リレー

本発明は、リレーに関し、特に2つの固定接点に対して可動接点が1つである単一可動接点を有するリレーに関する。

電気自動車においては、バッテリからの電力をインバータに供給および遮断を行う制御用として、バッテリディスコネクトユニット(Battery Disconnect Unit )が使用される。バッテリディスコネクトユニットは、正極及び負極の2つの直流電力の供給経路用としての2つのメインリレーと、初期突入電流からのメインリレーの保護用としての1つのプリチャージリレーとを含む。

プリチャージリレーは、電気自動車を始動する際に発生する初期突入電流を一時的にターンオンし、その初期突入電流からメインリレーを保護する役割を果たす。本発明は、一実施例としてこのようなプリチャージリレーに適用できるが、これに限定されるものではなく、各種リレーに全て適用可能である。

このようなリレーの従来技術について図9〜図17を参照して説明する。 まず、図9に示すように、従来技術によるリレー100は、直方体の外形を有する。従来技術によるリレー100は、上部に設けられ、前面方向に突出して露出する部分を有し、直流電力を供給する主回路に接続される主回路端子1と、下部に設けられ、リレー100の開閉制御信号(励磁制御信号)を受信するために前面方向に突出して露出する部分を有する制御信号受信端子2とを含む。ここで、開閉制御信号(励磁制御信号)としては、例えば直流12ボルトの電圧信号が供給されるようにしてもよい。

図9において、符号50は、従来技術によるリレー100の構成部品を収納するための外箱を示す。本発明によるリレーの外形は前述及び図9に図示した従来のリレーと同一又は類似であるので、本発明によるリレーの外形の図示は省略する。

次に、図10〜図14を参照して従来技術によるリレー100の内部構成について説明する。従来技術によるリレー100は、図14に示すように、上部機構アセンブリ20、可動部アセンブリ30、励磁コイルアセンブリ40、外箱50及び下部カバー60を含むように構成される。上部機構アセンブリ20は、図11の斜視図に示すように、主回路端子1、固定接点3、強磁石(フェライト磁石)12、リターンスプリング13、上部カバー21、絶縁支持部などを含む。

図11は上部機構アセンブリ20の構成を示すために上下転倒させて示すものであり、組み付け時に上部機構アセンブリ20は図14に示す姿勢で組み付けられる。主回路端子1は、図11では絶縁支持部により見えないが、上部カバー21を貫通してリレー100の内側に固定接点3まで延びる薄い棒状の導体部を有し、図11で固定接点3の下方に見える接点部が導体部の一部である。

固定接点3は、正極側の主回路端子1に接続される固定接点と、負極側の主回路端子1に接続される固定接点とを含み、一対の固定接点3が主回路端子1の接点部にそれぞれ溶接されて設けられる。強磁石12は、強磁性を有する永久磁石で構成され、固定接点3と可動接点4が接触状態から分離するときに発生するアークを、その周囲に発生する磁束により固定接点3と可動接点4の側方に誘導して消弧するために、一対の固定接点3の左右にそれぞれ1つずつ計2つ設けられる。

リターンスプリング13は、一端部が一対の固定接点3間の絶縁支持部に支持され、他端部が可動部アセンブリ30の上端部に形成された凹部に支持され、可動部アセンブリ30を固定接点3から遠ざかる方向に付勢する。よって、励磁コイルアセンブリ40のコイル6(図10及び図13を参照)が消磁されると、可動部アセンブリ30は固定接点3から離隔した初期位置(元の位置)に復帰する。

上部カバー21は、リレー100の内部構成部を外部から遮蔽する蓋体であり、リレー100の下部に配置される励磁コイルアセンブリ40を外部から遮蔽する下部カバー60とは異なり、リレー100の上部及び中間部に配置される上部機構アセンブリ20及び可動部アセンブリ30を外部から遮蔽する。

絶縁支持部は、主回路端子1のリレー内部側延長部と強磁石12やリターンスプリング13などとを電気的に絶縁して支持する部分であり、電気的絶縁性を有する合成樹脂材で構成されるようにしてもよい。可動部アセンブリ30は、図12に示すように、シャフト5、可動接触子4a、コンタクトスプリング7及び可動コア10を含む。

