JP2012199135A - リレー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接点を接触させる際に大きな衝突音が発生することを抑制できるリレー装置を提案すること。
【解決手段】リレー装置１は、２つの接点５，５と、接点５，５に接触し接点５，５間を電気的に接続する閉位置と、接点５，５から離れる開位置との間で移動可能な可動子６と、可動子６が閉位置にあるときに接触するように可動子６の移動に伴って互いに接離する一対のダミー接点８，８とを備え、ダミー接点８，８間のギャップＨ２が可動子６と接点５，５との間のギャップＨ１より狭く、少なくとも一方のダミー接点８が接点５，５より軟質の材料からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路の接点の開閉を行うリレー装置に関する。

従来から、例えば特許文献１に示すようなリレー装置が提案されており、このリレー装置は、固定接点と、可動接点を設けた可動接触子と、固定接点と可動接点とが接離するよう可動接触子を可動させる電磁石装置とを備える。

このリレー装置では、電磁石装置内のコイルの励磁前は、可動接点と固定接点とが接点ギャップを有して対向している。このコイルを励磁することで、可動接触子が駆動されて、可動接点は、接点ギャップを徐々に小さくしていき、固定接点に当接する。

特開平１０−１６２６７６号公報

しかし、上述したようなリレー装置では、可動接点と固定接点とを接触させる際に、可動接点と固定接点とが衝突して、大きな衝突音が発生してしまうおそれがある。

そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、接点を接触させる際に大きな衝突音が発生することを抑制できるリレー装置を提案することを課題とする。

上記課題を解決するための本発明のリレー装置は、２つの接点と、前記接点に接触し前記接点間を電気的に接続する閉位置と、前記接点から離れる開位置との間で移動可能な可動子と、前記可動子が前記閉位置にあるときに接触するように前記可動子の前記移動に伴って互いに接離する一対のダミー接点とを備え、前記ダミー接点間のギャップが前記可動子と前記接点との間のギャップより狭く、少なくとも一方の前記ダミー接点が前記接点より軟質の材料からなることを特徴とする。

また、前記一対の前記ダミー接点のうち少なくとも一方が、前記接点に対して電気的に絶縁されていることが好ましい。

また、前記可動子は、板状であって、一面が前記２つの前記接点と前記一対の前記ダミー接点のうち一方の前記ダミー接点とに対向し、前記一面に他方の前記ダミー接点を備え、前記２つの前記接点が並ぶ方向に沿った直線回りで回転可能に支持されており、前記他方の前記ダミー接点は、前記可動子の前記一面のうち、前記可動子が前記閉位置にあるときに前記２つの前記接点が接触する２つの位置を通る直線上とは異なる位置に配置されていることが好ましい。

本発明のリレー装置は、接点を接触させる際に大きな衝突音が発生することを抑制できる。

本発明の実施形態のリレー装置の接点部を示す斜視図である。 同上のリレー装置の接点部を示し、（ａ）は可動子が開位置にあるときの側面図であり、（ｂ）は可動子が閉位置にあるときの側面図である。 同上のリレー装置全体を示す断面図である。 本発明の他の実施形態のリレー装置の接点部を示し、（ａ）は図３のＡ−Ａ線から上方を視た図であり、（ｂ）はＡ−Ａ線から下方を視た図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本発明の実施形態のリレー装置は、例えば、ＥＶ（電気自動車）のバッテリーの電流をモータ等に送るための、電気回路の接点の開閉に用いられる。なお、ＥＶに限らず、他の装置に用いてもよい。

本実施形態のリレー装置１の基本的な構成について、まず説明する。本実施形態のリレー装置１は、図３に示すように、２つの接点５，５と２つの可動接点７，７とを有する接点部３と、接点５，５と可動接点７，７とを接離させる駆動部１４と、接点部３を収納する接点容器３７とを備える。以下、リレー装置１について、図３の上下左右を上下左右とし、図３の図面に直交する方向を前後方向として説明する。なお、この各方向の設定は、説明の便宜を図るものであって、リレー装置１の配置する向きを限定するものではない。

