CN101419881A - 用于减少继电器触点间颤动的方法和器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于减少继电器触点间颤动的方法和器械，特别公开一种继电器组件，其包括线圈和带有第一触点表面(30)的静态触点(14)。至少第一触点表面的一部分定义了摩擦触点表面。继电器组件还包括动态触点(12)，其具有第二触点表面(32)，该表面定义了与第一触点表面接合的触点区域(36)。当电流通过线圈时，动态触点(12)沿驱动路径向静态触点(14)移动，并且在与静态触点(14)的原始冲击后，动态触点(12)沿不同于驱动路径的回弹路径移动。静态触点(14)相对于动态触点(12)确定方向或形状，以至于当动态触点(12)沿回弹路径移动时，动态触点(12)接合并且摩擦至少摩擦触点表面的一部分。

Description

用于减少继电器触点间颤动的方法和器械

技术领域

本发明一般涉及继电器组件，并且更特别的是涉及在动态继电器触点和静态继电器触点的配合过程中用于减少颤动的方法和器械。

背景技术

继电器和开关按钮形式触点的颤动是众所周知的现象，并且一般是由一些因素的组合所引起。这些因素包括触点的原始冲击和回弹，装有其中一个动态触点的横梁的弯曲，装有横梁的衔铁板和继电器铁芯间的冲击，和/或沿着触点横梁的冲击的传播。触点颤动可以在使用继电器或开关的系统中产生电噪音和/或损伤触点本身的影响。颤动在和低于毫秒时间范围内打断和重新建立电连接。那种行为产生各种电弧阶段引起非常宽带的噪音施加到，和辐射到，与其相连的和周围的电气系统。这种噪音可引起许多类型故障和干涉。使用已知继电器的系统提供过滤和防护以整个系统的费用增加来减少干涉和故障。

对触点的损坏一般是由当触点相互分开时触点间的电弧引起的，如在触点颤动的过程中。对触点的损坏限制了装置的寿命和最大转换能量的限制。开发了许多特殊材料以足够长时间的抵抗损坏效果以取得可接受的设备寿命。需要增加触点的质量，高速运动和高的力量以使得高的转换能量等级成为可能。这些限制了可取得的尺寸、重量和费用的减少。

传统的继电器指出了与触点颤动相关的问题，通过尝试去减少颤动的数量或通过使用耐由电弧引起的磨损的材料。这些已知继电器尝试减少颤动数量，通过在至少其中一个触点结构上使用阻尼材料以减少在原始冲击后的回弹，通过提供在回弹时冲击横梁或触点的平衡力，或者通过使用装置来削弱回弹，如弹簧来托住触点以削弱回弹。问题在于这些解决方法复杂并且昂贵，并不能消除触点间的颤动。与此相似，使用耐由电弧引起的磨损的材料的已知继电器是昂贵的并且该材料增加了触点的体积和重量。

发明内容

此处所描述的继电器组件提供了以节约成本和可靠的方式减少颤动现象的解决方法。在一个实施例中，继电器组件包括线圈和具有第一触点表面的静态触点。至少第一触点表面的一部分定义了摩擦触点表面。继电器组件还包括具有第二触点表面的动态触点，该触点表面定义了与第一触点表面相接合的触点区域。当电流通过线圈时，动态触点沿指向静态触点的驱动路径移动，并且在与静态触点原始冲击后，动态触点沿不同于驱动路径的回弹路径移动。静态触点相对于动态触点确定方向或者形状，以至于当动态触点沿回弹路径移动时，动态触点接合并且摩擦至少一部分的摩擦触点表面。

附图说明

图1示出示例性的继电器，其具有根据示例性实施例形成的触点。

图2表示图1所示触点处于闭合状态。

图3表示图1所示的其中一个静态触点。

图4表示根据替代实施例形成的替代静态触点。

图5表示其中一个替代动态触点与其中一个静态触点相接合。

图6表示图5所示静态触点相对于动态触点处于不同的方向。

具体实施例

图1表示典型继电器10，其具有根据示例性实施例形成的动态触点12和静态触点14。继电器10包括具有铁芯18的线圈16。动态触点12连接到动态横梁20上。该横梁20也包括连接到其上并和铁芯18对齐的衔铁22。可供选择的是，横梁20、衔铁22和动态触点12可定义动态触点子组件25，当线圈16接通时，该子组件共同操作以驱动动态触点12由打开位置到闭合位置。例如，当电流通过线圈16时，衔铁22被吸到铁芯18上。当衔铁22被吸到铁芯18上时，动态触点12沿驱动路径被驱动到闭合位置，如图2所示位置，在这个位置动态触点12与静态触点14相接合。当触点12、14处于闭合位置时电路完成。提供弹簧24用于推动横梁20，这样动态触点12到达打开位置，如图1所示的位置。

