特開 2024-171589 リレー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171589

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】リレー

(51)【国際特許分類】

   H01H 50/16 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01H50/16 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088675

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 暁

(57)【要約】

【課題】リレーの振動を抑制し得る技術を提供すること。
【解決手段】本明細書が開示するリレーは、固定接点と、固定接点に対して進退可能に構成された可動接触子と、可動接触子の進退方向において、可動接触子を介して対向配置された第１ヨーク及び第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとの間に設けられる樹脂層と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定接点と、
前記固定接点に対して進退可能に構成された可動接触子と、
前記可動接触子の進退方向において、前記可動接触子を介して対向配置された第１ヨーク及び第２ヨークと、
前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間に設けられる樹脂層と、
を備えるリレー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、電流経路を遮断するリレーに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、２には、電流経路を遮断するリレーが開示されている。これらのリレーは、２つの固定接点と、２つの可動接点を有する可動接触子と、可動接触子を挟むように設けられた一対のヨークと、を備える。一対のヨークは、当該ヨークの長手方向の一端及び他端において対向する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１９／１８１４６９号

【特許文献2】特開２０１２－１９９１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

リレーは、様々な磁性部材（例えば、リレー開閉用のコイル、消弧用の磁石等）を備える。このような磁性部材の影響で、ヨークの一端側と他端側とに作用する磁力が異なる場合がある。このような状況でリレーがオンして可動接触子に電流が流れると、一対のヨークの間において、ヨークの一端側と他端側とで大きさの異なる電磁力が生じ得る。このような大きさの異なる電磁力が生じると、ヨークに曲げモーメントが生じる。この曲げモーメントによって、リレーに振動等が生じる。

【0005】

本明細書では、リレーの振動を抑制し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示するリレーは、固定接点と、前記固定接点に対して進退可能に構成された可動接触子と、前記可動接触子の進退方向において、前記可動接触子を介して対向配置された第１ヨーク及び第２ヨークと、前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間に設けられる樹脂層と、を備える。

【0007】

上記のような曲げモーメントは、ヨークの一端側と他端側との電磁力の差分に起因して生じる。具体的には、このような電磁力の差分はヨークの一端側と他端側とのいずれか一方において生じる。第１ヨークと第２ヨークとの少なくとも一方は、上記の電磁力の差分によって、第１ヨークと第２ヨークとが接触する方向に移動する。この結果、第１ヨークと第２ヨークとが接触しながら上記の電磁力の差分がヨークに働き、ヨークに曲げモーメントが生じる。

【0008】

上記の構成によると、第１ヨークと第２ヨークとの間には樹脂層が設けられる。従って、電磁力の差分によって第１ヨークと第２ヨークとが接触する方向に移動すると、第１ヨークと第２ヨークとは樹脂層に接触する。第１ヨーク及び第２ヨークが樹脂層に接触した状態で上記の電磁力の差分がヨークに働くと、ヨークは、固体である樹脂層から、当該電磁力の差分に対する反力を受ける。すると、ヨークに働く電磁力の差分と、樹脂層から受ける反力と、が互いに打ち消しあうことで、ヨークに曲げモーメントが生じにくくなる。従って、リレーの振動を抑制し得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】リレーの縦断面図を示す。

【図2】リレーの横断面図を示す。

【図3】図３（ａ）は、実施例の一対のヨークと可動接触子の拡大図を示し、図３（ｂ）は、比較例の一対のヨークと可動接触子の拡大図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書は、リレー１０を開示する。リレー１０は、例えば、バッテリと、駆動用のモータと、バッテリの出力電力をモータの駆動電力に変換する電力変換装置と、を有する電動車両に搭載される。リレー１０は、バッテリと電力変換装置との間に設けられる。電動車両のスイッチがオンされると、リレー１０が閉じて、バッテリ、電力変換装置、及びモータが互いに電気的に導通する。電動車両のスイッチがオフされると、リレー１０が開き、バッテリ、電力変換装置、及びモータが互いに電気的に分離される。

