JP2016170861A - Electric circuit switching device and electric circuit switching system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、形状記憶合金を利用した電気回路切替装置及び電気回路切替システムに関する。 The present invention relates to an electric circuit switching device and an electric circuit switching system using a shape memory alloy.
電気回路を自動で切り替える、又は、遠隔操作する際に一般的に電磁リレーが用いられている。しかしながら、電磁リレーは電磁石の吸引力により接点を接続・切断する構造のため、状態を維持するためには励磁電力を常に消費することになる。また、基本的に点接触であるため、通電時の接触抵抗が大きく、電力損失が大きく、さらに過大電流が流れた場合に加熱や接点の溶着のおそれがある。また、接点を駆動するための電磁石と復帰用のバネが必要であり、装置が大型化すると共に製造コストも高い。 Generally, an electromagnetic relay is used when an electric circuit is automatically switched or remotely operated. However, since the electromagnetic relay has a structure in which the contact is connected / disconnected by the attractive force of the electromagnet, the excitation power is always consumed to maintain the state. In addition, since the contact is basically point contact, the contact resistance during energization is large, the power loss is large, and there is a risk of heating or welding of contacts when an excessive current flows. In addition, an electromagnet for driving the contact and a return spring are necessary, which increases the size of the apparatus and the manufacturing cost.
これに対して、特許文献1には、作用力が対向する2つの形状記憶合金製のコイルバネによって配線用遮断器の開閉ハンドルを遠隔操作する電気切り換え装置が開示されている。また、特許文献2には、スナップアクションバネにより2つの安定で対称的な位置に保持されるトグルスイッチを構成し、形状記憶合金のワイヤーによってスイッチを切り替える双安定電気スイッチが開示されている。
On the other hand, Patent Document 1 discloses an electrical switching device that remotely operates an open / close handle of a circuit breaker by means of two shape memory alloy coil springs having opposing acting forces. Further,
形状記憶合金製のコイルバネを用いた電気切り換え装置では、元々人が操作するための開閉ハンドルを2つの形状記憶合金製のコイルバネで操作するように後付けした構成であるので、人に代わって開閉ハンドルを操作する作用力を発生させるアクチュエータが必要であり、装置が大型であり、製造コストが高くなる。 In the electrical switching device using a coil spring made of shape memory alloy, the opening / closing handle for human operation was originally retrofitted to be operated by two coil springs made of shape memory alloy. An actuator that generates an acting force for operating the device is required, the apparatus is large, and the manufacturing cost increases.
また、形状記憶合金のワイヤーの形状復帰力を利用した電気回路切り換え装置では、状態を安定化するためのバネに対向して接点を反対側の安定点まで移動させるための作用力が必要であり、アクチュエータである形状記憶合金のワイヤーが大型化し、製造コストが高くなる。 In addition, in an electric circuit switching device using the shape restoring force of the wire of shape memory alloy, an acting force is required to move the contact point to the opposite stable point opposite to the spring for stabilizing the state. The shape memory alloy wire, which is an actuator, becomes larger and the manufacturing cost increases.
また、いずれの装置においても接点が点接触であるので、電磁リレーと同様に、通電時の接触抵抗が大きく、電力損失が大きく、さらに過大電流が流れた場合に加熱や接点の溶着のおそれがある。また、接点の表面が酸化した場合には、接触抵抗が増加し、さらに電力損失が増大するおそれがある。 Moreover, since the contact point is a point contact in any device, like an electromagnetic relay, the contact resistance when energized is large, the power loss is large, and there is a risk of heating or contact welding when excessive current flows. is there. Further, when the surface of the contact is oxidized, the contact resistance increases and the power loss may further increase.
本発明の1つの態様は、第1端子と、前記第1端子に対して相対的に移動可能な第2端子と、前記第1端子又は前記第2端子に設けられたコンタクトと、前記第2端子を前記第1端子に接続させる方向に回復力を発生する第1形状記憶合金と、前記第2端子を前記第1端子から解放させる方向に回復力を発生する第2形状記憶合金と、を備え、前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金を加熱することによって、前記第1端子と前記第2端子を電気的に接続又は解放することを特徴とする電気回路切替装置である。 One aspect of the present invention includes a first terminal, a second terminal movable relative to the first terminal, a contact provided on the first terminal or the second terminal, and the second terminal. A first shape memory alloy that generates recovery force in a direction to connect a terminal to the first terminal; and a second shape memory alloy that generates recovery force in a direction to release the second terminal from the first terminal. The electrical circuit switching device is characterized in that the first terminal and the second terminal are electrically connected or released by heating the first shape memory alloy and the second shape memory alloy.
