CN1327607A - 电磁推斥驱动开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种电磁推斥驱动开关装置,其中安排一个触头闭合线圈19和一个触头打开线圈20,以对抗一个具有导电性的推斥部件18,并且其中从一个由充电电源22充电到预定充电电压的电容器24,对所述各个线圈19,20中的选择的一个供给驱动电流,以便通过所述线圈19,20与所述推斥部件18之间产生的电磁力的推斥力,使固定触头15a和可动触头15b接触和分开,其特征在于包括电压控制装置30,以控制充电电源22的输出电压,以便所述驱动电流的峰值相对电容器24的温度变化,可以落入预定范围。结果,即使电容器24的温度变化,触头闭合线圈19和触头打开线圈20的驱动电流也落入预定范围。

Description

电磁推斥驱动开关装置
本发明涉及一种电磁推斥驱动开关装置，以利用电磁推斥的驱动力，闭合/打开一对触头。
图22是现有技术的电磁推斥驱动开关装置的结构图，而图23是图22的驱动电路图。
图22表示真空阀1的固定触头1a和可动触头1b为打开(或分开)，以便各个端2a和2b为“打开”的状态。电容器3通过一个充电电阻器5由充电电源4充电到预定电压。当闭合触头闸流晶体管开关7a用门脉冲装置6的闭合触头门信号“接通”时，脉动驱动电流从电容器3流到触头闭合线圈8a，以便产生磁场。结果，在推斥部件9中这样产生感应电流，以便产生和线圈8a的磁场相反的磁场。并且，由于触头闭合线圈8a产生的磁场与推斥部件9产生的磁场的相互作用，使这个推斥部件9接收对线圈8a的电磁推斥。由于通过电磁推斥力与推斥部件9结合，可动触头1b向图22上方移动，以闭合(或接触)各个触头1a和1b。
为了使各个触头1a和1b从触头闭合状态打开，用门脉冲装置6的打开触头的门信号“接通”打开触头闸流晶体管开关7b，以从电容器3对触头打开线圈8b供给脉动驱动电流。
这里，标号10指示逆流二极管；标号11指示放电电阻器；以及标号12指示电压探测器。
由于现有技术的电磁推斥驱动开关装置具有迄今叙述的结构，则用作电容器3的电解电容器的几个特性一般随工作温度变化。结果，流过各个线圈8a和8b的驱动电流波动，提出了电磁推斥力不稳定的问题。
图24(a)是电容器3的静电电容的温度特性图；图24(b)是电容器3的等效串联电阻器的温度特性图；图24(c)是各个线圈8a和8b的驱动电流峰值的温度特性图；以及图24(d)是说明各个线圈8a和8b的驱动电流的波形的说明图。
在图24(a)中，电容器3的静电电容与在+20℃下的静电电容比较，在-20℃的工作温度下减小20％。在图24(b)中，电容器3的等效串联电阻在-20℃下增加到约为+20℃下的三倍高。如果驱动电流峰值的范围是图24(c)的工作范围，在该范围之内在-20℃到+40℃的工作温度范围之内执行精确动作，则在-20℃比在+20℃发生约20％的减小。图24(d)说明波形。
在图24(d)中，标号13a指示在+20℃下电容器3的驱动电流，而标号13b指示在-20℃下电容器3的驱动电流。因此，在低温侧不能获得可靠工作的驱动电流峰值。另一方面，如果电容器3的工作温度上升，则驱动电流增加，以提高电磁推斥力。出现了机械负载增大的另一个问题。
本发明设想解决上述问题，并且具有一个目的，以提供一种电磁推斥驱动开关装置，通过使触头闭合线圈和触头打开线圈的驱动电流限定在预定范围之内，即使电容器的工作温度变化，也能够精确地打开/闭合触头。
根据本发明，提供一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排触头闭合线圈和触头打开线圈，以对抗具有导电性的推斥部件，并且其中从一个由充电电源充电到预定充电电压的电容器，对各个线圈中的选择的一个供给驱动电流，以便用线圈与推斥部件之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头与可动触头接触和分开。该电磁推斥驱动开关装置包括控制充电电源的输出电压的电压控制装置，以便使驱动电流的峰值相对电容器的温度变化，可以落入预定范围内。通过用充电电源的输出电压控制静电电容相对电容器的温度变化的波动，能够使驱动电流的峰值落入预定范围，以稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，电压控制装置控制充电电源的输出电压，以便当电容器的工作温度是第一参考温度时，充电电压设定为Vc，并且驱动电流设定为I，而当电容器的工作温度是第二温度，并且驱动电流是α·I时，电容器的充电电压设定为Vc/α。结果，通过把驱动电流限定在允许工作范围之内，能稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，电压控制装置把电容器的充电电压控制为参考电压和电阻比的乘积，以便具有温度依赖性的电阻器的电阻按计算电阻比的公式限定。结果，通过把驱动电流限定在允许工作范围之内，能稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，具有温度依赖性的电阻器具有一个相对温度具有负特性的电阻，并且一个用于抑制电压的电压抑制元件与电阻器并联连接。即使电容器变得低于最小极限工作温度，电压抑制元件也能起作用，以控制电阻器两端的阻抗，以便电容器的充电电压能设定在允许最大施加电压或较低。
