CN100350538C

CN100350538C - 电磁继电器

Info

Publication number: CN100350538C
Application number: CNB2004100116004A
Authority: CN
Inventors: 西田刚; 桝井保幸
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: US7023306B2; EP1548781B1; EP1548781A3; EP1548781A2; JP2005183286A; CN1637993A; JP4321256B2; US20050151606A1

Abstract

本发明提供一种电磁继电器，包括：电磁铁块，具有绕制在绕线轴上的线圈，以及穿过绕线轴的铁芯，电磁铁块容纳在盒形外壳的向上开口的凹部中，从而铁芯的轴芯能够与盒形外壳的下表面垂直，通过接通和关断流过线圈的电流来励磁和去磁电磁铁块，以使设置在触点机构中的可移动铁片被吸附在铁芯上端处的磁极部分上或从铁芯上端处的磁极部分离开，从而驱动该触点机构，其中，电磁铁块悬垂在盒形外壳的上开口边缘，从而在盒形外壳的下表面与电磁铁块之间提供一空间。

Description

电磁继电器

技术领域

本发明涉及电磁继电器，更具体地涉及具有密封触点结构的电磁继电器。

背景技术

到目前为止，在JP-T-9-510040中公开的密封式继电器装置是用于切断直流电的一种开关装置。

换言之，插棒(plunger)9根据空腔40中线圈26的激励和去磁而接触和离开磁芯中央4，从而与插棒9集成在一起的引铁组件8和引铁轴10能够向引铁轴中心滑动。因此，可移动的接触圆片21接触和离开固定的触点22和22。

但是，密封继电器装置存在的问题是当插棒9接触磁芯中央4时引起的冲击噪声，并且该噪声不能被吸收和衰减，这是有噪声的。

发明内容

本发明是鉴于所述问题而作出的，本发明的一个目的是提供一种能吸收和缓解开关接触中的冲击噪声的静音电磁继电器。

为达到上述目的，根据本发明的电磁继电器包括电磁铁块，具有绕制在绕线轴上的线圈，以及穿过绕线轴的铁芯，电磁铁块容纳在盒形外壳的向上开口的凹部中，从而铁芯的轴芯能够与盒形外壳的下表面垂直，通过接通和关断流过线圈的电流来励磁和去磁电磁铁块，以使设置在触点机构中的可移动铁片被吸附在铁芯上端处的磁极部分上或从铁芯上端处的磁极部分离开，从而驱动该触点机构，其中，电磁铁块悬垂在盒形外壳的上开口边缘，从而在盒形外壳的下表面与电磁铁块之间提供一空间。

根据本发明，电磁铁块悬垂在盒形外壳的上开口边缘，并且盒形外壳的下表面与电磁铁块彼此不直接接触。因此，当可移动铁片与驱动触点机构的铁芯的磁极部分邻接时，穿过固体的振动噪声不直接从铁芯传递到外壳的下表面。因此，能提供静音电磁继电器。

