JP2005019161A - Relay device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流電流のリレー装置に関するものであって、特に、簡易な構造にて確実に直流電流を遮断できるリレー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題からハイブリッド自動車や燃料電池自動車のような高電圧(約400ボルト)の自動車が開発されてきている。これらの自動車は、直流高電圧の主電池と高電圧回路からなる制御回路を備えている。また、主電池は直流高電圧であるので、事故時などには電池を制御回路から切り離す必要があり、このための手段として、電池と制御回路との間にメカニカル接点のリレー装置を備える。
【0003】
かかるリレー装置は、直流高電圧を遮断するときに発生するアークが非常に大きくなるが、アークが生じると、短絡が発生して遮断速度が非常に遅くなり、短時間で遮断するのが難しくなる。また、アークによる発熱が、接点部分等の耐久性を損なうおそれもある。
【0004】
そこで、従来、軽くて電子付着係数の高い水素または水素を主体とするガスをアーク発生部に封入し、この水素でアークを速やかに放散させる技術が開示されていた(例えば特許文献1参照)。これによると、アークの速やかな消弧により、短時間に遮断を行うとともに、接点部分等の発熱を抑制して耐久性の劣化を軽減することが可能である。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−320437号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1では、水素等のガスでアークの発生を抑制するために、このガスをケース内に気密封止する必要がある。しかしながら、ケース内には開閉動作可能な接点の構造を実現するとともに、これらの接点に対する電気的な取り出しをケースの外部に対して行う必要があることから、ケースに完全な気密性を持たせるための製造工程が複雑となり、多大なコストがかかる。しかも、廃車までメンテナンスをせずに気密性を維持することは非常に困難である。
【0007】
また、このケースは、アークによる発熱に耐えうる程度の耐熱性が必要となるのに加えて、水素等の不活性ガスに対する長期に渡った耐性を備える必要があることから、例えばセラミック等の高価な材料を使用する必要がある。このため、ケースの材料費が高くつく問題もあった。
【0008】
しかも、気密性及び耐熱性を共に確実に確保するためには、ケースの厚みを大きくとる必要があり、ケースのコストがかかるだけでなく、その形状が大きくなってしまい、自動車という限られたスペースに搭載する機器において性能を落とすことなく小型化及び軽量化を実現することは非常に困難であった。
【0009】
そこで、この発明の課題は、簡易な構造で、アークによって生じる耐久性の劣化を軽減するとともに、小型化・軽量化を達成し、短時間で直流高電圧を遮断できる取り扱いの便利なリレー装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、ケースと、前記ケース内に設置された複数の第1の接点と、前記ケース内で前記各第1の接点に接続可能にそれぞれ対向して可動設置された複数の第2の接点と、前記ケース内で複数の前記第2の接点を支持し且つ当該第2の接点を前記第1の接点に接離させるよう変位可能とされた接点変位手段と、前記ケース内に設置されて、前記各第1の接点と前記各第2の接点とが離接する方向に前記接点変位手段を変位させるよう駆動する駆動手段とを備え、前記第1の接点は、入力接点と、出力接点と、前記両接点の間に配設されて2つの接触部を有する少なくとも一つの中間接点とを含み、前記第2の接点は、導通時に、前記入力接点、前記中間接点及び前記出力接点を順次直列につなぐ複数個の連結接点を含むものである。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリレー装置であって、前記駆動手段が、前記接点変位手段に一端が固定される駆動軸と、前記各第1の接点と前記各第2の接点とが離接する方向に前記駆動軸を進退させる軸作動部と、前記軸作動部を支持する支持板とを備え、前記ケースの内面に、前記支持板の端部を係合して前記駆動手段を位置決めする係合溝が形成されたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の一の実施の形態に係るリレー装置を示す縦断面図である。
【0013】
このリレー装置は、図1の如く、ケース1内に、複数の固定接点(第1の接点)2と、この固定接点2に接続可能とされた複数の可動接点(第2の接点)3と、この可動接点3を固定接点2に接離させるよう変位可能とされた接点変位機構(接点変位手段)4と、この接点変位機構4を変位させるよう駆動するソレノイド(駆動手段)6とが収納されてなる。
【0014】
