전자기 릴레이

전자기 릴레이{ELECTROMAGNETIC RELAY}

본 발명은 전자기 릴레이에 관한 것이다. 전자기 릴레이는, 예를 들어, 가정용, 산업용 또는 자동차용을 포함한다.

전자기 릴레이에서는, 전기 회로상 전류의 통전/차단을 접점의 개폐에 의해 행하고 있다. 이러한 개폐를 행하는 접점은 고정 접점과 가동 접점으로 구성되고, 전자기 릴레이는, 가동 접점을 고정 접점에 대하여 접근/이격 변위시키는 기구를 포함하고 있다. 가동 접점을 변위시키는 기구의 하나로서, 이른바 플런저(가동 철심) 방식을 개시하는 선행문헌이 알려져 있다.

특허문헌 1 에 기재되어 있는 전자기 릴레이에서는, 가동 철심에 관통공을 설치하고 축심을 이 관통공에 삽입 관통시켜서 나사에 의해 임시 고정한 후, 레이저 용접에 의해 가동 철심과 축심을 일체화하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 가동 철심에 축심을 용접으로 일체화하는 것은, 임시 고정을 위한 부품 갯수의 증가와 제조상 공정수의 증가를 초래하여 비용 증가를 유발하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고정 접점과, 당해 고정 접점에 대응하고 상기 고정 접점에 대한 접근 방향 및 이격 방향으로 변위 가능한 가동 접점과, 상기 가동 접점을 보유하며 상기 접근 방향 및 상기 이격 방향으로 이동하는 가동자와, 당해 가동자에 연결되는 축심과, 당해 축심에 상기 접근 방향 및 상기 이격 방향으로 상대 이동 가능하게 연결되는 가동 철심과, 당해 가동 철심을 상기 접근 방향으로 구동하는 구동부와, 상기 축심을 상기 이격 방향으로 가압하는 가압 수단과, 상기 축심의 상기 가동 철심에 대한 상기 이격 방향으로의 상대 이동을 규제하는 규제 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 릴레이가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 축심과 가동 철심을, 예를 들어 용접이나 나사 고정 등에 의해 고정할 필요가 없어서, 제조 비용을 저감하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명 실시예 1의 전자기 릴레이(1)를, 샤프트(5,축심)의 중심 축선을 통하는 단면으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 샤프트(5)와 플런저(6,가동철심)의 연결 양태를 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 샤프트(5)를 직경 방향에서 보아 나타낸 단면도이다.
도 4는 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 샤프트(5)와 복귀 스프링(8,가압수단)의 연결 양태를 나타낸 모식도이다.
도 5는 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 절연 배리어(15)의 구체적 형태를 나타낸 모식도이다.
도 6은 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 구동부 케이스(17)와 요크(11,12)의 조립 상태를 나타낸 모식도이다.
도 7은 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 접점부 케이스(18)와 접속 케이스(19)와 PWM 제어회로(20,구동회로)의 조립 상태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 고정 접점(2) 및 가동 접점(3)의 수납 공간 내의 PWM 제어회로(20)의 배치 양태를 나타낸 모식도이다.
도 9는 실시예 1의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 고정 단자(21)와 고정 접점(2) 및 가동 접점(3)의 상세한 양태를 나타낸 모식도이다.
도 10는 실시예 2의 전자기 릴레이(1)의 일 실시형태에서 샤프트(25)와 플런저(26)의 연결 양태를 나타낸 모식도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.

[실시예 1〕

본 실시예의 전자기 릴레이(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 고정 접점(2)과, 이들 고정 접점(2)에 대응하는 접근/이격 방향(Xa-Xb)으로 변위 가능한 한 쌍의 가동 접점(3)과, 이들 가동 접점(3)을 보유하여 접근/이격 방향(Xa-Xb)으로 이동하는 가동자(4)와, 가동자(4)에 연결되는 샤프트(5, 축심의 일례)와, 샤프트(5)에 접근/이격 방향(Xa-Xb)으로 상대 이동 가능하게 연결되는 플런저(6,가동 철심의 일례)를 포함한다.

