CN1983484B - 带开关件和电子部件的开关设备及该设备的辅助电子电路 - Google Patents

Abstract

开关设备(1)具有配备由开关装置作用的接触元件(52)的开关器件(2)。至少一个电子部件(32-34，41-44)连接到开关器件(2)。连接到开关器件和电子部件的连接组件(3)，用于将电子部件连接到开关器件并且配备有印刷电路板(31)，该印刷电路板上设置电子部件。将优选地挠性的印刷电路板永久安装在开关设备中并且以在其的至少一个区域(35-38)中形成弯曲的方式设计并设置该印刷电路板。因此，能够实现带有采取例如显示电路和/或保护电路形式的辅助电子电路的开关设备，其中开关设备具有比较小的设计。

Description

带开关件和电子部件的开关设备及该设备的辅助电子电路

技术领域

本发明涉及带有包括由开关装置作用的接触元件的开关器件和至少一个连接到开关装置的电子部件的开关设备，其目的是提供连接到开关器件和电子部件的连接组件。特别地采取继电器的形式构造开关器件。本发明进一步涉及辅助电子电路，特别是用于此类开关设备的显示电路和电子保护电路。

背景技术

在开关设备的情况下，特别是例如继电器的机电开关设备，为了考虑在正常使用开关设备中遇到的任何有限的安装空间，已知将开关设备设计得尽可能小。以继电器形式的典型开关设备配备包括由开关装置作用的接触元件的开关器件。特别地，开关装置既用于将接触元件与匹配接触的元件接触，也用于切断接触元件和匹配接触元件之间的连接接触，这样开始开关过程。特别地，继电器包括带有磁心和同轴线圈和轭的磁体构架，磁体构架形成与电枢相互作用的磁极面。其通过例如耦合器件的方法连接到接触元件，这样电枢作用在接触元件。

此外，知道除了此类开关器件，开关设备也应用于例如提供带有电子部件的电子显示电路或电子保护电路。开关设备的电子显示电路用于例如指示使用者适当的开关操作，例如开关设备是否适当连接及是否提供了电压。用于此目的的电子部件是例如当开关设备正确工作时发光的发光二极管(LED)。此外，在开关设备用在交流电压的情况下，例如可以提供用于开关设备的电子保护电路，以过滤供给电压中的任何电压峰值。作为保护电路用于此目的的样例是RC元件，其可以平滑供给电压中的高频电压峰值。

在如上述继电器的开关设备中如果提供此类辅助电子电路，必需考虑开关设备的工作电压供给辅助电子电路。工作电压例如通过绝缘线馈送，所述绝缘线例如必须经过继电器磁体构架。特别地，劣势是在经过继电器磁体构架的该类线的那些方位上，出现增大的空间需求，其增大此类继电器的外部尺寸。相反地，在安装继电器环境的地方，例如当在开关盒中正常使用时，不允许增大继电器的外部尺寸，在该情况下在开关设备本身内不能提供继电器电路或保护电路。

发明内容

本发明的目的是提供开关设备，其内可以提供电子显示电路和/或电子保护电路并且仍然用比较小的设计实现。本发明的另一个目的是说明相应的辅助电子电路。

本发明也涉及用于此类开关设备的辅助电子电路，特别地采取电子显示电路和/或电子保护电路的形式。

根据本发明的开关设备，该开关设备带有：配备由开关装置作用的接触元件的开关器件、至少一个连接到开关器件的电子部件、和连接到开关器件和电子部件的连接组件，该连接组件用于通过上面设置有所述电子部件的印刷电路板将所述电子部件连接到开关器件，该连接组件的印刷电路板永久安装在开关设备中，-以在印刷电路板的至少一个区域中形成弯曲的方式设计并设置该印刷电路板，-所述电子部件是开关设备的保护电路或显示电路的部分，-所述开关器件包括继电器，其中所述继电器包括磁体构架和电枢，该电枢与磁体构架的磁极面相互作用并作用于接触元件，继电器进一步配备耦合器件，电枢经由该耦合器件作用于接触元件，印刷电路板以类构架方式至少部分地封装耦合器件，以及-当从磁体构架的纵向观察时，在所述电枢和继电器的接触元件之间设置所述印刷电路板。

