(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の電磁コイルの一の電磁力によって可動接点部材を一方向に駆動すると共に、スプリングの弾性力によって前記可動接点部材を他方向に駆動して、前記可動接点部材を前記固定接点部材と当接、離間する継電器において、
前記可動接点部材を前記固定接点部材に当接するよう駆動したときに、前記可動接点部材と前記固定接点部材が当接しない領域の少なくとも一部では、前記スプリングの弾性力、または前記一の電磁コイルの電磁力に加えて、前記可動接点部材に制動力を作用させ移動速度を低減する減速手段を備え、前記減速手段を有する部分よりも前記可動接点部材が前記固定接点部材に近づく領域には、前記スプリングの弾性力、または前記一の電磁コイルの電磁力の他には前記可動接点部材に制動力を作用させて移動速度を低減する手段を備えないことを特徴とする継電器。
【請求項２】
請求項１に記載の継電器において、
前記減速手段は、摩擦抵抗を用いて、前記可動接点部材の移動速度を低減することを特徴とする継電器。
【請求項３】
請求項１に記載の継電器において、
前記可動接点部材は収納部材に収納されており、前記可動接点部材と前記収納部材の少なくても一方には突起が備えられ、他方には前記突起が移動できるガイドが備えられ、前記可動接点部材と前記固定接点部材の当接しない部分では、前記ガイドの軸線の傾きが、前記可動接点部材の移動方向と異なる部分を有しており、前記可動接点部材と前記固定接点部材の当接する直前の部分では、前記ガイドの軸線の傾きが、前記可動接点部材の移動方向と平行していることを特徴とする継電器。
【請求項４】
請求項３に記載の継電器において、
前記突起は少なくても１個備えられており、前記ガイドも少なくても１個備えられていることを特徴とする継電器。
【請求項５】
請求項３に記載の継電器において、
前記突起の断面は楕円形をしていることを特徴とする継電器。
【請求項６】
請求項１に記載の継電器において、
前記減速手段は、電磁力を用いて、前記可動接点部材の移動速度を低減することを特徴とする継電器。
【請求項７】
請求項６に記載の継電器において、
前記一の電磁コイルが、前記可動接点部材と前記固定接点部材に備えられており、二の電磁コイルが、前記可動接点部材と前記固定接点部材の当接しない部分に備えられ、前記二の電磁コイルは、前記一の電磁コイルとは反対向きに巻回されていることを特徴とする継電器。
【請求項８】
請求項６に記載の継電器において、
前記一の電磁コイルが、前記可動接点部材と前記固定接点部材に備えられており、前記二の電磁コイルが、前記可動接点部材と前記固定接点部材の当接しない部分に備えられ、前記二の電磁コイルは、前記一の電磁コイルとは同じ向きに巻回されていて、反対向きに電流が流れることを特徴とする継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁継電器は電動式スイッチ装置であって自動車の電装部品などに使用されている。一般的な接点式電磁継電器について説明する。
【０００３】
電磁継電器は、電気回路にあって外部端子と接続した固定接点と、固定接点と当接、離間する可動接点を有している。可動接点はロッドの一端と連結し、ロッドの他端はプランジャと連結して連動して、可動接点部材を形成する。プランジャは固定鉄心と共に一の電磁コイルの内側にあって、プランジャと固定鉄心の間にはスプリングが設置されている。
【０００４】
電磁継電器をオンにすると、一の電磁コイルが通電してプランジャと固定鉄心が磁化され、プランジャは固定鉄心に吸引される。プランジャと連動した可動接点も移動して、固定接点と当接することで電気回路が導通する。ここで、固定接点と固定鉄心を固定接点部材とする。
【０００５】
電磁継電器をオフにすると、一の電磁コイルの通電が停止してプランジャと固定鉄心の間の吸引力が消滅する。プランジャはスプリングによって固定鉄心から引き離され、プランジャと連動した可動接点も移動して、固定接点と離間することで電気回路が遮断する。
【０００６】
電気自動車やハイブリッド自動車等に車載される電磁継電器には大きな電流が流れることから、電磁継電器をオンにして可動接点と固定接点が当接する直前と、オフにして可動接点と固定接点が離間した直後と、オン状態において走行による車両振動が生じたときに、可動接点と固定接点の間に隙間が微小な領域（以下、アーク発生領域と呼ぶ）が生じて、アークが発生する恐れがある。特に、電磁継電器がオン状態において走行による車両振動が生じたときのアークを防止するため、可動接点と固定接点の間には十分大きな吸引力を働かせている。