ケース1は、絶縁性で安価な例えばポリカーボネートまたはメタクリル等の一般的な工業プラスチックが使用されており、図2の如く、固定接点2、可動接点3、接点変位機構4及びソレノイド6を収納する上面開放の箱体12と、この箱体12の上面を閉塞する蓋体13とを備える。
【0015】
箱体12は、図2の如く、外形が略直方体状に形成され、固定接点2及び可動接点3(図1)が収容される上面開放の接点収容室121と、接点変位機構4が収容される上面開放の変位機構収容室122と、ソレノイド6が収容される上面開放のソレノイド収容室123とが順次連通されて形成される。
【0016】
接点収容室121は、図2の如く、ケース1の一端の底壁124付近に配置されており、内部に固定接点2及び可動接点3(図1)が互いに対向配置されて収容される。接点収容室121の一端に位置する底壁124には、固定接点2の端子接続部21b,22bを外部に突出させて固定するための一対の接続孔124aが穿設され、この接続孔124aに端子接続部21b,22bが貫通固定されることで、この固定接点2が接点収容室121内に収容固定される。
【0017】
また、接点収容室121の中央部には、固定接点2のうちの後述する中間接点23の一対の接触部23a同士、及び可動接点3のうちの後述する中央寄りの一対の接触部31a同士を互いに隔壁するよう中央壁126が形成されている。
【0018】
そして、接点収容室121の中央壁126と両側の側壁125には、板状の永久磁石5を収容する矩形の磁石収納孔121a,121bがそれぞれ形成されている。この永久磁石5については後述する。
【0019】
変位機構収容室122は、図2の如く、ケース1の中央部に位置して形成され、図1に示した支持部材41が接点開閉方向Pに可動するよう当該支持部材41より若干大きな寸法に形成されている。
【0020】
変位機構収容室122の接点収容室121との連通位置の中央部には、後述する第2ばね43がその一端で当接支持される断面コ字形(図1)のばね受け体122aが形成されている。このばね受け体122aは、接点収容室121内の中央壁126から一体的に延設されている。
【0021】
ソレノイド収容室123は、変位機構収容室122よりもケース1の他端側に位置して形成され、ソレノイド6が収容される。
【0022】
蓋体13は、図2の如く、箱体12の開放された上面を覆う面積に形成された板体であり、箱体12の底壁124や側壁125等の上面に穿設されているネジ孔128に対応する位置にネジ孔131が形成され、両ネジ孔128,131にネジ(図示省略)を螺締することで、蓋体13が箱体12の上面開放を閉塞して止着される。
【0023】
固定接点2は、図1に示すように、外部端子が接続される入力接点21と、出力接点22と、これら接点21,22の間に配設される1つの中間接点23とを備えている。
【0024】
入力接点21と出力接点22は、可動接点3と接触させる接触部21a,22aを一つと端子接続部21b,22bとを備えている。端子接続部21b,22bは、ケース1外に突出させた状態となっている。接触部21a,22aは、例えば銀系の合金が使用されている。
【0025】
中間接点23は、断面U字状または略コ字状をしており、U字またはコ字の両端側に可動接点3と接触させる接触部23aが形成されている。入力接点21、出力接点22、中間接点23は、図示していないが、ネジなどによりケース1内に固定される。
【0026】
可動接点3は、固定接点2における入力接点21の接触部21aと中間接点23の一方の接触部23aとを接触させる一方の連結接点31と、固定接点2における出力接点22の接触部22aと中間接点23の他方の接触部23aを接触させる他方の連絡接点31とを備えている。
【0027】
各連結接点31は、平面部を有する支持部31bと、2つの接触部31aとを備える。
【0028】
接触部31aは、例えば銀系の合金が使用されて、支持部31bの平面部に固定されており、入力接点21の接触部21a、出力接点22の接触部22a、または中間接点23の接触部23aに接触させる。
【0029】
さらに、入力接点21と中間接点23と出力接点22と連結接点31とを、それらの接触位置がそれぞれ接点開閉方向に垂直な同一直線上に位置されるようにケース1内に配置させる。具体的には、固定接点2と可動接点3を重ね合わせた状態で、一方の接点の非接触面側から見てそれぞれの接点が同一直線上に配置される。
【0030】
