，６は固定接点である。ダ
イヤフラムおよび磁極の接点を形成する部分の表
面はそれらの機能に応じて設計することができ、
例えば貴金属のメツキを設けることもできる。

ダイヤフラム１は第１図に示すように２個の磁
極の間の中間位置に配置することができる。しか
しまたスペーサの高さを異ならせて磁気力がない
時の接点装置のダイヤフラムが一方または他方の
磁極に近くなるように位置させ、それによつて動
作中に２つの接触位置に対して異なつたスプリン
グ力が生じるようにすることもできる。スペーサ
はダイヤフラムが或る圧力で一方の磁極上に休止
位置において位置し、それによつて切換え接点の
ブレーク接点が生じるように設計することができ
る。

ダイヤフラムとスペーサと磁極リングとは一体
に溶接され、磁極リングはガラス対金属シールを
介して対応する磁極と連結されているからハーメ
チツクシールされた接点空洞が生成され、その空
洞は完全に排気されてもよく、また所望の組成の
ガスで満たされてもよい。その形状および寸法の
故に接点装置を錠剤型（pi11）接点と呼ぶことに
する。

第３ａ図および３ｂ図は２個の切換え接点を有
するこの発明による２安定リレーの基本的構造を
示している。リレーは第１図および第２図に示し
たような構造の２個の錠剤型接点３１，３２を備
え、接点３１に対しては同一部分に対しては第１
図、第２図と同一の参照符号を付し、接点３２に
対してはダツシユを付している。さらに加えて錠
剤型接点３１に対してはダイヤフラム１と磁極５
との間の接点は参照符号ａで、ダイヤフラム１と
磁極６との間の接点は参照符号ｂで示され、錠剤
型接点３２の対応する接点はa′とb′で示されてい
る。

錠剤型接点３１，３２の接点磁極５，５′はそ
れぞれ磁気的に、しかし導電的ではなく強磁性材
料のヨーク３３によつて相互に連結されている。
同様な方法で接点磁極６と６′もヨーク３４によ
つて相互に連結されている。錠剤型接点３１の磁
極リング７および８もまた駆動コイル３６の強磁
性材料磁心３７を介して錠剤型接点３２の磁極リ
ング７′および８′と磁気的に相互連結されてい
る。永久磁石３５はその磁極のそれぞれがヨーク
３３，３４のそれぞれの上に位置するようにヨー
ク３３と３４に連結されている。

この２安定リレーの動作について以下説明す
る。ダイヤフラム接点を有するリレーの接点の接
触は恐らく反対磁極の磁気的反撥にも助けられて
いる接点として設計されている磁極への強磁性ダ
イヤフラムの接点部分の磁気的吸引によつて行な
われることは当業者には明らかであろう。

説明上、永久磁石３５のＮ極がヨーク３３側に
あり、Ｓ極がヨーク３４側にあるとする。２つの
安定な接点位置のみが存在するかとが判る。すな
わち： (a) 接点ａとb′が閉じる。磁束は永久磁石３５の
Ｎ極からヨーク３３、磁極５、接点ａ、ダイヤ
フラム１を通り、それから磁極リング７／８、
駆動コイル磁心37を通つて磁極リング７′／
８′、ダイヤフラム１′を経由し、さらに接点
b′、磁極６′を通りヨーク３４から永久磁石３
５のＳ極に至る。

(b) 接点ｂと接点a′が閉じる。磁束は永久磁石３
５のＮ極からヨーク３３、磁極５′、接点a′、
ダイヤフラム１′を通つて磁極リング７′／８′
に至り、さらに駆動コイル磁心３７を通つて磁
極リング７／８に至り、ダイヤフラム１を通り
接点ｂ、磁極６、ヨーク３４を経て永久磁石３
５のＳ極に至る。

他の安定状態の接点位置は永久磁石３５の磁束
の磁気ループが閉じなければならないから可能で
はない。一方の接点位置から他方の接点位置への
切換えは駆動（制御）コイル３６によつてコイル
磁心３７を通つて流れる永久磁石３５の磁束を補
償するような大きさおよび極性の磁束を生成する
ことによつて行なわれる。

