直流リレー

本発明は、直流リレー(Direct Current Relay)に関し、特に、オン動作時に固定コアと可動コア間で発生する衝撃を緩和して騒音の発生を低減させた直流リレーに関する。

一般に、直流リレー又は電磁開閉器(Magnetic Switch)は、電磁石の原理を利用して機械的な駆動と電流信号を伝達する電気的な回路開閉装置の一種であって、各種産業用設備、機械や車両などに用いられる。 特に、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車、ゴルフカート、電動フォークリフトなどの電気自動車(Electric Vehicle)は、バッテリの電力を動力発生装置及び電装部に供給及び遮断するための電気自動車用リレー(Electric Vehicle Relay)を備えており、当該電気自動車用リレーは電気自動車において非常に重要な中核部品の1つである。

図7及び図8は従来技術による直流リレーの構造図であって、図7は遮断状態(オフ状態)を示し、図8は通電状態(オン状態)を示す。

従来技術による直流リレーは、アークチャンバ1の上部に固定設置される固定接点2と、アークチャンバ1の内部に直線運動可能に設置されて固定接点2に接離する可動接点3と、アークチャンバ1の下方に設置されて可動接点3を直線運動させるアクチュエータAと、可動接点3の接圧力を確保するためのコンタクトスプリング4とを含む。

アクチュエータAは、外部電源が入力されると磁場を発生するコイル5と、コイル5の内部に固定設置される固定コア6と、固定コア6の下方に直線運動可能に設置される可動コア7と、下端が可動コア7に固定結合されて上端が可動接点3に摺動可能に結合されるシャフト8と、固定コア6と可動コア7間に設置されて可動コア7を固定コア6から遠ざける方向に復帰させるリターンスプリング9とを含む。ここで、シャフト8は、固定コア6の中心部に形成されたシャフト孔に案内されて摺動する。

このような従来技術による直流リレーの動作は次の通りである。 まず、オン動作は次のように行われる。図7のような遮断状態でコイル5に電流が流れると、コイル5の周辺に磁場が形成され、その磁場中で固定コア6が磁化される。固定コア6の磁気吸引力により可動コア7がリターンスプリング9を圧縮して上昇する。それにより、可動コア7に接合されたシャフト8がコンタクトスプリング4を圧縮して上昇し、可動接点3を押し上げて固定接点2に接触させることにより、主回路に通電が行われるようになる。すなわち、図8のような通電状態となる。

しかし、このときに可動コア7が固定コア6に衝突して騒音が発生する。 このように、従来技術による直流リレーにおいては、オン動作時に可動コア7が固定コア6に衝突して発生する騒音により、感性品質が低下するという問題があった。

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あり、オン動作時に固定コアと可動コアの間で発生する衝撃を緩和して騒音の発生を低減させた直流リレーを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態による直流リレーは、フレームの一側に固定設置される一対の固定接点と、前記一対の固定接点の下方に直線運動可能に設置されて前記一対の固定接点に接離する可動接点と、前記可動接点の下方に設置される絶縁プレートと、前記可動接点と前記絶縁プレート間に備えられるコンタクトスプリングと、前記絶縁プレートの下部に設置され、中央部に貫通孔が形成されるプレートと、前記貫通孔を介して前記プレートに上部から挿入設置され、中心にシャフト孔が貫通形成される固定コアと、前記固定コアと前記絶縁プレート間に備えられる騒音防止パッドと、前記固定コアの下方に直線運動可能に設置される可動コアと、前記貫通孔を貫通するように設置され、上端が前記可動接点に固定され、下端が前記可動コアに結合されるシャフトとを含む。