또한, 전자기 릴레이(1)는, 플런저(6)를 접근/이격 방향의 접근 방향(Xa,도 1에서 윗쪽)으로 구동하는 구동부(7)와, 샤프트(5)를 접근/이격 방향의 이격 방향(Xb, 도 1에서 아랫쪽)으로 가압하는 복귀 스프링(8,가압 수단의 일례)과, 플런저(6)에 대한 샤프트(5)의 이격 방향으로의 상대 이동을 규제하는 규제 수단과, 가동자(4)를 접근/이격 방향의 접근 방향으로 가압하는 압접 스프링(9)을 포함하여 구성되어 있다.

본 실시예의 규제 수단으로, 도 2에 나타내는 바와 같이, 거의 원기둥 형상인 플런저(6)에는, 그 차양부(6a) 쪽으로부터 천공 설치되어 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)가 삽입 관통 가능한 바닥 있는 구멍부(6b)가 형성되어 있다. 바닥부(6ba)는 본 실시예의 규제 수단을 구성한다. 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)의 접근 방향(Xa, 도 2에서 윗쪽) 쪽은, 압접 스프링(9)을 수납하기 위해 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 삽입 관통부(5a)보다 직경이 작은 소경부(5b)가 구성되고, 소경부(5b)의 단부 쪽에는 홈부(5c)가 형성되어 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 샤프트(5)의 접근 방향(Xa) 쪽 단부(도 4에서 상단)에는, 둘레 방향으로 연장되는 홈부(5c)가 형성되고, E링(10,판부(板部)의 일례)이 홈부(5c)에 끼워진다. E링(10)은 복귀 스프링(8)의 이격 방향(Xb) 쪽 단부(도 4에서 하단)를 로킹하는 로킹 수단으로서 기능한다. E링(10)은, 예를 들어 JIS 규격의 E형 스냅링(snap ring)을 사용하는 것이 가능하다. E링(10)은, 홈부(5c)의 외주면에 내접하여 끼워지는 내주부와, 복귀 스프링(8)의 이격 방향 쪽 단부에 접촉하는 외주부를 가진다.

본 실시예 1의 전자기 릴레이(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 구동부(7)를 구성하는 요크(11,12,13)와 코일 전선(14) 사이의 절연을 확보하는 절연 배리어(15)를 포함한다. 요크(11∼13)는 각각 자기 회로를 구성하는 계철(繼鐵)이다. 또한, 전자기 릴레이(1)는 코일 전선(14)이 권취되는 릴 형상의 보빈(16, 권취부의 일례)을 포함한다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 보빈(16)은, 절연 배리어(15)가 직경 방향 외측으로부터 끼워질 수 있는 부채 형상의 오목부인 피감합부(16a)를 2개소에 가진다. 절연 배리어(15)는 피감합부(16a)에 끼워지는 감합부를 가진다.

절연 배리어(15)는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 내측으로 개구된 중공의 부채 모양 기둥 형상을 이루고, 부채 모양 기둥 형상의 마주 보는 부채 모양 면부(15a)가 감합부를 구성한다. 절연 배리어(15)는 보빈(16)에 대하여 한 쌍 설치된다. 각각의 절연 배리어(15)는 그 상하 각각의 면에, 요크(11,12,13) 중 보빈(16)의 직경 방향으로 연장되는 부분을 가지는 요크(11,13)에 대한 둘레 방향의 상대 이동을 규제하는, 서로 평행을 이루는 평판 모양의 한 쌍의 규제부(15b)를 각각 포함한다. 절연 배리어(15) 및 보빈(16)은, 예를 들어 합성 수지에 의해 구성된다.

보빈(16)이 가지는 한 쌍의 부채 형상 피감합부(16a)는 둘레 방향 등간격으로 설치된다. 절연 배리어(15)가 직경 방향 외측으로부터 각각의 피감합부(16a)에 끼워지면, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 상측의 합계 4개의 규제부(15b)는 평판형의 요크(13, 도 1 참조)를 협지하는 형상을 이루고, 하측의 합계 4개의 규제부(15b)는 도 6(a)에 나타내는 U자 평판형의 요크(11)를 협지하는 형태를 이룬다. 절연 배리어(15)는, 요크(11,13)가 연장되는 전자기 릴레이(1)의 둘레 방향 위치와 코일 전선(14) 사이에 개재되도록 배치된다.

