CN116097384A - 具有集成驱动轴和轭的接触器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触点组合件，在本文中被描述为具有某些组件或其部分，它们彼此形成为一体以降低制造的复杂性，改进操作特性，并增加使用触点组合件的装置的操作可靠性。还公开了触点组合件的特征和组件的新形状，其中形状提供了期望的操作特性。本发明的实施例还涉及使用根据本发明的接触器组合件的接触器或熔断器(即，电气开关装置)，并且涉及使用根据本发明的电气开关装置的电路和系统。

Description

具有集成驱动轴和轭的接触器

本申请要求于2020年6月16日提交的序列号为63/039,676的美国临时专利申请、于2020年10月13日提交的序列号为63/090,796的美国临时专利申请和于2020年11月24日提交的序列号为63/117,919的美国临时专利申请的权益。

技术领域

本文描述的是涉及与触发机制和配置相关的装置，其与诸如接触器装置和电熔断器装置的电气开关装置一起使用。

背景技术

连接和断开电路与电路本身一样古老并且经常用作将所连接的电气装置的电源在“开启”和“关闭”状态之间切换的方法。通常用于连接和断开电路的一种装置的示例是接触器，其电连接到一个或更多个装置或电源。接触器被配置为使得它能够在“断开”和“闭合”状态之间改变，以中断或完成电路以控制进出装置的电功率。常规接触器的一种类型是气密密封的接触器。

除了用作在装置的正常操作期间连接和断开电路的接触器之外，可以采用各种附加装置来提供过电流保护。这些装置能够防止电气系统或连接的电气装置发生短路、过载和永久性损坏。这些装置包括能够以永久方式快速地断开电路的断开装置，使得电路将保持断路直到断开装置被修理、更换或重置。一种这样的类型的断开装置是熔断器。常规熔断器是一种用作牺牲装置的低电阻导体。典型的熔断器包括金属线或金属条，当过多的电流流过它时发生熔化，从而中断它所连接的电路。

随着社会的进步，各种创新导致电气系统和电子装置变得越来越普遍。这样的创新的示例包括电动汽车的最新进展，电动汽车正在成为节能标准，并有可能取代大多数传统的石油动力车辆。在这样的昂贵且日常使用的电子装置中，过电流保护特别适用于防止装置故障以及防止对装置的永久损坏。此外，过电流保护能够防止安全隐患，例如触电或电气火灾。电气系统和装置的这些现代改进需要改进的解决方案，以提高用于触发接触器和熔断器装置的机制的便利性、可靠性和效率。

发明内容

本文描述的是具有某些组件或其部分的触点组合件的不同实施例，其彼此形成为一体以降低制造的复杂性，改进操作特性，并增加操作可靠性。本发明还给触点组合件的组件提供了新的形状，这些形状提供期望的操作特性。本发明的实施例还涉及使用根据本发明的接触器组合件的接触器或熔断器(即，电气开关装置)，并涉及使用根据本发明的电气开关装置的电路和电气系统。

根据本发明的触点组合件的一个实施例包括可动触点，其具有下侧表面和上侧表面。在上侧表面上包括上轭，上轭具有穿过可动触点的一体式轴延伸部。在下侧表面上包括下轭，并包括驱动轴用于移动可动触点。在一些实施例中，轴延伸部可以包括完全集成的轴。在又一些实施例中，轴延伸部能够至少延伸穿过可动触点，分离地形成的驱动轴(或驱动轴部分)安装到轴延伸部。

根据本发明的电气开关装置的一个实施例包括壳体和壳体内的内部组件。内部组件包括彼此电绝缘的固定触点，固定触点至少部分地被壳体包围。包括可动触点，其具有顶部表面和底部表面，当可动触点接触固定触点时，可动触点是可移动的，以允许电流在固定触点之间流动。在顶部表面上包括上轭，并且上轭具有穿过可动触点的一体式轴延伸部。包括驱动轴以移动可动触点。

根据本发明的电气系统的一个实施例包括电路，以及电气开关装置，其电连接到电路以断开或闭合电路。电气开关装置包括壳体和壳体内的内部组件。内部组件包括彼此电绝缘的固定触点，以及具有顶部表面和底部表面的可动触点。当可动触点接触固定触点时，可动触点是可移动的，以允许电流在固定触点之间流动。在顶部表面上包括上轭，上轭具有穿过可动触点的一体式轴延伸部。包括驱动轴以移动可动触点。

