WO2012147400A1

WO2012147400A1 - 電磁連結装置

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Publication number: WO2012147400A1
Application number: PCT/JP2012/054351
Authority: WO
Inventors: 高井　和彦
Original assignee: サンデン株式会社
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-11-01
Also published as: JP2012233498A; KR101523950B1; EP2696090B1; EP2696090A1; KR20130135389A; US20140049125A1; US9515534B2; CN103492745B; JP5765706B2; EP2696090A4; CN103492745A

Abstract

　本発明は、電磁連結装置に関し、詳しくは、端子部材の圧入による結線構造に関する。本発明に係る電磁連結装置は、電磁コイル５の巻線の端部５ａ，５ｂを端子ケースの溝に嵌め込む一方、前記溝に交差する溝に端子部材１９ａ，１９ｂを圧入することで、端子部材１９ａ，１９ｂに保持したリード線１８ａ，１８ｂと巻線の端部５ａ，５ｂとを導通させる。そして、アルミニウム線で構成される電磁コイル５の巻線の両端に、エナメル銅線で構成される端子配線５１ａ，５１ｂを接続し、この端子配線５１ａ，５１ｂを巻線の端部５ａ，５ｂとして、端子部材１９ａ，１９ｂの黄銅製接続片２９ａ，２９ｂに接続させる。ここで、端子配線５１ａ，５１ｂと接続片２９ａ，２９ｂとは、熱膨張率の近い同種の金属材料で構成されるから、温度変化によって導通不良が発生することを抑制でき、また、電磁コイル５の巻線をアルミニウム線とすることで、電磁連結装置を軽量化できる。

Description

電磁連結装置

　本発明は、電磁コイルが内設された環状のヨークと、該ヨークに固定された絶縁性の端子ケースとを含む電磁石を備えた電磁連結装置に関し、詳しくは、電磁コイルと端子部材との結線構造に関する。

　従来、電磁連結装置における結線構造として、例えば、特許文献１に開示されるものがあった。
　特許文献１に開示される電磁連結装置は、端子ケース内に導いた電磁コイルの巻線の両端を、端子ケース内に形成した溝内に折り曲げ、前記溝に交差する溝に対してリード線を接続した端子部材を押し込むことで、前記端子部材に形成したスリットに電磁コイルの巻線の両端を嵌め込み、端子部材（リード線）と電磁コイルの巻線の両端とを結線する。

特許第３０６９０４４号公報

　ここで、電磁コイルの巻線としてエナメル銅線を用い、黄銅製の端子部材に接続させる場合、銅と黄銅とは同種の金属であって熱膨張率が近似するため、温度変化が発生しても、端子部材と電磁コイルの巻線との間における導通を維持できる。
　しかし、電磁連結装置の軽量化を図るために、電磁コイルの巻線を、例えば銅線からアルミニウム線に変更した場合、端子部材の材料である黄銅よりもアルミニウムの熱膨張率が高いため、温度上昇したときには、アルミニウム巻線が膨張することで端子部材のスリットを拡張し、逆に、温度低下すると、アルミニウム巻線が収縮することで、端子部材のスリットと巻線との間に隙間が生じ、電磁コイルの巻線と端子部材との間での導通が断たれる可能性があった。

　そこで、本発明は、端子部材の圧入による結線構造において、電磁コイルの材料として、端子部材の材料とは異種の金属材料を用いつつ、温度変化に対して、端子部材における導通を安定的に維持できる電磁連結装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明に係る電磁連結装置は、電磁コイルが内設された環状のヨークと、前記ヨークに固定された絶縁性の端子ケースとからなる電磁石を備えた電磁連結装置であって、
　前記端子ケースは、前記端子ケース内部に導いた前記電磁コイルの巻線の両端部それぞれを互い離れる向きに曲げて嵌め込む第１の溝部と、前記第１の溝部に交差する第２の溝部とが形成される一方、
　前記第２の溝部に嵌め込まれる一対の端子部材を有し、前記端子部材には前記巻線の端部に導通させるリード線が接続されると共に、前記端子部材は、前記第２の溝部を横断する前記巻線の端部それぞれを嵌め込むスリットが形成された接続片を有し、
　前記電磁コイルの巻線を構成する材料と前記接続片を構成する材料とが異種の金属材料であり、前記電磁コイルの巻線の両端部それぞれに、前記接続片を構成する材料と同種の金属材料で構成した端子配線を接続し、前記端子配線を前記第１の溝部に嵌め込み、さらに前記スリットに前記端子配線を嵌め込むようにした。

