JP2021097005A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動ばねのかしめ時の変形を防止する構造を備えた電磁継電器を提供する。
【解決手段】継鉄２２は、可動ばねに挿入されるかしめ用の突起６４と、突起６４に隣接しかつ突起６４より高さが低い段差状の隆起部６８とを有する。隆起部６８を継鉄２２に設けることにより、可動ばねをかしめたときのかしめ方向の寸法変化を低減することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

電磁継電器（リレー）は、コイルに電圧を印加して接点を開閉するように構成されている（例えば特許文献１−５参照）。また電磁継電器には、コイルへの電圧の印加によって可動する可動端子と、２つの固定端子とを有し、可動端子は電圧印加時には一方の固定端子に接触し、電圧が印加されていないときは他方の固定端子に接触するように構成されたものがある（例えば特許文献６−７参照）。

特開２０１２−１４２２０８号公報 特開２０１２−１４２２１０号公報 特開２００６−０５９７０２号公報 特開２０１５−１２５９８５号公報 特開２０１７−０６８９２６号公報 特開２０１４−０４９３１５号公報 特開２０１１−０８１９６１号公報

従来の電磁継電器では、継鉄にプレス成形等によってかしめ用の突起を形成し、該突起を可動ばねに挿入してかしめることによって可動端子を継鉄に固定する。かしめる際のパンチのプレス力等により、比較的薄い金属板からなる可動ばねが変形することがある。

そこで本発明は、可動ばねをかしめる際の該可動ばねの変形を防止する構造を備えた電磁継電器を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、前記電磁石の作動に伴って動作する接極子、前記接極子に取り付けられた可動ばね、及び前記可動ばねに取り付けられた可動接点を備える可動端子と、前記可動接点に対向して配置された固定接点と、前記可動ばねがかしめられる継鉄と、を備え、前記継鉄は、前記可動ばねに挿入されるかしめ用の突起と、前記突起に隣接しかつ前記突起より高さが低い段差状の隆起部とを有する、電磁継電器である。

本開示によれば、継鉄の突起の根元に隣接しかつ突起より高さが低い段差状の隆起部を設けることで、可動ばねをかしめたときのかしめ方向の寸法変化を低減できる。

実施形態に係る電磁継電器の一構成例の斜視図である。 図１の電磁継電器の分解斜視図である。 端子の取り付け方向を示す図である。 ブレーク端子の上面図である。 ブレーク端子の側面図である。 メーク端子の他の構造例を示す図である。 鉄心の配置例を示す上面図である。 鉄心の斜視図である。 可動端子の斜視図である。 可動端子における可動ばねの切断位置の例を示す図である。 継鉄の構造例を示す図である。 巻枠の構造例を示す斜視図である。 図１２の巻枠の側断面図である。 ベースの構造例を示す平面図である。 図１４のベースの側面及び部分断面を示す図である。

図１は、実施形態に係る電磁継電器の構成を示し、図２は図１の分解斜視図である。電磁継電器１０は例えば車載電装用リレーであり、図示しないプリント基板等に実装可能なベース１２と、ベース１２に設けられ、巻枠１４に巻回されたコイル巻線１６及び巻枠１４内に配置された鉄心１８を有する電磁石２０と、鉄心１８の一端に結合された略Ｌ字形状の継鉄２２と、電磁石２０の作動に伴って鉄心１８の他端に対して接離する方向に動作する２つの可動接点２４を備えた可動端子２６と、巻枠１４に取り付けられるとともにコイル巻線１６の両端に接続された２つのコイル端子２８とを有する。

電磁継電器１０は、可動接点２４に対向して配置された固定接点を備え、かつ巻枠１４に取り付けられた固定端子を有する。本実施形態では、２つの固定常閉接点３０を有する第１固定端子（ブレーク端子）３２と、２つの固定常開接点３４を有する第２固定端子（メーク端子）３６とを有する。可動接点２４は、電磁石２０がＯＦＦのときは固定常閉接点３０に接触し、ＯＮのときは固定常開接点３４に接触する。可動端子２６、ブレーク端子３２及びメーク端子３６の各々が２つの接点を有することにより、高い通電性能の電磁継電器１０が得られる。