本发明的这些和其他进一步的特征和优点根据以下具体实施方式和附图对于本领域技术人员将是明显的，其中，附图中相同的数字表示相应的部分，其中：

附图说明

图1是根据本发明的接触器的一个实施例的简化剖视图；

图2是包括集成驱动轴和上轭的一体式组件的一个实施例的透视图；

图3是包括集成驱动轴和上部铁轭的另一个一体式组件的上部透视图；

图4是图3中示出的集成驱动轴和轭组件的底部透视图；

图5是图3中示出的集成驱动轴和轭组件的侧视图；

图6是图3中示出的集成驱动轴和轭组件的剖视侧视图；

图7是图3中示出的集成驱动轴和轭组件的仰视图；

图8是根据本发明的驱动轴、轭和接触器组合件的一个实施例的透视图；

图9是根据本发明的接触器组合件的一个实施例的剖视图；

图10是图9中示出的接触器组合件的另一剖视图；

图11是图9中示出的接触器组合件的另一剖视图；

图12是根据本发明的集成驱动轴、轭和接触器组合件的一个实施例的透视图；

图13是图12中示出的一体式驱动轴和轭组件的另一透视图；

图14是图12中示出的一体式驱动轴和轭组件的侧视图；

图15是图12中示出的一体式驱动轴和轭组件的俯视图；

图16是图12中示出的一体式驱动轴和轭组件的剖视图；

图17是根据本发明的一体式驱动轴和轭组件的上部部分的侧视图；

图18是根据本发明的接触器、驱动轴和轭组合件的透视图；以及

图19是图18中示出的组合件沿剖面线19-19的剖视图。

具体实施方式

本公开现在将阐述根据本发明的开关装置的各种实施例的具体实施方式。这些开关装置能够电连接到电气装置、电路或电气系统，以将所连接的装置、电路或系统的电源“开启”或“关闭”或在这些状态之间切换。

如下文详细描述的，接触器(和熔断器)能够具有固定触点和可动触点。可动触点与固定触点接触和脱离接触，以在“闭合”和“断开”状态之间切换。当可动触点被移动与固定触点接触时，存在将可动触点保持在该位置的保持力或闭合力。固定触点和可动触点之间的闭合力能够被排斥悬浮力克服。该悬浮力能够由流过触点的电流产生，并且能够在升高的电流流动期间导致固定触点和可动触点分离。可动触点和固定触点之间的这种不希望的分离能够导致电气系统的操作的意外中断。分离还能够在固定触点和可动触点之间产生电弧。

为了提供闭合力以抵抗该悬浮力，在可动触点上能够包括轭。轭产生磁场，其用于提供抵抗悬浮开启力的另一闭合力。在根据本发明的不同实施例中，上轭能够与穿过可动触点的轴延伸部形成为一体。驱动轴可以分离地制造，然后连接到轴延伸部。可选择地，整个驱动轴可以在制造过程中形成为上轭及其延伸部的一体式组件。这些布置能够改进上轭和下轭抵抗悬浮力的保持力，并且能够简化使用新的上轭和驱动轴组件的接触器装置的制造。这种布置也能够增加接触器装置的可靠性。上轭和下轭也能够包括不同的特征，例如延伸部、突起或凹口，以产生上轭和下轭之间期望的磁场。

在整个描述中，所示出的优选实施例和示例应该被认为是范例，而不是对本发明的限制。如本文所用，术语“发明”、“装置”、“本发明”、或“本装置”是指本文描述的发明的任何一个实施例，以及任何等同物。此外，贯穿本文档对“发明”、“装置”、“本发明”、或“本装置”的各种特征的引用并不意味着所有要求保护的实施例或方法必须包括所引用的特征。

还应当理解，当元件或特征被称为在另一个元件或特征“上”或“邻接”时，它能够直接地在另一个元件或特征上或与之邻接，或者也可以存在中间元件或特征。还应当理解，当元件被称为“附接”、“连接”或“耦接”到另一个元件时，它能够直接地附接、连接或耦接到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接地附接”、“直接地连接”或“直接地耦接”到另一个元件时，不存在中间元件。

相关术语，例如“外部”、“上方”、“下部”、“下方”、“水平”、“竖直”和类似术语，在本文中可以用于描述一个特征与另一个特征的关系。应当理解，这些术语旨在涵盖除了附图中所示朝向之外的不同朝向。

尽管术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件或组件，但是这些元件或组件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件或组件与另一个元件或组件区分开。因此，下文讨论的第一元件或组件可以被称为第二元件或组件，而不会脱离本发明的教导。

本文使用的术语仅用于描述具体实施例，并不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”、和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应理解，术语“包含”、“包括”在本文中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。

