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1. (WO2018180411) 電磁継電器
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明 細 書

発明の名称 電磁継電器

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

0005   0006   0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109  

符号の説明

0110  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 電磁継電器

技術分野

[0001]
 本発明は、一般に電磁継電器に関し、より詳細には高電圧の直流電流を遮断する電磁継電器に関する。

背景技術

[0002]
 従来、高電圧の直流電流を遮断する電磁継電器がある(特許文献1参照)。特許文献1で記載された電磁継電器は、固定接点と可動接点との間で発生したアークを接点ばねの幅方向(短手方向)に引き伸ばして、消弧している。
[0003]
 特許文献1では、上述したように、固定接点と可動接点との間で発生したアークを接点ばねの幅方向(短手方向)に引き伸ばしている。このとき、アークは、接点ばねの幅方向に引き伸ばされるので、アークの経路として用いられる空間は、接点ばねの幅方向における接点ばね端部とケースとの間隔に設けられる。このような電磁継電器を高電圧の直流回路に用いる場合、アークを安定して遮断できない場合が生じ、電磁継電器の動作が不安定になる可能性がある。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2012-142195号公報

発明の概要

[0005]
 そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされ、アークを安定して遮断することができ、遮断能力を向上した電磁継電器を提供することを目的とする。
[0006]
 本発明の一態様に係る電磁継電器は、固定接点保持体と、可動接点保持体と、電磁石装置と、磁石とを備える。前記固定接点保持体は、所定の方向に延在し、端部に固定接点を設けている。前記可動接点保持体は、前記所定の方向に延在し前記固定接点保持体に対向して設けられており、端部に可動接点を設けている。前記可動接点保持体は、前記可動接点が前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れる開位置との間で移動する。前記電磁石装置は、前記可動接点が前記閉位置と前記開位置との間で移動するように前記可動接点保持体を変位させる。前記磁石は、前記固定接点と前記可動接点との開閉方向に直交する方向に配置されている。伸張空間は、前記所定の方向における前記固定接点保持体と前記可動接点保持体の先端の先方に設けられている空間である。さらに、前記伸張空間が、前記固定接点保持体の厚さ方向における2つの面のうち前記固定接点と前記可動接点とが接触する側の面とは反対側の面に、及び前記可動接点保持体の厚さ方向における2つの面のうち前記固定接点と前記可動接点とが接触する側の面とは反対側の面に、それぞれ面して設けられている。前記伸張空間は、前記固定接点と前記可動接点との間で生じるアークが引き伸ばされる空間である。
[0007]
 本発明によると、アークを安定して遮断することができ、遮断能力を向上した電磁継電器を提供できる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 図1は、本発明の実施形態に係る電磁継電器の断面図である。
[図2] 図2Aは、同上の電磁継電器の一部の斜視図である。図2Bは、同上の電磁継電器の一部を平面視した際の断面図である。
[図3] 図3Aは、同上の電磁継電器の一部であって、接点装置のオン状態を示す断面図である。図3Bは、同上の電磁継電器の一部であって、接点装置のオフ状態を示す断面図である。
[図4] 図4は、同上の電磁継電器の分解斜視図である。
[図5] 図5は、同上の電磁継電器の接続構成の一例を示す図である。
[図6] 図6A~図6Dは、固定接点を形成する際の工程を説明する図である。
[図7] 図7は、同上の電磁継電器の一部であって、アークに作用するローレンツ力を説明する図である。
[図8] 図8Aは、同上の電磁継電器の一部であって接極子、カード、内壁の組立構成の平面図である。図8Bは、同上の組立機構を第3軸方向から見た正面図である。図8Cは、同上の組立機構を右方向から見た側面図である。図8Dは、同上の組立機構の斜視図である。

