CN1032991C - 极化继电器 - Google Patents

Abstract

一种极化继电器包括一个线圈单元，该单元具有一细长的绕线管、插入其中的磁芯和绕于其上的激励线圈。在绕线管磁极端之间设置一永久磁铁。衔铁组件包括一拉长而扁平的衔铁和一组带有可动触点的可动簧片。衔铁枢轴式支撑于线圈单元上，与磁芯和永久磁铁构成磁回路。端子组件包括连至激励线圈的线圈端和端部分别带有固定触点的固定接触端。线圈单元与端子组件用一种电绝缘材料模制成一基座单元，衔铁部件组装在其上，可动触点与固定触点保持可接触关系。

Description

极化继电器

本发明涉及一种极化继电器，尤其涉及一种具有一个在其中心处呈枢轴式支撑、可在两个触点工作位置之间转动的衔铁的极化继电器。

具有可转动衔铁的极化继电器在本技术领域中是众所周知的，例如，在美国专利第4,695,813、4,703,293和4,499,442号中所揭示的那样。这种已有技术的极化继电器包括一个线圈单元和一个衔铁部件，它们分开制造，然后组装进带有一组触点和延伸出的接触端的壳体中，线圈单元包括绕有激励线圈的绕线管、插入其中的磁芯和从激励线圈端子延伸出的线圈引线。在突出于绕线管两端的磁芯的立柱之间设置一块永久磁铁。衔铁组件包括一块衔铁和一组带有可动触点的可动簧片，簧片与衔铁结合在一起并可随衔铁运动。衔铁支撑在壳体上，绕枢轴转动，因此可以在两个接触动作位置之间移动，使可动触点与壳体一侧的相应触点闭合和分开。因为这种已有技术的极化继电器要求将分开制造的线圈单元和衔铁部件组装在壳体中，因而要特别注意将线圈单元和永久磁铁放在相对于衔铁部件的确切位置上，以确保在线圈单元的磁芯和衔铁部件的衔铁之间有预定的磁隙。此外，还要注意将可动簧片与线圈隔开一定距离，足以实现有效的电气绝缘。当继电器被小型化的时候，上述问题更加突出。

本发明提供了一种改进的极化继电器，上述问题得以消除。根据本发明，该极化继电器包括一个有细长绕线管的线圈单元、插入其中的磁芯和绕在绕线管上的激励线圈。磁芯有一对相对的磁极端从绕线管纵向端部向上突出。在绕线管上磁极端之间设置一永久磁铁。在线圈单元上设置一衔铁部件，它包括一块拉长的、大致呈扁平状的衔铁和一组带有可动触点的可动簧片。可动簧片依靠模制在衔铁上的电绝缘束缚块与衔铁保持在一起。衔铁支撑在线圈单元上，可绕枢轴转动，以在两个接触动作位置之间移动，并与磁芯及用于使衔铁极化动作的永久磁铁构成磁回路。配备一个端子组件，它包括连至激励线圈的线圈端子和在触点端分别配有固定触点的固定接触端。该极化继电器的特征在于，线圈单元和端子组件用一种电绝缘材料模制成一个基座单元，衔铁部件组装在该基座单元上，其可动触点与固定触点保持可接触的关系。因此，很容易将线圈单元、永久磁铁和接触端固定在安装衔铁部件的基座单元之内准确的位置上。藉此保证了线圈单元、接触端的固定触点和衔铁部件相互之间可以保持准确的空间位置，这使得线圈单元的磁芯与衔铁之间有恰当的磁隙。另外，线圈单元可以封装在用电绝缘材料做成的基座单元之内，因而线圈与衔铁一侧的可动触点很好地电绝缘。这些特征确保了增强的可靠的动作特性，对小型化的继电器尤其如此。

