JP2008084807A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】導通状態における可動接点と固定接点との導通信頼性を確保しつつ小型化を図ることができる電磁継電器を提供すること。
【解決手段】コイル２と、可動コア３と、固定ホルダ４と、可動ホルダ５と、コア付勢手段６１とを有する電磁継電器１。可動ホルダ５には磁性部材５３０が配設される。可動コア３にはコア磁石３３０が配設されている。コイル２への通電時には、可動コア３がコイル２側へ吸引されることにより可動ホルダ５が固定ホルダ４側へ移動する。可動接点５０と固定接点４０とが接触した導通状態が形成される。磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力によって可動ホルダ５が固定ホルダ４側へ付勢される。コイル２への非通電時には、可動コア３がコア付勢手段６１によって可動ホルダ５側へ押圧され、可動ホルダ５を固定ホルダ４から離れる方向に押圧して、可動接点５０と固定接点４０とが当接していない遮断状態が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、一対の接点同士の接触、非接触を切り替え、電流の通電、遮断を切り替える電磁継電器に関する。

従来より、電気自動車やハイブリッド車等の走行回路のリレーとして用いられ、電流の通電、遮断を切り替えるための電磁継電器９が知られている（例えば、特許文献１参照）。
該電磁継電器９は、図７、図８に示すごとく、本体９１に固定され通電により磁束を発生させるコイル９２と、該コイル９２に発生する磁力によって軸方向に進退する可動コア９３と、本体９１に固定された一対の固定接点９４０を有する固定ホルダ９４と、上記一対の固定接点９４０に対向配置される一対の可動接点９５０を有し該一対の可動接点９５０を短絡させた状態で保持する可動ホルダ９５とを有する。また、上記電磁継電器９は、可動ホルダ９５を固定ホルダ９４側に押圧するように付勢されたホルダ付勢手段９６２と可動コア９３を可動ホルダ９５側へ押圧するコア付勢手段９６１とを有する。

上記電磁継電器９において、コイル９２への通電時には、図７に示すごとく、該コイル９２に発生する磁力によって可動コア９３がコイル９２側に吸引される。これに伴い、ホルダ付勢手段９６２に付されている付勢力が可動ホルダ９５を固定ホルダ９４側へと押圧する。これにより、可動接点９５０と固定接点９４０とにおける接点圧を確保して、両者が当接した導通状態が形成される。

コイル９２への非通電時には、図８に示すごとく、通電による上記磁束が消滅するため、可動コア９３がコア付勢手段９６１によって可動ホルダ９５側へ押圧され、上記可動ホルダ９５を上記固定ホルダ９４から離れる方向に押圧する。これにより、一対の可動接点９５０と一対の固定接点９４０とが当接していない遮断状態が形成される。
そして、異常時等にコイル９２への通電を止めて上記遮断状態を形成することにより、回路に過電流が流れることを防ぐことができる。

近年、かかる電磁継電器９の大電流化、及びその体格の小型化が要求されるようになってきている。ところが、可動接点９５０と固定接点９４０とが接触と非接触とを繰り返すことにより、両者の表面９５１、９４１において接点磨耗が生じて互いの接触表面が粗面となってしまう。そして、この接点磨耗が進行するにつれ、次第に接点間の接触抵抗が大きくなり、接点間の発熱量が増加する問題がある。また、大電流が流れると、可動接点９５０と固定接点９４０との間に大きな斥力が働いて、可動接点９５０と固定接点９４０とが互いに遠ざかる方向にはじかれて接点間で充分な通電を行うことが困難となるおそれがある。

そこで、可動接点９５０と固定接点９４０との接点圧を確保すべく、上記電磁継電器９においては、ホルダ付勢手段９６２によって可動接点９５を固定接点９４側へ押圧する構成となっている。しかし、接点磨耗が進むと、その分ホルダ付勢手段９６２が伸びた状態で可動ホルダ９５を押すこととなる。それ故、接点磨耗が進めば進むほどホルダ付勢手段９６２に付される付勢力は低減していく。一方、接触抵抗は、接点磨耗が進めば進むほど大きくなり易く、より大きな接点圧が必要となる。
従って、ホルダ付勢手段９６２のみでは、接点磨耗の対策を適切に行うことが困難となるおそれがある。