また電磁継電器１０は、ベース１２に嵌合するように構成され、ベース１２と協働して上述の構成要素を収容するカバー３８を有する。図１ではカバー３８は省略している。

なお本実施形態では便宜上、鉄心１８の軸方向に平行な方向をｚ方向（高さ方向）、ｚ方向に垂直でかつ、２つの可動接点２４又は２つの固定接点３０若しくは３４の配列方向をｙ方向（幅方向）、ｙ方向及びｚ方向の双方に垂直な方向をｘ方向（前後方向）とそれぞれ称する。

図３は、巻枠１４に対する各端子の取り付け方向を示す。従来の電磁継電器では、固定端子は巻枠に対して上方からｚ方向に挿入して固定する場合が多いが、本実施形態では、固定端子３２及び３６の少なくとも一方を巻枠１４に対してｚ方向に交差する方向（ここではｘ方向）に移動させて固定する。より具体的には、巻枠１４は、ｙ方向両側に形成されかつｘ方向、好ましくはｘ方向にのみ開口した第１挿入穴４０を有する。第１固定端子３２は図４に示すように、第１挿入穴４０に対してｘ方向に挿入可能な凸状の第１挿入部４２を有する。

同様に、巻枠１４は、ｙ方向両側に形成されかつｘ方向、好ましくはｘ方向にのみ開口した第２挿入穴４４を有し、第２固定端子３６は第２挿入穴４４に対してｘ方向に挿入可能な凸状の第２挿入部４６を有する。なお、巻枠１４は、ｙ方向両側に形成されかつｘ方向、好ましくはｘ方向にのみ開口した第３挿入穴４８を有し、コイル端子２８は第３挿入穴４８に対してｘ方向に挿入可能な凸状の第３挿入部５０を有してもよい。

ｚ方向から固定端子を挿入する方法では、端子の挿入方向と可動接点の変位方向がほぼ同一となるので、固定端子の固定が確実でないと可動接点が動作したときに固定端子が可動接点の動作方向に変位してしまい、電磁継電器の性能・特性が不都合に変化する場合がある。この現象は特に、電磁継電器の製造工程においてカバーと端子を接着する前の段階で、中間検査を実施したときなどに発生し得る。

これに対し本実施形態では、端子をｘ方向に挿入することで、可動接点が動作しても固定端子が動いてしまうことがなく、電磁継電器の性能・特性のばらつきを抑えられる。また、メーク端子３６、ブレーク端子３２及びコイル端子２８を巻枠１４に対して全てｘ方向に挿入するようにしてもよく、その場合は、巻枠１４の樹脂成形に使用する金型の割り方を単純化できる。なお各挿入部は、圧入によって各挿入穴内に固定されることが好ましい。

また図４に示すように、第１挿入部４２をｙ方向の両側に１つずつ形成し、巻枠１４に２つの第１挿入部４２がそれぞれ挿入される２つの第１挿入穴４０を設けることもできる。これにより、第１固定端子３２はより確実に巻枠１４に対して固定される。

例えば第１固定端子３２をｘ方向に移動させて巻枠１４に取り付ける場合、第１固定端子３２の第１挿入部４２に対応する第１挿入穴４０の位置によっては、巻枠１４が大型化することがある。そこで図３に示すように、第１固定端子３２の第１挿入部４２を第１固定接点３０よりもｚ方向の下方に設けることにより、第１挿入穴４０を巻枠１４の上端に形成する必要がなくなる。よって巻枠１４の高さを小さくすることができ、結果として高さが低いコンパクトな電磁継電器１０が提供される。このことは、第２固定端子３６についても同様である。

第１固定端子３２に対する第１固定接点３０の固定方法には種々の方法がある。例えばかしめを用いた場合、図５に示すように第１固定端子３２上側のかしめた側にかしめによる突出部５２が形成され得る。突出部５２によって、第１固定端子３２とカバー３８とのクリアランスが大きくなり、結果として電磁継電器１０が高さ方向に大型化する場合がある。

