JP4525610B2 - 電磁スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、スタータモータの通電回路に設けられる電気接点を開閉する電磁スイッチに関する。

従来技術として、特許文献１に記載された電磁スイッチが公知である。
この電磁スイッチは、電磁コイルへの通電によって磁化される固定鉄心を備え、その固定鉄心は、図６に示す様に、ベース部１００とディスク部１１０とに分割して設けられている。ディスク部１１０は、複数枚の金属板１２０を積層して形成され、ベース部１００に設けられるボス部１３０の外周に圧入される。
特表２００２−５２４８２６号公報

ところで、ディスク部１１０に使用される金属板１２０には、通常、コストを抑えるために、市場での流通量が多い標準板厚の鋼板が用いられる。この場合、積層する金属板１２０が全て同じ板厚となるため、積層後の合計板厚（ディスク部全体の厚さ）を任意に設定することが難しい。このため、磁気回路の設計において、ディスク部１１０の断面積の最適化が困難となり、薄くなり過ぎたり、厚くなり過ぎたりする。

また、積層タイプのディスク部１１０は、１枚の厚板で形成したディスク部と比較した場合に、ボス部１３０への圧入荷重が小さくなる。つまり、金属板１枚毎の抜き圧が小さいため、電磁石に吸引されたプランジャがベース部１００に衝突した時の衝撃により、ボス部１３０から金属板１２０が抜けやすくなる問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、複数枚の金属板を積層して形成されるディスク部の合計板厚を任意に設定でき、磁気回路の設計において、ディスク部の断面積の最適化が容易な電磁スイッチを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化して電磁石を形成し、この電磁石の吸引力により可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する電磁スイッチにおいて、固定鉄心は、可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に固定される円板状のディスク部とに分割して設けられ、ディスク部は、複数枚の金属板を積層して形成されると共に、少なくとも１枚の金属板は、他の金属板と板厚が異なっており、ベース部は、反可動鉄心側に前記ディスク部を固定するためのボス部が突出して設けられ、複数枚の金属板は、それぞれ径方向中央部に丸孔が形成され、この丸孔に前記ボス部を圧入してベース部に固定されると共に、ボス部に圧入される最後の１枚の金属板は、複数枚の金属板のうち最も板厚が厚いものであることを特徴とする。
上記の構成によれば、複数枚の金属板のうち、他の金属板と板厚が異なる金属板を少なくも１枚用いることにより、全て同じ板厚の金属板を使用する場合と比較して、ディスク部の合計板厚を任意に設定できる。その結果、磁気回路の設計において、ディスク部の断面積の最適化が容易である。
また、ボス部に圧入される最後の１枚の金属板を、複数枚の金属板のうち最も板厚が厚いものにすることで、ボス部からの抜き圧を大きく確保できる。これにより、電磁石に吸引された可動鉄心がベース部に衝突した時の衝撃により、金属板がボス部から抜けることを防止できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、複数枚の金属板のうち、反ベース部側に配置される最外層の金属板は、鉄板の表面にめっきを施しためっき鋼板であり、このめっき鋼板の表面に電磁コイルのアース側端部が溶接あるいは半田付けされることを特徴とする。
最外層の金属板にめっき鋼板を用いることで、溶接あるいは半田付けを良好に行うことができると共に、最外層の金属板のみ、めっき処理を施せば良いので、コストを低く抑えることができる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、固定鉄心は、ディスク部の外径部が、ヨークを形成するスイッチフレームの内周に設けられた段差に位置決めされており、段差に当接する１枚の金属板は、複数枚の金属板のうち最も板厚が薄いものであることを特徴とする。
プレス加工によって金属板を切断すると、金属板の角部に「だれ」が生じる。また、薄板と厚板とでは、薄板の方が「だれ」が小さくなる。従って、スイッチフレームの段差に当接する金属板に厚板を用いる場合より薄板を用いた場合の方が、段差との接触面積を大きく確保できる。その結果、磁気抵抗を減少できるので、電磁石の吸引力が増大して性能が向上する。言い換えると、同一性能の電磁スイッチに比べて小型軽量化が可能となる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（参考例１）
図１及び図２は固定鉄心５の断面図、図３は電磁スイッチ１の断面図である。
参考例１に示す電磁スイッチ１は、図３に示す様に、電磁石を形成するソレノイド２を備え、このソレノイド２の働きにより、スタータモータ（図示せず）の通電回路に設けられるメイン接点（後述する）を開閉する。
ソレノイド２は、ヨークを形成するスイッチフレーム３と、このスイッチフレーム３の内部に収納される電磁コイル４と、この電磁コイル４への通電によって磁化される固定鉄心５と、電磁コイル４の内周に摺動自在に挿入されるプランジャ６（可動鉄心）と、このプランジャ６と一体に可動するシャフト７等より構成される。

