JP2008234952A

JP2008234952A - 電磁継電器

Info

Publication number: JP2008234952A
Application number: JP2007071828A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Imada; 淳今田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】感動電圧の温度変化に対し、適切な電圧をコイルに印加し駆動時のコイルの消費電力を低減させ発熱を抑制できる電磁継電器を提供すること。
【解決手段】コイルの両端に接続された２つのコイル端子１４ａ，１４ｂを含み、コモン端子１３、メーク端子１５、ブレーク端子１６を有する外部接続端子群と、外装用のカバー１１とがベース１２に固定された電磁継電器において、外部接続端子群にはコイル端子１４ｂとの間に、抵抗１９とＮＴＣサーミスタ２０とを並列接続し介在させたコイル駆動端子１７が含まれる。また、コイル駆動端子１７の一部に素子設置部３１が設けられ、さらにコイル端子１４ｂに接続されベース１２に固定された接続用部材１８が設けられ、抵抗１９およびＮＴＣサーミスタ２０はいずれも素子設置部３１および接続用部材１８上に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は電磁継電器に関し、特に車載用電装品として有用な基板実装型の電磁継電器に関する。

電磁継電器は、通信機器、自動車の電装部品や家庭電気製品などの分野で広く利用されている。その構成は、一般的に下記特許文献１などに示されるように、コイル、コア、ヨークで構成された電磁石と、この電磁石で吸引されるアマチュア、このアマチュアに復元力を作用させるヒンジばね、その先端部に連結された可動接点、可動接点に対向する位置に配置された固定接点、上記コイルや上記可動接点および固定接点にそれぞれ導通した外部接続端子群からなり、電磁石や固定接点、外部接続端子群はベースに固定され、このベースにカバーが封止剤で固定されている。

図５は従来の電磁継電器の一例を示す外部接続端子側から見た外観斜視図であり、図５（ａ）は封止剤注入前、図５（ｂ）は封止剤注入後を示す。図５の電磁継電器２２において、外部接続端子群は、電磁石のコイルの両端に接続された２つのコイル端子１４ａ，１４ｂと、可動接点に接続されたコモン端子１３、２つの固定接点にそれぞれ接続されたメーク端子１５およびブレーク端子１６を有する。また、２９は封止剤、１１は外装用のカバーである。

従来、電磁継電器の駆動は、図６に示すような回路構成で行われる。即ち、直流電源１と電磁継電器２２の間に接続されたスイッチ３の閉成に伴い、直流電源１から電磁継電器２２のコイル２ａに電圧が印加されることによりアマチュアが電磁石で吸引され、そこに取り付けられた可動接点が移動して固定接点に接触することにより電磁継電器２２の接点部２ｂが閉成する。

特開２０００−１８２５００号公報

近年、車載用モジュールの小型化に伴い、車載用に用いられる電磁継電器などの部品は狭空間内に密集して実装される事例が多数見られる。このように密集して実装されたときに、電磁継電器より発生した熱は、周囲の他の部品や基板へ熱的な影響を及ぼし、場合によっては回路などの不具合が発生する原因となる。

電磁継電器の発熱源には、コイル部と通電路におけるジュール熱がある。この中で、コイル部の発熱は構造上、外部への熱拡散の経路を十分に確保することが困難なので、電磁継電器の発熱を低減する上で、コイル部の発熱の抑制が必須である。

ところで、コイルの消費電力は印加電圧の二乗に比例する。一般に、電磁継電器の感動電圧は、高温下でのコイル抵抗の上昇を考慮し、定格の６０％以下に設定される。従って、通常の使用温度において、定格電圧と感動電圧に大きな差があることが、コイルにおける過剰な消費電力の増加につながっている。

仮に、コイルへの印加電圧を感動電圧付近に設定すれば、消費電力の低減につながる。しかしながら、コイルへの印加電圧を常温での感動電圧付近に設定した場合、前述のとおり、周囲温度が上昇した場合には、印加電圧が感動電圧を下回るため、リレーの駆動が行われない。

従って、本発明の課題は、感動電圧の温度変化に対し、適切な電圧をコイルに印加し、駆動時のコイルの消費電力を低減させ、発熱を抑制することが可能な電磁継電器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電磁継電器は、コイルの両端に接続された２つのコイル端子を含んでなる外部接続端子群と、外装用のカバーとがベースに固定された電磁継電器において、前記外部接続端子群に含まれるコイル駆動端子と前記２つのコイル端子の一方との間に電流制限回路が設けられ、この電流制限回路は電磁石のコイルへの印加電圧を適切に制御するために、電流制限用の抵抗と並列にＮＴＣサーミスタ（負の温度係数のサーミスタ；Negative Temperature Coefficient Thermistor）を接続して構成されたことを特徴とする。

こうして、電磁継電器の温度が上昇した際には、電流制限回路内のＮＴＣサーミスタの抵抗値は低下する。従って、電流制限用の抵抗とＮＴＣサーミスタの合成抵抗である電流制限回路の抵抗値も低下する。

