CN108364835A - 高电压直流继电器 - Google Patents

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Abstract

一种自锁继电器，包括：第一线圈、第二线圈和可操作地连接在所述第一线圈和所述第二线圈之间的公共柱塞，以使得第一线圈的激活使柱塞在第一方向上移动到第一位置并且第二线圈的激活使柱塞在与第一方向相反的第二方向上移动到第二个位置。该自锁继电器还包括具有公共触点、第一线圈触点和第二线圈触点的限位开关。基于柱塞的位置，公共触点的位置在与第一线圈触点或第二线圈触点的电连接之间交替地切换。第一和第二线圈触点分别电连接到第一和第二线圈，使得当电力施加到公共触点时，根据公共触点的位置将电力交替地施加到第一线圈或第二线圈。

Description

高电压直流继电器
技术领域
本发明涉及一种用于高电压应用的自锁继电器(latching relay)，更具体地，本发明涉及一种具备高压电路中断能力的自锁继电器。
背景技术
继电器已在很多年中用在各种应用中。继电器是一种远程操作的开关装置，其通常包括线圈和至少一组触点，向所连接的装置提供开关电源。基于施加到线圈的电力，触点改变状态以打开/闭合所连接的装置。当向线圈通电时，触点移动到激活状态(这可以是打开的或关闭的)，当从线圈断电时，触点移动到默认状态(这可以是打开的或闭合的)。
自锁继电器是也已知用于各种应用的特定类型的继电器。自锁继电器在功能上不同于上述“标准的”继电器，不同之处在于，一旦继电器改变状态，即使在断电时触点仍保持在最近期的位置。因此，例如，如果对线圈通电，触点将改变状态(无论是打开还是闭合)。当线圈断电时，自锁继电器将保持处于最近期的状态，而不是变回到默认状态。只有通过施加电力以再次改变触点的状态，自锁继电器才会运行。
已知的自锁继电器通常包括与线圈结合的永磁体。为了改变自锁继电器中的触点的状态，需要改变施加到线圈的电力的极性以抵消由永磁体产生的磁通。这些类型的已知自锁继电器通常也通过弹簧偏置。
标准的自锁继电器的问题之一是在高电压应用中受限的应用能力。高电压应用通常与高电力传输有关，因此，在这些应用中使用的开关装置必须即使在负载下也能够有效且安全地切换。上述结构(与线圈一起使用的永磁体)提供有限的高电压中断能力。
发明内容
本发明提供了一种自锁继电器，其可以在高电压应用中使用并且即使在负载下仍允许切换。换言之，其提供了高电流中断能力。针对本申请的目的，术语“高电压”被用于其中使用比用于电力分配的电压更高的电压的应用中。根据“国家电气安全规范(NationalElectrical Safety Code)”(NFPA 70)，下限通常为8,700V。但是应该理解的是，这些电压不构成所要求保护的发明的任何部分，并且无论如何不应被解释为限定。
根据本发明的一个实施例，一种自锁继电器包括：第一线圈、第二线圈和公共柱塞，该公共柱塞可操作地连接在所述第一线圈和所述第二线圈之间，以使得第一线圈的激活使柱塞在第一方向上移动到第一位置并且第二线圈的激活使柱塞在与第一方向相反的第二方向上移动到第二个位置。该自锁继电器还包括具有公共触点、第一线圈触点和第二线圈触点的限位开关。基于柱塞的位置，公共触点的位置在与第一线圈触点或第二线圈触点的电连接之间交替地切换。第一线圈触点电连接到第一线圈，而第二线圈触点电连接到第二线圈，使得当电力施加到公共触点时，根据公共触点的位置将电力交替地施加到第一线圈或第二线圈。
该自锁继电器，还包括一对负载触点，这一对负载触点可在向负载供电的闭合位置和向负载的供电被中断的打开位置之间移动。在这些实施例中的特定实施例中，当柱塞处于其第一位置时负载触点处于闭合位置，并且当柱塞处于其第二位置时负载触点处于打开位置。在这些实施例中的一些中，这一对负载触点包括固定的负载触点和可移动的负载触点。
在一些实施例中，该自锁继电器还包括可操作地连接到柱塞的可移动的负载触臂，并且可移动的负载触点设置在可移动的负载触臂上。在这些实施例中的特定实施例中，该自锁继电器还包括联动件，该联动件可操作地连接在柱塞、可移动的负载触臂和限位开关之间，其中，柱塞的移动导致可移动的触臂和限位开关的公共触点经由该联动件一起同时移动。
