專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的線圈的裝置。
背景技術(shù)：
電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備通常用于控制電路中的電流流動(dòng)。電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備是可控制的，以在閉合和斷開(kāi)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換從而閉合和斷開(kāi)電源電路。電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備可以手動(dòng)或電控制。為了用電控制電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備，可以使用磁體以致動(dòng)可移動(dòng)的接觸元件以斷開(kāi)和閉合電源電路。
通常，可移動(dòng)接觸元件移動(dòng)至與固定接觸元件接合以閉合電源電路的，固定接觸元件電連接至電源。因此，當(dāng)可移動(dòng)接觸元件與固定接觸元件接合時(shí)電源電路閉合。用于致動(dòng)可移動(dòng)接觸元件的磁體由線圈通電,線圈由流經(jīng)線圈的電流通電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)目標(biāo)在于測(cè)量以減輕發(fā)生在驅(qū)動(dòng)電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)的線圈的開(kāi)關(guān)處的電損失。上述目標(biāo)通過(guò)用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求I的電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備線圈的裝置得以實(shí)現(xiàn)。第一開(kāi)關(guān)將始動(dòng)電流供給至線圈而第二開(kāi)關(guān)將保持電流供給至線圈。始動(dòng)電流是使線圈通電以使接觸元件進(jìn)行電路閉合移動(dòng)所需的電流，保持電流是使接觸元件停留在電路閉合位置所需的電流。第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)可響應(yīng)于流經(jīng)線圈的電流進(jìn)行控制。利用第一開(kāi)關(guān)提供始動(dòng)電流和利用第二開(kāi)關(guān)提供保持電流能夠隨著開(kāi)關(guān)處的熱耗散降低而減輕開(kāi)關(guān)處的電損失。根據(jù)另一實(shí)施例，第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)頻率方面是不同的是不同的。通常，由于始動(dòng)電流比保持電流具有更高的值，具有不同開(kāi)關(guān)頻率的開(kāi)關(guān)能夠有效操作開(kāi)關(guān)。根據(jù)另一實(shí)施例，其中，第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)是固態(tài)開(kāi)關(guān)。根據(jù)另一實(shí)施例，第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)互相并聯(lián)連接。并聯(lián)連接第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)能夠從電源獲得兩個(gè)不同的電流路徑。這能夠控制供給至線圈的始動(dòng)電流和保持電流。根據(jù)另一實(shí)施例，并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接至線圈。將并聯(lián)連接的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接至線圈能夠在兩個(gè)不同的電流路徑上供給始動(dòng)電流和保持電流。根據(jù)另一實(shí)施例，裝置還可以包括配置為響應(yīng)于流經(jīng)所述線圈的電流向第一開(kāi)關(guān)提供第一控制信號(hào)并向第二開(kāi)關(guān)提供第二控制信號(hào)的控制器。響應(yīng)于流經(jīng)線圈的電流的控制器可以向第一開(kāi)關(guān)提供第一控制信號(hào)并向第二開(kāi)關(guān)提供第二控制信號(hào)以分別控制開(kāi)關(guān)。根據(jù)另一實(shí)施例，第一控制信號(hào)供給至第一開(kāi)關(guān)以將始動(dòng)電流供給至線圈。響應(yīng)于流經(jīng)線圈的電流將第一控制信號(hào)供給至第一開(kāi)關(guān)，這能夠控制第一開(kāi)關(guān)以將始動(dòng)電流供給至線圈。
根據(jù)另一實(shí)施例，第一開(kāi)關(guān)適用于在接觸元件的電路閉合移動(dòng)期間保持接通狀態(tài)。第一開(kāi)關(guān)適用于在電路閉合移動(dòng)期間保持接通狀態(tài)能夠?qū)⑹紕?dòng)電流供給至線圈。根據(jù)另一實(shí)施例，第二控制信號(hào)供給至第二開(kāi)關(guān)以將保持電流供給至線圈。響應(yīng)于流經(jīng)線圈的電流將第二控制信號(hào)供給至第二開(kāi)關(guān)，這能夠控制第二開(kāi)關(guān)以將保持電流供給至線圈。根據(jù)另一實(shí)施例，第二開(kāi)關(guān)適用于響應(yīng)于第二控制信號(hào)進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)。響應(yīng)于第二控制信號(hào)進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)能夠減少供給至線圈的電流，從而將保持電流供給至線圈。根據(jù)另一實(shí)施例，其中，第二控制信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)。脈寬調(diào)制信號(hào)能夠使開(kāi)關(guān)響應(yīng)于對(duì)脈沖寬度進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)。