因而，本发明的主要目的在于提供一种改进的极化继电器，它有可靠的动作特性，以及在高电压运用下卓越的电气绝缘性能。

在较佳实施例中，绕线管上端整体地形成支撑物，固定接触端的触点端分别置于其上。在用上模具与下模具将所述线圈单元模压进基座单元之中时，支撑物用来使触点端顶住上模具，以保证固定触点处在其恰当的位置上。这样，固定触点可以准确地定位于基座单元之上，与衔铁部件一侧的可动触点精确地对准，这也是本发明的另一目的。

此外，在绕线管下端形成与绕线管一体的可压缩隆起，用于在线圈单元模压进基座单元时压在下模具上，以使前述支撑物抬起，将所述触点端压在所述上模具上。可压缩隆起可以补偿绕线管在上、下模具间尺寸上可能存在的不足，从而借助支撑物确保触点端抵紧上模具，以及固定触点在基座单元上的准确定位。因而，本发明进一步的目的在于提供一种改进的极化继电器，其中，固定触点准确地定位于基座单元上。

线圈端由接线板构成，焊接对应的引线于接线板上，大致在相关的固定触点之下的那部分引线被整体模压在绕线管内，这样，线圈端与激励线圈的连接处可以在绕线管长度范围内与相邻的固定触点隔开足够的距离，从而使线圈端与固定触点之间有好的电气绝缘，而无需继电器有额外的长度。

因而本发明再一个目的是提供一种改进的极化继电器，它能在继电器有限的长度范围内，在线圈端与相邻的固定触点之间提供足够的电气绝缘。

线圈组件为坯件形式，线圈端和固定接触端冲压成相互比邻。为了在线圈单元组装进基座单元时给出线圈端与固定接触端之间的垂直距离，每一线圈端位于相邻固定触点之一的下方，并通过弯曲段与其连成一体，线圈端将在该弯曲段处与固定接触端分开。

在较佳实施例中，衔铁部件在其纵向中央处配备有簧节套，簧节套分别处在衔铁两横侧，用于将所述衔铁部件安装在基座单元上。与每一簧节套形成一体的有从束缚块伸出的横梁和从横梁整体伸出并固定于基座单元相应部位的固定块。束缚块与突出于所述衔铁的横侧的一个侧柱形成一个整体。所述横梁从此沿所述衔铁的侧边延伸一段有限的长度。利用横梁沿衔铁纵向延伸的结构，横梁或簧节套可在垂直于衔铁平面的方向上得到足够的弹性，使横梁能很好地吸收原本将扭曲簧节套的外部冲击。换句话说，横梁可在衔铁长度范围内有扩展的长度，以提供足够的弹性，而无须簧节套在横向有额外的尺寸，使得其总的横向尺寸可以保持最小。因而本发明的再一个目的是提供一种改进的极化继电器，它能很好地吸收对簧节套的外部冲击，以确保可靠的衔铁动作，而无须继电器有额外的宽度。

横梁出发处的侧柱最好偏离所述衔铁被枢轴支撑的纵向中央，而偏向于所述衔铁的一个纵向端子，同时，固定片则保持在衔铁的纵向中央。利用这种将横梁底端偏离衔铁纵向中央或枢轴中心的结构，很容易在将衔铁部件安装于基座单元上时弹性弯曲横梁，从而在迫使衔铁采取两个接触位置之一的方向上使簧节套得到适当的偏置力。因而，衔铁可以容易地做成单稳态。簧节套的上述偏置力可以附加在由磁芯、永久磁铁和衔铁构成的磁回路的磁偏置力上，以确保单稳态衔铁动作，这在磁回路受到限制而对衔铁的偏置力不足时尤其重要，因此，这也是本发明的另一目的。

横梁和固定片大致处在同一平面上，并由朝垂直于该平面的方向弯曲的U形段将它们连成一体。在簧节套中引入弯成垂直的U形段后，横梁就能在几乎所有方向上相对于固定在基座单元上的固定片作有限的位移。这样，簧节套就能在所有方向上吸收任何外部冲击，从而保护衔铁，并确保可靠的继电器动作，这也是本发明的又一目的。

横梁可在其长度方向上形成一段弯曲部分，这增大了横梁的有效长度，使得横梁可以相对于固定片在垂直方向上作更多弹性变形，增加簧节套在垂直方向上的冲击吸收能力，这又是本发明的一个目的。

