JP5987631B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁石のオン／オフ動作により電気接点を開閉して電気回路を流れる電流を断続する電磁継電器に関する。

従来技術として、特許文献１に記載された電磁継電器が公知である。
この電磁継電器は、内蔵するコイルが励磁されて電磁石を形成するソレノイドと、このソレノイドのオン／オフ動作、すなわち、コイルの励磁／非励磁に応じて開閉される電気接点と、この電気接点を内部に組み込んだ樹脂製の接点カバー等より構成される。
電気接点は、接点カバーに取り付けられる２本の端子ボルトを介して電気回路（例えばスタータのモータ回路）に接続される一組の固定接点と、この一組の固定接点より反ソレノイド側に配置される可動接点とで構成され、この可動接点がソレノイドのオン／オフ動作に応じて一組の固定接点間を電気的に断続する。

ところで、電気接点を組み込んだ接点カバー（以下、カバーＡＳＳＹと呼ぶ）をソレノイドに組み付ける時に、意図せず製品内部に混入した絶縁性の異物が接点面に残留することがあり、その異物が原因となって電気接点の導通不良を生じる恐れがある。そこで、カバーＡＳＳＹをソレノイドに組み付ける前に、カバーＡＳＳＹに対してエアブローによる異物除去を実施している。

特開２００６−１８５８１６号公報

上記の特許文献１に記載された電磁継電器は、接点カバーに可動接点の移動を案内するガイド壁が設けられている。すなわち、可動接点の周囲（四方向）が接点カバーのガイド壁に囲まれている。よって、可動接点が一組の固定接点から開離した時（接点オフ時）に可動接点と固定接点の接点面同士の間に形成される空間は、接点カバーのガイド壁と可動接点および固定接点の接点面同士とで五方向が囲まれた形状となり、空気だまりを形成している。このため、カバーＡＳＳＹに対しエアブローを実施しても、可動接点と固定接点の接点面同士の間に形成される空間を空気が通り抜けることはできない。言い換えると、空気だまりとなる空間に空気の滞留が生じるため、エアブローによる異物の排出効果が薄れてしまい、良好に異物を排出することができないという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、組付け工程内でのエアブローによる異物の排出効果を高めることができる電磁継電器を提供することにある。

本発明の電磁継電器は、電気回路を開閉するための電気接点と、内蔵するコイルが励磁されて電磁石を形成するソレノイドと、このソレノイドに組み付けられて、内部に電気接点を収容する絶縁性の接点カバーとを備える。
電気接点は、電気回路の高電位側に接続される第１の固定接点と、電気回路の低電位側に接続される第２の固定接点と、第１の固定接点および第２の固定接点より軸方向の反ソレノイド側に配置されて、ソレノイドのオン／オフ動作に応じて第１の固定接点と第２の固定接点との間を電気的に断続する可動接点とで構成される。

第１の固定接点と第２の固定接点の端面同士が所定の間隔を有して対向する方向を接点間方向と定義し、第１の固定接点および第２の固定接点の接点表面と平行に接点間方向と直交する方向を接点幅方向と定義した時に、接点カバーは、可動接点の接点間方向への移動を規制する第１ガイド壁と、可動接点の接点幅方向への移動を規制する第２ガイド壁とを有し、可動接点は、接点間方向の両端面および接点幅方向の両側面が、それぞれ第１ガイド壁の摺動面および第２ガイド壁の摺動面に案内されて軸方向に可動する。

上記の電磁継電器において、可動接点が第１の固定接点および第２の固定接点から開離した接点オフ時に可動接点と第１の固定接点および第２の固定接点との間に形成される空間を接点内空間と呼び、第１の固定接点および第２の固定接点より軸方向の反可動接点側に形成される空間を接点外空間と呼ぶ時に、接点カバーには、接点内空間と接点外空間とを連通する連通溝が第２ガイド壁の摺動面に形成されていることを特徴とする。

本発明の電磁継電器は、接点カバーに設けられる第２ガイド壁の摺動面に連通溝を形成し、その連通溝を通じて接点内空間と接点外空間とが連通しているので、エアブローで吹き付けた空気の通り道が確保される。すなわち、接点オフ時に可動接点と第１、第２の固定接点との間に形成される接点内空間は、第１ガイド壁と第２ガイド壁によって周囲三方向が囲まれているが、連通溝を通じて接点外空間と連通することで、空気だまりが形成されることはない。これにより、エアブローによって吹き付けられた空気が接点内空間に滞留することはなく、連通溝を通って接点外空間へ流れ出るため、エアブローによる異物の排出効果が向上する。