　このような構成では、電磁コイルの巻線の両端部それぞれに端子配線を接続し、端子配線を接続片のスリットに嵌め込んで、端子部材に接続したリード線と電磁コイルの巻線とを導通させる。ここで、接続片のスリットに嵌め込まれる端子配線、及び、接続片は、相互に同種の金属材料で構成される一方、電磁コイルの巻線は、端子配線及び接続片を構成する金属材料とは異種の金属材料で構成される。

　本発明に係る電磁連結装置によれば、端子配線と接続片とは同種の金属材料で構成されるから、相互に熱膨張率が近く、温度変化に対して同様に長さ、体積が変化するから、温度変化に伴ってスリットが拡張されたり、端子配線と接続片との間に隙間が生じたりすることを抑制でき、端子配線（電磁コイルの巻線）と接続片（リード線）との導通を安定的に維持できる。また、電磁コイルの巻線は、接続片及び端子配線を構成する材料とは異種の金属材料で構成できるので、例えば、アルミニウム系材料などの軽量な金属材料を用いることで、電磁連結装置の軽量化を図ることが可能となる。

本発明の実施形態における電磁連結装置を示す断面図である。図１の電磁連結装置の電磁コイルを示す斜視図である。図１の電磁連結装置の電磁コイルと電磁コイルを収納するリング体を示した分解斜視図である。図１の電磁連結装置の電磁石を示す正面図である。図１の電磁連結装置の電磁石におけるコネクタを示す分解斜視図である。図５に示したコネクタの組み立て状態を示す斜視図である。図５に示したコネクタと蓋とを示す分解斜視図である。本発明の実施形態における配線構造を示す概略図である。図８の配線構造を適用したコイルボビンを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。

　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、実施形態における電磁連結装置（電磁クラッチ）を示す断面図であり、この電磁連結装置は、自動車用冷房装置を構成する冷媒圧縮機において、動力源から圧縮機の駆動軸への動力の伝達を制御する装置である。

　この電磁連結装置１００は、図示しない圧縮機のハウジングに対して取付板１を介して固定したヨーク３を備えている。
　ヨーク３の環状溝３ａには、電磁コイル５が内設される。圧縮機ハウジングの円筒部５００には、環状溝１０６ａを有するロータ６００が、軸受７００を介して回転自在にかつ軸方向への移動を規制されて支持され、環状溝１０６ａには、ヨーク３が遊嵌されている。

　一方、円筒５００を貫通する圧縮機の駆動軸８００の先端部には、鍔付き円筒状のハブ１０９をボルト２１０で固定してある。
　ハブの鍔１０９ａに装着した板バネ１１１には、全体を輪板状に形成されたアーマチュア１１２が、摩擦面１１２ａをロータ６００の摩擦面１０６ｂに対向させて装着されている。
　プーリ１１５は、自動車エンジンのクランク軸上に設けられたプーリとベルトを介して連結されており、エンジンの回転によってロータ６００と共に回転するように構成されている。

　コネクタ１１は、ヨーク３と共に電磁石１７０を構成し、電磁コイル５はコネクタ１１を介して外部の電気回路に接続されている。コネクタ１１から導出される２本のリード線（アルミニウム線）１８ａ，１８ｂの端部には、電磁石１７０に電源を供給するためのプラグコネクタ４１が接続されている。
　プラグコネクタ４１を介する電磁コイル５への通電のオン／オフが図示しない駆動回路によって制御され、電磁コイル５に通電することで、アーマチュア１１２がロータ６００に磁気吸着され、ロータ６００の回転が駆動軸８００に伝達するように構成されている。

