CN102693874A

CN102693874A - 双刀双掷机电式继电器

Info

Publication number: CN102693874A
Application number: CN2011100723238A
Authority: CN
Inventors: 申军
Original assignee: Magvention Suzhou Ltd
Current assignee: Magvention Suzhou Ltd
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-26

Abstract

本发明关于一种双刀双掷机电式继电器，其包括基板、可动部件及绕线线圈。基板形成有第一组固定点焊触点及第二组固定点焊触点。可动部件附加于所述基板并具有转动轴线。该可动部件具有相对的第一端、第二端，分别与第一端、第二端相关的第一组可动点焊触点及第二组可动点焊触点、及具有磁偶矩的第一磁体。绕线线圈具有线圈，其中对线圈通电可以产生一个转换磁场，于该转换磁场穿过第一磁体的区域内，该转换磁场与上述磁偶矩垂直且二者共同产生一个作用于所述第一磁体的力矩并驱动可动部件绕其旋转轴线进行转动。绕线线圈可控以提供可动部件相对于基板处于预定稳定位置之一。本发明机电式继电器结构简单，易于工业制造，提高效率。

Description

双刀双掷机电式继电器

技术领域

本发明涉及一种双刀双掷（double-pole-double-throw，DPDT）机电式继电器。

背景技术

继电器是由电信号控制的机电开关。一个典型的继电器由一个电磁铁及软铁弹片组成。弹片上一般连着可移动的点焊触点，弹片本身由弹簧扣住。在对继电器进行通电后，电磁铁会对软铁弹片产生作用力，并使其克服弹簧弹力，从而移动点焊触点去关闭或打开一个电回路。当电磁铁断电后，点焊触点弹回到原来位置。继电器有各种不同类型，有多接触点型、密封型、具有内置延迟电路型、像早期电话通讯电路中使用的多步多接触型，还有可锁定型。

继电器还可以根据其具有的极数及掷数来分类。继电器的磁极是指每一路径的共同终端。而磁极所能连接的每一位置称为掷。继电器可以具有n个磁极及m个掷。例如，单级双掷(single-pole-double-throw，SPDT)继电器具有一个磁极及两个掷。双极双掷（DPDT）继电器具有两个磁极，每一磁极具有两个同时可控的掷。

继电器还可以根据其形态来分类。继电器形态的分类是根据继电器的极和掷的数目以及继电器的默认位置来进行的。继电器通常具有三种形态：A、B及C。形态A为具有常开默认状态的单极单掷继电器。形态B为具有常闭默认状态的单极单掷继电器。形态C为先断后接（break-before-make）的单级双掷继电器。

可锁定型继电器是指在电磁铁断电后，可以保持关闭和打开状态的一类继电器。开和关两种状态之间的转换是由送给电磁铁短暂的电流脉冲而实现的。可锁定型继电器的一个重要优点是在非开关状态没有任何功耗（事实上，该继电器是不需要电源）。

美国专利公告第7,482,899B2号揭示了一种具有可动第一磁铁及邻近的第三磁铁的新型机电式继电器。可动第一磁铁为永久磁化并具有第一端及第二端。第三磁铁通电后，提供一个与第一磁铁磁化方向垂直的第三磁场（转换磁场），并在第一磁铁上产生一个磁力矩使第一磁铁旋转并于其第一端闭合一个电路。改变加载于第三磁铁的电流的方向后，会改变第三磁场（转换磁场）的方向，并由此导致施加于第一磁铁上的磁力矩方向的改变。因此，第一磁铁会沿相反方向旋转以断开其第一端处的电路，并闭合位于其第二端处的电路。该机电式继电器还具有使第一磁铁保持于某一固定位置的第二磁铁。

然而，该机电式继电器仍有待改进，因此，提出本发明机电式继电器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的机电式继电器，其结构简单，利于工业制造，提高效率。

为实现上述目的，本发明是关于一种双刀双掷机电式继电器，其包括塑料基板、可动部件及绕线线圈。塑料基板形成有第一组固定点焊触点及第二组固定点焊触点。可动部件附加于所述塑料基板并具有转动轴线。该可动部件具有相对的第一端、第二端，分别与第一端、第二端相关的第一组可动点焊触点及第二组可动点焊触点、及具有磁偶矩的第一磁体。其中对绕线线圈通电可以产生一个转换磁场，于该转换磁场穿过第一磁体的区域内，该转换磁场与上述磁偶矩垂直且二者共同产生一个作用于所述第一磁体的力矩并驱动可动部件绕其旋转轴线进行转动。其中所述绕线线圈可控以提供可动部件相对于基板处于如下稳定位置之一。所述稳定位置包括：a）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点电性接触，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点分离；b）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点分离，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点电性接触；c）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点分离，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点分离。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁体为永磁体。

