CN104037020B - 电磁开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁开关(1)，其包括通过激励形成电磁体的励磁线圈(10)，由励磁线圈(10)中产生的磁力驱动的可动铁心(12、26)，容纳励磁线圈(10)并构成励磁线圈(10)的磁路的一部分的具有底部的圆筒形框架(9)，与框架(9)电连接的端板(25)，以及与励磁线圈(10)并联电连接的二极管(51、52)。另外，二极管(51、52)的至少其中一个端子固定到端板(25)。

Description

电磁开关

本申请是申请日为2011年4月13日、申请号为201110097562.9、发明名称为“电磁开关”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种由电磁动力操作并适用于比如车辆的起动机的电磁开关。

背景技术

到目前为止，已知一种电磁开关，其具有通过电流产生电磁动力的线圈和由线圈内产生的电磁动力驱动的可动铁心。

已知，具有线圈作为磁电机动力源的电磁开关影响激励切断装置，该激励切断装置通过当切断对线圈的激励时线圈的电感作用激励和切断线圈。

特别地，当使用具有固定触点和活动触点的触点式继电器作为激励切断装置时，当激励被切断时，在固定触点与活动触点之间引起电弧，这导致固定触点和活动触点两者的磨损。

特别地，在对于配备在用于起动车辆发动机的起动机中的电磁开关等等的情况中，其中该车辆具有当在十字路口处停车时停止发动机以改善车辆燃料消耗的功能(所谓的怠速停机功能)，与过去相比，起动发动机的频率更高，因此，也将提高操作电磁开关的频率。

因此，在利用线圈作为磁电机动力源的上述电磁开关中，激励切断装置的耐用性成为问题。

在日本实用新型申请公开No.60-102469中，对于上述问题，当切断激励时流向激励切断装置的电流通过向电磁开关的线圈电性地并联二极管使得二极管的阳极端子侧与阴极端子侧相比变为低电势而减小，并且当在线圈和二极管的回路中切断激励时，由于线圈的电感而流动的电流返回。

顺便说一下，当上述文献公开的具有二极管的电磁开关遭受振动时，必须安装电磁开关，避免振动损坏二极管。

特别地，由于起动机通常直接安装到发动机上，电磁开关遭受强振动，因此，需要额外关注用于起动车辆中的发动机的起动机。

此外，随着近年来产品的小型化，用于产品的电磁开关也需要小型化。

发明内容

鉴于上述问题做出本发明，并且本发明的目的是提供一种防止二极管损坏同时使其尺寸尽可能小的电磁开关。

在根据第一方面的电磁开关中，电磁开关包括通过激励形成电磁体的具有单个线圈的励磁线圈、由励磁线圈中产生的磁力驱动的可动铁心、容纳励磁线圈并构成励磁线圈的磁路的一部分的框架、覆盖框架的开口端并与框架电连接的端板、以及与励磁线圈并联电连接的二极管。

另外，二极管的至少其中一个端子固定到端板。

因此，由于二极管的至少其中一个端子固定到端板，因此，当电磁开关承受振动时，能够防止电磁开关中的二极管和端板的相对振动。

因此，能够减小施加到二极管的导线上的应力，并能够防止二极管损坏。

此外，由于现有端板用作固定二极管的构件，因此能够抑制用于固定二极管的电磁开关的尺寸的增大。

在根据第二方面的电磁开关中，二极管的另一个端子经由不导电构件固定到端板。

在根据第三方面的电磁开关中，在端板中设置有可容纳二极管的本体的凹部，二极管的本体容纳在该凹部内。

在根据第四方面的电磁开关中，二极管的本体直接地或经由没有导电性的构件固定到端板的表面。

在根据第五方面的电磁开关中，二极管的本体通过由照射紫外线而硬化的紫外线固化树脂直接地或经由没有导电性的构件固定到端板的表面。

在根据第六方面的电磁开关中，沿轴向串联布置有多个励磁线圈，并且多个励磁线圈固定到框架。

附图说明

在附图中：

图1示出本发明的第一实施例中的起动机的总体图；

图2示出本发明的第一实施例中的起动机的电磁开关的剖面图；

图3示出沿图2中的线A-A截取的剖面图；

图4示出沿图3中的线B-B截取的局部放大的剖面图；

图5是示出本发明的第一实施例中的起动机的电连接的示图；以及

图6是示出在本发明的第一实施例中当电磁继电器关断之后通过励磁线圈的电感流动的电流的图形。

具体实施方式

(第一实施例)