このように各接点を配置して、図3に示すように、各接点の接触部を接触させることにより、各接点は、入力接点21から、一方の連結接点31、中間接点23、他方の連結接点31、出力接点22へと直列に接続される。尚、図3では、入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31がそれぞれ円柱状に形成されている例を示しているが、角柱状であっても差し支えない。また、接触部21a,22a,23a,31aの形状についても、図3では入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31の形状に対応してそれぞれ略円板状に図示しているが、入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31の形状に対応する必要はなく、例えば板面が4角形の板体であってもよい。さらに、図3では、便宜上、入力接点21及び中間接点23を中継接続する連結接点31と中間接点23及び出力接点22を中継接続する連結接点31とをそれぞれ単一の部材として示しているが、実際には図1に示すように、連結接点31の接触部31aは、入力接点21、出力接点22及び中間接点23の各接触部21a,22a,23aにそれぞれ別個に接続するように一対一対応で形成されている。
【0031】
そして、連結接点31は、接点変位機構4により接点開閉方向Pに往復移動させるようになっている。この接点変位機構4による連結接点31の往復移動により接点間を開閉し、連結接点31を、入力接点21と出力接点22と中間接点23に対して、接触状態と非接触状態とに切り換える。
【0032】
接点変位機構4は、支持部材41と、2つの第1ばね42と、1つの第2ばね43とを備える。
【0033】
支持部材41は、連結接点31の支持部31bに一端側が固定される支持軸31cを挿通し、この支持軸31cの軸方向に摺動可能に支持する。なお、支持軸31cの他端側には、フランジ部となるナット31dが螺結されている。
【0034】
第1ばね42は巻きばねであって、可動接点3の支持部31bと支持部材41との間に配設され、かつ、支持軸31cが挿通される。これにより、第1ばね42は支持部31bを支持部材41から離間する方向(即ち固定接点2側の方向)に付勢する。これにより、可動接点3の接触部31aが固定接点2の接触部21a,22aに当接したときに、両接触部31a,21a,22a間の接圧を高めるとともに、当接時の衝撃を緩衝して両接触部31a,21a,22aの損傷を防止する機能を果たす。
【0035】
第2ばね43は巻きばねであって、支持部材41の接点収容室121に臨む面の中央部とケース1のばね受け体122aとの間に挟設され、ケース1に対して支持部材41を接点開方向に付勢する。
【0036】
ソレノイド6は、支持部材41を接点開閉方向Pに進退させるものであり、支持部材41に一端が固定される駆動軸44aと、駆動軸44aを接点開閉方向Pに進退させる軸作動部44bと、軸作動部44bを支持する支持板44cとを有する。
【0037】
駆動軸44aは、支持部材41の中間位置において一端側が固定され、他端側が軸作動部44bに設ける挿入穴(図示せず)に挿入される。
【0038】
軸作動部44bは、一般的な電磁コイルが使用され、電流が流れてオン状態のときに、駆動軸44aを挿入穴から突出する方向(接点閉方向)に移動させるようになっている。即ち、軸作動部44bがオン状態のときには、駆動軸44aを第2ばね43のばね力に抗して固定接点2に向けて(接点閉方向)移動させて、可動接点3を固定接点2に接触させる。そして、軸作動部44bがオフ状態のときには、図1に示すように、駆動軸44aを、第2ばね43のばね力により固定接点2から離れる方向(接点開方向)に移動させる。
【0039】
支持板44cは、軸作動部44bをケース1に対して位置決め支持する矩形の板体である。支持板44cの中央部には、軸作動部44bから支持部材41側に伸びる駆動軸44aが貫通されている。この支持板44cのケース1に対する固定については後述する。
【0040】
そして、ソレノイド6の駆動軸44aが動作すると、支持部材41はケース1内で底壁124(図2)に向かって進退することになる。そして、支持部材41が接点閉方向に移動したときは、支持部材41により第1ばね42を介して連結接点31の支持部31bが固定接点2側に押されて2つの連結接点31の接触部31aが固定接点2の接触部21a,22a,23aに同時に接触する。
【0041】
また、支持部材41が接点開方向に移動したときは、支持部材41により支持軸31cのナット31dを介して連結接点31の支持部31bが引き戻される。そして2つの連結接点31の接触部31aが固定接点2の接触部21a,22a,23aから同時に離れる。このように接点変位機構4により、可動接点3を固定接点2に対して開閉するようになっている。
【0042】
そして、入力接点21の端子接続部21bに端子(図示せず)を介して直流電源が接続されて、各接点が接触・離隔することで通電・遮断を行う。
【0043】
また、ケース1の接点収容室121の中央部と両側壁125に形成された上述の磁石収納孔121a,121bには、板状の永久磁石5がそれぞれ収納される。これにより、各永久磁石5は、入力接点21及び出力接点22の非中間接点側の2箇所と、中間接点23の2つの接触部23aの間で連結接点31の間となる1箇所に配設される。
【0044】
