CN1774784B - 电磁继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁继电器，其包括：包括至少一个印刷电路板(2)的基体，该电路板(2)具有至少两个导体轨道(4a；4b；4c)，分别形成各自的开关通路；至少一个导电触点元件(10)，其可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时其压靠所述的两个导体轨道以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件与所述两个轨道中至少一个轨道间隔开一段距离；触点元件支架(13)，该支架包括至少一个带有触点元件(10)的弹性臂(21)；和安装在印刷电路板上的致动器(3)，其包括由电线绕组构成的至少一个线圈(30)；该继电器的特征在于支架(13)包括至少一个部件，特别是舌形部件(25)，致动器的活动元件对其作用以移动所述支架的弹性臂(21)。

Description

电磁继电器 
技术领域
本发明涉及特别是在高频领域中使用的电磁继电器。 
背景技术
美国专利号4839619公开了一种继电器，其包括基片，诸如其上已经安装有组件的印刷电路板，所述组件包括转子和磁衔铁，该磁衔铁带有弹性体层和介质层。介质层具有适于开关基片上导电轨道的导电条带。转子不仅可以被驱动围绕着垂直于基片平面的轴旋转，而且它也可以沿着所述的轴被轴向移动。因为转子需要能够被交替地以旋转和平移方式驱动，继电器具有相对复杂的结构，这可以引起相当高的销售价格。该相对复杂的结构使得更难于提供一种紧凑结构，并且占据仅仅小量空间的继电器。 
美国专利号6 081 176公开了一种继电器，其包括磁体、基体、活动触点元件、静触点元件和末端触点元件。通过在两个印刷电路板之间留有适于容纳活动触点元件的空间形成基体。磁体系统不安装在基体上。 
发明内容
本发明特别地寻求提出一种电磁继电器，其具有相对紧凑的结构，占有很小的空间，相对简单的结构。 
本发明提供了一种电磁继电器，其包括： 
包括至少一个印刷电路板的基体，该电路板具有至少两个导体轨道，形成各自的开关通路； 
至少一个导电触点元件，其可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时其压靠所述的至少两个导体轨道中的两个导体轨道以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件与所述两个轨道中至少一个轨道间隔开一段距离；和 
安装在印刷电路板上的致动器，其包括由电线绕组构成的至少一个线圈； 
特别地，安装致动器使得其只能移动平移中的触点元件，而不包括围绕与印刷电路板平面垂直的轴旋转的元件。 
通过本发明的方法，因为触点元件的移动是单一的单元移动，诸如绕轴移动或平移移动，致动器可以具有相对简单的结构。 
因为印刷电路板做为致动器的支架，所以继电器可以被进一步简化。 
这使得制造结构紧凑，占据小空间并且具有少的销售价格的继电器成为可能。 
本发明的继电器可以用于以1千兆赫的频率，开关大于5瓦特(W)，和约200瓦特大的电力，特别是约80W的电力。 
在本发明的实施方式中，继电器进一步包括触点元件支架，该支架包括至少一个带有触点元件的弹性臂。 
有利地，支架包括至少一个部件，特别是舌形部件，致动器的活动元件对其作用以移动所述支架的弹性臂。 
在这种情况下，支架独立于活动元件，这可以具有下面的优点： 
首先，致动器的组装、操纵和保存更容易，因为它们没有触点元件，其中触点元件特别易碎，并且对污染敏感。此外，致动器可以用标准元件组成，并且可以预先装配它。 
也可以在不同类型的印刷电路板上组装致动器，并且致动器可以对不同形状的触点元件支架起作用。 
利用不同形状的触点元件支架，本发明也可以确保单个印刷电路板上的大量致动器的安全，因此制造复杂的开关系统，特别是制造开关矩阵。 
而且，只要通过改变致动器和支架之间的距离，就可以简单地调整继电器的触点压力和锁定力和开关电压。 
支架可以包括至少一个部件，该部件牢固地固定到继电器的固定部件上。 
即使正在致动弹性臂时，这避免了继电器的支架和所述固定部件之间的摩擦，因此避免了灰尘或刮屑的形成。 