そこで第１固定接点３０を、溶接又はロウ付け等による接合によって第１固定端子３２に固定してもよい。この場合、突出部５２は形成されないので、第１固定端子３２とカバー３８とのクリアランスを小さくでき、電磁継電器１０の小型化が図れる。

図６は、第２固定端子の他の構造例を示す。図１〜図３に示す第２固定端子３６は、２つの端子部材の各々に１つの固定接点３４を設けているが、図６の例では、実質１枚の金属板に２つの固定接点を設けたものを第２固定端子３６ａとして使用している。第２固定端子３６ａを１枚の板から形成することによって、２つ以上の部材で固定端子を構成する場合よりも通電容量を大きくすることができる。また、第２固定端子３６ａによりコイル１６が存在する空間と接点が存在する空間とを分断できるので、コイル１６から水蒸気が発生しても、水蒸気が接点又はその近傍に付着・進入し、結露又は氷結して接点の開閉動作に悪影響を与える可能性を低減できる。

図７は、鉄心１８の配置例を示す図であり、明確化のために可動端子及びブレーク端子は省略している。従来の電磁継電器には、鉄心が巻枠の中心に配置されず、例えば継鉄側に偏心して配置され、鉄心と固定接点との間の距離が比較的大きいものがある。このような電磁継電器では、巻線空間を有効に活用できない。そこで図７のように、鉄心１８を巻枠１４の中心に配置することで、電磁継電器１０内部の巻線空間を最大限活用することができる。

また図７の配置では、鉄心１８の頭部５４の形状が単純な円板状であると、頭部５４が接点３４等と干渉し、これを回避するために電磁継電器が大型化する虞がある。そこで図７及び図８に示すように、頭部５４を、鉄心１８の軸部５５の径方向断面より大きい面積を有する一方で、鉄心１８の中心から頭部５４の周縁までの距離が少なくとも接点側において他の部分より短い、小判形、トラック形や楕円形などの形状とすることができる。これにより、図７に示すように鉄心１８と接点３４とをより近接させることができ、電磁継電器のｘ方向の寸法をより小さくすることができる。なお頭部５４は、接点側の周縁までの距離のみが他より短い、例えば円形の一部を直線状に切除した形状でもよいが、組立時に鉄心１８の角度位置を考慮する必要があること等から、図示例のように例えば１８０°の点対称形状であることが好ましい。

図９に示すように、可動端子２６は、接極子５６と、接極子５６にかしめられた可動ばね５８と、可動ばね５８にかしめられた２つの可動接点２４とを有する。可動端子２６の製造工程として、個々の可動ばね５８が切断される前の金属板を接極子５６にかしめた後に金属板を自動切断機に順送して所定の切断位置６０で切断し、可動端子２６を形成するものがある。ここで、図９に示す例のように可動ばね５８の切断位置６０が接極子５６に接している場合、可動ばね５８を切断する治具が接極子５６に干渉し、切断が困難となり得る。

そこで図１０に示すように、接極子５６をその幅方向（ｙ方向）両端が中心より凹んだ形状とし、必要に応じて切断部位６０をｘ方向に延長することにより、可動ばね５８の切断部位６０に接極子５６が存在しないようにすることができ、好適な切断が可能となる。

また、可動ばね５８を接極子５６にかしめる際のプレス力によって、可動ばね５８に歪みが生じる場合がある。このとき、可動ばね５８のかしめ位置と可動接点２４のかしめ位置がｘ方向に整列していると、可動ばね５８の歪みの影響が可動接点２４のかしめ位置に及び、可動接点２４の位置決め精度が悪化する場合がある。

そこで図１０に示すように、可動ばね５８のかしめ部位６２と可動接点２４のかしめ位置とがｘ方向に整列しないように、例えばｙ方向に所定距離ｙ１だけ互いにずらすことにより、かしめによる可動ばね５８の歪みによって可動接点２４が悪影響を受けないようにすることができる。

