JP2021536100A - 直流リレー - Google Patents

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Abstract

本発明は、直流リレーに関し、より詳細には、接圧力が向上した可動子アセンブリを有する直流リレーに関する。本発明の一実施形態による直流リレーは、一対の固定接触子と、電磁力により上下運動して前記一対の固定接触子に接離する可動接触子とを含む直流リレーにおいて、前記可動接触子の上方及び下方にそれぞれ備えられる上部ヨーク及び下部ヨークと、前記下部ヨークの下方に備えられる接圧スプリングとを含み、前記接圧スプリングは、前記下部ヨークを加圧して前記可動接触子を運動させることを特徴とする。

Description

本発明は、直流リレーに関し、より詳細には、接圧力が向上した可動子アセンブリを有する直流リレーに関する。
一般に、直流リレー(Direct Current Relay)又は電磁開閉器(Magnetic Switch)は、電磁石の原理を利用して機械的な駆動と電流信号を伝達する電気的な回路開閉装置の一種であり、各種産業用設備、機械、車両などに設置されている。
特に、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、ゴルフカート、電動フォークリフトなどの電気自動車(Electric Vehicle)は、バッテリの電力を動力発生装置及び電装部に供給及び遮断するための電気自動車用リレー(Electric Vehicle Relay)を備えており、この電気自動車用リレーは電気自動車において非常に重要な中核部品の1つである。
図1は従来技術による直流リレーの内部構造図である。
直流リレーは、上部フレーム1及び下部フレーム2で構成されるケース1、2と、前記ケースの内部に備えられるミドルプレート9と、ミドルプレート9の上方に設置される接点部3、4及び消弧部8と、ミドルプレート9の下方に設置されるアクチュエータ7とを含む。ここで、アクチュエータ7は、電磁石の原理により作動する装置である。
上部フレーム1の上面には、接点部3、4の固定接点3が露出し、負荷又は電源が接続される。
上部フレーム1の内部には、接点部3、4と消弧部8が設けられる。接点部3、4は、上部フレーム1に固設される固定接点3と、アクチュエータ7により可動して固定接点3に接離する可動接点4とからなる。通常、消弧部8は、セラミック材料で形成される。消弧部8は、アークチャンバ(arc chamber)ともいう。消弧部8の内部には、アーク消弧のために消弧用ガスが充填される。
接点部3、4の遮断時(分離時)に発生するアーク(Arc)を効果的に制御するために、永久磁石(図示せず)が備えられる。永久磁石は、接点部の周辺に設置され、磁場を発生させて急激な電気の流れであるアークを制御する。永久磁石を固定するために、永久磁石ホルダ6が備えられる。
アクチュエータは、電磁石の原理を利用して作動するものであり、固定コア7aと、可動コア7bと、可動軸7cと、復帰スプリング7dとを含む。固定コア7aと可動コア7bをシリンダ7eが覆っている。シリンダ7eと消弧部8は、密閉された空間を形成する。
シリンダ7eの周辺にはコイル7fが備えられ、制御電源が供給されると周辺に電磁力を発生させる。固定コア7aは、コイル7fから発生する電磁力により励磁(magnetized)され、可動コア7bは、固定コア7aの磁力により吸引される。よって、可動コア7bに結合された可動軸7c及び可動軸7cの上部に結合された可動接触子4が共に動いて固定接触子3に接触し、回路が通電状態となる。復帰スプリング7dは、コイルの制御電源遮断時に可動コア7bが初期位置に復帰する付勢力を与える。
しかし、従来技術による直流リレーにおいては、固定接触子と可動接触子間に電磁反発力が発生し、それにより互いに分離する方向に力が働く。このような電磁反発力による意図しない分離を防止するために、可動接触子4が接圧スプリング5により接圧力を受けるようにする。すなわち、固定接触子3と可動接触子4間の距離より固定コア7aと可動コア7b間の距離のほうが長く設定され、可動コアのオーバートラベル(over travel)により可動接触子が接圧力を受ける。しかし、その接圧力より強い電磁反発力が発生すると、依然として接点部が分離する恐れがある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、接圧力が向上した可動子アセンブリを有する直流リレーを提供することを目的とする。
