CN1637991A - 开关装置 - Google Patents

Abstract

提供一种电磁继电器，其能够快速执行可移动铁片的复位操作，而不担心触点熔化。在该电磁继电器中，铁芯穿过铝外壳下表面上形成的通孔，线圈绕制在突起铁芯的轴上。通过将电压施加到线圈进行励磁以及停止所述电压以去磁，驱动往复移动的触点机构以及可移动铁片，以便吸附在铁芯的磁极部分上和从铁芯的磁极部分上离开。特别地，在通孔的开口端之间提供防止涡流产生的槽缝。

Description

开关装置

技术领域

本发明涉及电磁继电器。

背景技术

作为切断直流的开关装置有密封式继电器，例如在日本专利文献1中所公开的。

具体地，插棒(plunger)9根据空腔40中线圈26的励磁或去磁而接触和离开磁芯中央4，并且与插棒9集成在一起的引铁组件8和引铁轴10能够向引铁轴方向滑动，因此，可移动的接触圆片21接触或离开固定的触点22和22。

[专利文献1]国际专利申请公开第510040/1997号

但是在上述密封式继电器中，在电压施加到线圈26激励线圈26后，当停止该电压以复位插棒9时，基于磁通量变化产生的涡流流入芯中央4，从而产生新的磁通量，该新的磁通量阻止了插棒9的复位。基于此，由于引铁轴10和可移动接触圆片21不能从固定的触点22和22迅速离开，并且电弧保持一定时间，所以担心可能会损坏触点，从而存在不能获得所希望的开关特性的问题。

考虑上述问题，本发明提供一种电磁继电器，其通过防止由于涡流而产生的磁通量，从而能够执行可移动铁片的快速复位操作而不担心熔化触点。

发明内容

为了实现上述目的，设计根据本发明的一种电磁继电器，其中两根铁芯穿过金属外壳上的通孔，线圈绕制在凸起的轴上，并且电压施加到线圈以进行励磁并停止所述电压以去磁，由此驱动带有可移动铁片的往复移动的触点机构，以便吸附在铁芯的磁极部分上和从铁芯的磁极部分上离开，所述继电器包括：防止涡流产生装置，位于金属外壳上的所述两个通孔的开口端之间，用于防止产生涡流。

根据本发明，由于提供在金属外壳的通孔的开口端之间的防止涡流产生装置，在铁芯周围没有涡流流过并且不出现干扰可移动铁片的复位操作的新磁通量。因此，由于可移动铁片能快速地从铁芯的磁极部分分离并且能快速切断电弧，因此能够抑制触点的损坏并获得所需的开关特性。

作为实施方式，防止涡流产生装置至少是位于两个通孔的开口端之间的一个槽缝或细部分。

根据本实施例，由于具有所述槽缝或细的部分，使得电阻增加，没有涡流流过或者涡流难于流过，并且不出现由涡流造成的磁通量。因此在不干扰可移动铁片的复位操作下，能获得所需的开关特性。

根据本发明，电磁继电器的外壳可以采用不锈钢材料，不锈钢本身传导率低，并难于流过涡流，不出现干扰可移动铁片的复位操作的新磁通量。因此可移动铁片能快速地从铁芯的磁极部分分离并且能快速切断电弧，因此能够抑制触点的损坏并获得所需的开关特性。