発明を実施するための形態

[0009]
 以下に説明する実施形態及び変形例は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、実施形態及び変形例に限定されることなく、この実施形態及び変形例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
[0010]
 (実施形態)
 本実施形態に係る電磁継電器1について、図1~図8Dを用いて説明する。
[0011]
 以下では、図1において、可動接点13と固定接点11とが対向する方向を左右方向とする。固定接点保持体12の端部122から固定接点11へ向かう方向を上方、固定接点11から端部122へ向かう方向を下方として説明する。
[0012]
 ここで、上下方向を第1軸方向、左右方向を第2軸方向、第1軸方向と第2軸方向の双方に直交する方向を第3軸方向とも称する。
[0013]
 なお、図1、図4には、これらの方向(上、下、左、右)を表す矢印を示すが、この矢印は、単に説明を補助する目的で記載しているに過ぎず、実体を伴わない。また、上記の方向の規定は、本実施形態の電磁継電器1の使用形態を限定する趣旨ではない。
[0014]
 [実施形態の全体構成]
 電磁継電器1は、図1~図4に示すように、固定接点11を有する固定接点保持体12と、可動接点13を有する可動接点保持体14と、第1端子板15と、第2端子板16と、コイル20と、接極子60と、カード80とを備えている。
[0015]
 可動接点13は、固定接点11に接触する閉位置と、固定接点11から離れた開位置との間を移動する(図3A、図3B参照)。可動接点保持体14は、一方向(ここでは、上方向)の端部141に可動接点13が設けられている。固定接点保持体12は、上方向の端部121に固定接点11が設けられている。可動接点保持体14が下方向の端部142を支点として弾性変形することで、可動接点13が閉位置と開位置との間で移動する。可動接点13の位置が開位置である場合において、固定接点11と可動接点13との間の距離(接点ギャップ)は、例えば0.5~1.0mmである。なお、この数値は一例であり、この数値に限定する趣旨ではない。
[0016]
 コイル20の通電によって、接極子60と後述する鉄芯40との間、及び接極子60と後述する継鉄50との間に電磁力が発生する。この電磁力が作用することにより、接極子60が変位する。カード80は、接極子60と可動接点保持体14との間に設けられ、接極子60の変位に連動して可動接点保持体14を変位させる。
[0017]
 第1端子板15と、固定接点保持体12の下方向の端部122とは、第1端子板15に設けられた第1凸部(ダボ)を固定接点保持体12に設けられた孔に貫通させた状態でかしめることにより固定されることで電気的に接続されている。第1端子板15は、直流電源2(以下、単に「電源2」という)の負極側に電気的に接続されている。
[0018]
 第2端子板16と、可動接点保持体14の下方向の端部142とは、第2端子板16に設けられた第2凸部(ダボ)を可動接点保持体14に設けられた孔に貫通させた状態でかしめることにより固定されることで電気的に接続されている。第2端子板16は、直流の電源2の正極側に電気的に接続されている。
[0019]
 以下、本実施形態に係る電磁継電器1について詳細に説明する。
[0020]
 本実施形態の電磁継電器1は、例えば、直流電圧が250~1000V及び直流電流が1~30Aで遮断を行う装置に用いられる。なお、これらの数値は一例であり、これらの数値に限定する趣旨ではない。そして、本実施形態では、図5に示すように、電磁継電器1が、電源2から負荷3(例えば、インバータ回路やDC-DCコンバータ回路)への直流電力の供給路に接点装置A1(後述する)を挿入するように接続されて用いられる場合を例とする。このため、本実施形態の電磁継電器1では、接点装置A1を開閉することで、電源2から負荷3への直流電力の供給状態についてオフ状態とオン状態の切り替えを行うことができる。
[0021]
 電源2は、例えば、発電装置(太陽電池など)または蓄電池(リチウムイオン電池など)を含む電圧を発生する装置である。
[0022]
 ここで、電源2の直流電力が電磁継電器1に供給されているとき、第1端子部151(第1端子板15)と第2端子部161(第2端子板16)のうち一方の端子部(端子板)の方の電圧が高い場合、一方の端子部が電源2の正極側と電気的に接続されており、他方の端子部が電源2の負極側と電気的に接続されていると言う。
[0023]
 本実施形態の電磁継電器1は、いわゆるヒンジ型リレーの一種である2巻線ラッチングリレーである。本実施形態の電磁継電器1は、図1、図4に示すように、接点装置A1と、電磁石装置A10と、ケースC1と、カード80とを備えている。
[0024]
 [接点装置A1に関する説明]
 接点装置A1は、図4に示すように、固定接点11が設けられる固定接点保持体12と、可動接点13が設けられる可動接点保持体14と、第1端子板15と、第2端子板16と、磁石17,18とを備えている。なお、図1では、磁石18は省略している。
[0025]
 第1端子板15及び第2端子板16は、導電性材料(例えば、銅合金)によって構成されて、左右方向(第2軸方向)を厚さ方向とする平板形状を有する。
[0026]
 第1端子板15の平板形状の部分は、第3軸方向を長尺方向としており、厚さ方向(左右方向)に凸形状である第1凸部が設けられる。第1凸部は長尺方向(第3軸方向)に2個並んで配置されている。一対の第1凸部を固定接点保持体12に設けられた第1固定孔に貫通させた状態でかしめることによって、固定接点保持体12は第1端子板15に固定される。
[0027]
 第2端子板16の平板形状の部分は、第3軸方向を長尺方向としており、厚さ方向(左右方向)に凸形状である第2凸部が設けられる。第2凸部は長尺方向(第3軸方向)に2個並んで配置されている。一対の第2凸部を可動接点保持体14に設けられた第2固定孔に貫通させた状態でかしめることによって、可動接点保持体14は第2端子板16に固定される。
[0028]
 第1端子板15及び第2端子板16は、それぞれ第1端子部151及び第2端子部161を有している。第1端子部151は、第1端子板15の下方向の一端から下方に突出している。第2端子部161は、第2端子板16の下方向の一端から下方に突出している。第1端子部151は、電源2に接続される電路に電気的に接続される。第2端子部161は、負荷3に接続される電路に電気的に接続される。具体的には、第1端子部151は、電源2の負極と電気的に接続され、第2端子部161は、負荷3を介して電源2の正極と電気的に接続される(図5参照)。
[0029]
 固定接点保持体12は、導電性材料で形成されている。固定接点保持体14は、T字の板状に形成されている。固定接点保持体12は、端部122の第3軸方向における長さが端部121の第3軸方向における長さよりも長く形成されている。端部121は、第3軸方向における端部122の中央部から、上方向に直線状に延在して形成されている。(図6C参照)。本実施形態では、固定接点保持体12は、第1端子板15から所定の方向(ここでは、上方)に延在するように、固定接点保持体12の端部122が第1端子板15に固定される。固定接点保持体12の端部121に板状のテープ接点200が接合されることで固定接点11が設けられる。固定接点11の固定接点保持体12への接合については、後述する。
[0030]
 固定接点保持体12の端部122(下端)には、厚さ方向(左右方向)に貫通する一対の第1固定孔が設けられている。固定接点保持体12の端部122は、第1端子板15に固定されている。具体的には、第1端子板15の一対の第1凸部を固定接点保持体12の一対の第1固定孔に挿入してかしめることにより、固定接点保持体12が第1端子板15に固定される(図1参照。ただし図1において第1固定孔は省略されている)。
[0031]
 可動接点保持体14は、導電性材料で形成されている。可動接点保持体14は、T字の板状に形成されている。可動接点保持体14は、端部142の第3軸方向における長さが端部141の第3軸方向における長さよりも長く形成されている。端部141は、第3軸方向における端部142の中央部から、上方向に直線状に延在して形成されている。本実施形態では、可動接点保持体14は、第2端子板16から所定の方向(ここでは、上方)に延在するように、可動接点保持体14の端部142が第2端子板16に固定される。可動接点保持体14の端部141には、可動接点13を取付けるための取付孔が設けられている。可動接点13は、厚さ方向(左右方向)から見て円形形状に設けられ、固定接点に近い部分ほど円形の直径が小さい形状である。可動接点13において、固定接点11と接触する面とは反対側の面(裏面)には、突出する軸が設けられている。可動接点13の軸が可動接点保持体14の取付孔に挿入される。そして、軸が可動接点保持体14にかしめられることにより、可動接点13が可動接点保持体14に固定される。
[0032]
 可動接点保持体14の端部142(下端)には、厚さ方向(左右方向)に貫通する一対の第2固定孔が設けられている。可動接点保持体14の端部142は、第2端子板16に固定されている。具体的には、第2端子板16の一対の第2凸部を可動接点保持体14の一対の第2固定孔に挿入してかしめることにより、可動接点保持体14が第2端子板16に固定される(図1参照。ただし図1において第2固定孔は省略されている)。
[0033]