作为本发明的一方面，电磁铁块可通过绕线轴的凸缘(collar)处的线圈端子而悬垂在盒形外壳的上开口边缘。

根据该方面，当可移动铁片与铁芯的磁极部分邻接时，绕线轴凸缘的线圈端子弹性变形，从而所出现的移动冲击噪声能被抑制并提供具有上述优点的声音更小的电磁继电器。

作为本发明的另一方面，其中吸收和缓解冲击噪声的吸音弹性材料可填充在盒形外壳的下表面与电磁铁块之间的空间中。

根据该方面，吸音弹性材料能够吸收振动噪声，该振动噪声是当可移动铁片与铁芯的磁极部分邻接并穿过固体时产生。因此，能提供声音更小的电磁继电器。

作为本发明的另一方面，电磁铁块可以具有一对排列放置的铁芯，铁芯被架设在铁芯下端的磁轭连接。

根据该方面，因为架设在铁芯下端的磁轭不直接与盒形外壳的下表面直接邻接，所以穿过固体而传递的振动噪声能够被吸收。因此，能提供静音电磁继电器。

附图说明

图1是表示将本发明的开关装置应用到直流切断(shutting)继电器的情况的实施方式的透视图。

图2是图1的分解透视图。

图3是图2所示的继电器本体的分解透视图。

图4是图3所示的电磁铁块的分解透视图。

图5是图4所示的密封外壳的局部剖面透视图。

图6是图4所示的密封外壳的分解透视图。

图7是图3所示的可移动触点块的分解透视图。

图8是图3所示的固定触点块的分解透视图。

图9A和9B是说明图8所示的固定触点块的主要部分的分解透视图。

图10A是图3所示的绝缘外壳的透视图，图10B是所述绝缘外壳的变形例子。

图11A至11C是表示密封步骤的平面图。

图12是图1所示的直流切断继电器的正面纵截面图。

图13是图12的部分放大截面图。

图14是图12所示的直流切断继电器的主要部分放大截面图。

图15是图1所示的直流切断继电器的侧面纵截面图。

图16A是表示图5所示的密封外壳的工作原理的局部透视图，图16B是表示现有技术的例子的密封外壳的工作原理的局部透视图。

图17A至17C是表示本实施方式的电弧电流源的移动的局部透视图。

图18A是接着图17C的表示电弧电流源的移动的局部透视图，图18B是表示电弧电流源的移动的平面图。

具体实施方式

根据附图1至18B说明本发明的实施方式。

本实施方式是将本发明应用于直流负载开关继电器的情况，如图1以及图2所示，在通过一体化的盒状外壳10和盒状盖15所包围的空间内，放置继电器本体20。

如图2所示，所述盒状外壳10具有可容纳后述的电磁铁块30的凹部11，在位于平面的一对对角上分别设置有固定用通孔12，同时在该平面的余下的对角上设置连接用凹部13。每一个通孔12中压入加强用管状体12a，同时在每一个连接用凹部13内配合连接用螺母13a。

所述盒状盖15具有能与盒状外壳10配合的形状，同时能容纳后述的密封外壳块40。进而，所述盒状盖15的上表面上设置有连接孔16和16，后述的继电器本体20的连接端部75和78突出以穿过连接孔16和16。而且，从盒状盖15的上表面突出有可以容纳排气管21的凸部17和17。所述凸部17和17通过分割壁18连接，两个凸部还具有绝缘壁的功能。而且，通过将所述盒状盖15的下方开口边缘处的卡合孔(associating hole)19卡合到设置在所述盒状外壳10的上方开口边缘的卡合爪(associating nail)14，而将两者绑定集成在一起。

如图2以及图3所示，继电器本体20中，在电磁铁块30上安装的密封外壳块40内密封有触点机构块50。

如图4所示，所述电磁铁块30中排列着绕制线圈31于其上的绕线轴32和32，并且经由两根铁芯37和37以及平面形磁轭39而一体化。

在所述绕线轴32的上下两端上的凸缘部分32a和32b中，从下方侧凸缘部分32a的对置的两端面上的侧面分别压入继电器端子34和35。而且，每一个绕制在所述绕线轴32上的线圈31的一端被捆扎并焊接在一个继电器端子34的一端(捆扎部分)34a上，同时将其另一端捆扎并焊接在另一个继电器端子35的一端(捆扎部分)35a上。继电器端子34和35将所述捆扎部分34a向上弯起，同时将另一个端(连接部分)35b也向上弯起。接着，在安装到排列设置的绕线轴32和32上的继电器端子34和35之间，一个继电器端子35的连接部分35b和另一个继电器端子34的捆扎部分34a相邻地接合并彼此焊接。进而，将一个继电器端子35的捆扎部分35a和另一个继电器端子34的连接部分34b相邻地接合并彼此焊接，两个线圈31和31被彼此连接。接着，线圈端子36和36分别架设在所述绕线轴32的上下的凸缘部分32a和32b上，并分别连接到所述继电器端子34和35的连接部分34b和35b(参见图3)。

