JP4521815B2 - 電磁リレー - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板等に実装される電磁リレーに関するものである。

従来より、モータやソレノイドなどの制御で、導通状態を切替える電磁リレーとしては、特許文献１に開示されているようなリレーがあり、その構成は、コイル、コア、ヨークで構成された電磁石とその電磁石で吸引されるアマチュアとこのアマチュアに復元力を作用させる可動接点バネとその先端部に連結された可動接点と、可動接点に対向する位置に配置された固定接点と、固定接点に導通した固定接点端子と、可動接点と導通した可動接点端子からなる。また特許文献１の図８で示されるように、可動接点端子は、可動接点バネと一体となった構造をしたものがある。

しかしながら、モータやソレノイドなどの制御で、数十アンペアを通電する電磁リレーでは、通電パスを形成する接点や、端子、可動バネなどの発熱、および、コイルからの発熱による温度上昇が生じる。近年、リレーの小型化と高容量（大電流）化の相反する要求への対応のなか、温度上昇による動作不良が懸念され、リレー内部の温度上昇を低減する必要がある。これには、リレー内部で発生した熱を外部に導出し、放熱させることが必要であり、各種構造が考案されてきた。例えば、特許文献２に開示された電磁リレーがある。可動接点を先端に有する可動接点バネと板状部を有する可動接点端子が、ヨークの一面で、可動バネの基端部と可動接点端子の板状部をカシメにて結合する構造で、その可動接点端子に、熱伝導性の良好な材料を用い、基板へ内部の熱を伝達させることを期待している。

実開平０３−０８６５４５号公報 特開２００４−１７２０３６号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている電磁リレーでは、可動接点端子に、たとえ、熱伝導性の良好な材料を用いたとしても、リレー外部に露出している部分は、基板接続部分のみであり、リレー内部の可動接点バネとの接続部に対して、体積も、表面積も極めて小さいため、基板への熱伝導も、端子表面からの放熱も、十分な期待はできない。さらに、リレー底面を形成するベースとの接触も、ベースの端子挿入口付近のみであり、リレー筐体への熱伝導、および、リレー筐体からの放熱も期待できない。そこで、本発明は、小型化を図りつつ、十分な放熱性を確保し、高容量（大電流）化でき、かつ、製造性の良好なる電磁リレーを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題の解決のため、電磁リレーの構成、特に外部接続端子の固定方法を検討した結果なされたものである。

本発明の電磁リレーは、コアとコイルとヨークとアマチュアと前記アマチュアに機械係合した可動接点を装備した可動バネからなる電磁ブロックと前記可動接点と当接する固定接点組と前記電磁ブロックと前記固定接点組とそれらを搭載固定するベースと外装カバーで構成され、前記可動バネと前記アマチュアと前記ヨークが通電路の一部を形成し、前記電磁ブロック、ならびに、前記固定接点組が、前記ベースに構成された外部接続端子を介して、外部に接続され、前記ベースは、少なくとも１枚の板状導電材料から切断、曲げ加工で成形された前記外部接続端子を電気的絶縁材料にてインサートモールド成形してなり、前記外部接続端子には、前記ベースからプリント基板面に垂直な方向に、切起こされた前記固定接点を有し、可動接点用外部接続端子は、前記ヨークの前記プリント基板面に平行に形成された延長部と直接接触可能なように、前記ベースから前記プリント基板面に平行に露出した面を有することを特徴とする。また本発明の電磁リレーは、前記可動接点用外部接続端子の露出した面と前記ヨークの延長部は、直接接触面にて、カシメまたは、溶接にて結合固定することを特徴としている。

または、本発明の電磁リレーは、前記固定接点組は、常閉用の常閉固定接点と常開用の常開固定接点からなり、前記常閉固定接点に当接する常閉可動接点と前記常開固定接点に当接する常開可動接点を有し、前記常閉可動接点と前記常開可動接点が分離独立していることを特徴とする。

また、本発明の電磁リレーは、前記外部接続端子のうちコイル用外部接続端子と前記電磁ブロックに装備されたコイル端子は、プレスフィット、または、溶接、はんだにて接合することを特徴としている。さらに、前記コイル用外部接続端子と前記コイル端子の接合がプレスフィットの場合、前記コイル用外部接続端子の前記コイル端子の接合部は、プレスフィット用貫通穴を有し、前記ベースの前記コイル端子の挿入面と反対面の前記電気的絶縁材料には、前記外部接続端子のプレスフィット用貫通穴と同寸法の開口面の穴が、前記電気的絶縁材料を貫通しない深さにて形成されていることを特徴とする。

