CN102918620B

CN102918620B - 电磁继电器

Info

Publication number: CN102918620B
Application number: CN201180026744.5A
Authority: CN
Inventors: 空洋介
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: JP2012003954A; KR101396609B1; KR20130018307A; US8860537B2; EP2583296A4; WO2011158447A1; EP2583296B1; US20130093542A1; CN102918620A; EP2583296A1; JP5488238B2

Abstract

一种电磁继电器，其包括固定铁芯、与固定铁芯相对的可动铁芯、在通电时产生磁力以使得可动铁芯被固定铁芯吸引的磁化线圈、与可动铁芯相联接的可动触点、与可动触点相对的待与可动触点接触的固定触点、用于使可动铁芯复位的复位弹簧以及排斥力产生线圈。在可动铁芯从可动触点已经通过电弧区的位置向可动铁芯正好使复位弹簧完全伸长的位置移动的过程中，排斥力产生线圈产生与可动铁芯的剩余磁场相反的磁场，其中电弧区是可动触点和固定触点之间的待发生电弧放电的区域。

Description

电磁继电器

技术领域

本发明涉及一种电磁继电器，其能够有效地用于各种电气设备的控制电路中，诸如用于驱动电动车辆的马达的控制电路等。

背景技术

以下列出的专利文献1（PTL 1）中公开了传统的电磁继电器。所公开的电磁继电器是极化电磁继电器，其目的在于通过设置具有铁芯的永磁体来减少作业过程中的电力消耗并改善可动铁芯的复位运动。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本特开NO.2010-10058

发明内容

技术问题

在电磁继电器中，当继电器断电时铁芯通过复位弹簧复位，因此可能产生由于铁芯和磁轭的端板相接触而引起的不期望的噪音和振动。

解决问题的方案

因此，当如上述专利文献1所公开的那样使铁芯快速复位时，这个趋势可能变得更为值得注意。

本发明的目标是提供一种电磁继电器，其能够在断电时限制噪音和振动而不影响该电磁继电器在断电时的作业性能。

本发明的一个方面提供一种电磁继电器，其包括：固定铁芯；可动铁芯，其以能够沿着轴向与所述固定铁芯接触或分离的方式与所述固定铁芯相对；磁化线圈，其包围所述固定铁芯和所述可动铁芯，并在通电时产生磁力以使得所述可动铁芯被所述固定铁芯吸引；可动触点，其与所述可动铁芯相联接；固定触点，其与所述可动触点相对，所述可动触点随着所述可动铁芯的移动而与所述固定触点接触或远离所述固定触点；复位弹簧，其置于所述固定铁芯和所述可动铁芯之间，并且在所述磁化线圈断电时使所述可动铁芯与所述固定铁芯分离；以及排斥力产生线圈，其在所述可动铁芯的复位位置与所述磁化线圈相邻地布置，其中所述排斥力产生线圈被构造成为，至少在所述可动铁芯从所述可动触点已经通过电弧区的位置向所述可动铁芯正好使所述复位弹簧完全伸长的位置移动的过程中，所述排斥力产生线圈能够产生与所述可动铁芯的剩余磁场相反的磁场，其中所述电弧区是所述可动触点和所述固定触点之间的、用以导致所述可动触点和所述固定触点之间的电弧放电的最小间隙。

附图说明

【图1】图1是示出根据第一实施方式的电磁继电器的截面结构和驱动电路的说明示意性附图：（a）示出该电磁继电器的断电状态，（b）至（d）示出电容器在该电磁继电器的通电过程中被充电的过程。

【图2】图2是示出根据第一实施方式的电磁继电器的截面结构和驱动电路的说明示意性附图：（a）至（c）示出电容器放电的过程，（d）示出之后该电磁继电器的断电状态；以及

【图3】图3是示出根据第二实施方式的电磁继电器的截面结构和驱动电路的说明示意性附图：（a）示出该电磁继电器的断电状态，（b）示出该电磁继电器的通电过程中的状态，以及（c）示出该电磁继电器的断电过程中的状态。

