JP5379204B2 - 電気自動車用継電器 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車に設置されてモータに接続される電力供給回路を開閉する電気自動車用継電器に関する。

電気自動車は、バッテリに蓄電された電力のみをエネルギーとして使用する電気自動車だけでなく、バッテリに蓄電された電力と化石燃料を選択的にエネルギーとして使用するハイブリッド自動車、燃料電池自動車、電動ゴルフカート、電動フォークリフトなども含む。電気自動車用継電器は、バッテリとインバータとの間に設置され、バッテリからの電力をインバータに供給又は遮断する機能を果たす。ここで、インバータは、バッテリの直流電力を交流電力に変換して車両駆動のための交流モータに供給する手段である。

電気自動車用継電器は、固定接点と、前記固定接点に接離する可動接点と、前記可動接点を駆動するアクチュエータとを含む。前記固定接点及び前記可動接点は消弧室内に収容される。前記消弧室は、金属支持プレート上にひっくり返したコップ状のセラミックカバーが結合された組立体の内部に形成され、前記固定接点と前記可動接点の分離時に発生するアークを消弧するように消弧ガスが充填されて密封される。ここで、前記セラミックカバーには、前記固定接点が設置されて支持され、前記金属支持プレート上には、前記アクチュエータが設置されて支持される。

一方、前記セラミックカバーの端部には、金属接続部材が取り付けられ、当該金属接続部材が前記金属支持プレートに溶接で接合されることにより、気密な前記セラミックカバーと前記金属支持プレートの組立体が得られる。

従来技術では、前記セラミックカバーと前記金属支持プレートを組み立てるために前記金属支持プレートと前記金属接続部材を溶接する際に、前記セラミックカバーを正確な位置に固定するための溶接治具を使用していた。

ところが、前記セラミックカバーに結合された金属接続部材を対応する前記金属支持プレート上に正確に配置して前記溶接治具で固定する過程で、前記セラミックカバーと前記金属接続部材の組立体が前記金属支持プレートの平坦な上面に移動自由に載置された状態にあるため、前記セラミックカバーと前記金属接続部材の組立体が意図した位置から外れる（回転する）ことがある。つまり、前記セラミックカバーと前記金属接続部材の組立体を前記金属支持プレートと溶接して組み立てる際に、前記金属支持プレート上において、前記セラミックカバーと前記金属接続部材の組立体を位置決めすることが難しいという欠点があった。また、前記セラミックカバーと前記金属接続部材の組立体が、前記金属支持プレート上の目的位置から回転した状態で前記金属支持プレートに溶接された場合、溶接品質が低下するだけでなく、前記固定接点と対応する前記可動接点との間に水平位置ずれが生じる。従って、前記固定接点と前記可動接点の接触時に接触不良が発生し、電気自動車用継電器の動作信頼性が低下するという問題が生じる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、カバー組立体と支持プレートの正確な組み立てを可能にする電気自動車用継電器を提供することを目的とする。

上記の本発明の目的は、固定接点と、前記固定接点に接離する可動接点と、前記可動接点を駆動して前記固定接点に接離させるアクチュエータと、前記アクチュエータを支持する支持プレートと、前記固定接点を支持し、前記固定接点及び前記可動接点を収容する消弧室を形成するように前記支持プレート上に固定されるカバー組立体とを含み、前記支持プレートと前記カバー組立体を組み立てる際に、前記カバー組立体の正確な位置決めをガイドして組立位置を維持するように、前記支持プレートは、前記支持プレートの上面から突設される位置ガイド部を含む、本発明による電気自動車用継電器を提供することにより達成される。

本発明においては、位置ガイド部によりカバー組立体の整列が容易になるので、組立性を向上させることができる。また、位置ガイド部によりカバー組立体が支持プレートに整列されて組み立てられた状態でカバー組立体の位置ずれが防止されるので、カバー組立体と支持プレートの溶接において良好な溶接品質を確保することができ、溶接工程の効率を向上させることができる。さらに、カバー組立体と支持プレートを正確な位置で溶接することができるので、固定接点と可動接点との間に位置ずれが生じなくなる。これにより、良好な品質の継電器が得られる。

本発明の一実施形態による電気自動車用継電器の断面図である。 図１の電気自動車用継電器のカバー組立体及び支持プレートのみを示す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態による支持プレートの斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態による支持プレートの斜視図である。

上記の本発明の目的とこれを達成する本発明の構成及び作用効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施形態の後述する詳細な説明によりさらに明確に理解できるであろう。

