JP5806311B2 - 電磁継電器 - Google Patents
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Description
本願は、2011年6月28日に、日本に出願された特願2011−142815号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
上記の構成において、コイルの励磁及び消磁に基づいて、固定接点に対して可動接点が当接(オン)したり離反(オフ)したりする。この接点のオン・オフに伴って、不図示の外部電源の電流が負荷へ供給されたり、遮断されたりする(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、気密性を維持するためには、ベース、及びカバーに、例えば酸素透過性の低いLCP等の高価な樹脂を採用したり、ベースの可動接点端子、及び固定接点端子周りのシール性を維持することができる接着技術を採用したりする必要がある。このため、電磁継電器の製造コストが増加する可能性がある。
また、僅かな気密漏れが生じると、カバー外部から酸素や水分が密閉空間内に供給され、硝酸生成量が増加する。このため、電磁継電器の寿命が縮まる可能性がある。
また、端子用スリットと共に容易に形成することができ、さらに製造コストを減少させることができる。
A≧1.4mm2・・・(1)
を満たすように設定することにより、確実に窒素酸化物、及び水蒸気を排出することができる。
ここで、蟻の侵入を防止するために、世界最小の頭部を持つ蟻を調査した結果、世界最小といわれるアリの頭部の最小幅が0.15mmよりも大きいことが見出された。このため、ベースに形成される通気口を、直径が0.15mmに設定されている球体が通過できないように形成することにより、内部空間へのさまざまな蟻の侵入を防止できる。
また、端子用スリットと共に容易に形成することができ、さらに製造コストを減少させることができる。
(電磁継電器)
次に、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、電磁継電器1の側面図、図2は、図1のA矢視図、図3は、図2のB−B線に沿う断面図、図4は、ベース2の平面図である。
図1〜図4に示すように、電磁継電器1は、例えば車両に搭載されているエアコン用マグネットクラッチ等の誘導性負荷のON、OFFを行うために用いられる装置である。電磁継電器1は、ベース2と、このベース2に取付けられるカバー17とにより形成される内部空間Kに設けられたコイル4と、ベース2とコイル4との間に配置され、可動接点21、及び固定接点22から構成される接点部3と、を備える。
可動接点21、及び固定接点22の接点材料としては、例えば、陽極を形成する側の接点には、銀−酸化スズ−酸化インジウム系接点が使用され、陰極を形成する側の接点には、銀−酸化亜鉛系接点が使用される。
ベース2は、絶縁性を有する樹脂により、略長方形の平板形状に形成されている。ベース2の長手方向一端側(図1、図4における左端、図3における右端)には、長手方向に直交する方向の両側にそれぞれコイル端子用スリット7,7が形成されている。各コイル端子用スリット7は、ベース2の長手方向に沿って長くなるように平面視略長方形状に形成されている。このように形成された各コイル端子用スリット7,7に、それぞれコイル端子8,8が挿通される。
さらに、可動接点端子用スリット9は、この可動接点端子用スリット9に可動接点端子10が挿通された状態において、これら可動接点端子用スリット9と可動接点端子10との間に殆ど隙間が形成されないように構成されている。
さらに、固定接点端子用スリット11は、この固定接点端子用スリット11に固定接点端子12が挿通された状態において、これら固定接点端子用スリット11と固定接点端子12との間に殆ど隙間が形成されないように構成されている。
また、可動接点端子用スリット9には、ベース2の長手方向内側の内側縁に、通気口42が形成されている。通気口42は、可動接点端子用スリット9の長手方向に沿うように、平面視略長方形状に形成されている。
さらに、固定接点端子用スリット11には、コイル端子用スリット7が形成されている側の内側縁に、通気口43が形成されている。通気口43は、固定接点端子用スリット11の長手方向に沿うように、平面視略長方形状に形成されている。
W1<0.15mm・・・(2)
W2<0.15mm・・・(3)
W3<0.15mm・・・(4)
を満たすように、形成されている。
さらに、各通気口41〜43の各開口面積A(図4における網掛け部の面積)を合計した総開口面積Aaは、
Aa≧1.4mm2・・・(5)
を満たすように設定されている。
一方、第2支柱6はベース2の長手方向に直交する方向の両端にそれぞれ配置されている。第2支柱6は、ヨーク19の縦壁19bを、その長手方向に直交する方向の両側から挟持するように支持する。
連結部31bには、各アーム部31a,31aとの接続部分を形成する両端に、それぞれ溶接ポイントP1が設定されている。これら溶接ポイントP1にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク19の縦壁19bに、可動接点バネ20が取付けられる。
