(57)【要約】【課題】固定接点及び可動接点の寸法等を大きくすることなく、両接点間のバウンスで発生するアークによる消耗が防止された電磁継電器を提供することである。【解決手段】ハウジング２１，２２に取り付けられた固定接点部４０，４１と；ハウジングにより固定接点部に接離可能に支持された可動接点部４５，４６と； 電磁作用により可動接点部を固定接点部に接触させる励磁手段３０，６０，６１と；可動接点部に、固定接点部に接近する方向と反対方向の減衰力を加えるダンパ手段６５と；から成る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取り付けられた固定接点部と、
前記ハウジングにより前記固定接点部に接離可能に支持された可動接点部と、
電磁作用により前記可動接点部を前記固定接点部に接触させる励磁手段と、
前記可動接点部に、前記固定接点部に接近する方向と反対方向の減衰力を加えるダンパ手段と、
から成ることを特徴とする電磁継電器。
【請求項２】
前記固定接点部に対して該可動接点部は前記励磁手段と反対側に配置され、該励磁手段により前記可動接点部の移動方向前方から引かれる請求項１に記載の電磁継電器。
【請求項３】
前記可動接点部は前記固定接点部と前記励磁手段との間に配置され、該励磁手段により該可動接点部の移動方向後方から押される請求項１に記載の電磁継電器。
【請求項４】
前記ダンパ手段は、その内周部が前記可動接点部に取り付けられ、その外周部が前記ハウジングに接触し、空気室を持つ容器形状のダイアフラムから成る請求項２又は３に記載の電磁継電器。
【請求項５】
前記ダンパ手段は、前記可動接点部の移動時にのみ減衰力を加える請求項４に記載の電磁継電器。
【請求項６】
前記励磁手段は、前記可動接点部に結合された磁性のプランジャと、前記ハウジングに保持されたコア及びコイルとから成る請求項５に記載の電磁継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気回路中に挿入され、電流を継電又は遮断する電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流を継電又は遮断するためにオン及びオフされる電磁継電器（リレー）の一種にブランジャ形電磁継電器がある。従来のブランジャ形電磁継電器（特許文献１参照）は、図７に示すように、ケース１００に固定された固定接点１０２と、ケース１００により軸方向に移動可能に支持されたプランジャ１０４に取り付けられた可動接点１０６と、プランジャ１０４を吸引するコア１１０及びコイル１１１とを含む。オン時はコイル１１１に電流を流して吸引力により可動接点１０６を移動させ、オフ時は吸引力を解除しバネ１１３により当初の位置に戻す。
【特許文献１】特開２００１−１７６３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電磁継電器では、可動接点１０６の固定接点１０２への接触時（衝突時）に発生するバウンスによりアークが発生し、固定接点１０２及び可動接点１０６が消耗することがある。消耗量が多いと、確実な接触を確保するためには固定接点１０２及び可動接点１０６の寸法を大きくしたり、プランジャ１０４のストローク量を大きくする等の対策が必要になり、その分電磁継電器が大きくなる。さりとて、固定接点１０２及び可動接点１０６の寸法を大きくしなければ、消耗量が設計予想値を超えた場合、両者の導通不良や溶着等の問題が発生することがある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、固定接点部及び可動接点部の寸法等を大きくすることなく、バウンスで発生する両接点間のアークによる消耗が防止された電磁継電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の発明者は、可動接点部に固定接点部に接近する方向と反対方向の減衰力を加え、可動接点部の固定接点部への接触時の衝突を緩和することを思い付いて、本発明を完成した。
【０００６】
本発明による電磁継電器は、請求項１に記載したように、ハウジングに取り付けられた固定接点部と；ハウジングにより固定接点部に接離可能に支持された可動接点部と；電磁作用により可動接点部を固定接点部に接触させる励磁手段と；可動接点部に、固定接点部に接近する方向と反対方向の減衰力を加えるダンパ手段と；から成る。
【０００７】
この電磁継電器は、励磁手段が可動接点部を固定接点部に接触又は固定接点部から離反させることにより継電又は遮断され、可動接点部の固定接点部への接触時はダンパ手段が励磁手段の励磁力と反対方向の減衰力を可動接点部に加えて衝突を緩和する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる電磁継電器によれば、励磁手段の励磁力と反対方向の減衰力を発生するダンパ手段により可動接点部の固定接点部への衝突が緩和されるので、両接点部の接触時におけるバウンスの発生が防止される。その結果、アークの発生による接点の消耗を防止できる。しかも、バウンスを防止するために固定接点部及び／又は可動接点部の寸法やプランジャのストロークを大きくする必要がない。