根据本发明，通过在开关设备内提供此类印刷电路板，其优势是得到位置固定并且供给工作电压的电子部件，例如用于开关设备的辅助电子电路的部件。同时，由于此类印刷电路板的小的厚度和小的绝缘层深度，可以得到提供工作电压给电子部件而在很大程度上不出现增加的空间需求。从而能够实现带有例如以比较小的设计的显示电路和/或保护电路形式的辅助电子电路的开关设备。

为了相对简单及以精确匹配的形式介绍该开关设备，在一个实施例中挠性配置该印刷电路板，由于适合情形的任何随后的精确形式，特别是印刷电路板的弯曲，能因此挠性而产生。然而，也能够以预期形状预制造印刷电路板并以此形式将其安装在开关设备内。同样地，也可以执行本身挠性的印刷电路板用于随后安装。

在包含外壳的开关设备的情况下，该外壳内部设置了开关设备和连接组件，特别地印刷电路板可以在开关设备和外壳之间至少在部分位置延伸。由于印刷电路板的例如0.15mm的小厚度，能够使用相对紧密地封装开关器件的外壳。在某种程度上可以将印刷电路板至少部分地承载在开关设备的外壳上，能够克服开关设备中用于供给工作电压的最紧密安装环境。

根据本发明的另一个实施例，印刷电路板可以至少部分地封装开关器件，特别采取构架的形式。如果开关设备设计为例如带有与电枢相互作用的磁体构架的继电器的形式，其作用在开关器件的接触元件，例如可将印刷电路板以类构架方式设置在继电器磁体构架的周围，结果对于待提供的辅助电子电路来说可以良好地使用空间。

根据本发明的另一个特征，为了实现印刷电路板的上述类构架特征，例如可以将印刷电路板以包含多个弯曲区域的方式设计并放置。此外，印刷电路板可以包含至少一个弯曲区域，其中印刷电路板弯曲到至少大约90度的弯曲角。

根据本发明的一个实施例，开关设备设计成机电开关设备，开关器件特别包括继电器。

根据本发明，继电器包括作为开关机械装置的一部分的线圈和带有磁心和同轴线圈和轭的磁体构架，印刷电路板至少部分地在开关设备的外壳和磁体构架之间延伸。这种设计能使例如在外壳的下侧提供的线圈的工作电压布线经过开关设备的外壳和磁体构架中间的磁体构架，例如这样可以将电子部件放置在磁体构架上。结果，能在电子部件可获得足够空间的开关设备的外壳内的区域提供电子部件，在印刷电路板的辅助下能够将工作电压的供给布线甚至通过外壳内的狭窄区域。

此外根据本发明，继电器配备磁体构架和与磁体构架的磁面相互作用并作用在接触元件上的电枢，继电器进一步配备耦合器件，电枢通过该耦合器件作用在接触元件上。因此对于印刷电路板形成供应以至少部分地封闭耦合设备，特别地以类构架形式。从而可以在耦合器件上提供该部件，在印刷电路板的辅助下将工作电压的供给布线通过磁体构架的两侧并且与磁体构架下面的工作电压连接。

在附属权利要求中包含了本发明更多的优势结构和进步。

附图说明

下文参照说明了本发明的实施例的附图更详细地描述本发明。在图中：

图1是根据本发明的一个实施例的开关设备的透视示意图。

图2是根据图1所示的实施例的开关设备的另一个透视示意图。

图3是根据图1和2中示出的实施例的开关设备的继电器和连接组件的透视详图。

图4是根据图1和2中示出的实施例的开关设备的继电器和连接组件的分解图。

图5是根据本发明的在开关设备中提供的带有挠性印刷电路板的连接组件的实施例的详图。

图6是根据本发明的挠性印刷电路板实施例的截面图。

具体实施方式

下面参照图1-4更详细描述带有继电器2的机电开关设备1的设计和工作。根据本发明，继电器2是开关设备1的示例性实施例，带有用于在开关设备1中实施辅助电子电路5的连接组件3。然而，原则上，本发明也可以应用于开关设备1的其他实施例。