また、さらに第3端子を備え、前記第2端子は、前記第3端子に相対的に移動可能であり、前記第2端子と前記第1端子とが接続された状態において前記第3端子から解放された状態となり、前記第2端子と前記第3端子とが接続された状態において前記第1端子から解放された状態となることが好適である。 The second terminal further includes a third terminal, the second terminal is movable relative to the third terminal, and is released from the third terminal in a state where the second terminal and the first terminal are connected. It is preferable that when the second terminal and the third terminal are connected, the second terminal and the third terminal are released from the first terminal.
ここで、前記第1端子、前記第2端子及び前記第3端子の少なくとも1つは、複数の端子から構成されることが好適である。 Here, it is preferable that at least one of the first terminal, the second terminal, and the third terminal includes a plurality of terminals.
また、前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金の少なくとも一方は、流れる電流によって発生する熱を受けて回復力を生ずることが好適である。 In addition, it is preferable that at least one of the first shape memory alloy and the second shape memory alloy receives a heat generated by a flowing current and generates a restoring force.
また、前記コンタクトは、流れる電流によって溶断されるヒューズとして機能することが好適である。 Further, it is preferable that the contact functions as a fuse that is blown by a flowing current.
また、前記第1端子又は第2端子のいずれか一方の端子は他方の端子を挟み込む構造を有し、前記第1端子又は前記第2端子に設けられた前記コンタクトの間に前記他方の端子が挿入されることによって前記第1端子と前記第2端子とが電気的に接続され、前記コンタクトの間に前記他方の端子を挿入するための挿入力は、前記一方の端子によって前記他方の端子が挟み込まれる圧力よりも小さいことが好適である。 Further, either one of the first terminal and the second terminal has a structure sandwiching the other terminal, and the other terminal is interposed between the contacts provided on the first terminal or the second terminal. By inserting, the first terminal and the second terminal are electrically connected, and the insertion force for inserting the other terminal between the contacts is such that the one terminal causes the other terminal to It is preferable that the pressure is smaller than the sandwiched pressure.
前記第1端子及び前記第2端子の少なくとも一方には圧電素子が設けられ、前記第1端子と前記第2端子との接続時に前記圧電素子によって前記第1端子と前記第2端子とを押し付けあわせることが好適である。 At least one of the first terminal and the second terminal is provided with a piezoelectric element, and the first terminal and the second terminal are pressed together by the piezoelectric element when the first terminal and the second terminal are connected. Is preferred.
また、前記複数の電気回路切替装置における前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金を加熱する加熱手段がマトリクス状に配置されていることが好適である。 In addition, it is preferable that heating means for heating the first shape memory alloy and the second shape memory alloy in the plurality of electric circuit switching devices are arranged in a matrix.
本発明によれば、小型、軽量及び低コストである電気回路切替装置及び電気回路切替システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric circuit switching device and an electric circuit switching system that are small, light, and low in cost.
本発明の実施の形態における電気回路切替装置100は、図1に示すように、固定端子10(10a,10b)、移動端子12、コンタクト14(14a,14b,14c,14d)及びアクチュエータ16(16a,16b,16c,16d)を含んで構成される。図1(a)は、電気回路切替装置100の正面図を示し、図1(b)は、電気回路切替装置100の上面図を示す。
