JP2008041336A - 電磁リレー - Google Patents

Abstract

【課題】 リレー内部での発熱および温度上昇を低減して小型化かつ大容量（大電流）化を可能とする電磁リレーを提供すること。
【解決手段】 コア１とコイル２とヨーク３とアマチュア４とヒンジばね５からなる電磁ブロック６と、一端に可動接点７を機械結合された可動接点ばね８と、可動接点７と当接し可動接点７の定常位置を規制するバックストップとしても機能する常閉固定接点９ａとが、ベース１０に搭載され、前記常閉固定接点９ａはベース１０に構成された常閉固定接点用外部接続端子１１ｃに接続されている。アマチュア４の回動動作は、アマチュア４の一端から、可動接点ばね８に設置された電気的絶縁体１３を介して、可動接点ばね８に伝えられ、接点を開閉する。さらに、ヨーク３は、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃから延長されベース１０の搭載面より垂直に立ち上がった接合部１４と機械結合されている。
【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、特に、自動車電装、産業機器、家電機器など、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る。その構成を図３の断面図に示す。図３において、コイル２２、コア２３、ヨーク２４で構成された電磁石２０とその電磁石２０で吸引されるアマチュア２５と、このアマチュアに復元力を作用させる可動接点ばね２６とその先端部に連結された可動接点２７と、可動接点２７に対向する位置に配置された常閉固定接点２９および常開固定接点３０と、それらにそれぞれ導通した常閉固定接点用外部接続端子３１および常開固定接点用外部接続端子と、可動接点２７と導通した可動接点用外部接続端子２８からなる。可動接点ばね２６の力により常閉固定接点２９に押し付けられていた可動接点２７が、コイル用外部接続端子３３からコイル２２への励磁電流印加によりアマチュア２５がコア２３に引き付けられることにより移動し、常開固定接点３０に接触することにより接点が切り替えられる。この例では可動接点用外部接続端子２８は、可動接点ばね２６と一体となった構造をしている。

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、通電経路を形成する接点や、端子、可動接点ばねなどの発熱、および、コイルからの発熱による温度上昇が生じる。近年、リレーの小型化かつ大容量（大電流）化という通常の設計では相容れない要求への対応が必要となっている。すなわち、同じ発熱量に対して小型化するとリレー自体の温度上昇が大きくなり、この温度上昇による動作不良の発生が懸念されることになる。リレー内部の温度上昇を低減するため、リレー内部で発生した熱を効率的に外部に導出し放熱させることが必要であり、各種構造が提案されてきた。

例えば、特許文献２に開示された電磁リレーがある。可動接点端子にヨークの一面に接合される板状部を形成し、この板状部で可動接点を先端に有する可動接点ばねの基端部と可動接点端子をヨークにカシメにて結合する構造とし、その可動接点端子に熱伝導性の良好な材料を用い、電磁リレー内部の熱をこの可動接点端子から外部基板へ伝達させることを期待している。

実開平３−８６５４５号公報 特開２００４−１７２０３６号公報

しかしながら、特許文献２の従来の電磁リレーでは、可動接点から可動接点端子部までの電流の経路は、可動接点→可動接点ばねのヒンジばね部→ヨークかしめ部→可動接点端子部と長いため、たとえ、可動接点ばねに熱伝導性の良好な材料を用いたとしても、電流経路でのジュール発熱が多くなってしまう。また、可動接点ばね、および、可動接点端子部が、かしめによりヨークに密着しているため、負荷電流による発熱が、ヨークを介して、コイルに伝導し、コイルの温度上昇を加速し、コイルの耐熱温度に対する余裕を減少させる恐れがあった。

そこで、本発明の課題は、リレー内部での発熱および温度上昇を低減して小型化かつ大容量（大電流）化を可能とする電磁リレーを提供することである。

上記課題を達成するため、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ヒンジばねとからなる電磁ブロックと、一端に可動接点を機械結合された可動接点ばねと、前記可動接点に対向して配置された固定接点と、前記可動接点の定常位置を規制するバックストップと、前記可動接点、前記固定接点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を少なくとも含む外部接続端子群と、前記電磁ブロック、前記可動接点ばね、前記固定接点、前記バックストップ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、前記ベースは、前記外部接続端子群を樹脂、または、セラミックなどの電気的絶縁材料にて固定保持して形成し、前記可動接点ばねは、前記可動接点が、前記固定接点に空隙を介して対向し、かつ、前記バックストップに予備圧力を与えるように前記可動接点用外部接続端子に機械結合され、前記電磁ブロックは、前記コイルの励磁による前記アマチュアの回動時に、該アマチュアの一端が、電気的絶縁体を介して、前記可動接点ばねを押し、前記可動接点を前記固定接点に接触させるように配置され、前記ヨークは、前記外部接続端子群のなかの少なくとも１つの外部接続端子から延長された端部と機械結合されたことを特徴とする。

