JP7417351B2 - 電磁継電器 - Google Patents

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。電磁継電器は、ハウジングと、接点装置と、接点装置を駆動する電磁駆動装置と、を備えている。接点装置及び電磁駆動装置は、ハウジングの内部に配置されている（特許文献１参照）。

特許第５９３８７４５号公報

電磁駆動装置に電圧が印加された状態、すなわち、通電時には、接点装置及び電磁駆動装置が発熱する。接点装置及び電磁駆動装置が発熱すると通電容量が低下するため、接点装置及び電磁駆動装置の発熱を効率的に逃がす必要がある。

本発明の課題は、通電時における接点装置又は電磁継電器の発熱を効率的に逃がすことができる電磁継電器を提供することにある。

（１）本発明の一態様に係る電磁継電器は、ハウジングと、接点装置と、磁石と、第１ヨークと、電磁駆動装置と、を備えている。ハウジングは、収容部を含む。接点装置は、収容部に配置されている。磁石は、収容部の周囲に配置され、収容部の内部に磁界を発生させる。第１ヨークは、磁石に接続され、収容部の周囲に配置されている。電磁駆動装置は、第２ヨークを含み、ハウジングにおいて収容部に隣接して配置され、接点装置を駆動する。磁石、第１ヨーク、及び第２ヨークの少なくともいずれかは、ハウジングから露出する露出部を含む。

この電磁継電器では、磁石、第１ヨーク、及び第２ヨークの少なくともいずれかがハウジングから露出する露出部を含むため、露出部から接点装置又は電磁駆動装置の発熱をハウジングの外部に効率的に逃がすことができる。また、例えば、ハウジングの外部から冷却管等の冷却部材を露出部に接触させることも可能になるので、この場合は、接点装置又は電磁駆動装置の発熱をハウジングの外部にさらに効率的に逃がすことができる。

（２）好ましくは、収容部を区画する接点ケースをさらに備え、第１ヨークは、露出部を含み、接点ケースに支持されている。この場合は、第１収容部及び露出部を簡単な構成で形成することができる。

（３）好ましくは、露出部は、ハウジングの外部に向かって突出する突出部を含む。この場合は、ハウジングの外部に向かって露出部を突出させることで露出部の表面積が大きくなるので、接点装置又は電磁継電器の発熱をハウジングの外部にさらに効率的に逃がすことができる。

（４）好ましくは、ハウジングは、他の部材に接触して装着される装着部を含み、露出部は、装着部から露出している。この場合は、露出部が装着部から露出しているので、例えば、電磁継電器が取り付けられる取付板などの他の部材に接点装置又は電磁継電器の発熱を効率的に逃がすことができる。

本発明によれば、通電時における接点装置又は電磁継電器の発熱を効率的に逃がすことができる電磁継電器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る電磁継電器の断面図である。 接点ケースの平面図である。 電磁継電器からカバー及び接点カバーを取り除いたときの平面図である。 第１ヨークの斜視図である。 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。 変形例に係るカバー及び接点カバーを取り除いたときの電磁継電器の平面図である。 変形例に係る電磁継電器の断面図である。 変形例に係る電磁継電器を接触方向から見た平面図である。 変形例に係る電磁継電器を他の部材に装着したときの側面図である。 変形例に係る電磁継電器を他の部材に装着したときの側面図である。 変形例に係る電磁継電器を他の部材に装着したときの側面図である。

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、１対の磁石４と、第１ヨーク５と、駆動軸６と、電磁駆動装置７と、を備えている。なお、以下の説明において、駆動軸６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。なお、本実施形態では、図１における下方は、接触方向Ｚ１である。また、図１における上方は、開離方向Ｚ２である。接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２の詳細については後述する。

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。ケース２ａは、側面の一部が側方に開口した開口部２ｃを含む（図３参照）。開口部２ｃの詳細については後述する。