从下文结合附图对实施例作的详细说明中，将更为清楚地看到本发明的上述以及进一步的目的和优点。

图1是基于本发明一个较佳实施例的极化继电器的部件分解斜视图；

图2是上述继电器部分剖视的俯视图；

图3是上述继电器部分剖视的正视图；

图4是沿图2中直线4—4的剖视图；

图5是沿图2中直线5—5的剖视图；

图6是构造上述继电器的衔铁部件的俯视图；

图7是上述继电器磁回路的示意图；

图8是衔铁部件侧向的簧节套的透视图；

图9是构造上述继电器的线圈单元的透视图；

图10是在模压进上述继电器的基座单元之前带有一端子组件的线圈单元的透视图；

图11是其中封有线圈单元的继电器基座单元的透视图；

图12是带有端子组件的线圈单元的放大透视图；

图13A和13B是线圈端在弯曲前及弯曲后状态下端子组件的部分平面图；

图14是在模压进基座单元之前保持在上、下模具之间的线圈单元的示意图；

图15是可作为替换用在上述继电器中的改形衔铁部件的俯视图；

图16是图15衔铁部件的簧节套的透视图；

图17是簧节套预期弹性形变的斜视图；

图18是衔铁部件另一改形簧节套的斜视图；

图19是改形极化继电器的透视图。

现在参见图1至图5，其中示出基于本发明的一个较佳实施例的极化继电器。该极化继电器为单稳态操作和双刀双掷触点结构。继电器包括一个基座单元10，它由电气绝缘的塑料模压成矩形实心体，内部封有线圈单元20、相应的线圈端41和固定的触点端43。基座单元10上安装一衔铁部件50，它包括一伸延的扁平衔铁51和一组可动簧片53，簧片53在侧边延伸，使得这两个可动簧片在纵向与衔铁的任一边对齐。这两个纵向对齐的可动簧片53用一铜片(未示出)用模子冲压而成，由一中央跨接片54相连，在其自由端分别配置有接触点55。可动簧片53依靠位于衔铁51中央由电气绝缘塑料模压而成的束缚块57与衔铁51保持在一起。束缚块57在衔铁51的每一侧都形成一对侧柱58和59，纵向对齐的两块可动簧片53穿过其中，与衔铁的侧边隔开一定间距，中央跨接片54处在沿纵向隔开的侧柱58和59之间，图6清楚地作了显示。从中央跨接片54上整体地延伸出簧节套60，衔铁组件50藉此由枢轴支承在基座单元10上，使衔铁51可在两个触点工作位置之间转动。簧节套60的细节将在下文中描述。

线圈单元20包括一细长的绕线管21，它用电气绝缘塑料模压而成，在纵向两端带有凸缘22。一大致呈U形的磁芯30以一对由细长的腹板32桥接的立柱31与绕线管21相耦合，腹板32插入绕线管中，分别将立柱31的上端伸出于凸缘22的上端。立柱31的伸出部分限定了相对的磁极端，这些磁极端与衔铁51纵向的两端对准。插在磁芯30相对的磁极端之间的是条状的三磁极永久磁铁35，它磁化成端磁极极性相同，例如在纵向两端都为南极S，并有一中央磁极，亦即与两端磁极极性相反的北极N。永久磁铁35保持在线圈单元20上，以其端磁极附着于磁极端上，或者附着于磁芯30的立柱31上，与激励线圈25间隔开。衔铁51沿着永久磁铁35延伸，与磁铁35和磁芯30共同合作，形成一磁回路，如图7所示。亦即，衔铁51与磁芯30磁性耦合，其中央凸出部52始终接触永久磁铁35的中部，而纵向两端与磁芯30的磁极端31呈闭合和分开的关系。衔铁50的中央对应于一个枢轴线，衔铁部件围绕该枢轴线，依靠簧节套60支承在基座单元10上。在此要注意到中央磁极N偏离枢轴线，靠近永久磁铁35的一端，以便将衔铁51磁性地偏置成靠近两个接触工作位置之一。亦即，衔铁51在一个接触位置上是稳定的，这称为常闭(NC)位置，激励线圈25掉电，使衔铁51一端的可动触点55与固定接触端43一端的对应固定触点45接合。据此，衔铁51的一纵向端定义为NC端，另一端为NO端，如图7所示。在有选择极性的电流对激励线圈1 5供电后，衔铁51或衔铁部件50转动，其NO端被吸引到磁芯30的对应磁极端31，使该端的可动触点55与对应的固定触点45接合。

