專利名稱：雙穩(wěn)態(tài)高功率小型繼電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及雙穩(wěn)態(tài)高功率小型繼電器，其包括由絕緣材料制成的外殼，外殼具有第一外殼室，其中具有兩個電流棒和一個觸點彈簧的単相觸點組件被設置成，觸點彈簧的一個引線末端(leg end)被永久地/固定地連接至電流棒中的ー個，而另一自由引線末端承載至少一個移動觸點，其用作位于第二電流棒上的至少ー個固定觸點，其中在第二外殼室中設置具有可樞軸旋轉的電樞的雙穩(wěn)態(tài)磁性致動器組件，通過位于外殼中的驅動裝置移動觸點彈簧，從而通過電流棒閉合或斷開電路。
背景技術：
例如，由DElO 2007 011 328 Al已知這種普通小型繼電器。在該繼電器中，將致動器組件設置在用于觸點組件的外殼室上的外殼室內，而兩個外殼室具有不同的尺寸。因此，需要拉長的觸點彈簧。致動器具有所謂的H電樞，其包括兩個并聯(lián)的軟鐵電樞板，其間 磁性夾緊永磁體，以便ー極指向一個電樞，而另ー極指向另ー電樞。H電樞由致動器的外殼室中的樞軸螺栓支持，其取決于具有可變極性的螺線管線圈的激勵脈沖而在指向磁路的交互的兩個軛構件的兩段之間樞軸旋轉。螺栓軸承導致摩擦。H電樞具有徑向突出臂，其達到被全部拉長的觸點彈簧之下，因而移動觸點彈簧。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于該問題，從而開發(fā)ー種具有在100A或更大范圍內的轉換功率的雙穩(wěn)態(tài)電小型繼電器，其易于制造，易適于使用和消耗僅少量轉換能量的指定條件。通過權利要求I的特征解決了該問題。通過附加權利要求給出有利的進ー步開發(fā)和實施例。由于其模塊結構，所以根據(jù)本發(fā)明的繼電器可以被配置地非?？勺?，從而滿足非常不同的安裝要求。簡單和容易地自動操作的構件，以及適當分為致動器組件和觸點組件降低了生產成本。其他優(yōu)點為高功率的小安裝空間，以及使用相同的組件時的最小化安裝高度或安裝寬度的選項。該繼電器使得能夠有高轉換頻率，并且通過低觸點振動、非常低的觸點電阻、小內部功率消耗、小轉換能量、長壽命以及短路情況下的快速觸點斷開而區(qū)別其自身。


一旦閱讀下文實施例的例子的詳細說明，就將明白本發(fā)明。在附圖中圖I示出移除絕緣材料外殼的雙穩(wěn)態(tài)繼電器；圖2示出被拆為組件的圖I的繼電器；圖3示出致動器組件的分解圖；圖4示出處于裝配條件的圖3的致動器組件；圖5示出觸點組件的構件的分解圖6示出處于裝配條件的圖5的組件；圖7示出移除外殼帽件的繼電器版本；圖8示出移除外殼帽件的繼電器第二版本；圖9示出移除外殼帽件的繼電器第三版本；以及圖10示意性示出根據(jù)本發(fā)明的繼電器的設計版本。
具體實施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明的移除絕緣材料外殼的雙穩(wěn)態(tài)繼電器的第一實施例。絕緣材料外殼包括正方形外殼底部部分I和正方形外殼帽件2，其彼此之間封入致動器組件3和鄰近致動器組件3定位的觸點組件4。隔板5將外殼底部部分I分為兩個大致同尺寸 的外殼室la、lb。一個外殼室Ia通過和在絕緣材料外殼中未不出的用于該目的的內部外殼輪廓/邊界線形成封閉體而容納致動器組件3，另一室Ib通過和該輪廓/邊界線形成封閉體而容納觸點組件4。致動器組件3通過達到室la、Ib上的驅動裝置而致動觸點組件4。通過閉合絕緣材料外殼，僅引出三個接線插腳7用于控制致動器以及用于轉換用電設備電流的兩個電流棒8a、8b，能夠取決于繼電器的用途配置其末端。