JP6657692B2 - 電磁石装置およびこれを用いた電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は電磁石装置、特に、コイルを二重巻線し、電磁継電器に組み込まれる電磁石装置に関する。

従来、コイルを二重巻線した電磁石装置としては、例えば、特許文献１の第１図に示すように、ボビン１３にコイル１２を二層に巻回して形成したボビン完成体１１がある。そして、前記第１図には、前記ボビン完成体１１をベース１６に組み込んだ電磁継電器が開示されている。

特開平３−２５４０３５号公報

しかしながら、前記ボビン完成体１１は、ボビン１３にコイル１２を二層に巻回しているので、嵩高くなり、装置を小型化できない。
また、前記ボビン完成体１１では、前記コイル１２の引出線１２ａ，１２ａ’を外部接続端子１４ａ、１４ａ’に巻回する必要がある。同様に、前記コイル１２の引出線１２ｂ，１２ｂ’を外部接続端子１４ｂ，１４ｂ’に巻回する必要がある。このため、前記ボビン完成体１１は前記コイル１２の接続作業に手間がかかり、生産性が低いという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、小型で生産性の高い電磁石装置を提供することを課題とする。

本発明に係る電磁石装置は、前記課題を解決すべく、貫通孔を備えた筒状胴部を有するスプールと、前記筒状胴部の外周面に沿って螺旋状に、かつ、金属メッキで閉回路を形成するように形成された二次コイルと、前記二次コイルを被覆する絶縁材を介して巻回する導電性ワイヤで形成された一次コイルと、からなる電磁石装置であって、前記一次コイルまたは前記二次コイルのいずれか一方に電圧を印加して発生した誘導電流を、前記二次コイルまたは前記一次コイルのいずれか一方に流す構成としてある。

本発明によれば、二次コイルを金属メッキで形成するので、従来例よりも嵩が低く、小型の電磁石装置が得られる。
また、従来例のようにコイルの引出線をコイル端子に絡げる必要がなく、接続作業が容易になるので、生産性の高い電磁石装置が得られる。

本発明の実施形態としては、前記筒状胴部の少なくとも一端に鍔部を設けるとともに、前記胴部の外周面に形成された前記二次コイルの両端を、前記筒状胴部および前記鍔部に設けた連通孔を介し、金属メッキで形成されたリード線で電気接続しておいてもよい。
本実施形態によれば、二次コイルの両端を金属メッキで接続するので、導電性ワイヤからなるリード線で接続する必要がない。このため、占有スペースが小さく、より一層小型できる。また、接続作業が簡単になり、省力化できるので、より一層生産性の高い電磁石装置が得られる。

本発明の他の実施形態としては、前記鍔部に固定され、かつ、前記二次コイルに電気接続された動作表示灯を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、鍔部に設けられた動作表示灯が二次コイルに電気接続されているので、動作表示灯の接続作業が容易である。
また、鍔部に動作表示灯を直接、設置しているので、大きな配線スペースを必要とせず、装置を小型化できる。
さらに、一次コイルに電圧を印加したときに生じる誘導電流で動作表示灯を点灯するので、省エネルギータイプの電磁石装置が得られる。

本発明の別の実施形態としては、前記動作表示灯が発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。
本実施形態によれば、より一層省エネルギータイプの動作表示灯を備えた電磁石装置が得られる。

本発明に係る電磁継電器は、ベースに前述の電磁石装置を組み込んだ構成としてある。

本発明によれば、二次コイルを金属メッキで形成してあるので、電磁石装置が従来例よりも嵩が低く、小型になる。このため、小型の電磁継電器が得られる。
また、従来例のようにコイルの引出線をコイル端子に絡げる必要がなく、接続作業が容易になり、生産性の高い電磁継電器が得られる。