本发明也能使触点元件相对于导体轨道被精确地定位，并且改进了这种定位的重复性。 
因为触点元件没有与致动器的活动元件固定，它没有在活动元件和继电器或致动器的固定部件之间连接中出现的操作缝隙。 
当在支架和致动器的活动元件之间有连接时，每次开关操作期间活动元件位置中的任何变化都引起了相对于导体轨道的触点元件位置中的变化。 
触点元件定位中改进的重复性保证了微波特征中，特别是插入损耗和驻波比方面优良的重复性，这种特征对于测量和仪器应用更重要。 
上述的活动元件可以包括衔铁，该衔铁适于枢转，例如绕与印刷电路板平面平行的轴枢转。 
衔铁可以制成单件和/或可以基本上是平面的。 
优选地，支架制成单件，并且通常是弹性的。 
支架可以用导电材料制成，并且可以带有绝缘块，设置该绝缘块以绝缘触点元件和支架。 
这可以避免短路问题，并且当在高频领域使用继电器时，它可以避免电容效应扰乱的阻抗。 
在本发明的一个实施方式中，触点元件包括设置在绝缘块第一面上的导电层，该绝缘块通过与第一面相对的第二面与支架固定。 
在变化的形式中，由导电刀片构成触点元件，并且通过在支架和刀片上包覆成型获得绝缘块。 
在本发明的另一个实施方式中，支架由绝缘材料制成。 
触点元件可以包含设置在支架区上的导电层。 
一般地，本发明可以连接触点元件和支架，而不需要使用固定在支架孔口中及由于和支架的部件摩擦容易产生刮屑的中间绝缘元件。 
在本发明的一个实施方式中，支架带有大量触点元件，每个触点元件都连接两个印刷电路板的开关通路。 
在一个实施方式中，弹性臂不带有触点元件，而是致动器的活动元件带有触点元件。 
例如，活动元件可以包括杆或者衔铁，该杆适于在垂直于印刷电路板平面的轴向移动，该衔铁适于绕与印刷电路板平面平行的轴枢转。 
触点元件由打开位置到关闭位置，或者反之亦然，而不在印刷电路板上滑动。 
印刷电路板可以带有至少一个电连接所述至少一个电线圈的电源导体轨道。通过与线圈分离的连接元件或者通过线圈接线端子可以实现这种连接。 
可以设置连接元件以特别地通过焊接固定在印刷电路板的孔洞中，并且该连接元件可以包括线圈的接线端子可以接合在其中的带有狭槽的插脚。线圈可以与印刷电路板分离开。 
在本发明的实施方式中，基体包括大量互相堆叠和固定在一起的印刷电路板， 电路板的导体轨道通过穿过至少一块电路板厚度制成的电镀通孔相互连接。 
堆叠的印刷电路板可以形成带状线形的结构，该结构能够在高频领域获得满意的性能。 
通过以堆叠方式放置大量水平的导体轨道，可以实现更复杂的开关功能。 
当继电器具有表面安装技术(SMT)类型时，至少一个导体轨道可以连接穿过印刷电路板厚度延伸的导电条带，可以在印刷电路板的边缘面上制成所述条带，特别地它可以由印刷电路板边缘面凹部中电镀金属表面构成，或者它可以由穿过印刷电路板孔洞的电镀金属壁构成。 
电镀金属的条带用来通过焊接进行继电器电路板上的导体轨道和电路板上的轨道或容纳继电器的电路板之间的连接。 
这种焊接特别地可靠，因为可以在由相同种类的材料制成并且具有相同的热膨胀系数的两个印刷电路板之间进行这种焊接。 
在一个变化形式中，至少一个导体轨道连接插座，该插座能够使同轴电缆或同轴连接器连接到其中。 
可以在环氧树脂玻璃或陶瓷的基础上制造印刷电路板。 
在本发明的实施方式中，继电器包括特别是通过粘合剂固定到印刷电路板上的盖体。可以相对容易地将盖体放置到位。 
继电器可以是单刀双掷(SPDT)、双刀双掷(DPDT)、双刀三掷(DP3T)、单刀N掷(SPNT)或N刀N掷(NPNT)型。 
致动器可以是单稳式类型或双稳式类型。 
本发明也提供了一种制造上述电磁继电器的方法，所述电磁继电器基体包括相互堆叠和固定在一起的大量印刷电路板，该方法特征在于它包括下列步骤： 
切剪出大量印刷电路板； 
在电路板上蚀刻导体轨道； 
堆叠印刷电路板；和 
燃烧堆叠的电路板以进行烧结。 
为了实现上述的方法，特别可以使用称为“低温共燃烧陶瓷”技术。 
本发明也提供了电磁继电器，其包括： 
包括至少一个印刷电路板的基体，该板具有至少两个导体轨道，每对导体轨道形成了各自的开关通路； 
至少一个导电触点元件，其可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时其压靠所述的至少两个导体轨道中的两个导体轨道以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件与所述两个轨道中至少一个轨道间隔开一段距离；和 
