CN109524276B - 具sma线驱动机构的继电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具SMA线驱动机构的继电器，利用SMA线形状记忆特性，而达成变换继电器工作状态的目的，SMA线只要被加热就能恢复原有形状或长度，与机械式继电器方式相比，本发明不会有磁场干扰而得以恒保持有效作动，此外，本发明继电器不需设置铁芯、线圈等，因此继电器内的可容置空间变大，而可容设各种不同功能的电路单元，使继电器得以被单独控制也能记录并回传其作动状态。

Description

具SMA线驱动机构的继电器

技术领域

本发明涉及一种继电器，尤其是一种利用SMA线改变工作状态的继电器。

背景技术

继电器是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。继电器在两个状态中转换，以使接触系统的接触点接触或断开，可视为是一种自动开关或控制开关，而广泛应用于电力保护、自动化、遥控、测量和通信等装置中。

继电器按工作原理可区分为机械式继电器与固态式继电器等，其中机械式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常闭触点)接合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点自静触点(常闭触点)释放而与静触点(常开触点)接合。这样接合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

然而，机械式继电器通常是与大量的电子组件一起装设于各种设备的各控制电路中，而许多电子组件也是利用电磁感应原理运作，因此电磁继电器或多或少会与其他电子组件产生磁场干扰进而影响彼此的作动，此外，机械式继电器内必须设置铁芯、线圈等具有一定体积的构件，除了造成机械式继电器的整体体积不能更小型化，机械式继电器的内部空间的可设置的组件数量也有限，使继电器仍只能作为开关的功能。

发明内容

本发明提供一种具SMA线驱动机构的继电器，包括：一主体，具有一容置空间，该容置空间内不设置线圈，该容置空间至少由一固定构件、一可动构件及一底座所共同围构而成，该可动构件的顶侧活动性设置于该固定构件，该可动构件的底侧则悬空状并位于该底座之上，该可动构件设置两导电片，两导电片的一端连接电源，该底座上设置一对常开固定端子及一对常闭固定端子，该两导电片的另一端则分别位于该对常开固定端子和该对常闭固定端子之间；以及一SMA线驱动机构，设置于该容置空间之中或之外，包括：一电路板，固定于该固定构件；一SMA线，连接于该电路板与该可动构件之间；当该SMA线受热时，该SMA线则缩短变形，而带动该两导电片移向该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中之一，当该SMA线未受热时，该两导电片离开该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中之一。

本发明提供一种非透过电磁感应原理来变换接点的机械式继电器，其中本发明是利用SMA线(Shape Memory Alloys,SMA)的形状记忆特性，而达成变换接点而改变继电器作动状态的目的，SMA线只要被加热就能恢复原有形状或长度，比如只要对SMA通电就能对SMA线加热并使其变形，与机械式继电器利用线圈产生磁场的方式相比，本发明完全不会与其他电子组件产生磁场干扰，此外，由于本发明继电器不需设置铁芯、线圈等，因此继电器内的可容置空间变大，内部因此可容纳处理芯片、无线收发模块或控制电路，让用户得以透过无线方式控制继电器的作动，以进而控制机台设备的作动或记录并取得继电器的作动状态。

尤其，本发明的SMA线的两端固定于电路板，电路板除了本身的电路功能，同时也是给SMA线两端固定的机构件，尤其电路板能直接供电或不供电给SMA 线，而直接控制SMA线是否发生变形，与机械式继电器相比，SMA线与电路板不论在尺寸或厚度都远小于铁芯、线圈，而且本发明又透过适当结构配置，使电路板同时具有电路功能及作为SMA线的固定构件，结构极为精简，而有利于容纳更多的电子电路及电子组件。

因此，本发明在继电器内的电路板上得以设置如无线收发模块及集成电路等组件，集成电路可以是微处理器或控制芯片等，因此继电器透过微处理器或控制芯片得以接收外部的控制指令而控制继电器的工作状态，或纪录继电器的工作状态或信息并传送至外部装置做数据分析或信息汇整。

