JP2020042935A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、部品点数の増加を抑えつつ、可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保することにある。【解決手段】電磁継電器は、固定接点と、可動接触片と、駆動軸と、可動鉄心と、を備える。可動接触片は、固定接点に対向して配置された可動接点を含み、固定接点に接触する第１方向及び固定接点から開離する第２方向に移動可能である。駆動軸は、第１方向及び第２方向に沿う方向に延び、可動接触片に連結される。可動鉄心は、可動接触片よりも第１方向側又は第２方向側で駆動軸に一体移動可能に連結される。駆動軸は、可動接触片に接触する第１接触部と、可動鉄心に接触する第２接触部と、絶縁材料からなり可動接触片と可動鉄心とを絶縁する絶縁部と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

従来、電気回路を開閉する電磁継電器が知られている。例えば、特許文献１に記載された電磁継電器は、固定接点及び可動接触片を含む接点装置と、電磁駆動装置と、駆動軸と、を備えている。電磁駆動装置は、コイルと、固定鉄心と、可動鉄心と、を含む。駆動軸は、金属等の導電性を有する材料で形成されており、可動接触片及び可動鉄心に一体移動可能に連結されている。

電磁駆動装置のコイルに電圧が印加されると、可動鉄心が固定鉄心に引き寄せられて駆動軸とともに上方に移動する。この可動鉄心及び駆動軸の移動に伴い、可動接触片が固定接点に近づく方向に移動して可動接触片が固定接点に接触する。

特開２０１４−０１７０８６号公報

ここで、駆動軸が導電性を有する場合、駆動軸に連結された可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保する必要がある。可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保するには、絶縁を確保するための部品を設けるか、他の部品との組み合わせの部分で可動接触片と可動鉄心との絶縁距離を確保する必要がある。この場合、部品点数が増加するおそれや、設計の自由度が制限されるおそれがある。

本発明の課題は、部品点数の増加を抑えつつ、可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保することにある。

（１）本発明の一態様に係る電磁継電器は、固定接点と、可動接触片と、駆動軸と、可動鉄心と、を備える。可動接触片は、固定接点に対向して配置された可動接点を含み、固定接点に接触する第１方向及び固定接点から開離する第２方向に移動可能である。駆動軸は、第１方向及び第２方向に沿う方向に延び、可動接触片に連結される。可動鉄心は、可動接触片よりも第１方向側又は第２方向側で駆動軸に一体移動可能に連結される。駆動軸は、可動接触片に接触する第１接触部と、可動鉄心に接触する第２接触部と、絶縁材料からなり可動接触片と可動鉄心とを絶縁する絶縁部と、を含む。

この電磁継電器では、駆動軸の絶縁材料からなる絶縁部によって可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保することができる。これにより、可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保するための部品や、他の部品との組み合わせの部分で可動接触片と可動鉄心との絶縁距離を確保する必要がないので、部品点数の削減及び組立工数を低減できるとともに、設計の自由度を高めることができる。

（２）好ましくは、第１接触部及び第２接触部の少なくとも一方は、絶縁部に覆われている。この場合においても、部品点数の削減及び組立工数を低減できるとともに、設計の自由度を高めることができる。

（３）好ましくは、駆動軸は、第１方向及び第２方向に沿う方向に延び絶縁部に全体が覆われる金属部をさらに含む。この場合は、駆動軸の剛性を高めることができる。

（４）好ましくは、駆動軸は、金属からなる鍔部をさらに含み、電磁継電器は、駆動軸の鍔部に接触する接点ばねをさらに備える。この場合は、例えば、鍔部を樹脂等の絶縁材料で形成した場合に比べて、鍔部と接点ばねとの接触による樹脂屑の発生を防止できる。

（５）好ましくは、第１接触部及び第２接触部は、金属からなり、絶縁部は、第１接触部と第２接触部との間に配置されている。この場合においても、部品点数の削減及び組立工数を低減できるとともに、設計の自由度を高めることができる。