附图说明

图1是表示将本发明的开关装置应用到直流切断继电器的情况的实施方式的透视图。

图2是图1的分解透视图。

图3是图2所示的继电器主体的分解透视图。

图4是图3所示的电磁铁块的分解透视图。

图5是图4所示的密封外壳的局部剖面透视图。

图6是图4所示的密封外壳的分解透视图。

图7是图3所示的可移动触点块的分解透视图。

图8是图3所示的固定触点块的分解透视图。

图9A和9B是说明图8所示的固定触点块的主要部分的分解透视图。

图10A是图3所示的绝缘外壳的透视图，图10B是所述绝缘外壳的变形例子。

图11A、11B和11C是表示密封步骤的平面图。

图12是图1所示的直流切断继电器的正面垂直截面图。

图13是图12的部分放大截面图。

图14是图12所示的直流切断继电器的重要部分放大截面图。

图15是图1所示的直流切断继电器的侧面垂直截面图。

图16A是表示图5所示的密封外壳的工作原理的局部透视图，图16B是表示现有技术的例子的密封外壳的工作原理的局部透视图。

图17A、17B和17C是表示本实施方式的电弧电流产生源的移动的局部透视图。

图18A是接着图17C的表示电弧电流产生源的移动的局部透视图，图18B是表示电弧电流产生源的移动的平面图。

具体实施方式

根据附图1至18B说明本发明的优选实施方式。

本说明是针对将本实施方式应用于切换直流负载的继电器的情况，如图1以及图2所示，继电器主体20放置在通过一体化盒状外壳10和盒状盖15所形成的空间内。

如图2所示，所述盒状外壳10具有可容纳后述的电磁铁块30的凹部11，在位于对角线之一的两个对角上分别设置有固定用通孔12，同时在余下的两个对角上设置连接凹部13。每一个通孔12中插入加强用管状体12a，同时在每一个连接凹部13内插入连接螺母13a。

所述盒状盖15能固定到盒状外壳10，并且具有能容纳后述的密封外壳块40的形状。所述盒状盖15的上表面设置有接触孔16和16、以及凸部17和17，后述的继电器主体20的接触端75和85分别伸出接触孔16和16，凸部17和17能在其顶表面容纳排气管21。分割壁18连接所述两个凸部17和17，并且这些组件用作绝缘壁。在所述盒状盖15的下方设置的每一个卡合孔(engagement hole)19卡合到设置在所述盒状外壳10的上方设置的卡合爪(engagement claw)14，而将两者组合在一起。

如图2以及图3所示，继电器主体20是通过在电磁铁块30上安装的密封外壳块40内密封触点机构块50而构成的。

如图4所示，所述电磁铁块30中排列着绕制线圈31于其上的一对绕线轴32和32，绕线轴32和32与两根铁芯37和37组合在一起，两根铁芯37和37与该块以及平面形磁轭39集成在一起。

在所述绕线轴32中，继电器端子34和35从侧面附接到其上下两端上的凸缘部分(collar portion)32a和32b中的下方凸缘部分32a。绕制在所述绕线轴32上的线圈31的一端被捆扎并焊接在一个继电器端子34的一端(捆扎部分)34a上，同时将其另一端捆扎并焊接在另一个继电器端子35的另一端(捆扎部分)35a上。在继电器端子34和35中，将所述捆扎部分34a弯起，同时将另一个端(连接部分)35b也弯起。在安装到排列设置的绕线轴32和32上的继电器端子34和35中，一个邻近的继电器端子35的一个连接部分35b和另一个邻近的继电器端子34的捆扎部分34a接合并焊接。进而，将一个邻近继电器端子35的捆扎部分35a和另一个继电器端子34的连接部分34b接合并焊接，从而连接两个线圈31和31。线圈端子36和36分别架设在所述绕线轴32的上下凸缘部分32a和32b上，并分别连接到所述继电器端子34和35的连接部分34b和35b(参见图3)。

密封外壳块40由密封外壳41和密封盖45构成，密封外壳41可容纳后述的触点机构块50，密封盖45密封所述密封外壳41的开口部分。所述密封外壳41的下表面上设置能插入铁芯37的一对配合孔42(参见图6)。用于连接这两个孔的槽缝43位于配合孔42和42之间。如图3所示，在密封盖45中，在其凹处45a的下表面上提供一对通孔46和46、以及自由嵌入孔47，通孔46和46中可以放置后述的触点机构块50的接触端子75和85，并且排气管21可以自由地嵌入自由嵌入孔47。

可以按下面的步骤进行所述电磁铁块30和密封外壳块40的安装。

首先，将继电器端子34和35分别附接到绕线轴32的一侧上的凸缘部分32a，接着在所述绕线轴32上绕制线圈31，将每条引线捆扎并焊接到所述继电器端子34和35的每一个捆扎部分34a和35a。一对绕线轴32与向上弯起的所述继电器端子34和35的捆扎部分34a和35a以及连接部分34b和35b排列在一起。将继电器端子35的捆扎部分35a和另一个相邻继电器端子34的连接部分34b接合并焊接。将继电器端子35的连接部分35b和另一个相邻的继电器端子34的捆扎部分34a接合并焊接。从而连接线圈31和31。

如图6所示，将各个铁芯37分别插入密封外壳41的下表面上设置的各个配合孔42，并将管38分别配合到突出的铁芯37的轴37a上。在轴方向上从每个管38的开口边缘将每个管38压向每个铁芯37。在铁芯37中，轴部分37a的直径比密封外壳41的配合孔42的直径以及管38的内径小。铁芯37的颈部37b的直径比密封外壳41的配合孔42的直径以及管38的内径大。因此，在轴方向上向铁芯37加压时，铁芯37的颈部37b压入密封外壳41的配合孔42并扩张，并且压入管38内并扩张管38的内径。所述管38的开口末端部分以及铁芯37的头部(磁极部分)37c从上到下地压紧到配合孔42的开口部分。密封外壳41的配合孔42的开口部分被从三个方向压紧。