最初の状態が前述の(a)であるとすると、永久磁
石３５の磁束は磁極リング７／８から駆動コイル
磁心３７を通つて磁極リング７′／８′に流れる。
それ故切換えを行なう駆動コイル３６は反対方向
すなわち磁極リング７′／８′から磁極リング７／
８の方向へ向う磁束を生成しなければならない。
すなわち、反撥作用がダイヤフラム１と磁極５と
の間およびダイヤフラム１′と磁極６′との間に生
じ、ダイヤフラム１と磁極６との間およびダイヤ
フラム１′と磁極５′との間に吸引作用が生じてリ
レーが切り換えられるようにヨーク３３における
永久磁石のＮ極（空隙ａ＋a′）およびヨーク３４
におけるＳ極（空隙ｂ＋b′）に対面している磁極
リング７／８および７′／８′はそれぞれＮ極、Ｓ
極になるように磁化されなければならない。ダイ
ヤフラム１が中間位置を横切るや否や永久磁石３
５の磁束に対する磁気回路の切換えが行なわれ、
その後駆動コイル３６および永久磁石３５により
生じた磁束はコイル３７を通つて同じ方向に流
れ、それ故それらの力は加えられて接点を新しい
位置（この場合には前述のｂ位置）に近付ける。
コイルの電流をオフにしても新しく接触位置の変
化は生じない。(b)の位置から(a)の位置への切り換
えの説明は同様であるから省略する。

休止状態において、すなわちコイル３６のオフ
によつてダイヤフラム１と対応する磁極との間の
接点圧力は永久磁石３５の磁束によつて生じる吸
引力マイナスダイヤフラム１のスプリング力であ
る。何故ならばその接点領域４はスプリング領域
３の弾性変形を生じる磁極５，６の中間位置でな
い位置にあるからである。ダイヤフラム１のスプ
リング領域のスプリング力はリレーの感度の増加
に寄与する。何故ならば駆動コイル３６の磁束は
ほんの少量で接触圧力を越える吸引力を生じなけ
ればならないからである。切換え過程の第２相
中、すなわちダイヤフラムが磁極間の中間位置を
通過した時、永久磁石３５の磁束および駆動コイ
ル３６の磁束は前述のように相加され、それ故、
コイルを流れる電流がオフに切り換えられる前に
反対方向にダイヤフラム１のスプリング領域３を
変形させるのに充分な力が与えられる。同じこと
はダイヤフラム１′と磁極５′，６′についても云
える。

２個の錠剤型接点は磁気的に直列に連結されて
いるから、２個の切換え接点は磁気結合され、そ
れ故、一方の接点がモニター用に使用され、他方
の接点が２安定ラツチリレーに使用されることが
でき、それはしばしば所望されるものである。も
しもモニターされている接点が故障によつてその
位置の１つに留つていたとしても、制御信号がオ
フに切換えられるや否やモニターされた接点の実
際の位置に対応した位置にそのモニターしている
接点が移動する。

上述の説明は偏倚された２安定リレーの動作モ
ードに関するものである。同じ原理によつて他の
リレー機能が実現できる。それらについて第４図
乃至第６図を参照に説明する。それらの図はそれ
ぞれリレーの断面図を示し、前の図と同一部分は
同一符号を使用している。また平面図は第３ａ図
から容易に理解できるものと思われるので省略す
る。

第４図はこの発明による永久磁石と２個の切換
え接点を備えた単安定リレーを示す。このリレー
は第３ａ図および第３ｂ図と同様の構造であり、
相違点は前の図でヨーク３３と３４との間に配置
されていた永久磁石３５が除かれ、強磁性材料の
ヨーク３４が永久磁石ヨーク４１によつて置換さ
れている点である。休止位置においては接点ｂと
b′が閉じている。もしも永久磁石４１のＮ極が接
点磁極６の側にあるならば、次のような磁束の通
路が生じる。すなわち、永久磁石のＮ極から接点
磁極６、ダイヤフラム１、磁極リング７／８、駆
動コイル磁心３７、磁極リング７′／８′、ダイヤ
フラム１′、磁極６′を通つて永久磁石４１のＳ極
に至る通路である。駆動コイル１が励磁され、そ
の磁束が永久磁石の磁束を少量でも越えるとダイ
ヤフラム１および１′はそれぞれ他方の位置に切
換えられメーク接点ａおよびa′が閉じる。駆動コ
イルの磁束の次の通路が生じる。すなわちコイル
磁心３７から磁極リング７／８、ダイヤフラム
１、接点磁極５、ヨーク３３、磁極５′、ダイヤ
フラム１′、磁極リング７′／８′、コイル磁心３
７の通路である。コイルの電流がオフにされると
永久磁石の磁束がブレーク接点ｂおよびb′の再閉
成を行なわせる。