接点容器３７は、接点部３を囲むケース１０と、金属部とからなる。ケース１０は、絶縁材料で形成されており、下方に開口した箱状をなす。金属部は、金属材料で形成されており、後述するヨーク４０の上端部と、ヨーク４０の上端部とケース１０の下端部とを結合する筒状の結合部材２９とで構成される。この接点部３が収納される接点容器３７の内側の空間Ｓは、本実施形態では気密空間となっている。

ケース１０の上部１１（底部１１）には、第一固定端子４５と第二固定端子４６とを固定してあり、各固定端子４５，４６の下面にはそれぞれ接点５が設けられている。そして、駆動部１４には、可動子６が上下動自在に取り付けてあって、この可動子６は上面に２つの可動接点７，７を有している。この２つの可動接点７，７は、可動子６の上面のうち、可動子６を上方に移動させた際に２つの接点５，５が接触する位置にそれぞれ形成されている。なお、以下では、この可動接点７，７を、上下方向に厚みを持たない、可動子６の上面の一部として説明する。

駆動部１４は、可動接点７，７と接点５，５とが接触する閉位置から、可動接点７，７と接点５，５とが所定距離離れる開位置との間で、可動子６を上下に移動させる。各固定端子４５，４６と可動子６とは、導電性材料で形成されており、接点５，５と可動接点７，７とは接点材料で形成されている。２つの接点５，５と２つの可動接点７，７とが接触した状態で、２つの固定端子４，４は可動子６を介して電気的に接続した状態となり、このとき本実施形態のリレー装置１は、電気回路の接点を閉じた状態となる。

この接点を閉じた通電状態から、接点を開く（つまり２つの可動接点７，７を２つの接点５，５から離す）と、一方の可動接点７と一方の接点５との間と、他方の可動接点７と他方の接点５との間に、それぞれアークが生じる場合がある。このアークを引き伸ばして消滅させるための構成として、接点容器３７の外側には、アークを接点容器３７の壁１２側に引き伸ばす永久磁石等からなる磁力発生部３６が設けられている。詳しくは、ケース１０の、２つの接点５，５が並ぶ方向の外側（ケース１０の左右外側）にそれぞれ、磁力発生部３６，３６が設けられている。この磁力発生部３６，３６が、一方の接点５と一方の可動接点７との間に生じたアークと、他方の接点５と他方の可動接点７との間に生じたアークとを、ケース１０の左右の壁１２側に引き伸ばす。また、本実施形態では、アークを効率良く消滅させるために、空間Ｓに、水素を主体とするガスを例えば２気圧程度で注入して、空間Ｓ内の冷却効果を向上させている。

駆動部１４は、ヨーク４０と、コイル２８と、コイルボビン２７と、固定鉄心２３と、可動鉄心２４と、鉄心ケース２２と、可動軸１５と、復帰バネ２６とを備える。ヨーク４０と固定鉄心２３と可動鉄心２４とは磁性体の金属材料で形成され、鉄心ケース２２と可動軸１５とは非磁性体で形成されている。

鉄心ケース２２は、有底筒状であり、鉄心ケース２２の内側上部には可動鉄心２４が上下動自在に配置され、鉄心ケース２２の内側下部には固定鉄心２３が固定されている。この固定鉄心２３及び可動鉄心２４には、可動軸１５が上下方向に貫通している。可動軸１５は、上端部にフランジ部３１を備え、このフランジ部３１の下面に可動子６の上面６０が接圧バネ９のバネ力によって押し付けられている。可動軸１５は、可動鉄心２４に固定されていて、可動鉄心２４の上下移動に伴って上下に移動する。コイルボビン２７は円筒状に形成されていて、その内側に鉄心ケース２２が挿入されている。コイル２８は、コイルボビン２７に巻きつけられている。固定鉄心２３の上端部と可動鉄心２４の下端部との間には、復帰バネ２６が配置されていて、固定鉄心２３と可動鉄心２４とを互いに離れる方向に付勢する。

