电磁继电器的制作方法

本发明涉及一种电磁继电器，更详细而言涉及一种铰接式的电磁继电器。

背景技术：

现在，已知具有用于对可动触点从固定触点离开时产生的电弧进行消弧的永磁铁的电磁继电器。

例如在日本特开平10-326553号公报中记载的电磁继电器具有在触点部(固定触点、可动触点)的附近配置的永磁铁。在该电磁继电器中，在可动触点与固定触点之间产生的电弧由于永磁铁的磁力而被拉长，然后消弧。

以下，对上述现有的电磁继电器中的问题点简单进行说明。在现有的电磁继电器中，在触点附近配置有永磁铁。因此，有必要使用小型的永磁铁来作为用于使电弧消弧的永磁铁。其结果是，触点附近的磁通密度小，切断能力不充分。

若为了解决上述问题而使用大型的永磁铁，则电磁继电器整体也变得大型。

技术实现要素：

本发明提供一种无需大型化且切断能力高的电磁继电器。

本发明的电磁继电器具有励磁线圈、一对固定触点、可动弹簧、磁铁以及磁轭。一对固定触点沿着第一方向排列。可动弹簧构成为根据对励磁线圈的通电的通断而与一对固定触点自如地接触或分离。磁铁是用于将在一对固定触点与可动弹簧之间产生的电弧拉长的磁铁。磁轭与磁铁接触。磁铁设置为，沿着与第一方向正交的第二方向而与一对固定触点相邻，且沿着与第一方向以及第二方向正交的第三方向而与励磁线圈相邻。磁轭设置为，在与磁铁接触的状态下在第三方向上与一对固定触点相邻。

根据本发明，能够增大触点(固定触点、可动弹簧)的附近以及电弧消弧空间的磁通密度。因此，无需使磁铁以及电磁继电器大型化就能够提高切断能力。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电磁继电器的立体图。

图2是图1所示的电磁继电器的分解立体图。

图3是图1所示的电磁继电器的限动件的立体图。

图4是图1所示的电磁继电器的剖视图。

图5是图1所示的电磁继电器的主要部分的立体图。

图6是图1所示的电磁继电器的剖视图。

图7是图1所示的电磁继电器的主要部分的立体图。

图8是对图1所示的电磁继电器的一部分进行分解的分解立体图。

图9是图1所示的电磁继电器的磁轭的俯视图。

图10、图11是用于对图1所示的电磁继电器中的磁通进行说明的图。

图12是用于对图1所示的电磁继电器的动作进行说明的图。

图13是用于对比较例的电磁继电器的动作进行说明的图。

图14、图15是本发明的实施方式的变形例的限动件的立体图。

图16是本发明的实施方式的另一变形例的电磁继电器的主要部分的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的电磁继电器1进行说明。图1、图2分别是电磁继电器1的立体图和分解立体图。图3是电磁继电器1的限动件5的立体图。图4是对励磁线圈21的通电被切断时的电磁继电器1的剖视图。图5是对励磁线圈21的通电被切断时的电磁继电器1的主要部分的立体图。图6是对励磁线圈21通电时的电磁继电器1的剖视图。图7是对励磁线圈21通电时的电磁继电器1的主要部分的立体图。

如图1、图2所示，电磁继电器1具有电磁铁块2、触点块3、壳体4、限动件5以及消弧机构6。

如图2所示，图1所示的电磁铁块2具有励磁线圈21、绕线管22、铁芯23、轭铁24、衔铁25以及一对线圈端子261、262。

如图4所示，绕线管22具有筒部221和一对凸缘部222、223。如图2所示，在筒部221沿轴向设有插通孔224。即，筒部221形成为中空圆筒状。凸缘部222、223例如形成为大致矩形板状，形成在筒部221的轴向的两端。筒部221以及凸缘部222、223通过树脂等绝缘材料一体地形成。在筒部221上卷绕有励磁线圈21。在筒部221上的配置有凸缘部222的面的大致中央形成有凹部225。

铁芯23穿过绕线管22的插通孔224而与衔铁25对置。铁芯23具有轴部231和凸缘部232。轴部231形成为柱状，更详细而言形成为长条圆柱状。凸缘部232设置在轴部231的一端。轴部231以及凸缘部232通过磁性材料一体地形成。

轭铁24具有第一片241和第二片242，形成为大致l字状。第一片241以及第二片242通过磁性材料一体地形成。第一片241嵌入到在绕线管22的凸缘部223上形成的凹部226。在第一片241上形成有插通孔243。铁芯23穿过插通孔243。第二片242从第一片241的一端向与第一片241垂直的方向延伸。即，第二片242沿着绕线管22的筒部221的轴向延伸。

