BR102013004976A2

BR102013004976A2 - Relé

Info

Publication number: BR102013004976A2
Application number: BRBR102013004976-0A
Authority: BR
Inventors: Yue Li; Bao Ting Liu; Jin Yun Gan; Chui You Zhou; Yong Wang; Xiao Ning Zhu
Original assignee: Johnson Electric Sa
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2015-06-23
Also published as: CN103295847B; JP6239248B2; US8773226B2; JP2013182890A; CN103295847A; US20130229245A1; DE102013101878A1

Abstract

Relé. O relé possui um dispositivo de acionamento que inclui uma porção de imã, dois eletroímãs, uma porção de garfo fixada aos elementos acima, e uma armadura de oscilação. A porção de imã inclui um imã permanente de ferrita polarizado em uma direção perpendicular a uma porção de garfo e uma superfície de apoio que faceia para longe da porção de garfo. Cada eletroímã inclui um núcleo de ferro fixado à porção de garfo e uma bobina enrolada nele. Os dois núcleos de ferro são arranjados em lados opostos da porção de imã. A armadura de oscilação inclui dois braços conectados entre si com um ângulo incluído formado entre eles e uma junção convexa dos dois braços. A junção convexa contata na superfície de apoio e a armadura de oscilação pivota em torno da junção convexa entre uma primeira posição e uma segunda posição na qual a armadura de oscilação contata um respectivo dos núcleos de ferro.

Description

“RELÉ” CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a dispositivos de acionamento e em particular, se refere a um dispositivo de acionamento eletromagnético usado em um relé.

CONHECIMENTO DA INVENÇÃO

Um dispositivo de acionamento para um relé biestável inclui uma placa oscilante conformada substancialmente em v e dois eletroímãs arranjados em lados opostos da placa oscilante. A placa oscilante é feita de material magnético e é rotativamente fixada no centro da mesma, de forma que a placa oscilante pode girar em tomo de seu centro. Quando um dos dois eletroímãs é energizado, ele gera um campo magnético para atrair uma extremidade da placa oscilante. Quando o outro eletroímã é energizado, a outra extremidade da placa oscilante é atraída para este eletroímã, fazendo com que a placa oscilante oscile. Deste modo, um contato móvel do relé que é conectado à placa oscilante é acionado para contatar ou separar de um contato estático, desta forma um relé fica em um estado ligado ou desligado. No entanto, em qualquer estado, um dos eletroímãs do relé precisa ser alimentado com energia. Isto toma um relé grande consumidor de energia.

Existe um desejo por um relé com um dispositivo de acionamento tendo um menor consumo de energia.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Desta maneira, em um aspecto da mesma, a presente invenção provê um relé, compreendendo: uma peça de contato estático compreendendo um contato estático; uma peça de contato móvel compreendendo um contato móvel; o dispositivo de acionamento para mover o contato móvel, um alojamento que aloja o contato estático, o contato móvel, e o dispositivo de acionamento; e uma haste de empurrar conectada ao contato móvel e arranjada para mover o contato móvel entre uma posição “desligada” onde o contato móvel é separado do contato estático e uma posição “ligada” onde o contato móvel se apoia contra o contato estático, em que o dispositivo de acionamento compreende: uma porção de garfo; uma porção de imã fixada à porção de garfo e compreendendo um imã permanente de ferrita polarizado ao longo de uma direção substancialmente perpendicular à porção de garfo e uma superfície de apoio que faceia para longe da porção de garfo; dois eletroímãs cada um compreendendo um núcleo de ferro fixado à porção de garfo e um bobina enrolada nele, os dois núcleos de ferro sendo arranjados em dois lados opostos da porção de imã; e uma armadura de oscilação compreendendo dois braços conectados entre si com um ângulo incluído formado entre eles e uma junção convexa dos dois braços, a junção convexa contatando contra a superfície de apoio de forma que a armadura de oscilação é capaz de pivotar em tomo da junção convexa entre uma primeira posição e uma segunda posição para contatar um respectivo núcleo de ferro, a armadura de oscilação sendo conectada à haste de empurrar para acionar a haste de empurrar.

Preferivelmente, a haste de empurrar é movida de maneira deslizante ao longo de uma ranhura no alojamento pela armadura de oscilação.

Preferivelmente, a armadura de oscilação compreende adicionalmente uma crista na junção convexa, e a porção de imã compreende uma ranhura na superfície de apoio que recebe a crista da armadura de oscilação.