【０００９】
請求項２の電磁継電器によれば、固定接点部に対して可動接点部は励磁手段と反対側に配置され励磁手段で可動接点部を吸引しているので、高圧系と低圧系を容易に分離することができる。請求項３の電磁継電器によれば、可動接点部が固定接点部と励磁手段との間に配置され励磁手段で可動接点部を押す構造となっており、固定接点部を上方に設置すれば外部への出力の取り出しが容易となる。
【００１０】
請求項４の電磁継電器によれば、ダンパ手段が容器形状のダイアフラムから成るので、周辺部材と共同して空気室を形成でき、所望の減衰作用が得られる。請求項５の電磁継電器によれば、ダンパ手段は可動接点部の移動時しか減衰力を加えないので、励磁手段よる可動接点部の引き又は押しを殆ど妨げない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（イ）電磁継電器の用途に特別の制約はなく、電気自動車やハイブリッド車のメイン回路やエアコンインバータ等のコンポーネントの回路用に使用できる。
【００１２】
電磁継電器は固定された固定接点部、移動可能な可動接点部、可動接点部を付勢する励磁手段及び可動接点部に減衰力を与えるダンパ手段を含む。固定接点部、可動接点部及び励磁手段の相対位置関係としては、可動接点部と励磁手段との間に固定接点部が配置される場合と、固定接点部と励磁手段との間に可動接点部が配置される場合とがある。
【００１３】
（ロ）固定接点部は一対の固定接点とこれを保持する保持部材とを有する。保持部材はハウジングに取り付けられ、これに固定接点が所定距離離れて取り付けられている。各固定接点は外部の配線や機器に接続される。可動接点部は一対の可動接点とこれを保持する保持部材とを有し、保持部材は軸部と穴部を備えた板部とを含む。軸部はハウジングにより軸方向に移動可能に支持されている。板部の穴部に一対の可動接点が離れて取り付けられ、軸方向（高さ方向）で上記一対の固定接点と対向している。各可動接点が各固定接点に接触すると、可動接点により両固定接点間が導通される。
【００１４】
（ハ）励磁手段
励磁手段は磁性のプランジャと、ハウジングに固定されたコア及びコイルとを含む（請求項７参照）。可動接点部と励磁手段との間に固定接点部が配置された場合、励磁手段は電磁作用により可動接点部を固定接点部に向かって前方から引く（請求項２参照）。この場合、固定接点部を下方に、可動接点部を上方に配置することが望ましい。また、固定接点部と励磁手段との間に可動接点部が配置された場合、励磁手段は可動接点部を後方から押す（請求項３参照）。この場合、可動接点部を下方に、固定接点部を上方に配置することが望ましい。
【００１５】
（ニ）ダンパ手段
ダンパ手段は、可動接点部の固定接点部への接触時にその衝突を緩和するために設けられ、可動接点が固定接点に接近する方向と反対方向の減衰力を可動接点部に与える。内部に空気などの流体を蓄え、可動接点部の移動速度に比例した減衰力を可動接点部に加える。よって、可動接点部の停止時は減衰力を加えず、可動接点部の移動時即ち励磁手段の作動時のみに加え、その大きさは可動接点部の移動につれて増加する（請求項５参照）。
【００１６】
ダンパ手段は励磁手段の作用に抗するものであるので、可動接点部と一体又は励磁手段と一体に配置することが望ましい。ゴム等変形可能な材料から成り、その内周部が可動接点部に係止され、外周部がハウジングに係止されたダイアフラムから成ることができる（請求項４参照）。内部に空気などを蓄えるために容器形状を持ち、周辺部材と共同して空気室を区画する。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。これらは、本発明の電磁継電器がハイブリッド車の電源装置に適用されたものである。
【００１８】
＜第１実施例＞
（構成）
図１に示すように、ハイブリッド車の直流電源１０と、コンデンサ１６を備え直流を交流に変換するインバータ１５との間に高位配線１１及び低位配線１２が延びている。高位配線１１中に第１電磁継電器２０が挿入され、これと並列に第２電磁継電器２２及びレジスタ２３が直列に配置されている。低位配線１２中に第３電磁継電器２５及び電流センサ２６が直列に挿入されている。
【００１９】
第１電磁継電器２０を図２から図５に示す。このブランジャ形電磁継電器２０はケース２２と、シャフト２５及びプランジャ３０と、ステーショナリホルダ４０及びステーショナリコンタクト４１と、ムービングホルダ４５及びムービングコンタクト４６と、コア６０及びコイル６１とを含む。以下個々について詳述する。シャフト２５の上端にインシュレータ２７が嵌合され、シャフト２５の下端は磁性のプランジャ３０に挿入され、プランジャ３０がプレート３３により上下動可能に保持されている。シャフト２５及びインシュレータ２７が軸部を構成する。
【００２０】