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６、及び電磁駆動装置７が収容されている。

ハウジング２は、接点装置３が配置される収容部２ｄを含む。収容部２ｄは、本実施形態では、ハウジング２内に配置された接点ケース１１によって区画されている。接点ケース１１の上方は、接点カバー１２によって覆われている。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。

図２は、接点ケース１１の平面図である。図１及び図２に示すように、接点ケース１１は、底部１１ａと、円筒部１１ｂと、壁部１１ｃと、ヨーク支持部１１ｄと、第１接点支持部１１ｅと、第２接点支持部１１ｆ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。

円筒部１１ｂは、軸方向に筒状に延びている。円筒部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。円筒部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６が軸方向に貫通する。

壁部１１ｃは、底部１１ａから板状に上方に延びている。壁部１１ｃは、平面視において略矩形状であり、壁部１１ｃ及び底部１１ａによって収容部２ｄが区画されている。

ヨーク支持部１１ｄは、壁部１１ｃに隣接した位置に配置されている。詳細には、ヨーク支持部１１ｄは、第１接点支持部１１ｅ及び第２接点支持部１１ｆの上方かつ壁部１１ｃの外側に配置されている。

第１接点支持部１１ｅ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１１ｅ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１１ｆは、第１接点支持部１１ｅと左右対称形状であるため、説明を省略する。

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。

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、板状の部材を折り曲げて形成されている。 第１固定端子１４は、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１１ｅ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、収容部２ｄ内で、第１接点支持部１１ｅの上部に配置されている。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、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１１ｆ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固定端子１５は、第１固定端子１４と左右対称形状であるため、説明を省略する。

可動接触片１６は、第１可動接点１６ａと、第２可動接点１６ｂ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。

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。

接触片保持部１７は、図１に示すように、駆動軸６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６とを連結する。接触片保持部１７は、ホルダ２４と、接点バネ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６の鍔部６ａとによって挟持されている。接点バネ２５は、ホルダ２４の底部と駆動軸６の鍔部６ａとの間に配置され、駆動軸６及び可動接触片１６を開離方向Ｚ２側に向けて付勢する。

図３は、電磁継電器１００からカバー２ｂ及び接点カバー１２を取り除いたときの平面図である。１対の磁石４は、図３に示すように、収容部２ｄの周囲に配置されている。本実施形態では、１対の磁石４は、接点ケース１１の壁部１１ｃの周囲において、互いに左右方向に対向する位置に配置されている。詳細には、１対の磁石４は、壁部１１ｃにおいて円筒部１１ｂに近づく方向に凹んで形成された凹部１１ｇに配置されている。凹部１１ｇは、図２にように、ヨーク支持部１１ｄに隣接する位置に形成されている。１対の磁石４は、永久磁石であり、収容部２ｄの内部に磁界を発生させる。１対の磁石４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から開離するときに発生するアークを所定方向に引き伸ばすために設けられている。

第１ヨーク５は、磁性体であり、図１及び図３に示すように、１対の磁石４に接続され、収容部２ｄの周囲に配置されている。本実施形態では、第１ヨーク５は、接点ケース１１の壁部１１ｃの周囲に配置されている。

図４は、第１ヨーク５の斜視図である。第１ヨーク５は、平面視において略Ｕ字形状であり、板状の部材を折り曲げて形成されている。第１ヨーク５は、基部５ａと、１対の側部５ｂと、足部５ｃと、を含む。基部５ａは、左右方向に延びている。１対の側部５ｂは、基部５ａの両端において互いに対向するように配置されている。１対の側部５ｂは、軸方向において接点ケース１１のヨーク支持部１１ｄと重なり、内側面が１対の磁石４に接触している。足部５ｃは、１対の側部５ｂのそれぞれの両端において接触方向Ｚ１に延びて形成されている。足部５ｃは、接点ケース１１の壁部１１ｃの外側で接点ケース１１の底部１１ａ及びヨーク支持部１１ｄに接触して支持されている。