シャフト5は、大きい直径を有する上部大直径部と上部より小さい直径を有する下部小直径部とを含む円筒状の部材であって、電気的絶縁材で形成してもよい。シャフト5の上部大直径部は、リターンスプリング13の下端部を支持する上端部の凹部と、凹部の下方に配置されてコンタクトスプリング7を収容する中空部と、可動接触子4aの貫挿を許容するように前後方向に形成されて垂直方向に所定の長さだけ開放される開口部とを含む。

シャフト5の下部小直径部は、可動コア10の内径部に圧入できる所定の外径を有する。よって、シャフト5の下部小直径部を可動コア10の内径部に圧入することにより、シャフト5と可動コア10が結合され、結合された状態でシャフト5と可動コア10は共に同じ方向に移動することになる。

可動接触子4aは、銅などの導電材金属板で形成され、図12に示すように、シャフト5の開口部を貫通するように挿入され、可動接触子4aの長手方向の中心部が下方のコンタクトスプリング7により上方に付勢されて開口部の上部に接触するように設けられる。

可動接触子4aの長手方向の両端部の上面には、可動接点4がそれぞれ溶接されて設けられる。コンタクトスプリング7は、圧縮ばねであって、シャフト5の中空部に設けられるが、コンタクトスプリング7の上端部は可動接触子4aの長手方向の中心部を支持し、コンタクトスプリング7の下端部はシャフト5の中空部の底面に支持される。

よって、コンタクトスプリング7は、シャフト5の中空部で圧縮又は元の状態への伸張を行うことができる。可動コア10は、中空円筒状の鉄心で構成されてもよい。可動コア10の下端部には、図10及び図15に示すように、ゴムパッド11が圧入結合される。励磁コイルアセンブリ40が消磁されると、リターンスプリング13により可動コア10が下降して元の位置に復帰するが、このときに可動コア10が外箱50の内部底面に衝突することにより発生する衝突騒音と衝撃を緩和するために設けられるのがゴムパッド11である。

可動コア10の中空部分にシャフト5の下部小直径部を圧入することにより、可動コア10とシャフト5の結合が行われる。可動コア10は、励磁コイルアセンブリ40からの磁界により磁化(励磁)され、励磁コイルアセンブリ40から印加される垂直方向の磁界に反発して上昇し、励磁コイルアセンブリ40が消磁されると共に消磁されてシャフト5の上端部に作用するリターンスプリング13の付勢力により下降する。

励磁コイルアセンブリ40は、図13に示すように、ボビン8、コイル6、ヨーク9及び制御信号受信端子2を含むように構成される。

ボビン8は、可動コア10の進入又は離脱を許容するように中空円筒状に設けられる本体部と、本体部の上端及び下端に形成されてコイル6の巻回限界を規定するフランジ部とを含み、本体部にコイル6が巻回される。コイル6は、ボビン8の本体部に巻回され、制御信号受信端子2に制御信号が供給されるか否かによって励磁(磁化)又は消磁される。

ヨーク9は、図10に示すように、ボビン8の外部を囲むように形成され、コイル6が励磁されたときにコイル6により発生する磁束が循環する経路を提供する。制御信号受信端子2は、図10及び図13に示すように、巻回されたコイル6を貫通するように設けられる。コイル6は、制御信号受信端子2を介して制御信号が受信されると当該制御信号により励磁され、当該制御信号の受信が中断されると消磁される。

図9、図10及び図14に示すように、外箱50は、リレー100の構成部品を収納し、電気的絶縁性を有する合成樹脂材で形成される。特に、外箱50は、図14に示すように、部品の収納のために一面が開放されて内部に空間を有し、他の5面は塞がっている直方体の箱状部材で形成されてもよい。

下部カバー60は、図14に示すように、リレー100の内部構成部を外部から遮蔽する蓋体であり、リレー100の上部及び中間部に配置される上部機構アセンブリ20及び可動部アセンブリ30を外部から遮蔽する上部カバー21とは異なり、リレー100の下部に配置される励磁コイルアセンブリ40を外部から遮蔽する。下部カバー60は、制御信号受信端子2の露出のための貫通を許容するように対応して形成された2つの貫通口部を有する。