具体实施方式

以下将参照附图对实施方式进行说明。

如图1和图2所示，根据第一实施方式的电磁继电器1包括磁化线圈2、固定铁芯3、可动铁芯4、可动触点5、固定触点6以及复位弹簧7。固定铁芯3和可动铁芯4将由于磁化线圈2的励磁而被磁化。可动触点5与可动铁芯4联接。可动触点5和固定触点6彼此面对。复位弹簧7布置于固定铁芯3和可动铁芯4之间。

磁化线圈2在插入于磁轭8的绕线筒9周围缠绕。铁芯壳体10插入于绕线筒9中。

铁芯壳体10形成为有底的筒，其开口端固定到磁轭8的上端板。固定铁芯3被固定地布置于铁芯壳体10的上端。

可动铁芯4在铁芯壳体10内布置于固定铁芯3的下方，并且可以在铁芯壳体10中沿上下方向滑动。可动铁芯4沿着轴向面对固定铁芯，并且可以与固定铁芯3接触或分离。

在固定铁芯3和可动铁芯4各自的对向面的中央部形成沉孔。复位弹簧7置于两个沉孔之间，且该复位弹簧7的两端分别固定到两个沉孔。

杆11竖直地固定于可动铁芯4的中央部。杆11贯通固定铁芯3的中央部以及磁轭8的上端板，并且突出到固定于上端板的遮蔽壳体12的内部。

固定触点6被布置为竖直地贯通遮蔽壳体12的上壁。另一方面，在遮蔽壳体12中，可动触点5在由施压弹簧13支撑的状态下布置于杆11的顶部。施压弹簧13用于对可动触点5施加接触压力。

具体地，可动触点5以可动的方式被支撑于施压弹簧13和固定于杆的顶端的止动件14之间。施压弹簧13置于可动触点5和固定至杆11的弹簧座15之间。

在如上构造的电磁继电器1中，当磁化线圈2由于通电而产生磁力时，固定铁芯3和可动铁芯4被磁化（图1的（b））。然后，固定铁芯3和可动铁芯4彼此吸引，使得可动铁芯4和可动触点5沿轴向一体地移动（图1的（c））。结果，可动触点5与固定触点6接触以连接期望的电路（图1的（d）和图2的（a））。

当磁化线圈2由于断电而退磁时，固定铁芯3和可动铁芯4的磁化消除（图2的（b））。然后，固定铁芯3和可动铁芯4由于复位弹簧的伸长力而彼此分离，使得可动铁芯4和可动触点5沿轴向一体地往回移动（图2的（c））。结果，可动触点5与固定触点6分离以断开上述电路（图2的（d））。

在电磁继电器1通电的过程中，由于外力可能会瞬时地出现最小间隙S（图1的（c）中示出，用于说明性图解)。如果最小间隙S出现，则在可动触点5和固定触点6之间可能会产生电弧电流。然后，触点5和触点6彼此再次接触时可能会熔接到一起。在下文中，最小间隙S被称为电弧区S。

另外，如果可动触点5和固定触点6在断开上述电路时没有快速地彼此分离，则在可动触点5和固定触点6之间的电弧区S（图2的（c）中示出）可能产生电弧电流。结果，电路不能被顺利地且快速地断开。

也就是，当触点5和触点6彼此接触时，要求固定铁芯3和可动铁芯4牢固地彼此吸引以保持它们的接触状态。当触点5和触点6将从接触状态彼此待分离时，要求触点5和触点6能顺利地且迅速地彼此分离。

另一方面，当触点5和触点6彼此分离时，杆11上的弹簧座15与磁轭8的上端板接触并由此可能产生振动。在将电磁继电器 1应用到用于驱动电动车辆的马达的控制电路的情况中，振动可能被传递到车身并给乘客带来不期望的感觉。在此，在磁轭8的上端板上与弹簧座15相接触的位置处设置胶质减振器（gumdamper）（缓冲构件）16，但是胶质减振器16不能完全地吸收弹簧座15的冲击。另外，胶质减振器16的弹性系数可能会由于其老化（degradation）或其所处的热环境而发生很大的变化，所以不能期望胶质减振器具有稳定的缓冲性能。