衔铁25安装在可动弹簧35的可动部36，与可动部36一体地位移。更详细而言，衔铁25安装于可动部36并与铁芯23对置配置。衔铁25通过磁性材料而形成为长条平板状。衔铁25的一端与轭铁24的第二片242抵接。

线圈端子261、262分别通过铜等导电性材料而形成为长条板状。在线圈端子261、262上分别卷绕励磁线圈21的前端部分，并通过焊料等进行连接。

如图2所示，图1所示的触点块3具有一对固定触点31、32、一对主端子33、34以及可动弹簧35。

固定触点31安装在主端子33上，且固定触点32安装在主端子34上。主端子33、34分别由铜等导电性材料形成。

可动弹簧35构成为根据对励磁线圈21的通电的通断而与固定触点31、32接触或分离。可动弹簧35具有可动部36、固定部37以及复位弹簧38。可动弹簧35形成为大致l字状。

可动部36根据对励磁线圈21的通电的通断而与固定触点31、32接触或分离。可动部36具有基部361、接压部362以及成形部363。另外，可动部36还具有突出部364。可动部36中的除了成形部363以外的部分由铜等金属形成。成形部363由树脂等绝缘材料形成。在可动部36的与铁芯23对置的面上固定有衔铁25。

当对励磁线圈21通电时，接压部362发生变形。如图1所示，接压部362具有一对可动触点391、392。固定触点31、32沿第一方向d1排列。可动触点391设置在与固定触点31对置的位置处，且可动触点392设置在与固定触点32对置的位置处。可动触点391与固定触点31接触或分离，可动触点392与固定触点32接触或分离。

突出部364设置在可动触点391、392之间。更详细而言，突出部364以在可动触点391、392之间从成形部363突出的方式设置。当对励磁线圈21通电时，突出部364与限动件5接触。优选突出部364具有弹性。因此，突出部364的宽度相对于突出部364的长度的比率越小越好。

固定部37固定于电磁铁块2。更详细而言，固定部37例如通过螺纹紧固等固定在轭铁24的第二片242上。由此，可动弹簧35固定在轭铁24上。

当对励磁线圈21通电时，衔铁25由于磁力而被铁芯23吸引。因此，可动部36以固定部37为支点而发生变形，可动部36上的可动触点391、392分别与固定触点31、32接触。并且，当对励磁线圈21的通电被切断时，可动弹簧35的可动部36借助复位力(弹力)而从固定触点31、32离开。

壳体4具有大致矩形平板状的基座41和覆盖基座41的大致矩形箱状的罩42。罩42的一面开口。壳体4收纳励磁线圈21、绕线管22、铁芯23、轭铁24、衔铁25、一对固定触点31、32以及可动弹簧35。

在基座41上设有供主端子33穿过的插通孔411、供主端子34穿过的插通孔412、供线圈端子261穿过的插通孔(未图示)、以及供线圈端子262穿过的插通孔(未图示)。并且，如图4所示，在基座41上设有向外侧开口的凹部43。更详细而言，基座41在图1所示的第三方向d3上与励磁线圈21相邻的位置处具有凹部43。在凹部43中收纳有永磁铁(以下称为磁铁)61。另外，如图2所示，基座41具有在固定触点31、32之间配置的壁部44。壁部44以隔开固定触点31与固定触点32的方式设置。另外，基座41具备对励磁线圈21进行支承的支承部45。

限动件5对可动弹簧35的可动部36的移动进行限制。更详细而言，当对励磁线圈21的通电被切断时，限动件5对可动弹簧35的可动部36(可动触点391、392)离开固定触点31、32后的可动弹簧35的可动部36的移动进行限制。限动件5由金属形成。优选限动件5由与可动弹簧35相同的金属形成。但是，限动件5不限定于采用与可动弹簧35相同的金属，也可以是不同的材料。需要说明的是，优选限动件5由非磁性材料构成。但是，限动件5不限定为非磁性材料，也可以为磁性材料。

如图3所示，限动件5一体地具有基部51、延设部52以及抵接部53。

基部51固定于电磁铁块2。更详细而言，基部51固定在绕线管22上。在基部51设有供铁芯23的轴部231穿过的贯通孔54。并且，基部51嵌入到在绕线管22的凸缘部222的大致中央处形成的凹部225。基部51在铁芯23的轴部231穿过贯通孔54的状态下由铁芯23的凸缘部232和绕线管22夹持而固定。并且，在基部51上，在贯通孔54的周围设有四个凹部55。另外，基部51具备分别设置在四个凹部55处的四个接触片56。接触片56的前端分别以比基端更接近铁芯23的凸缘部232的方式倾斜。由此，在由铁芯23的凸缘部232和绕线管22来夹持基部51时，能够更牢固地固定基部51。

