JP2010010059A

JP2010010059A - 電磁開閉装置

Info

Publication number: JP2010010059A
Application number: JP2008170515A
Authority: JP
Inventors: Ikuhiro Yoshihara; 育広吉原; Kazuchika Hiroki; 和親廣木; Hideaki Tsuji; 秀明辻
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP5104599B2

Abstract

【課題】外部回路の外部コネクタとの接続作業を正確、かつ、迅速に行うことができる電磁開閉装置を提供することにある。
【解決手段】電磁コイル３２に接続され、かつ、ケース１０から引き出されたリード線３３ａの先端に、コネクタ１００を接続するとともに、前記コネクタ１００に嵌合した外部コネクタ１１０を介して外部回路に接続する電磁開閉装置である。そして、前記コネクタ１００を、前記ケース１０の片側側面に形成した取付用段部８０に、側方からスライド移動させて着脱可能に装着する。
【選択図】図１

Description

本発明は電磁開閉装置、特に、パワー負荷用電磁継電器等に適用できる電磁開閉装置に関する。

従来、電磁開閉装置としては、例えば、特許文献１の図１に示すように、可動鉄心２２を備えた電磁石装置２と、それぞれ固定接点３２を有する一対の固定端子３と、左右端に可動接点４１を有する可動接触子４と、シャフト５と、可動接点４１及び固定接点３２を収納する囲み部材６と、を備えている電磁開閉装置１がある。また、前記電磁石装置２により可動鉄心２２を一軸に沿って進退動させることにより、シャフト５を介して一対の可動接点４１を一対の固定接点３２に対してそれぞれ接離して、一対の固定接点３２が互いに導通され、また絶縁される。そして、囲み部材と少なくとも第１ヨークとにより消弧空間となる略密閉空間を形成し、その内部に可動接点及び固定接点を収納している。さらに、器体１１と略密閉空間６３との隙間１２にはポッティング材１２ａが充填されている。前記電磁開閉装置１では、特許文献１の図６，図７に示すように、ソレノイドコイル２１に接続されたリード線が、前記ポッティング材１２ａにシールドされた器体１１から引き出されている。

しかし、特許文献１では、前記リード線を器体１１から単に引き出すことが開示されているにすぎない。このため、現場における取付，接続作業に手間がかかり、作業性が低い。そこで、前記ソレノイドコイル２１に接続したコネクタを、前記器体１１に固定することが考えられる。
特開２００６−１９１４８号公報

しかしながら、前記コネクタを前記器体１１に固定した場合、例えば、自動車のエンジンルームに前記電磁開閉装置１を配置すると、前記コネクタに外部コネクタを嵌合して接続するとき、前記コネクタと前記外部コネクタとの接続作業の際にエンジン，バッテリー等が邪魔になり、前記コネクタおよび前記外部コネクタの接続作業を正確、かつ、迅速に行うことが容易でないという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、外部回路の外部コネクタとの接続作業を正確、かつ、迅速に行うことができる電磁開閉装置を提供することを課題とする。

本発明にかかる接点装置は、前記課題を解決すべく、電磁コイルに接続され、かつ、ハウジングから引き出されたリード線の先端に、コネクタを接続するとともに、前記コネクタに嵌合した外部コネクタを介して外部回路に接続する電磁開閉装置であって、前記コネクタを、前記ハウジングの少なくとも片側側面に形成した取付用段部に、側方からスライド移動させて着脱可能に装着した構成としてある。

本発明によれば、リード線の先端に接続したコネクタと、外部回路に接続した外部コネクタとを接続した後、前記コネクタをハウジングに設けた取付用段部に着脱可能に装着できるので、接続作業を正確、かつ、迅速に行うことができる。
特に、本発明にかかる本願電磁開閉装置が自動車のエンジンルーム等の隅部に設置された場合であっても、リード線を引き出してコネクタおよび外部コネクタを接続した後、前記コネクタをハウジングに着脱可能に装着できるので、接続作業が容易な電磁開閉装置が得られる。

本発明にかかる実施形態としては、ハウジングの対向する両側側面に、取付用段部をそれぞれ形成しておいてもよい。
本実施形態によれば、いずれか一方の取付用段部にコネクタを装着できるので、より一層接続作業のしやすい電磁開閉装置が得られる。

本発明にかかる他の実施形態としては、ハウジングに、コネクタを着脱可能に抜け止めする弾性腕部を、前記コネクタの装着方向に直交し、かつ、取付用段部に対して平行となるように突設しておいてもよい。
本実施形態によれば、前記取付用段部を装着作業の際の基準面とすることにより、弾性腕部に着脱可能に装着できるので、接続作業がより一層容易になるという効果がある。