図１は、本発明の一実施形態による電気自動車用継電器の断面図であり、図２は、図１の電気自動車用継電器のカバー組立体及び支持プレートのみを示す分解斜視図である。

電気自動車の動力源としての電源を供給するバッテリ（図示せず）と、バッテリの直流電力を交流モータの駆動のための交流電力に変換するインバータとの間には、図１及び図２に示すような本発明の好ましい実施形態による電気自動車用継電器が設置され、バッテリからの電力をインバータに供給又は遮断する機能を果たす。本発明の好ましい実施形態による電気自動車用継電器は、固定接点１１０、可動接点１２０、アクチュエータ１３０、支持プレート１４０、及びカバー組立体１５０を含む。

固定接点１１０は、カバー組立体１５０の内部に収容され、カバー組立体１５０により支持される。電気的導電材からなる固定接点１１０は、同じく電気的導電材からなる固定端子１１１に取り付けられて電気的に接続される。固定接点１１０が取り付けられる固定端子１１１の一端は、カバー組立体１５０の内部に延び、固定端子１１１の他端は、カバー組立体１５０を貫通して外部に突出するようにカバー組立体１５０に固定設置される。固定接点１１０は複数備えてもよい。

可動接点１２０は、固定接点１１０に接触する位置と固定接点１１０から分離される位置とに移動可能である。可動接点１２０は、固定接点１１０が複数の場合、それに対応する数だけ備えられ、各固定接点１１０にそれぞれ対向するように配置される。

アクチュエータ１３０は、可動接点１２０を駆動して固定接点１１０に接離させる。すなわち、アクチュエータ１３０は、可動接点１２０を固定接点１１０に接触させて固定接点１１０と通電状態となるように駆動するか、又は固定接点１１０に接触した状態の可動接点１２０を固定接点１１０から分離させて固定接点１１０と電気的に遮断された状態となるように駆動する。

支持プレート１４０はアクチュエータ１３０を支持する。本発明の好ましい実施形態によれば、支持プレート１４０は、金属材で構成され、カバー組立体１５０に溶接で固定接続される。

カバー組立体１５０は、固定接点１１０を支持し、固定接点１１０及び可動接点１２０を収容する消弧室１０１を形成するように支持プレート１４０上に溶接などで固定される。例えば、カバー組立体１５０は、ひっくり返したコップ状、すなわち内部空間を有するように一側が開口した構造を有する。支持プレート１４０がカバー組立体１５０の開口した部位を閉塞するようにカバー組立体１５０に固定されることにより、カバー組立体１５０の内部空間は消弧室１０１を形成する。図２に示すように、支持プレート１４０は、消弧室１０１に消弧ガスを充填するためのベント１４１を備えてもよい。ベント１４１には、充填のためのパイプを設置してもよい。ベント１４１は、消弧室１０１に消弧ガスが充填されてから密封される。

支持プレート１４０とカバー組立体１５０を組み立てる際に、カバー組立体１５０の正確な位置決めをガイドして組立位置を維持するように、支持プレート１４０は、支持プレート１４０の上面から突設される位置ガイド部１４２を含む。カバー組立体１５０は、支持プレート１４０と組み立てる際に、正確な位置に整列してから固定する必要がある。位置ガイド部１４２は、カバー組立体１５０を正確な組立位置にガイドし、組立生産性を向上させる。

また、カバー組立体１５０が支持プレート１４０に整列されて組み立てられた状態で、位置ガイド部１４２は、意図しないカバー組立体１５０の回転などの移動を防止し、カバー組立体１５０の位置を維持する。従って、カバー組立体１５０と支持プレート１４０を溶接する前にカバー組立体１５０の位置ずれ（すなわち、位置移動）が発生することを防止する。これにより、カバー組立体１５０と支持プレート１４０の溶接において良好な溶接品質を確保することができ、カバー組立体１５０と支持プレート１４０が正確な組立位置を維持するので溶接作業を迅速に行うことができ、溶接工程の効率が向上する。また、カバー組立体１５０と支持プレート１４０を正確な位置で溶接することができるので、固定接点１１０と可動接点１２０との間に水平位置ずれが生じなくなる。よって、究極的に良好な品質の電気自動車用継電器が得られるという効果がある。

一方、カバー組立体１５０は、セラミックカバー１５１と、金属接続部材１５２とを含んでもよい。セラミックカバー１５１は、電気的絶縁性を有するセラミック材で形成されたものである。金属接続部材１５２は、一側がセラミックカバー１５１の端部に取り付けられ、他側が支持プレート１４０に接続されて固定される。ここで、金属接続部材１５２の支持プレート１４０への固定は、溶接により行われることが好ましい。金属接続部材１５２が支持プレート１４０に溶接される場合、支持プレート１４０は金属材で形成されることが好ましい。

金属接続部材１５２は、例えばエポキシ接着剤などの接着剤により、セラミックカバー１５１に貼り付けられる。金属接続部材１５２は、支持プレート１４０に当接して接合される接合面を有する。接合面は、図１の実施形態のように、金属接続部材１５２の端縁部に沿って外側に折り曲げられて形成されてもよい。これにより、金属接続部材１５２と支持プレート１４０を気密に接合することができる。