虽然附图示出了继电器10，但是应当认识到的是，此处的主题可应用到其它装置，如开关或者其它类型继电器，这些装置具有闭合时完成电路的触点和/或对颤动敏感的触点。这样提供的继电器10仅是用作说明的，并且此处的主题并非想局限于继电器10。

图2表示处于闭合状态的动态触点12和静态触点14。如上所述，动态触点12沿驱动路径被横梁20所驱动，该路径通常如图2中箭头A所示。驱动路径一般是弓形的，因为横梁20关于铰链点移动到闭合位置。横梁20通常是平的并且沿横梁轴线26延伸。平面安装区域28设置在横梁20的末端的附近。动态触点12被安装在安装区域28上，但在替代实施例中其可以与横梁20形成一体。在典型实施例中，动态触点12限定按钮触点。

静态触点14包括第一触点表面30，其处于与动态触点12的第二触点表面32相接合的方向。当第一和第二触点表面30和32彼此接合时，电路在触点12、14之间完成。第一和第二触点表面30、32分别在第一和第二触点区域34、36彼此接合。第一和第二触点区域34、36每一个可以在各自第一和第二触点表面30、32上由一点所表示。替代的是，少于第一和第二触点表面30、32的近似百分之十的区域可以相互接合以定义第一和第二触点区域34、36，并且第一和第二触点区域34、36可以具有一般圆形或椭圆形，或者另外曲线或非曲线形状。在其它替代实施例中，定义第一和第二触点表面30、32的至少其中一个的大多数的区域可以相互接合以定义第一和第二触点区域34、36。

在所示实施例中，第一触点表面30一般是平面的，而第二触点表面32一般是曲面的。选择第二触点表面32的曲面的形状以允许动态触点12同第一触点表面30在冲击时并且立即在冲击之后保持接触。在所示实施例中，第二触点表面32有凸面，或者向外凸出的曲面，其定义了与横梁20相对的顶点38。图2所示切线，其定义了与顶点38相切的平面，其以虚线显示。至少静态触点的一部分位于动态触点12的切平面的上方。可选的是，顶点38可以沿第二触点表面32基本上居中，然而，第二触点表面可以是非对称的形状，以至于顶点38或者向动态触点12的前端40(例如，通常向横梁20的末端)或者向动态触点12的后端42偏移。在典型实施例中，第二触点区域36通常向顶点38的后端偏移，然而，在替代实施例中，第二触点区域36可位于顶点38处或者甚至位于顶点38的前部。

操作中，当继电器组件10(如图1所示)由通常的开放位置到闭合位置移动时，横梁20驱动动态触点12沿驱动路径向静态触点14移动。在与静态触点14原始冲击后，动态触点12沿回弹路径移动，如图2中箭头B所示。在所示的实施例中，回弹路径是振动的并且一般沿驱动路径，然而沿与驱动路径反向振动，并且可以振动许多次直到在闭合位置达到静止。沿回弹路径的运动可以由一些因素所引起，例如与静态触点的冲击，在第二触点表面32上的第二触点区域36的位置，横梁沿驱动路径的运动，衔铁22(如图1所示)和铁芯18(如图1所示)的冲击，触点和/或衔铁和铁芯沿横梁20的冲击传播，横梁20的弯曲，触点和/或横梁的材料特性，以及与可以导致复杂的回弹路径相似的其它因素。