除了图1和2，图3和4更大程度地详细说明了继电器2的开关构架，而图1和2从不同的透视角度示出了整个开关设备1。

开关设备1包括开关器件，在本例中，其采用继电器2的形式。继电器2安装在基座单元4中。线圈11(图4)的第一终端引脚21和22延伸穿过基座单元4。继电器2的磁体构架包括带有线圈11的线圈架12。磁心14穿过线圈架12，与沿着线圈架12的外部延伸的轭13优选地整体连接。沿轭13布线的是耦合器件61，其传输电枢15的活动给代表继电器2的开关接触元件的弹片接触器52。在轭13的自由端的区域中，轭13配备带有远离磁心14延伸的增厚区域的突出部分17。这会引起增大的电极面16，该电极面和电枢15一起形成工作气隙，其中用它增大的顶截面，电枢15覆盖电极面16。电枢15安置在磁心14的末端并且从线圈架12伸出。为了此目的进一步提供的是电枢弹片18，其在电枢15的较低区域内朝磁心14的方向相对磁体构架挤压电枢15。因此，电枢弹片18在突出接线片上横向地固紧在线圈架12上，这样将电枢弹片18固定到线圈架12上。

如图1和2中显而易见地，耦合器件61利用它的类构架切口63与电枢15的顶部分接合。进一步，在耦合器件61中形成类构架开口64，此外，为了在轴向沿基座单元4引导它，在耦合器件61的任一侧上提供横向引导构件62。在耦合器件61的轴向进一步提供与弹片接触器52接合以驱动后者的延伸部65。电枢15在一个端面支撑在线圈架12的肩部上，另一个末端面与耦合器件61的切口63接合，以便当电枢15向磁极面16移动时，通过耦合器件61驱动弹片接触器52。

图1到4示出的继电器是带有弹片接触器52形式的传输接触器、常关接触器53和常开接触器51的双电极继电器，后两者接触器用作弹片接触器52的匹配接触部件。当电枢15对磁极面16施加压力时，常开接触器51与弹片接触器52接触。在每个情况下相互连接的两个终端引脚25、26、27提供给每一个接触器51、52、53，一对终端引脚25提供给常关接触器53，一对终端引脚26提供给传输接触器52及一对终端引脚27提供给常开接触器51。因此，每一对中的终端引脚25、26、27相互连接。

采取外壳盖7形式的外壳覆盖继电器2，包括基座单元4，在其内容纳所述的开关机构。

除了用于实现继电器2的开关装置的所述电子部件外，在开关设备1中在连接组件3上提供辅助电子电路5。在本情况下指示为辅助电子电路5的是作为继电器2的辅助电子电路，其作为建立开关装置的真实继电器2的辅助，可以安装在开关设备1中并且通过开关设备1的终端供电。在一个实施例中，关于开关装置和负载电路的驱动，此类辅助电子电路5不发挥任何与开关操作相关的基本功能，而是发挥辅助功能，比如显示或保护功能。

在图1和2示出的实施例中，辅助电子电路5采取电子显示电路的形式。其包括与串联电阻器32相互连接的发光二极管(LED)33和34。连接组件3包含印刷电路板31，其上设置采取LED33、34和串联电阻器32的形式的部件。因此，印刷电路板用于LED 33、34与串联电阻器32的连接，也用于从线圈架12的下侧提供工作电压给这些部件。在本实施例中，印刷电路板31以在开关设备1中的多个挠性印刷电路板的形式实现。

图6显示了印刷电路板31的实施例的截面图，根据图1到4它可以用于安装。印刷电路板31包括带有比如采取塑胶材料薄膜的形式并且形成印刷电路板31的外侧的两个外部绝缘材料层81和85的分层组件。在外部绝缘材料层81和85中间设置金属层83，特别是铜层。其用作放置在印刷电路板31上的电子部件的连接和供给工作电压。为了将印刷电路板31表面上的电子部件与金属层83连接，在印刷电路板31中提供对于金属层83的通孔，图6中未示出，例如采取焊盘的形式。根据图6示出的实施例印刷电路板31根据如图6所示的实施例的印刷电路板31也配备两个粘性层82和84，外部绝缘层81和85通过其连接到金属层83。根据图6的印刷电路板31的分层组件具有例如大约0.15mm的厚度。特别地，它有易弯曲的性质，这样它可以沿纵向86弯曲180度的角度，坚持例如至少1mm的弯曲半径。

