电磁开关的制作方法

文档序号:8516142阅读:854来源:国知局
电磁开关的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及内置有用于抑制对起动电动机的通电电流的电阻体的电磁开关。
【背景技术】
[0002]为了抑制电子部件的瞬间停电的产生,公开了内置有用于抑制在使起动电动机起动时通电的电流的电阻体的电磁开关(例如参考专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-224315号公报

【发明内容】

[0006]发明要解决的课题
[0007]因为发热量或者体积(线圈的匝数)的限制的原因,存在电磁螺线管产生的磁场较弱、不能够使起动电动机(电动机)前段的专利文献I中公开的电磁开关的触点闭合的情况。
[0008]用于解决课题的技术方案
[0009]权利要求1中记载的电磁开关,包括:电阻体,其抑制从蓄电池流动至使发动机起动的起动电动机的电流;副触点,其包括与电阻体并联地配置的固定触点和可动触点;螺线管线圈,其通过从蓄电池通电而产生第一磁场;和可动铁芯,其被螺线管线圈包围,电阻体具有线圈部,该线圈部配置在螺线管线圈的磁路内且成形为包围可动铁芯的线圈状,使得流过电流时在与第一磁场相同的方向上产生用于使可动触点与固定触点接触的第二磁场。
[0010]发明效果
[0011]根据本发明,即使在电磁螺线管产生的磁场较弱的情况下,也能够使起动电动机(电动机)前段的电磁开关的触点闭合。
【附图说明】
[0012]图1是电磁开关的截面图。
[0013]图2是连接了电磁开关的起动电动机系统的电路图。
[0014]图3是表示电磁开关的电阻体的形状的图。
[0015]图4是连接了本实施方式中的电磁开关的起动电动机系统的工作时的时序图。
[0016]图5是表示电磁开关的副触点工作时的吸引力与弹簧弹力的关系的图。
[0017]图6是表示电磁开关的电阻体的形状的图。
[0018]图7是表示电磁开关的电阻体的形状的图。
【具体实施方式】
[0019]以下对于本发明的一个实施方式中的电磁开关,用【附图说明】其详情。图1是本实施方式中的电磁开关10的截面图,图2是起动电动机系统I的电路图。起动电动机系统I如图2所示,由电动机(起动电动机)2、小齿轮4、拨齿杆(Shift Lever) 5、主触点7和电磁开关3等构成。电动机2产生使发动机起动所需的旋转力。小齿轮4对发动机侧环形齿轮6传递自身的旋转力。拨齿杆5以小齿轮4与环形齿轮6啮合的方式将小齿轮4向环形齿轮6方向推出。主触点7控制对电动机2的通电和拨齿杆5的动作。电磁开关3通过通电来使主触点7开闭。
[0020]电磁开关10被插入从蓄电池9到起动电动机系统I的主触点7的电路,由电阻体30、副触点20和电磁螺线管11等构成。电阻体30抑制从蓄电池9对电动机2流过的电流。副触点20包括与电阻体30并联地配置的固定触点22a和22b以及可动触点21,在闭合状态时使电阻体30短路而从蓄电池9直接对电动机2通电。电磁螺线管11进行副触点20的开闭控制。
[0021]电磁螺线管11由线圈外壳18、螺线管线圈12以及被螺线管线圈12包围的可动铁芯16和固定铁芯17等构成。线圈外壳18仅在与轴方向的一方交叉的面上具有开口。螺线管线圈12在线圈外壳18的内侧以被树脂制的线轴13支承的状态配置。线圈外壳18与可动铁芯16和固定铁芯17构成磁路19。螺线管线圈12的一方的端部与连接到控制装置8的外部端子14结线。螺线管线圈12的另一方的端部与固定铁芯17结线。固定铁芯17经由线圈外壳18与接地电路15连接。
