JP7521446B2 - タブ端子を備えるパワーリレー - Google Patents

Description

本発明は、入出力端子としてタブ端子を備えるパワーリレーに関する。特には、電気自動車の急速充電や、各種蓄電システム、エレベータや産業ロボットなどに用いられる高容量（例えば１００Ｖ以上で１０Ａ以上）のパワーリレーに関する。

タブ端子（IEC60760 Flat, quick-connect terminations）は、リセプタクル(接続子)を先端に有する電気ケーブルやソケットに差し込まれることで電気的接続を実現する。タブ端子を備える高容量のパワーリレーは、例えば、電気自動車や非電気自動車に搭載されて用いられており、この場合、タブ端子は、基本的にはISO TS16949の規格に準拠するものとなっている。

このような高容量のパワーリレーの端子配列は、一般に、４極（SPST；1a）または５極（SPDT；1c）となっている。これらのうち２つの端子は、制御回路用端子（コイル端子）であり、残りが、パワー入出力用である。例えば、特許文献１～２には、４極のパワーリレーの例が示されている。

特開２０１９－１１７８１０公報 特開２０２０－１７４００６公報

パワーリレーのタブ端子は、さらなる高容量化に対応するためには、端子の幅及び厚みを大きくすることで、タブ端子の横断面積を増大させる必要がある。電流が大きくなるとその2乗で発熱量が大きくなるためタブ端子接続部の信頼性を確保するためには、端子接続部の抵抗の低減及び発熱の低下を図る必要があるからである。

ところが、その場合、端子寸法の増大により製品寸法も増大しうる。

好ましい実施形態において、タブ端子を備えるパワーリレーは、(1)少なくとも一つの可動接点、及び、少なくとも一つの固定接点を備える接点開閉部と、(2)前記可動接点が対応する前記固定接点に接触し、また、引き離されるようにする開閉駆動部と、(3)前記接点開閉部の少なくとも一対の入出力端に電気的に接続される少なくとも二対の入出力タブ端子と、(4)前記開閉駆動部の制御用端子に電気的に接続される一対の制御用タブ端子とを備え、(5)前記各入出力端に、２つの前記入出力タブ端子が電気的に接続されており、これら２つの前記入出力タブ端子は、これらの厚み方向に互いに並ぶように、近接して配置され、(6)前記入出力タブ端子、及び、前記制御用タブ端子は、いずれも、厚み及び幅が同一であるかまたは同レベルである。

ここで、同レベルとは、両者の寸法に差があっても、より小さい方の寸法を基準とした差が、２０％以下、１５％以下、１０％以下または５％以下である場合とすることができる。

好ましい実施形態において、前記各入出力端と、これに電気的に接続される２つの前記入出力タブ端子は、金属製の一つの板片から曲げ加工により得られうる一つのコの字状の端子部材により形成されている。また、好ましくは、前記コの字状の端子部材の一部が、前記固定接点をなしている。

好ましい実施形態において、定格通電電流が３０Ａよりも大きく、例えば３５～１００Ａであり、前記各入出力タブは、厚みが１ｍｍ以下、例えば０．５～０．９ｍｍであり、幅が７ｍｍ以下、例えば５～７ｍｍである。

好ましい実施形態において、前記開閉駆動部がプランジャを備え、前記プランジャの作動端部には、２つの前記可動接点を備えた導電性の可動端子部が備えられ、前記可動接点が対応する前記固定接点に接触した際には、２つの前記入出力タブ端子が互いに電気的に接続される。

好ましい実施形態によると、少なくとも、下記(i)～(ii)のいずれかの効果を得ることができる。
(i) タブ端子を省スペースに設置でき、製品の小型化が実現される。
(ii) 大容量の安定した通電が可能となる。