特别从图3和4可以明显地看出，为了将外部工作电压供给线圈11的绕组(windings)，提供第一终端引脚21和22以连接线圈11。分别相对于第一终端引脚21和22的外侧，在继电器3上进一步提供第二终端引脚23。第二终端引脚23用作图3所示的印刷电路板的连接。图3和4只显示了连接到第一终端引脚21的第二终端引脚23中的一个。相对地，在组件的后部上提供另一个连接到第一终端引脚22的第二终端引脚23，但图3和4中不可见。例如当制造开关设备1时，第二终端引脚23向后弯曲进入图3和4示出的位置，这样它们指向磁体构架的纵向。在与第二终端引脚23连接点上，以将金属层83结合，特别是焊接，到第二终端引脚23的方式露出(expose)印刷电路板31。因此将印刷电路板31设置在第二终端引脚23的内侧面上。以这种方式，将印刷电路板连接到线圈11的工作电压供应，在本实施例中将第一终端引脚21和第二终端引脚23配置为共用部件。在任一面上的用于连接到第二终端引脚23的是印刷电路板31的印刷电路板末端39，将其与上述适当的方式设计。

然后，在第一终端引脚21和22接收到工作电压时，为了指示给操作者在继电器3上出现工作电压，根据极性，单级LED 33或34中之一会变亮。因此串联电阻器32用作LED 33和34的电流限制。

图5显示了根据本发明在开关设备1中提供的带有辅助电子电路6的连接组件3的另一个实施例的详图。根据辅助电子电路6采取保护电路的形式，在第一个变形中提供给直流开关设备(DC应用)的是续流(free-wheeling)二极管43，在DC保护电路中其用作防止在开关设备1的线圈11上出现非允许的高水平的任何电压。此外，可以提供LED 44以指示工作电压，例如将LED 44连接到串联电阻器41。在第二个变形中，辅助电子电路6采取保护电路或显示电路的形式用于交流开关设备(AC应用)，因此提供整流二极管42并将其设置在印刷电路板31上。整流二极管42用于调整交流电，且例如可以经过串联电阻器41给LED 44供电以指示工作电压。可以作为保护电路的另一个示例是RC元件，图5中未示出。特别地，这种RC元件用作防止在线圈处出现任何非允许高水平的电压。

特别地如图1和2中所示，在开关设备1的外壳盖7和继电器2的磁体构架之间安放印刷电路板31，印刷电路板31特别以类构架形式在三个子区域71、72、73中封闭耦合器件61。从继电器2的磁铁构架的纵向75(图3)观察，在电枢15和接触元件52之间设置印刷电路板31。因此，其沿相对于磁体构架的纵向75的横向方向从线圈架12的下侧延伸到磁体构架的顶部，因此至少可以部分地对横向子区域71和72上的外壳盖施加压力。外部绝缘材料层81和85为据此的尺寸和设计以使存在相对于外壳盖7的内部所需的介电强度。

在横向子区域71和72中，印刷电路板31在继电器2和外壳盖7之间相对于磁体构架的纵向75横向地延伸，及在子区域73中，印刷电路板31平行于继电器2的顶部和耦合器件61的横面、也相对于纵向75横向地延伸。从而，将印刷电路板31设置在继电器2和外壳盖7之间，并且以类构架方式封闭继电器2。

在本情况中引导元件(guide member)便利地粘贴于外壳盖7的内壁，当外壳盖7配合时将印刷电路板31插入其中，其用作方位上正确定位。为了清楚，在图中没有示出这些引导元件。

特别地如图4所示，印刷电路板31包括多个弯曲区域35到38，印刷电路板31配备两个弯曲在大约90度角的弯曲区域35和36。在PCB末端39，将印刷电路板31连接到位于基座单元4(图1和2)内的第二终端引脚23，并由开关设备1的外壳盖7依次封装。从而，在基座单元4的内部印刷电路板31连接到第二终端引脚23和在基座单元4的外部在每一侧配备弯曲区域37和38，在每种情况下，印刷电路板31紧密地接近外壳盖7。从而供给设置在挠性印刷电路板31上的部件的工作电压，对于开关器件2的横向子区域71、72中磁体构架的侧面占据相对小的空间，使得极紧密地设计开关设备1。辅助电子电路5和6的部件32-34(图3)和41-44(图5)由印刷电路板31保持在适当的位置并且经过后者直接供给工作电压，不需要额外的导线馈送工作电压。结果，开关设备1的空间需求全面减少。