　ヨーク３は、図２及び図３に示すように、電磁コイル５と、この電磁コイル５を収容する筒形状のリング体６とを有している。
　リング体６は、第１のリング部６ａと、この第１のリング部６ａと所定間隔をもって外側に同軸に配されている第２のリング部６ｂと、第１及び第２のリング部６ａ，６ｂを一側端で相互に接続している有底部６ｃとを有している。

　有底部６ｃ及び取付板１には、電磁コイル５の巻線の両端部５ａ，５ｂを直接貫通させて有底部６ｃの外に導出させる貫通孔７を形成してある。リング体６には、電磁コイル５が嵌め込まれ、その後に樹脂材によってリング体６に電磁コイル５を固定している。
　図４に示すように、取付板１に形成された貫通孔７上方には、コネクタ１１が、例えば、取付板１の貫通孔７部に形成された爪等により、カシメ固定されている。

　コネクタ１１は、図５に示すように、上面が開口されている絶縁性の端子ケース１３と、この端子ケース１３の内部に挿入されている巻線の端部５ａ，５ｂと、ダイオード１５と、２本のリード線１８ａ，１８ｂの一端に接続した２つの導電性（黄銅製）の端子部材１９ａ，１９ｂとを有している。２本のリード線１８ａ，１８ｂの他端には、巻線に電源を供給するためのプラグコネクタ４１が接続される。
　端子ケース１３の底部には、リング体６の中心を含む仮想直線に対して左右対象な位置に一対のケース孔２３が形成され、一対のケース孔２３には、巻線の両端部５ａ，５ｂがそれぞれ挿通される。

　端子ケース１３の内部には、巻線の端部５ａ，５ｂそれぞれを嵌め込む溝であって、一対のケース孔２３からさらにリング体６の中心を含む仮想直線に対して左右方向にそれぞれ延びる一対の第１の溝部２５と、ダイオード１５の両側のリード部１５ａ，１５ｂそれぞれ嵌め込む溝であって、第１の溝部２５に平行に設けた一対の第３の溝部２７とが形成されている。第１の溝部２５には、巻線の端部５ａ，５ｂのそれぞれが互いに離れる向きに曲げられて嵌め込まれ、第３の溝部２７には、ダイオード１５の両側のリード部１５ａ，１５ｂが互いに離れる向きで嵌め込まれる。即ち、巻線の端部５ａ，５ｂと、ダイオード１５のリード部１５ａ，１５ｂは互いに平行になるように、端子ケース１３の内部に嵌め込まれる。

　また、端子ケース１１の内部には、第１及び第３の溝部２５，２７に交差する向きで、かつ、リング体の中心を含む仮想直線を挟んで平行に一対の第２の溝部２８が形成されている。第２の溝部２８には、互いに平行に嵌め込まれるダイオード１５のリード部１５ａ，１５ｂ，及び、巻線の端部５ａ，５ｂの中間部分が横断することになる。
　リード部１５ａ，１５ｂ及び巻線の端部５ａ，５ｂの中間部分は、図５に示すように、上方から一対の端子部材１９ａ，１９ｂを第２の溝部２８に圧入して嵌め込むことによってリード線１８ａ，１８ｂに対して接続される。

　一対の端子部材１９ａ，１９ｂは、絶縁被覆がなされているリード線１８ａ，１８ｂの被覆部を保持する円筒状の保持部３０ａ，３０ｂと、保持部３０ａ，３０ｂと一体的に形成され、断面がＵ字状に形成された接続片２９ａ，２９ｂとからなる。
　接続片２９ａ，２９ｂは、Ｕ字状をなす断面の底部が、リード線１８ａ，１８ｂの延長線上に延びるようにして設けられ、Ｕ字状をなす断面において相互に略平行に対向する側壁には、Ｕ字状断面の開放側に向けて開放し、Ｕ字状をなす断面の底部に向けて延設される一対のスリット１９ｃが、リード線１８ａ，１８ｂの延長方向の前後に形成されている。

