CN100468589C

CN100468589C - 开关装置

Info

Publication number: CN100468589C
Application number: CN03178687.1A
Authority: CN
Inventors: 西田刚; 桝井保幸; 前西钢三
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: US6975194B2; US20040066261A1; CN1480968A; JP2004071512A

Abstract

本发明提供一种在提高切断性能并使装置小型化的同时，提高开闭特性可靠性的开关装置。其中，使在固定接点(78a、78b)的附近设置的永久磁铁(77)的磁极面(77a)和可动接触片的轴心垂直相交地配置。

Description

开关装置

技术领域

本发明涉及一种开关装置，特别是涉及开关电流的电磁继电器、开关、计时器等开关装置。

背景技术

作为现有的切断直流电流的开关装置，例如特表平9-510040号中公开的的密闭型继电器装置。

即通过线圈部分40的励磁、消磁，柱塞9与铁芯中心部4接触或脱离，通过与上述柱塞9一体化的电枢部件8以及电枢轴10向轴心方向的滑动移动，可动接点盘21与固定接点22、22相接触或脱离。

在上述密闭型继电器装置中，通过固定节点22内部安装的永久磁铁33的磁力向外方吸引并切断可动接点盘21与固定接点22、22接触或脱离时所产生的电弧电流。

但是，为吸引并切断上述电弧电流必须有规定的吸引量。因此，不能减小上述密闭型继电器装置中容纳固定节点22以及可动接点盘21的构造3，使装置的小型化受到限制。

另外，通过上述密闭型继电器装置，即使按照规格配置永久磁铁33的安装方向性，即所谓的极性，在使用时电流流动方向如果变为规定的相反方向，发生的电弧电流就被向内吸引，将其切断就比较困难。进而，通过上述密闭型继电器装置要开关交流电流时，由于交流电流中流动的电流的方向定期的改变，开关时产生的电弧电流不仅向外，同时还被向内吸引。结果不容易可靠地切断发生的电弧电流，存在开关特性可靠性低的问题。

本发明考虑到上述问题，以提高切断性能并且使装置小型化，提供开关特性可靠性高的开关装置为目的。

发明内容

为了达到上述目的，本发明涉及的开关装置将可动接触片的一端部和固定接点相接触或脱离从而开关接点，使在上述固定节点附近设置的永久磁铁的磁极面以与上述可动接触片的轴心垂直相交方式配置。

通过本发明，开关时产生的电弧电流根据弗莱明左手法则(洛仑兹力)，沿着永久磁铁的磁极面旋转地被吸引并切断。因此，不需要现有的密闭型继电器装置那样的较大空间，可以使装置小型化。

在使用时切断电流的流动方向即使变为逆方向，产生的电弧电流的旋转方向也只不过变为右旋转或左旋转，即沿着永久磁铁的磁极面的电弧电流旋转并没有改变，可以可靠地切断产生的电弧电流。进而在开关交流电流时电流的方向即使定期的发生变化，产生的电弧电流也只是沿着永久磁铁的磁极面向逆方向交互的旋转，因此，不仅是直流电，即使为交流电，也能可靠地将电弧电流切断，从而提高了开关特性的可靠性。

作为本发明的实施例，上述可动接触片的两端部分可以分别与固定接点相接触或脱离。

通过本实施例，也可适用于两端部与固定接点相接触或脱离的可动接触片，扩大了应用的范围。

作为本发明的另一实施例，也可并列设置多个可动接触片。

通过本实施例，由于多个可动接触片并列设置，通过限流效果，电弧电压降低。因此，电弧电流难以发生，即使发生也易于切断。

作为本发明的又一实施例，也可以在相邻的可动接触片间设置台阶。

通过本实施例，由于多个节点的开关动作中产生了时间滞后，通过使可动接触片的材质不同，抑制了接入电流导致的的接点磨损，可以延长节点的寿命。

作为本发明再一实施例，也可使在可动接触片的两端侧配置的永久磁铁的极性为同一方向。

通过本实施例，发生的电弧电流被吸引为向相对的相反方向进行旋转。因此，可以得到例如不只偏向于机箱一侧进行加热，而可将热量分散在广泛的范围内的、具有优良的冷却性的开关装置。