As shown in FIG. 1, the electric
固定端子10(10a,10b)は、位置が固定された電気的端子である。本実施の形態では、電気回路切替装置100を切替スイッチとして機能させるために固定端子10a及び10bの2つが設けられる。固定端子10a,10bは、導電性材料によって構成される。固定端子10a及び固定端子10bは、それぞれ短冊状とされ、所定の間隔をもって並行に並べて配置される。固定端子10a,10bは、例えば、電気回路切替装置100の筐体に固定される。
The fixed terminals 10 (10a, 10b) are electrical terminals whose positions are fixed. In the present embodiment, two
移動端子12は、固定端子10(10a,10b)に対して相対的に移動可能な端子である。移動端子12の本体は、導電性材料によって構成された電気的端子と絶縁体とにより形成される。移動端子12には、導電性材料によって構成されたコンタクト14が設けられる。移動端子12は、固定端子10と電気的な接続を形成するコンタクト14を機械的に支持する。
The
本実施の形態では、移動端子12の絶縁体は、図2(a)の正面図及び図2(b)の拡大上面図に示すように、2つの楕円形状の板状部材12a及び板状部材12bを向かい合わせ、接続部12eによって所定の隙間をもって接続した構成を有する。接続部12eは、板状部材12a,12bの長軸線上に沿って設けられる。また、板状部材12aの外周縁部には、後述するアクチュエータ16(16a,16b)が挿入される溝12c設けられる。また、板状部材12bの外周縁部には、後述するアクチュエータ16(16c,16d)が挿入される溝12dが設けられる。
In this embodiment, as shown in the front view of FIG. 2A and the enlarged top view of FIG. 2B, the insulator of the
移動端子12には、板状部材12aと板状部材12b及び接続部12eによって形成される凹状部分の内面に導電性材料からなる電気的端子12f、12g、12h、12iが設けられる。電気的端子12f、12g、12h、12iは、それぞれ板状部材12a及び板状部材12bのいずれかに貼り付け、又は、埋め込むことにより形成される。電気的端子12fと電気的端子12g、及び、電気的端子12hと電気的端子12iは図示しないが電気的に短絡されており、それらから外部へ接続線が配線されている。電気的端子12fと電気的端子12hは、並行板により構成されているが、U字型導体により構成してもよい。電気的端子12gと電気的端子12iも同様である。
The moving
コンタクト14(14a,14b,14c,14d)は、導電性の部材であり、電気的端子12f、12h及び電気的端子12g、12iの間に設けられる。コンタクト14は、例えば、銅、銀、金等の金属材料又は金属材料をメッキした部材によって構成することが好適である。本実施の形態では、コンタクト14a及びコンタクト14bは、長軸(接続部12e)を挟んで線対称に長軸方向に沿って電気的端子12fと電気的端子12gの表面に形成される。コンタクト14c及びコンタクト14dは、長軸(接続部12e)を挟んで線対称に長軸方向に沿って電気的端子12hと電気的端子12iの表面に形成される。また、電気的端子12fに形成されたコンタクト14aと電気的端子12hに形成されたコンタクト14cが互いに向かい合い、電気的端子12gに形成されたコンタクト14bと電気的端子12iに形成されたコンタクト14dが互いに向かい合うように配置される。コンタクト14aとコンタクト14cとの距離は固定端子10aが挿入可能な距離とし、コンタクト14bとコンタクト14dとの距離は固定端子10bが挿入可能な距離とする。
The contacts 14 (14a, 14b, 14c, 14d) are conductive members, and are provided between the
アクチュエータ16(16a,16b,16c,16d)は、固定端子10に対して移動端子12を相対的に移動させる駆動手段である。本実施の形態では、アクチュエータ16は、ワイヤー状の形状記憶合金によって構成される。アクチュエータ16の径は、特に限定されるものではないが、例えば0.01mm以上5mm以下とする。形状記憶合金としては、例えば、ニッケル(Ni)−チタン(Ti)合金とすることができる。アクチュエータ16a及びアクチュエータ16bは、移動端子12の板状部材12aに形成された溝12cにその一部が挿入され、その張力によって板状部材12aを両側から挟み込む。アクチュエータ16c及びアクチュエータ16dは、移動端子12の板状部材12bに形成された溝12dにその一部が挿入され、その張力によって板状部材12bを両側から挟み込む。
The actuator 16 (16 a, 16 b, 16 c, 16 d) is a driving unit that moves the moving
固定端子10と移動端子12は、移動端子12の接続部12eが固定端子10a,10bの間に位置し、板状部材12aと板状部材12bの間に固定端子10a,10bが位置するように配置される。このような配置とすることによって、アクチュエータ16a及びアクチュエータ16cの回復力と、アクチュエータ16b及びアクチュエータ16dの回復力と、を対向させたリレーとして機能させる。
The fixed
アクチュエータ16a,16cに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16a,16cには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10b側へ移動する。このとき、図1及び図3(a)の断面図(図1中、ラインA−Aに沿った断面)に示すように、固定端子10bがコンタクト14b及びコンタクト14dの隙間に挿入されて、固定端子10bとコンタクト14b及びコンタクト14dとが電気的に接続される。また、コンタクト14b及びコンタクト14dと電気的端子12g及び電気的端子12iとが接続状態にあるので、固定端子10bと電気的端子12g及び電気的端子12iとが接続状態となる。一方、固定端子10aがコンタクト14a及びコンタクト14cの隙間から外れ、固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14cとが電気的に切断される。そのため、固定端子10aと電気的端子12f及び電気的端子12hとの間も電気的に切断される。