また、製品化された電磁継電器を繰り返し使用することで絶縁性を持つ磨耗粉が発生した場合でも、可動接点の動作に伴って連通溝を通る空気の流れが生じるため、接点間に磨耗粉が残留し難くなる。その結果、接点オン時の導通が確保されるので、電磁継電器の信頼性が向上する。
さらに、接点カバーの第２ガイド壁に連通溝を形成することで、大電流の遮断時に発生するアークによる接点カバーの炭化を防止できる効果も期待できる。

接点幅方向に切断した実施例１に係る電磁継電器の断面図である。 接点間方向に切断した実施例１に係る電磁継電器の断面図である。 カバーＡＳＳＹを内側から見た平面図である。 接点カバー（固定接点を省略した状態）を内側から見た平面図である。 接点カバー（可動接点および固定接点を省略した状態）を内側から見た平面図である。 接点幅方向に切断した実施例２に係る電磁継電器の断面図である。 接点間方向に切断した実施例２に係る電磁継電器の断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
この実施例１は、本発明の電磁継電器をスタータのモータ回路に使用した一例である。 なお、モータ回路は、バッテリからスタータのモータ（図示せず）へ電流を流すための電気回路である。
以下、図１〜図５を参照して電磁継電器１の構成を説明する。
電磁継電器１は、内蔵するコイル２が励磁されて電磁石を形成するソレノイドＳＬと、このソレノイドＳＬのオン／オフ動作、すなわち、コイル２の励磁／非励磁に応じて開閉作動するメイン接点（後述する）と、このメイン接点を内部に組み込んだ接点カバー３等より構成される。

ソレノイドＳＬは、軸方向の一端側（図示右側）に底面４ａを有し、軸方向の他端側が開口する有底円筒状のソレノイドケース４と、このソレノイドケース４の内部に収容される前記コイル２と、このコイル２の他端側に磁気通路を形成する円環状のグランドプレート５と、ソレノイドケース４の底面４ａに当接してコイル２の内周に配置される固定鉄心６と、この固定鉄心６に対向してコイル２の内周を軸方向に可動する可動鉄心７と、この可動鉄心７と固定鉄心６との間に配置されるリターンスプリング８と、可動鉄心７に固定されるシャフト９等より構成される。
ソレノイドケース４は、コイル２の外周に磁気通路を形成するヨークを兼ねている。このソレノイドケース４は、例えば、絞り加工によって製造され、軸方向一端側の内径より他端側の内径の方が若干大きく形成される。つまり、軸方向一端側の肉厚より他端側の肉厚の方が若干薄く形成され、その肉厚の差分だけソレノイドケース４の内周面に段差が形成されている。

コイル２は、例えば、エナメル被覆された銅線を樹脂製のボビン１０に巻回して形成され、一方のコイル端部が図１に示すターミナル端子１１に接続され、他方のコイル端部が、例えばグランドプレート５の表面に溶接されてアース電位に接続される。なお、一方のコイル端部と同様に、他方のコイル端部が接続されるターミナル端子を設けて、このターミナル端子をアース電位に接続する構成でも良い。
ターミナル端子１１の先端側（反コイル側）は、接点カバー３に形成されるスリット状の貫通孔１２（図３参照）を通って接点カバー３の外部に引き出され、例えば、スタータリレー（図示せず）を介してバッテリに接続される。

グランドプレート５は、ボビン１０を形成する樹脂部材１３にインサート成形され、樹脂部材１３より露出する径方向の外周面がソレノイドケース４の内周面と接触して配置される。また、板厚方向のコイル側端面がソレノイドケース４の内周面に形成された段差に当接してコイル側の軸方向位置が規制されている。
固定鉄心６は、鉄等の強磁性体によって形成され、反可動鉄心側の端面がソレノイドケース４の底面４ａに溶接または接着等によって固定されている。
可動鉄心７は、固定鉄心６と同じく、鉄等の強磁性体によって形成され、リターンスプリング８の反力によって反固定鉄心方向（図１の左方向）へ付勢されている。
シャフト９は、可動鉄心７とは別体の樹脂部材により形成され、一端側の端部が可動鉄心７の端面に穿設された嵌合孔に圧入嵌合して固定されている。

メイン接点は、図２に示す様に、２本の端子ボルト１４、１５を介してモータ回路に接続される一組の固定接点１６、１７と、この一組の固定接点１６、１７の間を電気的に断続する可動接点１８とで構成される。
２本の端子ボルト１４、１５は、モータ回路の高電位側（バッテリ側）に接続されるＢ端子ボルト１４と、モータ回路の低電位側（モータ側）に接続されるＭ端子ボルト１５である。Ｂ端子ボルト１４とＭ端子ボルト１５は、それぞれ、接点カバー３に形成された貫通孔に挿通されて、接点カバー３の外部に取り出されたねじ山にかしめワッシャ１９、２０を係合して接点カバー３に固定される。