附图说明

图1a为本发明第一实施例的立体组立图；

图1b为本发明第一实施例的导电片顶抵常开固定端子的侧视图；

图2为本发明第一实施例的立体分解图；

图3a为本发明第一SMA线驱动机构的一较佳实施例的立体分解图；

图3b为本发明的开口与柱体的示意图；

图4为本发明第一较佳实施例的立体组立图；

图5为本发明第二较佳实施例的立体分解图；

图6a为本发明第二较佳实施例的导电片顶抵常闭固定端子的侧视图；

图6b为本发明第二较佳实施例的导电片顶抵常开固定端子的侧视图；

图7为本发明电路板上更设置有无线收发模块与集成电路的示意图。

其中图中：

100 具SMA线驱动机构的继电器

1 主体

11 固定构件

15 底座

13 可动构件

131 导电片

151 常开固定端子

153 常闭固定端子

11a、13a 固定座

155 接点

A 容置空间

3 SMA线驱动机构

31 电路板

10 SMA线

311 固定部

33 架线部

C 转折部

101、103 线段

5 弹性组件

7 SMA线驱动机构

71 电路板

20 SMA线

30、40 吸引组件

133 金属片

50 无线收发模块

60 集成电路

具体实施方式

以下配合图标及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1a，图1a为本发明第一实施例的立体组立图，参阅图2，图2为本发明第一实施例的立体分解图。如图1a与图2所示，图1a的具SMA线驱动机构的继电器100至少包含一主体1与一SMA线驱动机构3；要注意的是，图式中只显示出与本发明特征有关的组件，并不显示出其它众所周知的组件，以方便说明本发明内容，亦即，该继电器当然还有外接电源的导电结构、壳体及其他构件，但不影响以下的说明。

该主体1具有一容置空间A，该容置空间A内不设置线圈，该容置空间A 至少由一固定构件11、一可动构件13及一底座15所共同围构而成；较佳的，该固定构件11为L型或ㄈ型的固定支架，亦即只要任何包含有一垂直部及/或一水平部的固定结构皆落在本发明的保护范围内，并不仅限制于L型或ㄈ型，且垂直部及水平部不必是绝对的垂直或水平，只要是相对关系上是相对垂直或相对水平即可，该可动构件13是板状或片状，该底座15为绝缘或不导电的材质制成的座体；以相对位置而言，该固定构件11在该容置空间A的上侧及前侧、左侧、右侧、后侧之一，该可动构件13则是位于该容置空间A之前侧、左侧、右侧、后侧之一，该可动构件13更设置于该固定构件11的相对侧，亦即，该固定构件11与该可动构件13设于该容置空间A的相对两侧，当然亦可互为相邻侧；该底座15则位于该容置空间A的下侧，该容置空间A是封闭性空间或部分开放性空间。

该可动构件13的顶侧活动式的设置于固定构件11，比如摆接于或挂接于固定构件11，该可动构件13的底侧则为悬空状并位于该底座15之上，该可动构件13设置两导电片131，两导电片131的一端连接电源(图中未显示)，该底座 15上设置一对常开固定端子151及一对常闭固定端子153，该两导电片131的另一端则分别位于该对常开固定端子151及该对常闭固定端子153之间，两导电片131、该对常开固定端子151以及该对常闭固定端子153具导电性。

因此，该可动构件13得以其顶侧作为该可动构件13偏摆时的支点，而使该可动构件13的底侧能做一定幅度的摆动，比如使该可动构件13能朝向该容置空间A的方向摆动或远离于该容置空间A的方向摆动，最主要的是使该两导电片131能朝向该对常开固定端子151以及朝向该对常闭固定端子153的方向摆动并构成实质接触。

较佳的，该两导电片131的一部份以插设或埋设等固定方式固定于该可动构件13，而另一部份则位于该可动构件13的底侧之外并介于该对常开固定端子 151及该对常闭固定端子153之间；该对常开固定端子151及该对常闭固定端子 153的相对侧上亦可进一步设置接点155。

如图2所示，该SMA线驱动机构3是设置于该容置空间A之中，该SMA 线驱动机构3主要包含一电路板31与一SMA线10，该SMA线10连接于该电路板31与该可动构件13之间；比如，如图2所示，该SMA线10的一端固定于该电路板31，比如利用焊接、压接、胶合或夹持等其他各种固定方式，该SMA 线10的另一端则固定于该可动构件13，比如利用焊接、压接、胶合或夹持等其他各种固定方式，该SMA线10可以是直线的态样，而该SMA线10的两端可透过直接连接或间接连接方式而电性连接电源正负极。