另一方面，在本发明中，推斥部件由平金属部件制成，并且能够有简单结构。
另一方面，在本发明中，推斥部件是一个推斥线圈，以产生一个电磁力，方向与触头闭合线圈和触头打开线圈中的选择的一个所产生的电磁力的方向相对。结果，能容易地调节电磁力。
另一方面，在本发明中，用温度控制装置控制电容器的温度落入预定范围内，以便电容器的驱动电流的峰值可以落入允许工作范围。应用这种结构，也能稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，用温度控制装置控制各个线圈的温度，以便通过探测电容器的温度，可以补偿电容器的阻抗的波动。应用这种结构，也能使电容器的驱动电流限定在允许工作范围之内，以稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，与各个线圈单独地连接一个可变阻抗，并且控制该可变阻抗，以便驱动电流的峰值相对电容器的温度变化，可以落入预定允许工作范围。应用这种结构，也能稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，可变阻抗包括一个可变电感和一个可变电阻器。控制可变电感和可变电阻器，以使驱动电流的峰值相对电容的温度变化，限定在预定允许工作范围之内，以便能稳定开关动作。
另一方面，在本发明中，可变电阻器与电容器并联连接，并且使整个阻抗控制为预定值，以便驱动电流的峰值相对电容器的温度变化，可以落入预定允许工作范围。应用这种结构，也能稳定开关动作。
并且，在本发明中，一个具有温度依赖性的电阻器与各个线圈单独地连接，以补偿由于电容器的温度变化而引起的阻抗，以便驱动电流的峰值可以落入预定范围。应用这种结构，也能稳定开关动作。
图1是表示在打开触头(或打开)状态下本发明的实施例1的主要部分的结构图。
图2是图1的驱动电路图。
图3表示说明图，说明图1的电容器的温度特性。
图4是说明图1的电容器的温度特性的说明图。
图5是本发明的实施例2的驱动电路图。
图6是表示在打开触头(或打开)状态下本发明的实施例3的主要部分的结构图。
图7是图6的驱动电路图。
图8是本发明的实施例4的驱动电路图。
图9是本发明的实施例5的驱动电路图。
图10是本发明的实施例6的驱动电路图。
图11是说明图10的具有负特性的电阻器的温度特性的说明图。
图12是说明图10的具有负特性的电阻器(或电容器)的温度，与电容器的充电电压之间的关系的说明图。
图13是表示确定图10的参考电压的方法的说明图。
图14是本发明的实施例7的驱动电路图。
图15是说明图13的具有负特性的电阻器的温度，与电容器的充电电压之间的关系的说明图。
图16是说明图13的具有负特性的电阻器(或电容器)的温度，与电容器的充电电压之间的关系的说明图。
图17是本发明的实施例8的驱动电路图。
图18是说明图16的具有负特性的电阻器的温度特性的说明图。
图19是说明图16的具有正特性的电阻器的温度，与电容器的充电电压之间的关系的说明图。
图20是表示本发明的实施例9的开关装置的结构图。
图21是图19的驱动电路图。
图22是现有技术的电磁推斥驱动开关装置的结构图。
图23是图22的驱动电路图。
图24表示说明图，说明图22的电容器的静电电容的温度特性。
参考附图，将就其最好方式叙述本发明，以便可以更详细地叙述本发明。
实施例1
图1是表示在打开触头(或打开)状态下实施例1的主要部分的结构图，而图2是图1的驱动电路图。
在图1和图2中，标号14指示一个构架，而标号15指示一个真空阀，它固定在构架14上，并且由固定触头15a和可动触头15b构成。标号16指示固定触头15a的外部端；标号17指示可动触头15b的外部端；以及标号18指示一个具有导电性，并且固定在可动触头15b上的推斥部件。标号19指示一个触头闭合线圈，它固定在构架14上，并且安排为对抗推斥部件18，而且从一个后述电容器24供给驱动电流。标号20指示一个触头打开线圈，它固定在构架上，并且安排在和触头闭合线圈19相对侧，以便对抗推斥部件18，而且从后述电容器24供给驱动电流。标号21指示一个弹簧，它在各个线圈15a和15b闭合(接触)时推动可动触头15b。
标号22指示一个DC充电电源；标号23指示一个充电电阻器；以及标号24指示一个充电/放电电容器，它对各个线圈19和20供给驱动电流，并且通过充电电阻器23由充电电源22充电。标号25指示一个闸流晶体管开关，它控制从电容器24供给触头闭合线圈19的驱动电流。标号26指示一个闸流晶体管开关，它控制从电容器24供给触头打开线圈20的驱动电流。标号27指示一个逆流二极管，而标号28指示探测电容器24的电压的电压探测装置。标号29指示温度探测装置，它探测电容器24的温度，以输出一个温度信号29a。标号30指示电压控制装置，对其供给温度信号29a，以用温度信号29a控制电容器24的充电电压。标号31指示一个门脉冲装置，它控制各个闸流晶体管开关25和26。