【0011】

図１に示されるように、リレー１０は、接点装置１００と電磁石装置２００とを備える。即ち、リレー１０は、いわゆる電磁リレーである。

【0012】

接点装置１００は、固定端子１１０と、可動接触子１２０と、上ヨーク１３０と、下ヨーク１４０と、ばね１５０と、を備える。固定端子１１０は、その先端部に固定接点１１２を有する。固定接点１１２と、可動接触子１２０と、上ヨーク１３０と、下ヨーク１４０とは、ケース１０２内に収容されている。

【0013】

可動接触子１２０は、固定端子１１０に対して、図１のＺ軸負の方向に配置されている。可動接触子１２０は、固定接点１１２に対して進退可能に構成されている。即ち、可動接触子１２０は、Ｚ軸方向（即ち上下方向）に移動可能に構成されている。可動接触子１２０の上面には、固定接点１１２に対向する位置に可動接点（図示省略）が設けられている。可動接触子１２０が上方向に移動して、固定接点１１２と可動接点とが接触することによって、リレー１０が閉じる（即ち導通する）。

【0014】

可動接触子１２０の進退方向（即ち上下方向）には、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０が設けられている。具体的には、上ヨーク１３０は、可動接触子１２０の上面（即ち可動接点が設けられた面）に対向している。下ヨーク１４０は、可動接触子１２０の下面（即ち可動接点が設けられた面と反対側の面）に対向している。即ち、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０は、可動接触子１２０を介して対向配置されている。下ヨーク１４０の下面には、ばね１５０が接続されている。

【0015】

また、図２に示されるように、下ヨーク１４０は、可動接触子１２０の幅方向（即ちＹ軸方向）の一方側において、上ヨーク１３０に対向する第１端１４２と、可動接触子１２０の幅方向（即ちＹ軸方向）の他方側において上ヨーク１３０に対向する第２端１４４と、を有する。即ち、第１端１４２及び第２端１４４は、上ヨーク１３０に向かって突出している。

【0016】

また、ケース１０２には、Ｙ軸方向の両端に永久磁石１６０が収容されている。永久磁石１６０は、可動接点と固定接点１１２との接触の際に発生するアークを消弧するために設けられる。図２の矢印に示されるように、永久磁石１６０によって、図２の右側から左側の方に向く磁界が形成される。

【0017】

図１に示されるように、電磁石装置２００は、励磁用巻線２０４と、固定鉄心２０６と、可動鉄心２０８と、を備える。励磁用巻線２０４と、固定鉄心２０６と、可動鉄心２０８とは、ケース２０２に収容されている。図１では、電磁石装置２００の一部の構成の記載を省略しており、その詳細な説明を省略する。

【0018】

固定鉄心２０６と可動鉄心２０８とは、励磁用巻線２０４により生じる磁束を通す磁路を形成する。励磁用巻線２０４に電流が流れると、固定鉄心２０６と可動鉄心２０８とが互いに異極性になり、可動鉄心２０８が上方向に移動する。

【0019】

励磁用巻線２０４に電流が流れると、励磁用巻線２０４の周りには磁界が生じる。即ち、図２に示されるように、励磁用巻線２０４に電流が流れると、図２の下側から上側の方に向く磁界が形成される。

【0020】

可動鉄心２０８の上側端部は、ばね１５０を介して下ヨーク１４０に対向している。励磁用巻線２０４に電流が流れて可動鉄心２０８が上方向に移動すると、ばね１５０が上方向に加圧される。ばね１５０が上方向に加圧されると、下ヨーク１４０が上方向に移動する。下ヨーク１４０が上方向に移動すると、可動接触子１２０の可動接点が固定接点１１２と接触する（即ちリレー１０が閉じる）。この結果、２個の固定端子１１０，１１０の間には、可動接触子１２０を通って電流が流れる。即ち、バッテリから電力変換装置に電力が供給される状態になる。

【0021】

また、リレー１０が閉じて可動接触子１２０に電流が流れると、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０には磁束が通る。従って、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０が磁化されて、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０が互いに引き合う力が生じる。

【0022】

一方、可動接触子１２０に電流が流れると、当該電流と、ヨーク１３０，１４０の周囲の磁界と、によって、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間に電磁力が生じる。ばね１５０による加圧力と、上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０が互いに引き合う力と、の和が、上記の電磁力よりも大きいと、可動接触子１２０が固定接点１１２から離れない。従って、ヨーク１３０，１４０が設けられていない場合と比較すると、可動接触子１２０と固定接点１１２との接触を確実にすることができる。

