JP4858508B2

JP4858508B2 - 電磁開閉装置

Info

Publication number: JP4858508B2
Application number: JP2008201069A
Authority: JP
Inventors: 修安孫子
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: JP2010040298A

Description

本発明は、電磁石の吸引力及び作動バネ片の弾性復帰力により、接点の開閉動作をさせ
る構造とした電磁開閉装置に関するものである。

従来より、電磁石の吸引力及び作動バネ片の弾性復帰力により接極子を鉄芯に吸着・離
間させることで、前記接極子と一体となって変位する可動接点が該可動接点と対向して設
置される固定接点に接離する、種々の電磁開閉装置が提供されている（例えば、特許文献
１参照）。

ところで、近年この様な電磁開閉装置は、より高性能化・小型化・省スペース化が望ま
れている。また、電磁開閉装置は、プリント配線板との半田接合において高い信頼性が要
求されている。しかし、小型化・省スペース化を行えば、それに伴い電磁開閉装置内の作
動バネ片や、通電経路を形成する接点及び端子の発熱量が増加する。そして、該発熱量が
放熱量を上回れば、電磁開閉装置の内部温度が上昇し、内部の熱が電磁開閉装置とプリン
ト配線板との半田接合部分へ伝わり、半田が溶解し接合不良を起こすという問題がある。

例えば、自動車の車載機器の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に用いられる電磁開閉装置を
より小型化することができれば、それに伴ってＥＣＵも小型化可能となり、車内の部品搭
載部分を省スペース化することができる。しかし、ヘッドライトやワイパーといった負荷
電流の大きな車載機器のＥＣＵに用いられる電磁開閉装置は、特に過度の発熱が懸念され
る。因って、上述の接合不良を防ぐため、電磁開閉装置の小型化の流れに伴い低発熱化の
要求も高まっている。

これに対して、放熱効果を高める目的として、継鉄と電磁ブロックを収納するケース内
壁との間に熱伝導部材を介装した電磁開閉装置や、コイル周囲を熱伝導性の樹脂層で被覆
し、該樹脂層をケースの内壁に密着させた電磁開閉装置が提供されている（特許文献２及
び３参照）。
特開２００６−２１０２８９号公報特開２００６−３３１７８２号公報特開平１０−１７２４０７号公報

しかしながら、放熱効果の向上を目的とした従来の電磁開閉装置は、新たに別の熱伝導
部材の追加や、樹脂層を成形する複雑な作業工程が必要となるといった問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、新たに部材を増やすこと
なく、容易に外部への放熱効果を高め、内部温度の上昇を抑制することができる電磁開閉
装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電磁石の吸引力及び作動バネ片の弾性復帰力により接極子を鉄芯に吸着・離間させることで、前記接極子と一体となって変位する可動接点が、該可動接点と対向して設置される固定接点に接離する電磁開閉装置において、前記電磁石と、継鉄と、前記作動バネ片と、前記接極子と、前記可動接点と、ボビンとから構成される電磁ブロック、及び前記電磁ブロックを収納する箱状のケースを備え、前記電磁石は、前記ボビンに巻回された励磁用のコイルと、前記ボビンを貫通して配置された前記鉄芯とからなり、前記継鉄は、前記鉄芯の一端に連結され、前記作動バネ片を介して前記接極子を揺動自在に支持し、前記ケースは、熱伝導率の高い樹脂部材である特殊フィラー入り液晶ポリマによって形成され、前記鉄芯と前記継鉄との連結部に対向する前記ケースの内壁面は、少なくとも前記電磁ブロックの一部に当接していることを特徴とする。

この発明によれば、電磁ブロックを収納するケースが、熱伝導率の高い樹脂部材である特殊フィラー入り液晶ポリマによって形成され、前記鉄芯と前記継鉄との連結部に対向する前記ケースの内壁面は、少なくとも前記電磁ブロックの一部に当接しているので、新たに部材を増やすことなく、前記ケースを介して容易に外部への放熱効果を高め、内部温度の上昇を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電磁ブロックと前記ケースの内壁との互いの当接面の間には、一部若しくは全部に亘って高熱伝導シートであるグラファイトシートが介装されることを特徴とする。

