CN1179616A - 开关用的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关,特别是适合继电器的开关用的驱动装置,它具有至少两接触弹簧,该两弹簧可利用至少一移动器在一闭路位置及一开路位置间调移,其特点是,在该两接触弹簧可互相作相反方向运动以将接点开路或闭路。

Description

开关用的驱动系统

本发明涉及一种开关驱动系统，尤其涉及一种继电器的开关用的驱动系统。

在继电器的场合，接触弹簧利用一移动器互相连接，该移动器利用一电枢移动以使闭路器闭路或使开路器开路。在移动器作移动的运动时，闭路器及开路器的接触弹簧沿一方向运动，直到对应的接点开路或闭路为止。这种将接点闭路或开路所做的移动运动的动作较大。尤其是各第二接点也经一对应的路径联动，以生成接触点间所需的压力。随着操作时间增加，接触点逐件烧掉，因而要达到足够接触力量其调整路径也须日益加大。

本发明的目的在于提供一种开关用的驱动系统，它能使得接点的闭路与开路只需短短的调移路径。

本发明的目的是这样实现的：一种开关用的驱动系统，特别是继电器用，它具有至少两个接触弹簧，两者可利用至少一个移动器在一闭路位置及一开路位置间调移，其特点在于：该两接触弹簧2、3可沿反向互相朝向移动以将接点开路及闭路。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的一接触弹簧3倚在至少一支座11上。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的支座设在背向另一接触弹簧2的那一侧上。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的支座11设在移动器7附近。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的两接触弹簧2中至少有一个是直接与移动器7连接。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的另一接触弹簧3与移动器7连接。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的一接触弹簧3位于移动器7的移动路径中。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的两接触弹簧2、3互相朝向的那一侧上各至少带有一接触件5或6。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的移动器7可利用一能量转换器8移动。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的能量转换器8为一压电式弯曲转换器。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的移动器7可利用一电枢移动。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的两接触弹簧2、3各设计成大约U形。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的接触弹簧2、3在闭路位置时呈弹性预受应力。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的接触弹簧2、3的一框条17、21在闭路位置时弹性变形。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的一接触弹簧3在两接触弹簧2、3的闭路位置时，是支持在支座11上。

在前述的开关用的驱动系统中，其中，所述的支座11以位置固定的方式设在一壳体4中。

在本发明由于将两个接触弹簧设置成同时反向相对运动。因此接点闭路或开路所需的调移路径就很短，即使随操作期间增加使接触点逐渐烧掉，由于有这种反向运动，故仍可确保接触弹簧在闭路位置以足够的压力互相倚靠住；同时，由于有本发明的设计，因此也不须在两接触弹簧的接点相接触时还要把其他的接点经一对应的路径联动；另外，由于接触力量是利用反向的运动以及在接触点的弹簧的挠曲而造成，故接触弹簧的反向运动，可使移动的运动时间很短，且调整及切换时间也很短。

通过以下对说明本发明开关用的驱动系统的一实施例结合其附图的描述，可更具体理解本发明的目的、结构特征和优点。其中，附图为：

图1是依据本发明提出的开关用的驱动系统第一实施例在静止位置时的结构示意图，

图2是图1在切换位置时的结构示意图，

图3与图4是依据本发明提出的开关用的驱动系统第二实施例在静止位置与切换位置的结构示意图，

图5是依据本发明提出的开关用的驱动系统第三实施例的第一接触弹簧在静止位置时的结构示意图，

图6是图5的侧视图，

图7是图5在切换位置的结构示意图，

图8至图10是依据本发明提出的开关用的驱动系统第三实施例的第两接触弹簧对应于第一接触弹簧即图5到图7的示意图。

图11是第三实施例的两个接触弹簧在切换位置时的结构示意图。

如图1所示的开关，它在本实施例中是设计成继电器形式。举例而言，此开关1也可为一快速开关，一低电压释放器，一故障电流保护开关及类似物。在以下此开关1以一继电器形式做说明。