Preferivelmente, a crista compreende uma superfície externa que contata a superfície de fundo da ranhura, a superfície externa da crista e a superfície de fundo da ranhura são arqueadas.

Preferivelmente, cada núcleo de ferro compreende uma superfície de retenção que faceia para longe da porção de garfo; na primeira ou na segunda posição, o correspondente braço contata a correspondente superfície de retenção e uma parte da superfície de apoio.

Preferivelmente, a porção de imã compreende adicionalmente uma placa de armadura, o imã permanente é sanduichado entre a porção de garfo e a placa de armadura, a ranhura é formada na placa de armadura.

Preferivelmente, cada núcleo de ferro possui uma seção transversal retangular, com um lado longo do mesmo arranjado próximo ao imã permanente enquanto o outro lado longo é remoto do imã permanente.

Preferivelmente, as duas bobinas dos eletroímãs são enroladas em direções opostas e são conectadas juntas em série.

Preferivelmente, a armadura de oscilação compreende adicionalmente uma junção côncava dos dois braços e uma fenda de posição na junção côncava, o alojamento compreende adicionalmente uma parte de localização parcialmente recebida na fenda de posição.

Preferivelmente, a peça de contato móvel compreende uma placa fixa fixada ao alojamento, uma placa móvel tendo uma extremidade na qual o contato móvel é fixado, e uma pluralidade de placas arqueadas elásticas que conectam a placa fixa a uma extremidade da placa móvel remota do contato móvel, as placas arqueadas elásticas são mais finas do que tanto a placa fixa quanto a placa móvel.

Em modalidades da presente invenção, energia é consumida apenas quando o relé está sendo comutado. Isto toma o relé mais eficiente em energia. Enquanto isso, o imã é feito a partir de um imã de ferrita, que é mais barato, para reduzir o custo do relé.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Uma modalidade preferida da invenção será descrita agora, por meio de exemplo apenas, com referência as figures dos desenhos anexos. Nas figuras, estruturas, elementos ou partes idênticas que aparecem em mais do que uma figura são em geral rotuladas com um mesmo numeral de referência em todas as figuras nas quais eles aparecem. Dimensões de componentes e funcionalidades mostradas nas figuras são em geral escolhidas por conveniência e clareza de apresentação e não são necessariamente mostradas em escala. As figuras são listadas abaixo.

Fig. 1 mostra um relé de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção com parte de um alojamento do relé removida, o relé está na posição desligada;

Fig. 2 mostra um dispositivo de acionamento do relé da Fig. 1;

Fig. 3 é uma vista seccional tomada ao longo da linha III-III da Fig. 2;

Fig. 4 é uma vista similar a Fig. 1, com o relé na posição ligada;

Fig. 5 é uma vista seccional do dispositivo de acionamento de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; e Fig. 6 é uma vista seccional do dispositivo de acionamento de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Com referência a Fig. 1, um relé 10, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, inclui um alojamento 20, uma peça de contato estático 30, uma peça de contato móvel 40, uma haste de empurrar 50, e um dispositivo de acionamento 60. O alojamento 20 é feito de plástico. A peça de contato estático 30 é fixada ao alojamento 20. Uma extremidade da peça de contato 30 é provida com um contato estático 32 e é recebida no alojamento 20, enquanto a extremidade oposta da peça de contato 30 se estende fora do alojamento para conexão a um circuito externo (não mostrado). A peça de contato móvel 40 inclui uma placa móvel 42, uma placa fixa 44, e um número de placas elásticas 46. Uma extremidade da placa móvel 42 é provida com um contato móvel 48. A placa fixa 44 é fixada ao alojamento 20. Uma extremidade da placa fixa 44 é arranjada fora do alojamento para conexão ao circuito externo, enquanto a extremidade oposta é recebida no alojamento 20. As placas elásticas 46 são conformadas em arco.

Duas extremidades opostas de cada placa elástica 46 são respectivamente conectadas a uma extremidade da placa móvel 42 remota do contato móvel 48 e uma extremidade da placa fixa 44 recebida no alojamento 20. Cada uma das placas elásticas 46 é mais fina do que a outra parte da peça de contato móvel 40 para facilitar a oscilação da placa móvel 42 enquanto mantém a rigidez da placa móvel 42 e da placa fixa 44. O contato móvel 48 é arranjado oposto ao contato estático 32. A haste de empurrar 50 é fixada ao dispositivo de acionamento 60 e o contato móvel 48, e é recebido de maneira deslizante em uma fenda de guia 24 definida no alojamento 20. Desta forma, o dispositivo de acionamento 60 move a haste de empurrar 50 ao longo da fenda de guia 24 para fazer o contato móvel 48 contatar ou se separar do contato estático 32.