 可動接点保持体14と固定接点保持体12とは、左右方向において間隔を空けて対向するように配置されている。したがって、可動接点保持体14の可動接点13は、左右方向において固定接点保持体12の固定接点11と対向している。
[0034]
 可動接点保持体14は、電磁石装置A10の動作に伴い、端部141(上端)とは反対側の端部142(下端)を支点として弾性変形する。このとき可動接点保持体14の自由端である端部141は左右方向に変位し、可動接点13を閉位置と開位置との間で移動させる。ここで、閉位置は、可動接点13が固定接点11に接触する位置である(図3A参照)。また、開位置は、可動接点13が固定接点11から離れた位置である(図3B参照)。
[0035]
 可動接点13が閉位置にあるとき、つまり接点装置A1のオン状態では、第1端子板15と第2端子板16とが可動接点保持体14と固定接点保持体12とを介して短絡する。したがって、接点装置A1のオン状態では、第1端子板15と第2端子板16との間が導通し、電源2から負荷3へ直流電力が供給される。可動接点13が開位置にあるとき、つまり接点装置A1のオフ状態では、第1端子板15と第2端子板16との間で導通が遮断されるので、電源2から負荷3へ直流電力が供給されない。
[0036]
 本実施形態では、可動接点保持体14の厚み(左右方向における長さ)は、可動接点保持体14の端部142を支点として弾性変形を可能とする程度に薄くしている。可動接点保持体14の厚みは、例えば80μm~150μmである。なお、この数値は一例であり、この数値に限定する趣旨ではない。
[0037]
 本実施形態では、第1端子板15の厚み(左右方向における長さ)は、固定接点保持体12の厚みよりも厚い。第2端子板16の厚み(左右方向における長さ)は、可動接点保持体14の厚みよりも厚い。また、固定接点保持体12の厚みは、可動接点保持体14の厚みよりも厚い。固定接点保持体12及び可動接点保持体14のそれぞれの厚みよりも第1端子板15及び第2端子板16のそれぞれの厚みを厚くすることで、これらの部分における電気抵抗を小さくして、通電容量を高めることができる。また、固定接点保持体12の厚みを可動接点保持体14の厚みよりも厚くすることで、この部分における電気抵抗を小さくして、通電容量を高めることができる。
[0038]
 固定接点保持体12は、上述したように、端部122の第3軸方向における長さが端部121の長さよりも長いT字形状となっている。これにより、第1端子板15と接触する接触面積が大きくなるので、接触部分における電気抵抗を低減し通電容量を向上することができる。また、端部122の第3軸方向における長さを長くすることで、一対の第1固定孔の間隔を広くすることができるので、固定接点保持体12を第1端子板15に固定した際の安定性が向上する。
[0039]
 可動接点保持体14は、上述したように、端部142の第3軸方向における長さが端部141の長さよりも長いT字形状となっている。これにより、第2端子板16と接触する接触面積が大きくなるので、接触部分における電気抵抗を低減し通電容量を向上することができる。また、端部142の第3軸方向における長さを長くすることで、一対の第2固定孔の間隔を広くすることができるので、可動接点保持体14を第2端子板16に固定した際の安定性が向上する。
[0040]
 磁石17と磁石18は、永久磁石である。磁石17と磁石18とは、固定接点11と可動接点13の開位置と閉位置とを結ぶ方向(開閉方向)に直交する方向に配置されている。具体的には、磁石17と磁石18とは、固定接点11と可動接点13との間で生じるアークに対して上方向(所定の方向)にローレンツ力F1が作用するように、第3軸方向において可動接点保持体14と固定接点保持体12とを挟むように対向して配設されている。より具体的には、磁石17と磁石18とは、第3軸方向における磁石17の2つの面のうち磁石18に対向する面17aの極性と、第3軸方向における磁石18の2つの面のうち磁石17に対向する面18aの極性とは、異なるように配設されている。本実施形態では、固定接点11は、図5に示す電気回路において直流の電源2の負極側に、可動接点13は電源2の正極側に、それぞれ電気的に接続されている。磁石17の面17aはS極であり、磁石17の面17aと対面する磁石18の面18aはN極である。磁束密度B1は、磁石17と磁石18により生じた磁束密度を示している。可動接点13と固定接点11の間に流れるアークの電流I1の方向が、可動接点13から固定接点11に向う方向である場合には、電流I1に作用するローレンツ力F1の向きが上方向(所定の方向)となる(図2B参照)。
[0041]
 なお、磁石17と磁石18の極性は、可動接点13と固定接点11の間の空間において、ローレンツ力F1のベクトルと電流I1のベクトルとの外積F1×I1の方向が磁束密度B1の方向と一致するように定められる。すなわち、固定接点11が電源2の負極側であり、可動接点13が正極側の場合には、ローレンツ力F1の向きが上方向となるように、磁石17の面17aがS極であり、磁石18の面18aがN極に設けられる。また、言い換えれば、所定の方向(上方向)のAベクトルと、正極側に接続された接点から負極側に接続された接点に向かう方向をさすBベクトルを考えたときに、接点間の磁束密度の方向がA×Bの方向と一致するように、磁石17と磁石18の極性は決定される。ここでA×BはAベクトルとBベクトルの外積をあらわすものとする。
[0042]
 また、図1、図3A及び図3Bに示すように、磁石18から磁石17の方向(第3軸方向)から見たときに、磁石17の面17aに、固定接点11、可動接点13、固定接点保持体12の端部121、及び可動接点保持体14の端部141が重なるように配設されている。また、磁石18から磁石17の方向(第3軸方向)から見たときに、磁石18の面18aは磁石17の面17aに一致するように配設されている。
[0043]
 [電磁石装置A10に関する説明]
 電磁石装置A10は、図1、図2Aに示すように、コイル20と、ボビン30と、鉄芯40と、継鉄50と、接極子60と、ヒンジばね70と、磁石90とを備えている。また、鉄芯40と、継鉄50と、接極子60とは、いずれも磁性材料により形成されている(例えば電磁軟鉄等)。なお、図2Aは、後述するカバーC11が取り除かれた電磁継電器1の斜視図である。
[0044]
 コイル20は、ボビン30の外周面に電線(例えば、銅線)を巻き付けることで構成されている。コイル20は、上方向から見たときに電線が時計回りにボビン30の外周面に巻き付けられた第1巻線と、上方向から見たときに電線が反時計回りにボビン30の外周面に巻き付けられた第2巻線とで構成されている。また、コイル20は、図2Aに示すように、3つのコイル端子21,22,23を有している。第1巻線の一端がコイル端子21に、他端がコイル端子22にそれぞれ電気的に接続される。第2巻線の一端がコイル端子23に、他端がコイル端子22にそれぞれ電気的に接続される。
[0045]
 コイル20は、コイル端子22の電圧を低電位側(例えば、0V)として、コイル端子21とコイル端子22との間に電圧を印加することによって、コイル端子21及びコイル端子22を介して第1巻線に電流を供給し、下向きの磁束を発生する。また、コイル20は、コイル端子22の電圧を低電位側(例えば、0V)として、コイル端子23とコイル端子22との間に電圧を印加することによって、コイル端子23及びコイル端子22を介して第2巻線に電流を供給し、上向きの磁束を発生する。
[0046]
 ボビン30は、例えば合成樹脂材料などの電気絶縁性を有する材料により円筒状に形成されている。ボビン30は、その軸方向が上下方向と一致するように配置されている。
[0047]
 鉄芯40は、上下方向に長い円柱状に形成されている。鉄芯40は、その長尺方向(上下方向)の両端をボビン30から露出させる形で、ボビン30の中空部31に挿入されている。鉄芯40の長尺方向の第1端部(上端)は、中間部よりも径寸法が大きくなっており、接極子60と対向している。以下では、鉄芯40の第1端部を「鉄芯吸引部41」という。また、鉄芯40の長尺方向の第2端部(下端)は、継鉄50の第1板53(後述する)に設けられた挿入孔55に挿入されている。
[0048]
 継鉄50は、第1継鉄51と第2継鉄52とから構成されており、鉄芯40、接極子60及び磁石90と共に、コイル20の通電時に生じる磁束が通る磁路を形成する。第1継鉄51は、上下方向に長い矩形状の板の中間部が左方向に折り曲げられることで、その断面がL字状となるように形成されている。第1継鉄51は、第1板53と、第2板54とを有している。第1板53及び第2板54は、いずれも矩形板状に形成されている。第1板53は、コイル20の軸方向(上下方向)の一端側(下側)に設けられている。第1板53には、厚さ方向(上下方向)に貫通する挿入孔55が設けられている。挿入孔55には、鉄芯40の第2端部が挿入された状態でかしめられている。第2板54は、コイル20の右側に設けられている。第2継鉄52は、コイル20と、第1継鉄51の第2板54との間に設けられている。
[0049]
 接極子60は、左右方向に長い矩形状の板の中間部63が下方向に折り曲げられることで、その断面がL字状となるように形成されている。接極子60の中間部63における折り曲げ部の内側の角64は、第1継鉄51の上部の右側の角56と接触している(図1参照)。接極子60は、第1板61と、第2板62とを有している。第1板61及び第2板62は、いずれも矩形板状に形成されている。接極子60の第1板61の先端部は、図1に示すように、カード80と当接している(図8B参照)。第1板61は、第1継鉄51の一部である継鉄吸引部57と、ヒンジばね70の下部71を間に挟む形で対向している。すなわち、第1板61と、継鉄吸引部57との間に、ヒンジばね70の下部71が配置されている。第2板62は、鉄芯40の一部である鉄芯吸引部41と対向している。