本文参考本发明的理想化实施例的示意图的不同视图和图示来描述本发明的实施例。因此，由于例如制造技术和/或公差，预期与图示的形状相比会有变化。本发明的实施例不应被解释为限于本文所示区域的具体形状，而是包括由于例如制造引起的形状偏差。

应当理解，当第一元件被称为“在两个或更多个其他元件之间”、“夹在两个或更多个其他元件”或“夹在两个或更多个其他元件之间”时，第一元件能够直接地在两个或更多个其他元件之间或者两个或更多个其他元件之间也可以存在中间元件。例如，如果第一元件“在”或“夹在”第二和第三元件之间，那么第一元件能够直接地在第二和第三元件之间而没有中间元件，或者第一元件能够邻接一个或更多个附加元件，而第一元件和这些附加元件都在第二和第三元件之间。

图1示出根据本发明的接触器装置1的示例实施例的简化剖视图。图1示出处于“断开”电路位置的接触器装置1，其中，电流不流过接触器装置1。图1中的接触器装置1包括主体4(也称为壳体4)，以及两个或更多个固定触点结构6a、6b(示出两个)，其被配置为将接触器装置的内部组件电连接到外部电路，例如，电连接到电气系统、电路或装置。主体4可以包括任何能够支持如本文所公开的接触器装置1的结构和功能的合适的材料，优选的材料是坚固的材料，其能够给接触器装置1提供结构支持，而不会干扰通过固定触点6a、6b以及装置的内部组件的电流。在一些实施例中，主体4包括耐用塑料或聚合物。主体4至少部分地围绕接触器装置1的各种内部组件，其在本文中被进一步更详细地描述。

主体4可以包括任何适于容纳各种内部组件的形状，包括任何规则或不规则多边形。主体4可以是连续结构，或者可以包括多个接合的组件部分，例如，包括用环氧树脂材料密封的基部主体“杯体”和顶部“头部”部分。一些示例主体配置包括在美国专利7,321,281号、7,944,333号、8,446,240号和9,013,254号中阐述的那些，所有这些都转让给本申请的受让人Gigavac,Inc.，并且所有这些都通过引用以其全文并入本文。

固定触点6a、6b被配置为使得容纳在主体4内的接触器装置1的各种内部组件能够与外部电气系统或装置电通信，使得接触器装置1能够用作断开或完成本文所述的电路的开关。固定触点6a、6b可以包括任何合适的导电材料，用于提供与接触器装置的内部组件的电接触，例如，本领域已知的各种金属和金属材料或任何电接触材料或结构。固定触点6a、6b可以包括单个连续触点结构(如图所示)或者可以包括多个电连接结构。例如，在一些实施例中，固定触点6a、6b可以包括两个部分，第一部分从主体4延伸，其电连接到主体4内部的第二部分，其被配置为与主体内部的其他组件相互作用，如本文所述。

主体4可以被配置为使得主体4的内部空间被气密密封，其容纳接触器装置1的各种内部组件。当与电负性气体的使用相结合时，这种气密密封配置能够帮助减轻或防止邻接导电元件之间的电弧，并且在一些实施例中，帮助提供空间分离的触点之间的电绝缘。在一些实施例中，主体4可以处于真空条件。能够利用任何已知的产生气密密封电气装置的方式来气密密封主体4。气密密封装置的一些示例包括在美国专利7,321,281号、7,944,333号、8,446,240号和9,013,254号中阐述的那些，其在上文提及并通过引用并入本文。

在一些实施例中，主体4可以至少部分地被气体填充，例如氢气、氦气、二氧化碳、六氟化硫、氮气、或这些气体的组合。这些气体能够提供不同的特性以改进接触器1的操作和可靠性，例如负电特性、氧化还原或氧化逆转特性、导热特性和电绝缘特性。在一些实施例中，主体4包括对注入到壳体中的气体具有低渗透性或基本上没有渗透性的材料。这些只是根据需要能够被包括在主体4中的材料中的一些，一些实施例包括其他气体、或液体或固体，其被配置为提高装置1的性能或可靠性。

当不与主体4内部的任何其他组件相互作用时，固定触点6a、6b彼此电绝缘，使得电流不能在两者之间自由流动。固定触点6a、6b能够通过任何已知的电绝缘结构或方法彼此电绝缘。

当接触器装置1处于其“断开”位置时，如图1所示，两个电绝缘的固定触点6a、6b都未被可动触点8接触，使得电流不流过装置1。当可动触点8向上移动以接触固定触点6a、6b时，接触器装置改变到其“闭合”状态，在其中可动触点8充当导电桥，允许电信号在固定触点6a、6b之间流动并通过接触器装置1。例如，电信号能够从第一固定触点6a通过可动触点8流到第二触点6b，反之亦然。因此，接触器装置1能够在可动触点8与固定触点6a、6b电接触的同时连接到电路、系统或装置并完成电路。

