CN105261526A - 磁开关 - Google Patents

Abstract

磁开关包括：外壳；圆柱，其联接至外壳的内侧；固定接触臂，其联接至外壳；活动接触臂，其定位为在外壳内是可活动的，并且与固定接触臂相接触或相分离；线圈组件，其安装在外壳内且被构造为当向其施加电流时形成磁场；活动轴，在其上部联接至活动接触臂；固定铁心，其插进圆柱且环绕活动轴；以及活动铁心，其固定至活动轴且被构造为通过由线圈组件形成的磁场来推压活动轴，以移动活动轴，其中活动铁心包括突出部，其向活动轴延伸，并且固定至活动轴；以及主体部，其被构造为移动而与圆柱的内径接触，且固定铁心具有容纳突出部的容纳部。当活动铁心的突出部移进固定铁心的容纳部内时，增加了接触弹簧的最大压缩距离，从而提高了磁开关的短路性能。

Description

磁开关

技术领域

本公开涉及磁开关。

背景技术

电磁开关是一种用于切换(断开或闭合)电气线路的电源的设备，并且被广泛用于工业、家庭和车辆的用途。具体地，车辆的磁开关用于供应和切断由诸如混合动力汽车、燃料电池汽车或高尔夫球车等车辆的蓄电池所提供的DC电力。

当固定接触臂和活动接触臂彼此相接触时，这种磁开关是闭合的并且电流流动，且具体地，为了控制当具有高电压的DC电力被切断时所产生的电弧，使用了永久磁铁。磁开关使用了切断机构，在所述切断机构中，永久磁铁被适当地布置在产生电弧的固定接触臂和活动接触臂的附近，并且利用依据在永久磁铁中产生的磁通量的强度和方向、电流方向以及电弧的延长长度所确定的力来控制和冷却电弧从而熄灭电弧。此处，灭弧单元和电动机磁铁可能会被所产生的电弧损坏，因而，为了提高磁开关的操作可靠性，需要熄灭电弧从而保护磁开关免受电弧的损坏。本发明提供对高电压DC开关的操作可靠性的提高，并且通过利用由树脂材料形成的保护设备来满足前述要求。

图2是显示了现有技术磁开关100的视图。如图2所示，现有技术磁开关包括移动单元140，其具有触点且是活动的；气封单元，其密闭地密封用于灭弧的灭弧气体填充空间；以及磁驱动单元，其提供驱动力来驱动移动单元140。此处，移动单元包括轴141；圆柱状活动铁心145，其连接至轴141的下部，使得圆柱状活动铁心145能够与轴141一起可线性地移动，并且所述圆柱状活动铁心被布置为通过来自磁驱动单元的磁吸引力可线性地移动；以及活动接触臂150，其连接至轴141的上端部以形成电接触部。固定铁心143设置在面对活动铁心145的位置处并且围绕着轴141，且固定铁心143、活动铁心145、第二挡板118等形成提供了磁通移动路径的线路。

气封单元设置在移动单元的上部附近以形成灭弧气体室，在灭弧气体室中，磁开关的灭弧气体被气密地安置(或密封)，并且所述气封单元包括管状绝缘构件；一对固定电极121，其穿过绝缘构件来连接绝缘构件的内部和外部，并且气密地联接至该绝缘构件；管状气密构件，其设置在绝缘构件和第二挡板118(在下文中将被描述)之间以气密地密封绝缘构件和第二挡板118，并且所述管状气密构件具有台阶；以及圆柱160，其由非磁性材料形成，并且被安装为气密地围绕着活动铁心145和固定铁心143。此处，DC电源侧和负载侧都例如通过电线电连接至所述对固定电极121。

用于通过产生磁吸引力来驱动活动铁心145和活动接触臂150(将在下文中描述)而切换磁开关的磁驱动单元包括磁化线圈133和第二挡板118。此处，磁化线圈133是设置在磁开关下部的驱动线圈。当施加电流的时候，磁化线圈133磁化，而当切断电流的施加时，磁化线圈消磁。磁化线圈133提供驱动力给移动单元用于通过在磁开关内产生磁吸引力来切换(或者断开及闭合)触点。第二挡板118安装在磁化线圈133的上方，并且当磁化线圈133磁化的时候，第二挡板118与活动铁心145及固定铁心143一起形成磁通量的移动路径的一部分。当磁化线圈133磁化时，下磁轭与第二挡板118、活动铁心145及固定铁心143一起形成磁通量的移动路径。