第５図は永久磁石を備え単一の切換え接点が設
けられた２安定リレーを示す。この実施例では第
３ａ図および第３ｂ図のリレーと異なり、単一の
錠剤型接点３１が設けられているに過ぎない。こ
れは再び２安定リレーであるから、永久磁石の磁
束に対して特定の磁気ループが２つの接触状態の
それぞれに対して設けられなければならない。こ
の理由で２個の接点磁極５，６はそれぞれ強磁性
材料のヨーク５１，５２を介して２個の永久磁石
５３，５４の互に反対極性の磁極と相互連結され
ている。前記磁石の他方の磁極は駆動コイル３６
の磁心に磁気的に連結されている。２つの接点位
置のそれぞれにおいて、磁気ループは前記永久磁
石の一方に対しては閉じ、他方に対しては開いて
いる。

２個の永久磁石５３および５４の位置に単一の
永久磁石を設け、同じ効果を得るために磁心５５
をその中間位置を連結することもできる。

第６図には永久磁石を備え、単一の切換え接点
を設けた単安定リレーが示されている。その構造
は第５図のものと類似しているが第５図のヨーク
５１と永久磁石５３の直列連結は強磁性材料で作
られた単一のヨーク６１によつて置換されてい
る。駆動コイル３６で励磁されないと接点ｂが閉
じている場合の第５図のリレーに対するのと正確
に同じ永久磁石磁束に対する磁気ループが生じ
る。駆動コイル３６の励磁によつて磁心５５の電
磁作用の磁束に対する磁気ループは磁極リング
７／８、ダイヤフラム１、磁極５およびヨーク６
１を経て閉じる。同じ効果はもしも第５図の永久
磁石５３が対応する強磁性材料によつて置換され
ることにもつても達成される。

このリレーは非常に寸法が小さく、ハーメチツ
クシールされた錠剤型接点内に含まれたダイヤフ
ラムを除けば可動部分を有しないから、前記リレ
ーは集積回路のような標準のDILパツケージ内に
モールドすることができる。錠剤型接点および駆
動コイルは対応する端子に接続しなければならな
い。

