JP2012199137A - Relay device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接点部と駆動部とを備えたリレー装置に関する。 The present invention relates to a relay device including a contact portion and a drive portion.
従来から、封止接点部と駆動部とを備えたリレー装置として、封止接点部が封止容器を有すると共に、封止容器内に、固定接点を設けた固定端子と、可動接点を設けた可動接触子とを収容した封止接点装置がある(例えば、特許文献1等参照)。 Conventionally, as a relay device having a sealing contact portion and a drive portion, the sealing contact portion has a sealing container, and a fixed terminal provided with a fixed contact and a movable contact are provided in the sealing container. There is a sealed contact device that houses a movable contact (see, for example, Patent Document 1).
上述の封止接点装置では、封止容器内に水素を主体とするガスを例えば2気圧程度でもって気密封止し、このガスの封入によって、冷却効果を向上させて、固定接点と可動接点との間に発生したアークを消弧しやすくしている。 In the above-described sealed contact device, a gas mainly composed of hydrogen is hermetically sealed in the sealed container, for example, at about 2 atm, and by sealing the gas, the cooling effect is improved, and the fixed contact and the movable contact It is easy to extinguish arcs generated during the period.
しかしながら、上述した構成のリレー装置では、接点部に印加される電圧が高圧になった場合に、アークの消弧性能が不十分になる可能性がある。特に、一般的なリレー装置のサイズを維持しようとすると、接点間のスペースに制限があるため、アークの消弧性能の向上が難しい。 However, in the relay device having the above-described configuration, the arc extinguishing performance may be insufficient when the voltage applied to the contact portion becomes a high voltage. In particular, when trying to maintain the size of a general relay device, it is difficult to improve the arc extinguishing performance because the space between the contacts is limited.
そこで、この事情を鑑み、装置サイズの大型化を抑えつつ、接点部の接点間に生じるアークを消弧させ易くしたリレー装置を提供することを課題とした。 In view of this situation, an object of the present invention is to provide a relay device that can easily extinguish an arc generated between the contacts of the contact portion while suppressing an increase in the size of the device.
上記課題を解決するために、本発明のリレー装置は、第1接点と当該第1接点に接離する第2接点とを有する接点部と、前記接点部を囲む壁と、前記第2接点を移動させて前記第1接点に接離させる駆動部とを備え、前記壁は、前記第2接点の移動方向に凹凸を並べた凹凸部を、前記接点部に面した一表面に有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a relay device according to the present invention includes a contact portion having a first contact and a second contact contacting and separating from the first contact, a wall surrounding the contact portion, and the second contact. A drive unit that moves and contacts and separates the first contact, and the wall has an uneven part in which uneven parts are arranged in the moving direction of the second contact on one surface facing the contact part. And
このリレー装置として、前記一表面が前記接点部との間に隙間を有し、前記第1接点と前記第2接点とが前記一表面に沿って並び、前記第1接点と前記第2接点との間に生じるアークを磁界によって前記隙間内で前記一表面側に引き伸ばす磁界発生部を更に備えることが好ましい。 As the relay device, the one surface has a gap between the contact portion, the first contact and the second contact are arranged along the one surface, and the first contact and the second contact It is preferable to further include a magnetic field generator that extends an arc generated between the two surfaces to the one surface side within the gap by a magnetic field.
このリレー装置として、前記接点部を収容するケースを更に備え、前記壁が前記ケースの一部であることが好ましい。 Preferably, the relay device further includes a case that accommodates the contact portion, and the wall is a part of the case.
このリレー装置として、前記接点部を収容するケースと、前記ケースに収容され前記壁を構成する絶縁部材とを更に備えることが好ましい。 It is preferable that the relay device further includes a case that accommodates the contact portion and an insulating member that is accommodated in the case and forms the wall.
このような構成としたことで、従来のリレー装置に比べて、装置サイズの大型化を抑えつつ、接点部の接点間に生じるアークを消弧させ易くすることができる。 By adopting such a configuration, it is possible to easily extinguish an arc generated between the contacts of the contact portion while suppressing an increase in the size of the device as compared with the conventional relay device.
