极化电磁继电器

                        技术领域

本发明涉及一种极化电磁继电器，其特点是平衡衔铁和弹簧装置开动 时，在两个固定接点之间进行旋转。

                        背景技术

具有位于其中心枢轴可摆动衔铁的极化电磁继电器已众所周知，例如， 美国专利No.4695813中所揭示的那样。这种已知的构造，包括一个安放在 跨度为两个互相连接极片的永久磁铁顶部的中心枢轴衔铁。在这种现有的 继电器中，把平衡衔铁连到一对活动接点弹簧上，而每个弹簧都由固定地 连接到壳体部分上的横向延伸的扭转臂构成。特别是，枢轴臂用作各个接 点弹簧的电连接，且与安装于壳体上的各端子相连接。

这种设计方案已经在继电器中得到实现，最适合于在包括相当低的负 载电流、例如电讯设备中应用。在这样的负载电流水平下，可以经过载流 弹簧件在活动接点和可动端子之间进行连接。但是，由于衔铁的枢轴运动， 必须把弹簧设计成有足够的可挠性，以便防止产生过大的扭力，并防止与 疲劳有关的失效发生。其结果是，必须把连接的弹簧件设计成为有相当小 的截面积，这就限制了其电流传输容量。这意味着，现有继电器的扭轴臂 不可能传送动力电流，象在自动的或通常的应用中出现的动力电流；另外， 所述的枢轴臂减小了因永久磁铁施加于衔铁上的吸引力而引起的接触力。

                        发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种能传输较高水平稳态电流的，例如 超过30安培的极化电磁闩锁继电器。

本发明的进一步的目的在于，提供一种具有平衡衔铁的极化电磁继电 器，其中以这样的方式设计衔铁轴承，即使得在严重的冲击条件下，以及 在磁化的过程中，可以防止过大的衔铁移动。

本发明的更进一步的目的在于，提供一种极化电磁继电器，其中把接 点弹簧和轴承功能与用于活动接点的负载电流传导功能分开，以便提供平 衡衔铁设计的优越的抗冲击特性，和用于提供所需要的接触力的最佳弹簧 特性，同时把由于分开导电元件而产生的扭力降低到最小限度。

本发明的另一个目的在于，提供一种具有平衡衔铁和弹簧装置的极化 继电器，其中把该平衡衔铁支承在绕线管上，而不需要另外的枢轴臂，因 而零件数少、相对于线圈、永久磁铁和极片而言衔铁的装配工序简单，并 且调整精确。

本发明的又一个目的在于，提供一种可以构成单输入或双输入的极化 电磁继电器，这里，在单输入型中通过使线圈极性倒相，把单线圈电源用 于操作继电器，而在双输入型中，则把分离的两个线圈电压源用于操作继 电器。

通过本发明可实现这些和其他目的，本发明提供一种极化电磁继电器， 包括：

一个限定底面的绝缘基底；

一个在该基底上的电磁铁部件，包括一个绕线管，一对缠绕在上述绕 线管上的线圈，一个平行伸向上述底平面的上述绕线管和线圈的共同轴， 一个轴向地伸过上述绕线管和线圈的磁芯，以及一对极片，其从任一磁芯 端部垂直延伸且每一个都邻接各自的端凸缘；

一个对其中心部平衡的细长衔铁，可绕在两个接点工作位置之间做角 运动的中心旋转轴运动，在旋转轴任一侧面的衔铁任一端部与上述一个极 片形成空气隙；

一个在上述磁芯和上述衔铁之间用磁力耦合的永久磁铁，以便在两个 上述极片中感生同样的磁极，并在紧密相邻接的上述衔铁中部提供相反极 性；以及

至少一个活动接点弹簧，

其中：

所述绕线管具有一对端凸缘和一中心凸缘，所述的一对线圈均缠绕在 上述两个端凸缘之一和上述中心凸缘之间的上述绕线管上；

所述至少一个活动接点弹簧固定连接到在其两端的中部的衔铁上，且 在任一衔铁端部附近形成接点臂，上述接点臂带动活动接点，随衔铁运动 而运动，与安装于上述基底的相应固定接点进行接触或脱开；