By applying current to the
また、アクチュエータ16a,16cへの電流を止め、アクチュエータ16b,16dに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16b,16dには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10a側へ移動する。このとき、図4及び図3(b)の断面図(図4中、ラインA−Aに沿った断面)に示すように、固定端子10aがコンタクト14a及びコンタクト14cの隙間に挿入されて、固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14cとが電気的に接続される。また、コンタクト14a及びコンタクト14cと電気的端子12f及び電気的端子12hとが接続状態にあるので、固定端子10aと電気的端子12f及び電気的端子12hとの間も接続状態となる。一方、固定端子10bがコンタクト14b及びコンタクト14dの隙間から外れ、固定端子10bとコンタクト14b及びコンタクト14dとが電気的に切断される。そのため、固定端子10bと電気的端子12g及び電気的端子12iとの間も電気的に切断される。
Further, the current to the
このように、アクチュエータ16a及びアクチュエータ16c、又は、アクチュエータ16b及びアクチュエータ16dへの電流を制御することによって、固定端子10aと電気的端子12f及び電気的端子12hとの電気的接続と固定端子10bと電気的端子12g及び電気的端子12iとの電気的接続を排他的に切り換えることができる。
Thus, by controlling the current to the
ここで、コンタクト14は、多面接触型の接点とすることが好適である。例えば、図5の平面図及び図6の断面図(図5中、ラインB−Bに沿った断面)に示すように、コンタクト14は、薄い導体部材からなる複数のルーバー20をその両端部において連続的に接続したラダー形状とすることが好適である。ルーバー20の各々は、周辺部から中央部に向かって曲面的に山形となるように加工された凸部領域22を備える。そして、コンタクト14aの凸部領域22とコンタクト14cの凸部領域22とが向かい合い、コンタクト14bの凸部領域22とコンタクト14dの凸部領域22とが向かい合うように電気的端子12fないし電気的端子12i上に固定される。このとき、コンタクト14aとコンタクト14cの凸部領域22の間及びコンタクト14bとコンタクト14dの凸部領域22の間は、それぞれ固定端子10a及び固定端子10bの厚さよりも僅かに小さくすることが好適である。
Here, the
固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14cとが接触する際には、コンタクト14aとコンタクト14cとの間に固定端子10aが挿入されることによって、凸部領域22の頂点側に固定端子10aが押し付けられ、部材の弾性力によって凸部領域22が変形して固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14cは面接触する。同時に、コンタクト14a及びコンタクト14cと電気的端子12f及び電気的端子12hとが押し付けられて面接触する。そのため、固定端子10aから電気的端子12f及び電気的端子12hまでの間が低接触抵抗の接続状態となる。同様に、固定端子10bとコンタクト14b及びコンタクト14dとが接触する際には、コンタクト14bとコンタクト14dとの間に固定端子10bが挿入されることによって、凸部領域22の頂点側に固定端子10bが押し付けられ、部材の弾性力によって凸部領域22が変形して固定端子10bとコンタクト14b及びコンタクト14dは面接触する。同時に、コンタクト14b及びコンタクト14dと電気的端子12g及び電気的端子12iとが押し付けられて面接触する。そのため、固定端子10bから電気的端子12g及び電気的端子12iまでの間が低接触抵抗の接続状態となる。
When the fixed terminal 10a contacts the
接触時には、固定端子10はコンタクト14との接触面に一定の力で押し付けられ、部材の弾性力によって接触圧が安定した状態に保持される。したがって、固定端子10が2つのコンタクト14の間に一旦挿入されるとアクチュエータ16からの力を受けなくても固定端子10は抜けず、アクチュエータ16への電力供給を停止しても電気的な接続状態を維持することができる。また、振動や衝撃に強い電気回路切替装置100とすることができる。
At the time of contact, the fixed
また、複数のルーバー20の各々が独立した接面を形成し、並列に接触することによって接触抵抗は小さくなる。したがって、接面における電圧降下を抑制でき、接面温度の上昇も小さくできる。さらに、ルーバー20を波形形状とすることにより、固定端子10に対しても複数の凸領域が存在するよう構成し、より多面接触で低接触抵抗とすることができる。また、挿入時及び抜去時において固定端子10及びコンタクト14並びにコンタクト14及び電気的端子12fないし12iの接触表面の酸化膜等が除去されるセルフクリーニング効果も得られる。
Further, each of the plurality of
なお、コンタクト14は、高張力及び高電導性を得るためにベリリウム銅を銀メッキした材料で形成することが好適である。コンタクト14の表面に銀メッキを施すことにより、銀の低い摩擦係数(0.32)によって、固定端子10の挿入圧力を低くすることができる。これにより、固定端子10の抜き差しに対する耐久性を高めることができ、電気回路切替装置100を長寿命化することができる。一方で、上記のように、固定端子10がコンタクト14の間に挿入されている状態では、コンタクト14の弾性力によって固定端子10との接続状態を安定に維持することができる。
The
また、本実施の形態では、2つのコンタクト14によって固定端子10を挟み込むことによって接触させる構成としたが、これに限定されるものではなく、固定端子10をコンタクト14に対して押し付ける力が与えられる構成であればよい。
Further, in the present embodiment, the fixed
