JP6926738B2 - 電磁継電器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁継電器に関する。

特許文献１に開示されている電磁継電器は、内部に密閉空間を有する容器と、容器にそれぞれ互いに電気的に独立して固定された一対の固定端子と、密閉空間内に設けられると共に、一対の固定端子の各々に対向しかつ一対の固定端子の各々に対して接近または開離するように移動可能な板状の可動接触子とを備えている。一対の固定端子の各々の閉鎖空間内に位置する先端には、固定接点が固定されている。また、可動接触子には、一対の固定接点の各々に対して対向するように配置された一対の可動接点が固定されている。

特許５５５９６６２号公報

ところで、容器の内部の密閉空間には、通常、アーク冷却効果の高いガス（例えば、水素）が気密封止されている。この場合において、一対の固定接点および一対の可動接点の開閉時に発生したアークによって容器が破損すると、密閉空間に外気が流入し、ガス爆発を引き起こすおそれがある。

そこで、本発明は、アークの発生に起因する密閉空間への外気の流入を封止可能な電磁継電器を提供することを課題とする。

本発明の一態様の電磁継電器は、
内部に密閉空間を有する箱形で絶縁性の接点ケースと、
前記接点ケースにそれぞれ互いに電気的に独立して固定されると共に、前記密閉空間に固定接点配置面をそれぞれ有する一対の固定端子と、
前記密閉空間に配置されていると共に、前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対向する第１面を有し、かつ、前記第１面が前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対して接近および開離する接離方向に移動可能に配置された導電性を有する板状の可動接触子と、
前記一対の固定端子の前記固定接点配置面にそれぞれ設けられた一対の固定接点と、
前記可動接触子の前記第１面にそれぞれ設けられていると共に、前記一対の固定接点の各々に対向し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する接近に伴って前記一対の固定接点の各々に接触し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する開離に伴って前記一対の固定接点の各々から開離するように配置された一対の可動接点と、
前記接点ケースの前記接離方向に延びる側壁の一部に対向するように配置されていると共に、前記一対の可動接点が前記一対の固定接点に対して接触または開離するときに発生するアークを前記接点ケースの前記側壁に誘引する永久磁石と、
を備え、
前記接点ケースが、前記アークが誘引される前記側壁の内面または外面に設けられ、前記密閉空間への外気の流入を封止可能な封止層を有している。

前記態様の電磁継電器によれば、接点ケースが、アークが誘引される側壁の内面または外面に設けられ、密閉空間への外気の流入を封止可能な封止層を有している。この封止層により、例えば、アークの発生により接点ケースの側壁が損傷したとしても、密閉空間への外気の流入を封止できる。

本発明の一実施形態の電磁継電器の斜視図。 図１のII-II線に沿った断面図。 図１の電磁継電器のハウジングを取り除いた状態の上面図。 図１の電磁継電器のハウジングを取り除いた状態の側面図。 図１の電磁継電器の変形例を示す側面図。 図１の電磁継電器の接点ケースおよび永久磁石の変形例を示す上面図。 図１の電磁継電器の変形例を示す図１のVI-VI線に沿った断面図。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

本発明の一実施形態の電磁継電器１００は、図１に示すように、絶縁性のハウジング１と、このハウジング１に固定された一対の固定端子３１ａ、３１ｂとを備えている。この電磁継電器１００は、図２に示すように、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの中心を通り、かつ、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの配列方向に直交する方向に延びる平面ＣＰに対して対称に設けられている。

ハウジング１の内部には、図２に示すように、略直方体状の接点ケース３０が設けられている。この接点ケース３０の内部には、密閉空間７０が形成されており、電磁継電器１００は、この閉鎖空間７０内に、一対の固定端子３１ａ、３１ｂに対向するように設けられた導電性の板状の可動接触子３２を備えている。さらに、電磁継電器１００は、密閉空間７０内で一対の固定端子３１ａ、３１ｂに設けられた一対の固定接点３３ａ、３３ｂと、一対の固定接点３３ａ、３３ｂの各々に対向するように可動接触子３２に設けられた一対の可動接点３４ａ、３４ｂと、を備えている。

また、電磁継電器１００は、図３に示すように、一対の可動接点３４ａ、３４ｂが一対の固定接点３３ａ、３３ｂに対して接触および開離する接離方向（すなわち、図３の紙面貫通方向）に延びる接点ケース３０の側壁３０３，３０４の一部に対向するように配置されている永久磁石を備えている。この実施形態では、一例として一対の永久磁石５５ａ、５５ｂが設けられ、各永久磁石５５ａ、５５ｂは、カバー２０に固定されている。