作为本发明的又一实施例，在永久磁铁和可动接触片、固定节点之间也可以设置至少遮蔽上述永久磁铁的磁极面的遮蔽壁。

通过本实施例，永久磁铁的磁极面由遮蔽壁保护，具有防止永久磁铁损坏的作用。

附图说明

图1为表示本发明涉及的开关装置适用于直流电流切断用继电器的实施例的立体图；

图2为图1的分解立体图；

图3为图2中表示的继电器本体的分解立体图；

图4为图3中表示的电磁铁块的分解立体图；

图5为图4中表示的密封箱的分解立体图；

图6为表示图5中表示的密封箱的铆接方法的放大剖面图；

图7为图3所示可动接点块的分解立体图；

图8为图3所示固定接点块的分解立体图；

图9为图3所示固定接点块的分解立体图；

图10为图1所示的开关装置的纵剖面图；

图11为图10的部分扩大剖面图；

图12为从另一角度表示本发明涉及的实施例的继电器的纵剖面图；

图13为图12的局部放大图；

图14为图1所示开关装置的横剖面图；

图15为表示本发明的实施例涉及的电弧电流切断机构的示意图。

具体实施方式

根据图1到图15的附图说明本发明涉及的实施例。

本发明涉及的第一实施例为适用于直流负载开闭用继电器的情况，如图1以及图2所示，在一体化的箱形机壳10和箱形盖15所划分的空间内，容纳了继电器本体20。

如图2所示，上述箱形机壳10具有可容纳后述的电磁铁块30的凹部11，在位于对角线上的一对的平面角部上设置固定用通孔12，同时，在剩下的平面角部上设置连接用凹部13，在上述连接用凹部13中埋设连接用螺母(未图示)。

上述箱形盖15可以和上述箱形机壳10嵌合，同时具有可以收容后述的密封机壳块40的形状。进而，在上述箱形盖15的顶部，设置使继电器本体20的连接端子75、85突出的连接孔16、16，同时还突出设置容纳排气管21的凸部17、17。上述凸部17、17通过隔壁18而连接，其还有作为绝缘壁的功能。通过使上述箱形盖15的下方开口边缘部上设置的卡合孔19和上述箱形机壳10的上方开口边缘部上设置的卡合爪14相卡合，使两者结合成为一体。

继电器本体20如图3所示，在搭载于电磁铁块30的密封箱块40中封入接点机构块50。

上述电磁铁块30如图4所示，并列设置有卷绕线圈31的一对卷轴32，并且通过两根铁芯37以及轭铁39使其一体化。

在上述卷轴32两端设置的凸缘部32a、32b中，在下侧凸缘部32a相对的两侧端面上分别从侧方压入中继端子34、35。卷绕上述卷轴32的线圈31的一端捆扎并焊接在一个中继端子34的一端34a(捆扎部)，其另一端捆扎并焊接在另一个中继端子35的一端35a(捆扎部)。上述中继端子34、35中，将上述捆扎部34a卷起，同时也将另一端部(连接部)35b卷起。在并列设置的卷轴32、32上安装的中继端子34、35中，相邻的一个中继端子35的连接部35b和另一中继端子34的捆扎部34a焊接结合在一起。进而，相邻的一个中继端子35的捆扎部35a和另一中继端子34的连接部34b焊接结合在一起，从而两根线圈31、31连接在一起。上述卷轴32中的一对凸缘部32a、32b中分别架设了线圈端子36、36，分别连接到上述中继端子34、35的连接部34b、35b上(图3)。

密封箱块40由可以收容后述的接点机构块50的密封箱41和密封上述密封箱41的开口部的密封盖45所构成。在上述密封箱41的底面设置用于压入铁芯37的一对压入孔42(图5)。另外，上述密封盖45中设置了可以将后述的接点机构块50的连接端子75、85插入的一对插通孔46、46和可以与排气管21动配合的动配合孔47。

上述磁铁块30和密封箱40的组装，按照下面的顺序进行。

开始在卷轴32一边的凸缘部32a处分别压入中继端子34、35，在上述卷轴上卷绕线圈31，将引出线分别捆扎并焊接在上述中继端子34、35的捆扎部34a、35a上。接着并列设置将上述中继端子34、35的捆扎部34a、35a以及连接部34b、35b卷起的一对卷轴32。进而将相邻的中继端子35的捆扎部35a和另一个中继端子34的连接部34b焊接连接。进而将邻接的中继端子35的连接部35b和另一中继端子34的捆扎部34a焊接连接，从而使线圈31、31相连接。

如图5所示，在密封箱41的底面上设置的压入孔42中分别插入铁芯37，突出的铁芯37的轴部37a上嵌合管38。从上述管38的开口边缘部沿上述铁芯37的轴心方向加压，如图6所示，上述铁芯37的轴部37a的直径D1比密封箱41的压入孔42的直径d1以及管38的内径d2小。但是，铁芯37的的颈部37b的直径D2比密封箱41的压入孔42的直径d1以及管38的内径大。因此，如果在铁芯37的轴心方向加压，铁芯37的颈部37b就会撑大密封箱41的压入孔42而压入，同时也撑大管38的内径而压入。进而，上述管38的开口边缘部以及铁芯37的头部(磁极部)37c在密封箱41的压入孔42的开口边缘部处由上下压接。从而密封箱41的压入孔42的开口边缘部由三处铆接固定。