以下、前述したように構成される従来技術によるリレー100の動作について簡単に説明する。

図10に示すようなリレー100のオフ状態で、制御信号受信端子2を介して制御信号が供給されると、コイル6が励磁され、コイル6から印加された垂直磁界により可動コア10も励磁されて反発して上昇する。

すると、可動コア10に下端部が結合されたシャフト5もリターンスプリング13の付勢力に打ち勝って共に上昇し、シャフト5とコンタクトスプリング7に支持される可動接触子4aも上昇する。

従って、可動接触子4aの両端部の上面に溶接された両可動接点4が上昇して対応する一対の固定接点3に接触することにより、オン状態(オン動作状態)となるが、図15に示す状態がオン状態である。

すると、正の主回路端子1から固定接点3、可動接点4、可動接触子4a、固定接点3及び負の主回路端子1への閉回路が形成されることにより、正の主回路端子1から負の主回路端子1への通電経路が形成され、直流電力がリレー100を介して供給されることになる。

一方、図15に示すオン状態で、制御信号受信端子2を介して供給されていた制御信号の供給が中断されると、コイル6が消磁され、コイル6から印加されていた垂直磁界がなくなって可動コア10も消磁され、可動コア10の上昇駆動力が消滅する。すると、シャフト5の上端部に作用するリターンスプリング13の付勢力によりシャフト5が下降し、シャフト5とコンタクトスプリング7に支持される可動接触子4aも下降する。

従って、可動接触子4aの両端部の上面に溶接された両可動接点4が下降して対応する一対の固定接点3から分離することにより、オフ状態となるが、図10に示す状態がオフ状態である。すると、正の主回路端子1から負の主回路端子1への通電経路が遮断され、リレー100を介して供給されていた直流電力の供給が中断される。

以下、オン動作の初期に接点周辺から発生する電磁反発力について図16を参照して説明する。同図に示すように、正の主回路端子1に接続された固定接点3(図16における左側の固定接点3)に流れてきた電流は可動接触子4aを介して固定接点3(図16における右側の固定接点3)に流れていくが、流入電流I1の方向(下方向)と流出電流I2の方向(上方向)が逆であるので、可動接触子4aを固定接点3から押し出す電磁反発力Fが接点間に発生する。

また、強磁石12からの磁界Bにより可動接触子4aと固定接点3間に発生するアークは外側に押し出す力F1、F2を受ける。従って、オン動作の初期に可動接点が固定接点に対する接離を高速で繰り返すチャタリング(chattering)現象が発生する(図17における点線の円Aを参照)。

バッテリディスコネクトユニットのプリチャージリレーは電気自動車を始動するときに初期突入電流をバイパスする手段であるので、このようなチャタリング現象が発生すると、初期突入電流をバイパスする時間が遅延し、それにより、バッテリディスコネクトユニットのメインリレーが突入電流により損傷して寿命が短くなるという問題が生じる。

また、プリチャージリレーは、図10及び図15に示すように可動接触子4aが中央部分のみコンタクトスプリング7に支持されているので、2つの可動接点4がそれぞれ固定接点3に接触するときにその接触の程度のばらつきが大きく、それにより、時間が経過するにつれてそれぞれ2つである可動接点4及び固定接点3のいずれか一方のみ偏摩耗し、それはプリチャージリレーの基本性能(初期突入電流バイパス機能)の実行に悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、チャタリング現象の発生を防止すると共に接点接触時のばらつきを根本的に解消できるリレーを提供することを目的とする。

本発明の特徴構成は、第1固定接点及び第2固定接点を有する固定接点と、前記第1固定接点に接触する第1位置と前記第1固定接点から分離する第2位置とに移動可能な可動接点と、前記可動接点と前記第2固定接点とを常時電気的に接続する導電接続子と、前記可動接点に前記第1位置又は前記第2位置に移動する駆動力を供給する駆動機構とを含む点にある。