[0050]
 接極子60は、その折り曲げ部の内側の角64を支点として、第2板62が鉄芯40の鉄芯吸引部41に接触する第1位置と、第2板62が鉄芯40の鉄芯吸引部41から離れる第2位置との間で回転可能に構成されている。そして、接極子60の第2板62は、コイル20の通電時に生じる電磁力により、鉄芯40の鉄芯吸引部41に対し吸引及び釈放される。接極子60が第1位置にあるとき、第1板61はヒンジばね70の下部71と離れている。そして、接極子60が第1位置にあるとき、接極子60の第1板61は右方向に変位する。この接極子60の変位にカード80が連動して、カード80を介して、可動接点保持体14は右方向に弾性変形する。また、接極子60が第2位置にあるとき、第1板61はヒンジばね70の下部71と接触している。そして、接極子60が第2位置にあるとき、接極子60の第1板61は左方向に移動し、可動接点保持体14は図3Bに示すように第3軸方向から見て直線形状となる。
[0051]
 ヒンジばね70は、上方の先端部が左側に曲がって、断面がL字状となるように形成されている。ヒンジばね70と継鉄50は、接極子60の折り曲げ部の内側の角64を支点として第1位置と第2位置との間で接極子60が回転可能となるように、接極子60を保持する。接極子60の折り曲げ部の内側の角64は、第1継鉄51の上部の右側の角56と接触している(図1参照)。
[0052]
 磁石90は、第1継鉄51と第2継鉄52との間に、挟まれている。磁石90の第2継鉄52に対向する面(左側の面)がS極であり、第1継鉄51に対向する面(右側の面)がN極である。磁石90は、継鉄50、接極子60、鉄芯40の内部、及び接極子60の第1板61と継鉄50の継鉄吸引部57との間、及び接極子60の第2板62と鉄芯40の鉄芯吸引部41との間に磁束を発生させる。磁石90によって第1板61と継鉄吸引部57との間に発生する磁束は、第1板61から継鉄吸引部57に向かう向き(左向き)である。また、磁石90によって第2板62と鉄芯吸引部41との間に発生する磁束は、第2板62から鉄芯吸引部41に向かう向き(下向き)である。これらの磁束のはたらきにより、第1板61と継鉄吸引部57との間、及び第2板62と鉄芯吸引部41との間に電磁力(吸引力)が発生する。これらの電磁力により、コイル20に電流が流れなくても、接点装置A1のオフ状態もしくはオン状態が保持される。このことにより、ラッチングリレーが実現される。
[0053]
 [カード80に関する説明]
 カード80は、接極子60と可動接点保持体14との間に設けられ、接極子60の変位に連動して可動接点保持体14を変位させる。カード80は、例えば絶縁性の合成樹脂で形成されている。カード80の中間部では、可動接点保持体14に向けて右方向に突出する第1接触部83と、接極子60に向けて左方向に突出する第2接触部84とを有している。第1接触部83の先端は可動接点保持体14の一部である保持体接触部143に接触している。第2接触部84は接極子60の第1板61と接触している。カード80は、接極子60が第1位置と第2位置との間で回転するのに伴い、下側の端部82を支点として回転可能となっている。
[0054]
 本実施形態では、接極子60が第2位置から第1位置へと回転すると、カード80は端部82を支点として時計回りに回転する。この回転により、第1接触部83は右側に移動し、これに伴って可動接点保持体14の保持体接触部143も右側に移動する。その結果、可動接点保持体14は図3Aに示すように右方向に弾性変形し、可動接点13と固定接点11とが接触する。
[0055]
 接極子60が第1位置から第2位置へと回転すると、カード80は端部82を支点として反時計回りに回転する。この回転により、第1接触部83は左側に移動し、これに伴って可動接点保持体14の保持体接触部143も左側に移動する。その結果、可動接点保持体14は図3Bに示すように直線形状となり、可動接点13と固定接点11とが離れる。
[0056]
 [ケースC1に関する説明]
 ケースC1は、例えば合成樹脂などの電気絶縁性を有する材料により形成されている。ケースC1は、カバーC11とベースC12とを、例えば熱硬化型樹脂の接着剤等で結合することにより構成されている。ケースC1は、接点装置A1及び電磁石装置A10、カード80を収納する。なお、図1に示すように、接点装置A1のうち第1端子板15の第1端子部151と、第2端子板16の第2端子部161とは、ベースC12の下面から外部に露出している。また、図1に示すように、電磁石装置A10のうちコイル端子21,22,23の各々の一部は、ボビン30の下面から外部に露出している。
[0057]
 カバーC11は、内壁C21~C23を有している(図2B参照)。また、ベースC12は内壁C25を有している(図1及び図2A参照)。なお、図1では、内壁C22,C23を省略している。内壁C21と内壁C25との間に挿入孔C24が形成されている。カード80の第1接触部83が挿入孔C24に挿入されている(図8A,図8C,図8D参照)。これにより、カード80が回転することで、第1接触部83が左右方向に移動可能となる。
[0058]
 カバーC11とベースC12とが結合することで、内壁C21~C23及び内壁C25とカバーC11とにより空間D1と空間D2とが形成される。空間D1は、固定接点11、固定接点保持体12、可動接点13及び可動接点保持体14を収納するための空間である。空間D2は、電磁石装置A10を収納するための空間である。空間D1と空間D2とは、内壁C21と内壁C25とによって区画して形成される(画成される)。また、カバーC11の外壁と内壁C21,C22とで磁石17を収納する空間D3が、カバーC11の外壁と内壁C21,C23とで磁石18を収納する空間D4が、それぞれ形成されている。
[0059]
 空間D1における伸張空間E1は、アークが伸張される空間である。伸張空間E1は、閉位置と開位置との間で動作するときの固定接点11と可動接点13との間の空間を含む。さらに、伸張空間E1は、固定接点保持体12の厚さ方向(左右方向)における2つの面12a,12bのうち固定接点11と可動接点13とが接触する側の面12aとは反対側の面12bに面する空間を含む。また、伸張空間E1は、可動接点保持体14の厚さ方向(左右方向)における2つの面14a,14bのうち固定接点11と可動接点13とが接触する側の面14aとは反対側の面14bに面する空間を含む。伸張空間E1は、上下方向における固定接点保持体12と可動接点保持体14の先端の先方の空間を含む。伸張空間E1において、面14bに面する空間の下端は、カード80の中間部から右方向に突出する第1接触部83によって画成される。伸張空間E1において、面12bに面する空間の下端は、ベースC12によって画成される。これらの空間が設けられることで、ローレンツ力F1の作用により引き伸ばされたアークが固定接点保持体12の面12b、及び可動接点保持体14の面14bに、それぞれ回り込むことが可能となる。固定接点保持体12の面12b、及び可動接点保持体14の面14bのそれぞれに回り込んだアークは、伸張空間E1の下端まで延長すること(引き延ばすこと)ができる。つまり、ローレンツ力F1の作用によりアークが引き伸ばされる伸張空間E1は、固定接点保持体12の面12bに、及び可動接点保持体14の面14bに、それぞれ面して設けられている。これにより、アークの長さを引き延ばすために十分な距離を確保することができるので、遮断性能を高くすることができる。なお、遮断する電流もしくは電圧が小さい場合には、アークが伸張空間E1の下端に到達する前にアークが遮断される可能性がある。この場合においても、伸張空間E1が大きいために、アークが引き伸ばされる際に、気体の流れが伸張空間E1を画成する壁部によって妨げられる影響が小さいので、アークの遮断が安定して行われる効果がある。
[0060]
 [テープ接点200に関する説明]
 次に、テープ接点200を固定接点保持体12に接合して、固定接点11を形成する工程について、図6A~図6Dを用いて説明する。
[0061]
 テープ接点200は、第1層201、第2層202及び第3層203の3層からなる。第1層201は、最上位層であり、銀合金で形成されている。第2層202は、中間層であり、銅合金で形成されている。第3層は、最下位層であり、ロウ材で形成されている。第1層201の厚みと、第2層202の厚みとは、略同一であり、例えば200μm以上で300μm以下の値である。第3層203の厚みは、他の層に比べて非常に薄く、例えば第1層201の厚みの20分の1程度の厚さである。なお、これらの数値は一例であり、これらの数値に限定する趣旨ではない。
[0062]
 テープ接点200の両端のうち一端部を含む部位210の第3層203を固定接点保持体12の端部121における面12aに重ねる。そして、熱を加えることで第3層203であるロウ材が溶け、テープ接点200の一端部を含む部位210が固定接点保持体12の面12aに接合される(図6A、図6B参照)。その後、テープ接点200において固定接点保持体12の先端と当接する部位212を支点としてテープ接点200を曲げ、部位211の第3層203を固定接点保持体12の端部121における面12bに接触させる。(図6C、図6D参照)。結果、固定接点11が形成される。固定接点11は、図1、図6Dに示すように、面12aに接合された第1接点部11aと、部位212を支点として曲げられた湾曲部11bと、面12bに接触する第2接点部11cとで構成されている。つまり、固定接点11において、第1接点部11aと第2接点部11cとは、湾曲部11bを介して連続している。ここで、接点装置A1がオン状態であるときに、第1接点部11aが可動接点13と接触する。