以下将参照附图说明本发明的电磁开关1的实施例，本发明的电磁开关1应用于起动车辆的发动机的起动机。

如图1所示，本实施例的起动机具有电机2、输出轴3、离合器4、小齿轮5、电磁触点6、拨杆7和电磁驱动装置8。输出轴3由电机2驱动，离合器4以螺旋花键方式接合在输出轴3的外表面上。小齿轮5与离合器4一体地形成，并布置在输出轴3的外表面上。

电磁触点6断开和闭合主触点(随后说明)，电磁驱动装置8经由拨杆7沿反电机侧方向(图中的左侧)推出小齿轮5。电磁触点6和电磁驱动装置8沿轴向串联布置，并组成一体。

以下，在本实施例中，电磁触点6和电磁驱动装置8结合并称作电磁开关1。

此外，除电磁开关1以外的部件(电机2、输出轴3、离合器4、小齿轮5和拨杆7等等)的组成和操作与常规起动机相同，在常规起动机中，断开和闭合主触点的操作以及推动小齿轮5的操作由一个电磁开关1执行，因此略去对这些部件的说明。

将参照图2详细说明电磁开关1的组成。在以下说明中，图2所示电磁开关1的右侧称作电机侧(沿轴向)，左侧称作小齿轮侧(沿轴向)。

电磁开关1具有作为框架的圆筒形开关盒9，该框架具有底部并且形成外壳。开关盒9中容纳电磁驱动装置8和电磁触点6，并用作为形成电磁驱动装置8的磁路的一部分和电磁触点6的磁路的一部分的磁轭。

此外，可供驱动器侧可动铁心12(随后说明)穿过的圆孔13布置在开关盒9的小齿轮侧的底部中心。

电磁驱动装置8的励磁线圈10组装在开关盒9的小齿轮侧内。

励磁线圈10具有通过激励形成电磁体的单个线圈。励磁线圈10与树脂一起形成，并沿径向在其内部设置有通孔。涂有瓷漆的铜线沿圆周方向围绕绕线管14绕制。

形成励磁线圈10和开关线圈11的磁路的一部分的磁板15布置在励磁线圈10的电机侧。

磁板15形成为圆盘，圆盘的外径形成为几乎与开关盒9的内径相同。

有必要用能够形成磁路的磁性材料来形成磁板15，并且在本实施例中，磁板15由铁形成。

开口16布置在磁板15的中心，固定铁心17从小齿轮侧插入开口16。

在固定铁心17的一个端侧形成有凸缘18，其外径大于另一个端侧，止动磁板15的止动器19形成在固定铁心17的另一个端侧上。凸缘18接触磁板15的小齿轮侧表面。

驱动侧可动铁心12组装到励磁线圈10内。驱动侧可动铁心12穿过开关盒9的孔13并向小齿轮侧凸出，并且驱动侧可动铁心12可滑动地布置在励磁线圈10内。

弹簧力指向将驱动侧可动铁心12推出到小齿轮侧的方向的弹簧20布置在驱动侧可动铁心12与固定铁心17之间。

驱动侧可动铁心12具有带底的圆筒形形状，其小齿轮侧具有开口，电机侧具有底部。

驱动轴21组装到驱动侧可动铁心12内。驱动轴21在电机侧具有凸缘，凸缘具有与驱动侧可动铁心12的内径几乎相同的直径。

驱动弹簧22围绕驱动轴21的外表面布置。驱动弹簧22的一端接触驱动轴21的凸缘，而驱动弹簧22的另一端接触柱帽23，柱帽23封闭可动铁心12的开口并滑动地支承驱动轴21。