可动触点8可以包括任何合适的导电材料，包括任何本文中关于固定触点6a、6b所讨论的材料。在一些实施例中，可动触点可以包括铜。与固定触点6a、6b一样，可动触点8可以包括单个连续结构(如图所示)，或者可以包括相互电连接的多个组件，以便用作以其他方式电绝缘的固定触点6a、6b之间的导电桥，使得电流能够流过接触器装置1。

如所提到的，可动触点8可以被配置为使得它能够运动进入和脱离与固定触点6a、6b的电接触。不同的实施例可以包括不同的机制来引起可动触点8的运动。在一些实施例中，包括图1所示的实施例，可动触点8可以连接到轴结构10，其被配置为在接触器装置1内沿预定距离运动。轴10可以包括任何适合其作为内部可动组件的功能的材料或形状，允许可动触点8随着轴10运动。

轴10的运动控制可动触点8的运动，其又控制可动触点8相对于固定触点6a、6b的位置。这又控制电流通过接触器装置1，如本文所述。轴的运动能够通过各种配置来控制，包括但不限于电气和电子、磁性和螺线管、以及手动。用于控制连接到可动触点的轴的示例手动配置在美国专利9,013,254号中阐述，其在上文中提及并且通过引用并入本文。手动控制特征的这些示例配置中的一些包括磁性配置、隔膜配置和波纹管配置。

在图1所示的实施例中，轴10的运动用螺线管配置来控制。螺线管2被包括在壳体4的内部并在驱动轴10上操作以移动可动触点8。可以使用许多不同的螺线管，合适的螺线管的一个示例是在低电压下工作且具有相对高的力。合适的螺线管的一个示例是BicronInc.的市售型号SD1564N1200的螺线管，尽管可以使用许多其他螺线管。在所示实施例中，驱动轴10可以包括金属材料，其能够响应于由螺线管产生的磁场而由螺线管2运动和控制。装置1也可以具有内部弹簧，该弹簧当螺线管12不作用于驱动轴10时，将可动触点8偏置到期望位置。

悬浮是一种现象，其中，在接触器装置的内部产生一定的磁力以引起可动触点和固定触点之间的分离，这克服了由内部组件提供的闭合力。尽管发明人不想受任何一种操作理论的限制，但是应当理解，至少有三个因素导致触点之间的悬浮。第一个因素是电流收缩，第二个因素是由于具有在相反方向流动的电流的平行导体，第三个因素是电流垂直于灭弧磁体的磁场的电流。

应当理解，运动的电荷产生它们自己的磁场，载流导体能够对彼此施加力。导体中的并联电流能够产生磁场，从而在导体之间产生吸引力。反平行电流能够产生磁场，其导致导体之间产生排斥力。通过开关装置内部触点中的电流产生的磁场导致悬浮发生。

第一因素和第二因素(电流收缩和平行导体)能够被固定触点和可动触点的几何形状影响。在所示的实施例中，一些相关的几何特征包括触点弯曲部的长度、触点厚度、触点弯曲部间距和触点宽度。

电流收缩涉及通过在小于整个接触表面的两个触点之间的电流传导能够在触点之间产生的排斥力。当在固定触点和可动触点之间传导电信号时，电流在两者之间的界面处的接触表面上传导的电流是相等的。相反，电流通常被限制在接触界面处的小区域(即，电流收缩)。这导致流过触点的电流改变朝向该区域的方向。这又在具有基本上平行于界面的分量的相对触点中产生第一电流矢量和第二电流矢量。平行分量的方向相反，从而产生彼此相反的磁场。这又在触点之间产生排斥力。

随着流过触点的电流增加，该排斥力也能够增加，并且排斥力沿与触点保持力相反的方向作用在触点上。这种排斥力可以在较高电流下很大，并且当这种排斥力超过触点之间的力时，触点之间能够发生悬浮。这种悬浮力又能够导致可动触点抵抗触点保持力而与固定触点分离。

流过触点的电流能够类似地引起两者之间的排斥力。工作期间的电流通过固定触点和可动触点传导。固定触点弯曲部的长度使得电流以与在可动触点中流动的电流相反的方向流动。这也产生相反的磁场，从而在触点之间产生排斥力。这种排斥力也能够随着电流的增加而增加。