例如，繼電器可以是智能電子電能表的構件。圖2示出繼電器的相同布置，絕緣材料外殼還是被移除，為了細節(jié)的更佳可見度，示出致動器組件3、觸點組件4和驅動裝置彼此分離。在所示的繼電器版本中，驅動裝置被布置/確立為被支持在絕緣材料外殼中的可旋轉雙臂搖桿元件6?？?被提供在外殼底部部分I中的外殼室la、lb的隔板5的水平中心，從而支持搖桿元件6。通過使用夾具臂6a，搖桿元件6夾起致動器組件3的搖桿電樞11的力施加部件10，通過使用另ー個夾具臂6b，夾起觸點組件4的觸點彈簧13的力施加部件12。兩個夾具臂6a、6b長度相等，所以有相同的受カ比(force-warratio)。但是也可能有其他杠桿比率。在圖3中，詳細示出致動器組件3的分解圖。U形軛14是這樣ー個零件，其兩個軛腿都從軟鐵板標記/銘刻(stamped)并且彎曲。在軛14的中心部分布置扁平永磁體15，其承載軟鐵中心腿16。所以形成E形磁芯。在外部軛腿上，存在由絕緣主體18支持的単獨可控激勵線圈17。激勵線圈17的絕緣主體18被ー個或幾個片鉸鏈19連接，因此能夠將其在ー個運行中纏繞，同時帶出內部線末端。內部線末端被焊接至三個接線插腳7中的ー個，夕卜部線末端被單獨焊接至另兩個接線插腳7。在中心腿16上刀刃安裝稍微V形搖桿電樞11。該電樞支持摩擦カ很小，因此僅需要少量控制功率。非常扁平的永磁體15的磁力足以支持全部四個磁構件14、15、16和11，而不需要除了絕緣主體18的搖桿電樞11的橫向引導器之外的任何其他緊固裝置。在搖桿電樞11的一翼上，安裝或形成雙臂搖桿元件6的夾具臂6a的力施加部件10。取決于搖桿電樞11的轉換位置，繼電器通過兩個電流棒8a、8b閉合或斷開負載電路。在圖4中，再次示出處于裝配條件的致動器組件3，對所有其他附圖中的相同功能構件使用相同的參考符號。能夠看出致動器組件3的特別扁平設計和少量構件。 在優(yōu)選版本中，通過接線插腳7控制致動器組件3，以便將搖桿電樞11從ー個轉換位置轉換為其他通過在搖桿電樞11上關閉的并聯(lián)磁路的永磁保持通量(holding flux),其整流/轉換(commutate)電磁控制通量，電磁控制通量由在與進入承載未激勵的激勵線圈I 7的其他并聯(lián)磁路的永磁保持通量的相反的方向的該磁路的激勵線圈17產生。為了轉換，始終驅動處于具有搖桿電樞11的被吸引電樞翼的磁路中的激勵線圈17。這降低了驅動功率。圖5示出觸點組件版本的分解圖。示出以U形彎曲的觸點彈簧13的三個板。不同長度的三個板僅在其末端彼此機械和電連接。較短U腿通過其末端附接至一個電流棒8a，較長的末端承載與另一電流棒8b上的固定觸點21交互作用的可移動觸點20。通過在上部和下部觸點彈簧板的自由端形成，存在用作驅動裝置的施加點/作用點的切出柔性舌形式的力施加部件12。未詳細示出的電流棒8a、8b的形狀元件嚙合外殼底部部分I的外殼室Ib中的相應形狀元件，從而構成形成封閉體。另外，電流棒8a、8b的兩端被配置成能夠連接導體。在圖6中，再次示出處于裝配條件的觸點組件4。雖然設計長度短以及所要求的電流載流能力高，但是觸點彈簧13的U形狀允許實現(xiàn)對致動器良好調試的受カ特性。該需求由觸點彈簧13的多層結構支持，同時其有利于熱清除、制造公差的長度補償、板的熱膨 脹的長度補償以及接觸彈簧13的弾性，只要在U彎曲區(qū)域中，單板以自對準方式散開(fanout)。也能夠提供單板具有不同的彈簧和傳導特性。由于觸點彈簧13的U形狀，電流以相反方向流經U腿的彼此平行的觸點彈簧段，以便在短路電流的情況下，通過作用在觸點彈簧13上的電動カ而有利地斷開低繼電器處的觸點20、21。