この発明によれば、前記電磁ブロックと前記ケースの内壁との互いの当接面の間には、一部若しくは全部に亘って高熱伝導シートであるグラファイトシートが介装されるので、放熱効果を更に高めることができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記継鉄と結合する前記作動バ
ネ片の端部には、放熱片が前記内壁面に沿って延設され、且つ前記放熱片は、前記内壁面
に当接することを特徴とする。

この発明によれば、前記電磁ブロックの構成部材の中で、発熱量の高い前記作動バネ片
には、放熱片が前記内壁面に沿って延設され、且つ直接前記ケースの前記内壁面に当接し
ているので、効率よく熱の伝導が行われ、放熱効果を更に高めることができる。

本発明では、新たに部材を増やすことなく、容易に外部への放熱効果を高め、内部温度
の上昇を抑制することができるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図４を参照して説明する。尚、以下の説明
では、図２において上下左右前後方向を規定している。

本実施形態１の電磁開閉装置は、図２〜図３に示すように、全体として略直方体形の箱
状に形成されるケース２と、ケース２の内部に収納される電磁ブロック１とを備える。ま
た、電磁開閉装置は、図１に示すように、プリント配線板３上に半田接合によって実装さ
れている。

ケース２は、図１に示すように、下面が開口した箱型に形成されてなるボディ４と、上
面が開口した扁平な箱型に形成されてなるベース５とから構成され、ボディ４をベース５
に上方から被せて形成される。

ボディ４前側壁内側の上下方向の略中心より下方寄りには、図１に示すように、左右方
向に亘って前方向へ向かって窪んでなる窪み部４ａが形成され、更に窪み部４ａより下方
のボディ４側壁内側には、全周に亘って外側方向へ向かって窪んでなる係止段部４ｂが形
成されている。

ベース５の内底面には、図１及び図３に示すように、下方へ矩形状に貫通してなる挿通
孔５ａが、左右端の前後方向の略中心及び後方の計４箇所に配設され、更に左右端の前方
には細長矩形状に貫通してなる一対の挿通部５ｂが設けられている。

電磁ブロック１は、図１及び図２に示すように、電磁石６と、継鉄７と、作動バネ片８
と、接極子９と、可動接点１０と、ボビン１１とから構成される。また、電磁石６は、ボ
ビン１１に巻回された励磁用のコイル１２と、ボビン１１の中心軸に貫通して挿入される
鉄芯１３とからなる。

ボビン１１は、図２に示すように、電気絶縁性を有する樹脂材料によって全体が略円筒
形状に形成されてなり、胴部１１ａと、胴部１１ａの上下端部に設けられた上鍔部１１ｂ
及び下鍔部１１ｃとを一体に備える。胴部１１ａは、円筒形状に形成されてなり、その中
心軸には、上下端部に貫通してなる貫通孔１１ｄが設けられている。そして、胴部１１ａ
の外周面にはコイル１２が巻回され、貫通孔１１ｄには鉄芯１３が挿入される。上鍔部１
１ｂは、胴部１１ａ上端部が略コ字型状に形成されてなり、前記コ字の開口する端部は後
方を向いている。そして、上鍔部１１ｂには後述の継鉄７の横設部７ａが後方より嵌合さ
れる。下鍔部１１ｃは、胴部１１ａ下端部が矩形板状に形成されてなり、更に前記矩形板
の前後方向の略中心より前方には、前後端部が開口し、前記矩形板を上側壁とする略角筒
形状に形成された筒部が形成されている。下鍔部１１ｃ前方開口の周縁左右端の上下部に
は、後方へ窪んだ凹部１１ｅが設けられており、凹部１１ｅには後述の固定接点部１５が
前方より挿入される。そして、下鍔部１１ｃ左右端の前後方向の略中心部には、下方に延
びる一対の端子片１１ｆ、１１ｇが設けられている。

