JP3202095U - 双安定パワーリレー - Google Patents

Abstract

【課題】小型で１００Ａ以上の切替え容量が可能で、少ないエネルギ要求で安全に切替わり、少ない部品で構成される、新規な小型双安定ハイパワーリレーを提供する。【解決手段】双安定パワーリレーは、ハウジング壁２ｄを貫通して案内される２つ又はそれ以上の端子４を備えたマルチチャンバ式絶縁ハウジング１と、端子に接続される接点組立体１０と、公知の双安定アクチュエータ組立体１２とを有する。全ての能動部品は直立に配置される。ばねは端子脚部５に配置され、ばねには移動可能な接点が配置される。固定接点は別の端子上に配置され、両接点は相互作用する接点ペアを構成する。基部ハウジング本体２の別個のハウジングチャンバ２ａ内の接点組立体１０と別のハウジングチャンバ２ｂ内のアクチュエータ組立体１２は絶縁ハウジング１内に配置される。アクチュエータ組立体１２は、スライダ１１を介して連結され、スライダ１１はアクチュエータ組立体１２と接点組立体１０とを接続し、各接点間を切替える。【選択図】図２

Description

本考案は、双安定ハイパワーリレーに関し、双安定ハイパワーリレーは、２つ又はそれ以上の端子を有するマルチチャンバ式絶縁ハウジングと、これに結合された接点組立体と、端子によって電流回路を閉じるか又は永久的に遮断することができる１つ又はそれ以上のばね接点を作動させるための双安定アクチュエータ組立体とを備える。

原則とし、このような一般的な小型ハイパワーリレーに関して、多種多様な技術的な個別の解決策が知られている。小型ハイパワーリレーは、例えば、独国公開特許１０２００７０１１３２８に記載される。このリレーでは、アクチュエータ組立体は、接点組立体が配置された別のハウジングの上方にある別個のハウジングチャンバに配置される。ハウジングチャンバの空間的延長部は互いに異なる。これは比較的長い形状の接点ばねに起因する。実際のアクチュエータを備えるアクチュエータ組立体は、いわゆるＨ型アーマチャによって特徴付けられ、Ｈ型アーマチャは、その間に永久磁石が配置される２枚の平行な軟質金属板を備え、磁石は、一方の極が一方のアーマチャ板に向けて配向され、他方の極が他方のアーマチャ板に向けて配向されるように磁化される。Ｈ型アーマチャは、アクチュエータのハウジングチャンバ内のスタッド上でジャーナル支持され、互いに向かい合った磁気回路の２つのヨーク部品の２つの部品間で、印加された励起パルスに応じて、極可逆磁気コイルを切替える。欠点は、このスタッドによるジャーナル支持が摩耗を発生させることである。Ｈ型アーマチャは、本質的に伸張した接点ばねを覆いこれを撓ませる半径方向に突出したアームを有する。

独国公開実用新案２０２０１０００５９５４には、高電流を切替えるためのリレー用接点システムによる別の技術的解決策が記載されており、この接点システムでは、一方側に固定された多層接点ばねが、相手接点に対して作用し、このばねは、２つの平行な脚部が部分的に形成されるようにループ形状に屈曲される。しかしながら、この解決策は、高電流で作用する電気力学的効果が閉じ力を部分的に改善するだけという欠点があり、接点表面の摩耗が増えて早くなるリスクがあり、これにより接点間の接点抵抗が大きくなり、接点温度が不必要に高くなり、熱放散のための特別な手段が必須となる。