驱动轴21的小齿轮侧端头与拨杆7接合。

作为用于驱动电磁触点6的励磁线圈的开关线圈11布置在磁板15的电机侧。

开关线圈11与树脂一起形成，并沿径向在其内部设置有通孔。涂有瓷漆的铜线沿圆周方向围绕开关绕线管24绕制。

外径形成为与开关盒9的内径几乎相同的圆盘形端板25布置在开关线圈11的电机侧。端板25是本发明的重要部件，因此随后将作详细说明。

与开关线圈11的通孔连通的开口形成在端板25的中心。

开关侧可动铁心26组装到开关线圈11内。开关侧可动铁心26沿轴向穿过端板25，并滑动地布置在开关线圈11内部。

弹簧力指向将开关侧可动铁心26推出到电机侧的方向的复位弹簧27布置在开关侧可动铁心26与固定铁心17之间。

凹向小齿轮侧的凹部形成在开关侧可动铁心26的电机侧表面的中心。由树脂形成为柱状的柱塞杆28组装到凹部上。

与电源(未示出)电连接的电源侧固定触点29和与电机2电连接的电机侧固定触点30布置在柱塞杆28的径向外侧。

柱塞杆28延伸至电源侧固定触点29和电机侧固定触点30的电机侧，电连接电源侧固定触点29和电机侧固定触点30的可动触点31固定到柱塞杆28的端头上。

当电流没有供给至开关线圈11时，可动触点31由复位弹簧27的弹簧力定位在远离电源侧固定触点29和电机侧固定触点30一定间隔的状态。

当开关侧可动铁心26由开关线圈11的电磁动力驱动至小齿轮侧时，可动触点31与固定到可动铁心26上的柱塞杆28一起运动至小齿轮侧，并电连接电源侧固定触点29和电机侧固定触点30。

电源端子32和由树脂制成的树脂端盖34组装到开关盒9的电机侧开口上。电源端子32封闭该开口，并与电源侧固定触点29连接。树脂端盖34支承并固定与电机侧固定触点30连接的电机端子33。

