JPH0636636A - 接点開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐溶着性能がさらに高められるとともに、電
磁石の衝突音が低減できる接点開閉装置の提供。 【構成】 電磁石E と、耐溶着性能の良好な接点対10と
接触抵抗性能の良好な接点対20とを有する接点開閉装置
において、電磁石E に、磁極面3cと接極子6c間に永久磁
石7 の磁力により保持されるものであって、接極子6cが
磁極面3cに吸引されるとき接極子6cによって永久磁石7
による保持力に抗して移動せしめられ、かつ移動せしめ
られたとき接極子6cと磁極面3cの接触を阻害しない磁性
緩衝体9 を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ負荷やラン
プ負荷等の突入電流が大きい負荷を開閉する接点開閉装
置、特にそのような負荷を開閉する電磁リレー用として
好適な接点開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、電磁リレーに用いられる接点
開閉装置は、固定接点に接離する可動接点を設けた可動
接点板を電磁石により駆動して接点開閉動作を行う。

【０００３】ところで、コンデンサ負荷やランプ負荷等
を開閉した場合、大きな突入電流が流れ、それによって
発生するアークにより接点溶着が起こるときがある。こ
れを防止するために、接点材料にタングステンのような
耐溶着性能の良好なものを用いることが考えられる。し
かしこの場合、タングステンのような材料は抵抗値が大
きいので接点閉成状態における温度上昇が大きくなる。

【０００４】そこで、耐溶着性能の良好な接点対と接触
抵抗性能の良好な接点対とを有してこれらが並列接続関
係にあり、それぞれの可動側接点を設けた接点板が電磁
石の可動部材、すなわちアマチヤを保持した可動枠によ
って駆動され、かつ耐溶着性能の良好な接点対は接点閉
成動作時には先に接触し、接点開成動作時には後に開離
し、従って接点閉成状態では接触抵抗性能の良好な接点
対が接触している接点開閉装置が提案されている (例え
ば、実公昭51-23863号、実公昭55-42341号、特開昭61-
233919号、特開昭62-71137号、特開昭62-71138号等) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した接点開閉装置
にあっては、耐溶着性能の良好な接点対が投入されて次
に接触抵抗性能の良好な接点対が投入されるまでの投入
時間差があまり大きくとれない。

【０００６】すなわち上記した接点開閉装置を双安定電
磁石により駆動した場合のばね (可動接点板) 負荷と吸
引力の特性図は、図11に示すようになる。図において、
横軸は電磁石の可動部材のストローク、縦軸はばね負荷
と吸引力であり、FBはばね負荷、FSはセット (投入) 時
吸引力、FRはリセット (遮断) 時吸引力、F0は無励磁時
吸引力である。図11から明らかなように、セット時のば
ね負荷は、ストロークx1地点で耐溶着性能の良好な接点
対が投入されて増大し、ストロークx2地点で接触抵抗性
能の良好な接点対が投入されてさらに増大する。

【０００７】そして、接点の動作特性は図12に示すよう
になる。図において、横軸は時間、縦軸は電磁石の可動
部材の変位M とその速度V である。図12から明らかなよ
うに、時間t1時点で耐溶着性能の良好な接点対が投入さ
れ、時間t2時点で接触抵抗性能の良好な接点対が投入さ
れる。そして、耐溶着性能の良好な接点対が投入されて
次に接触抵抗性能の良好な接点対が投入されるまでの変
位 (ストローク) 差Δx_2-1は元々小さく (図11参照) 、
そのうえ電磁石の可動部材の速度V は十分大きくなって
いるため、耐溶着性能の良好な接点対が投入されて次に
接触抵抗性能の良好な接点対が投入されるまでの投入時
間差Δt_2-1はあまり大きくとれないのである。その結
果、突入電流が流れているときに接触抵抗性能の良好な
接点対が投入される危険性があり、そのような場合には
接点溶着が発生することとなる。

【０００８】また、電磁石の可動部材、すなわちアマチ
ヤを保持した可動枠の速度V が大きいため、これが磁性
部材、例えば固定鉄心の磁極面に衝突したときの衝突音
も大きくなる。

