CN105280443A - 继电器 - Google Patents

Abstract

提供一种继电器。根据本发明的一个实施例的继电器包括：壳体；柱体；联接至壳体的固定触点；与固定触点能接触或分离的活动触点；布置在壳体中以产生磁场的线圈组件；在其上部与活动触点联接的活动轴；插入柱体中的固定铁心；固定至活动轴来使活动轴以挤压方式移动的活动铁心；提供弹性力给活动轴的接触弹簧；以及位于固定铁心和活动铁心之间的复位弹簧。活动铁心包括朝向固定铁心延伸并且包围活动轴的圆柱状突起。

Description

继电器

技术领域

本说明书涉及一种继电器。

背景技术

继电器是一种开关元件，其以如下这种方式进行构造：根据向线圈供电时产生的线圈的磁力，活动铁心和固定铁心接触，并且同时上移轴以使活动触点接触到固定触点，以致电流能够流动。

当固定触点和活动触点相互接触时，电流沿着继电器流动。具体地，继电器使用永久磁铁来控制在阻断高压直流(DC)电时所产生的电弧。也就是说，继电器使用永久磁铁被适当地布置为与产生电弧的固定触点和活动触点相邻的灭弧装置，并且利用根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、冷却和熄灭电弧。

根据产品特性，活动铁心与固定铁心的接触面设计成各种形状，比如似玉米的形状(图3)和平面形状(图1)。图1中示出的平面形状的活动铁心被构造为使得活动铁心和固定铁心以平面形状相互接触。另一方面，对于图3中示出的似玉米的活动铁心，例如，三角形的活动铁心与具有容纳活动铁心在其中的形状的固定铁心相接触。

图1示出根据现有技术的具有平面形状的活动铁心的继电器100a。如图1中所示，继电器100a包括：活动单元140，其具有触点且是活动的；气封单元，其密封充有灭弧气体的空间；以及磁驱动单元，其为操作活动单元140提供驱动力。在此，活动单元140包括：轴141；圆柱状活动铁心145a，其连接至轴141的下部以与轴141一起可线性地移动并且还可通过来自磁驱动单元的磁吸引力移动；以及活动触点149，其连接至轴141的上端部以形成电接触部。包围着轴141的固定铁心143a布置在面对活动铁心145a的位置处。固定铁心143a、活动铁心145a、第二隔板118等形成磁通的移动线路。

气封单元位于活动单元140的上部周围以便于形成灭弧气体室，在灭弧气体室中，密闭地储存有继电器的灭弧气体。气封单元包括：管形密封构件；一对固定触点120，其贯穿绝缘构件延伸并气密地联接至绝缘构件；管形气密构件，其形成为阶梯形状以气密地密封绝缘构件与第二隔板118之间的间隙；以及柱体160，其密闭地包围活动铁心145a和固定铁心143a并且由非磁性材料形成。在此，一对固定触点120经由例如电线分别与DC电源侧和负载侧电连接。

利用在其中产生的磁吸引力通过驱动后面将说明的活动铁心145a和活动触点149来断开或闭合继电器的磁驱动单元，包括激励线圈133和第二隔板118。在此，激励线圈133是设置在继电器下部的驱动线圈。激励线圈133在对其供应电流时磁化，并且当切断所施加的电流时消磁。在继电器中，磁驱动单元产生磁吸引力以提供驱动力给活动单元用于断开或闭合触点。第二隔板118设置在激励线圈133上方。当激励线圈133磁化时，第二隔板118与活动铁心145a和固定铁心143a一起构成磁通量的移动路径的一部分。当激励线圈133磁化时，下磁轭与第二隔板118、活动铁心145a和固定铁心143a一起形成磁通量的移动路径。

线轴131支撑绕其缠绕的激励线圈133。当激励线圈133消磁时,复位弹簧183提供弹性力给活动铁心145a以返回其原始位置，即与固定铁心143a间隔开的位置。复位弹簧183位于活动铁心145a和固定铁心143a之间。

图2示出根据现有技术的活动铁心145a，其示出在其中具有台阶部以供复位弹簧183安装在其上的活动铁心145a的结构。然而，这样的结构具有问题，例如如下文所述的装配特性、耐用性等。