また、接点磨耗が進行しても安定的に電流を流すことができるよう、より大きな接点圧を確保すべく、ホルダ付勢手段９６２の付勢力を大きくすることも考えられる。
しかし、上述のごとくコイル９２への非通電時に可動コア９３が可動ホルダ９５を押し上げるためには、少なくともコア付勢手段９６１の付勢力がホルダ付勢手段９６２の付勢力よりも大きい必要がある。更にコア付勢手段９６１は、コイル２による可動コア３の吸引力よりも小さい必要がある。それ故、ホルダ付勢手段９６２の付勢力を大きくするということは、コイル９２への通電によって発生する磁力により可動コア９３をコイル９２側へ吸引する力を大きくする必要が生じ、コイル９２の大型化を余儀なくされる。その結果、電磁継電器９の小型化が困難となるおそれがある。

特開平７−２３５２４８号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、導通状態における可動接点と固定接点との導通信頼性を確保しつつ小型化を図ることができる電磁継電器を提供しようとするものである。

本発明は、本体に固定され通電により磁束を発生させるコイルと、該コイルにより発生する磁力によって軸方向に進退する可動コアと、本体に固定された一対の固定接点を保持する固定ホルダと、上記一対の固定接点に対向配置される一対の可動接点を短絡させた状態で保持する可動ホルダと、上記可動コアを上記可動ホルダ側へ押圧するコア付勢手段とを有する電磁継電器であって、
上記可動ホルダには磁性部材が配設されると共に、上記可動コアには上記磁性部材に対向してコア磁石が配設されており、
上記コイルへの通電時には、該コイルに発生する磁力によって上記可動コアが上記コイル側へ吸引されることにより上記可動ホルダが上記固定ホルダ側へ移動して、上記可動接点と上記固定接点とが接触した導通状態が形成され、
該導通状態においては、上記磁性部材と上記コア磁石との間に作用する磁力によって、上記可動接点が上記固定接点を押圧する方向に上記可動ホルダが上記固定ホルダ側へ付勢されるよう構成されており、
上記コイルへの非通電時には、上記可動コアが上記コア付勢手段によって上記可動ホルダ側へ押圧され、上記可動ホルダを上記固定ホルダから離れる方向に押圧して、上記一対の可動接点と上記一対の固定接点とが当接していない遮断状態が形成されることを特徴とする電磁継電器にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記コイルへの通電時には、該コイルに発生する磁力によって上記可動コアが上記コイル側へ吸引されることにより上記可動ホルダが上記固定ホルダ側へ移動して、上記可動接点と上記固定接点とが接触した導通状態が形成される。この状態において、更に上記可動コアに設けたコア磁石と上記可動ホルダに設けた磁性部材との間に働く磁力による吸引力により、可動ホルダが固定ホルダ側へ付勢される。これにより、上記可動接点と上記固定接点とにおける接点圧を充分に確保することができる。

そして、上記可動接点と上記固定接点との間において接点磨耗が進むと、磨耗した分上記磁性部材と上記コア磁石との間の距離が小さくなる。つまり、上記接点磨耗の進行具合に応じて上記磁性部材と上記コア磁石との間に生じる磁力を大きくしていくことができる。それ故、接点磨耗が進行するにつれて接点圧は増加し、上記可動接点と上記固定接点との間における接触抵抗が大きくなることを防ぐことができ、所望の導通状態を得ることができる。

また、上記電磁継電器が、上記可動ホルダを上記固定ホルダ側へと押圧する付勢力が付された別部材（例えば、実施例１に示すホルダ付勢手段６２）を有している場合には、上記磁性部材と上記コア磁石との間に作用する磁力と上記別部材の付勢力とを組み合わせた力で上記可動ホルダを押圧することができる。そのため、上記磁力を利用することにより、上記別部材の付勢力を大きくすることなく接点間の接点圧を確保することができる。従って、上記コア付勢手段の付勢力を大きくする必要がなく、上記コイルの吸引力も大きくする必要がなくなる。その結果、コイルの小型化を図ることができ、電磁継電器の小型化を図ることができる。

また、上記磁性部材と上記コア磁石との間に作用する磁力の大きさを調整すれば、上記別部材を新たに設けることなく接点間の接点圧を確保することができる。それ故、電磁継電器の部品点数を低減することができ、ひいては、上記電磁継電器の小型化を図ることができる。

以上のごとく、本発明によれば、導通状態における可動接点と固定接点との導通信頼性を確保しつつ小型化を図ることができる電磁継電器を提供することができる。

本発明（請求項１）の電磁継電器は、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の走行回路のリレーとして用いられる。
また、上記電磁継電器は、上記可動ホルダを上記固定ホルダ側へと押圧するよう付勢されたホルダ付勢手段を有していても良い（請求項２）。
この場合には、上記磁性部材と上記コア磁石との間に作用する磁力と、上記ホルダ付勢手段に付されている付勢力とを組み合わせて可動ホルダを固定ホルダ側へ押圧することができる。これにより、上記可動接点と上記固定接点とにおける接点圧を充分に確保することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電磁継電器につき、図１〜図５を用いて説明する。
電磁継電器１は、図１〜図３に示すごとく、本体１０に固定され通電により磁束を発生させるコイル２と、該コイル２により発生する磁力によって軸方向に進退する可動コア３と、本体１０に固定された一対の固定接点４０を保持する固定ホルダ４と、一対の固定接点４０に対向配置される一対の可動接点５０を短絡させた状態で保持する可動ホルダ５とを有する。