安装在印刷电路板上的致动器，其包括由电线绕组构成的至少一个线圈； 
继电器的特征在于印刷电路板进一步包括与形成开关通路的两个导体轨道分离的至少一个电源导体轨道，和线圈连接电源轨道。 
本发明也提供了电磁继电器，其包括： 
基体，该基体包括相互堆叠和固定在一起的大量印刷电路板，至少一个印刷电路板，具有至少两个形成两个开关通路的导体轨道； 
至少一个导电触点元件，其可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时其压靠所述的至少两个导体轨道中的两个导体轨道以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件与所述两个轨道中至少一个轨道间隔开一段距离；和 
安装在基体上的致动器，其包括至少一个具有电线绕组的线圈。 
通过阅读下面非限制性实施方式的详细描述，同时参考附图可以更好地理解本发明。 
图4和5是在本发明两种不同变化实施方式中表示触点元件支架的局部立体示意图。 
图1是本发明电磁继电器的局部分解示意图。 
图2是致动器装配在印刷电路板上后图1的局部示意图。 
图3是图1和图2继电器的致动器的电路板和一些元件的局部示意图。 
图6是与图3类似的视图，表示本发明变化实施方式中的继电器。 
图7是构成本发明另一实施方式的继电器局部轴向截面示意图。 
图8到图10是本发明另一实施方式中从下部、侧面和上部观察的继电器基体的局部示意图。 
图11到图14是局部示意图，表示本发明继电器的各种开关通路设置。 
图15是本发明另一个实施方式中继电器的局部示意图；和 
图16是本发明另一个实施方式中支架的局部示意图。 
图1表示本发明的电磁继电器1，包括由环氧树脂玻璃或陶瓷基础上制成的印刷电路板2构成的基体，和适于安装在印刷电路板2上的致动器3。 
通过两条垂直的轴X和Y限定平面中电路板的延伸。 
在所述实施例中，印刷电路板2的上部表面2a上具有三个导体轨道4a，4b和4c，两个轨道4a和4b形成了第一对开关通路，两个轨道4b和4c形成了第二对开关通路。 
每个导体轨道4a-4c的末端都与导电条带5连接，通过在电路板2边缘面中形成的凹部6上电镀金属形成导电条带5。 
在所述实施例中，凹部6是沿着垂直于电路板2平面的Z轴的半圆柱形。在变化形式中，凹部6可以是四分之一圆柱形。在另一个变化形式中，可以在穿过电路板2的孔洞壁上制成每个导电条带5。也可以有利地在电路板2的平面边缘面上制成这些条带5。 
导电条带5用以确定导体轨道4a-4c和容纳继电器1的另一印刷电路板上导体轨道之间的焊接连接 
电路板2的底面2b可以是金属包被的，因此当需要时可以获得匹配高频的满意的屏蔽和更好的阻抗。 
电路板2也具有四个导体轨道8a-8d用于供电，每个导体轨道的一端连接电镀通孔9，另一端连接上述的导电条带5，使得所述轨道8a-8d能连接电源。 
用两个导电触点元件10分别进行轨道4a&4b，或4b&4c之间的开关，每个导电触点元件10可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时相应的触点元件10分别压靠成对的轨道4a&4b，或4b&4c，以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件10与所述成对轨道间隔开一段距离。 
每个触点元件10都是由设置在绝缘块11平面第一面上的一层导电材料构成，该绝缘块11具有相对于第一面，固定到通常弹性的导电支架13上的一面。 
支架13可以由铍铜合金或其它金属或合金制成。 
该支架包括两个沿轴Y的侧向部件14，每个侧向部件14设有孔14a，用于接合支架杆15。 
这些侧向部件14垂直地连接沿着轴X的中心部件17，该中心部件17中心具有孔17a，用以在杆15上接合所述部件17。 
中心部件17在其孔17a的任何一侧具有两个狭槽20。 
支架13也有两个弹性臂21，每个弹性臂21通过基本沿着Y轴的直线部件22连接中心部件17，该直线部件22延伸有尾部23。 
尾部基本是U形，并且当从上部观察它，其具有X轴。 
连接直线部件22的每个臂21都有沿着X轴的舌形部件25。 