在图2中，线轴131可以允许磁化线圈133绕其缠绕，并且支撑磁化线圈133。复位弹簧183安装在轴141的上方，并且当磁化线圈133消磁的时候，复位弹簧183提供弹性力以使活动铁心145返回至原始位置，即与固定铁心143间隔开的位置。在图2中，接触弹簧是当活动接触臂150处于磁开关的ON位置时用于保持触点之间的接触压力的弹簧，在所述ON位置下，活动接触臂150与固定电极121相接触。在图1中，外壳110容纳依据现有技术的磁开关。

将描述如上构造的依据现有技术的磁开关的操作。当磁化线圈133在接受到电流而磁化时，由磁化线圈133产生的磁通量可以沿着磁通量的移动路径移动，从而形成磁通量的闭合电路，所述磁通量的移动路径形成于活动铁心145、固定铁心143、第二挡板118和下磁轭(未示出)内，并且此时，活动铁心145线性地移动以与固定铁心143相接触，并且同时，连接至活动铁心145以与其一起移动的轴141向上移动。然后，安装在轴141的上端部内的活动接触臂150与固定电极121相接触，并且DC电源侧和负载侧连接以进入供应DC电力的ON(接通)状态。

当供应给磁化线圈133的电流被切断的时候，磁化线圈133消磁，并且由于磁化线圈133消磁，活动铁心145借助于复位弹簧183返回至原始位置，在原始位置，活动铁心145与固定铁心143间隔开。相应地，连接至活动铁心145以与其一起移动的轴141向下移动。然后，安装在轴141的上端部内的活动接触臂150与固定电极121分离，进入OFF状态，在OFF状态下，DC电源侧和负载侧分离，并且DC电力的供应被切断。

当通过线圈端施加电力时，在线圈组件中形成磁力，并且活动铁心245移动以沿朝着固定铁心的方向来上推轴。此处，磁开关的短路性能(操作性能)由在磁开关接通时的两种类型弹簧的压缩力所决定，并且，通常地，由于接触弹簧181的载荷相比于复位弹簧183大得多，因此磁开关的短路性能依赖于接触弹簧的最大压缩力。弹簧的压缩力与最大压缩距离成正比，并且由固定铁心和活动铁心245之间的距离以及由固定接触臂和活动接触臂之间的距离所决定。

通常地，依据磁开关的电流容量的短路性能是依据接触弹簧181的最大压缩力来决定的。在现有技术中，弹簧的最大压缩力与弹簧的压缩距离成正比，而诸如在现有技术中，在有限空间中增加弹簧的压缩力并不容易。

发明内容

因此，详细描述的方案是提供磁开关，其具有通过改变活动铁心的形状而提高的短路性能。

为了实现这些和其他优点，并根据本说明书的目的，正如在此具体实施和宽泛描述的，磁开关可以包括：外壳；圆柱，其联接至外壳的内侧；固定接触臂，其联接至外壳；活动接触臂，其定位为在外壳内是可活动的，并且与固定接触臂相接触或者相分离；线圈组件，其安装在外壳内且被构造为当向其施加电流的时候形成磁场；活动轴，所述活动轴在其上部联接至活动接触臂；固定铁心，其插进圆柱且环绕活动轴；以及活动铁心，其固定至活动轴且被构造为通过由线圈组件形成的磁场来推压活动轴，以移动活动轴，其中活动铁心包括突出部，其向活动轴延伸并且固定至活动轴；以及主体部，其被构造为移动而与圆柱的内径接触，而固定铁心具有容纳该突出部的容纳部。

突出部和主体部可以设置为分离的构件。

磁开关可以进一步包括：接触弹簧，其被构造为向活动轴提供弹性力，使得活动接触臂沿活动接触臂与固定接触臂相接触的方向移动；以及复位弹簧，其被构造为向活动轴提供弹性力，使得活动接触臂沿活动接触臂与固定接触臂分离的方向移动。

突出部可以推压活动轴的下端，并且由于活动轴受突出部推压，活动轴可以受固定铁心引导从而移动。

突出部的外表面可以与容纳部的内表面相接触，且被引导而移动。

在施加电流给线圈组件之后，主体部和突出部可以一起推压活动轴，以移动活动轴，且此后，突出部可以与主体部间隔开预定距离，以进一步推压活动轴，且移进容纳部内。

通过下面给出的详细描述，本申请进一步的适用范围将变得更加显而易见。然而，应该可以理解的是，由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例，而详细描述和具体示例同时表示本发明的优选实施例。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中且构成本说明书的一部分，附图中示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是现有技术磁开关的立体图。