また、本例の電磁継電器１は、図１〜図３に示すごとく、可動コア３を可動ホルダ５側へ押圧するコア付勢手段６１を有する。本例の該コア付勢手段６１は、バネにより形成されている。
また、可動ホルダ５には磁性部材５３０が配設されると共に、可動コア３には磁性部材５３０に対向してコア磁石３３０が配設されている。

コイル２への通電時には、図１、図３（ａ）に示すごとく、該コイル２に発生する磁力によって可動コア３がコイル２側へ吸引されることにより可動ホルダ５が固定ホルダ４側へ移動する。これにより、一対の可動接点５０と一対の固定接点４０とが接触した導通状態が形成される。
そして、該導通状態においては、磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力によって、可動接点５０が固定接点４０を押圧する方向に可動ホルダ５が固定ホルダ４側へ付勢されるよう構成されている。

また、電磁継電器１は、図１〜図３に示すごとく、可動ホルダ５を固定ホルダ４へと押圧するよう付勢されたホルダ付勢手段６２を有する。そして、ホルダ付勢手段６２には、可動ホルダ５を固定ホルダ４側へ所定の大きさの力で押圧している。また、ホルダ付勢手段６２はバネによって形成されており、本体１０に設けられたガイド部１０２において接合されている。

コイル２への非通電時には、図２、図３（ｂ）に示すごとく、可動コア３がコア付勢手段６１によって可動ホルダ５側へ押圧され、可動ホルダ５を固定ホルダ４から離れる方向に押圧する。これにより、可動接点５０と固定接点４０とが当接していない遮断状態が形成される。

本例の電磁継電器は、電気自動車やハイブリッド車等の走行回路に組み込まれてリレーとして用いられる。
また、電磁継電器１は、図１、図２に示すごとく、樹脂成形により形成される本体１０を有する。そして、該本体１０の内部に、上記のようにコイル２、可動コア３、固定ホルダ４、及び可動ホルダ５等が配設されている。

該可動ホルダ５は、金属プレートにより形成されている。
そして、一対の可動接点５０は、加締め又は溶接等により可動ホルダ５の所定の位置に固定されている。
磁性部材５３０は磁性材プレートからなり、図１〜図３に示すごとく、加締め又は溶接等により可動ホルダ５に取り付けられている。

固定ホルダ４は、外部端子と接続して通電することができるよう金属プレートにより形成されている。
そして、一対の固定接点４０は、加締め又は溶接等によって固定ホルダ４に固定されている。

可動コア３は、図１〜図３に示すごとく、コイル２の内周孔２０内を軸方向に進退するプランジャ３１と、該プランジャ３１に挿通保持されたシャフト３２と、プランジャ３１よりも可動ホルダ５側に配設されると共に樹脂等の絶縁材料により形成された絶縁碍子３３とからなる。プランジャ３１とシャフト３２と絶縁碍子３３とは軸方向に一体的に進退することができるよう構成されている。

絶縁碍子３３の内部には、図１〜図５に示すごとく、コア磁石３３０が埋設されている。尚、本例では、上記のごとく該コア磁石３３０は絶縁碍子３３に埋設されているが、該絶縁碍子３３の可動ホルダ５側の端部表面に取り付けることもできる。

固定ホルダ４は、図１、図２に示すごとく、樹脂からなるポール１００に固定されており、該ポール１００には、インサート成形等によって固定マグネット１５が埋設されている。該固定マグネット１５は、可動接点５０と固定接点４０との間に発生するアークの経路をその磁力によって変化させることにより、当該アークを拡散消滅させるために設けられるものである。また、固定マグネット１５は、例えば、略円環状に形成することができる。

コイル２の内周孔２０を覆うよう配設されたボビン１３の内側面１３０内には、図１〜図３に示すごとく、磁性材料からなるコア部１１が配設されている。
コア付勢手段６１は、コア部１１とプランジャ３１との間に挟持された状態で配設されている。
また、コイル２の周辺には、磁性材料からなるヨーク１２及びプレート１４が設けられており、コイル２への通電により発生する磁束の経路を、コア部１１とプランジャ３１とプレート１４とヨーク１２とによって構成している。