本発明の一実施形態による直流リレーは、一対の固定接触子と、電磁力により上下運動して前記一対の固定接触子に接離する可動接触子とを含む直流リレーにおいて、前記可動接触子の上方及び下方にそれぞれ備えられる上部ヨーク及び下部ヨークと、前記下部ヨークの下方に備えられる接圧スプリングとを含み、前記接圧スプリングは、前記下部ヨークを加圧して前記可動接触子を運動させることを特徴とする。
ここで、前記直流リレーは、前記可動接触子、前記上部ヨーク及び前記下部ヨークを支持する可動子支持台と、前記可動子支持台の上部に固定される可動子ホルダとをさらに含むことを特徴とする。
さらに、前記可動子支持台は、第1平板部と、前記第1平板部の両側端から上方に突設され、前記可動子ホルダが固定されるアーム部とから構成されることを特徴とする。
さらに、前記第1平板部の上部には、前記接圧スプリングの下端を支持するスプリング支持部が突設されることを特徴とする。
さらに、前記可動子支持台の下面には、ミドルプレートの中央孔に挿入される挿入部が突設されることを特徴とする。
さらに、前記可動子ホルダは、第2平板部と、前記第2平板部の両端からそれぞれ下方に折曲形成される側面部とを有することを特徴とする。
さらに、前記可動子ホルダの左、右側面には、前記上部ヨークが挿入されるスカート部が形成されることを特徴とする。
さらに、前記下部ヨークは、第3平板部と、前記第3平板部の両端から上方に折曲形成される翼部とから構成されることを特徴とする。
さらに、前記上部ヨークの前、後端部には、前記翼部が結合される結合溝がそれぞれ形成されることを特徴とする。
さらに、前記可動接触子の前、背面には、前記翼部が挿入される支持溝が形成されることを特徴とする。
さらに、前記下部ヨークの下面には、前記接圧スプリングの上端部を固定する支持突起が形成されることを特徴とする。
さらに、前記上部ヨークは、前記可動子ホルダの上方又は下方に配置されることを特徴とする。
本発明の他の態様による直流リレーは、一対の固定接触子と、アクチュエータにより上下運動し、前記一対の固定接触子に接離して回路を通電又は遮断する可動子アセンブリとを含み、前記可動子アセンブリは、シャフトにより前記アクチュエータに連結される可動子支持台と、前記可動子支持台の上部に固定される可動子ホルダと、前記可動子ホルダと前記可動子支持台間に設置される可動接触子と、前記可動接触子の上方及び下方にそれぞれ備えられ、電磁力を発生させる上部ヨーク及び下部ヨークと、前記下部ヨークと前記可動子支持台間に備えられ、前記下部ヨークを加圧する接圧スプリングとを含み、前記可動子アセンブリは、上方から下方に、前記上部ヨーク、前記可動子ホルダ、前記可動接触子、前記下部ヨーク、前記接圧スプリング、前記可動子支持台の順序で配置されるか、前記可動子ホルダ、前記上部ヨーク、前記可動接触子、前記下部ヨーク、前記接圧スプリング、前記可動子支持台の順序で配置されることを特徴とする。
本発明の各実施形態による直流リレーによれば、可動接触子に上部ヨーク及び下部ヨークが備えられて電磁反発力が相殺されるので、意図しない接点部の分離が発生しない。
従来技術による直流リレーの内部構造図である。 本発明の一実施形態による直流リレーの内部構造図である。 図2に示す可動子アセンブリの側面図である。 図3に示す可動子アセンブリの分解斜視図である。 本発明の他の実施形態による直流リレーに用いられる可動子ホルダの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態による直流リレーに用いられる可動子アセンブリの側面図である。 本発明のさらに他の実施形態による直流リレーに用いられる可動子アセンブリの分解斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明するが、これらは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が発明を容易に実施することができるように詳細に説明するためのものであり、本発明の技術的思想及び範囲を限定するものではない。