密封外壳块40由密封外壳41和密封盖45构成。密封外壳41可容纳后述的触点机构块50。密封盖45密封所述密封外壳41的开口部分。所述密封外壳41的下表面上设置能压入铁芯37的一对压入孔42(参见图6)。而且，用于压入孔42和42的槽缝43位于压入孔42和42之间。另一方面，如图3所示，所述密封盖45包括在其凹处45a的下表面上的一对通孔46和46、以及自由嵌入孔47。通孔46和46中可以放置后述的触点机构块50的连接端子75和85，并且排气管21可以自由地嵌入自由嵌入孔47。

可以按下面的步骤进行所述电磁铁块30和密封外壳40的安装。

首先，将继电器端子34和35分别压入所述绕线轴32的一对凸缘部分32a。接着在所述绕线轴32上绕制线圈31，将引线分别捆扎并焊接到所述继电器端子34和35的捆扎部分34a和35a。接着，一对绕线轴32与向上弯起的所述继电器端子34和35的捆扎部分34a和35a以及连接部分34b和35b排列在一起。接着，将相邻的继电器端子35的捆扎部分35a和另一个继电器端子34的连接部分34b相邻地接合并彼此焊接。进而，将相邻的继电器端子35的连接部分35b和另一个的继电器端子34的捆扎部分34a相邻地接合并彼此焊接。从而能够将线圈31和31彼此连接。

另一方面，如图6所示，将铁芯37分别插入密封外壳41的下表面上设置的压入孔42，并将突出的铁芯37的轴37a配合到管38中。接着，从所述管38的开口边缘向所述铁芯37的轴心方向加压。所述铁芯37的轴37a的直径比密封外壳41的压入孔42的直径以及管38的内径小。但是，铁芯37的较低的凸缘37b的直径比密封外壳41的压入孔42的直径以及管38的内径大。因此，向铁芯37的轴心方向加压时，铁芯37的较低的凸缘37b压入密封外壳41的压入孔42并扩张，并且压入管38内并扩张管38的内径。进而，所述管38的开口边缘以及铁芯37的头部(磁极部分)37c垂直地压紧到压入孔42的开口边缘。因此，密封外壳41的压入孔42的开口边缘被从三个方向固定(crimp)。

根据本实施方式，密封外壳41由比铁芯37以及管38热膨胀系数大的材料(例如铝)形成，所以即使具有不同的温度，也不破坏密封性的优点。

这是因为，即使随温度上升而各部件膨胀，由于密封外壳41的厚度方向的膨胀也比其它部件相对大，所以密封外壳41被进一步夹紧在铁芯37的头部37c以及管38之间。还因为，另一方面即使随温度下降而各部件收缩，密封外壳41的压入孔42的收缩也比其它部件相对大，所以将铁芯37的较低的凸缘37b紧固。显然，为了防止热应力的产生并保持密封性，最好铁芯37和管38的热膨胀系数大致相等。

而且，如果用容易加工的铝形成密封外壳41，则密封工作可容易地执行，并且具有氢气难以透过的优点。

根据本实施方式，由于在密封外壳41的下表面上设置槽缝43，所以如图16A和16B所示，即使铁芯37中产生任何的磁通量变化，都可以通过该槽防止涡流。因此，通过防止基于所述涡流而产生的磁通量变化，可以防止放松后述的可移动铁片66的复位动作。其结果，具有可以有利地防止由于复位时间的延长造成的关断性能下降的优点。

另外，阻止涡流产生的方法不仅能通过如前所述那样设置连通压入孔42和42的槽缝43，例如，也可以通过分别在每一个所述压入孔42的周围设置相互不连通的至少一个切口部分。而且，位于密封外壳41的下表面的压入孔42周围的部分可以形成厚度不同的凹凸面，从而增大电阻，而能够抑制涡流的产生。