独国公開特許１０２０１００１７８７２には、絶縁ハウジング内に配置された複数の異なるハウジングチャンバを有する、別の双安定小型ハイパワーリレーが記載される。電流レール及び単相接点組立体は、ハウジングチャンバ内に配置され、接点ばねは、一端で電流レールの１つに固定して配置され、移動自在な接点が第２の電流レールに配置された固定接点に作用する。次に、傾動アーマチャを備えた双安定磁気アクチュエータ組立体は、第２のハウジングチャンバ内に配置され、傾動アーマチャは、駆動デバイスを介して接点ばねを撓ませて、電流レール経由で接続する電流回路を閉じるか又は遮断する。複数層を備える接点ばねはＵ形であり、電気力学的な電流ループの一種として少なくとも部分的に作用する。絶縁ハウジング内に精巧に支持された回転可能な２アーム式揺動要素は、接点ばねのための、つまり電流を切替えるための駆動デバイスとして設けられる。ここでは、１つの壁の中央に、揺動要素を支持するためのボアホールが形成される。この解決策は、多くの利点を有するが、それでも依然として製造が複雑であり、しかも絶縁ハウジングの外壁のボアホール内に支持された揺動要素は汚れやすい。電流レールの平坦な構成及び平面的な配置により、開閉装置への接続時に生じる機械的な力及び張力がリレーの内側に伝達される場合があり、接点相互の間の位置が変化して、リレーの摩耗が増えて寿命が短くなることがある。

独国公開特許１０２００７０１１３２８ 独国公開実用新案２０２０１０００５９５４ 独国公開特許１０２０１００１７８７２

従って、構造的に非常に小型で１００Ａ又はそれ以上の切替え容量が可能であり、少ないエネルギ要求で安全に切替わることができ、更に少ない個々の部品で構成される、新規な小型双安定ハイパワーリレーに対する要望がある。

任意選択的に、本設計は、単相又は多相小型リレーとして構成することができる。

従って、本考案は、１つの態様において、マルチチャンバ式絶縁ハウジングを備えた小型双安定ハイパワーリレーを提供し、小型双安定ハイパワーリレーは、１つ又はそれ以上の端子と、該端子に接続された接点組立体と、接点又は複数の接点ペアを作動させるための双安定アクチュエータ組立体とを有し、アクチュエータ組立体は、外側ヨーク脚部毎に少なくとも１つのコイルと、中央ヨーク脚部に少なくとも１つの磁石とを含む単一又は多数部品のＷ形ヨークを備え、脚部は、ヨーク基部によって連結され、接点組立体は、Ｕ形ばね部品を有し、端子は、絶縁ハウジングのハウジング壁を貫通して直立に案内され、Ｕ形ばね部品は、１つ又はそれ以上の別個のばねを備え、１つ又はそれ以上の端子に直立に配置され、ばね部品には、１つ又はそれ以上の切替え可能な接点が配置され、１つ又はそれ以上の固定接点が、１つ又はそれ以上の他の端子に直立に配置され、基部ハウジング本体の別個のハウジングチャンバ内の接点組立体と、別のハウジングチャンバ内のアクチュエータ組立体とは、マルチチャンバ式絶縁ハウジング内に直立に配置され、アクチュエータ組立体は、ハウジング凹部に配置されアクチュエータ組立体と前記接点組立体とを接続するスライダを介して切替え可能な接点を固定接点に対して移動させる。

好ましくは、ばね部品を介して切替え可能な接点を支持する第１の端子脚部と、固定接点を支持する第２の端子脚部とは、角度付き構成であり、ばね部品の１つ又はそれ以上のばねは、接点を越えて延びる。

好ましくは、放電及び／又は熱放散のために、絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に、磁気的シールドとして有効な材料又は材料を組み合わせたものが配置される。

好ましくは、絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に磁気シールド板が配置される。

好ましくは、放電及び／又は熱放散のために、絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に、磁気シールドとして有効な材料又は材料を組み合わせたものが焼結、接着、又は直接施工される。

好ましくは、磁気シールド板は、個々の側面には配置され、導電性表面は、絶縁ハウジングの又はその上の他の側面に焼結、接着、又は積層される。

好ましくは、絶縁ハウジングの又はその上の磁気シールド又は磁気シールド板には、追加的な冷却フィンが形成される。

好ましくは、マルチチャンバ式絶縁ハウジングには、接続ピンに隣接して、１本、２本、又はそれ以上の案内ピンが配置される。

好ましくは、絶縁ハウジングに組み込まれる又は別に配置されるピンコネクタ部品は、ピン保護のために絶縁ハウジングに配置される。

以下、添付図面の各図を参照して、本考案の好ましい実施形態を例示的に説明する。各図において、２つ以上の図に現れる同一の構造、構成要素、又は部品は、一般にそれらが現れる全ての図で同じ参照番号が付される。一般に、各図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、便宜的かつ説明を明確にする目的で選択され、必ずしも原寸通りではない。以下に各図を列挙する。