如图12所示，线圈端41、固定接触端43与共用接触端46一起形成为一个端子组件，该组件为坯件形式，用导电材料冲压而成。这些端子41、43和46都由框架48支撑，向内延伸，在线圈单元20的任何一侧都提供一组端子，该组端子包括一对线圈端41、一对固定接触端43和共用接触端46。线圈端41在其自由端构成一接线板42，以连接线圈引线26，线圈引线26部分模压在绕线管20的凸缘22中，并通过一接线片27与激励线圈25的端子相连，接线片27也从凸缘22伸出，并完整地将线圈引线26结合在凸缘22之内。在线圈端41内侧延伸的固定接触端43在其邻近接线板42的自由端构成一个凸出部44，其上带有固定触点45。共用接触端46在固定接触端43内侧延伸，在其自由端构成一焊接区47，它要由簧节套60连到处在衔铁部件50一侧的可动簧片53。

这样形成的端子组件40固定在线圈单元20上，其接线板42焊接在线圈引线26上，端子组件40与线圈单元20一起模压在上模具70和下模具71之间，如图14所示，以形成基座单元10，使得固定触点45、焊接区47、磁芯30的磁极端或立柱31的上端和永久磁铁35暴露在外。然后，各个端子脱离框架48，并彼此分开，再弯曲向下，沿着基座单元10的侧面，如图11所示。在此应注意到，绕线管21在其邻近磁极端31的凸缘22上形成支撑柱23，如图9所示，这些柱用于在模压时支撑带有固定触点45的对应的凸出部44。支撑柱23用于将凸出部44压紧在上模具70的壁上，如图14所示，以将凸出部44及固定触点45在模压过程中保持在确切的位置上，从而确保固定触点45在基座单元10上的精确定位，并确保与基座单元10上衔铁部件50的可动触点55确切地对准。为了在凸缘22高度小于预定尺寸时也能将凸出部44成功地压在上模具70上，在凸缘22底部形成可压缩隆起24，隆起24总是压紧在下模具71上，如图14所示。配置了可压缩隆起24后，支撑柱23始终向上抬起，从而将凸出部44压在上模具70上，使固定触点精确定位。在此注意到，利用在模压时填充在磁铁35和线圈25之间的塑料，永久磁铁35可以和激励线圈25很好地隔离。此外，线圈端43的凸出部44封在基座单元10之中，从而与相邻的固定触点45很好地隔开。凸出部44处在相邻固定触点45之下，或者在垂直方向上与其隔开加大的距离。因而，无需与线圈单元20的额外纵向隔离间距，就在线圈单元的高度之内得到了足够的电气绝缘。在冲压成图13A的坯件形式后，端子组件40将对桥接片49进行弯曲，桥接片49连接线圈端41和靠近框架48的相邻固定接触端43，这样，线圈端41在下面与相邻固定接触端43平行地延伸，如图13A和图12所示，线圈端41的接线板42与固定接触端32的凸出部44重叠。在将端子组件40部分地模压进基座单元10中之后，在弯曲的桥接片49处固定接触端43与相邻的线圈端41分开。

