JPH0447615A

JPH0447615A - 開閉スイッチ

Info

Publication number: JPH0447615A
Application number: JP15342890A
Authority: JP
Inventors: Michio Hasegawa; 長谷川　迪雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1992-02-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電流を開閉するスイッチに係り、さらに詳し
くは超磁歪合金を用いた開閉スイッチに関する。

（従来の技術）従来から、磁界によって開閉するスイッチとして、リー
ドスイッチが知られている。

第３図は、リードスイッチの一例の構成を示す図である
。図中、１．２は強磁性体からなる一対のリードであり
、これら強磁性体リード１．２はガラス管３等の密閉容
器内に配置されている。また、強磁性体リード１．２の
対向した面には、それぞれ接触子４．５が設置されてお
り、ガラス管３の外周側に設けられた励磁コイル６によ
る外部磁界に応じて、接触子４．５による接点部７が開
成または開離し、それに伴って電流の接続を行うよう構
成されている。すなわち、電気回路と磁気回路とが同一
の媒体（リード）を有するスイッチである。

例えば、外部磁界を印加した時に接点部７が閉成し、電
流が流れる構造のものについて述べると、スイッチ機能
は以下のようになる。外部磁界が無い場合には、接点部
７は開離した状態にあり、電流は流れない。一方、外部
磁界か印加されると、この磁界によって強磁性体リード
１．２がそれぞれ弾性変形を起こして曲がり、接点部７
が閉成されて電流が流れる。外部磁界を取除くと、強磁
性体リード］、２に加わる曲げ応力は取り除かれるため
、強磁性体リード１．２は元の状態に戻り、接点部７は
開離して電流は切断される。

このようなリードスイッチは、接点部７がガラス管３等
の内部に封じ込められており、ガラス管３の外周に設け
られた励磁コイル６による磁場によって、非接触に接点
部７を開閉することができるため、ガラス管３内に例え
ば不活性ガスを封入しておけば、接点部７を常に清浄に
保つことができ、信頼性において有利である。用途とし
ては、通常０．５Ａ〜Ｉ八程度へ場合に使用される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、近年、電気・電子部品に対する小型化の要望
は、より一層強まっており、上述したようなリードスイ
ッチに対しても小型で、信頼性の高いものが望まれてい
る。

しかしなから、上述したようなリードスイッチの小形化
を考えた場合、リード片自体をあまり厚くすることがで
きないため、リード片の曲げ応力をあまり大きくするこ
とはできはない。したがって、接点部か外部磁界によっ
て閉成し、電流が流れている時のジュール熱等によって
接点部が溶着したような場合において、外部磁界を取除
いた時にリード片が元の状態（接点部が開離した状態）
に戻ろうとする力が弱いため、外部磁界を取除いただけ
では、溶着部を引き離して接点部を開離することができ
なくなる可能性がある等、信頼性に欠けるという問題が
ある。

このようなことから、接触子の開閉を非接触で行うこと
ができ、かつ小型化した際にも信頼性が低下することの
ないスイッチが強く望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、接触子の開閉を非接触で行うことができ、かつ開
閉動作の信頼性に優れた開閉スイッチを提供することを
目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するだめの手段）すなわち本発明の開閉スイッチは、一対の接触子と、一
端が固定され、前記一対の接触子の少なくとも一方に接
合された少なくとも　１つの磁歪合金片と、前記磁歪合
金片の周囲に配設され、該磁歪合金片に磁界を印加する
磁界発生手段とを具備し、前記磁界発生手段により前記
磁歪合金片の長さを変位させることによって、前記一対
の接触子を開閉することを特徴とするものである。

なお、接触子の双方を磁歪合金て駆動してもよいし、一
方を固定としてもよい。さらに、磁歪合金で駆動する接
触子は、必しも磁歪合金片と機械的に接合している必要
はなく、駆動力が伝わる接合であれば直接接合している
必要はない。

（作　用）本発明の開閉スイッチにおいては、磁界の印加による磁
歪合金片の長さ方向への変位を利用して一対の接触子を
開閉している。この開閉動作は、外部からの磁界によっ
て非接触で操作できると共に、開離操作による引剥し力
が著しく大きいため、接点部が溶着したような場合にお
いても、高信頼性の下で開閉動作を行うことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例の超磁歪合金スイッチの構
成を示す図である。

