JP2016178124A

JP2016178124A - 電磁石装置およびこれを備えた電磁継電器

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Publication number: JP2016178124A
Application number: JP2015055292A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　純; Jun Sasaki; 純佐々木; 和広筒井; Kazuhiro Tsutsui
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-06
Also published as: US20170345596A1; CN107251170A; DE112016001249T8; WO2016147890A1; DE112016001249T5

Abstract

【課題】騒音の発生を防止できる電磁石装置およびこれを備えた電磁継電器を提供する。【解決手段】電磁石装置１００が、コイル２０と、コイル２０が巻回された胴部１１と、胴部１１の両端に設けられた第１，第２鍔部１２，１３とを有し、胴部１１に第１，第２鍔部１２，１３に開口する貫通孔１４が設けられたスプール１０と、貫通孔１４に挿入された鉄心３０と、第２鍔部１３に当接すると共に、貫通孔１４の第２鍔部１３側の開口から突出する鉄心３０の連結部３２が固定されたヨーク４０と、を備える。胴部１１に、コイル２０の移動を規制する少なくとも１つの移動規制部１６を設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁石装置、および、これを備えた電磁継電器に関する。

従来、電磁継電器としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この電磁継電器は、コイルが巻回されると共に貫通孔を有するスプールと、スプールの貫通孔に挿入される鉄心と、鉄心の一端にかしめ固定されたヨークとを有する電磁石装置を備えている。この電磁石装置のスプールは、樹脂からなり、貫通孔が設けられた胴部と、この胴部の両端に設けられた鍔部とで構成されている。スプールの胴部は、表面が平坦な略角柱状を有し、金属製のコイルが巻回されている。

特開２０００−２６０２８４号公報

ところで、近年、技術の進歩により、電子部品を半田付けするときの温度が大きく上昇している。例えば、従来、電磁継電器を実装するとき、摂氏約２３０度の温度で半田付けが行われていたが、現在、鉛フリー半田により電磁継電器を基板等に実装する場合、摂氏約２８０度の温度で半田付けが行われる。

このため、従来の前記電磁継電器を鉛フリー半田により実装する場合、従来の半田付け技術を用いて実装した場合と比べて、スプールが大きく熱膨張する。このとき、コイルも同時に加熱され熱膨張するが、樹脂製のスプールと金属製のコイルとは熱膨張率が異なるため、電磁継電器が常温に戻ったときに、スプールの鍔部とコイルとの間に隙間が形成されてしまう。この状態で電磁継電器に振動が与えられると、コイルが移動してスプールの鍔部に衝突し、騒音が発生する場合がある。

本発明は、前述の課題に鑑み、騒音の発生を防止できる電磁石装置およびこれを備えた電磁継電器を提供することを課題とする。

本発明の接点機構は、前記課題を解決すべく、コイルと、前記コイルが巻回された胴部と、前記胴部の両端に設けられた第１，第２鍔部とを有し、前記胴部に前記第１，第２鍔部に開口する貫通孔が設けられたスプールと、前記貫通孔に挿入された鉄心と、前記第２鍔部に当接すると共に、前記貫通孔の前記第２鍔部側の開口から突出する前記鉄心の一端が固定されたヨークと、を備える。前記胴部に、前記コイルの移動を規制する少なくとも１つの移動規制部を設けた。

本発明の接点機構によれば、移動規制部により、コイルの移動を規制できるので、電磁石装置が加熱されて、スプールの鍔部とコイルとの間に隙間が形成されたとしても、コイルのスプールへの衝突を防ぐことができる。その結果、コイルのスプールへの衝突に起因する騒音の発生を防止できる。

本発明の一実施形態としては、前記移動規制部が、前記胴部のうち、前記第１，第２鍔部間の中央から第２鍔部側に設けられている構成としてもよい。

この実施形態によれば、移動規制部により、コイルの移動を確実に規制できる。その結果、コイルのスプールへの衝突に起因する騒音の発生を確実に防止できる。

本発明の一実施形態としては、前記移動規制部が、凸形状または凹形状を有する構成としてもよい。

この実施形態によれば、電磁石装置の設計の幅を広げることができる。

本発明の電磁継電器は、前記電磁石装置を備えている。

本発明の電磁継電器によれば、前記電磁石装置により、コイルのスプールへの衝突に起因する騒音の発生を防止できる。

本発明の第１実施形態の電磁石装置を示す斜視図である。図１の電磁石装置の縦断面図である図１の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。本発明の第２実施形態の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。本発明の第３実施形態の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。図５の電磁石装置の移動規制部の部分断面を示す図である。本発明の第４実施形態の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。本発明の第５実施形態の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。本発明の第６実施形態の電磁石装置のコイルを巻回する前の状態を示す斜視図である。実施例２を説明するための斜視図である。比較例を説明するための斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、図面に表された構成を説明するうえで、「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を示す用語、及びそれらを含む別の用語を使用するが、それらの用語を使用する目的は図面を通じて実施形態の理解を容易にするためである。したがって、それらの用語は本発明の実施形態が実際に使用されるときの方向を示すものとは限らないし、それらの用語によって特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲が限定的に解釈されるべきでない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の電磁石装置１００は、図１，図２に示すように、スプール１０と、スプール１０に巻回されたコイル２０と、スプール１０内に挿入された鉄心３０と、鉄心３０の一端にかしめ固定されたヨーク４０とを備えている。