灭弧磁体在接触器内的定位也能够有助于悬浮。开关装置的一些实施例可以包括电弧磁体，电弧磁体可以被定位为使得固定触点和可动触点之间的电弧被向外推。这种磁体配置能够导致触点的单向断开性能。磁体的朝向也能够导致可动触点被向下推以抵抗触点之间的闭合力。在磁场中运动的电子可以沿特定方向运动。

如上所述，悬浮能够在接触器装置内引起某些不希望的情况。一种是在升高的电流水平下可动触点与固定触点的不希望的分离，该分离抵抗螺线管或闭合弹簧的闭合力。这能够导致电路的意外中断。当悬浮导致固定触点和可动触点分离时，固定触点和可动触点之间也能够产生电弧。

再次参考图1，为了帮助将可动触点保持在固定触点上抵抗这些悬浮力，可动触点8可以具有上轭10a和下轭12。上轭10a和下轭12在可动触点8上，可动触点夹在上轭10a和下轭12之间。当可动触点8和固定触点6a、6b彼此接触以允许电流流动时，上轭10a和下轭12形成磁路以产生磁力。这又导致上轭10a和下轭12相互吸引，并且因此限制可动触点6远离固定触点6a、6b的运动。该吸引力抵抗悬浮分离力，以保持可动触点8与固定触点6a、6b接触。

下轭12在可动触点8的下侧上并覆盖下侧的一部分。上轭10a在可动触点8的上侧上并覆盖上侧的一部分。在所示的实施例中，上轭10a和下轭12覆盖它们各自的下侧和上侧表面的大部分，但应当理解，其中一个或两个可以覆盖少于它们各自表面的大部分。轭10a、12可以由许多不同的导电材料制成，例如金属材料或铁磁金属材料的组合。在一些实施例中，轭10a、12可以包括钢或铁。

如上所述，在可动触点上添加轭10a、12增加了接触器中的部件的数量并且增加了制造工艺的复杂性。在本发明的实施例中，上轭以及驱动轴的至少一部分形成/制造为单个一体式组件。如下文更详细地描述的，在少于全部的轴与上轭形成为一体的实施例中，上轭可以布置为它与轴的其余部分可靠地接合以将轴和轭组合件联接到螺线管驱动元件。

图2示出了一体式组件40的一个实施例，其包括在制造期间与整个驱动轴44形成为一体的上轭部分42。一体式组件40可以使用许多不同的制造工艺形成，其中一些包括机加工、烧结、冷镦或锻造、铸造(例如，压铸、熔模铸造、钢铸等)、粉末金属(PM)烧结，以及金属注射成型(MIM)。应当理解，这些只是根据本发明可以使用的制造方法中的一些。

一体式组件可以具有许多形状和尺寸，并且可以由许多不同的材料或上述材料的组合制成，优选的材料是坚固的、导电的并且具有所需的磁特性。在一些实施例中，一体式组件可以由金属或金属的组合制成，一些实施例由钢或铁制成。在其他实施例中，一体式组件的不同部分可以由不同材料制成。

如上所述，上轭和下轭产生抗悬浮磁场，该磁场抵抗由悬浮磁力引起的可动触点远离固定触点的不期望的打开。根据本发明，通过使轭与驱动轴(或驱动轴延伸部)成为一体，与轭和驱动轴分离地形成的先前布置相比，抗悬浮性能能够得到改善。一体式上轭和驱动轴还能够使接触器装置不那么复杂并且更容易制造。一体式组件还能够为接触器装置提供更可靠的操作和更长的使用寿命。

在不同的实施例中，上轭和下轭可以具有轭特征，其能够塑造操作期间产生的磁场，以给予轭期望的抗悬浮操作。这些特征可以包括不同形状的突起，或轭的不同表面上的凹口。在一些实施例中，上轭和下轭中的轭特征可以被塑造和布置为彼此协作，例如当轭安装在可动触点上时通过使特征重叠或啮合。

再次参考图2，上轭部分42是大致方形，但是应当理解，上轭42可以具有许多不同的形状。上轭42包括第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘50a-d。在所示的实施例中，第一边缘50a和第三边缘50c具有可以朝向下轭(未示出)向下延伸的突起52。这些突起52可以帮助塑造上轭的磁场并且可以与下轭的特征配合以进一步塑造磁场。例如，下轭可以具有其自己的突起，其中，当上轭和下轭安装在可动触点上时，一个或更多个突起嵌套在突起52之间。应当理解，根据本发明的不同实施例中的特征能够具有许多不同的形状和尺寸，并且能够以本文描述的那些方式之外的许多不同方式协作和嵌套。