本考案の好ましい実施形態による双安定パワーリレーの部分的な分解図である。 図１のリレーの別の分解図である。 図１のリレーのアクチュエータ組立体を示す。 図３のアクチュエータ組立体の分解図である。 アクチュエータ組立体の一部のＷ形ヨークを示す。 図１のリレーの部品である接点組立体を例示する。 接点組立体の分解図である。 ２枚の平坦シールド板を備えるリレーの組立図である。 図７ａの構成の分解図である。 １枚の平坦シールド板を備えるリレーの組立図である。 図８ａの構成の分解図である。 第２の実施形態に従って配置された接続ピンを備える図１のリレーを示す。 第３の実施形態に従って配置された接続ピンを備える図１のリレーを示す。

図１及び図２は、分解の程度が異なっており、単相リレーとしての実施形態において新規のスライダ１１を用いて相互に関連する、本考案による小型リレーの個々の能動部品の空間的に限られた構造を示す。ここでは、基部ハウジング本体２のハウジング壁２ｄを貫通する端子４の直立構成、接点組立体１０の直立構成、スライダ１１の直立構成、及びアクチュエータ組立体１２の直立装着を小型でコンパクトに設計する方法が示されている。マルチチャンバ式絶縁ハウジング１の基部ハウジング本体２は、ハウジングチャンバ２ａに分かれており、ハウジングチャンバ２ａには、角度が付いた端子脚部５を含む接点組立体１０全体が取り付けられる。従って、各導電部品は、別個のハウジングチャンバで完全に覆われる。隔壁９は、導電部品をハウジングチャンバ２ｂからシールドし、接点を切替えるためのアクチュエータ組立体１２が取り付けられる。この場合、アクチュエータ組立体１２には３本の接続ピン２１が配置され、ピンは、アクチュエータ組立体１２の揺動アーマチャ１９を作動させるための電気信号を受け取る。揺動アーマチャ１９は、特別なハウジング凹部２ｃ内に案内及び配置されたスライダ１１を直線的に移動させる。スライダ１１は、一端がアクチュエータ組立体１２の揺動フォークに対して支持され、他端が多層ばね７のばね延長部と係合するように構造設計される。基部ハウジング本体２は、スナップ嵌合ラッチを有するハウジングカバー２ｅで閉じられる。

原則として、２つの直立端子４の代わりに４つの端子を配置することも想定され、この場合、絶縁ハウジング１の異なるハウジングチャンバ内に、３つの接点組立体、３つのアクチュエータ組立体、及び３つのスライダが配置される。

図３及び図４は、図１のアクチュエータ組立体１２の構造を示し、これは３本の接続ピン２１で制御され、低電流で切替え可能に設計される。切替えプロセス時にのみ電気的に励起される。従って、小型リレー全体が必要とするエネルギは僅かである。アクチュエータ組立体１２は、アクチュエータフレーム１３、ヨーク１６、コイル１４、及び揺動アーマチャ１９を備える。ヨーク１６の２つの外側ヨーク脚部１６ｄは、アクチュエータフレーム１３に取り付けられる。外側ヨーク脚部１６ｄの各々の周りにコイル１４が巻かれる。外側ヨーク脚部１６ｄの各々は、ヨーク基部１６ａで連結され、ヨーク基部１６ａの中央には中央ヨーク脚部１６ｃが配置され、これによってヨーク基部はＷ形の鉄コアとなる。中央ヨーク脚部とヨーク基部１６ａとの間には、励起部品としての高性能永久磁石１６ｂが配置される。従って、アクチュエータフレーム１３の上部で回転軸に支持され、僅かに角度が付いた２アーム式揺動アーマチャ１９は、いずれのコイル１４が揺動アーマチャ１９を引き付けるか又は永久磁石１６ｂの磁束を打ち消すかにに応じて、２つの異なる位置に移動することができる。このアクチュエータ手段によって、揺動アーマチャ１９は、揺動フォーク２０を介してスライダ１１を直線移動させるだけの十分な力を生じる。揺動フォーク２０は、一端でフォークがスライダ１１に接触して、それをハウジング凹部２ｃ内で移動させるような長さに形成される。再度、図４ａは、アクチュエータ組立体１２のＷ形ヨーク１６の構造を示す。Ｗ形ヨークは、ヨーク基部１６ａを備え、ヨーク基部１６ａの中央には高性能磁石１６ｂが配置される。中央ヨーク脚部１６ｃは、磁石１６ｂ上に直接配置され、磁束を改善するようになっている。周りにコイル１４が巻かれたヨーク脚部１６ｄの各々が、左側及び右側に配置される。