図１１は、継鉄２２の側面を、その部分拡大図とともに示す。継鉄２２はプレス成形等によって形成されたかしめ用突起６４を有し、突起６４を可動ばね５８の穴６６（図９参照）に挿入してかしめることにより、可動端子２６が継鉄２２に固定される。ここで、かしめる際のパンチのプレス力等により、比較的薄い金属板からなる可動ばね５８が変形してしまうことがある。

そこで図１１のＡ部詳細図に示すように、突起６４の根元に隣接しかつ突起６４より低い段差状の隆起部６８を継鉄２２に設けることで、可動ばねをかしめたときのかしめ方向（ｘ方向）の寸法変化を低減することができる。一例であるが、隆起部６８は、高さが２０〜５０μｍであり、ｘ方向にみたときに、突起６４の直径に等しい内径と、直径より大きい外径とを有するリング形状を有する。さらに、隆起部６８の外形はｘ方向にみたときのパンチの外形より大きいことが好ましい。

図１２及び図１３はそれぞれ、巻枠１４の斜視図及び側断面図である。電磁継電器の小型化を図る手段として巻枠１４の薄肉化が挙げられるが、薄肉の巻枠１４にコイル巻線を巻いたときの圧力によって巻枠１４の端部に形成されたフランジ７０が反り、接極子５６等に干渉する虞がある。そこで、フランジ７０と接極子５６との干渉を防止するため、図１３に示すようにフランジ７０を先細のテーパ形状とする。

さらに、フランジ７０の反りの影響はその外周部に近付くほど大きくなるので、例えば図１２に示すように、フランジ７０の外周部の少なくとも一部を面取り形状又は丸みを持った形状７２とすることにより、フランジ７０が反っても他部材と干渉する可能性を大きく低減することができる。

電磁継電器では、可動接点と固定接点との接離を繰り返すと、接点が摩耗し金属粉や金属くずが発生する。ここで電磁継電器の搭載方向や、振動などの外的要因により、電磁継電器内部を金属粉等が移動して、接極子と鉄心又は継鉄との間に進入し、動作不良を起こすことがある。

そこで図１２又は図１３に示すように、固定接点又は可動接点から発生した金属くずが鉄心方向へ移動しないように、固定接点及び可動接点が配置される領域と鉄心が配置される領域との間に、両領域を分断する壁７４を設けることができる。図示例では、壁７４は所定高さを有し、ｙ方向に所定の幅を有する直線状の壁として巻枠１４の上端面に形成され、例えば巻枠１４を樹脂成形する際のモールド壁として形成することができる。壁７４により、金属くずの進入を効率的に防止でき、電磁継電器の動作不良の確率を大きく低減することができる。

図１４及び図１５は、ベース１２の構造例を示す。ベース１２と各端子、さらにベース１２とカバー３８は、例えば熱硬化性樹脂によって互いに接着される。これらの部材間の接着強度を満足するためには、接着層７６が所定の深さを有することが望まれる。また、電磁継電器が実装される基板（図示せず）からの遮熱のため、ベース１２の下面は基板に接触しないことが望まれる。さらに、電磁継電器内部の構造物間の不要な干渉を回避することが望まれる。これらの要求を満足した上で、ベース１２自体が一定以上の強度を有することが望ましい。

そこで図１４に示すように、ベース１２の内側下面領域を、端子が挿入・接着される端子挿入穴７８を含む端子用の領域８０と、巻枠１４及び継鉄２２等が配置される構造物用の領域８２と、領域８０と領域８２との間の中間領域８４とに区分し、それぞれの領域間に段差部８６、８８を設けて、各領域の深さが異なるようにすることができる。領域８０を中間領域８４よりも浅くすることによって、領域８０の下方の接着層７６の厚さを大きくして接着力を高めることができる。また接着剤を使用しない領域８２を中間領域８４よりも深くすることによって、巻枠等の構造物の配置空間をより大きく確保することができる。ベース自体の強度に関し、ベース各部で薄い箇所ができないようテーパを設けたり、リブを設けたりすることによって剛性を高めている。