这里将叙述动作。图3和图4是说明电容器24的温度特性的说明图。在图3(a)中，特性曲线32指示电容器24的静电电容的温度特性。在图3(b)中，特性曲线33指示电容器24的等效串联电阻器的温度特性。在图3(c)中，特性曲线34指示电容器24的驱动电流峰值的温度特性，而特性曲线35指示当驱动电流受到控制时的温度特性。在图3(d)中，特性曲线36指示当电容器24的工作温度在20℃时，并且当充电电压为Vc时的驱动电流波形；特性曲线37指示当电容器24的工作温度在-20℃时，并且当充电电压为Vc时的驱动电流波形；以及特性曲线38指示当电容器24的工作温度在-20℃时，并且当充电电压受到控制时的驱动电流波形。在图4中，特性曲线39指示电容器24的漏泄电流的温度特性。
如图3(a)至图3(d)说明，一般用作充电/放电电容器24的电解电容器具有其随工作温度波动的静电电容、等效串联电阻、驱动电流峰值和漏泄电流。更具体地说，当电容器24具有20℃的参考工作温度时，如图3(a)、图3(b)说明，静电电容在-20℃减小20％，并且等效串联电阻增加到约300％。另一方面，如图3(c)的特性曲线34所示，从电容器24对各个线圈19和20输出的驱动电流的峰值随工作温度波动。在20℃的参考工作温度下，对于电容器24的充电电压Vc，驱动电流具有峰值I的情况下，当驱动电流在-20℃的参考工作温度下具有峰值α·I时，通过把电容器24的充电电压设定为Vc/α，能使驱动电流控制在预定波动范围之内，如特性曲线35所示。
这里如果忽略图1至图4中的电路电阻，则在电容器24的静电电容C和充电电压Vc，以及各个线圈19和20的电感L和驱动电流I之间，保持下列关系：
0·5·L·I2＝0.5·C·Vc2
因此，一般地，流过电感的驱动电流的峰值与电容器24的充电电压Vc成正比。通过执行控制，以使充电电压随电容器24的工作温度变低而逐渐提高，以便使充电电压在-20℃可以设定为Vc/α，因此，当电容器24的工作温度在+20℃到-20℃时，能使驱动电流控制落入预定范围。
其次，当在图1的触头打开状态下，从门脉冲装置31对闭合触头闸流晶体管开关25指令一个门信号时，闭合触头闸流晶体管开关25接通。结果驱动电流从电容器24流到触头闭合线圈19，以便产生磁场。在推斥部件18中产生感应电流，以便可以产生与触头闭合线圈19的磁场相反的磁场。由于触头闭合线圈19产生的磁场与推斥部件18产生的磁场之间的相互作用，使这个推斥部件18接收相对触头闭合线圈19的推斥力。由于这个电磁推斥力，使可动触头15b向图1的上方移动，以与固定触头15a接触。结果，闭合触头动作结束，以建立触头闭合状态。
在触头闭合状态下，如果从门脉冲装置31对打开触头闸流晶体管开关26指令门信号，使这个打开触头闸流晶体管开关26接通，以便驱动电流从电容器24流到触头打开线圈20。并且，由于触头打开线圈20产生的磁场与推斥部件18产生的磁场之间的相互作用，使推斥部件18接收相对触头打开线圈20的推斥力。由于这个电磁推斥力，使可动触头15b向图1的下方移动，并且与固定触头15a分开，以建立触头打开状态。在这种情况下，通过对-20℃设定充电电压为Vc/α，则当电容器24的工作温度为+20℃到-20℃时，也能使驱动电流控制在预定范围之内。
如所述，利用静电电容相对电容器24的温度变化的波动，通过控制充电电源22的输出电压，使驱动电流的峰值落入预定范围，以便能获得稳定的开关动作。
当驱动电流对于电容器24的工作温度的参考或第一温度及对于充电电压Vc为I时，以及当驱动电流对于第二温度为α·I时，为了使电容器24的充电电压可以是Vc/α，由电压控制装置30参考电容器24的温度特性来控制充电电源22的输出电压。结果，如图3(c)的特性曲线35所示，通过把驱动电流设定在允许工作范围之内，能稳定开关动作。
应用上述图2的结构，这里将叙述通过计算由于电容器24的漏泄电流引起电容器24的老化所带来的静电电容的减小，控制充电电源22的输出电压的情况。通过充电电阻器23从充电电源22输出的电容器24的充电电流由电流探测装置(未表示)探测。在这种情况下，温度特性与图4的特性曲线39的温度特性类似。并且，如果电容器24的充电完成，则充电电流等于电容器24的漏泄电流。而且，漏泄电流周知由于老化而增加。特别是，图4的特性曲线39由于老化变坏而上移。利用温度探测装置29的具有电容器24的工作温度的温度信号29a，和探测的漏泄电流，电压控制装置30能计算电容器24的静电电容。并且，当在工作温度计算的静电电容不足时，电压控制装置30控制充电电源22的输出电压，以控制电容器24的充电电压。结果，如图3(c)的特性曲线35所示，能使电容器24输出的驱动电流落入允许工作范围，以便能稳定开关动作。