根據(jù)另一實(shí)施例，第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率小于第二開(kāi)關(guān)。提供始動(dòng)電流的第一開(kāi)關(guān)可以不要求進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)。因此，第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率可能低于第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率，這能夠減輕第一開(kāi)關(guān)處的電損失。根據(jù)另一實(shí)施例，其中，第一開(kāi)關(guān)是從由晶體管和IGBT構(gòu)成的組中選取的。由于始動(dòng)電流具有比保持電流更高的值，為晶體管或IGBT的第一開(kāi)關(guān)可以有效操作以提供始動(dòng)電流。根據(jù)另一實(shí)施例，第二開(kāi)關(guān)是M0SFET。由于MOSFET在高開(kāi)關(guān)頻率操作更有效，為MOSFET的第二開(kāi)關(guān)可以有效操作以供應(yīng)保持電流。另一實(shí)施例包括，包括根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的裝置的電池開(kāi)關(guān)設(shè)備。


下文參考附圖所示示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，其中圖Ia示出了根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施方式的電磁開(kāi)關(guān)裝置的載體，圖Ib示出了根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例的電磁系統(tǒng)和圖Ia的載體I的組裝，以及圖2是根據(jù)本文的實(shí)施例用于將始動(dòng)電流和保持電流供給至線圈的裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖描述了多個(gè)實(shí)施方式，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相似的參考標(biāo)號(hào)用于表示相似的部件。在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，闡述多個(gè)具體細(xì)節(jié)以便提供一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的徹底的理解。顯然，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)時(shí)，也可實(shí)踐這些實(shí)施例。參照?qǐng)Dla，示出了根據(jù)本文的實(shí)施方式的電磁開(kāi)關(guān)裝置的載體I。接觸元件3支撐在載體內(nèi)并且從電路斷開(kāi)位置可移動(dòng)到電路閉合位置，其中接觸元件3移動(dòng)至固定接觸部件并與所述固定接觸部件接觸，以進(jìn)入電路閉合位置。固定接觸部件可以連接到輸入電源。圖Ib為電磁系統(tǒng)和根據(jù)本文的一個(gè)實(shí)施例的圖Ia載體I的組裝。在圖Ib的示出的實(shí)例中，載體I包括垂直向上延伸的柱體7。電磁系統(tǒng)8支撐在柱體7上以致動(dòng)載體。在本實(shí)施方式中，圖中示意出的電磁系統(tǒng)8示出為包括電磁電樞9，13。然而，可用另一種方法設(shè)計(jì)電磁系統(tǒng)8，包括更少或更多的電磁電樞。通常地，電磁電樞9，13適于致動(dòng)載體I。電磁電樞9通過(guò)部件11接合柱體7以將電樞9移動(dòng)轉(zhuǎn)移到載體I。載體I進(jìn)一步將接觸元件3移動(dòng)到電路閉合位置中。在圖Ib的示出的實(shí)例中，電磁電樞9經(jīng)由部件11與柱體機(jī)械接合。然而，電磁電樞9可以利用其它已知的機(jī)械裝置而與柱體7接合。包括線圈17的另一個(gè)電磁電樞13也支撐在柱體7上。在圖Ib的示出的實(shí)例中示出了兩個(gè)線圈17。然而，在電磁電樞在一些實(shí)施例中可以?xún)H包括單個(gè)線圈17。線圈17可以通過(guò)供給由電源提供的電流而通電。在線圈17被通電時(shí)，將電磁電樞9吸引向電磁電樞13。該電樞9的移動(dòng)傳送到載體I和接觸元件3以便電路閉合運(yùn)動(dòng)。然而，在其它實(shí)施方式中，載體可以包括豎直向下延伸的柱體并且電磁電樞9以及電磁電樞13可以支撐在柱體上。在電路閉合運(yùn)動(dòng)中，接觸元件3被移動(dòng)以便與固定接觸元件相接觸。與固定接觸元件接觸的接觸元件3被稱(chēng)為處于電路閉合位置。用于接觸元件3的電路閉合運(yùn)動(dòng)的使線圈17通電所需要的電流在下文中稱(chēng)作為始動(dòng)電流(pick-up current)o 一旦接觸元件3被移動(dòng)到電路閉合位置處，用于使線圈17通電使得 接觸元件3保持在電路閉合位置處所需的電流稱(chēng)作保持電流(hold-on current)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于將始動(dòng)電流和保持電流供給至線圈的裝置18的示意圖。在圖2所示實(shí)例中，用于為線圈17通電的始動(dòng)電流通過(guò)使用開(kāi)關(guān)19供給至線圈17，而保持電流通過(guò)開(kāi)關(guān)21供給。