図５及び図６は、組立図及び分解図として、端子４ａ及び４ｂ、及び接点組立体１０を別の詳細図として示す。端子４ｂは、角度が付いた端子脚部５を有し、ここでは２つの固定接点を備えた固定接点８ｂが固定される。ばね部品６は、端子４ａの他の角度が付いた端子脚部５に締結される。ばね部品は、上下に配置された２つのばねアームを有し、各々のばねアームは、一方が他方の上に積層されたかつ両端で相互結合した、全体にＵ形の３つのばね７を備える。切替え可能なばね接点８ｄは、各ばねアームの弾性端部に締結される。原則として、３層以上のばねアームを設けることができる。ばね７は、切替え可能な接点８ａを越えて延びるように設計されており、この延長部はスライダ１１の延長部に係合し、結果的に切替え可能な接点８ａは、スライダによって開閉できる。

角度の付いた端子脚部５によって、絶縁ハウジング１において、全ての空間６自由度での単純かつ堅牢な固定が実現する。対照的に、従来から公知の直線の端子設計は、６自由度のうち４自由度で固定されるだけであり、リレーの切替え動作に悪影響を及ぼす場合がある。

ばね部品６の全体的にＵ形の構造により、このような高電流の下で個々のばね層に作用する電気力学的な力は、反対の電流によって方向付けされるので、各接点は、従来よりも良好に相互に押し付けられ、接点ペア８の接触面は確実に閉じたままとなる。

双安定小型ハイパワーリレー全体が安全かつ確実にシールドされる理由から、絶縁ハウジング１の１つ、２つ、又はそれ以上の側面に又は側面上に、磁気的に効果のある適切な材料又は材料を組み合わせたものが配置される。

組立図及び分解図である図７ａ及び図７ｂは、好ましくは２枚の平坦な磁気シールド板３の配置を示し、一方は、磁気シールド板３毎の例えば２つのファスナ２４によって、この目的のために設けられた特別なハウジング凹部で基部ハウジング本体２の下部に締結される。他方の磁気シールド板３は、同様の手法でハウジングカバー２ｅに締結される。マルチチャンバ式絶縁ハウジング１の上面又は下面だけに磁気シールドを配置することもできる。

図８ａ及び図８ｂは別の実施形態を示し、ハウジングカバー２ｅ上に角度が付いた磁気シールド板３が配置され、側面も覆われている。この角度付き磁気シールドは、随意的に基部ハウジング本体２の下面及び別の側面に配置することができる。また、角度付き磁気シールド板３は、１つの上面及び２つの側面を覆うように設計することができる。このように設計されたシールド板を用いて、小型リレーの完全な磁気シールドを得ることができる。マルチチャンバ式絶縁ハウジング１の上面を導電性に設計すると、故障電流から保護する接地又は故障監視を簡単な方法で実現することができる。

原則として、磁気シールドは、必要に応じて、双安定小型ハイパワーリレーの絶縁材料製ハウジング１の１つ、２つ、又はそれ以上の側面に又はその上に、磁気的に効果のある材料として焼結、接着、直接施工することができる。

一般的に、双安定小型ハイパワーリレーに関して、絶縁性ハウジング１の個々の又は複数の側面に金属製シールド板３を配置すること、又は導電性表面を焼結、接着、又は積層することができる。現在、このような複合構造は、公知の製造プロセスを用いて異なる材料で形成することができる。