上述衔铁设有一对沿旋转轴在相反方向从任一侧面延伸的切口；

一对在上述绕线管的中心凸缘上形成的支承接头，伸向衔铁的任一侧 面，上述任何一个接头都与衔铁的相应的一个切口配合，且伸出到衔铁高 度之上，以致在两个方向上限制衔铁运动和绕着旋转轴的转动；以及

一连接上述接点臂与安装于上述基底上的活动接点端子的导体。

根据本发明，继电器可以构成为具有多于一个的可动弹簧，以形成诸 如一个双极继电器，其中将一对接点弹簧安装在彼此相对具有绝缘层的衔 铁上，以及安装到衔铁上。但是，在最佳实施例中，仅具有一对接点臂的 单接点弹簧固定连接到衔铁上，而其间不需要绝缘。在这种情况下，整个 继电器的结构十分简单，只有两个固定接点端子和一个活动接点端子，可 以象单条形端子构件那样垂直伸向底平面地安装在基座中。

因为该接点通过导体互相直接连接，和直接连接到活动接点端子上， 所以仅就优良的弹簧特性来说，更可取的是可以设计成由一片有枢轴臂制 成的可动弹簧，以便提供所要求的接触力。更可取的是可动弹簧由具有优 良弹性，诸如不锈钢之类的材料制成，但可以具有不良的导电性。

有利的是，本发明可以提供使衔铁在绕线管的中心凸缘区域中的永久 磁铁上平衡，和借助于与衔铁切口啮合的一对绕线管接头保持不动。因而， 继电器系统可以配置有弹性枢轴臂，并可使活动接点弹簧的设计较简单， 以及在制造和组装方面工作量很少。借助于绕线管的接头使衔铁保持在两 个方向上，同时借助于永久磁铁的吸引力使其保持在第三方向上不动。在 极限冲击的情况下，当把每个衔铁的端部安装在绕线管和相应的固定接点 端子之间时，可由固定接点端子对过大的衔铁运动提供附加的保护。

更优选的是，永久磁铁由配置在各极片自由端之间的条形或板形的三 极已磁化的永久磁铁构成，在其纵向邻接极片端把磁铁磁化为具有相同的 极性，而在其两端部中间邻接极性上平衡的衔铁中部具有相反的极性。

另一方面，也可以配置板形或条形的双极永久磁铁，把它安排在绕线 管的上述中心凸缘上，垂直于所述磁芯和线圈的轴，该磁铁与所述磁芯的 一个磁极耦合，且呈现与其上保持平衡的衔铁相反的极性。

                         附图说明

为了更好地理解本发明，参照附图描述下列实施例，其中：

图1是根据本发明构成的极化电磁继电器的透视图；

图2是图1所示的继电器的基座部件的透视图；

图3是在图1的继电器中的衔铁的透视图；

图4是在图1的继电器中的绕线管的透视图；

图5和图6分别是图4中的放大细部V和VI，包括图3的各个衔铁部 分；

图7是平衡衔铁位置的图1继电器俯视图，且附有衔铁保护特征的放 大细部图；

图8是具有处于一种激励位置的衔铁的图1继电器俯视图，以及衔铁 保持特征的放大细部图；

图9是具有“E-构架”和双极磁铁构成的本发明另一种继电器示意剖 面图。

                      具体实施方式

现在参照图1到8，图中示出本发明的极化电磁继电器。该继电器具有 双稳工作和单极双掷接点机构。继电器包括绝缘材料的基座10，其限定继 电器的一个基座或底平面101，一对静止的或固定的接点端子11和12紧固 在绝缘的基座10中，各个固定触点端子11和12分别具有插头部分111和 121，其锚定在垂直于由基座的下表面101限定的基座或底平面的基座中， 分别被适当弯曲成平行于基座平面的中间部分112和122、以及分别垂直伸 向基座平面，并支承固定接点13和14的接点支承部分113和123。中间部 分112和122具有小于90°的偏向角，以保证端子靠近接点支承部分113 或123的弯曲部总是与基座下面的区域102接触。这样的组合降低了插头部 分111和121的外部弯曲的灵敏度。该特点可使负荷端子11和12能够经受 较大施加于插头部分111和121上的外部弯曲力，而不会影响接点支承部分 113和123处的超程和空气隙。