位置ガイド部１４２は様々に構成することができる。一実施形態による位置ガイド部１４２は、図２に示すように、複数のガイド突起１４３を含んでもよい。ここで、複数のガイド突起１４３は、金属接続部材１５２の内壁に接するように、支持プレート１４０の上面からそれぞれ突出し、互いに離隔して形成される。これにより、金属接続部材１５２の内壁がガイド突起１４３の外側面に接するようにカバー組立体１５０を配置すると、カバー組立体１５０を容易に整列して支持プレート１４０に組み立てることができる。ガイド突起１４３は、エンボス加工により形成することができる。

他の実施形態による位置ガイド部１４２は、図３に示すように、金属接続部材１５２の内壁面全体に接するように、支持プレート１４０の上面から突設される１つのリング状のガイド突部１４３−２を含んでもよい。

さらに他の実施形態による位置ガイド部１４２は、図４に示すように、金属接続部材１５２の内壁面の一部に接するように、支持プレート１４０の上面から突設される１つの弧状のガイド突部１４３−１を含んでもよい。

一方、アクチュエータ１３０は、図１に示すように、コイル組立体１３１、シリンダ１３２、固定コア１３３、可動コア１３４、シャフト１３５、及び復帰ばね１３６を含む。

コイル組立体１３１は、一側が支持プレート１４０に固定されて支持される。コイル組立体１３１は、電流が流れると磁気力を発生するコイル１３１ａを備える。コイル１３１ａは、ボビン１３１ｂの周囲に巻回される。

シリンダ１３２は、コイル組立体１３１の中央を貫通して設置される。シリンダ１３２の一側は、支持プレート１４０に例えば溶接により固定される。

固定コア１３３は、シリンダ１３２の内部に収容されて固定される。固定コア１３３は、一端部が支持プレート１４０の中央ホール（図２参照、符号なし）に挿入されて固定される。

可動コア１３４は、シリンダ１３２の内部に収容され、シリンダ１３２の内壁に沿ってスライド移動して固定コア１３３に接近する位置と固定コア１３３から離隔する位置とに移動可能である。

シャフト１３５は、固定コア１３３を貫通して固定コア１３３の内壁に沿って摺動可能に配置される。シャフト１３５は、一端部が可動コア１３４に結合されて可動コア１３４と共に移動可能であり、他端部が可動接点１２０に連結される。シャフト１３５は、可動接点１２０の中央領域を貫通し、可動接点１２０に対して相対移動可能に結合される。シャフト１３５と可動接点１２０との間には、接圧ばね１３７が設置される。

接圧ばね１３７は、可動接点１２０が固定接点１１０に近づく方向に可動接点１２０に付勢力を与えて、可動接点１２０が固定接点１１０に接触する際に所定以上の圧力で接触した状態を維持できるようにする。接圧ばね１３７は、圧縮コイルばねで構成してもよい。

復帰ばね１３６は、可動コア１３４と固定コア１３３との間に設置される。復帰ばね１３６は、可動コア１３４が固定コア１３３から離隔する方向に可動コア１３４に付勢力を与える。つまり、制御部（図示せず）からの制御信号によりコイル１３１ａに電流が流れてコイル１３１ａの周辺に磁気力が発生すると、可動コア１３４は、固定コア１３３に接触する位置に移動し、前記制御部からの制御信号がなくなると、コイル１３１ａに電流が流れなくなり、可動コア１３４は、復帰ばね１３６の付勢力により固定コア１３３から離隔し、図１に示すような初期位置（元の位置）に復帰する。復帰ばね１３６は、圧縮コイルばねで構成してもよい。

以下、前述したアクチュエータ１３０の動作を説明する。前記制御部からの制御信号によりコイル１３１ａに電流が流れると、コイル１３１ａの周辺に磁気力が発生する。すると、可動コア１３４が固定コア１３３に接触するように移動することによって、シャフト１３５が可動コア１３４と共に同一方向に移動する。従って、シャフト１３５により支持される可動接点１２０もシャフト１３５と同一方向に移動し、固定接点１１０に接触する。これにより、２つの固定端子１１１と固定接点１１０及び可動接点１２０が閉回路を形成し、２つの固定端子１１１にそれぞれ接続されるバッテリ（図示せず）側とインバータ（図示せず）側が電気的に接続される。

コイル１３１ａに供給されていた前記制御信号がなくなってコイル１３１ａに電流が流れなくなると、可動コア１３４は復帰ばね１３６の付勢力により元の位置に復帰する。これにより、シャフト１３５が可動コア１３４と共に復帰し、従って、可動接点１２０が固定接点１１０から分離されて、２つの固定端子１１１と固定接点１１０及び可動接点１２０間の回路が開放され、２つの固定端子１１１にそれぞれ接続されるバッテリ（図示せず）側とインバータ（図示せず）側が電気的に遮断される。

