JP2007165140A - 電磁リレー - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱が効果的に行われて内部温度の上昇を抑制でき、かつセラミックをベースに用いる場合よりも製造が簡単でコストの上昇が小さい電磁リレーを提供することにある。
【解決手段】 コア１と、コイル２と、ヨーク３と、アマチュア４とアマチュア４に機械係合した可動接点５を装備した可動バネ６からなる電磁ブロック７と、可動接点５と当接する常閉固定接点８ａと常開固定接点８ｂからなる固定接点組と、可動接点用外部接続端子１１ａ、常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ、常開固定接点用外部接続端子１１ｃ、コイル用外部接続端子１１ｄよりなる外部接続端子群と、電磁ブロック７、固定接点組８、前記外部接続端子群とを搭載固定するベース９と、外装カバー１０とで構成され、電気的絶縁性熱伝導体であるセラミック熱伝導体１４が、ベース９より露出した各外部接続端子間を熱的に結合するように、搭載固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板等に実装される電磁リレーに関し、自動車電装など、数十Ａ程度の比較的大きな電流の制御を行う電磁リレーに関する。

従来より、モータやソレノイドなどの制御で、導通状態を切替える電磁リレーとしては、特許文献１に開示されているようなリレーがあり、その構成は、コイル、コア、ヨークで構成された電磁石とその電磁石で吸引されるアマチュアとこのアマチュアに復元力を作用させる可動接点ばねとその先端部に連結された可動接点と、可動接点に対向する位置に配置された固定接点と、固定接点に導通した固定接点端子と、可動接点に導通した可動接点端子とからなる。また、特許文献１の図８で示されるように、可動接点端子は、可動接点ばねと一体となった構造をしたものがある。

しかしながら、モータやソレノイドなどの制御で数十Ａを通電する電磁リレーでは、通電パスを形成する接点や端子、可動ばねなどの発熱、およびコイルからの発熱による温度上昇が生じる。近年、リレーの小型化と高容量（大電流）化の相反する要求への対応のなか、温度上昇による動作不良が懸念され、リレー内部の温度上昇を低減する必要がある。

これには、リレー内部で発生した熱を外部に導出し、放熱させることが必要であり、各種構造が考案されてきた。例えば、特許文献２に示された電磁リレーがある。

コアと、コイルと、ヨークと、アマチュアと、該アマチュアに機械係合した可動接点を装備した可動ばねとからなる電磁ブロックと、前記可動接点に当接する固定接点組と、前記可動接点、前記固定接点組および前記コイルにそれぞれ電気的に接続された可動接点用外部接続端子、固定接点用外部接続端子、コイル用外部接続端子からなる外部接続端子群と、前記電磁ブロック、前記固定接点組および前記外部接続端子群を搭載固定するベースと、外装カバーとで構成され、前記可動ばねと前記アマチュアと前記ヨークが通電路の一部を形成し、前記外部接続端子群は少なくとも１枚の板状導電材料から切断・曲げ加工で成形され、かつその一部が前記ベース中に樹脂、または、セラミックなどの電気的絶縁材料によりインサートモールドされており、前記固定接点組は前記外部接続端子群の一部が前記ベース面に垂直な方向に、切起こされて形成されており、前記可動接点用外部接続端子は、前記ベースから露出して前記ヨークの一部と直接接触し、その接触部分で前記ヨークに結合固定されている電磁リレーである。

この電磁リレーでは、外部接続端子群をインサートモールドしているため、外部接続端子と電気的絶縁材料との接触面積が大きく、密着性も良いため、外部接続端子群の熱が、ベース全体に伝達し易く、ベース全体からの放熱も行われ、電磁リレー内部温度の上昇を抑制する。

実開平３-８６５４５号公報 特願２００４-３８０２１４号

しかしながら、上記発明の電磁リレーでは、ベースを構成する電気的絶縁材料が樹脂の場合には、熱伝導率が金属やセラミックよりも小さいため、セラミックを用いた場合よりも熱の分散が不利となる。一方、熱伝導率が高いセラミックを用いて複雑なベース形状を形成するのは製造工程上およびコスト的に樹脂よりも大幅に不利となる。

そこで、本発明の課題は、ベースを構成する電気絶縁材料として樹脂を用いる場合に、従来に比べて放熱が効果的に行われて電磁リレー内部温度の上昇を抑制でき、かつセラミックをベースに用いる場合よりも製造が簡単でありコストの上昇が小さい電磁リレーを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の電磁リレーは、コアとコイルとヨークとアマチュアと該アマチュアに機械係合した可動接点を装備した可動ばねとからなる電磁ブロックと、前記可動接点に当接する固定接点組と、前記可動接点、前記固定接点組および前記コイルにそれぞれ電気的に接続された可動接点用外部接続端子、固定接点用外部接続端子、コイル用外部接続端子からなる外部接続端子群と、前記電磁ブロック、前記固定接点組および前記外部接続端子群を搭載固定するベースと、外装カバーとで構成され、前記可動ばねと前記アマチュアと前記ヨークが通電路の一部を形成し、前記外部接続端子群は少なくとも１枚の板状導電材料から切断・曲げ加工で成形され、かつその一部が前記ベース中に耐熱性樹脂などの電気的絶縁材料によりインサートモールドされており、前記可動接点用外部接続端子は、前記ベースから露出して前記ヨークの一部と直接接触し、前記外部接続端子群のうちの少なくとも２つの外部接続端子は前記ベースから露出した面を有し、該露出した面上に熱伝導性が前記電気的絶縁材料より良好な電気的絶縁性熱伝導体を接触搭載する。