【０００７】
そのため、電磁継電器をオンにしたとき、可動接点部材の移動速度は必要以上に速くなり、可動接点部材と固定接点部材の衝突により、大きな衝突音と振動が発生することがある。また、電磁継電器をオフにしたときも、迅速に可動接点から固定接点を離間するため、強いスプリングを設置しており、プランジャが電磁継電器の底面に設置しているストッパ面と衝突して停止するとき、大きな衝突音と振動が発生することがある。
【０００８】
この種の衝突音や振動を低減する装置として以下の特許文献１記載のものが知られている。この特許文献１記載の装置は、プランジャまたはストッパ面に弾性部材を取り付けており、プランジャとストッパ面の衝突を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００４−２０７１３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記特許文献１記載の装置では、電磁継電器をオフにしたとき、プランジャとストッパ面の衝突による衝突音と振動は低減するものの、電磁継電器をオンにしたとき、可動接点部材と固定接点部材の衝突による衝突音と振動には効果がない。また弾性部材として主に用いられるゴムは劣化や環境により著しく弾性係数が変動するため、安定した低減効果が得られない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、可動接点を固定接点に当接するよう駆動したときに、可動接点部材と固定接点部材が当接しない領域の少なくても一部では、スプリングの弾性力、または一の電磁コイルの電磁力に加えて、可動接点部材に制動力を作用させ移動速度を低減する減速手段を備え、減速手段を有する部分よりも可動接点部材が固定接点部材に近づく領域には、スプリングの弾性力、または一の電磁コイルの電磁力の他には可動接点部材に制動力を作用させて移動速度を低減する手段を備えていないこととする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電磁継電器をオンにしたとき、安定して可動接点部材と固定接点部材の衝突音と振動を低減できる。また、従来の継電器と比較して、アーク発生領域内においては、可動接点部材に働く吸引力および離間力はほぼ同等であり、アークの発生も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電磁継電器を含む電源回路図
【図２】本実施の第１の形態に係る電磁継電器の断面図
【図３】本実施の第１の形態に係るプランジャの斜視図
【図４ａ】本実施の第１の形態に係るプランジャキャップを横から見た断面図
【図４ｂ】図４ａのＡ−Ａから見たプランジャキャップの断面図
【図５】本実施の第１の形態に係る電磁継電器をオンにしたとき、突起に働く力の方向を示した図
【図６】本実施の第１の形態に係る電磁継電器をオフにしたとき、突起に働く力の方向を示した図
【図７】本実施の第２の形態に係る電磁継電器の断面図
【図８】本実施の第２の形態に係る電磁継電器をオンにしたとき、プランジャに働く力の方向を示した図
【図９】本実施の第２の形態に係る電磁継電器をオフにしたとき、プランジャに働く力の方向を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１から図９を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る電磁継電器を含む電源回路の一部を示す電気回路図である。本発明における電磁継電器１は、バッテリパック２の一部として電源回路の途中にあるジャンクションボックス３に内蔵されバッテリ４からの電気をインバータやＤＣ／ＤＣコンバータへと流すブレーカ装置として機能している。
【００１５】
図２は本実施の形態に係る電磁継電器の断面図である。本実施の電磁継電器は、以下で詳述する一の電磁コイル５、コイルボビン６、プランジャ７、固定鉄心８、可動接点９、固定接点１０、プランジャキャップ１１、ストッパ１２、ロッド１３、一のスプリング１４、二のスプリング１５で構成されている。またプランジャ７と可動接点９を合わせて可動接点部材３１、固定鉄心８と固定接点１０を合わせて固定接点部材３２とする。
【００１６】