この特徴構成によると、可動接点といずれかの固定接点とを常時電気的に接続する導電接続子を含むので、従来技術に比べて、閉路動作(オン動作)時の電磁反発力を減少させることができ、チャタリング現象を大幅に抑制することができるという効果がある。

他の構成として、前記可動接点は、単一接点で構成されても良い。

これによると、可動接点は、単一接点で構成されるので、2つの接点を持つ場合に接点のいずれか一方のみ偏って接触し、この接触による接点の偏摩耗が発生することを根本的に防止することができ、プリチャージリレーの動作信頼性を向上させることができ、接点寿命を長くすることができるという効果がある。

他の構成として、前記導電接続子は、一端が前記可動接点に接続されて他端が前記第2固定接点に接続される軟銅線で構成されても良い。

これによると、導電接続子は、一端が可動接点に接続されて他端が第2固定接点に接続される軟銅線で構成されるので、頻繁な可動接点の移動と接点の接触衝撃に対しても、柔軟に伸縮することにより、優れた機械的耐久性を提供することができると共に、優れた通電経路としての機能を提供することができるという効果がある。

他の構成として、前記第2固定接点周辺には設けられずに前記第1固定接点周辺にのみ設けられてアークから接点を保護する永久磁石をさらに含んでも良い。

これによると、第2固定接点周辺には設けられずに第1固定接点周辺にのみ設けられてアークから接点を保護する永久磁石を含むので、第2固定接点周辺にも永久磁石を設ける従来技術に比べて、永久磁石の設置サイズ(面積)を低減することができ、プリチャージリレーの製造コストを削減することができるという効果がある。

他の構成として、前記駆動機構は、磁化すると前記可動接点が前記第1位置に位置するように駆動力を供給するコイルを含むコイルアセンブリと、前記コイルアセンブリ内に固定設置される固定コアと、前記可動接点と同軸であり、前記可動接点を支持して前記可動接点と共に移動可能なシャフトと、前記可動接点を前記固定接点に接触する方向に付勢するように前記可動接点に接触する一端を有するコンタクトスプリングと、前記シャフトの下部に接続され、前記コイルの磁化又は消磁によって前記固定コアに接近する位置と前記固定コアから分離する位置とに移動可能な可動コアとを含んでも良い。

これによると、駆動機構は、可動接点と同軸であり、可動接点を支持して可動接点と共に移動可能なシャフトを含むので、可動接点の軸とシャフトの軸が異なる従来技術に比べて、可動接点の移動のための駆動力を確実に伝達することができるという効果がある。

他の構成として、前記シャフトは、前記可動接点に結合されて前記可動接点が遊動しないように支持しても良い。

これによると、シャフトは、可動接点に結合されるので、可動接点が遊動し得る従来技術に比べて、固定接点との接触位置が一定になるという効果がある。

他の構成として、前記固定コアと前記可動コアのいずれかの内径部に挿入されるように前記固定コアと前記可動コア間に設けられ、前記可動コアを前記固定コアから分離する方向に付勢するリターンスプリングをさらに含んでも良い。

これによると、固定コアと可動コアのいずれかの内径部に挿入されるように固定コアと可動コア間に設けられるリターンスプリングを含むので、可動コアを固定コアから分離する方向に付勢することができ、リターンスプリングが位置を離脱することなく固定コアと可動コアのいずれかの内径部で位置を安定して維持することができるという効果がある。