在触点12、14闭合的过程中，动态触点12有动态重心。例如，上述因素可引起动态触点12的重心转移，这影响回弹路径。明显影响重心转移和回弹路径的一个因素是相对于动态触点正常的重心44存在接触点的位置(如第一和第二触点表面34、36)偏移。动态触点12正常的重心是动态触点12的质心。在所示实施例中，正常的重心44基本上位于动态触点12的中心，如在点44，这可与顶点38基本上对齐。在闭合的过程中，重心一般保持在正常的重心44。然而，在原始冲击后，重心通常向后移动，如到达点46。重心转移到点46至少部分上是由触点12、14的接触点相对于重心44在原始冲击时偏移引起的。横梁20沿驱动路径移动的力也迫使重心转移，还有其它因素。重心的转移，还有横梁20和动态触点12的惯量引起动态触点12关于第二触点区域36沿回弹路径的旋转。动态触点12的曲面便于这种旋转。旋转通常引起摩擦运动或者刮擦运动，这消耗了闭合能量。能量的擦除基本上消除了回弹过程中的一些分离。在典型实施例中，动态触点12沿回弹路径振动直到动态触点12在闭合位置达到静止。

在典型实施例中，静态触点14相对于动态触点12确定方向，以至于当动态触点12沿回弹路径移动时，第二触点表面32接合并摩擦至少第一触点表面30的一部分。例如，至少静态触点14的一部分相对于原始触点区域34位于后部和上部，以至于当动态触点12沿回弹路径移动时，动态触点12与第一触点表面30接合。静态触点14是平面的并且相对于动态触点12形成角度，以便当动态触点沿回弹路径移动时提供与静态触点14的干扰。例如，在所示实施例中，静态触点14处于与由安装区域28所定义的平面不平行的方向，以至于至少静态触点12的一部分位于与顶点38相切平面的上方，并且当动态触点沿回弹路径移动时动态触点12与静态触点14摩擦。在动态触点12和静态触点14的原始冲击之后，动态触点12沿静态触点14的摩擦可以减少和/或消除触点的一些颤动或分离。触点12、14的分离可以引起对触点12、14的电弧损坏。触点分离的次数总量，发生的分离数量，和其它因素可以对触点造成的损坏总量有影响。减少或消除这种颤动可以延长触点的寿命和/或触点的效率。静态触点的倾斜，这允许摩擦和擦除在触点闭合过程中产生的能量，可以减少或消除颤动。

在操作中，当继电器组件10(如图1所示)由如图2所示的闭合位置向打开位置移动时，横梁20沿如图2中箭头C所示的打开路径基本上远离静态触点14驱动动态触点12。打开路径一般与驱动路径相反。在典型实施例中，打开路径不同于回弹路径。

图3表示静态触点14。在典型实施例中，静态触点14的第一触点表面30是平面的并且相对于静态触点14的底面50不平行。然而，第一触点表面30在替代实施例中可以平行于底面50。第一触点表面30定义了第一触点区域34，其在图3中示意性的表示。第一触点区域34是第一触点表面30的一部分，动态触点12(如图1和2所示)在原始冲击时与该表面相接合，并且也可以定义区域，在这个区域中当触点12、14处于闭合位置时，动态触点12与静态触点14相接合。第一触点区域34的尺寸依赖于动态触点12的尺寸和形状。可选的是，第一触点区域34可以是一个点。

第一触点表面30也定义了摩擦触点表面52，其是第一触点表面30的一部分，当动态触点12沿回弹路径转移时动态触点在其上摩擦。摩擦触点表面52沿摩擦路径54延伸，该路径可以是线性的(如图3所示)或者是非线性的。摩擦触点表面52也可以是不连续的，以至于在第一触点表面30上定义多个摩擦触点表面52。摩擦触点表面52的方向依赖于动态触点12的回弹路径，静态触点14相对于动态触点12的形状和位置，以及类似的因素。

在典型实施例中，静态触点14包括静态触点平面55，其与第一触点区域34相切。静态触点平面55由主轴56和次轴58两者定义的。主轴56延伸通过第一触点区域34并且是通常平行于横梁轴线26(如图2所示)的方向。次轴58也延伸通过第一触点区域34并且通常是相对垂直于主轴56的方向。如上所述，静态触点14在继电器组件10(如图1所示)之中确定方向，以至于当动态触点12沿回弹路径移动时，动态触点12与静态触点14的第一触点表面30相接合。静态触点14的方向可以通过平移或者倾斜静态触点14来调整或者设置。例如，静态触点14可以沿至少其中一个主轴56和/或次轴58平移到静态触点14与动态触点12相接触的位置，其分别如箭头D和E所示。另外，静态触点14可以在一个方向或者另一个方向通过俯仰或者滚动静态触点14来倾斜。例如，如箭头F所示，相对于主轴56旋转静态触点14可以调整滚动角度，并且如箭头G所示，相对于次轴58旋转静态触点14可以调整俯仰角度。