また、前記電気的絶縁性熱伝導体は、セラミックであってもよい。

また、前記電気的絶縁性熱伝導体の前記ベースから露出した面を有する外部接続端子との各接触部にメタライジング処理を施してもよい。

また、前記電気的絶縁性熱伝導体と前記ベースから露出した面を有する外部接続端子との間の固定を前記メタライジング処理部にて、溶接、または、半田付けにて行ってもよい。

また、前記ベースから露出した面を有する外部接続端子には前記固定接点組に接続された１組の固定接点用外部接続端子が含まれていてもよい。

本発明は、まず特許文献２の先行発明と同様、下記のような有利な効果を奏する。すなわち可動接点用外部接続端子は、ヨークの一部であるヨーク延長部と直接接触可能なように、ベースから露出し、可動接点用外部接続端子とヨークは、直接接触面にて、カシメまたは、溶接にて機械係合することで、コイルからの発熱ならびに、可動接点から可動ばね、ヨークを経由する通電路での発熱を効率よく外部接続端子ならびにベースの電気的絶縁材料部に伝達できるようになる。

さらに、本発明では、上記のような構成から、下記の有利な効果を奏する。まず、前記外部接続端子群のうちの少なくとも２つの外部接続端子は前記ベースから露出した面を有し、該露出した面上に熱伝導性が前記電気的絶縁材料より良好な電気的絶縁性熱伝導体を接触搭載したことで、接点間の通電による発熱やコイルの発熱が電気的絶縁性熱伝導体を介して各外部接続端子に伝わって平均化し、また放熱も効率的に行われる。

特に通電に関与していない固定接点用外部接続端子に電気的絶縁性熱伝導体が接触搭載されている場合、通電に関与していない固定接点用外部接続端子から放熱が行われるため温度上昇が抑えられ、リレー各部に使用されている材料やプリント基板の耐熱温度の限界値に対して余裕度が増す。

また、電気的絶縁性熱伝導体の外部接続端子との接触部分にメタライジング処理し、外部接続端子と溶接、または半田付け等で接合することにより、外部接続端子との熱的な結合が密になり、より一層放熱が促進される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により説明する。

図１は、本発明による電磁リレーの一実施例を示す斜視図である。本実施例における電磁リレーは、図１に示すように、コア１と、コイル２と、ヨーク３と、アマチュア４と、アマチュア４に機械係合した可動接点５を装備した可動ばね６からなる電磁ブロック７と、可動接点５と当接する常閉固定接点８ａと常開固定接点８ｂからなる固定接点組と、可動接点５、常閉固定接点８ａ、常開固定接点８ｂ、コイル２にそれぞれ電気的に接続された可動接点用外部接続端子１１ａ、常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ、常開固定接点用外部接続端子１１ｃ、コイル用外部接続端子１１ｄよりなる外部接続端子群と、電磁ブロック７、固定接点組８、前記外部接続端子群とを搭載固定するベース９と、外装カバー１０とで構成されている。

また、可動ばね６とアマチュア４とヨーク３が通電路の一部を形成しており、ヨークの一部であるヨーク延長部３ａが、その上面がベース９より露出した可動接点用外部接続端子１１ａと直接接触し、カシメ用穴１３によりカシメによって機械係合されている。

さらに、電気的絶縁性熱伝導体であるセラミック熱伝導体１４が、ベース９より露出した各外部接続端子間を熱的に結合するように、搭載固定されている。

図２は、本実施例のベース９の構造を示す平面図である。図２において、外部接続端子群(可動接点用外部接続端子１１ａ，常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ，常開固定接点用外部接続端子１１ｃ，コイル用外部接続端子１１ｄ)は、電気的絶縁材料である耐熱性樹脂１２でベース９にインサートモールドにより固定されている。ベース９には外部接続端子群の一部が露出した開口部１５が設けられており、その開口部１５からは、ヨーク延長部３ａと直接接触する部分以外の可動接点用外部接続端子１１ａの一部分２０ａ、常閉固定接点用外部接続端子１１ｂの一部分２０ｂ、および、常開固定接点用外部接続端子１１ｃの一部分２０ｃが露出している。本開口部１５にて、セラミック熱伝導体１４が各外部接続端子と熱的に接合するよう搭載固定される。