実施形態のパワーリレー及びそのタブ端子、並びにこれに接続されるリセプタクル付きの電気ケーブルを示す外観斜視図である。 一対のコの字状の端子部材、及びその近傍を示す、要部の透視斜視図である。 従来の典型的なリレー及びそのタブ端子について示す、図１と同様の外観斜視図である。 図２の従来技術のパワーリレー、及び、図１の実施形態のパワーリレーを、電気ケーブルが接続された状態で対比して示す一対の外観斜視図である。

本願実施形態のパワーリレーについて、図１～２を用いて説明する。

図１は、実施形態のパワーリレー及びそのタブ端子、並びにこれに接続されるリセプタクル付きの電気ケーブルを示す外観斜視図である。図２は、図２のパワーリレーの要部を示す透視斜視図であり、特に一対のコの字状の端子部材、及びその近傍を示す。但し、図２では、端子の形状が変更されている。図３は、従来の典型的なリレー及びそのタブ端子について示す、図１と同様の外観斜視図である。図４は、図３の従来技術のパワーリレー、及び、図１の実施形態のパワーリレーを、電気ケーブルが接続された状態で対比して示す一対の外観斜視図である。

パワーリレー１０の端子形成面（図での上面）１３には、４本の入出力タブ端子１-1～１-4と、２本の制御用タブ端子２-1～２-2とが備えられている。説明の便宜上、各図における左上側を左側とし右下側を右側とした場合、入出力タブ端子１-1～１-4は、矩形の端子接続面の左方の縁に近接して配置され、制御用タブ端子２-1～２-2は、右方の縁に近接して配置されている。入出力タブ端子１-1～１-4は、いずれも、端子面が、右方の縁に沿った方向、すなわち、前後方向Ｚ１に延びている。なお、制御用タブ端子２-1～２-2は、端子面が、前後の縁に沿った方向、すなわち、左右方向に延びている。なお、ここでの前後、左右及び上下は、実際の使用時の配置とは無関係である。

第１～第４の入出力タブ端子１-1～１-4は、２本ずつが、タブ端子の厚みの方向にて互いに近接して配置される。すなわち、第１及び第２の入出力タブ端子１-1～１-2が、これらの厚みの方向に互いに近接して並べられて、第１の入出力端子部１１をなしている。また、第３及び第４の入出力タブ端子１-3～１-4が、これらの厚みの方向に互いに近接して並べられて、第２の入出力端子部１２をなしている。第１の入出力端子部１１と、第２の入出力端子部１２とは、端子形成面１３の左辺に沿って、前後方向Ｚ１に並べられている。

第１の入出力端子部１１をなす、第１及び第２の入出力タブ端子１-1～１-2は、パワーリレー１０のケーシング１４の内部にて、互いに電気的に接続されている。同様に、第２の入出力端子部１２をなす、第３及び第４の入出力タブ端子１-3～１-4は、パワーリレー１０のケーシング１４の内部にて、互いに電気的に接続されている。すなわち、タブ端子の厚みの方向にて互いに近接する、２つ組の入出力タブ端子１-1～１-2及び１-3～１-4は、一つの組（一対）をなす入出力タブ端子１同士で、互いに接続されている。言い換えると、４本の入出力タブ端子１-1～１-2及び１-3～１-4は、２つずつが互いに接続されることで、第１及び第２の入出力端子部１１～１２を形成している。

４本の入出力タブ端子１-1～１-4には、それぞれ、４本の入出力用電気ケーブル３-1～３-4が、その先端のレセプタクル３１を通じて接続されている。なお、レセプタクル３１には、絶縁性の樹脂カバー３２が被せられている。

第１及び第２の入出力端子部１１～１２をなす、それぞれの対の出力タブ端子１-1～１-2及び１-3～１-4は、図１中に示すように、レセプタクル３１及び樹脂カバー３２が配置できるだけの間隔でもって、互いに離間されている。この間隔は、これらが、ぎりぎりに配置可能な程度であっても良く、また、多少の遊びをもって配置されるものであっても良い。