图3示出具有玉米形状的活动铁心145b的继电器，其将有助于解释本发明。

在下文中，将简洁地描述具有这样构造的现有技术的继电器的操作。当激励线圈133被接收到的电流磁化时，由激励线圈133所产生的磁通量沿移动路径移动，以便于形成闭合电路，该移动路径由活动铁心145a、固定铁心143a、第二隔板118和下磁轭(未示出)形成。在这过程中，活动铁心145a线性地移动以和固定铁心143a相接触并且与活动铁心145a相连接的轴141也同时与活动铁心145a一起向上移动。然后，位于轴141的上端部的活动触点149与固定触点120相接触。相应地，DC电源侧和负载侧连接，使得能够供应DC电力(即，接通状态)。另一方面，当供给激励线圈133的电流被切断时，通过复位弹簧183，活动铁心145a返回至其原始位置，在该原始位置处，活动铁心145a与固定铁心143a间隔开。据此，连接至活动铁心145a的轴141也向下移动。相应地，设置在轴141的上端部的活动触点149与固定触点120分离，因此DC电源侧和负载侧断开连接，使得停止供应DC电力(即，断开状态)。

当通过线圈端施加电力时，在线圈组件上产生磁力，因此活动铁心向上移动，同时沿朝向固定铁心的方向向上推轴。在此，基于继电器接通时的两种类型弹簧的压缩力，来确定继电器的短路性能。一般地，由于接触弹簧(wipespring)181的重量比复位弹簧183的重量大得多，所以继电器的短路性能取决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比例，并且基于固定铁心和活动铁心之间的距离以及固定触点和活动触点之间的距离来确定弹簧的压缩力。

平面形状的活动铁心和固定铁心之间的联接需要固定铁心和活动铁心之间的强的磁力。强的磁力允许活动铁心来移动轴，因而使固定触点和活动触点之间短路。具体地，在固定铁心和活动铁心彼此间隔开时，在一开始，即当给线圈施加电流的时刻，需要强的磁力。

弹簧被活动铁心、固定铁心或者轴所干扰，由此很可能在其操作过程中产生偏离。另外，弹簧具有相同平面形状的上表面和下表面，这在装配活动铁心时可能会导致错误装配。

发明内容

因此，详细说明的方案是通过以在继电器的活动铁心上另外设置突起的方式来在活动铁心和固定铁心之间提供强的初始磁力，提高继电器的操作特性。

详细说明的另一方案是提供一种能够通过最小化复位弹簧和有关部件之间的干扰来提高装配特性的继电器。

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，提供一种继电器，包括：壳体；柱体，其联接至壳体的内侧；固定触点，其联接至壳体；活动触点，其可移动地位于壳体内并且与固定触点能接触或分离；线圈组件，其布置在壳体中并且被构造为当施加电流时产生磁场；活动轴，所述活动轴在其上部与活动触点联接；固定铁心，其插入柱体中并且包围活动轴；活动铁心，其固定至活动轴并且被构造为通过在线圈组件中所产生的磁场使活动轴以挤压方式移动；接触弹簧，其被构造为提供弹性力给活动轴使得活动触点移动至与固定触点相接触；以及复位弹簧，其包围活动轴并且位于固定铁心和活动铁心之间。在此，活动铁心可以包括圆柱状突起，其朝向固定铁心延伸并且包围活动轴以提高固定铁心和活动铁心之间的初始磁力。

在本发明的另一示例性实施例中，突起可以具有形成在其端部上的斜面。

固定铁心可以包括被构造为容纳复位弹簧或者突起在其中的容纳部。

复位弹簧的上端可以与容纳部的端部相接触，并且复位弹簧的下端可以与突起相接触，使得复位弹簧在容纳部的端部和突起之间弹性地变形。

突起的外径可以小于或者等于容纳部的内径。

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，应该理解的是，由于在本公开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，所以仅仅通过举例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公开的优选实施例。

