JP2009140679A - 電磁リレーの放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】別部品の放熱部材を用いることなく、低コストで且つ確実に電磁リレーの熱を低減させるようにする。
【解決手段】電磁リレー１のヨークであるステーショナリ２の底板部３の底面３ａ側に凹部７を設け、底板部にコイル中央のコア８を貫通させ、コアの下端側のコア固定部９を凹部内に収容し、底板部の底面を外部の回路体６に面接触させた。また、電磁リレー１’のヨークであるステーショナリ２の底板部３にコイル中央のコア８を貫通させ、コアの下端側のコア固定部９を底板部の底面側に配置し、外部の回路体６に凹部２２を設け、凹部にコア固定部を収容し、底板部３の底面３ａを回路体に面接触させた。コア固定部９の底面９ｂを回路体６に面接触させてもよい。ステーショナリ２の底板部３を外装ケース５から外部に露出させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁リレーのステーショナリを別の回路体に放熱させる電磁リレーの放熱構造に関するものである。

図６は、従来の電磁リレーの放熱構造の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この構造は、電磁リレー４１のケース４２の底部においてケース４２のベース部４３の内側にステーショナリ（継鉄部材又はヨーク）４４の底板部４５を露出させ、底板部４５にクランク板状の金属製の放熱部材（伝熱部材）４７を溶接接合させ、放熱部材４７を下側の水平なバスバー４８に接合して、ステーショナリ４４の熱を放熱部材４７から外部のバスバー４８に放熱させるものである。

ステーショナリ４４は略Ｌ字状に形成され、底板部４５の上側にコイル４９とその中心のコア５０が配置され、ステーショナリ４４の側板部４６に沿って逆Ｌ字状のばね性の可動接点端子５１が配置され、側板部４６の上側に可動鉄板であるアーマチュア５２が連結され、可動接点端子５１の上側部分がアーマチュア５２に固定され、アーマチュア５２はコア５０の上板部５０ａに対向し、可動接点５１ａがコイル上の固定接点端子５３の固定接点５３ａに対向し、固定接点端子５３は下側に延長されて（下側端子部を符号５３ｂで示す）外部のバスバー（図示せず）に接続され、コイル４９はコイル端子５４に接続され、コイル端子５４は下側に延長され（下側端子部を符号５４ａで示す）、可動接点端子５１の下側延長部５１ａが水平な外部のバスバー５５に接続されている。

特許文献１においては、上記放熱部材４７以外に、図６に鎖線で示す如く、ステーショナリ４４の底板部４５に沿って屈曲した板状の放熱部材５６を可動接点端子５１の下側に延長形成し、ステーショナリ４４の熱を放熱部材５６を経て可動接点端子５１からバスバー５５に放熱させることも記載されている。

また、特許文献１においては、ステーショナリ４４の底板部４５の孔部にコア５０の下端部を挿通させて、上記放熱部材４７を底板部４５に接触させた状態でコア５０の下側鍔部（図示せず）で固定した構造や、コア５０の上板部５０ａに板状の放熱部材（図示せず）を接触させ、その放熱部材を可動接点端子接続用のバスバー５５に固定する構造も記載されている。
特開２００４−１３４１４０号公報（図１，図５，図８，図１２）

しかしながら、上記従来の電磁リレーの放熱構造にあっては、別部品の放熱部材４７を電磁リレー４１に溶接等で接合したり、可動接点端子５１を加工して放熱部材５６を形成したりしなければならず、放熱部材４７，５６の配設にコストがかかるという問題や、放熱部材４７，５６を外部のバスバー４８，５５に接続するための手間やコストがかかるという問題があった。

本発明は、上記した点に鑑み、別部品の放熱部材を用いることなく、低コストで且つ確実に電磁リレーの熱を低減させることのできる電磁リレーの放熱構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電磁リレーの放熱構造は、電磁リレーのヨークであるステーショナリの底板部の底面側に凹部を設け、該底板部にコイル中央のコアを貫通させ、該コアの下端側のコア固定部を該凹部内に収容し、該底板部の底面を外部の回路体に面接触させたことを特徴とする。

上記構成により、ステーショナリの熱が直接、外部の回路体に放熱されて、ステーショナリとそれに続くコアやコイルや可動接点端子の温度が低下し、有害な加熱が防止される。

請求項２に係る電磁リレーの放熱構造は、電磁リレーのヨークであるステーショナリの底板部にコイル中央のコアを貫通させ、該コアの下端側のコア固定部を該底板部の底面側に配置し、外部の回路体に凹部を設け、該凹部に該コア固定部を収容し、該底板部の底面を該回路体に面接触させたことを特徴とする。

上記構成により、ステーショナリの熱が直接、外部の回路体に放熱されて、ステーショナリとそれに続くコアやコイルや可動接点端子の温度が低下し、有害な加熱が防止される。

請求項３に係る電磁リレーの放熱構造は、請求項１又は２記載の電磁リレーの放熱構造において、前記コア固定部の底面を前記回路体に面接触させたことを特徴とする。

上記構成により、例えばコアの熱がステーショナリと同程度に高い場合に、ステーショナリとコア固定部とを同時に回路体に接触させることで、放熱効果が促進される。

請求項４に係る電磁リレーの放熱構造は、請求項１〜３の何れかに記載の電磁リレーの放熱構造において、前記ステーショナリの底板部を外装ケースから外部に露出させたことを特徴とする。