触点压力弹簧35布置在树脂端盖34的开关盒9侧的中心部分。触点压力弹簧35接触可动触点31，并其弹簧力指向将可动触点31推向小齿轮侧的方向。

接着，利用图3和图4说明本发明的重要部件——端板25。

开关盒9电气接地。

端板25的周向表面接触开关盒9的内表面，端板25固定在开关盒9中。

此外，端板25和开关盒9电连接。

可供励磁线圈10的接地侧导线36穿过的穿透孔37和可供开关线圈11的接地侧导线38穿过的穿透孔39形成在端板25内。

穿过穿透孔37和39的接地侧导线36和38分别在结合部40和41处与端板25电连接，并固定其上。

此外，可供励磁线圈10的电流施加侧导线42穿过的穿透孔43和可供开关线圈11的电流施加侧导线44穿过的穿透孔45形成在端板25内。

另外，驱动装置侧引出端子47和开关侧引出端子48经由树脂制成的绝缘部件46在电机侧固定到端板25上。

通过端板25、驱动装置侧引出端子47和开关侧引出端子48之间的绝缘部件46相互确保电绝缘。

以下参照图3和图4详细说明引出端子47和48。

励磁线圈10的电流施加侧导线42与驱动装置侧引出端子47电连接。

开关线圈11的电流施加侧导线44与开关侧引出端子48电连接。

与电流施加侧导线42和44的端头接合并电连接的接合部49和50布置到引出端子47和48上。

具体地，引出端子47和48通过弯曲作为导体的金属板形成，端部薄薄地形成为条带。

条带式端部围绕去除了瓷漆涂层的电流施加侧导线42和44的端头绕制。

电连接并固定二极管51和52(随后说明)的阴极侧端子53和54的二极管接合部55和56分别布置到引出端子47和48上。

更具体地，引出端子47和48的一部分平行于端板25延伸并形成为类似条带，该条带状部分在从端板25弯曲到电机侧之后围绕阴极侧端子53和54绕制。

二极管51和52的阳极侧端子与端板25的电机侧表面电连接并固定于其上。

另外，在本实施例中，向电机侧突出的圆形凸部25a和25b形成在端板25的电机侧上，二极管51和52的阳极侧端子分别固定到凸部25a和25b的电机侧表面上。

由此，二极管51和52的阳极侧端子通过端板25与接地部电连接。

凸部25a和25b在电机侧内到端板25的表面的高度设定为与二极管51和52的阳极侧端子的最靠近端板25的位置相同。

容纳各个二极管51和52的圆柱形本体的凹形容纳空间57和58形成在端板25的电机侧表面上。

二极管51和52的各自的圆柱形本体的径向上的大约一半容纳在容纳空间57和58内，并由固定部件比如树脂固定。

更具体地，通过照射紫外线而硬化的紫外线固化树脂用作固定部件。

紫外线固化树脂没有电传导性，并可从能够在施加振动时支承二极管51和52的那些部件中适当地选出。

接着，利用图5说明起动机的电连接。

在关于以下起动机的电连接的说明中，术语“连接”指的是电连接状态。

装备有本发明的电磁开关1的起动机由安装在车辆内的DC电源——二次电池60操作。

尽管在本实施例中二次电池60是安装在车辆内的具有12V电动势的铅酸电池，但可采用适于车辆发动机的怠速停机操作的比如锂离子二次电池等等。

二次电池60的负极端子与接地部连接，正极端子分配并连接到电磁继电器61的其中一个固定触点和电磁开关1的电源端子32。

在此，根据驾驶员的车辆起动请求和停止怠速时的发动机起动请求，由车辆ECU62控制电磁继电器61。

电磁继电器61的另一个固定触点通过设置在树脂端盖34上的连接器(未示出)与驱动装置侧引出端子47连接。

此外，二极管51与励磁线圈10并联电连接。更具体地，二极管51的阴极侧端子和励磁线圈10的电流施加侧导线42与驱动装置侧引出端子47连接。

二极管51的阳极侧端子和励磁线圈10的接地侧导线36与接地部连接。

电磁触点6的开关侧引出端子48通过设置在树脂端盖34上的连接器(未示出)与车辆ECU62连接。

二极管52与开关线圈11并联电连接。更具体地，二极管52的阴极侧端子和开关线圈11的电流施加侧导线44与开关侧引出端子48连接。

此外，二极管52的阳极侧端子和开关线圈11的接地侧导线38与接地部连接。

电磁触点6的电机端子33与电机2连接。因此，当操作电磁触点6时，电源端子32和电机端子33连接，因此电流供给到电机2。

接着，利用图1和图5说明具有本发明的电磁开关1的起动机的操作。

首先，当车辆ECU62启动电磁继电器61时，从二次电池60供给的电流流到励磁线圈10。

然后，驱动侧可动铁心12被励磁线圈10产生的电磁力吸引到电机侧。

然后，离合器4和小齿轮5经由与驱动轴21接合的拨杆7推出到小齿轮侧(车辆发动机的环形齿轮63的一侧)。

由此，小齿轮5和车辆发动机的环形齿轮63接触，驱动弹簧22被压缩。

在小齿轮5与车辆发动机的环形齿轮63接触之后，车辆ECU62将电流施加到电磁触点6的开关侧引出端子48。

然后，可动触点31被由开关线圈11产生的电磁力吸引，因此，电源侧固定触点29和电机侧固定触点30连接。

由此，电流从电源端子32流到电机端子33，电机2旋转。

由电机2的旋转产生的转矩通过离合器4传递到小齿轮5。

因此，当小齿轮5旋转到其能够与环形齿轮63接合的位置时，小齿轮5通过接收存储在驱动弹簧22中的反作用力而与环形齿轮63接合，旋转力从小齿轮5传递到环形齿轮63，由此起动车辆发动机。