此开关1具有两个当做开关元件的接触弹簧2、3，它们以贯用的方式支承在一开关壳体4中。接触弹簧2、3由开关壳体4突伸出来的末端构成端子，电流以习知方式经这些端子导离。此两接触弹簧2、3各带有一接触件5、6。也可以使接触弹簧2、3直接地互相配合作用。两接触弹簧2、3利用一移动器7在固定的距离互相连接。该移动器利用一能量转换器8移动。此能量转换器8可由一铁电性的压电陶瓷，一箔片(例如由铅-锆酸沚-钛酸沚或聚氟化乙叉构成)或由磁伸缩性的稀土金属构成，例如Terefenol-D。如果能量转换器8受激励并因此而偏转，则移动器7就对应地移动。如此，该两接触弹簧2、3就弹性地弯曲(其方式以后还要说明)，使得两接触件5、6互相接触(图2)。

能量转换器8支承在开关壳体4中，且与一控制电子电路9及一测定电子电路连接。

如果该接触弹簧2、3的接点件5、6互相熔合，则由于能量转换器8与移动器7固定且直接地连接，因此停留在偏转出来的位置。如此，电端子的性质(尤其是电阻抗改变。测定电路10将此能量转换器8的电端子性质(Klemmenverhalten)检出并发一个相关的信号到一监视单元(图中未示)。如果接触件5、6不互相熔合，则此监视单元收到一相关信号。它把一相关信号送到控制电子电路9，由控制电子电路9再控制开关1。反之，如果接触件5、6互相熔合，则这种情形被测定电子电路10测知，测定电子电路10就放出一相关阻止信号到监视单元，该单元发出一相关信号到控制电子电路9，使该控制电子电路9不再控制开关1

如果能量转换器8(在所示实施例中它是由一压电元件构成)被激励，则其阻抗及电压或电流都改变。此受激励的能量转换器8呈弹性变形并将移动器7移动，使接触弹簧2、3呈弹性弯曲，其接触件5、6便互相接触。当开关1照规则操作时，如果能量转换器8不再激励时，接触弹簧2、3就回到其图1中所示的起始位置，即两接触件5、6相隔一段距离。反之，如果接触件5、6由于熔合而保持互相搭合在一块，则能量转换器8也一直保持偏转状态，因为它是经由移动器7与接触弹簧2、3牢接。这种情形被测定电子电路10确认，测定电子电路10再配合控制电子电路9负责使开关1不重新动作，除了这种上述的接点熔合情形外，所有各种容许与不容许的状态，例如能量转换器8断裂或移动器7断裂，也都可检出及测定。

移动器7牢固在接触弹簧2上，其横截面设计成T形。在移动器7的框条上，弯曲转换器8固定在该框条一侧上，另外的接触弹簧3固定在该框条另一侧上。在其上端(此端与移动器7的框条相邻)附近，接触弹簧3支持在两个支座11(Widerlager)间，该支座11是牢设在壳体上。接触弹簧2、3的下端及能量转换器8的下端是夹入开关1的一接触台12中。

如果能量转换器8受激励，则它在图中所示的实施例中是呈弹性向右边弯曲。如此，移动器7在图2所示位置受能量转换器8影响亦向右移动。由于移动器7位于接触弹簧2上端，接触弹簧2的下端夹入接触台12中，因此接触弹簧2呈弹性向右弯曲。由于接触弹簧3同样地直接与移动器7连接，因此也呈弹性弯曲。但由于在壳体上设有两个支座11，因此接触弹簧3与接触弹簧2互相对立地作弹性变形。如此，两接触弹簧2、3的接触件5、6互相接触。如果移动器7掉落，则能量转换器8再回其图1的起始位置。两接触弹簧2、3经由移动器7弯回到其起始位置，在此位置时，它们是互相平行且与能呈与转换器8成平行。

由于两接触弹簧2、3是互成反向同时变形或运动。因此接触件5、6以充分的压力互相倚靠。即使操作时间渐久，接点件5、6逐渐烧掉，但接触弹簧2、3的相反方向的运动仍可保证接触件5、6以充分的压力互相倚靠。然而由于接触弹簧2、3是作相反朝向的运动，因此只要做很短的移动运动。