接点支承部分113和123的底部设有应力集中缺口114，以便辅助调整 继电器。该缺口114还提供一个精确弯曲位置。这一缺口将使装配设备可 以得到重复的结果。另外，分别在插头部分111与121和中间部分112与 122之间的弯曲区域设置切口115，在打桩过程中该切口给予装配设备一个 端子的支承。这就是减少废料的更优化了的端子形式。

用平行于插头部分111和112锚固在基座中的插头部分151，把活动接 点端子15安装到基座1中。而且，以同样的方式把线圈端子17、18和共用 线圈端子19固定到基座10中；把所有的端子插入到基座10的槽16中，并 借助填隙法或用任何其它适合的密封胶或方法进行固定。可以把一对抑制 电阻器20或其它元件安置到基座10上，并通过把它们的导线夹在基座上 的夹紧螺帽21，和各个线圈端子的叉形夹紧卡爪22之间而连接到线圈端子 17、18和19上。在单输入型中，则可以省去共用端子19和抑制电阻器20 中的一个抑制电阻器。

安装在基座10上的电磁铁部件30，包括在端凸缘34与35和中心凸缘 36之间有一对线圈32和33绕于其上的绕线管31。圆柱形的铁磁芯37轴向 地插入绕线管和线圈中，并在其两端部与一对靠在端凸缘38和39上的板 形极片38和39结合起来，并设有直径与磁芯37相应的贯通孔。最好把极 片38和39用激光焊接到磁芯37的端部。

沿绕线管的一个侧面，在垂直于基座平面的平面上配置板形细长永久 磁铁40，并使端凸缘34与35以及极片38与39桥接起来。分别使永久磁 铁40安放入端凸缘34与35和中心凸缘的切口341、351和361中。按三极 方式对永久磁铁40进行了磁化，使两端具有同样的磁极(南极S)，其中部具 有相反磁极(北极N)。更可取的是，把极片38和39用激光焊接到磁芯37 的端部、以及永久磁铁40的端部。这种工艺消除了在诸如打桩之类的工艺 过程中使极片弯向继电器中心，并挤压内线圈绕组的可能性。在焊接的过 程中，夹住极片抵靠磁铁，且使磁铁与极面区域对齐；然后用激光焊机把 磁铁焊到相应的极片上。随着磁芯与极片的位置已经确定，也可以用激光 把任一个磁芯端部焊到各自极片上。

使细长的稍稍弯曲成V-形的板形衔铁50，在永久磁铁40的中心磁极 上保持平衡，使得其端部和极片38和39中的任一个之间形成空气隙。分 别借助于切口53和54，把衔铁的任一端分成一对支柱51和52。特别是把 衔铁50的中心部分围绕中心轴向槽55弯曲成为V-形，以便在槽55相对 的侧面上形成转轴，用以在永久磁铁40的表面上进行旋转。以相反方向把 衔铁支柱51和52微弯向相应的极片，以便在衔铁支柱和极片之间提供接 点区域。槽55和56保证准确地达到所要求的严格的角度。

在其旋转轴区域上，衔铁50设有一对沿衔铁旋转轴从每个横向侧面延 伸的切口57。在切口57之间余下的衔铁宽度，相当于从绕线管31的中心 凸缘36伸出的一对支承接头362之间的宽度。这些支承接头362把衔铁的 运动限制在两个方向以及限制衔铁的旋转。每个接头362在切口57的内端 部设有面向衔铁边缘的窄肋条363。这些肋条363(见图4、5和6)减小了侧 面的对侧面移动，同时它们把旋转摩擦降低到最低限度。