本発明は、以上のような構成から、下記の有利な効果が実現できる。まず、外部接続端子をインサートモールドしているため、外部接続端子と電気的絶縁材料との接触面積が大きく、密着性も良いため、外部接続端子の熱が、ベース全体に伝達し易く、ベース全体からの放熱も行われ、電磁リレー内部温度の低下に貢献する。さらに、外部接続端子をベースからプリント基板面に垂直な方向に、切起こした固定接点を設けると外部接続端子から固定接点までの距離が短くなり、外部接続端子でのジュール発熱を低減できる。また、可動接点用外部接続端子は、ヨーク延長部と直接接触可能なように、ベースから露出し、可動接点用外部接続端子とヨークは、直接接触面にて、カシメまたは、溶接にて結合固定することで、コイルからの発熱ならびに、可動接点から可動バネ、ヨークを経由する通電路での発熱を効率よく外部接続端子ならびにベースの電気的絶縁材料部に伝達できるようになる。

また固定接点組は、常閉用の常閉固定接点と常開用の常開固定接点からなり、常閉固定接点に当接する常閉可動接点と常開固定接点に当接する常開可動接点を有し、常閉可動接点と常開可動接点が分離独立している場合は、一方の可動接点が閉成状態の時、もう一方の可動接点は、電流の通電がなく、冷却状態となり、接点消耗を低減できるようになる。

また外部接続端子は、少なくとも１枚の板状導電材料から切断、曲げ加工で成形することから、部材の扱いが容易となり、リール状または、短冊状に成形すれば、自動化も容易となる。

またコイル端子をプレスフィット、または、溶接、はんだにてコイル用外部接続端子に接合することで、コイル端子を直接電磁リレー外部に引き出す場合より、コイルで発生した熱をコイル用外部接続端子部にて、放熱を促進することができる。

またコイル用外部接続端子とコイル端子は、プレスフィットにて接合する場合には、狭所部での溶接やはんだ接合など細かな作業が不要となり、またはんだを用いないため、リレー内部の温度上昇時に接合部のはんだ溶融は、起こりえず接合部外れの発生は解消される。さらに、コイル用外部接続端子とコイル端子のプレスフィット接合部において、電気的絶縁材料の穴は、リレー底面まで貫通させていないので、リレー封止用熱硬化性樹脂の浸入もなく、気密不良、接触不良を発生させることもない。

次に、本発明による電磁リレーについて、具体的な例を挙げて説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電磁リレーの分解斜視図である。電磁リレーは、図１に示すように、コア１（視野上、図示されていない）とコイル２とヨーク３とアマチュア４とアマチュア４に機械係合した可動接点５を装備した可動バネ６からなる電磁ブロック７と可動接点５と当接する常閉固定接点８ａと常開固定接点８ｂからなる固定接点組８と電磁ブロック７と固定接点組８とを搭載固定するベース９と外装カバー１０で構成され、電磁ブロック７、ならびに、固定接点組８が、ベース９に構成された外部接続端子１１（可動接点用外部接続端子１１ａ，常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ，常開固定接点用外部接続端子１１ｃ，コイル用外部接続端子１１ｄ）を介して、外部に接続されている。また、可動バネ６とアマチュア４とヨーク３が通電路の一部を形成しており、ヨーク延長部３ａが、可動接点用外部接続端子１１ａと直接接触し、カシメによって機械係合されている。また、コイル端子１２とコイル用外部接続端子１１ｄは、プレスフィットで接合されている。ここで、プレスフィット接合とは、コイル端子１２のプレスフィット接合部が弾性を有し、コイル用外部接続端子１１ｄの接合部に、機械的に圧接状態で電気的に接続される接合方法である。なお、コイル端子１２とコイル用外部接続端子１１ｄの接合は、プレスフィット以外にも、レーザー溶接、アーク溶接、抵抗溶接などの溶接や、はんだ接合なども適用可能である。

図２は、ベース９の構造を示す斜視図であり、外部接続端子１１（可動接点用外部接続端子１１ａ，常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ，常開固定接点用外部接続端子１１ｃ，コイル用外部接続端子１１ｄ）は、耐熱性樹脂、または、セラミックなどの電気的絶縁材料１３で固定されている。なお、外部接続端子１１の構造を理解しやすくするため、電気的絶縁材料１３は、破線で示してある。常閉固定接点部８ａ、および、常開固定接点部８ｂは、プリント基板面に垂直方向に切起こされた形態で配置され、可動接点用外部接続端子１１ａは、ヨーク延長部３ａと直接接触するように、電気的絶縁材料１３表面に露出している。なお、可動接点用外部接続端子１１ａに設けられた貫通穴は、ヨーク延長部３ａとのカシメ用穴１４である。コイル用外部接続端子１１ｄのコイル端子接合部１５には、プレスフィット用穴１６が設けてある。以上のような外部接続端子１１（可動接点用外部接続端子１１ａ，常閉固定接点用外部接続端子１１ｂ，常開固定接点用外部接続端子１１ｃ，コイル用外部接続端子１１ｄ）が、電気的絶縁材料１３でインサートモールドされ、ベース９を形成している。尚、図１、図２において、外部接続端子のプリント基板接続部の形状は、ガルウイング形状で図示しているが、Ｊベンド形状、または、ベース側面から引き出されプリント基板に対して垂直に曲げられた略Ｌ字形状、または、ベース底面から引き出されプリント基板に対して平行に曲げられた略Ｌ字形状などの端子形状でもよい。