図中、１１．１２は磁歪合金片てあり、これら磁歪合金
片］１、］２はガラス管１３等からなる密閉容器内に、
該磁歪合金片１１．１２の長手方向がその変位方向とな
るように対向して配置されている。これら磁歪合金片１
１．１．２は、それぞれ一方の端部がガラス管１３内に
設置された固定部材１４．１５に固定されており、かつ
それぞれ他方の端部に接触子１６．１７が接合固定され
ている。

上記磁歪合金片１１、］２としては、従来から磁歪材料
として使用されているＮｉ系合金、Ｆｅ−Ａ　Ｉ系合金
、フェライト系材料等を用いることも可能であるが、磁
歪の大きな材料を用いることか、スイッチの小形化、高
信頼化につながるため、希土類金属−遷移金属系のラー
ベス型金属間化合物からなる超磁歪合金を使用すること
が好ましい。このような超磁歪合金としては、原子比で
Ｒ（Ｐｅｌ−ｘ−ｙ　Ｃｏ、　Ｍ　ｙ　）（式中、Ｒは
Ｙを含む希土類元素から選ばれた少なくとも一種の元素
を、旧よＭｎ、　Ｎｉ、　Ｍｇ、　ＡＩ、Ｇａ。

Ｚｎ、　　Ｖ　　、　Ｚｒ、　Ｉｌｆ’、　　Ｔｊ、　
　Ｎｂ、　　Ｃｕ、　　Ａｇ、　　Ｓｎ、　ＭＯｌ　Ｓ
ｔおよびＩ３から選ばれた少なくとも一種の元素を示ず
し、Ｘ　％　ｙ％　Ｚは以下の式を満足する数を示す。

０≦Ｘ≦０．９５．０≦ｙ≦０．６．１．５≦２≦４．
０）を満足する組成を有する合金か例示され、具体的に
はＴｂ−Ｄｙ−Ｐｅ系合金、Ｔｂ−Ｄｙ　−Ｐｅ−Ｍｎ
系合金等である。また、５ＩＩＩＦｅ２やＥｒＦｅ２系
等の負の磁歪を有する磁歪合金の使用も可能である。

」二記一対の接触子１６．１７は、磁歪合金片１１．１
２の変位方向に所定の間隔を設けて対向して配置されて
いる。また、上記一対の接触子１６．１７は、銅線等の
伸縮自在なリード線１８．１９を介して、端子２０．２
１に電気的に接続されている。

また、上記の各構成部品が配置されたガラス管１３の両
端部は、端子２０，２１を突設された状態で封じられて
おり、その内部には不活性ガスが封入されている。そし
て、上記ガラス管］３の外周に、磁歪合金片１１．１２
への磁界印加手段として励磁コイル２２が巻回配置され
て、磁歪合金を用いた開閉スイッチが構成されている。

なお、上記磁界印加手段としては、永久磁石等を用いる
ことも可能である。

上記構成のスイッチの開閉動作は、以下に示す通りであ
る。

上記構成のスイッチは、励磁コイル２２に直流を流すこ
とによって、磁歪合金片］１．１２が磁化される構造に
なっている。励磁コイル２２に直流が流れていない時に
は、一対の相対する接触子１６．１７は、閉離の状態に
ある。そして、励磁コイル２２に直流を流すと、磁歪合
金の磁歪が正の場合には、磁歪合金１’＋’　１１．１
２の長さが伸びて接触子１６．１７が接触し、開成の状
態になる。

また、磁歪合金の磁歪が負の場合には、励磁コイル２２
に直流が流れている時には、磁歪合金片１］、１２の長
さは縮小し、接触子１６．１７は開離の状態にあり、励
磁コイル２２に直流が流れていない時には、磁歪合金片
１１．１２の長さは元の状態に戻り、接触子１６．１７
は開成の状態になる。

次に、接触子が溶着した際に、開離しようとした場合に
溶着部に働く引剥がし力について、第２図および第４図
を参照して、従来のリードスイッチと本発明の開閉スイ
ッチとを比較して説明する。

第２図は上記実施例の磁歪合金を用いたスイッチの溶着
部の引剥がし力を説明するだめの図であり、第４図は従
来のリードスイッチについての説明図である。これらの
図において、いずれも（ａ）は開離状態を、（ｂ）は閉
成状態を示す。ここでは、磁歪が正の超磁歪合金を用い
た場合について説明する。したがって、第２図および第
４図において、（ａ）は磁界をかけていない状態、（ｂ
）は磁界をかけた状態である。なお、図中Ωは磁歪合金
片および強磁性体リードの長さを、ｂはその幅を、ｈは
その厚さを示すものとする。

