JP6847964B2 - リレー装置 - Google Patents

Description

本発明は、リレー装置に関し、より詳細には電気回路を開閉するために用いられるリレー装置に関する。

通常、リレー装置は、電流をつなぐか切る電気接点装置であって、ある装置の作動が必要な際に、人がそれを直接に作動する必要なく自動制御されるように各種の機械または車両に設置される。

このようなリレー装置としては、極型タイプのリレーとスライディング方式のリレーなどが例に挙げられる。

このうち、極型タイプのリレーは、電磁石を基準として上下に作動して、スイッチング可能な接点を設けて動作するリレー装置である。

このような極型タイプのリレー装置としては、単にオン（Ｏｎ）、オフ（Ｏｆｆ）機能のみある単極型リレーと、選択的にスイッチング動作できる双極型リレーがある。

このうち、自動車などの機械電気装置に主に用いられているリレー装置は、単極型リレーである。

このようなリレーは、基本的に電磁石と電機子、電機子に連動して作動する可動子、可動子と接触可能に設けられる固定子などを含めて構成され、電磁石のコイルに電流を流すと、電機子が吸引されて、機械的に運動した可動子が固定子と接触するオンまたはオフされた位置となる形態で作動される。

本発明の背景技術は、韓国公開特許公報第１０−２０１４−０００６１５１号（２０１４．０１．１６．公開、発明の名称：車両バッテリーシステムのリレーモジュール）に開示されている。

本発明は、固定子と可動子間の接触安全性が向上するように構造を改善したリレー装置を提供することにその目的がある。

本発明によるリレー装置は、第１の固定接点と第２の固定接点が相互離隔して設けられる固定子と；前記固定子に近い第１方向または前記固定子から遠くなる第２方向に移動可能に備えて、前記第１の固定接点と第２の固定接点に接触して前記固定子と電気的に連結される可動子；及び前記可動子を前記第１方向または前記第２方向に移動させるアクチュエータを含み、前記可動子は、前記第１の固定接点と接触可能に設けられる第１の接触面が形成される第１の可動子部；及び前記第２の固定接点と接触可能に設けられる第２の接触面及び第３の接触面が形成される第２の可動子部を含み、前記第２の接触面と前記第３の接触面は、異なる位置で前記第２の固定接点と接触する。

また、前記第１の可動子部には、前記第１の接触面が前記第１の固定接点と平行な平面をなすように形成されて；前記第２の可動子部には、前記第２の接触面と前記第３の接触面がそれぞれ前記第２の固定接点に対して傾いた斜面をなすように形成されることが好ましい。

また、前記第２の接触面と前記第３の接触面は、前記第２の接触面と前記第３の接触面を区分する仮想線を中心として線対称をなして、それぞれ前記可動子の幅方向端部に向かって上向き斜めに形成されることが好ましい。

また、前記固定子と前記可動子間の電気的連結は、前記第１の固定接点に前記第１の接触面が接触して、前記第２の固定接点に前記第２の接触面と前記第３の接触面がそれぞれ接触する３点接触形態からなることが好ましい。

本発明のリレー装置によれば、固定子の形状変更なしに、可動子の形状変更だけで固定子と可動子間の接触点を増加させ、固定子と可動子間の接触安全性を効果的に向上させて、接触発熱を減らすだけでなく、プレス加工によって可動子の形状を加工することができ、製造が容易であるという長所がある。

また本発明は、固定子と可動子の大きさを大きくせずにも、可動子の形状変更だけで固定子と可動子間の接触安全性を効果的に向上させるため、装置の大きさを小さくしながらも接触安全性の高いリレー装置を提供することができる。

また本発明は、プレス加工によって可動子の形状を加工することができ、製造が容易であるだけでなく、プレス加工過程において加工欠点が発生するリスクを減らして、向上した生産性を提供することができる。

本発明の一実施形態によるリレー装置の内部構造を示す断面図である。 図１の「ＩＩ−ＩＩ」線による断面図である。 図２に示した可動子を示した斜視図である。 図２に示した可動子の第１方向の移動状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるリレー装置の内部構造を示す断面図である。 図５の「ＶＩ−ＶＩ」線による断面図である。 図６に示した可動子を示した斜視図である。 図６に示した可動子の第１方向の移動状態を示す断面図である。

以下では、添付の図面を参照して、本発明によるリレー装置の一実施形態を説明する。説明の便宜のために図面に示した線厚や構成要素の大きさなどは、説明の明瞭性と便宜上誇張して示している場合がある。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義した用語であって、これは使用者、運用者の意図または慣例によって異なる。従って、かかる用語は、本明細書全体にかけての内容に基づいて定義しなければならない。