ここで、前記固定コアは、上面にフランジ部を有するようにしてもよい。

また、前記絶縁プレートの下部には、前記騒音防止パッドの一部が挿入される装着凹部が形成されるようにしてもよい。

さらに、前記騒音防止パッドの高さは、前記装着凹部の深さより高くしてもよい。

さらに、前記騒音防止パッドの面積は、前記固定コアの上面より広くしてもよい。

さらに、前記固定コアの上面には、複数の円形溝部が形成されるようにしてもよい。

さらに、前記騒音防止パッドは、前記フランジ部を覆うようにしてもよい。

本発明の一実施形態による直流リレーにおいては、固定コアがプレートの上方から挿入設置され、上方に移動できるように遊びを確保しており、オン動作時に可動コアとの衝撃が緩和されて騒音が低減されるという効果がある。

本発明の一実施形態による直流リレーの構造図であって、遮断状態を示す。

本発明の一実施形態による直流リレーの構造図であって、通電状態を示す。

図2の直流リレーの部分詳細図である。

本発明の他の実施形態による直流リレーの構造図である。

本発明のさらに他の実施形態による直流リレーの構造図である。

本発明のさらに他の実施形態による直流リレーの構造図である。

従来技術による直流リレーの構造図であって、遮断状態を示す。

従来技術による直流リレーの構造図であって、通電状態を示す。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明するが、これらは本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明の技術的思想や範囲を限定するものではない。

図1及び図2は本発明の一実施形態による直流リレーの構造図であって、図1は遮断状態を示し、図2は通電状態を示す。

本発明の一実施形態による直流リレーは、フレームの一側に固定設置される一対の固定接点11と、一対の固定接点11の下方に直線運動可能に設置されて一対の固定接点11に接離する可動接点12と、可動接点12の下方に設置される絶縁プレート25と、可動接点12と絶縁プレート25間に備えられるコンタクトスプリング30と、絶縁プレート25の下部に設置され、中央部に貫通孔21が形成されるプレート20と、貫通孔21を介してプレート20に上部から挿入設置され、中心にシャフト孔42が貫通形成される固定コア40と、固定コア40と絶縁プレート25間に備えられる騒音防止パッド35と、固定コア40の下方に直線運動可能に設置される可動コア45と、貫通孔21を貫通するように設置され、上端が可動接点12に固定され、下端が可動コア45に接合されるシャフト50とを含む。

フレームは、図示していないが、図1に示す構成要素を内蔵して支持できる箱状のケースからなる。フレームは、上部フレームと下部フレームとから構成されてもよい。

アークチャンバ(arc chamber)10は、下面が開放された箱状に形成され、前記直流リレー内部の上側に設けられる。アークチャンバ10は、遮断時に接点部に発生するアークを消弧できるように、絶縁性、耐圧性、耐熱性に優れた材質で形成される。

固定接点(fixed contact)11は、一対からなり、フレーム及びアークチャンバ10に固定設置される。一対の固定接点11のいずれか一方は電源側に接続され、他方は負荷側に接続される。

可動接点(moving contact)12は、所定長さの板状体からなり、一対の固定接点11の下方に設置される。可動接点12は、リレー内部の下側に設置されるアクチュエータ60により上下に直線運動して固定接点11に接離可能になっている。

アクチュエータ60は、磁路(magnetic circuit)を形成するU字状のヨーク61と、ヨーク61の内部に設置されるボビン62に巻回されて外部電源の供給により磁場を発生するコイル63と、コイル63の径方向内側に固定設置されてコイル63から発生する磁場により磁化されて磁気吸引力を発生する固定コア40と、固定コア40の下方に直線運動可能に設置されて固定コア40の磁気吸引力により固定コア40に接離する可動コア45と、下端が可動コア45に結合されて上端が可動接点12に摺動可能に貫挿されるシャフト50と、固定コア40と可動コア45間に設置されて可動コア45を下方に復帰させるリターンスプリング44とを含んでもよい。

プレート20は、アクチュエータ60とアークチャンバ10の間に備えられる。プレート20は、ヨーク61の上部に結合されてもよい。プレート20は、磁性体で形成されて磁路を形成し、上方のアークチャンバ10及び下方のアクチュエータ60がそれぞれ設置される支持板の役割を果たす。 プレート20とアークチャンバ10間には密封用部材が備えられてもよい。例えば、アークチャンバ10の下部周囲に沿って密封用カバー部材15が備えられてもよい。