以上説明したこの発明のリレーは、排気され或
は所望の組成のガスを充填することができる同じ
ハーメチツクシールされた全て同じ錠剤型接点を
使用するリレーフアミリーを提供する。1kVより
高い接点の破壊導通電圧を得ることが可能であ
る。駆動コイル磁心を経てのみ閉じる磁気ループ
を有する永久磁石の使用により、リレーは約
30mW程度の駆動電力が必要であるに過ぎず、そ
れ故市販のTTL回路の出力信号により直接制御
が可能である。両方向切換えリレーが接点の磁気
的結合によつて提供される。ダイヤフラムは唯一
の可動部品であり、短いスイツチング時間および
はね返り時間と長い寿命をもたらす非常に小質量
のものである。標準のDILパツケージ中にリレー
を設けることを可能にする小さい寸法は集積回路
と共に印刷回路板上にリレーを取り付ける時の面
積を節減することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリレーに使用される接点装置
の断面図、第２図は第１図の接点装置のダイヤフ
ラムの平面図、第３ａ図および第３ｂ図は２個の
切換え接点を有する２安定リレーの平面図および
断面図、第４図は２個の切換え接点を有する単安
定リレーの断面図、第５図および第６図は単一の
切換え接点を有する２安定リレーおよび単安定リ
レーの断面図である。 １…ダイヤフラム、２…縁部領域、３…スプリ
ング領域、４…接点領域、５，６…磁極、７，８
…磁極リング、９…スペーサ、１０…ガラス対金
属シール、３１，３２…接点装置、３３，３４，
５１，５２，６１…ヨーク、３５，４１，５３，
５４…永久磁石、３６…駆動コイル、３７…駆動
コイル磁心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切換え接点を備えた１個以上のハーメチツク
   シールされた接点装置を具備し、この接点装置
   は、その可動接点は弾性強磁性ダイヤフラムから
   なり、その固定接点は強磁性材料の接点磁極より
   なり、その接点磁極は磁極リング内にそれと磁気
   的および電気的に絶縁された状態でハーメチツク
   シールされて設置されており、２個の磁極リング
   とダイヤフラムは相互に磁気的および電気的に接
   続されると共に駆動コイルの磁心とも磁気的に接
   続されており、磁気回路は外部素子を介して閉路
   される如く構成されており、 外部磁気回路は、１個以上の永久磁石を具備
   し、この永久磁石の磁気回路は磁心を経由しての
   み閉じられてそれによりリレー接点の切換えが永
   久磁石の磁束の方向と反対方向に磁心中に電磁的
   に磁束を発生することによつて行なわれる如く構
   成されていることを特徴とするミニアチユア型電
   磁リレー。 ２ 切換え接点を有する２安定リレーとして構成
   され、２個の接点装置が設けられ、それら２個の
   接点装置の対応する接点磁極は強磁性材料のヨー
   クを介して磁気的に連結され、かつ電気的に絶縁
   されており、永久磁石は棒状磁石であつてその縦
   軸は２個のヨークの延在する方向に垂直であり、
   その磁極はそれぞれ前記ヨークの一方と磁気的に
   連結され、２個の安定状態の接続位置のそれぞれ
   に対して永久磁石の磁束のための磁気ループは異
   なる経路を経て閉じられ、１つの接触位置におけ
   る磁心を通る前記磁束の方向は他の接触位置にお
   ける方向と反対となるように構成されている特許
   請求の範囲第１項記載のリレー。 ３ ２個の切換え接点を有する単安定リレーとし
   て構成され、２個の接点装置が設けられ、それら
   ２個の接点装置の対応する２個の接点磁極は強磁
   性材料のヨークにより相互に連結され、他の２個
   の接点磁極は永久磁石材料のヨークにより相互に
   連結され、これら両連結は非電導的であるが磁気
   的には接続されるように形成され、駆動コイルの
   励磁されないときには永久磁石の磁束に対する磁
   気ループはダイヤフラムが一方の接点磁極と接触
   した位置にするように前記磁心を通つて閉路さ
   れ、駆動コイルの励磁により電磁的な磁束に対す
   る別の磁気ループがダイヤフラムを他方の接点磁
   極と接触させる如く構成されている特許請求の範
   囲第１項記載のリレー。 ４ １個の切換え接点を有する２安定リレーとし
   て構成され、１個の接点装置が設けられてその２
   個の接点磁極はそれぞれ強磁性材料のヨークを介
   して永久磁石のそれぞれ反対極性の磁極と電気的
   に絶縁された状態で磁気的に接続され、永久磁石
   の中間点は磁心と磁気的に連結され、２個の安定
   状態の接触位置のそれぞれに対して永久磁石の磁
   束に対する磁気ループが異なる経路を経て閉じら
   れ、磁心を通る磁束の方向が一方の接触位置では
   他方の接触位置のときの方向と反対である如く構
   成されている特許請求の範囲第１項記載のリレ
   ー。 ５ ２個の強磁性ヨークが２個の永久磁石の反対
   極性の磁極と連結され、それら永久磁石の他方の
   磁極は磁心に磁気的に連結されている特許請求の
   範囲第４項記載のリレー。 ６ １個の切換え接点を有する単安定リレーとし
   て構成され、１個の接点装置が設けられ、その一
   方の接点磁極は強磁性材料の第１のヨークを介し
   て励磁コイル磁心に磁気的に連結され、他方の接
   点磁極は強磁性材料の第２のヨークを介して永久
   磁石の一方の磁極と磁気的に連結され、この永久
   磁石の他方の磁極は励磁コイル磁心に磁気的に連
   結され、駆動コイルの励磁されないときには永久
   磁石の磁束に対する磁気ループはダイヤフラムが
   一方の接点磁極と接触した状態になるように磁心
   を通つて閉じ、駆動コイルが励磁されると電気的
   な磁束に対する他方の磁気ループがダイヤフラム
   を他方の接点磁極と接触するように閉じる如く構
   成されている特許請求の範囲第１項記載のリレ
   ー。