在一些实施例中，该自锁继电器还包括在这一对负载触点附近定位的灭弧器，该灭弧器适用于促使在这一对负载触点之间产生的电弧熄灭。在这些实施例中的特定实施例中，该灭弧器包括多个灭弧板。
在一些实施例中，该自锁继电器还包括壳体，在该壳体中布置有第一线圈、第二线圈、柱塞、限位开关、一对负载触点和灭弧器。在这些实施例中的特定实施例中，该壳体中形成有至少一个通气孔，以允许气体和/或碎屑从壳体中排出。在这些实施例中的一些实施例中，所述至少一个通气孔包括在灭弧器附近定位的多个通气孔。
在一些实施例中，第一线圈、第二线圈和限位开关均安装在共同的电路板上。在一些实施例中，限位开关的公共触点朝与第一线圈触点或第二线圈触点的电连接偏置，但是基于所述柱塞的位置可相反于该偏置向与第二线圈触点或第一线圈触点中的另一个的电连接移动。
根据本发明的另一个方面，一种自锁继电器包括：一个壳体、设置在该壳体中的第一线圈、设置在所述壳体中的第二线圈和公共柱塞，该公共柱塞可操作地连接在第一线圈和第二线圈之间，以使得第一线圈的激活使柱塞在第一方向上移动到第一位置，并且第二线圈的激活使柱塞在与第一方向相反的第二方向上移动到第二个位置。该自锁继电器还包括设置在壳体中的限位开关，该限位开关包括公共触点、第一线圈触点和第二线圈触点，其中，基于柱塞的位置，公共触点的位置在与第一线圈触点或第二线圈触点的电连接之间交替地切换。第一线圈触点电连接到第一线圈，而第二线圈触点电连接到第二线圈，使得当电力施加到公共触点时，根据公共触点的位置将电力交替地施加到第一线圈或第二线圈。一个可移动的负载触臂可操作地连接到柱塞，并且一对负载触点可在向负载供电的闭合位置和向负载的供电被中断的打开位置之间移动，这一对负载触点包括固定的负载触点和设置在可移动的负载触臂上的可移动的负载触点。一个联动件可操作地连接在柱塞、可移动的负载触臂和限位开关之间，其中，柱塞的移动导致可移动的触臂和限位开关的公共触点经由该联动件一起同时移动。
附图说明
考虑以下附图可更清楚地看出本发明的其它特征和优点。
图1为本发明自锁继电器的示例性构造的侧面剖视图。
图2是图1的自锁继电器电路的示意图，示出了第一和第二线圈与限位开关之间的电互连。
具体实施方式
图1是根据本发明的自锁继电器10的一个示例性构造的图示，该自锁继电器10包括第一线圈12、第二线圈14和可操作地连接在第一线圈12和第二线圈14之间的公共柱塞16。示出的继电器线圈端子18延伸穿过壳体20以连接到开关电源(未示出)。
示出的第一线圈12和第二线圈14均定位在电路板22上，该电路板22接着定位在壳体20内。还示出了限位开关24位于电路板22上。如下面更全面讨论地，机械位置指示器26可操作地连接在柱塞16和限位开关24之间。
在自锁继电器壳体(20)中垂直安装可移动触臂28，该可移动触臂28具有位于其远端的可移动触点30，并且可移动触臂28可在打开状态(以虚线示出)和关断状态(以实线表示)之间相对于固定触点32移动。图示出两个负载电源端子34、36，一个从壳体20的左侧电连接到可移动触点30，并且一个从壳体20的右侧电连接到固定触点32。
形式为多个灭弧板38的灭弧器定位在壳体20的底部，并且在打开和关断时可移动触臂28的行程路径附近定位。灭弧器适用于促使在负载触点30、32之间产生的电弧的熄灭。通风口40位于壳体20的底部并靠近灭弧板38且沿着可移动触臂28的行程路径，使得气体和碎屑将被推向通风口40以促使这些气体和碎片的逸出。
现在转到自锁继电器10的操作，第一线圈12、第二线圈14和可操作地连接在它们之间的公共柱塞16被构造成，使得第一线圈12的激活使公共柱塞16沿第一方向移动到第一位置(即，朝向第一线圈12)，如图1中的实线所示。另一方面，第二线圈14的激活使柱塞16在与第一方向相反的第二方向上移动到第二位置(即，朝向第二线圈14)，如图1中的虚线所示。
现在转到图2，示出了自锁继电器电路100的示意图。如图所示地，限位开关24具有公共触点42、第一线圈触点44和第二线圈触点46。如下面更充分地讨论地，公共触点42的位置基于柱塞16的位置而在与第一线圈触点44或第二线圈触点46的电连接之间交替地切换。第一线圈触点44电连接到第一线圈12，并且第二线圈触点46电连接到第二线圈14，使得当电力经由线圈端子48施加到公共触点42时根据公共触点42的位置将电力交替地施加到第一线圈12或第二线圈14。