通过本实施例，密封箱41由比铁芯37以及管38热膨胀系数较大的材料，例如铝所形成。从而具有即使温度变化，也不会损害气密性的优点。

其原因在于，温度上升时，各部件即使膨胀，密封箱41的厚度方向的膨胀比其它部件相对要大，因此密封箱41可以被铁芯37的头部37c以及管38牢固地夹持。另外，温度下降时，即使各部件收缩，密封箱41的压入孔42的直径方向上的收缩比其它部件大，因此可以紧箍住铁芯37的颈部37b。

保持气密性的同时，为了防止发生热应力，最好使铁芯37和管38的热膨胀系数大致相等。

上述卷轴32的中心孔32c中分别插入铁芯37以及管38，突出的铁芯37的前端部插入轭铁39的冲压孔39a中并进行铆接固定，从而完成了搭载密封箱41的电磁铁块30。在上述轭铁39和卷轴32的凸缘部之间，为了提高绝缘性能，设置了绝缘片39b(图4)。

在卷轴32的一对凸缘部32a、32b中分别架设线圈端子36，同时将线圈端子36的下端部连接到中继端子34、35的连接部34b、35b上。

如图3所示，接点机构块50由可动接点块60、其两侧上安装的固定接点块70、80和将其嵌合并单元化的绝缘箱90构成。

如图7A所示，上述可动接点块60中在可动绝缘台61中将一对并列设置的可动接触片62、63与接点弹簧64安装在一起。上述可动绝缘台61如图7B所示，其中央部下面突出设置了断面为大致“十”字状的脚部61a，同时其两侧部上通过插入线圈状恢复弹簧65中的铆钉66而铆接固定可动铁片67。上述可动铁片67的下面由遮磁板68所覆盖。

上述可动接触片62、63中在带状导电材料一侧边缘处向侧方向上突出设置了防脱落的突出部62a、63a。上述可动接触片62、63中一个可动接触片62为可以承受冲击电流的高熔点钼制带状导电材料，另一个可动接触片63为在较厚的带状铜板的表面上镀银所形成。

上述接点弹簧64是为在上述可动接触片62、63上施加接点压而设置，上述接点弹簧64是将带状弹簧材料弯曲成大致山形，同时其两端边缘部弯曲并形成卡合爪64a、64a。

通过在上述可动绝缘台61内并列设置的一对安装孔61b、61c上分别插入上述可动接触片62、63以及接点弹簧64、64进行组装，可动接触片62、63的两端部上卡合接点弹簧64的卡合爪64a。从而抑制了上述可动接触片62、63的上下方向的不稳晃动。进而通过上述可动接触片62、63的防脱落的突出部62a、63a分别卡合在可动绝缘台61的组装孔61b、61c的开口边缘部上，从而防止了接点弹簧64以及可动绝缘台62、63的脱落。通过将上述可动接触片62定位在相对于上述可动接触片63较低的位置上，在一对上述可动接触片62、63之间产生了台阶，从而上述可动接触片62在上述可动接触片63接触固定接点78b之前接触固定接点78a。

上述固定接点块70、80如图8以及9所示为同一形状，在树脂成型的固定接点台71、81上分别安装铆接固定连接端子75、85的剖面大致为C字形的固定接点端子76、86以及永久磁铁77、87。上述固定接点台71、81将突出配合用的突出部72、82分别向内侧突出设置的同时，在垂直下方上突出设置了支持用脚部73、83。

上述固定接点端子76和86在其下边缘部上有突出加工分别形成一对固定接点部78a、78b和88a、88b。上述永久磁铁77、87安装成使其磁极面77a、87a与上述固定接点端子76、86的内侧面结合。因此永久磁铁77、87的磁极面77a、87a位于一对固定连接部78a、78b以及86a、86b的附近。

上述绝缘箱90如图3所示将接点机构块50单元化。将一对的固定接点块70、80从两侧安装在可动接点块60以后，通过嵌合在其中，上述连接端子75、85突出从上述绝缘箱90的端子孔91、91。进而在上述绝缘箱90中，在上述端子孔91的附近处设置一对的排气孔92，设置一对的排气孔92是为了消除组装时的方向性。