一組の固定接点１６、１７は、Ｂ端子ボルト１４の端面に溶接等によって機械的かつ電気的に接続される第１の固定接点１６と、Ｍ端子ボルト１５の端面に溶接等によって機械的かつ電気的に接続される第２の固定接点１７である。この第１の固定接点１６と第２の固定接点１７は、図３に示す様に、２本の端子ボルト１４、１５の中心を通る接点カバー３の径方向（図示上下方向）に互いの端面同士が所定の間隔を有して対向配置される。なお、図３に破線で示すハッチング領域は、接点オン時に可動接点１８と第１の固定接点１６および第２の固定接点１７とが当接する接点面の範囲を示している。
可動接点１８は、図２に示す様に、一組の固定接点１６、１７より軸方向の反ソレノイド側（図示左側）に配置され、接点圧スプリング２１の荷重を受けてシャフト９の端面に押圧されている。

接点圧スプリング２１は、接点カバー３に設けられた円錐台形を有する接点受け部２２の周囲に配置され、接点オン時に可動接点１８と一組の固定接点１６、１７との間に接点圧を付与する。
なお、接点圧スプリング２１のセット荷重をＦ１、リターンスプリング８のセット荷重をＦ２とすると、Ｆ１＜Ｆ２である。よって、コイル２が非励磁の時は、図２に示す様に、可動接点１８が一組の固定接点１６、１７から開離して接点受け部２２の端面に押圧されている。すなわち、実施例１の電磁継電器１は、コイル２が非励磁の状態でメイン接点が開成（オフ）する常開接点型である。

接点カバー３は、電気絶縁性を有する樹脂材料によってモールド成形され、ソレノイドケース４の開口部を塞いでソレノイドケース４にかしめ固定される。
以下、第１の固定接点１６と第２の固定接点１７の端面同士が対向する方向を接点間方向と定義し、第１の固定接点１６および第２の固定接点１７の接点表面と平行に接点間方向と直交する方向を接点幅方向と定義する（図３〜図５参照）。
また、図１および図２に示す可動接点１８と固定接点１６、１７の板厚方向（図示左右方向）において、可動接点１８と固定接点１６、１７とが対向する側を接点面側と呼び、その反対側、つまり、可動接点１８の反固定接点側（図示左側）および固定接点１６、１７の反可動接点側（図示右側）をそれぞれ反接点面側と呼ぶ。

接点カバー３の内側には、図４および図５に示す様に、可動接点１８の接点間方向への移動を規制する第１ガイド壁２３と、可動接点１８の接点幅方向への移動を規制すると共に、第１の固定接点１６および第２の固定接点１７の接点幅方向の両側面を支持する第２ガイド壁２４とが設けられている。なお、図４は、第１の固定接点１６および第２の固定接点１７を省略した状態、つまり、可動接点１８の全体形状が見える状態で接点カバー３を内側（ソレノイド側）から見た軸方向の平面図であり、図５は、接点圧スプリング２１、可動接点１８、および一組の固定接点１６、１７を省略した状態の接点カバー３を内側（ソレノイド側）から見た軸方向の平面図である。

第１ガイド壁２３は、図２に示す様に、軸方向の端面（図示右端面）がＢ端子ボルト１４およびＭ端子ボルト１５の軸方向端面と同一高さに設けられている。すなわち、Ｂ端子ボルト１４に接続される第１の固定接点１６の接点面側の表面、および、Ｍ端子ボルト１５に接続される第２の固定接点１７の接点面側の表面は、それぞれ第１ガイド壁２３の軸方向端面に当接している。
第２ガイド壁２４は、第１ガイド壁２３より軸方向の端面が高く設けられている。言い換えると、第２ガイド壁２４の端面は、第１ガイド壁２３の端面より軸方向ソレノイド側へ突き出ており、且つ、第１の固定接点１６および第２の固定接点１７の反接点面側の表面より軸方向ソレノイド側へ延設されている（図１参照）。