本発明に係る電磁開閉装置を適用した実施形態であるパワー負荷用電磁継電器を、図１ないし図１５の添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係るパワー負荷用電磁継電器は、図１ないし図８に示すように、大略、ケース１０内に、上下で一体化された駆動機構ユニット２０および接点機構ユニット５０を収納するとともに、前記ケース１０にカバー７０を嵌合して被覆したものである。

前記ケース１０は、図７および図８に示すように、後述する駆動機構ユニット２０を収納可能な底面を有する箱形状であり、その底面中央部に前記駆動機構ユニット２０を位置決めするための嵌合用凹部１１を設けてある。また、前記ケース１０は、その外周角部の下方縁部から側方に突設した台座部１２に、取付孔１３および補強用リブ１４を突設してある。ただし、台座部１２の１つには取付孔を設けずに取り付け時における目印としてある。さらに、前記ケース１０は、対向する側壁の開口縁部に、後述するカバー７０を抜け止めするための係合孔１５を設けてある。

駆動機構ユニット２０は、図７に示すように、断面略コ字形状の第１ヨーク２１と、前記第１ヨーク２１の両端部に架け渡した第２ヨーク２２との間に、スプール３１にコイル３２を巻回した電磁石ブロック３０を固定したものである。

第１ヨーク２１は、その底面中央に、後述する有底筒体３４を挿通するための挿通孔２１ａを設けてあるとともに、その両端部に、第２ヨーク２２を嵌合するための切り欠き部２１ｂを形成してある。

第２ヨーク２２は、その両端部を前記第１ヨーク２１の切り欠き部２１ｂにそれぞれ係合し、かつ、架け渡し可能な平面形状を有し、その中央部にカシメ孔２２ａを設けてある。また、前記第２ヨーク２２は、その上面隅部に設けた座ぐり孔（図示せず）に図示しないガス封入パイプがロウ付けで気密接合されている。

電磁石ブロック３０は、両端に鍔部３１ａ，３１ｂを有するスプール３１にコイル３２を巻回して形成したものであり、前記鍔部３１ａに設けた中継端子（図示せず）に前記コイル３２の引き出し線を絡げてハンダ付けしてある。さらに、前記中継端子にはリード線３３ａをそれぞれ接続してある。また、前記スプール３１の鍔部３１ａ，３１ｂを貫通する中心孔３１ｃに有底筒体３４が挿入されている。前記有底筒体３４の上方開口部は前記第２ヨーク２２の下面にレーザー溶接で気密接合されている。そして、前記有底筒体３４は、第１ヨーク２１の挿通孔２１ａから突出する下端部に、環状補助ヨーク３５を嵌合し、Ｏ−リング３６で抜け止めしてある。前記Ｏ−リング３６は前記環状補助ヨーク３５を抜け止めするとともに、吸音および吸振機能を果たすものである。

本実施形態によれば、後述する可動鉄芯４２の外周面と、前記第１ヨーク２１および環状補助ヨーク３５との対向面積が増大し、磁気抵抗が減少するので、磁気効率が向上し、消費電力を低減できるという利点がある。

前記有底筒体３４内には、固定鉄芯４０、復帰用コイルバネ４１および可動鉄芯４２が順次収納されている。そして、前記固定鉄芯４０は、その上端部を前記第２ヨーク２２のカシメ孔２２ａにカシメ固定してある。このため、可動鉄芯４２は前記復帰用コイルバネ４１のバネ力で下方側に付勢されている一方、その底面に設けた凹部にゴム製の衝撃緩衝用円板４８が装着されている。さらに、前記有底筒体３４は、その内側底面とゴム製の前記衝撃緩衝用円板４８との間に、接着防止用金属シート４９を収納してある。

前記可動鉄芯４２は、後述する駆動軸６１を挿入可能な内径の軸孔を有し、かつ、非磁性材からなる接続用パイプ４３に、上方可動鉄片４４、リング状マグネット４５および下方可動鉄片４６を挿通して一体化したものである。なお、前記接続用パイプ４３で前記リング状マグネット４５の磁力を遮蔽することにより、所望の磁気回路を形成できる。

前記接点機構ユニット５０は、前記第２ヨーク２２の上面にセラミック製封止容器５１を接続一体化して形成した密閉空間内に、シールド部材５５および可動接点ブロック６０を配置したものである。