コンタクトスプリング30は、可動接点12とプレート20間に備えられる。コンタクトスプリング30は、可動接点12を支持し、通電時に可動接点12に接圧力を供給するために設けられる。コンタクトスプリング30は、圧縮コイルばねで構成されてもよい。

アークチャンバ10とプレート20間には、絶縁性能を保証するために絶縁プレート25が備えられてもよい。絶縁プレート25は、アークチャンバ10の下面部を覆い、プレート20から所定距離だけ離隔するように設けられてもよい。絶縁プレート25が設けられた場合、コンタクトスプリング30は、絶縁プレート25と可動接点12間に設置されてもよい。絶縁プレート25の下部には、騒音防止パッド35が挿入される装着凹部26が形成されてもよい。装着凹部26に騒音防止パッド35が挿入されることにより、固定コア40の衝撃が緩和される。

固定コア40は、プレート20に上方から挿入される方式でプレート20に当接するように設置されてもよい。従来技術においては、固定コアがプレートの下部に溶接結合などの固定方式で設置されていて可動コアとの衝突時に騒音が発生していたが、本発明においては、それを低減するために、固定コア40がプレート20の上部に嵌合方式で設置されていて上方に移動できるようにする。

このように固定コア40の移動を可能にする一例として、プレート20の貫通孔21には段部21aが形成され、固定コア40の上部には段部21aに載置可能なフランジ部41が形成され、フランジ部41が段部21aに載置される方式で設置されるようにしてもよい。すなわち、固定コア40は、プレート20の上部に載置されて上方に移動可能にしてもよい。よって、可動コア45による衝撃が加わると、固定コア40が上方に若干移動して衝撃量と騒音を低減することができる。 固定コア40は、従来技術とは異なり、プレート20の下部に溶接結合されるのではなく、上方に移動可能に設置されることにより、オン動作時に発生する衝撃量を低減することができる。

絶縁プレート25とプレート20間には、オン動作時に固定コア40と可動コア45間で発生する騒音を低減するために騒音防止パッド35が設けられる。騒音防止パッド35は、固定コア40及びプレート20の上部に設けられてもよい。騒音防止パッド35が固定コア40の上部に設けられた場合、固定コア40が上方に移動するときに騒音防止パッド35により衝撃が吸収されて騒音が低減される。オン動作時に固定コア40がプレート20から少し離隔して騒音防止パッド35を押し付けた状態を図3に示す。

騒音防止パッド35は、ゴム又は軟質の合成樹脂などの材料からなるようにしてもよい。騒音防止パッド35は、騒音や衝撃の吸収に適した材料からなるようにしてもよい。また、騒音防止パッド35は、絶縁プレート25の装着凹部26に挿入設置されるようにしてもよい。ここで、騒音防止パッド35の厚さは、装着凹部26の深さより厚く(大きく)してもよい。こうすることにより、騒音防止パッド35は、絶縁プレート25と固定コア40間で押し付けられるように設けられ、固定コア40を安定して加圧することができる。

さらに、騒音防止パッド35の広さ(直径)は、固定コア40のフランジ部41の広さ(直径)より広く(大きく)してもよい。こうすることにより、固定コア40の衝撃を全面的に吸収するようにすることができる。

シャフト50は、貫通孔21を貫通するように設置され、上端が可動接点12に固定される。シャフト50は、下端が可動コア45に固定結合されて可動コア45の移動に伴って移動する。シャフト50は、固定コア40、騒音防止パッド35及び絶縁プレート25を貫通して摺動可能に挿入設置され、可動接点12に固定される。シャフト50の一部には突出部51が形成され、突出部51にはコンタクトスプリング30が設けられる。

シャフト50の突出部51の下方には弾性部材55が設けられてもよい。シャフト50の突出部51の下方に弾性部材55が設けられることにより、遮断(オフ)時の衝撃が吸収される。

