JP2021535549A

JP2021535549A - 直流リレー

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Publication number: JP2021535549A
Application number: JP2021508300A
Authority: JP
Inventors: ユ、ジョンウ
Original assignee: LS Electric Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2039-08-06
Also published as: US11830694B2; JP7076633B2; KR20200025805A; EP3846195B1; KR102324514B1; EP3846195A1; WO2020045844A1; US20210313133A1; CN210136823U; EP3846195A4

Abstract

本発明は、直流リレーに関し、より詳細には、可動接触子に対する支持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、アクチュエータ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、前記可動接触子の下方に備えられ、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、前記可動接触子の上方に配置され、前記可動子支持台に固定される可動子ホルダと、前記可動接触子と前記可動子支持台間に備えられ、前記可動接触子に接圧力を供給する接圧スプリングと、前記可動接触子及び前記可動子ホルダに貫設される支持ピンとを含む。

Description

本発明は、直流リレーに関し、より詳細には、可動接触子に対する支持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及び図２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。

可動接触子４は、可動軸７ｃに連結されて上下運動する。可動接触子４は、可動子アセンブリで構成される。ここで、可動子アセンブリは、可動接触子４と、可動子支持台４ａと、可動子ホルダ４ｂと、可動軸７ｃと、接圧スプリング５とからなる。可動子支持台４ａと可動子ホルダ４ｂは、可動軸７ｃと共に射出成形されて一体となって動く。このような形態の可動子アセンブリは、可動子支持台４ａと可動子ホルダ４ｂが磁路を形成し、可動接触子４が固定接触子３に接触する接圧力を増加させる役割を果たすという利点がある。

一方、可動接触子４は、上面が可動子ホルダ４ｂに接触し、下面が接圧スプリング５の圧力により支持される。

しかし、上記従来技術による直流リレーにおいては、可動接触子４が接圧スプリング５の支持力のみで固定されるので、接圧スプリング５の力が弱かったり、外部から強い力を受けると、可動接触子４が可動子アセンブリから離脱する恐れがある。

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、可動接触子に対する支持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、アクチュエータ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、前記可動接触子の下方に備えられ、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、前記可動接触子の上方に配置され、前記可動子支持台に固定される可動子ホルダと、前記可動接触子と前記可動子支持台間に備えられ、前記可動接触子に接圧力を供給する接圧スプリングと、前記可動接触子及び前記可動子ホルダに貫設される支持ピンとを含む。

ここで、前記可動接触子及び前記可動子ホルダには、中央部にそれぞれ前記支持ピンが挿入される貫通孔及び挿入孔が形成されることを特徴とする。

また、外力が加わらない状態で、前記挿入孔の直径は、前記支持ピンの直径より小さく形成されることを特徴とする。

さらに、前記貫通孔の直径は、前記支持ピンの直径より大きく形成されることを特徴とする。

さらに、前記支持ピンは、スプリング板で形成されることを特徴とする。

さらに、前記支持ピンは、断面がＣ字状に形成されることを特徴とする。

さらに、前記可動接触子の下面部には、前記支持ピンを支持する可動支持部が形成されることを特徴とする。

さらに、前記可動子支持台の上面には、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、前記支持ピンは、前記可動子ホルダの上方に突出することを特徴とする。

さらに、可動子ホルダの上面には、前記支持ピンを支持するように上方に延びる支持管部が形成されることを特徴とする。

さらに、前記支持ピンの下端には、外周面に沿ってリング状に突設される支持リング部が形成されることを特徴とする。

本発明の一実施形態による直流リレーによれば、可動接触子及び可動子ホルダを連結して支持する支持ピンが備えられるので、可動接触子の離脱が防止される。

また、前記支持ピンは、スプリング板で形成され、可動子ホルダと可動接触子に挟めばよいので、組立が容易である。

従来技術による直流リレーの内部構造図である。図１に示す可動子アセンブリの斜視図である。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３に示す可動子アセンブリの斜視図である。図４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アセンブリの断面斜視図である。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断面斜視図である。

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３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４は図３に示す可動子アセンブリの斜視図であり、図５は図４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１４と、アクチュエータ６０により上下運動して一対の固定接触子１４に接離する可動接触子５０とを含む直流リレーにおいて、可動接触子５０の下方に備えられ、シャフト５７によりアクチュエータ６０に連結される可動子支持台４０と、可動接触子５０の上方に配置され、可動子支持台４０に固定される可動子ホルダ４５と、可動接触子５０と可動子支持台４０間に備えられ、可動接触子５０に接圧力を供給する接圧スプリング５５と、可動接触子５０及び可動子ホルダ４５に貫設される支持ピン３５とを含む。