当该SMA线10受热时，比如透过但不限制于通电而受热时，该SMA线 10则缩短变形，由于该可动构件13挂接于该固定构件的部分为可动构件13摆动时的支点，且该SMA线10时位于该容置空间A内，因此该SMA线10缩短时，该可动构件13的底侧会朝该主体1的方向摆动，设于该可动构件13的底侧之下的该两导电片131则移向并顶抵该对常闭固定端子153(视实际需求亦能顶抵该对常开固定端子)而形成电性接触，如图1a所示，而当该SMA线10未受热时，该两导电片131则离开该对常闭固定端子153(视实际需求亦能离开于该对常闭固定端子)。

参阅图3a，图3a为本发明SMA线驱动机构的一较佳实施例的立体分解图，如图3a所示，还包含两固定部311与一架线部33，该电路板31直接或间接固定于该固定构件11上并位于该容置空间A中，该电路板31的一面上或该可动构件13的一侧上设置有该两固定部311，该架线部33则配合该两固定部311的设置位置而设置于该可动构件13或该电路板31上；该SMA线10的一部分绕过架线部33且两端固定于该两固定部311中。

如图3a所示，当两固定部311设置于该电路板31上时，该架线部33则设置于该可动构件13上；当然若两固定部311设置于该可动构件13上，则该架线部33是设置于该电路板31上；较佳的，当两固定部311是设置于该电路板 31上时，该两固定部311可以是该电路板本身的导电部或固定于导电部上的固定件，如果导电部为固定部311，则SMA线10两端可直接被焊接于导电部上，比如导电垫、导电线路或其他能导电的组件或构件，如果是以固定件作为固定部311，则将SMA线10两端固定于固定件中，固定件可以是锁接型、胶合型或压接型等各种永久性固定件；其中，SMA线10可直接与电源正负极构成电性连接，或透过两固定部或透过电路板的导电线路而电性连接于电源正负极。

该架线部33可以是一柱体，比如设置于电路板31的一侧上或可动构件13 的一侧之上，如柱体是以独立构件设置于可动构件13的一侧面时，该柱体与可动构件33之间更设置有一延杆(图未示)，以使该柱体与该可动构件13的一侧面相隔一空间以供SMA线10绕过，该柱体与可动构件13之间大致平行；或者，该架线部33是一穿孔或一缺口，比如在垂直于电路板31的方向上贯穿出让SMA 线10能穿过的孔洞，或该缺口开设于该电路板31的边缘，比如电路板31远离于可动构件的一侧，使SMA线10能以绕过缺口并以缺口为支点；或者该架线部33是配置有一柱体的一开口132，该柱体配置于该开口132之中或该开口的外侧，比如在可动构件13开设出该开口，该开口之中或之外并设置该柱体，如图3b所示，因此SMA线10可以从该开口穿入而得以跨绕该柱体并穿出。

该电路板31可以是但不限于单面线路板或双面线路板，但如果该电路板31 是单面线路板时，该电路板31以未设导电线路的一面固定于该固定构件11，如果该固定构件11为L型的固定支架，该电路板31的未设有导电线路的一侧则贴靠并直接固定于L型的水平段，该电路板31的设有导电线路的一侧则外露于该容置空间A中，此时该两固定部311则设置于该电路板31的外露于该容置空间A的一面上。

该架线部33为柱体的形态时，柱体本身能做为独立的单一构件再固设于该可动构件13，亦能经由减除工艺或冲压等适当工艺而一体成型于该可动构件13 上。

如图3a所示，该SMA线10绕过该架线部33且两端固定于该两固定部311，该SMA线10至少具有一转折部C，该转折部C在SMA线10的两端之间，较佳的为SMA线10的中间处或正中间，该SMA线10在该转折部C的两侧为至少部分相互对应的两线段101、103，较佳的该SMA线10在该转折部C的两侧为相互对称设置的两对称线段，比如ㄑ型或有此等特征的形状，较佳的该两对称线段101、103为直线且该两对称线段101、103的长度大致相同或相等，该转折部C的形成是透过使该SMA线10的中间处绕过该架线部33而成；较佳的，该转折部C与该架线部33的供该SMA10线绕过的一侧皆为弧形，亦即柱体的一部分为弧形，如图3b所示。