第１ヨーク５は、少なくとも一部がハウジング２から露出する露出部８を含む。本実施形態における露出部８は、第１ヨーク５の基部５ａの外側面５ｄによって構成されている。すなわち、第１ヨーク５の基部５ａは、外側面５ｄがハウジング２の外部に露出するように構成されている。具体的には、露出部８は、図３に示すように、ケース２ａの開口部２ｃから露出している。開口部２ｃは、第１ヨーク５の基部５ａの外側面５ｄに対向するケース２ａの側面を略矩形状に切り欠いて形成されている。

駆動軸６は、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿って延びている。駆動軸６は、接触片保持部１７を介して可動接触片１６に連結されている。駆動軸６は、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。

電磁駆動装置７は、接点装置３を駆動する。詳細には、電磁駆動装置７は、電磁力によって駆動軸６とともに可動接触片１６を接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に移動させる。電磁駆動装置７は、ハウジング２内において、収容部２ｄ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７は、接点ケース１１の下方に配置されている。

電磁駆動装置７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、第２ヨーク３７と、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。収容部３３ａは、軸方向において、接点ケース１１の円筒部１１ｂの貫通孔１８と重なる。収容部３３ａ内には、駆動軸６の一部が配置されている。

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６が軸方向に貫通して、駆動軸６に一体移動可能に連結されている。可動鉄心３４は、駆動軸６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、収容部３３ａ内に配置された環状鉄心３８によって軸方向の移動が案内される。

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、第２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。

第２ヨーク３７は、磁性体であり、ハウジング２内でスプール３３の周囲に配置されている。第２ヨーク３７は、ヨーク３７ａと、ヨーク３７ｂと、を含む。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。ヨーク３７ａは、図示しない複数のねじ部材によって、接点ケース１１の底部１１ａに固定されている。ヨーク３７ａは、左右方向において円筒部１１ｂの下部と重なる。ヨーク３７ａは、環状鉄心３８に接続されている。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、固定鉄心３５に接続されている。ヨーク３７ｂは、両側部の上端がヨーク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い場合は、付勢部材３６によって可動鉄心３４の接触方向Ｚ１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５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６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、本実施形態に係る電磁継電器１００では、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に接触した状態、すなわち、通電時における接点装置３の発熱を、露出部８によってハウジング２の外部に効率的に逃がすことができる。具体的には、通電時における接点装置３の発熱は、接点ケース１１又は１対の磁石４から第１ヨーク５に伝達される。そして、第１ヨーク５に伝達された接点装置３の発熱は、露出部８からハウジング２の外部に逃がすことができる。ここでは、露出部８がハウジング２から露出しているので、接点装置３の発熱を効率的に逃がすことができる。これにより、接点装置３の発熱による通電容量の低下を抑制することができる。

また、露出部８を設けることで、例えば、ハウジング２の外部から冷却管等の冷却部材を露出部８に接触するように配置することもできる。この場合は、接点装置３の発熱をハウジング２の外部にさらに効率的に逃がすことができる。

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７の構成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、１対の磁石４、第１ヨーク５、第２ヨーク３７の形状、或いは配置が変更されてもよい。また、第１ヨーク５及び第２ヨーク３７の少なくとも一方は、露出部８を含むことが好ましい。しかしながら、１対の磁石４、第１ヨーク５、及び第２ヨーク３７の少なくともいずれかが露出部８を含んでいればよい。また、露出部８の位置や形状等に合わせてハウジング２の開口部２ｃの形状も変更されてもよい。また、前記実施形態及び以下に記載する変形例を適宜組み合わせて、露出部８を構成してもよい。

