JP5776449B2 - 電磁スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、電気接点を開閉することで電気回路を流れる電流を断続する電磁スイッチに関する。

従来より、特許文献１に記載のような電磁スイッチが知られている。
すなわち、図３に示すように、従来の電磁スイッチ１００として、励磁コイル１０１と、励磁コイル１０１により生じた磁力により駆動される可動鉄心１０２と、可動鉄心１０２の移動により開閉する電気接点とを備えるものが知られている。なお、電気接点は、一対の固定接点１０３と、可動鉄心１０２の移動に伴い移動可能な可動接点１０４とからなっている。

可動接点１０４は固定接点１０３の軸方向一端側に離接しており、可動接点１０４の軸方向他端面には可動鉄心１０２に固定されたシャフト１０７が当接可能になっている。
なお、固定接点１０３は、樹脂製のハウジング１０８内に保持されており、ハウジング１０８には可動接点１０４を軸方向他端側（固定接点１０３側）へ付勢する接点圧スプリング１１０が収容されている。

そして、励磁コイル１０１への非通電時には、可動鉄心１０２がリターンスプリング１１１によって軸方向一端側に付勢されており、シャフト１０７が可動接点１０４を軸方向一端側に押圧しているため、可動接点１０４が固定接点１０３から離れた開成状態となっている。なお、軸方向一端側への可動接点１０４の移動は、ハウジング１０８に設けられた接点当接部１０８ａに当接することで規制される。
そして、開成状態から、励磁コイル１０１に通電されると、可動鉄心１０２がリターンスプリング１１１の付勢力に抗して軸方向他端側へ吸引され、シャフト１０７が可動接点１０４から離れる。これにより、可動接点１０４を軸方向一端側に押圧する力が解除されるので、接点圧スプリング１１０によって固定接点１０３側へ付勢されて、可動接点１０４が固定接点１０３に当接し、閉成状態となる。

特開２００３−２９７２０７号公報

ところで、開成状態時における可動鉄心１０２と固定接点１０３との間には、可動鉄心１０２が固定接点１０３に当接してしまわないように、ある程度の隙間ｃが形成されている。
しかし、電磁スイッチ１００の接点開閉回数が多いことや、振動等の影響によって、可動接点１０４、シャフト１０７の可動接点１０４に当接する端面、接点当接部１０８ａの可動接点１０４に当接する端面において、磨耗が発生することがある。これにより、隙間ｃが小さくなってしまい、開成状態時に可動鉄心１０２により一対の固定接点１０３が短絡してしまう虞がある。
そこで、このような事態を回避すべく、磨耗前の初期状態において隙間ｃの寸法を大きくするという手段がある。しかし、この手段では、電磁スイッチ１００の軸方向寸法が大きくなってしまい、電磁スイッチ１００が大型化してしまう。

本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、電磁スイッチの軸方向寸法を大きくすることなく、部品磨耗時における可動鉄心による接点短絡を回避することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁スイッチは、通電により電磁石を形成する励磁コイルと、この電磁石により磁化される固定鉄心と、磁化された固定鉄心に吸引されて移動する可動鉄心と、電気回路に接続される一対の固定接点と、可動鉄心の移動に伴って移動して一対の固定接点間を開閉する可動接点と、可動鉄心に固定され、可動接点に当接して可動鉄心の移動を伝達するシャフトとを備える。

そして、可動接点は、一対の固定接点の軸方向一端側に離接するように配されている。
また、可動鉄心は、軸方向一端面が、一対の固定接点の軸方向他端側に軸方向に対向するように配されている。
また、シャフトは、可動鉄心から軸方向他端側へ延びて設けられ、シャフトの軸方向他端面が可動接点に当接することにより、可動鉄心の移動が可動接点へ伝達される。

そして、固定接点または固定接点に電気的に接続する部材の内で、最も軸方向他端側で可動鉄心に対向する端面を接点他端面とすると、可動鉄心の軸方向一端面と接点他端面との当接を回避するように可動鉄心の軸方向一端側への移動を規制するストッパを備える。

これによれば、種々の部品が磨耗した場合であっても、ストッパによって可動鉄心の軸方向一端側への移動が規制されるため、可動鉄心と固定接点とは当接せず、短絡を回避できる。
また、ストッパによって確実に可動鉄心の移動を規制する構造であるため、磨耗前の初期状態において予め可動鉄心と固定接点との間の隙間を大きめに確保する必要がなく、電磁スイッチの軸方向寸法を増大させることはない。
また、電磁スイッチは、可動鉄心の軸方向一端面は円形を呈しており、軸方向及び一対の固定接点が向き合う方向に垂直な方向を幅方向とすると、可動鉄心の軸方向一端面の直径は、固定接点の幅方向の長さよりも大きく、ストッパは、可動鉄心が固定接点から幅方向にはみ出す部分に設けられている。
これによれば、固定接点の幅方向の外側にストッパを設けることができる。例えば、固定接点の幅方向の内側にストッパを設ける場合には、固定接点の形状に変更を加える必要が生じるが、本手段ではその必要はなく、容易にストッパを設けることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の電磁スイッチは、固定接点を保持する樹脂ハウジングを備え、ストッパは、樹脂ハウジングと一体的に設けられている。

