CN1037726C - 混合开关 - Google Patents

Abstract

一种混合开关包括：一电磁接触器用以在启动后执行电流流通；一半导体开关元件，与电磁触器的主触点并联连接，用以使电流流通和切断；和一半导体单元主体，它包括一方形外壳，用以装钠半导体开关部件和导电板，所述导电板分别连接到半导体开关部件的端子并从外壳两边伸出，导电板的端部弯曲而成主电路端子。此半导体单元主体安装在电磁接触器顶部，导电板的主电路端子分别用终端螺钉固定到电磁接触器的主电路端子上。

Description

混合开关

本发明涉及一种混合开关，它连接在电源和负载之间，用以执行接通和切断流过负载的电源的工作。

在这样的混合开关中，由接触开关组成的电磁接触器和由无触点开关组成的半导体开关元件相互并联连接，接通和切断电流的工作用半导体开关执行，在完成电流接通工作之后，电流流过电磁接触器。按照这种结构，即半导体开关元件执行电流接通和切断工作，电流流过电磁接触器，避免了电流接通和断开工作只由电磁接触器完成时触点之间产生电弧将电磁接触器的触点烧坏，从而延长了电磁接触器的寿命。

在这样的混合开关中，电磁接触器和独立形成的半导体开关元件分别安装在固定框架上，它们用外接导线相互连接。图10是这种常规混合开关的连线图。

在此图中，51是主电路电源，52是负载。用电磁接触器的励磁线圈53驱动的主电路触点53a连接在主电路电源51和负载52之间。53b是辅助触点，它与电磁接触器的主触点53a连动。辅助触点53b通常是一闭合触点，当主触点53a打开时它闭合，当主触点53a闭合时它打开。54是用作半导体开关元件的双向三端可控硅(这样的可控硅称作“triac”，即“三端可控硅”，“triac”是GE公司产品的商品名，在说明书中下文称作“三端可控硅”)。阳极A和阴极K分别并联连接到主触点53a两端，栅极G连接到电阻55一端。电阻55的另一端连接到阳极A和主触点53a一端的连接点。电磁接触器的常闭辅助触点53b的一端连接到电阻55和三端可控硅54的栅极G的连接点，辅助触点的另一端连接到三端可控硅54的阴极K和主触点53a的另一端的连接点。在此图中虚线表示外接导线。

图10所示的混合开关工作如下：图10示出工作电压(未给出)未加到电磁接触器的励磁线圈53上的情况。在这种状态下三端可控硅54的栅极G和阴极K被常闭辅助触点53b短路成只有数毫欧姆量级的接触电阻。这就使电流从电阻55流过常闭辅助触点53b。因此就能防止噪音等干扰进入栅极G，使三端可控硅不会误触发。当工作电压加到电磁接触器的励磁线圈53时，在这种状态下，在主触点53a闭合之前该常闭辅助触点53b打开，从而将一电压通过电阻55跨接到栅级G和阴极K，这就使三端可控硅54立即导通。在三端可控硅54导通后，电磁接触器的主触点53a闭合。在主触点53a闭合期间，主触点53a的触点端之间的电压实际上是0。换言之，在主触点53a的闭合期间主触点53a的触点端之间不产生电弧。由于主触点53a的电压降在接通状态比三端可控硅54的电压降小很多，在主触点53a闭合后，电流通道从三端可控硅54改变到主触点53a。因此，只要求在主触点53a闭合之前的短时间内三端可控硅54通过电流。

当切断负载电流时，加到励磁线圈53上的工作电压也断开，这就使主触点53a打开，以便切断负载电流，在主触点53a从闭合状态转换到打开状态非常短的期间，常闭辅助触点53b被打开，由于电压加到栅极G和阴极K之间，负载电流的通道改变到三端可控硅54，当主触点53a转换到打开状态时，在主触点53a的触点端之间有产生电弧的倾向，由于负载电流的通路改变到三端可控硅54，在主触点53a的触点端之间就不产生电弧。然后，常闭辅助触点53b闭合，三端可控硅54的栅极G和阴极K被短路。在此例中，当负载电流(来自交流电源的电流)减少到零电平时，三端可控硅不导通，从而使负载电流被切断。