オフ状態のリレーの内部構成を示す縦断面図である。

リレーの上部機構アセンブリの構成を示す斜視図である。

リレーの駆動機構の構成を示す分解斜視図である。

リレーの励磁コイルアセンブリの構成を示す斜視図である。

リレーの要部分解斜視図である。

オン状態のリレーの内部構成を示す縦断面図である。

リレーにおける電磁反発力の減少の根拠を明確に説明するための図である。

リレーにおける電磁反発力によるチャタリング現象が従来技術に比べて微小であることを示す波形図である。

従来技術又は本発明によるリレーの外形を示す斜視図である。

従来技術によるオフ状態のリレーの内部構成を示す縦断面図である。

従来技術によるリレーの上部機構アセンブリの構成を示す斜視図である。

従来技術によるリレーの可動部アセンブリの構成を示す斜視図である。

従来技術によるリレーの励磁コイルアセンブリの構成を示す斜視図である。

従来技術によるリレーの要部分解斜視図である。

従来技術によるオン状態のリレーの内部構成を示す縦断面図である。

従来技術によるリレーにおける流入電流及び流出電流の方向に起因する電磁反発力の発生を説明するための図である。

従来技術によるリレーにおける電磁反発力によるチャタリング現象を示す波形図である。

図1〜図8に本発明のリレー100の好ましい実施形態を示している。リレー100は、図1、図5に示すように、上部機構アセンブリ20、駆動機構に含まれるシャフトアセンブリ30−1、導電接続子14、駆動機構に含まれる励磁コイルアセンブリ40、外箱50及び下部カバー60を含むように構成される。

上部機構アセンブリ20は、図2の斜視図に示すように、主回路端子1、固定接点としての第1固定接点3−1及び第2固定接点3−2、強磁石(フェライト磁石)22、上部カバー21、絶縁支持部などを含む。

図2は上部機構アセンブリ20の構成を示すために上下転倒させて示すものであり、組み付け時に上部機構アセンブリ20は図5に示す姿勢で組み付けられる。

主回路端子1は、図2では絶縁支持部により見えないが、上部カバー21を貫通してリレー100の内側に第1固定接点3−1及び第2固定接点3−2まで延びる薄い棒状の導体部を有し、図2で第1固定接点3−1及び第2固定接点3−2の下方に見える接点部が前述した導体部の一部である。

第1固定接点3−1及び第2固定接点3−2は、主回路端子1のうち正極側の主回路端子1に接続される固定接点と、負極側の主回路端子1に接続される固定接点とを含み、主回路端子1の接点部にそれぞれ溶接されて設けられる。

強磁石22は、強磁性を有する永久磁石で構成され、第1固定接点3−1と可動接点4−1が接触状態から分離するときに発生するアークを、その周囲に発生する磁束により第1固定接点3−1と可動接点4−1の側方に誘導して消弧するために設けられる。

本発明の好ましい一態様において、強磁石22は、第1固定接点3−1の左右にのみ設けられ、第2固定接点3−2の周囲には設けられない。これは、本発明の好ましい一態様においては、後述する可動接点4−1に接離する固定接点は第1固定接点3−1のみであり、第2固定接点3−2は導電接続子14を介して可動接点4−1に常に電気的及び機械的に接続されているので、第2固定接点3−2ではアークが発生しないからである。

上部カバー21は、リレー100の内部構成部を外部から遮蔽する蓋体であり、図5に示すように、リレー100の下部に配置される励磁コイルアセンブリ40の下部を外部から遮蔽する下部カバー60とは異なり、リレー100の上部及び中間部に配置されるシャフトアセンブリ30−1及び励磁コイルアセンブリ40を外部から遮蔽する。

絶縁支持部は、主回路端子1のリレー内部側延長部と強磁石22などとを電気的に絶縁して支持する部分であり、電気的絶縁性を有する合成樹脂材で構成されるようにしてもよい。

本発明の好ましい一実施形態によるリレー100は、第1固定接点3−1に接触する第1位置又は第1固定接点3−1から分離する第2位置に移動する駆動力を可動接点4−1に供給する駆動機構を含む。

駆動機構に含まれるシャフトアセンブリ30−1は、図3に示すように、シャフト5−1、可動接点4−1、コンタクトスプリング7−1、固定コア15及び可動コア10−1を含む。

シャフトアセンブリ30−1は、リターンスプリング13−1をさらに含んでもよい。シャフト5−1は、長い円筒状の部材であって、剛性を有する電気的絶縁材で形成されるようにしてもよい。

シャフト5−1の上端部は、可動接点4−1に溶接などの方法により結合され、シャフト5−1の下端部は、可動コア10−1に挿入されてピンなどの接続部材により可動コア10−1に結合されるようにしてもよい。