図2は本発明の一実施形態による直流リレーの内部構造図であり、図3は図2に示す可動子アセンブリの側面図であり、図4は図3に示す可動子アセンブリの分解斜視図である。図面を参照して、本発明の各実施形態による直流リレーについて詳細に説明する。
本発明の一実施形態による直流リレーは、一対の固定接触子114と、電磁力により上下運動して一対の固定接触子114に接離する可動接触子150とを含む直流リレーにおいて、可動接触子150の上方及び下方にそれぞれ備えられる上部ヨーク131及び下部ヨーク135と、下部ヨーク135の下方に備えられる接圧スプリング155とを含み、接圧スプリング155は、下部ヨーク135を加圧して可動接触子150を運動させることを特徴とする。
フレーム111、112は、構成要素を内蔵して保護及び支持することのできる箱状のケースで形成される。フレーム111、112は、上部フレーム111と、下部フレーム112とから構成される。
アークチャンバ(arc chamber)113は、下面が開放された箱状に形成され、上部フレーム111の内部に設置される。アークチャンバ113は、遮断時に接点部114、150から発生するアークを消弧できるように、絶縁性、耐圧性、耐熱性に優れた材質で形成される。例えば、アークチャンバ113は、セラミック材質で作製される。アークチャンバ113は、ミドルプレート170の上方に固設される。
固定接触子(fixed contact)114は、一対で備えられ、アークチャンバ113に固設される。固定接触子114は、上部フレーム111に露出する。固定接触子114のいずれか一方は電源側に接続され、他方は負荷側に接続される。
可動接触子(moving contact)150は、所定の長さの板状体で形成され、一対の固定接触子114の下方に設置される。可動接触子150は、可動子アセンブリ130に設置されて一体となって動く。可動接触子150は、下部フレーム112の内部に設置されるアクチュエータ160により上下に直線運動することができ、固定接触子114に接離して回路を接続又は遮断する。
接点部114、150の遮断時(分離時)に発生するアーク(Arc)を効果的に制御するために、永久磁石(図示せず)が備えられる。永久磁石は、接点部114、150の周辺に設置され、磁場を発生させて急激な電気の流れであるアークを制御する。永久磁石を固定するために、永久磁石ホルダ115が設けられる。
可動子アセンブリ130、すなわち可動接触子150を動作させるために、アクチュエータ160が設けられる。アクチュエータ160は、U字状に形成されて磁路(a magnetic circuit)を形成するヨーク161と、ヨーク161の内部に設置されるボビン162に巻回され、外部電源が供給されると磁場を発生するコイル163と、コイル163の内部に固設され、コイル163が発生する磁場により磁化されて磁気吸引力を発生する固定コア165と、固定コア165の下方に直線運動可能に設置され、固定コア165の磁気吸引力により固定コア165に接離する可動コア167と、下端が可動コア167に結合され、上端が可動接触子150に摺動可能に貫挿されるシャフト157と、固定コア165と可動コア167間に設置され、可動コア167を下方に復帰させるリターンスプリング169と、固定コア165、可動コア167及びリターンスプリング169を収容するシリンダ168とを含む。
アクチュエータ160とアークチャンバ113間には、ミドルプレート170が備えられる。ミドルプレート170は、ヨーク161の上方に設置され、磁性体で形成されてヨーク161と共に磁路を形成する。ミドルプレート170は、上側のアークチャンバ113及び下側のアクチュエータ160がそれぞれ設置される支持板の役割も果たす。ミドルプレート170の下部に、シリンダ168が密封結合される。
ミドルプレート170とアークチャンバ113間には、密封用部材172が備えられる。すなわち、アークチャンバ113の下部周囲に沿って密封用部材172が備えられ、アークチャンバ113、ミドルプレート170(ミドルプレートの中央部の孔)及びシリンダ168が形成する空間が密閉されるようにする。