さらに永久磁石5は、図4に示すように、一方の極(例えばN極)が同じ側に位置するように同一直線上に配置される。これら永久磁石5により、固定接点2と可動接点3との間に磁界をかけるようにしている。この永久磁石5の磁界により、接点の遮断時、各接点の間に生じるアーク100が、ローレンツ力を受けて引き伸ばされ歪曲するようになっている。尚、図4では、図3と同様に、入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31がそれぞれ円柱状に形成している例を示しているが、角柱状であっても差し支えない。また、接触部21a,22a,23a,31aの形状についても、図4では図3と同様に、入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31の形状に対応してそれぞれ略円板状に図示しているが、入力接点21、出力接点22、中間接点23及び連結接点31の形状に対応する必要はなく、例えば板面が4角形の板体であってもよい。さらに、図4では図3と同様に、便宜上、入力接点21及び中間接点23を中継接続する連結接点31と中間接点23及び出力接点22を中継接続する連結接点31とをそれぞれ単一の部材として示しているが、実際には図1に示すように、連結接点31の接触部31aは、入力接点21、出力接点22及び中間接点23の各接触部21a,22a,23aにそれぞれ別個に接続するように一対一対応で形成されている。
【0045】
そして、ケース1の接点収容室121には、固定接点2の入力接点21と中間接点23の間、及び、出力接点22と中間接点23の間を遮断して接点間同士の接点開閉時のアーク100による短絡を防止するための絶縁性の遮断壁11が、底壁124(図2)の内面から内部に突出して一体形成されている。そして、接点閉状態のときには、連結接点31の接触部31aが固定接点2に接触する位置まで変位するため、図5の如く、連結接点31の互いに隣り合う接触部31a同士も、遮断壁11によって絶縁遮断されることになる。これにより、接点閉時において隣り合う接触部21a,22a,23a,31a同士の短絡を確実に防止した状態を維持できるとともに、接点切断時等のアーク発生時には、隣り合う接触部21a,22a,23a,31a同士のアーク短絡が防止される。
【0046】
また、図4のように磁石5を設置する場合、隣り合う接点に発生するアーク100同士は、フレミングの左手の法則により互いに逆向きになるため、遮断壁11が存在していない場合は、隣り合って逆向きに放散されるアーク100同士が衝突し、その放散が妨げられるおそれがあるが、この実施の形態では、アーク100が発生する各接点間を遮断壁11で遮蔽しているので、隣り合って逆向きに放散されるアーク100同士が衝突するのを防止できる。したがって、その放散が妨げられるのを防止できる。
【0047】
ここで、ケース1の両側の側壁125の内面において、ソレノイド収容室123と変位機構収容室122との境界をなす位置には、ソレノイド6の支持板44cの端部を係合してソレノイド6をソレノイド収容室123の定位置に位置決め固定するための係合溝123aが形成されている。このように、ソレノイド6の支持板44cの両側端部をケース1の係合溝123aに係合するだけで、その軸作動部44bをケース1に対して接点開閉方向Pに容易に位置決めできる。
【0048】
また、ケース1の変位機構収容室122と接点収容室121との連通位置の側壁125には、接点開状態とされた可動接点3の連結接点31の外側端部の背面に当接して連結接点31の開位置を規制するストッパ127aが内部方向に突出形成されている。
【0049】
さらに、ケース1の変位機構収容室122と接点収容室121との連通位置の中央部に形成されたばね受け体122aの背面部127bは、接点開状態とされた可動接点3の連結接点31の内側端部の背面に当接して連結接点31の開位置を規制するストッパとして機能する。
【0050】
そして、ばね受け体122aの背面部127bの背面位置は、接点収容室121の側壁125に形成されたストッパ127aの連結接点31に当接する当接面と同一面となるように設定される。これにより、接点開状態のときには、ばね受け体122aの背面部127bとストッパ127aとが共に可動接点3の連結接点31の背面に当接し、このときの可動接点3の接触部31aの固定接点2の接触部21a,22aに対する離間距離が等距離になり、よってアークの発生量を各接点位置にほぼ均等に分散させることができる。
【0051】
次に、接点の通電・遮断について説明する。
【0052】
接点間を閉じて通電させる場合、可動接点3を閉動作させて可動接点3と固定接点2とを接触させて導通をとる(図3の状態)。この接点通電時においては、入力接点21から電流を流し、一方の連結接点31、中間接点23、他方の連結接点31、そして、出力接点22へと直列に電流が流れる。そして、図4に示す状態では、左から右に磁力線が向かうように永久磁石5を配置している。そのため、フレミングの左手の法則により、ローレンツ力は、図4において前に向かう力と後に向かう力とが交互に生じ、接点遮断時に発生したアーク100が前後に交互に歪曲する。
