JP2021190326A

JP2021190326A - スタータ用マグネットスイッチ

Info

Publication number: JP2021190326A
Application number: JP2020095225A
Authority: JP
Inventors: 憲恭八汐; Noriyasu Yashio
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】スタータ用マグネットスイッチの保持コイルに電流を通電し続けることによって発熱し、温度の上昇によって電気抵抗が増加し、通電電流の減少によって接点保持の能力が低下する。また、軽量化のために吸引コイルおよび保持コイルにアルミ線を使用するものもあるが、銅線と同等の性能を得るためにはアルミ線の線径を太くすることから大型となり、アルミは銅と比較して融点が低いため長時間通電により温度上昇する保持コイルにおいては耐熱性の低下が課題である。【解決手段】吸引コイルにアルミ線を使用して吸引コイルの重量を軽減し、銅線を使用する保持コイルの発熱を隣接するアルミ線の吸引コイルに放熱することにより保持コイルの温度上昇を抑制でき、吸引コイルの熱容量を大きくしたことにより保持コイルの熱容量を小さくすることができるため、保持コイルの線径を縮小することにより小型化を図る。【選択図】図１

Description

本願は、スタータ用マグネットスイッチに関するものである。

スタータ用マグネットスイッチは、電気エネルギを機械エネルギに変換し、そのエネルギと内部に組み込まれたばねの動作とを利用して接点を開閉するものであり、その開閉により、バッテリからのエネルギをスタータのモータ部へ給電、遮断している。
スタータ用マグネットスイッチとしては、励磁コイルとして可動鉄心を吸引するための磁力を発生する吸引コイルと、メイン接点が閉じた後、可動鉄心を保持するための磁力を発生する保持コイルを備え、吸引コイル、および保持コイルに電流が流れることによって可動鉄心を吸引し、可動鉄心に連動して可動接点が閉じられると、吸引コイルの両端の電位がほぼ等しくなり吸引コイルへの通電は停止され、保持コイルによって作られる磁束によって可動鉄心を保持することによって可動接点が閉じた状態が維持される構成のものが知られている。

スタータ用マグネットスイッチは、スタータと共に軽量の物が求められている。これに応えるために、例えば、特許文献１に記載のスタータ用のマグネットスイッチでは、吸引コイルと保持コイルとのそれぞれをアルミ線によって構成することが提案されていた。

この特許文献１より以前に、軽量化のために、銅線で作成されていた保持コイルをアルミ線に置き換えることが提案されていた。この特許文献１は、保持コイルに使用されるアルミ線に比較して吸引コイルに使用される銅線の比重が大きいため、過酷な外部振動を受けた場合に、吸引コイルが振動して断線する恐れがあるという問題、および吸引コイルに使用されるコイル材質と保持コイルに使用されるコイル材質とが異なるため、巻き線設備に要するコストが増大するという問題に対して、軽量化を進めると共に作業効率を良くするために、吸引コイルと保持コイルとのそれぞれをアルミ線によって形成することを提案するものである。

特開２００９−２２４１１６号公報

しかしながら、アルミ線は、銅線に比べて電気抵抗率が高いため、銅線と同等の電気特性を得るためにはアルミ線の線径を銅線の線径よりも大きくする必要がある。このため、軽量化が達成されても装置が大型になるという問題がある。また、スタータ用マグネットスイッチの保持コイルは、可動鉄心を保持するために予め定められた時間にわたって電流を流し続けることがあり、通電による発熱によって温度が上昇し、電気抵抗が増加することにより通電電流が減少してしまい、接点保持の能力が低下することがある。そのため、マグネットスイッチを小型化すると熱容量が減少することにより耐熱性が低下してしまうという課題がある。また、保持コイルをアルミ線によって形成した場合、アルミ線の融点は銅線の融点よりも低いことから、温度上昇による耐熱性の低下が問題となる。

本願は、上述のような問題を解決するための技術を開示するものであり、吸引コイルと保持コイルとのそれぞれに銅線を使用するスタータ用マグネットスイッチよりも軽量で、吸引コイルと保持コイルとのそれぞれにアルミ線を使用するスタータ用マグネットスイッチよりも小型のスタータ用マグネットスイッチを提供することを目的とする。

本願に開示されるスタータ用マグネットスイッチは、メイン接点に接続され前記メイン接点の開閉を行う可動鉄心、前記可動鉄心を吸引するための磁力を発生する吸引コイル、および前記メイン接点が閉じた後に前記可動鉄心を保持するための磁力を発生する保持コイルを備え、前記吸引コイルをアルミ線によって形成し、前記保持コイルを銅線によって形成したことを特徴とするものである。

本願に開示されるスタータ用マグネットスイッチによれば、吸引コイルに銅線より比重が小さいアルミ線を使用することで吸引コイルの重量を軽減することができ、保持コイルの通電による発熱を近接する熱容量が大きいアルミ線を使用した吸引コイルに放熱することにより保持コイルの温度上昇を抑制でき、更に吸引コイルの熱容量を大きくしたことにより保持コイルの熱容量を小さくすることができるため、保持コイルの線径の縮小によりマグネットスイッチの小型軽量化ができる。