リターンスプリング44は、可動コア45の復帰をサポートするために設けられる。リターンスプリング44は、圧縮コイルばねで構成されてもよい。リターンスプリング44は、下端が可動コア45の上部に形成されたスプリング孔46に固定され、上端が固定コア40の下部に形成されたスプリング孔(図示せず)に固定されるようにしてもよい。リターンスプリング44の他の設置例として、リターンスプリング44は、固定コア40のシャフト孔42を貫通して上端が騒音防止パッド35に固定されるようにしてもよい。

ここで、リターンスプリング44のばね定数は、コンタクトスプリング30のばね定数より大きくなるように設定してもよい。こうすることにより、遮断時にリターンスプリング44の復元力によるシャフト50の下降を迅速にすることができる。

図1及び図2を参照して本発明の一実施形態による直流リレーのオン動作を説明すると次の通りである。

図1のような遮断状態で外部電源が入力されると、コイル63の周辺に磁場が発生し、固定コア40が磁化される。固定コア40の磁気吸引力により可動コア45が固定コア40に引き寄せられて衝突する。このとき、可動コア45が固定コア40に接触して発生する衝撃は固定コア40が騒音防止パッド35を圧縮しながら所定距離上昇する過程で一部吸収されてその衝撃量が減少し、それにより騒音が低減される(図3参照)。

図4は本発明の他の実施形態による直流リレーの構造図である。本実施形態においては、絶縁プレート25の中央部に段差孔127が形成される。段差孔127の上部にはシャフト50の突出部51が載置される。段差孔127の内部には騒音防止パッド135が設けられる。

また、騒音防止パッド135は、フランジ状に形成され、上面にはシャフト50の突出部51が載置され、下面には固定コア140の上面が接する。騒音防止パッド135は、二重の材質、例えば、上部135aは硬質のゴムなどからなり、下部135bは軟質のゴムなどからなるようにしてもよい。こうすることにより、剛性と弾性を共に有するようにすることができる。

さらに、固定コア140の上部にはフランジ部141が形成され、固定コア140の上部の中央部には挿入凹部142が形成されており、騒音防止パッド135の一部の挿入設置が可能である。

図5は本発明のさらに他の実施形態による直流リレーの構造図である。本実施形態においては、固定コア240の上面に年輪のような形態で複数の円周溝241が形成される。こうすることにより、固定コア240の上面の面積を広くすることができる。それにより、騒音防止パッド235との接触面積が広くなり、騒音の吸収に有利になる。同図において、符号242はシャフト孔である。

図6は本発明のさらに他の実施形態による直流リレーの構造図である。本実施形態においては、絶縁プレート325の装着凹部326の直径とプレート320の貫通孔321の直径とを同一にしてもよい。また、騒音防止パッド335は、固定コア40のフランジ部41を覆う形態で形成される。それにより、衝撃の吸収及び振動の吸収が容易になる。

本発明の一実施形態による直流リレーにおいては、固定コアがプレートの上方から挿入設置され、上方に移動できるように遊びを確保しており、オン動作時に可動コアとの衝撃が緩和されて騒音が低減されるという効果がある。

前述した実施形態は例示的なものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の基本的な特性を逸脱しない範囲で様々な修正や変形が可能であろう。つまり、前述した実施形態は本発明の技術思想を説明するためのものにすぎず、前述した実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の権利範囲は添付の特許請求の範囲により定められるべきであり、同等の範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

本発明は、直流リレーに利用することが可能である。

10 アークチャンバ 11 固定接点 12 可動接点 15 密封用カバー部材 20 プレート 21 貫通孔 21a 段部 25 絶縁プレート 26 装着凹部 30 コンタクトスプリング 35 騒音防止パッド 40 固定コア 41 フランジ部 42 シャフト孔 44 リターンスプリング 45 可動コア 46 スプリング孔 50 シャフト 51 突出部 55 弾性部材 60 アクチュエータ 61 ヨーク 62 ボビン 63 コイル