Com referência as Figs. 2 e 3, o dispositivo de acionamento 60 é recebido no alojamento 20, incluindo uma porção de garfo 62, uma porção de imã 64, dois eletroímãs 74, e uma armadura de oscilação 82. A porção de garfo 62 é fixada ao alojamento 20 e é feita a partir de material magneticamente condutor, e possui dois orifícios vazados 63 em extremidade opostas da mesma. A porção de imã 64 inclui um imã permanente 66 e uma placa de armadura 68. O imã permanente 66 é um imã de ferrita, e é fixado ao meio da porção de garfo 62. A placa de armadura 68 é feita a partir de material magneticamente condutor tal como ferro, e é fixado a uma superfície superior do imã permanente 66. A placa de armadura 68 inclui uma superfície de apoio 70 que faceia para longe da porção de garfo 62 (superfície superior como mostrada). A placa de armadura 68 define adicionalmente uma ranhura 72 que é substancialmente perpendicular a uma linha que conecta o centro dos dois orifícios vazados 63. A superfície de fundo da ranhura 72 é conformada em arco.

Cada eletroímã 74 inclui um núcleo de ferro 76 recebido de maneira fixa em um respectivo orifício vazado 63 e uma bobina 78 enrolada em tomo do núcleo de ferro 76. Cada núcleo de ferro 76 inclui uma superfície de retenção 80 que faceia para longe da porção de garfo 62. As duas superfícies de retenção 80 são ambas coplanares com uma superfície de apoio 70. A armadura de oscilação 82 é feita a partir de material magneticamente condutor, que inclui um primeiro braço 84 e um segundo braço 86. O primeiro braço 84 e o segundo braço 86 são ambos conformados planos e são conectados entre si, com um ângulo incluído entre eles. Uma crista 88 é arranjada na junção convexa dos primeiro e segundo braços 84, 86, e é recebida na ranhura 72. A superfície da crista 88 é conformada para corresponder com a superfície de fundo da ranhura 72. A armadura de oscilação 82 é preferivelmente integralmente conformada como uma estrutura monolítica. O primeiro braço 84 pode ser conectado a uma haste de empurrar 50 diretamente ou através de uma haste de conexão 26 (como mostrada na Fig. 1).

Durante a operação, se assume que a armadura de oscilação 82 está em uma primeira posição, designadamente, o segundo braço 86 está tocando o núcleo de ferro 76 remoto da haste de empurrar 50 (o núcleo de ferro da direita na Fig. 3). Nesta primeira posição, o segundo braço 86 contata a superfície de retenção 80 do núcleo de ferro direito 76 e a metade da direita da superfície de apoio 70 na Fig. 3. Como a placa de armadura 68, a armadura de oscilação 82, o núcleo de ferro 76, e a porção de garfo 62 são todos magneticamente permeáveis, o fluxo de fluxo magnético do imã permanente 66 é como mostrado pelas linhas pontilhadas com setas na Figura 3. Como pode ser visto claramente, força magnética causada pelo imã permanente 66 entre o segundo braço 86 e o núcleo de ferro direito 76 é muito maior do que aquela entre o primeiro braço 84 e o núcleo de ferro esquerdo 76. Desta forma, a armadura de oscilação 82 permanece na primeira posição sem aplicar energia ao relé 10. Neste caso, a haste de empurrar 50 está em uma posição alta como mostrada na Fig. 1, forçando o contato móvel 48 para separar do contato estático 32. Assim o relé está no estado desligado.