一対の細長い矩形状のステーショナリホルダ４０の一端に一対のステーショナリコンタクト４１が取り付けられ、その他端はポール３６の外方に延びている。ステーショナリホルダ４０の上方に導電性で細長い矩形状のムービングホルダ４５がステーショナリホルダ４０と直交する方向に配置され、その中央部のムービングコンタクト４６がインシュレータ２７の上端に当接している。その中央部と上方のカバー４７との間に配置されたバネ４８によりムービングホルダ４５は下方に付勢されている。ケース２１とケース２２とがハウジングを構成している。
【００２１】
ムービングホルダ４５に取り付けられたムービングコンタクト４６は、高さ方向で上記ステーショナリコンタクト４１と対向し、所定のギャップｇを形成している。二組のマグネット対５１がステーショナリコンタクト４１とムービングコンタクト４６との間のギャップｇを横切る方向（図２で紙面と垂直方向）に磁力線を発生している。
【００２２】
中空円柱状のプランジャ３０の中空孔にシャフト２５が挿入され、外周面がプレート３３の中空孔にすきまを持ってゆるく嵌合されている。ケース２２及びプレート３３に保持されたボビン５７の中央部に磁性で円柱状のコア６０が配置され、その周りにコイル６１が巻かれている。図５に拡大して示すように、プランジャ３０の下端のテーパ状の凸部３０ａがコア６０の上端のテーパ状の凹部６０ａに対向し、両者間にリターンスプリング６３が配置されている。
【００２３】
シャフト２５上に、ゴム製で中空円板部６６ａ、円筒部６６ｂ及びフランジ部６６ｃを含む容器形状のダイアフラム６５が取り付けられている。中空円板部６６ａはシャフト２５のフランジ２５ａとプランジャ３０との間に挟まれ、円筒部６６ｂはこれに対して直角を成して下方に延び、フランジ部６６ｃはプレート３３の上面に接触している。プランジャ３０、中円板部６６ａ、円筒部６６ｂ及びプレート３３が環状で断面矩形状の空気室６７を区画している。ボビン５７の上面には半径方向に延び空気室６７に連通した四本の空気抜き溝（不図示）が互いに９０度を成すように形成されている。なお、空気抜き溝はプレート３３の下面に形成しても良い。
【００２４】
（作用）
図１において、このブランジャ形電磁継電器２０を含む電源装置のコンデンサ１６を充電するときは第１継電器２０をオフ、第２継電器２２をオン、第３継電器２５をオンする。所定時間経過しコンデンサ１６の充電が完了した後、第１継電器をオン、第２継電器２２をオフ、第３継電器２５をオンする。レジスタ２３により投入時の電流が制限されるため、第２継電器２２の電流容量は第１継電器２０のそれよりも小さくてよい。
【００２５】
図２から図４において、電磁継電器２０のオフ状態では、ムービングホルダ４５はバネ４８より下方に付勢され、プランジャ３０、シャフト２５及びインシュレータ２７がリターンスプリング６３により上方に付勢され、両方の付勢力が釣り合って静止している。ムービングコンタクト４６はステーショナリコンタクト４１から離れている。コイル６１に電流を流すと、電磁作用によりコア６０がプランジャ３０を下方に引きつける。リターンスプリング６３の付勢力に抗して、プランジャ３０、シャフト２５、ダイアフラム６５及びインシュレータ２７が一体的に下方に移動し、バネ４８の付勢力によりムービングホルダ４５がこれに追従する。
【００２６】
プランジャ３０が下降すると、ムービングコンタクト４６がステーショナリコンタクト４１に接触する。これにより電磁継電器２０がオンし、一対のステーショナリコンタクト４１がムービングコンタクト４６により導通される。プランジャ３０はシャフト２５の下端がコア６０の円筒溝底部に接触するまで下降し、これによりステーショナリコンタクト４１とムービングコンタクト４６との接触が確実なものになる。
【００２７】
シャフト２５の下降時はダイアフラム６５も一体的に移動し中空円筒部６６ａ及び円筒部６６ｂが変形し、空気室６７内の空気が圧縮される。その結果、ダイアフラム６５がシャフト２５及びムービングホルダ４５に上向きの減衰力を付与し、ムービングコンタクト４６のステーショナリコンタクト４１への接触時の衝突を緩和する。このように、ダイアフラム６５はエアダンパとなっている。
【００２８】
（効果）
このブランジャ形電磁継電器２０によれば、以下の効果が得られる。第１に、電磁継電器２０の作動が確実である。遮断時は、バネ４８によりムービングコンタクト４７及びその保持部材であるムービングホルダ４５，インシュレータ２７及びシャフト２５を下方に付勢し、リターンスプリング６３でプランジャ３０を上方に付勢している。リターンスプリング６３の付勢力の方がバネ４８のそれよりも大きいため、ステーショナリコンタクト４１とムービングコンタクト４６との遮断が確実である。また、継電時はコア６０及びコイル６１の電磁作用でプランジャ３０を下方に吸引する為、ステーショナリコンタクト４１とムービングコンタクト４６との接触が確実である。
【００２９】