【0023】

また、上記の通り、本実施例のリレー１０は、電力変換装置を備える電動車両に搭載される。電動車両は、リレー１０が閉じているときに走行する。電動車両が走行するときには、バッテリの出力電力が電力変換装置によって変換されて、モータに供給される。電力変換装置は、スイッチング素子の動作によって、バッテリの出力電力をモータの駆動電力に変換する。スイッチング素子の動作によって、その周波数によって変動するリプル電流がリレー１０（即ち可動接触子１２０）に流れる。この変動するリプル電流と、ヨーク１３０，１４０の周囲の磁界と、によって、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間に、変動する電磁力が生じる。この電磁力は、可動接触子１２０を流れる電流の大きさ、及び、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間の磁界の大きさに依存する。

【0024】

本実施例の構成では、永久磁石１６０によって形成される磁界と、励磁用巻線２０４に流れる電流によって生じる磁界と、の影響で、Ｙ軸方向の一方側（即ち下ヨーク１４０の第１端１４２側）と他方側（即ち下ヨーク１４０の第２端１４４側）との磁界の大きさが異なる。従って、Ｙ軸方向の一方側と他方側とで磁界の大きさが異なるので、例えば可動接触子１２０にリプル電流が流れると、Ｙ軸方向の一方側に生じる電磁力と、Ｙ軸方向の他方側に生じる電磁力と、が異なる。図２の例では、右側（即ち下ヨーク１４０の第２端１４４側）の磁界の大きさは、左側（即ち下ヨーク１４０の第１端１４２側）の磁界の大きさよりも大きい。このように、左右で大きさの異なる電磁力が生じると、当該電磁力の大きさの差によってヨーク１３０、１４０に曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントに起因して、リレー１０には振動が生じる。

【0025】

そこで、本実施例のリレー１０では、図３（ａ）に示されるように、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間には樹脂層１７０が設けられている。

【0026】

ここで、図３（ｂ）に示されるように、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間に樹脂層１７０が設けられない比較例を想定する。この比較例では、第１端１４２側と第２端１４４側のそれぞれに生じる電磁力の差分によって、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０とが接触する方向に移動する。この結果、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０とが接触しながら電磁力の差分がヨーク１３０，１４０に働く。この結果、ヨーク１３０，１４０に曲げモーメントが生じて、リレー１０に振動が生じ得る。

【0027】

一方、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間に樹脂層１７０が設けられる本実施例の構成によると、第１端１４２側と第２端１４４側のそれぞれに生じる電磁力の差分によって、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０とが接触する方向に移動する。このとき、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０とは樹脂層１７０に接触する。上ヨーク１３０及び下ヨーク１４０が樹脂層１７０に接触した状態で電磁力の差分がヨーク１３０，１４０に働くと、ヨーク１３０，１４０は、固体であり、かつ、空気よりも弾性率の高い樹脂層１７０から、電磁力の差分に対する反力を受ける。ヨーク１３０，１４０に働く電磁力の差分と、樹脂層１７０から受ける反力と、が互いに打ち消しあうことで、ヨーク１３０，１４０に曲げモーメントが生じにくくなる。従って、リレー１０の振動を抑制し得る。

【0028】

なお、樹脂の透磁率は、空気の透磁率と同じである。従って、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間に樹脂層１７０が設けられている場合と、樹脂層１７０が設けられていない場合と、では、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間の引き合う力の大きさは変わらない。従って、上ヨーク１３０と下ヨーク１４０との間の引き合う強さを弱めることなく、リレー１０の振動を抑制することができる。

【0029】

実施例の下ヨーク１４０、上ヨーク１３０が、それぞれ、本技術の「第１ヨーク」、「第２ヨーク」の一例に相当する。

【符号の説明】

【0030】

１０：リレー、１００：接点装置、１０２：ケース、１１０：固定端子、１１２：固定接点、１２０：可動接触子、１３０：第１ヨーク、１４０：第２ヨーク、１５０：ばね、１６０：永久磁石、１７０：樹脂層、２００：電磁石装置、２０２：ケース、２０４：励磁用巻線、２０６：固定鉄心、２０８：可動鉄心

【図1】

【図2】

【図3】