実施の形態１によるマグネットスイッチの概略的な構成を示す部分断面図である。実施の形態１によるマグネットスイッチが使用されているスタータの電気回路図である。

実施の形態１
図１はこの実施の形態１に係るスタータ用マグネットスイッチの部分断面図である。
スタータ用マグネットスイッチ１は、スタータのモータ回路に設けられるメイン接点の開閉をするもので、通電により磁力を発生させる吸引コイル２、および保持コイル３と、それらのコイルが巻回されるボビン４と、巻回されたボビン４を保持するケース５、およびケース５の開放端側に固定鉄心６がケース５に嵌着されており、固定鉄心６のケース５との反対側にキャップ７が取り付けられ、ケース５により保持されており、キャップ７にはバッテリに接続されるＢ端子８、モータ側に接続されるＭ端子９、吸引コイル２と保持コイル３とが接続されるＳ端子１０、およびＭ端子９と吸引コイル２が接続されるコネクタ１１が構成されている。

この実施の形態１の吸引コイル２にはアルミ線が使用されている。アルミ線を使用することによって、従来の銅線の吸引コイルと同等の吸引力を得るために、銅線よりも線径を太くしている。すなわち、銅線と同等の抵抗値にするためには銅線の断面積の約１．６倍にする。吸引コイル２の断面積を従来の銅線の断面積よりも大きくすることによって、吸引コイル２の熱容量を大きくすることになり、隣接する保持コイル３の通電発熱よる温度上昇を抑制することができる。

保持コイル３には銅線が使用されている。保持コイル３は、ボビン４に巻回されている。保持コイル３は、吸引コイル２の内側に巻回されているため、保持コイル３の通電によって発生した熱は、保持コイル３に接触したボビン４、および吸引コイル２に熱伝達される。吸引コイル２に対して、保持コイル３を内側に設けるか、あるいは外側に設けるかについては、保持コイル３の放熱効率を見た場合、吸引コイル２の内側に保持コイル３を設けた場合の方が、吸引コイル２の外径側に保持コイル３を設けた場合よりも放熱効率が良くなり、保持コイル３の温度上昇を抑制することができる。
すなわち、保持コイル３と吸引コイル２とは同心に巻回されて、ボビン４の外側に設けられ、保持コイル３が吸引コイル２の内側に隣接して配置されている。

次にマグネットスイッチの使用例について説明する。図２は、概略的なスタータの電気回路図を示したものである。
図２に於いて、図１に於ける符号と同一符号は、夫々同一又は相当部分を示す。
スタータ用マグネットスイッチ１の動作について次に説明する。エンジンを始動する要求によって、始動スイッチ１４が閉路され、バッテリ１３の電流が、始動スイッチ１４を経由してスタータ用マグネットスイッチ１の吸引コイル２、および保持コイル３にＳ端子１０を通じて通電される。吸引コイル２、および保持コイル３に電流が流れることによって磁界が発生する。吸引コイル２および保持コイル３に発生した磁界によって可動鉄心１２が吸引される。可動鉄心１２が吸引されて移動することによって、可動鉄心１２と同期して動く可動接点１５が、Ｂ端子８とＭ端子９に当接しスタータ用マグネットスイッチ１が閉路され、スタータモータ１６に電流が供給される。スタータモータ１６は、電流が供給されることによって回転を開始する。

前述のようにスタータ用マグネットスイッチ１の閉路と同時に吸引コイル２および保持コイル３の磁界によって可動鉄心１２が吸引されて移動し、可動接点１５がＢ端子８とＭ端子９を接続することによって、コネクタ１１とＳ端子１０の電位がほぼ同じとなり、吸引コイル２に電流がほぼ流れなくなる。一方、保持コイル３にはＳ端子１０からグランドに電流が流れ続けるため可動鉄心１２は吸引され続け可動接点１５は閉路を保持した状態を保つ。
スタータモータ１６の回転力によりエンジン（図示せず）が始動した後、始動スイッチ１４が開路されると、Ｓ端子１０へ電圧の印加がなくなり保持コイル３に通電されなくなり、リターンバネ１７の付勢力により可動接点１５が初期位置に押し戻され、プランジャーバネ１８の付勢力により可動鉄心１２が初期の位置へ押し戻される。

ここで、吸引コイル２に、銅線の比重よりも小さな比重のアルミ線を使用することによって、吸引コイル２の重量を軽減することができ、また、銅線を使用した保持コイル３の通電による発熱を、銅線によるコイル構成の熱容量よりも大きな熱容量のアルミ線による吸引コイル２を隣接させることによって放熱を行わせて保持コイル３の温度上昇を防ぐことができる。さらに、吸引コイル２の熱容量を大きくしたことによって保持コイル３の熱容量を小さくすることができることから保持コイル３の線径の縮小によってスタータ用マグネットスイッチ１の小型軽量化を達成することが可能になる。

なお、実施の形態において使用している「アルミ線」は、アルミまたはアルミを主成分とする金属からなる金属線を示すものである。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１スタータ用マグネットスイッチ、２吸引コイル、３保持コイル、４ボビン、５ケース、６固定鉄心、７キャップ、８Ｂ端子、９Ｍ端子、１０Ｓ端子、１１コネクタ、１２可動鉄心、１３バッテリ、１４始動スイッチ、１５可動接点、１６スタータモータ、１７リターンバネ、１８プランジャーバネ

Claims

メイン接点に接続され前記メイン接点の開閉を行う可動鉄心、前記可動鉄心を吸引するための磁力を発生する吸引コイル、および前記メイン接点が閉じた後に前記可動鉄心を保持するための磁力を発生する保持コイルを備え、前記吸引コイルをアルミ線によって形成し、前記保持コイルを銅線によって形成したことを特徴とするスタータ用マグネットスイッチ。
前記保持コイルと前記吸引コイルとが同心に巻回され、前記保持コイルが前記吸引コイルの内側に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ用マグネットスイッチ。