本発明は、添付図面に示す一実施形態に基づいて説明されたが、これは例示的なものにすぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形や均等な他の実施形態が可能であることを理解できるであろう。よって、本発明の権利範囲は、添付された特許請求の範囲により定められるべきである。

１１０ 固定接点
１２０ 可動接点
１３０ アクチュエータ
１４０ 支持プレート
１４２ 位置ガイド部
１４３ ガイド突起
１４３−１、１４３−２ ガイド突部
１５０ カバー組立体
１５１ セラミックカバー
１５２ 金属接続部材

Claims (4)

1. 固定接点と、
   前記固定接点に接離する可動接点と、
   前記可動接点を駆動して前記固定接点に接離させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを支持する支持プレートと、
   前記固定接点を支持し、前記固定接点及び前記可動接点を収容する消弧室を形成するように前記支持プレート上に固定されるカバー組立体とを含み、
   前記支持プレートと前記カバー組立体を組み立てる際に、前記カバー組立体の正確な位置決めをガイドして組立位置を維持するように、前記支持プレートは、前記支持プレートの上面から突設される位置ガイド部を含み、
   前記カバー組立体は、ひっくり返したコップ状を有するように構成され、
   前記カバー組立体は、
   セラミックカバーと、
   前記セラミックカバーの端部に取り付けられ、前記支持プレートに接続されて位置固定される金属接続部材とを含み、
   前記位置ガイド部は、前記金属接続部材の内壁に接し、
   前記位置ガイド部は、
   前記金属接続部材の前記内壁に接するように、前記支持プレートの上面からそれぞれ突出し、互いに離隔して形成される複数のガイド突起を含むことを特徴とする電気自動車用継電器。
2. 固定接点と、
   前記固定接点に接離する可動接点と、
   前記可動接点を駆動して前記固定接点に接離させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを支持する支持プレートと、
   前記固定接点を支持し、前記固定接点及び前記可動接点を収容する消弧室を形成するように前記支持プレート上に固定されるカバー組立体とを含み、
   前記支持プレートと前記カバー組立体を組み立てる際に、前記カバー組立体の正確な位置決めをガイドして組立位置を維持するように、前記支持プレートは、前記支持プレートの上面から突設される位置ガイド部を含み、
   前記カバー組立体は、ひっくり返したコップ状を有するように構成され、
   前記カバー組立体は、
   セラミックカバーと、
   前記セラミックカバーの端部に取り付けられ、前記支持プレートに接続されて位置固定される金属接続部材とを含み、
   前記位置ガイド部は、前記金属接続部材の内壁に接し、
   前記位置ガイド部は、
   前記金属接続部材の前記内壁の面全体に接するように、前記支持プレートの上面から突設される１つのリング状のガイド突部を含むことを特徴とする電気自動車用継電器。
3. 固定接点と、
   前記固定接点に接離する可動接点と、
   前記可動接点を駆動して前記固定接点に接離させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを支持する支持プレートと、
   前記固定接点を支持し、前記固定接点及び前記可動接点を収容する消弧室を形成するように前記支持プレート上に固定されるカバー組立体とを含み、
   前記支持プレートと前記カバー組立体を組み立てる際に、前記カバー組立体の正確な位置決めをガイドして組立位置を維持するように、前記支持プレートは、前記支持プレートの上面から突設される位置ガイド部を含み、
   前記カバー組立体は、ひっくり返したコップ状を有するように構成され、
   前記カバー組立体は、
   セラミックカバーと、
   前記セラミックカバーの端部に取り付けられ、前記支持プレートに接続されて位置固定される金属接続部材とを含み、
   前記位置ガイド部は、前記金属接続部材の内壁に接し、
   前記位置ガイド部は、
   前記金属接続部材の前記内壁の一部に接するように、前記支持プレートの上面から突設される１つの弧状のガイド突部を含むことを特徴とする電気自動車用継電器。
4. 前記アクチュエータは、
   前記支持プレートにより支持され、電流が流れると磁気力を発生するコイルを備えるコイル組立体と、
   前記コイル組立体の中央を貫通して設置され、前記支持プレートに固定されるシリンダと、
   前記シリンダの内部に収容されて固定される固定コアと、
   前記シリンダの内部に収容され、前記固定コアに接近する位置と前記固定コアから離隔する位置とに移動可能である可動コアと、
   前記固定コアを貫通して配置され、一端部が前記可動コアに結合されて前記可動コアと共に移動可能であり、他端部が前記可動接点に連結されるシャフトと、
   前記可動コアが前記固定コアから離隔する方向に前記可動コアに付勢力を与える復帰ばねと、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気自動車用継電器。

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