図１は、本発明の一実施形態によるリレー装置の内部構造を示す断面図であり、図２は、図１の「Ａ−Ａ」線による断面図である。また図３は、図２に示した可動子を示した斜視図であり、図４は、図２に示した可動子の第１方向の移動状態を示す断面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるリレー装置４００は、固定子１００と可動子２００及びアクチュエータ３００を含む。

固定子１００は、本実施形態によるリレー装置４００の外観を形成するケース１０に収容されるように設けられて、電源供給を制御しようとする負荷、例えば、自動車のワイパーモーター、方向表示灯などに連結されてもよい。

固定子１００は、一対が相互分離して位置するようにケース１０の上部側に設けられて、このような固定子１００には第１の固定接点１１０と第２の固定接点１２０が相互離隔して設けられる。

第１の固定接点１１０と第２の固定接点１２０は、後述する可動子２００と接触して相互電気的に連結されてもよいし、モリブデン（Ｍｏ）金属材質の電極状に設けられてもよい。

可動子２００は、ケース１０の内部に備えるものの、固定子１００に近い第１方向または固定子１００から遠くなる第２方向に移動可能に備える。

可動子２００は、第１方向に移動して、固定子１００に設けられた第１の固定接点１１０及び第２の固定接点１２０と接触し、固定子１００と電気的に連結されてもよいし、第２方向に移動して、固定子１００と遠くなることで、固定子１００との電気的連結状態が解除されてもよい。

可動子２００の具体的な構造及び作用については後述する。

アクチュエータ３００は、可動子２００と同様、ケース１０の内部に備えるものの、可動子２００を第１方向または第２方向に移動させるように設けられる。

本実施形態によれば、アクチュエータ３００は、コイル３１０と固定コア３２０及び可動コア３３０を含む。

コイル３１０は、ケース１０の内部に設けられて磁気力を発生して、固定コア３２０は、コイル３１０の内部に配置される。そして、可動コア３３０は、固定コア３２０に対して接近及び離隔して配置される。

ここで、コイル３１０及び固定コア３２０は、いわゆる電機子とも称して、可動コア３３０は、アマチュアとも称する。

可動コア３３０と固定コア３２０は、可動子２００の移動方向、すなわち、可動子２００が移動する第１方向と第２方向を含む概念である軸線方向に沿って相互離隔して配置される。そして、可動コア３３０は、固定コア３２０に対して線状往復運動可能に備えてもよい。

他の例として、アクチュエータ３００は、固定コア３２０に対して可動コア３３０が回動可能な形態で構成されてもよい。

以下では、可動コア３３０が固定コア３２０に対して直線往復運動可能に構成された形態のアクチュエータ３００を例にあげて説明する。

上記のようなアクチュエータ３００は、固定コア３２０及び可動コア３３０とともに、磁路を形成するヨーク３４０をさらに含めて構成されてもよい。

ヨーク３４０は、板状の第１ヨーク３４１と、約「Ｕ」状の断面を有するように設けられる第２ヨーク３４３を含んでいてもよい。そして、第１ヨーク３４１の中央領域には固定コア３２０が結合されてもよい。

ヨーク３４０の内側にはコイル３１０が配置されて、コイル３１０は、通常、円筒状のボビン３０５周りに巻き取られる。コイル３１０は、コイル端子２０に連結されて電源と連結される。

前記コイル３１０は、直流電源と連結されて直流リレーから構成されてもよいし、交流電源と連結されて交流リレーから構成されてもよい。そして、ボビン３０５は、内部に前記固定コア３２０が収容結合される程度の内径を有するように形成されてもよい。

また、アクチュエータ３００は、可動コア３３０の動きを可動子２００に伝達するための作用ロード３５０をさらに含んでいてもよい。

作用ロード３５０は、軸線方向に延びる長さを有する棒状に形成されてもよいし、このような作用ロード３５０の一端部は、可動子２００の中心部分に連結されて、その他端部は、可動コア３３０と連結される。

そして、固定コア３２０の中心部にはロード孔（符号省略）が貫通するように形成されて、作用ロード３５０は、ロード孔を介して固定コア３２０の中心を貫通することができる。

このように備える作用ロード３５０は、可動コア３３０の移動に連動して第１方向または第２方向に移動されて、このような作用ロード３５０の移動によって可動子２００が第１方向または第２方向に移動されながら、固定子１００と可動子２００間の連結及び連結解除が行われるようになる。