フレーム１１、１２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１１、１２は、上部フレーム１１と、下部フレーム１２とから構成される。

アークチャンバ（arc chamber）１３は、下面が開放された箱状に形成され、上部フレーム１１の内部に設置される。アークチャンバ１３は、遮断時に接点部１４、５０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１３は、セラミック材質で作製される。アークチャンバ１３は、ミドルプレート７０の上方に固設される。

固定接触子（fixed contact）１４は、一対で備えられ、アークチャンバ１３に固設される。固定接触子１４は、上部フレーム１１に露出する。固定接触子１４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）５０は、所定の長さの板状体で形成され、一対の固定接触子１４の下方に設置される。可動接触子５０は、可動子アセンブリ３０に設置されて一体となって動く。可動接触子５０は、下部フレーム１２の内部に設置されるアクチュエータ６０により上下に直線運動することができ、固定接触子１４に接離して回路を接続又は遮断する。

接点部１４、５０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１４、５０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１５が設けられる。

可動子アセンブリ３０、特に可動接触子５０を動作させるために、アクチュエータ６０が設けられる。アクチュエータ６０は、Ｕ字状に形成されて磁路（a magnetic circuit）を形成するヨーク６１と、ヨーク６１の内部に設置されるボビン６２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６３と、コイル６３の内部に固設され、コイル６３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６５と、固定コア６５の下方に直線運動可能に設置され、固定コア６５の磁気吸引力により固定コア６５に接離する可動コア６７と、下端が可動コア６７に結合され、上端が可動接触子５０に摺動可能に貫挿されるシャフト５７と、固定コア６５と可動コア６７間に設置され、可動コア６７を下方に復帰させるリターンスプリング６９と、固定コア６５、可動コア６７及びリターンスプリング６９を収容するシリンダ６８とを含む。

アクチュエータ６０とアークチャンバ１３間には、ミドルプレート７０が備えられる。ミドルプレート７０は、ヨーク６１の上方に設置され、磁性体で形成されてヨーク６１と共に磁路を形成する。ミドルプレート７０は、上側のアークチャンバ１３及び下側のアクチュエータ６０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７０の下部に、シリンダ６８が密封結合される。

ミドルプレート７０とアークチャンバ１３間には、密封用部材７２が備えられる。すなわち、アークチャンバ１３の下部周囲に沿って密封用部材７２が備えられ、アークチャンバ１３、ミドルプレート７０（ミドルプレートの中央部の孔）及びシリンダ６８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３０は、シャフト５７と、可動子支持台４０と、可動子ホルダ４５と、可動接触子５０と、接圧スプリング５５と、支持ピン３５とを含む。

シャフト５７は、一文字状の棒やロッドで構成される。シャフト５７の下端は、可動コア６７に固設される。よって、シャフト５７は、可動コア６７の動作に伴って上下運動をし、可動接触子５０を固定接触子１４に接離させる。

シャフト５７の上端部には、結合部５８が形成される。結合部５８は、板状、例えば円板状に形成される。シャフト５７の結合部５８は、可動子支持台４０の内部に固定結合される。シャフト５７の結合部５８は、可動子支持台４０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４０は、可動接触子５０などを支持するために設けられ、シャフト５７が固設される。可動子支持台４０は、第１平板部４１と、第１平板部４１の両側端から上方に突設されるアーム部（arm）４２とから構成される。

可動子支持台４０の第１平板部４１の上部には、スプリング支持部４３が突設される。

可動子支持台４０のアーム部４２には挿入溝４４が形成され、挿入溝４４に可動子ホルダ４５が固設される。

正面から見ると（図３〜図５参照）、第１平板部４１の（左右方向の）長さは、可動接触子５０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５０の接点は、可動子支持台４０の両側にそれぞれ露出する。

第１平板部４１の内面（上面）の（前後方向の）幅は、可動接触子５０の（前後方向の）幅より広く形成される。よって、可動接触子５０は、可動子支持台４０内で安定して上下運動することができる。

可動接触子５０を支持するために、可動子ホルダ４５が設けられる。

可動子ホルダ４５は、可動子支持台４０に固設される。可動子ホルダ４５は、コ字状に形成される。すなわち、可動子ホルダ４５は、第２平板部４６と、両側面部４７とを有する。両側面部４７は、第２平板部４６の両端から下方に延設される。