【0053】
また、両接点間を開いて遮断する場合は、可動接点3の開動作により、可動接点3と固定接点2との間が離隔されて遮断が行われる(図4の状態)。
【0054】
この遮断時においては、固定接点2と可動接点3との間にアーク100が発生するが、このアーク100は、永久磁石5の磁界により前記した方向に歪曲する。
【0055】
そして、この実施の形態では、多数の接点を直列に接続させているので、遮断電圧を分圧して、アークの消弧が行え、短時間で電圧を遮断することができる。
【0056】
その結果、接点周辺を気密構造にする必要なく、しかも、アーク100の引き伸ばし量を大きくとることなく、アーク100を消弧させることができるので、非常にコンパクトなリレー装置を実現できる。さらに、各接点を直列に配置して遮断電圧を分圧するので、接点の耐久性向上を実現できる。
【0057】
また、アーク100の速やかな消弧により発熱を抑制できるとともに、水素等の不活性ガスを使用する必要がないため、セラミック等の材料を使用しなくてもよい。したがって、ケース1として軽量で安価な工業性プラスチックを使用して製造でき、ケース1の材料費を抑制できる。さらに、固定接点2、可動接点3、接点変位機構4及びソレノイド6が、同一のケース1内に収納されてワンパッケージ化されているため、小型、軽量、且つ取り扱いの便利なリレー装置を提供できる。
【0058】
特に、この実施の形態に係るリレー装置を、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等の高電圧(約400V)の自動車における高電圧回路をON・OFFするためのリレーとして利用する場合、このリレー装置はコンパクトであるため、限られたスペースの有効利用ができるとともに、軽量であることから省エネルギーの観点からも好ましいリレー装置を提供できる。
【0059】
また、アーク100の引き伸ばし方向が、接点配列方向に沿って交互に異なるため、回生エネルギーなどの逆電流が生じても、アーク同士が繋がってしまうことがなくなり、逆電流にも十分対応することができる。
【0060】
そして、ケース1の両側の側壁125の内面において、ソレノイド収容室123と変位機構収容室122との境界をなす位置に、ソレノイド6の支持板44cの端部を係合してソレノイド6をソレノイド収容室123の定位置に位置決め固定するための係合溝123aが形成されているので、ソレノイド6の支持板44cの両側端部をケース1の係合溝123aに係合するだけで、その軸作動部44bをケース1に対して接点開閉方向Pに容易に位置決めできる。したがって、ソレノイド6の駆動軸44aが動作したときに、支持部材41がケース1の底壁124に向かって適正に進退動作するため、可動接点3の接触部31aと固定接点2の接触部21a,22a,23aとの開閉動作時において寸法誤差による接圧や離間速度及び離間距離等のばらつきを可及的に抑制することができる。
【0061】
尚、上記実施の形態においては、固定接点2側の4個の接触部21a,22a,23aと可動接点3側の4個の接触部31aとを互いに開閉する構造としていたが、それ以上の個数の接触部同士を開閉する構造としても差し支えない。
【0062】
また、上記実施の形態においては、第1の接点を固定接点2とし、第2の接点を可動接点3としていたが、第1の接点と第2の接点の両方を可動接点としても差し支えない。
【0063】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、ケースと、ケース内に設置された複数の第1の接点と、ケース内で各第1の接点に接続可能にそれぞれ対向して可動設置された複数の第2の接点と、ケース内で複数の第2の接点を支持し且つ当該第2の接点を第1の接点に接離させるよう変位可能とされた接点変位手段と、ケース内に設置されて、各第1の接点と各第2の接点とが離接する方向に接点変位手段を変位させるよう駆動する駆動手段とを備え、第1の接点が、入力接点と、出力接点と、両接点の間に配設されて2つの接触部を有する少なくとも一つの中間接点とを含み、第2の接点が、導通時に、入力接点、中間接点、出力接点を順次直列につなぐ複数個の連結接点を含むので、各接点が閉じた状態で直列接続される複数接点を作り出し、電圧を分圧することでアークの発生を抑制して、短時間での遮断を実現することができる。
【0064】
したがって、従来のように、接点周辺を気密構造にする必要なく、しかも、アークの引き伸ばし量を大きくとることなく、アークを消弧させることができるので、非常にコンパクトなリレー装置を実現できる。さらに、各接点を直列に配置して遮断電圧を分圧するので、接点の耐久性向上を実現できる。
【0065】
また、アークの速やかな消弧により発熱を抑制できるとともに、水素等の不活性ガスを使用する必要がないため、従来のようにセラミック等の材料を使用しなくてもよくなる。したがって、ケースとして軽量で安価な工業性プラスチックを使用して製造でき、ケースの材料費を抑制できる。
【0066】