Quando não há necessidade de comutar o relé 10, um pulso é aplicado ao eletroímã direito 74 através de uma perna 28 do relé 10, por exemplo, a perna positiva na direita da Fig. 1. O eletroímã direito 74 então gera um campo magnético no qual o fluxo é mostrado pela linha sólida com setas na Fig. 3. Neste caso, o campo magnético gerado pelo eletroímã direito 74 enfraquece ou mesmo contra atua o campo magnético gerado pelo imã permanente 66 entre o núcleo de ferro direito 76 e o segundo braço 86. Enquanto ao mesmo tempo, o campo magnético gerado pelo eletroímã direito 74 sobrepõe com o campo magnético gerado pelo imã permanente 66 entre o núcleo de ferro esquerdo 76 e o primeiro braço 84. Desta forma, a força magnética entre o núcleo de ferro esquerdo 76 e o primeiro braço 84 é maior do que aquela do núcleo de ferro direito 76 e o segundo braço 86 e assim o primeiro braço 84 é movido para contatar o núcleo de ferro esquerdo 76 de forma que a armadura de oscilação 82 é comutada para uma segunda posição, a posição “ligada”, como mostrado na Fig. 4.

Na segunda posição, o primeiro braço 84 contata a superfície de retenção do núcleo de ferro esquerdo 76 e a metade esquerda da superfície de apoio 70. A haste de empurrar 50 é movida para uma posição baixa como mostrado na Fig. 4, forçando o contato móvel 48 para contatar o contato estático 32. Quando o relé 10 precisa ser comutado novamente, um pulso é aplicado ao eletroímã esquerdo 74 através de outra perna 28. O princípio deste pulso é similar a aquele descrito acima e não será descrito aqui novamente.

Na presente modalidade, o imã permanente 66 é um imã de ferrita, o qual é mais barato do que imãs de terras raras tais como imã de NdFeB, para reduzir o custo do relé 10. Preferivelmente, considerando que o magnetismo de ferrita magnética é menor do que aquele de imãs de terras raras, o núcleo de ferro 76 é conformado como um retângulo, com o lado curto mostrado na Fig. 3. Isto é, um lado longo do núcleo de ferro 76 é arranjado próximo ao imã permanente enquanto o outro lado longo está longe dele. Deste modo, comparando a um relé que emprega núcleos de ferro quadrados ou circulares, mais espaço é deixado entre os dois eletroímãs 74 para o imã permanente 66 enquanto o magnetismo dos eletroímãs permanece o mesmo.

Deve ser entendido que os polos magnéticos do imã permanente 66 pode ser revertido. Na modalidade acima, os dois eletroímãs 74 são eletricamente separados entre si de forma que apenas um deles é energizado quando se comuta o relé 10. No entanto, em outras modalidades, as bobinas 78 dos dois eletroímãs 74 pode ser enrolada em direções opostas e conectada junto em série, como mostrado esquematicamente na Fig. 5. Deste modo, quando se comuta o relé, ambos os eletroímãs 74 podem ser aplicados com os mesmos pulsos para gerar campos magnéticos opostos para melhorar a força magnética de comutação.

Preferivelmente, o alojamento 20 inclui adicionalmente uma parte de localização 22, como mostrada na Fig. 1. A armadura de oscilação 82 define adicionalmente uma fenda de posição 90 na junção côncava 94 dos primeiro e segundo braços 84, 86, opostos a uma crista 88. Uma extremidade distai da parte de localização 22 é recebida na fenda de posição 90 para localizar a armadura de oscilação 82. O arranjo da ranhura 72 e a crista 88 não apenas facilita pivotar a armadura de oscilação 82, mas também diminui a relutância magnética entre a armadura de oscilação 82 e os núcleos de ferro 76 e as placas de armadura 68 enquanto ela garante contato entre a armadura de oscilação 82 e a superfície de apoio 70 e as superfícies de retenção 80 nas primeira e segunda posições, com virtualmente nenhuma lacuna de ar. A placa de armadura 68 permite que a maioria do campo magnético do polo N do imã permanente 66 vá para o braço da armadura de oscilação 82 que está em contato com um correspondente núcleo de ferro 76, que é esquematicamente demonstrado pela linha pontilhada 52 na Fig. 3.

Comparado as retransmissões sem uma placa de armadura 68, a força magnética entre o braço e núcleo de ferro quando em contato é relativamente alta. No entanto, deve ser entendido que sem a placa de armadura 68, o relé ainda pode funcionar apropriadamente. Nesta situação, a ranhura 72 é definida no imã permanente 66, como mostrado na Fig. 5.

Em outras modalidades, a crista 88 pode ser eliminada da junção convexa 92 dos dois braços 84, 86, como mostrado na Fig. 6. Neste caso, ainda não existe lacuna de ar entre o braço de contato e o núcleo de ferro, assim como na primeira modalidade. A fenda de posição 90 é preferivelmente formada na junção côncava 94 dos dois braços 84, 86 para receber a parte de localização 22.