本実施形態では、コイル２８に電流を流すことで、固定鉄心２３と可動鉄心２４とが磁化され、固定鉄心２３に可動鉄心２４が吸着する。このとき、可動子６が下方に移動して可動接点７が接点５から離れる。また、コイル２８への電流供給を停止すると、復帰バネ２６の付勢力によって、固定鉄心２３から可動鉄心２４が離れる。このとき、可動子６が上方に移動して可動接点７，７が接点５，５から離れる。なお、駆動部１４は、接点５，５と可動接点７，７とを接離可能に移動させることができればよく、上述の構成に限定されない。

空間Ｓには、さらに、接点部３と金属部（ヨーク４０の上端部と結合部材２９）との間の放電経路を遮断するように接点部３とこの金属部との間に絶縁板２０が設けられている。絶縁板２０は、板状であり、ヨーク４０の上端部と、接点部３との間に位置する。絶縁板２０によって、接点部３に生じたアークが駆動部１４のこの金属部に接触してアークがこの金属部を破損することを防止する。

続いて、本実施形態の接点部３の構成についてさらに詳しく説明する。図１は、可動子６が図３に示す開位置にあるときの接点部３を示す斜視図である。

接点部３には、可動子６の移動に伴って互いに接触する一対のダミー接点８，８が設けられている。ダミー接点８は、接点５，５、可動接点７，７よりも軟質の材料で形成されている。

図１の例では、第一固定端子４５の下面に、円盤状の１つの接点５と、円盤状の１つのダミー接点８（以下これを固定ダミー接点８０とする）とが前後方向に並んで固定されている。ここで、第一固定端子４５の下面と、第二固定端子４６の下面と、２つの接点５，５の下面と、固定ダミー接点８０の下面とは、略平行となっている。

可動子６は、平板状に形成されており、可動子６の上面６０は、第一固定端子４５及び第二固定端子４６に固定した２つの接点５，５と固定ダミー接点８０とに対向している。可動子６の上面６０には、円盤状の１つのダミー接点８（以下これを可動ダミー接点８１とする）が固着されている。可動ダミー接点８１は、可動子６の上面６０のうち、固定ダミー接点８０に対向する位置に配置されている。ここで、可動ダミー接点８１は、可動子６の上面６０のうち、２つの可動接点７，７を通る直線Ｓ２上とは異なる位置に配置しており、後述する直線Ｓ１を挟んで２つの可動接点７，７とは異なる側に配置されている。

可動子６には、図２（ａ）に示すように、貫通孔６２が設けられている。図２（ａ），（ｂ）は、図１に示す接点部３を可動子６の長手方向の側方から視た図である。この貫通孔６２には、駆動部１４によって上下移動する可動軸１５が貫通している。可動軸１５は丸棒状であり、外周には接圧バネ９が巻かれている。可動軸１５は、上端部のフランジ部３１の下面に可動子６の上面６０が接圧バネ９によって押し当てられている。可動子６は、可動軸１５の上下移動に伴って、上下に移動する。

加えて、本実施形態では、可動子６は、図１に示すように、可動軸１５と接圧バネ９とによって、２つの可動接点７，７が並ぶ方向に沿った直線Ｓ１回りで回転可能に支持されている。直線Ｓ１とは、２つの可動接点７，７が並ぶ方向に平行な直線であって、可動子６の下面６１に位置し、可動軸１５の中心軸、つまりは接圧バネ９の中心軸を通過する直線である。ちなみに、この２つの可動接点７，７が並ぶ方向と、２つの接点５，５が並ぶ方向とは平行である。このように可動子６を直線Ｓ１回りで回転可能に支持するために、本実施形態では、可動子６の貫通孔６２を、左右方向の長さは可動軸１５の径と同じ長さに形成し、前後方向の長さは可動軸１５の径より若干長く形成して、楕円形状としている。なお、他の構成で、可動子６を直線Ｓ１回りで回転可能に支持してもよい。

本実施形態では、図１に示すように、可動子６が開位置にあるとき、固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１との間の上下方向のギャップＨ２が、可動接点７とこれに対向する接点５との間の上下方向のギャップＨ１より狭くなるように形成されている。なお、固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１と接点５，５と可動接点７，７それぞれの上下長さは、ギャップＨ２＜ギャップＨ１となるように様々な長さで組み合わせ可能である。