[0063]
 テープ接点200を固定接点保持体12に接合するために、ロウ材を用いている。テープ接点200の第2層202と固定接点保持体12の面12aとの間は、溶けたロウ材で埋められた形で接合される。このため、テープ接点200の第2層202と固定接点保持体12の面12aとの間は広い面で接合されることができるために、この接合を強固にできるという特徴がある。このことにより、部位212を支点としてテープ接点200を曲げる際に接合がはがれることを防止できる。
[0064]
 固定接点11において、第1接点部11a(特に可動接点13との接触部位5)から湾曲部11bの上端(先端)までは連続しているので、所定の方向(ここでは、上方向)に対して滑らかな形状になっている。ここで、所定の方向に対して滑らかとは、固定接点11(第1接点部11a)の表面の接線の傾きが、接触部位5から湾曲部11bの先端に亘って連続的に変化することである。この滑らかな形状は、接触部位5を含み第3軸方向に垂直な面による固定接点11の断面においては、接触部位5と湾曲部11bの先端の表面とを結ぶ曲線の接線の傾きが連続的に変化した形状となっている。
[0065]
 また、別の表現をすると、所定の方向に対して滑らかとは、上下方向に対する第1接点部11aと湾曲部11bとの断面において、少なくとも湾曲部11bの先端の断面形状が曲線で形成されていることである。
[0066]
 従来、固定接点は、固定接点保持体にかしめられて固定接点保持体に固定されている。この構成の場合、固定接点保持体の厚み方向における2つの面のうち一の面から他の面へとアークが移動する際に、その移動経路上には、固定接点と固定接点保持体との2つの部材が存在し、かつ固定接点の縁と固定接点保持体との間に隙間が存在する。そのため、アークが移動する際に、アークの端点が固定接点の縁と固定接点保持体との間の隙間で止まる可能性がある。
[0067]
 一方、本実施形態では、固定接点11は、固定接点保持体12の厚み方向における2つの面のうち面12aから面12bに亘って、湾曲部11bを介して隙間なく連続している。そのため、アークが移動する際に、アークの端点の移動が止まる可能性を低くすることができる。また、第1接点部11aから湾曲部11bの上端(先端)までは、所定の方向(上方向)に対して滑らかな形状となっているので、アークの移動がスムーズに行われる。
[0068]
 [電磁継電器1の動作に関する説明]
 ここで、本実施形態の電磁継電器1の動作について図3A、図3Bを用いて説明する。なお、以下の説明では、接点装置A1のオフ状態における可動接点保持体14の状態を「元の状態」という。
[0069]
 接点装置A1のオフ状態において、コイル20の第1巻線に通電を行うと、コイル20が磁束を発生する。このときの磁束の向きは下向きであり、接極子60の第2板62と鉄芯40の鉄芯吸引部41との間の下向きの磁束が強められる。この結果、第2板62と鉄芯吸引部41とがお互いを強い吸引力で引き寄せあう。これにより、接極子60が反時計回りに回転し、第2位置から第1位置に移動する。接極子60の第1位置への移動に伴って、接極子60の第1板61とカード80の第2接触部84とが右方向に移動する。このとき、カード80は、下側の端部82を支点として時計回りに回転する。これに伴い、カード80の第1接触部83及び可動接点保持体14の保持体接触部143が右方向に移動する。これらの結果、可動接点保持体14は、端部142(下端)を支点として右方向に弾性変形し、可動接点13は固定接点11に接触する閉位置へと移動する(図3A参照)。よって、接点装置A1がオン状態となり、第1端子板15と第2端子板16との間が導通可能となる。
[0070]
 なお、磁石90を設けていることにより、コイル20の第1巻線の通電を解除しても磁石90の磁力によって接点装置A1におけるオン状態を維持することができる。
[0071]
 次に、接点装置A1のオン状態において、コイル20の第2巻線に通電を行うと、コイル20が磁束を発生する。このときの磁束向きは上向きであり、接極子60の第1板61と継鉄50の継鉄吸引部57との間の左向きの磁束が強められる。この結果、第1板61と継鉄吸引部57とがお互いを強い吸引力で引き寄せあう。これにより、接極子60が時計回りに回転し、第1位置から第2位置に移動する。接極子60の第2位置への移動に伴って、接極子60の第1板61とカード80の第2接触部84とが左方向に移動する。このとき、カード80は、下側の端部82を支点として反時計回りに回転する。これに伴い、カード80の第1接触部83及び可動接点保持体14の保持体接触部143が左方向に移動する。これらの結果、可動接点保持体14は、右方向に弾性変形した状態から「元の状態」に遷移して、可動接点13は固定接点11から離れた開位置へと移動する(図3B参照)。よって、接点装置A1がオフ状態となり、第1端子板15と第2端子板16との間の導通が遮断されて非導通となる。
[0072]
 なお、コイル20の第2巻線の通電を解除しても磁石90の磁力により接点装置A1におけるオフ状態を維持することができる。
[0073]
 [遮断能力及び電気的耐久性に関する説明]
 接点装置A1がオン状態からオフ状態へと切り替わる際に、固定接点11と可動接点13との間(図3Aで示す接触部位5)でアークが発生する。本実施形態の接点装置A1は、アークの長さを大きく引き伸ばすことによってアークを遮断することができる。そのために、固定接点11と可動接点13との接点間に高電圧が印加されている場合、若しくは高電流が流れている場合であっても、接点間に発生するアークを遮断して接点装置A1をオン状態からオフ状態に切り替えることができる。すなわち、電磁継電器1の遮断能力を向上することができる。
[0074]
 本実施形態において、接点間に発生したアークは、図1に示すように、ローレンツ力F1の作用により、上向きに引き伸ばされながら、アークが発生した位置から上方向に移動する。そして、アークの一端は、湾曲部11bの先端(上端)に達すると、その後、面12b側へ移動する。アークの他端は、可動接点保持体14の先端(上端)に達すると、その後、面14b側へ移動する。このようにして、発生したアークは例えば、図1に示すアーク6,6a,6b,6cの順に移動する。アークが図1の6bの状態にあるときには、アークの各部において図7のF2~F10で示す方向のローレンツ力が作用する。この結果、アークは伸張空間E1を囲む壁部に向かってさらに大きく引き伸ばされて、図1の6cの状態となる。以上で説明したように、本実施形態の方法によれば、発生したアークが、可動接点保持体14の左側、及び固定接点保持体12の右側を含む大きな伸張空間E1内を移動して引き伸ばされることにより、アーク長さが十分大きく延長され、アークを遮断することができる。
[0075]
 ところで、アークは、熱電界放出により陰極から陽極へと電子が放出されることで発生すると考えられている。アークの端点が移動している場合、接点と、接点を保持している保持体との間で隙間が生じていると、その隙間の影響で、アークの端点の移動が止まる可能性が高い。例えば、接点を保持体にかしめることで接点を保持体に固定する場合、接点の縁と、保持体との間で僅かながら隙間が生じるので、この隙間によってアークの端点の移動が阻害されて、アークの端点の移動がとまる可能性が高い。特にこの隙間が、アークの陰極側の端点、すなわち、電子を放出する側に存在した場合に、アークの端点の移動が止まる可能性が高い。陰極側において隙間の部分でアークの端点の移動が止まる可能性が高い理由は、隙間により熱が伝わりにくいためと考えられる。すなわち、アークの陰極側の端点が接点の縁にある場合、その縁に隣接する接点保持体に熱が伝わりにくいため、接点保持体から新たに熱電子放出を開始しない可能性が高い。結果として、アークの陰極側の端点は接点保持体に移動せず、接点の縁に止まったままとなる可能性が高い。一方、アークの陽極側は、電子を受け取る側であるので、アークの端点が移動するためにその周りに熱が伝わる必要がないと考えられる。このため、アークの陽極側においては、接点の縁と接点保持体との間に隙間が存在する場合であっても、アークの端点の移動がとまる可能性が低いと考えられる。アークの両端のうち少なくとも一端においてアークの移動が止まると、アークの長さが十分に長く延長されないので、接点間に高電圧が印加されている場合、もしくは、高電流が流れている場合に、接点間に発生するアークを遮断できずに、接点装置をオン状態からオフ状態に切り替えることができない問題が生じる。
[0076]
 さらに、アークの陰極側の端点が接点の縁で止まった場合には、アークが弧絡する可能性が高まる。ここでアークの弧絡は、アークの長さが延長された後に、再びアークの長さが短い状態に遷移する現象をあらわすものと定義する。アークの弧絡が発生すると、アーク遮断に必要な時間が長くなるために、接点消耗が進み、電磁継電器の電気的耐久性(接点を開閉させたときの寿命回数)が劣化するという問題が生じる。アークの陰極側の端点が接点の縁で止まった場合にアークの弧絡の発生する可能性が高くなる原因は以下のように考えられる。すなわち、アークの陰極側の端点が接点の縁にとどまると、接点付近においてアークの陰極から発生する金属蒸気の濃度が高くなる。金属蒸気が存在する空間は、金属蒸気が存在しない空間よりも、アークによる電気伝導が起こりやすいと考えられる。これらの結果、アークが陰極側の端点に止まった場合に、接点付近における金属蒸気の濃度が高くなる影響のために、接点間でのアークの弧絡が発生する可能性が高くなると考えられる。