将衔铁部件50以枢轴方式支撑于基座单元10之上的簧节套60专门设计成吸收外部加在继电器上的冲击或力，保证了在长时间的使用过程中继电器稳定而可靠的接触动作。簧节套60与对应的可动簧片53形成一体，包括与可动簧片53的中央桥接片54平行的横梁61、固定片62和与横梁61及固定片62连成一体的U形段63，如图6和8所示。正是该固定片62焊在基座单元10纵向中心的焊接区47上，以将衔铁部件50安装在基座单元10上。横梁61从侧柱58伸出，在纵向上偏离枢轴线，靠近衔铁61的NC端，横梁61和可动簧片53的中央桥接片54的连接处模压在侧柱58中，并且，中央桥接片54的大部分模压在束缚块57中。模压区如图8所示，在点划线之间。将横梁61的底端偏离枢轴线或衔铁部件50的中央，这样，当衔铁部件50组装在基座单元10上时，横梁61就能弹性地变形，因而横梁61产生一弹性偏置力，将衔铁部件50压向常开接触位置。这种弹性偏置力附加在磁回路的磁性偏置力上，提供一种单稳态衔铁操作。在此要注意到，当磁回路构造成不施加磁性偏置力时，横梁的弹性偏置力可以单独保证衔铁部件的单稳态操作。此外，依靠横梁61在垂直方向上相对于固定片62的弹性变形，横梁61可以很好地吸收在该方向(即图8所示的Z方向)上外部施加的冲击或力。连接横梁61和固定片62的U形段63垂直朝上弯曲，因而，横梁61可以在水平方向上，亦即在图中的X和Y方向上，相对于固定片62弹性地弯曲足够距离。藉此，簧节套60可以吸收所有方向上作用的外力。

图15示出一种改形后的衔铁部件50A，除了簧节套60A没有垂直弯曲的U形段63之外，其余都和上述实施例的衔铁部件50相同。簧节套60A包括类似的横梁61A和类似的固定片62，它们在同一平面上延伸，连成整体，以形成大致U形的水平形状。在这种结构下，横梁61A可以相对于固定片62A，即基座单元在垂直方向上弯曲，如图17所示，因而簧节套60A可以吸收在垂直方向上施加的外部冲击。为了加大横梁的有效长度，以增加冲击吸收能力，如图18所示，给出了另一种改形的簧节套60B，其中，类似的横梁61B在其端部之间有一弯曲部64。在这种变化下，横梁61B也可在使弯曲部64变平的方向上弹性变形，或者相对于固定片62B在纵向上变形，从而可吸收该方向上的外部冲击。

将衔铁部件50组装在基座单元10上之后，在必要的时候，通过略微使可动簧片53变形，可作出精细的调整，使可动触点55处在与有关的固定触点相对的确切位置上。为此，在基座单元10的上表面形成凹陷11，使得调节可动簧片53的工具可以插入。在基座单元10上合上一个罩子12，在罩子12与基座单元10的接合部分填入密封剂，以密封方式将衔铁部件50封在内部。罩子12上设置一个通孔13，以释放加热密封剂进行密封时产生的气体。在完成密封之后，用适当的材料将通孔13封闭。

图19示出上述继电器的一种变形，其中，端子的下端弯成水平，以作平面安装。其它结构与上述实施例相同。

Claims (11)

1.一种极化继电器，包括：

一个线圈单元，它具有一个细长的绕线管、插入其中的磁芯和绕在所述绕线管上的激励线圈，所述磁芯有两个相对的磁极端从所述绕线管纵向的两端向上突出，所述线圈单元包括一块置于所述磁极端之间的永久磁铁；

一衔铁部件，它具有一拉长的大致扁平的衔铁和一组带有可动触点的可动簧片，可动簧片依靠模制在所述衔铁上的电绝缘束缚块与所述衔铁固定在一起，所述衔铁支撑于所述线圈单元之上，可绕枢轴转动，以在两个接触动作位置之间移动，所述衔铁与所述磁芯、用于所述衔铁的极化动作的所述永久磁铁构成一个磁回路；