在典型实施例中，如图2所示，静态触点14相对于次轴58倾斜，以至于静态触点14有正的俯仰角度，但是不关于主轴56倾斜，以至于静态触点14的转动角度为0。正的俯仰角度提供了至少第一触点表面30的一部分处于第一触点区域34的上方(如通常在横梁20的方向)，其中动态触点12由上方降低到静态触点14上。同样地，至少静态触点14的一部分位于沿回弹路径与动态触点12相干涉的位置，以至于当动态触点12沿回弹路径移动时，动态触点12沿(如摩擦)静态触点14的摩擦触点表面52移动并与其接合。

在替代实施例中，静态触点14关于主轴56倾斜，以至于静态触点14有或正或负的滚动角。静态触点14可以被滚动，此外，或者替代，被俯仰。滚动角度提供至少第一触点表面30的一部分位于第一触点区域34的上方，以至于动态触点12沿静态触点14的摩擦触点表面52移动并与其接合。在另一替代实施例中，静态触点14可以被提供有负的俯仰角。在这样的实施例中，在静态触点14上的原始触点区域可以位于最终触点区域的前面，以至于动态触点沿摩擦触点表面52由原始触点区域到最终触点12、14的闭合位置摩擦。通过允许动态触点12沿着向下和向后方向的驱动路径照常继续，通过减少动态触点12和静态触点14的原始冲击，这种实施例可减少颤动。

图4表示根据替代实施例形成的替代静态触点60。静态触点60有非平面的第一触点表面62。在所示实施例中，静态触点60的第一触点表面62一般是凹的并且具有类似于相应动态触点的预定回弹路径的形状。

在其它替代实施例中，静态触点具有其它非平面的第一触点表面。其形状可以是复杂的以容纳相应动态触点的复杂的回弹路径。

图5表示替代的动态触点112与静态触点114相接合。图6表示静态触点114相对于动态触点112处于不同的方向。触点112、114可以布置在类似于继电器10的继电器中，并且动态触点112可以类似于上面所描述的触点12移动。动态触点112被连接到动态横梁116上。动态触点112沿其外部有触点表面118并且沿着安装表面120被附加到横梁上。动态触点112是非对称形状的。动态触点112可以具有任意形状，但在所示实施例中，动态触点112在触点表面120的一部分处具有离安装表面120的最大宽度，该触点表面与安装表面120的中点122不对齐。例如，在所示实施例中最大宽度位于中点122的后部。这种结构提供了不规则形状的动态触点114。动态触点112的不对称形状引起动态触点112的质心124也相对于中点偏移。

在典型实施例中，动态触点112的形状控制动态触点112的触点区域126。例如，触点区域126(或者在一些实施例中依赖于触点的形状和材料的接触点)可以近似成具有最大宽度的动态触点112的一部分。触点区域126通常相对于质心124偏移，这在动态触点112和静态触点114间产生了离心冲击。例如，偏移引起动态触点在原始冲击后相对于质心旋转或者滚动，这通常如箭头H所示。离心运动引起在触点112、114间的刮擦或者摩擦，这减少或消除了触点112、114间的任何颤动。

在典型实施例中，如图5所示，静态触点114可以确定方向以至于静态触点114的触点表面130通常平行于横梁116。可替代的是，静态触点可以倾斜，以至于静态触点114的平面与横梁116的平面不平行，如图6所示。倾斜可以是关于静态触点114的主轴和/或次轴。

应当理解的是上述描述确定为是说明性的，不是限制性的。例如，上述描述的实施例(其中的和/或方面)可以相互结合使用。此外，根据本发明的启示可以进行许多修改以适应特定的情况或者材料而不脱离其范围。尺寸，材料类型，各种部件的方向，和此处所描述的各种部件的数量和位置想要去定义特定实施例的参数，这绝不是限制性的仅仅是典型的实施例。许多其它的实施例和在权利要求书的精神和范围内的修改对于那些浏览上述描述的本领域技术人员将是显而易见的。本发明的范围因此应当参考附加的权利要求书，连同这个权利要求书所赋予的等价的全部范围来确定。在附加的权利要求书中，术语“包括”和“在其中”作为易懂的英语来使用，其等价于各自术语“包含”和“其中”。此外，在随后的权利要求中，术语“第一”，“第二”和“第三”等仅仅是作为标签来使用，并不是想要在它们的物体上强加数字要求。此外，随后的权利要求的限制不是按方法加功能的格式写的，并且不想以35 U.S.C§112条款，第六段，为基础进行解释，除非和直到这种权利限制简洁地使用短语“意味着”，其后面是没有进一步结构的功能陈述。