圖7示出繼電器的另一版本。除了裝上外殼帽件2之外，繼電器已被裝配?；窘Y構對應于圖I的基礎版本。但是通過圖1、2、5和6應明白，觸點組件4的版本由在觸點彈簧13上具有兩個觸點20以及在電流棒8b上具有兩個固定觸點21代表。如果每個轉換極都有兩個觸點，觸點20、21之間的過渡電阻則被減半，這對加熱、內部功率消耗和觸點系統(tǒng)的服務壽命有積極效果。多層觸點彈簧13被在其觸點承載端切槽，以便兩個可移動觸點20每個都在其自身柔性移動，能夠補償對固定觸點20的任何制造公差。此外，振動傾向(chatter liability)、因此觸點燃耗減小。與圖I中的尺寸相比,兩個外殼室la、lb的尺寸未改變。在隔板5的水平的可旋轉軸承9中，支持作為驅動裝置的雙臂搖桿元件6。在圖8中示出另ー繼電器版本。該版本具有彎曲U形的長延長三板觸點彈簧13，其被沿較長長度縱向切槽，從而形成兩個彈簧臂。板再次在兩端彼此相連。觸點彈簧13的較短U腿在其一端被安裝至電流棒8a，觸點彈簧13的較長U腿在其彈簧臂的每一端都承載可移動觸點20。可移動觸點20與被附接至第二電流棒8b的固定觸點21交互作用。與上述觸點組件相比，觸點20、21處于另一轉換側，其遠離U彎曲。因為該原因，承載固定觸點21的電流棒8b在用于觸點組件4的外殼室Ib中偏移。在所示的觸點20、21的閉合位置中，電流通過第一電流棒8a、觸點彈簧13的較短U腿、觸點彈簧13的U彎曲區(qū)域、觸點彈簧13的較長U腿、觸點20、21至第二電流棒Sb。雖然觸點彈簧13的設計長度短并且所要求的電流載流能力高，但是觸點彈簧13的U形狀允許實現(xiàn)對致動器良好調試的受カ特性。該需求由觸點彈簧13的多層結構支持，其中其有利于熱清除以及接觸彈簧13的弾性，以便由于其不同長度在U彎曲區(qū)域中觸點彈簧13的單板散開。本文中，也能夠單板也可以具有不同弾性和傳導特性。由于觸點彈簧13的U形狀，電流以相反方向流經U腿的彼此平行的觸點彈簧段。在觸點20、21的閉合位置，當高電流流動時，除了接觸力，還通過作用在觸點彈簧13上的發(fā)生的電動カ而將觸點20、21有利地壓到彼此之上。雙臂搖桿元件6再次用于通過致動器組件3操作觸點彈簧13。在圖1、2、7和8中描述這樣的繼電器版本，其中致動器組件3和觸點組件4被布置在絕緣材料外殼中的ー個平面中，也就是在外殼底部部分I的外殼室la、lb中并排布置，而圖9示出另ー繼電器版本，其中致動器組件3被設置在絕緣材料外殼I中的觸點組件4之上。與上述組件相比，組件3、4自身基本具有相同的結構和相同的尺寸。但是在該例子中，電流棒8a、8b被以直角導出絕緣材料外殼。同樣地，外殼室22a、22b也具有相同尺寸?，F(xiàn)在絕緣材料外殼22橫截面不再是正方形，而是矩形，未詳細示出的外殼帽件是L形狀。絕緣材料外殼的高是具有正方形橫截面的絕緣材料外殼的兩倍，因此寬為其一半。觸點組件4被插入下部外殼室22b。致動器組件3被插入上部外殼室22a。驅動裝置包括滑片23，其在窄側由外殼底部部分22b的輪廓引導?；?3在兩側上具有夾具臂23a、23b，其夾起致動器組件3的搖桿電樞11的第一力施加部件10，以及觸點4的觸點彈簧13的第二力施加部件12。進ー步具體特征在于，每個激勵線圈17都引向ー對接線插腳7。圖10 (a)至10 (e)所示的組件僅示意性示出繼電器結構的ー些版本，其中在圖 10 (a)至10 (d)中，每種情況下，都在絕緣材料外殼中的ー個平面中并排設置致動器組件3的外殼室Ia以及觸點組件4的外殼室lb，但是對圖10 (e)，其處于彼此之上的兩個平面中。