如图1a所示，本发明还包含一弹性组件5，该弹性组件5链接于该固定构件11与该可动构件13之间，该弹性组件5的设置位置是配合SMA线驱动机构 3而定，因此在本实施例中，该弹性组件5是设置于该容置空间A之外，比如在该固定构件11及该可动构件13之上，如图1a、1b所示，该固定构件11及该可动构件13之上分别延设两固定座11a、13a，该弹性组件5呈水平设置且该弹性组件5的两端则分别连结于该两固定座11a、13a，此时该可动构件13的顶侧受该弹性组件5的弹力而朝向该主体1的方向移动，同时，该可动构件13的底侧，即设置有该两导电片131之侧，会朝向该对常开固定端子的方向移动，以使该两导电片131得以顶抵该对常开固定端子而形成电性接触，如图1b所示。

当该SMA线10受热时，比如通电而受热时，该SMA线10则缩短变形且有效对抗该弹性组件5的弹力，因此该可动构件13的顶侧朝向远离该主体1的方向移动，该可动构件13的底侧，即设置有该两导电片131之侧，则朝向该对常闭固定端子的方向移动，以使该两导电片131得以顶抵该对常闭固定端子而形成电性接触，如图1a所示；而当该SMA线10不再受热时，比如断电而降温时，透过该弹性组件5的弹性恢复力，将令该两导电片131回到顶抵该对常开固定端子的位置，并保持顶抵于该对常开固定端子的状态。

较佳的，该弹性组件5与该SMA线驱动机构3分别设置于该可动构件的作为摆转支点的部分的上侧与下侧或下侧与上侧，比如分别位于可动构件13的挂接构造的上侧或下侧，以使该SMA线驱动机构3与该弹性组件5能更有效率的带动该可动构件13的该两导电片131朝预定方向摆动。

参阅图4，图4为本发明第一较佳实施例的立体组立图。如图4所示，本发明还设置另一SMA线驱动机构7，SMA线驱动机构7的设置位置是配合SMA 线驱动机构3而定，因此SMA线驱动机构7亦可设于该容置空间A之外或之内， SMA线驱动机构7与该SMA线驱动机构3完全相同，也包含一电路板71与一 SMA线20，当然也包含架线部与两固定部，SMA线驱动机构7的电路板71、 SMA线20与架线部与两固定部的具体结构、设置方式及彼此的连接关系请参前文有关该SMA线驱动机构3的说明，两者完全相同，在此不再赘述。

较佳的，SMA线驱动机构3、7的架线部设置于相对应的位置，或者，透过适当调整架线部33的配置位置及尺寸，使SMA线驱动机构3、7能共享一个架线部33，如此就不须设置两个架线部，架线部的配置数目及配置方式视实际需求而定，不限制于上述的实施例；SMA线驱动机构3、7的电路板31与该电路板71设置于该固定构件11的水平部的底侧与顶侧，更理想的实施方式为两SMA 线驱动机构3、7隔着该固定构件11的水平部呈现镜像配置。

SMA线驱动机构7的设置目的与该弹性组件5是相同的，当SMA线驱动机构7受热时，比如以通电方式对SMA线20加热时，SMA线20则缩短变形，而带动该两导电片131同时移向该对常开固定端子，以顶抵该对常开固定端子移动而形成电性接触，如图4所式。

参阅图5，图5为本发明第二较佳实施例的立体分解图。如图5所示，本发明更进一步设置至少一个以上的吸引组件，本发明的实施例使用两两成对的吸引组件30、40，要注意的是，上述的吸引组件数目视实际需要而定，在此仅是说明用的实例而已，并非用以限制发明的范围；