鉄芯１３は、円柱形状に形成され、下端部には左右方向の寸法が鉄芯１３の外径より長
くした矩形板状の頭部１３ａを備えている。

継鉄７は、図１及び図２に示すように、矩形板を前後方向略中心で直角に曲折させてな
り、水平面に平行な横設部７ａと、横設部７ａの後端部から下方へ延びる起立部７ｂとか
ら構成され、コイル１２の周辺に磁束の磁路を形成する。横設部７ａは、ボビン１１の上
鍔部１１ｂに後方開口より挿入し、胴部１１ａ上面及び上鍔部１１ｂによって形成される
窪みに嵌合される。また、横設部７ａには貫通穴７ｃが貫設さられており、貫通穴７ｃの
中心軸は、前記嵌合時に貫通孔１１ｄの中心軸と等しくしている。そして、貫通孔１１ｄ
から上方に突出される鉄芯１３の上端部が貫通穴７ｃにかしめ固定されることで、継鉄７
は鉄芯１３に連結される。一方、鉄芯１３の下端部では、頭部１３ａが下鍔部１１ｃの下
面に当接されるので、継鉄７及び鉄芯１３がボビン１１から抜け落ちることはない。起立
部７ｂは、コイル１２から離間して、鉄芯１３の中心軸と平行に配置されており、後面に
は、後方へ突出する３つの突部（図示せず）が設けられている。

作動バネ片８は、図１及び図２に示すように、銅板等の導電性薄板を略Ｌ字状に曲折さ
せてなり、水平面に平行な作動部８ａと、水平面の法線方向に平行な固定部８ｂと、作動
部８ａ及び固定部８ｂ間の曲折部分であるヒンジバネ部８ｃとから構成される。作動部８
ａは、前方方向に延出されてなり、作動部８ａ上面の後方寄りには接極子９がかしめによ
り固定されている。作動部８ａ前方端部には、上下方向に貫通してなる孔部が形成され、
略球形状に形成された可動接点１０が、前記孔部にかしめ固定されており、可動接点１０
の上下方向の頂部分は、各々後述の固定接点１６ａ、１７ａと対向している。そして、固
定部８ｂには、前後方向に貫通してなる３つの穴部８ｅが設けられており、後述の端子板
２０とともに継鉄７の起立部７ｂの後面に固定される。このとき、作動部８ａの前方部分
は、下鍔部１１ｃの筒部の後方側開口より挿入される。

端子板２０は、作動バネ片８を介して可動接点１０と電気的に接続されるコモン端子と
なるものである。そして、端子板２０は、図２に示すように、導電性を有する板材を打ち
抜き、折曲加工することで、コ字状の本体部２０ａと、Ｌ字状の一対の端子片２０ｂとが
一体に形成されてなる。本体部２０ａには、前後方向に貫通してなる３つの穴部２０ｃが
設けられている。本体部２０ａは、起立部７ｂの３つの突部（図示せず）を穴部８ｅ、２
０ｃにかしめることによって、固定部８ｂとともに起立部７ｂ後面に固定される。

接極子９は、図１及び図２に示すように、磁性材料によって略矩形板状に形成されてな
り、上述の通り作動部８ａ上面の後方寄りに固定されている。また、接極子９の後端部９
ａは、図１に示すように、左右方向に亘って継鉄７の起立部７ｂの下端部７ｄに当接され
ている。

つまり、継鉄７は、作動バネ片８を介して接極子９を上下方向に対して揺動自在に支持
している。また、電磁ブロック１を構成するこれら電磁石６、継鉄７、作動バネ片８、接
極子９及び可動接点１０は互いに協働して、コイル１２による磁気回路を形成する。

固定接点部１５は、図２に示すように、可動バネ片８の上面側で可動接点１０と対向す
る固定接点１６ａを有するノーマリオープン（ＮＯ）固定接点端子板１６と、可動バネ片
８の下面側で可動接点１０と対向する固定接点１７ａを有するノーマリクローズ（ＮＣ）
固定接点端子板１７とからなる。

ＮＯ固定接点端子板１６は、導電性材料によって凸型状に形成され、更に右端部が下方
に延びてなり、全体として略Ｌ字型状に形成されている。前記凸型状部分の下面中心部に
は、略半球形状に形成されてなる固定接点１６ａが配設されている。前記凸型状部分の前
方左右には突片１６ｂが設けられている。この左右の突片１６ｂが、下鍔部１１ｃの前方
上端左右に具備される一対の凹部１１ｅに各々嵌合されることで、ＮＯ固定接点端子板１
６が、ボビン１１に固定される。また、右側の突片１６ｂの端部には下方へ延びる端子片
１６ｃが設けられている。