上述した構成で接点部３が構成される本実施形態のリレー装置１では、以下のように接点部３の開閉動作が行われる。

駆動部１４によって、可動子６を開位置から閉位置へ移動させていくと、可動子６が閉位置に到達する前に、可動子６に固定した可動ダミー接点８１が、第一固定端子４５に固定した固定ダミー接点８０に衝突する。ここで、可動ダミー接点８１及び固定ダミー接点８０は、接点５（可動接点７）と比べて軟質の材料で形成されているので、このとき可動ダミー接点８１と固定ダミー接点８０とが衝突することで発生する衝突音は小さい。そして、可動ダミー接点８１と固定ダミー接点８０とが衝突した後、可動子６はさらに閉位置方向に移動する。このとき、可動子６は、固定ダミー接点８０に押されて、直線Ｓ１回りに、２つの接点５，５に近づく方向にゆっくりと回転する。すると、２つの可動接点７，７の各々が第一固定端子４５の接点５と、第二固定端子４６の接点５とに接触する（図２（ｂ）参照）。ここで、２つの可動接点７，７と２つの接点５，５とは、可動ダミー接点８１と固定ダミー接点８０とによって衝突する勢いが緩衝された状態で衝突するので、この際発生する衝突音はダミー接点８が無い場合と比べ小さくなっている。以上のようにして、接点部３の閉動作は行われる。

また、接点部３を開く際には、駆動部１４によって、可動子６を閉位置から開位置へと移動させていく。このとき、可動子６は、固定ダミー接点８０から受ける力が減少して、直線Ｓ１回りに、２つの接点５，５から離れる方向に回転する。すると、２つの接点５，５と、２つの可動接点７，７とが略同時に離れる。このように略同時に離れることで、一方の接点５と一方の可動接点７との間に、偏ってアークが発生することを抑制できるので、接点の消耗の偏りを防止することができる。そして２つの接点５，５と、２つの可動接点７，７とが離れた後、可動子６はさらに開位置の方向へと移動する。すると、可動ダミー接点８１と固定ダミー接点８０とが離れて、可動子６は開位置へと戻る。以上のようにして、接点部３の開動作は行われる。

ここで、本実施形態ではさらに、可動子６が閉位置にある状態で固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１とのうち少なくとも一方が、２つの接点５，５に対して電気的に絶縁されている。詳しくは、固定ダミー接点８０または可動ダミー接点８１のうちいずれか一方または両方が、絶縁材料で形成されている。

そのため、固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１とが離れる際に、固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１との間にアークが発生することを防止できる。よって、固定ダミー接点８０及び可動ダミー接点８１は、アークにより消耗しにくくなるので、前述したギャップ差を長く維持することができる。

なお、図示しないが、例えば、第一固定端子４５の一部を絶縁材料で形成して、固定ダミー接点８０と接点５とを絶縁してもよい。また、可動子６の一部を絶縁材料で形成して、可動ダミー接点８１と可動接点７とを絶縁してもよい。

また、上述した本実施形態において、２つの接点５，５の下面あるいは２つの可動接点７，７の上面あるいはその両方を、閉位置にあるときの可動子６の傾きに対応させて傾きをつけて形成してもよい。このようにすれば、接点５，５と可動接点７，７との接触面積を広く取ることができるので、接触抵抗を小さくできる。

また、上述した本実施形態では、固定ダミー接点８０を、接点５を備えた第一固定端子４５に固定したが、図４（ａ）に示すように、ケース１０に固定してもかまわない。このとき、この固定ダミー接点８０に接触する可動ダミー接点８１は、図４（ｂ）に示すように、可動子６の上面６０のうち、固定ダミー接点８０に対向する位置に固定する。このようにすれば、ケース１０は絶縁材料で形成されているので、固定ダミー接点８０と可動ダミー接点８１との間にアークが生じることを抑制できる。

以上まとめると、本発明の実施形態のリレー装置１は、２つの接点５，５と、接点５，５に接触し接点５，５間を電気的に接続する閉位置と、接点５，５から離れる開位置との間で移動可能な可動子６を備える。そしてさらに、可動子６が閉位置にあるときに接触するように可動子６の移動に伴って互いに接離する一対のダミー接点８，８を備える。そして、ダミー接点８，８間のギャップＨ２が可動子６と接点５，５との間のギャップＨ１より狭く、少なくとも一方のダミー接点８が接点５より軟質の材料からなる。