如图1所示，支架13相对于轴Y轴向对称。 
每个绝缘块11固定到U形的最外部翼23a。 
在所述的实施例中，通过从带有导体轨道的印刷电路板切剪获得绝缘块11和相应的导电层10。 
设计杆15以使杆的底端固定在电路板2中形成的孔28中。 
在常规的方式中，致动器3包括两个线圈30，每个线圈都有环绕芯子的电线绕组，并且通过图3中可以观察到的衔铁31驱动所述实施例中组成的活动元件。 
衔铁31安装在致动器3上，使它绕Y轴枢转，能交替地压靠支架13的一个或其它的舌形部件25以弯曲相应的臂21和引起触点元件10向下移动以使轨道4a&4b或4b&4c互相连接。 
在未示出的实施例中，可以用平行于Z轴，线性移动的元件代替衔铁31，每个衔铁压靠支架13的一个舌形部件25。 
致动器3具有底壁33和顶壁34，壁上设有孔35，使得致动器3与支架杆15固定，如图2中所示。 
在所述实施例中，每个线圈30具有向外突出的两个接线端子36。 
每个接线端子36通过插脚39电连接相应的电源轨道8a-8d。 
每个插脚39具有接线端子36接合在其中的狭槽40。 
例如通过焊接，每个插脚39的底部固定在电路板2中的电镀通孔9中。 
因此，致动器3通过导体轨道8a-8d，插脚39和接线端子36供电。 
这特别地用以使继电器1更紧凑，并且减少了它的元部件数量。 
在未示出的实施例中，线圈30的接线端子36不使用插脚39，被直接固定在电路板2的孔9中。 
继电器1具有适于用粘合剂固定到电路板2的盖体42。 
在变化形式中，支架杆15与至少致动器的底壁33和顶壁34之一制成一体。一般地，致动器3可以用任何适合的方式与电路板2固定。 
支架带有用其它方式制成的触点元件也没有超出本发明的范围。 
图4表示不同于上述支架13的支架13’，其特征在于每个触点元件都是由导电刀片43构成，并且通过在支架13’和导电刀片43上包覆成型获得绝缘块44。 
图5表示构成本发明另一实施方式的支架13”，该支架13”由绝缘材料，例如由陶瓷制成。触点元件是由设置在尾部23的翼23a的一面上的一层导电材料45构成。 
在参考图1所述的实施例中，支架具有牢固地与继电器的固定部件固定的部件。 
在变化的形式中，如图16所示，继电器可以具有弹性支架80，其通过两个绝缘块82带有两个触点元件81，支架80枢转地固定在两个固定的柱83上。 
在上述实施例中，在通常是弹性的和通过致动器的活动元件移动的支架上制成触点元件。 
在变化形式中，可以在致动器的活动元件上直接制成触点元件。 
图6表示本发明的实施方式，其中触点元件是由设置在两块衔铁50上的导电层46构成，该衔铁50适于绕X轴枢转。 
在另一个变化形式中，致动器的活动元件55可以带有触点元件，活动元件55包括沿着Z轴轴向移动的推进器，如图7所示。 
继电器的基体可以由相互堆叠和固定在一起的大量印刷电路板构成。 
如图8到图10所示，陶瓷材料制成的印刷电路板堆叠60可以带有通过电镀通孔63相互连接的导体轨道62，其中穿过一些电路板61的厚度形成的该通孔63。 
位于堆叠60顶部中的电路板61可以形成具有底部的空腔65，底部上具有形成开关通路的导体轨道62。 
特别地，印刷电路板的堆叠可以获得更复杂的开关功能。 
在所述的实施例中，利用低温共燃烧陶瓷技术进行堆叠。 
图11到14表示开关通路的各种可能的位置。 
图11表示通过单触点元件10设置可开关的两个通路。 
图12表示通过菱形构型设置的四个触点元件设置可开关的四个通路。 
图13表示通过排列成一条直线的四个触点元件设置可开关的五个通路4。 
图14表示通过星形构型设置的五个触点元件设置可开关的六个通路4。 
自然，本发明不限于上述的实施方式。 
在所述的实施例中，继电器是CMS类型。 
在变化的形式中，如图15所示，继电器可以包括插座70，每个插座70固定到导体轨道4a-4b的一端。 
这些插座可以不使用工具连接同轴电缆或同轴连接器。 
在本发明的继电器中可以使用以公司为申请人的法国专利号2786613中所述的插座。 
这些插座用于连接裸同轴电缆和印刷电路板。 
插座70可以与电路板2固定，或者它们可以由板或壳体携带。板或壳体也可以用于给继电器提供保护和/或强度，使继电器与设备固定。它们也可以用做连接接线端子的支架以给致动器的线圈供电。 

Claims (24)