根据本实施方式，因为密封外壳41由比铁芯37以及管38热膨胀系数大的材料(例如铝)形成，所以即使在温度变化时，也能有效地保证密封性。

即使随着温度上升而各部件膨胀时，由于密封外壳41的厚度方向的膨胀也比其它部件相对大，所以密封外壳41被铁芯37的头部37c以及管38进一步夹紧。而且，当随着温度下降而各部件收缩时，由于密封外壳41的配合孔42在直径方向的收缩也比其它部件相对大，所以将铁芯37的颈部37b紧固。为了防止热应力的产生并保持密封性，最好铁芯37和管38的热膨胀系数大致相等。

当用容易加工的铝形成密封外壳41时，有利地，密封工作变得容易，并且氢气难以透过外壳。

进而，根据本实施方式，由于在密封外壳41的下表面上设置槽缝43，所以如图16A和16B所示，即使铁芯37中产生磁通量变化，都可以通过这个槽阻止涡流的产生。因此，通过阻止基于所述涡流而产生的磁通量，后述的可移动铁片66的复位动作可以顺利地进行。这可以抑制由复位动作延迟所造成的阻止(blocking)性能的下降。

阻止涡流产生的方法不限于上述的设置连接配合孔42和42的槽缝43的方法，例如，也可以通过在每一个所述配合孔42和42的周围设置单独的至少一个切口部分。通过密封外壳41的下表面的配合孔42周围形成厚度不同的表面，从而增大电阻，而能够抑制涡流的产生。

如图4所示，所述绕线轴32的中孔32c中分别插入各个铁芯37以及各个管38，并将突出的铁芯37的各个末端部分穿过磁轭39的各个咬合孔39a，而紧紧地固定上述组件。因此能完成安装电磁铁块30的密封外壳41的安装过程。在所述磁轭39和绕线轴32的凸缘部分32a之间放置绝缘薄片39b以增强绝缘性能。

在绕线轴32的上下的凸缘部分32a和32b分别挂接线圈端子36。将线圈端子36的下端分别连接到继电器端子34和35的连接部分34b和35b。从而完成电磁铁块30和密封外壳41的安装工作。然后，将密封材料98注入密封外壳41的下面并在那固化从而密封槽缝43。所述密封材料98是由例如在环氧树脂中添加氧化铝粉末而形成的，并且当其固化后，其具有和铝大致相等的线性膨胀系数。

如图3所示，触点机构块50包括可移动触点块60、和安装在可移动触点块60两侧的固定触点块70和80、以及容纳并使这些块组和的绝缘外壳90。

如图7所示，在可移动触点块60中，可移动接触片62以及一对用于按压触点的螺旋弹簧63和63安装在具有卡锁装置(stopper)64的可移动绝缘台61上。一对复位用螺旋弹簧65和65、可移动铁片66以及遮磁板67通过一对铆钉68和68紧紧地咬合固定(stake)在所述可移动绝缘台61上。

在可移动绝缘台61中，在其上表面上的台中央突出的导向用突起61a的两侧上形成深槽61b和61b，从而深槽61b和61b可以容纳所述螺旋弹簧63而不使其脱落。在可移动绝缘台61的下表面上，在其中央形成大致呈十字状截面的支脚61c，并且在其两侧上，形成凹部61d和61d(背面的凹部61d未示出)，凹部61d和61d用于对所述复位螺旋弹簧65进行定位。

而且，所述可移动接触片62被设计成两端为半圆形的厚的带状导电材料，并且在其中央具有导向用长孔62a。所述螺旋弹簧63对所述可移动接触片62施加接点压力，并总是将所述可移动接触片62推向下方。

在组装可移动触点块60中，首先，将可移动接触片62的导向用长孔62a配合到所述可移动绝缘台61的导向凸起61a上。接着，将一对螺旋弹簧63和63配合到深槽61b和61b中，并且卡锁装置64卡锁在那里。通过可移动铁片66的咬合孔66a以及通过遮磁板67的咬合孔67a，铆钉68和68被插入在可移动绝缘台61的凹部61d和61d中的复位用螺旋弹簧65和65内。然后，铆钉68和68被插入到可移动绝缘台61的咬合孔61e和61e以及卡锁装置64的咬合孔64a，从而将上述组件咬合固定并完成安装工作。根据本实施方式，可移动接触片62由于螺旋弹簧63的弹力而总是被推向下方，从而不产生抖动。