図３は、本実施例に用いられるセラミック熱伝導体１４のメタライジング状態を示す斜視図である。図１の搭載固定状態とは上下を逆にし、外部接続端子との接触面を見た図である。接触面には、上記開口部１５より露出した可動接点用外部接続端子１１ａの一部分２０ａ、常閉固定接点用外部接続端子１１ｂの一部分２０ｂ、常開固定接点用外部接続端子１１ｃの一部分２０ｃに対応するパターンで図にハッチングで示すようなメタライジングが施されている。メタライジング部１６において外部接続端子の一部分と半田付けや溶接によって接続固定することにより、それらの外部接続端子との熱的な結合も強固に行われる。なお、メタライジングを全面ではなく、選択的に実施するのは、電気的絶縁を確保するためである。各外部接続端子間に必要とされる絶縁耐圧を考慮して各メタライジング部の分離がなされる必要がある。メタライジングの形成は、めっき、蒸着などの方法を用いることができ、特にその工法にはとらわれない。

以上のように、本実施例では、可動接点用、常閉固定接点用、常開固定接点用それぞれの外部接続端子をセラミック熱伝導体で熱的に結合することにより、各端子の温度を平均化でき、リレー各部に使用される材料や、プリント基板の耐熱温度の限界値に対して余裕度を増すことができる。

また、通電に関わっていない端子（例えば、コイル駆動していない場合の常開固定接点用外部接続端子、または、コイル駆動している場合の常閉固定接点用外部接続端子）はジュール発熱することなく、セラミック熱伝導体で熱的に結合されることによりプリント基板へ放熱経路として機能するため、放熱が促進され、リレー内部の温度上昇抑制に貢献する。

なお、上記実施例では、可動接点用、常閉固定接点用、常開固定接点用の外部接続端子の一部がセラミック熱伝導体により熱的に結合されたが、少なくとも２つの外部接続端子が熱的に結合されれば従来に比べて放熱の効果が得られる。また、電気的絶縁性熱伝導体としてセラミックを用いたが、セラミック以外でも従来の耐熱樹脂以外の熱伝導性の大きい絶縁材料であれば使用可能である。また、電気的絶縁性熱伝導体の搭載方法としてはメタライジングによる溶接、半田付け以外にも接着などの方法も可能である。

本発明による電磁リレーの一実施例を示す斜視図。 本実施例のベースの構造を示す平面図。 本実施例に用いられるセラミック熱伝導体のメタライジング状態を示す斜視図。

符号の説明

１ コア
２ コイル
３ ヨーク
３ａ ヨーク延長部
４ アマチュア
５ 可動接点
６ 可動ばね
７ 電磁ブロック
８ 固定接点組
８ａ 常閉固定接点
８ｂ 常開固定接点
９ ベース
１０ 外装カバー
１１ａ 可動接点用外部接続端子
１１ｂ 常閉固定接点用外部接続端子
１１ｃ 常開固定接点用外部接続端子
１１ｄ コイル用外部接続端子
１２ 耐熱性樹脂
１３ カシメ用穴
１４ セラミック熱伝導体
１５ 開口部
１６ メタライジング部
２０ａ 可動接点用外部接続端子の一部分
２０ｂ 常閉固定接点用外部接続端子の一部分
２０ｃ 常開固定接点用外部接続端子の一部分

Claims (5)

1. コアとコイルとヨークとアマチュアと該アマチュアに機械係合した可動接点を装備した可動バネとからなる電磁ブロックと、前記可動接点に当接する固定接点組と、前記可動接点、前記固定接点組および前記コイルにそれぞれ電気的に接続された可動接点用外部接続端子、固定接点用外部接続端子、コイル用外部接続端子からなる外部接続端子群と、前記電磁ブロック、前記固定接点組および前記外部接続端子群を搭載固定するベースと、外装カバーとで構成され、前記可動バネと前記アマチュアと前記ヨークが通電路の一部を形成し、前記外部接続端子群は少なくとも１枚の板状導電材料から切断・曲げ加工で成形され、かつその一部が前記ベース中に耐熱性樹脂などの電気的絶縁材料によりインサートモールドされており、前記可動接点用外部接続端子は、前記ベースから露出して前記ヨークの一部と直接接触し、前記可動接点用外部接続端子または前記固定接点用外部接続端子のうちの少なくとも２つの外部接続端子は前記ベースから露出した面を有し、該露出した面上に熱伝導性が前記電気的絶縁材料より良好な電気的絶縁性熱伝導体を接触搭載したことを特徴とする電磁リレー。
2. 前記電気的絶縁性熱伝導体は、セラミックであることを特徴とする請求項１記載の電磁リレー。
3. 前記電気的絶縁性熱伝導体の前記ベースから露出した面を有する外部接続端子との各接触部にメタライジング処理を施したことを特徴とする請求項２記載の電磁リレー。
4. 前記電気的絶縁性熱伝導体と前記ベースから露出した面を有する外部接続端子との間の固定を前記メタライジング処理部にて、溶接、または、半田付けにて行うことを特徴とする請求項３記載の電磁リレー。
5. 前記ベースから露出した面を有する外部接続端子には前記固定接点組に接続された１組の固定接点用外部接続端子が含まれることを特徴とする請求項１〜４のうちの１項に記載の電磁リレー。

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