開(kāi)關(guān)19可操作用于在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間將始動(dòng)電流供給至線圈17并且開(kāi)關(guān)21可操作用于將保持電流供給至線圈17以使圖Ia所示接觸元件3保持在電路閉合位置。例如，開(kāi)關(guān)19和開(kāi)關(guān)21可以是固體靜態(tài)開(kāi)關(guān)或者說(shuō)固態(tài)靜態(tài)開(kāi)關(guān)(solid state static switch)。還是參考圖2，控制器23配置為控制開(kāi)關(guān)19以在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間中將始動(dòng)電流供給至線圈17以及控制開(kāi)關(guān)21以將保持電流供給至線圈17以使圖I所示接觸元件3停留在電路閉合位置?？刂破?3響應(yīng)于在線圈17內(nèi)流動(dòng)的電流的控制開(kāi)關(guān)19和開(kāi)關(guān)21。在線圈17內(nèi)流動(dòng)的電流通過(guò)調(diào)整電路25供給至控制器23?？刂破?3可能是處理器、微控制器等。在實(shí)例中，調(diào)整電路25連接在將電流提供到線圈17的電路上的電阻器R27的A端。端電壓A由調(diào)整電路25調(diào)節(jié)并隨后供給至控制器23。控制器23響應(yīng)于調(diào)整電路25的輸出確定流過(guò)線圈17的電流。例如，在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間中，起動(dòng)電路供給至線圈17以為線圈17通電。在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間，開(kāi)關(guān)19開(kāi)啟以將始動(dòng)電流供給至線圈17?？刂破?3可以通過(guò)提供第一控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)19。一旦接觸元件3與固定接觸元件接觸，流經(jīng)線圈17的電流減少。流經(jīng)線圈17的電流減少可以由控制器23檢測(cè)。響應(yīng)于電流減少控制器23斷開(kāi)開(kāi)關(guān)19并開(kāi)啟開(kāi)關(guān)21。開(kāi)關(guān)21可以操作用于高頻率開(kāi)關(guān)，以將保持電流供給至線圈17。開(kāi)關(guān)21響應(yīng)于控制器23提供的第二控制信號(hào)-諸如PWM脈沖進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)，作出反應(yīng)。由開(kāi)關(guān)21進(jìn)行的高頻率開(kāi)關(guān)減少了流經(jīng)線圈17的電流，從而將保持電流供給至線圈17以使接觸元件3保持在電路閉合位置。使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)19、21將始動(dòng)電流和保持電流供給至線圈17分別減輕了開(kāi)關(guān)19、21處產(chǎn)生的電損失。開(kāi)關(guān)19可能是固體靜態(tài)開(kāi)關(guān)，選取為使其適用于攜帶高電流，并且開(kāi)關(guān)21可能是固體靜態(tài)開(kāi)關(guān)，選取為使其能夠進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)同時(shí)具有最少的開(kāi)關(guān)損失。第一開(kāi)關(guān)19的開(kāi)關(guān)頻率可能低于第二開(kāi)關(guān)21的開(kāi)關(guān)頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)19可能是諸如IGBT的晶體管，開(kāi)關(guān)21可能是MOSFET。IGBT能夠攜帶高的電流，并且MOSFET能夠進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)同時(shí)具有最少的開(kāi)關(guān)損失。由于開(kāi)關(guān)19適用于攜帯高電流并且開(kāi)關(guān)21適用于高頻率開(kāi)關(guān)同時(shí)具有最少的轉(zhuǎn)換損失，發(fā)生在開(kāi)關(guān)19、21處的電損失得以減輕，從而降低了開(kāi)關(guān)19、21處的熱耗散，這能夠消除使用體積較大的熱沉的必要，從而縮小了電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的尺寸。此外，由于產(chǎn)生的熱量降低，開(kāi)關(guān)19、21的使用壽命延長(zhǎng)。在一個(gè)可選實(shí)施例中，在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間中，開(kāi)關(guān)19可以開(kāi)啟以將始動(dòng)電流供給至線圈17，并且開(kāi)關(guān)21也可以開(kāi)啟以攜帶部分始動(dòng)電流。控制器23可以分別向第一開(kāi)關(guān)19和第二開(kāi)關(guān)21提供控制信號(hào)以在電路閉合運(yùn)動(dòng)期間中開(kāi)啟兩個(gè)開(kāi)關(guān)19、21，這能夠進(jìn)ー步減輕開(kāi)關(guān)19的電損失，從而降低開(kāi)關(guān)19產(chǎn)生的熱量。類(lèi)似地，為了使圖Ia所示的接觸元件3保留在電路閉合位置，開(kāi)關(guān)21可以開(kāi)啟以將保持電流供給至線圈17，并且開(kāi)關(guān)19也可以開(kāi)啟以攜帶部分保持電流。控制器23可以分 別向第一開(kāi)關(guān)19和第二開(kāi)關(guān)21提供控制信號(hào)開(kāi)啟兩個(gè)開(kāi)關(guān)19、21使接觸元件3保留在電路閉合位置，這能夠進(jìn)ー步減輕開(kāi)關(guān)21的電損失，從而降低開(kāi)關(guān)21產(chǎn)生的熱量。