また、本実施の形態では、移動端子12にコンタクト14を設ける構成したが、固定端子10にコンタクト14を設ける構成としてもよい。すなわち、固定端子10に対して移動端子12を相対的に移動させることによって、固定端子10及び移動端子12の少なくとも一方に設けられたコンタクト14によって接面が接続又は解放される構成であればよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、アクチュエータ16に電流を直接流すことによって加熱したが、アクチュエータ16の近傍にヒータ等の別途加熱手段を設けてもよい。 Further, in this embodiment, the actuator 16 is heated by passing a current directly, but a separate heating means such as a heater may be provided in the vicinity of the actuator 16.
<変形例1>
本発明の変形例1に係る電気回路切替装置102は、図7に示すように、移動端子12の長軸に沿って一対のコンタクト14a及びコンタクト14b並びに電気的端子12f及び電気的端子12gのみを備える。なお、図7(a)は、電気回路切替装置102の正面図であり、図7(b)は、ラインC−Cに沿った断面図である。
<Modification 1>
As shown in FIG. 7, the electric
アクチュエータ16a,16cに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16a,16cには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10b側へ移動する。このとき、図7に示すように、固定端子10bがコンタクト14a及びコンタクト14bの隙間に挿入されて、固定端子10bとコンタクト14a及びコンタクト14bとが電気的に接続される。また、コンタクト14a及びコンタクト14bと電気的端子12f及び電気的端子12gとが接続状態にあるので、固定端子10bと電気的端子12f及び電気的端子12gとが接続状態となる。一方、固定端子10aがコンタクト14a及びコンタクト14bの隙間から外れ、固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14bとが電気的に切断される。そのため、固定端子10aと電気的端子12f及び電気的端子12gとの間は電気的に切断される。また、アクチュエータ16a,16cへの電流を止め、アクチュエータ16b,16dに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16b,16dには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10a側へ移動する。このとき、図8に示すように、固定端子10aがコンタクト14a及びコンタクト14bの隙間に挿入されて、固定端子10aとコンタクト14a及びコンタクト14bとが電気的に接続される。上記のとおり、コンタクト14a及びコンタクト14bと電気的端子12f及び電気的端子12gとが接続状態にあるので、固定端子10aと電気的端子12f及び電気的端子12gとが接続状態となる。一方、固定端子10bがコンタクト14a及びコンタクト14bの隙間から外れ、固定端子10bとコンタクト14a及びコンタクト14bとが電気的に切断される。そのため、固定端子10bと電気的端子12f及び電気的端子12gとの間は電気的に切断される。
By applying current to the
このように、アクチュエータ16a及びアクチュエータ16c、又は、アクチュエータ16b及びアクチュエータ16dへの電流を制御することによって、固定端子10a及び固定端子10bと電気的端子12f及び電気的端子12gとの電気的接続を排他的に切り換えることができる。
In this way, by controlling the current to the
ここで、コンタクト14a及びコンタクト14bが固定端子10a又は固定端子10bと接続されている状態において、これらの接面に流れる電流によって生ずるジュール熱がアクチュエータ16に伝わり易い構成とする。例えば、コンタクト14a及びコンタクト14bが固定端子10a又は固定端子10bと接続されている状態において、コンタクト14a及びコンタクト14bがアクチュエータ16の近傍に位置するような配置、形状及び大きさとすることが好適である。
Here, in a state in which the
このような構成とすることによって、コンタクト14a及びコンタクト14bと固定端子10a又は固定端子10bとの接面に過電流が流れ、接面が過熱された場合、その熱がアクチュエータ16に伝達されることによってアクチュエータ16に回復力が生じて自律的に接面が解放される。
By adopting such a configuration, an overcurrent flows on the contact surface between the
例えば、図7に示すように、固定端子10bとコンタクト14a及びコンタクト14bとが接続されている状態において過電流が流れた場合、接面に生じた熱がアクチュエータ16b及びアクチュエータ16dに伝わり、アクチュエータ16b,16dには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10a側へ移動する。これによって、図9に示すように、固定端子10bがコンタクト14a及びコンタクト14bの隙間から外れ、固定端子10bとコンタクト14a及びコンタクト14bとが自律的に切断される。
For example, as shown in FIG. 7, when an overcurrent flows in a state where the fixed terminal 10b is connected to the
<変形例2>
本発明の変形例2では、コンタクト14にヒューズ機能が設けられる。本変形例では、図10の正面図及び図11の断面図(図10中、ラインD−Dに沿った断面図)に示すように、コンタクト14にヒューズ部24を設ける。ヒューズ部24は、ルーバー20の両側に設けられ、図10に示すように、その最小幅Wfがルーバー20の最小幅Wlよりも狭くされた領域である。ヒューズ部24は、図11に示すように、移動端子12の表面に対して凸状に形成され、端部は移動端子12の絶縁体(12a,12b)のみと接触している。なお、ヒューズ部24の高さは、凸部領域22の高さと同程度とし、互いに向かい合う2つのコンタクト14の隙間は固定端子10の厚さよりも僅かに小さくすることが好適である。