图10所示的常规装置有这样的结构，即独立形成的电磁接触器和半导体开关分别安装在固定框架上，它们用外部导线相互连接。这种结构有一些缺点，即安装电磁接触器和半导体开关需要大的面积，还必须进行用外部导线连接半导体接触器和半导体开关的繁琐的布线工作。而且该结构还有一缺点，即在这样的布线工作期间，如外部导线接错时，半导体开关的开关工作就会产生麻烦。

为了克服常规装置的上述缺点，本发明的目的是提供一种混合开关，它能减小安装混合开关所需要的面积，也不需要使用外部导线进行布线操作。

为了达到此目的，本发明的第一方面是提供一种混合开关，其由接触开关组成的电磁接触器的主触点和由无触点开关组成的半导体开关元件相互并联连接，接通和切断电流的操作由半导体开关执行，在电流接通操作完成之后电流流过电磁接触器，此混合开关包括一半导体单元，其中半导体开关部件容纳在一有方形截面的外壳中，分别连接到该半导体开关部件两端的导电板由所述外壳两边伸出，导电板终端部分被弯曲以形成主电路端子，半导体单元安装在半导体接触器顶部，由半导体单元伸出的导电板的主电路端子分别用终端螺钉拧紧到所述电磁接触器的主电路端子上。

按照本发明的第二方面，所述半导体单元包括：电源部分，它有主电路电流流过的半导体开关部件；防止半导体开关部件过压的缓冲电路部分；和控制部分，它检测加到电磁接触器的励磁线圈上的工作电压也同时检测与电磁接触器的主触点连动的辅助触点的打开状态，并将点火脉冲加到半导体开关部件上。电源部分、缓冲器电路部分和控制部分以类似台阶方式堆叠在外壳中。

按照本发明的第三方面，由半导体单元伸出的导电板按模压外壳的工艺整体模压，伸长到主电路端子的导电板的各伸出部分用铸模树脂覆盖，从而使导电板间电绝缘。

按照本发明的第四方面，半导体单元包括一掣爪，它位于与伸出导电板的端面不同的端面上，此掣爪与预先形成在电磁接触器上的接合部分接合，它有扣上电磁接触器的盖的功能。

按照本发明的第五个方面，半导体单元的下表面用由金属材料制成的基板封闭，半导体单元的这一下表面是在电磁接触器那侧。

按照本发明的第六方面，半导体单元包括一基板，它与外壳成整体地用合成树脂模压而成，其下表面是在电磁接触器侧，一啮合部分形成在此基板上，此啮部分与另一啮合部分啮合，所说的另一啮合部分与结合到电磁接触器顶部上的附属部分啮合。

按照本发明的第七方面，半导体单元包括一可由外壳拆下的基板，啮合部分形成在基板上，此啮合部分与另一啮合部分啮合，所说的另一啮合部分与结合到电接触器顶部的附属部分啮合。

按照本发明的第八方面，导电板加工为可从半导体单元拆下，半导体单元包括一加工成可从外壳拆下的基板，啮合部分形成在基板上，此啮合部分与另一啮合部分啮合，而另一啮合部分与结合到电接触器顶部的附属部分啮合，导电板固定到基板上。

按照本发明的第九方面，半导体单元包括一对导电板，其每一个上都形成有辅助触点端子，该对导电板与其上形成有主电路端子的导电板并列放置，该对导电板的辅助触点端子分别用终端螺钉连接到电磁接触器的辅助触点端子上。

在本发明的第一方面的混合开关中，半导体单元安装在电磁接触器的顶部，以便使从半导体单元伸出的主电路端子设置在电磁接触器的主电路端子上方，导电板的主电路端子分别用终端螺钉拧紧到电磁接触器的主电路端子上，从而使半导体单元的半导体开关部件与电磁接触器的主触点并联连接。

在本发明第二方面的混合开关中，半导体单元的电路部件部分按照其功能分成三部分，即电源部分、缓冲电路部分和控制部分，这三部分被叠置。甚至当混合开关出现故障时，也只需用新的部分更换有缺陷的部分。