図３は、コイル端子プレスフィット接合部の構造を示す断面図である。電気的絶縁材料１３表面に配置されたコイル用外部接続端子１１ｄのコイル端子接合部１５には、貫通したプレスフィット用穴１６があり、その下側の電気的絶縁材料１３には、外部接続端子と同一寸法の穴が下面に貫通しない状態で設けられている。電気的絶縁材料部にも穴が設けられていることにより、コイル用外部接続端子１１ｄとコイル端子は、十分な摺動距離を持って、プレスフィット接合を行うことができ、接触の信頼性が向上する。また、電気的絶縁材料を下面まで貫通させていないので、下面からの封止用熱硬化性樹脂の浸入もなく、気密不良、接触不良も発生しない。

図４は、本発明の実施例２に係る電磁リレーの斜視図であり、外装カバーは省略してある。常閉用と常開用の２種類の固定接点８ａ、８ｂを有し、常閉固定接点８ａに当接する常閉可動接点５ａと常開固定接点８ｂに当接する常開可動接５ｂ点を有し、常閉可動接点５ａと常開可動接点５ｂが分離独立している例である。図１の形態では、可動接点は、常に通電状態であり、常に接点が高温状態となっているため、可動接点の消耗にとって、有利ではないが、本発明の実施例２では、どちらか一方の可動接点は、必ず、通電されていないため、その間、接点温度が低下し、接点消耗にとって、有利となる。

本発明は、モータやソレノイドなど、数十アンペア程度の比較的大きな電流の駆動制御が必要な自動車電装が主な用途のほか、産業機器、家電機器などにも利用可能である。

本発明の実施例１に係る電磁リレーの分解斜視図。 本発明の実施例１に係る電磁リレーのベースの構造を示す斜視図。 本発明の実施例１に係る電磁リレーのベースのコイル端子プレスフィット接合部の構造を示す断面図。 本発明の実施例２に係る電磁リレーの斜視図。

符号の説明

１ コア
２ コイル
３ ヨーク
３ａ ヨーク延長部
４ アマチュア
５ 可動接点
５ａ 常閉可動接点
５ｂ 常開可動接点
６ 可動バネ
７ 電磁ブロック
８ 固定接点組
８ａ 常閉固定接点
８ｂ 常開固定接点
９ ベース
１０ 外装カバー
１１ 外部接続端子
１１ａ 可動接点用外部接続端子
１１ｂ 常閉固定接点用外部接続端子
１１ｃ 常開固定接点用外部接続端子
１１ｄ コイル用外部接続端子
１２ コイル端子
１３ 電気的絶縁材料
１４ カシメ用穴
１５ コイル端子接合部
１６ プレスフィット用穴

Claims (4)

1. コアとコイルとヨークとアマチュアと前記アマチュアに機械係合した可動接点を装備した可動バネからなる電磁ブロックと前記可動接点と当接する固定接点組と前記電磁ブロックと前記固定接点組とを搭載固定するベースと外装カバーで構成され、前記可動バネと前記アマチュアと前記ヨークが通電路の一部を形成し、前記電磁ブロック、ならびに、前記固定接点組が、前記ベースに構成された外部接続端子を介して、外部に接続され、前記ベースは、少なくとも１枚の板状導電材料から切断、曲げ加工で成形された前記外部接続端子を電気的絶縁材料にてインサートモールド成形してなり、前記外部接続端子には、前記ベースからプリント基板面に垂直な方向に、切起こされた前記固定接点を有し、可動接点用外部接続端子は、前記ヨークの前記プリント基板面に平行に形成された延長部と直接接触可能なように、前記ベースから前記プリント基板面に平行に露出した面を有し、前記可動接点用外部接続端子の露出した面と前記ヨークの延長部は、直接接触面にて、カシメまたは、溶接にて結合固定することを特徴とする電磁リレー。
2. 前記固定接点組は、常閉用の常閉固定接点と常開用の常開固定接点からなり、前記常閉固定接点に当接する常閉可動接点と前記常開固定接点に当接する常開可動接点を有し、前記常閉可動接点と前記常開可動接点が分離独立していることを特徴とする請求項１に記載の電磁リレー。
3. 前記外部接続端子のうちコイル用外部接続端子と前記電磁ブロックに装備されたコイル端子は、プレスフィット、または、溶接、はんだにて接合することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁リレー。
4. 前記コイル用外部接続端子と前記コイル端子の接合がプレスフィットの場合、前記コイル用外部接続端子の前記コイル端子の接合部は、プレスフィット用貫通穴を有し、前記ベースの前記コイル端子の挿入面と反対面の前記電気的絶縁材料には、前記外部接続端子のプレスフィット用貫通穴と同寸法の開口面の穴が、前記電気的絶縁材料を貫通しない深さにて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁リレー。

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