第１ガイド壁２３と第２ガイド壁２４によって接点間方向と接点幅方向への移動が規制される可動接点１８は、接点間方向の両端面および接点幅方向の両側面がそれぞれ第１ガイド壁２３の摺動面２３ａおよび第２ガイド壁２４の摺動面２４ａに案内されて軸方向に可動する（図４参照）。従って、可動接点１８が第１の固定接点１６および第２の固定接点１７から開離する接点オフ時に可動接点１８と第１の固定接点１６および第２の固定接点１７との間に形成される空間は、周囲三方向が第１ガイド壁２３と第２ガイド壁２４とによって囲まれている。この空間を接点内空間Ｓｉと呼び、第１の固定接点１６および第２の固定接点１７の反接点面側に形成される空間を接点外空間Ｓｏと呼ぶ時に、第２ガイド壁２４の摺動面２４ａには、図１に示す様に、接点内空間Ｓｉと接点外空間Ｓｏとを連通する連通溝２５が形成されている。この連通溝２５は、図３〜図５に示す様に、第２ガイド壁２４の接点間方向の両端部、つまり、接点内空間Ｓｉの最も奥まった部分に対応して断面矩形状に凹設されている。

次に、電磁継電器１の作動を説明する。
スタータリレーがオンすると、バッテリよりターミナル端子１１に電力が供給されてコイル２が励磁され、電磁石が形成されることによって磁化された固定鉄心６と可動鉄心７との間に吸引力が働く。その結果、リターンスプリング８の荷重に抗して可動鉄心７が固定鉄心６に吸引され、図１の右方向へ移動する。この可動鉄心７の移動により、可動接点１８が接点圧スプリング２１の荷重を受けて一組の固定接点１６、１７に当接することでメイン接点が閉成（オン）する。

スタータリレーがオフすると、ターミナル端子１１への電力の供給が停止してコイル２が非励磁となるため、可動鉄心７がリターンスプリング８の反力を受けて反固定鉄心方向へ押し戻される。この可動鉄心７の移動がシャフト９を介して可動接点１８に伝達されると、可動接点１８が接点圧スプリング２１の反力に抗して一組の固定接点１６、１７から開離することでメイン接点が開成（オフ）する。一組の固定接点１６、１７から開離した可動接点１８は、接点受け部２２の端面に押圧されて静止する。

（実施例１の作用および効果）
実施例１の電磁継電器１は、カバーＡＳＳＹをソレノイドＳＬに組み付けて構成され、その組付け工程内でエアブローが実施される。このエアブローは、絶縁性の異物が可動接点１８および一組の固定接点１６、１７の接点面に残留することを防止するために実施するもので、カバーＡＳＳＹ単体の状態、つまり、カバーＡＳＳＹをソレノイドＳＬに組み付ける前に行われる。なお、接点カバー３に２本の端子ボルト１４、１５を取り付け、且つ、接点圧スプリング２１と可動接点１８および一組の固定接点１６、１７を組み付けた構成部品をカバーＡＳＳＹと呼ぶ。

実施例１の電磁継電器１は、接点カバー３に設けられる第２ガイド壁２４の摺動面２４ａに連通溝２５が形成され、その連通溝２５を通じて、接点オフ時に形成される接点内空間Ｓｉと接点外空間Ｓｏとが連通している。これにより、エアブローで吹き付けた空気の通り道が確保される。すなわち、接点オフ時に形成される接点内空間Ｓｉは、第１ガイド壁２３と第２ガイド壁２４とによって周囲三方向が囲まれている（可動接点１８と固定接点１６、１７を含めて五方向が囲まれている）が、連通溝２５を通じて接点外空間Ｓｏと連通することで、接点内空間Ｓｉに空気だまりが形成されることはない。

特に、連通溝２５は、摺動面２４ａの接点間方向の両端部に凹設される、言い換えると、接点内空間Ｓｉの最も奥まった位置に対応して形成されるため、エアブローによって吹き付けられた空気が接点内空間Ｓｉに滞留することはなく、接点内空間Ｓｉから連通溝２５を通って接点外空間Ｓｏへ効果的に異物を排出できる。
また、エアブローを実施する際に、工程内の設備により可動接点１８を動作させると、接点内空間Ｓｉの容積変化が生じるため、連通溝２５を通る空気の流れが促進されて、異物の排出効果が更に高まる。

また、第２ガイド壁２４の摺動面２４ａに連通溝２５を形成したことにより、組付け工程内でのエアブローによる異物の排出効果を向上できるだけでなく、製品完成後の作動によって発生する磨耗粉の接点面への残留を抑制できる効果もある。すなわち、製品化された電磁継電器１を繰り返し使用することで磨耗粉（例えば樹脂部品の磨耗粉、あるいは酸化した接点磨耗粉など）が発生した場合でも、可動接点１８の動作に伴って連通溝２５を通る空気の流れが生じるため、接点間に磨耗粉が残留し難くなる。その結果、接点オン時の導通が確保されるため、電磁継電器１の信頼性が向上する。
さらに、第２ガイド壁２４の摺動面２４ａに連通溝２５を凹設したことで、大電流の遮断時に発生するアークによる接点カバー３の炭化を防止できる効果も期待できる。