本発明の実施形態としては、前記一次コイルまたは前記二次コイルのいずれか一方に電圧を印加して生じた磁力により、前記スプールの貫通孔に挿通された鉄芯のうち、前記鍔部側から突出する前記鉄芯の磁極部に吸引されるように可動鉄片を配置するとともに、前記可動鉄片に、前記動作表示灯を目視できる切欠き部を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、電磁石装置の鍔部に設けた動作表示灯を、可動鉄片に設けた切欠き部を介し、目視で確認できる。このため、動作状態を、前記切欠き部を介して目視で確認できるので、安全性が高く、使用者が安心感を得られる電磁継電器が得られる。

本発明の他の実施形態としては、前記ベースに嵌合したケースの外周面のうち、前記動作表示灯を目視できる位置に動作確認窓を設けておいてもよい。
本実施形態よれば、ケースに設けた動作確認窓を介して動作表示灯を確認でき、使い勝手のよい電磁継電器が得られる。

本発明の別の実施形態としては、前記動作確認窓が、ケースに設けた透明窓であってもよい。
本実施形態によれば、ケースに貫通孔を設けていないので、塵埃等の侵入に基づく故障が生じず、信頼性の高い電磁継電器が得られるという効果がある。

本発明に係る電磁石装置の実施形態を組み込んだ電磁継電器を示す斜視図である。 本発明に係る電磁石装置の実施形態を組み込んだ電磁継電器の分解斜視図である。 図１からベースを消去した状態を示す斜視図である。 図３から一次コイルを消去した状態を示す斜視図である。 図４に示したスプールを示す斜視図である。 図６Ａは図５の縦断面斜視図、図６Ｂは図６Ａの部分拡大斜視図である。 図７Ａは図５を別の視点から見た横断面斜視図、図７Ｂは図７Ａの部分拡大斜視図である。

本発明の実施形態を説明するにあたり、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を表す用語、および、それらを含む別の用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施形態の理解を容易にするためである。したがって、それらの用語は、本発明の実施形態が実際に使用されるときの方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された技術的範囲が限定的に解釈されるべきではない。

本発明に係る電磁石装置の実施形態を、図１ないし図７の添付図面に従い、電磁継電器に組み込んだ場合について説明する。
前記電磁継電器１０は、図２に示すように、ベース１１と、前記ベース１１に設置する電磁石装置２０と、前記電磁石装置２０の励磁、消磁に基づいて回動する可動鉄片４０と、前記ベース１１に搭載される接点機構５０と、前記可動鉄片４０を介して前記接点機構５０を駆動するカード６０と、ケース７０と、を備えている。なお、説明の便宜上、図１においてケース７０は図示されていない。

ベース１１は、図１および図２に示すように、その上面の一方側に電磁石装置２０を設置するための配置スペース１２を設けてある。また、前記ベース１１は、その上面の他方側に、接点機構５０を構成するために３つの端子孔（図示せず）を設けてある。
前記配置スペース１２は、図２において手前側の隣り合う隅部に、前記電磁石装置２０のコイル端子２７，２７を圧入するための端子孔（図示せず）を設けてある。また、前記配置スペース１２は、図２において奥側隅部に平面門型のリブ１３を設けてある。前記リブ１３は、その内側面の隅部に後述するヨーク３２を圧入するための圧入溝１４を設けてある。そして、前記リブ１３は、対向する外側面に、後述するケース７０を固定するための係合爪部１５を設けてある。

電磁石装置２０は、図２に示すように、スプール２１と、一次コイル３０と、鉄芯３１と、ヨーク３２とで構成されている。

前記スプール２１は、図５に示すように、筒状胴部２２と、前記筒状胴部２２の両端に一体成形された鍔部２４，２５とで形成されている。
前記筒状胴部２２は、図６に示すように、その内側に断面Ｔ字形状の鉄芯３１を挿通できる貫通孔２３を設けてある。また、前記筒状胴部２２の外周面に沿って形成された二次コイル２６は、図５ないし図７に示すように、ＭＩＤ成形法によって形成されている。前記ＭＩＤ成形法とは、樹脂と導電素材とを混合した材料で形成した成形品に、予め決められたパターンにレーザ照射し、樹脂を除去した後、露出する前記導電素材に金属メッキを施すことにより、所望の回路パターンを形成する方法である。

