WO2020090264A1 - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

電磁継電器は、接点装置と、電磁駆動装置と、ハウジングと、ハウジングの外側からハウジングの内側を冷却する冷却部材を配置するための冷却部と、を備える。接点装置は、固定接点を含む固定端子と、固定接点に接触可能な可動接点を含む可動接触片と、を含む。電磁駆動装置は、接点装置を駆動する。ハウジングは、接点装置及び電磁駆動装置を収容する。冷却部は、ハウジングに設けられ、ハウジングの外側からハウジングの内側に向かって凹む溝又は穴形状を有する。

Description

電磁継電器

　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駆動装置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、接点装置と、電磁駆動装置と、ハウジングと、ハウジングの外側からハウジングの内側を冷却する冷却部材を配置するための冷却部と、を備える。接点装置は、固定接点を含む固定端子と、固定接点に接触可能な可動接点を含む可動接触片と、を含む。電磁駆動装置は、接点装置を駆動する。ハウジングは、接点装置及び電磁駆動装置を収容する。冷却部は、ハウジングに設けられ、ハウジングの外側からハウジングの内側に向かって凹む溝又は穴形状を有する。

　この電磁継電器では、冷却部材を配置するための溝又は穴形状の冷却部がハウジングの外側からハウジングの内側に向かって凹んで設けられている。このため、ハウジングに収容された接点装置又は電磁駆動装置などの通電時における発熱源に近い位置に冷却部材を配置することができるので、通電時における発熱源の発熱を簡単な構成で効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　好ましくは、可動接触片は一方向に長い板状部材であり、冷却部は可動接触片の長手方向又は短手方向に沿って延びている。この場合は、冷却部の領域が大きくなるので、発熱源の発熱を効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　好ましくは、ハウジングは接点装置を収容する収容空間を含み、冷却部は収容空間に突出する。この場合は、冷却部が収容空間に突出しているので、接点装置の発熱を効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　好ましくは、電磁継電器は、可動接点が固定接点に接触する第１方向と、可動接点が固定接点から開離する第２方向と、に可動接触片とともに移動可能な駆動軸をさらに備える。ハウジングは、接点装置を収容する収容空間を含む。冷却部は、第１方向及び第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が固定端子又は可動接触片と重なる。この場合は、固定端子又は可動接触片に近接する位置に冷却部が配置されるので、接点装置の発熱をさらに効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　好ましくは、固定端子は、ハウジングから第１方向に露出する第１固定端子と、第１固定端子と可動接触片の長手方向に間隔を隔てて配置されハウジングから第１方向に露出する第２固定端子と、を含む。冷却部は、第１固定端子と第２固定端子の間に配置され、第１方向及び第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が可動接触片と重なる。この場合は、第１固定端子、第２固定端子及び可動接触片に近接する位置に冷却部が配置されるので、接点装置の発熱をさらに効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　好ましくは、電磁継電器は、可動接点が固定接点に接触する第１方向と、可動接点が固定接点から開離する第２方向と、に可動接触片とともに移動可能な駆動軸をさらに備える。ハウジングは、接点装置を収容する収容空間を含む。冷却部は、収容空間の周囲に設けられ、第１方向及び第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が収容空間と重なる。この場合は、収容空間の周囲に冷却部が配置されるので、接点装置の発熱を効率的にハウジングの外部に逃がすことが可能になる。

　本発明によれば、通電時における接点装置又は電磁駆動装置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。 冷却部周辺の拡大断面図である。 電磁継電器を上方から見た図である。 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。 変形例に係る電磁継電器の断面模式図である。 変形例に係る電磁継電器を上方から見た模式図である。 変形例に係る電磁継電器を上方から見た模式図である。 変形例に係る電磁継電器を上方から見た模式図である。

　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、駆動軸４と、電磁駆動装置５と、冷却部６と、を備えている。

　なお、以下の説明において、駆動軸４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。本実施形態におけるハウジング２は、ケース２ａ及びカバー２ｂによって内部が密閉されている。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４、及び電磁駆動装置５が収容されている。

　ハウジング２は、接点装置３を収容する収容空間２ｃを含む。収容空間２ｃ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とカバー２ｂによって囲まれている。接点ケース１１は、絶縁性を有する材料で形成されている。

　接点ケース１１は、底部１１ａと、筒部１１ｂと、第１接点支持部１１ｃと、第２接点支持部１１ｄ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。

　筒部１１ｂは、軸方向に円筒状に延びている。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。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４が軸方向に貫通する。

