JP4674244B2 - コンタクタボックス接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンタクタボックス接続構造に関する。詳しくは、電力源と電気負荷とを電気的に接続する電力線に設けられ、この電力線を電気的に接続及び遮断するコンタクタボックス接続構造に関する。

燃料電池自動車や電気自動車などの電動車両では、電力源とモータとは、これら電力源及びモータを電気的に接続及び遮断するコンタクタを介して接続されている。
このようなコンタクタとして、例えば特許文献１には、固定接点部材と、この固定接点部材に対して進退可能に設けられた可動接点部材と、この可動接点部材を電磁的に駆動する電磁ソレノイドとを有する電磁スイッチを備えるコンタクタが示されている。
より具体的には、電磁ソレノイドを励磁していない状態では、可動接点部材は、ばねにより付勢されて固定接点部材から離れ、電磁スイッチは開状態となる。また、電磁ソレノイドを励磁すると、可動接点部材は電磁力により固定接点部材側に移動して互いに接触し、電磁スイッチは閉状態となる。
実開昭６１−１６８４０号公報

しかしながら、このようなコンタクタは、電磁スイッチを開閉するたびに可動接点部材が移動し、振動が発生する。
特に電動車両においては、コンタクタを流通する電流も大きなものとなるため、接点部材やばねも大きなものを用いる必要がある。したがって、電磁スイッチの開閉に伴って発生する振動も大きなものとなるため、発生した振動の車体への伝達、及び振動により他部品が発生する放射音により車両の搭乗者に不快感を与えてしまうおそれがある。

本発明は、電磁スイッチの開閉に伴って発生した振動を低減できるコンタクタボックス接続構造を提供することを目的とする。

本発明のコンタクタボックス接続構造は、電力源（例えば、後述の燃料電池３）と、電気負荷（例えば、後述のモータ４）と、前記電力源と前記電気負荷を接続するプラス側電力線（例えば、後述のプラス側電力線５１）及びマイナス側電力線（例えば、後述のマイナス側電力線５２）と、前記プラス側電力線に設けられ、前記電力源と前記電気負荷の間を接続及び遮断する電磁スイッチ（例えば、後述の電磁スイッチ１２）を収納したプラス側コンタクタボックス（例えば、後述のプラス側コンタクタボックス１０１）と、前記マイナス側電力線に設けられ、前記電力源と前記電気負荷の間を接続及び遮断する電磁スイッチを収納したマイナス側コンタクタボックス（例えば、後述のマイナス側コンタクタボックス１１１）と、前記プラス側コンタクタボックス及びマイナス側コンタクタボックスを収納する収納ケース（例えば、後述の収納ケース６）と、第１板状部（例えば、後述の第１板状部７１）と、当該第１板状部に対して所定角度を有するように繋がる第２板状部（例えば、後述の第２板状部７２）と、からなるブラケット（例えば、後述のブラケット７）と、を備え、前記ブラケットは、第１板状部及び第２板状部のうち一方の板状部の一方の面に前記プラス側コンタクタボックスを締結し、他方の面に前記マイナス側コンタクタボックスを締結し、他方の板状部を前記収納ケースと締結することを特徴とする。

この発明によれば、ブラケットを、第１板状部と、第１板状部から所定の角度を有して延びる第２板状部とを含んで構成した。
したがって、プラス側コンタクタボックスやマイナス側コンタクタボックスで電磁スイッチを開閉して振動が発生すると、この発生した振動は、ブラケットの第２板状部及び第１板状部を介して収納ケースに伝達される。つまり、発生した振動の伝達方向は、発生した際の振動の方向とは異なる方向に変換されるとともに、この発生した振動の大きさが減衰される。そのため、電磁スイッチの開閉に伴って発生した振動を低減できる。

また、一つのブラケットによりプラス側コンタクタボックスとマイナス側コンタクタボックスとを一体的に収納ケースに取り付けることができる。これにより、コンタクタ装置の生産性が向上する。