これによれば、ストッパを別部品で設けるよりも、低コストでストッパを設けることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の電磁スイッチは、ストッパを複数個有し、軸方向及び一対の固定接点が向き合う方向に垂直な方向を幅方向とすると、複数のストッパの内、少なくとも２つは、幅方向において、固定接点の幅方向中心を挟むように設けられており、複数のストッパにおいて、ストッパと可動鉄心との間の軸方向間隔は、全て同一である。
これによれば、部品磨耗により可動鉄心がストッパに当接する事態になった場合に、可動鉄心が傾くことがない。

（ａ）は電磁スイッチの断面図であり、（ｂ）は電磁スイッチの樹脂ハウジングを軸方向他端側から見た図である（参考例）。 （ａ）は電磁スイッチの断面図であり、（ｂ）は電磁スイッチの樹脂ハウジングを軸方向他端側から見た図である（実施例１）。 （ａ）は電磁スイッチの断面図であり、（ｂ）は電磁スイッチを軸方向一端側から見た平面図であり、（ｃ）は電磁スイッチの樹脂ハウジングを軸方向他端側から見た図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔参考例〕
〔参考例の構成〕
参考例の電磁スイッチ１を、図１を用いて説明する。
本参考例の電磁スイッチ１は、例えば、車両用エンジンの始動に用いられるスタータのコイル電流の断続に適用されるものである。

まず、本参考例の電磁スイッチ１の基本的構成について説明する。
電磁スイッチ１は、スイッチケース２、励磁コイル３、固定鉄心４、可動鉄心５、電気接点、樹脂ハウジング６等により構成される。

スイッチケース２は、軸方向一端側が開口した有底筒状を呈しており、励磁コイル３への通電により発生する磁束を通すための磁気回路の一部を形成している。

励磁コイル３は、コイル通電用スイッチ（図示せず）が閉操作されると、車載バッテリから通電されて電磁石を形成するものであり、スイッチケース２内で、樹脂製のボビン８に巻線されている。

固定鉄心４は、電磁石の発生磁束によって磁化される強磁性体（例えば鉄）により円柱状に形成されており、励磁コイル３の内周においてスイッチケース２の底面側に配置され、スイッチケース２とともに磁気回路を形成する。

可動鉄心５は、固定鉄心４と同じく強磁性体により円柱状に形成されており、軸方向一端面は円形を呈している。そして、励磁コイル３の内周で固定鉄心４に対して対向して、軸方向に移動可能に配置されている。
これにより、可動鉄心５は、励磁コイル３への通電により磁化される固定鉄心４に吸引されて、固定鉄心４側（軸方向他端側）に移動する。また、可動鉄心５は、可動鉄心５と固定鉄心４との間に配されたリターンスプリング９によって反固定鉄心側（軸方向一端側）に付勢されている。
また、可動鉄心５の軸方向一端側には、可動鉄心５に固定されたシャフト１０が設けられている。

シャフト１０は、樹脂製であり、可動鉄心５の軸方向一端面に設けられた穴に圧入もしくは、かしめ等により固定されている。シャフト１０の軸方向一端部は、後述する樹脂ハウジング６側へ突出している。

樹脂ハウジング６は、例えば、樹脂成形品であり、ボビン８との間に固定鉄心４を挟みこんだ状態で、スイッチケース２の軸方向一端にかしめ固定され、スイッチケース２の開口を塞ぐカバーをなしている。

メイン接点は、一対の固定接点１７と、一対の固定接点１７間の通電を断続する可動接点１８とにより構成されている。
一対の固定接点１７は、軸方向に垂直な方向に隙間を介して対向して設けられており、それぞれ、２本の端子ボルト１９、２０と一体に、もしくはボルト１９、２０に固定されて設けられている。固定接点１７及び端子ボルト１９、２０は、樹脂ハウジング６に保持されている。

なお、端子ボルト１９、２０は、一方がバッテリ側に接続されており、もう一方がモータ等の機器側に接続されている。
また、一対の固定接点１７が対向する方向を長さ方向とし、長さ方向及び軸方向に垂直な方向を幅方向とすると、固定接点１７の幅方向寸法は、可動鉄心５の径と同程度もしくは可動鉄心５の径より大きい。