在所示的实施例中，第二边缘50b和第三边缘50d各自具有弯曲的凹口54，该凹口也塑造通过轭产生的磁场。在一些实施例中，下轭也可以包括在不同位置的相似或不同的凹口。这只是能够用于根据本发明的轭中的不同凹口的一个示例。

本文讨论的突起和凹口能够与轭一起使用，其与根据本文所述的实施例的轴或轴延伸部形成为一体。应当理解，突起和凹口可以用于与驱动轴分离形成的轭，并且本申请中的任何内容都不应解释为将突起和凹口限制为以任何具体方式布置在驱动轴上的一体式组件或轭。

图3-7示出了一体式组件100的另一个实施例，其包括在制造期间使用上述方法之一或方法的组合与驱动轴104形成为一体的上轭部分102。像上面的实施例一样，上轭102(和下轭)可以具有轭特征，其能够塑造操作期间产生的磁场以给予轭期望的抗悬浮操作。

上轭102是大致矩形的并且可以包括第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘106a-d。第一边缘106a和第三边缘106c可以是弯曲且凹入的，并且第二边缘106b和第四边缘106d可以是弯曲且凸起的。第二边缘106b和第四边缘106c也可以包括从它们各自的边缘向驱动轴106的相对端部延伸的竖直边缘延伸部108。在该实施例中，每个竖直边缘延伸部108朝向驱动轴104的端部延伸相同的长度。每个竖直边缘延伸部108具有底部边缘110，其从延伸部108的另一表面运动到内表面朝向驱动轴的顶部向上倾斜。

通过以这种方式使底部边缘110倾斜，与平坦的底部边缘相比，底部边缘的表面面积增加。在如下所述的一些实施例中，下轭也可以具有与上轭102中的一个或两个倾斜表面110匹配的倾斜表面。与平坦的底部边缘相比，这些增加的表面面积能够提供增加在上轭102和下轭(如下所示)之间产生的磁场。这又能够增加上轭和下轭之间的吸引力，以抵抗运动触点和固定触点之间的悬浮。应当理解，其他实施例可以具有以许多不同方式倾斜的边缘，并且应当理解，其他实施例的边缘可以具有平坦的表面。

一体式组件100也具有给使用组件100的接触器提供可靠操作的其他特征。边缘106a-d的凹入和凸起形状有助于降低边缘106a-d之一可能在操作期间卡住或干扰接触器内的其他组件的可能性。类似地，第二边缘106b和第四边缘106d及其竖直边缘延伸部108之间的过渡是圆形的，以进一步降低边缘卡住接触器中的另一组件的风险。第一边缘和第三边缘是类似地圆形的。

组件100被示出为具有沿边缘102b、102d延伸相同距离的两个延伸部108。在其他实施例中，可以包括其他延伸部，其具有不同形状和尺寸并且不需要在两个边缘上具有相同形状和尺寸。在又一些实施例中，延伸部可以具有不同的切口和突起以在上轭和下轭之间提供期望的磁相互作用。

组件100还包括加宽的轴延伸部112，其从上轭102的下侧向下延伸并位于驱动轴104的顶部。该加宽区段可以由与上轭相同的铁磁材料制成，并且当集成到触点组合件中时，该加宽部分能够延伸穿过可动触点并到达/穿过下轭。该加宽区段112能够改善由轭产生的磁场并且能够增加抵抗悬浮的轭的保持力。

在如下所述的一些实施例中，轴延伸部112能够与上轭形成为一体，而驱动轴104的其余部分分离地形成。在这些实施例中，驱动轴的其余部分然后可以连接到上轭和/或轭延伸部112以完成组件102。

图8示出根据本发明的可动触点组合件150的一个实施例，其可以用于如上所述的接触器中。可动触点组合件150大体上包括上轭152、驱动轴154、下轭156和可动触点158。如本文所讨论的，驱动轴154可以与上轭152形成为一体，而在其他实施例中，驱动轴154可以分离地形成，然后被安装到上轭152中的轴延伸部。

如上所述，驱动轴154在螺线管(未示出)的控制下运动，以移动可动触点158与固定触点接触和脱离接触。上轭152和下轭156被布置为环绕可动触点的中间部分并在两者之间提供磁引力以在升高的电流通过触点158时抵抗固定触点和可动触点158之间的悬浮。

在组合件150的所示实施例中，可动触点158在其中间附近较窄。这允许上轭152被布置在可动触点上方而不增加可动触点158和上轭组合的总宽度。这有助于保持组合件与可动触点158的宽度一样窄。这使组合件150保持紧凑，并进一步减少边缘可能卡住或干扰接触器150中的其他组件的可能性。应当理解，这只是轭和可动触点的不同布置和形状的其中之一。例如，在其他实施例中，可动触点在其中间附近可以不是更窄的。