電磁継電器の温度が低下した際には、電流制限回路内のＮＴＣサーミスタの抵抗値は増加する。しかしながら、電流制限用の抵抗が並列に接続されているために、電流制限回路の合成抵抗は電流制限用の抵抗を超えることはない。従って、周囲温度が低下した際にも、コイルへの印加電圧は一定値を下回ることはない。

上記の効果により、常温下では、電流制限回路によりコイルへの印加電圧が制限されるので、コイルの消費電力の低減が可能である。また、周囲温度が上昇した際には、電流制限回路の抵抗値が低下することから、コイルへの印加電圧が増加し、コイルの駆動に影響を与えることはない。

また、前記コイル駆動端子の一部に設けられた素子設置部と、前記コイル端子の一方に接続され前記ベースに固定された接続用部材とを有する構造にし、前記抵抗および前記サーミスタはいずれも前記素子設置部および前記接続用部材の上に配置することで、外部接続端子群の間に電流制限回路が形成され、その上を封止剤で覆うことで、電流制限回路が内蔵される。

また、前記コイル駆動端子と前記接続用部材とが連結部により一体に形成され、この一体形成されたコイル駆動端子と接続用部材を前記ベースに設置した後、前記連結部を切断すると、電流制限回路の形成が容易かつ能率的になる。

以上のように、本発明の電磁継電器は、電磁継電器のコイル端子の一方に直列に接続された電流制限回路と、電流制限回路の出力に接続された外部接続端子を有することにより、常温下では、電磁継電器の動作に十分な電圧に印加電圧を低下させることにより低消費電力化を実現し、高温下では電磁継電器の動作に必要な駆動電圧を、コイルに印加することが可能な電磁継電器を実現する。

次に、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である電磁継電器の外部接続端子側から見た分解斜視図である。図２はその電磁継電器の組立状態を示す図であり、図１と同様な外部接続端子側から見た斜視図であり、図２（ａ）は封止剤注入前、図２（ｂ）は封止剤注入後を示す。図３は本実施の形態で用いるコイル駆動端子および接続用部材と、抵抗およびＮＴＣサーミスタとの接合を示す図であり、図３（ａ）は斜め上方から見た斜視図、図３（ｂ）は斜め側面方向から見た斜視図である。

本実施の形態の電磁継電器２は、図１に示すように、コイルの両端に接続された２つのコイル端子１４ａ，１４ｂを含み、コモン端子１３、メーク端子１５、ブレーク端子１６を有する外部接続端子群とカバー１１がベース１２に固定された電磁継電器において、外部接続端子群にはコイル端子１４ｂとの間に抵抗１９とＮＴＣサーミスタ２０が並列接続されたコイル駆動端子１７が含まれる。

また、コイル駆動端子１７の一部としてベース１２の底面と平行に設けられた素子設置部３１と、ベース１２の底面と平行な部分を持ちコイル端子１４ｂに接続されベース１２に固定された接続用部材１８とを有し、抵抗１９およびＮＴＣサーミスタ２０は素子設置部３１および接続用部材１８上に配置されている。ベース１２にはコイル駆動端子１７および接続用部材１８を固定するために、それらの嵌合用穴部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂが設けられている。

また、本実施の形態の電磁継電器の組立においては、図３（ａ）に示すように、初期段階においてはコイル駆動端子１７と接続用部材１８は連結部２４により同一部材により一体に形成され、ターミナル部材２５として扱われる。このターミナル部材２５上に、図３（ａ）に示すように、抵抗１９およびＮＴＣサーミスタ２０が配置され、それらの両端の電極がコイル駆動端子１７と接続用部材１８に接続される。図３（ｂ）に示すようにターミナル部材２５は嵌合用突出部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂを有し、これらの各嵌合用突出部の側面には係止爪２８が設けられており、この係止爪２８がベース１２の嵌合用穴部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂの内面に食い込むことにより、ターミナル部材２５とベース１２の係止が行われる。ターミナル部材２５の設置固定後、接続用部材１８とコイル端子１４ｂを溶接、半田などにより電気的に接続する。その後、ターミナル部材２５の連結部２４を切断し、コイル駆動端子１７と接続用部材１８に分離する。この後、図２（ｂ）に示すようにベース１２の外部接続端子群が突出する裏面に封止剤２９が注入され硬化される。

次に本実施の形態の電磁継電器の作用を説明する。

図４は、本実施の形態での電磁継電器の駆動回路構成を示す。本実施の形態の電磁継電器２に内包される電流制限回路６は電流制限抵抗４とＮＴＣサーミスタ５の並列接続により構成される。ここで、直流電源１の電圧をＶ、コイル２ａの内部抵抗をＲ、電流制限抵抗４の抵抗値をｒ_１、ＮＴＣサーミスタ５の抵抗値をｒ_２とするならば、電流制限回路６の合成抵抗ｒはｒ＝ｒ_１・ｒ_２／（ｒ_１＋ｒ_２）となり、コイル２ａへの印加電圧はＶ・Ｒ／（Ｒ＋ｒ）となる。ＮＴＣサーミスタ５の抵抗値は温度の増加と共に減少するので、温度上昇時には電流制限回路６の合成抵抗ｒは減少し、結果的にコイル２ａへの印加電圧は増加する。しかしながら、常温下ではＮＴＣサーミスタ５の抵抗値ｒ_２が増加するためにコイル２ａの印加電圧が減少する。