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

　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１１ｃ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、収容空間２ｃ内で、第１接点支持部１１ｃ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１１ｄ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、一方向に長い板状部材であり、収容空間２ｃ内で左右方向に延びている。可動接触片１６の長手方向は、図１における左右方向と一致する。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４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４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４の鍔部４ａ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４の鍔部４ａとの間に配置され、駆動軸４及び可動接触片１６を開離方向Ｚ２側に向けて付勢する。

　駆動軸４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４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４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５は、接点装置３を駆動する。詳細には、電磁駆動装置５は、電磁力によって駆動軸４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５は、ハウジング２内において、収容空間２ｃ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５は、接点ケース１１の下方に配置されている。

　電磁駆動装置５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、ヨーク３７と、を含む。

　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。

　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４が軸方向に貫通している。可動鉄心３４は、駆動軸４とともに軸方向に移動可能である。

　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、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。

　ヨーク３７は、第１ヨーク３７ａと、第２ヨーク３７ｂと、含む。第１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。第１ヨーク３７ａは、環状鉄心３８に接続されている。第２ヨーク３７ｂは、略Ｕ字形状であり、底部がスプール３３の下方に配置されている。第２ヨーク３７ｂは、両側部の上端が第１ヨーク３７ａに接続されている。

　図２は、冷却部６周辺の拡大断面図である。図３は、電磁継電器１００を上方から見た図である。なお、図３では、収容空間２ｃに配置された可動接触片１６等を模式的に示している。冷却部６は、ハウジング２の外側からハウジング２の内側を冷却する冷却部材４０を配置するために設けられている。冷却部材４０は、例えば冷却管であり、ハウジング２の外側から冷却部６に嵌め込まれている。

　冷却部６は、ハウジング２に設けられ、ハウジング２の外側からハウジング２の内側に向かって凹む溝又は穴形状を有している。本実施形態における冷却部６は、ハウジング２のケース部２ａに設けられている。冷却部６は、ケース２ａの外側からケース２ａの内側に向かって凹む溝形状を有しており、上方が開口している。また、冷却部６は、ケース２ａにおいて可動接触片１６の短手方向に延びており、短手方向が開口している。

　冷却部６は、図２に示すように、収容空間２ｃに突出するように形成されている。また、図２及び図３に示すように、冷却部６は接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が第１固定端子１４と重なる。詳細には、冷却部６は、底部６ａと、側部６ｂと、を含む。底部６ａは、接触方向Ｚ１側の表面が第１固定端子１４に接触している。側部６ｂは、底部６ａから開離方向Ｚ２に延びている。側部６ｂは、内側面の一部がハウジング２内で第１固定端子１４に接触している。また、側部６ｂは、内側面一部が収容空間２ｃに露出するように配置されている。側部６ｂの内側面とは、ハウジング２の内側に位置する面である。なお、冷却部６は、第２固定端子１５側にも設けられている。

　図３に示すように、接点ケース１１の周囲には１対の磁石４２が配置されている。１対の磁石４２は、可動接触片１６の短手方向に互いに対向する位置に配置されている。１対の磁石４２は、永久磁石であり、収容空間２ｃに磁界を発生させる。これにより、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が所定方向に引き伸ばされる。

　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４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４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、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、すなわち通電時には、これらの接点を介して第１固定端子１４、第２固定端子１５、及び可動接触片１６が発熱する。本実施形態に係る電磁継電器１００では、この発熱を冷却部６に冷却部材４０を配置することで効率的に逃がすことができる。

　具体的には、冷却部６に配置された冷却部材４０によって収容空間２ｃが冷却されることで、第１固定端子１４、第２固定端子１５、及び可動接触片１６の発熱を抑制することができる。これにより、通電時において接点装置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。特に本実施形態では、冷却部６が収容空間２ｃに突出しているので、通電時における発熱源に近い位置に冷却部材４０を配置することができる。これにより、冷却部材４０を介して通電時における発熱源の発熱を簡単な構成で効率的に逃がすことが可能になる。また、第１固定端子１４に冷却部６を接触させた場合は、第１固定端子１４の発熱を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、冷却部６は、穴形状であってもよいし、配置が変更されてもよい。例えば、電磁駆動装置５が収容された空間を冷却できるようにハウジング２に冷却部６を設けてもよい。また、冷却部材４０は、例えば、ウレタン、シリコン等の空気よりも熱伝導率の高い部材であってもよいし、水冷式の冷却器又は冷却ファン等であってもよい。また、冷却部材４０は、ハウジング２の冷却部６にインサート成型されていてもよい。