可以将辅助电子电路5和6优选地设计为模块组件，例如在显示电路的情形下的LED模块。可以将此类模块组件预制并作为模块以简单的方式安装在开关设备1中。

Claims (18)

1.开关设备，开关设备带有：配备由开关装置作用的接触元件的开关器件、至少一个连接到开关器件的电子部件、和连接到开关器件和电子部件的连接组件，该连接组件用于通过上面设置有所述电子部件的印刷电路板将所述电子部件连接到开关器件，

该连接组件的印刷电路板永久安装在开关设备中，其特征在于，

-以在印刷电路板的至少一个区域中形成弯曲的方式设计并设置该印刷电路板，

-所述电子部件是开关设备的保护电路或显示电路的部分，

-所述开关器件包括继电器，其中所述继电器包括磁体构架和电枢，该电枢与磁体构架的磁极面相互作用并作用于接触元件，继电器进一步配备耦合器件，电枢经由该耦合器件作用于接触元件，印刷电路板以类构架方式至少部分地封装耦合器件，以及

-当从磁体构架的纵向观察时，在所述电枢和继电器的接触元件之间设置所述印刷电路板。

2.根据权利要求1的开关设备，其中将印刷电路板挠性设计。

3.根据权利要求1或2的开关设备，其中开关设备包括内部设置开关器件和连接组件的外壳，印刷电路板在开关器件和外壳中间至少部分的子区域延伸。

4.根据权利要求3的开关设备，其中印刷电路板至少部分地靠在外壳上。

5.根据权利要求1或2的开关设备，其中印刷电路板至少部分地封闭开关器件。

6.根据权利要求5的开关设备，其中印刷电路板采取构架的形式至少部分地封闭开关器件。

7.根据权利要求1或2的开关设备，其中将印刷电路板以印刷电路板包含多个弯曲区域的方式设计并设置。

8.根据权利要求1或2的开关设备，其中将印刷电路板以印刷电路板包含至少一个弯曲区域的方式设计并设置，在印刷电路板上的该弯曲区域弯曲至少大约90度的角度。

9.根据权利要求1或2的开关设备，其中将开关器件设置在由开关设备的外壳封闭的基座单元中，印刷电路板连接到基座单元上的开关器件并且延伸过基座单元。

10.根据权利要求9的开关设备，其中印刷电路板在基座单元外侧配备有弯曲区域，在该弯曲区域处，印刷电路板紧密接近外壳。

11.根据权利要求1或2的开关设备，其中印刷电路板包括带有两个外部绝缘材料层的分层组件，并且在这两个外部绝缘材料层中间有金属层。

12.根据权利要求11的开关设备，其中所述金属层是铜层。

13.根据权利要求1或2的开关设备，其中继电器包含作为开关装置的部分的线圈，印刷电路板连接到该线圈。

14.根据权利要求12中的开关设备，其中为了线圈的外部连接在开关器件上提供第一终端引脚，为了印刷电路板的连接在开关器件上提供第二终端引脚，将第一和第二终端引脚相互连接。

15.根据权利要求14中的开关设备，其中第一和第二终端引脚配置为共用部件。

16.根据权利要求1或2的开关设备，其中继电器包含作为开关装置的部分的线圈，印刷电路板连接到线圈的两个终端引脚，电子部件与线圈并联。

17.根据权利要求1或2的开关设备，其中继电器包含作为开关装置的部分的线圈，并且继电器包含带有轭(13)和与线圈共轴的磁心的磁体构架，印刷电路板至少部分地在开关设备的外壳和磁体构架之间延伸。

18.根据权利要求1或2所述的开关设备，其中继电器配备磁体构架并且将印刷电路板设置为沿相对于磁体构架纵向的横向延伸。

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