本実施形態において、前記二次コイル２６は、図５図および図７に示すように、前記筒状胴部２２の外周面に沿って平行なパターン２６ａを所定のピッチで形成してある。そして、上下で隣り合う前記パターン２６ａは階段状の補助パターン２６ｂ（図７Ａ）で接続されている。
また、前記二次コイル２６の下方端部は、図７Ｂに示すように、前記筒状胴部２２に設けた連通孔２２ａを介し、前記筒状胴部２２の内周面に前記ＭＩＤ成形で形成したリード線２６ｃ（図６Ａ）に接続されている。前記リード線２６ｃは、鍔部２４の上面にＭＩＤ成形法で設けたリード線２６ｄに接続されている。前記リード線２６ｄは、前記鍔部２４に設けた連通孔２４ａ（図６Ｂ）を介し、前記鍔部２４の裏面に形成したリード線２６ｅ（図７Ａ）に接続されている。そして、前記リード線２６ｅは前記二次コイル２６の上方端部に接続されている。したがって、二次コイル２６は閉回路を形成している。
なお、前記鍔部２４に形成したリード線２６ｄに、発光素子３３と抵抗３４とが直列に接続されている（図６Ａ）。
本実施形態では、前記鍔部２４のリード線２６ｄに発光素子３３と抵抗３４とを直接、接続している。このため、組立工程における部品点数，組立工数が少なく、生産性が高いとともに、省スペース型の電磁石装置２０が得られるという利点がある。

また、前記スプール２１は、図６Ａに示すように、その鍔部２５に後述するヨーク３２を嵌合するための凹所２５ａを設けてある。また、前記鍔部２５は、図５に示すように、その側端面に設けた端子孔２５ｂ，２５ｂに、コイル端子２７，２７をそれぞれ圧入してある（図４）。そして、前記スプール２１の筒状胴部２２に絶縁フィルム（図示せず）を巻回し、さらに、導電性ワイヤを巻回して一次コイル３０を形成する。ついで、前記一次コイル３０の引き出し線を前記コイル端子２７，２７の絡げ部２７ａ，２７ａに絡げて半田付けしてある（図３）。

なお、本実施形態では、スプール２１の鍔部２４に、接続端子（図示せず）を圧入可能なリブ２８，２８を形成してある。前記スプール２１を他の電磁継電器の組立に兼用するためである。

前記鉄芯３１は断面Ｔ字形状の磁性材（図２）であり、前記スプール２１の貫通孔２３に挿通可能な断面積を有している。

前記ヨーク３２は断面Ｌ字形状の磁性材であり、図２に示すように、その上端部を切り欠いて支持部３２ａを形成してある。また、前記ヨーク３２は、その水平部３２ｂにカシメ孔３２ｃを有している。そして、一次コイル３０を巻回したスプール２１の筒状胴部２２に鉄芯３１を挿入し、突出する一端部３１ａを前記ヨーク３２のカシメ孔３２ｃにカシメ固定する一方、突出する他端部を磁極部３１ｂとしてある。

前記可動鉄片４０は、図２に示すように、断面略Ｌ字形状に屈曲した磁性材で形成されている。そして、前記可動鉄片４０は、ヨーク３２の背面にカシメ固定されたヒンジバネ３５を介し、前記ヨーク３２の支持部３２ａを支点として回動可能に支持される。これにより、可動鉄片４０は、その水平部４１が鉄芯３１の磁極部３１ｂに接離可能に対向する。なお、前記可動鉄片４０は、前記水平部４１に、発光素子３３を目視で確認するための切欠き部４２を設けてある。