图9-11示出了接触器200的一个实施例，其使用包括具有一体式驱动轴206的上轭204的一体式组件202。接触器还包括下轭208、可动触点210和固定触点212a、212b，接触器200示出为处于其闭合状态，其中可动触点210与固定触点212a、212b接触。如上所述，接触器200的内部组件被保持在壳体214内并且设置螺线管216，其可以被操作以移动可动触点210与固定触点212a、212b接触和脱离接触。

现在参考图10和图11，竖直边缘延伸部218的下部边缘在其边缘上具有倾斜表面，如上所述。下轭208具有类似的倾斜表面以匹配轴延伸部的倾斜表面。这些倾斜表面增加了轴延伸部和下轭的边缘的表面面积，以增加在升高的电流通过可动触点210和固定触点212a、212b期间在两者之间产生的磁场。这有助于上轭204和下轭208产生期望的磁场以抵抗可动触点210和固定触点212a、212b的悬浮力分离。这也允许上轭204和下轭208用铁磁材料包绕可动触点210的变窄部分以提供期望的磁场来对抗悬浮。

如上所述，集成的轭和驱动轴可以按许多不同的方式布置，具有许多不同的形状和尺寸。此外，在一些实施例中，轴和上轭组合件的全部或部分可以包括多于一个零件。例如，轭组合件可以包括具有一体式轴延伸部和分离的轴部分的上轭。在这些实施例中，轴部分可以耦接到上轭的轴延伸部，并且轴部分可以用于将轭和驱动轴组合件联接到螺线管。

具有带有轴延伸部和分离的轴部分的上轭能够提供某些优点，例如允许部件由不同材料制成。这可以允许将成本较低的材料用于不同的部件，并且也可以允许将更合适的材料用于具体部分。例如，轴部分可以由可以更高效地联接到螺线管的材料制成，同时保持对通过使用轴延伸部产生的抗悬浮磁场的改进。这种具有分离的部件的布置也能够通过允许使用较低成本方法制造某些部件来降低成本。

图12-15示出了根据本发明的包括上轭302和驱动轴304的一体式组件300的另一个实施例。在该实施例中，上轭302是盘形，没有竖直边缘延伸部，这使得制造容易。应当理解，其他实施例可以具有不同的形状，例如方形、矩形、五边形、六边形、八边形等，这些实施例中的一些具有围绕驱动轴304的轴对称。上轭302的尺寸可以设计为覆盖可动触点的一部分和/或尺寸可以设计为在可动触点的一个或更多个边缘上延伸。

与上述实施例类似，驱动轴304可以与上轭302形成为一体，作为单个组件。这提供了上文所述的优点。在其他实施例中，上轭302可以按驱动轴延伸部的形式与驱动轴的一部分形成为一体。然后可以将分离的驱动轴部分安装到上轭或其驱动轴延伸部。参考图16和17，一体式组件300被示出为包括分离地形成的上轭302和轴部分304b。上轭302还包括从轭302的中心轴向地延伸的轴延伸部304a。在所示的实施例中，轴延伸部304a具有中空区段306，其尺寸可以被设计为容纳轴部分304b的一个端部。在所示的实施例中，中空部分306延伸穿过轴延伸部304a。

可以使用许多不同的附接方法和布置将轴部分304b耦接到上轭的轴延伸部304a。其中一些可以包括将中空部分306诸如压配合、焊接、铜焊、铆接或螺纹连接到轴部分304b的方法。在其他实施例中，轴部分304b的端部可以从上轭302的顶部表面延伸，然后可以变形以将轴部分304b安装到上轭302。在一些实施例中，上轭的上部表面302可以在中空部分306的开口周围具有凹部或凹口。轴部分304b的变形部分能够填充凹部或凹口，使得上轭302的顶部表面保持基本平坦。可以提供没有该凹口或凹部的其他实施例，使得轴部分的变形能够产生上轭302的顶部表面上的凸起部分。

上轭302的轴延伸部304a也可以包括类似于上述加宽区段而布置的加宽区段。同上，加宽的中空部分可以穿过可动触点并到达/穿过下轭以形成期望的磁场以对抗悬浮。

上轭302和轴延伸部304a可以包括上文描述的任何铁磁材料。轴部分304b也可以包括与上轭相同的材料，或者可以包括不同的材料。这些不同的材料中的一些能够允许轴部分更好地连接到螺线管。可以使用上文列出的方法制造上轭。可以使用许多已知且高效的制造工艺来制造轴延伸部304b。