前記封止容器５１は、その天井面に一対の断面略Ｔ字形状の固定接点端子５２，５３をロウ付けしてあるとともに、下方開口縁部に接続用環状スカート部５４をロウ付けしてある。また、前記固定接点端子５２，５３にはネジ５２ａ，５３ａが設けられている。そして、前記環状スカート部５４を前記第２ヨーク２２の上面に位置決めし、レーザーで溶接一体化して前記密閉空間が形成される。

前記シールド部材５５は、中央に貫通孔を有する浅底の箱状樹脂成形品５６に金属製シールド用リング５７を嵌合し、前記箱状樹脂成形品５６の底面に突設したカシメ用突起をカシメて一体化してある。前記金属製シールド用リング５７は接点開閉時に生じたアークを引き寄せ、前記封止容器５１のロウ付け部分が溶融することを防止するためのものである。

可動接点ブロック６０は、断面略Ｔ字形状の駆動軸６１に、板状の第１電磁鉄片６２、可動接触子６３、断面略コ字形状の第２電磁鉄片６４、接圧用コイルバネ６５、断面略Ｖ字形状の接圧用板バネ６６および座金６７を順次、挿通し、前記駆動軸６１の外周面に形成した環状溝部にＥリング６８を係合して組み付けてある。特に、接圧用コイルバネ６５を介して第１電磁鉄片６２、可動接触子６３および第２電磁鉄片６４が上方に付勢されている。この結果、可動接触子６３の下面と接圧用板バネ６６の両端部との間には微小な隙間が形成され、動作時にタイムラグが生じるように構成されている。

また、接圧用板バネ６６は、その両端部に、可動接触子６３の両側縁部にそれぞれ係止する一対の位置規制用係止爪をそれぞれ形成してある。このため、板バネ６６の前記位置規制用係止爪が可動接触子６３の両側縁部に係止し、正確に押圧するので、動作特性のバラツキが小さい電磁継電器が得られるという利点がある。

なお、可動接触子６３の両端部が固定接点端子５２，５３に接触した時に流れる大電流により、固定接点端子５２，５３と可動接触子６３との間に反発力が生じる。しかし、可動接点ブロック６０の第１，第２電磁鉄片６２，６４が、前述の大電流に基づいて相互に吸引する磁力を発生させることにより、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３から開離しようとする動作を規制し、アークの発生による接点溶着を防止する。

第１実施形態にかかる可動接点ブロック６０の第１，第２電磁鉄片６２，６４は、図８に示すように、前記第２電磁鉄片６４の両端部の上面に、第１電磁鉄片６２の両端部が当接する構造となっている。本実施形態によれば、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３に当接した初期段階において、可動接触子６３に大電流が流れると、第１電磁鉄片６２と第２電磁鉄片６４とが相互に吸引し合い、可動接触子６３を固定接点端子５２，５３に押圧する。このため、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３に反発することなく、固定接点端子５２，５３に吸着し、アークが発生せず、接点溶着が生じないという利点がある。

接圧用コイルバネ６５および板バネ６６は、いずれも可動接触子６３に接点圧を付与するためのものである。本実施形態では、接圧用コイルバネ６５および板バネ６６を組み合わせることにより、吸引力特性の調整が容易になり、設計の自由度が広がるという利点がある。

前記カバー７０は、前記ケース１０に嵌合可能な平面形状を有している。そして、前記カバー７０は、その内側面に平面略コ字形状の磁性材からなる保持部材９０を嵌め込んである。

前記カバー７０は、図２に示すように、その天井面の中央に設けた絶縁用深溝部７１の両側に、端子孔７２，７３をそれぞれ設けてある。また、前記カバー７０は、短辺側の両側側面から受け部７４，７５をそれぞれ側方に突設してある。さらに、前記受け部７４，７５の基部に、外部接続端子９５，９６をそれぞれ挿入できる挿入スリットを設けてある。そして、プレス加工で折り曲げた前記外部接続端子９５，９６は、その一端側に、接続用ナット９７，９８に螺合できるスタッドボルト９５ａ，９６ａを植設してある。

そして、前記カバー７０は、長辺側の両側側面に取付用段部８０，８０をそれぞれ側方に形成するとともに、その片側側面に後述するコネクタ１００を抜け止めするための弾性腕部８１を側方に突設してある。そして、前記弾性腕部８１の下方側に位置する段部８０は、その外側縁部にガイド用壁８２を突設してあるとともに、その上面端部に一対の位置規制用爪部８３，８３を突設してある。

前記保持部材９０は、図８に示すように、その対向する内側面に位置決め用突起９１を所定のピッチで突設してあるとともに、その下方縁部から位置決め用爪部９２を切り起こしてある。そして、前記位置決め用突起９１および爪部９２を介して２枚１組のマグネット９３が相互に対向するように２組配置されている。前記マグネット９３は、可動接触子６３と固定接点端子５２，５３との間に生じたアークを磁力で引っ張り、アークを消弧しやすくする。