【０００９】図12におけるCaは耐溶着性能の良好な接点
対の開閉状態、Cbは接触抵抗性能の良好な接点対の開閉
状態、Ipは突入電流を示している。

【００１０】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、耐溶着性能がさらに高め
られるとともに、電磁石の衝突音が低減できる接点開閉
装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の接点開閉装置は、コイルを巻装するととも
に磁極面を有した磁性部材と、磁極面に吸引離反する接
極子を有したアマチヤと、アマチヤを保持する可動枠
と、磁性部材とアマチヤを含む磁気回路に介挿された永
久磁石と、を備えた電磁石を有し、耐溶着性能の良好な
接点対と接触抵抗性能の良好な接点対とを有してこれら
が並列接続関係にあり、それぞれの可動側接点を設けた
可動接点板が電磁石の可動枠によって駆動される接点開
閉装置において、前記電磁石は、前記磁極面と接極子間
に永久磁石の磁力により保持されるものであって、接極
子が磁極面に吸引されるとき接極子によって永久磁石に
よる保持力に抗して移動せしめられ、かつ移動せしめら
れたとき接極子と磁極面の接触を阻害しない磁性緩衝体
を設けた構成としている。

【００１２】

【作用】この構成によれば、電磁石のアマチヤは永久磁
石の磁力により保持された磁性緩衝体を移動させること
によってその動作速度が低減し、従って耐溶着性能の良
好な接点対が投入されて次に接触抵抗性能の良好な接点
対が投入されるまでの投入時間差Δt_2-1が大きくとれる
とともに、アマチヤ固定鉄心の磁極面に衝突したときの
衝突音も小さくなる。

【００１３】

【実施例】以下、電磁リレーに適用した本発明の一実施
例を図１乃至図６に基づいて説明する。

【００１４】B は電磁リレーR の基台で、後述する接点
開閉装置、すなわち電磁石E や耐溶着性能の良好な接点
対10と接触抵抗性能の良好な接点対20の各部材を取着配
設している。C は基台B とともにハウジングを形成する
ケースである。

【００１５】この電磁石E は、コイル4 を巻装した磁性
部材1 、永久磁石7 を含むアマチヤ6 を保持する可動枠
8 、そして磁性緩衝体9 を主要構成部材としている。

【００１６】磁性部材1 は、ヨーク2 と固定鉄心3 より
なる。ヨーク2 は、平板状の基片2aと、その一端を略直
角に折曲してなる固着片2bと、その他端側の両側部を略
直角に折曲してなる対向脚片2c,2c を有する。固定鉄心
3 は、磁性板材製であって狭幅部3aと広幅部3cにて略Ｔ
字状をなしており、広幅部3cが後述のアマチヤに対する
磁極面となる。この広幅部 (磁極面)3c は、その先端側
の両面を所定深さに切除した形状である緩衝体用凹所3
d,3d が形成されている。この緩衝体用凹所3d,3d に
は、後述する磁性緩衝体が位置する。

【００１７】コイル4 は、コイル枠5 に巻回され、その
コイル枠5 の内孔5aに固定鉄心3 の狭幅部3aが挿通す
る。コイル枠5 は、内孔5aを設けた巻胴部の両端に鍔部
5b,5cを有する。一方の鍔部5bには、コイル端子4a,4a,4
aを貫通保持するとともに、上方端面に後述する可動枠
の回動支点となる軸部5dが形成してある。

【００１８】磁性部材1 は、コイル枠5 の内孔5aに挿通
した固定鉄心3 の狭幅部3aの端部をヨーク2 の固着片2b
に固着することにより組立てられる。

【００１９】アマチヤ6 は、２個の接極子6c,6c とこれ
らに挟持された永久磁石7 とよりコ字状をなして可動枠
8 に保持される。可動枠8 は、樹脂製であり、固定鉄心
3 の長さに対応する基部8aを有し、一端側にコイル枠5
の軸部5dに嵌合する軸受部8d、中間部両側に接点板駆動
用の駆動部8b,8c 、他端側にアマチヤ6 を保持するため
の保持部8eを形成している。一方の駆動部8bは、後述す
る耐溶着性能の良好な接点対10の可動接点板に対し、リ
フトオフ形式の第１駆動部P1とフレキシャー形式の第２
駆動部P2が可動接点板を挟んで所定間隙でもって対向す
るように設けてある。他方の駆動部8cは、後述する接触
抵抗性能の良好な接点対20の可動接点板に対向してい
る。従って可動枠8 の軸受部8dをコイル枠5 の軸部5dに
嵌合させると、各接点対10,20 に対しては前述の通りで
あり、アマチヤ6 の接極子6c,6c の内方面が固定鉄心3
の広幅部 (磁極面)3c に対面し、コイル4 の励磁を制御
することにより接極子6c,6c が広幅部 (磁極面)3c と吸
引離反する。