ＮＣ固定接点端子板１７は、導電性材料によって凸型状に形成されてなり、更に左端部
には下方へ矩形板状に突出される導電性の端子片１７ｃが設けられている。前記凸型状部
分の上面中心部には、略半球形状に形成されてなる固定接点１７ａが配設されている。前
記凸型状部分の前方左右に具備される突片１７ｂが、下鍔部１１ｃの前方下端左右に具備
される一対の凹部１１ｅに各々嵌合されることで、ＮＣ固定接点端子板１７が、ボビン１
１に固定される。

尚、本実施形態１では、可動接点１０が２つの固定接点１６ａ、１７ａに対して接触動
作をなす接点切替型のｃ接点に適用したものを例示しているが、本発明の電磁開閉装置は
この限りでなく、１つの固定接点に対し接離動作をなす常開型ａ接点、常閉型ｂ接点にも
適用可能である。

電磁ブロック１をケース２内に収納する際は、図１に示すように、先ず端子片１１ｆ、
１１ｇ及び一対の端子片２０ｂを挿通孔５ａへ、端子片１６ｃ、１７ｃを挿通部５ｂへ差
し込み、各端子片をベース５底壁より下方へ突出させて、電磁ブロック１をベース５の内
底面に載置させる。次に、ベース５の上方からボディ４を被せる。このときボビン１１の
下鍔部１１ｃの前方上端は、窪み部４ａの側方に配置され、ボディ４の係止段部４ｂは、
全周に亘ってベース５側壁の上端部に載置される。そして、ボディ４下面開口周縁及びベ
ース５底壁の下面を、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）などのシール材２ａでシー
ルして組立てられる。本実施形態１の電磁開閉装置は、ベース５底壁の下面より突出され
る端子片１７ｃを除く５つの端子片をスルーホール３ａに挿通し、半田接合することでプ
リント配線板３上に実装される。

次に、上述の電磁開閉装置の基本動作について説明する。

コイル１２に電流が流れていない場合、電磁石６は非励磁状態であり、接極子９は鉄芯
１３の頭部１３ａから離間した位置にある。即ち、可動接点１０が接触する接点は、固定
接点１７ａである。

この状態からコイル１２に電流が流れると電磁石６は励磁され、接極子９は、電磁石６
の吸引力により、作動バネ片８の弾性復帰力に抗して、後端部９ａを支点に上方へ変位し
鉄芯１３の頭部１３ａに吸着する。この吸着動作にともない、可動接点１０は、作動バネ
片８の作動部８ａを介して、接極子９と一体となって上方へ変位する。即ち、可動接点１
０が接触する接点は、固定接点１７ａから固定接点１６ａに切り替えられる。

その後、コイル１２に流れる電流が切れると電磁石６は消磁され、電磁石６の吸引力は
消失するので、接極子９は、作動バネ片８の弾性復帰力により、前記吸着方向と反対の下
方向へ変位し、鉄芯１３の頭部１３ａから離間する。この離間動作にともない、可動接点
１０は、作動バネ片８の作動部８ａを介して、接極子９と一体となって下方へ変位する。
即ち、可動接点１０が接触する接点は、固定接点１６から固定接点１７ａに切り替えられ
る。

この様に電磁石６の励磁・消磁を繰り返すことによって、可動接点１０が対向する固定
接点１６ａ、１７ａに対して接離動作を行って、接点の切替がなされる。

次に本発明の要旨について説明する。

本実施形態１のケース２は、高熱伝導の材料（例えば、特殊フィラー入り液晶ポリマ）
によって形成される。更に鉄芯１３と継鉄７との連結部に対向するボディ４上端部の内壁
面には、図１に示すように、左右前後端を除く略全面に亘って下方へ隆起する凸部２ｂが
設けられており、凸部２ｂが電磁ブロック１の上面、即ち鉄芯１３上面及び継鉄７上面に
当接している。つまり、電磁ブロック１で発生した熱は、上方へ伝導され、凸部２ｂを介
してケース２のボディ４から外部へ放射されやすくなる。因って、本実施形態１の電磁開
閉装置は、新たに部材を増やすことなく、容易に外部への放熱効果を高め、内部温度の上
昇を抑制することができる。また、電磁ブロック１は、プリント配線板３と対向するベー
ス５から最も離れた場所のケース２に当接しているため、半田接合部への熱の伝導を抑え
、接合不良を防ぐことができる。尚、上述のケース２以外に、ボビン１１の上鍔部１１ｂ
も同様の高熱伝導材によって形成すれば、より放熱効果を高めることができる。