電磁コイル４は、プランジャ６を吸引するための磁力を発生する吸引コイル４ａと、吸引されたプランジャ６を保持するための磁力を発生する保持コイル４ｂとで構成され、樹脂製のボビン８に二層状態で巻線されている。
固定鉄心５は、強磁性体である金属（例えば鉄）により形成され、スイッチフレーム３及びプランジャ６と共に、電磁コイル４の周囲に磁気回路を形成している。この固定鉄心５の詳細な構成について後述する。
プランジャ６は、電磁コイル４の内周で固定鉄心５に対向して配置されると共に、その固定鉄心５との間に配設されるリターンスプリング９により反鉄心方向（図３の左方向）に付勢され、固定鉄心５との間にエアギャップが確保されている。

シャフト７は、一方の端部にフランジ部７ａが設けられ、このフランジ部７ａがプランジャ６の端面に固定されて、プランジャ６と一体に可動する。シャフト７の他方の端部は、固定鉄心５の中央部を貫通する中心孔５ａを通り抜けて、スイッチカバー１０の内部に形成される接点室１０ａに入り込んでいる。
スイッチカバー１０は、例えば、樹脂成形品であり、固定鉄心５との間にゴムパッキン１１を挟んで配置され、スイッチフレーム３の端部にかしめ固定されて、ゴムパッキン１１との間に接点室１０ａを形成している。

メイン接点は、スイッチカバー１０に固定される２本の外部端子１２、１３を介してスタータモータの通電回路に接続される一組の固定接点１４と、この一組の固定接点１４間を断続する可動接点１５とで形成される。
可動接点１５は、接点室１０ａに入り込んだシャフト７の端部に絶縁材１６を介して取り付けられ、且つシャフト７のフランジ部７ａと絶縁材１６との間に配設される接点圧スプリング１７によってシャフト７の先端方向（図３の右方向）へ付勢され、シャフト７の先端部に取り付けられたストッパ部材１８に当接して抜け止めされている。
２本の外部端子１２、１３は、バッテリケーブルを介して車載バッテリ（図示せず）に接続されるＢ端子１２と、モータから取り出されたリード線（図示せず）が接続されるＭ端子１３である。

続いて、本発明に係る固定鉄心５の構成を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
固定鉄心５は、プランジャ６に対向するベース部５０と、このベース部５０に固定されるディスク部５１とに分割して設けられ、このディスク部５１の外径部が、スイッチフレーム３の内周に設けられた段差３ａに当接して位置決めされている（図３参照）。
ベース部５０は、中央部に前記中心孔５ａが形成された環状体であり、電磁コイル４の内周に嵌合するベース部本体５０ａと、このベース部本体５０ａの反プランジャ側に突出する円筒状のボス部５０ｂとが設けられている。

ディスク部５１は、強磁性を有する金属板５２（例えば鉄板）を複数枚積層して形成される。各金属板５２は、それぞれ径方向の中央部に丸孔が開口するリング状にプレス成形され、ベ−ス部５０のボス部５０ｂを丸孔に圧入してベ−ス部５０に固定される。
複数枚の金属板５２は、少なくとも１枚の金属板５２が他の金属板５２と板厚が異なり、例えば、図１に示す様に、他の金属板５２より板厚の厚い金属板５２（厚板５２ａと呼ぶ）が使用される。あるいは、図２に示す様に、他の金属板５２より板厚の薄い金属板５２（薄板５２ｂと呼ぶ）を使用することもできる。なお、厚板５２ａあるいは薄板５２ｂは、１枚だけでなく、２枚以上でも良い。

次に、電磁スイッチ１の作動を説明する。
始動スイッチのオン操作により電磁コイル４に通電されると、電磁石が形成されて固定鉄心５が磁化されるため、固定鉄心５のベース部５０とプランジャ６との間に吸引力が働き、プランジャ６がリターンスプリング９を押し縮めながらベース部５０側（図３の右方向）へ移動する。このプランジャ６の移動により、プランジャ６に固定されたシャフト７が押し出されて、シャフト７の端部に支持された可動接点１５が一組の固定接点１４に当接する。その後、プランジャ６は、接点圧スプリング１７を押し縮めながら更に移動して、ベース部５０の端面に当接して停止する。

これにより、接点圧スプリング１７の圧縮荷重が可動接点１５に付与され、その可動接点１５が一組の固定接点１４に押し付けられることで、メイン接点が閉状態となり、バッテリからスタータモータへ給電される。
エンジン始動後、始動スイッチのオフ操作により、電磁コイル４への通電が停止されて電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング９の反力でプランジャ６が反ベース部方向へ押し戻されるため、可動接点１５が一組の固定接点１４から離れてメイン接点が開状態となり、スタータモータへの給電が停止される。