[0077]
 一方、本実施形態では、電源2の負極と電気的に接続された固定接点11は、テープ接点であり、アークの移動方向である可動接点13との接触部位5から湾曲部11bの先端(上端)までは滑らかな形状となっている。つまりアークが移動する方向(上方向)において、固定接点11と固定接点保持体12との間に隙間が存在しない。このため、陰極側におけるアークの移動は湾曲部11bの先端まで止まる可能性を小さくできる。さらには、湾曲部11bの先端から第2接点部11cの先端(下端)までの部分も滑らかな形状となっているので、陰極側におけるアークの移動は湾曲部11bの先端から第2接点部11cの先端まで止まる可能性を小さくできる。したがって、ローレンツ力F1及びF2~F10の作用によってアークを引き延ばす伸張空間E1として確保された空間において、アークを引き延ばすことが可能となり、アークの長さを十分に長く延長することができる。この結果、電磁継電器1は、アークを遮断できる。さらに、本実施形態では、アークの陰極側の端点は接点の縁で止まることなく、湾曲部11bの先端を通って、第2接点部11cの先端(下端)まですばやく移動することができる。このような移動は、アークの陰極側の端点が接点付近からすばやく遠ざかるので、接点付近における金属蒸気の濃度が低い値に保たれることによると考えられる。この結果、本実施形態の電磁継電器1は、アークの弧絡の発生を抑制して、短時間でアーク遮断することができるので、接点消耗を低減でき、電磁継電器の電気的耐久性(接点を開閉させたときの寿命回数)を向上することができる。
[0078]
 なお、本実施形態では、接点ギャップを大きくすることで、よりアークが引き伸ばされやすくなるので、遮断能力を向上させることができる。接点ギャップを大きくすると、可動接点13において開位置から閉位置までの距離が長くなるので接極子60の回転を大きくする必要がある。そのため、鉄芯40の鉄芯吸引部41と、接極子60の第2板62との距離を大きくする必要がある。この場合、通常よりも大きな吸引力が必要となる。そこで、鉄芯40の鉄芯吸引部41の径を、例えばコイル20に挿入された鉄芯40の径に対して約2.5倍となるように大きくしている。これにより、鉄芯吸引部41と第2板62との距離が大きい状態において通常よりも大きな吸引力を得ることができる。この結果、鉄芯40の鉄芯吸引部41と、接極子60の第2板62との距離を大きくなった場合であっても、接点装置A1をオフ状態からオン状態に確実に変化させることができる。
[0079]
 また、一般的にリレー(電磁継電器)の周囲温度が高くなったときにはコイル抵抗が高くなりコイルに流れる電流が低下する現象が生じる。しかしながら、本実施形態では、鉄芯吸引部41と第2板62との間の吸引力が通常よりも大きな値であるために、例えば電磁継電器1の周囲温度が高くなりコイル20に流れる電流が低下した場合等においても接点装置A1をオフ状態からオン状態に確実に変化させることができる。したがって、本実施形態では、接点ギャップを通常よりも大きくすることによって接点装置A1をオン状態からオフ状態に遷移させる際の遮断能力を向上することができて、さらに、鉄芯吸引部41の径を大きくすることによって接点装置A1をオフ状態からオン状態に遷移させる際の動作の信頼性を増すことができる。
[0080]
 [接点装置と電磁石装置との間の絶縁に関する説明]
 本実施形態では、空間D1は、内壁C21~C23と内壁C25、及びケースC1に囲まれている。空間D1には、固定接点11、固定接点保持体12、可動接点13及び可動接点保持体14が収納されている。内壁C21と内壁C25とは、電磁石装置A10が収納された空間D2と空間D1とを画成している。内壁C21は可動接点保持体14の先端(上端)に対向している。内壁C25は、可動接点保持体14の端部142と対向している。そして、伸張空間E1における可動接点保持体14の裏面側における空間が、内壁C21及びカード80の右方向へ突出する第1接触部83によって囲まれているため、アークが伸張する際に、アークが伸張空間E1から空間D1に放出されることを防止している。この結果、固定接点11と可動接点13との間でアークが発生した場合に、接点装置A1と電磁石装置A10とで短絡が生じることを防止できる。すなわち、接点装置A1と電磁石装置A10との間の絶縁の信頼性を向上できる。
[0081]
 内壁C21は可動接点保持体14とカード80との間に配置され、カード80は可動接点保持体14と接極子60との間に配置される。さらに、カード80は、内壁C21と接極子60との間に設けられている。そのため、可動接点13と接極子60との間に異常な高電圧が発生した際にも、アークが接極子60まで到達することを防止でき、接点装置A1と電磁石装置A10との間の絶縁を確実にすることができる。
[0082]
 また、接点装置A1からの最短距離となる接極子60の第1板61が、第2軸方向から見て、カード80と内壁C21と内壁C25の何れかに含まれるように設けられることが好ましい。この構成により、接点装置A1と電磁石装置A10との間の絶縁の信頼性を向上できる。
[0083]
 (変形例)
 以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
[0084]
 上記実施形態では、テープ接点は、固定接点11にのみに用いる構成としたが、この構成に限定されない。可動接点13にのみテープ接点を適用してもよいし、固定接点11及び可動接点13の双方にテープ接点を適用してもよい。つまり、テープ接点は、固定接点11及び可動接点13のうち少なくとも一方の接点に適用されていればよい。固定接点11及び可動接点13のうち一方の接点にテープ接点が適用された場合には、テープ接点が適用された接点に電源2の負極を電気的に接続することが好ましい。
[0085]
 上記実施形態では、電磁継電器1は、上向きのローレンツ力F1を発生させるために2つの磁石17,18を備える構成としたが、この構成に限定されない。上向きのローレンツ力F1を発生させるための磁石は1つであってもよい。この場合、磁石と対向し、固定接点保持体12及び可動接点保持体14を第3軸方向において挟むように磁性体を配設してもよい。この場合、磁石と、それに対向する磁性体を、磁性体の一部もしくは別の磁性体によって接続してもよい。この構成により、1個の磁石を単体で用いた場合に比べて、接点付近により大きな磁束密度を発生することができる。このことによって、1個の磁石を単体で用いた場合に比べて、より大きなローレンツ力を発生し、アークの遮断を促進することができる。磁性体は、例えば、電磁軟鉄などを用いることができる。
[0086]
 また、上記実施形態では、磁石17の上下方向の長さは、磁石17を第3軸方向から見て、磁石17の面17aに固定接点11、可動接点13、固定接点保持体12の端部121、及び可動接点保持体14の端部141が重なるように規定されていればよい。同様に、磁石18の上下方向の長さは、磁石18を第3軸方向から見て、磁石18の面18aに固定接点11、可動接点13、固定接点保持体12の端部121、及び可動接点保持体14の端部141が重なるように規定されていればよい。
[0087]
 上記実施形態では、固定接点保持体12と第1端子板15とは個別に形成されるが、一体型で形成されてもよい。同様に、可動接点保持体14と第2端子板16とは一体型で形成されてもよい。
[0088]
 上記実施形態では、電磁継電器1として2巻線ラッチングリレーを一例として用いて説明したが、これに限定されない。1巻線ラッチングリレーに本実施形態の電磁継電器1の接点装置A1を適用してもよいし、シングルステーブルリレーに本実施形態の電磁継電器1の接点装置A1を適用してもよい。
[0089]
 上記実施形態では、電磁継電器1が、電磁石装置A10とカード80とを含む構成として説明したが、電磁継電器1が、カード80を含まない構成であってもよい。この構成の場合には、接極子60と可動接点保持体14とが絶縁体を介して固定された構成としてもよい。
[0090]
 (まとめ)
 以上説明したように、第1の態様の電磁継電器(1)は、固定接点保持体(12)と、可動接点保持体(14)と、電磁石装置(A10)と、磁石(例えば、磁石17,18のうち少なくとも1つの磁石)とを備える。固定接点保持体(12)は、所定の方向に延在し、端部(121)に固定接点(11)を設けている。可動接点保持体(14)は、所定の方向に延在し固定接点保持体(12)に対向して設けられており、端部(141)に可動接点(13)を設けている。可動接点保持体(14)は、可動接点(13)が固定接点(11)に接触する閉位置と固定接点(11)から離れる開位置との間で移動する。電磁石装置(A10)は、可動接点(13)が閉位置と開位置との間で移動するように可動接点保持体(14)を変位させる。磁石は、固定接点(11)と可動接点(13)との開閉方向に直交する方向に配置されている。伸張空間(E1)が、所定の方向における固定接点保持体(12)と可動接点保持体(14)における先端の先方に設けられている空間である。さらに伸張空間(E1)は、固定接点保持体(12)の厚さ方向における2つの面(12a,12b)のうち固定接点(11)と可動接点(13)とが接触する側の面(12a)とは反対側の面(12b)に、及び可動接点保持体(14)の厚さ方向における2つの面(14a,14b)のうち固定接点(11)と可動接点(13)とが接触する側の面(14a)とは反対側の面(14b)に、それぞれ面して設けられている。伸張空間(E1)は、固定接点(11)と可動接点(13)との間で生じるアークが引き伸ばされる空間である。