而且，如图4所示，所述绕线轴32的中孔32c中分别插入铁芯37以及管38，并将突出的铁芯37的末端部分穿过磁轭39的咬合孔39a，而咬合固定，从而能完成安装密封外壳41的电磁铁块30。尤其，在所述磁轭39和绕线轴32的凸缘部分32a之间提供绝缘薄片39b以增强绝缘性能。

接着，在绕线轴32的上下的凸缘部分32a和32b分别架设线圈端子36，同时将线圈端子36的下端连接到继电器端子34和35的连接部分34b和35b，从而完成电磁铁块30和密封外壳41的安装工作。然后，将密封材料98注入密封外壳41的下表面上并固化从而密封槽缝43。所述密封材料98在环氧树脂中包含氧化铝粉末，固化后，具有和铝大致相等的线性膨胀系数。

如图3所示，触点机构块50包括可移动触点块60、和安装在可移动触点块60两侧的固定触点块70和80、以及与它们配合的绝缘外壳90，从而触点机构块50能作为一个单元处理。

如图7所示，所述可移动触点块60包括可移动接触片62以及一对按压触点螺旋弹簧63和63，它们通过卡锁装置(stopper)64安装在可移动绝缘台61上。进而，将复位用螺旋弹簧65、可移动铁片66以及遮磁板67通过一对铆钉68和68咬合固定在所述可移动绝缘台61上。

所述可移动绝缘台61在其中央上表面突出设置的导向用突起61a的两侧具有深槽61b和61b。深槽61b和61b可以容纳所述螺旋弹簧63而不使其脱落。而且，所述可移动绝缘台61具有在其下表面中央突出设置的支脚61c，并且在其两侧的上表面中具有凹部61d和61d(背面的凹部61d未示出)。支脚61c截面大致呈十字状。凹部61d和61d用于对所述复位螺旋弹簧65进行定位。

而且，所述可移动接触片62是两端为半圆形的厚的带状导电材料，并且在其中央具有导向用长孔62a。另一方面，所述螺旋弹簧63对所述可移动接触片62施加接点压力，并总是将所述可移动接触片62推向下方。

因此，为组装可移动触点块60，首先，将可移动接触片62的导向用长孔62a配合到所述可移动绝缘台61的导向凸起61a上。接着，将一对螺旋弹簧63和63配合到深槽61b和61b中，并通过安装卡锁装置64而将其定位。进而，通过可移动铁片66的咬合孔66a以及通过遮磁板67的咬合孔67a而延伸的铆钉68和68被插入在定位于可移动绝缘台61的凹部61d和61d中的复位用螺旋弹簧65内。然后，通过可移动绝缘台61的咬合孔61e和61e以及卡锁装置64的咬合孔64a的铆钉68被咬合固定而一体化，从而完成安装工作。根据本实施方式，可移动接触片62由于螺旋弹簧63的弹力而总是被推向下方，而不产生抖动。

如图8以及9所示，所述固定触点块70和80具有相同形状和相同结构。并且在作为树脂成形部件的固定触点台71和81上安装有固定触点端子76和86以及永磁铁77和87。每一个固定触点端子76和86的截面大致呈C字形，并且接触端子75和85咬合到固定触点端子76和86。

所述固定触点台71和81在相对表面的上下边缘上具有突出设置对接用突起72和73、以及82和83。特别，所述突起72和73以及82和83的末端面上分别具有能彼此配合的配合用突起71a和81a以及孔71b和81b。进而，如图14所示，所述突起73以及83的上表面基部具有凹槽73a和83a，从而可以形成截面大致呈反T字形的绝缘槽。这是用于防止形成短路电路，即由于即使在触点开闭时产生的触点飞溅粉末飞溅到内部表面上，所述触点飞溅粉末也无法附着在所述凹槽73a和83a的内侧角落而形成短路电路。尤其，所述凹槽73a和83a不必总是设置两个，只要提供二者之一以具有截面大致呈L字形的绝缘槽就可以。