本文所述實(shí)施例能夠減輕發(fā)生在開(kāi)關(guān)處的電損失，從而降低開(kāi)關(guān)處的熱耗散。這能夠消除使用體積較大的熱沉的必要，從而縮小了電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的尺寸。此外，由于熱耗散降低，開(kāi)關(guān)的使用壽命得以延長(zhǎng)，這能夠形成有效開(kāi)關(guān)(switching)以便將始動(dòng)電流和保持電流供給至線圏。參看某些優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的同時(shí)，應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于那些具體的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，該公開(kāi)描述了實(shí)踐本發(fā)明的現(xiàn)有最佳方式，根據(jù)該公開(kāi)，在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，該領(lǐng)域中的技術(shù)人員進(jìn)行多個(gè)修改和變化。因此，本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求書(shū)表示，而非由上述描述表示。在權(quán)利要求書(shū)的等同的意義和范圍內(nèi)發(fā)生的所有變化、修改和變更應(yīng)視為在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的線圈(17)的裝置(18)，所述裝置(18)包括 將始動(dòng)電流供給至所述線圈(17)的第一開(kāi)關(guān)(19)， 將保持電流供給至所述線圈(17)的第二開(kāi)關(guān)(21)，以及 其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)和所述第二開(kāi)關(guān)(21)響應(yīng)于流經(jīng)所述線圈(17)的電流是可控制的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)和所述第二開(kāi)關(guān)(21)在開(kāi)關(guān)頻率方面是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)和所述第二開(kāi)關(guān)(21)是固態(tài)開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)和所述第二開(kāi)關(guān)(21)互相并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(18)，其中，并聯(lián)連接的所述第一開(kāi)關(guān)(19)和所述第二開(kāi)關(guān)(21)串聯(lián)連接至所述線圈(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，還包括配置為響應(yīng)于流經(jīng)所述線圈(17)的電流向所述第一開(kāi)關(guān)(19)提供第一控制信號(hào)并向所述第二開(kāi)關(guān)(21)提供第二控制信號(hào)的控制器(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置(18)，其中，所述第一控制信號(hào)提供給至所述第一開(kāi)關(guān)(19)以將所述始動(dòng)電流供給至所述線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)適用于在接觸元件(3)的電路閉合運(yùn)動(dòng)期間中處于接通狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第二控制信號(hào)供給至所述第二開(kāi)關(guān)(21)以將所述保持電流供給至所述線圈(17 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第二開(kāi)關(guān)(21)適于響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)進(jìn)行高頻率開(kāi)關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第二信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)的開(kāi)關(guān)頻率小于所述第二開(kāi)關(guān)(21)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)(19)從由晶體管和IGBT構(gòu)成的組中選取。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的裝置(18)，其中，所述第二開(kāi)關(guān)(21)是MOSFET。
15.一種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(18)的電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)電磁開(kāi)關(guān)設(shè)備的線圈(17)的裝置(18)，該裝置(18)包括將起動(dòng)電流供給至線圈(17)的第一開(kāi)關(guān)(19)、將保持電流供給至線圈(17)的第二開(kāi)關(guān)(21)，其中，第一開(kāi)關(guān)(19)和第二開(kāi)關(guān)(21)響應(yīng)于流經(jīng)所述線圈(17)的電流是可控制的。
文檔編號(hào)H01H47/04GK102754176SQ201080063401
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者文卡特拉馬尼·蘇布拉馬尼亞姆 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司