본 실시예 1의 전자기 릴레이(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 구동부 케이스(17), 접점부 케이스(18), 접속 케이스(19)를 가진다. 구동부 케이스(17)는, 예를 들어 몰드 수지에 의해 구성되며, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 바닥 있는 상자 형상을 이루어 구동부(7)를 내포(內包)한다. 접속 케이스(19) 및 접접부 케이스(18)도 몰드 수지에 의해 구성된다.

구동부 케이스(17)의 바닥부에는 거의 원통 모양인 돌기부(17a)가 설치되고, U자 평판형의 요크(11)에는 돌기부(17a)보다 큰 직경의 구멍부(11a)가 설치된다. 또한, 구동부 케이스(17)의 바닥부에는, 요크(11)의 폭(W)과 거의 동등한 폭을 가지고 요크(11)의 두께(T)보다 얕은 깊이를 가지는 홈부(17b)가 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 홈부(17b) 깊이와 규제부(15b) 높이의 합계 치수가 요크(11)의 두께 이하로 되도록 조정한다.

도 6(a)에 나타내는 화살표 방향으로 구동부 케이스(17)에 대해 요크(11)와 원통형 요크(12)를 얹으면, 돌기부(17a)가 구멍부(11a)에 삽입 관통한 후 요크(12)의 내주 쪽에 삽입 관통한다. 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 요크(12)는 삽입 관통된 돌기부(17a)에 의해 위치 결정되고, 요크(11)도 홈부(17b)의 양 측벽에 협지되어 위치 결정된다.

그 후, 도 5(b)에 나타낸 절연 배리어(15)가 끼워진 보빈(16)을 도 6(b)에 도시된 상측으로부터 구동부 케이스(17)에 삽입하고, 플런저(6)와 샤프트(5)의 조립체를 요크(12)에 삽입한다. 그 다음, 샤프트(5)가 삽입 관통되는 구멍부(13a)를 가지는 요크(13)를 얹어 샤프트(5)를 구멍부(13a)에 삽입 관통시킴으로써, 구동부(7)가 조립된다. 또한, 도 7(a)에 나타내는 접점부 케이스(18)에 대해 끼워지는 형상을 갖는 거의 평판 모양인 접속 케이스(19)가 구동부 케이스(17)에 얹어진다. 이 때, 보빈(16)의 도 5(a) 중 상측의 사다리꼴 기둥 모양의 볼록부(16b)는, 접속 케이스(19)를 보빈(16)에 대해 위치 결정하는 기능을 가진다.

또한, 샤프트(5)의 소경부(5b)에, 압접 스프링(9)이 삽입 관통되고 가동자(4)의 구멍부(4a)가 끼워진다. 그리고, 소경부(5b) 단부의 홈부(5c)에 E링(10)이 끼워지며, 복귀 스프링(8)의 이격 방향 쪽 단부가 E링(10)의 외주부에 맞닿아 접촉한다.

접점부 케이스(18)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 고정 접점(2)을 단부에 배치한 거의 원기둥 모양인 한 쌍의 고정 단자(21)를 고정하는 기능을 가진다. 접점부 케이스(18)는 구동부 케이스(17)의 개구로부터 구동부 케이스(17)에 삽입되고, 다리부(18a)가 구동부 케이스(17)에 끼워져서 고정 접점(2)과 가동 접점(3)을 대향시킨다. 복귀 스프링(8)의 접근 방향(Xa) 쪽 단부(도 1에서 윗쪽)를 구멍부(18b)에 의해 구속하여 고정한 후, 구동부 케이스(17)와의 감합 개소를 접착제로 접착, 용접 또는 납땜함으로써 밀폐 처리가 행해진다. 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 접점부 케이스(18)는, 구동부(7)를 구동하는 기판 형상의 PWM 제어 회로(20, 구동회로)를 수납하는 수납부(18c)를 포함한다. PWM 제어 회로(20)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 고정 접점(2)와 가동 접점(3)을 수납하는 수납 공간에 배치된다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 고정 단자(21)는 고정 접점(2)에 대응하는 것이고, 고정 단자(21)의 이격 방향(Xb) 쪽 단부(도 9에서 하단)의, 가동 접점(3)에 대향하는 부위에만 고정 접점(2)이 설치된다. 가동자(4)는 샤프트(5)의 직경 방향 양쪽으로 연장되는 판 모양을 이루고, 가동 접점(3)은 가동자(4)의 양단에 설치된다. 도 9에 나타내는 형태에서는, 가동 접점(3)을, 직사각 형상의 한쪽 긴 변에 인접하는 두 개의 구석부를 절단한 육각 형상으로 하고, 고정 접점(2)은 이러한 육각 형상에 외접하는 반원 형상으로 하고 있다.