そして、第1アーム部33aには、第2アーム部33bとは反対側の基端に、溶接ポイントP2が設定されている。この溶接ポイントP2にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク19の縦壁19bに可動接点端子10が取付けられる。また、第2アーム部33bの先端に、外部接続部34が接続されている。
この外部接続部34がベース2に形成されている可動接点端子用スリット9に挿通されている。これにより、外部接続部34は、ベース2のコイル4とは反対側の面から突出し、負荷(不図示、例えばエアコン用マグネットクラッチ)に電気的に接続される。
次に、図1、図4〜図6に基づいて、電磁継電器1の作用について説明する。
図1、図4に示すように、コイル4のコイル線材15に通電を行っていない状態では、接点部3を構成している可動接点21と固定接点22とが離反している。
一方、コイル端子8を介してコイル線材15が通電されると、鉄心18が励磁される。
鉄心18が励磁されると、可動接点バネ20に設けられている鉄片25に、鉄心18側に向かう吸引力が作用する。
可動接点バネ20は、ヨーク19の縦壁19bを介して可動接点端子10と電気的に接続されているので、可動接点端子10と固定接点端子12とが電気的に接続される。これにより、外部電源(不図示)の電流が負荷(不図示、例えばエアコン用マグネットクラッチ)に供給される。
ここで、通気口41〜43は、これらの開口面積(図4における網掛け部の面積)を合計した総開口面積Aaが式(5)を満たすように設定されているので、確実に窒素酸化物、及び水蒸気が排出される。
図5は、縦軸が、電磁継電器1の内部空間K内において窒素酸化物と水蒸気との反応により生成される硝酸イオンの生成量[μg]を示し、横軸が、通気口41〜43の総開口面積[mm2]としたときの硝酸イオンの生成量の変化を示すグラフである。図6は、縦軸が窒素酸化物(NOx)の濃度[ppm]を示し、横軸が経過時間[分]を示すときの、通気口41〜43の総開口面積Aaが1.4mm2である場合の窒素酸化物の濃度の変化を示すグラフである。
これは、図6に示すように、通気口41〜43の総開口面積Aaが1.4mm2である場合、電磁継電器1の内部空間K内で発生した窒素酸化物が通気口41〜43を介して速やかに排出され、窒素酸化物が発生してから約3分後には、内部空間K内にほとんど窒素酸化物が残留していないからである。
したがって、上述の第一実施形態によれば、ベース2とカバー17とにより形成される内部空間Kにおいて、窒素酸化物と水蒸気とが反応し硝酸が生成されることを確実に抑制できる。また、内部空間Kの気密性を高精度に維持する必要がなく、通気口41〜43を形成するだけで安価に電磁継電器1の延命化を図ることができる。
また、通気口41〜43を介して内部空間Kへさまざまな蟻が侵入することを防止でき、この蟻の侵入による電磁継電器1の損傷を防止できる。よって、電磁継電器1の延命化を図ることができる。
そして、ベース2に形成されている各端子用スリット7,9,11の内側縁に、通気口41〜43が形成されている。すなわち、各端子用スリット7,9,11に、それぞれの通気口41〜43が連通して形成されている。そのため、各端子用スリット7,9,11と離間するように通気口41〜43が形成される場合と比較してベース2の製造コストを低減することができる。
例えば、上述の第一実施形態では、ベース2の各端子用スリット7,9,11は、ベース2の長手方向に沿って長くなるように平面視略長方形状に形成され、これら端子用スリット7,9,11の長手方向に直交する方向の幅W1〜W3が、それぞれ式(2)〜式(4)を満たすように設定されている場合について説明した。しかしながら、上記の構成に限られず、各端子用スリット7,9,11は、直径が0.15mmに設定されている球体が通過することができないように形成されていればよい。
ここで、各端子用スリット7,9,11を平面視略長方形状に形成し、各々の長手方向に直交する方向の幅W1〜W3を、それぞれ式(2)〜式(4)を満たすように形成することで、各端子用スリット7,9,11に、直径が0.15mmに設定されている球体を通過させることはできない。
より具体的に、図7に基づいて、本発明の第一実施形態に係る通気口41〜43の変形例について説明する。
図7は、本発明の第一実施形態に係る電磁継電器1の変形例を示すベース2の平面図である。尚、以下の説明において、上述の第一実施形態と同一形態については、同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、ベース2の各端子用スリット7,9,11には、それぞれコイル端子8、可動接点端子10、及び固定接点端子12が挿通されている。
また、可動接点端子10の外部接続部34には、可動接点端子用スリット9に対応する位置に、外部接続部34の挿通方向に沿って凹部52が形成されている。そして、これら凹部52と可動接点端子用スリット9の内側縁とによって囲まれた開口部が、通気口142として機能する。つまり、ベース2に、通気口142が形成される。