如图8以及9所示，所述固定触点块70和80具有相同形状和相同结构，并且通过将固定触点端子76和86以及永磁铁77和87附接到树脂成形的固定触点台71和81上，每一个固定触点端子76和86的截面大致呈C字形，并且接触端子75和85咬合到固定触点端子76和86。

所述固定触点台71和81在相对面的上下端上分别具有匹配的突出部分72和73、以及82和83。特别地，在所述突起部分72和73以及82和83中，彼此相互配合的配合用突起71a和81a以及配合用孔71b和81b形成在其两个边缘的表面上。进而，如图14所示，在所述突起73以及83中，在其基部分别设置有切槽73a和83a，从而在配合时它们可以形成截面大致呈反T字形的绝缘槽。即使在触点切换时产生的飞溅粉末飞溅到内部表面上，其也能防止所述飞溅粉末附着在所述切槽73a和83a的内侧角落，从而不形成短路电路。所述切槽73a和83a不必总是设置两个，只要提供一个切槽以形成截面大致呈L字形的绝缘槽就可以。

如图8和图9所示，所述固定触点端子76和86具有分别在其下边末端部咬合固定的固定触点部分78和88，以及分别包含在其下边角部分的永磁铁77和87。进而，所述固定触点端子76和86具有每一个分别从其向外的矩形面的中间稍向下方位置突出的定位突起76a和86a。所述突起76a和86a与后述的绝缘外壳90的内表面紧密接触(参见图13)，以便限定固定触点端子76和86的位置，并使固定触点78和88的定位精度提高。固定触点端子76和86分别提供有在所述固定接触部分78和88与永磁铁77和87之间的狭窄部分76b和86b。这意味着角部76c和86c分别形成在所述永磁铁77和87的之前，其防止了电弧电流产生源向所述永磁铁77和87的移动。

如图3所示，所述绝缘外壳90使得触点机构块50作为一个单元而被处理。而且，所述绝缘外壳90具有在其上表面上设置的一对排气孔92和92并使它们相对于连接该面上设置的端子孔91和91的中心线的两侧对称(参见图3和图10A)。对称提供一对排气孔92使组装时的方向性变得无关紧要。可在所述排气孔92的每一个开口边缘上一体地形成用于防止密封材料的侵入的环状突起部93(参见图10B)。

接着，说明所述触点机构块50的安装顺序。

在抬起被安装的可移动触点块60的每一个所述复位弹簧65的下端的同时，将固定触点块70和80附接到可移动绝缘台61的两侧，并且各个对接用突起部分72和73的配合用突起71a分别配合各个对接用突起部分82和83的配合用孔81b，并且各个对接用突起部分72和73的配合用孔71b分别配合各个对接用突起部分82和83的配合用突起81a。由此，可在固定触点台71和81之间形成各自的操作孔51和52。在绝缘外壳90附接到所述固定触点块70和80后，所述接触端子75和85分别从端子孔91和91突出，由此完成触点机构块50。此时，由于排气孔92和92、以及操作孔51和52分别位于同一轴上而连通(参见图15)。

当电磁铁块30上包含的密封外壳41中插入所述触点机构块50时(参见图12)，固定触点块70和80的支脚部分74和84分别接触到作为铁芯37的磁极部分的头部37c，并且以可移动方式，可移动铁片66经由遮磁板67与磁极部分37c面对。一对测定用探头(未示出)分别插入在绝缘外壳90的各个排气孔92和92以及固定触点台71和81之间设置的操作孔51和52中。按压或释放咬合固定在卡锁装置64上的铆钉68和68，以便上下移动可移动触点块60并测定接触压力、触点间隙等的工作特性。其结果，当工作特性超出允许范围，则进行微调整；当工作特性在允许范围内，则将密封盖45附接到所述密封外壳41上并将它们焊接在一起(参见图11B)。从自由嵌入孔47将排气管21压入绝缘外壳90的一个排气孔92。将由环氧树脂制成的密封材料98相同的密封材料99注入所述密封盖45上并固化，从而能将接触端子75和85以及排气管21的基部周边密封(参见图11C)。通过所述排气管21将密封外壳41内的空气抽出，并注入预定的混合气体，接着将所述排气管21咬合密封。最后，通过在所述绕线轴32的一对凸缘部分32a和32b上架设安装线圈端子36，完成继电器主体20(参见图2)。