シャフト5−1は、可動接点4−1と同軸(図1の符号Aを参照)であり、可動接点4−1を支持して可動接点4−1と共に移動可能になっている。

シャフト5−1が可動接点4−1と同軸であり、可動接点4−1を支持して可動接点4−1と共に移動可能な構成となっているので、可動接点の軸(図10の符号a1、a2を参照)とシャフトの軸(図10の符号bを参照)が異なる従来技術に比べて、可動接点4−1の移動のための駆動力を確実に伝達できるという効果を発揮する。

また、シャフト5−1と可動コア10−1とは、結合された状態で一体に同じ方向に移動可能である。

可動接点4−1は、導電材で形成され、図1及び図3に示すように、可動接点4−1の下部がコンタクトスプリング7−1により上方の第1固定接点3−1に接触するように上方への付勢力を受けるように設けられる。

図12を参照すると、従来技術による可動接点4及び可動接触子4aはコンタクトスプリング7のみによって支持されてシャフト5の中空部で遊動する構成であるのに対して、本発明の好ましい一態様による可動接点4−1は、シャフト5−1に結合された構成を有していて遊動がないので、第1固定接点3−1との接触位置が一定である。

本発明の好ましい一態様において、可動接点4−1は、一対の接点を有する従来技術とは異なり、単一接点で構成される。可動接点4−1は、第1固定接点3−1に接触する第1位置と第1固定接点3−1から分離する第2位置とに移動可能である。

図1及び図3に示すように、可動接点4−1を第1固定接点3−1に接触する方向に付勢するように、コンタクトスプリング7−1は、可動接点4−1に接触する一端(同図における上側の端部)を有する。

本発明の好ましい一態様においては、図1及び図3に示すように、コンタクトスプリング7−1の他端は、ヨーク9のうち上部ヨークに支持される。しかし、これに限定されるものではなく、コンタクトスプリング7−1の他端は、可動コア10−1の上面に支持されるようにしてもよく、また、可動コア10−1の上面がコンタクトスプリング7−1の他端を収容するための凹部を有するようにしてもよい。

コンタクトスプリング7−1は、圧縮コイルばねで構成されてもよく、特に、コンタクトスプリング7−1の上端部は可動接点4−1の下部に支持され、コンタクトスプリング7−1の下端部は前述したようにヨーク9のうち上部ヨークに支持される。

本発明の好ましい一態様において、コンタクトスプリング7−1は、下端部がヨーク9のうち上部ヨークの中心部に形成された貫通口部に挿入されて支持されるように、下方に行くほどその直径が小さくなるテーパ状、換言すれば円錐形の圧縮コイルばねで構成されてもよい。

固定コア15は、電気的絶縁材で形成される円筒状の部材で構成されてもよく、半径方向の中心部にはシャフト5−1の垂直貫通を許容する中心貫通口部を有し、中心貫通口部の下部には、中心貫通口部より大きい口径で形成され、リターンスプリング13−1の一端部(図1における上側の端部)を支持する下部スプリング支持凹部を有する。

よって、リターンスプリング13−1の外径は、固定コア15の下部スプリング支持凹部の直径より小さく、固定コア15の中心貫通口部より大きい。

固定コア15の役割は、リレー100のターンオン動作時の可動コア10−1の移動距離を規定することと、リターンスプリング13−1の上端部を支持することである。

可動コア10−1は、中空円筒状の鉄心で構成されてもよい。可動コア10−1の下端部には、前述した従来技術と同様に、ゴムパッドが圧入結合されるようにしてもよい。

励磁コイルアセンブリ40が消磁されると、リターンスプリング13−1により可動コア10−1が下降して元の位置に復帰するが、このときに可動コア10−1が外箱50の内部底面に衝突することにより発生する衝突騒音と衝撃を緩和するために設けられるのがゴムパッドである。

可動コア10−1の中空部分にシャフト5−1の下部を挿入し、その後、可動コア10−1及びシャフト5−1の下部に水平方向にピンを貫通させ、貫通したピンの両端部を圧着することにより、可動コア10−1とシャフト5−1の結合が行われる。

前述したように、シャフト5−1の下部に接続される可動コア10−1は、励磁コイルアセンブリ40の後述するコイル6の磁化又は消磁によって固定コア15に接近する位置と固定コア15から分離する位置とに移動可能である。