当确认车辆发动机起动时，车辆ECU62断开施加到电磁继电器61和电磁触点6的电流。

接着，参照图5和图6详细说明本发明的电磁开关1的效果。

图6是示出在电磁继电器61被车辆ECU62关断之后由励磁线圈11的电感流动的电流的图形。

首先，当车辆ECU62关断电磁继电器61时，试图使电流通过电流施加侧导线42的力由于励磁线圈10自身的电感而作用在励磁线圈10上。

这是由于本发明的励磁线圈10形成为单个连续线圈。

图6中绘制了由具有两个线圈(吸引线圈和保持线圈)的常规励磁线圈和具有本发明的单个线圈的励磁线圈10感应的电流的变化。

根据该图形，在两个线圈的情况下，当关断电磁继电器61片刻之后，电流变为0。

但是，在单个线圈的情况下，电流随时间的过去逐渐变为0。换句话说，在单个线圈的情况下，试图通过电流施加侧导线的电流在关断电磁继电器6之后的一定时间段期间作用。

因此，假定没有布置二极管51，则电流通过驱动侧引出端子47流向电磁继电器61，从而有可能在电磁继电器61的触点之间引起电弧。

另一方面，在本实施例中，励磁线圈10的电流施加侧导线42和接地部经由二极管51连接。

即，当电磁继电器61断开时，形成励磁线圈10、接地部和二极管51的闭合电路，由于电感，电流沿闭合电路流回。

因此，可减小流回到电磁继电器61的电流。

此外，当车辆ECU施加到开关线圈11上的电流断开时，如励磁线圈10一样，由于电感，在开关线圈11中产生电流。

这样，如果不布置二极管52，则电流流回到车辆ECU62。

但是，在本实施例中，在车辆ECU62将施加到开关线圈11的电流断开之后，形成开关线圈11、接地部和二极管52的闭合电路，由电感产生的电流流回闭合电路中。

因此，可减小流回车辆ECU62的电流。

由于本实施例中的电磁开关1具有二极管51和52，因此，在施加到励磁线圈10和开关线圈11的电流断开之后产生的电感电流可流回闭合电路。

因此，可减小流回到电磁继电器61和车辆ECU62的电流，并减小损坏电磁继电器61和车辆ECU62的可能性。

此外，在本实施例中，由于二极管51和52的阳极侧端子固定到端板25上，因此，二极管51和52能够牢固地固定，而无需独立地布置支承构件。

另外，在本实施例中，容纳空间57和58布置在端板25中，二极管51和52的圆柱形本体固定到容纳空间57和58。

这样，端板25可用作固定二极管的部件，二极管51和52能够被可靠地支承同时使其尺寸尽可能小。

此外，在本实施例中，由于二极管51和52的圆柱形本体利用固定构件比如树脂固定到容纳空间57和58，因此，当从外部增加振动时，可减小二极管51和52损坏的可能性，由此可减小损坏二极管51和52的可能性。

另外，在本实施例中，使用通过照射紫外线而硬化的紫外线固化树脂作为固定二极管51和52的固定构件比如树脂。

这样，当固定构件硬化时，电磁开关1与二极管51和52不需要像比如一般用于固定半导体元件的热固性树脂那样长时间设置在高温环境中，因此，可减少部件由于温度而产生的老化。

另外，在本实施例中，突出到电机侧的圆形凸部25a和25b形成在端板25的电机侧上，二极管51和52的阳极侧端子分别固定到凸部25a和25b的电机侧表面上。

另外，凸部25a和25b在电机侧中到端板25的表面的高度设定为与二极管51和52的阳极侧端子的最接近端板25的位置相同。

这样，当像本实施例那样使用在圆柱形主体的两端具有阳极侧和阴极侧导线的二极管时，可在导线稳定在凸部25a和25b上的状态下执行联接作业。

因此，由于联接的工作效率提高和二极管51和52设定的位置被指定，所以能够提高联接质量。

(其它实施例)