また、前記バックストップは、常閉固定接点であり、該常閉固定接点に電気的に接続され前記ベースに固定保持された常閉固定接点用外部接続端子を有していてもよい。

また、前記ヨークに端部が機械結合される前記外部接続端子は、前記常閉固定接点用外部接続端子であってもよい。

また、前記ヨークに端部が機械結合される前記外部接続端子は、該ヨークの放熱を目的とした専用の外部接続端子であってもよい。

本発明は、以上のような構成から、下記の有利な効果を奏する。まず、可動接点ばねが、従来のようにアマチュアやヒンジばねを経由しないで直接外部接続端子に接続されるため、通電経路が従来の電磁リレーより短くでき、このためジュール発熱が小さく、内部温度上昇を抑制できる。さらに、可動接点ばねと電磁ブロックは熱的に密な接触をしていないため、通電経路の発熱がコイルに伝導し難く、コイルの温度上昇を抑制できる。

また、ヨークが外部接続端子に機械結合されているので、コイル通電による発熱の一部をその端子からプリント基板に放熱することができ、コイル温度上昇を抑制し、コイル耐熱温度への余裕度を確保できる。

以上のように、本発明により、リレー内部での発熱および温度上昇を低減して小型化かつ大容量（大電流）化を可能とする電磁リレーが得られる。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明による電磁リレーの一実施の形態を説明するための分解斜視図である。本実施の形態は図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とヒンジばね５とからなる電磁ブロック６と、一端に可動接点７を機械結合された可動接点ばね８と、可動接点７に対向して配置された常開固定接点９ｂと、接点支持体１６に保持され可動接点７の定常位置を規制するバックストップとしても機能する常閉固定接点９ａと、可動接点７、常開固定接点９ｂ、常閉固定接点９ａおよびコイル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１１ｂ、常開固定接点用外部接続端子１１ａ、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃ、および、コイル用外部接続端子１１ｄからなる外部接続端子群１１と、電磁ブロック６、可動接点ばね８、常開固定接点９ｂ、接点支持体１６、および外部接続端子群１１を搭載固定するベース１０と、外装カバー１２とで構成されている。

図２は、ベース１０の構造を示す斜視図であり、ベース１０は、外部接続端子群１１をインサートモールドや打ち込みにより樹脂、または、セラミックスなどの電気的絶縁材料にて固定保持して形成されている。

図１において、可動接点ばね８は、可動接点７が、常開固定接点９ｂに空隙を介して対向し、かつ、常閉固定接点９ａに予備圧力を与えるように可動接点用外部接続端子１１ｂに溶接やかしめなどにより機械結合されている。電磁ブロック６は、コイル２の励磁によるアマチュア４の回動時に、アマチュア４の一端が、電気的絶縁体１３を介して、可動接点ばね８を押し、可動接点７を常開固定接点９ｂに接触させるように配置されている。

さらに、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃの端部には、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃから延長されベース１０の搭載面より垂直に立ち上がった構造をした接合部１４が設けられており、ヨーク３と溶接やかしめにより機械結合されている。また、常閉固定接点９ａの組み込み方法は、常閉固定接点用外部接続端子に設けられた穴１５（図２）へ接点支持体１６を圧入して固定する例を示しているが、溶接などその他の方法でも構わない。

本実施の形態の電磁リレーの動作は、以下の通りである。図１において、コイル用外部接続端子１１ｄを介してコイル２が通電されると電磁ブロック６が励磁され、アマチュア４の当接部４ａが、コア１に吸引され、それに伴い、アマチュア４のもう一端である可動接点ばね加重部４ｂが、可動接点ばね８に設置された電気的絶縁体１３を介して、可動接点ばね８を押し下げ、可動接点７は、常開固定接点９ｂと接触する。この時、負荷電流は、常開固定接点用外部接続端子１１ａ→常開固定接点９ｂ→可動接点７→可動接点ばね８→可動接点用外部接続端子１１ｂの経路で流れ、負荷電流による発熱も上記経路で発生し、主に常開固定接点用外部接続端子１１ａ、および、可動接点用外部接続端子１１ｂからリレー外部に放熱して行く。