延设部52从基部51延伸。更详细而言，延设部52沿着如下方向从基部51延伸，所述方向是指与基部51中的和凹部225的底面相接的面(主面)呈90°的角度的方向。

抵接部53具有弹性。抵接部53设置在延设部52的前端。在图3所示的例子中，抵接部53形成为平板状。而且，抵接部53以与延设部52的延伸方向呈90°的角度的方式从延设部52的前端突出。即，抵接部53与基部51的主面大致平行地延伸。

当对励磁线圈21通电时，抵接部53与可动部36抵接。当对励磁线圈21的通电被切断时，抵接部53与衔铁25抵接。

当可动部36与抵接部53抵接时，抵接部53沿着可动部36的可动触点391、392离开固定触点31、32的方向a1借助弹性而发生挠曲。即，抵接部53以沿着可动触点391、392离开固定触点31、32的方向a1挠曲的方式具有弹性。由此，与可动部36和抵接部53抵接之前相比，抵接部53使方向a1上的可动弹簧35的可动部36的每单位时间的移动量即可动部36的移动速度减小。需要说明的是，优选抵接部53在比接近延设部52的基端或其附近的部分更靠前端或其附近的部分的位置处与可动弹簧35的可动部36以及衔铁25抵接。

当对励磁线圈21的通电被切断时，如图4、图5所示，限动件5与和可动弹簧35一体地位移的衔铁25抵接。当对励磁线圈21通电时，如图6、图7所示，在可动弹簧35的可动部36的可动触点391、392与固定触点31、32接触之前，限动件5与可动部36的突出部364抵接。由此，限动件5使方向a2上的可动部36的移动速度减小。方向a2是可动部36(可动触点391、392)接近固定触点31、32的方向。然后，当对励磁线圈21的通电被切断时，如图4、图5所示，限动件5与和可动弹簧35一体地位移的衔铁25抵接。由此，限动件5对方向a1上的可动部36的移动进行限制。

图8是对电磁继电器1的一部分进行分解的分解立体图。消弧机构6具有磁铁61和磁轭62。

磁铁61在收纳于基座41的凹部43时，沿着与第一方向d1正交的第二方向d2而与固定触点31、32相邻。此时，磁铁61沿着与第一方向d1以及第二方向d2正交的第三方向d3而与励磁线圈21相邻。磁铁61例如是铁氧体磁铁等。在本实施方式中，磁铁61的n极与磁轭62对置，s极与励磁线圈21对置。磁铁61为了拉长在固定触点31、32与可动弹簧35的可动触点391、392之间产生的电弧而设置。

磁轭62由铁系材料(例如镀锌钢板)等导磁率高的材料形成。磁轭62与磁铁61接触。更详细而言，磁轭62借助磁力安装在磁铁61上。磁轭62在与磁铁61接触的状态下在第三方向d3上与固定触点31、32相邻。另外，磁轭62在与磁铁61接触的状态下与壳体4的外表面相接。

图9是磁轭62的俯视图。在磁轭62上设有供主端子33穿过的插通孔621、和供主端子34穿过的插通孔622。另外，磁轭62具备用于磁铁61的定位的多个(在图示例子中为四个)突起623。

图10、图11是用于对电磁继电器1中的磁通进行说明的图。当对励磁线圈21的通电被切断时，在可动触点391、392从固定触点31、32离开之际，有时会在可动触点391与固定触点31之间、以及可动触点392与固定触点32之间产生电弧。此时，如图10、图11所示，在从第二方向d2进行观察时，通过消弧机构6(磁铁61以及磁轭62)而在可动触点391、392和固定触点31、32的附近沿第三方向d3产生磁通。如前述那样，第一方向d1是固定触点31、32排列的方向，第二方向d2是可动触点391、392与固定触点31、32对置的方向，第三方向d3是与第一方向d1以及第二方向d2正交的方向。根据弗莱明的左手法则，力在第一方向d1上作用于电弧。由此，能够将在可动触点391与固定触点31之间产生的电弧向箭头b2的方向即外侧拉长。另外，能够将在可动触点392与固定触点32之间产生的电弧向箭头b3的方向即外侧拉长。