[0022]副触点20隔着固定铁芯17配置在与磁路19相反的一侧,由可动触点21、固定触点22a和22b以及触点外壳23构成。可动触点21与可动铁芯16同步地移动。触点外壳23保持固定触点22a和22b。可动触点21被触点按压弹簧24保持在离开固定铁芯17的方向上的初始位置。可动铁芯16被复位弹簧25保持在离开固定铁芯17的方向上的初始位置。
[0023]因从蓄电池9对螺线管线圈12通电而产生的第一磁场和因从蓄电池9对电动机2流过的电流在电阻体30中流过而产生的第二磁场在相同方向上产生。通过第一磁场和第二磁场,固定铁芯17和可动铁芯16磁化,将可动铁芯16吸引至固定铁芯17的吸引力超过复位弹簧25的弹簧弹力,所以可动铁芯16被吸引至固定铁芯17。与可动铁芯16同步地移动的可动触点21与固定触点22a和22b接触,从而副触点20闭合。副触点20闭合时,在电阻体30中流过的从蓄电池9向电动机2流过的电流经由副触点20被短路,所以电阻体30对于从蓄电池9对电动机2流过的电流的抑制被解除。之后,从蓄电池9对电动机2流过的电流停止、并且对螺线管线圈12的通电切断时,可动触点21因触点按压弹簧24的弹力而返回初始位置,可动铁芯16因复位弹簧25的弹力而返回初始位置,从而副触点20开放。
[0024]图3表示了本实施方式中的电磁开关10的电阻体30的形状。电阻体30如图1所示,配置在电磁螺线管11的磁路19内的被螺线管线圈12的外周与线圈外壳18包围的气隙(空间)中。电阻体30的周围被管状的绝缘部件覆盖。该气隙与该绝缘部件构成绝缘层。电阻体30具有成形为线圈状的线圈部31,隔着该绝缘层包围螺线管外壳12和可动铁芯16。电阻体30的两端部32a和32b分别与固定触点22a和22b连接。对电阻体30通电时因电阻体30的线圈部31中流过的电流而产生的第二磁场的方向,与因对螺线管线圈12通电而产生的第一磁场的方向一致。
[0025]为了使从电阻体30对线圈外壳18的导热量大于从电阻体30对螺线管线圈12的导热量,电阻体30在上述气隙中靠线圈外壳18配置。通过这样配置,螺线管线圈12及其周边的部件(例如线轴13)难以受到热损伤。此外,在不能够使副触点20闭合、驱动电动机2的大电流连续地对电阻体30通电时,存在电磁螺线管11因电阻体30的发热而不能工作的可能性。为了防止该情况,以从电阻体30的通电开始到熔断的时间TK[s]和除电阻体30以外的电磁螺线管11的构成部件中的任意一个受到不能工作的热损伤的时间Ts[s]满足TK〈TS的方式,设定电阻体30。流过平均通电电流I[A]的电阻体30的电阻率P [Ωπι]、体积比热容c[J/(m3K)]、截面积A[m2]、表示散热量占发热量的比例的散热率α、通电前的温度9Q[°C]和熔断温度0K[°C]和电阻体30从通电开始到熔断的时间TK[s],满足式(I)
[0026]{p XI2X (l-α )/(cXA2)} XTk= θ κ-Θ 0 ⑴
[0027]举例说明。设电阻体30中流过平均电流I = 200[Α],螺线管线圈12周边的构成部件在Ts= 5[s]受到热损伤。该情况下,用钢线构成电阻体30,电阻体30的温度达到熔断温度θκ= 1500 [°C ]时电阻体30熔断。根据式(I),如果构成电阻体30的钢线的线径是3.1 [mm],则连读通电时在电磁螺线管11不能工作之前电阻体30熔断,从而通电被切断。