上記のような構成を有するアクチュエータ３００の作動は、次のように行われる。

コイル端子２０を介して電源が供給されてコイル３１０に電源が印加されると、それにより磁束が発生して、発生した磁束は、ヨーク３４０、固定コア３２０及び可動コア３３０により形成された磁路に沿って流れるようになる。

これにより、可動コア３３０は、自己抵抗が小さくなる方向、すなわち、固定コア３２０側に瞬間移動して固定コア３２０と接触し、このような可動コア３３０の移動に連動して作用ロード３５０が第１方向に移動する。

このような作用ロード３５０の移動により、可動子２００が第１方向に移動されて、固定子１００と可動子２００間の接触及びそれによる電気的連結が行われる。

一方、アクチュエータ３００に供給される電源が遮断されてコイル３１０への電源供給が中止されると、それにより、磁気力の発生が中止されて、可動コア３３０は、復帰スプリング（符号省略）の弾性力により初期位置に復帰することになる。

これにより、作用ロード３５０が第２方向に移動して、可動子２００を第２方向に移動させ、これにより、可動子２００は、固定子１００から分離して負荷に対する電源供給が中止される。

上記のような作用を行うように設けられる本実施形態の可動子２００は、リレー装置４００の幅方向に沿って離隔して配置される固定子１００の離隔方向に沿って延びる長さを有するように設けられて、通電可能な金属材質の板状に形成されてもよい。

このような可動子２００は、図１〜図３に示したように、第１の可動子部２１０と第２の可動子部２２０を含む。

第１の可動子部２１０は、可動子２００の長さ方向に沿って区分された２つの領域のいずれか領域に該当する。

本実施形態では、第１の可動子部２１０が可動子２００の区分された２つ領域のうち、第１の固定接点１１０側に位置した領域に該当する部分であるものに例示される。

かかる第１の可動子部２１０には、第１の固定接点１１０と接触可能に設けられる第１の接触面（ａ）が形成される。

第１の接触面（ａ）は、第１の可動子部２１０の固定子１００と向き合う面に形成されるものの、第１の固定接点１１０と平行な平面をなすように形成される。

第１の可動子部２１０は、このように形成された第１の接触面（ａ）を介して第１の固定接点１１０と接触することで、固定子１００と電気的に連結される。

第２の可動子部２２０は、可動子２００の長さ方向に沿って区分された２つの領域のうち、第１の可動子部２１０に該当する領域を除いた他の１つの領域に該当する。

本実施形態では、第２の可動子部２２０が可動子２００の区分された２つの領域のうち、第２の固定接点１２０側に位置した領域に該当する部分であるものに例示される。

かかる第２の可動子部２２０には、第２の固定接点１２０と接触可能に設けられる第２の接触面（ｂ）及び第３の接触面（ｃ）が形成される。

第２接足面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）は、第２の可動子部２２０の固定子と向き合う面にそれぞれ形成されるものの、第２の固定接点１２０に対して傾いた斜面をなすように形成される。

このように、第２の可動子部２２０に形成される第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）は、可動子２００の第１方向の移動時に第２の固定接点１２０とそれぞれ接触するものの、それぞれ異なる位置で第２の固定接点１２０と接触する。

本実施形態によれば、第２の可動子部２２０を可動子２００の幅方向に沿って半分した一領域に第２の接触面（ｂ）が形成されて、残り領域に第３の接触面（ｃ）が形成される。

そして、このように第２の可動子部２２０に設けられる第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）は、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）を区分する仮想線を中心として線対称をなして、それぞれ可動子２００の幅方向端部に向かって上向き斜めに形成されてもよい。

本実施形態では、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）が「Ｖ」状をなすように斜めに形成されるものに例示される。

そして、このような形状の第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）を有する第２の可動子部２２０は、平面の金属板状に設けられた可動子２００のうち、第２の可動子部２２０に該当する領域を「Ｖ」状にプレス加工することで形成されてもよい。

上記のような第１の可動子部２１０と第２の可動子部２２０を含む可動子２００は、第１の接触面（ａ）と第２の接触面（ｂ）及び第３の接触面（ｃ）からなる３つの接触面を有することになる。

これにより、固定子１００と可動子２００間の電気的連結は、図３及び図４に示したように、第１の固定接点１１０に第１の接触面（ａ）が接触して、第２の固定接点１２０に第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）がそれぞれ接触する３点接触形態からなる。

可動子が平面状からなる従来のリレー装置の場合、固定子と可動子間の電気的連結のための固定子と可動子間の接触が２ヵ所で行われる２点接触形態からなることが一般的である。