施工された金属表面は、磁気シールド及び／又は熱拡散及び／又は電気的保護に役立つ。異なる表面構成のこれらの３つの作用は、互いに組み合わせて又は独立して構成することができる。さらに、絶縁ハウジング１に又はその上に、又はシールド材料上に又はシールド板３上に冷却フィンを形成することができ、良好な熱放散が可能になる。

図９は、下向きに配置された接続ピン２１の良好な接続のための及び同時に保護のための、２本の案内ピン２２構成を有する小型リレーを示す。図９及び図１０によるこの実施形態において、２本の接続ピン２１が形成され、ここではアクチュエータは双極回路構成を有するが、図１、図２、図３、及び図４ａのアクチュエータ設計は、単極回路構成を示している。このことは、アクチュエータ組立体の構成を顧客のニーズに応じて任意選択的に設計できることを示す。

図１０は別の実施形態を示し、接続ピン２１の保護のために及び良好な接続のために、マルチチャンバ式絶縁ハウジング１には、追加的なピンコネクタ部品が直接設けられている。ピンコネクタ部品２３を備えた接続ピン２１は、横方向外向きに示されている。このことは、接続ピン２１が、所望の接続に応じて小型ハイパワーリレーから外方へ異なる方向に案内できることを示す。

接続ピン２１を偶発的な変形から保護するために、又はアクチュエータ組立体１２を制御するためにケーブルをより良好に、迅速に、かつ安全に接続するために、双安定小型ハイパワーリレーのマルチチャンバ式絶縁ハウジング１上には、接続ピン２１に隣接して１本、２本、又はそれ以上の案内ピン２２を配置することができる。案内ピン２２の形状及び位置は、必要に応じて変更することができる。

ピン保護のために、絶縁ハウジング１に組み込まれるか又は別々に配置できるピンコネクタ部品２３が、マルチチャンバ式絶縁ハウジング１に配置される場合、同じ効果を得ることができる。絶縁ハウジング及びピンコネクタ部品は、単一部品又は多数部品設計とすることができる。

前述の技術的解決策は、主として１００Ａを優に上回る大きさの電流を切替えるための小型ハイパワーリレーとして利用することができ、このリレーは、単相及び多相小型リレーとして設計することができる。ここでは、端子４を通常よりも有意に堅固に形成することは本質的に好都合であり、リレーが開閉装置に接続された場合、端子に生じる変形、又は一時的に作用する機械的な力は、接点組立体１０又は接点ペア８自体には伝達されない。全体として、端子４は、絶縁ハウジングに対して非常に大きな機械的な力で固定される。絶縁ハウジング１は、構造的に簡単に組み立てることができ、製造が安価であり、単純な方法で設計すること及び実現することができるので、作用する機械的な力はハウジング構造によって吸収され、固定接点８ｂは、切替え可能な接点８ａに対して位置が変化しない。小型リレーは、個々の組立体を絶縁ハウジング１に簡単に取り付けることを可能にする。アクチュエータ組立体１２とスライダ１１との間の単純かつ堅牢な結合に起因して、１つ（又は複数）の切替え可能な接点８ａにより大きな力を伝達することができる。全体として、切替えの観点から、結合は以前よりも著しく堅くなりより安定する。全ての能動的な個々の構成要素の直立構成により、小型リレーは、機能的制約又は寿命低下に注意することなく、非常に小型に作ることが可能になる。また単純で、堅固かつ安定した新規なスライダ１１は、開接点位置において切替え可能な接点８ａのフラッタリングを確実に防止する。原則として、各接点又は接点ペア８の間の接点距離は、切替えることになる電流の大きさによって決まる最小値に低減することができる。

直立構成に起因して、個々のハウジングチャンバ及びハウジング凹部は、非常に小さく設計することができ、リレーを非常に小型に作ることが可能になる。本考案は、開閉装置で使用する１００Ａを越える電流を切替えるための単相及び三相小型リレーに特に適用可能である。

本出願の明細書及び実用新案登録請求の範囲では、動詞「備える」、「含む」、「包含する」、及び「有する」並びにそれらの変形形態は、記述した要素又は特徴部が存在することを明記するために包括的意味で使用するが、追加的な要素又は特徴部の存在を排除するものではない。