在該例子中，所有版本的電流棒8a、8b都被彼此平行地引出。由于緊湊設計，優(yōu)選圖10(a)和10 (e)的繼電器布置。然而，如果安裝條件不允許另ー選項，能夠易于使用圖10 (b)至10(d)的繼電器版本。取決于單獨版本的需要，搖桿、滑片、杠桿、銷等可以被用作驅動裝置，并且電流棒8a、8b可以是扁平的，邊緣凸起，彼此平行或成一定角度。對于具體應用情況，繼電器可以被制成具有一個致動器組件以及不止ー個觸點組件。例如，按照圖10 Ce),可以配置具有位于彼此之上的兩個觸點組件的繼電器，或者按照圖10(a)，可以配置具有位于致動器組件兩側上的觸點組件的繼電器。例如，致動器組件可以致動接觸(make)接觸組件和斷開接觸組件。同樣地，可以配置轉換觸點組件，即在觸點彈簧的兩側上，存在每個都與固定觸點交互作用的可移動觸點。在該情況下，三個電流棒導出絕緣材料外売。名稱表I正方形外殼底部部分Ia致動器組件的外殼室Ib觸點組件的外殼室2正方形外殼帽件3致動器組件4觸點組件5 隔板6 作為驅動裝置的雙臂搖桿元件6a夾具臂6b夾具臂7 接線插腳8a 電流棒8b具有固定觸點的電流棒9 外殼底部部分中的可旋轉軸承
10搖桿電樞處的力施加部件11搖桿電樞12觸點彈簧處的力施加部件13觸點彈簧14U形軟鐵軛15永磁體16中心腿17激勵線圈·18絕緣主體19片鉸鏈20可移動觸點21固定觸點22矩形外殼底部部分22a致動器組件的上部外殼室22b觸點組件的下部外殼室23作為驅動裝置的滑片23a滑片處的上部夾具臂23b滑片處的下部夾具臂
權利要求
1.一種雙穩(wěn)態(tài)高功率小型繼電器，其包括由絕緣材料制成的外殼，所述外殼具有第一外殼室，其中布置包括兩個電流棒和ー個觸點彈簧的單相觸點組件，所述觸點彈簧的ー個引線末端被永久地連接至ー個所述電流棒，而另ー自由引線末端承載至少一個移動觸點，其用作位于所述第二電流棒上的至少ー個固定觸點，其中在第二外殼室中設置具有可樞軸旋轉的電樞的雙穩(wěn)態(tài)磁性致動器組件，以便通過位于所述外殼中的驅動裝置移動所述觸點彈簧以便通過所述電流棒閉合或斷開電路，其特征在于，所述觸點組件(4)和所述致動器組件(3)位于所述絕緣材料外殼中的ー個或兩個平面中，所述觸點組件(4)具有多層觸點彈簧(13)，其U形彎曲形成使用電動カ的電流回路，并且所述致動器組件(3)具有單件的U形軛(14)，其每個軛腿和軛中心腿(16)都具有至少ー個激勵線圈(17)，其由扁平永磁體承載，支持形成稍微V形狀的搖桿電樞(11)。
2.根據(jù)權利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，在所述觸點組件(4)和所述致動器組件(3)的所述絕緣材料外殼中提供的所述兩個外殼室(la、Ib ;22a、22b)在長度、寬度和高度上具有相同基礎尺寸。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，所述致動器組件(3)的所述外殼室(22a)被設置在所述絕緣材料外殼中的所述觸點組件(4)的所述外殼室(22b)之上的平面中，并且所述驅動裝置被建立為滑片(23)，其由所述致動器組件(3)的搖桿電樞(11)致動，并且被在所述絕緣材料外殼內通過兩個外殼室(22a、22b )平移引導，所述驅動裝置移動所述觸點彈簧(13)的所述自由端。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，所述致動器組件(3)的所述外殼室(Ia)被設置成在所述絕緣材料外殼中橫向鄰近所述觸點組件(4)的所述外殼室(lb)，并且所述驅動裝置被建立為雙臂搖桿元件(6)，其由搖桿電樞(11)致動，并且被支持在所述絕緣材料外殼中，所述搖桿元件(6)移動所述觸點彈簧(13)的所述自由端。