可動接点１８は、一対の固定接点１７の軸方向一端側に配置され、固定接点１７の軸方向一端面に離接可能に設けられている。そして、電気接点の閉成時に接点圧を付与する接点圧スプリング２４の荷重を受けて、可動鉄心５に固定されるシャフト１０の端面に当接している。
なお、可動接点１８及び接点圧スプリング２４は、樹脂ハウジング６内の固定接点１７の軸方向一端側に形成された空間に収容されている。樹脂ハウジング６には、可動接点１８の軸方向一端側への移動を規制する円柱状の接点当接部６ａが設けられており、この接点当接部６ａの外周に接点圧スプリング２４を収容する空間が形成されている。

接点圧スプリング２４は、リターンスプリング９よりセット荷重が小さく設定されているので、励磁コイル３が非通電時には、可動鉄心５がリターンスプリング９の付勢力により軸方向一端側（反固定鉄心側）に戻された状態となる。このため、図１（ａ）に示すように、可動接点１８は、可動鉄心５に固定されたシャフト１０を介して一対の固定接点１７から離れる方向（軸方向一端側）へ押圧され、接点圧スプリング２４を押し縮めた状態で、樹脂ハウジング６の接点当接部６ａに押し付けされている（開成状態）。

そして、励磁コイル３に通電されて、可動鉄心５が軸方向他端側（固定鉄心側）に吸引されると、シャフト１０による可動接点１８の押圧が解除されるため、接点圧スプリング２４によって、可動接点１８が固定接点１７に押し付けられた状態となる（閉成状態）。

〔参考例の特徴〕
次に、本参考例の特徴となる構成について説明する。
本参考例の電磁スイッチ１は、固定接点１７または固定接点１７に電気的に接続する部材の内で、最も軸方向他端側で可動鉄心５に対向する端面を接点他端面１７ａとすると、可動鉄心５の軸方向一端面５ａと接点他端面１７ａとの当接を回避するように可動鉄心５の軸方向一端側への移動を規制するストッパ２７を備える。

本参考例では、接点他端面１７ａは固定接点１７の軸方向他端面である。なお、固定接点１７よりも端子ボルト１９、２０が軸方向他端側に突出している場合には、端子ボルト１９、２０の軸方向他端面が接点他端面１７ａとなる。

そして、ストッパ２７は、樹脂ハウジング６と一体的に設けられ、可動鉄心５の軸方向一端面５ａと対向するように設けられている。例えば、本参考例では、図１（ｂ）に示すように、一対の固定接点１７の周囲を保持する樹脂部の一部が、軸方向他端側へ延びることにより形成されている。
また、本参考例では、ストッパ２７は、幅方向において、固定接点１７の幅方向中心を挟むように２つ設けられている。

具体的には、図１（ｂ）に示すように、固定接点１７の周縁に沿って長さ方向に延びる樹脂ハウジング６の部分が、一対の固定接点１７の長さ方向の中心部において、幅方向の両端から内側へ突出するとともに、軸方向他端側へ突出することで各ストッパ２７が設けられている。
また、ストッパ２７は固定接点１７間の隙間内にわずかに突出しているため、可動接点１８のストッパ２７に対応する位置には、ストッパ２７との干渉を避けるために切欠き１８ａが設けられている。

２つのストッパ２７において、ストッパ２７と可動鉄心５との間の軸方向間隔ｂは、全て同一である。
この軸方向間隔ｂは、磨耗を生じていない初期状態における開成状態の接点他端面１７ａと可動鉄心５との間の軸方向距離ａよりも小さくなっている。

〔参考例の効果〕
本参考例の電磁スイッチ１は、可動鉄心５と接点他端面１７ａとの当接を回避するように可動鉄心５の軸方向一端側への移動を規制するストッパ２７を備える。
ストッパ２７と可動鉄心５との間の軸方向距離ｂは、磨耗を生じていない初期状態における開成状態の接点他端面１７ａと可動鉄心５との間の軸方向距離ａよりも小さくなっているため、樹脂ハウジング６の接点当接部６ａ等の磨耗によって、開成時にリターンスプリング９により可動鉄心５が軸方向一端側へ戻される距離が増えたとしても、ストッパ２７が可動鉄心５の軸方向一端側への移動を規制するため、それ以上の移動はせず、可動鉄心５と接点他端面１７ａとは当接しない。結果として、一対の固定接点１７の短絡を回避できる。

また、ストッパ２７によって確実に可動鉄心５の移動を規制する構造であるため、磨耗前の初期状態において予め可動鉄心５と固定接点１７との間の隙間を大きめに確保する必要がなく、電磁スイッチ１の軸方向寸法を増大させることはない。