第２に、ムービングコンタクト４６のステーショナリコンタクト４１への接触時におけるバウンスの発生が、ダイアフラム６５により防止される。即ち、コア６０及びコイル６１によるプランジャ３０の吸引力は、凸部３０ａと凹部６０ａとのすきまの大きさが小さくなるにつれて強くなり、ムービングコンタクト４６がステーショナリコンタクト４１に接触する。
【００３０】
一方、シャフト２５の下降につれてダイアフラム６５の中空円板部６６ａ及び円筒部６６ｂが変形し、空気室６７内の空気が圧縮される。空気室６７内の圧力は次第に増加し、ムービングコンタクト４６の速度変化が最大となる、ステーショナリコンタクト４１への接触時に最大となる。エアダンパたるダイアフラム６５の減衰力はムービングコンタクト４６の移動速度に比例するからである。よって、ムービングコンタクト４６のステーショナリコンタクト４０への衝突が緩和される。
【００３１】
なお、ダイアフラム６５の減衰力はムービングコンタクト４６の移動速度が小さい間は小さいので、コア６０によるプランジャ３０の吸引を妨げることは殆んどない。また空気室６７はプレート３３の表面に形成したエア抜き溝を介して外界と連通されており、室内の圧力が上昇しすぎる心配はない。
【００３２】
なお、シャフト２５の上方にインシュレータ２７が結合されているので、ムービングコンタクト４６とステーショナリコンタクト４１の接触時に高圧系と低圧系とを分離することができる。
【００３３】
＜第２実施例＞
図６に示す第２実施例では、上方の固定接点部７０と下方の励磁手段７５との間に可動接点部８０が配置され、可動接点部８０にダンパ手段８５が取り付けられている。詳述すると、固定接点部７０では一対のステーショナリコンタクト７１が取り付けられたステーショナリホルダ７２がケース７３に固定されている。励磁手段７５はプランジャ７６、コア９２及びコイル７８を含む。
【００３４】
可動接点部８０はムービングコンタクト８１、ムービングホルダ８２及びシャフト８４を含む。ムービングホルダ８２はシャフト８４の上端から少し下方の部分に軸方向に移動可能に取り付けられ、シャフト８４の上端にダンパ８５が固定されている。ダンパ８５は円形状の中空円板部８５ａ、円筒部８５ｂ及び係止部８５ｃを含み、中空円板部８５ａがシャフト８４の上端のフランジ部８４ｂに固定されている。係止部８５ｃとカバー７４とのすきまを通ってダンパ８５内に空気が出入り可能である。
【００３５】
シャフト８４のフランジ部８４ａとムービングホルダ８２の内周縁との間にバネ８７が配置されている。プレート９１にコア９２が取り付けられ、プランジャ７６とコア９２との間にリターンスプリング９３が配置されている。
【００３６】
遮断時はリターンスプリング９３の作用によりプランジャ７６は下降しており、バネ８７の付勢力でムービングホルダ８２はシャフト８４のフランジ部８４ｂに当接している。シャフト８４でプランジャ７６と一体化されたムービングホルダ８２が下降しており、ムービングコンタクト８１はステーショナリコンタクト７１から下方に離れている。
【００３７】
継電時はコア９２及びコイル７８によりプランジャ７６が上方に移動され、シャフト８４を介してムービングホルダ８２が上方に押し上げられ、ムービングコンタクト８１がステーショナリコンタクト７１に接触する。このとき、ダンパ８５の中空円板部８５ａ及び円筒部８５ｂが変形し、内部の空気が圧縮される。その結果、ムービングホルダ８２に下向きの減衰力を加え、ムービングコンタクト８１のステーショナリコンタクト７１への衝突を緩和する。
【００３８】
この電磁継電器によれば、上記電磁継電器２０の第１及び第２の効果と同様の効果が得られる。加えて、固定接点部７０を上方に、可動接点部８０を中間に、励磁手段７５を下方に配置しているので、外部端子への取り出しが容易な構造にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例がハイブリッド車の電源装置に適用された例を示す回路説明図である。
【図２】本発明の第１実施例（電磁継電器）を示す正面断面図で、図４のＸ−Ｘ断面図に相当する。
【図３】図２と９０度異なる正面断面図である。
【図４】同じく平面図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す図１に対応する正面断面図である。
【図７】従来例の正面断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０：直流電源                  ２０：電磁継電器
２２：ケース                    ２５：シャフト
２７：インシュレータ            ３０：プランジャ
４０：ステーショナリホルダ      ４１：ステーショナリコンタクト
４５：ムービングホルダ          ４６：ムービングコンタクト
６０：コア                      ６１：コイル
６５：ダイアフラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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