固定子と可動子間の接触が行われるとき、固定子と可動子間の接触が行われる２つの接触点にそれぞれ作用する電圧力には差異が発生し得る。このように発生する電圧力差は、固定子と可動子を構成する部品を製造、組み立てる過程において発生する公差、リレー装置の使用過程において固定子と可動子を構成する部品の形状変形などに起因したものである。

上記のように、固定子と可動子間の接触が行われる２つの接触点にそれぞれ作用する電圧力に差異が発生すると、通電中に電流の震動による影響を受けて、固定子と可動子間の接触安全性が低下する。

すなわち、従来のリレー装置によれば、２点接触形態で固定子と可動子間の接触が行われるため、電流の震動による影響を受けて、固定子と可動子間の接触安全性が低下し、これにより、固定子と可動子間の接触点で発生する接触発熱が増加する問題点が発生する。

また、固定子と可動子間の接触安全性の低下水準を低くするため、固定子と可動子の大きさを大きくして、固定子と可動子間の接触面積を増加させる方法があり得るが、この場合、装置全体の大きさが不要に大きくなる問題点がある。

これに比べて、本実施形態のリレー装置４００は、第１の接触面（ａ）と第２の接触面（ｂ）及び第３の接触面（ｃ）からなる３つの接触面、すなわち、１つの平面と２つの傾斜面からなる３つの接触面を有する可動子２００を含む形態に提供される。

これにより、固定子１００と可動子２００間の電気的連結が第１の固定接点１１０に平面形態の第１の接触面（ａ）が接触して、第２の固定接点１２０に斜面状の第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）がそれぞれ接触する３点接触形態からなるようになる。

すなわち、固定子１００と可動子２００間の電気的連結のための固定子１００と可動子２００間の接触点が３地点に増加し、これにより、固定子１００と可動子２００間の接触安全性を効果的に向上させるようになる。

このような可動子２００を含むリレー装置４００によれば、固定子１００の形状変更なしに、可動子２００の形状変更だけで固定子１００と可動子２００間の接触点を増加して、固定子１００と可動子２００間の接触安全性を効果的に向上させ、接触発熱を減らすだけでなく、プレス加工によって可動子２００の形状を加工することができ、製造が容易であるという長所がある。

また、本実施形態のリレー装置４００は、固定子１００と可動子２００の大きさを大きくせずに、可動子２００の形状変更だけで固定子１００と可動子２００間の接触安全性を効果的に向上させるため、装置の大きさを小さくしながらも接触安全性の高いリレー装置を提供することができる。

一方、上記のようなリレー装置は、本発明の一実施形態に過ぎないだけであり、これと異なる複数の変形実施形態があり得る。

図５は、本発明の他の実施形態によるリレー装置の内部構造を示す断面図であり、図６は、図５の「ＶＩ−ＶＩ」線による断面図である。また、図７は、図６に示した可動子を示した斜視図であり、図８は、図６に示した可動子の第１方向の移動状態を示す断面図である。

以下では、図５〜図８を参照して、本発明によるリレー装置の変形実施形態について説明する。

説明の便宜のために前記一実施形態と構成及び機能が同一または類似の構造は、同じ図面番号で引用しており、これに関する詳説は省略する。

図５〜図８を参照すると、本発明の他の実施形態によるリレー装置４００ａは、固定子１００と可動子２００ａ及びアクチュエータ３００を含む。

本実施形態において例示される固定子１００及びアクチュエータ３００の構成、作用は、前述した実施形態において例示された固定子１００及びアクチュエータ３００の構成、作用と同様であるため、ここでは、これに関する詳明は省略する。

本実施形態の可動子２００ａは、前述した実施形態において例示された可動子２００（図３参照）と同様、第１の接触面（ａ）が設けられた第１の可動子部２１０と第２の接触面（ｂ）及び第３の接触面（ｃ）が設けられた第２の可動子部２２０ａを含む。

このうち、第２の可動子部２２０ａは、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）を区分する仮想線を中心として線対称をなして、それぞれ可動子２００ａの幅方向端部に向かって上向き斜めに形成される第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）を含むものの、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）間の境界部分（ｄ；以下、「中央境界部」とする）が前述した実施形態において例示された可動子２００（図３参照）の当該部分に比べて広い幅に形成される形状に設けられる。

すなわち、プレス加工過程において、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）間の境界部分で斜面の方向が転換される区間である中央境界部（ｄ）の幅を広くして、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）の間を連結する平面が中央境界部（ｄ）により形成されるようにする。