1.一种电磁继电器(1)，其包括：
包括至少一个印刷电路板(2)的基体，该电路板(2)具有至少两个导体轨道(4a；4b；4c)，分别形成各自的开关通路；
至少一个导电触点元件(10)，其可以在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置时其压靠所述的至少两个导体轨道中的两个导体轨道以在它们之间建立电连接，在打开位置时触点元件与所述两个轨道中至少一个轨道间隔开一段距离；
触点元件支架(13)，该支架包括至少一个带有导电触点元件(10)的弹性臂(21)；和
安装在印刷电路板上的致动器(3)，其包括由电线绕组构成的至少一个线圈(30)；
该继电器的特征在于支架(13)包括至少一个部件，致动器的活动元件对该部件作用以移动所述支架的弹性臂(21)。
2.如权利要求1所述的继电器，其特征在于所述的部件是舌形部件(25)。
3.如权利要求1所述的继电器，其特征在于支架(13)由导电材料制成，并且带有绝缘块(11)以绝缘触点元件(10)和支架(13)。
4.如权利要求3所述的继电器，其特征在于触点元件(10)包括在绝缘块(11)第一面上设置的导电层，该绝缘块通过与第一面相对的第二面与支架(13)固定。
5.如权利要求3所述的继电器，其特征在于触点元件(10)由导电刀片(43)构成，并且通过在支架和刀片上包覆成型获得绝缘块(44)。
6.如权利要求1所述的继电器，其特征在于支架(13)由绝缘材料制成。
7.如权利要求6所述的继电器，其特征在于触点元件(10)包括设置在支架(13)区上的导电层(45)。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的继电器，其特征在于支架(13)包括至少一个牢固地固定到继电器支架杆(15)的部件(14)。
9.如权利要求1所述的继电器，其特征在于支架(13)带有大量触点元件(10)，每个触点元件(10)都连接印刷电路板的两个开关通路。
10.如权利要求1所述的继电器，其特征在于活动元件包括衔铁(31)，该衔铁(31)适于绕与印刷电路板平面平行的轴(Y)枢转。
11.如权利要求1所述的继电器，其特征在于支架(13)制成单件。
12.如权利要求1所述的继电器，其特征在于每个线圈(30)连接至印刷电路板(2)的两个电源轨道(8a；8b；8c；8d)。
13.如权利要求12所述的继电器，其特征在于通过固定在印刷电路板通孔(9)中的连接元件(39)将每个线圈(30)连接印刷电路板(2)的两个电源轨道(8a；8b；8c；8d)。
14.如权利要求13所述的继电器，其特征在于连接元件(39)包括具有狭槽(40)的插脚，其中线圈(30)的接线端子(36)可以接合在狭槽(40)中。
15.如权利要求1所述的继电器，其特征在于基体包括相互堆叠和固定在一起的大量印刷电路板(61)。
16.如权利要求15所述的继电器，其特征在于通过穿过至少一个电路板厚度制成的电镀通孔(63)相互连接电路板的导体轨道(62)。
17.如权利要求1所述的继电器，其特征在于每个导体轨道连接导电条带(5)。
18.如权利要求17所述的继电器，其特征在于在印刷电路板(2)的边缘面上制成所述的导电条带(5)，通过在印刷电路板边缘面凹部(6)中的电镀金属表面构成该导电条带(5)。
19.如权利要求17所述的继电器，其特征在于由印刷电路板中孔洞的电镀金属壁构成该导电条带(5)。
20.如权利要求1中所述的继电器，其特征在于至少一个导体轨道(4a-4d；8a-8d)连接插座(70)，该插座(70)使同轴电缆或同轴连接器能够与其连接。
21.如权利要求1所述的继电器，其特征在于在玻璃环氧树脂或陶瓷的基础上制成印刷电路板(2)。
22.如权利要求1所述的继电器，其特征在于它包括通过粘合剂与印刷电路板固定的盖体(42)。
23.如权利要求1所述的继电器，其特征在于线圈(30)与电路板(2)是分离的。
24.一种制造前述任一权利要求中所述电磁继电器的方法，所述电磁继电器基体包括相互堆叠和固定在一起的大量印刷电路板，该方法特征在于它包括下列步骤：
切剪出大量印刷电路板；
在电路板上蚀刻导体轨道；
堆叠印刷电路板；和
燃烧堆叠的电路板。
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