而且，各接头362具有与衔铁的相应切口57啮合的锥形部分364，它 与衔铁的各角度相匹配，以防止衔铁粘在绕线管中，又能保持所要求的位 置。各个角度在图7和8侧视图和详图中都可见到。图7示出了处于平衡 位置的衔铁50，在这里切口57的边缘571和572在锥形部分364的两边上 具有一小段距离。图8示出了衔铁处在安放在左极片38上的端部位置。在 这种情况下，边缘571的下端碰到锥形部分364，而相对的边缘572基本上 平行于锥形部分364。采用这种设计，衔铁可以预定的转换角自由地旋转， 而没有不希望有的摩擦或粘附。当强冲击情况发生时，接头362的高度阻 止衔铁从电机结构中脱离。接头具有足够的引入线有助于组装。一般，接 头362消除了对扭簧的需要。这就使接触力大于其它继电器的接触力，这 些继电器的弹性枢轴臂削弱了永久磁铁产生的吸引力。

靠近一个支承接头362，绕线管31具有一个从中心凸缘36伸出的支柱 370。该支柱370的构成可装入相应的形成于基座10上的孔口170中。孔口 170可配置有内部形成的肋条，当把支柱370插入其中时，肋条有助于把绕 线管31卡紧于基座10上。支柱370也可以配置台肩，其与孔口170的顶部 配合。支柱-孔口组合与两个基座支座130和131协同作用，在绕线管组件 和基座组件之间提供三点位置或平面。这两个基座支座130和131从基座 10上凸出，以在两个外凸缘处对绕线管提供支撑。

借助于铆钉61等元件(见图7和8)把由如不锈钢弹性材料等制造的条 形活动接点弹簧60，紧固到衔铁50中部。用焊接法或任何其它适合的方法 把一对活动接点62和63固定到活动弹簧60的两端。因为活动弹簧60是由 导电性不良的金属材料制成，所以可把挠性的复合铜编带64直接焊接在活 动接点62和63与活动弹簧60之间。第二编带65把编带64连到活动端子 上，用以在活动接点与活动接点端子15之间传输负载电流。

另外如图1所示，极片38和39设有定位凹纹或销子381，以表现极片 两个相对面的不同和区别。这是需要的，因为极片表面382和392可能具有 一个滚边和一个断裂边。在组装时定位凹纹和销子给极片定位；这一定位 保证衔铁总是以同样的相对关系迎合极片。由于扭矩是从枢轴点中心到施 加磁力的距离的函数，所以一致的极片组装将减小扭矩的变动。进而，在 电镀操作中定位凹纹减少极片粘在一起的危险。为了可把极片38和39也 用定位凹纹或销子381抵靠在绕线管凸缘34和35上，对应于各自的极片销 子，端凸缘34和35设有凸纹342和352。

图9表示本发明的另一个继电器系统的示意剖面图。在这一继电器中， 使用双极永久磁铁140代替三极永久磁铁40，把它安置在绕线管31的中心 凸缘36中，且将一磁极耦合到磁芯37上，而另一个磁极面向衔铁50的中 心部分。与磁芯37和极片38及39一起，永久磁铁140形成一种所谓“E -构架”。但是，其作用与图1的三极永久磁铁40相同。

在操作中，当线圈32和33激励时，衔铁50被保持或锁定在任一个极 片38或39上的两个稳定位置的任一位置上。为了使衔铁从一个位置移动 到另一位置，在双输入线的情况下(见图9)，在适当的线圈32或33上加上 电压脉冲。在这种情况下，以共同方向缠绕两个线圈32和33，因而具有末 端端子44和45及共用端子46。由于在线圈32或33之一上加了电压脉冲， 衔铁将发生位移。在单输入线的情况下，把线圈32和33串联起来，可以 省去中央绕组端子46。在这种情况下，通过触发串联连接的两个线圈32和 33上的电压脉冲极性，衔铁将发生位移。在图9中示出了单输入情况下的 交变极性。应注意的是，以相同的方法激励图1所示的继电器。

这里描述的实施例只是为了说明本发明的原理，本领域的技术人员在 不脱离本发明的范围和构思条件下可以作出各种修改。