一方、コイル２による発熱は、ヨーク３が、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃから延長された接合部１４に機械結合されているため、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃを介して、リレー外部に放熱される。コイル２に通電され、リレーが動作している時は常閉固定接点用外部接続端子１１ｃ側には負荷電流が通電されていないため、常閉固定接点用外部接続端子１１ｃ側のジュール発熱はなく、コイル発熱の放熱経路として、効率よく機能する。

なお、アマチュア４と可動接点ばね８を電気的絶縁体１３を介して接触させるのは、電磁ブロック６側へ負荷電流が回り込んで、電磁ブロック６側が負荷電流の通電経路の一部となることを防ぐためである。つまり、ジュール熱の発生を回避するためである。

また、本実施の形態の構造は、ベース１０に、可動接点ばね８、接点支持体１６、電磁ブロック６、外装カバー１２と順次、上方向から組み込み可能であるので製造が容易であり、製造性が良好になっている。

以上のように、本発明により、リレー内部での発熱を低減し、さらに効率よく外部に放熱することにより温度上昇を抑え、小型化かつ大容量（大電流）化を可能とする電磁リレーが得られる。

なお、本発明の電磁リレーは上述の実施の形態に限られるものではないことは言うまでもない。例えば、可動接点ばねのバックストップとして機能する部分だけを設置して常閉固定接点を設けなくてもよく、ヨークの放熱を行うためだけの専用の外部接続端子を設けてもよい。これらは目的に応じて選択することができる。また、上記実施の形態では可動接点ばねは折り曲げた板ばね形状であるが、その形状は可動接点がバックストップに予備圧力を与え、駆動時に固定接点に接触するものであればよく、他の形状でもよい。

また、本発明は、モータやソレノイドなど、数十Ａ程度の比較的大きな電流の駆動制御が必要な自動車電装機器のほか、小型、大容量の電磁リレーが必要とされる産業機器、家電機器などにも利用可能である。

本発明による電磁リレーの一実施の形態を説明するための分解斜視図。 本発明による電磁リレーの一実施の形態のベースの構造を示す斜視図。 従来の電磁リレーの構成の一例を示す断面図。

符号の説明

１，２３ コア
２，２２ コイル
３，２４ ヨーク
４，２５ アマチュア
４ａ 当接部
４ｂ 可動接点ばね加重部
５ ヒンジばね
６ 電磁ブロック
７，２７ 可動接点
８，２６ 可動接点ばね
９ａ，２９ 常閉固定接点
９ｂ，３０ 常開固定接点
１０ ベース
１１ 外部接続端子群
１１ａ 常開固定接点用外部接続端子
１１ｂ，２８ 可動接点用外部接続端子
１１ｃ，３１ 常閉固定接点用外部接続端子
１１ｄ，３３ コイル用外部接続端子
１２ 外装カバー
１３ 電気的絶縁体
１４ 接合部
１５ 穴
１６ 接点支持体
２０ 電磁石

Claims (4)

1. コアとコイルとヨークとアマチュアとヒンジばねとからなる電磁ブロックと、一端に可動接点を機械結合された可動接点ばねと、前記可動接点に対向して配置された固定接点と、前記可動接点の定常位置を規制するバックストップと、前記可動接点、前記固定接点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を少なくとも含む外部接続端子群と、前記電磁ブロック、前記可動接点ばね、前記固定接点、前記バックストップ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、
   前記ベースは、前記外部接続端子群を樹脂またはセラミックなどの電気的絶縁材料にて固定保持して形成し、
   前記可動接点ばねは、前記可動接点が、前記固定接点に空隙を介して対向し、かつ、前記バックストップに予備圧力を与えるように前記可動接点用外部接続端子に機械結合され、前記電磁ブロックは、前記コイルの励磁による前記アマチュアの回動時に、該アマチュアの一端が、電気的絶縁体を介して、前記可動接点ばねを押し、前記可動接点を前記固定接点に接触させるように配置され、
   前記ヨークは、前記外部接続端子群のなかの少なくとも１つの外部接続端子から延長された端部と機械結合されたことを特徴とする電磁リレー。
2. 前記バックストップは、常閉固定接点であり、該常閉固定接点に電気的に接続され前記ベースに固定保持された常閉固定接点用外部接続端子を有することを特徴とする請求項１記載の電磁リレー。
3. 前記ヨークに端部が機械結合される前記外部接続端子は、前記常閉固定接点用外部接続端子であることを特徴とする請求項２記載の電磁リレー。
4. 前記ヨークに端部が機械結合される前記外部接続端子は、該ヨークの放熱を目的とした専用の外部接続端子であることを特徴とする請求項１または２記載の電磁リレー。

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