すなわち、可動コア10−1は、励磁コイルアセンブリ40からの磁界により磁化(励磁)され、励磁コイルアセンブリ40から印加される垂直方向の磁界により上昇し、励磁コイルアセンブリ40が消磁されると共に消磁されて可動コア10−1の上端部に作用するリターンスプリング13−1の付勢力により下降する。

リターンスプリング13−1は、固定コア15と可動コア10−1のいずれかの内径部に挿入されるように固定コア15と可動コア10−1間に設けられ(図1に示す実施形態においては、固定コア15に挿入されるように設けられる)、可動コア10−1を固定コア15から分離する方向に付勢する。

コイル6が消磁されたときにコンタクトスプリング7−1の付勢力に打ち勝って可動コア10−1を固定コア15から分離するように移動させる駆動力を可動コア10−1に供給するために、リターンスプリング13−1の弾性係数は、コンタクトスプリング7−1の弾性係数より大きくする。

一方、本発明の好ましい一実施形態によるリレー100に含まれる導電接続子14は、本発明の好ましい一態様によれば、可動接点4−1と第2固定接点3−2を常に(常時)電気的に接続する手段として設けられる。

本発明の好ましい一態様において、導電接続子14は、一端が可動接点4−1に接続されて他端が第2固定接点3−2に接続される軟銅線(あるいは、フレキシブル銅線、フレキシブルワイヤ)で構成される。他の態様として、軟銅線は、可動接点4−1の移動に問題のない長さを有する電線で代替することができ、導電接続子14は、可動接点4−1の移動を許容すると共に可動接点4−1と第2固定接点3−2とを常時電気的に接続する導電材であれば、他の代替物で代替することができる。

例えば、導電接続子14の一端は、スポット溶接を含む溶接により可動接点4−1に接続され、導電接続子14の他端は、スポット溶接を含む溶接により第2固定接点3−2に接続されるようにしてもよい。

一方、導電接続子14により可動接点4−1と第2固定接点3−2とが常時接続されているので、オフ状態の場合における可動接点4−1と第1固定接点3−1との間の絶縁距離を確保するために、可動接点4−1と第1固定接点3−1との間の離隔距離(絶縁距離)は、前述した従来技術による可動接点と固定接点との間の離隔距離(絶縁距離)の2倍となるように長くしてもよい。

次に、駆動機構の励磁コイルアセンブリ40の構成について図4及び図1を参照して説明する。

励磁コイルアセンブリ40は、図4及び図1に示すように、ボビン8、コイル6、ヨーク9及び制御信号受信端子2を含むように構成される。

ボビン8は、従来技術と同様に、可動コア10−1の進入又は離脱を許容するように中空円筒状に設けられる本体部と、本体部の上端及び下端に形成されてコイル6の巻回限界を規定するフランジ部とを含み、本体部にコイル6が巻回される。

コイル6は、ボビン8の本体部に巻回され、制御信号受信端子2に制御信号が供給されるか否かによって励磁(磁化)又は消磁される。

なお、本発明の好ましい一実施形態によるリレー100においては、オフ状態の場合における可動接点4−1と第1固定接点3−1との間の絶縁距離が従来技術より長くなった構成変化に応じて、コイル6による磁界の強度を従来技術より大きくしなければならない。これにより、ボビン8の大きさも従来技術より大きくしなければならず、ボビン8に巻回されるコイル6の巻線量も従来技術より多くしなければならない。

ヨーク9は、図1に示すように、ボビン8の外部を囲むように形成され、コイル6が励磁されたときにコイル6により発生する磁束が循環する経路を提供する。

本発明の好ましい一態様において、固定コア15は、ヨーク9のうち上部ヨークの底面に例えばレーザ溶接により溶接され、ヨーク9に結合される。

制御信号受信端子2は、図1及び図4に示すように、巻回されたコイル6を貫通するように設けられる。コイル6は、制御信号受信端子2を介して制御信号が受信されると当該制御信号により励磁され、当該制御信号の受信が中断されると消磁される。