前記カバー７０に装着されるコネクタ１００は、前記コイル３２に接続したリード線３３ａに接続されている。前記コネクタ１００は、接続用開口部の内側面にガイド用溝部１０１を形成してあるとともに、その片側の外側面に抜け止め用枠部１０２を形成してある。また、前記抜け止め用枠部１０２と同一側面上に、係止用突起１０３を備えた弾性舌片１０４を形成してある。

そして、前記カバー７０の取付用段部８０に前記コネクタ１００を載置し、前記ガイド壁８２に沿ってスライドさせることにより、弾性腕部８１が弾性舌片１０４の係止用突起１０３に係止して抜け止めする。さらに、前記リード線３３ａは一対の位置規制用爪部８３，８３に係合することにより、位置規制される。

一方、前記コネクタ１００に接続される外部コネクタ１１０は、図１に示すように、リード線１１１にされている。そして、前記外部コネクタ１１０は、その片側側面に前記コネクタ１００のガイド用溝部１０１にスライド嵌合するガイド用突条１１２を形成してあるとともに、その一端側に位置決め用突起１１３を設けてある。また、前記外部コネクタ１１０は、その上面に前記抜け止め用枠部１０２に係合するように、係止用突起１１４を備えた断面略Ｌ字形状の弾性舌片１１５を突設してある。また、前記外部コネクタ１１０は、その上面の前記弾性舌片１１５の自由端側に一対の位置規制用リブ１１６を突設してある。

本実施形態にかかる電磁継電器と外部回路との接続方法について説明する。
第１の接続方法は、図１および図２に示すように、ケース１０から引き出されたリード線３３ａに接続されているコネクタ１００のガイド溝１０１に、外部コネクタ１１０のガイド用突条１１２をスライド嵌合する。そして、前記コネクタ１００の抜け止め用枠部１０２に外部コネクタ１１０の係止用突起１１４を係合するとともに、その開口縁部に外部コネクタ１１０の位置決め用突起１１３を係止し、位置規制する。
ついで、ケース１０の取付用段部８０に前記コネクタ１００を引き回して位置決めし、ガイド用壁８２に沿ってスライド嵌合させる。これにより、弾性腕部８１が弾性舌片１０４の係止用突起１０３に係止することにより、抜け止めする。そして、リード線３３ａを位置規制用爪部８３に係止して抜け止めすることにより、接続作業が終了する。

第２の接続方法として、図３に示すように、コネクタ１００をカバー７０の取付用段部８０に予め装着した後、ついで、前記コネクタ１００に外部コネクタ１１０を接続してもよい。

本実施形態に係る電磁継電器の動作について説明する。
図７に示すように、コイル３２に電圧が印加されていない場合には、復帰用コイルバネ４１のバネ力および可動鉄芯４２の永久磁石４５の磁力より、可動鉄芯４２が固定鉄心４０から開離している。このため、可動接触子６３の両端部が固定接点端子５２，５３の下端部から開離している。

そして、前記コイル３２に電圧を印加すると、固定鉄芯４０が可動鉄芯４２を吸引し、復帰用コイルバネ４１のバネ力に抗して可動鉄芯４２が固定鉄芯４０側に移動する。このため、前記可動鉄芯４２と一体な駆動軸６１が軸心方向に移動し、可動接触子６３の両端部が固定接点端子５２，５３の下端部に当接する。このとき、前記可動接触子６３に大電流が流れ、前記可動接触子６３と固定接点端子５２，５３との間に反発力が発生する。しかし、第１電磁鉄片６２と第２電磁鉄片６４との間にも同時に磁力が発生し、相互に吸引するので、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３から離れようとする動作を規制し、アークの発生による接点溶着を防止する。

さらに、可動鉄芯４２が固定鉄芯４０側に吸引され、前記復帰用コイルバネ４１および接点圧用コイルバネ６５のバネ力に抗して可動鉄芯４２が移動し、接点圧を増大させる。ついで、前記復帰用コイルバネ４１、接点圧用コイルバネ６５および接点圧用板バネ６６のバネ力に抗し、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３の下端部に所定の圧力で接触した後、可動鉄芯６１が固定鉄芯４０に吸着し、その状態を維持する。