さらに、第1及び第2の接点、接点変位手段及び駆動手段が、同一のケース内に収納されてワンパッケージ化されているため、小型、軽量、且つ取り扱いの便利なリレー装置を提供できる。
【0067】
特に、このリレー装置を、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車等の高電圧の自動車における高電圧回路をON・OFFするためのリレーとして利用する場合、このリレー装置がコンパクトであるため、限られたスペースの有効利用ができるとともに、軽量であることから省エネルギーの観点からも好ましいリレー装置を提供できる。
【0068】
請求項2に記載の発明によれば、ケースの内面に形成された係合溝に、駆動手段の支持板の端部を係合するだけで、この駆動手段をケース内で容易に位置決めできる。したがって、駆動手段が接点変位手段を変位させるよう駆動したときに、その接点変位手段が、適正に位置決めされた駆動手段の位置を基準として適正に変位動作するため、第2の接点と第1の接点との開閉動作時において寸法誤差による接圧や離間速度及び離間距離等のばらつきを可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一の実施の形態に係るリレー装置を示す縦断面図である。
【図2】この発明の一の実施の形態に係るリレー装置のケースを示す分解斜視図である。
【図3】この発明の一の実施の形態に係るリレー装置において接点が接触している通電時の状態を示す原理模式図である。
【図4】この発明の一の実施の形態に係るリレー装置において接点が非接触の遮断時の状態を示す原理模式図である。
【図5】図1のX−X線断面図である。
【符号の説明】
1 ケース
2 固定接点
3 可動接点
4 接点変位機構
5 永久磁石
6 ソレノイド
11 遮断壁
12 箱体
121 接点収容室
121a,121b 磁石収納孔
122 変位機構収容室
122a ばね受け体
123 ソレノイド収容室
123a 係合溝
124 底壁
124a 接続孔
125 側壁
126 中央壁
127a ストッパ
127b 背面部
13 蓋体
21 入力接点
21a,22a,23a 接触部
21b,22b 端子接続部
22 出力接点
23 中間接点
31 連結接点
31a 接触部
31b 支持部
31c 支持軸
31d ナット
41 支持部材
44a 駆動軸
44b 軸作動部
44c 支持板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC current relay device, and more particularly, to a relay device capable of reliably interrupting a DC current with a simple structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high voltage (about 400 volts) vehicles such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles have been developed due to environmental problems. These automobiles are provided with a control circuit comprising a DC high voltage main battery and a high voltage circuit. In addition, since the main battery is a DC high voltage, it is necessary to disconnect the battery from the control circuit in the event of an accident. As a means for this purpose, a mechanical contact relay device is provided between the battery and the control circuit.
[0003]
In such a relay device, an arc generated when interrupting a DC high voltage becomes very large. However, when an arc occurs, a short circuit occurs and the interrupting speed becomes very slow, making it difficult to interrupt in a short time. . Further, the heat generated by the arc may impair the durability of the contact portion.