磁轭62包括与固定触点31、32相邻的一对相邻部63、64，在相邻部63、64之间设有切口65。由此，能够提高可动触点391、392和固定触点31、32附近的磁通密度，能够将电弧进一步向外侧拉长。

另外，如图10所示，在第一方向d1上，磁轭62的长度l1比固定触点31、32之间的距离l2长。并且，在第一方向d1上，磁轭62的长度l1比图8所示的磁铁61的长度l3长。由此，能够将电弧拉长得更长，因此能够使电弧尽快地消弧。

接下来，参照图4～图7以及图12、图13对电磁继电器1的动作进行说明。图12是用于对电磁继电器1的动作进行说明的图，图13是用于对比较例的电磁继电器的动作进行说明的图。在图12、图13中，横轴表示行程，纵轴表示载荷。

首先，在对励磁线圈21通电之前，在可动弹簧35安装于衔铁25的状态下，衔铁25从铁芯23离开，可动触点391、392从固定触点31、32离开。另外，衔铁25与限动件5抵接。

当对励磁线圈21通电时，铁芯23被磁化，衔铁25被铁芯23的凸缘部232吸引。与此相伴，设置有衔铁25的可动弹簧35的可动部36的前端进行位移。然后，可动触点391、392分别与固定触点31、32接触。其结果是，可动触点391、392分别与固定触点31、32导通。

另外，当对励磁线圈21通电时，衔铁25从限动件5的抵接部53离开。然后，在可动触点391、392与固定触点31、32接触之前，可动弹簧35的突出部364与限动件5的抵接部53抵接。由此，减小可动弹簧35的移动速度。

这样，在电磁继电器1中，在可动触点391、392与固定触点31、32接触之前，可动弹簧35的突出部364与限动件5抵接。因此，如图12、图13所示，电磁继电器1的触点碰撞能m1比不具备限动件5的比较例的电磁继电器的触点碰撞能m2小。需要说明的是，如图12所示，触点碰撞能m1是吸引力曲线n1与弹簧负载曲线n2的差量的累计值。另一方面，如图13所示，触点碰撞能m2是吸引力曲线n3与弹簧负载曲线n4的差量的累计值。

另一方面，当对励磁线圈21的通电被切断时，铁芯23消磁。因此，衔铁25在可动弹簧35的弹性作用下从铁芯23的凸缘部232离开，并且可动弹簧35的可动部36发生位移。与此相伴，可动触点391、392从固定触点31、32离开。其结果是，可动触点391、392与固定触点31、32之间被电切断。

如上述那样，当对励磁线圈21的通电被切断时，可动弹簧35的突出部364在可动弹簧35的弹性作用下从限动件5离开。另外可动弹簧35的可动部36发生位移。然后，衔铁25与限动件5的抵接部53抵接。此时，限动件5由于具有弹性，因此缓和可动弹簧35的撞击。

如以上那样，在电磁继电器1中，当对励磁线圈21通电时，在可动触点391、392与固定触点31、32接触之前，突出部364与限动件5抵接。于是，限动件5使可动弹簧35的移动速度减小。即，限动件5减弱可动弹簧35的移动。由此，在电磁继电器1中，与不具有限动件的电磁继电器相比，能够使可动触点391、392与固定触点31、32接触时的触点碰撞能减小。其结果是，能够使可动弹簧35的可动部36的可动触点391、392与固定触点31、32接触所引起的碰撞声减小。

另外，限动件5使可动弹簧35的移动速度减小，由此能够使衔铁25与铁芯23碰撞时的冲击减小。由此，能够使衔铁25与铁芯23碰撞所引起的碰撞声减小。并且，限动件5使可动弹簧35的移动速度减小，由此能够减小触点回跳(bounce)。由此，能够减小触点回跳时的电弧所引起的触点消耗，因此触点的开闭寿命提高。

在电磁继电器1中，当对励磁线圈21的通电被切断而使限动件5与衔铁25抵接时，限动件5在弹性的作用下发生变形。能够通过该变形来减小(吸收/缓和)复位时衔铁25向限动件5施加的撞击。因此，能够减小衔铁25与限动件5碰撞所引起的碰撞声。

另外，限动件5以及可动弹簧35的可动部36(包括可动触点391、392)由金属形成。由此，限动件5与可动弹簧35的可动部36(可动触点391、392)的接触成为金属制部件彼此的接触。从而，与使用树脂制的限动件的情况相比，不容易产生磨损粉末。另外，即便产生了磨损粉末，由于磨损粉末为金属粉末，因此在可动弹簧35的可动部36的可动触点391、392与固定触点31、32之间也不容易产生导通不良。