并且，在图2的结构下，如将通过探测电容器24的驱动电流所执行那样，这里将叙述充电电源22的输出电压的控制。首先，用电流探测装置(未表示)探测电容器24输出的各个线圈25和26的驱动电流。
然后，由图3(c)的特性曲线34，计算电容器24的工作温度，并且由图3(a)和图3(b)计算静电电容和等效串联电阻。通过控制充电电源22的输出电压，能稳定开关动作，以便如图3(c)的特性曲线35所示，驱动电流可以落入允许工作范围。在这种情况下，为了设定充电电源22的输出电压，必须用电容器24的驱动电流操作各个线圈19和20。因此，在各个闸流晶体管开关25和26的门信号之前，不能探测驱动电流，结果不能设定充电电源22的输出电压。因此，能申请在周期检查的时候设定输出电压。
实施例2
实施例2的结构图和图1实施例1的结构图类似。图5是实施例2的驱动电路图。在图1和图5中，元件1至29和31与实施例1的那些元件类似。标号40指示适应电容器24的温度控制室。标号41指示温度控制装置，它接收温度信号29a，并且控制温度控制室40的温度，以便电容器24可以控制为预定温度。
这里将叙述动作。在图1和图5中，温度控制装置41用温度探测装置29的温度信号29a，控制温度控制室40的温度，以便电容器24的驱动电流的峰值可以落入图3(c)的允许工作范围(根据特性曲线35)。并且，如实施例1那样，由门脉冲装置31的门信号所命令，闭合触头闸流晶体管25或打开触头闸流晶体管26接通，以闭合或打开各个触头15a和15b。
因此，通过用温度控制装置41把电容器24的温度控制为落入预定范围，能稳定开关动作，以便电容器24的驱动电流的峰值可以落入允许工作范围。
实施例3
图6是表示在打开触头(或打开)状态下实施例3的主要部分的结构图，而图7是图6的驱动电路图。在图6和图7中，元件14至29和31与实施例1的那些元件类似。在图6和图7中，标号42指示温度控制室，它适应各个线圈19和20及推斥部件18。标号43指示温度控制装置，它接收温度控制信号29a，并且根据电容器24的温度控制温度控制室42的温度。
这里将叙述动作。在图6和图7中，温度控制装置43用温度信号29a控制温度控制室42的温度。当电容器24的温度由于周围温度的影响而降低时，电容器24的阻抗增加。为了补偿电容器24的阻抗的增加，使温度控制室42冷却，以降低各个线圈19和20的温度，从而减小电阻。
另一方面，当电容器24的温度上升时，使温度控制室42加热，以升高各个线圈19和20的温度，从而补偿电容器24的阻抗的降低。
如上所述，用温度控制装置43这样控制各个线圈19和20的温度，以便通过探测电容器24的温度，可以补偿电容器24的阻抗的波动。结果，如图3(c)的特性曲线35所示，能使电容器24的驱动电流限定在允许工作范围之内，以便能稳定开关动作。
在实施例3中，如果电容器24的充电完成，则充电电流等于电容器24的漏泄电流。并且，周知漏泄电流由于老化而增加。特别是，图4的特性曲线39由于老化变坏而上移。
因此，由具有电容器24的工作温度的温度探测装置29的温度信号29a，和探测的漏泄电流，温度控制装置43计算电容器24的静电电容。并且，当在工作温度下计算的静电电容不足时，温度控制装置43控制温度控制室42的温度，以控制各个线圈19和20的温度。结果，能控制各个线圈19和20的电阻，以补偿电容器24的静电电容的波动，从而如图3(c)的特性曲线35所示，使电容器24的驱动电流限定在允许工作范围之内，以便能稳定开关动作。
并且，连同实施例3，如将通过探测电容器24的驱动电流所执行那样，这里将叙述温度控制室42的温度的控制。首先，用电流探测装置(未示出)探测如电容器24输出的各个线圈25和26的驱动电流。然后，由图3(c)的特性曲线34计算电容器24的工作温度，并且由图3(a)和图3(b)计算静电电容和等效串联电阻。通过控制温度控制室42的温度，以控制各个线圈19和20的电阻，以便驱动电流可以落入允许工作范围，则如图3(c)的特性曲线35所示，能稳定开关动作。在这种情况下，为了设定温度控制室42的温度，必须用电容器24的驱动电流操作各个线圈19和20。因此，不能在各个闸流晶体管开关25和26的门信号之前探测驱动电流。因此，能申请在周期检查的时候设定。
实施例4
实施例4的结构图和图1实施例1的结构图类似。图8是实施例4的驱动电路图。在图1和图8中，元件1至29和31与实施例1的那些元件类似。标号44指示一个可变阻抗，它连接在电容器24与各个线圈19和20之间，并且构成为具有可变电阻和可变电感。标号45指示阻抗控制装置，它接收温度探测装置29的温度信号29a，并且根据温度信号29a控制可变阻抗。
这里将叙述动作。在图1和图8中，阻抗控制装置45用温度信号29a控制电容器24的驱动电流的峰值。特别是，响应温度信号29a，由图3(a)和图3(b)计算电容器24的阻抗的增量/减量。并且，根据电容器24的阻抗的增量/减量，控制可变阻抗44，以使电容器24的驱动电流的峰值落入图3(c)的允许工作范围。
如上文所述，可变阻抗44与各个线圈19和20连接，并且受到控制，以便相对电容器24的温度变化，驱动电流的峰值可以落入预定允许工作范围。结果，能稳定开关动作。