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて例示して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本例のリレー装置1は、図1に示すように、接点3が接触したり離脱したり(接離)することに伴い通電と遮断とを切り替える接点部2と、接点3を接離させる駆動部14と、接点部2を収容するケース10と、消弧用の磁界発生部32とを備えている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
駆動部14は、円柱状の可動軸15と、可動軸15を可動軸15の軸方向Axに沿って駆動させる電磁石部21と、電磁石部21を固定した固定板18とで主体が構成されている。以下、可動軸15の軸方向Axを、単に軸方向Axと称し、この軸方向Axを基準に説明する。
The
可動軸15は電磁石部21に挿通され、第1端部16が電磁石部21から突出すると共に、接点部2の接圧部8(詳細は後述する)に取り付けられ、反対側の第2端部17が電磁石部21の可動鉄心24(詳細は後述する)に取り付けられる。そして、可動軸15は、電磁石部21によって軸方向Axに沿って直進駆動され、この駆動に伴い接点3の接離動作が行われる。
The
固定板18は導電性材料で板状に形成され、電磁石部21の継鉄を兼ねると共に、板面を軸方向Axに略直交させて配置されている。そして、この板面のうち、接点部2側を向く一方の板面には、板状の絶縁板20が取り付けられ、他方の板面に電磁石部21が固定されている。また、固定板18は板の略中央に可動軸15を挿通させる貫通孔19を有し、可動軸15は第1端部16を接点部2側に突出させ、第2端部17側を貫通孔19を介して電磁石部21に挿通させている。
The
電磁石部21は、軸方向Axに並ぶ円筒状の二つの鉄心と、両鉄心を収容した有底筒部22と、有底筒部22の外周に配置されコイル28の巻かれたコイルボビン27と、両鉄心を離す向きに弾性付勢する復帰ばね26とで主体が構成されている。
The
コイルボビン27は固定板18に固定され、コイルボビン27に巻かれたコイル28は導電部材28a等を介して外部の励磁用電源や励磁用制御手段等に電気的に接続されている。
The
有底筒部22はステンレス鋼等の非磁性金属材料で形成され、開口側の端部が固定板18に固定され、筒の外周にコイルボビン27が位置し、筒の内周に両鉄心が略同心で且つ軸方向Axに沿って並んで収容されている。鉄心は、有底筒部22の底に固定された固定鉄心23と、固定鉄心23に対して軸方向Axに近接離間する可動鉄心24とで主体が構成され、両鉄心の内周には可動軸15が挿通されている。
The bottomed
固定鉄心23は可動軸15の第2端部17が軸方向Axにスライド自在で挿入され、一端部が有底筒部22の底に固定され、他端部が可動鉄心24に対向する。復帰ばね26は固定鉄心23と可動鉄心24との間に配置され、可動鉄心24を軸方向Axに沿って固定鉄心23から離す向きに弾性付勢している。
The fixed
可動鉄心24は固定鉄心23の他端側に略同心で配置され、コイル28の励磁に伴い固定鉄心23に近づく向きで軸方向Axに移動する。また、可動鉄心24は内周面に可動軸15を取り付ける取付部25を有し、この取付部25に可動軸15が取り付けられ、可動鉄心24が軸方向Axに移動することで、可動軸15が軸方向Axに駆動される。そして、取付部25に対する可動軸15の取付位置は、軸方向Axにおいて調整可能となっており、取付位置を調整することで、可動軸15は第1端部16の固定板18からの突出量を調整することができる。
The
また、接点部2は、ケース10に固定された固定端子4と、駆動部14によって軸方向Axに移動される平板状の可動接触子6と、固定端子4と可動接触子6との各々に設けられた接点3と、可動接触子6を弾性付勢する接圧部8とで主体が構成されている。
The
固定端子4は導電性部材で有底円筒状に形成され、円筒の軸心を軸方向Axに沿わせて円筒の底側端部をケース10内に突出させて配置され、ケース10に固定されている。固定端子4の底側端部は固定板18に対向して平面を有すると共に、この平面に接点3(第1接点5)が固着されている。また、固定端子4は軸心を略平行に並んで二つ設けられ、この二つの固定端子4は底側端部が軸方向Axにおいて略同じ高さに位置している。
The
可動接触子6は導電性材料で平面視略長方形の平板状に形成され、板面が固定板18と略平行に並ぶと共に、長手方向Lが二つの固定端子4の並ぶ向きと略平行に配置されている。この板面のうち、一方の板面が第1接点5側を向くと共に、この板面の長手方向Lの両端部に接点3(第2接点7)が固着され、第2接点7が軸方向Axにおいて第1接点5と対向している。そして、可動接触子6は第2接点7を固着していない反対側の板面が固定板18に対向し、この反対側の板面に接圧部8が取り付けられると共に、接圧部8を介して可動軸15の第1端部16に接続されている。以下、上述の可動接触子6の長手方向Lの向きを単に長手方向Lと称し、基準として説明する。
The