次に、本例の電磁継電器１の動作につき詳細に説明する。
まず、導通状態について説明する。
コイル２に通電すると、コイル２の周囲に磁束が発生する。ここで、コイル２への通電によって発生する磁力はコア付勢手段６１に付された付勢力よりも大きいため、上記磁力により、可動コア３は、図１、図３（ａ）に示すごとく、コア部１１に近付く方向に吸引される。一方、同図に示すごとく、コア付勢手段６１はプランジャ３１によってコイル２側へ押圧されて縮むこととなる。

また、可動ホルダ５は、図１〜図４に示すごとく、ホルダ付勢手段６２によっても固定ホルダ４側へ押圧されている。そして、可動ホルダ５は、可動コア３に付随して固定ホルダ４側へと移動し、一対の可動接点５０と一対の固定接点４０とが接触する位置まで一体的に移動することとなる。

そして、可動接点５０と固定接点４０とが当接した後も、可動コア３はそのままコイル２側へと吸引されるため、このときに可動ホルダ５と可動コア３とが分離する。その後、可動コア３は、図１、図３（ａ）に示すごとく、シャフト３２の先端部３２０がコア部１１内に設けられた底部１１０と接触する位置まで移動し、その位置で停止する。このとき、可動接点５０と固定接点４０とは当接した状態であり、磁性部材５３０とコア磁石３３０とは磁力によって引き合っているため、可動接点５０と固定接点４０とが充分な接点圧をもって当接した状態を維持する。

上記導通状態においては、固定ホルダ４の一端から流れてきた電流が固定接点４０へと達し、該固定接点４０と当接している可動接点５０へと流れる。次いで、その可動接点５０から可動ホルダ５へと電流が流れ、もう一方の可動接点５０に達する。その後、その可動接点５０から該可動接点５０と接触している固定接点４０へと電流が流れ、固定ホルダ４の他端へと電流は流れていく。

次に、コイル２への非通電時には、コイル２への通電によって発生していた磁力が消滅するため、図２、図３（ｂ）に示すごとく、上記導通状態とは逆に、可動コア３がコア付勢手段６１によって可動ホルダ５側へと押圧される。

また、上記ホルダ付勢手段６２の付勢力よりも上記コア付勢手段６１の付勢力の方が大きいため、可動ホルダ５が可動コア３に押圧されて該可動コア３と共にコイル２から遠ざかる方向に移動していく。即ち、一対の可動接点５０と一対の固定接点４０とが離れる方向に可動ホルダ５が移動して、可動接点５０と固定接点４０とが当接していない遮断状態が形成される。

次に、本例の作用効果につき説明する。
コイル２への通電時には、図１〜図３に示すごとく、該コイル２に発生する磁力によって可動コア３がコイル２側へ吸引されることにより可動ホルダ５が固定ホルダ４側へ移動して、可動接点５０と固定接点４０とが接触した導通状態が形成される。この状態において、更に可動コア３に設けたコア磁石３３０と可動ホルダ５に設けた磁性部材５３０との間に働く吸引力により、可動ホルダ５が固定ホルダ３側へ付勢される。これにより、可動接点５０と固定接点４０との接点圧を充分に確保することができる。

そして、図５に示すごとく、可動接点５０と固定接点４０との間において接点磨耗が進むと、磨耗した分磁性部材５３０とコア磁石３３０との間の距離が小さくなる。例えば、図５（ａ）に示す磨耗前の状態から図５（ｂ）に示すように接点磨耗が生じたとき、可動接点５０と固定接点４０とにおける合計の磨耗分Ｇが可動ホルダ５の位置の差Ｇとなる。このとき、磁性部材５３０とコア磁石３３０との位置もＧだけ近付くこととなる。

つまり、接点磨耗の進行具合に応じて磁性部材５３０とコア磁石３３０との間の距離が縮まり、両者間に生じる磁力を大きくしていくことができる。それ故、接点磨耗が生じるにつれて次第に可動接点５０と固定接点４０との間における接点圧を大きくしていくことができ、これにより、接点磨耗が進行しても可動接点５０と固定接点４０との間における接触抵抗が大きくなることを防ぐことができ、所望の導通状態を得ることができる。

また、電磁継電器１は、図１〜図４に示すごとく、可動ホルダ５を固定ホルダ４側へと押圧するよう付勢されたホルダ付勢手段６２を有している。これにより、磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力とホルダ付勢手段５３０に付されている付勢力とを組み合わせて可動ホルダ５を固定ホルダ４側へ押圧することができる。これにより、可動接点５０と固定接点４０との間における接点圧を充分に確保することができる。