已经就可变阻抗44连接在电容器24与各个线圈19和20之间的结构，叙述了实施例4。然而，即使与电容器24并联连接可变电阻器(未表示)，以根据电容器24的探测温度控制可变电阻器(未示出)，使整个阻抗控制为预定值，也能预期类似效果。
已经就温度探测装置29探测电容器24的温度的结构，叙述了实施例1至实施例4，但是电容器24的温度能由电容器24的充电电流计算。更具体地说，当对电容器24应用电解电容器时，如图4所说明，漏泄电流具有温度依赖性。如图2所示，如通过充电电阻器23从充电电源22输出，用表计测量电容器24的充电电流。在这种情况下，在电容器24的充电完成时的电流值等于电容器24的漏泄电流。因此，如图4所说明，利用电容器24的漏泄电流的温度特性，电压控制装置31能计算电容器24的温度。因此电容器24的温度能由温度探测装置29探测，但是也能通过计算而算得。
另一方面，在实施例4中，这里将叙述可变阻抗的控制，如将由电容器24的漏泄电流，通过计算由于电容器24的老化变坏而引起的静电电容的减小所执行。首先，用电流探测装置(未表示)探测通过充电电阻器23而从充电电源22输出的电容器24的充电电流。在这种情况下，如果电容器24的充电完成，则充电电流等于电容器24的漏泄电流。并且，周知漏泄电流随老化而增加。由具有电容器24的工作温度的温度探测装置29的温度信号29a，和探测的漏泄电流，阻抗控制装置45计算电容器24的静电电容。并且，当在工作温度下计算的静电电容不足时，阻抗控制装置45控制可变阻抗44，以补偿电容器24的静电电容的波动。结果，如图3(c)特性曲线35所示，电容器24输出的驱动电流能落入允许工作范围，以便能稳定开关动作。
并且，在实施例4中，如将通过探测电容器24的驱动电流所执行，这里将叙述可变阻抗44的控制。首先，用电流探测装置(未表示)探测如电容器24输出的各个线圈25和26的驱动电流。然后，由图3(c)的特性曲线34计算电容器的工作温度，并且由图3(a)和图3(b)计算静电电容和等效串联电阻。根据计算的静电电容和等效串联电阻，控制可变阻抗44的可变电阻和可变电感，以如图3(c)所示的特性曲线35所示，使驱动电流落入允许工作范围，以便能稳定开关动作。在这种情况下，各个线圈19和20必须用电容器24的驱动电流操作。因此，在输出各个闸流晶体管开关25和26的门信号之前，不能探测驱动电流。因此，能申请在周期检查的时候设定。
实施例5
实施例5的结构图和图1实施例1的结构图类似。图9是实施例5的驱动电路图。在图1和图9中，元件1至28和29与实施例1的那些元件类似。标号46指示一个电阻器，它连接在电容器24与各个线圈19和20之间，并且具有温度依赖性。这个电阻器46具有与图3(c)所示的电容器24的等效串联电阻器的特性相反的特性。
这里将叙述动作。在图1和图9中，电容器24和电阻器46安排在总是相同的周围温度的环境中，以便整个阻抗以一种与周围温度的变化对应的方式，保持在一般恒定的水平。
如上所述，具有温度依赖性的电阻器46连接在各个线圈19与20之间，以补偿由于电容器24的温度变化所引起的阻抗，以便驱动电流的峰值可以落入预定范围。结果，能稳定开关动作。
实施例6
实施例6的结构图和图1实施例1的结构图类似。图10是实施例6的驱动电路图。在图1和图10中，元件1至28和31与实施例1的那些元件类似。这里，充电电源22的输出电压用后述比较器51的输出信号51a来接通/打开。标号47指示电阻器，它们相互串联连接，并且与电容器24并联连接。标号49指示一个电阻器，例如热变电阻器，它这样安排在电容器24的附近，以便和电容器24具有相同的温度，并且它具有如图11所示这样的负特性的温度依赖性。电阻器49以其一端连接在电阻器47与48之间。标号50指示一个电阻器，它连接在电阻器49的另一端与地之间。标号51指示比较器，它接收如公式(1)表示的输入电压Vin。当输入电压Vin低于参考电压Vref时，比较器51输出输出信号51a，而当输入电压Vin高于参考电压Vref时，不输出输出信号51a。
Vin＝V·R2·R3/[R1·{R2＋Rth(Ta)＋R3}＋R2·{Rth(Ta)＋R3}](1)
这里，R1指示电阻器47的电阻；R2指示电阻器48的电阻；Rth(Ta)指示当电阻器49的温度(即电容器24的温度)在Ta时，电阻器49的电阻；R3指示电阻器50的电阻；以及V指示电容器24的充电电压。这里，标号47至51构成电压控制装置52。
这里将叙述动作。在图1、图10和图11中，当输入电压Vin高于参考电压Vref时，不从比较器输出输出信号51a。因此，电容器24不受充电电源22充电。
这里，电容器24的电压由于通过电阻器47和48的放电，或由于电容器24的漏泄电流而逐渐降低。并且，当输入电压Vin变得低于参考电压Vref时，从比较器51输出输出信号51a。响应这个输出信号51a，电容器24由充电电源22充电。因此通过“接通”和“打开”充电电源22，使输入电压Vin控制在参考电压Vref附近的预定范围之内。因此，如果公式(1)的输入电压Vin用参考电压Vref代替，电容器24的充电电压V由公式(2)表示为：