上記のように構成した場合であっても、上述の第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
次に、本発明の第二実施形態を図面に基づいて説明する。
図8は、電磁継電器201の側面図、図9は、図8のA矢視図、図10は、図9のB−B線に沿う断面図である。
図8〜図10に示すように、電磁継電器201は、例えば車両に搭載されているランプ(Lamp)の点灯・消灯を行うために用いられる装置である。電磁継電器201は、ベース202上に、コイル204を備える。そして、電磁継電器201には、これらベース202とコイル204との間に、可動接点221、及び固定接点222から構成される接点部203が配置されている。そして、これら接点部203とコイル204とがカバー217で覆われている。
一方、第2支柱206はベース202の短手方向両端にそれぞれ配置されている。第2支柱206は、ヨーク219の縦壁219bを、その短手方向両側から挟持するように支持する。
連結部231bには、各アーム部231a,231aとの接続部分を形成する両端に、それぞれカシメ、又は溶接を行うための接続ポイントP201が設定されている。これら接続ポイントP201にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク219の縦壁219bに、可動接点バネ220が取付けられる。
そして、第1アーム部233aには、第2アーム部233bとは反対側の基端に、カシメ、又は溶接を行うための接続ポイントP202が設定されている。この接続ポイントP202にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク219の縦壁219bに可動接点端子210が取付けられる。また、第2アーム部233bの先端に、外部接続部234が接続されている。
また、ベース202の長手方向略中央には、固定接点端子用スリット211が形成されている。この固定接点端子用スリット211に、固定接点端子212が挿通されている。
次に、図9、図10、図11A及び図11Bに基づいて、電磁継電器201の動作について説明する。
図11A及び図11Bは、電磁継電器201の動作説明図であって、図10に対応している。そして、図11Aは、コイル204のコイル線材215に通電を行っていない状態を示す。図11Bは、コイル204のコイル線材215に通電を行っている状態を示す。
図11Aに示すように、コイル204のコイル線材215に通電を行っていない状態では、接点部203を構成している可動接点221と固定接点222とが離反している。
図9、図11Bに示すように、可動接点端子210と固定接点端子212とが電気的に接続されると、可動接点端子210から可動接点バネ220を介し、固定接点端子212へと電流が流れる。このとき、可動接点端子210と可動接点バネ220とは、ヨーク219の縦壁219b上の短手方向において対向して配置されている。そのため、図9において、右から左に向かって、つまり、接続ポイントP202から接続ポイントP201に向かって電流が流れる(図9における矢印Y1参照)。また、図11Bにおいて、ヨーク219の縦壁219b上で紙面手前から奥に向かって電流が流れる。
ここで、磁界J2は、この向きが鉄心218上でコイル線材215が通電されることによって形成される磁界J1の向きと同じになる。そのため、磁界J2は、この磁界J1に重畳する。このため、励磁された鉄心218の鉄片225に対する吸引力が増大する。
図12は、縦軸が一次電流、二次電流、及び鉄心218に生じる磁界J1の磁束密度の大きさを示し、横軸が時間を示すときの、一次電流、二次電流、及び磁束の変化を示すグラフである。
図11B、図12に示すように、コイル線材215に一次電流を供給すると、鉄心218に磁界J1が発生する。この磁界J1の磁束密度は、一次電流が供給されてから急激に増大する。そして、磁界J1の磁束密度が所定値に近づくと、磁束密度の増加率は急激に減少する。磁界J1の磁束密度がほぼ所定値になると、鉄心218の鉄片225への吸引力により、鉄心218に鉄片225が吸着される。
ここで、さらに詳述すると、二次電流の立ち上がりの瞬間が一次電流の立ち上がりの途中で発生すると、一次電流により磁気回路が飽和していないので、二次電流による磁界J2が一次電流による磁界J1に重畳される。このとき、磁界J1に磁界J2が重畳されることにより、一次電流が減少する(図12におけるC部参照)。
したがって、上述の第二実施形態によれば、ヨーク219の縦壁219bに、可動接点バネ220の取付け座231が取付けられると共に、この取付け座231のアーム部231aと縦壁219bの短手方向で対向するように、可動接点端子210の取付け座233が取付けられることによって、二次電流が取付け座231,233間に流れることによりヨーク219に発生する磁界J2を、一次電流によりコイル204に発生する磁界J1に重畳させることができる。このため、磁界J1に磁界J2が重畳しない場合と比較して、鉄心218に発生する磁力が増大し、励磁された鉄心218の鉄片225に対する吸引力が従来よりも増大する。よって、可動接点221と固定接点222との間に生じるバウンスを抑制することができる。この結果、接点摩耗の促進を抑制して電磁継電器201の製品寿命の延命化を図ることができる。