前記接点機構５０は、図３に示すように、常閉固定接点５１ａをカシメ固定した固定接点端子５１と、可動接点５２ａをカシメ固定した可動接触片５２と、常開固定接点５３ａをカシメ固定した固定接点端子５３と、から構成されている。そして、図１に示すように、前記ベース１１に、前記固定接点端子５１の端子部５１ｂと、前記可動接触片５２の端子部５２ｂと、前記固定接点端子５３の端子部５３ｂとを圧入することにより、接点機構５０が形成される。これにより、可動接点５２ａが常閉，常開固定接点５１ａ，５３ａにそれぞれ接離可能に対向する。

前記カード６０は、図１ないし図４に示すように、対向する表裏面のうち、一方の片面に前記可動鉄片４０の下端部４３に係合する凹部（図示せず）を有する一方、残る他方の片面に操作用突起６１を突設してある。そして、前記カード６０は、前記凹部を、ヨーク３２に組み付けた可動鉄片４０の下端部４３に係合する。これにより、前記操作用突起６１が前記固定接点端子５１の貫通孔５１ｃを介して前記可動接触片５２に圧接する。

前記ケース７０は、前記ベース１１に嵌合可能な箱形状を有し、その対向する側面の下辺縁部に係合孔７１を設けてある。また、前記ケース７０は、その天井面に前記発光素子３３を目視できる貫通した動作確認窓７２を設けてある。

次に、電磁継電器１０の動作について説明する。
まず、電磁石装置２０の一次コイル３０に電圧が印加されていない場合には、図１に示すように、二次コイル２６に誘導電流が発生しておらず、発光素子３３は点灯していない。また、可動接触片５２がカード６０を介して可動鉄片４０の下端部４３を付勢している。このため、可動接点５２ａが常閉固定接点５１ａに接触している。そして、可動鉄片４０の水平部４１が鉄芯３１の磁極部３１ｂから開離している。

そして、一次コイル３０に電圧を印加して励磁すると、鉄芯３１を通過する磁力線により、鉄芯３１の磁極部３１ｂに可動鉄片４０の水平部４１が吸引される。そして、可動接触片５２のばね力に抗し、可動鉄片４０がヨーク３２の支持部３２ａを支点として回動し、前記可動鉄片４０の下端部４３がカード６０を押圧する。このため、前記カード６０の操作用突起６１が可動接触片５２を押圧し、前記可動接触片５２が回動する。この結果、可動接点５２ａが常閉固定接点５１ａから開離した後、常開固定接点５３ａに接触する。その後、可動鉄片４０の水平部４１が鉄芯３１の磁極部３１ｂに吸着する。

また、一次コイル３０に電圧を印加した場合には、電磁誘導で二次コイル２６に誘導電流が流れ、リード線２６ｄを介して発光素子３３が点灯する。そして、発光素子３３の上方に設けた可動鉄片４０の切欠き部４２を介し、発光素子３３が点灯しているか否かを、ケース７０の動作確認窓７２から確認できる。このため、本実施形態では、一次コイル３０に電圧が印加されている間は、発光素子３３が発光し続けるので、電磁継電器１０が動作しているか否かを外部から判別できる。
なお、ケース７０は、その少なくとも一部が、発光素子３３の光を外部から目視できるように、透光性を有する、あるいは、透明な動作確認窓７２を有していてもよい。

ついで、一次コイル３０への電圧の印加を停止すると、鉄芯３１を通過する磁力線が消失し、可動接触片５２がカード６０を介して可動鉄片４０を押し戻す。このため、可動接点５２ａは常開固定接点５３ａから開離した後、常閉固定接点５１ａに接触し、元の位置に復帰する。そして、二次コイル２６に流れていた誘導電流が消失し、発光素子３３が消灯する。これにより、電磁継電器１０が動作を停止したことを目視で確認できる。