図1及び図5に示すように、外箱50は、本発明によるリレー100の構成部品を収納し、電気的絶縁性を有する合成樹脂材で形成されてもよい。特に、外箱50は、図5に示すように、部品の収納のために一面が開放されて内部に空間を有し、他の5面は塞がっている直方体の箱状部材で形成されてもよい。

下部カバー60は、図5に示すように、リレー100の内部構成部を外部から遮蔽する蓋体であり、リレー100の上部及び中間部に配置される上部機構アセンブリ20及び可動部アセンブリ30を外部から遮蔽する上部カバー21とは異なり、リレー100の下部に配置される励磁コイルアセンブリ40の下部を外部から遮蔽する。

下部カバー60は、制御信号受信端子2の露出のための貫通を許容するように対応して形成された2つの貫通口部を有する。

以下、前述したように構成される本発明の好ましい一実施形態によるリレー100の動作について簡単に説明する。

図1に示すようにリレー100のオフ状態で、制御信号受信端子2を介して制御信号が供給されると、コイル6が励磁され、コイル6から印加された垂直磁界により可動コア10−1も励磁されて上昇する。

すると、可動コア10−1に下部が結合されたシャフト5−1もリターンスプリング13−1の付勢力に打ち勝って共に上昇し、シャフト5−1により支持される可動接点4−1も上昇する。

このように可動接点4−1が上昇して対応する第1固定接点3−1に接触することにより、オン状態(オン動作状態)となるが、図6に示す状態がオン状態である。

すると、正の主回路端子1から第1固定接点3−1、可動接点4−1、導電接続子14、第2固定接点3−2及び負の主回路端子1への閉回路が形成されることにより、正の主回路端子1から負の主回路端子1への通電経路が形成され、直流電力がリレー100を介して供給されることになる。

一方、図6に示すオン状態で、制御信号受信端子2を介して供給されていた制御信号の供給が中断されると、コイル6が消磁され、コイル6から印加されていた垂直磁界がなくなって可動コア10−1も消磁され、可動コア10−1の上昇駆動力が消滅する。

すると、可動コア10−1の上面に作用するリターンスプリング13−1の付勢力によりシャフト5−1が下降し、シャフト5−1により支持される可動接点4−1も下降する。

このように可動接点4−1が下降して対応する第1固定接点3−1から分離することにより、オフ状態となるが、図1に示す状態がオフ状態である。

すると、正の主回路端子1から負の主回路端子1への通電経路が遮断され、リレー100を介して供給されていた直流電力の供給が中断される。

以下、オン動作の初期に接点周辺から発生する電磁反発力について図7を参照して説明する。

同図に示すように、正の主回路端子1に接続された第1固定接点3−1に流れてきた電流は可動接点4−1と導電接続子14を介して第2固定接点3−2に流れていくが、流入電流I1の方向(下方向)と流出電流I2の方向(上方向)が逆であるので、可動接点4−1を第1固定接点3−1から押し出す電磁反発力が接点間に発生するが、従来技術とは異なり、第2固定接点3−2が導電接続子14を介して可動接点4−1に接続された状態であるので、電磁反発力が最小限に抑えられる。ここで、可動接点4−1から導電接続子14を介して第2固定接点3−2に流れる電流をI3と示す。

また、強磁石22からの磁界Bにより可動接点4−1と第1固定接点3−1間に発生するアークは外側に押し出す力F1を受ける。

従って、オン動作の初期に可動接点が固定接点に対する接離を高速で繰り返すチャタリング現象は無視できる程度に抑制される(図8を参照)。

本発明は、固定接点と可動接点とを有するリレーに利用することができる。

1 主回路端子 2 制御信号受信端子 3−1 第1固定接点 3−2 第2固定接点 4−1 可動接点 5−1 シャフト 6 コイル 7−1 コンタクトスプリング 8 ボビン 9 ヨーク 10−1 可動コア 13−1 リターンスプリング 14 導電接続子 15 固定コア 20 上部機構アセンブリ 21 上部カバー 22 強磁石 30 可動部アセンブリ 30−1 シャフトアセンブリ 40 励磁コイルアセンブリ 50 外箱 60 下部カバー 100 リレー