本実施の形態に係る電磁継電器は、円筒状のコイルボビン６に一の電磁コイル５を巻回しており、コイルボビン６は内側にプランジャ７と固定鉄心８を備えている。ここでコイルボビン６の軸方向を上下方向と定義すると、プランジャ７は上下に固定鉄心８と並んで配置されている。プランジャ７および固定鉄心８とコイルボビン６の間には、非磁性材料からなる円筒状のプランジャキャップ１１があって、プランジャ７と固定鉄心８の外径はそれぞれプランジャキャップ１１の内径と一致している。プランジャキャップ１１の底面にはストッパ１２があり、プランジャ７はプランジャキャップ１１の上下方向に、固定鉄心８とストッパ１２の範囲内で移動が可能である。プランジャ７と固定鉄心８の間には一のスプリング１４が配置されており、プランジャ７を固定鉄心８から引き離してストッパ１２に押し付ける方向に弾性力が働いている。可動鉄心９の下面には二のスプリング１５が配置されており、可動接点９を固定接点１０に押し付ける方向に力が働いている。
【００１７】
図３は本実施の第１の形態に係るプランジャ７を示した図である。プランジャ７の側面には少なくても一つの突起１６が備えられている。
【００１８】
図４ａは、本実施の第１の形態に係るプランジャキャップ１１を横から見た断面図であり、図４ｂは、図４ａのＡ−Ａから見た断面図である。プランジャキャップ１１の内面には少なくても一つのガイド１７が備えられており、突起１６が移動できる。ガイド１７は、可動接点９と固定接点１０が当接していない領域の少なくても一部、すなわちアーク発生領域外の一部において、軸線の傾きが可動接点部材３１の移動方向である上下方向とは異なっており、またアーク発生領域外よりも可動接点９が固定接点１０に近づく領域、すなわちアーク発生領域において、軸線の傾きが可動接点部材３１の移動方向である上下方向と同じになっている。
【００１９】
図５は、本実施の第１の形態に係る電磁継電器をオンにしたとき、突起１６に働く力の方向を示した図である。ガイド１７の軸線の傾きが上下方向とは異なる部分において、突起１６には、一の電磁コイル５による電磁力、二のスプリング１５による弾性力、より受ける上方向の力１８と、一のスプリング１４による弾性力、重力、より受ける下方向の力１９と、力１８、１９とは別の、突起１６とガイド１７の接触によって生じる摩擦力２０が、突起１６の移動方向とは反対方向に働く。また上方向の力１８はガイドの進行方向にベクトル分解される。その結果、突起１６を備えた可動接点部材３１の移動速度は低減する一方で、ガイド１７の軸線の傾きが上下方向である部分では、力１８、１９とは別の、摩擦力２０は働かない。よって、可動接点９と固定接点１０の間の吸引力は、同一サイズの電磁コイル、スプリングを有する電磁継電器と比較して同じであり、アークの発生を抑えることができる。
【００２０】
図６は本実施の第１の形態に係る電磁継電器をオフにしたとき、すなわち一の電磁コイル５の導電を停止したとき、突起１６に働く力の方向を示した図である。ガイド１７の軸線の傾きが上下方向とは異なる部分において、突起１６には、二のスプリング１５による弾性力、より受ける上方向の力２１と、一のスプリング１４による弾性力、重力、より受ける下方向の力２２と、力２１、２２とは別の、突起１６とガイド１７の接触によって生じる摩擦力２３が突起１６の移動方向とは反対方向に働く。また下方向の力２２はガイドの進行方向にベクトル分解される。その結果、突起１６を備えた可動接点部材３１の移動速度は低減する一方で、ガイド１７の軸線の傾きが上下方向である部分では、力２１、２２とは別の、摩擦力２３は働かない。よって、可動接点９と固定接点１０の離間力は、同一サイズの電磁コイル、スプリングを有する電磁継電器と比較して同じであり、アークの発生も抑えることができる。
【００２１】
プランジャ７に備えられた突起１６と、プランジャキャップ１１に備えられたガイド１７を２個以上設けることで、より大きな摩擦力２０、２３を発生させ、プランジャ７の移動速度の減速効果を高めることができる。
【００２２】
プランジャ７に備えられた突起１６の断面を円形を含めた楕円形にすることで、突起１６とガイド１７の摩擦による摩耗を低減することができる。
【００２３】
一のスプリング１４をプランジャ７および固定鉄心８に固定することで、ガイド１７の軸線の傾きが上下方向ではない部分では、一のスプリング１４が回転方向に捩れるため、捩りを戻す方向に力が働くことから、オフ時において、プランジャ７および可動接点９の移動速度を減速することができる。
【００２４】
なお、今回はプランジャ７に突起１６を備え、プランジャキャップ１１にガイド１７を備えて説明したが、プランジャ７にガイド１７を備え、プランジャキャップ１１に突起１６を備えた場合も効果は同じである。
【００２５】