なお、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの配列方向（図２の左右方向）をＸ方向とし、電磁継電器１００の高さ方向（図２の上下方向）をＺ方向とする。また、このＸ，Ｚ方向に直交する方向をＹ方向とする。

ハウジング１は、図１に示すように、ケース１０およびカバー２０とで構成されている。

ケース１０は、図１に示すように、略直方体状で中空の箱形状を有し、その長手方向に対向する面の一方に矩形状の開口部１１を有している。

カバー２０は、図１に示すように、矩形状を有し、ケース１０の開口部１１を覆うように取り付けられている。また、このカバー２０には、その長手方向に間隔を空けて配置された２つの円形の端子孔２１と、この端子孔２１の中間に配置され平面ＣＰに沿って延びる壁部２２とが設けられている。

接点ケース３０は、図２に示すように、ハウジング１の内部でカバー２０に隣接するように配置されたセラミックケース５１と、セラミックケース５１のケース１０の底部側（すなわち、Ｚ方向下側）の端部からケース１０の底部に向かって（すなわち、Ｚ方向下向きに）延びるフランジ５２と、フランジ５２のケース１０の底部側の端部に配置された第１ヨーク５３と、第１ヨーク５３の中央部付近からケース１０の底部に向かって延びる有底筒体５４とで構成されている。セラミックケース５１、フランジ５２、および、第１ヨーク５３は一体化され、第１ヨーク５３および有底筒体５４は、気密接合されている。これにより、接点ケース３０の内部に密閉空間７０が形成されている。なお、密閉空間７０には、アーク冷却効果の高いガス（例えば、水素あるいは窒素）が充填されている。

セラミックケース５１は、絶縁性で略直方体状で中空の箱形状を有している。このセラミックケース５１のカバー２０に対向する面には、カバー２０の端子孔２１に対向するように配置された一対の端子孔５１１が設けられている。各端子孔５１１には、一対の固定端子３１ａ、３１ｂが挿入され、例えばロウ付けにより固定されている。また、セラミックケース５１のケース１０の底部に対向する面（すなわち、Ｚ方向下側の面）は、開口部が設けられた開口面になっている。

フランジ５２は、筒状（例えば、略四角筒状）を有し、セラミックケース５１の開口面の端縁部からケース１０の底部に向かって（すなわち、Ｚ方向下向き）に延びている。フランジ５２のカバー２０に対向する面およびケース１０の底部に対向する面は、いずれも開口部を有する開口面になっている。

第１ヨーク５３は、板状を有し、その板面がカバー２０およびケース１０の底部に対向するように、フランジ５２のケース１０の底部側の端部に配置されている。第１ヨーク５３の中央部には、孔部５３１が設けられている。この孔部５３１には、可動軸３５が移動可能に挿入されている。

有底筒体５４は、円形または四角形状を有し、第１ヨーク５３のケース１０の底部に対向する板面の中央部付近からケース１０の底部に向かって延びている。有底筒体５４の第１ヨーク５３側の端部にはフランジが設けられ、第１ヨーク５３の孔部５３１を覆っている。有底筒体５４の内部には、略円柱棒状の可動軸３５と、第１ヨーク５３に固定された固定鉄心５７と、可動軸３５のケース１０の底部側の先端部（すなわち、Ｚ方向下側の端部）に固定された可動鉄心５８とが収納されている。固定鉄心５７と可動鉄心５８との間には、可動鉄心５８をケース１０の底部に向かって（すなわち、Ｚ方向下向き）に付勢する復帰ばね５９が設けられている。

一対の固定端子３１ａ、３１ｂの各々は、図２に示すように、略円柱形状を有し、ハウジング１を構成するセラミックケース５１にそれぞれ互いに電気的に独立して固定されている。この一対の固定端子３１ａ、３１ｂは、その配列方向（すなわち、Ｘ方向）に沿って互いに間隔を空けて配置され、その一部が密閉空間７０に位置している。

一対の固定端子３１ａ、３１ｂの密閉空間７０側の端面（すなわち、Ｚ方向下側の端部の端面）には、それぞれＸＹ平面に沿って延びる固定接点配置面３１１が設けられている。各固定接点配置面３１１には、それぞれ固定接点３３ａ、３３ｂが設けられている。なお、各固定接点３３ａ、３３ｂは、対応する固定端子３１ａ、３１ｂと一体に形成してもよいし、対応する固定端子３１ａ、３１ｂとは別体に形成してもよい。

可動接触子３２は、図２に示すように、一対の固定端子３１ａ、３１ｂに対向するＸＹ平面に沿って延びる第１面３２１と、Ｚ方向に対して第１面３２１とは反対側のＸＹ平面に沿って延びる第２面３２２とを有している。