[0004]
Thus, conventionally, a technique has been disclosed in which hydrogen or a gas mainly composed of hydrogen having a high electron adhesion coefficient is enclosed in an arc generating portion and the arc is quickly dissipated with this hydrogen (see, for example, Patent Document 1). According to this, by rapidly extinguishing the arc, it is possible to cut off in a short time and to suppress the heat generation at the contact portion or the like to reduce the deterioration of durability.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-320437
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in
[0007]
Further, this case needs to have long-term resistance against an inert gas such as hydrogen in addition to heat resistance enough to withstand the heat generated by the arc. Materials must be used. For this reason, there was a problem that the material cost of the case was high.
[0008]
Moreover, in order to ensure both airtightness and heat resistance, it is necessary to increase the thickness of the case, which not only increases the cost of the case, but also increases the shape of the case, and the limited space of an automobile It has been very difficult to achieve downsizing and weight reduction without reducing the performance of the equipment mounted on the PC.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a convenient relay device that has a simple structure, reduces the deterioration of durability caused by an arc, achieves miniaturization and weight reduction, and can cut off DC high voltage in a short time. It is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0011]
Invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a relay device according to one embodiment of the present invention.
[0013]
As shown in FIG. 1, this relay device includes a plurality of fixed contacts (first contacts) 2 and a plurality of movable contacts (second contacts) 3 that can be connected to the
[0014]
The
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
As shown in FIG. 2, the
[0017]
Further, in the central portion of the
[0018]
The
[0019]
As shown in FIG. 2, the displacement
[0020]
A
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
As shown in FIG. 1, the fixed
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Each
[0028]
The
[0029]
Further, the
[0030]
As shown in FIG. 3, by arranging the respective contacts in this way, the contact portions of the respective contacts are brought into contact with each other from the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The solenoid 6 advances and retracts the
[0037]
One end of the
[0038]
The shaft actuating portion 44b uses a general electromagnetic coil, and moves the
[0039]
The
[0040]
When the
[0041]
When the
[0042]
Then, a DC power source is connected to the
[0043]
In addition, the plate-like
[0044]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0045]
In the
[0046]
Further, when the
[0047]
Here, on the inner surfaces of the
[0048]
In addition, the
[0049]
Further, the
[0050]
And the back surface position of the
[0051]
Next, energization / interruption of the contacts will be described.
[0052]
When energizing with the contacts closed, the
[0053]
Further, when the two contacts are opened and blocked, the
[0054]
At the time of this interruption, an
[0055]
In this embodiment, since a large number of contacts are connected in series, the cut-off voltage is divided, the arc can be extinguished, and the voltage can be cut off in a short time.
[0056]
As a result, the
[0057]
Moreover, since heat generation can be suppressed by rapid extinction of the
[0058]
In particular, when the relay device according to this embodiment is used as a relay for turning on / off a high voltage circuit in a high voltage (about 400 V) vehicle such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle, the relay device is compact. Therefore, it is possible to effectively use a limited space and provide a relay device that is preferable from the viewpoint of energy saving because of its light weight.
[0059]
In addition, since the extending direction of the
[0060]
Then, on the inner surfaces of the
[0061]
In the above embodiment, the four
[0062]
In the above embodiment, the first contact is the fixed
[0063]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the case, the plurality of first contacts installed in the case, and the plurality of movable installations facing each other so as to be connectable to each first contact in the case. A second contact, a contact displacing means that supports a plurality of second contacts in the case and is displaceable so as to move the second contact to and away from the first contact; Driving means for displacing the contact displacement means in a direction in which each first contact and each second contact are separated from each other, the first contact being an input contact, an output contact, and both contacts And at least one intermediate contact having two contact portions disposed therebetween, and the second contact includes a plurality of connecting contacts that sequentially connect the input contact, the intermediate contact, and the output contact in series when conducting. So create multiple contacts connected in series with each contact closed, voltage By dividing by suppressing arcing, it is possible to realize a cut-off in a short time.
[0064]
Therefore, unlike the prior art, the arc can be extinguished without having to have an airtight structure around the contact point and without taking up a large amount of the arc, so that a very compact relay device can be realized. Further, since the contact points are arranged in series to divide the cut-off voltage, the durability of the contact points can be improved.
[0065]
Moreover, since heat generation can be suppressed by rapid extinction of the arc and it is not necessary to use an inert gas such as hydrogen, it is not necessary to use a material such as ceramic as in the prior art. Accordingly, the case can be manufactured using a light and inexpensive industrial plastic, and the material cost of the case can be suppressed.