如图8至图9B所示，所述固定触点端子76和86具有在其下边末端部咬合固定的固定触点部分78和88，以及具有在其下边角部分安装的永磁铁77和87。进而，所述固定触点端子76和86具有从其向外的方形表面的中心稍向下方经喷射处理(ejection processing)而产生的定位突起76a和86a。所述突起76a和86a通过压焊(pressure-weld)在后述的绝缘外壳90的内圆周上(参见图13)而定位固定触点端子76和86的位置，使固定触点78和88的定位精度提高。固定触点端子76和86在位于所述固定接触部分78和88与永磁铁77和87之间的位置上分别形成狭窄部分76b和86b。这是用于通过在所述永磁铁77和87的之前分别具有角部76c和86c而防止电弧电流源向所述永磁铁77和87移动。

如图3所示，所述绝缘外壳90使得触点机构块50作为一个单元而被处理。而且，所述绝缘外壳90具有在其上表面上设置的一对排气孔92和92并使它们在连接该面上设置的端子孔91和91的中心线的两侧对称(参见图3、图10A)。对称提供的排气孔92可以消除组装时的方向性。进而，所述排气孔92的开口边缘上也可以形成用于防止密封材料的侵入的环状突起部93(参见图10B)。

接着，说明所述触点机构块50的安装顺序。

首先，抬起被安装的可移动触点块60的所述复位弹簧65的下端，同时从可移动绝缘台61的两侧安装固定触点块70和80，相对于对接用突起部分72和73的突起71a和孔71b，配合和对接用突起82和83的孔81b和突起81a。由此，可在固定触点台71和81之间形成操作孔51和52。进而，在所述固定触点块70和80上配合绝缘外壳90，以便所述连接端子75和85能分别从端子孔91和91突出，完成触点机构块50。此时，排气孔92和92、以及操作孔51和52分别位于同一轴心上并连通(参见图15)。

接着，电磁铁块30上装载的密封外壳41中插入所述触点机构块50时(参见图12)，固定触点块70和80的支脚部分74和84分别邻接到作为铁芯37的磁极部分的头部37c，并且可移动铁片66经由遮磁板67与磁极部分37c面对，从而可移动铁片66可以触及和离开磁极部分37c。然后，经由绝缘外壳90的排气孔92和92以及固定触点台71和81之间设置的操作孔51和52插入一对测定用探头(未示出)。接着，通过按压并释放咬合固定在卡锁装置64上的铆钉68和68，使通过垂直移动可移动触点块60能够测定接触压力、触点间隙等的工作特性。其结果，当工作特性超出允许范围，则能够在其上进行微调整；当在允许范围内，则将密封盖45配合到所述密封外壳41上并焊接一体化(参见图11B)。进而，从自由嵌入孔47将排气管21压入绝缘外壳90的排气孔92。接着，将与包含环氧树脂的密封材料98相同的密封材料99注入所述密封盖45上并固化，从而能将连接端子75和85以及排气管21的基部周边密封(参见图11C)。接着，从所述排气管21将密封外壳40内的空气抽出，并注入预定的混合气体之后，将所述排气管21咬合密封。最后，通过在所述绕线轴32的一对凸缘部分32a和32b上架设安装线圈端子36，完成继电器本体20(参见图2)。

根据本实施方式，一个排气孔92能通过排气管21密闭，同时另一个排气孔92被密封盖45覆盖。因此，即使注入密封材料99，密封材料99也不侵入绝缘外壳90内。而且，由于插入管21的自由嵌入孔47位于距连接端子75和85均等的位置，所以获得了绝缘性好的优点。

接着，将由聚氨基甲酸酯树脂构成的液态弹性材料97注入外壳10的凹部11的下表面上，并且在所述凹部11容纳所述继电器本体20。然后，将线圈端子36定位于连接用凹部13上，在所述继电器本体20从外壳10内悬垂的状态下，使所述液态弹性材料97固化。接着，将盖15组装到外壳10上，从而完成直流关断继电器。尽管，根据本实施方式，为将注入并固化的液态弹性材料97作为噪声吸收用弹性材料，但本发明不限于此。可使用弹性薄片作为吸音用弹性材料。另外，也可以将绕线轴32的凸缘部分32b延伸并在外壳10的凹部11内悬垂。