スプール１０は、胴部１１と、胴部１１の両端に設けられ、かつ、Ｘ方向に延びた第１，第２鍔部１２，１３とで構成されている。胴部１１は、略角柱形状を有し、第１，第２鍔部１２，１３のそれぞれに開口する貫通孔１４が設けられている。この貫通孔１４の第１鍔部１２側の開口縁には、環状段部１５が設けられている。また、胴部１１の第２鍔部１３側の基部には、移動規制部１６が設けられている。この移動規制部１６は、図３に示すように、凸形状を有し、胴部１１の短手方向の端から端まで延びるように配置されている。また、移動規制部１６は、胴部１１の一側面から、コイル２０の巻線１本分の直径に相当する長さ以上が突出するように設けられている。

コイル２０は、スプール１０の胴部１１に巻回されている。このとき、コイル２０は、胴部１１の移動規制部１６により、第１，第２鍔部１２，１３に向かって移動できないように規制された状態で、胴部１１に巻回される。また、このコイル２０からの図示しない引出線が引き出され、図示しないコイル端子に巻回されている。

鉄心３０は、図２に示すように、略円柱形状を有し、磁性材料で形成されている。この鉄心３０の両端には、径寸法の大きくなった磁極部３１と、ヨーク４０にかしめ固定するための連結部３２とがそれぞれ設けられている。また、鉄心３０は、スプール１０の貫通孔１４に挿入され、磁極部３１が第１鍔部１２の環状段部１５で係止され、連結部３２が貫通孔１４の第２鍔部１３から突出している。

ヨーク４０は、図２に示すように、略Ｌ字形状の磁性材料からなる板状体で、水平部４１と、鉛直部４２とで構成されている。水平部４１は、鉄心３０をかしめ固定するための嵌合孔４３を有し、そのＹ方向上側の面が第２鍔部１３に当接している。嵌合孔４３は、鉄心３０の連結部３２が嵌合可能な形状を有している。また、鉛直部４２は、図示しない可動接触片をかしめ固定するための突起４４を有している。

前記構成の電磁石装置１００によれば、移動規制部１６により、コイル２０の移動を規制できるので、電磁石装置１００の加熱によって、スプール１０の第１鍔部１２とコイル２０との間に隙間が形成されたとしても、電磁石装置１００に振動が与えられたときにコイル２０のスプール１０への衝突を防ぐことができる。その結果、コイル２０のスプール１０への衝突に起因する騒音の発生を防止できると共に、コイル２０の移動に伴う引出線の断線を防止できる。

（その他の実施形態）
移動規制部１６は、第１実施形態に限らず、例えば、図４に示す第２実施形態の電磁石装置２００のように、凹形状を有する移動規制部１１６を胴部１１の第２鍔部１３側の各隅部にそれぞれ設けてもよい。

また、図５に示す第３実施形態の電磁石装置３００のように、凹形状を有する移動規制部１１６を胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３側の各隅部にそれぞれ設けてもよい。すなわち、胴部のＹ方向中心よりも第２鍔部側に、少なくとも１つの移動規制部が設けられていればよい。なお、第３実施形態の電磁石装置３００の移動規制部１１６は、図６に示すように、巻線約１０本分の直径に相当するＹ方向長さＬを有し、巻線約１．５本分の直径に相当する高さＨを有するように設けられている。

また、図７に示す第４実施形態の電磁石装置４００のように、胴部１１の一側面の短手方向の一端に凸形状の移動規制部２１６を胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３側にそれぞれ設けてもよい。

また、図８に示す第５実施形態の電磁石装置５００のように、凸形状を有する移動規制部３１６を円筒形状の胴部１１１の第２鍔部１３側に設けてもよい。このとき、移動規制部３１６は、第５実施形態の電磁石装置５００のように、１つだけ設けてもよいし、図９に示す第６実施形態の電磁石装置６００のように、２つ設けてもよい。

このように、移動規制部は、コイルの移動を規制できるものであれば、電磁石装置の設計に応じて、任意の形状および寸法等を採用できる。また、移動規制部は、スプールの胴部の第２鍔部側に少なくとも１つ設けてあればよい。このため、電磁石装置の設計の幅を広げることができる。

なお、図４〜図８では、説明の便宜上、コイル２０を巻回する前の状態の電磁石装置を示している。

第１〜６実施形態の電磁石装置１００，２００，３００，４００，５００，６００は、例えば、電磁継電器に適用できる。

前記実施形態で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいことは、勿論である。

［実施例１］
第１実施形態の電磁石装置１００を基板にリフロー半田付けした後、冷却し、振動を与えて騒音発生の有無を調べた。ここでは、１０個のサンプルを用意し、それぞれのサンプルに対して騒音発生の有無を調べた。