可動子アセンブリ130は、シャフト157と、可動子支持台140と、可動子ホルダ145と、可動接触子150と、接圧スプリング155と、上部ヨーク131と、下部ヨーク135とを含む。
シャフト157は、一文字状の棒やロッドで構成される。シャフト157の下端は、可動コア167に固設される。よって、シャフト157は、可動コア167の動作に伴って上下運動をし、可動接触子150を固定接触子114に接離させる。
シャフト157の上端部には、結合部158が形成される。結合部158は、板状、例えば円板状に形成される。シャフト157の結合部158は、可動子支持台140の内部に固定結合される。シャフト157の結合部158は、可動子支持台140への挿入結合、例えばインサート射出成形により作製される。
可動子支持台140は、可動接触子150などを支持するために設けられ、シャフト157が固設される。可動子支持台140は、第1平板部141と、第1平板部141の両側端から上方に突設されるアーム部(arm)142とから構成される。
可動子支持台140の第1平板部141の上部には、スプリング支持部143が突設される。
可動子支持台140のアーム部142には、可動子ホルダ145が固設される。
正面から見ると(図2、図4参照)、第1平板部141の(左右方向の)長さは、可動接触子150の(左右方向の)長さより小さく形成される。よって、可動接触子150の接点は、可動子支持台140の両側にそれぞれ露出する。
第1平板部141の内面(上面)の(前後方向の)幅は、可動接触子150の(前後方向の)幅より小さく形成される。よって、可動子ホルダ145が可動子支持台140のアーム部142に安定して挿入結合される(図3参照)。
可動子支持台140の下面には、ミドルプレート170の中央孔(符号なし)に挿入される挿入部144が突設される。挿入部144は、ディスク状に形成される。可動子支持台140の下部に挿入部144が形成され、ミドルプレート170に挿入結合されるので、可動子アセンブリ130の安定性が向上する。
可動接触子150、上部ヨーク131及び下部ヨーク135を支持するために、可動子ホルダ145が備えられる。
可動子ホルダ145は、可動子支持台140に固設される。可動子ホルダ145は、コ字状に形成される。すなわち、可動子ホルダ145は、第2平板部146と、両側面部147とを有する。両側面部147は、第2平板部146の両端から下方に折曲形成される。
第2平板部146の幅(左右方向の長さ)は、可動接触子150の長さより小さく形成される。よって、可動接触子150の接点は、可動子ホルダ145の両側にそれぞれ露出する。
側面部147は、第2平板部146に隣接して下方に延びる。側面部147は、可動子支持台140のアーム部142に挿入結合される。
側面部147の幅(左右方向の長さ)は、第2平板部146の幅と同じ幅に形成される。
側面部147には、孔148が形成される。よって、インサート射出時の結合力を向上させることができる。
上部ヨーク131は、可動子ホルダ145の下方に設置される。上部ヨーク131は、平板で形成される。上部ヨーク131の幅は、可動子ホルダ145の幅と同じ幅に形成される。
上部ヨーク131の下面には、下部ヨーク135を結合する結合溝132が形成される。結合溝132は、前、後端部にそれぞれ形成される。
可動接触子150は、上部ヨーク131の下面に接触するように設置される。上部ヨーク131及び可動接触子150は、可動子ホルダ145に固定されておらず、分離することができる。よって、可動子アセンブリ130が上方に移動すると、可動接触子150が第2平板部146から分離され、接圧スプリング155による接圧力を受けて固定接触子114に密着する。
可動接触子150の前、背面には、支持溝151が形成される。支持溝151には、下部ヨーク135の翼部137が挿入される。
可動接触子150は、上側の上部ヨーク131と下側の下部ヨーク135により囲まれる。
下部ヨーク135は、可動接触子150の下方に設置される。下部ヨーク135は、第3平板部136と、第3平板部136の両端から上方に折曲形成される翼部137とから構成される。
接圧スプリング155は、下部ヨーク135を介して可動接触子150に接圧力を加える。よって、接圧スプリング155は、可動接触子150に損傷を与えることなく接圧力を加えるので、安全性が向上する。