본 실시예 1의 전자기 릴레이(1)는, 전술한 바와 같이, 좌우 한 쌍의 접점을 가지는 1폼(1 form) x형 플런저 방식의 릴레이이다. 본 실시예 1에서는, 도 1에 도시된 좌우 한 쌍의 고정 단자(21)가 접속 차단 대상이 되는 직류 회로의 어느 것의 개소에 삽입되고, 구동부(7)의 코일 전선(14)의 단자부가 PWM 제어 회로(20)의 입출력 인터페이스에 접속되어, 여자 전류(勵磁電流)가 적절히 제어된다.

구동부(7)의 단자부에 여자 전류가 인가되지 않은 상태에서, 복귀 스프링(8)의 가압력에 의해 샤프트(5)가 도 1에서 아랫쪽으로 가압되어, 고정 접점(2)과 가동 접점(3)이 접촉하지 않는 오픈 상태로 천이되거나 접점의 오픈 상태가 유지된다. 도 1에 나타내는 상태에서는, 복귀 스프링(8)의 가압력에 의해, 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)의 이격 방향쪽 단부가 플런저(6)의 바닥부(6ba)를 도 1에서 아랫쪽으로 가압한다. 샤프트(5)에 의해 가압됨으로써, 플런저(6)의 차양부(6a)는 보빈에 형성된 단차에 맞닿아 접촉하고, 플런저의 바닥부(6ba)는 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)의 단부에 맞닿아 접촉한 상태가 유지된다.

단자부에 여자 전류가 인가되면, 코일 전선(14) 및 요크(11∼13)가 발생시키는, 플런저(6)를 도 1에서 윗쪽(접근 방향 Xa)으로 끌어 당기는 힘에 의해, 플런저(6)의 바닥부(6ba)가 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)의 단부를 가압한다. 이로써, 샤프트(5) 및 가동자(4)가 윗쪽으로 이동하여, 가동 접점(3)이 고정 접점(2)에 접촉하는 클로즈 상태로 되거나 클로즈 상태가 유지된다.

본 실시예의 전자기 릴레이(1)에 의하면, 이하와 같은 작용·효과를 얻을 수 있다. 플런저(6)에 설치한 바닥 있는 구멍부(6b)에 샤프트(5)의 삽입 관통부(5a)를 삽입 관통시키는 구성에 의해, 여자 전류가 인가되지 않는 경우에는, 복귀 스프링(8)의 가압력을 이용하여 바닥부(6ba)와 삽입 관통부(5a) 단부와의 맞닿음을 확보하고, 여자 전류가 인가되는 경우에는, 전자기력을 이용하여 플런저(6)를 도 1에서 윗쪽(접근 방향 Xa)으로 끌어 당김으로써 이러한 맞닿음을 확보할 수 있다. 즉, 샤프트(5)와 플런저(6)를 임시 고정한 후 용접이나 접착 등에 의해 양자를 단단히 고정하는 작업을 생략할 수 있어서, 제조 공정의 간략화와 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 복귀 스프링(8)의 이격 방향쪽 단부와 샤프트(5)의 접근 방향쪽 단부의 역학적 연결을, 범용품인 E링(10)을 샤프트(5)의 소경부(5b)에 설치된 홈부(5c)에 끼움으로써 용이하게 실현할 수 있다. 즉, 샤프트(5)의 소경부(5b)의 단부 자체를 복귀 스프링(8)에 연결하기 위해 형상을 변경하거나, 단부를 지지하기 위한 핀을 소경부(5b)의 직경 방향으로 설치된 구멍부에 삽입 관통시키는 등의 가공을 없앨 수 있다.