（６）好ましくは、可動接触片が収容される接点ケースをさらに備える。接点ケースは、駆動軸が貫通する貫通孔を含み、駆動軸は、貫通孔を通る部分が絶縁部に覆われている。

本発明によれば、部品点数の増加を抑えつつ、可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る電磁継電器の断面図である。 接点装置周辺の拡大断面図である。 コイルに電圧を印加したときの電磁継電器の断面図である。 他の実施形態に係る接点装置周辺の拡大断面図。 他の実施形態に係る接点装置周辺の拡大断面図。 他の実施形態に係る接点装置周辺の拡大断面図。 他の実施形態に係る接点装置周辺の拡大断面図。 他の実施形態に係る接点装置周辺の拡大断面図。

以下、本発明の一態様に係る電磁継電器の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は電磁継電器１００の断面図である。図１に示すように、電磁継電器１００は、ハウジング２と、接点装置３と、駆動軸４と、電磁駆動装置５と、を備えている。なお、以下の説明において、駆動軸４の軸線Ａｘが延びる方向を「軸方向」という。また、図面を参照するときにおいて、説明を分かり易くするために図１における上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明する。

ハウジング２は、ケース２ａと、カバー２ｂと、を含む。ケース２ａは、略四角形の箱型であり、上方が開放されている。カバー２ｂは、ケース２ａの上方を覆う。ケース２ａ及びカバー２ｂは、絶縁性を有する材料で形成されている。ハウジング２の内部には、接点装置３、駆動軸４、及び電磁駆動装置５が収容されている。

ハウジング２内には、接点装置３が収容される接点ケース１１と、接点ケース１１の上方を覆う接点カバー１２と、が配置されている。接点ケース１１及び接点カバー１２は、絶縁性を有する材料で形成されている。

接点ケース１１は、底部１１ａと、筒部１１ｂと、第１接点支持部１１ｃと、第２接点支持部１１ｄと、を含む。底部１１ａは、矩形かつ板状に形成されている。底部１１ａは、長手方向が図１における左右方向と一致する。

筒部１１ｂは、軸方向に円筒状に延びている。筒部１１ｂは、底部１１ａの中心から下方に突出するとともに、底部１１ａの中心から上方に突出している。筒部１１ｂは、底部１１ａを軸方向に貫通する貫通孔１８を含む。貫通孔１８は、底部１１ａの中心を軸方向に貫通している。貫通孔１８は、駆動軸４が軸方向に貫通する。なお、筒部１１ｂは、必ずしも円筒状である必要はない。

第１接点支持部１１ｃは、長手方向における底部１１ａの中心よりも左側に配置されている。第１接点支持部１１ｃは、底部１１ａから矩形状に上方に突出して形成されている。第２接点支持部１１ｄは、長手方向における底部１１ａの中心よりも右側に配置されている。第２接点支持部１１ｄは、底部１１ａから矩形状に上方に突出して形成されている。

接点カバー１２は、接点ケース１１の上方を覆う。接点カバー１２は、底部１１ａに向かって延びるアーク伸長壁１２ａを含む。アーク伸長壁１２ａは、例えば、樹脂、又は酸化アルミニウム等のセラミック材料などで形成されている。

図２は、接点装置３周辺の拡大断面図である。図１及び図２に示すように、接点装置３は、第１固定端子１４と、第２固定端子１５と、可動接触片１６と、接触片保持部１７と、を含む。第１固定端子１４、第２固定端子１５、及び可動接触片１６は、導電性を有する材料で形成されている。

第１固定端子１４は、左右方向に延び、ハウジング２内において、接点ケース１１の第１接点支持部１１ｃに支持されている。第１固定端子１４は、第１固定接点１４ａと、第１外部接続部１４ｂと、を含む。第１固定接点１４ａは、接点ケース１１内の第１接点支持部１１ｃの上部に配置されている。第１固定接点１４ａは、固定接点の一例である。第１外部接続部１４ｂは、ケース２ａから左右方向に突出している。

第２固定端子１５は、左右方向に延び、ハウジング２内において、接点ケース１１の第２接点支持部１１ｄに支持されている。第２固定端子１５は、第２固定接点１５ａと、第２外部接続部１５ｂと、を含む。第２固定接点１５ａは、第１固定接点１４ａに対して、左右方向に離れて配置されている。第２固定接点１５ａは、固定接点の一例である。

可動接触片１６は、接点ケース１１内で左右方向に延びている。可動接触片１６は、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａに対向して配置される。可動接触片１６は、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａの上方に配置される。