【００２０】磁性緩衝体9 は、図４に示すように、磁性
板材製であり、対向片9c,9c と連結片9aにてコ字状をな
している。磁性緩衝体9 の厚さと緩衝体用凹所3d,3d の
深さの関係は重要であって、緩衝体用凹所3d,3d の深さ
が磁性緩衝体9 の厚さと同等以上であるようにする。ま
た、対向片9c,9c は、その内法は緩衝体用凹所3d,3dに
挟まれた広幅部 (磁極面)3c の厚さより大きく、その外
法はアマチヤ6 の接極子6c,6c 間より小さく設定する。
この磁性緩衝体9 は、いずれかの対向片9cが磁極面3cと
接極子6c間に永久磁石7 の磁力により保持される。

【００２１】このような電磁石E は、コイル端子4a,4a,
4aを基台B に貫通固定することにより、その略中央に取
着される。

【００２２】耐溶着性能の良好な接点対10は、タングス
テンのような材料にて形成された固定接点11と可動接点
12よりなる。固定接点11は、固定接点端子13に固着さ
れ、この固定接点端子13は基台B に貫通固定される。可
動接点12は、可動接点端子15に固着された可動接点板14
に固着され、この可動接点端子15も基台B に貫通固定さ
れる。

【００２３】この接点対10は、接点開成 (開極) 動作の
ときはリフトオフ形式であって駆動部8bの第１駆動部P1
により押し上げられ、接点閉成 (投入) 動作のときはフ
レキシャー形式であって駆動部8bの第２駆動部P2により
押し下げられるように駆動される。

【００２４】接触抵抗性能の良好な接点対20は、銀合金
のような材料にて形成された固定接点21と可動接点22よ
りなる。固定接点21は、固定接点端子23に固着され、こ
の固定接点端子23は基台B に貫通固定される。可動接点
22は、可動接点端子25に固着された可動接点板24に固着
され、この可動接点端子25もやはり基台B に貫通固定さ
れる。

【００２５】この接点対20は、フレキシャー形式、すな
わち常開形式であり、他方の駆動部8cに押圧駆動されな
いときは開成状態にある。なお、この実施例の他方の駆
動部8cは、可動接点板24を隙間を介在させて挟むような
形状にしてリフトオフ形式の機能も持たせているが、こ
れは必須の条件ではない。

【００２６】これら両接点対10,20 は、並列接続関係に
あり、それぞれの可動側接点12,22を設けた可動接点板1
4,24 が電磁石E によって駆動され、かつ耐溶着性能の
良好な接点対10は接点閉成動作時には先に接触し、接点
開成動作時には後に開離するよう設定してある。

【００２７】かかる接点開閉装置における電磁石E の磁
性緩衝体9 の作用について、アマチヤ6 の動作を示す図
５(a) 乃至(c) により説明する。(a) は、アマチヤ6 の
左方の接極子6cが固定鉄心3 の磁極面3cに吸引されてい
る状態である。この場合、コイル4 が励磁されていなく
ても永久磁石7 の磁力によってその状態が保持される。
また、磁性緩衝体9 は、左方の対向片9cが左方の緩衝体
用凹所3d内に位置してやはり永久磁石の磁力により保持
されている。そして左方の対向片9cが左方の接極子6cと
固定鉄心3 の磁極面3c間に介在しているが、接極子6cと
磁極面3cの直接の接触を阻害することはない。