可動接触子３２の第１面３２１には、一対の可動接点３４ａ，３４ｂが設けられている。すなわち、第１面３２１は可動接点配置面であり、一対の可動接点３４ａ、３４ｂは、可動接触子３２によって相互に電気的に接続されている。この一対の可動接点３４ａ、３４ｂは、それぞれ一対の固定接点３３ａ、３３ｂの各々に対向するように配置されている。なお、各可動接点３４ａ、３４ｂは、可動接触子３２と一体に形成してもよいし、可動接触子３２とは別体に形成してもよい。

また、図２に示すように、可動接触子３２のケース１０の底部側（すなわち、Ｚ方向の下側には、可動軸３５に沿って伸縮するコイルばね５０が設けられている。

電磁石部４０は、図２に示すように、絶縁性のスプール４１と、このスプール４１に巻回されているコイル４２と、スプール４１に固定されたコイル端子（図示せず）とで構成されている。この電磁石部４０は、コイル４２に電圧が印加されることにより、可動軸３５をＺ方向沿いに上下移動させて、可動接触子３２を一対の固定端子３１ａ、３１ｂの固定接点配置面３１１に対して接近または開離させる。

また、ハウジング１の内部には、平面ＣＰに直交する断面において略Ｕ字形状の第２ヨーク４４が設けられている。この第２ヨーク４４は、第１ヨーク５３に接続され、第１ヨーク５３と共に電磁石部４０を囲むように、ケース１０の内部に配置されている。

一対の永久磁石５５は、図３に示すように、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの配列方向（すなわち、Ｘ方向）に延びる接点ケース３０の一対の側壁にそれぞれ対向するように配置され、一対の可動接点３３ａ、３３ｂが一対の固定接点３１ａ、３１ｂに対して接触または開離するときに発生するアークを接点ケース３０の側壁に誘引する。

詳しくは、一対の固定接点３３ａ、３３ｂと一対の可動接点３４ａ、３４ｂとが接触して、図３の右側の固定端子３１ｂから図３の左側の固定端子３１ａに向かって電流が流れ、図３の下側の永久磁石５５ａから図３の上側の永久磁石５５ｂに向かって磁束が伸びているとする。この場合、右側の固定接点３３ｂと対応する可動接点３４ｂとの間で発生したアークは、ローレンツ力によって、上側の永久磁石５５ｂに接近しつつ、図３の右側の側壁３０１に誘引され、左側の固定接点３３ａと対応する可動接点３４ａとの間で発生したアークは、ローレンツ力によって、下側の永久磁石５５ａに接近しつつ、図３の左側の側壁３０２に誘引される。

次に、図３および図４を参照して、接点ケース３０をより詳細に説明する。なお、図３および図４では、ハウジング１を省略している。

図３および図４に示すように、接点ケース３０は、一対の可動接点３４ａ、３４ｂが一対の固定接点３３ａ、３３ｂに対して接触および開離する接離方向（すなわち、図３の紙面貫通方向）に延びる側壁の外面に設けられ、密閉空間７０への外気の流入を封止可能な封止層８０と、この封止層８０の周囲に設けられた補強層８１とを有している。封止層８０および補強層８１は、一例として、導電性または絶縁性のテープ(例えば、セラミックテープあるいは樹脂粘着テープ)で構成されている。

詳しくは、封止層８０は、一対の可動接点３４ａ、３４ｂが一対の固定接点３３ａ、３３ｂに対して接触または開離するときに発生するアークが誘引される接点ケース３０の側壁３０１、３０２の外面における密閉空間７０の内壁面に対応する部分にそれぞれ設けられている。また、補強層８１は、側壁３０１、３０２の外面にそれぞれ設けられている各封止層８０に接続されている。すなわち、各封止層８０および補強層８１は、一体となって接点ケース３０の側壁の外面全周に亘って設けられている。

前記電磁継電器１００では、接点ケース３０が、アークが誘引される側壁３０１、３０２の外面に設けられ、密閉空間７０への外気の流入を封止可能な封止層８０を有している。この封止層８０により、例えば、アークの発生により接点ケース３０の側壁３０１、３０２が損傷したとしても、密閉空間７０への外気の流入を封止できる。

また、接点ケース３０が、封止層８０の周囲に設けられ、封止層８０の封止を補強する補強層８１が設けられている。例えば、アークの発生により接点ケース３０の側壁３０１、３０２に封止層８０を超える亀裂が入ったとしても、封止層８０を超えた亀裂については、補強層８１により密閉空間７０への外気の流入を封止できる。