本実施形態では、スプール２１の鍔部２４に発光素子３３を直接取り付けてある。このため、スプール２１の鍔部２４に接続端子を介して発光素子３３を取り付ける必要がない。さらに、前記接続端子にリード線を介して前記発光素子３３を電気接続する必要もない。この結果、接続端子の組付け作業、半田付け作業が不要となり、部品点数，組立工数が少なく、生産性の高い電磁石装置が得られる。
また、スプール２１の筒状胴部２２に二次コイル２６をＭＩＤ成形法で予め形成してあるので、二次コイルの巻線作業が不要となり、より一層、生産性が向上する。
さらに、前記発光素子３３は、二次コイル２６に流れる誘導電流で点灯する。このため、前記発光素子３３を点灯するために必要な電力を、外部電源から得る必要がない。この結果、前記発光素子３３を外部電源に接続する必要がなく、簡単な構造の電磁石装置２０が得られる。

なお、本実施形態に係る電磁石装置２０の二次コイル２６は、その一部に階段状の補助パターン２６ｂを設けてあるが、滑らかに連続する螺旋状の二次コイルを形成してもよい。
また、前記スプール２１の連通孔２２ａ，２４ａは、ＭＩＤ成形法で行うレーザ照射を容易にするため、すり鉢状に形成しておいてもよい。

本実施形態にかかる電磁石装置は、前述の電磁石装置に限らず、他の電磁石装置およびこれを組み込んだ電磁継電器に適用してもよい。

１０ 電磁継電器
１１ ベース
１２ 配置スペース
１３ リブ
１４ 圧入溝
１５ 係合爪部
２０ 電磁石装置
２１ スプール
２２ 筒状胴部
２２ａ 連通孔
２３ 貫通孔
２４ 鍔部
２５ 鍔部
２４ａ 連通孔
２６ 二次コイル
２６ａ パターン
２６ｂ 補助パターン
２６ｃ リード線
２６ｄ リード線
２６ｅ リード線
３０ 一次コイル
３１ 鉄芯
３１ｂ 磁極部
３２ ヨーク
３３ 発光素子
３４ 抵抗
３５ ヒンジバネ
４０ 可動鉄片
４１ 水平部
４２ 切欠き部
５０ 接点機構
５１ 固定接点端子
５１ａ 常閉固定接点
５２ 可動接触片
５２ａ 可動接点
５３ 固定接点端子
５３ａ 常開固定接点
６０ カード
６１ 操作用突起
７０ ケース
７１ 係合孔
７２ 動作確認窓

Claims (7)

1. 貫通孔を備えた筒状胴部を有するスプールと、
   前記筒状胴部の外周面に沿って螺旋状に、かつ、金属メッキで閉回路を形成するように形成された二次コイルと、
   前記二次コイルを被覆する絶縁材を介して巻回する導電性ワイヤで形成された一次コイルと、
   を備える電磁石装置であって、
   前記一次コイルまたは前記二次コイルのいずれか一方に電圧を印加して発生した誘導電流を、前記二次コイルまたは前記一次コイルのいずれか一方に流し、
   前記筒状胴部の少なくとも一端に鍔部を設けるとともに、前記筒状胴部の外周面に形成された前記二次コイルの両端を、前記筒状胴部および前記鍔部に設けた連通孔を介し、金属メッキで形成されたリード線で電気接続したことを特徴とする電磁石装置。
2. 前記鍔部に固定され、かつ、前記二次コイルに電気接続された動作表示灯を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。
3. 前記動作表示灯が発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする請求項２に記載の電磁石装置。
4. ベースに、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁石装置を組み込んだことを特徴とする電磁継電器。
5. 前記一次コイルまたは前記二次コイルのいずれか一方に電圧を印加して生じた磁力により、前記スプールの貫通孔に挿通された鉄芯のうち、前記鍔部側から突出する前記鉄芯の磁極部に吸引されるように可動鉄片を配置するとともに、
   前記可動鉄片に、前記動作表示灯を目視できる切欠き部を設けたことを特徴とする請求項２または３に従属する請求項４に記載の電磁継電器。
6. 前記ベースに嵌合したケースの外周面のうち、前記動作表示灯を目視できる位置に動作確認窓を設けたことを特徴とする請求項５に記載の電磁継電器。
7. 前記動作確認窓が、前記ケースに設けた透明窓であることを特徴とする請求項６に記載の電磁継電器。

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