JPS6230770Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、接点の駆動源として圧電素子を使用
した交流用リレーに関するものである。

近年、低消費電力化を目的として、かつ発熱、
ノイズの低減を目的として、接点の駆動源に圧電
素子（バイモルフ）を使用したリレーが種々提案
されている。

しかしながら、圧電素子の変位を接点の駆動源
に用いると、その変位力、変位量が小さいため、
大電流の開閉を行うと、接点消耗により接点圧力
が取れなくなり、最終的には接触不良を生じてし
まう不具合を有している。これは、接点が開離す
るときの交流負荷電流位相がランダムなため、交
流負荷電流位相のピーク付近で開離することも多
く、開離時の接点間に発生するアークで接点が消
耗するからである。

本考案はこのような欠点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、鉄心と可動鉄片との間に交流負
荷電流にて磁気的な吸引力を作用せしめ、接点の
開離を交流負荷電流の位相が零近傍にて行わせる
ことにより接点の消耗を大巾に低減することがで
き、変位力、変位量の小さな圧電素子を接点の駆
動源として用いても初期特性を半永久的に維持す
ることができ、大電流の制御を可能とした交流用
リレーを提供することにある。

以下、本考案を一実施例である添付図面に従つ
て説明する。

圧電素子（バイモルフ）１は端子２，３に片持
ち支持され、放電抵抗４を介して電源５、スイツ
チ６に接続されている。

鉄心８は略コ字形状をなす薄板状のものであ
る。可動鉄片１０は鉄心８の一端にヒンジ支持さ
れ（ヒンジ点Ａ）、後端に取付けた絶縁材（樹脂
材）１１が上記圧電素子１の自由端に取付けた絶
縁材（樹脂材）７と係合している。

可動接触片１２は先端に可動接点１３を有し、
絶縁材（樹脂材）１４を介して可動鉄片１２に連
結され、後端は交流負荷端子１６に電気的かつ機
械的に結合され、可動鉄片１０を上記ヒンジ点Ａ
を支点として常時上方に付勢している。固定接点
１５はいまひとつの交流負荷端子１７に固定さ
れ、可動接点１３が接離可能である。

交流負荷端子１６，１７は上記鉄心８の基部を
上下に直交し、交流電源１８、負荷１９が直列に
接続されている。

以上の構成において、スイツチ６がオフして圧
電素子１に電圧が印加されていないとき、圧電素
子１は水平方向に延在し、可動鉄片１０は可動接
触片１２自身のばね力にてヒンジ点Ａを支点とし
て第３図中時計回り方向に回動し、可動接点１３
は固定接点１５から開離している。

スイツチ６をオンして電源５から一定の電圧が
印加されると、圧電素子１の自由端が上下に変位
し、この変位に基づいて可動鉄片１０、可動接触
片１２がヒンジ点Ａを支点として第３図中反時計
回り方向に回動し、可動鉄片１０の先端が鉄心８
の他端に接触するとともに、可動接点１３が固定
接点１５を閉成する。このとき、交流負荷端子１
６，１７、電源１８、負荷１９、接点１３，１
５、可動接触片１２を含む閉回路に交流が流れ
る。同時に、鉄心８と可動鉄片１０とで形成され
る閉ループの磁気回路に磁束が発生し、この磁束
は可動鉄片１０を鉄心８に保持する吸引力として
作用する（第４図ｄ参照）。

次に、スイツチ６をオフして電圧印加が断たれ
ると、圧電素子１中の電荷は放電抵抗４を介して
放電され、圧電素子１の自由端は自己の弾性によ
り下方に復帰し、可動鉄片１０は可動接触片１２
の復帰力にて鉄心８の他端から離れようとする。
しかし、その時に上記電流路に流れる交流負荷電
流の位相がピーク近傍であれば、上記磁気回路に
発生する磁束の吸引力が作用して可動鉄片１０の
復帰回動が阻止されるとともに、接点１３，１５
は閉成状態を保持する。交流負荷電流がサインカ
ーブを描いて減少するに伴つて磁気回路の吸引力
も減少し、交流負荷電流の位相が零近傍に至ると
（吸引力が第４図ｄ中Frとなると）、可動接触片
１２による復帰力がこの吸引力を上回り、可動鉄
片１０がヒンジ点Ａを支点として第３図中時計回
り方向に回動（復帰）するとともに、可動接点１
３が固定接点１５から開離する。この接点開離時
において、交流負荷電流はほとんど零であるた
め、接点１３，１５間にアークが発生することは
ない。従つて、たとえ大電流を開閉しても接点１
３，１５の消耗はなく、初期に設定した接点圧
力、接点フオローは使用中にほとんど変化するこ
とがない。即ち、変位力、変位量の小さい圧電素
子を駆動源として使用しても初期特性を維持し、
入出力比が非常に優れているといえる。また、圧
電素子１自体が消費する電力は微少であり、電力
は放電抵抗４で消費されるのみであるから、消費
電力は非常に小さい。

一方、上記可動鉄片１０の復帰力は交流負荷電
流の位相が零近傍時の吸引力とほぼ等しく設定す
る必要があり、本実施例では第４図ｄに示した
Frと等しくされている。なお、復帰力は可動接
触片１２にて、あるいは圧電素子１によつて付与
してもよく、場合によつては別途復帰手段を設け
てもよい。

また、交流負荷電流による吸引力は負荷電流自
体の大小、電流路の鉄心８へのターン数によつて
任意に変更することができる。

その他、本考案に係る交流用リレーはその要旨
の範囲内で種々に変更することができる。例え
ば、交流負荷端子１６，１７の一部をリード線で
構成してもよいし、可動接触片１２と交流負荷端
子１６とを一体に形成してもよい。

以上の説明で明らかなように、本考案によれ
ば、圧電素子の使用によつて消費電力、発熱、ノ
イズの低下を図ることができるのみならず、圧電
素子の復帰のタイミングに拘わらず、交流負荷電
流の位相が零近傍に至つたときに接点が開離する
ため、アークの発生がなく、接点の消耗が大巾に
低減することとなり、変位力、変位量の小さい圧
電素子を駆動源として大電流を開閉することがで
き、しかも接点圧力、接点フオロー等の初期設定
特性を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る交流用リレーの一実施例を
示し、第１図は全体の斜視図、第２図は一部を電
気回路に置換えた斜視図、第３図は第２図の正面
図、第４図は動作のタイムチヤートである。 １……圧電素子（バイモルフ）、４……放電抵
抗、５……電源、８……鉄心、１０……可動鉄
片、１２……可動接触片、１３……可動接点、１
５……固定接点、１６，１７……交流負荷端子、
１８……交流電源、１９……負荷。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 放電抵抗を介して電源に接続されるとともに、
   片持ち支持された圧電素子と、略コ字形状の鉄心
   と、この鉄心の一端に復帰力を付与されて回動自
   在に支持され、電圧が印加されたときの圧電素子
   の変位に応じて回動し、上記鉄心の他端に接触し
   て磁気的な閉回路を形成する可動鉄片と、可動接
   点を有し、上記可動鉄片に取付けた可動接触片
   と、上記可動鉄片の回動時に可動接点が接触する
   固定接点と、上記磁気回路に直交して上記可動接
   点、固定接点に電気的に接続された交流負荷端子
   とを備え、上記可動鉄片の復帰力を交流負荷電流
   の位相が零近傍時の吸引力とほぼ等しくしたこと
   を特徴とする交流用リレー。