图2是现有技术磁开关的横截面图。

图3是依据本公开实施例的磁开关的横截面图。

图4是依据本公开实施例的移动单元的横截面图。

图5是依据本公开另一实施例的移动单元的横截面图。

图6是依据图5实施例的移动单元的横截面图。

图7是依据图5实施例的移动单元的分解立体图。

具体实施方式

现在将参照附图给出示例性实施例的详细说明。为了简化参照附图的说明，相同或等同的部件将设置以相同的附图标记，并且将不再重复其说明。

在下文中，将参照附图详细地描述依据本公开的实施例的磁开关。磁开关的类似于现有技术的部分将在描述本公开的特征所要求的范围内被简单加以描述。

图3是依据与本公开实施例的磁开关200的横截面图。如图3所示，活动轴241被定位为可在外壳210内活动，并且活动接触臂250联接至活动轴241的上部。相应地，当活动铁心245-1和245-2推压活动轴241并且移动活动轴241的时候，活动轴241和活动接触臂250一起移动，从而活动接触臂250与固定接触臂220相接触。

活动铁心245-1和245-2被定位在圆柱260内，并且当施加电流给线圈组件时，所产生的磁力被传递至活动铁心245-1和245-2。当接受到磁力时，活动铁心245-1和245-2推压活动轴241，以将其移动。

活动铁心245-1和245-2分别包括主体部245a和245b以及突出部246a和246b。突出部246a或246b朝向固定铁心243突出。主体部245a和245b可以与圆柱260的内侧相接触，并且借助于磁力是可活动的。突出部246a或246b通过焊接固定至活动轴241的下端。活动铁心245-1和245-2的突出部246a和246b可以与活动铁心245-1和245-2的主体部245a和245b整体制造，或者突出部246a和246b可以作为单独部件分别装配至活动铁心245-1和245-2的主体部245a和245b。如下文所述，主体部245a或245b以及突出部246a或246b可以一起移动，以推压活动轴241，并且此后，突出部246a或246b可以分别与主体部245a或245b分离预定距离，以进一步推压活动轴241。

固定铁心243固定至圆柱260，并且具有沿长度方向形成的孔，以便如下文所述引导和移动活动轴241。

固定铁心243可以包括容纳部244。容纳部244，用于容纳突出部246a或246b的空间，可以被设置为比突出部246a或246b更大。突出部246a或246b的外侧可以与容纳部244的内侧相接触。容纳部244的深度可以大于或等于突出部246a或246b的长度，使得突出部246a或246b可以充分移至容纳部244的内侧，从而被容纳在其中。

参考图3，接触弹簧281以及复位弹簧283被定位在活动轴241的上面。接触弹簧281向活动轴241施加弹性力，使得活动接触臂250与固定接触臂220相接触，并且当活动接触臂250和固定接触臂220处于相接触的位置时，保持触点之间的接触压力。接触弹簧281被挤压在活动接触臂250和活动轴241的第一肋之间，以致于弹性变形。

复位弹簧283向活动轴241施加弹性力，使得活动接触臂250与固定接触臂220相分离。复位弹簧283被挤压在第一挡板217的第二肋(未示出)和定位于活动轴241内的垫圈之间，以致于弹性变形。

磁开关包括外壳210，且外壳210可以包括第一外壳211和第二外壳212。

第一外壳211定位于磁开关的上部，联接至第一挡板217，并且将磁开关的上部分成灭弧区域和其他剩余的区域，在所述灭弧区域中，固定接触臂220和活动接触臂250相接触。第一外壳211可以由用于绝缘用途的陶瓷材料制成。一对固定接触臂220穿过第一外壳211的上表面并且气密地联接至第一外壳211。

第二外壳212定位于磁开关的下部，并且可以联接至第二挡板218。圆柱260联接至由第二外壳212和第二挡板218形成的致动器区域，并且线圈组件围绕着圆柱260安装。

在下文中，将详细描述依据本公开的磁开关的实施例的操作。

首先，在没有施加电流给线圈组件230的状态下，只有复位弹簧的弹性力作用于活动轴241。因此，活动轴241保持在呈向下移动的状态下，并且相应地，活动接触臂250与固定接触臂220相分离。

同时，当施加电流给线圈组件230因此线圈233磁化的时候，由形成磁通量的闭合电路的活动铁心245-1或245-2、固定铁心243及第二挡板218产生磁通量，则因此，活动铁心245-1或245-2移动。活动铁心245-1或245-2推压活动轴241。活动铁心245-1和245-2包括主体部245a和245b以及突出部246a和246b，并且如图4至图6所示，活动铁心245-1或245-2推压活动轴241。