在本发明第三方面的混合开关中，由半导体单元伸出的导电板的电绝缘在模压外壳的工序中同时完成。

在本发明第四方面的混合开关中，可使用预先形成在电磁接触器上的啮合部分将半导体单元结合到电磁接触器上。

在本发明第五方面的混合开关中，半导体单元的电子电路部分用金属制成的基板与电磁接触器相隔离屏蔽。因此能防止在电磁接触器中产生的噪音干扰等进入半导体单元的电子电路部分。

在本发明第六方面的混合开关中，利用预先形成在电磁接触器上用于结合附属部件的啮合部分将半导体单元固定到电磁接触器上。

在本发明第七和第八方面的混合开关中，在基板固定到电磁接触器顶部之后，半导体单元即可附着到该基板上。因此，半导体单元能容易地被组装。

在本发明第九方面的混合开关中，电磁接触器的辅助触点的输出信号能通过导电板加到半导体单元。

附图说明：

图1是表示本发明的混合开关第一实施例和半导体单元剖面结构的视图；

图2是表示图1所示的混合开关的电路结构的方框图；

图3是表示在图2的方框图中所示的单触发脉冲发生器的电路结构的电路图；

图4A、4B、4C是例示出图2方框图中所示的混合开关的工作波形示意图，其中图4A是常规情况的波形图，图4B是在常闭辅助触点中出现接触失效时的波形图，图4C是当电磁接触器的主触点出现接触失效时的波形图；

图5是图1所示混合开关中的半导体单元和电磁接触器处于相互分离状态的时的透视图；

图6是本发明混合开关第二实施例的半导体单元和电磁接触器处于相互分离状态的透视图；

图7是本发明混合开关第三实施例的半导体单元和电磁接触器处于相互分离状态的透视图；

图8是本发明混合开关第四实施例的半导体单元和电磁接触器处于相互分离状态的透视图；

图9是本发明混合开关第五实施例的半导体单元和电磁接触器处于相互分离状态的透视图；

图10是表示现有技术的混合开关电路结构实例的电路图。

现在参照附图说明本发明的实施例。

图1～5示出本发明的一种实施例。图1是表示混合开关主要部分的结构的剖视图，图2是混合开关的方框图，图3是表示图2所示的单触发脉冲发生器的结构的电路图，图4A～4C是例示出图2的混合开关的工作的波形图，其中图4A是在正常情况的波形图，图4B和4C是电磁接触器的常闭辅助触点或主触点接触失效时的波形图。图5是图1的混合开关的分解图。在图5中，上半部分是半导体单元的透视图，下半部分是电磁接触器的透视图。在图1中，1是电磁接触器，它是现有的公知的接触器，2是装有半导体单元10的电路元件的外壳。此外壳2包括有方形截面的框架3、盖在框架3上面的盖4、和在电磁接触器1一侧紧靠框架3的下面的基板5。在外壳2中，框架3和盖4是用铸模树脂模压而成，基板5是用金属板制成。在外壳2的内部空间，构成半导体单元10的电路元件(将在下面参照图2说明)按功能分类成电源部分6、缓冲器电路部分7和控制部分8，将它们按类似台阶方式配置。电源部分6、缓冲器电路部分7和控制部分8都装在外壳2中。在电源部分6中，使主电路电流响应栅极脉冲而流通的半导体开关部件用树脂封接并与基板5绝缘地固定在基板5上。缓冲器电路部分7由防止过电压的元件构成，可抑制加到构成电源部分6的半导体开关部件上的过电压。这些元件安装在印刷电路板71上。控制部分8包括用以检测加到电磁接触器1上的工作电压的电路，用以产生加到半导体开关部件上的栅极脉冲的电路等等。这些电路安装在印刷电路板81上。

缓冲器电路部分7和控制部分8通过使各印刷电路板71和81与外壳2结合而固定到外壳2上。导电板9从电源部分6伸出。位于电源部分6侧的导电板9的各端部分别连接到电源部分6的半导体开关部件的两端。如图5所示，导电板9的另一端部向外弯曲以形成半导体单元10的主电路端子9A。导电板9通过冲压有一定硬度的长条形卷绕的铜带而制成。延伸到各自主电路端子9A的导电板的伸出部分在模压框架3的工艺中被嵌入框架3的壁中，以使与框架3成一体。被弯曲以便从框架3向外伸出的导电板9的主电路端子9A放置在电磁接触器1的各主电路端子1A上，并且与连接到外部导线(主电路导线)的主电路端子1A固定到一起。在这种导电板9的主电路端子9A和电磁接触器1的主电路端子1A固定在一起的结构中，导电板9的硬度要能使半导体单元10整体地贴紧到电磁接触器1上。