为解决这些问题，可以考虑减小可动铁芯4的磁化部分的尺寸或减小复位弹簧7的弹簧力。然而，如果减小可动铁芯4的磁化部分的尺寸，则磁化的可动铁芯4的磁力变弱，从而接触压力变得不足以保持触点5和触点6的接触状态。另外，如果减小复位弹簧7的弹簧力，则在断电时用于使可动铁芯4从固定铁芯3分离的力变弱，从而不能使可动铁芯4顺利地且快速地分离。

因此，在可动铁芯4在断电时通过复位弹簧7复位的复位位置处设置排斥力产生线圈17。排斥力产生线圈17产生缓和可动铁芯4的复位运动的磁性排斥力。

当磁化线圈2在电磁继电器1断电的时候退磁时，剩余的磁性暂时地存在于固定铁芯3和可动铁芯4中。

因此，当可动铁芯4被分离时，通过排斥力产生线圈17产生与可动铁芯4的剩余磁场相反的磁场，从而产生抵抗可动铁芯4的磁性的磁性排斥力以缓和可动铁芯4的复位运动。

在可动铁芯4从与固定铁芯3分离的起始位置向可动铁芯4正好使复位弹簧7完全伸长的端位置移动的过程中，在可动铁芯4复位的复位位置处产生排斥力。因此，排斥力可以有效地缓和可动铁芯4的复位运动。

注意，由于上述原因，优选的是，可动触点5与固定触点6快速地分离直到可动触点5通过了电弧区S。

因此，优选的是，当可动铁芯4与固定铁芯3分离时，在可动铁芯4从可动触点5通过了电弧区S的位置（不是从上述起始位置）向可动铁芯4正好使复位弹簧7完全伸长的端位置移动的过程中，排斥力产生线圈17产生与可动铁芯4的剩余磁场相反的磁场。

因此，如上所述，在本实施方式中，排斥力产生线圈17布置于可动铁芯4的复位位置。具体地，排斥力产生线圈17以与磁化线圈2的绕线方向相反的绕线方向缠绕在绕线筒9的下端部周围。

在本实施方式中，如图1和图2所示，排斥力产生线圈17以层设于磁化线圈2上的方式缠绕在磁化线圈2上。然而，排斥力产生线圈17和磁化线圈2可以以沿轴向排列的方式顺次配置。

排斥力产生线圈17与具有规定容量的电容器18并联，且该并联电路与磁化线圈2串联以构造继电器驱动电路1A。

根据如上构造的电磁继电器1，如图1的（a）所示，可动铁芯4在电磁继电器1断电时停留在初始位置。位于初始位置的可动铁芯4被复位弹簧7向下施力，从而由于弹簧座15和磁轭8的上端板之间的接触（在橡胶减振器16置于弹簧座和上端板之间的情况下）限制了可动铁芯4的竖直运动。

当继电器驱动电路1A在上述断电情形下通电时，磁化线圈2被励磁而产生磁场a（图1的（b）中的箭头a所示）。结果，固定铁芯3和可动铁芯4被磁场a磁化。

如图1的（c）所示，固定铁芯3和可动铁芯4由于它们自身的磁化而彼此吸引，从而可动铁芯4沿着轴向向上移动并压缩复位弹簧7。

可动铁芯4沿着轴向以规定滑动量朝向固定铁芯3移动，使得可动触点5与固定触点6接触。接着，如图1的(d)所示，可动铁芯4被进一步吸引至固定铁芯3并最终与固定铁芯3接触。在固定铁芯3和可动铁芯4彼此接触的状态下，施压弹簧13被压缩以向可动触点5和固定触点6施加规定接触压力。

在继电器驱动电路1A如图1的(b)至图1的(d)所示被通电的状态下，在并联电路中，电流流过排斥力产生线圈17并且电容器18被充电。

因为排斥力产生线圈17以与磁化线圈2的绕线方向相反的绕线方向缠绕，通过排斥力产生线圈17的通电产生磁场b(图1的(b)至图1的(d)中的箭头b所示)，以抵消磁化线圈2产生的磁场a。因此，以使得线圈2产生的磁场a和线圈17产生的磁场b能够使可动铁芯4朝向固定铁芯3移动并随后使可动触点5与固定触点6保持牢固接触的方式确定线圈2和线圈17的绕数和卷径。