このように形成される中央境界部（ｄ）により、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）間の境界部分における斜面の方向転換が過度に急激に行われないように第２の可動子部２２０ａの形状が決定される。

これにより、第２の可動子部２２０ａの斜面を形成するためのプレス加工過程において、第２の接触面（ｂ）と第３の接触面（ｃ）間の境界部分にクラックなどのような加工欠点が発生するリスクを低くすることができる。

このように形成される第２の可動子部２２０ａを含む本実施形態の可動子２００ａは、加工過程において加工欠点が発生するリスクを低くして、向上した生産性を提供することができるようになる。

上記のような構成を有する本実施形態のリレー装置４００ａは、固定子１００の形状変更なしに、可動子２００ａの形状変更だけで固定子１００と可動子２００ａ間の接触安全性を効果的に向上させるたけでなく、プレス加工によって可動子２００ａの形状を加工することができ、製造が容易であり、プレス加工過程において加工欠点が発生するリスクを低くして、向上した生産性を提供することができる。

一方、前述した実施形態では、可動子２００ａの一側に第１の可動子部２１０が設けられ、可動子２００ａの他側に第２の可動子部２２０ａが設けられて、固定子１００と可動子２００ａが３地点で接触する形態のリレー装置４００ａが例示されるが、本発明は、これに限定されるものではない。

本発明によれば、可動子１００の両側に図３に示した第２の可動子部２２０がそれぞれ設けられるか、図７に示した第２の可動子部２２０ａが設けられて、固定子と可動子が４地点で接触する４接触形態に設けられてもよいし、その他、固定子と可動子が５地点以上の複数の地点で接触する形態に設けられてもよいなど、多様な変形実施形態があり得る。

本発明は、図面に示した実施形態を参考にして説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当該技術が属する分野で通常の知識を有する者であれば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である点を理解することができる。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって定めるべきである。

１０ ケース
２０ コイル端子
１００ 固定子
１１０ 第１の固定接点
１２０ 第２の固定接点
２００、２００ａ 可動子
２１０ 第１の可動子部
２２０、２２０ａ 第２の可動子部
３００ アクチュエータ
３０５ ボビン
３１０ コイル
３２０ 固定コア
３３０ 可動コア
３４０ ヨーク
３４１ 第１ヨーク
３４３ 第２ヨーク
３５０ 作用ロード
４００、４００ａ リレー装置
ａ 第１の接触面
ｂ 第２の接触面
ｃ 第３の接触面
ｄ 中央境界部

Claims (6)

1. 第１の固定接点と第２の固定接点が相互離隔して設けられる固定子；
   前記固定子に近い第１方向または前記固定子から遠くなる第２方向に移動可能に備えて、前記第１の固定接点と第２の固定接点に接触して前記固定子と電気的に連結される可動子；及び、
   前記可動子を前記第１方向または前記第２方向に移動させるアクチュエータ
   を含み、
   前記可動子は、
   前記第１の固定接点と接触可能に設けられる第１の接触面が形成される第１の可動子部；及び、
   前記第２の固定接点と接触可能に設けられる第２の接触面及び第３の接触面が形成される第２の可動子部；
   を含み、
   前記第１の可動子部には、前記第１の接触面が前記第１の固定接点と平行な平面をなすように形成されて、
   前記第２の可動子部には、前記第２の接触面と前記第３の接触面がそれぞれ前記第２の固定接点に対して傾いた斜面をなすように形成され、
   前記第２の可動子部は、平面状の金属板のうち前記第２の可動子部に該当する領域を、前記斜面をなすようにプレス加工することで形成されている、
   リレー装置。
2. 前記第２の接触面と前記第３の接触面は、異なる位置で前記第２の固定接点と接触する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置。
3. 前記第２の接触面と前記第３の接触面は、前記第２の接触面と前記第３の接触面を区分する仮想線を中心として線対称をなして、それぞれ前記可動子の幅方向端部に向かって上向き斜めに形成される
   ことを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置。
4. 前記第２の接触面と前記第３の接触面は、「Ｖ」状をなすように斜めに形成される
   ことを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置。
5. 前記第２の接触面と前記第３の接触面間の境界部分には中央境界部が形成されて、
   前記中央境界部は、前記第２の接触面と前記第３の接触面の間を連結する平面を形成する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置。
6. 前記固定子と前記可動子間の電気的連結は、前記第１の固定接点に前記第１の接触面が接触して、前記第２の固定接点に前記第２の接触面と前記第３の接触面がそれぞれ接触する３点接触形態からなる
   ことを特徴とする、請求項１に記載のリレー装置。

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