図２中に示すように、各対の入出力タブ端子１-1～１-2及び１-3～１-4は、一つのコの字状端子部材４-1～４-2により形成されている。コの字状端子部材４-1～４-2は、一つの短冊状の金属の厚板が、コの字状に折り曲げられることで形成される形態をなしている。なお、図２では、出力タブ端子１が、先端側で細くなっているものとして描かれているが、高容量のパワーリレーでは、図１に示す形状であるのが好ましい。

また、図２中に示すように、前後に並ぶ２つのコの字状端子部材４-1～４-2には、いずれも、下端面（パワーリレー１０の内側を向いた面）に、固定接点４１が形成される。前後方向Ｚ１に並ぶ２つの固定接点４１に、それぞれ、下方から、可動接点５１が向き合って配置されている。前後方向Ｚ１に並ぶ２つの可動接点５１は、一つの前後方向Ｚ１に長い金属板からなる可動端子部５の両端部の上面に形成されている。この可動端子部５は、プランジャ６により上下に駆動されて、接点開閉動作を行う。

図２に示すように、２つのコの字状端子部材４-1～４-2は、形状及び寸法が、互いに同一である。また、図１に具体的に示すように、第１～第４の入出力タブ端子１-1～１-4は、形状及び寸法が、互いに同一であり、また、２つの制御用タブ端子２-1～２-2とも、形状及び寸法が同一である。

したがって、図１に示すように、入出力タブ端子１-1～１-4にそれぞれ接続される入出力用電気ケーブル３-1～３-4には、制御用タブ端子２-1～２-2にそれぞれ接続される制御用電気ケーブル３５-1～３５-2と、形状及び寸法が同一のレセプタクル３１を用いることができる。そのため、端子接続のための圧着の操作や、必要な場合のはんだ付けなどを、各タブ端子１，２について、同一の操作で、効率よく行うことができる。

具体例において、実施形態のパワーリレー１０におけるタブ端子１，２は、いずれも、幅が6.3mm、厚みが0.8mm、横断面積が5.04mm^２であり、定格通電電流３０Ａに対応可能である。そのため、２つ組（２連）の入出力タブ端子１-1～１-2及び１-3～１-4による各入出力端子部１１～１２は、定格通電電流６０Ａに対応可能である。また、互いに対をなす入出力タブ端子１同士の間隔（２連ピッチ）は、最小で6.5mmまで狭くすることができる。

図３には、図１の実施形態のパワーリレー１０と同一の容量（定格制御容量＝定格通電電流×定格通電電圧）を有する従来のパワーリレー１００について示す。制御用タブ端子２-1～２-2は、図１の実施形態と同一である。

従来のパワーリレー１００は、各入出力端子部が一つの入出力タブ端子１１’，１２’からなる。これらの入出力タブ端子１１’，１２’は、寸法が、制御用タブ端子２-1～２-2より大きい。具体例において、従来のパワーリレー１００における入出力タブ端子１１’，１２’は、いずれも、幅が9.5mm、厚みが1.2mm、横断面積が11.4mm^２であり、定格通電電流６０Ａに対応可能である。

図４には、定格通電電流が同一で定格制御容量が同一である、従来例及び実施形態の同種のパワーリレーを並べて示す。図４に示されるように、端子形成面１３の左の縁に沿って、端子面が前後方向Ｚ１に沿うように配置される入出力タブ端子１，１１’，１２’が配置される。そのため、従来例のパワーリレー１００の入出力タブ端子１１’，１２’の幅に比べて、実施形態のパワーリレー１０の入出力タブ端子１の幅が小さい。この結果、これら入出力タブ端子を配置し、電気ケーブルのレセプタクル３１に接続するのに必要な、前後方向Ｚ１の寸法を小さくできる。この結果、本願実施形態によると、図４に模式的に示すように、他の構成についても前後方向Ｚ１の寸法を小さくできるならば、パワーリレーの前後方向Ｚ１の寸法を小さくすることができる。