5.根據(jù)權利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，所述多層觸點彈簧(13)在其自由長度的至少一部分上被縱向切槽，從而形成兩個彈簧臂，并且每個彈簧臂都在所述末端承載用于相應固定觸點(21)的可移動觸點片(20)。
6.根據(jù)權利要求I或5所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，所述觸點彈簧板在其U彎曲區(qū)域中散開。
7.根據(jù)權利要求1、5或6所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，與更高電流載流能力的至少ー種其他觸點彈簧板相比，至少ー個觸點彈簧板具有更高的弾性屬性。
8.根據(jù)上述權利要求任一項所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，所述至少ー個可移動觸點(20)位于所述觸點彈簧(13)的所述觸點彈簧末端的內側或外側上，并且所述電流棒(8b )被以其至少ー個相應固定觸點(21)支持，所述相應固定觸點(21)相應地分配在所述觸點組件(4)的外殼室(lb，22b)中。
9.根據(jù)權利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，施加直流電壓脈沖以轉換在所述搖桿電樞(11)上關閉的磁支路中的所述激勵線圈(17)，以便在該磁支路中可產生與所述永磁通量相反的電磁位移通量。
10.根據(jù)權利要求I所述的雙穩(wěn)態(tài)小型繼電器，其特征在于，除了位于所述致動器組件(3)的兩個軛腿上的所述激勵線圈(17)，另ー激勵線圈位于所述軛腿上，所述搖桿電樞必須向其該側施加更高的轉換力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙穩(wěn)態(tài)高功率小型繼電器，其包括絕緣材料外殼，所述外殼具有第一外殼室(1b)，其中布置具有兩個電流棒(8a，8b)和一個觸點彈簧(13)的單相觸點組件/模塊(4)，所述觸點彈簧(13)的一個引線末端被/固定地永久地連接至一個所述電流棒(8a)，而另一自由引線末端承載至少一個移動觸點(20)，其用作位于所述第二電流棒(8b)上的至少一個固定觸點(21)，其中在第二外殼室(1a)中設置布置具有可樞軸旋轉的電樞(11)的雙穩(wěn)態(tài)磁性致動器組件(3)，所述電樞通過設置在外殼中的輸出裝置(6，23)反映觸點彈簧(13)以便通過所述電流棒(8a，8b)閉合或斷開電路。根據(jù)本發(fā)明，所述觸點組件/模塊(4)和所述致動器組件/模塊(3)位于所述絕緣材料外殼中的一個或兩個平面中，所述觸點組件(4)包括多層觸點彈簧(13)，其U形彎曲形成電動力電流回路，而且所述致動器組件(3)包括單件/單片的U形軛(14)，其每個軛腿和軛中心腿(16)都具有至少一個激勵線圈(17)，其由扁平永磁體(15)支持，并且在其上安裝稍微V形狀的搖桿電樞(11)。
文檔編號H01H1/26GK102870180SQ201180020308
公開日2013年1月9日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2010年4月21日
發(fā)明者J·加斯曼, S·施尼特爾, M·赫爾曼, M·庫爾克 申請人:約翰遜電動德累斯頓有限公司