以下、本発明に係る実施例２を説明する。
（実施例２）
なお、実施例１と同一の部品には、実施例１と同一の符号を付しており、詳細な説明は実施例１を参照する。
この実施例２に示す電磁継電器１は、図７に示す様に、コイル２が非励磁の時に、接点圧スプリング２１に付勢される可動接点１８が一組の固定接点１６、１７に当接してメイン接点が閉成する、いわゆる常閉接点型の一例である。

コイル２が励磁されると、磁化された固定鉄心６に可動鉄心７が吸引されて図示左方向へ移動し、その可動鉄心７の移動によってシャフト９が可動接点１８を押圧する。その結果、接点圧スプリング２１の付勢力に抗して可動接点１８が一組の固定接点１６、１７より開離してメイン接点が開成する。
この実施例２に示す常閉接点型の電磁継電器１においても、図６に示す様に、第２ガイド壁２４の摺動面に接点内空間Ｓｉと接点外空間Ｓｏとを連通する連通溝２５が形成される。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
実施例１では、本発明の電磁継電器１をスタータのモータ回路に使用した一例を記載したが、電磁継電器１の用途を限定するものではない。すなわち、スタータのモータ回路に限らず、電気回路一般に広く利用できる。

１ 電磁継電器
２ コイル
３ 接点カバー
１６ 第１の固定接点（電気接点）
１７ 第２の固定接点（電気接点）
１８ 可動接点（電気接点）
２３ 第１ガイド壁
２４ 第２ガイド壁
２５ 連通溝
ＳＬ ソレノイド
Ｓｉ 接点内空間
Ｓｏ 接点外空間

Claims (2)

1. 電気回路を開閉するための電気接点と、
   内蔵するコイル（２）が励磁されて電磁石を形成するソレノイド（ＳＬ）と、
   このソレノイド（ＳＬ）に組み付けられて、内部に前記電気接点を収容する絶縁性の接点カバー（３）とを備え、
   前記電気接点は、前記電気回路の高電位側に接続される第１の固定接点（１６）と、前記電気回路の低電位側に接続される第２の固定接点（１７）と、前記第１の固定接点（１６）および前記第２の固定接点（１７）より軸方向の反ソレノイド側に配置されて、前記ソレノイド（ＳＬ）のオン／オフ動作に応じて前記第１の固定接点（１６）と前記第２の固定接点（１７）との間を電気的に断続する可動接点（１８）とで構成され、
   前記第１の固定接点（１６）と前記第２の固定接点（１７）の端面同士が所定の間隔を有して対向する方向を接点間方向と定義し、前記第１の固定接点（１６）および前記第２の固定接点（１７）の接点表面と平行に前記接点間方向と直交する方向を接点幅方向と定義した時に、
   前記接点カバー（３）は、前記可動接点（１８）の前記接点間方向への移動を規制する第１ガイド壁（２３）と、前記可動接点（１８）の前記接点幅方向への移動を規制する第２ガイド壁（２４）とを有し、
   前記可動接点（１８）は、前記接点間方向の両端面および前記接点幅方向の両側面が、それぞれ前記第１ガイド壁（２３）の摺動面（２３ａ）および前記第２ガイド壁（２４）の摺動面（２４ａ）に案内されて軸方向に可動する電磁継電器（１）であって、
   前記可動接点（１８）が前記第１の固定接点（１６）および前記第２の固定接点（１７）から開離した接点オフ時に前記可動接点（１８）と前記第１の固定接点（１６）および前記第２の固定接点（１７）との間に形成される空間を接点内空間（Ｓｉ）と呼び、前記第１の固定接点（１６）および前記第２の固定接点（１７）より軸方向の反可動接点側に形成される空間を接点外空間（Ｓｏ）と呼ぶ時に、
   前記接点カバー（３）には、前記接点内空間（Ｓｉ）と前記接点外空間（Ｓｏ）とを連通する連通溝（２５）が前記第２ガイド壁（２４）の摺動面（２４ａ）に形成されていることを特徴とする電磁継電器。
2. 請求項１に記載された電磁継電器（１）において、
   前記連通溝（２５）は、前記第２ガイド壁（２４）の前記接点間方向の両端部に形成されていることを特徴とする電磁継電器。

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