<
In the second modification of the present invention, the
固定端子10とコンタクト14とが接触する際には、図12に示すように、まず固定端子10とヒューズ部24とが接触する。このとき、接触面に溶断閾値を超える過大電流が流れると、幅が狭く形成されているヒューズ部24が溶断する。また、固定端子10とコンタクト14とが切断する際には、逆に、最終的に固定端子10とヒューズ部24とが接触した状態となる。このとき、接触面に溶断閾値を超える過大電流が流れると、幅が狭く形成されているヒューズ部24が溶断する。これによって、過大電流によるアークの発生等が抑制されて、速やかに絶縁状態が確保されて装置が保護される。
When the fixed
<変形例3>
本発明の変形例3では、図13の正面図及び図14の上面図に示すように、U字型の固定端子10と板状の移動端子12とを組み合わせた電気回路切替装置104とする。
<Modification 3>
In the third modification of the present invention, as shown in the front view of FIG. 13 and the top view of FIG. 14, the electric
固定端子10aは、上面からみてU字型の絶縁部材と、絶縁部材の内側内面に互いに向き合うように配置された電気的端子30a,30cを備える。また、固定端子10bは、同様に、上面からみてU字型の絶縁体と、絶縁部材の内側内面に互いに向き合うように配置された電気的端子30b,30dを備える。固定端子10aと固定端子10bは、U字型の開口部が互いに向かい合うように配置される。電気的端子30aと電気的端子30cは電気的に短絡されて、外部配線に繋がれる。電気的端子30bと電気的端子30dは電気的に短絡されて、外部配線に繋がれる。
The fixed terminal 10a includes a U-shaped insulating member as viewed from above and
移動端子12は、板状の絶縁体の両面端部に電気的端子12f、12g、12h、12i及びコンタクト14a,14b,14c,14dを備える。上記実施形態の電気回路切替装置100と同様に、電気的端子12fと電気的端子12g、及び、電気的端子12hと電気的端子12iは電気的に短絡されており、それらから外部へ接続線が配線されている。コンタクト14a,14b,14c,14dは、それぞれ電気的端子12f、12g、12h、12i上に設けられる。
The moving
移動端子12に形成された溝には、アクチュエータ16a及びアクチュエータ16bが挿入され、その張力によって移動端子12を両側から挟み込む。
The
アクチュエータ16aに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16aには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10b側へ移動する。このとき、図13及び図14に示すように、移動端子12に設けられたコンタクト14b及びコンタクト14dが固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dの隙間に挿入されて、固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dとコンタクト14b及びコンタクト14dとが電気的に接続される。また、コンタクト14b及びコンタクト14dと電気的端子12g及び電気的端子12iとが接続状態にあるので、固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dと電気的端子12g及び電気的端子12iとが接続状態となる。一方、移動端子12のコンタクト14a及びコンタクト14cが固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cの隙間から外れ、固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cとコンタクト14a及びコンタクト14cとが電気的に切断される。そのため、固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cと電気的端子12f及び電気的端子12hとの間も電気的に切断される。
By applying current to the
また、アクチュエータ16aへの電流を止め、アクチュエータ16bに電流を通電して加熱することによって、アクチュエータ16bには収縮回復力が生じて移動端子12が固定端子10a側へ移動する。このとき、移動端子12に設けられたコンタクト14a及びコンタクト14cが固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cの隙間に挿入されて、固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cとコンタクト14a及びコンタクト14cとが電気的に接続される。また、コンタクト14a及びコンタクト14cと電気的端子12f及び電気的端子12hとが接続状態にあるので、固定端子10aの電気的端子30a及び電気的端子30cと電気的端子12f及び電気的端子12hとが接続状態となる。一方、移動端子12のコンタクト14b及びコンタクト14dが固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dの隙間から外れ、固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dとコンタクト14b及びコンタクト14dとが電気的に切断される。そのため、固定端子10bの電気的端子30b及び電気的端子30dと電気的端子12g及び電気的端子12iとの間も電気的に切断される。
Further, when the current to the
このように、アクチュエータ16a又はアクチュエータ16bへの電流を制御することによって、電気的接続を排他的に切り換えることができる。
In this way, the electrical connection can be switched exclusively by controlling the current to the