下面参照图2讨论图1中所示的混合开关的电路结构。图2是表示图1所示混合开关的电路结构的方框图。由于分别连接在三相电源端子R、S、T和负载端子U、V、W之间的电路有相同的结构，所以在图2中仅示出其一相的电路结构。

在图中，电磁接触器仍用1表示。此电磁接触器1包括：主触点1a，其一侧的端子连接到三相电源端子R、S、T，而另侧的端子连接到负载端U、V、W；和一常闭辅助触点1b，此1b与主触点1a连动。作为半导体单元一部分的主电路元件组件16跨接在电磁接触器1的每个主触点1a的两端。三相R、S、T的每一相都有主电路元件组件16，换言之，连接有三个主电路元件组件16。由于这三个主电路元件组件16有相同结构，所以只例举出R相组件作为典型组件。此主电路元件组件16包括：跨接在主触点1a两端并彼此反向并联的可控硅THY₁和THY₂；协同作为噪音滤波器的并跨接在可控硅THY₁和THY₂两端的电容器C和电阻R₁；起过压吸收器作用的齐纳二极管Z；连接到可控硅THY₁和THY₂的栅极的二极管D₁、D₂和电阻R₂、R₃。在主电路元件组件16中，可控硅THY₁和THY₂构成图1所示的电源部分6，其它元件构成缓冲器电路部分7。

8是控制部分。此控制部分8包括整流和平滑滤波电路11、电压检测电路12、识别电路13、单触发脉冲产生部分14、和点火电路15。此整流和平滑滤波电路11接收加到用以闭合电磁接触器的主触点1a的励磁线圈(未绘出)上的工作电压，并将此工作电压整流和平滑滤波。电压检测电路12当由整流和平滑滤波电路11施加的电压高于规定值时输出高电平信号(S₁)，低于规定值时输出低电平信号(S₁)。识别电路13接收由常闭辅助触点1b施加的信号，并按照常闭辅助触点1b的闭合和打开状态，输出有高电平或低电平的信号(S₂)。单触发脉冲产生部分14根据来自电压检测电路12和识别电路13的信号S₁和S₂，产生一单触发脉冲信号S₃。图3示出部分电路图。图3所示的单触发脉冲产生部分14包括一单触发脉冲产生电路141、另一单触发脉冲产生电路142、“与”门电路AND₁和AND₂、或门电路OR₁、和反相器IN。此单触发脉冲产生电路141接收来自识别电路13的信号S₂，并在信号S₂从高电平变到低电平时，或者在常闭辅助触点1b从闭合状态变化到打开状态时输出脉宽为t_a的单触发脉冲。单触发脉冲产生电路142接收来自电压检测电路12的信号S₁，并在信号从高电平变到低电平时，或者在工作电压从on电平变到off电平时，输出脉宽为t_b的单触发脉冲。“与”门电路AND₁获得来自单触发脉冲产生电路141的单触发脉冲和来自电压检测电路12的高电平信号的逻辑积。当满足逻辑积条件时，“与”门电路AND₁通过“或”门电路OR₁输出一单触发脉冲信号S₃。“与”门电路AND₂当常闭辅助触点1b打开时获得来自单触发脉冲产生电路142的单触发脉冲和所述高电平信号输出的逻辑积(该高电平信号由反相器IN对常闭辅助触点1b打开状态的低电平信号反相而得到)。当逻辑积条件满足时，“与”门电路AND₂通过“或”门电路OR₁输出单触发脉冲信号S₃。

点火电路15接收来自具有图3所示结构的单触发脉冲产生部分14的单触发脉冲信号S₃，并包括光耦合器PHT₁，单触发脉冲信号S₃加到其上。光耦合器PHT₁的输出加到主电路元件组件16的可控硅THY₁和THY₂的栅极。点火电路15的其余的光耦合器PHT₁和PHT₃分别用于S和T相。