在图3及图4的第二实施例中，同样也使用一能量转换器8以将开关1(例如设计成继电器形式)动作。此能量转换器8可再由一铁电性的压电陶瓷，一箔片(例如由锆酸-钛酸铅或聚氟化乙叉构成)或由磁伸缩性稀土金属形成，例如Terefenol-D。如果此能量转换器8受电流或施加电压而偏转，则开关1的移动器7移动，使两接触弹簧2、3的接触件5、6互相接触(图4)。在图3及图4的示意图中，由于能量转换器8偏转所生成的力量F以及相关的调移路径s用一箭头符号表示。此能量转换器8是利用控制电子电路9动作。

移动器7的横截面呈L形。其较长的腿13与接触弹簧2直接作机械连接，而其较短的腿14与接触弹簧3直接作机械连接。两个接触弹簧2、3以习知方式夹入开关壳体4的接触台12。接触弹簧2在图3、4中的上端是固定在移动器7的腿13的自由端上。接触弹簧3的上端固定在移动器7的较短腿14的自由端附近。此外，接触弹簧3的上端在支座11间延伸，该支座牢设在开关壳体4上。

如果开关1不动作，则两接触弹簧2、3如图3所示互相平行且垂直延伸。移动器7的较长的腿13与接触弹簧2对准。如果移动器7动作，且因而能量转换器8(例如为一压电元件)偏转，则移动器7在图3中向右移动。如此，接触弹簧2(它下端夹入接触台12中)在图4中向右呈弹性弯曲。同时经由移动器7也使接触弹簧3向右偏转。但它由于受支座11作用以及夹在接触台12中，因此接触弹簧3与接触弹簧2对立呈弹性弯曲。如此，接触件5、6调移了一段短短的调移路径之后已经以充分地接触且互相倚靠住。能量转换器8一且没有电流或电压供应，则移动器7在预绷紧的弹簧2的力量作用下，再移回其图3中的起始位置。如此使接触弹簧2、3达到其起始位置。

接触弹簧3不须与移动器7牢接。举例而言，只要接触弹簧3的上端移在移动器7的腿14的前端侧上就可以了。如果移动器7以所述的方式向右移动，则在此情形中，接触弹簧3也和接触弹簧2对立呈弹性弯曲。这种设计也可以用在图1及图2所示的实施例。

在图示的实施例中，接触弹簧3夹入两个支座11间。但只要设置图中右边的那个支座已足够在移动器7向右移时将接触弹簧3以所述方式偏转。

图5到图11显示两个接触弹簧2与5的一个具体实施例。此两接触弹簧2、3各设计成U形。接触弹簧2(图5及图6)具有该两个互相平行的腿15、16，其中腿16比腿15长。两腿15、16利用一个与它们成直角的框条17互相连接。腿16的下端夹入在开关壳体4的接触台12中(图1到图4)，而较短的腿15(其自由端附近带有接触件5)则自由空着。有一突部18在腿15的高度处从框条17突出，移动器7固定在突部18上。如果开关不动作，则接触弹簧2的两腿15、16宜设计成一样宽，而框条17则设计成较窄。接触弹簧2宜由一冲压部件构成，它可简单地由一条弹簧钢带冲压而成。

接触弹簧3具有同样地互相平行的腿19、20(见图8)，两者利用一框条21互相连接。腿20比腿19长，且其自由端举例而言是夹入开关壳体4的接触台12中(图1到图4)。腿19、20宜具有相同宽度，而垂直于两腿的框条21的宽度则比腿的宽度小。此接触弹簧3也宜由一弹簧钢带冲压而成。

在腿19的高度处，有一突部22突伸超出条21。接触件6固定在腿19的自由端附近。

如果开关不动作，则腿19、20与框条21在一共同平面中(图9)。腿21倚在一支座11上，该支座11设在接触件6与框条21间的区域中。在图示实施例中，一支座11(它设在腿19的与接触件6相反的那一侧上)距框条21比距接触件6更近。

移动器7设计成板形，且经突部1 8与22和接触弹簧2与3以机械方式牢接。在此起始位置时，两接触弹簧2、3在互相平行的平面中隔一段距离对立。如果开关1动作，则移动器7在图7、10及11中沿箭头23方向移动。由于两接触弹簧2、3是与移动器7连接，故它们各呈弹性变形。由于接触弹簧2的腿16被夹入，框条17因垂直于其平面而弹性变形(图7)，因此接触弹簧2的两腿15、16此时位于互相平行的平面中。

