Electromagnetic relay

本発明は、電磁リレーに関するものである。

従来から、可動接点に連結されたアーマチュアを電磁石の磁力で回転駆動することで可動接点を固定接点に離接させる電磁リレーが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の電磁リレーとして、例えば図３に示すようなものがある。

以下、図３の電磁リレーについて詳しく説明する。 図３の電磁リレーは、電磁石１と、電磁石１の磁力により回転駆動されるアーマチュア２と、電磁石１とアーマチュア２とをそれぞれ収納し電磁石１が固定されたハウジング３とを備える。 以下、上下左右は図３を基準とし、図３の紙面手前側を前側と呼ぶ。 但し、上記の方向はあくまで説明の便宜上定義するものであって、実際の使用状態での方向とは必ずしも一致しない。

ハウジング３は、前面に収納凹部３０が開口したボディ３１と、ボディ３１の前側に結合して収納凹部３０を閉塞するカバー（図示せず）とを有する。

また、ハウジング３には、アーマチュア２をハウジング３に対して回転可能に支持する支持体４が固定されている。 支持体４は、厚さ方向を前後方向に向けた扁平な形状であって左右両端部がそれぞれボディ３１に固定された固定部４１と、固定部４１の前面の中央部から前方へ突設され軸方向を前後方向に向けた円柱形状の軸部４２とを有する。 固定部４１をボディ３１に固定する手段としては、例えば嵌合などの周知の手段を用いることができる。 また、アーマチュア２には、断面円形状であって内径が軸部４２の外径よりも僅かに大きい軸受け穴２０が前後に貫設されており、軸受け穴２０に軸部４２が挿入されることで、アーマチュア２はハウジング３に対して軸部４２の中心軸周りに回転可能に支持される。

また、電磁石１は、軸方向を上下方向に向けて固定部４１の後側においてボディ３１に固定されたコイル（図示せず）と、磁性体からなりコイルによって磁化される磁極片１１とを有する。 磁極片１１は、コイルを上下に貫通した本体部（図示せず）と、本体部の上下両端部からそれぞれ前方に突設された可変磁極部１１ａとを有し、全体としてＵ字形状となっている。 すなわち、各可変磁極部１１ａはそれぞれコイルへの通電方向に応じた極性に励磁されるのであって、その極性は可変磁極部１１ａ間で互いに異なる。 ハウジング３には、それぞれ一端が上記のコイルに電気的に接続されて他端がハウジング３の左方に突出した複数本（図では３本）コイル端子６０が保持されており、コイルへの通電はコイル端子６０を通じて行うことができる。 具体的には、図３の電磁リレーはいわゆる２巻線ラッチング型であって、上記のコイルはタップを有しており、コイル端子６０はコイルの両端とタップとに１個ずつが電気的に接続されている。

また、アーマチュア２は、それぞれ１個ずつの可変磁極部１１ａを左右から挟む固定磁極部２１ａを、上下両端部に１組ずつ有する。 固定磁極部２１ａの各組において、可変磁極部１１ａの左側の固定磁極部２１ａと可変磁極部１１ａの右側の固定磁極部２１ａとは互いに異なる極性に磁化されている。 具体的には、アーマチュア２は、Ｎ極を左右方向のうち互いに共通の方向に向けた２個の永久磁石２２と、それぞれ磁性体からなる２個の接極子２１とが、合成樹脂成型体２３にインサート成型されたものである。 各接極子２１は、それぞれ、扁平な直方体形状であって、厚さ方向の一面を各永久磁石２２の一方ずつの極に磁着されている。 すなわち、各接極子２１のうち、それぞれ永久磁石２２よりも上下に突出した上下両端部が、それぞれ固定磁極部２１ａとなっている。 そして、電磁石１のコイルに通電されると、可変磁極部１１ａの左右の固定磁極部２１ａのうち通電方向に応じた側の一方の固定磁極部２１ａが可変磁極部１１ａに吸引されることで、アーマチュア２はハウジング３に対しコイルへの通電方向に応じた方向に回転する。 また、コイルにいったん通電されると、コイルに逆方向の電流が流されるまでは、アーマチュア２の位置（及び、これに連動する可動接点５１等の位置）は上記の永久磁石２２の磁力によって維持（ラッチング）される。