可動接触片１６は、第１可動接点１６ａと、第２可動接点１６ｂと、貫通孔１６ｃと、を含む。第１可動接点１６ａは、第１固定接点１４ａに対向して配置され、第１固定接点１４ａに接触可能である。第２可動接点１６ｂは、第２固定接点１５ａに対向して配置され、第２固定接点１５ａに接触可能である。第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂは、可動接点の一例である。貫通孔１６ｃは、軸方向に貫通する孔であり、駆動軸４の軸線Ａｘと重なる位置に形成されている。

可動接触片１６は、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａに接触する接触方向Ｚ１及び第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａから開離する開離方向Ｚ２に移動可能である。接触方向Ｚ１は、第１方向の一例であり、開離方向Ｚ２は、第２方向の一例である。

接触方向Ｚ１は、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂが第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａに対して接触する方向（図１における下方）である。開離方向Ｚ２は、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂが第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａから開離する方向（図１における上方）である。接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２は、軸方向と一致する。

図２に示すように、接触片保持部１７は、駆動軸４を介して可動接触片１６を保持する。接触片保持部１７は、可動接触片１６と駆動軸４とを連結する。接触片保持部１７は、ホルダ２４と、接点ばね２５と、を含む。可動接触片１６は、軸方向において、ホルダ２４の上部と駆動軸４の後述する鍔部４ｄとによって挟持されている。接点ばね２５は、圧縮された状態でホルダ２４の底部と鍔部４ｄとの間に配置されている。

駆動軸４は、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿う方向に延びている。駆動軸４は、開離方向Ｚ２側の第１端４ａ側が接点ケース１１内に配置され、接触方向Ｚ１側の第２端４ｂ側が後述するスプール３３の収容部３３ａ内に配置されている。駆動軸４は、接触片保持部１７を介して可動接触片１６に連結されており、可動接触片１６とともに接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に移動可能である。

駆動軸４は、金属からなる金属部４１と、絶縁材料からなる絶縁部４２と、を含む。駆動軸４は、インサート成型により、金属部４１に絶縁部４２を一体成型して形成されている。本実施形態では、金属部４１は、全体が絶縁部４２によって覆われている。金属部４１は、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿う方向に延びている。金属部４１は、棒状であり、第１端４ａから第２端４ｂまで延びている。

絶縁部４２は、絶縁材料からなり可動接触片１６と可動鉄心３４とを絶縁する。絶縁材料は、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂である。

駆動軸４は、頭部４ｃと、鍔部４ｄと、軸部４ｅと、を含む。頭部４ｃは、第１端４ａに配置され、可動接触片１６の貫通孔１６ｃを接触方向Ｚ１側から開離方向Ｚ２側に向けて貫通している。頭部４ｃは、可動接触片１６の貫通孔１６ｃに接触可能である。頭部４ｃは、金属部４１と絶縁部４２とによって構成されている。頭部４ｃは、第１接触部の一例である。

鍔部４ｄは、頭部４ｃの接触方向Ｚ１側に配置されている。鍔部４ｄの外径は、可動接触片１６の貫通孔１６ｃの径よりも大径である。鍔部４ｄは、開離方向Ｚ２側の表面が可動接触片１６に接触している。鍔部４ｄは、接触方向Ｚ１側の表面が接点ばね２５に接触している。鍔部４ｄは、絶縁部４２によって構成されている。鍔部４ｄは、第１接触部の一例である。

軸部４ｅは、鍔部４ｄから接触方向Ｚ１側に延びている。軸部４ｅは、接点ケース１１の貫通孔１８を通り、スプール３３の収容部３３ａ内まで延びている。このため、軸部４ｅは、貫通孔１８を通る部分が絶縁部４２に覆われている。軸部４ｅは、金属部４１と絶縁部４２とによって構成されている。軸部４ｅは、第２接触部の一例である。

電磁駆動装置５は、駆動軸４を接触方向Ｚ１と開離方向Ｚ２とに移動させる。電磁駆動装置５は、ハウジング２内において、接点装置３とは異なる空間に配置されている。本実施形態では、電磁駆動装置５は、接点ケース１１の下方に配置されている。

電磁駆動装置５は、コイル３２と、スプール３３と、可動鉄心３４と、固定鉄心３５と、付勢部材３６と、ヨーク３７と、を含む。

コイル３２は、スプール３３の外周に装着されている。スプール３３は、収容部３３ａを含む。収容部３３ａは、スプール３３の内周部に設けられる。収容部３３ａは、円筒状であり、軸方向に沿って延びている。