第１実施形態の電磁石装置１００は、図１〜図３に示すように、移動規制部１６が、スプール１０の胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央から第２鍔部１３側に設けられている。

調査の結果、電磁石装置１００は、サンプル１０個のいずれも騒音が発生しなかった。

［比較例］
図１０に示す電磁石装置１０１を基板にリフロー半田付けした後、冷却し、振動を与えて騒音発生の有無を調べた。実施例１と同様に、１０個のサンプルを用意し、それぞれのサンプルに対して騒音発生の有無を調べた。

電磁石装置１０１は、移動規制部１６を除いて、第１実施形態の電磁石装置１００と同一の形状および構成を有するものを用いた。この電磁石装置１０１には、移動規制部１６を設けなかった。

調査の結果、電磁石装置１０１は、サンプル１０個全てで騒音が発生した。

［実施例２］
図１１に示す電磁石装置１０２を基板にリフロー半田付けした後、冷却し、振動を与えて騒音発生の有無を調べた。実施例１，比較例と同様に、１０個のサンプルを用意し、それぞれのサンプルに対して騒音発生の有無を調べた。

電磁石装置１０２は、移動規制部１６を除いて、第１実施形態の電磁石装置１００と同一の形状および構成を有するものを用いた。この電磁石装置１０２では、スプール１０の胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央から第１鍔部１２側に移動規制部１６を設けた。

調査の結果、電磁石装置１０２は、サンプル１０個中、３個で騒音が発生した。

（考察）
実施例１，２および比較例の結果から、移動規制部１６を設けることで、騒音の発生を防止できることが分かった。しかし、実施例１，２の結果から、移動規制部１６をスプール１０の胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央から第１鍔部１２側に設けてしまうと、コイル２０の移動を十分に規制できないことが分かった。

これは、次の理由によるものと考えられる。すなわち、電磁石装置１００，１０１，１０２のスプール１０は、図２に示すように、コイル２０によってＸ方向の変位が規制され、鉄心３０の磁極部３１とヨーク４０とによってＹ方向の変位が規制されている。また、磁極部３１が第１鍔部１２に接触している面積は、ヨーク４１の水平部４１が第２鍔部１３に接触している面積よりも小さい。すなわち、コイル２０のＹ方向の変位を規制する力は、磁極部３１と第１鍔部１２との接触面よりも水平部４１と第２鍔部１３との接触面の方が強くなる。このため、半田付け等を行うことによって電磁石装置１００が加熱されると、Ｙ方向の上側、すなわち、第２鍔部１３から第１鍔部１２の方向に向かって熱膨張する。その結果、図１１の電磁石装置１０２のように、移動規制部１６をスプール１０の胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央から第１鍔部１２側に設けてしまうと、図３の電磁石装置１００のように、移動規制部１６をスプール１０の胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央から第２鍔部１３に設けた場合と比較して、移動規制部１６が熱膨張の影響を大きく受け、Ｙ方向に大きく移動するなど、コイル２０の移動を十分に規制できなくなるような熱変形が生じたと考えられる。

従って、移動規制部１６は、熱膨張による変形が少なく、スプール１０へのコイル２０の衝突を防ぐことができる位置、すなわち、図２に示す胴部１１の第１，第２鍔部１２，１３間の中央ＣＬから第２鍔部１３側に設けるのが好ましいことが分かった。

本発明の電磁石装置は、電磁継電器に限らず、他の電磁機器に適用できる。

１０スプール
１１，１１１胴部
１２第１鍔部
１３第２鍔部
１４貫通孔
１５環状段部
１６，１１６，２１６，３１６移動規制部
２０コイル
３０鉄心
３１磁極部
３２連結部
４０ヨーク
４１水平部
４２鉛直部
４３嵌合孔
１００，１０１，１０２，２００，３００，４００，５００，６００電磁石装置

Claims

コイルと、
前記コイルが巻回された胴部と、前記胴部の両端に設けられた第１，第２鍔部とを有し、前記胴部に前記第１，第２鍔部に開口する貫通孔が設けられたスプールと、
前記貫通孔に挿入された鉄心と、
前記第２鍔部に当接すると共に、前記貫通孔の前記第２鍔部側の開口から突出する前記鉄心の一端が固定されたヨークと、
を備え、
前記胴部に、前記コイルの移動を規制する少なくとも１つの移動規制部を設けた、電磁石装置。
前記移動規制部が、前記胴部のうち、前記第１，第２鍔部間の中央から第２鍔部側に設けられている、請求項１に記載の電磁石装置。
前記移動規制部が、凸形状を有する、請求項１または２に記載の電磁石装置。
前記移動規制部が、凹形状を有する、請求項１または２に記載の電磁石装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁石装置を備えた電磁継電器。