在电磁继电器1中，限动件5的相同部分(抵接部53)在对励磁线圈21通电时与可动弹簧35抵接，在对励磁线圈21的通电被切断时与衔铁25抵接。由此，与接触部分不同的限动件相比，能够以简单的结构来形成限动件5。另外，在电磁继电器1中，相较于分别具备励磁线圈21通电时与可动弹簧35抵接的部件、以及励磁线圈21的通电被切断时与衔铁25抵接的部件的情况，能够减少部件件数。

在电磁继电器1中，即便磁铁61设置在从触点(固定触点31、32、可动触点391、392)离开的位置处，也能够通过使用磁轭62来增大上述触点附近以及电弧消弧空间的磁通密度。由此，能够不使电磁继电器1大型化而提高切断能力。

另外，在磁轭62上，在与固定触点31、32相邻的相邻部63、64之间设置有切口65。因此，能够使磁通集中在各触点附近。由此，与具有未设置切口的磁轭的电磁继电器相比，能够进一步增大各触点附近的磁通密度。其结果是，能够进一步提高切断能力。

在电磁继电器1中，在固定触点31、32排列的方向(第一方向d1)即拉长电弧的方向上，磁轭62的长度l1比固定触点31、32之间的距离l2长。通过该结构能够将电弧拉长得更长。由此，能够使电弧尽快地消弧，因此能够进一步提高切断能力。

接下来，参照图14～图16对本实施方式的变形例进行说明。图14、图15分别是本实施方式的变形例的限动件的立体图。图16是本实施方式的另一变形例的电磁继电器的主要部分的立体图。

电磁继电器1也可以取代限动件5而具有图14所示的限动件5a。限动件5a一体地具有基部51a、延设部52a以及抵接部53a。基部51a是与限动件5的基部51(参照图3)相同的结构。贯通孔54a、凹部55a以及接触片56a分别与限动件5的贯通孔54、凹部55以及接触片56(参照图3)相同。延设部52a是与限动件5的延设部52(参照图3)相同的结构。

抵接部53a以与延设部52a之间具有小于90°的角度的方式从延设部52a的前端突出。即，抵接部53a的前端以比基端更接近基部51a的方式设置。除了上述的点以外，抵接部53a与图3所示的限动件5的抵接部53相同。

另外电磁继电器1也可以取代限动件5而具有图15所示的限动件5b。限动件5b一体地具有基部51b、延设部52b以及抵接部53b。基部51b是与限动件5的基部51(参照图3)相同的结构。贯通孔54b、凹部55b以及接触片56b分别与限动件5的贯通孔54、凹部55以及接触片56(参照图3)相同。延设部52b是与限动件5的延设部52(参照图3)相同的结构。

抵接部53b形成为曲板状。更详细而言，抵接部53b一体地具有第一曲面部531和第二曲面部532。第一曲面部531设置在延设部52b的前端。第一曲面部531具有向可动部36的可动触点391、392离开固定触点31、32的方向a1凸出的曲面。第二曲面部532设置在第一曲面部531的前端。第二曲面部532具有向可动部36的可动触点391、392接近固定触点31、32的方向a2凸出的曲面。除了上述的点以外，抵接部53b与图3所示的限动件5的抵接部53相同。

另外，在电磁继电器1的可动弹簧35中，可动部36也可以取代突出部364而具有图16所示的突出部365。

突出部365设置在可动触点391、392之间。更详细而言，突出部365在可动触点391、392之间从成形部363突出。在突出部365上设有孔366。由此，即便增大突出部365的宽度而增大突出部365与限动件5的接触区域，也能够维持突出部365的弹性。

需要说明的是，在电磁继电器1中，磁铁61也可以将n极与s极调换配置。即，磁铁61也可以配置为与励磁线圈21对置的面为n极、与磁轭62对置的面为s极。在这种情况下，需要使主端子33、34的极性反向。由此，能够将在可动触点391、392与固定触点31、32之间产生的电弧向外侧拉长。

需要说明的是，电磁继电器1也可以不具有可动触点391、392。在这种情况下，可动弹簧35的可动部36中的和固定触点31对置的部分与固定触点31接触或分离，且可动部36中的和固定触点32对置的部分与固定触点32接触或分离。即，当对励磁线圈21通电时，可动部36与固定触点31、32接触，当对励磁线圈21的通电被切断时，可动部36从固定触点31、32离开。