上記構成により、底板部とその下側の回路体とが外気温で冷却されて放熱効果が高まる。

請求項１記載の発明によれば、従来の放熱部材を用いることなく、電磁リレーのステーショナリを直接的に外部の回路体に接触させることで、低コストで且つ確実に電磁リレーの熱を低減させることができる。

請求項２記載の発明によれば、従来の放熱部材を用いることなく、電磁リレーのステーショナリを直接的に外部の回路体に接触させることで、低コストで且つ確実に電磁リレーの熱を低減させることができる。

請求項３記載の発明によれば、例えばコアの熱がステーショナリと同程度に高い場合に、ステーショナリとコア固定部とを同時に回路体に接触させることで、放熱効果を促進させることができる。

請求項４記載の発明によれば、ステーショナリの底板部が外気で冷却されて、電磁リレーの放熱効果が高まり、請求項１〜３の発明の効果が促進される。

図１は、本発明に係る電磁リレーの放熱構造の一実施形態を示すものである。

この構造は、電磁リレー１の鉄製のヨークであるＬ字状のステーショナリ２の底板部３の下半側を絶縁樹脂製の外装ケース５の下端よりも下方に（外部に）露出させた状態で、底板部３の下面（底面）３ａを回路体６の上面に接触（密着）させ、底板部３には下面３ａから上向きに凹部空間７を形成しておき、凹部７内にコア８の下端側の板状のコア固定部９を収容し、ステーショナリ２の熱を底板部３の底面３ａから回路体６に伝えて、回路体６から外気に放散させるものである。

図１で、符号４は、ステーショナリ２の垂直な側板部、１０は、側板部４の上側に回動自在に連結された鉄片であるアーマチュア、１１は、側板部４とアーマチュア１０との外面に固定された導電金属製でばね性の可動接点端子、８は、ステーショナリ２の底板部３から立設された磁性鉄心である棒状のコア、１２は、コア８の周囲に巻かれた導電金属線のコイル、１３は、垂直な固定接点端子、１４は、可動接点端子１１の先端に設けられた可動接点、１５は、固定接点端子１３の先端に設けられた固定接点、１６は、自動車のバッテリ等の電源、１７は、電装品等の負荷をそれぞれ示している。

回路体６は回路基板でもバスバーでもよい。回路基板は絶縁基板の表面にプリント回路を形成したもので、バスバーは導電金属製の帯状ないし板状のものである。回路体６は絶縁製のベース１８の上に配置される。

コイル１２に通電されることで、コア８の板状の上端部１９がアーマチュア１０を可動接点端子１１と一体に吸引して、可動接点１４が固定接点１５に接触し、電源１６から回路体６と両接点端子１１，１３と固定接点端子側の回路体２０を経て負荷１７側に矢印の如く負荷電流が流れる。

図２に、電磁リレー１の伝熱のメカニズムを示す如く、コイル１２の通電により、コイル１２が発熱し、その熱がコイル端子（図示せず）に伝熱される。また、コイル１２の通電により、磁気が発生し、磁気回路が発熱し、その熱が接点回路１１，１３に伝熱される。ステーショナリ２とコア８とアーマチュア１０とで磁気回路が構成され、これらの部分の温度上昇が最も高くなる。

図３は、ステーショナリ２の底面部３ａと可動接点端子１１とコイル１２との各温度を計測した結果である。図３の縦軸が温度で横軸が電流である（数値は省略する）。各部の温度は、ステーショナリ２の底面部３ａが一番高く、可動接点端子１１が二番目に高く、コイル１２が一番低くなっている。可動接点端子１１とコイル１２（コア８）との両方に接触したステーショナリ２が特に発熱している。

従って、ステーショナリ２の底面部３ａを放熱させることが、電磁リレー１の温度を下げる上で重要であり、図１のようにステーショナリ２の底板部３を回路体６に広い面積で直接接触させて放熱させることが極めて有効となる。

図１の例では、コア８の下部８ａをステーショナリ２の底板部３の孔部２１に貫通させた状態で、コア（コア本体）８より大径な下端側のコア固定部９を底板部３の凹部空間７の上半部に配置し、コア固定部９の上面９ａを凹部７の上面に密着させ、コア固定部９の下面（底面）９ｂを底板部３の底面３ａよりも上側に位置させて、下面９ｂと回路体６との間に隙間を存して、コア固定部９を回路体６に非接触としている。

コア８の上端部１９は下端のコア固定部９よりも大径に形成されて、アーマチュア１０を吸引する。例えばコア８の上端部１９又は下端側のコア固定部９はコア（コア本体）８とは別体に形成され、コア（コア本体）８にねじ締めや溶接等で固定して一体化させる。回路体６，２０はステーショナリ側（可動接点端子側）と固定接点端子側とに分離されている。