例如，在公共触点42位于图2所示位置处的情况下，在向线圈端子18施加电力时，电力将被施加到第二线圈14，接着这将导致柱塞16被拉向第二线圈14并打开负载触点30、32。这也将起到改变限位开关24内的触点连接的作用，现将对此进行说明。
再次转到图1，自锁继电器10还包括可操作地连接在柱塞16、可移动的负载触臂28和限位开关24之间的联动件48，从而柱塞16的移动导致可移动触臂28和公共触点42经由联动件48一起同时移动。
更具体地，示出的联动件48是可围绕枢轴点50枢转的。联动件48的一端设置有槽52，该槽与设置在柱塞16上的销54可滑动地接合，从而允许将柱塞16的滑动移动转变成联动件48的枢转运动。
在枢轴点50的相对侧上是连接到弹簧58的销56或类似部件。弹簧58的另一端连接到可移动的负载触臂28。因此，当柱塞16沿一个方向或另一个方向滑动时，联动件48枢转，从而拉伸弹簧58。当达到某个点时，拉伸的弹簧58的力导致可移动的负载触臂28的快速移动，从而引起负载触点30、32的快速打开或闭合。弹簧58的力还确保在处于闭合位置时负载触点30、32保持接触。
还可以看出，联动件48的端部60与机械位置指示器26接触，该机械位置指示器26接着可操作地连接到限位开关24。机械位置指示器26可以包括弹簧62或类似原件，其将机械位置指示器26向左(以图1所示的取向来看)偏置。但是，如图所示，机械位置指示器26通过与联动件48的端部60接触而被压迫相反于偏置(即，向右)移动。
如本领域技术人员将认识到的，当机械位置指示器26向右定位(如图1所示)时，公共触点42与第二线圈触点46电通信(如图2所示)，而当机械位置指示器26向左定位时，公共触点42与第一线圈触点44电通信。
因此，从图1和2中以实线示出的部件的位置(即，使负载触点30、32闭合，使得负载将接收高电压电力)开始，在将电力施加到线圈端子18后，电力将被施加到第二线圈14，这又导致柱塞16被拉向第二线圈14并打开负载触点30、32。这同时使机械位置指示器26向左移动，从而使限位开关24的公共触点42移动到与第一线圈触点44电通信。
因此，下一次将电力施加到线圈端子18时，电力将被施加到第一线圈12，这将起到将柱塞16拉向第一线圈12并关闭高压触点30、32的作用。这也可以起到改变限位开关24中的触点连接以返回图2所示位置的作用。
以这种方式，自锁继电器10将在向线圈端子18施加电力后改变状态，但在电力再次施加到线圈端子18之前将不会改变状态。
该构造需要施加电力以将柱塞从一个线圈驱动到另一个线圈。即使在负载情况下，该驱动力也可以提供所需的动力来打开高压触点。换言之，柱塞在第一状态和第二状态之间的驱动允许高电流中断能力。
虽然已参照部件的特殊布设、特征等对本发明进行了描述，但这些并不旨在穷尽所有可能的布设或特征，并且实际上许多其他的修改方案和变型是本领域技术人员所能够想到的。

Claims (21)

1.一种自锁继电器，包括：
第一线圈；
第二线圈；
公共柱塞，该公共柱塞可操作地连接在所述第一线圈和所述第二线圈之间，从而所述第一线圈的激活使所述柱塞在第一方向上移动到第一位置，并且所述第二线圈的激活使所述柱塞在与所述第一方向相反的第二方向上移动到第二位置；
限位开关，其包括公共触点、第一线圈触点和第二线圈触点，其中，基于所述柱塞的位置，所述公共触点的位置在与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点的电连接之间交替地切换；而且
所述第一线圈触点电连接到所述第一线圈，而所述第二线圈触点电连接到所述第二线圈，使得当电力施加到所述公共触点时，根据所述公共触点的位置将电力交替地施加到所述第一线圈或所述第二线圈。
2.根据权利要求1所述的自锁继电器，还包括：
一对负载触点，所述负载触点能够在向负载供电的闭合位置和向负载的供电被中断的打开位置之间移动。
3.根据权利要求2所述的自锁继电器，其中，当所述柱塞处于其第一位置时，所述负载触点处于所述闭合位置，并且其中，当所述柱塞处于其第二位置时，所述负载触点处于所述打开位置。
4.根据权利要求2所述的自锁继电器，其中，所述一对负载触点包括固定的负载触点和可移动的负载触点。
