带极性的电磁继电器及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201380015376.3 | 申请日 | 2013-03-27 | 公开(公告)号 | CN104170047A | 公开(公告)日 | 2014-11-26 |
| 申请人 | 菲尼克斯电气公司; | 发明人 | 延斯·海因里希; 克里斯蒂安·米勒; 拉尔夫·霍夫曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种带极性的继电器，该继电器具有安装在楼层状的支承部件(40)中及其上的电磁 铁 、两极或三极的永久 磁铁 (11)、 衔铁 (12)和 开关 (20；30)。支承部件(40)的上部的空腔(41)中接收磁通元件(7、8、9)和永久磁铁(11)，在电磁铁还处于支承部件(40)外部时对该电磁铁进行充磁。然后将该电磁铁推入支承部件(40)的 抽屉 (42)中并且安装继电器的其余部件。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于制造带极性的电磁继电器的方法，所述继电器具有电磁铁、永久磁铁(11)、衔铁(12)和能够操作的开关(20、30)，所述方法包括下列步骤： |
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| 说明书全文 | 带极性的电磁继电器及其制造方法技术领域背景技术[0002] 带极性的电磁继电器已知有具有三极永久磁铁的结构(WO93/23866)和具有两极永久磁铁的结构(US 4，912，438、US 5，153，543、US 6，670，871B1)。在各个情况下电磁铁都具有带有铁心和轭状结构的极靴的线圈。在三极的永久磁铁的情况下该永久磁铁设置在线圈上面的和平行于线圈轴的两个轭铁支臂之间。该永久磁铁可以从经充磁的带体分离并且加入两个轭铁支臂之间的线圈体中。在两极的永久磁铁的情况下该永久磁铁横向于线圈轴与旧的铁心的大致中点的极点磁性连接(US 4，912，438、US 5，153，543)。 [0003] US 4，975，666公开了一种带极性的电磁继电器，该继电器具有上面敞开的壳基体，具有线圈、铁心和极脚的电磁架安装到该壳基体中以及永久磁铁安装在极脚之间并且具有衔铁和开关元件的电枢架安装到该极脚上。这种结构不能通过充磁由未磁化的铁磁的预备件形成位于极脚之间的永久磁铁，因为在此线圈会通过过强的感应电流受到损坏。 [0004] DE 195 20 220 C1公开了另一种带极性的电磁继电器，在该继电器中线圈与两个铁磁的轭铁和连在它们之间的永久磁铁一起从上面嵌在基体中并且用浇注材料固定。由未磁化的处于安装状态下的预备件进行充磁是不可能的。 [0005] 还已知一种具有两极的永久磁铁的继电器(US 6，670871B1)，该永久磁铁平行于线圈轴延伸。平板形状的在顶面和底面上具有极点的永久磁铁接收在基础板中。电磁铁安置在由两部分构成的壳体中，该壳体具有槽形的下部和箱形的上部，开关的固定触点和衔铁的旋转支撑件位于上部。能够运动的接触弹簧嵌在绝缘的基础板中。基础板中的凹空部用于容纳两极的永久磁铁。该文献没有公开嵌入基础板中的永久磁铁是否充磁。无论怎样，这里的缺点在于两极的永久磁铁与电磁铁的铁心有很大距离，由此在闭合的磁通路径中有一大段无铁磁的距离，这使得在衔铁的任意位置上有大的磁阻。 [0006] 为了能够实现构造得小的极化继电器，需要非常强的永久磁铁。这样的强的永久磁铁含有少量稀土。然而，由于磁铁之间具有强的吸引力所以从各个磁铁的堆积中进行操作就很困难，不仅涉及到磁铁相互吸附，而且在构造的过程中金属屑和灰尘颗粒自由到达极面。从制造工艺上来看，使用未磁化的铁磁合金构成的坯料并且在安装到继电器中之后对“预备件”进行“充磁”是比较有利的。但是在具有高的场强的位置上进行充磁有这样的隐患，即，损坏继电器的磁系统的其他组件，特别是由于强的感应电压和感应电流会损坏电磁铁的线圈。 发明内容[0007] 本发明的目的在于，对带极性的继电器的永久磁铁充磁但是不会损害到继电器的其他部件。 [0008] 根据本发明，将继电器的组件的单个构造和特殊的制造步骤相关联地进行，从而实现对永久磁铁的充磁，而不会使电磁铁的线圈有受到损害的危险。 [0009] 具体来说，作为继电器的组件提供有带有线圈、铁心和极靴的线圈组件，此外还有包含有继电器的磁系统的磁通元件的支承部件、电磁铁极片和衔铁的轴承件。该磁通元件由软铁构成并且不会受到高的磁场强度的损坏。在磁通元件之间由未磁化的铁磁合金构成的单件或两件构造的永久磁体预备件装入支承部件中，该预备件通过充磁而形成永久磁铁。支承部件还具有接收腔，单独制造地线圈组件在永久磁铁充磁之后移入并安装在该接收腔中，该线圈组件是电磁铁的敏感部件。然后安装继电器的其余部件以使继电器完整，然后还安装由继电器操作的开关。 [0010] 本发明还涉及一种带极性的电磁继电器，该继电器包括电磁铁、具有磁通元件和永久磁铁的磁极组件、支承部件和衔铁。电磁铁包括线圈组件，该线圈组件具有线圈、铁心和极靴形成为组合部件。支承部件优选为楼层状并且包括上部的空腔作为具有磁通元件和经充磁的永久磁铁的磁极组件的接收腔以及中间的抽屉作为线圈组件的接收腔。继电器的衔铁相对于电磁铁能够摆动地设置在支承部件上并且与能够运动的开关元件相连。 [0013] 在附图中： [0014] 图1在去除壳罩的情况下从纵侧面和横侧面的斜上方示出了继电器的第一实施方式的立体视图， [0015] 图2示出了第一实施方式的继电器的纵剖面图， [0016] 图3从纵侧面以及端面的斜上方示出了支承部件的立体视图， [0017] 图4示出了线圈组件的立体图， [0018] 图5示出了第一实施方式的继电器的零件的分解图， [0019] 图6在立体视图中示出了继电器的第二实施方式， [0020] 图7示出了图6中的继电器的纵剖面图，以及 [0021] 图8示出了图6的继电器的零件的分解图。 具体实施方式[0022] 电磁继电器由电磁系统和开关系统构成，通过多个壳体部件使该电磁系统和该开关系统固定在一起并且受到保护。电磁系统包括由一个线圈组件10(图4)和多个极片(图2)构成的电磁铁。线圈组件10包括缠绕在线圈体5上的线圈1、铁磁心2和铁磁的极靴3和4，这些部分构成一个组合部件。铁磁心2与两个极靴3、4中的其中之一或者与这两个极靴一件式相连。电磁系统还包括磁通元件7、8、9、永久磁铁11和衔铁12。磁通元件7和8构成电磁铁的极片。磁通元件9构成在这里形成为摆动衔铁的衔铁12的轴承片。第一实施方式的永久磁铁11是两极的并且设置在极片7和磁通元件9之间，而在元件8和9之间磁通中断。也可以交换永久磁铁和磁通中断处的设置。重要的是永久磁铁的极点朝向极片 7或8和磁通元件9。磁通元件7、8、9和永久磁铁11构成磁极组件。 [0023] 在所示的实施例(图4)中接线架6和线圈组件10相连，这在本发明中不是必须的。接线架6包括具有用于直接连接到线圈1的绕组端部的弯曲臂15a、16a的切换信号接线销15、16。检测触点接线销25弯成曲柄状并且能够夹在接线架6和极靴3之间。 [0024] 为此，将设计图4所示的部件推入并安装到楼层状的支承部件40的抽屉状的接收腔42中(图3)。为此，抽屉42具有两个空腔扩张部43和44，除了接收和定位线圈组件10还用于接收和定位接线架6。 [0025] 楼层状的支承部件40也用于接收磁极组件，即磁通元件7、8、9和永久磁铁11。为此设置分配在凹槽中的靠近衔铁一侧的接收腔41。元件7、8、9和11通过嵌接固定在支承部件40中。可以考虑各种嵌接方法，例如挤压包封、粘接、压入。在支承部件40的顶面还设有固定触点21，该固定触点和接线销26处于电连接，该接线销同样通过嵌接固定在支承部件40中。 [0026] 开关系统包含诊断开关20和至少一个负载开关30。诊断开关20包括固定触点21和能够运动的触点22，该能够运动的触点作为双头触点安装在接触弹簧23的叉形端部上。接触弹簧23固定在衔铁12的支臂12a上并且由其操作。能够运动的触点22与接线销25建立电连接。 [0027] 在本发明的一个变化的实施方式中检测触点接线销25平行于检测触点接线销26嵌接在支承部件40中(未示出)并且在支承部件40的顶面上设有两个相互独立的固定触点。在该实施方式中，使用接触弹簧23的端部作为桥接触点用于闭合开关20。 [0028] 负载开关30包括固定触点31和能够运动的触点32，该能够运动的触点安置在接触弹簧33上，该接触弹簧通过汇流排34固定在支承部件40上并且还与负载接线销35处于电连接。固定触点31与另一负载接线销36导电连接。通过电绝缘的耦合元件37操作接触弹簧33，该耦合元件的上端与衔铁12的第二支臂12b机械连接。如图所示可以通过超升程弹簧38进行机械连接，或者可以通过直接连接摆动衔铁12和耦合元件37的端部来进行机械连接。 [0029] 衔铁12除了具有其两个支臂12a和12b以外还具有弯曲的轴承元件12c，衔铁借助该轴承元件安置在构造为轴承件的磁通元件9上。根据继电器的功能类型(单稳态、双稳态)衔铁12的支臂12a、12b的长度不同并且以不同的极点间隙宽度通过弹力固定。这种弹力由接触弹簧23、超升程弹簧38(如果存在)和接触弹簧33产生。接触弹簧23铆接在衔铁的支臂12a上并且具有弹簧隆起部23a和23b以及固定凸耳23c，该固定凸耳以特定的角度位置固定焊接在轴承件9上的衔铁12和极表面7之间。超升程弹簧38同样固定铆接在支臂12b上并且同样具有弹簧隆起部38a、38b以及固定凸耳38c，该固定凸耳固定焊接在轴承件9上。除了接触弹簧33的力以外，尤其是弹簧支臂23b和38b的扭转力承担继电器的整体弹性性能。 [0030] 除了弹力以外，磁引力对衔铁12的作用在于获得单稳态继电器还是双稳态继电器。对于作用在衔铁的支臂12a、12b上的引力来说，永久磁铁11的强度和极片7、8的极面大小也很重要。如果在衔铁的最终位置上的磁引力大于作用在升降方向上的弹力并且在另一最终位置上磁引力小于弹簧的升降力，那么是单稳态继电器。如果相反地，磁引力在衔铁的两个最终位置上都大于作用在升降方向上的弹力，那么是双稳态继电器。 [0031] 支承部件40是壳体的主要元件时，还有壳底部50和壳罩60。如图1所示，支承部件40在其图中可见的前侧上具有用于引导绝缘的耦合元件37的导向部46。该导向部以及继电器的顶面通过如图1所示安装的继电器的壳罩60遮盖住。扁平的空腔45沿着支承部件40的底面延伸(图2)，该空腔用于容纳负载接触弹簧33和其活动空间并且向下通过壳底部50限定。负载触点接线销36插入到底部50中并且借助固定触点31与底部铆接。 [0032] 开关能够处于壳罩60的顶面上，以用手改变衔铁12的位置。 [0033] 图6、7和8示出了本发明的第二实施方式。和第一实施方式相同类型的部件采用相同的附图标记。根据第二实施方式的继电器的主要构造依照第一实施方式，所以相应的描述部分不再重复并且仅针对不同点进行描述。 [0034] 在继电器的第二实施方式中，永久磁铁11由两个部分11a和11b构成并且和接在这两个部分中间的由软铁构成的磁通元件9一起实施并且构成三极的永久磁铁。部分11a具有比部分11b更强的抗磁力。两个部分11a和11b靠近磁通元件9的位置具有相同的极性，即两个部分在该位置或者形成为南极或者形成为北极，而整个三极永久磁铁11在靠近继电器的外端位置指向N极或S极。磁通元件9调节邻近的极性，例如如果永久磁铁向外指向N极那么将邻近的极性调节为S极，如果永久磁铁向外指向S极，那么将邻近的极性调节为N极。 [0035] 在第二实施方式中，相对于第一实施方式来说衔铁12的设置有变化，在此使用交叉弹簧39将衔铁12支承在磁通元件9上。交叉弹簧39具有凸耳39a，借助该凸耳将交叉弹簧通过焊接连接在磁通元件9上，交叉弹簧还具有扭转连接板39b以及横向于该扭转连接板的用于支撑衔铁12的支撑凸耳39c。在交叉弹簧39上还能够装配有另一个凸耳39d，该凸耳用于降低衔铁12在磁通元件8上的撞击并同时绷紧，这在衔铁12之后进行转换时是有利的，因为之后衔铁能够更轻松地从磁通元件8中松开。交叉弹簧39作用为扭转弹簧，即没有轴承摩擦并且弹簧39的磁滞损耗非常小。 [0036] 作为另一变化方案，第二实施方式呈现了接触弹簧23和超升程弹簧38的一件式构造。