第２平板部４６の幅（左右方向の長さ）は、可動接触子５０の長さより小さく形成される。よって、可動接触子５０の接点は、可動子ホルダ４５の両側にそれぞれ露出する。

第２平板部４６の中央部には、挿入孔４８が形成される。挿入孔４８には、支持ピン３５が挿入される。挿入孔４８は、外力が加わらない状態での支持ピン３５の直径より小さく形成される。よって、支持ピン３５が可動子ホルダ４５の挿入孔４８に締り嵌めされると、支持ピン３５が可動子ホルダ４５に固定される。

側面部４７は、第２平板部４６に隣接して下方に延びる。側面部４７の幅（左右方向の長さ）は、第２平板部４６の幅と同じ幅に形成される。

側面部４７には、複数の孔４７ａ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。

可動接触子５０は、第２平板部４６の下面に接触するように設置される。可動接触子５０は、可動子ホルダ４５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３０が上方に移動すると、可動接触子５０が第２平板部４６から分離され、接圧スプリング５５による接圧力を受けて固定接触子１４に密着する。

可動接触子５０の下面には、可動支持部５１が形成される。可動支持部５１には、接圧スプリング５５の上端部が装着される。可動支持部５１は、支持ピン３５を支持する役割も果たす。

可動接触子５０の中央部には、貫通孔５２が形成される。貫通孔５２は、可動接触子５０の上面から可動支持部５１の下面にわたって形成される。よって、支持ピン３５が貫通孔５２から可動子支持台４０の内部に挿入される。

貫通孔５２の直径は、挿入孔４８の直径より大きく形成される。また、貫通孔５２の直径は、支持ピン３５の直径より大きく形成される。よって、可動接触子５０は、支持ピン３５の干渉を受けずに、自由に上下運動することができる。

支持ピン３５は、丸く巻いた（rolled）板状に形成されて設けられる。すなわち、支持ピン３５の断面はＣ字状に形成される。よって、支持ピン３５の円周面に力が加わると、直径が小さくなる方向に締め付けられる。すなわち、支持ピン３５は、断面方向に板ばねのような役割を果たす。

支持ピン３５は、可動子ホルダ４５の挿入孔４８と、可動接触子５０の貫通孔５２に挿入装着される。支持ピン３５の直径は挿入孔４８の直径より大きいが、半径方向に締め付けられるので、挿入孔４８に挿入された後に広がると固定力を発揮する。

支持ピン３５の下端部は、可動子支持台４０の第１平板部４１に接触して支持される。

支持ピン３５の上端は、可動子ホルダ４５の上方に突出する。よって、可動子アセンブリ３０が上下運動することにより衝撃が発生しても、可動子ホルダ４５や可動接触子５０が離脱しないようにする。

接圧スプリング５５は、可動接触子５０と可動子支持台４０間に備えられる。接圧スプリング５５は、可動接触子５０を支持し、通電時に可動接触子５０に接圧力を供給するために設けられる。接圧スプリング５５は、圧縮コイルばねで構成される。

接圧スプリング５５は、通電時に可動接触子５０を加圧して固定接触子１４から離脱しないようにする。

図６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４５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４５には、支持管部４５ａが形成される。よって、支持ピン３５は、可動子ホルダ４５において接触する長さが長くなるので、より安定して維持される。

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、支持ピン３５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。

支持ピン３５の下端部には、リング状の支持リング部３７が形成される。支持リング部３７は、支持ピン３５の外周面に沿って形成されることが好ましい。支持リング部３７により支持ピン３５が第１平板部４１に接触する面積が増大するので、支持ピン３５はさらに安定して設置状態が維持される。

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

一対の固定接触子と、アクチュエータ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、
前記可動接触子の下方に備えられ、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、
前記可動接触子の上方に配置され、前記可動子支持台に固定される可動子ホルダと、
前記可動接触子と前記可動子支持台間に備えられ、前記可動接触子に接圧力を供給する接圧スプリングと、
前記可動接触子及び前記可動子ホルダに貫設される支持ピンとを含む直流リレー。
前記可動接触子及び前記可動子ホルダには、中央部にそれぞれ前記支持ピンが挿入される貫通孔及び挿入孔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。
外力が加わらない状態で、前記挿入孔の直径は、前記支持ピンの直径より小さく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。
前記貫通孔の直径は、前記支持ピンの直径より大きく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。
前記支持ピンは、スプリング板で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。
前記支持ピンは、断面がＣ字状に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。
前記可動接触子の下面部には、前記支持ピンを支持する可動支持部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。
前記可動子支持台の上面には、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１に記載の直流リレー。
前記支持ピンは、前記可動子ホルダの上方に突出することを特徴とする請求項１に記載の直流リレー。
可動子ホルダの上面には、前記支持ピンを支持するように上方に延びる支持管部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。
前記支持ピンの下端には、外周面に沿ってリング状に突設される支持リング部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。