また、封止層８０および補強層８１が、一体となって接点ケース３０の側壁の全周に亘って設けられている。これにより、密閉空間７０への外気の流入をより確実に封止できる。

また、封止層８０が、補強層８１よりも大きい層厚を有している。これにより、密閉空間７０への外気の流入を封止可能にしつつ、製造コストを低減できる。

なお、本発明は、接点ケース３０のアークが誘引される側壁３０１、３０２に、密閉空間７０への外気の流入を封止可能な封止層８０が設けられていればよく、例えば、図５に示すように、補強層８１は省略してもよい。

封止層８０および補強層８１は、それぞれ、接点ケース３０のアークが誘引される側壁３０１、３０２のハウジング１に対向する外面に限らず、密閉空間７０側の内面に設けてもよい。

また、封止層８０およびと補強層８１は、一体に形成されている場合に限らず、別体に形成されていてもよい。

また、封止層８０および補強層８１は、同じ層厚であっても構わない。

また、封止層８０および補強層８１は、導電性または絶縁性のテープに限らず、ウレタンなどの熱可塑性樹脂で構成してもよい。

接点ケース３０は、略直方体状に限らず、例えば図６に示すように、円筒形状であってもよい。また、接点ケース３０は、セラミックケース５１、フランジ５２、第１ヨーク５３、および、有底筒体５４で構成されている場合に限らず、その内部に密閉空間７０を形成可能な任意の構造を採用できる。例えば、セラミックケース５１の代わりに、熱封止樹脂で構成されたハウジングを用いた構造を採用してもよい。すなわち、接点ケース３０は、電磁継電器１００の設計等に応じて、任意の構造、形状、および、サイズで構成できる。

永久磁石５５ａ、５５ｂは、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの配列方向に延びる接点ケース３０の一対の側壁にそれぞれ対向するように配置される場合に限らない。例えば、一対の固定端子３１ａ、３１ｂの配列方向に交差する方向（例えば、直交方向）に延びる接点ケース３０の一対の側壁にそれぞれ対向するように（図６に示すＡおよびＢの位置に）配置してもよい。また、永久磁石５５ａ、５５ｂは、少なくとも１つ設けられていればよく、例えば、接点ケース３０の側壁の一部に対向する図６に示すＡ〜Ｄのいずれの位置に配置しても構わない。なお、永久磁石の数および配置が変化すると、アークが誘引される接点ケース３０の側壁の位置も変化する。

また、永久磁石５５ａ、５５ｂは、接点ケース３０の外側に配置されている場合に限らず、例えば、接点ケース３０の内部の密閉空間７０に配置されていてもよいし、接点ケース３０の側壁の内部に配置されていてもよい。

前記電磁継電器１００は、図７に示すように、接点ケース３０の側壁の外面を覆いかつ密閉空間７０への外気の流入を封止可能な封止部９０をさらに備えてもよい。これにより、密閉空間７０への外気の流入をより確実に封止できる。なお、封止部９０は、例えば、ウレタンなどの熱可塑性樹脂で構成できる。

以上、図面を参照して本発明における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本発明の種々の態様について説明する。

本発明の第１態様の電磁継電器は、
内部に密閉空間を有する箱形で絶縁性の接点ケースと、
前記接点ケースにそれぞれ互いに電気的に独立して固定されると共に、前記密閉空間に固定接点配置面をそれぞれ有する一対の固定端子と、
前記密閉空間に配置されていると共に、前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対向する第１面を有し、かつ、前記第１面が前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対して接近および開離する接離方向に移動可能に配置された導電性を有する板状の可動接触子と、
前記一対の固定端子の前記固定接点配置面にそれぞれ設けられた一対の固定接点と、
前記可動接触子の前記第１面にそれぞれ設けられていると共に、前記一対の固定接点の各々に対向し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する接近に伴って前記一対の固定接点の各々に接触し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する開離に伴って前記一対の固定接点の各々から開離するように配置された一対の可動接点と、
前記接点ケースの前記接離方向に延びる側壁の一部に対向するように配置されていると共に、前記一対の可動接点が前記一対の固定接点に対して接触または開離するときに発生するアークを前記接点ケースの前記側壁に誘引する永久磁石と、
を備え、
前記接点ケースが、前記アークが誘引される前記側壁の内面または外面に設けられ、前記密閉空間への外気の流入を封止可能な封止層を有している。