　図５は、第１変形例に係る電磁継電器２００の断面模式図である。図６は、第１変形例に係る電磁継電器２００を上方から見た模式図である。第１変形例では、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２が前記実施形態とは逆である。第１固定端子１１４及び第２固定端子１１５は、軸方向に延びた略円柱形状の端子で構成されており、ハウジング２から接触方向Ｚ１に露出している。第１固定端子１１４と第２固定端子１１５は、可動接触片１６の長手方向に間隔を隔てて配置されている。なお、図５及び図６では、前記実施形態と同様の構成について、前記実施形態と同じ符号を付している。また、図５では、電磁駆動装置の図示を省略している。

　冷却部６は、第１固定端子１１４と第２固定端子１１５の間に配置されている。冷却部６の形状は、前記実施形態と同様であり、ハウジング２の外側からハウジング２の内側に向かって凹む溝形状を有している。第１変形例における冷却部６は、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が可動接触片１６と重なる。

　なお、図７及び図８に示すように、第１変形例に係る電磁継電器２００において、接触方向Ｚ１及び開離方向Ｚ２に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が収容空間２ｃと重なるように収容空間２ｃの周囲に冷却部６を設けてもよい。図７に示すように、可動接触片１６の長手方向の両端に近接する位置に冷却部６を設けてもよいし、図８に示すように、可動接触片１６の短手方向の両端に近接する位置に冷却部６を設けてもよい。いずれの位置に冷却部６を設けた場合でも、冷却部６が第１固定端子１１４、第２固定端子１１５、及び可動接触片１６に近接した位置に配置されるので、通電時における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駆動装置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
２ｃ　　収容空間
２ｆ　　装着部
３　　　接点装置
４　　　駆動軸
５　　　電磁駆動装置
６　　　冷却部
１４，１１４　　第１固定端子（固定接点の一例）
１４ａ　第１固定接点（固定接点の一例）
１５，１１５　　第２固定端子（固定接点の一例）
１５ａ　第２固定接点（固定接点の一例）
１６　　可動接触片
１６ａ　第１可動接点（可動接点の一例）
１６ｂ　第２可動接点（可動接点の一例）
１００，２００　電磁継電器
 

Claims (6)

1. 　固定接点を含む複数の固定端子と、前記固定接点に接触可能な可動接点を含む可動接触片と、を含む接点装置と、
   　前記接点装置を駆動する電磁駆動装置と、
   　前記接点装置及び前記電磁駆動装置を収容するハウジングと、
   　前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングの外側から前記ハウジングの内側に向かって凹む溝又は穴形状を有し、前記ハウジングの外側から前記ハウジングの内側を冷却する冷却部材を配置するための冷却部と、
   を備えた、電磁継電器。
2. 　前記可動接触片は、一方向に長い部材であり、
   　前記冷却部は、前記可動接触片の長手方向又は短手方向に沿って延びている、
   請求項１に記載の電磁継電器。
3. 　前記ハウジングは、前記接点装置を収容する収容空間を含み、
   　前記冷却部は、前記収容空間に突出する、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。
4. 　前記可動接点が前記固定接点に接触する第１方向と、前記可動接点が前記固定接点から開離する第２方向と、に前記可動接触片とともに移動可能な駆動軸をさらに備え、
   　前記冷却部は、前記第１方向及び前記第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が前記固定端子又は前記可動接触片と重なる、
   請求項３に記載の電磁継電器。
5. 　前記固定端子は、前記ハウジングから前記第１方向に露出する第１固定端子と、前記第１固定端子と間隔を隔てて配置され前記ハウジングから前記第１方向に露出する第２固定端子と、を含み、
   　前記冷却部は、前記第１固定端子と前記第２固定端子の間に配置され、前記第１方向及び前記第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が前記可動接触片と重なる、
   請求項４に記載の電磁継電器。
6. 　前記可動接点が前記固定接点に接触する第１方向と、前記可動接点が前記固定接点から開離する第２方向と、に前記可動接触片とともに移動可能な駆動軸をさらに備え、
   　前記ハウジングは、前記接点装置を収容する収容空間を含み、
   　前記冷却部は、前記収容空間の周囲に設けられ、前記第１方向及び前記第２方向に沿った方向から見たとき、少なくとも一部が前記収容空間と重なる、
   請求項１又は２に記載の電磁継電器。
    

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