（参考例１の作用及び効果）
本参考例の固定鉄心５は、ベース部５０とディスク部５１とに分割して設けられ、そのディスク部５１が複数枚の金属板５２を積層して形成されている。この複数枚の金属板５２は、少なくとも１枚が厚板５２ａあるいは薄板５２ｂであり、他の金属板５２と板厚が異なるため、全て同じ板厚の金属板５２を使用する場合と比較して、ディスク部５１の合計板厚を任意に設定できる。その結果、磁気回路の設計において、ディスク部５１の断面積の最適化が容易であり、磁気回路の設計自由度が向上する。

（実施例１）
図４は固定鉄心５の断面図である。
この実施例１に示すディスク部５１は、図４に示す様に、ベ−ス部５０のボス部５０ｂに圧入される最後の１枚、つまり、ディスク部５１の最外層に配置される金属板５２に厚板５２ａが使用されている。
ベ−ス部５０のボス部５０ｂに圧入される複数枚の金属板５２は、１枚毎の抜き圧が小さいため、電磁石に吸引されたプランジャ６がベ−ス部５０に衝突した時の衝撃により、ボス部５０ｂから金属板５２が抜けやすくなる。これに対し、ボス部５０ｂに圧入される最後の１枚の金属板５２を厚板５２ａにすることで、ボス部５０ｂからの抜き圧を大きく確保できるので、電磁石に吸引されたプランジャ６がベ−ス部５０に衝突した時の衝撃により、金属板５２がボス部５０ｂから抜けることを防止できる。

（実施例２）
図５はスイッチフレーム３の段差３ａに当接するディスク部５１の外径部を示す部分断面図である。
この実施例２に示すディスク部５１は、図５に示す様に、スイッチフレーム３の内周に設けられた段差３ａに当接する金属板５２に薄板５２ｂが使用されている。
プレス加工によって金属板５２を切断すると、金属板５２の角部に「だれ」を生じるが、厚板５２ａより薄板５２ｂの方がプレス加工による「だれ」が小さくなる。従って、スイッチフレーム３の段差３ａに当接する金属板５２に薄板５２ｂを用いることで、段差３ａとの接触面積Ａを大きく確保できる。その結果、磁気抵抗を減少できるので、電磁石の吸引力が増大して、性能が向上する。言い換えると、同一性能の電磁スイッチに比べて小型軽量化が可能となる。

（変形例）
電磁コイル４は、アース側の端部（保持コイル４ｂの端部）がディスク部５１の外側（反コイル側）に引き出され、ディスク部５１の最外層に配置される金属板５２（ボス部５０ｂに圧入される最後の１枚の金属板５２）の表面に溶接または半田付け等により接合される。そこで、ボス部５０ｂに圧入される最後（最外層）の１枚の金属板５２にめっき鋼板を使用することにより、溶接あるいは半田付けを良好に行うことができる。
また、最外層の金属板５２のみ、めっき処理を施せば良いので、コストを低く抑えることができる。

固定鉄心の断面図である（参考例１）。 固定鉄心の断面図である（参考例１）。 電磁スイッチの断面図である。 固定鉄心の断面図である（実施例１）。 スイッチフレームの段差に当接するディスク部の外径部を示す部分断面図である（実施例２）。 固定鉄心の分解斜視図である（従来技術）。

１ 電磁スイッチ
３ スイッチフレーム
３ａ 段差
４ 電磁コイル
５ 固定鉄心
６ プランジャ（可動鉄心）
１４ 固定接点（電気接点）
１５ 可動接点（電気接点）
５０ ベ−ス部
５０ｂ ボス部
５１ ディスク部
５２ 金属板
５２ａ 厚板
５２ｂ 薄板

Claims (3)

1. 電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化して電磁石を形成し、この電磁石の吸引力により可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に固定される円板状のディスク部とに分割して設けられ、
   前記ディスク部は、複数枚の金属板を積層して形成されると共に、少なくとも１枚の金属板は、他の金属板と板厚が異なっており、前記ベース部は、反可動鉄心側に前記ディスク部を固定するためのボス部が突出して設けられ、
   前記複数枚の金属板は、それぞれ径方向中央部に丸孔が形成され、この丸孔に前記ボス部を圧入して前記ベース部に固定されると共に、前記ボス部に圧入される最後の１枚の金属板は、前記複数枚の金属板のうち最も板厚が厚いものであることを特徴とする電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記複数枚の金属板のうち、反ベース部側に配置される最外層の金属板は、鉄板の表面にめっきを施しためっき鋼板であり、このめっき鋼板の表面に前記電磁コイルのアース側端部が溶接あるいは半田付けされることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記ディスク部の外径部が、ヨークを形成するスイッチフレームの内周に設けられた段差に位置決めされており、前記段差に当接する１枚の金属板は、前記複数枚の金属板のうち最も板厚が薄いものであることを特徴とする電磁スイッチ。

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