可動鉄心３４は、収容部３３ａ内に配置されている。可動鉄心３４は、円柱状であり、中心を駆動軸４が軸方向に貫通している。可動鉄心３４は、駆動軸４とともに軸方向に移動可能である。本実施形態では、可動鉄心３４は、可動接触片１６よりも接触方向Ｚ１側で駆動軸４に一体移動可能に連結されている。詳細には、図２に示すように、可動鉄心３４は、駆動軸４の軸部４ｅに連結されている。可動鉄心３４と駆動軸４の金属部４１との間には、絶縁部４２が介在している。

固定鉄心３５は、収容部３３ａ内において可動鉄心３４よりも接触方向Ｚ１側で可動鉄心３４に対向して配置されている。固定鉄心３５は、ヨーク３７に固定されている。

付勢部材３６は、例えばコイルばねであり、可動鉄心３４と固定鉄心３５との間に配置される。付勢部材３６は、可動鉄心３４を開離方向Ｚ２に向けて付勢する。したがって、付勢部材３６は、圧縮された状態で、可動鉄心３４と固定鉄心３５との間に配置されている。

ヨーク３７は、第１ヨーク３７ａと、第２ヨーク３７ｂと、含む。第１ヨーク３７ａは、板状であり、接点ケース１１の底部１１ａとスプール３３との間に配置されている。第１ヨーク３７ａは、左右方向において筒部１１ｂの下部と重なる。第１ヨーク３７ａは、環状鉄心３８に接続されている。第２ヨーク３７ｂは、略Ｕ字形状であり、底部がスプール３３の下方に配置されている。第２ヨーク３７ｂは、両側部の上端が第１ヨーク３７ａに接続されている。

次に、電磁継電器１００の動作について説明する。図１は、コイル３２に電圧が印加されていない状態を示している。コイル３２に電圧が印加されていな場合は、付勢部材３６によって可動鉄心３４の開離方向Ｚ２への移動が押し止められている。このため、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂは、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａから開離した状態となっている。

図３は、コイル３２に電圧が印加された状態を示している。コイル３２に電圧を印加して励磁すると、コイル３２の電磁力により、可動鉄心３４が、付勢部材３６の弾性力に抗して、接触方向Ｚ１に移動する。可動鉄心３４の移動に伴い、駆動軸４及び可動接触片１６が接触方向Ｚ１に移動して、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂが、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａに接触する。

コイル３２への電圧の印加を停止すると、付勢部材３６の弾性力によって可動鉄心３４が開離方向Ｚ２へ移動して、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂが、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａから開離した状態となる。

ここで、第１可動接点１６ａ及び第２可動接点１６ｂが、第１固定接点１４ａ及び第２固定接点１５ａに接触したときにおいて、可動接触片１６と可動鉄心３４との絶縁を確保する必要がある。本実施形態では、可動接触片１６と可動鉄心３４との絶縁が駆動軸４の絶縁部４２によって確保される。これにより、絶縁を確保するための新たな部品や、他の部品との組み合わせの部分で可動接触片１６と可動鉄心３４との絶縁距離を確保する必要がない。このため、電磁継電器１００の部品点数の削減及び組立工数を低減できるとともに、設計の自由度を高めることができる。

以上、本発明の一態様に係る電磁継電器の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、電磁駆動装置５の構成が変更されてもよい。可動接触片１６、コイル３２、スプール３３、可動鉄心３４、固定鉄心３５、付勢部材３６、或いはヨーク３７の形状、或いは配置が変更されてもよい。ハウジング２、接点ケース１１、接点カバー１２の形状、或いは配置が変更されてもよい。例えば、可動接触片１６よりも可動鉄心３４が開離方向Ｚ２側に配置される構成において本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、駆動軸４に金属部４１を配置して駆動軸４の剛性を高めていたが、金属部４１を必ずしも配置する必要はない。例えば、図４に示すように、駆動軸４全体を絶縁部４２で形成してもよい。すなわち、駆動軸４を、絶縁材料のみで形成してもよい。