従来のリードスイッチの場合（第４図）では、引剥がし
力Ｆ１は、４Ω　３　　　　　　　　　　　　・・・　（１）で表
され、超磁歪合金を用いたスイッチの場合（第２図）で
は、引剥がし力Ｆ２は、Ｆ２＝＝　　Ｅ　’　ｙ Ω　　　　　　　　　　・・・（ＩＩ）で表される。な
お、式中、Ｅはヤング率を示すものとする。

一例して、ρ＝　　Ｉｃｍ、　ｂ　＝　　２ｍｍ、　ｈ
　＝　　１ｍｍの場合について、Ｅ（ヤング率）が等し
いものと考えて引剥がし力の比を求めると、Ｆ　２　／Ｆ　、　＝　　２ＸＩ−０’　　　　　　　
　　・・・（ｍ）となり、本発明による磁歪合金を用い
たスイッチの方が、リードスイッチに比べて引剥がし力
は著しく大きいことが分る。したがって、溶着を考慮し
た場合、」１記超磁歪合金を用いたスイッチの方が信頼
性に優れていると言える。

］０また、開離状態における耐圧に関しては、ρ−１．ｃｍ
、飽和磁歪λ５−１０−３とした場合においては、ギャ
ップは１０〜’ｃｍとなり、例えばＮ２ガス中において
、２００■以下であれば充分に耐圧は保たれ、開離時の
アークが消滅するのに充分な大きさが得られる。

実際に第１図において、ρ−５ｃｍ５　ｂ　＝　５ｍｍ
。

ｈ＝Ｉｍｍの寸法を有する　２個の超磁歪合金片（組成
：　Ｔｂｏ、　ｒ　Ｄｙｕ、　７　ｒｅ、　９　、飽和
磁歪：約１Ｏ−３）　１］、１２を用意し、その先端に
Ａｇ製の接触子１６．１７をそれぞれ取付けて電気接点
を構成し、接触子］６．１７間（２ｙ）を約１００μｍ
の距離だけ離した状態で、これらをＡｒガスで満たされ
ているガラス管１３内に封入して、上記超磁歪合金片１
１．１２の他端をガラス管１３に固定し、ガラス管１３
の外側に磁化用の巻線（励磁コイル２２）を施して、外
形寸法が約１１ｃｍＸ　　Ｉ−ｃｍφのスイッチを作製
した。

外部の巻線により　８００ＡＴの直流磁場を印加した状
態では、接触子１６．１７は開成の状態にあり、この状
態で５０　Ｈｚ　、　Ｌ　Ａの電流を流している状態で
磁場を零にしたところ、接触子は開離の状態に変化し、
電流は流れなくなった。以上のことから、本発明の磁歪
合金を用いたスイッチは、電流スイッチとしての機能を
十分にもすることを確認した。

なお、上記実施例では接触子の双方に磁歪合金片を接合
固定した例について説明したか、磁歪合金の磁歪の大き
さによってはいずれか一方の接触子のみに磁歪合金片を
接合した構造によっても、本発明による効果を得ること
が可能である。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明による開閉スイッチにおい
ては、接点部が溶着した場合の開離操作による引剥がし
力が著しく大きいため、磁歪合金を用いて耐溶着性に優
れ、信頼性の高いスイッチを提供することがｒ’ｉｆ能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の開閉スイッチの構成を示す
断面図、第２図（ａ）および（ｂ）は本発明の開閉スイ
ッチの接触子に働く開離力を説明するための図、第３図
は従来のリードスイッチの構成を示す断面図、第４図（
ａ）および（ｂ）は従来のリードスイッチの接触子に働
く開離力を説明するための図である。１１、］２・・・・・・磁歪合金片　１３・・・・・・
ガラス盾、］４．１−５・・・・・・固定部材、１６．
１７・・・・・・接触子、］８、］９・・・・・・リー
ド線、２０．２１・・・・・・端子、２２・・・・・・
励磁コイル。出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims

【特許請求の範囲】一対の接触子と、一端が固定され、前記一対の接触子の少なくとも一方に
接合された少なくとも１つの磁歪合金片と、前記磁歪合金片の周囲に配設され、該磁歪合金片に磁界
を印加する磁界発生手段とを具備し、前記磁界発生手段により前記磁歪合金片の長さを変位さ
せることによって、前記一対の接触子を開閉することを
特徴とする開閉スイッチ。