下面将参照图4A～4C所示的波形图说明图2方框图中所示的混合开关的工作。在图4A～4C中，S₁表示电压检测电路12的输出信号，S₂表示常闭辅助触点1b的on/off输出信号，1a表示主触点1a的on/off输出信号，S₃表示单触发脉冲产生部分14的输出信号，THY表示可控硅THY₁和THY₂的工作信号，I表示负载电流。图4A是在正常情况的波形图，图4B是常闭辅助触点1b发生接触失效时的波形图，图4C是主触点1a发生接触失效时的波形图。为了便于理解，图4B和图4C所示的接触失效情况下的波形图的时间间隔与图4A所示的正常情况的波形图相比被扩大了。

首先，在图4A的t₁时刻，电磁接触器的励磁线圈的工作电压加到控制部分8并达到规定值，然后电压检测电路12的输出信号S₁变到on状态。在同一时刻，工作电压也加到电磁接触器的励磁线圈上以便启动主触点1a的闭合操作。在主触点1a从打开状态变到闭合状态之前的t₂时刻，常闭辅助触点1b从闭合状态变到打开状态。当常闭辅助触点1b打开时，单触发脉冲产生电路141(见图3)输出脉宽为t_a的单触发脉冲信号。由于在这时刻来自电压检测电路12的信号已经变到高电平，通过“与”电路AND₁和“或”电路OR₁输出脉宽为t_a的单触发脉冲信号S₃。此信号S₃通过点火电路15产生一点火信号(栅极信号)，该点火信号加到主电路元件组件16的可控硅THY₁和THY₂，从而使可控硅THY₁和THY₂在t₂时刻导通以便向负载提供负载电流I。在t₃时刻之后当电磁接触器1的主触点1a闭合时，负载电流I才流过主触点1a而不再流过可控硅THY₁和THY₂，从而可防止主触点1a的触点端子之间产生电弧。由上述可见，仅在t₂～t₃间的t_a1的短时间期间内负载电流流过可控硅THY₁和THY₂，并且在三相电源的交流电流经过零电平的瞬间被切断。

当在电磁接触器1闭合或在t₄时刻之后工作电压断开时，信号S₁从高电平变到低电平。因此，单触发脉冲产生电路142输出宽度为t_b的单触发脉冲信号。由于在t₄时刻常闭辅助触点1b处于打开状态，高电平信号加到“与”门电路AND₂的一输入端，以便从单触发脉冲产生电路142通过“与”门电路AND₂和“或”门电路OR₁输出单触发脉冲信号S₃。此单触发脉冲信号S₃使通过点火电路15产生点火信号加到可控硅THY₁和THY₂，以使可控硅THY₁和THY₂进入导通状态。由于在t₄时刻主触点1a处于闭合状态，可控硅不导通。当在t₅时刻主触点1a打开时，负载电流I开始流经可控硅THY₁和THY₂。因此，当主触点1a打开时，在主触点的触点端子之间不产生电弧。当在主触点1a打开之后的t₆时刻，常闭辅助触点1b闭合时，不满足图3所示的“与”门电路AND₂逻辑积条件，因而在t₆时刻单触发脉冲信号S₃消失，所以可控硅THY₁和THY₂的点火信号也消失。此后，在三相电源的交流电流通过零电平的瞬间可控硅THY₁和THY₂断开，这就使可控硅THY₁和THY₂只在t₅～t₆之间的短时间间隔t_b1期间导通。