接着，说明所述的结构构成的继电器的工作。

首先，在没有对电磁铁块30的线圈31施加电压的情况下，可移动绝缘台61可被复位弹簧65和65的弹力压起来(参见图12)。因此，可移动铁片66离开铁芯37的磁极部分37c，并且可移动接触片62的两端离开固定触点78和88。

然后，当对所述线圈31施加电压时，铁芯37的磁极部分37c吸引可移动铁片66，可移动铁片66抵抗复位弹簧65的弹力而下降。因此，与可移动铁片66一体化的可移动绝缘台61下降，可移动接触片62的两端接触固定触点78和88之后，可移动铁片66吸附到铁芯37的磁极部分37c。

根据本实施方式，固化的液态弹性材料97以及线圈端子36吸收并缓和可移动铁片66抵接到铁芯37的磁极部分37c时的冲击力，可以抑制冲击噪声的产生。因此具有提供静音型的电磁继电器的优点。

接着，停止施加所述线圈31的电压时，可移动绝缘台61被复位弹簧65的弹力压起。接着在与可移动绝缘台61一体的可移动铁片66离开铁芯37的磁极部分37c之后，可移动接触片62的两端离开固定触点78和88。

在所述可移动接触片62的两端接触和离开固定触点78和88时，触点飞溅粉末飞溅到固定触点台71和81的内侧表面上。但是，根据本实施方式，由于在图14中的粗实线表示的固定触点台71和81的内侧表面上具有凹槽73a和83a，触点飞溅粉末无法连续附着，并有利地防止了短路电路。

当可移动接触片62的两端离开固定触点78和88时，如图17A至17C所示，电弧电流100从固定触点78产生并被延长。因此电弧电流100的移动移动不到永磁铁77，有利地不使永磁铁77性能恶化。

换言之，如图17A至17C所示，当从固定触点78产生电弧电流100(参见图17B)，并且即使电弧电流100的产生源被永磁铁77的磁力吸引而移动(参见图17C图、图18A和18B)，永磁铁77也不移动。这是因为电弧电流100的产生源移动到导电材料的角落或边缘的特性的原因。而且，根据本实施方式，狭窄部分76b在固定触点78和永磁铁77之间延伸，从而在永磁铁77之前能够安置角部分76c。因此，电弧电流100的产生源仅能移动到所述角部分76c，而不能移动到永磁铁77。

在本实施方式中说明了关断直流电流的情况，但本发明不必限于此，本发明也可以用于关断交流电流的情况。

本发明不限于所述的电磁继电器，当然也可以应用于其他的电磁继电器。

Claims

1.一种电磁继电器，包括：

电磁铁块，具有绕制在绕线轴上的线圈，以及穿过绕线轴的铁芯，电磁铁块容纳在盒形外壳的向上开口的凹部中，从而铁芯的轴芯能够与盒形外壳的下表面垂直，通过接通和关断流过线圈的电流来励磁和去磁电磁铁块，以使设置在触点机构中的可移动铁片被吸附在铁芯上端处的磁极部分上或从铁芯上端处的磁极部分离开，从而驱动该触点机构，

其中，电磁铁块悬垂在盒形外壳的上开口边缘，从而在盒形外壳的下表面与电磁铁块之间提供一空间。

2.如权利要求1所述的电磁继电器，其中，通过绕线轴的凸缘处的线圈端子，电磁铁块悬垂在盒形外壳的上开口边缘。

3.如权利要求1或2的电磁继电器，其中，吸收和缓解冲击噪声的吸音弹性材料填充在盒形外壳的下表面与电磁铁块之间的空间中。

4.如权利要求1或2的电磁继电器，其中，电磁铁块具有一对排列放置的铁芯，铁芯与在铁芯下端的磁轭相连接。

5.如权利要求3的电磁继电器，其中，电磁铁块具有一对排列放置的铁芯，铁芯与在铁芯下端的磁轭相连接。