附图说明

所包括的附图提供了对本公开的进一步理解，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公开的原理。

在附图中：

图1是根据现有技术的具有平面形状的活动铁心的继电器的剖视图；

图2是图1的活动铁心的立体图；

图3是根据现有技术的具有玉米形状的活动铁心的继电器的剖视图；

图4是示出在依照本发明的一个示例性实施例的继电器中活动铁心的突起与固定铁心分离的状态的剖视图；

图5是示出在依照本发明的一个示例性实施例的继电器中活动铁心的突起容纳在固定铁心中的状态的剖视图；

图6是图4中示出的活动铁心的立体图；以及

图7是示出根据活动铁心和固定铁心之间的距离的磁力的强度的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图给出根据本发明的继电器的详细说明。在说明本发明的特征时，将在必要范围内简要地描述与现有技术的部分相似/相同的部分。

图4示出依照本发明的一个示例性实施例的继电器200。如图4所示，活动轴241可移动地位于壳体210中。活动触点249和活动铁心245分别联接至活动轴241的上部和下部。活动铁心245联接至活动轴241以便于与轴241一起移动。当活动铁心245通过由线圈组件230产生的磁力而移动时，活动轴241和活动触点249一起移动，使得活动触点249能够与固定触点220相接触。

活动铁心245位于柱体260内。当施加电流给线圈组件时产生的磁力被传递给活动铁心245。接收到磁力的活动铁心245允许活动轴241以挤压方式移动。

活动铁心245包括突起246。突起246是朝向固定铁心243突出的圆柱状构件，并且包围着活动轴241。

如图6中所示，突起246可以具有在其一端加工成的斜面。突起246的斜面可以取得装配特性的改进以及活动铁心245和复位弹簧283之间的干扰的减少。突起246的斜面接收复位弹簧283的弹性力。突起246的斜面可以形成大约45°角或者形成在有利于复位弹簧283的弹性变形的范围内。然而，本发明可以并不局限于此，而是以示出具有无斜面的圆柱状突起的活动铁心的结构的另一实施例来实践。

活动铁心245可以在与柱体260的内圆周面相接触的同时通过磁力在柱体260中是可移动的，或者可以固定地焊接在活动轴241的外侧。活动铁心245的突起246与活动铁心245一体地形成。

固定铁心243具有圆柱形状并且固定在柱体260中。固定铁心243具有沿其纵长方向贯穿形成的孔，以便于引导活动轴241的移动，这将在后面说明。

固定铁心243包括容纳部244。容纳部244是复位弹簧283位于其中并容纳突起246的空间。容纳部244可以具有比突起246的外径宽的内径，或者具有等于突起246的外径的内径，使得容纳部244的内圆周面能够与突起246的外圆周面相接触。

由于突起的形成，当施加电流给激励线圈233时，活动铁心245能够更加紧密地附着于固定铁心243。这可以允许在固定铁心243和活动铁心245之间产生更强的初始磁力，从而提高继电器的操作性能。如前所述，初始磁力指的是在固定铁心和活动铁心彼此间隔开的时候，在施加电流给线圈的时刻所产生的磁力。

接触弹簧281位于活动轴241的上侧，处于与活动触点249接触的状态。复位弹簧283可以位于活动铁心245和固定铁心243之间或者活动触点249和活动轴241之间。

接触弹簧281可以施加弹性力给活动轴241使得活动触点249能够与固定触点220相接触，并且当活动触点249与固定触点220处于接触状态时保持接触部分间的接触压力。接触弹簧281通过在活动触点249和活动轴241之间被挤压而弹性地变形。

复位弹簧283施加弹性力给活动铁心245使得活动触点249能够与固定触点220分离。复位弹簧283通过在活动铁心245和固定铁心243之间被挤压而弹性地变形。

继电器包括壳体210。壳体210可以进一步包括第一壳体211和第二壳体212。

第一壳体211可以位于继电器的外上部并且联接至与后面将说明的第二隔板218的一部分相接触的第一隔板(未示出)。第一壳体211分为灭弧区域以及其他区域，在灭弧区域中固定触点220和活动触点249彼此相接触。第一壳体211可以由用于绝缘的陶瓷材料制成。一对固定触点220穿过第一壳体211的上表面气密地联接至第一壳体211。

第二壳体212可以位于继电器的外下侧并且联接至第二隔板218。柱体260联接至由第二壳体212和第二隔板218所限定的致动器区域，并且线圈组件230包围着柱体260。