下面，说明上述接点机构块50的组装顺序。

首先，在可动绝缘台61上通过插通恢复弹簧65的铆钉66安装可动铁片67和遮磁板68。然后，在上述可动绝缘台61上安装可动接触片62、63以及接点弹簧64、64。接着，向上拉上述恢复弹簧65的下端，同时在可动绝缘台61的两侧安装固定接点块70、80，使突出配合用的突出部72、82相互突出配合。进而，通过在上述固定接点块70、80上嵌合绝缘箱90，完成了接点机构块50。

在电磁铁块30上搭载的密封箱41中插入上述接点机构块50后，固定接点台70、80的脚部73、83与铁芯37的磁极部的头部37c触接，可动铁片67通过遮磁板68与磁极部37c可以接触或脱离地相对。上述密封箱41上嵌合密封盖45并焊接成一体。进而从动配合孔47向绝缘箱90的排气孔92中压入排气管21。接着，向上述密封盖45中注入密封材料(图中未示)，固化后密封了连接端子75、85和排气孔21的根部周围。接着，从上述排气管21排出密封箱40中的空气，注入规定的混合气体后，铆接密封上述排气管21。接着，通过在上述卷轴32的一对凸缘部32a、32b间架设安装线圈端子36，从而完成了继电器本体20。

将上述继电器本体20收容在箱形机壳10的凹槽中，同时将线圈端子36配置在连接凹部13。进而，通过上述箱形机壳10上安装盖15，完成了直流电流切断用继电器。

下面说明上述构成的继电器的工作原理。

首先，在电磁铁块30的线圈31上没有施加电压的情况下，通过恢复弹簧65、65的弹力，抬高可动绝缘台61(图13A)。因此，可动铁片67从铁芯37的磁极部37c脱离，同时可动接触片62和63的两端部分别从固定接点78a、88a和78b、88b脱离。

接着，在上述线圈31上施加电压后，铁芯37的磁极部37c吸引可动铁片67，可动铁片67抵抗恢复弹簧65的弹簧力下降。为此，与可动铁片67成一体化的可动绝缘台61下降，可动接触片62的两端部和固定接点78a、88a接触。接着，可动接触片63的两端部和固定接点78b、88b相接触，可动铁片67吸引到铁芯37的磁极部37c上(图13B)。

接着，停止向上述线圈31施加电压时，通过恢复弹簧65的弹簧力将可动绝缘台61上压，与其成为一体的可动铁片67从铁芯37的磁极部37a脱离。可动接触片63的两端部从固定接点78b、88b处脱离后，可动接触片62的两端部从固定接点78a、88a处脱离。

上述可动接触片62的两端部从固定接点78a、88a处脱离时，即使产生了电弧电流，电弧电流由永久磁铁77、87的磁力所吸引而被切断。关于这一点参照图14以及图15详细说明。

例如如图15所示，上述永久磁铁77的磁通从磁极面77a向箭头方向产生。接着，如果可动铁片67恢复，可动接触片63的端部从固定接点部78b处脱离后，可动接触片62的端部从固定接点部78a处脱离。因此电弧电流A从固定接点部78a处开始产生。但是根据弗莱明左手法则(或洛仑兹力)，电弧电流A被永久磁铁77的磁力所吸引，其产生地方移动到固定接点部78b从而变为电弧电流B。进而，上述电弧电流B通过永久磁铁77的磁力被拉伸变为电弧电流C，最后被切断。

本实施例中电弧电流根据弗莱明左手法则，沿着永久磁铁77、87的磁极面77a、87a旋转地被拉伸并切断。因此，不需要现有技术中用于切断电弧电流的较大的空间，可以使装置小型化。

本实施例中说明的是切断直流电流的情况，但并不限于此，也适用于切断交流电流的情况。另外，不仅限于继电器，也适用于开关、定时器等。

通过本发明，根据弗莱明左手法则，将开关时产生的电弧电流沿着永久磁铁的磁极面旋转地拉伸并切断。从而，因此不需要现有技术中密闭型继电器装置的较大的空间，具有可以容易使装置小型化的效果。

Claims

1.一种开关装置，其使可动接触片的一端和固定接点接触或脱离从而开关接点，其特征在于，以与上述可动接触片的轴心垂直相交方式配置设置在上述固定接点附近的永久磁铁的磁极面，并列设置有多个可动接触片，在相邻的可动接触片间设置台阶。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，使可动接触片的两端部分别和固定接点接触或脱离。

3.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，在永久磁铁和可动接触片、固定接点之间设置至少遮蔽上述永久磁铁的磁极面的遮蔽壁。

4.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，在可动接触片的两端侧配置的永久磁铁的极性具有同一方向。

5.如权利要求4所述的开关装置，其特征在于，在永久磁铁和可动接触片、固定接点之间设置至少遮蔽上述永久磁铁的磁极面的遮蔽壁。