尽管本发明的电磁开关1在上述实施例中应用于起动车辆发动机的起动机，但本发明的电磁开关1可广泛地应用于利用沿由励磁线圈产生的磁力驱动的可动铁心的轴向的驱动力的各种设备。

另外，尽管在上述实施例中已说明二极管51和52的阳极侧端子与接地部电连接的示例，但本发明不局限于此，相反也允许二极管51和52的阴极侧端子的电位低于阳极侧端子。

此外，尽管在上述实施例中已说明使用紫外线固化树脂将二极管51和52固定在布置于端板25中的容纳空间57和58内的示例，但本发明不局限于此，而是二极管51和52可组装并固定到固定保持器上。固定保持器具有与二极管51和52的圆柱形本体的形状匹配的凹部，并且固定保持器具用没有导电性的树脂等等形成在端板25的电机侧，固定保持器独立地组装到端板25上。

另外，二极管51和52的本体可由固定构件，比如紫外线固化树脂，固定到固定保持器上。

这样，能够更加确定地保证端板25以及二极管51和52的绝缘。

另外，尽管在上述实施例中已说明了使用在圆柱形本体的一个端侧上具有阳极侧导线并在另一个端侧上具有阴极侧导线的二极管的示例，但本发明不局限于此，而是可采用具有六面体形本体的模铸封装型二极管或集成在单个模铸封装内的多个二极管。

另外，当采用模铸封装型二极管时，导线可通过焊接单独固定到阳极侧和阴极侧端子上。

另外，本发明不局限于上述实施例，而是，只要其不脱离权利要求书中公开的发明，本发明可以以任何方式实施。

Claims (5)

1.一种电磁开关，包括：

励磁线圈，所述励磁线圈具有通过激励形成电磁体的单个线圈；

可动铁心，所述可动铁心由所述励磁线圈中产生的磁力驱动；

框架，所述框架容纳所述励磁线圈并构成所述励磁线圈的磁路的一部分；

端板，所述端板盖住所述框架的开口端并与所述框架电连接；以及

二极管，所述二极管与所述励磁线圈并联电连接，其中：

所述端板具有端表面和周向表面，所述端板的周向表面构造为接触所述框架的内表面从而盖住所述框架的开口端；

所述二极管中的每个二极管的至少一个端子固定到所述端板的端表面并经由所述端板电连接至接地部；并且

所述二极管的另一个端子电连接至所述励磁线圈。

2.一种电磁开关，包括：

励磁线圈，所述励磁线圈具有通过激励形成电磁体的单个线圈；

可动铁心，所述可动铁心由所述励磁线圈中产生的磁力驱动；

框架，所述框架容纳所述励磁线圈并构成所述励磁线圈的磁路的一部分；

端板，所述端板盖住所述框架的开口端并与所述框架电连接；

二极管，所述二极管与所述励磁线圈并联电连接；以及

在所述端板中设置有能够容纳所述二极管的本体的凹部，并且

所述二极管的本体容纳在所述凹部内，其中：

所述二极管中的每个二极管的至少一个端子固定到所述端板的端表面并且经由所述端板电连接至接地部；并且

所述二极管的另一个端子电连接至所述励磁线圈。

3.根据权利要求1或2所述的电磁开关，其中，所述二极管的本体直接地或经由没有导电性的构件固定到所述端板的端表面。

4.根据权利要求3所述的电磁开关，其中，所述二极管的本体通过利用照射紫外线而硬化的紫外线固化树脂直接地或经由没有导电性的构件固定到所述端板的端表面。

5.根据权利要求1或2所述的电磁开关，其中，沿轴向串联布置有多个所述励磁线圈，并且多个所述励磁线圈固定到所述框架。