　一対のスリット１９ｃのうち先端側に形成されるスリット１９ｃ（第１のスリット）には、第１の溝部２５に嵌め込まれた巻線の端部５ａ，５ｂが嵌め込まれ、保持部３０ａ，３０ｂ側のスリット１９ｃ（第２のスリット）には、第３の溝部２７に嵌め込まれたダイオード１５のリード部１５ａ，１５ｂが嵌め込まれるように、第１の溝部２５と第３の溝部２７との位置関係に合わせて一対のスリット１９ｃを形成してある。
　一対の端子部材１９ａ，１９ｂを第２の溝部２８に嵌め込む場合には、接続片２９ａ，２９ｂのＵ字状をなす断面の開放端が、端子ケース１１の底部に向かうようにして圧入することで、端子部材１９ａ，１９ｂの一対のスリット１９ｃには、図６に示すように、リード部１５ａ，１５ｂ及び巻線の端部５ａ，５ｂの中間部分が圧入されて電気的に接続される。

　即ち、端子部材１９ａ，１９ｂを第２の溝部２８に嵌め込む圧入動作によって、リード線１８ａ，１８ｂに対してダイオード１５及び電磁コイル５の巻線を接続でき、結線作業が容易に行える。
　図６に示したように、端子部材１９ａ，１９ｂの第２の溝部２８への圧入によってリード部１５ａ，１５ｂ及び巻線の端部５ａ，５ｂの中間部分を相互に接続した後に、これらの接続部分を防水構造とするために、図７に示すように、端子ケース１１内を樹脂材４０によってボンディング（封止）し、樹脂材４０が未硬化の状態で端子ケース１１の開口を蓋４２によって閉塞する。

　ここで、図８に示すように、電磁コイル５の巻線はアルミニウム線で構成され、係るアルミニウム巻線の両端に、エナメル銅線（銅線をエナメルで被覆した導線）からなる端子配線５１ａ、５１ｂを接続してあり、この端子配線５１ａ、５１ｂの端部を巻線の端部５ａ，５ｂとしてケース孔２３から端子ケース１１内に導いて第１の溝部２５に嵌め込み、端子部材１９ａ，１９ｂを第２の溝部２８に嵌め込んだときに、接続片２９ａ，２９ｂのスリット１９ｃに端子配線５１ａ、５１ｂが嵌め込まれるようにしてある。
　即ち、電磁コイル５のアルミニウム巻線は、エナメル銅線からなる端子配線５１ａ、５１ｂを介してリード線１８ａ，１８ｂに接続され、端子部材１９ａ，１９ｂにおいては、接続片２９ａ，２９ｂと端子配線５１ａ、５１ｂとが接して導通するようにしてある。
　尚、端子配線５１ａ，５１ｂを構成するエナメル銅線のエナメル被覆は、スリット１９ｃに嵌め込まれるときに、スリット１９ｃによって剥がれ、内部の銅線と接続片２９ａ，２９ｂとが接触して導通するようになっている。

　図９は、図８に示した配線構造を適用したボビン５２を示す。
　図９に示すボビン５２は、筒状部５２ｂと、該筒状部５２ｂの中心軸方向の両端面にそれぞれ連設されたフランジ部５２ａとからなり、フランジ部５２ａと筒状部５２ｂとで形成される環状溝５２ｃ内に、電磁コイル５のアルミニウム巻線が収容される。
　図９において端子配線５１ａは巻き始め側であり、端子ケース１１に一端が保持される端子配線５１ａ（エナメル銅線）の他端を、筒状部５２ｂからフランジ５２ａの外側に導出し、ここで、アルミニウム線で構成される電磁コイル５の巻線の一端（巻き始め側）にコイル端子５３ａのカシメによって接続させてある。

　端子配線５１ａに接続された電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）は、フランジ５２ａに形成した位置決め部５２ｃによって位置決めされつつ、フランジ５２ａの外側に沿って図９で時計回りに延設され、その後、フランジ５２ａに設けた切り欠き５２ｄを介して筒状部５２ｂに戻され、筒状部５２ｂに対して時計回りに巻回される。
　また、電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）の巻き終わりを、筒状部５２ｂからフランジ５２ａの外側に導出し、電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）の巻き終わり側の端部にコイル端子５３ｂのカシメによって温度ヒューズ５５の一端を接続し、更に、温度ヒューズ５５の他端にコイル端子５３ｃのカシメによって端子配線５１ｂの一端を接続してある。