其中一对吸引组件30设置于该电路板31上的靠近该可动构件13处，另一对吸引组件40设置于该电路板71上的靠近该可动构件13处，该可动构件13 更进一步设置一金属片133，该金属片133固设于该可动构件13的内侧，当SMA 线10或SMA线20被加热而变形时，在该可动构件13内侧的该金属片133则会分别靠向该吸引组件30、40，而分别被吸引组件30、吸引组件40吸引并定位，分别如图6a与图6b所示，因此SMA线10或SMA线20可以不再需继续通电受热，也能被吸引组件30、40吸引定位，继续保持于与常开固定端子或常闭固定端子实质电性接触的位置中，有助于减少电能使用。

较佳的，吸引组件30、40为磁铁，该金属片133为能被磁铁吸引的材质。

参阅图7，图7为本发明电路板上更设置有无线收发模块与集成电路的示意图，上述的电路板31及/或电路板71更设置有一无线收发模块50与一集成电路 60，因此使用者能透过无线传输方式将控制讯号传给无线收发模块50与集成电路60，使继电器根据控制讯号而作动，因此只要本发明的继电器直接取代现有的继电器，就能直接控制设备中的组件的作动，因此不需改变设备的内部电路，就能快速有效的达成透过无线控制继电器进而控制设备特定组件的目的，而继电器内的集成电路更能存取继电器的各种作动信息并透过无线收发模块50传至各种具有信息储存功能的装置，用户根据各种作动信息而得以做各种应用，比如监看设备的组件的作动信息，并通过累计数据的统计应用软件达到分析生产信息汇整的目的。

无线收发模块50可以是蓝牙模块、Wi-Fi传输模块、ZigBee模块或无线射频通讯模块。

以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (8)

1.一种具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，包括：

一主体，具有一容置空间，该容置空间内不设置线圈，该容置空间至少由一固定构件、一可动构件及一底座所共同围构而成，该可动构件的顶侧活动性设置于该固定构件，该可动构件的底侧则悬空状并位于该底座之上，该可动构件设置两导电片，两导电片的一端连接电源，该底座上设置一对常开固定端子及一对常闭固定端子，该两导电片的另一端则分别位于该对常开固定端子和该对常闭固定端子之间；以及

一SMA线驱动机构，设置于该容置空间之中或之外，包括：

一电路板，固定于该固定构件；

一SMA线，连接于该电路板与该可动构件之间；

当该SMA线受热时，该SMA线则缩短变形，而带动该两导电片移向该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中之一，当该SMA线未受热时，该两导电片离开该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中之一；

具SMA线驱动机构的继电器，还包含有两固定部与一架线部，该两固定部固设于该电路板或设置于该可动构件的一侧上，该架线部则配合该两固定部的设置位置而设置于该可动构件或该电路板上，该SMA线绕过该架线部且两端固定于该两固定部。

2.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，该两固定部与该SMA线构成电性连接，该两固定部为该电路板的导电部或固定于该电路板的导电部上的固定件。

3.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，该架线部是一柱体，该柱体设于该电路板的一面上或设于该可动构件的一侧面上，该柱体与可动构件之间更以一延杆连接；或者，该架线部是一穿孔或一缺口，该穿孔贯穿于该电路板或该缺口开设于该电路板的边缘；或者，该架线部为配置有一柱体的一开口，该柱体配置于该开口之中或该开口之外侧。

4.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，该SMA线至少具有一转折部，该转折部位于该SMA线的两端之间，该SMA线在该转折部的两侧为至少部分相互对应的两线段。

5.根据权利要求4所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，该转折部与该架线部的供该SMA线绕过的一侧为弧形。

6.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，还包含一弹性组件，该弹性组件链接于该固定构件与该可动构件之间，当该SMA线未受热时，透过该弹性组件的弹力使该两导电片移向该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中另一，以顶抵该对常开固定端子及该对常闭固定端子的其中另一而形成电性接触。

7.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，还进一步设置至少一个以上的吸引组件，该至少一个以上的吸引组件设置于该电路板上的靠近该可动构件处，该可动构件还进一步设置一金属片，该金属片固设于该可动构件的内侧，当该SMA线被加热而变形时，在该可动构件内侧的该金属片则会靠向该吸引组件，而被该吸引组件吸引并定位。

8.根据权利要求1所述的具SMA线驱动机构的继电器，其特征在于，该电路板更设置有一无线收发模块与一集成电路。

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