以上のような構成とすることで、本実施形態のリレー装置１は、可動子６が開位置から閉位置に移動する際、一対のダミー接点８，８が互いに衝突してから、可動子６と２つの接点５，５とが衝突する。ここで、一対のダミー接点８，８は少なくとも一方が接点５よりも軟質の材料からなるので、ダミー接点８，８が互いに衝突する際に発生する衝突音は小さくなる。加えて、この一対のダミー接点８，８の衝突により、可動子６の２つの接点５，５に衝突する方向への移動速度が小さくなるので、可動子６と２つの接点５，５とが衝突する際に発生する衝突音も小さくなる。よって、本実施形態のリレー装置１は、接点５，５を接触させる際に大きな衝突音が発生することを抑制できる。

また、本実施形態のリレー装置１は、一対のダミー接点８，８のうち少なくとも一方が、接点５，５に対して電気的に絶縁されている。

以上のような構成とすることで、可動子６を閉位置から開位置へと移動させる際に、一対のダミー接点８，８間にアークが生じることを防止し、一対のダミー接点８，８がアークによって消耗することを抑制できる。よって、一対のダミー接点８，８間のギャップＨ２が可動子６と接点５，５との間のギャップＨ１より狭い状態を維持できるので、接点５，５を衝突させる際に大きな衝突音が発生することを長期的に抑制できる。

また、本実施形態のリレー装置１においては、可動子６は、板状であって、一面６０が２つの接点５，５と、一対のダミー接点８，８のうち一方のダミー接点８とに対向し、この一面６０に他方のダミー接点８を備えている。さらに可動子６は、２つの接点５，５が並ぶ方向に沿った直線Ｓ１回りで回転可能に支持されている。そして、他方のダミー接点８は、可動子６の一面６０のうち、可動子６が閉位置にあるときに２つの接点５，５が接触する２つの位置を通る直線Ｓ２上とは異なる位置に配置されている。

以上のような構成とすることで、可動子６が開位置から閉位置に移動する際に、一対のダミー接点８，８が接触した後、可動子６が２つの接点５，５に接触する方向に傾いて、可動子６が２つの接点５，５に接触する。よって、本実施形態のリレー装置１では、一対のダミー接点８，８の接触により、可動子６が２つの接点５，５のうちいずれか一方にのみ接触する方向に傾くことを防止して、可動子６と２つの接点５，５とを確実に接触させることができる。また、可動子６が閉位置から開位置に移動する際に、可動子６と２つの接点５，５の各々との離れるタイミングが略同時となるので、一方の接点５と可動子６の間にだけアークが集中して発生し、一方の接点５だけがアークにより消耗することを抑制できる。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。

１ リレー装置
５ 接点
６ 可動子
６０ 一面
８ ダミー接点
Ｈ１ ギャップ
Ｈ２ ギャップ
Ｓ１ 直線
Ｓ２ 直線

Claims (3)

1. ２つの接点と、前記接点に接触し前記接点間を電気的に接続する閉位置と、前記接点から離れる開位置との間で移動可能な可動子と、前記可動子が前記閉位置にあるときに接触するように前記可動子の前記移動に伴って互いに接離する一対のダミー接点とを備え、前記ダミー接点間のギャップが前記可動子と前記接点との間のギャップより狭く、少なくとも一方の前記ダミー接点が前記接点より軟質の材料からなることを特徴とするリレー装置。
2. 前記一対の前記ダミー接点のうち少なくとも一方が、前記接点に対して電気的に絶縁されていることを特徴とするリレー装置。
3. 前記可動子は、板状であって、一面が前記２つの前記接点と前記一対の前記ダミー接点のうち一方の前記ダミー接点とに対向し、前記一面に他方の前記ダミー接点を備え、前記２つの前記接点が並ぶ方向に沿った直線回りで回転可能に支持されており、
   前記他方の前記ダミー接点は、前記可動子の前記一面のうち、前記可動子が前記閉位置にあるときに前記２つの前記接点が接触する２つの位置を通る直線上とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリレー装置。

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