１-1～１-4 第１～第４の入出力タブ端子
１０ 実施形態のパワーリレー
１００ 従来のパワーリレー
１１ 第１の入出力端子部 １２ 第２の入出力端子部
１１’ 第１の入出力タブ端子 １２’ 第２の入出力タブ端子
１３ 端子形成面
１４ ケーシング
２-1～２-2 制御用タブ端子
３-1～３-4、３-1’，３-2’ 入出力用電気ケーブル
３１ レセプタクル ３２ 樹脂カバー
３５-1～３５-2 制御用電気ケーブル
４-1～４-2 コの字状端子部材
４１ 固定接点
５ 可動端子部
５１ 可動接点
６ プランジャ
Ｚ１ 前後方向

Claims (8)

1. 少なくとも一つの可動接点、及び、少なくとも一つの固定接点を備える接点開閉部と、
   前記可動接点が対応する前記固定接点に接触し、また、引き離されるようにする開閉駆動部と、
   前記接点開閉部の少なくとも一対の入出力端に電気的に接続される少なくとも二対の入出力タブ端子と、
   前記開閉駆動部の制御用端子に電気的に接続される一対の制御用タブ端子とを備え、
   前記各入出力端に、２つの前記入出力タブ端子が電気的に接続されており、これら２つの前記入出力タブ端子は、これらの厚み方向に互いに並ぶように配置され、
   前記入出力タブ端子、及び、前記制御用タブ端子は、いずれも、厚み及び幅が同一であるかまたは同レベルであり、
   前記開閉駆動部には、２つの前記可動接点を備えた導電性の可動端子部が備えられ、前記可動接点が対応する前記固定接点に接触した際には、２対の前記入出力タブ端子が互いに電気的に接続される、パワーリレー。
2. 前記各入出力端と、これに電気的に接続される２つの前記入出力タブ端子は、金属製の一つの板片から曲げ加工により得られうる一つのコの字状の端子部材により形成されている、請求項１に記載のパワーリレー。
3. 前記コの字状の端子部材の一部が、前記固定接点をなしている、請求項２に記載のパワーリレー。
4. 定格通電電流が３０Ａよりも大きく、前記各入出力タブ端子は、厚みが１ｍｍ以下であり、幅が７ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれかに記載のパワーリレー。
5. 前記可動端子部は、前後方向に長く延びる水平板状であり、前記可動端子部の前方部分の上面、及び後方部分の上面に、それぞれ前記可動接点が形成される、請求項１に記載のパワーリレー。
6. 前記可動端子部は、往復可動部の作動端部から前後へと延びる、請求項５に記載のパワーリレー。
7. 前記コの字状の端子部材は、
   下端部をなす矩形状の水平板部分と、
   この水平板部分の左右端から上方へと延長されて、互いに平行に配置された、上下に長い左右の垂直板部分とからなり、
   前記水平板部分の下面が、前記固定接点をなし、
   一のコの字状の端子部材における水平板部分及び左右の垂直板部分と、他の一のコの字状の端子部材における水平板部分及び左右の垂直板部分とは、対応するもの同士、前後方向に、それぞれ整列されて配置される請求項２に記載のパワーリレー。
8. 前記各入出力端と、これに電気的に接続される２つの前記入出力タブ端子は、金属製の一つの板片から曲げ加工により得られうる一つのコの字状の端子部材により形成されており、
   前記コの字状の端子部材は、
   下端部をなす矩形状の水平板部分と、
   この水平板部分の左右端から上方へと延長されて、互いに平行に配置された、上下に長い左右の垂直板部分とからなり、
   前記水平板部分の下面が、前記固定接点をなし、
   一のコの字状の端子部材における水平板部分及び左右の垂直板部分と、他の一のコの字状の端子部材における水平板部分及び左右の垂直板部分とは、対応するもの同士、前後方向に、それぞれ整列されて配置され、
   前記可動端子部は、前後方向に長く延びる水平板状であり、前記可動端子部の前方部分の上面、及び後方部分の上面に、それぞれ前記可動接点が形成されている、請求項１に記載のパワーリレー。