在图4中，示出活动铁心245-2，在所述活动铁心245-2中突出部246b和主体部245b是一体的，显示了活动铁心245-2推压活动轴241的实施例。此处，推压开始压缩接触弹簧281。

在图5中，示出活动铁心245-1，在所述活动铁心245-1中突出部246a和主体部245a是分离的，显示了活动铁心245-1推压活动轴241的另一实施例。此处，推压开始压缩接触弹簧281。

在图6中，突出部246a和主体部245a推压活动轴241，因此活动轴241向上移动。此处，主体部245a移至与固定铁心243尽可能接近的位置，处于推压活动轴241的状态。接触弹簧281比图5中压缩得更多。

图7是显示了活动接触臂250、第一挡板217、活动轴241、以及活动铁心245-1或245-2的分解立体图。这些部件如所示被组装和分解。

突出部246a可以与主体部分离预定距离，以进一步推压活动轴241。尽可能地压缩接触弹簧281，以提高固定接触臂220和活动接触臂250的短路性能。突出部可以通过弹簧联接至主体部，并且突出部可以与主体部分离，以进一步推压活动轴，并且此处，可以进一步提供用于控制此操作的控制单元。

当供应给磁化线圈233的电流被切断的时候，活动铁心245-1或245-2借助于复位弹簧283返回至原始位置，在原始位置，活动铁心245-1或245-2与固定铁心243间隔开。然后，进入OFF状态，在OFF状态下，安装于活动轴上端部内的活动接触臂250与固定接触臂220相分离。

依据本发明的实施例，活动铁心245-1和245-2分别包括了突出部246a和246b，固定铁心243包括了容纳部，并且活动铁心245-1和245-2的突出部246a和246b推压活动轴进入容纳部内，然后移动，由此增加了接触弹簧281的最大压缩距离，从而提高了磁开关的短路性能。

前述实施例和优点仅为示例性的而不应当解释为限制本公开。本教导能够易于应用于其他类型的装置。本说明书旨在说明性的，而不是限制权利要求的范围。许多可选方案、改进和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。这里说明的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以各种方式组合以获得另外的和/或可选的示例性实施例。

由于可以在不偏离其特点的情况下以多种形式来实施本特征，还应当理解的是，除非另外指出，否则上述实施例不受前述说明书的任一细节所限制，而是应当在如所附权利要求限定的范围内被宽泛地解释，因此落在权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等同布局内的全部改变和改进因而旨在被所附的权利要求所包含。

Claims (6)

1.一种磁开关，在所述磁开关中，当活动接触臂与固定接触臂相接触时电流流动，所述磁开关包括：

外壳；

圆柱，其联接至所述外壳的内侧；

固定接触臂，其联接至所述外壳；

活动接触臂，其定位为在所述外壳内是可活动的，并且与所述固定接触臂相接触或者相分离；

线圈组件，其安装在所述外壳内且被构造为当向其施加电流的时候形成磁场；

活动轴，所述活动轴在其上部联接至所述活动接触臂；

固定铁心，其插进所述圆柱且环绕所述活动轴；以及

活动铁心，其固定至所述活动轴且被构造为通过由所述线圈组件形成的磁场来推压所述活动轴，以移动所述活动轴，

其中所述活动铁心包括突出部，其向所述活动轴延伸，并且固定至所述活动轴；以及主体部，其被构造为移动而与所述圆柱的内径接触，并且所述固定铁心具有容纳所述突出部的容纳部。

2.如权利要求1所述的磁开关，其中所述突出部和所述主体部设置为分离的构件。

3.如权利要求1或2所述的磁开关，进一步包括：

接触弹簧，其被构造为向所述活动轴提供弹性力，使得所述活动接触臂沿所述活动接触臂与所述固定接触臂相接触的方向移动；以及

复位弹簧，其被构造为向所述活动轴提供弹性力，使得所述活动接触臂沿所述活动接触臂与所述固定接触臂相分离的方向移动。

4.如权利要求1或2所述的磁开关，其中所述突出部推压所述活动轴的下端，并且由于所述活动轴受所述突出部推压，所述活动轴由所述固定铁心引导从而移动。

5.如权利要求1或2所述的磁开关，其中所述突出部的外表面与所述容纳部的内表面相接触，从而被引导而移动。

6.如权利要求2所述的磁开关，其中所述容纳部的深度大于所述突出部的高度，使得所述突出部容纳在所述容纳部中。