[0091]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、固定接点保持体(12)と可動接点保持体(14)の先端の先方の空間、及び固定接点保持体(12)の面(12b)及び可動接点保持体(14)の面(14b)に面した空間において、各保持体が延設されるアークが伸張するように、伸張空間(E1)を設けている。これにより、保持体の幅方向に伸張空間を設ける場合よりも、アークを安定した状態で切断するために十分なアークの長さを確保することができる。したがって、アークを安定して遮断することができ、電磁継電器(1)の遮断能力を向上することができる。
[0092]
 第2の態様の電磁継電器(1)では、第1の態様において、磁石は、第3軸方向から見て、磁石の面に固定接点(11)、可動接点(13)、固定接点保持体(12)の端部(121)、及び可動接点保持体(14)の端部(141)が重なるように配設されている。第3軸方向は、所定の方向としての第1軸方向、及び固定接点保持体(12)と可動接点保持体(14)とが対向する第2軸方向の双方に直交する方向である。
[0093]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、固定接点(11)と可動接点(13)との間で発生するアークに対して磁石によって、アークが伸張空間(E1)の上下端及び左右端に向かって拡大してアーク長さを十分に延長することができる。この結果、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0094]
 第3の態様の電磁継電器(1)は、第2の態様において、第3軸方向において、固定接点保持体(12)及び可動接点保持体(14)を挟むように、磁石としての第1磁石(例えば磁石17)に対向するように配設された第2磁石(例えば磁石18)を、さらに備える。第3軸方向における第1磁石の2つの面(17a,17b)のうち第2磁石に対向する面(17a)の極性と、第3軸方向における第2磁石の2つの面(18a,18b)のうち第1磁石に対向する面(18a)の極性とは、異なる。
[0095]
 この構成によると、第1磁石が発生する磁束と、第2磁石が発生する磁束が同じ方向であり、お互いを強め合うために、アークに作用するローレンツ力を大きくすることができる。この結果、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。また、第1磁石の面(17a)の極性と、第2磁石の面(18a)の極性とが異なっているので、磁束が外部に漏れる可能性を低くすることができる。そのため、発生する磁束が他の部品(例えば、電磁石装置A10)の動作に影響を与える可能性を低くすることができる。
[0096]
 第4の態様の電磁継電器(1)では、第1~第3のいずれかの態様において、固定接点(11)及び可動接点(13)のうち少なくとも一方の接点(例えば、固定接点11)は、固定接点保持体(12)及び可動接点保持体(14)のうち当該一方の接点が設けられた保持体(ここでは、固定接点保持体12)の先端において、湾曲した湾曲部(11b)を有する。
[0097]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、アークが発生した保持体の面から反対側の面へ湾曲部(11b)を介してアークの端点を移動させることができる。このため、アークが発生した保持体の面と反対側の面に面する伸張空間(E1)の部分にアークを伸張することができる。この結果、アーク長さを十分に延長することができるので、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0098]
 第5の態様の電磁継電器(1)では、第4の態様において、一方の接点(例えば、固定接点11)は、第1接点部(11a)と、第2接点部(11c)とを有している。第1接点部(11a)は、保持体(ここでは、固定接点保持体12)の厚さ方向における2つの面(12a,12b)のうち固定接点(11)と可動接点(13)とが接触する側の第1面(面12a)に接合されている。第2接点部(11c)は、保持体の厚さ方向における第1面とは反対側の第2面(面12b)に接触している。第1接点部(11a)と、第2接点部(11c)とは、湾曲部(11b)を介して連続している。
[0099]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、アークが発生した保持体の第1面から反対側の第2面へ湾曲部(11b)を介してアークの端点を移動し、さらに、アーク端点を第2接点部(11c)の下端まで移動させることができる。このため、アークが発生した保持体の面と反対側の面に面する伸張空間(E1)の部分において、第2接点部(11c)の下端を含む伸張空間(E1)の部分にアークを伸張することができる。この結果、アーク長さを十分に延長することができるので、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0100]
 第6の態様の電磁継電器(1)では、第5の態様において、一方の接点(例えば、固定接点11)は、一方の接点の表面の接線の傾きが、他方の接点(ここでは、可動接点13)と接触する位置(接触部位5)から湾曲部(11b)の先端に亘って連続的に変化するように保持体(ここでは、固定接点保持体12)に設けられている。
[0101]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、アークが発生した保持体の第1面から反対側の第2面へ湾曲部(11b)を介してスムーズにアークの端点を移動させることができる。このため、アーク長さを十分に延長することができるので、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0102]
 第7の態様の電磁継電器(1)では、第4~第6のいずれかの態様において、一方の接点(例えば、固定接点11)は外部直流電源(直流電源2)の負極と電気的に接続されており、他方の接点(ここでは、可動接点13)は外部直流電源の正極と電気的に接続されている。
[0103]
 この構成によると、アークが放出される(電子が放出される)負極側の接点において、アークが発生した保持体の面から反対側の面へ湾曲部(11b)を介してアークの端点を移動させることができる。このことにより、アークを伸張する際にアークの弧絡の発生を抑制し、短時間でアークを遮断することができ、接点消耗を低減して電磁継電器(1)の電気的耐久性を向上することができる。また、アーク長さを十分に延長することができるので、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0104]
 第8の態様の電磁継電器(1)では、第1~7の態様において、磁石は、アークに対して、固定接点(11)と可動接点(13)との間において所定の方向にローレンツ力が作用するように配置されている。
[0105]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、固定接点(11)と可動接点(13)のとの間において発生したアークが、ローレンツ力によって固定接点保持体(12)および可動接点保持体(14)の先端方向に移動し、その後、アークが固定接点保持体(12)および可動接点保持体(14)の裏面側に回り込むので、アークを伸張空間(E1)に誘引し伸張することができる。この結果、電磁継電器(1)の遮断能力をさらに向上することができる。
[0106]
 第9の態様の電磁継電器(1)は、第1~第8のいずれかの態様において、固定接点保持体(12)、可動接点保持体(14)及び電磁石装置(A10)を収納するケース(C1)を、更に備える。ケース(C1)には内壁(C21)を有し、内壁(C21)は、伸張空間(E1)と電磁石装置(A10)が収納される空間(D2)とを画成する。電磁石装置(A10)は、コイル(20)と、コイル(20)への通電時に生じる電磁力により変位する接極子(60)とを有している。可動接点保持体(14)は、接極子(60)に連動して変位される。ケース(C1)の内壁(C21)が、可動接点保持体(14)と接極子(60)との間に設けられている。
[0107]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、接点間で発生したアークが伸張される際に、内壁(C21)によって、アークが接極子まで到達することを防止できる。また、可動接点(13)と接極子(60)との間に異常な高電圧が発生した際にも、絶縁破壊することを防止できる。これらの結果、接点と電磁石との間で絶縁を確実に行うことができる。
[0108]
 第10の態様の電磁継電器(1)では、第9の態様において、可動接点保持体(14)は、接極子(60)に連動し電気絶縁性を有するカード(80)により変位されている。カード(80)は、可動接点保持体(14)と接極子(60)との間に設けられている。
[0109]
 この構成によると、電磁継電器(1)は、接点間で発生したアークが伸張される際に、カード(80)によって、アークが接極子まで到達することを防止できる。また、可動接点(13)と接極子(60)との間に異常な高電圧が発生した際にも、絶縁破壊することを防止できる。これらの結果、接点と電磁石装置(A10)との間で絶縁を確実に行うことができる。