ここで、固定端子10a及び固定端子10bに圧電素子32a,32bを設けることが好適である。圧電素子32a,32bは、例えば、圧電セラミックスとすることができる。圧電素子32a,32bに電圧を印加することによって、固定端子10a及び固定端子10bに機械的な力を与えて変形させることができる。本変形例では、圧電素子32a,30bによって、U字型の固定端子10a及び固定端子10bの絶縁体の隙間を狭めたり、広げたりできるように圧電素子32a,30bを設ける。
Here, it is preferable to provide the
圧電素子32a,32bを設けることによって、移動端子12を固定端子10a又は固定端子10bに挿入する際には、U字型の開口部を広げて挿入がスムーズに行われるようにすることができる。一方、移動端子12の挿入後は、固定端子10a又は固定端子10bのU字型の開口部を狭めて、コンタクト14a及びコンタクト14cと電気的端子30a及び電気的端子30c、又は、コンタクト14b及びコンタクト14dと電気的端子30b及び電気的端子30dの押し付け圧力が高くなるようにすることができる。
By providing the
<電気回路切替システム>
以下、本発明の実施の形態における電気回路切替装置100を適用した電気回路切替システムについて説明する。
<Electric circuit switching system>
Hereinafter, an electric circuit switching system to which the electric
図15の例では、複数の電気回路切替装置100をマトリクス状に配置して、それぞれ行制御用トランジスタTrr1,Trr2・・・、及び列制御用トランジスタTrc1,Trc2・・・によってアクチュエータ16に流れる電流を制御する構成としている。行制御用トランジスタTrr1,Trr2・・・のいずれか1つと、列制御用トランジスタTrc1,Trc2・・・のいずれか1つをオン状態とし、残りをオフ状態とすることによって、マトリクス状に配置された複数の電気回路切替装置100のうち1つを選択して接続を切り換えることができる。
In the example of FIG. 15, a plurality of electric
図16の例では、複数の電気回路切替装置102を直列に配置して、各々のアクチュエータ16に独立に電流を流せるようにスイッチング制御回路200に接続した構成としている。これによって、インバータ202等に接続されるバッテリの故障部分を切り離したり、バッテリの数を変更し、電源電圧を制御することができる。
In the example of FIG. 16, a plurality of electric
なお、本発明に係る電気回路切替装置の適用範囲は上記例に限定されるものではなく、様々な電気回路に適用することができる。 The application range of the electric circuit switching device according to the present invention is not limited to the above example, and can be applied to various electric circuits.
10(10a,10b) 固定端子、12 移動端子、12a,12b 板状部材、12c,12d 溝、12e 接続部、14(14a,14b,14c,14d) コンタクト、16(16a,16b,16c,16d) アクチュエータ、20 ルーバー、22 凸部領域、24 ヒューズ部、30(30a,30b,30c,30d) 電気的端子、32(32a,32b) 圧電素子、100,102 電気回路切替装置、200 スイッチング制御回路、202 インバータ。
10 (10a, 10b) Fixed terminal, 12 Moving terminal, 12a, 12b Plate member, 12c, 12d Groove, 12e Connection part, 14 (14a, 14b, 14c, 14d) Contact, 16 (16a, 16b, 16c, 16d ) Actuator, 20 louvers, 22 convex region, 24 fuse portion, 30 (30a, 30b, 30c, 30d) electrical terminal, 32 (32a, 32b) piezoelectric element, 100, 102 electrical circuit switching device, 200
Claims (8)
前記第1端子に対して相対的に移動可能な第2端子と、
前記第1端子又は前記第2端子に設けられたコンタクトと、
前記第2端子を前記第1端子に接続させる方向に回復力を発生する第1形状記憶合金と、
前記第2端子を前記第1端子から解放させる方向に回復力を発生する第2形状記憶合金と、
を備え、
前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金を加熱することによって、前記第1端子と前記第2端子を電気的に接続又は解放することを特徴とする電気回路切替装置。 A first terminal;
A second terminal movable relative to the first terminal;
A contact provided on the first terminal or the second terminal;
A first shape memory alloy that generates a restoring force in a direction to connect the second terminal to the first terminal;
A second shape memory alloy that generates a restoring force in a direction to release the second terminal from the first terminal;
With
An electric circuit switching device characterized in that the first terminal and the second terminal are electrically connected or released by heating the first shape memory alloy and the second shape memory alloy.
