JPS6032218A - 感温スイッチ - Google Patents

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】 本発明は磁気によって開閉するシードスイッチに関する
ものである。

一般に、封止接点のリードスイッチの典型的なものは、
接点を有した一対の磁性リードをガラス容器に封入して
いる。両方のリードは各々の自由端部で空隙をおいて、
お互に重なり合った片持ばねの形でガラス容器に封じ込
まれている。磁場源から磁場が与えられると両リードは
接触して電気通路となり、磁場が除去されると電気通路
を遮断するようにはね戻る。

近年、この種のリードスイッチの改良が進むにつれて大
きな負荷を開閉する事が可能になってきたが、この種の
リードスイッチはリードし流れる電流によって発生する
磁場の影響が接点劣化を早めるように働き、結果としで
あるレベル以上の大きな負荷を開閉出来ないという欠点
があった。

本発明はこれらの欠１点を除去するだけでなく。

リードに流れる電流によって発生ずる磁場の影響や静電
吸引力を逆に利用し、接点劣化を少なくシ、大きな負荷
を開閉出来るリードスイッチ。

及びそのリードスイッチと感温磁性体、永久磁石の組合
せからなる大きな接点容量をもつ感／１１４スイッチを
提供する事を目的とする。

本発明の構成は基本的に次の通りである。接点を有した
略平行の一対のリードをガラス容器に封入している。片
側のリードは主磁性リードであり、他のリードは機能的
に非磁性のリードである。各々の自由端部は接触した片
持支持の形で接点をもち、適当な抑圧で接触している状
態でガラス容器に封じ込まれている。主磁性リードはば
ね性を有し、そのスティノネスは磁気吸引力によってた
わみが出る大きさである。さらに主磁性リードの自由端
部の非磁性リードの接点とは反対の面と空隙を介して対
向する自由端部を持つように補助の磁性リードがガラス
容器、又は非磁性リードに固定されている。補助の磁性
リードのスティノネスは磁気吸引力によるたわみがほと
んどない程度に大きく、主磁性リードの自由端部と補助
の磁性リードの自由端部の空隙は磁場を与えると磁気吸
引力が発生する大きさである。

本発明のリードスイッチは基本的に以上のような構成に
なっている事を特徴としており、磁場源から磁場が発生
していないと接点は閉成しており、主磁性υ−ドと非磁
性リードが電気通路となる。磁場が発生ずると主磁性リ
ードと補助の磁性リードが吸引し、接点は１５ｆｆ　ｇ
ｌ　ｔ、　、電気通路は遮断する。

以下９本発明を図を参照しながら説明する。

一般に典型的なリードスイッチは第１図に示すような構
造になっており、一対の磁性リード２．２“が自由端部
で適当な空隙を有した接点をもつ。ガラス容器ろの内に
は不活性ノＪス４が封入されている。外部の磁場源より
磁場を月えると磁性リード２，２１の接点部に相反した
磁極が発生し、接点は閉成する。この時、リード２゜２
°が第２図に示すような電源５をもった外部回路に接続
されていると、磁性リード２，２°に電流が流れる。磁
性リード２，２１に゛電流が流れると９通電電流によち
て磁性リード２，２′の円周方向に磁場が発生し、外部
からの磁場によってリード２，２１の長さ方向に向いて
いるスピン磁気モーメントは円周方向の磁場によって磁
性リード２，２１を軸に螺旋方向に向く。結果として。

磁性リード２，２１の長さ方向の磁束密度がｌざる。

通電電流によって磁性リード２，２゛の長さ方向の磁束
密度が下るとリードスイッチとして次のような現象が生
ずる。

（１）　リードスイッチの接点が開離するアンペアター
ン値即ち開放値が通電電流の大きさに比例して上る。

（２）通電電流がある大きさ以上になると、す−トスイ
ッチの接点の開離時に通電電流が零になるとり一ド２，
２１の磁束密度が上り磁気吸引力が再び大きくなり、接
点が閉成する。この繰り返しによって電磁的なチャタリ
ングを発生する。

尚、　（ＩＬ　（２）についての詳細は、電気学会磁気
応用σ［究会資浩番号ＡＭ−７９−６３ｒサーマル９−
ドスイソチの接点開閉に関する一考察」［１９７９年１
２月２１日）を参照されたい。

（１）の現象から、９−トスイッチの接点にとって、磁
気吸引力による抑圧が９通電電流が大きくなるにつれて
、　／Ｊ％さくなる。抑圧が小さくなると接点の接触抵
抗が大きくな１ハ接点部の発熱が大きくなる。温度が上
昇すると開離時に起きる接点の損傷が烈しくなる。又１
通電電流が交流の時、リードスイッチを開閉させるため
の外部からの磁場の変化が交流の周波数に比べて遅い場
合は２通電電流が最大になった時、接点が開離する。即
ち、接点にとって、交流電流の一番厳しい時に開離する
。次に（２）の現象がら接点の開離時（二長い電磁的チ
ャタリングが発生ずると、接点にスポットエロージョン
が発生し。