图2的(a)至图2的(d)示出电磁继电器1从通电状态到断电状态的作业状态。

当电磁继电器1如图2(a)中所示被通电时，继电器驱动电路1A中的电容器18被充满电。

如图2的(b)所示，当继电器驱动电路1A从通电状态断电时，磁化线圈2退磁，但来自电容器18的放电电流流经排斥力产生线圈17。因此，通过排斥力产生线圈17产生图2的(b)中的磁场b。排斥力产生线圈17产生的磁场b与可动铁芯4的剩余磁场相反。

在电磁继电器1断电的初始阶段，磁场b在远离可动铁芯4的下部区域产生，使得可动铁芯4在几乎不受由磁场b产生的磁性排斥力影响的状态下通过复位弹簧7与固定铁芯3快速地分离。因此，可动触点5如图2(c)所示快速地与固定触点6分离，直到可动触点5经过电弧区S。

在可动触点5已经从经过电弧区S的位置向复位弹簧正好完全伸长的位置移动之后，当可动铁芯4接近产生磁场b的区域时，可动铁芯4开始接收由磁场b产生的排斥可动铁芯4的剩余磁性的磁性排斥力。

由于磁性排斥力，可动铁芯4的由于复位弹簧7的复位运动被缓和，然后如图2的（d）所示弹簧座15与胶质减振器16接触，从而减小了复位时的冲击。

根据第一实施方式中的电磁继电器1，在断电时，可动铁芯4可以通过复位弹簧7快速地与固定铁芯3分离，以分离触点5和触点6。在可动铁芯4的分离运动的过程中，通过排斥力产生线圈17的磁场b产生与可动铁芯4的剩余磁性相反的磁性排斥力。结果，能够缓和可动铁芯4的复位运动，从而减小由于弹簧座15与磁轭8的上端板相接触而产生的噪音和振动。

因此，不需要减小可动铁芯4的尺寸或减小复位弹簧7的弹簧力，就能限制噪音和振动而不影响电磁继电器1在断电时的作业性能。

根据本实施方式，因为通过仅增加包括电容器18和具有与磁化线圈2的绕线方向相反的绕线方向的排斥力产生线圈17的并联电路，而使得专门的电控制没有必要，因此该电磁继电器1具有成本上的优势。

如图3所示，根据第二实施方式的电磁继电器1的不同构造在于：通过分出磁化线圈2的下部，形成绕线方向与磁化线圈2的绕线方向相同的排斥力产生线圈17A。与第一实施方式的其他元件或磁场相同或类似的其他元件或磁场以相同的附图标记标识，并省略对它们的多余说明。

在继电器驱动电路1A中，磁化线圈2和排斥力产生线圈17串联，并在二者之间设置开关电路。通过开关电路，在电磁继电器1断电时电流仅流过排斥力产生线圈17A。另一方面，在电磁继电器1通电时或通电过程中，电流顺次地流过排斥力产生线圈17A和磁化线圈2两者。在此，使断电时流经排斥力产生线圈17A的电流方向与通电时或通电过程中的电流方向相反。因此，断电时的磁场方向与通电时或通电过程中的磁场方向相反。

在根据本实施方式的电磁继电器1中，如图3的（a）所示，可动铁芯4在断电时停留在初始位置。位于初始位置的可动铁芯4被复位弹簧7向下施力从而由于弹簧座15和磁轭8的上端板的接触（在橡胶减振器16置于弹簧座15和磁轭8的上端板之间的情况下）限制了可动铁芯4的竖直运动。

当继电器驱动电路1A在上述断电状态下通电时，磁化线圈2和排斥力产生线圈17A被励磁而产生两个磁场a（图3的（b）中的箭头a所示）。两个磁场a产生在相同的方向上。

结果，固定铁芯3和可动铁芯4被磁场a磁化并彼此吸引。当可动触点5与固定触点6接触时，施压弹簧13被压缩以对可动触点5和固定触点6施加规定接触压力。

当继电器驱动电路1A从通电状态中断电时，磁化线圈2和排斥力产生线圈17A退磁，由此固定铁芯3和可动铁芯4退磁。通过复位弹簧7可动铁芯4可以快速地与固定铁芯3分离以使可动触点5和固定触点6快速地分离。