接触弹簧3的腿20同样地被夹入，因此当移动器7移动时，框条21垂直于其平面同样地弯曲(图10)。由于另外的自由之腿19支持在支座11上，故它在此处作沿反向朝对立的接触弹簧2的腿15呈弹性变形。如此，接触弹簧2、3的两接触件5、6在所需的接触压力下呈对侧相倚靠(图11)。

如果开关1不再动作且移动器7移回其起始位置，则腿15、19与框条17、21回复到其不变形的起始位置。

因此，此两个开关1(它们设计成继电器形式)的两个接触弹簧可以沿相反方向相对移动，以使接点闭路或开路。如此调移的路径很短，因此开关的对应的闭路或开路时间也极短。特别是在上述实施例中所谓的「联动路径」可以省略。换言之，这表示现有的开关(特别是继电器)在接点件接触后，有一个接点还须由移动器带动经过一定路径，以造成两接触件间所需的接触压力。而本发明由于接触件5、6的两反方向运动，这样额外的调移路径(联动路径)不再需要。即使接触件5、6随着时间而磨损，因于有这种反向运动，故可保证接触压力总是足够大。

依图5-11的实施例中固定在壳体上的支座11的长度使得接触弹簧3页片状的腿19在它整段宽度的范围中都是倚靠在支座11上。最好支座11比腿19的宽度长，这样，即使在有“装入差裕度”(built-in tolerance)的情形下仍能保证确实地支持在支座上。它宜具圆形横截面，以便于能以简单方式确保腿19呈弹性变形。

在上述及所示实施例中接触弹簧2、3在起始位置并不受预应力，在此位置时两接触件5、6相隔一段距离。但接触弹簧2、3在静止位置时(在此处时接触件5、6互相隔一段距离)呈弹性弯曲。如果移动器7由起始位置用所述方式移动，则利用相关的接触弹簧2、3的弹性预应力，可使该弹簧在预应力作用下到达对应调移的位置。因此，要调移接触弹簧2、3，移动器7只须施较小的力量。

移动器7可利用能量或弯曲转换器8移动。但上述的设计，即使开关移动器7是在以常规方式移动(例如利用电枢)的场合，也可以利用上述的设计。由于接触件5、6以相反方向运动而只需很短的调移路径，因此上述能量或弯曲转换器8可很有效地用来驱动该移动器7。用于使接触弹簧3弹性变形所需的力量可改变或调整，依支座11沿接触弹簧3的位置而定。接触弹簧随移动器7(以及还可能随同能量转换器)可造成很大的机械韧性，这种韧性能促使调移时间变短。

Claims (16)

1.一种开关用的驱动系统，特别是继电器用，它具有至少两个接触弹簧，两接触弹簧可利用至少一个移动器在一闭路位置及一开路位置间调移，其特征在于：

所述的两接触弹簧2、3可沿反向互相朝向移动以将接点开路及闭路。

2.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的一接触弹簧3倚在至少一支座11上。

3.根据权利要求2所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的支座设在背向另一接触弹簧2的那一侧上。

4.根据权利要求2所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的支座11设在移动器7附近。

5.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的两接触弹簧2中至少有一个是直接与移动器7连接。

6.根据权利要求5所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的另一接触弹簧3与移动器7连接。

7.根据权利要求5所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的另一接触弹簧3位于移动器7的移动路径中。

8.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的该两接触弹簧2、3互相朝向的那一侧上各至少带有一接触件5或6。

9.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的该移动器7可利用一能量转换器8移动。

10.根据权利要求9所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的能量转换器8为一压电式弯曲转换器。

11.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的移动器7可利用一电枢移动。

12.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的两接触弹簧2、3各设计成大约U形。

13.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的接触弹簧2、3在闭路位置时呈弹性预受应力。

14.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的接触弹簧2、3的一框条17、21在闭路位置时弹性变形。

15.根据权利要求1所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的一接触弹簧3在两接触弹簧2、3的闭路位置时，是支持在支座11上。

16.根据权利要求2所述的开关用的驱动系统，其特征在于：

所述的支座11以位置固定的方式设在一壳体4中。

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