또한, 절연 배리어(15)를 요크(11,13)가 연장되는 부분에 설치함으로써, 코일 전선(14)과 자기 회로와의 절연 성능을 높일 수 있다. 즉, 전자기 릴레이(1)의 소형화를 도모할 때 절연 거리를 확보할 수 없는 경우에도, 절연 배리어(15)를 설치함으로써 절연을 확실하게 실현할 수 있다. 또한, 절연 배리어(15)가 구비하는 규제부(15b)에 의해, 절연 배리어(15)가 끼워지는 보빈(16)과 구동부 케이스(17)와의 요크(11)를 개재한 위치 결정과, 보빈(16)의 접속 케이스(19)로의 요크(13)를 개재한 위치 결정을 보다 확실하게 행할 수 있다. 또한, 절연을 확실하게 확보할 수 있으므로, PWM 제어 회로(20)를 접점부 케이스(18) 내로 하는 것을 보다 용이하게 실현할 수 있어서, 부품의 집적화를 도모할 수 있다.

또한, 고정 접점(2)을 고정 단자(21) 단부의 가동 접점(3)에 대향하는 부분에만 배치함으로써, 고정 접점(2)에 사용하는 재질의 부피를 줄여서 비용 절감을 도모할 수 있다. 특히, 귀금속 계통을 고정 접점(2)에 사용하는 경우의 비용 절감 효과를 높일 수 있다.

[실시예 2〕

전술한 실시예 1의 전자기 릴레이(1)에서의 규제 수단과는 달리, 본 실시예 2에서의 규제 수단은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 삽입 관통부(25a)와, 삽입 관통부(25a)보다 직경이 크고 삽입 관통부(25a)에 대해 도 10에서 윗쪽(접근 방향 Xa)에 위치하는 대경부(25b)를 갖는 샤프트(25)와, 플런저(26)에 천공 설치되어 삽입 관통부(25a)가 삽입 관통 가능한 관통공(26b)을 가진다.

본 실시예 2의 전자기 릴레이(1)에 의해서도, 여자 전류가 인가되지 않는 경우에는, 복귀 스프링(8)의 가압력을 이용하여 대경부(25b)의 도 10에 도시된 하단부(이격 방향 Xb)와 플런저(26)의 도 10에 도시된 상면(접근 방향 Xa)과의 맞닿음을 확보하고, 여자 전류가 인가되는 경우에는, 전자기력을 이용하여 이러한 맞닿음을 확보할 수 있다. 즉, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2에서도 샤프트(25)와 플런저(26)를 임시 고정한 후 용접이나 접착 등의 접착 공정에 의해 단단히 고정할 필요를 없앨 수 있어서, 제조 공정을 간략화하여 비용 절감을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예 2에서는, 가동 철심인 플런저(26)에 천공 설치되는 삽입 관통 구멍을 단순한 관통공(26b)으로 하고 있으므로, 바닥이 있는 형상으로 천공 설치하는 것보다 플런저(26)의 가공 공정을 간략화할 수 있다. 이로써 비용 절감을 도모할 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

[산업상 이용가능성〕

본 발명은, 전자기 릴레이에 관한 것인데, 주로 구조를 간략화하여 비용 절감을 도모하고 소형화를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 가정용 또는 산업용으로 이용되는 전자기 릴레이에 적용할 수 있는 유익한 것이다.

1 전자기 릴레이 2 고정 접점
3 가동 접점 4 가동자
5 샤프트(축심) 6 플런저(가동 철심)
7 구동부 8 복귀 스프링(가압 수단)
9 압접 스프링 10 E 링(판부)
11 요크(U자 평판형) 12 요크(원통형)
13 요크(평판형) 14 코일 전선
15 절연 배리어(부채 형상) 16 보빈(권취부)
17 구동부 케이스 18 접점부 케이스
19 접속 케이스 20 PWM 제어회로(구동 회로)
21 고정 단자