在可动铁芯4的该分离过程中，通过上述开关电路，与通电时的电流反向地流动的电流仅流经排斥力产生线圈17A以产生磁场b（图3的（c）中的箭头b所示）。排斥力产生线圈17A产生的磁场b与可动铁芯4的剩余磁场相反。

排斥力产生线圈17A的通过开关电路的通电例如在从可动触点5已经通过电弧区S时到可动铁芯4正好使复位弹簧7完全伸长时的时间期间内开始。

结果，当复位弹簧7正好完全伸长时，可动铁芯4接收由磁场b产生的与可动铁芯4的剩余磁性相排斥的磁性排斥力。由于磁性排斥力，可动铁芯4的由于复位弹簧7的分离/复位运动被缓和，然后弹簧座15与胶质减振器16接触，从而减小复位时的冲击。

根据本实施方式，与第一实施方式类似，可以限制噪音和振动而不影响电磁继电器1在断电时的作业性能。

特别地，在本实施方式中，通过将磁化线圈2的一部分分出而形成排斥力产生线圈17A，使得可以简化励磁线圈的构造而不需要额外的线圈。

另外，通过开关电路，流经排斥力产生线圈17A的电流的电流值、开始时间、持续时间等可以被任意调节，从而可以实现用于可动铁芯4的适当的缓和效果。

日本专利申请2010-138121（2010年6月17号提交）的全部内容通过引用包含于此。

尽管以上参照本发明的特定实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式。根据上述教示，本领域技术人员会想到上述实施方式的变型及变化。

Claims

1.一种电磁继电器，其包括：

固定铁芯；

可动铁芯，其以能够沿着轴向与所述固定铁芯接触或分离的方式与所述固定铁芯相对；

磁化线圈，其包围所述固定铁芯和所述可动铁芯，并在通电时产生磁力以使得所述可动铁芯被所述固定铁芯吸引；

可动触点，其与所述可动铁芯相联接；

固定触点，其与所述可动触点相对，所述可动触点随着所述可动铁芯的移动而与所述固定触点接触或远离所述固定触点；

复位弹簧，其置于所述固定铁芯和所述可动铁芯之间，并且在所述磁化线圈断电时使所述可动铁芯与所述固定铁芯分离；

排斥力产生线圈，其在所述可动铁芯的复位位置与所述磁化线圈相邻地布置，以及

电容器，其与所述排斥力产生线圈并联以构造并联电路，其中

所述排斥力产生线圈被构造成为，至少在所述可动铁芯从所述可动触点已经通过电弧区的位置向所述可动铁芯正好使所述复位弹簧完全伸长的位置移动的过程中，所述排斥力产生线圈能够产生与所述可动铁芯的剩余磁场相反的磁场，其中所述电弧区是所述可动触点和所述固定触点之间的、用以导致所述可动触点和所述固定触点之间的电弧放电的最小间隙，

所述并联电路与所述磁化线圈连接以构成继电器驱动电路，

当所述继电器驱动电路通电时所述电容器被充电，当所述继电器驱动电路断电时通过来自所述电容器的放电电流产生与所述可动铁芯的所述剩余磁场相反的所述磁场。

2.一种电磁继电器，其包括：

固定铁芯；

可动触点，其与所述可动铁芯相联接；

开关电路，其与所述磁化线圈和所述排斥力产生线圈连接，所述开关电路被构造成：在所述电磁继电器断电时，使电流沿相反的方向仅流过所述排斥力产生线圈，所述相反方向与当所述电磁继电器通电时电流流过所述磁化线圈和所述排斥力产生线圈的方向相反，其中

所述排斥力产生线圈被构造成为，至少在所述可动铁芯从所述可动触点已经通过电弧区的位置向所述可动铁芯正好使所述复位弹簧完全伸长的位置移动的过程中，所述排斥力产生线圈能够产生与所述可动铁芯的剩余磁场相反的磁场，其中所述电弧区是所述可动触点和所述固定触点之间的、用以导致所述可动触点和所述固定触点之间的电弧放电的最小间隙，以及

通过分出所述磁化线圈的一部分而形成所述排斥力产生线圈，在所述可动铁芯与所述固定铁芯分离的过程中，所述排斥力产生线圈通电以产生与所述可动铁芯的所述剩余磁场相反的所述磁场。