Na descrição e nas reivindicações do presente pedido, cada uma das palavras “compreende”, “inclui”, “contém” e “possui”, e variações destas, são usadas em um sentido inclusivo, para especificar a presença do item declarado mas não para excluir a presença de itens adicionais.

Apesar da invenção ser descrita com referência a uma ou mais modalidades preferidas, deve ser percebido pelos peritos na técnica que várias modificações são possíveis. Portanto, o escopo da invenção deve ser determinado por referência as reivindicações que seguem.

Claims

1. Relé, compreendendo: uma peça de contato estático (30) compreendendo um contato estático (32); uma peça de contato móvel (40) compreendendo um contato móvel (48); o dispositivo de acionamento (60) para mover o contato móvel, um alojamento (20) que aloja o contato estático (32), o contato móvel (48), e o dispositivo de acionamento (60); e uma haste de empurrar (50) conectada à peça de contato móvel (40) e arranjada para mover o contato móvel (48) entre uma posição “desligada” onde o contato móvel está separado do contato estático e uma posição “ligada” onde o contato móvel se apoia contra o contato estático, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de acionamento compreende: uma porção de garfo (62); uma porção de imã (64) fixada à porção de garfo e compreendendo um imã permanente de ferrita (66) polarizado em uma direção substancialmente perpendicular a uma porção de garfo (62) e uma superfície de apoio (70) que faceia para longe da porção de garfo (62); dois eletroímãs (74) cada um compreendendo um núcleo de ferro (76) fixado a uma porção de garfo (62) e uma bobina (78) enrolada nele, os dois núcleos de ferro sendo arranjados em lados opostos da porção de imã; e uma armadura de oscilação (82) compreendendo dois braços (84,86) conectados entre si com um ângulo incluído formado entre eles e uma junção convexa (92) dos dois braços, a junção convexa (92) se contatando a superfície de apoio (70) pela qual a armadura de oscilação (82) pivota em tomo da junção convexa (92) entre uma primeira posição e uma segunda posição para contatar um respectivo núcleo de ferro (76), a armadura de oscilação (82) sendo conectada à haste de empurrar (50) para acionar a haste de empurrar.

2. Relé de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a haste de empurrar (50) é movida de maneira deslizante ao longo da fenda de guia (24) no alojamento (20) pela armadura de oscilação (82).

3. Relé de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a armadura de oscilação (82) compreende adicionalmente uma crista (88) na junção convexa (92), e a porção de imã (64) compreende uma ranhura (72) na superfície de apoio (70) que recebe a crista (88) da armadura de oscilação (82).

4. Relé de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a crista (88) compreende uma superfície externa que contata a superfície de fundo da ranhura (72), a superfície externa da crista e a superfície de fundo da ranhura são arqueadas.

5. Relé de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que cada núcleo de ferro (76) compreende uma superfície de retenção (80) que faceia para longe da porção de garfo (62); nas primeira ou segunda posição, o braço correspondente (84,86) contata a correspondente superfície de retenção (80) e uma parte da superfície de apoio (70).

6. Relé de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porção de imã (64) compreende adicionalmente uma placa de armadura (68), o imã permanente (66) é ensanduichado entre a porção de garfo (62) e a placa de armadura (68), a ranhura (72) é formada na placa de armadura.

7. Relé de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que cada núcleo de ferro (76) possui uma seção transversal retangular, com um lado longo do mesmo arranjado próximo ao imã permanente (66) enquanto o outro lado longo é remoto do imã permanente.

8. Relé de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as duas bobinas (78) dos eletroímãs (74) são enroladas nas direções opostas e são conectadas juntas em série.

9. Relé de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a armadura de oscilação (82) compreende adicionalmente uma junção côncava (94) dos dois braços (84,86) e uma fenda de posição (90) na junção côncava, o alojamento (20) compreende adicionalmente uma parte de localização (22) parcialmente recebido na fenda de posição (90).

10. Relé de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peça de contato móvel (40) compreende uma placa fixa (44) fixada ao alojamento (20), uma placa móvel (42) tendo uma extremidade a qual o contato móvel (48) é fixada, e uma pluralidade de placas arqueadas elásticas (46) que conectam a placa fixa (44) a uma extremidade da placa móvel (42) remota do contato móvel (48), as placas arqueadas elásticas são mais finas do que tanto a placa fixa quanto a placa móvel.