V＝Vref·[R1·{R2＋Rth(Ta)＋R3}＋R2·{Rth(Ta)＋R3}]/R2·R3    (2)
在图11中，当电容器24的温度由Ta到Tb变低时，电阻器49的电阻由Rth(Ta)到Rth(Tb)变高。结果，电容器24的充电电压V按公式(2)升高，以便获得电阻器49(或电容器24)的温度与电容器24的充电电压之间的关系，如图12说明。
这里，如果电阻比Rr由公式(3)限定，则公式(2)表示为公式(4)。
Rr＝[R1·{R2＋Rth(Ta)＋R3}＋R2·{Rth(Ta)＋R3}]/R2·R3    (3)
V＝Vref·Rr                                              (4)
因此，电容器24的充电电压能表示为参考电压Vref和电阻比Rr的乘积。并且，公式(3)计算电阻比Rr的分子包含电阻器49的电阻，它具有负特性的温度依赖性。
参考电压Vref按下列方式确定。如图13所示，在工作温度范围之内(Tmin至Tmax)，为了使装置正常工作，电容器24的充电电压V的上限值Vmax(T)和下限值Vmin(T)通过实验、分析等设定。
其次，对于工作温度范围之内的各个温度(T)，这样选择公式(2)的参考电压Vref、R1、R2、R3和Rth，以便电容器24的充电电压V(T)可以满足Vmin＜V(T)＜Vmax(T)。
如上所述，电容器24的充电电压V控制为参考电压Vref和电阻比Rr的乘积，并且在计算电阻比Rr的公式的分子中包含电阻器49的电阻，它具有负特性的温度依赖性的电阻。结果，如图3(c)的特性曲线35所示，通过用电压控制装置52控制充电电源22的输出电压，能使电容器24输出的驱动电电流限定在允许工作范围之内。
实施例7
实施例7的结构图和图1实施例1的结构图类似。图14是实施例7的驱动电路图。在图1和图14中，元件1至28和31与实施例1的那些元件类似，而元件47至51和实施例6的那些元件类似。标号53指示一个电压抑制元件，例如氧化锌元件或齐纳二极管，它连接在电阻器49的两端之间。这里，元件47至51和53构成电压控制装置54。
这里将叙述动作。没有图14中的电压抑制元件53，电阻器49的电压根据电阻器49的温度特性，由图15的特性曲线A指示。
这里，如果电容器24(或电阻器49)的温度低于最小极限工作温度Tc，电阻器49的电压上升，以便电压抑制元件53起作用，以使阻抗突然降落。然后，电阻器49两端之间的电压表现为恒定值，如图15的特性曲线B所示。结果，与公式(2)中Rth(Ta)对应的阻抗，即电阻器49两端之间的阻抗不上升，以便防止电容器24的充电电压V上升。
没有电压抑制元件53，如图16的特性曲线A所示，电容器24的充电电压V按公式(2)升高。然而，在温度Tc或较低下，电阻器49两端之间的阻抗由于电压抑制元件53而不按公式(2)升高，以便执行控制而不超过允许最大施加电压，如图16的特性曲线B所示。
如上文所述，通过与具有温度依赖性的电阻器49并联连接电压抑制元件53，即使在电容器24的最小极限工作温度Tc之下，电压抑制元件51也能起作用，以控制电阻器49两端之间的阻抗。结果，能使电容器24的充电电压V在允许的最大施加电压或较低。
实施例8
实施例8的结构图和图1实施例1的结构图类似。图17是实施例8的驱动电路图。在图1和图17中，元件1至28和31与实施例1的那些元件类似，而元件46和48与实施例6的那些元件类似。标号55指示一个电阻器，例如热变电阻器，它这样安排在电容器24的附近，以便和电容器24的温度具有相同的温度，并且它具有如图18所示的正特性的温度依赖性。电阻器55以其一端连接在各个电阻器47与48之间，而其另一端接地。标号56指示一个比较器，它接收如公式(5)表示的输入电压Vin，当输入电压Vin低于参考电压Vref时，输出输出信号56a，而当输入电压Vin高于参考电压Vref时，不输出输出信号56a。
Vin＝V·Rth(Ta)·R2/{Rth(Ta)·R1＋Rth(Ta)·R2＋R1·R2}    (5)
这里，V指示电容器24的充电电压；Rth(Ta)指示当电阻器55的温度(即电容器24的温度)为Ta度时，电阻器55的电阻；R1指示电阻器47的电阻；以及R2指示电阻器48的电阻。这里，元件47、48、55和56构成电压控制装置57。
这里将叙述动作。在图1、图17和图18中，当输入电压Vin高于参考电压Vref时，比较器56不输出输出信号56a。结果，电容器24不受充电电源22的充电。
这里当对应电容器24的充电电压的输入电压Vin变得低于参考电压Vref时，比较器56输出输出信号56a。充电电源22由输出信号56a“接通”，对电容器24充电。通过这样“接通”和“打开”充电电源22，输入电压Vin控制在参考电压Vref附近的预定范围之内。因此，如果公式(5)的输入电压Vin用参考电压Vref代替，电容器24的充电电压V由公式(6)表示。