第１態様の電磁継電器によれば、例えば、アークの発生により接点ケースの側壁が損傷したとしても、密閉空間への外気の流入を封止できる。

本発明の第２態様の電磁継電器は、
前記接点ケースが、前記封止層に接続され、前記封止層の封止を補強する補強層が設けられている。

第２態様の電磁継電器によれば、例えば、アークの発生により接点ケースの側壁に封止層を超える亀裂が入ったとしても、密閉空間への外気の流入を封止できる。

本発明の第３態様の電磁継電器は、
前記封止層および前記補強層が、一体となって前記接点ケースの前記側壁の全周に亘って設けられている。

第３態様の電磁継電器によれば、密閉空間への外気の流入をより確実に封止できる。

本発明の第４態様の電磁継電器は、
前記封止層が、前記補強層よりも大きい層厚を有している。

第４態様の電磁継電器によれば、密閉空間への外気の流入を封止可能にしつつ、製造コストを低減できる。

本発明の第５態様の電磁継電器は、
前記側壁の外面を覆いかつ前記密閉空間への外気の流入を封止可能な封止部をさらに備える。

第５態様の電磁継電器によれば、密閉空間への外気の流入をより確実に封止できる。

本発明の第６態様の電磁継電器は、
前記封止層が、導電性または絶縁性のテープで構成されている。

第６態様の電磁継電器によれば、例えば、アークの発生により接点ケースの側壁が損傷したとしても、密閉空間への外気の流入を封止できる。

なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の電磁継電器は、例えば、自動車に適用できる。

１ ハウジング
１０ ケース
１１ 開口部
２０ カバー
２１ 端子孔
２２ 壁部
３０ 接点ケース
３０１、３０２、３０３、３０４ 側壁
３１ａ、３１ｂ 固定端子
３１１ 固定接点配置面
３２ 可動接触子
３２１ 第１面
３２２ 第２面
３３ａ、３３ｂ 固定接点
３４ａ、３４ｂ 可動接点
３５ 可動軸
４０ 電磁石部
４１ スプール
４２ コイル
４４ 第２ヨーク
５０ コイルばね
５１ セラミックケース
５１１ 端子孔
５２ フランジ
５３ 第１ヨーク
５３１ 孔部
５４ 有底筒体
５５ａ、５５ｂ 永久磁石
５７ 固定鉄心
５８ 可動鉄心
５９ 復帰ばね
７０ 密閉空間
８０ 封止層
８１ 補強層
９０ 封止部
１００ 電磁継電器

Claims (6)

1. 内部に密閉空間を有する箱形で絶縁性の接点ケースと、
   前記接点ケースにそれぞれ互いに電気的に独立して固定されると共に、前記密閉空間に固定接点配置面をそれぞれ有する一対の固定端子と、
   前記密閉空間に配置されていると共に、前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対向する第１面を有し、かつ、前記第１面が前記一対の固定端子の前記固定接点配置面に対して接近および開離する接離方向に移動可能に配置された導電性を有する板状の可動接触子と、
   前記一対の固定端子の前記固定接点配置面にそれぞれ設けられた一対の固定接点と、
   前記可動接触子の前記第１面にそれぞれ設けられていると共に、前記一対の固定接点の各々に対向し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する接近に伴って前記一対の固定接点の各々に接触し、かつ、前記可動接触子の前記一対の固定端子に対する開離に伴って前記一対の固定接点の各々から開離するように配置された一対の可動接点と、
   前記接点ケースの前記接離方向に延びる側壁の一部に対向するように配置されていると共に、前記一対の可動接点が前記一対の固定接点に対して接触または開離するときに発生するアークを前記接点ケースの前記側壁に誘引する永久磁石と、
   を備え、
   前記接点ケースが、前記アークが誘引される前記側壁の内面または外面に設けられ、前記密閉空間への外気の流入を封止可能な封止層を有している、電磁継電器であって、
   前記接点ケースが内部に設けられているハウジングと、
   前記ハウジングの内部に設けられ、前記側壁の外面を覆いかつ前記密閉空間への外気の流入を封止可能な封止部と
   を備える、電磁継電器。
2. 前記接点ケースが、前記封止層に接続され、前記封止層の封止を補強する補強層が設けられている、請求項１の電磁継電器。
3. 前記封止層および前記補強層が、一体となって前記接点ケースの前記側壁の全周に亘って設けられている、請求項２の電磁継電器。
4. 前記封止層が、前記補強層よりも大きい層厚を有している、請求項２または３の電磁継電器。
5. 前記封止層が、導電性または絶縁性のテープで構成されている、請求項１から４のいずれか１つの電磁継電器。
6. 前記封止部が、熱可塑性樹脂で構成されている、請求項１から５のいずれか１つの電磁継電器。

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