図６は、第１変形例に係るカバー２ｂ及び接点カバー１２を取り除いたときの電磁継電器１００の平面図である。第１変形例に係る露出部８は、ハウジング２の外部に向かって突出する突出部８ａを含む。その他の構成は、前記実施形態と同様である。突出部８ａは、例えば、第１ヨーク５の一部を折り曲げて形成されている。この場合は、露出部８の表面積が大きくなるので、接点装置３の発熱をハウジング２の外部にさらに効率的に逃がすことができる。なお、突出部８ａの形状は、露出部８の表面積が大きくなるような形状であればよい。

また、図７に示すように、例えば、突出部８ａは、第２ヨーク３７のヨーク３７ａの一部をハウジング２の外部に向かって突出させて形成してもよい。この場合は、電磁駆動装置７の発熱をハウジング２の外部に効率的に逃がすことができる。

図８は、第２変形例に係る電磁継電器１００を接触方向Ｚ１から見た平面図である。図９は、第２変形例に係る電磁継電器１００を他の部材４０に装着したときの側面図である。他の部材４０とは、例えば、電磁継電器１００を使用する電気機械の取付板である。ハウジング２は、固定部２ｅと、装着部２ｆと、を含む。固定部２ｅは、図示しないねじ部材によって他の部材４０に固定される。装着部２ｆは、他の部材４０に接触して装着される。ここでの装着部２ｆは、ハウジング２のカバー２ｂの開離方向Ｚ２側の表面である。露出部８は、装着部２ｆから露出している。すなわち、第２変形例では、カバー部２ｂに第１ヨーク５の形状に対応する形状の開口部２ｃが形成されており、第１ヨーク５の開離方向Ｚ２側の表面が装着部２ｆから露出している。

この場合は、第１ヨーク５を介して接点装置３の発熱を他の部材４０に効率的に逃がすことができる。また、露出部８を他の部材４０と接触するように構成することで、例えば、冷却管を設けて露出部８を冷却する場合の冷却管の設計が容易になる。また、露出部８に突出部８ａを設けた場合に比べて、他の部材の邪魔になる可能性が低い。

なお、他の部材４０は、絶縁性を有する材料で形成されていることが好ましい。また、通電容量によっては、他の部材４０の材質や大きさ等を適宜調整する必要がある。また、図７に示すように、１対の磁石４を装着部２ｆから露出させて、露出部８として構成してもよい。また、図１０及び図１１に示すように、第１ヨーク５の形状は、接点装置３の構成に応じて適宜変更することができる。すなわち、露出部８の形状は、接点装置３の構成に応じて適宜変更することができる。また、例えば、装着部２ｆがハウジング２のケース２ａの接触方向Ｚ１側の表面に設けられる場合、第２ヨーク３７を装着部２ｆから露出させて、第２ヨーク３７を他の部材４０に接触させて配置してもよい。

本発明によれば、通電時における接点装置又は電磁継電器の発熱を効率的に逃がすことができる電磁継電器を提供することができる。

２ ハウジング
２ｄ 収容部
２ｆ 装着部
３ 接点装置
４ １対の磁石（磁石の一例）
６ 第１ヨーク
７ 電磁駆動装置
８ 露出部
８ａ 突出部
１１ 接点ケース
３７ 第２ヨーク
１００ 電磁継電器

Claims (3)

1. 収容部を含むハウジングと、
   前記収容部に配置された接点装置と、
   前記収容部の周囲に配置され、前記収容部の内部に磁界を発生させる磁石と、
   前記磁石に接続され、前記収容部の周囲に配置された第１ヨークと、
   第２ヨークを含み、前記ハウジングにおいて前記収容部に隣接して配置され、前記接点装置を駆動する電磁駆動装置と、
   を備え、
   前記磁石及び前記第１ヨークは、前記ハウジングから露出する露出部を含む、
   電磁継電器。
2. 前記露出部は、他の部材と接触可能である、
   請求項１に記載の電磁継電器。
3. 前記収容部を区画する接点ケースをさらに備え、
   前記第１ヨークは、前記露出部を含み、前記接点ケースに支持されている、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。

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