本考案の特定の特徴部は、明確化のために別個の実施形態に記載されるが、組み合わせて単一の実施形態に提示できることを理解されたい。反対に、本考案の様々な特徴部は、簡略にするために単一の実施形態に記載されるが、別個に又は任意の適切な部分的な組み合わせで提示することもできる。

当業者であれば、前述の実施形態は例示的なものであり、添付した実用新案登録請求の範囲により定義される本考案の範疇を逸脱することなく他の様々な実施形態が可能なことを理解できるはずである。

１ 絶縁ハウジング
２ ハウジング本体
４ 端子
７ 多層ばね
８ａ 切替え可能な接点
８ｂ 固定接点
９ 隔壁
１０ 接点組立体
１１ スライダ
１２ アクチュエータ組立体
１４ コイル
１６ ヨーク
１６ｃ 中央ヨーク脚部
１６ｄ 外側ヨーク脚部
１９ 揺動アーマチャ
２１ 接続ピン

Claims (9)

1. マルチチャンバ式絶縁ハウジングを備えた小型双安定ハイパワーリレーであって、１つ又はそれ以上の端子と、該端子に接続された接点組立体と、接点又は複数の接点ペアを作動させるための双安定アクチュエータ組立体とを有し、前記アクチュエータ組立体は、外側ヨーク脚部毎に少なくとも１つのコイルと、中央ヨーク脚部に少なくとも１つの磁石とを含む単一又は多数部品のＷ形ヨークを備え、前記脚部は、ヨーク基部によって連結され、前記接点組立体は、Ｕ形ばね部品を有する、小型双安定ハイパワーリレーにおいて、
   前記端子は、前記絶縁ハウジングのハウジング壁を貫通して直立に案内され、
   前記Ｕ形ばね部品は、１つ又はそれ以上の別個のばねを備え、前記１つ又はそれ以上の端子に直立に配置され、前記ばね部品には、１つ又はそれ以上の切替え可能な接点が配置され、
   １つ又はそれ以上の固定接点が、１つ又はそれ以上の他の端子に直立に配置され、
   基部ハウジング本体の別個のハウジングチャンバ内の前記接点組立体と、別のハウジングチャンバ内の前記アクチュエータ組立体とは、前記マルチチャンバ式絶縁ハウジング内に直立に配置され、前記アクチュエータ組立体は、ハウジング凹部に配置され、前記アクチュエータ組立体と前記接点組立体とを接続するスライダを介して前記切替え可能な接点を前記固定接点に対して移動させる、
   ことを特徴とする小型双安定ハイパワーリレー。
2. 前記ばね部品を介して前記切替え可能な接点を支持する第１の端子脚部と、前記固定接点を支持する第２の端子脚部とは、角度付き構成であり、
   前記ばね部品の１つ又はそれ以上のばねは、前記接点を越えて延びる、請求項１に記載の双安定リレー。
3. 放電及び／又は熱放散のために、前記絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に、磁気的シールドとして有効な材料又は材料を組み合わせたものが配置される、請求項１に記載の双安定リレー。
4. 前記絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に磁気シールド板が配置される、請求項３に記載の双安定リレー。
5. 放電及び／又は熱放散のために、前記絶縁ハウジングには又はその上には、１つ、２つ、又はそれ以上の側面に、磁気シールドとして有効な材料又は材料を組み合わせたものが焼結、接着、又は直接施工される、請求項３に記載の双安定リレー。
6. 前記磁気シールド板は、個々の側面には配置され、導電性表面は、前記絶縁ハウジングの又はその上の他の側面に焼結、接着、又は積層される、請求項５に記載の双安定リレー。
7. 前記絶縁ハウジングの又はその上の磁気シールド又は前記磁気シールド板には、追加的な冷却フィンが形成される、請求項３から６のいずれか一項に記載の双安定リレー。
8. 前記マルチチャンバ式絶縁ハウジングには、前記接続ピンに隣接して、１本、２本、又はそれ以上の案内ピンが配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の双安定リレー。
9. 前記絶縁ハウジングに組み込まれる又は別に配置されるピンコネクタ部品は、ピン保護のために前記絶縁ハウジングに配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の双安定リレー。