【００２８】この状態で、固定鉄心3 に流れる永久磁石
7 の磁束を打ち消す方向の磁束を流すべくコイル4 を励
磁すると、コイル4 による磁束は右方の接極子6cにも流
れてそれを吸引し、アマチヤ6 は矢符方向に移動し始め
る。そして(b) に示すように、右方の接極子6cが右方の
対向片9cに当接する。従ってアマチヤ6 は、永久磁石7
の保持力によって保持されている磁性緩衝体9 を、その
保持力に抗して移動させながら移動し、(c) に示すよう
に、右方の接極子6cが固定鉄心3 の磁極面3cに吸引され
る。

【００２９】(c) の状態でコイル4 が励磁されなくなっ
ても、アマチヤ6 は永久磁石7 の磁力によってその状態
が保持され、また磁性緩衝体9 も右方の対向片9cが右方
の緩衝体用凹所3d内に位置してやはり永久磁石の磁力に
より保持されている。そして右方の対向片9cが右方の接
極子6cと固定鉄心3 の磁極面3c間に介在しているが、接
極子6cと磁極面3cの直接の接触を阻害することはないの
である。

【００３０】従って各接点対10,20 の各可動接点板14,2
4 は、永久磁石7 を含むアマチヤ6を保持した可動枠8
の駆動部8b,8c により駆動されて接点開閉動作を行う。
このような動作におけるアマチヤ6 は、その移動速度を
低減させられて磁極面3cに衝突するので、耐溶着性能の
良好な接点対が投入されて次に接触抵抗性能の良好な接
点対が投入されるまでの投入時間差Δt_2-1が大きくと
れ、しかもその際の衝突音が低減できるのである。

【００３１】換言すれば、磁性緩衝体9 は、接極子が磁
極面に吸引されるとき接極子によって永久磁石による保
持力に抗して移動せしめられ、かつ移動せしめられたと
き接極子と磁極面の接触を阻害しないよう作用するので
ある。このことは、前述した作用に加え、衝突音低減の
ために固定鉄心に緩衝部材を貼りつけたものに比して、
吸引力特性図における本来の全ストロークが減少するこ
とがなく、アマチヤを保持するための各吸引力が小さく
なることがない、という作用をもたらす。

【００３２】(c) の状態からアマチヤ6 を逆方向に移動
させるには、先の場合とは逆方向の磁束が流れるように
コイル4 を励磁すればよく、磁性緩衝体9 が先の場合と
同様に作用してアマチヤ4 は(a）の状態に戻る。

【００３３】さらに詳しく、接点等の動作特性を図12に
示した従来例のものと対比させると、図６に示すように
なる。図において、横軸は時間、縦軸は電磁石E の可動
部材の変位M とその速度V である。図６から明らかなよ
うに、時間t1時点で耐溶着性能の良好な接点対10が投入
され、時間t2時点で接極子6cが磁性緩衝体9 に当接し、
そして時間t3時点で接触抵抗性能の良好な接点対20が投
入される。従って、耐溶着性能の良好な接点対10が投入
されて次に接触抵抗性能の良好な接点対20が投入される
までの変位 (ストローク) 差は従来のものに比して大さ
く、そのうえ電磁石の可動部材の速度V は小さいので、
前述した通り、耐溶着性能の良好な接点対10が投入され
て次に接触抵抗性能の良好な接点対20が投入されるまで
の投入時間差Δt_2-1は大きくとれるのである。その結
果、突入電流が流れているときに接触抵抗性能の良好な
接点対20が投入される危険性は極めて減り、接点溶着は
発生しにくくなる。また、当然にしてアマチヤ6 の衝突
音も小さくなる。

【００３４】図６におけるCaは耐溶着性能の良好な接点
対の開閉状態、Cbは接触抵抗性能の良好な接点対の開閉
状態、Ipは突入電流を示している。また、可動部材の変
位Mの曲線における(a)(b)(c) は図５のそれに対応して
いる。

【００３５】図７は、磁性緩衝体9 と固定鉄心3 の磁極
面3cの変形例である。このものは、緩衝体用凹所3d,3d
に挟まれた広幅部 (磁極面)3c の先端側中央に貫通凹所
3eを設け、磁性緩衝体9 の連結片9aを細幅にして貫通凹
所3eに位置するようにしている。このものは、固定鉄心
3 の長手方向に対応する電磁石装置の長さを短くでき、
しかも磁性緩衝体9 の保持がより確実になる。