　電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）の巻き終わり、温度ヒューズ５５及び端子配線５１ｂは、フランジ５２ａに形成した位置決め部５２ｃによって位置決めされつつ、フランジ５２ａの外側に沿って図９で時計回りに延設され、端子配線５１ｂの他端を電磁コイル５の外周を介して端子ケース１１内に導くようにしてある。
　尚、フランジ５２ａの外面に沿って延設される電磁コイル５の巻線、温度ヒューズ５５及び端子配線５１ａ、５１ｂは、コイル端子５３ａ～５３ｃと共に樹脂によって封止する。係る樹脂による封止によって、電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）に水が浸入して錆を発生させることを抑制できる。

　また、温度ヒューズ５５を介在させずに、電磁コイル５の巻線（アルミニウム線）の巻き終わりに端子配線５１ｂの一端を接続し、端子配線５１ｂの他端を端子ケース１１内に導くことができる。
　上記のように、アルミニウム線からなる電磁コイル５の巻線の両端に、エナメル銅線からなる端子配線５１ａ、５１ｂを接続し、この端子配線５１ａ、５１ｂをケース孔２３から端子ケース１１内に導いて接続片２９ａ，２９ｂに接続させる。

　ここで、端子配線５１ａ、５１ｂがエナメル銅線で構成されるのに対し、端子配線５１ａ、５１ｂに接続される接続片２９ａ，２９ｂは、黄銅で形成される。即ち、端子配線５１ａ、５１ｂ及び接続片２９ａ，２９ｂは、相互に同種の金属材料（銅系材料）で構成されるのに対し、電磁コイル５の巻線は、端子配線５１ａ、５１ｂ及び接続片２９ａ，２９ｂを構成する金属材料とは異種の材料（アルミニウム系材料）で構成される。
　電磁コイル５の巻線を構成するアルミニウムは、銅よりも軽量であるから、電磁コイル５（電磁石）引いては電磁連結装置を軽量化できる。

　但し、アルミニウム線である電磁コイル５の巻線と、黄銅製の接続片２９ａ，２９ｂとを接触させて導通させるようにすると、相互に熱膨張率が異なる異種金属を接触させることになるから、温度変化が生じたときに、スリット１９ｃを拡張させてしまったり、スリット１９ｃとアルミニウム線との間に隙間が生じることで、アルミニウム線（電磁コイル５の巻線）と黄銅製の接続片２９ａ，２９ｂ（端子部材１９ａ，１９ｂ）との間での導通が断たれる可能性がある。

　これに対し、本実施形態のように、アルミニウム線である電磁コイル５の巻線の両端に、エナメル銅線である端子配線５１ａ、５１ｂを接続し、この端子配線５１ａ、５１ｂと黄銅製の接続片２９ａ，２９ｂとを接続させるようにすれば、端子配線５１ａ、５１ｂと接続片２９ａ，２９ｂとが同種の金属材料で構成され、相互の熱膨張率が近いことから、温度変化によって、スリット１９ｃを拡張させてしまったり、スリット１９ｃと端子配線５１ａ、５１ｂとの間に隙間が生じたりすることを抑制でき、電磁コイル５の巻線とリード線１８ａ，１８ｂとの導通を安定的に維持できる。
　しかも、端子部材１９ａ，１９ｂを第２の溝部２８に圧入することで、電磁コイル５の巻線とリード線１８ａ，１８ｂとを導通させることができるので、結線構造が簡易かつ安価で、かつ、結線作業を容易に行える。