接圧部8は、可動接触子6を弾性付勢する接圧ばね9と、可動接触子6を介して接圧ばね9が圧縮懸架される可動接触子ホルダー8aとで主体が構成され、可動接触子ホルダー8aの長手方向Lの略中央に可動軸15の第1端部16に固着されている。そして、接圧部8は可動接触子6を第1接点5側に向けて弾性付勢し、第2接点7に接圧を付与している。また、接圧部8は、駆動部14によって可動接触子6と共にケース10内を軸方向Axに沿って駆動され、この駆動に伴い第2接点7が第1接点5に接離される。そのため、第2接点7の第1接点5に対する移動方向は、軸方向Axとなっており、可動接触子6と固定端子4との間には、第2接点7を第1接点5に接離させるための間隔(接点ギャップ)を有している。
The
また、ケース10はセラミックス等の絶縁性と耐熱性を有した材料により一端に開口面を有した箱状に形成され、箱の開口面の反対側の端部は、軸方向Axに略直交し固定板18に平行な面を有する底部11となっている。この底部11は軸方向Axに沿って貫通された貫通孔11aが二つ設けられ、貫通孔11aに固定端子4が挿通されると共に、貫通孔11aの縁に固定端子4の開口側端部が固定されている。
Further, the
ケース10は箱の側壁12が底部11の外周から軸方向Axに沿って立設され、接点部2を囲む壁30を構成している。側壁12は一表面13が接点部2側を向くと共に、一表面13と接点部2との間に隙間を有している。そして、一表面13には、第2接点7の移動方向(軸方向Ax)に凹凸を並べた凹凸部31が設けられている。
In the
凹凸部31は一表面13を切削して形成した複数の溝で主体が構成されている。この溝は、一表面13と略平行で一表面13から凹んで位置する底面と、この底面に略直交し且つ互いに対向した二つの側面とで主体が構成され、図2に示すように断面形状が矩形状(略正方形)の凹みとなっている。そして、この溝は底部11の外周に沿って一表面13の全周に亘って形成されると共に、軸方向Axに略等間隔で複数並んで設けられている。この溝は例えば一表面13から底面までの深さ寸法が1mm程度で、軸方向Axに並ぶ間隔が1mm程度が好ましい。
The
また、固定板18とケース10の開口面の縁部(側壁12の立設先端)との間には、枠状の接合部材29が配置され、この接合部材29を介して固定板18とケース10とが接合されている。このケース10と接合部材29と固定板18とに囲まれた空間は気体の抜け難い略気密空間となっており、この略気密空間内には、水素を主体とするガスが例えば2気圧程度でもって充填されている。そのため、接点部2は上述のガスの充填された空間内で接点3が接離する。
A frame-shaped joining
上述のように構成されたリレー装置1は、以下のように動作する。コイル28の励磁前は、復帰ばね26の付勢によって、可動鉄心24と固定鉄心23とが所定の距離(接点ギャップ)を有して対向すると共に、第2接点7が第1接点5に当接する。そのため、コイル28励磁前の接点部2は、可動接触子6を介して二つの第1接点5の間を電気的に接続した導通状態となっている。そして、接圧ばね9の弾性付勢によって第2接点7が第1接点5に押し付けられ、第2接点7と第1接点5との当接状態が保持されている。
The
また、コイル28が励磁されると、可動鉄心24が固定鉄心23に吸引されて軸方向Axに移動し、この移動に伴い可動軸15が駆動され、可動接触子6を固定板18側に移動させる。そのため、第2接点7は、可動軸15の駆動に伴い、第1接点5との当接が解かれた後、第1接点5に対して所定の距離(接点ギャップ)離れ、接点部2は、二つの第1接点5の間の電気的な接続を切った遮断状態に切り替わる。
Further, when the
この励磁した状態からコイル28の励磁を切ると、可動鉄心24は、復帰ばね26の付勢力を主として固定鉄心23から離れる向きに移動され、所定の距離(接点ギャップ)だけ固定鉄心23から離れ、励磁前の状態に復帰する。そして、第2接点7は、可動鉄心24の移動に伴う可動軸15の駆動によって、第1接点5に当接され、接点部2が導通状態に戻る。
When the
また、コイル28が励磁され、第1接点5から第2接点7を離脱させた際に、図2の二点鎖線で示すように、第1接点5と第2接点7との間にアーク50が発生することがある。このアーク50は、側壁12の箱外側に配置された磁界発生部32の生じる磁界によって、接点部2と側壁12との隙間内で長手方向Lに引き伸ばされ、接点部2を囲む壁30(側壁12)の一表面13に沿う形になり易い。
Further, when the
この磁界発生部32は、例えば、永久磁石とこれを挟む磁性部材とで主体が構成され、第1接点5と第2接点7を挟むようにして側壁12の外側に付設されている。そのため、磁界発生部32は、ケース10に囲まれ且つ接点3の配置された空間に、軸方向Axと略直交する方向の磁場を与えている。
For example, the magnetic
ところで、アーク50はアーク長(沿面距離)が長い程、アーク電圧の上昇に寄与され易く(消弧され易く)なる。そして、図4に示す比較例のリレー装置では、アーク50が接点部71の第1接点74と第2接点75との間に発生すると、磁界発生部76の生じる磁界によって、壁72側に引き伸ばされ、壁72の接点部71を向く平坦な一表面73に沿う型になり易い。
By the way, the longer the arc length (creeping distance) of the
一方、図1に示す本リレー装置1は、側壁12の一表面13に凹凸部31を設けたことで、図4に示すような壁72の一表面73が平坦な比較例と略同様の外観寸法を有したケース10で、上述の比較例に比べて、アーク50の沿面距離を延ばすことができる。そして、アーク50の沿面距離を延ばしたことで、比較例に比べて、短い時間でアーク電圧が上昇され易くなり、消弧性能を向上させることができる。