下面参照图4B的波形说明常闭辅助触点1b发生接触失效时的工作。

这时，在t₁₀时刻加上工作电压并超过规定值时，输出信号S₁变到高电平。同时启动闭合主触点1a的操作，由于该处发生常闭辅助触点1b的接触失效，但信号S₂保持低电平，因此单触发脉冲产生电路141不输出单触发脉冲信号，从而使可控硅THY₁和THY₂维持切断状态。在电磁接触器1中，在t₁₀时刻加上工作电压后，在t₁₁时刻主触点1a闭合，以便使负载电流I流过该接触器。在t₁₂时刻工作电压断开时，信号S₁为低电平，单触发脉冲产生电路142输出脉宽为t_b的单触发脉冲信号。在此时刻，由于常闭辅助触点1b处于打开状态，点火电路15通过“与”门电路AND₂和“或”门电路OR₁输出单触发脉冲信号S₃作为加到可控硅THY₁和THY₂的点火信号。这就使可控硅THY₁和THY₂进入使能导通的状态，但因为主触点1a闭合而末导通。在t₁₃时刻主触点1a打开时，可控硅THY₁和THY₂导通，从而使负载电流I开始通过可控硅THY₁和THY₂导通。在t₁₄时刻，单触发脉冲信号S₃消失后三相电源交流电流通过零电平时，可控硅THY₁和THY₂切断。由上述可见，在常闭辅助触点1b发生接触失效情况下，当电磁接触器闭合时，可控硅THY₁和THY₂不导通。当电磁接触器打开时，可控硅THY₁和THY₂只在t_b2的短时间内导通。因此能防止可控硅THY₁和THY₂热损坏。

下面将参照图4C的波形图说明主触点1a发生接触失效时的工作。

在此情况下，在t₁₅时刻施加工作电压，当电压超过规定值时信号S1成为高电平，在t₁₆时刻常闭辅助触点1b闭合而且单触发脉冲产生电路141输出单触发脉冲、脉宽为t_a的单触发脉冲信号S₃使可控硅THY₁和THY₂导通，上述这些工作过程都与图4A所示过程的方式相同。由于在主触点1a中存在接触失效，而主触点1a保持在打开状态，因此，可控硅THY₁和THY₂只在从脉宽t_a的单触发脉冲信号S₃消失瞬间开始直到三相电源的交流电流通过零电平的极短t_a3期间导通。在t_1a时刻切断工作电压时，单触发脉冲产生电路142输出单触发脉冲信号。此单触发脉冲信号使单触发脉冲信号S₃加到可控硅THY₁和THY₂上。由于在这时刻主触点1a处于打开状态，在同一时刻当施加单触发脉冲信号S₃时，可控硅THY₁和THY₂导通。电磁接触器的打开操作使常闭辅助触点1b打开，因而单触发脉冲信号S₃消失。此后，在t₁₉时刻当三相电源的交流电流通过零电平时可控硅THY₁和THY₂断开，只在很短的t_b3期间导通。由上述可知，在主触点1a接触失效时，可控硅THY₁和THY₂只在接通和打开电磁接触器1的每次操作时的很短时间通过负载电流。由于负载电流通过可控硅THY₁和THY₂的时间很短，所以能防止可控硅热损坏。

按照上述本发明的混合开关，可控硅要有这样的容量，即在导通时能承受在每次闭合和打开电磁接触器的操作时只在短时间内流过的负载电流，甚至电磁接触器的主触点或常闭辅助触点发生接触失效也能防止可控硅过热损坏。

图5示出图1所示混合开关的分解透视图，它由电磁接触器1和半导体单元10组成，两者处于相互分离开的状态。可拆卸的半导体单元10通过用图中未绘出的终端螺钉将导电板9(见图9)的主电路端子9A拧紧到电磁接触器1的主电路端子1A上而整体地固定到电磁接触器1上。这种半导体单元10与电磁接触器1的顶部结合在一起的结构能减少混合开关所占的底板面积，因为只有电磁接触器装设到底板上。带有主电路端子1A的导电板9根当于将图2A所示的主电路元件组件16的两端连接到三相电源端R、S、T和负载端U、V、 W的导线。11是盖住电磁接触器1的开关室的盖。

图6是表示本发明第二实施例的分解透视图。此实施例经改进以使图1～5的实施例中的半导体单元10更牢固地固定到电磁接触器1上。图6所示的电磁接触器1具有这样的型式，即盖11(见图5)用掣爪固定到电磁接触器1上，也就是与电磁接触器1的啮合部分1B啮合。在图6中盖11是被摘下的。掣爪3A形成在与电磁接触器1的啮合部分1B相应的半导体单元100上的某位置处。当半导体单元100固定到电磁接触器1上时，半导体单元100的掣爪3A与电磁接触器1的啮合部分1B啮合。在此实施例中，半导体单元100的主电路端子9A用终端螺钉与电磁接触器1的主电路端子固定在一起。总之，按照此实施例用以固定电磁接触器1的盖的啮合部分1B也被用来固定半导体单元100。