V＝Vref·{Rth(Ta)·R1＋Rth(Ta)·R2＋R1·R2}/Rth(Ta)·R2   (6)
如图18说明，随着电容器24的温度从Ta降到Tb，电阻器55的电阻从Rth(Ta)降到Rth(Tb)。结果，如图19说明，获得电阻器55(或电容器24)的温度与电容器24的充电电压之间的关系。
如上所述，电容器24的充电电压V控制为参考电压Vref和电阻比Rr的乘积，如公式(7)表示，并且在计算电阻比Rr的公式(8)的分母中，包含电阻器55的电阻，它具有正特性的温度依赖性的电阻。通过用电压控制装置56控制电容器24的充电电压，电容器24输出的驱动电流能限定在允许工作范围之内，如图3(c)的特性曲线35所示。
V＝Vref·Rf                                               (7)
Rr＝{Rth(Ta)·R1＋Rth(Ta)·R2＋R1·R2}/Rth(Ta)·R2
＝{R1＋R2＋R1·R2/Rth(Ta)}·1/R2                          (8)
已经就具有温度依赖性的电阻器49和55以其一端连接在电阻器47与48之间，而电阻器47和48连接在电容器24的两端之间的情况，叙述了实施例6至8。然而，即使一端通过串联电阻器(未表示)与电容器24的正侧连接，也能预期类似效果。
实施例9
图20是表示实施例9的开关装置的结构图，而图21是实施例9的驱动电路图。在图20和图21中，元件14至17和22与实施例1的那些元件类似，并且元件52与实施例1的元件类似。标号58指示一个推斥部件，它固定在可动触头15b上，并且由后述电容器64和65供给驱动电流。标号59指示一个触头打开线圈，它固定在构架14上，并且安排为对抗推斥部件58，而且由后述电容器64供给驱动电流。标号60指示一个触头闭合线圈，它固定在构架14上，并且这样安排在和触头打开线圈59相对的边上，以便对抗推斥部件58，而且由后述电容器65供给驱动电流。标号61指示一个弹簧，当各个触头15a和15b闭合(接触)时，它把可动触头15a推向固定触头15a。标号62和63指示充电电阻器，而标号64指示打开触头电容器，它通过充电电阻器62充电，并且对触头打开线圈59和推斥部件58供给驱动电流。标号65指示闭合触头电容器，它通过充电电阻器63充电，并且对触头闭合线圈60和推斥部件58供给驱动电流。标号66指示一个打开触头放电开关，它由半导体元件构成；标号67指示一个闭合触头放电开关，它由半导体元件构成；以及标号68指示一个连接二极管，它连接触头打开线圈59和推斥部件58。标号69指示一个连接二极管，它连接触头闭合线圈60和推斥部件58。标号70指示一个二极管，它与触头打开线圈59并联连接，并且释放触头打开线圈59中存储的电磁能量。
标号71指示一个二极管，它与推斥线圈例如推斥部件58并联连接，并且释放推斥线圈(或推斥部件58)中存储的电磁能量。标号72指示一个二极管，它与触头闭合线圈60并联连接，并且释放触头闭合线圈60中存储的电磁能量。
这里将叙述动作。在图20和图21中，当打开触头放电开关66接通时，脉冲电流通过放电开关66从打开触头电容器64流到触头打开线圈59，以便产生磁场。并且，脉冲电流还通过连接二极管68流到推斥部件58，以便产生和触头打开线圈59中产生的磁场相反的磁场。结果，由于磁场的相互作用，使推斥部件58接收电磁推斥力，方向为图中向下。并且，向下拉动固定在推斥部件58上的可动触头15b，以便两个触头15a和15b相互离开，以打开真空阀15的触头。在脉冲电流中断之后，存储在触头打开线圈59中的电磁能量通过触头打开线圈59，从二极管70和打开触头放电开关66流通，以便逐渐衰减。另一方面，推斥部件58中存储的电磁能量通过推斥部件58从二极管71流通，以便逐渐衰减。
然后当闭合触头放电开关67接通时，脉冲电流通过闭合触头放电开关67，从闭合触头电容器65流到触头闭合线圈60，以便产生磁场。并且，脉冲电流还通过连接二极管69流到推斥部件58，以便产生和触头闭合线圈60产生的磁场相反的磁场。
结果，由于磁场的相互作用，使推斥部件58接收电磁推斥力，方向为图中向上。然后，向上拉动固定在推斥部件58上的可动触头15b，以便使两个触头15a和15b接触，以闭合真空阀15。在脉冲电流中断之后，存储在触头闭合线圈60中的电磁能量通过触头闭合线圈60，从二极管72和闭合触头放电开关67流通，以便逐渐衰减。另一方面，推斥部件58中存储的电磁能量通过推斥部件58从二极管71流通，以便逐渐衰减。
在迄今叙述的结构中，如实施例6那样，电压控制装置52使各个电容器64和65的充电电压V控制为参考电压Vref和电阻比Rr的乘积，并且在计算电阻比Rr的公式的分子中，包含电阻器的电阻，它具有负特性的温度依赖性的电阻。通过控制充电电源22的输出电压，能使各个电容器64和65输出的驱动电流限定在允许工作范围之内，如图3(c)的特性曲线35所示。