電磁継電器２の感動電圧はコイル２ａの抵抗値の温度変化に伴い変動する。即ち、コイル２ａの温度が上昇した際には、感動電圧も増加する。従って、電流制限回路６を構成する電流制限抵抗４およびＮＴＣサーミスタ５の値は、使用温度範囲内において常にコイル２ａの駆動電圧が感動電圧を上回るように設定しなければならない。

例えば、定格電圧１２Ｖ、コイル抵抗１６０Ω、２０℃での感動電圧６．５Ｖの電磁継電器では、使用温度範囲−４０℃〜＋１２５℃において、上述の関係を満足するために、電流制限抵抗として１００Ω、ＮＴＣサーミスタの特性として、サーミスタ係数３２５０Ｋ、２５℃での抵抗値１ｋΩのものを選択することが可能である。上記の設定値の場合、周囲温度２０℃において適用前のコイル２ａの消費電力は０．９Ｗであるのに対し、本発明適用後は０．３６Ｗとなり、コイルの消費電力を６割削減することが可能である。

以上に説明したように、本発明の電磁継電器は、電磁継電器に抵抗およびＮＴＣサーミスタを内包することにより、使用温度範囲内において確実に動作しつつ、コイルの印加電圧を制限することで、コイル通電駆動時の電磁継電器の温度上昇を低減し、電磁継電器の温度上昇に伴う不安定性の除去、周囲へ与える熱的な影響の低減などの効果を得ることができる。また、ＮＴＣサーミスタと抵抗が組み込まれたコイル駆動端子を有することから、電磁継電器を使用する顧客において、同様な消費電力低減による発熱の抑制機能を実現するために特別な駆動回路を必要としないだけではなく、電磁継電器内にＮＴＣサーミスタが内包されることにより、周囲温度のみならず電磁継電器自体の温度上昇にも対応してコイル駆動電流を制限できる利点がある。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではないことは言うまでもなく、コイル駆動の電磁石を使用したあらゆる種類の電磁継電器に本発明を適用することができる。また、コイル駆動端子、素子設置部、接続用部材などの形状、ベースへの固定方法、固定位置、配置などは目的に応じて変更可能である。ＮＴＣサーミスタおよび抵抗の形態、設置方法、ＮＴＣサーミスタ、電流制限抵抗の抵抗値なども目的に応じた設計が可能である。

本発明の一実施の形態での電磁継電器の外部接続端子側から見た分解斜視図。本発明の一実施の形態での電磁継電器の組立状態を示す外部接続端子側から見た斜視図であり、図２（ａ）は封止剤注入前、図２（ｂ）は封止剤注入後を示す図。本発明の一実施の形態に用いるコイル駆動端子および接続用部材と、抵抗およびＮＴＣサーミスタとの接合を示す図であり、図３（ａ）は斜め上方から見た斜視図、図３（ｂ）は斜め側面方向から見た斜視図。本発明の一実施の形態での電磁継電器の駆動回路構成を示す図。従来の電磁継電器の一例を示す外部接続端子側から見た外観斜視図であり、図５（ａ）は封止剤注入前、図５（ｂ）は封止剤注入後を示す図。従来の電磁継電器の駆動方法を示す回路構成図。

符号の説明

１直流電源
２，２２電磁継電器
２ａコイル
２ｂ接点部
３スイッチ
４電流制限抵抗
５，２０ＮＴＣサーミスタ
６電流制限回路
１１カバー
１２ベース
１３コモン端子
１４ａ，１４ｂコイル端子
１５メーク端子
１６ブレーク端子
１７コイル駆動端子
１８接続用部材
１９抵抗
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２２ａ，２２ｂ嵌合用穴部
２４連結部
２５ターミナル部材
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ嵌合用突出部
２８係止爪
２９封止剤
３１素子設置部

Claims

電磁石のコイルの両端に接続された２つのコイル端子を含んでなる外部接続端子群と、外装用のカバーとがベースに固定された電磁継電器において、前記外部接続端子群に含まれるコイル駆動端子と前記２つのコイル端子の一方との間に、抵抗およびＮＴＣサーミスタが並列接続されて挿入されたことを特徴とする電磁継電器。
前記コイル駆動端子の一部に設けられた素子設置部と、前記コイル端子の一方に接続され前記ベースに固定された接続用部材とを有し、前記抵抗および前記サーミスタはいずれも前記素子設置部および前記接続用部材の上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。
前記コイル駆動端子と前記接続用部材とが連結部により一体に形成され、該一体形成されたコイル駆動端子と接続用部材とを前記ベースに設置した後、前記連結部が切断されてなることを特徴とする請求項２記載の電磁継電器。