さらに、ハウジング３には、上記のようなアーマチュア２の回転に連動する可動接点５１と、この可動接点５１に離接する固定接点５２とが収納されている。 さらに、可動接点５１と固定接点５２とはそれぞれ１個ずつの端子板６１，６２に電気的に接続されている。 すなわち、可動接点５１と固定接点５２との離接に伴って端子板６１，６２間の電気的な接続がオンオフされる。 各端子板６１，６２は、それぞれ、厚さ方向を左右方向に向けた金属板からなり、上端部がハウジング３外に突出する形でハウジング３に固定されている。 また、可動接点５１は、下端部を端子板６１の右面に固定され上端部を下端部に対して左右に変位させるように弾性変形可能な接点保持体７を介して、端子板６１に対して電気的且つ機械的に接続されている。 接点保持体７は、それぞれ全体として上下に長い板ばねからなる複数枚の接点保持ばね７１が、厚さ方向に重ねられるとともに上端部と下端部とにおいて互いに接合されたものである。 可動接点５１は、接点保持体７の上端部に固定されることで、固定接点５２の左側においてハウジング３に対して左右に弾性的に変位可能となっている。

また、アーマチュア２と可動接点５１とは、接点保持体７とアーマチュア２とに連結されるカード８により連動する。 カード８は全体として厚さ方向を上下方向に向けた扁平な形状であって、ハウジング３の内面により、ハウジング３に対して左右に平行移動可能にガイドされている。 可動接点５１に接続された端子板６１は、カード８の変位を阻害しないように、カード８の進路を避けた形状とされている。 アーマチュア２とカード８との連結は、アーマチュア２において右側の接極子２１の上端部が、カード８において上下方向と前方とに開口したアーマチュア用凹部８１に挿入されることで達成されている。 また、接点保持体７とカード８との連結は、接点保持体７の上端部が、カード８において上下方向と後方とに開口した接点保持体用凹部（図示せず）に挿入されることで達成されている。 左端の接点保持ばね７１の上端部には、他の接点保持ばね７１から離間するように傾斜して接点保持体用凹部の右向きの内面に弾接するカード弾接部７２が設けられている。

図３のようにアーマチュア２が可動範囲の限界まで時計回り方向に回転し可動接点５１が固定接点５２に接触した状態（以下、「閉状態」と呼ぶ。）では、カード弾接部７２の弾性変形により可動接点５１と固定接点５２との間に接圧が発生する。

また、アーマチュア２が可動範囲の限界まで反時計周り方向に回転し可動接点５１が固定接点５２から離れた状態（以下、「開状態」と呼ぶ。）では、接点保持体７は全体として上端部を下端部に対して左方に変位させるように弾性変形し、そのばね力は、可動接点５１を固定接点５２に近づける向きとなる。 つまり、上記の弾性変形の変形量が多いほど、閉状態への移行のために電磁石１のコイルに入力すべき電流の最低値（以下、「最低オン電流」と呼ぶ。）が小さくなる。

ここで、動作特性（例えば、最低オン電流や、閉状態での接圧など）を調整する方法としては、アーマチュア２においてカード８に連結される部位を塑性変形させるという方法が考えられる。

しかしながら、上記の例では、アーマチュア２においてカード８に連結される部位は接極子２１であり、且つ、接極子２１は作用する磁力を十分に大きくするために厚さ寸法を比較的に大きくされるので、上記方法による特性の調整が比較的に困難である。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、動作特性の調整が容易な電磁リレーを提供することにある。

本発明の電磁リレーは、電磁石と、前記電磁石の磁力によって駆動されて前記電磁石に対し回転可能なアーマチュアと、前記アーマチュアに押圧されて直線状に移動するカードと、前記カードに連動する可動接点と、前記アーマチュアの回転に伴って前記可動接点が離接する固定接点と、前記電磁石と前記アーマチュアと前記カードと前記可動接点と前記固定接点とをそれぞれ収納するとともに前記電磁石と前記固定接点とがそれぞれ固定されたハウジングとを備え、前記アーマチュアは、それぞれ磁性体からなる少なくとも１個の接極子と、塑性変形可能な材料からなり前記接極子と前記カードとの間に介在する連結片とを有することを特徴とする。