符号の説明

[0110]
  1  電磁継電器
  2  直流電源(外部直流電源)
  3  負荷
  6,6a,6b,6c アーク
  11  固定接点(接点)
  11a 第1接点部
  11b 湾曲部
  11c 第2接点部
  12  固定接点保持体
  12a 面(第1面)
  12b 面(第2面)
  13  可動接点(接点)
  14  可動接点保持体
  14a 面(第1面)
  14b 面(第2面)
  17,18  磁石
  17a,17b,18a,18b 面
  20  コイル
  30  ボビン
  40  鉄芯
  50  継鉄
  60  接極子
  70  ヒンジばね
  80  カード
  90  磁石
  121  端部
  141  端部
  142  端部
  A10  電磁石装置
  C1  ケース
  C11  カバー
  C12  ベース
  C21~C23  内壁
  C25 内壁
  F1~F10 ローレンツ力
  D1  空間
  E1  伸張空間

請求の範囲

[請求項1]
 所定の方向に延在し、端部に固定接点を設けた固定接点保持体と、
 前記所定の方向に延在し前記固定接点保持体に対向して設けられており、端部に可動接点を設けて、前記可動接点が前記固定接点に接触する閉位置と前記固定接点から離れる開位置との間で移動する可動接点保持体と、
 前記可動接点が前記閉位置と前記開位置との間で移動するように前記可動接点保持体を変位させる電磁石装置と、
 前記固定接点と前記可動接点との開閉方向に直交する方向に配置された磁石とを備え、
 前記固定接点と前記可動接点との間で生じるアークが引き伸ばされる伸張空間が、前記所定の方向における前記固定接点保持体と前記可動接点保持体の先端の先方に設けられ、かつ前記固定接点保持体の厚さ方向における2つの面のうち前記固定接点と前記可動接点とが接触する側の面とは反対側の面に、及び前記可動接点保持体の厚さ方向における2つの面のうち前記固定接点と前記可動接点とが接触する側の面とは反対側の面に、それぞれ面して設けられている
 電磁継電器。
[請求項2]
 前記磁石は、
 前記所定の方向としての第1軸方向、及び前記固定接点保持体と前記可動接点保持体とが対向する第2軸方向の双方に直交する第3軸方向から見て、前記磁石の面に前記固定接点、前記可動接点、前記固定接点保持体の前記端部、及び前記可動接点保持体の前記端部が重なるように配設されている
 請求項1に記載の電磁継電器。
[請求項3]
 前記第3軸方向において、前記固定接点保持体及び前記可動接点保持体を挟むように、前記磁石としての第1磁石に対向するように配設された第2磁石を、さらに備え、
 前記第3軸方向における前記第1磁石の2つの面のうち前記第2磁石に対向する面の極性と、前記第3軸方向における前記第2磁石の2つの面のうち前記第1磁石に対向する面の極性とは、異なる
 請求項2に記載の電磁継電器。
[請求項4]
 前記固定接点及び前記可動接点のうち少なくとも一方の接点は、前記固定接点保持体及び前記可動接点保持体のうち当該一方の接点が設けられた保持体の先端において、湾曲した湾曲部を有する
 請求項1~3のいずれか一項に記載の電磁継電器。
[請求項5]
 前記一方の接点は、前記保持体の厚さ方向における2つの面のうち前記固定接点と前記可動接点とが接触する側の第1面に接合された第1接点部と、
 前記保持体の厚さ方向における前記第1面とは反対側の第2面に接触された第2接点部とを、さらに有し、
 前記第1接点部と、前記第2接点部とは、前記湾曲部を介して連続している
 請求項4に記載の電磁継電器。
[請求項6]
 前記一方の接点は、
 前記一方の接点の表面の接線の傾きが、他方の接点と接触する位置から前記湾曲部の先端に亘って連続的に変化するように前記保持体に設けられている
 請求項5に記載の電磁継電器。
[請求項7]
 前記一方の接点は外部直流電源の負極側と電気的に接続されており、他方の接点は前記外部直流電源の正極側と電気的に接続されている
 請求項4~6のいずれか一項に記載の電磁継電器。
[請求項8]
 前記磁石は、前記アークに対して、前記固定接点と前記可動接点との間において前記所定の方向にローレンツ力が作用するように配置されている
 請求項1~7のいずれか一項に記載の電磁継電器。
[請求項9]
 前記固定接点保持体、前記可動接点保持体及び前記電磁石装置を収納するケースを、更に備え、
 前記ケースは、前記伸張空間と前記電磁石装置が収納される空間とを画成する内壁を有し、
 前記電磁石装置は、コイルと、前記コイルへの通電時に生じる電磁力により変位する接極子と、を有しており、
 前記可動接点保持体は、前記接極子に連動して変位され、
 前記ケースの前記内壁が、前記可動接点保持体と前記接極子との間に設けられている
 請求項1~8のいずれか一項に記載の電磁継電器。
[請求項10]
 前記可動接点保持体は、前記接極子に連動し電気絶縁性を有するカードにより変位され、
 前記カードは、前記可動接点保持体と前記接極子との間に設けられている
 請求項9に記載の電磁継電器。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]