この場合、前記一方の板状部は、前記プラス側コンタクタボックスが固定されるプラス側保持板（例えば、後述のプラス側保持板７２１）と、前記マイナス側コンタクタボックスが固定されるマイナス側保持板（例えば、後述のマイナス側保持板７２２）と、を備え、前記プラス側保持板と前記マイナス側保持板との間には、間隙が設けられることが好ましい。

この発明によれば、プラス側保持板とマイナス側保持板との間に間隙を設けたので、プラス側保持板に固定されるプラス側コンタクタボックスと、マイナス側保持板に固定されるマイナス側コンタクタボックスとの間にも、間隙が設けられる。そのため、プラス側コンタクタとマイナス側コンタクタとでほぼ同時に振動が発生しても、これらの振動が共振して、振動が増幅されてしまうのを防止できる。
また、プラス側及びマイナス側コンタクタボックスとブラケットとを接続しやすく、コンタクタ装置の生産性が向上する。さらに、第２板状部を一枚で構成した場合と比べて軽量化できる。

本発明のコンタクタボックス接続構造によれば、発生した振動の伝達方向は、発生した際の振動の方向とは異なる方向に変換されるとともに、この発生した振動の大きさが減衰される。そのため、電磁スイッチの開閉に伴って発生した振動を低減できる。
また、一つのブラケットによりプラス側コンタクタボックスとマイナス側コンタクタボックスとを一体的に収納ケースに取り付けることができる。これにより、コンタクタ装置の生産性が向上する。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のコンタクタボックス接続構造の構成を示す図である。

コンタクタボックス接続構造は、電力源としての燃料電池３と、電気負荷としてのモータ４と、これら燃料電池３とモータ４とを電気的に接続する電力線５と、電力線５を電気的に接続及び遮断するコンタクタ１とを備える。このコンタクタボックス接続構造は、例えば燃料電池車両に適用される。

燃料電池３は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極（陽極）及びカソード電極（陰極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。通常、両電極は、固体高分子電解質膜に接して酸化・還元反応を行う触媒層と、この触媒層に接するガス拡散層とから形成される。このような燃料電池３は、図示しない供給装置により、アノード電極（陽極）側に水素ガスが供給され、カソード電極（陰極）側に酸素を含むエアが供給されると、これらの電気化学反応により発電する。

電気負荷は、燃料電池車両を駆動するモータ４や、図示しない燃料電池車両の空調機器などの補機類を含む。

電力線５は、燃料電池３の正極とモータ４の正極とを接続するプラス側電力線５１と、燃料電池３の負極とモータ４の負極とを接続するマイナス側電力線５２とを備える。これらプラス側電力線５１及びマイナス側電力線５２は、インバータ２を介してモータ４に接続される。

図２は、コンタクタ１の分解斜視図であり、図３は、収納ケース６の内部に配置された状態のプラス側コンタクタボックス１０１、マイナス側コンタクタボックス１１１及びブラケット７を示す側断面図である。

コンタクタ１は、燃料電池３とモータ４とを電気的に接続するプラス側電力線５１及びマイナス側電力線５２に設けられる。
コンタクタ１は、プラス側電力線５１を電気的に接続及び遮断するプラス側コンタクタ１０と、マイナス側電力線５２を電気的に接続及び遮断するマイナス側コンタクタ１１と、これらプラス側コンタクタ１０及びマイナス側コンタクタ１１を収納する収納ケース６と、収納ケース６に設けられプラス側コンタクタ１０及びマイナス側コンタクタ１１を支持するブラケット７と、を備える。

プラス側コンタクタ１０は、プラス側電力線５１を電気的に接続及び遮断する電磁スイッチ１２と、この電磁スイッチ１２を収納する箱状のプラス側コンタクタボックス１０１と、を備える。
プラス側コンタクタボックス１０１は、箱状であり、ブラケット７に支持される。

電磁スイッチ１２は、導電性を有する一対の固定接点部材１２２と、導電性を有する可動接点部材１２１と、これら一対の固定接点部材１２２に対して可動接点部材１２１を進退可能に保持するばね１２３と、この可動接点部材１２１を電磁的に駆動させる図示しないソレノイドとを備える。