また、金属部４１の形状は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、図５から図７に示すように、金属部４１の軸方向の長さ、或いは配置等が変更されてもよい。具体的には、図５に示すように、金属部４１は、頭部４ｃから可動鉄心３４の手前まで配置してもよい。図６に示すように、金属部４１は、駆動軸４の軸部４ｅの部分にのみ配置してもよい。図７に示すように、金属部４１は、駆動軸４の軸部４ｅの第１端４ａ側から可動鉄心３４の手前まで配置してもよい。

前記実施形態では、金属部４１の全体が絶縁部４２によって覆われていたが、必ずしも金属部４１の全体を覆う必要はない。絶縁部４２によって可動接触片１６と可動鉄心３４とを絶縁できる構成であればよい。

また、例えば、図８に示すように、駆動軸４の両端に金属部１４１ａ，１４１ｂを配置して、金属部１４１ａと、金属部１４１ｂとの間に絶縁部４２を配置してもよい。金属部１４１ａ，１４１ｂと絶縁部４２とは、インサート成型又は圧入により一体的に形成されている。詳細には、駆動軸４の頭部４ｃ及び鍔部４ｄは、金属部１４１ａによって構成されている。駆動軸４の軸部４ｅは、絶縁部４２と金属部１４１ｂとによって構成されている。絶縁部４２は、鍔部４ｄから可動鉄心３４の手前まで延びている。金属部１４１ｂは、絶縁部４２の接触方向Ｚ１側の端部から第２端４ｂまで延びており、金属部１４１ｂに可動鉄心３４が連結されている。この場合は、駆動軸４に可動鉄心３４を強固に固定することができる。また、駆動軸４の鍔部４ｄを絶縁部４２で構成した場合に比べて、接点ばね２５と鍔部４ｄとの接触による樹脂屑の発生を防止できる。なお、駆動軸４の軸部４ｅを絶縁部４２のみで構成してもよい。

本発明によれば、部品点数の増加を抑えつつ、可動接触片と可動鉄心との絶縁を確保することができる。

４ 駆動軸
４ｃ 頭部（第１接触部の一例）
４ｄ 鍔部（第１接触部の一例）
４ｅ 軸部（第２接触部の一例）
１１ 接点ケース
１４ａ 第１固定接点（固定接点の一例）
１５ａ 第２固定接点（固定接点の一例）
１６ 可動接触片
１６ａ 第１可動接点（可動接点の一例）
１６ｂ 第２可動接点（可動接点の一例）
１８ 貫通孔
２５ 接点ばね
３４ 可動鉄心
４１，１４１ａ，１４１ｂ 金属部
４２ 絶縁部
１００ 電磁継電器
Ｚ１ 接触方向（第１方向の一例）
Ｚ２ 開離方向（第２方向の一例）

Claims (6)

1. 固定接点と
   前記固定接点に対向して配置された可動接点を含み、前記固定接点に接触する第１方向及び前記固定接点から開離する第２方向に移動可能な可動接触片と、
   前記第１方向及び前記第２方向に沿う方向に延び、前記可動接触片に連結された駆動軸と、
   前記可動接触片よりも前記第１方向側又は前記第２方向側で前記駆動軸に一体移動可能に連結された可動鉄心と、
   を備え、
   前記駆動軸は、前記可動接触片に接触する第１接触部と、前記可動鉄心に接触する第２接触部と、絶縁材料からなり前記可動接触片と前記可動鉄心とを絶縁する絶縁部と、を含む、
   電磁継電器。
2. 前記第１接触部及び前記第２接触部の少なくとも一方は、前記絶縁部に覆われている、
   請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記駆動軸は、前記第１方向及び前記第２方向に沿う方向に延び前記絶縁部に全体が覆われる金属部をさらに含む、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。
4. 前記駆動軸は、金属からなる鍔部をさらに含み、
   前記駆動軸の前記鍔部に接触する接点ばねをさらに備えた、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。
5. 前記第１接触部及び前記第２接触部は、金属からなり、
   前記絶縁部は、前記第１接触部と前記第２接触部との間に配置されている、
   請求項１に記載の電磁継電器。
6. 前記可動接触片が収容される接点ケースをさらに備え、
   前記接点ケースは、前記駆動軸が貫通する貫通孔を含み、
   前記駆動軸は、前記貫通孔を通る部分が前記絶縁部に覆われている、
   請求項１から３のいずれかに記載の電磁継電器。

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