图18和图19示出根据本发明的可动触点组合件350的另一个实施例，其可以用于如上所述的接触器中。可动触点组合件350大体上包括上轭352、驱动轴354、下轭356和可动触点358。上轭352和驱动轴可以形成为一体，或者形成为两个或更多个分离的零件，如上所述。与上文描述且在图8中示出的触点组合件类似，驱动轴354在螺线管(未示出)的控制下运动以移动可动触点358与固定触点接触和脱离接触。上轭352和下轭356被布置为在两者之间提供磁引力以在升高的电流通过触点时抵抗固定触点和可动触点358之间的悬浮。

可动触点358具有如上所述的中间狭窄部分，并且上轭352是圆形的并且在狭窄部分处延伸超过可动触点358的边缘。下轭356延伸部360向上延伸至上轭352，使得上轭352和下轭356环绕可动触点356的狭窄部分。下轭356也可以具有横向延伸部362，其延伸超过可动触点356的狭窄部分，以覆盖可动触点的下部表面的大部分。与上述实施例一样，上轭352和下轭356被布置为产生磁场以抵抗悬浮力。

虽然已参照其某些优选配置详细描述了本发明，但是其他版本是可能的。本发明的实施例可以包括各种附图中所示的兼容特征的任何组合，并且这些实施例不应限于那些明确说明和讨论的。例如，上文描述为形成为一体的每个组件也能够由能够组装的分离的部件形成。因此，本发明的精神和范围不应限于上述版本。

前述旨在涵盖所有落入本发明的精神和范围内的修改和替代解释，其中，如果没有在任何权利要求中阐述，那么本公开的任何部分都不旨在明确或隐含地专用于公共领域。

Claims (21)

1.一种触点组合件，包括：

可动触点，其具有下侧表面和上侧表面；

上轭，其在所述上侧表面上，其中，所述上轭具有穿过所述可动触点的一体式轴延伸部；

下轭，其在所述下侧表面上；以及

驱动轴，其布置为移动所述可动触点。

2.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述驱动轴连接到所述上轭。

3.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述驱动轴与所述上轭形成为一体。

4.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述可动触点具有狭窄部分，其中，所述上轭和所述下轭至少部分地围绕所述狭窄部分。

5.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述上轭和所述下轭包绕所述可动触点的至少一部分。

6.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述上轭或所述下轭包括一个或更多个边缘延伸部、突起或凹口。

7.根据权利要求6所述的触点组合件，其中，所述边缘延伸部、突起或凹口中的至少一个包括倾斜的边缘。

8.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述轴延伸部包括中空部分，其中，所述驱动轴的一部分在所述中空部分中。

9.根据权利要求1所述的触点组合件，其中，所述轴延伸部比所述驱动轴更宽。

10.一种电气开关装置，包括：

壳体；

所述壳体内的内部组件，所述内部组件包括：

彼此电绝缘的固定触点，所述固定触点至少部分地被所述壳体包围；

可动触点，其具有顶部表面和底部表面，当所述可动触点接触所述固定触点时是能移动的，以允许电流在所述固定触点之间流动；

上轭，其在所述顶部表面上，其中，所述上轭具有穿过所述可动触点的一体式轴延伸部；以及

驱动轴，其用于移动所述可动触点。

11.根据权利要求10所述的开关装置，还包括下轭，其在所述底部表面上。

12.根据权利要求10所述的开关装置，还包括螺线管，其用于驱动所述驱动轴。

13.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述驱动轴连接到所述上轭。

14.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述驱动轴与所述上轭形成为一体。

15.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述可动触点具有狭窄部分，其中，所述上轭和所述下轭至少部分地围绕所述狭窄部分。

16.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述上轭或所述下轭包括延伸部、突起或凹口。

17.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述轴延伸部包括中空部分，其中，所述驱动轴的一部分在所述中空部分中。

18.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述轴延伸部比所述驱动轴更宽。

19.一种电气系统，包括：

电路；

电气开关装置，其电连接到所述电路以断开或闭合所述电路，其中，所述开关装置包括：

壳体；

所述壳体内的内部组件，所述内部组件包括：

彼此电绝缘的固定触点；

可动触点，其具有顶部表面和底部表面，当所述可动触点接触所述固定触点时是能移动的，以允许电流在所述固定触点之间流动；

上轭，在所述顶部表面上，其中，所述上轭具有穿过所述可动触点的一体式轴延伸部；以及

驱动轴，其用于移动所述可动触点。

20.根据权利要求19所述的电气系统，其中，所述驱动轴连接到所述上轭。

21.根据权利要求19所述的电气系统，其中，所述驱动轴与所述上轭形成为一体。

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