また、今回はプランジャ７には、電磁継電器をオンにしたとき一の電磁コイル５による電磁力が働き、電磁継電器をオフにしたとき一のスプリング１４による弾性力が働くよう説明したが、プランジャ７には、電磁継電器をオンにしたき一のスプリング１４による弾性力が働き、電磁継電器１をオフにしたとき一の電磁コイル５による電磁力が働く場合も効果は同じである。
【００２６】
図７は本実施の第２の形態に係る電磁継電器の断面図である。アーク発生領域外において、プランジャ７と固定鉄心８の間に吸引力を働かせる一の電磁コイル５とは別の、二の電磁コイル２４を、プランジャ７と固定鉄心８の外側に配置する。
【００２７】
図８は本実施の第２の形態に係る電磁継電器をオンにしたとき、プランジャ７に働く力の方向を示した図である。ここで、二の電磁コイル２４は、一の電磁コイル５とは反対向きに電磁力２７が発生するよう、導線を巻回するか、電流の流す方向を決める。二の電磁コイル２４の内側の部分において、プランジャ７には、一の電磁コイル５による電磁力、二のスプリング１５による弾性力、より受ける上方向の力２５と、一のスプリング１４による弾性力、重力、より受ける下方向の力２６と、力２５、２６とは別の、二の電磁コイル２４によって生じる電磁力２７がプランジャ７の移動方向とは反対方向に働く。その結果、可動接点部材３１の移動速度は低減し、可動接点部材３１と固定接点部材３２の衝突は低減する。一方で、二の電磁コイル２４の内側ではない部分において、プランジャ７には、力２５、２６とは別の、電磁力２７は働かない。よって、可動接点９と固定接点１０の間の吸引力は、同一サイズの電磁コイル、スプリングを有する電磁継電器と比較して同じであり、アークの発生も抑えることができる。
【００２８】
なお、アーク発生領域よりも、アーク発生領域外の少なくても一部において、一の電磁コイル５の導線の巻回数が少ない部分を有する場合、電磁継電器をオンにしたとき、アーク発生領域外において、プランジャ７を固定鉄心８に吸引する方向に発生する一の電磁コイル５による電磁力が低減されるので、可動接点部材３１の移動速度を低減できる。一方で、アーク発生領域外での一の電磁コイル５による電磁力が低減することで、アーク発生領域においても、微弱ながら、可動接点部材３１の移動速度が低減される可能性があり、同一サイズの電磁コイル、スプリングを有する電磁継電器と比較して、アークの発生に対する効果は低くなる可能性がある。
【００２９】
同様に、アーク発生領域外の少なくても一部において、一の電磁コイル５が巻回されていない部分を有する場合、一の電磁コイル５で巻回されていない部分では、電磁継電器をオンにしたとき、アーク発生領域外において、プランジャ７を固定鉄心８に吸引する方向に発生する一の電磁コイル５による電磁力が発生しなくなる。一方で、アーク発生領域外での一の電磁コイル５による電磁力が発生しなくなることで、アーク発生領域においても、微弱ながら、可動接点部材３１の移動速度が低減される可能性があり、同一サイズの電磁コイル、スプリングを有する電磁継電器と比較して、アークの発生に対する効果は低くなる可能性がある。
【００３０】
なお、可動接点９のストローク距離を短くすれば、電磁継電器をオンしたときに、可動接点部材３１と固定接点部材３２の衝突時の移動速度を低減することができる。しかし、可動接点９と固定接点１０にはアークの発生を防ぐために一定の間隔が必要であり、本発明は、その間隔を保った上で、可動接点９の移動速度を低減するものである。
【００３１】
また、本発明におけるアーク発生領域の範囲とは、継電器の形状や大きさにより異なる。
【００３２】
以上、例をあげて本実施の形態を説明したが、今回の実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更については本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
1…継電器
5…一の電磁コイル
6…コイルボビン
7…プランジャ
8…固定鉄心
9…可動接点
10…固定接点
11…プランジャキャップ
14…一のスプリング
16…突起
17…ガイド
24…二の電磁コイル
【図１】
0005712718.tif 000002
【図２】
0005712718.tif 000003
【図３】
0005712718.tif 000004
【図４ａ】
0005712718.tif 000005
【図４ｂ】
0005712718.tif 000006
【図５】
0005712718.tif 000007
【図６】
0005712718.tif 000008
【図７】
0005712718.tif 000009
【図８】
0005712718.tif 000010
【図９】
0005712718.tif 000011