接点を損傷する。

以上、述べたように第１図に示すように従来のり−トス
イッチ１は磁性を使用しないタイプのスイッチに比べ、
大きな電流を開閉する場合。

接点劣化の点からみると２利である。

本発明は、このような不利を解消するものである。

第６図〜第６図に本発明のリードスイッチーの種々の実
施例を示す。代表として、第６図の実施例について動作
原理を説明する。接点？、９１をそれぞれ有した主磁性
リード５と非磁性リード６がガラス容器８に封入しであ
る。両リード５．６は外部回路と接続できるように容器
外部に引き出されている。この時、接点９，９１は適当
な抑圧で接触している。磁性リード５は、ばね性を有し
、そのスティフイ・ヌは磁気吸引力によってたわみが出
る大きさとする。非磁性リード６とは反対側に主磁性リ
ード５の自由端部とは空隙をもった補助磁性リード７が
ガラス容器８に固定されている。空隙は磁場を与えると
両磁性リード５，７が吸引出来る大きさである。

補助磁性リード７のスティフネスは、磁気吸引力でたわ
みがほとんど出ない大きさが好ましい。

磁場が勾えられていない状態で接点９，９１は閉成して
おり、磁場が与えられると磁性リード５が磁性リード７
に吸引され接点？、９′は開離する（以後開離する時の
磁場の大きさを開放値と呼ぶ）。さらに磁場を再び小さ
くしていくと接点９，９′は閉成する（以後、閉成する
時の磁場の大きさを閉成値と呼ぶ）。次にこのリードス
イッチを第２図のリードスイッチ１と置き代えて、外部
回路に接続すると、外部磁場が閉成値以−ト′の時接点
９，９１は閉成しておりリード５゜６には電流が流れる
。この時、主磁性リード５の長さ方向の磁束密度は通電
電流によって小さくなる。これは第１図に示す従来のリ
ードスイッチ１と同じである。しかし１本発明のり一ド
スイソチの場合、接点の抑圧は磁性リード５のパネカで
ある（従来のリードスイッチは磁気吸引力である）。そ
して、接点を開離する力は磁性リード７との磁気吸引力
である（従来のリードスイッチは磁性リード１，１′の
パイ・力である）。

このため２通電電流によって磁性リードの長さ方向の磁
束密度が下るとリードスイッチの接点について次のこと
が言える。

（イ）　通電電流に比例して接点９，９Ｉの抑圧が大き
くなる。

（ロ）通電電流が交流の時は、外部磁場の変化が交流の
周波数と比べて遅い時は通電電流が最小となったときに
接点が開離する。

（ハ）接点９，９′が開離して通電電流が零になると、
磁気吸引力が増し開離力が強くなるため。

電磁的チャタリングは起きない。

以上のように本発明の９−トスイッチは従来のリードス
イッチの欠点が逆に長所となり、磁性を使用しないタイ
プのスイッチ例えばバイメタル等の機械的スイッチに比
べ２通゛覗電流が零近傍で切れるため、大きな電流を開
離する場合。

接点劣化の点からみると有利となることが判る。

第４図から、第６図のものは変形例で、基本的には第６
図のものと同様である。

第４図（ａ）に示すリードスイッチは、補助磁性リード
７を絶縁物１０を介してリード６に支持させたものであ
り、（ｂ）に示すリードスイッチは。

絶縁物１０をガラス１１で固定したものである。

第５図のり−ドスイソチは、非磁性リード乙に補助磁性
リード７に固定し、ガラス容器内の補助磁性リード先端
部の主磁性リード５に対向する側に絶縁膜１２を取り付
けたものである。図では絶縁膜１２を補助磁性リードＺ
側に取り付けたが、主磁性リード５側に取り付けても良
い。

第６図のり−Ｆスイッチはり一部６を一部磁性体とし、
接点９１の近傍の部分６′のみを非磁性とし１機能的に
は主磁性リード５と補助磁性リード７の磁気吸引力をさ
またげないようにしたもので、主に磁性リード５とリー
ド６を容器８の封止上の箇所で同一の条件とする事を目
的としている。同様の目的で第６，４図の磁性リード５
の容器８の封止部近傍の４２質をリード６と同様に非磁
性としても良い。

本発明のリードスイッチを交流電源をもつ外部回路と接
続した際、接点が開離時に主磁性リード５と補助磁性リ
ード７との間に交流の電圧によって起きる静電吸引力を
発生させれば静電吸引力が小さい時、即ち電圧が小さい
時に接点が閉成する。この事は閉成時の接点の損傷を小
さくする。第５図のり一部スイソチの絶縁膜１２を薄く
するか、絶縁膜１２と第４図のリードスイッチの絶縁体
１０．１１を誘電体にすれば実現できる。もちろん、誘
電体の抵抗値は絶縁物に近い抵抗値でなければならない
。なお、リードスイッチに使用している容器は、ガラス
以外の絶縁性をもつ利質ならば同様に使用出来る事は言
うまでもない。