１０ 電磁継電器、１２ ベース、１４ 巻枠、１６ コイル、
１８ 鉄心、２０ 電磁石、２２ 継鉄、２４ 可動接点、
２６ 可動端子、２８ コイル端子、３０ 第１固定接点、３２ 第１固定端子、
３４ 第２固定接点、３６，３６ａ 第２固定端子、３８ カバー、
４０ 第１挿入穴、４２ 第１挿入部、４４ 第２挿入穴、４６、第２挿入部、
４８ 第３挿入穴、５０ 第３挿入部、５２ 突出部、５４ 頭部、
５６ 接極子、５８ 可動ばね、６０ 切断部位、６２ かしめ部位、
６４ かしめ用突起、６６ 穴、６８ 隆起部、７０ フランジ、
７２ 丸み部、７４ 壁、７６ 接着層、７８ 端子挿入穴、８０ 端子用領域、
８２ 構造物用領域、８４ 中間領域、８６，８８ 段差部

Claims (7)

1. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する接極子、前記接極子に取り付けられた可動ばね、及び前記可動ばねに取り付けられた可動接点を備える可動端子と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点と、
   前記可動ばねがかしめられる継鉄と、を備え、
   前記継鉄は、前記可動ばねに挿入されるかしめ用の突起と、前記突起に隣接しかつ前記突起より高さが低い段差状の隆起部とを有する、電磁継電器。
2. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する可動接点と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備え、
   前記巻枠の軸方向端部に形成されたフランジが先細のテーパ形状を有するとともに、前記フランジの外周部の少なくとも一部が面取り形状又は丸み形状を有する、電磁継電器。
3. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する可動接点と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備え、
   前記巻枠は、前記固定接点及び前記可動接点が配置される領域と前記鉄心が配置される領域との間に、両領域を分断する壁を有する、電磁継電器。
4. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する可動接点を有する可動端子と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点を有する固定端子と、
   前記巻枠、前記可動端子及び前記固定端子を内部に有するベースと、を備え、
   前記ベースは、前記可動端子及び前記固定端子が挿入される端子挿入穴を含む端子用領域と、前記巻枠が配置される構造物用領域と、前記端子用領域と前記構造物用領域との間の中間領域とを有し、前記鉄心の軸方向の深さが、前記端子用領域は前記中間領域より浅く、前記構造物用領域は前記中間領域より深い、電磁継電器。
5. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する接極子、前記接極子に取り付けられる可動ばね、及び前記可動ばねに取り付けられる可動接点を備える可動端子と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備え、
   前記接極子は、前記鉄心の軸方向に垂直な幅方向についての両端が中心より凹んだ形状を有し、前記可動ばねを形成する際の切断部位における厚さ方向には前記接極子が存在しない、電磁継電器。
6. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って、前記鉄心に対して接離する方向に動作する接極子と、
   前記接極子に取り付けられ、可動ばねを有する可動端子と、
   前記可動端子に取り付けられる可動接点と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点と、を備え、
   前記接極子に対する前記可動ばねのかしめ位置は、前記可動ばねに対する前記可動接点のかしめ位置に対して、前記鉄心の軸方向に垂直な幅方向について外側にずれている、電磁継電器。
7. 巻枠に巻回されたコイル及び前記巻枠内に配置された鉄心を有する電磁石と、
   前記電磁石の作動に伴って動作する可動接点と、
   前記可動接点に対向して配置された固定接点を有し、前記巻枠に取り付けられた固定端子と、を備え、
   前記巻枠は、前記鉄心の軸方向に交差する方向に開口した挿入穴を複数有し、前記固定端子は、固定常閉接点を有する第１固定端子と、固定常開接点を有する第２固定端子と、前記コイルに電気的に接続されたコイル端子とを有し、前記第１固定端子、前記第２固定端子及び前記コイル端子の各々は、前記複数の挿入穴の各々に挿入される挿入部を有する、電磁継電器。

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