　更に、接続片２９ａ，２９ｂを、展延性に優れた黄銅で構成することで、接続片２９ａ，２９ｂの加工が容易であり、また、接続片２９ａ，２９ｂを構成する黄銅と同種の金属材料であって電気伝導性に優れた銅で端子配線５１ａ、５１ｂを構成することで、接続片２９ａ，２９ｂとの間で優れた導通性を確保できる。
　また、電磁コイル５の巻線の一方端部に、温度ヒューズ５５を介して端子配線５１ｂを接続すれば、圧縮機の焼き付きに伴うクラッチ摩擦面のすべりによる発熱で温度ヒューズ５５が溶断することで、電磁コイル５への通電が遮断され、車両側のベルトの保護が達成できる。

　以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　例えば、電磁連結装置の構造は、図１に示したものに限定されず、電磁石を用いる公知の電磁連結装置に、本発明の結線構造、及び、電磁コイル５の巻線及びその両端の端子配線５１ａ，５１ｂからなる配線構造を適用することが可能である。

　また、上記実施形態では、電磁コイル５及びリード線１８ａ，１８ｂをアルミニウム製とし、接続片２９ａ，２９ｂを黄銅製とし、端子配線５１ａ、５１ｂを銅製としたが、これらの金属材料の組み合わせに限定されるものではなく、電磁コイル５の材料と接続片２９ａ，２９ｂの材料とが異種の金属材料であり、接続片２９ａ，２９ｂの材料と、端子配線５１ａ、５１ｂの材料とが、熱膨張率が近い同種の金属材料であればよい。例えば、電磁コイル５の巻線を、アルミニウム合金製とすることができ、また、黄銅製の接続片２９ａ，２９ｂに対して、銅合金で形成した端子配線５１ａ，５１ｂを組み合わせることができる。
　また、接続片２９ａ，２９ｂは、端子配線５１ａ，５１ｂを構成する金属材料と同種の金属を鍍金したものであってもよい。
　更に、端子配線５１ａ，５１ｂを被覆して絶縁させるための材料は、エナメルの他、ポリウレタンやビニールなどあってもよい。

　１…取付板、３…ヨーク、５…電磁コイル（アルミニウム線）、５ａ，５ｂ…巻線の端部、７…貫通孔、１３…端子ケース、１５…ダイオード、１５ａ，１５ｂ…ダイオードのリード部、１８ａ，１８ｂ…リード線、１９ａ，１９ｂ…端子部材、１９ｃ…スリット、２５…第１の溝部、２７…第３の溝部、２８…第２の溝部、２９ａ，２９ｂ…接続片（黄銅製）、５１ａ、５１ｂ…端子配線（エナメル銅線）、５５…温度ヒューズ、１００…電磁連結装置、１７０…電磁石

Claims

　電磁コイルが内設された環状のヨークと、前記ヨークに固定された絶縁性の端子ケースとからなる電磁石を備えた電磁連結装置であって、
　前記端子ケースは、前記端子ケース内部に導いた前記電磁コイルの巻線の両端部それぞれを互い離れる向きに曲げて嵌め込む第１の溝部と、前記第１の溝部に交差する第２の溝部とが形成される一方、
　前記第２の溝部に嵌め込まれる一対の端子部材を有し、前記端子部材には前記巻線の端部に導通させるリード線が接続されると共に、前記端子部材は、前記第２の溝部を横断する前記巻線の端部それぞれを嵌め込むスリットが形成された接続片を有し、
　前記電磁コイルの巻線を構成する材料と前記接続片を構成する材料とが異種の金属材料であり、前記電磁コイルの巻線の両端部それぞれに、前記接続片を構成する材料と同種の金属材料で構成した端子配線を接続し、前記端子配線を前記第１の溝部に嵌め込み、さらに前記スリットに前記端子配線を嵌め込むことを特徴とする電磁連結装置。
　前記電磁コイルの巻線がアルミニウム系材料で構成され、前記接続片及び端子配線が共に銅系材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の電磁連結装置。
　前記接続片が黄銅で構成され、前記端子配線が銅線で構成されることを特徴とする請求項２記載の電磁連結装置。
　前記電磁コイルの巻線の一方端部に、ヒューズを介して前記端子配線を接続することを特徴とする請求項１記載の電磁連結装置。