On the other hand, the
そのため、接点部2を導通状態から遮断状態に切り替える際等にアーク50を消弧させ易く、遮断状態への切替を行い易い直流高電圧用等に好適なリレー装置を提供することができる。この直流高電圧用のリレー装置として、例えば電気自動車や所謂ハイブリット様式の自動車に設けられ、車載のバッテリーと車載のモータとの間や、このバッテリーとこのバッテリーの充電用の外部電源との間に配置される車載のリレー装置が好ましい。
For this reason, it is possible to provide a relay device suitable for high-voltage direct current that can easily extinguish the
また、側壁12に凹凸部31を設けたことで、リレー装置1の構成部材が比較例と略同数となり、部品点数の増加を抑え易くなる。また、接点3間に生じ長手方向Lに引き伸ばされたアーク50は、絶縁板20によって固定板18に触れることが抑制されている。
Further, by providing the
(第2実施形態)
第2実施形態のリレー装置1は、図3に示すように、絶縁部材40をケース10の内側に設け、絶縁部材40が壁30を構成すると共に、絶縁部材40が接点部2側の一表面43に凹凸部31を有している。なお、前述の第1実施形態と略同様或いは均等な構成は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3, the
ケース10は側壁12の一表面13が平面で、ケース10内には側壁12の一表面13を覆う絶縁部材40が配置されている。絶縁部材40は、固定板18に取り付けた前述の絶縁板20となる板状部41と、板状部41から側壁12の一表面13に沿って立設された四つの立上り片42とで主体が構成されている。板状部41は固定板18に形成された凹部18aに取り付けられ、板面がケース10の底部11に対向している。
In the
立上り片42は軸方向Axの寸法が板状部41からケース10の底部11に至ると共に、側壁12の一表面13に沿って連続して形成され、側壁12の一表面13全体を覆っている。そして、立上り片42は接点部2との間に隙間を有し、接点部2を囲む壁30を構成している。
The rising piece 42 has a dimension in the axial direction Ax extending from the plate-like portion 41 to the
また、立上り片42は、接点部2側を向く一表面43に、複数の凹凸を軸方向Axに略等間隔で並べた凹凸部31を有している。そのため、第1接点5と第2接点7との間に生じたアーク50は、磁界発生部32の生じる磁界によって、立上り片42と接点部2との間の隙間内で、立上り片42の一表面43に沿うように長手方向Lに引き伸ばされる。
Further, the rising piece 42 has a concavo-
このように、接点部2を囲む壁30を絶縁部材40の立上り片42で構成すると共に、立上り片42の一表面43に凹凸部31を設けたことで、比較例に比べて、アーク50の沿面距離を延ばすことができる。そのため、消弧性能が向上され、接点部2を導通状態から遮断状態に切り替える際等にアーク50を消弧させ易く、遮断状態への切替を行い易い高電圧用のリレー装置を提供することができる。
As described above, the
また、絶縁部材40で凹凸部31を形成し、ケース10と別部材としたことで、ケース10に比べて切削等の加工を行い易いが気密性の低い材料等を絶縁部材40に用いることができ、凹凸部31を形成し易くすることができる。また、接点3間に生じ長手方向Lに引き伸ばされたアーク50は、板状部41や立上り片42によって固定板18に触れることが抑制されている。
In addition, by forming the concave and
なお、接点部2を囲む壁30の接点部2側を向く面の凹凸部31は、例示の構成に限らない。例えば、壁30の接点部2側の面に、軸方向Axに沿って波状に形成した凹凸部31や、接点部2側に突出する矩形状或いは円弧状の凸部で形成した凹凸部31を設けてもよい。また、凹凸部31は、側壁12や立上り片42のみに設けた例示の構成に限らず、ケース10の底部11にも更に設けてもよい。また、絶縁部材40で壁30を構成した装置では、側壁12の一表面13を立上り片42と底部11の軸方向Axの間で露出させ、接点部2側に露出した側壁12の一表面13にも凹凸部31を設けてもよい。
In addition, the uneven | corrugated |
また、駆動部14の構成は、例示の構成に限らず、例えば、固定鉄心23に可動鉄心24が吸引されることで、可動接触子6を固定端子4側に駆動させ、第2接点7を第1接点5に当接させてもよい。この装置では、コイル28の励磁に伴い接点部2が導通状態に切り替わり、コイル28の励磁を切ると、復帰ばね26によって可動鉄心24が固定鉄心23から離れる向きに移動し、第2接点7が第1接点5から離脱され、接点部2が遮断状態に切り替わる。また、駆動部14の構成は、固定鉄心23を可動鉄心24の外周に配置し、復帰ばね26を可動鉄心24と有底筒部22の底部との間や可動鉄心24と固定板18との間に設け、可動軸15を軸方向Axに駆動させてもよい。