例えば、上述の第二実施形態では、ヨーク219の縦壁219bに、可動接点バネ220の取付け座231が取付けられ、この取付け座231のアーム部231aと縦壁219bの短手方向で対向するように、可動接点端子210の取付け座233が取付けられた場合について説明した。しかしながら、上記の構成に限られず、可動接点バネ220の取付け座231、及び可動接点端子210の取付け座233のヨーク219に対する取付け位置は、二次電流が取付け座231,233間に流れることによりヨーク219に発生する磁界J2が、コイル204に発生する磁界J1に重畳される位置であればよい。
より詳しく、図13に基づいて説明する。
図13は、本発明の第二実施形態に係る電磁継電器101の変形例を示す正面図であって、図9に対応している。尚、以下の説明において、上述の第二実施形態と同一形態については、同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、可動接点バネ220の取付け座331は、ヨーク219の縦壁219bの外周部に沿うように大きく平面視略コの字状に形成されている。つまり、取付け座331は、長手方向に延在し、縦壁219bの短手方向両側に配置された一対のアーム部331a,331aと、これらアーム部331a,331aのベース202とは反対側端同士に跨るように延在し、両アーム部331a,331aを連結する連結部331bとにより構成されている。そして、各アーム部331a,331aには、連結部331b側にそれぞれ接続ポイントP201が設定されている。これら接続ポイントP201にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク219の縦壁219bに、可動接点バネ220が取付けられる。
そして、取付け座333の先端に、接続ポイントP202が設定されている。この接続ポイントP202にスポット溶接等を施すことにより、ヨーク219の縦壁219bに可動接点端子210が取付けられる。
より具体的には、取付け座333から一方のアーム部331aに向かって、つまり、図13において、右方向に向かって電流が流れる(図13における矢印Y2参照)。また、取付け座333から他方のアーム部3231aに向かって、つまり、図13において、左方向に向かって電流が流れる(図13における矢印Y3参照)。
2 ベース
3 接点部
4,204 コイル
7a,9a,11a コイル端子用スリット(端子用スリット)
51,52,53 凹部
9 可動接点端子用スリット(端子用スリット)
11 固定接点端子用スリット(端子用スリット)
15,215 コイル線材(コイル)
17 カバー
18,218 鉄心
21,221 可動接点
22,222 固定接点
41,42,43,141,142,143 通気口
A 開口面積
Aa 総開口面積(開口面積)
K 内部空間
210 可動接点端子
212 固定接点端子
219 ヨーク
219a 上壁(壁面)
219b 縦壁(壁面)
220 可動接点バネ
225 鉄片
J1,J2 磁界
Claims (6)
- ベースと、このベースに取付けられるカバーとによって形成される内部空間に、コイルが巻装されている鉄心と、この鉄心の励磁及び消磁に基づいて開閉動作する固定接点、及び可動接点とが設けられ、
前記ベースに、前記コイルに接続されるコイル端子、前記固定接点が取り付けられている固定接点端子、及び前記可動接点に電気的に接続された可動接点端子をそれぞれ挿通するための端子用スリットが形成され、
前記ベースに、前記内部空間に発生したガスの排気、及び前記内部空間に発生した水蒸気の排水を行うための通気口が形成され、
前記端子用スリットに連なるように、前記通気口が形成される電磁継電器。 - 前記ベースに、少なくとも2つの前記通気口が形成される請求項1に記載の電磁継電器。
- 前記ベースに、前記端子用スリットの周縁に沿う凹部が形成され、
前記通気口は、前記凹部と、この凹部が形成されている端子用スリットに挿通された固定接点端子、及び可動接点端子とにより囲まれた開口部により構成される請求項1又は請求項2に記載の電磁継電器。 - 固定接点端子、及び可動接点端子の少なくとも何れか一方の前記端子用スリットに対応する位置に凹部が形成され、
前記通気口は、前記凹部と、前記端子用スリットの周縁とにより囲まれた開口部により構成される請求項1又は請求項2に記載の電磁継電器。 - 前記通気口は、
この通気口の開口面積Aが
A≧1.4mm2
を満たすように形成されていると共に、
直径が0.15mmに設定されている球体が通過できないように形成されている請求項1〜請求項4の何れかに記載の電磁継電器。 - 前記通気口は、平面視長方形状に形成されており、
前記通気口の短手方向の幅Wは、
W<0.15mm
を満たすように設定されている請求項1〜請求項5の何れかに記載の電磁継電器。
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