一対の固定接点部材１２２は、それぞれ、プラス側コンタクタボックス１０１の一側面に設けられ、このプラス側コンタクタボックス１０１の内面及び外面の両面に露出している。
一対の固定接点部材１２２のうちの一方は、プラス側電力線５１を介して燃料電池３の正極に接続され、他方は、プラス側電力線５１を介してモータ４の正極に接続される。

可動接点部材１２１は、固定接点部材１２２に対向するように配置される。これら可動接点部材１２１及び固定接点部材１２２は、プラス側コンタクタ１０の長さ方向に沿って配置される。
ソレノイドは、励磁コイルであり、プラス側コンタクタボックス１０１の内部に配置される。

マイナス側コンタクタ１１は、マイナス側電力線５２を電気的に接続及び遮断する電磁スイッチ１２と、この電磁スイッチ１２を収納するマイナス側コンタクタボックス１１１と、を備える。
マイナス側コンタクタボックス１１１も、箱状であり、ブラケット７に支持される。
マイナス側コンタクタ１１は、図示はしていないが、プラス側コンタクタ１０と同様の構成を有する。

以上説明したプラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の動作は、以下のようになる。
ソレノイドに通電していない状態では、ソレノイドは励磁せず、可動接点部材１２１は、一対の固定接点部材１２２から離間している。つまり、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１は、それぞれ、プラス側及びマイナス側電力線５１，５２が電気的に遮断された開状態となる。

これに対し、ソレノイドに通電すると、ソレノイドが励磁し、可動接点部材１２１は、ばね１２３の付勢力に抗して一対の固定接点部材１２２に向かって移動し、可動接点部材１２１の両端側は、それぞれ、一対の固定接点部材１２２に接続される。これにより、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１は、それぞれ、プラス側及びマイナス側電力線５１，５２が電気的に接続された閉状態となる。

このように電磁スイッチ１２が開閉することで、プラス側コンタクタ１０及びマイナス側コンタクタ１１は、長さ方向（図３中矢印Ａ方向）に振動することになる。

収納ケース６は、箱状であり、上面が開口した本体部６１と、この本体部６１の開口を覆う蓋部６２とを備える。本体部６１は、その内側面から内方に向けて突出する突出部６３を備える。ブラケット７は、この突出部６３に固定される。

ブラケット７は、弾性変形可能な金属部材により構成され、収納ケース６に固定される第１板状部７１と、この第１板状部７１に所定角度を有するように繋がる第２板状部７２と、を備える。
第１板状部７１は、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の長さ方向に延出する。この第１板状部７１は、その基端側が、突出部６３に締結部材８によって締結されることにより収納ケース６に固定される。

第２板状部７２は、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の長さ方向に直交する方向に延出する。
第２板状部７２は、先端側にプラス側コンタクタボックス１０１が固定されるプラス側保持板７２１と、先端側にマイナス側コンタクタボックス１１１が固定されるマイナス側保持板７２２とを備える。プラス側及びマイナス側コンタクタボックス１０１，１１１は、それぞれ、プラス側及びマイナス側保持板７２１，７２２に締結部材８により締結されて固定される。

プラス側保持板７２１とマイナス側保持板７２２とは、所定間隔を空けて互いに略平行に延びており、これにより、プラス側保持板７２１とマイナス側保持板７２２との間には、間隙が設けられている。プラス側保持板７２１とマイナス側保持板７２２とは、これらの先端同士で連結されている。
プラス側コンタクタボックス１０１は、プラス側保持板７２１のうちマイナス側保持板７２２側とは反対側の面に固定され、マイナス側コンタクタボックス１１１は、マイナス側保持板７２２のうちプラス側保持板７２１側とは反対側の面に固定される。

したがって、このように電磁スイッチ１２が開閉して、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１が長さ方向（図３中矢印Ａ方向）に振動すると、この振動は、まず、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の長さ方向に直交する方向に延出する第２板状部７２に伝達される（図３中矢印Ｂで示す）。その後、プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の長さ方向に延出する第１板状部７１に伝達されて（図３中矢印Ｃで示す）、収納ケース６に伝達される（図３中矢印Ｄで示す）。