一个端子组件，包括通向所述线圈单元的线圈端和在触点端分别配有固定触点的固定接触端；

所述线圈单元和所述端子组件用一种电绝缘材料模压在一起，成为一个整体的基座单元，所述衔铁部件组装在该基座单元上，所述可动触点与所述固定触点保持一种可接触的关系；

其特征在于，所述绕线管在其上端部整体地形成有支撑物，所述固定接触端的所述触点端分别置于其上，所述支撑物用于在用所述上、下模具将所述线圈单元模压进所述基座单元时保持所述触点端抵住上模具，以维持所述固定触点处在恰当位置上。

2.如权利要求1所述的极化继电器，其特征在于，所述支撑物形式为所述绕线管上的整块突起。

3.如权利要求1或2所述的极化继电器，其特征在于，所述绕线管在其下端部整体地形成有可压缩隆起，所述隆起用于在所述线圈单元模压进所述基座单元时顶住所述下模具，以迫使所述支撑物抬起，将所述触点端压紧在所述上模具上。

4.如权利要求1所述的极化继电器，其特征在于，所述线圈端形成有接线板，接线板焊在对应的引线上，大致在相应的所述固定触点的下面的那部分引线被整体模压进所述绕线管中。

5.如权利要求4所述的极化继电器，其特征在于，所述线圈组件呈坯件形式，所述线圈端和固定接触端冲压成彼此相邻，每一线圈端处在相邻的一个所述固定触点之下，并通过一弯曲段与其连成一体，所述线圈端将在该弯曲段处与所述固定接触端分开。

6.如权利要求1所述的极化继电器，其特征在于，所述衔铁部件配备有簧节套，簧节套置于所述衔铁的横向两侧，分别在衔铁的纵向中央处，用于将所述衔铁部件安装在所述基座单元上，所述簧节套由一个从所述束缚块伸出的横梁和从所述横梁整体延伸出的固定片形成一个整体，固定片固定在所述基座单元的对应位置上，所述束缚块与突出于所述衔铁的侧边的一个侧柱形成一个整体，所述横梁从所述侧柱沿着所述衔铁的侧边延伸一段有限的长度。

7.如权利要求6所述的极化继电器，其特征在于，所述横梁开始延伸处的所述立柱偏离以枢轴方式支撑的所述衔铁的纵向中央，而靠向所述衔铁的纵向端部。

8.如权利要求7所述的极化继电器，其特征在于，所述衔铁由所述磁回路偏置，以实现单稳态操作，因而所述衔铁的一个纵向端部定义为常闭端，而另一端定义为常开端，而所述横梁起始处的所述侧柱偏近于所述衔铁的所述常开端。

9.如权利要求6所述的极化继电器，其特征在于，所述横梁和所述固定片大致处在同一平面上，并通过U形段连成一体，U形段朝垂直于所述平面的方向弯曲。

10.如权利要求6所述的极化继电器，其特征在于，所述固定片平行地延伸，从而使所述簧节套有大致U形的构形，所述横梁在其纵向形成有一个弯曲部。

11.一种极化继电器，包括：

一个线圈单元，它具有一个细长的绕线管、插入其中的磁芯和绕在所述绕线管上的激励线圈，所述磁芯有相对的磁极端从所述绕线管的纵向端部处向上突起，所述线圈单元包括一块置于所述磁极端之间的永久磁铁；

一衔铁部件，具有一块拉长的、大致扁平的衔铁和一组带有可动触点的可动簧片，可动簧片借助模制在所述衔铁上的电绝缘束缚块与所述衔铁固定在一起，所述衔铁被枢轴方式支撑于所述线圈单元之上，可在两个接触动作位置之间移动，并与所述磁芯和用于使所述衔铁极化动作的所述永久磁铁构成一磁回路；

所述衔铁部件配备有簧节套，簧节套分别置于所述衔铁的横向两侧，在纵向中央处，用于将所述衔铁部件固定在所述基座单元上；其特征在于，所述簧节套由从所述束缚块伸出的横梁和从所述横梁整体伸出并固定于所述基座单元对应部位的固定片形成一整体，所述横梁从所述衔铁横向一侧的一个侧柱延伸开，以使所述横梁沿所述衔铁的横侧延伸一段有限的长度。

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