Claims (10)

1.一种继电器组件(10)包括：

线圈(16)；

具有第一触点表面(30，62，118)的静态触点(14，60，114)；和

具有第二触点表面(32，130)动态触点(12，112)，该触点表面定义了与所述第一触点表面(30，62，118)接合的触点区域(36，126)，当电流通过所述线圈(16)时，所述动态触点(12，112)沿驱动路径向所述静态触点(14，60，114)移动，并且在与所述静态触点(14，60，114)的原始冲击后，所述动态触点(12，112)沿不同于所述驱动路径的回弹路径移动；

其中至少所述第一触点表面(30，62，118)的一部分定义了摩擦触点表面(52)，所述静态触点(14，60，114)相对于所述动态触点(12，112)确定方向或者形状，以至于当所述动态触点(12，112)沿所述回弹路径移动时，所述动态触点(12，112)接合并且摩擦至少所述摩擦触点表面(34，62，118)的一部分。

2.如权利要求1所述的继电器组件，其中所述第一触点表面(30，62，118)与所述第二触点表面(32，130)的顶点(38)相切的平面不同面。

3.如权利要求1所述的继电器组件，其中所述触点区域(34，36，126)相对于所述动态触点(12，112)的质心(124)偏移，以至于在原始冲击之后所述动态触点(12，112)沿所述回弹路径旋转。

4.如权利要求1所述的继电器组件，其中所述动态触点(12，112)是非对称形状，以至于所述触点区域(34，36，126)相对于所述动态触点(12，112)的质心(124)偏移。

5.如权利要求1所述的继电器组件，其中所述摩擦触点表面(52)基本上镜像所述回弹路径，以至于当所述动态触点(12，112)沿所述回弹路径移动时，所述动态触点(12，112)沿所述摩擦触点表面(52)行进。

6.如权利要求1所述的继电器组件，还包括平面的、动态横梁(20，116)，所述动态触点(12，112)连接到所述横梁(20，116)上并且沿由所述横梁引起的所述驱动路径移动，其中所述静态触点(14，60，114)倾斜，以至于当所述动态触点(12，112)原始冲击所述静态触点(14，60，114)时，所述第一触点表面(30，62，118)相对于所述横梁(20，116)的所述平面不平行。

7.如权利要求1所述的继电器组件，还包括具有平的安装区域(28，120)的横梁(20，116)，所述动态触点(12，112)连接到所述安装区域(28，120)并且沿由所述横梁(20，116)引起的所述驱动路径移动，其中所述静态触点(14)的所述摩擦触点表面(52)相对于由所述安装区域(28，120)所定义的平面非正交。

8.如权利要求1所述的继电器组件，还包括平的动态横梁(20，116)，其具有沿所述横梁(20，116)布置的所述动态触点(12，112)，其中所述第一触点表面(30，62，118)相对于所述横梁(20，116)的平面有预定的俯仰角度和预定的滚动角度，其中所述俯仰角度和所述翻滚角度中的至少一个是非零的。

9.如权利要求1所述的继电器组件，其中静态触点平面(55)被定义成与所述第一触点区域(34)相切，所述静态触点平面(55)沿主轴(56)和次轴(58)延伸，其中所述静态触点(14，60，114)关于所述主轴(56)和所述次轴(58)中至少一个倾斜，以至于当所述动态触点(14，60，114)沿所述回弹路径移动时，所述动态触点(14，60，114)与所述摩擦触点表面(52)相接合。

10.如权利要求9所述的继电器组件，其中所述主轴(56)与承载所述动态触点(12，112)的横梁(20，116)基本上对齐，并且相对于所述次轴(58)倾斜所述静态触点(14，60，114)，使得所述主轴(56)指向或者远离所述横梁(20，116)形成角度。

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