图7是表示本发明的第三实施例的分解透视图。本实施例的电磁接触器1具有这样的型式，即附件安装在电磁接触器1的顶部并形成辅助触点端子1B₁，它与三相的主电路端子1A并列。为了安装电磁接触器的附件，在电磁接触器1的顶部形成四个啮合部分1C，其交接部分呈L形，当附件安装在接触器上时与该附件啮合。在附设于电磁接触器1上的半导体单元101中，外壳2的底面50用铸压树脂整体地形成，与电磁接触器1的啮合部分1C啮合的L形啮合片50C形成在底面50上。两组四个导电板9从外壳2的底面50伸出。在每组中三个导电板9构成主电路端子9A，与主电路端子9A并列的其余导电板是辅助触点端子9B。与图1、5和6所示的实施例不同，其中引线用以将信号从电磁接触器1的常闭辅助触点1b传送到半导体单元10或100，辅助触点端子9B用以直接与电磁接触器1的辅助触点端子1B₁安装在一起。在此实施例中，电磁接触器1以下面方式附着到半导体单元101上：半导体单元101以这样方式设置在电磁接触器1的顶部，即位于底面50上的啮合片50C有间隔地设置在电磁接触器1的啮合部分1C那侧。此后，将半导体单元101横向滑进，以便使啮合片50C分别与啮合部分1C啮合，从而使半导体单元101的啮合片50C压紧地插入电磁接触器1的啮合部分1C并相互啮合。在这种状态下，主电路端子9A和辅助触点端子9B分别设置在主电路端子1A和辅助触点端子1B₁上。然后用终端螺钉将主电路端子9A和辅助触点端子9B与主电路端子1A和辅助触点端子1B₁固定在一起。在此实施例中，由外壳2伸出的导电板9未被外壳2的铸压树脂覆盖。另一种方法是，导电板9可用外壳2的铸压树脂覆盖。

图8示出图7所示实施例的改进。简短地说，图8所示的改进了的型式与图7所示的实施例不同，其差别是图7所示的底面50可拆卸地结合在外壳2上。因此在半导体单元102中，其外壳2如图1所示的外壳2那样在底面敞开，并有一分离的基板51B，其尺寸要使该基板能插入由该敞开部分伸出的导电板之间。基板51B插入外壳2的敞开部分。在基板51B中，掣爪511分别形成在与伸出导电板9的侧面不同的侧面上。在外壳2中开一与掣爪511啮合的孔21。啮合片51C以像图7所示的啮合片50C同样的方式形成在基板51B上。在图8所示的改进结构中，半导器接触器1以下述的方式结合到半导体单元102上：首先，与半导体单元102分离的基板51B安装在电磁接触器1上。然后，使基板51B的啮合片51C以像图7所述的同样的方式与电磁接触器1的啮合部分1C啮合。半导体单元102放置在与电磁接触器成一体的基板51B上，以便基板51B插入外壳的敞开部分。基板51B的掣爪511分别同外壳2上的孔21啮合从而使半导体单元102与电磁接触器1结合成一体。在这种改进中，由于仅基板51B首先装置到电磁接触器1上，使半导体单元102与电磁接触器结合成一体的操作容易实施。

图9示出图8所示实施例的改进。图9所示的改进与图8所示的实施例不同，其不同点是半导体单元103的导电板9固定到分离的基板52B上，并且导电板9压紧地装配进在外壳2的基板5中形成的孔5A中。当然夹持导电板9并与之电连接的终端部分要形成在外壳2中，基板5和导电板9要相互绝缘。与外壳2上的孔21啮合的掣爪522与电磁接触器1的啮合部分1C啮合的啮合部分52C都形成在基板52B上。