なお、コア固定部９の底面９ｂを回路体６に面接触させてハンダ接続等で固定することも可能である。この場合でも、コア固定部９の底面９ｂはステーショナリ２の底面３ａから下側に突出しないようにし、第一にステーショナリ２の底面３ａを回路体６に面接触で密着させるようにする。

図３の如く、コイル１２の温度はあまり高くないので、コア８を回路体６に接触させるよりも、ステーショナリ２自体を回路体６に接触させる方が放熱のためには有効である。凹部７内にコア固定部９を配置することで、ステーショナリ２と回路体６との密着性が確保される。

コア８の温度がステーショナリ２と同程度に高くなる場合は、ステーショナリ２の底板部３の底面３ａと共にコア固定部９の底面９ｂを回路体６に接触させることが有効である。この場合、コア固定部９の底面９ｂは可動接点端子１１側の回路体６であるバスバー又は回路基板の回路部にハンダ接続されることが好ましい。

図４は、電磁リレー１’の放熱構造の他の実施形態として、ステーショナリ２の底板部３に凹部７を設けず、回路体６に凹部２２を設けて、その凹部２２内に板状のコア固定部９を収容した構造を示すものである。図４と同様の作用部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

回路体６としてはバスバーよりも厚板の回路基板が好ましい。回路基板の絶縁樹脂製の絶縁基板に凹部２２を一体成形ないし加工形成する。コア固定部９は回路基板６に接触しないように、凹部２２の内面とコア固定部９との間に隙間を形成しておく。コア固定部９の上面９ａはステーショナリ２の底面３ａに密着している。

コア８の下部８ａはステーショナリ２の底板部３の孔部２１を貫通している。コア８の上端面８ｂはコア（コア本体）８と同一径に形成されているので、大径のコア固定部９はコア８と一体に形成可能で、ステーショナリ２の底板部３に固定される。図４で符号１０はアーマチュアであり、その他の構成は図１の例と同様であるので図示を省略する。

なお、図４の実施形態においても、コア固定部９を回路体６の導電回路部に面接触（ハンダ接続等）させることが可能である。ハンダ接続は電気的な接続ではなく、放熱を目的としたものである。

図５は、図１の実施形態に類似した電磁リレー１″の放熱構造（詳細例）を示すものである（図５（ａ）は縦断面図、図５（ｂ）は裏面図である）。図１と同様の作用構成部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図５で、符号１２は、コイル、８は、コイル中央のコア、２は、Ｌ字状のステーショナリ、１０はアーマチュア、１１は、可動接点端子、１３は、固定接点端子、２３は、コイル端子、５は、外装ケース、２４は、ケース５のベース部である。

コア８の下端側に円板状のコア固定部９が形成され、ステーショナリ２の底板部３に矩形状の凹部７が設けられ、凹部７内にコア固定部９が収容され、コア固定部９の下面９ｂは底板部３の下面３ａと同一面ないし底板部３の下面３ａよりも若干上側に位置し、底板部３はベース部２４の内側空間２４ａ内で外部に露出されて、底板部３を回路体６（図１）に面接触で密着させることができる。

固定接点端子１３は上から下に延長され、固定接点端子１３の下端部１３ａはステーショナリ２の底板部３と同一面に位置して、ケース５の周壁５ａ側で回路体２０（図１）を介してバッテリ１６に接続され（この点は図１の例と相違する）、一対のコイル端子２３は底板部３と同一面に位置して、ケース５の周壁５ａ側で回路体６（図１）を介してバッテリ１６’やスイッチ２５に接続される。可動接点端子１１はステーショナリ２を経て負荷１７側に接続される（この点は図１の例と相違する）。

本発明に係る電磁リレーの放熱構造の一実施形態を示す縦断面図である。 電磁リレーの伝熱のメカニズムを示す説明図である。 電磁リレーの各部の温度を示すグラフである。 電磁リレーの放熱構造の他の実施形態を示す縦断面図である。 電磁リレーの放熱構造の類似詳細例を示す、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は底面図である。 従来の電磁リレーの放熱構造の一形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１’，１″ 電磁リレー
２ ステーショナリ
３ 底板部
３ａ，９ｂ 底面
５ 外装ケース
６ 回路体
７，２２ 凹部
８ コア
９ コア固定部
１２ コイル

Claims (4)

1. 電磁リレーのヨークであるステーショナリの底板部の底面側に凹部を設け、該底板部にコイル中央のコアを貫通させ、該コアの下端側のコア固定部を該凹部内に収容し、該底板部の底面を外部の回路体に面接触させたことを特徴とする電磁リレーの放熱構造。
2. 電磁リレーのヨークであるステーショナリの底板部にコイル中央のコアを貫通させ、該コアの下端側のコア固定部を該底板部の底面側に配置し、外部の回路体に凹部を設け、該凹部に該コア固定部を収容し、該底板部の底面を該回路体に面接触させたことを特徴とする電磁リレーの放熱構造。
3. 前記コア固定部の底面を前記回路体に面接触させたことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁リレーの放熱構造。
4. 前記ステーショナリの底板部を外装ケースから外部に露出させたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電磁リレーの放熱構造。

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