【００３６】図８は、同じく別の変形例である。このも
のは、緩衝体用凹所3d,3d を広幅部(磁極面)3c の片側
(図において、上方側) にのみ設け、さらにその中央に
貫通凹所3eを設け、磁性緩衝体9 の細幅の連結片9aを貫
通凹所3eに位置するようにしている。

【００３７】図９は、同じくさらに別の変形例である。
このものは、緩衝体用凹所3d,3d を広幅部 (磁極面)3c
の中央に設け、さらにその中央に貫通孔3fを設け、磁性
緩衝体9 の連結片9aを段付き丸棒状にして貫通孔3fに貫
通させ、そして対向片9c,9cをかしめ固着している。こ
のものは、磁性緩衝体9 の保持が前述の変形例よりさら
に確実になる。

【００３８】図10は、図７あるいは図８の磁性緩衝体9
の変形例で、２個の磁性板材製の対向片9c,9c と非磁性
板材製の連結片9aを別々に形成し、後で一体化したもの
である。

【００３９】なお、実施例あるいは変形例では、永久磁
石はアマチヤを構成する部材としたもので説明している
が、磁性部材、すなわちヨークや固定鉄心に介挿するよ
うにしてもよい。また、磁性緩衝体の形状やそれの保持
構造等は適宜の変更が可能である。また、本発明の接点
開閉装置は、電磁リレーの種々の形式のものに適用でき
ることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】本発明の接点開閉装置は、電磁石のアマ
チヤは永久磁石の磁力により保持された磁性緩衝体を移
動させることによってその動作速度が低減し、従って耐
溶着性能の良好な接点対が投入されて次に接触抵抗性能
の良好な接点対が投入されるまでの投入時間差Δt_2-1が
大きくとれて耐溶着性能がさらに高められるとともに、
アマチヤ固定鉄心の磁極面に衝突したときの衝突音も小
さくなる

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁リレーに適用した本発明の一実施例を示す
分解斜視図である。

【図２】その平面図である。

【図３】その斜視図である。

【図４】その要部分解斜視図である。

【図５】(a) 乃至(c) はアマチヤの動作説明図である。

【図６】接点等の動作特性図である。

【図７】磁性緩衝体と固定鉄心の変形例を示す要部分解
斜視図である。

【図８】その別の変形例を示す要部分解斜視図である。

【図９】そのさらに別の変形例を示す要部分解斜視図で
ある。

【図10】その磁性緩衝体の変形例を示す斜視図である。

【図11】従来例の吸引力特性図である。

【図12】その接点等の動作特性図である。

【符号の説明】

1 磁性部材 2 ヨーク 3 固定鉄心 3c 広幅部 (磁極面) 3d 緩衝体用凹所 4 コイル 5 コイル枠 6 アマチヤ 6c アマチヤの接極子 7 永久磁石 8 可動枠 9 磁性緩衝体 9a 磁性緩衝体の連結片 9c 磁性緩衝体の対向片 10 耐溶着性能の良好な接点対 11 耐溶着性能の良好な接点対の固定接点 12 耐溶着性能の良好な接点対の可動接点 20 接触抵抗性能の良好な接点対接点 21 接触抵抗性能の良好な接点対接点の固定接点 22 接触抵抗性能の良好な接点対接点の可動接点 E 電磁石装置 R 電磁リレー B 電磁リレーの基台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを巻装するとともに磁極面を有
   した磁性部材と、磁極面に吸引離反する接極子を有した
   アマチヤと、アマチヤを保持する可動枠と、磁性部材と
   アマチヤを含む磁気回路に介挿された永久磁石と、を備
   えた電磁石を有し、耐溶着性能の良好な接点対と接触抵
   抗性能の良好な接点対とを有してこれらが並列接続関係
   にあり、それぞれの可動側接点を設けた可動接点板が電
   磁石の可動枠によって駆動される接点開閉装置におい
   て、前記電磁石は、前記磁極面と接極子間に永久磁石の
   磁力により保持されるものであって、接極子が磁極面に
   吸引されるとき接極子によって永久磁石による保持力に
   抗して移動せしめられ、かつ移動せしめられたとき接極
   子と磁極面の接触を阻害しない磁性緩衝体を設けたこと
   を特徴とする接点開閉装置。