さらに第3端子を備え、
前記第2端子は、前記第3端子に相対的に移動可能であり、前記第2端子と前記第1端子とが接続された状態において前記第3端子から解放された状態となり、前記第2端子と前記第3端子とが接続された状態において前記第1端子から解放された状態となることを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to claim 1,
And a third terminal
The second terminal is movable relative to the third terminal, and is released from the third terminal in a state where the second terminal and the first terminal are connected, and the second terminal An electric circuit switching device, wherein the electric circuit switching device is released from the first terminal in a state where the first terminal is connected to the third terminal.
前記第1端子、前記第2端子及び前記第3端子の少なくとも1つは、複数の端子から構成されることを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to claim 2,
The electric circuit switching device, wherein at least one of the first terminal, the second terminal, and the third terminal includes a plurality of terminals.
前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金の少なくとも一方は、流れる電流によって発生する熱を受けて回復力を生ずることを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to any one of claims 1 to 3,
An electric circuit switching device, wherein at least one of the first shape memory alloy and the second shape memory alloy receives a heat generated by a flowing current to generate a restoring force.
前記コンタクトは、流れる電流によって溶断されるヒューズとして機能することを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to any one of claims 1 to 4,
The electrical circuit switching device according to claim 1, wherein the contact functions as a fuse blown by a flowing current.
前記第1端子又は第2端子のいずれか一方の端子は他方の端子を挟み込む構造を有し、
前記第1端子又は前記第2端子に設けられた前記コンタクトの間に前記他方の端子が挿入されることによって前記第1端子と前記第2端子とが電気的に接続され、
前記コンタクトの間に前記他方の端子を挿入するための挿入力は、前記一方の端子によって前記他方の端子が挟み込まれる圧力よりも小さいことを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to any one of claims 1 to 5,
Either one of the first terminal and the second terminal has a structure sandwiching the other terminal,
The first terminal and the second terminal are electrically connected by inserting the other terminal between the contacts provided on the first terminal or the second terminal,
The electric circuit switching device according to claim 1, wherein an insertion force for inserting the other terminal between the contacts is smaller than a pressure at which the other terminal is sandwiched by the one terminal.
前記第1端子及び前記第2端子の少なくとも一方には圧電素子が設けられ、前記第1端子と前記第2端子との接続時に前記圧電素子によって前記第1端子と前記第2端子とを押し付けあわせることを特徴とする電気回路切替装置。 The electric circuit switching device according to any one of claims 1 to 5,
At least one of the first terminal and the second terminal is provided with a piezoelectric element, and the first terminal and the second terminal are pressed together by the piezoelectric element when the first terminal and the second terminal are connected. An electrical circuit switching device.
前記複数の電気回路切替装置における前記第1形状記憶合金及び前記第2形状記憶合金を加熱する加熱手段がマトリクス状に配置されていることを特徴とする電気回路切替システム。
A plurality of electric circuit switching devices according to any one of claims 1 to 6,
An electric circuit switching system, wherein heating means for heating the first shape memory alloy and the second shape memory alloy in the plurality of electric circuit switching devices are arranged in a matrix.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015047853A JP2016170861A (en) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Electric circuit switching device and electric circuit switching system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016170861A true JP2016170861A (en) | 2016-09-23 |
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ID=56982549
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|---|---|
| JP (1) | JP2016170861A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180098431A (en) * | 2017-02-24 | 2018-09-04 | 한온시스템 주식회사 | Air conditioning system for automotive vehicles |
-
2015
- 2015-03-11 JP JP2015047853A patent/JP2016170861A/en active Pending
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