5.根据权利要求4所述的自锁继电器，还包括可操作地连接到所述柱塞的可移动的负载触臂，其中，所述可移动的负载触点设置在所述可移动的负载触臂上。
6.根据权利要求5所述的自锁继电器，还包括联动件，所述联动件可操作地连接在所述柱塞、所述可移动的负载触臂和所述限位开关之间，其中，所述柱塞的移动导致所述可移动的触臂和所述限位开关的所述公共触点经由所述联动件同时移动。
7.根据权利要求2所述的自锁继电器，还包括在所述一对负载触点附近定位的灭弧器，所述灭弧器适于促使在所述一对负载触点之间产生的电弧熄灭。
8.根据权利要求7所述的自锁继电器，其中，所述灭弧器包括多个灭弧板。
9.根据权利要求7所述的自锁继电器，还包括壳体，在所述壳体中布置有所述第一线圈、所述第二线圈、所述柱塞、所述限位开关、所述一对负载触点和所述灭弧器。
10.根据权利要求9所述的自锁继电器，其中，所述壳体中形成有至少一个通气孔，以允许气体和/或碎屑从所述壳体中排出。
11.根据权利要求10所述的自锁继电器，其中，所述至少一个通气孔包括在所述灭弧器附近定位的多个通气孔。
12.根据权利要求1所述的自锁继电器，其中，所述第一线圈、所述第二线圈和所述限位开关均安装在公共电路板上。
13.根据权利要求1所述的自锁继电器，其中，所述限位开关的所述公共触点朝与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点的电连接偏置，但是基于所述柱塞的位置能够相对于所述偏置向与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点中的另一个的电连接移动。
14.一种自锁继电器，包括：
壳体；
设置在所述壳体中的第一线圈；
设置在所述壳体中的第二线圈；
公共柱塞，该公共柱塞可操作地连接在所述第一线圈和所述第二线圈之间，从而所述第一线圈的激活使所述柱塞在第一方向上移动到第一位置，并且所述第二线圈的激活使所述柱塞在与所述第一方向相反的第二方向上移动到第二位置；
设置在所述壳体中的限位开关，所述限位开关包括公共触点、第一线圈触点和第二线圈触点，其中，基于所述柱塞的位置，所述公共触点的位置在与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点的电连接之间交替地切换；而且
所述第一线圈触点电连接到所述第一线圈，并且所述第二线圈触点电连接到所述第二线圈，使得当电力施加到所述公共触点时，根据所述公共触点的位置将电力交替地施加到所述第一线圈或所述第二线圈；
可操作地连接到所述柱塞的可移动的负载触臂；
一对负载触点，所述负载触点能够在向负载供电的闭合位置和向负载的供电被中断的打开位置之间移动，所述一对负载触点包括固定的负载触点和可移动的负载触点；和
联动件，所述联动件可操作地连接在所述柱塞、所述可移动的负载触臂和所述限位开关之间，其中，所述柱塞的移动导致所述可移动的触臂和所述限位开关的所述公共触点经由所述联动件同时移动。
15.根据权利要求14所述的自锁继电器，其中，当所述柱塞处于其第一位置时，所述负载触点处于闭合位置，并且其中，当所述柱塞处于其第二位置时，所述负载触点处于打开位置。
16.根据权利要求14所述的自锁继电器，还包括在所述一对负载触点附近定位的灭弧器，所述灭弧器适于促使在所述一对负载触点之间产生的电弧熄灭。
17.根据权利要求16所述的自锁继电器，其中，所述灭弧器包括多个灭弧板。
18.根据权利要求14所述的自锁继电器，其中，所述壳体中形成有至少一个通气孔，以允许气体和/或碎屑从所述壳体中排出。
19.根据权利要求18所述的自锁继电器，其中，所述至少一个通气孔包括在所述灭弧器附近定位的多个通气孔。
20.根据权利要求14所述的自锁继电器，其中，所述第一线圈、所述第二线圈和所述限位开关均安装在公共电路板上。
21.根据权利要求14所述的自锁继电器，其中，所述限位开关的所述公共触点朝与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点的电连接偏置，但是基于所述柱塞的位置能够相对于所述偏置向与所述第一线圈触点或所述第二线圈触点中的另一个的电连接移动。
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