下部ヨーク135の翼部137は、可動接触子150の支持溝151及び上部ヨーク131の結合溝132にそれぞれ挿入される。よって、上部ヨーク131、可動接触子150及び下部ヨーク135は、可動子ホルダ145から分離したとしても、離脱することなく、相互結合力を維持する。
下部ヨーク135には、接圧スプリング155を装着することのできる支持突起138が形成される。接圧スプリング155は、下部ヨーク135の支持突起138に上端が嵌められるので、離脱することなく、動作安定性が向上する。
可動接触子150の上方に上部ヨーク131が備えられ、かつ可動接触子150の下方に下部ヨーク135が備えられると、回路の通電状態において、上部ヨーク131と下部ヨーク135が磁化され、下部ヨーク135が上部ヨーク131に吸引される力を受ける。よって、可動接触子150が上向きの力を受け、接点部114、150に発生する電磁反発力が相殺される。
接圧スプリング155は、下部ヨーク135と可動子支持台140間に備えられる。接圧スプリング155は、可動接触子150を支持し、通電時に可動接触子150に接圧力を供給するために設けられる。接圧スプリング155は、圧縮コイルばねで構成される。
接圧スプリング155の上端は、下部ヨーク135の支持突起138に嵌められ、接圧スプリング155の下端は、可動子支持台140のスプリング支持部143に嵌められるので、安定して維持される。
接圧スプリング155は、下部ヨーク135に直接接触するので、可動接触子150に損傷を与えない。よって、耐久性が向上する。
図5を参照して、本発明の他の実施形態による直流リレーの可動子アセンブリの可動子ホルダについて説明する。
本実施形態の可動子アセンブリにおいて、可動子ホルダ145を除く他の構成要素は、前述した実施形態と同一又は類似の形態に形成される。
前述した実施形態とは異なり、可動子ホルダ145の左、右側面には、スカート部149が形成される。よって、上部ヨーク131は、可動子ホルダ145の側面部147とスカート部149により生成された空間に挿入される。従って、下部ヨーク135は、上下移動したとしても、可動子ホルダ145のスカート部149から完全に抜け出すことはない。よって、下部ヨーク135は離脱しない。
図6、図7を参照して、本発明のさらに他の実施形態による直流リレーの可動子アセンブリの可動子ホルダについて説明する。
本実施形態の可動子アセンブリにおいて、可動子ホルダ145、上部ヨーク131、下部ヨーク135を除く他の構成要素は、最初の実施形態と同一又は類似の形態に形成される。
本実施形態においては、上部ヨーク131が可動子ホルダ145の上方に配置される。すなわち、可動子ホルダ145は、上部ヨーク131と可動接触子150間に配置される。可動子ホルダ145と上部ヨーク131の各サイズは、適宜変更される。可動子ホルダ145の上面には、上部ヨーク131の支持部133が貫挿される貫通孔146aが形成される。下部ヨークの翼部137の各角部から突設される固定突起139は、可動子ホルダ145の連結溝147aを通過して上部ヨーク131の結合溝132に嵌合される。可動子ホルダ145は、可動接触子150に直接接触するので、作動安定性が向上する。
本実施形態と最初の実施形態の主な相違点は配置順序である。最初の実施形態においては、上方から下方に、可動子ホルダ145、上部ヨーク131、可動接触子150、下部ヨーク135、可動子支持台140の順序で配置されるのに対して、本実施形態においては、上方から下方に、上部ヨーク131、可動子ホルダ145、可動接触子150、下部ヨーク135、可動子支持台140の順序で配置される。
本発明の各実施形態による直流リレーによれば、可動接触子に上部ヨーク及び下部ヨークが備えられて電磁反発力が相殺されるので、意図しない接点部の分離が発生しない。
前述した実施形態は本発明を実現する実施形態であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な変更及び変形が可能であろう。よって、本発明の実施形態は本発明の技術思想を説明するためのものであり、これらの実施形態に本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。すなわち、本発明の保護範囲は請求の範囲により解釈されるべきであり、それと均等の範囲内にあるあらゆる技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