接触弹簧23是导电的并且和导电的衔铁12相连，该衔铁又通过导电的交叉弹簧39和导电的磁通元件9相连，而该磁通元件和检测触点接线销25处于导电连接。 [0037] 为了使衔铁12在支臂12b上的附着力和磁通元件8相匹配还设有由金属片或塑料构成的插入件8a。因为衔铁12的支臂12a、12b的长度不同，因而施加在支臂处的升降力不同，这通过元件8a的中间层大致均衡。 [0038] 带极性的电磁继电器以新颖的方法和方式制成并组装。图5和图8所示的零件部分地构成组件，其中是图4所示的线圈组件10。该线圈组件至少包括线圈1、铁心2和极靴3和4。在所示的实施例中还有线圈体5，在该线圈体上以凸缘的方式安装有接线架6，线圈端部通过该接线架延伸连接到接线销15、16。 [0039] 图5和8中所示的零件还包括支承部件40，该支承部件在本发明的应用中适合继电器的制造方法。该支承部件40包括靠近衔铁一侧的用于磁通元件7、8、9和永久磁铁11的接收腔41以及抽屉状的用于线圈组件10的接收腔42。磁通元件7、8、9和永久磁铁11可以称为磁极组件，因为它们使衔铁12具有两个外部极点和一个中间极点。该磁极组件安装到支承部件40的接收腔41中并且例如通过重铸固定。 [0040] 本发明中的特别之处在于，在安装磁极组件时不是安装永久磁铁的成品，而是由未磁化的、含少量稀土的铁磁合金构成的永久磁铁预备件。这种预备磁铁能够以非常高的抗磁力“充磁”。为此必须施加非常强的磁场，该磁场以所希望的方向磁化预备磁铁。实际上必须围绕磁极组件敷设线圈，从而产生所需的场强。这样能够以磁极组件在支承部件40的接收腔41中的装配完成状态实现。需要注意的是，接收腔42能够为线圈组件10保持空置。由此避免了通过强的电流在线圈组件中产生高的电压，这会导致线圈组件的损坏。 [0041] 在磁极组件的充磁过程中需要考虑待形成的永久磁铁的类型。如果需要形成一件式的、符合继电器的第一实施方式的两极永久磁铁，那么所述的方法步骤就足够了。而如果需要通过充磁形成三极的永久磁铁，那么以经变化的方法进行。采用两个预备磁铁部分11a、11b作为中间的磁通元件9的两侧并且和相邻的磁通元件7和8接触。其中一个预备磁铁部分、在这里是部分11a，由比另一部分11b具有更强的充磁能力的合金构成。具有更强充磁能力的部分11a也能够比具有更弱充磁能力的部分11b更小。磁极组件基本上以元件7、11a、9、11b和8的顺序安装在支承部件40的接收腔41中之后以特定的方向进行磁化，例如使该方向和较强的永久磁铁部分11a相一致。随后将与最初的磁铁方向相反的、但是较弱的磁场施加到磁极组件处，其中该较弱的磁场不足以使永久磁铁部分11a交变磁化，但是足以使永久磁铁的较弱部分11b交变磁化。这使得同性极点在中间的磁通元件9处相对设置。以这种方式获得具有相对于作用为极片的磁通元件7和8的外侧上的两个同性极点以及在中间的磁通元件9上的一个反向的极点的整个永久磁铁11。这种结构构成三极的永久磁铁。 [0042] 制成永久磁铁11之后能够将线圈组件10安全地装入抽屉状的接收腔42。 [0043] 这时安装其他的零件以完整装配继电器。对此安装衔铁12和其弹簧23、28以及39、负载开关30和耦合件37以及壳体部件50和60。 [0044] 采用该新型的继电器能够通过改变单个部件的大小、设置和参数实现带极性的继电器的多种功能。能够在不使继电器安装困难的前提下使用强的永久磁铁，对此通过在支承部件中充磁获得永久磁铁，因为该支承部件在充磁的时间点上不包括如励磁线圈一样的危险部件。该继电器能够构造得非常小，因为能够以大的抗磁力形成永久磁铁。 [0045] 本领域技术人员能够清楚地通过实施例理解上述实施方式，并且本发明并不局限于此，而是能够在不超出权利要求的保护范围的前提下进行多种变化。此外，不管这些特征是在说明书、权利要求书、附图或以其他方式得到公开，即使这些特征和其他的特征一起进行描述，这些特征也可以单独地限定本发明的重要组成部分。 |
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