上記の電磁リレーにおいて、前記アーマチュアの回転軸に平行な方向から見て、前記アーマチュアと前記カードとの接触位置と前記アーマチュアの回転軸とを結ぶ線が前記カードの変位方向に対してなす角を直角に近くするように、前記連結片が曲げられていることが望ましい。

また、上記の電磁リレーにおいて、前記連結片は非磁性体からなることが望ましい。

本発明によれば、磁性を確保する必要がないことにより接極子よりも変形させやすい連結片を塑性変形させることで特性を調整することができるから、カードに接極子が直接接触する場合に比べ、特性の調整が容易である。

本発明の実施形態を示す、カバーを省略した正面図である。

同上の比較例を示す、カバーを省略した正面図である。

従来例を示す、カバーを省略した正面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の基本構成は図３の例と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。

本実施形態は、図１に示すように、アーマチュア２が、右側の接極子２１に連結されて接極子２１よりも上方に突出する連結片２４を有し、この連結片２４がカード８のアーマチュア用凹部８１に挿入されていることを特徴としている。 連結片２４は、塑性変形可能な材料からなり、厚さ寸法が接極子２１の厚さ寸法よりも小さい板状であって、厚さ方向をアーマチュア２の回転軸に直交する方向に向けている。

連結片２４を接極子２１との接合する手段としては、例えば、カシメや嵌合や溶着といった周知の手段を適宜用いることができる。 連結片２４の材料としては、例えばアルミニウム等の非磁性体が用いられることが望ましい。

上記構成によれば、接極子２１よりも厚さ寸法が小さく変形させやすい連結片２４を塑性変形させることで特性を調整することができるから、接極子２１がカード８のアーマチュア用凹部８１に挿入される場合に比べ、特性の調整が容易である。

例えば、カード８の位置をより右側とするように連結片２４を曲げた場合（つまり、連結片２４の上端部を下端部に対して右方に変位させた場合）、閉状態でのカード弾接部７２の変形量がより大きくなるからより高い接圧が得られる一方、開状態での接点保持体７の全体としての変形量がより小さくなるから最低オン電流がより大きくなる。

逆に、カード８の位置をより左側とするように連結片２４を曲げた場合（つまり、連結片２４の上端部を下端部に対して左方に変位させた場合）、閉状態でのカード弾接部７２の変形量がより小さくなるから接圧が低くなる一方、開状態での接点保持体７の全体としての変形量がより大きくなるから最低オン電流がより小さく抑えられる。

ところで、アーマチュア２の回転軸に平行な方向である前方から見て、アーマチュア２（連結片２４）とカード８との接触位置とアーマチュア２の回転軸とを結ぶ線がカード８の変位方向に対してなす角（以下、「駆動角」と呼ぶ。）と９０°との差が大きいほど、アーマチュア２の回転力のうちカード８を上下方向いずれかに押す力として作用する分力が大きくなる。 上記の分力が大きくなると、連結片２４とカード８との間や、カード８とハウジング３の内面との間に作用する摩擦力も大きくなるから、接点のオンオフ切替に必要な駆動力（電磁石１への入力電力）が大きくなってしまう。

そこで、図１の例では、上記の駆動角を９０°に近くするように、連結片２４が曲げられている。 具体的には、アーマチュア２の回転軸（つまり軸部４２の中心軸）がアーマチュア用凹部８１の可動範囲よりも左側に位置することに対応して、連結片２４は、カード８側の端部が接極子２１側の端部よりも左側に位置するように、Ｓ字形状に曲げられている。 これにより、図２のように調整片２４が曲げられていない場合に比べ、連結片２４とカード８との間や、カード８とハウジング３の内面との間に作用する摩擦力が低減されるから、接点の開閉に必要な電力をより低減することができる。

なお、上記のように連結片２４を接極子２１やカード８に直接接触させる代わりに、連結片２４とカード８との間や、接極子２１と連結片２４との間に、更に別途の部材を介在させてもよい。

１ 電磁石 ２ アーマチュア ３ ハウジング ８ カード ２１ 接極子 ２４ 連結片 ５１ 可動接点 ５２ 固定接点