最後に、前記コイル３２に対する電圧の印加を停止すると、前述の磁力が消失し、復帰用コイルバネ４１のバネ力により、可動鉄芯４２が固定鉄芯４０から開離する。ついで、可動接触子６３が固定接点端子５２，５３から開離した後、可動鉄芯４２が元の位置に復帰する。復帰の際には、可動鉄芯４２の底面の凹部に装着した衝撃緩衝用円板４８が、接着防止用金属シート４９に衝突するが、前記衝撃緩衝用円板４８が衝撃力を吸収，緩和する。

本実施形態によれば、２種類の接点圧用コイルバネ６５および板バネ６６を組み合わせてある。このため、バネ負荷が多段階に変化し、吸引力特性曲線に添わせやすくなるので、設計が容易となり、設計の自由度が広がるという利点がある。

なお、本実施形態では、環状補助ヨーク３５を平面円形とした場合について説明したが、平面方形であってもよい。
また、前記環状補助ヨーク３５はＯ−リング３６で抜け止めする場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、スポット溶接で有底筒体３４に固定してもよい。

第２実施形態にかかる電磁開閉装置は、図９ないし図１５に示すように、前述の第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点は前記カバー７０の対向する両側側面に設けた取付用段部８０，８０に、コネクタ１００をそれぞれ装着可能とした点である。同一部分には同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態では、前記カバー７０の両側側面に設けた取付用段部８０，８０のいずれにもコネクタ１００を装着して接続できる。例えば、図９に示すように、コネクタ１００に外部コネクタ１１０を接続した後、ケース１０の背面側にリード線３３ａを引き回し、背面側に形成した取付用段部８０にコネクタ１００を位置決めしてスライド移動させ、弾性腕部８１に係止用突起１０３を係止することにより、抜け止めしてもよい。

また、図１２に示すように、背面側の取付用段部８０にコネクタ１００を予め装着した後、前記コネクタ１００に外部コネクタ１１０を嵌合し、接続してもよいことは勿論である。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本実施形態は、パワー負荷用電磁継電器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限らす、他の電気機器に適用してもよいことは勿論である。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明に係る電磁開閉装置を適用したパワー負荷用電磁継電器の第１実施形態を示す斜視図である。図１で示したパワー負荷用電磁継電器の接続後を示す斜視図である。図３Ａ，３Ｂは図１で示したパワー負荷用電磁継電器の異なる接続方法を説明するための斜視図である。図４Ａ，４Ｂは図１で示したパワー負荷用電磁継電器の正面図および背面図である。図５Ａ，５Ｂは図１で示したパワー負荷用電磁継電器の右側面図および左側面図である。図６Ａ，６Ｂは図１で示したパワー負荷用電磁継電器の平面図および底面図である。図１で示したパワー負荷用電磁継電器の正面断面図である。図１で示したパワー負荷用電磁継電器の側面断面図である。図９Ａおよび図９Ｂは本発明に係る電磁開閉装置を適用したパワー負荷用電磁継電器の第２実施形態を示す斜視図である。図１０Ａ，１０Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の接続方法を説明するための斜視図である。図１１Ａ，１１Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の接続後を示す斜視図である。図１２Ａ，１２Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の異なる接続方法を説明するための斜視図である。図１３Ａ，１３Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の正面図および背面図である。図１４Ａ，１４Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の右側面図および左側面図である。図１５Ａ，１５Ｂは図９で示したパワー負荷用電磁継電器の平面図および底面図である。

符号の説明

１０：ケース
２０：駆動機構ユニット
３０：電磁石ブロック
３２：コイル
３３ａ：リード線
５０：接点機構ユニット
６０：可動接点ブロック
７０：カバー
８０：取付用段部
８１：弾性腕部
８２：ガイド用壁
８３：位置規制用爪部
１００：コネクタ
１０１：ガイド用溝部
１０２：抜け止め用枠部
１０３：係止用突起
１０４：弾性舌片
１１０：外部コネクタ
１１１：リード線
１１２：ガイド用突条
１１３：位置決め用突起
１１４：係止用突起
１１５：弾性舌片

Claims

電磁コイルに接続され、かつ、ハウジングから引き出されたリード線の先端に、コネクタを接続するとともに、前記コネクタに嵌合した外部コネクタを介して外部回路に接続する電磁開閉装置であって、
前記コネクタを、前記ハウジングの少なくとも片側側面に形成した取付用段部に、側方からスライド移動させて着脱可能に装着したことを特徴とする電磁開閉装置。
ハウジングの対向する両側側面に、取付用段部をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁開閉装置。
ハウジングに、コネクタを着脱可能に抜け止めする弾性腕部を、前記コネクタの装着方向に直交し、かつ、取付用段部に対して平行となるように突設したことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁開閉装置。