[0028]S卩,以即使电阻体30中发生长时间通电也在螺线管线圈12和螺线管线圈12周边的构成部件产生热损伤之前电阻体30熔断的方式,设定电阻体30的材质和截面积。即使在电阻体30因对电阻体30的长时间通电而熔断的情况下,电磁开关10也保持电阻体30以外的电路,能够通过因从蓄电池9对螺线管线圈12的通电而产生的第一磁场使可动触点21与固定触点22a和22b接触。从而,来自蓄电池9的电流经由闭合的副触点20对电动机2流动,所以能够进行发动机起动。
[0029]在连接了具有上述结构的电磁开关10的起动电动机系统I中,对发动机起动时的电动机2的动作进行说明。发生发动机起动请求时,控制装置8对电磁开关3进行通电,主触点7闭合。因为主触点7闭合,小齿轮4被推出而与环形齿轮6啮合,同时从蓄电池9经由电阻体30开始对电动机2通电。此时,对电动机2的通电电流被电阻体30限制,电动机2低速旋转,同时开始发动机的曲柄起动。
[0030]在时刻Tl,电动机2因为主触点7闭合而开始旋转之后,在经过规定的时间后的时刻T2,控制装置8开始对电磁开关10的螺线管线圈12进行基于蓄电池9的通电,从而副触点20闭合。副触点20闭合时,形成使电阻体30短路的电路,所以蓄电池9的电压完全对电动机2施加,电动机2以高速旋转开始发动机的曲柄起动。图4表示了此时的主触点7和副触点20各自的开闭状态、蓄电池9的电压和电动机2中流过的电流的时间变化。
[0031]如图4所示,上述时刻Tl表示使起动电动机系统I的主触点闭合的时刻,上述时刻T2表示副触点20闭合的时刻。通过起动电动机系统I的主触点闭合而起动发动机时的时刻Tl的蓄电池9的电压,因为用电阻体30抑制对电动机2的电流而保持在电压VI。即,电阻体30对电动机2的电流抑制,防止了蓄电池9的电压降低至低于电压Vl的电压。此夕卜,在时刻T2,电动机2低速旋转,蓄电池9的电压因为利用因电动机2的旋转而产生的反向电动势而保持在电压V2。即,因电动机2旋转而产生的反向电动势,防止了蓄电池9的电压降低至低于电压V2的电压。因此,能够抑制电子部件的瞬间停电的产生。
[0032]图5表示了对电磁开关10的螺线管线圈12施加电压、副触点20工作时的对可动铁芯16在朝向固定铁芯17的方向上作用的吸引力,与在离开固定铁芯17的方向按压可动铁芯16的弹簧弹力的关系。在离开固定铁芯17的方向按压可动铁芯16的弹簧弹力,是触点按压弹簧24和复位弹簧25的合力。复位弹簧25对可动铁芯16总是施加弹力。触点按压弹簧24从与可动铁芯16同步地移动的可动触点21与固定触点22a和22b接触的时刻起开始弯曲。从而,触点按压弹簧24在副触点20闭合之后起到产生弹簧弹力的弹簧的作用。
[0033]随着驱动可动铁芯16使其移动,副触点20闭合所需的对可动铁芯16的吸引力反比于可动铁芯16与固定铁芯17之间的间隙量。因此,随着驱动可动铁芯16使其移动,副触点20闭合所需的第一磁场和第二磁场的强度根据可动铁芯16的位置而变化,在可动铁芯16位于初始位置时最大。
[0034]可动铁芯16开始从初始位置移动之前,从蓄电池9对电动机2的电流经由电阻体30流过,所以在需要最大磁场强度的从可动铁芯16的移动开始到副触点20闭合之间,能够将电阻体30中流过的电流生成的第二磁场利用于产生对可动铁芯16的吸引力。直到副触点20闭合之间,现有的电磁开关中仅用螺线管线圈产生的第一磁场驱动可动铁芯。与此相比,本实施方式中的电磁开关中,直到副触点20闭合之间,能够降低对可动铁芯16产生吸引力的第一磁场通过螺线管线圈12产生所需的电压。从而,能够使副触点20工作
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