また、本例の電磁継電器１においては、図４に示すごとく、磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力による付勢力ｆ１とホルダ付勢手段６２の付勢力ｆ２との合力によって、可動ホルダ５を固定ホルダ４側へ付勢している。それ故、例えば、可動接点５０と固定接点４０との間に必要な接点圧を得るための可動ホルダ５への付勢力がＦであるとすると、ホルダ付勢手段６２による付勢力ｆ２は、ｆ２＝Ｆ−ｆ１ということになる。即ち、磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力の大きさｆ１の分、ホルダ付勢手段６２の付勢力の大きさｆ２を小さくすることができる。

これにより、少なくともｆ２よりも大きい必要のあるコア付勢手段６１の付勢力を抑制し、更に少なくともコア付勢手段６１の付勢力よりも大きい必要のあるコイル２の吸引力を抑制することができる。その結果、コイル２の小型化を可能とし、電磁継電器１の小型化が可能となる。

更に、ｆ１＞ｆ２となるように磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力の大きさを調整すれば、可動ホルダ５を固定ホルダ４側へと押圧するためのホルダ付勢手段６２の体格を充分に小さくすることもできる。その結果、コイル２の大型化を防ぐことができ、電磁継電器１の小型化を図ることができる。

以上のごとく、本例によれば、導通状態における可動接点と固定接点との導通信頼性を確保しつつ小型化を図ることができる電磁継電器を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、可動接点５０と固定接点４０との間における接点圧が、磁性部材５３０とコア磁石３３０との間に作用する磁力のみによって確保されるよう構成した電磁継電器１の例である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、図６に示すごとく、可動ホルダ５を固定ホルダ４側へと押圧するためのホルダ付勢手段（例えば、実施例１の図１における符号６２参照）を設ける必要がなく、より一層電磁継電器１の小型化を図ることができる。また、上記ホルダ付勢手段を設けなくても良い分、電磁継電器１の製造工程における工数を低減することもできる。
その他、実施例１と同様の効果を有する。

実施例１における、電磁継電器の導通状態を示す断面説明図。 実施例１における、電磁継電器の遮断状態を示す断面説明図。 実施例１における、（ａ）導通状態の可動ホルダと固定ホルダとの位置関係を示す断面説明図、（ｂ）遮断状態の可動ホルダと固定ホルダとの位置関係を示す断面説明図。 実施例１における、導通状態に作用する付勢力を示す説明図。 実施例１における、（ａ）接点磨耗が生じる前の可動接点と固定接点とを示す説明図、（ｂ）接点磨耗が生じた後の可動接点と固定接点とを示す説明図。 実施例２における、電磁継電器の遮断状態を示す断面説明図。 従来例における、電磁継電器の導通状態を示す断面説明図。 従来例における、電磁継電器の遮断状態を示す断面説明図。

符号の説明

１ 電磁継電器
１０ 本体
２ コイル
３ 可動コア
３３０ コア磁石
４ 固定ホルダ
４０ 固定接点
５ 可動ホルダ
５０ 可動接点
５３０ 磁性部材
６１ コア付勢手段

Claims (2)

1. 本体に固定され通電により磁束を発生させるコイルと、該コイルにより発生する磁力によって軸方向に進退する可動コアと、本体に固定された一対の固定接点を保持する固定ホルダと、上記一対の固定接点に対向配置される一対の可動接点を短絡させた状態で保持する可動ホルダと、上記可動コアを上記可動ホルダ側へ押圧するコア付勢手段とを有する電磁継電器であって、
   上記可動ホルダには磁性部材が配設されると共に、上記可動コアには上記磁性部材に対向してコア磁石が配設されており、
   上記コイルへの通電時には、該コイルに発生する磁力によって上記可動コアが上記コイル側へ吸引されることにより上記可動ホルダが上記固定ホルダ側へ移動して、上記一対の可動接点と上記一対の固定接点とが接触した導通状態が形成され、
   該導通状態においては、上記磁性部材と上記コア磁石との間に作用する磁力によって、上記可動接点が上記固定接点を押圧する方向に上記可動ホルダが上記固定ホルダ側へ付勢されるよう構成されており、
   上記コイルへの非通電時には、上記可動コアが上記コア付勢手段によって上記可動ホルダ側へ押圧され、上記可動ホルダを上記固定ホルダから離れる方向に押圧して、上記可動接点と上記固定接点とが当接していない遮断状態が形成されることを特徴とする電磁継電器。
2. 請求項１において、上記可動ホルダを上記固定ホルダ側へと押圧するよう付勢されたホルダ付勢手段を有することを特徴とする電磁継電器。

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