根据本实施方式，一个排气孔92能通过排气管21被密闭，并且另一个排气孔92被密封盖45覆盖。由于这种结构，即使注入密封材料99，密封材料99也不侵入绝缘外壳90内。由于插入管21的自由嵌入孔47位于离各个接触端子75和85均等距离的位置，所以获得了绝缘性好的优点。

接着，将由聚氨基甲酸酯树脂构成的液态弹性材料97注入外壳10的凹部11的下表面上，并且在所述凹部11容纳所述继电器主体20。将线圈端子36定位于连接凹部13上，并在所述继电器主体20从外壳10内悬垂的状态下，使所述液态弹性材料97固化。将盖15附接到外壳10上，从而完成直流关断继电器。尽管，根据本实施方式，注入并固化的液态弹性材料97是噪声吸收用弹性材料，但本发明不限于此，可使用弹性薄片作为噪声吸收弹性材料。可以将绕线轴32的凸缘部分32b延伸并在外壳10的凹部11内悬垂。

在此，说明具有上述结构的继电器的工作。

在没有对电磁铁块30的线圈31施加电压的情况下，可移动绝缘台61可被复位弹簧65和65的弹力拉起来(参见图12)。因此，可移动铁片66离开铁芯37的磁极部分37c，并且可移动接触片62的两端离开固定触点78和88。

当对所述线圈31施加电压时，铁芯37的磁极部分37c吸引可移动铁片66，可移动铁片66抵抗复位弹簧65的弹力而下降。因此，与可移动铁片66一体化的可移动绝缘台61下降，并在可移动接触片62的两端接触固定触点78和88之后，可移动铁片66吸附到铁芯37的磁极部分37c。

根据本实施方式，由于固化的液态弹性材料97以及线圈端子36吸收并减少了可移动铁片66接触铁芯37的磁极部分37c时的冲击力，所以可以抑制冲击噪声，因此有利地提供了静音型的电磁继电器。

当停止施加所述线圈31的电压时，可移动绝缘台61被复位弹簧65的弹力升起，与这个动作一起相应地可移动铁片66离开铁芯37的磁极部分37c，并且可移动接触片62的两端离开固定触点78和88。

根据本实施方式，当所述可移动接触片62的两端接触和离开固定触点78和88时，飞溅粉末飞溅到固定触点台71和81的内侧表面周围。但是，由于在图14中的粗实线表示的固定触点台71和81的内侧表面上具有切槽73a和83a，飞溅粉末无法完全附着在那，并有利地防止了那里的短路电路形成。

当可移动接触片62的两端离开固定触点78和88时，例如如图17所示，即使电弧电流100从固定触点78产生并被延长，并且电弧电流100的产生源移动，电弧电流100也无法到达永磁铁77，这将有利于不使永磁铁77损坏。

更具体地，如图17所示，即使在从固定触点78产生电弧电流100(参见图17B)，并且电弧电流100的产生源被永磁铁77的磁力吸引而移动(参见图17C、图18A和18B)，电弧电流100也不能到达永磁铁77。这是因为电弧电流100的产生源移动到导电材料的角落或边缘的特性的原因。根据本实施方式，狭窄部分76b在固定触点78和永磁铁77之间，从而在永磁铁77之前形成角部分76c。因此，电弧电流100的产生源仅能移动到所述角部分76c，而不能移动到永磁铁77。

在本实施方式中说明了关断直流电流的情况，但本发明不必限于此，本发明也可以用于关断交流电流的情况。

本发明不限于所述的电磁继电器，当然也可以应用于其他的电磁继电器。

Claims (5)

1.一种电磁继电器，其中两根铁芯穿过金属外壳上的通孔，线圈绕制在凸起的轴上，并且电压施加到线圈以进行励磁并停止所述电压以去磁，由此驱动带有可移动铁片的往复移动的触点机构，以便吸附在铁芯的磁极部分上和从铁芯的磁极部分上离开，所述继电器包括：

防止涡流产生装置，位于金属外壳上的所述两个通孔的开口端之间，用于防止产生涡流。

2.如权利要求1所述的电磁继电器，其中所述金属外壳是不锈钢外壳。

3.如权利要求1或2所述的电磁继电器，其中防止涡流产生装置至少是位于两个通孔的开口端之间的一个槽缝。

4.如权利要求1或2的电磁继电器，其中防止涡流产生装置至少是位于两个通孔的开口端之间的一个细部分。

5.如权利要求3的电磁继电器，其中防止涡流产生装置至少是位于两个通孔的开口端之间的一个细部分。

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