ところで、本実施形態１では、ボディ４上端部の内壁面に設けられた凸部２ｂが電磁ブ
ロック１の上面に当接している。しかし、この限りではなく、凸部２ｂを設ける代わりに
ボディ４の上下方向の寸法を短くすることで、直接ボディ４上端部の内壁面を電磁ブロッ
ク１の上面に当接させてもよい。

また、図４に示すように、電磁ブロック１とボディ４上端部の内壁との互いの当接面の
間に、高熱伝導シート３０（例えば、グラファイトシート）を介装してもよい。この高熱
伝導シート３０により、継鉄７上面からボディ４上端部の内壁へ伝わる熱量は増加し、更
に放熱効果を高めることができる。

（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について、図５を参照して説明する。尚、本実施形態２は、
基本的な構成が実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には、同一の符号を付して
説明を省略する。

実施形態１では、鉄芯１３上面及び継鉄７上面を、ボディ４上端部の内壁面に当接させ
ていた。本実施形態２では、作動バネ片８の放熱片８ｄを、ボディ４上端部の内壁面に当
接させる点に特徴がある。

電磁ブロック１を構成する部材の中で、発熱量が高い部材は、通電路となっている作動
バネ片８である。そこで、作動バネ片８の上端部には、固定部８ｂの上端部より上方へ延
出し、更にボディ４上端部の内壁面に沿って前方へ延びてなる放熱片８ｄが設けられ、放
熱片８ｄを介して作動バネ片８を直接ボディ４上端部の内壁面に当接させる。因って、作
動バネ片８から発生した熱は、効率よく直接放熱片８ｄを介してケース２へと伝導され、
放熱効果を更に高めることができる。尚、熱伝導性は銅の純度が高いほど高くなるので、
放熱片８ｄを含めた作動バネ片８は、例えばリードフレームの材料に使われている銅合金
よって形成されることが望ましい。

本発明の実施形態１の断面図である。同上における分解斜視図である。同上におけるケースを示し（ａ）は上方斜視図で、（ｂ）は下方斜視図である。同上における高熱伝導シートを介装したときの要部断面図である。本発明の実施形態２の要部断面図である。

符号の説明

１電磁ブロック
２ケース
６電磁石
７継鉄
８作動バネ片
９接極子
１０可動接点
１１ボビン
１２コイル
１３鉄芯
１６ａ固定接点
１７ａ固定接点

Claims

電磁石の吸引力及び作動バネ片の弾性復帰力により接極子を鉄芯に吸着・離間させることで、前記接極子と一体となって変位する可動接点が、該可動接点と対向して設置される固定接点に接離する電磁開閉装置において、前記電磁石と、継鉄と、前記作動バネ片と、前記接極子と、前記可動接点と、ボビンとから構成される電磁ブロック、及び前記電磁ブロックを収納する箱状のケースを備え、前記電磁石は、前記ボビンに巻回された励磁用のコイルと、前記ボビンを貫通して配置された前記鉄芯とからなり、前記継鉄は、前記鉄芯の一端に連結され、前記作動バネ片を介して前記接極子を揺動自在に支持し、前記ケースは、熱伝導率の高い樹脂部材である特殊フィラー入り液晶ポリマによって形成され、前記鉄芯と前記継鉄との連結部に対向する前記ケースの内壁面は、少なくとも前記電磁ブロックの一部に当接していることを特徴とする電磁開閉装置。
前記電磁ブロックと前記ケースの内壁との互いの当接面の間には、一部若しくは全部に亘って高熱伝導シートであるグラファイトシートが介装されることを特徴とする請求項１記載の電磁開閉装置。
前記継鉄と結合する前記作動バネ片の端部には、放熱片が前記内壁面に沿って延設され
、且つ前記放熱片は、前記内壁面に当接することを特徴とする請求項１または２記載の電
磁開閉装置。