つまり、プラス側コンタクタ１０の開閉動作及びマイナス側コンタクタ１１の開閉動作に伴って発生した振動は、プラス側コンタクタボックス１０１及びマイナス側コンタクタボックス１１１から第２板状部７２に伝達される際、及び第２板状部７２から第１板状部７１に伝達される際に振動の伝達方向が変換されて、振動が低減された状態で収納ケース６に伝達される。

以上のように構成された本実施形態のコンタクタボックス接続構造によれば、以下のような効果がある。
（１）発生した振動の伝達方向は、発生した際の振動の方向とは異なる方向に変換されるとともに、振動発生源である電磁スイッチ１２から離れるに従って、この発生した振動の大きさが減衰される。よって、電磁スイッチ１２の開閉（プラス側及びマイナス側コンタクタ１０，１１の開閉）に伴って発生した振動を低減できる。

また、一つのブラケット７によりプラス側コンタクタボックス１０１とマイナス側コンタクタボックス１１１とを一体的に収納ケース６に取り付けることができるので、コンタクタ装置の生産性が向上する。

（２）ブラケット７は、プラス側保持板７２１とマイナス側保持板７２２との間に間隙を設けたので、プラス側保持板７２１に固定されるプラス側コンタクタボックス１０１と、マイナス側保持板７２２に固定されるマイナス側コンタクタボックス１１１との間にも、間隙が設けられる。そのため、プラス側コンタクタ１０とマイナス側コンタクタ１１とでほぼ同時に振動が発生しても、これらの振動が共振して、振動が増幅されてしまうのを防止できる。
また、プラス側及びマイナス側コンタクタボックスとブラケットとを接続しやすく、コンタクタ装置の生産性が向上する。さらに、第２板状部を一枚で構成した場合と比べて軽量化できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、第１板状部７１と第２板状部７２とは直交するように構成されていたが、第１板状部７１と第２板状部７２とのなす角度は直角に限られない。つまり、第２板状部７２は、第１板状部７１に対して、所定の角度で交差していればよい。

本発明の一実施形態に係るコンタクタボックス接続構造の構成を示す図である。 前記実施形態に係るコンタクタの分解斜視図である。 前記実施形態に係るコンタクタにおける収納ケースの内部に配置された状態のプラス側コンタクタボックス、マイナス側コンタクタボックス及びブラケットを示す側断面図である。

符号の説明

１ コンタクタ
３ 燃料電池（電力源）
４ モータ（電気負荷）
６ 収納ケース
７ ブラケット
１２ 電磁スイッチ
５１ プラス側電力線
５２ マイナス側電力線
７１ 第１板状部
７２ 第２板状部
１０１ プラス側コンタクタボックス
１１１ マイナス側コンタクタボックス
７２１ プラス側保持板
７２２ マイナス側保持板

Claims (2)

1. 電力源と、
   電気負荷と、
   前記電力源と前記電気負荷を接続するプラス側電力線及びマイナス側電力線と、
   前記プラス側電力線に設けられ、前記電力源と前記電気負荷の間を接続及び遮断する電磁スイッチを収納したプラス側コンタクタボックスと、
   前記マイナス側電力線に設けられ、前記電力源と前記電気負荷の間を接続及び遮断する電磁スイッチを収納したマイナス側コンタクタボックスと、
   前記プラス側コンタクタボックス及びマイナス側コンタクタボックスを収納する収納ケースと、
   第１板状部と、当該第１板状部に対して所定角度を有するように繋がる第２板状部と、からなるブラケットと、を備え、
   前記ブラケットは、第１板状部及び第２板状部のうち一方の板状部の一方の面に前記プラス側コンタクタボックスを締結し、他方の面に前記マイナス側コンタクタボックスを締結し、
   他方の板状部を前記収納ケースと締結することを特徴とするコンタクタボックス接続構造。
2. 前記一方の板状部は、前記プラス側コンタクタボックスが固定されるプラス側保持板と、前記マイナス側コンタクタボックスが固定されるマイナス側保持板と、を備え、
   前記プラス側保持板と前記マイナス側保持板との間には、間隙が設けられることを特徴とする請求項１に記載のコンタクタボックス接続構造。

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