在图9所示的改进型中，电磁接触器1用如下方式结合到半导体单元103上：首先将与半导体单元103分离的基板52B安装在电磁接触器1上，然后基板52B的啮合片52C以图7所示的同样方式与电磁接触器1的啮合部分1C啮合。将半导体单元103放置得使位于外壳2的基板5上的孔5A与已和半导体接触器结合成一体的基板52B上的导电板9对准，然后将半导体单元103安装到基板52B上以使基板52B的掣爪522与外壳2上的孔21啮合，从而将半导体单元103与电磁接触器1结合成一体。

按照本发明，半导体单元安装在电磁接触器的顶部，由半导体单元伸出的导电板的主电路端子分别用终端螺钉固定到电磁接触器的主电路端子上，从而使半导体开关部件能与电磁接触器的主触点并联连接，这就省去了用外部导线连接电磁接触器的主触点与半导体开关部件的操作，不使用外部导线连接可防止发生误连接。由于半导体单元安装在电磁接触器顶部，所以能减少混合开关的外形尺寸。此外，混合开关所占的底板面积能限制到电磁接触器所占的面积，因而安装混合开关所需面积减少，这就能减少开关控制板的尺寸。

Claims (9)

1、一种混合开关，包括：

电磁接触器，用以在电流启动后使电流流通；

半导体开关部件，用以执行接通和切断电流的操作；

其特征在于还包括：半导体单元主体，它包括：一方形截面的外壳，用以容纳所述半导体开关部件，该半导体开关部件与所述电磁接触器的主触头并联连接；多个导电板，所述导电板分别连接到所述半导体开关部件两端并从外壳两边伸出，并形成自所述半导体单元主体伸出而进入所述电磁接触器内的导电板端部，这些导电板的端部被弯曲以形成主电路端子；所述半导体单元主体安装在所说的电磁接触器的顶部，所述导电板的主电路端子从所述半导体单元主体伸出并分别用终端螺钉固定到所述电磁接触器的主电路端子上。

2、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述半导体单元主体还包括一主电路元件组件和一控制部分；

所述主电路元件组件包括：一电源部分，具有主电路电流流过的所述半导体开关部件；和一缓冲器电路部分，跨接于所述半导体开关部件，用以防止所述半导体开关部件过电压；

所述控制部分，用以检测加到所述电磁接触器的磁线圈的工作电压和辅助触点的打开状态，该辅助触点与所述电磁接触器的主触点连动，还用以将一触发脉冲加到所述半导体开关部件；所述电源部分、所述缓冲器电路部分和所述控制部分呈台阶状堆置在所述外壳中。

3、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于从所述半导体单元伸出的所述导电板以模压所述外壳的工艺整体模压，使延伸到所述主电路端子的所述导电板的伸出部分用合成树脂覆盖，用以使所述导电板电绝缘。

4、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所说的半导体单元还包括一掣爪，该掣爪位于与伸出所述的导电板的端面不同的端面上，所述掣爪与预先形成在所述电磁接触器上的啮合部分啮合，该啮合部分具有扣紧所述电磁接触器盖的作用。

5、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述半导体单元还包括一用金属材料制成的基板，用以封闭所述半导体单元的底面，所述底面是在所说的电磁接触器那侧。

6、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述半导体单元还包括用合成树脂与所述外壳成一体模压而成的基板，所述底面是在所述电磁接触器那侧，在所述基板上形成啮合片，所述啮合片与一啮合部分啮合，所述的啮合部分与设置在所述电磁接触器顶部的附件啮合。

7、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述半导体单元还包括可从所述外壳上拆卸的基板，在所述基板上形成啮合片，所述啮合片与一啮合部分啮合，所述啮合部分与设置在所述电磁接触器顶部的附件啮合。

8、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述导电板可从所述半导体单元拆卸，所述半导体单元主体还包括一可从所述外壳上拆卸的基板，和形成在所述基板上的啮合片，所述啮合片与一啮合部分啮合，所述啮合部分与设置在所述电磁接触器顶部的附件啮合，所述导电板固定在所述基板上。

9、按照权利要求1所说的混合开关，其特征在于所述半导体单元包括一对导电板，每个导电板上都形成一辅助触点端子，所述这对导电板与其上形成有主电路端子的所述导电板并列设置，所述这对导电板的所述辅助触点端子分别用终端螺钉连接到所述电磁接触器的辅助触点端子。

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