また、本参考例では、ストッパ２７が樹脂ハウジング６と一体的に設けられている。
これによれば、ストッパ２７を別部品で設けるよりも、低コストでストッパ２７を設けることができる。

また、本参考例では、ストッパ２７は、幅方向において、固定接点１７の幅方向中心を挟むように２つ設けられている。そして、２つのストッパ２７において、ストッパ２７と可動鉄心５との間の軸方向間隔ｂは、全て同一である。
これによれば、部品磨耗により可動鉄心５がストッパ２７に当接する事態になった場合に、可動鉄心５が傾くことがなく、確実に短絡を回避することができる。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の構成を、参考例とは異なる点を中心に図２を用いて説明する。
本実施例では、可動鉄心５の直径が、固定接点１７の幅方向の長さよりも大きく、軸方向からみて、可動鉄心５が固定接点１７の幅方向両側にはみ出す（図２（ｂ）参照）。
そして、ストッパ２７は、幅方向において、可動鉄心５が固定接点１７からはみ出す位置に設けられる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、固定接点１７の幅方向両外側の樹脂ハウジング６の部分に軸方向他端側に延びて突出する突出部がストッパ２７として設けられている。

これによれば、固定接点１７の幅方向の外側にストッパ２７を設けることができる。例えば、参考例のように、一対の固定接点１７の幅方向の内側にストッパ２７を設ける場合には、可動接点１８に切欠き１８ａを設けるなどの措置が必要となるが、本実施例ではその必要はなく、容易にストッパ２７を設けることができる。

〔変形例〕
実施例１では、ストッパ２７を樹脂ハウジング６と一体に設けたが、樹脂ハウジング６とは別の部材をストッパ２７として設けてもよい。また、可動鉄心５の軸方向一端面５ａに樹脂ハウジング６に向けて突出する突起を設けてストッパ２７を構成してもよい。

また、本発明を、可動鉄心を２つ有し、各可動鉄心を動かすための励磁コイルをそれぞれ有するタイプのスタータ用電磁スイッチ（例えば、特開２０１０−２３００１３号公報を参照）に適用してもよい。また、ＩＣＲリレー（突入電流抑制リレー）に適用してもよい。

１ 電磁スイッチ
３ 励磁コイル
４ 固定鉄心
５ 可動鉄心
５ａ 可動鉄心の軸方向一端面
６ 樹脂ハウジング
１０ シャフト
１７ 固定接点
１７ａ 接点他端面
１８ 可動接点
２７ ストッパ

Claims (3)

1. 通電により電磁石を形成する励磁コイルと、
   この電磁石により磁化される固定鉄心と、
   磁化された前記固定鉄心に吸引されて移動する可動鉄心と、
   電気回路に接続される一対の固定接点と、
   前記可動鉄心の移動に伴って移動して前記一対の固定接点間を開閉する可動接点と、
   前記可動鉄心に固定され、前記可動接点に当接して前記可動鉄心の移動を伝達するシャフトとを備え、
   前記可動接点は、前記一対の固定接点の軸方向一端側に離接するように配され、
   前記可動鉄心は、軸方向一端面が、前記一対の固定接点の軸方向他端側に軸方向に対向するように配され、
   前記シャフトは、前記可動鉄心から軸方向他端側へ延びて設けられ、前記シャフトの軸方向他端面が前記可動接点に当接することにより、前記可動鉄心の移動が前記可動接点へ伝達される電磁スイッチであって、
   前記固定接点または前記固定接点に電気的に接続する部材の内で、最も軸方向他端側で前記可動鉄心に対向する端面を接点他端面とすると、
   前記可動鉄心の軸方向一端面と前記接点他端面との当接を回避するように前記可動鉄心の軸方向一端側への移動を規制するストッパを備え、
   前記可動鉄心の軸方向一端面は円形を呈しており、
   軸方向及び前記一対の固定接点が向き合う方向に垂直な方向を幅方向とすると、
   前記可動鉄心の軸方向一端面の直径は、前記固定接点の幅方向の長さよりも大きく、
   前記ストッパは、前記可動鉄心が前記固定接点から幅方向にはみ出す部分に設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載の電磁スイッチにおいて、
   前記固定接点を保持する樹脂ハウジングを備え、
   前記ストッパは、前記樹脂ハウジングと一体的に設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項１または２に記載の電磁スイッチにおいて、
   前記ストッパを複数個有し、
   軸方向及び前記一対の固定接点が向き合う方向に垂直な方向を幅方向とすると、
   前記複数のストッパの内、少なくとも２つは、幅方向において、前記固定接点の幅方向中心を挟むように設けられており、
   前記複数のストッパにおいて、前記ストッパと前記可動鉄心との間の軸方向間隔は、全て同一であることを特徴とする電磁スイッチ。

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