Claims (13)

  1. 一対の固定接触子と、電磁力により上下運動して前記一対の固定接触子に接離する可動接触子とを含む直流リレーにおいて、
    前記可動接触子の上方及び下方にそれぞれ備えられる上部ヨーク及び下部ヨークと、
    前記下部ヨークの下方に備えられる接圧スプリングとを含み、
    前記接圧スプリングは、前記下部ヨークを加圧して前記可動接触子を運動させることを特徴とする直流リレー。
  2. 前記可動接触子、前記上部ヨーク及び前記下部ヨークを支持する可動子支持台と、
    前記可動子支持台の上部に固定される可動子ホルダとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の直流リレー。
  3. 前記可動子支持台は、第1平板部と、前記第1平板部の両側端から上方に突設され、前記可動子ホルダが固定されるアーム部とから構成されることを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。
  4. 前記第1平板部の上部には、前記接圧スプリングの下端を支持するスプリング支持部が突設されることを特徴とする請求項3に記載の直流リレー。
  5. 前記可動子支持台の下面には、ミドルプレートの中央孔に挿入される挿入部が突設されることを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。
  6. 前記可動子ホルダは、第2平板部と、前記第2平板部の両端からそれぞれ下方に折曲形成される側面部とを有することを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。
  7. 前記可動子ホルダの左、右側面には、前記上部ヨークが挿入されるスカート部が形成されることを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。
  8. 前記下部ヨークは、第3平板部と、前記第3平板部の両端から上方に折曲形成される翼部とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の直流リレー。
  9. 前記上部ヨークの前、後端部には、前記翼部が結合される結合溝がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項8に記載の直流リレー。
  10. 前記可動接触子の前、背面には、前記翼部が挿入される支持溝が形成されることを特徴とする請求項8に記載の直流リレー。
  11. 前記下部ヨークの下面には、前記接圧スプリングの上端部を固定する支持突起が形成されることを特徴とする請求項1に記載の直流リレー。
  12. 前記上部ヨークは、前記可動子ホルダの上方又は下方に配置されることを特徴とする請求項2に記載の直流リレー。
  13. 一対の固定接触子と、
    アクチュエータにより上下運動し、前記一対の固定接触子に接離して回路を通電又は遮断する可動子アセンブリとを含み、
    前記可動子アセンブリは、
    シャフトにより前記アクチュエータに連結される可動子支持台と、
    前記可動子支持台の上部に固定される可動子ホルダと、
    前記可動子ホルダと前記可動子支持台間に設置される可動接触子と、
    前記可動接触子の上方及び下方にそれぞれ備えられ、電磁力を発生させる上部ヨーク及び下部ヨークと、
    前記下部ヨークと前記可動子支持台間に備えられ、前記下部ヨークを加圧する接圧スプリングとを含み、
    前記可動子アセンブリは、上方から下方に、前記上部ヨーク、前記可動子ホルダ、前記可動接触子、前記下部ヨーク、前記接圧スプリング、前記可動子支持台の順序で配置されるか、前記可動子ホルダ、前記上部ヨーク、前記可動接触子、前記下部ヨーク、前記接圧スプリング、前記可動子支持台の順序で配置されることを特徴とする直流リレー。
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