第７図に本発明のリードスイッチ１５を使用し、感温磁
性体１６と永久磁石１４を組合せた感温スイッチの実施
例を示す。これ以外の磁気回路をもつ感温スイッチを構
成しても、同様に接点特性の良い感温スイソブーが得ら
れるのは言うまでもない。・ 以上の如く９本発明のり−ドスイソチは比較的高電流の
負荷を開閉する際従来のリードスイッチがもつ欠点を除
去しただけでなく、他の磁性を使用しないタイプのスイ
ッチに比べて、接点特性に於いて優れたリードスイッチ
である。

これによって２本来リードスイッチが持っている耐環境
性が良く、高信頼性のスイッチである長所と合わさって
優れたスイッチを提供する事が出来、産業上、有益な発
明である。又、引き出し線５，６がリードスイッチの両
側ではなく。

片側にあるため引き出し線に接続するワイヤを引きまわ
す事をしなくてすみ、取り扱いじゃずいリードスイッチ
である。さらに９本発明のリードスイッチを組込んだ感
温スイッチは本発明のリードスイッチの長所が最っとも
生かさ゛れる用途である。それは感温スイッチでは温度
変化が比較的緩るやかなため、リードスイッチに与えら
れる磁場の変化が小さく、大きな負荷を制御する感温ス
イッチの接点特性は、良好なものが必要だからである。

従って本発明のり一部ヌイッテを使用した感温スイッチ
は接点容量が大きく、信頼性が高く、シかも接点開閉時
のノイズの小さい感温スイッチとなり、家庭電機、自動
車、事務機等用の感温スイッチとして有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリードスイッチを示す側断面図、第２図
はり−ドスイソチの一使用状態を示す回路図、第３図〜
第６図は本発明のリードスイッチの種々の実施例を示す
側断面図、第７図（ａ）〜（ｃ）は本発明のリードスイ
ッチを用し）だ種々の感温スイッチの側面図である。 １・・従来のリードスイッチ、２．２’・・°磁性リー
ド、６・・・ガラス容器、４・・・封入ガ孔５−．ｌ。 磁性リード、６・・・リード、７・・・補助磁性リード
。 ８・・・ガラス容器、９．９°・・・接点、１０・・・
絶縁物。 １１・・・ガラス、１２・・・絶縁膜、１３．１３’・
・・感ａＩＷ磁性体、１４・・・永久磁石、１５・・・
本発明のリードヌインチ、１６・・・磁気ギャップ、１
７・・パ七源。 第３図 第５図 す 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁容器内（二片持バネ型に封止され、かつ自由端
   に第１の接点を有する磁性体よりなり。 容器外部の第１の引き出し接続した第１のリードと、第
   １のリードが封止された箇所の近傍で該容器に片持支持
   されて封止され、かつ自由端に上記第１の接点と通常接
   触した第２の接点を有し、容器外部の第２の引き出し線
   と接続した第２のリードと、該容器内に自由端が上記第
   １のリードの自白端と該第２の接点とは反対側の面で空
   隙を持って対向するようじ片持支持状態に配置された磁
   性体よりなる第６のリードを有すること、および外部磁
   界の存在によって上記第１のリードの自由端が上記第６
   のリードの自由端に接触した状態で該第１のリードから
   該第５のリードを通って上記第２の引き出し線へ到る電
   流通路の形成を遮断するために該通路の途中に電気絶縁
   物を介在させたことを特徴とするリードスイッチ。 ２、特許請求の範囲第１項のリードスイッチにおいて、
   上記第６のリードは上記容器内壁」二に上記第１及び第
   ２のリードとは異なる位置で支持されており、これによ
   り上記電気的絶縁物が容器の壁部の一部で構成されてい
   ることを特徴とするリードスイッチ。 ３、特許請求の範囲第１項のり−ドスイソチにおいて、
   上記第３のリードが電気的絶縁物を介して上記第２のリ
   ード上に片持支持されていることを特徴とするリードス
   イッチ。 ４、特許請求の範囲第１項のり−ドスイッチにおいて、
   上記第３のリードは上記第２のリード上に直接片持支持
   され、かつ該第６のリードの自由端の上記第１のリード
   の自由端との対向面上に電気的絶縁膜が設けられている
   ことを特徴とするリードスイッチ。 ５特許請求の範囲第１．第２．第、シ、あるいは第４項
   のリードスイッチを、永久磁石および感ａＩＡ磁性体と
   組合わせて構成する感温スイッチのリードスイッチとし
   て用いることを特徴とする感温スイッチ用リードスイッ
   チ。