并且，即使用实施例7的电压控制装置54和实施例8的电压控制装置57来控制各个线圈64和65的充电电压V，也能预期类似效果。
因此，根据本发明的电磁推斥驱动开关装置能实现稳定的开关动作，以便通过把它组装在各种工厂或建筑物的电装置或电设备中，而得到适当使用。

Claims (12)

1.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便通过所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于包括电压控制装置(30，52，54或57)，以控制所述充电电源(22)的输出电压，以便所述驱动电流的峰值相对所述电容器(24)的温度变化，可以落入预定范围。
2.如权利要求1所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述电压控制装置(30，52，54或57)控制所述充电电源(22)的输出电压，以便当所述电容器(24)的工作温度是第一参考温度时，充电电压设定为Vc，并且驱动电流设定为I，而当所述电容器(24)的工作温度是第二温度，并且所述驱动电流是α·I时，所述电容器(24)的充电电压设定为Vc/α。
3.如权利要求1所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述电压控制装置(52)把所述电容器(24)的充电电压控制为参考电压和电阻比的乘积，以便在计算所述电阻比的公式中，限定一个具有温度依赖性的电阻器(49)的电阻。
4.如权利要求3所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述具有温度依赖性的电阻器(49)具有一个相对温度具有负特性的电阻；以及在于与所述电阻器(49)并联连接一个用于抑制电压的电压抑制元件(53)。
5.如权利要求1所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述推斥部件(18)由平金属部件制成。
6.如权利要求1所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述推斥部件(18)是一个推斥线圈，以产生一个方向与触头闭合线圈(60)和触头打开线圈(59)中的选择的一个所产生的电磁力的方向相对的电磁力。
7.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便通过所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于包括温度控制装置(41)，以使所述电容器(24)的温度控制在预定范围之内，以便所述驱动电流的峰值相对所述电容器(24)的温度变化，可以落入预定范围。
8.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便由所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于所述各个线圈(19，20)的温度由温度控制装置(43)控制，以便所述电容器(24)的阻抗的波动可以通过探测所述电容器(24)的温度来补偿。
9.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便通过所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于与所述各个线圈(19，20)单独地连接一个可变阻抗(44)，并且控制所述可变阻抗(44)，以便所述驱动电流的峰值相对所述电容器(24)的温度变化，可以落入预定范围。
10.如权利要求9所述的电磁推斥驱动开关装置，其特征在于所述可变阻抗包括可变电感(44)和一个可变电阻器。
11.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便通过所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于与所述电容器(24)并联连接一个可变电阻器，并且控制所述可变电阻器，以便所述驱动电流的峰值相对所述电容器(24)的温度变化，可以落入预定范围。
12.一种电磁推斥驱动开关装置，其中安排一个触头闭合线圈(19)和一个触头打开线圈(20)，以对抗一个具有导电性的推斥部件(18)，并且其中从一个由充电电源(22)充电到预定充电电压的电容器(24)，对所述各个线圈(19，20)中的选择的一个供给驱动电流，以便通过所述线圈(19或20)与所述推斥部件(18)之间产生的电磁力的推斥力，使固定触头(15a)和可动触头(15b)接触和分开，其特征在于与所述各个线圈(19，20)单独地连接一个具有温度依赖性的电阻器(46)，以补偿由于所述电容器(24)的温度变化而引起的阻抗，以便使所述驱动电流的峰值可以落入预定范围。
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