在下文中，将参照图4和图5对根据本发明的继电器的实施例的操作给出更为详细的描述。

首先，如图4所示，当未施加电流给线圈组件230时，复位弹簧283的弹性力仅施加于活动铁心245。因此，活动轴241保持在向下移动的状态，并且相应地，活动触点249与固定触点220间隔开。

同时，当施加电流给线圈组件230以磁化线圈233时，在线圈233中产生的磁通量沿活动铁心245、固定铁心243、第二隔板218等移动，由此形成闭合电路。相应地，活动铁心245受到沿向上方向施加的磁力。

借助于突起246，活动铁心245在向上移动的时刻接收到强的初始磁力。因此，由于高的操作性能，活动铁心能够通过接收足够的磁力而与活动轴241一起移动。

如图5所示，活动铁心245向固定铁心243移动使得突起246容纳在固定铁心243中。活动触点249相应地与固定触点220相接触并且接触弹簧281被挤压。

当向线圈组件230供应的电流被切断时，通过复位弹簧283，活动铁心245与活动轴241一起向下移动，并且相应地，活动触点249和固定触点220相互分离。

图7的曲线示出了通过作为本发明的一个实施例的突起而提高的初始磁力。x轴表示活动铁心和固定铁心之间的距离，并且y轴表示磁力的强度。如前所述，在施加电流给线圈组件的时刻的初始磁力的强度对继电器的操作性能具有重要影响。参考曲线的右侧，在2.5[mm]的距离处，当有突起时磁力的强度为大约2200[g·f]；而当没有突起时磁力的强度为大约1800[g·f]。如此可以注意到的是，初始磁力没有很大的差别。

前述详细说明是作为将由本领域技术人员实践的本发明的实施例的详细的示例，而不应当被解释为限制申请人的权利。申请人的权利是由将在下面描述的有效注册权利要求书来限定的。

根据本发明的一个实施例，继电器的活动铁心进一步具有突起。在活动铁心和固定铁心彼此间隔开的初始状态下，突起能够减小活动铁心和固定铁心之间的距离。相应地，当施加电流给线圈时，能够获得强的初始磁力。所以，继电器的初始操作特性能够依靠活动铁心的突起而提高。

另外，借助利用突起固定复位弹簧的结构，能够减小复位弹簧和其他有关部件(比如活动铁心、固定铁心和轴)之间的干扰，由此提高了装配特性。

借助活动铁心的突起的形成，能够减小复位弹簧和有关部件之间的不必要的摩损，结果引起提高复位弹簧等的耐用性。

Claims (5)

1.一种继电器，电流根据固定触点和活动触点之间的接触而沿所述继电器流动，其特征在于，所述继电器包括：

壳体；

柱体，其联接至所述壳体的内侧；

所述固定触点，其联接至所述壳体；

所述活动触点，其可移动地位于所述壳体内并且能够与所述固定触点接触或分离；

线圈组件，其布置在所述壳体中并且被构造为当施加电流时产生磁场；

活动轴，所述活动轴在其上部与所述活动触点联接；

固定铁心，其插入所述柱体中并且包围所述活动轴；

活动铁心，其固定至所述活动轴并且被构造为通过产生于所述线圈组件中的磁场来使所述活动轴以挤压方式移动；

接触弹簧，其被构造为提供弹性力给所述活动轴使得所述活动触点移动至与所述固定触点接触；以及

复位弹簧，其包围所述活动轴并且位于所述固定铁心和所述活动铁心之间，

其中，所述活动铁心包括圆柱状突起，所述圆柱状突起朝向所述固定铁心延伸并且包围所述活动轴，以提高所述固定铁心和所述活动铁心之间的初始磁力。

2.根据权利要求1所述的继电器，其中所述突起具有形成于其端部上的斜面。

3.根据权利要求1所述的继电器，其中所述固定铁心包括被构造为容纳所述复位弹簧或者所述突起于其中的容纳部。

4.根据权利要求3所述的继电器，其中所述复位弹簧的上端与所述容纳部的端部接触，并且所述复位弹簧的下端与所述突起接触，使得所述复位弹簧在所述容纳部的所述端部和所述突起之间弹性地变形。

5.根据权利要求3所述的继电器，其中所述突起的外径小于或者等于所述容纳部的内径。