In addition, the configuration of the
また、第1接点5を絶縁板20側に設け、可動接触子6の固定板18側の板面に第2接点7を設けてもよい。この装置では、固定鉄心23による可動鉄心24の吸引或いは復帰ばね26による復帰で、可動接触子6を底部11側に移動させ、接点部2が遮断状態に切り替わる。
Alternatively, the first contact 5 may be provided on the insulating
また、壁30は、接点部2の略全周を囲う例示の構成に限らず、磁界発生部によってアーク50が引き伸ばされる方向(長手方向L)において接点部2と対向する部位のみや、この部位とその周辺にのみ等のアーク50の触れ易い部位のみに設けてもよい。そして、凹凸部31も、壁30の一表面13、43全周に設けた例示の構成に限らず、壁30の一表面13、43のアーク50の触れ易い部位のみに断片的に設けてもよい。
Further, the
また、接点3の構成は、例示の構成に限らず、固定端子4の底側端部に第1接点5を一体に設けたり、可動接触子6の板面に第2接点7を一体に設けたりしてもよい。また、接圧部8は、固定板18と可動接触子6の間に接圧ばね9を配置し、可動接触子ホルダー8aを備えなくてもよい。
The configuration of the contact 3 is not limited to the illustrated configuration, and the first contact 5 is integrally provided at the bottom end of the fixed
また、絶縁板20や絶縁部材40は、アーク50の接触でガスを発生させ難い低脱ガス樹脂や、ガスを略発生させないセラミックやガラス等が好ましい。そして、絶縁板20や絶縁部材40は、上述の低脱ガス樹脂やセラミック、ガラス等に限らず、アーク50によって水素等の消弧性ガスを発生しケース10内に消弧性ガスを供給するガス供給材料であってもよい。
Further, the insulating
なお、本リレー装置は、直流高電圧用のリレー装置に限らない。 The relay device is not limited to a DC high voltage relay device.
1 リレー装置
2 接点部
5 第1接点
7 第2接点
10 ケース
12 側壁
13 一表面
14 駆動部
30 壁
31 凹凸部
32 磁界発生部
40 絶縁部材
42 立上り片
43 一表面
50 アーク
Ax 軸方向
L 長手方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記壁は、前記第2接点の移動方向に凹凸を並べた凹凸部を、前記接点部に面した一表面に有することを特徴とするリレー装置。 A contact part having a first contact and a second contact contacting and separating from the first contact; a wall surrounding the contact part; and a driving unit configured to move the second contact to contact and separate from the first contact. Prepared,
The relay device according to claim 1, wherein the wall has a concavo-convex portion in which concavo-convex portions are arranged in a moving direction of the second contact on one surface facing the contact portion.
前記第1接点と前記第2接点とが前記一表面に沿って並び、
前記第1接点と前記第2接点との間に生じるアークを磁界によって前記隙間内で前記一表面側に引き伸ばす磁界発生部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のリレー装置。 The one surface has a gap between the contact portion,
The first contact and the second contact are aligned along the one surface,
2. The relay device according to claim 1, further comprising a magnetic field generation unit configured to extend an arc generated between the first contact and the second contact to the one surface side in the gap by a magnetic field.
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