[0066]
Furthermore, since the first and second contacts, the contact displacement means, and the drive means are housed in the same case and formed into a single package, a small, lightweight, and convenient relay device can be provided.
[0067]
In particular, when this relay device is used as a relay for turning on / off a high voltage circuit in a high voltage vehicle such as a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle, the relay device is compact, so that it has a limited space. A relay device that can be effectively used and is light in weight, and is also preferable from the viewpoint of energy saving.
[0068]
According to the second aspect of the present invention, the drive means can be easily positioned in the case simply by engaging the end of the support plate of the drive means with the engagement groove formed on the inner surface of the case. Therefore, when the driving means is driven to displace the contact displacing means, the contact displacing means appropriately displaces based on the position of the appropriately positioned driving means, so that the second contact and the first contact Variations in contact pressure, separation speed, separation distance, and the like due to dimensional errors can be suppressed as much as possible during opening and closing operations with the contacts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a relay device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a case of the relay device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a principle schematic diagram showing a state in energization where contacts are in contact in the relay device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a principle schematic diagram showing a state when the contact is non-contacting in the relay device according to one embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
[Explanation of symbols]
1 case
2 Fixed contacts
3 movable contacts
4 Contact displacement mechanism
5 Permanent magnet
6 Solenoid
11 barrier
12 box
121 Contact chamber
121a, 121b Magnet housing hole
122 Displacement mechanism accommodation chamber
122a Spring receiver
123 Solenoid chamber
123a Engaging groove
124 Bottom wall
124a connection hole
125 sidewall
126 Central wall
127a Stopper
127b Rear side
13 Lid
21 Input contact
21a, 22a, 23a Contact part
21b, 22b Terminal connection
22 Output contact
23 Intermediate contact
31 Connecting contacts
31a Contact part
31b Support part
31c Support shaft
31d nut
41 Support member
44a Drive shaft
44b Shaft actuator
44c Support plate
Claims (2)
前記ケース内に設置された複数の第1の接点と、
前記ケース内で前記各第1の接点に接続可能にそれぞれ対向して可動設置された複数の第2の接点と、
前記ケース内で複数の前記第2の接点を支持し且つ当該第2の接点を前記第1の接点に接離させるよう変位可能とされた接点変位手段と、
前記ケース内に設置されて、前記各第1の接点と前記各第2の接点とが離接する方向に前記接点変位手段を変位させるよう駆動する駆動手段と
を備え、
前記第1の接点は、入力接点と、出力接点と、前記両接点の間に配設されて2つの接触部を有する少なくとも一つの中間接点とを含み、
前記第2の接点は、導通時に、前記入力接点、前記中間接点及び前記出力接点を順次直列につなぐ複数個の連結接点を含むリレー装置。Case and
A plurality of first contacts installed in the case;
A plurality of second contacts that are movably installed facing each other so as to be connectable to the first contacts in the case;
Contact displacing means that supports a plurality of the second contacts in the case and is displaceable so as to move the second contacts to and away from the first contacts;
Drive means installed in the case and driving to displace the contact displacement means in a direction in which the first contacts and the second contacts are separated from each other;
The first contact includes an input contact, an output contact, and at least one intermediate contact having two contact portions disposed between the two contacts.
The second contact is a relay device including a plurality of connection contacts that sequentially connect the input contact, the intermediate contact, and the output contact in series when conducting.
前記駆動手段が、
前記接点変位手段に一端が固定される駆動軸と、
前記各第1の接点と前記各第2の接点とが離接する方向に前記駆動軸を進退させる軸作動部と、
前記軸作動部を支持する支持板と
を備え、
前記ケースの内面に、前記支持板の端部を係合して前記駆動手段を位置決めする係合溝が形成された、リレー装置。The relay device according to claim 1,
The drive means
A drive shaft having one end fixed to the contact displacement means;
A shaft actuating part that advances and retracts the drive shaft in a direction in which each of the first contacts and each of the second contacts are separated from each other;
A support plate for supporting the shaft operating part,
The relay device, wherein an engagement groove for engaging the end portion of the support plate to position the drive means is formed on the inner surface of the case.
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- 2003-06-25 JP JP2003181621A patent/JP2005019161A/en active Pending
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