作为本发明的进一步改进，所述塑料基板为注塑成型。

作为本发明的进一步改进，所述塑料基板上设置有软磁层。

作为本发明的进一步改进，其包括相互组装的上部及下部，其中所述可动部件、绕线线圈及塑料基板均设置于下部。

作为本发明的进一步改进，还具有分别设置于上部及下部的软磁层，其中可动部件设置于软磁层之间。

作为本发明的进一步改进，其包括相互组装的上部及下部，其中所述可动部件及塑料基板设置于下部，绕线线圈设置于上部。

本发明的有益效果是：利用可控的绕线线圈，及具有磁偶矩的第一磁体之间对可动部件产生的力矩，驱动可动部件处于不同的位置。结构简单，工业制造效率高。

附图说明

图1是符合本发明双刀双掷机电式继电器的立体组装图。

图2是图1所示双刀双掷机电式继电器的上部的剖视图。

图3是图1所示双刀双掷机电式继电器的下部的仰视图。

图4是图1所示双刀双掷机电式继电器的下部的立体视图。

图5是符合本发明第三实施例的双极双掷机电式继电器的立体组装图。

图6是图5所示机电式继电器的下部的立体视图。

图7是图6所示机电式继电器的下部的剖视图。

图8是图5所示机电式继电器的上部的剖视图。

具体实施方式

图1至图4为符合本发明双刀双掷机电式继电器200。该机电式继电器200具有上部200A（图2）及下部200B（图3、图4），并具有可动部件10、线圈20、软磁层31、32、导电端子p1、t11、t12、p2、t21、t22、c1及c2，底部（固定）点焊触点b11、b12、b21、b22及基板33。其中，上部200A具有线圈20、软磁层32、及导电端子c1、c2。下部200B具有基板33、设置于基板33上的可动部件10、位于基板33背面的软磁层31、及导电端子p1、t11、t12、p2、t21、t22，及底部（固定）点焊触点b11、b12、b21、b22。

设置于下部200B内的可动部件10包括第一磁体11、弹簧s1、s2，顶部（可动）点焊触点（未图示）、及包覆体16。枢轴（未图示）放置于可动部件10下方以进一步支撑可动部件10。

第一磁体11为永（硬）磁材料并沿其水平放置时的正x-轴方向被永久磁化。

弹簧s1及s2可以用任何金属制成，如铍铜（BeCu）、镍（Ni）、镍铁（NiFe）等。弹簧s1与导电端子p1在w1位置处通过点焊、焊接等方式电性连接在一起。弹簧s2与导电端子p2在w2位置处通过点焊、焊接等方式电性连接在一起。弹簧s1、s2与导电端子p1、p2并不限于在w1、w2位置进行连接，其他位置均有可能。可动部件10的可动点焊触点（未图示）通过电焊等方式连接于弹簧s1、s2末端以与底部点焊触点形成电性连接。点焊触点可以是任何导电层，如金、银、铑、钌、钯、银氧化镉（AgCdO）、钨（Tungsten）等，或适当的合金。弹簧s1、s2具有弹性，因此可以在其一端进行弯折，并于朝向w1、w2位置区域内进行扭曲。

包覆体16固定于第一磁体11并与第一磁体11及弹簧s1、s2共同形成一个整体，即可动部件10。包覆体16可以由塑胶材料注塑成型，如液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）等。

枢轴（未图示）可以与基板33一体成型或者由软磁层31配置形成。

可动部件10具有与第一磁体11的第一（右）端及点焊触点b11、b21相关的第一（右）端及与第一磁体11的第二（左）端及点焊触点b12、b22相关的第二（左）端。

位于上部220A中的绕线线圈20（第三磁体、绕线线圈），为导线组成的多个线圈缠绕可动部件10形成。导线可以是任何导电材料制成，如铜、铝、金或其他。线圈可以直接绕于线轴上。于本实施例中，绕线线圈20的一端与导电端子c1连接，而另外一端与导电端子c2连接。线圈20外包覆成型有包覆体21，该包覆体21可以由塑胶材料注塑成型，如液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）等。包覆体21内形成有开口向下的空腔22。该空腔22允许可动部件10（包括弹簧s1、s2）转动或移动。机电式继电器200的线圈的目的之一是：通电后，提供一个沿Y轴的第三磁场（Hs），因此可以对第一磁体11产生一个磁力矩（τ = μ₀m×H_s）来驱动可动部件10转动。

软磁层31、32（第二磁体）可以是任何一种高导磁率（如从约100到10⁵）的磁性材料，它们在外磁场影响下很容易被磁化。软磁层材料可以是但不限于镍铁合金（Permalloy）、铁、硅钢、铁钴合金、软亚铁盐等。于本实施例中，软磁层31放置于第一磁体11下方，而软磁层32放置于第一磁体11的上方。

导电端子p1、t11、t12、p2、t21、t22、c1及c2可以是任何导电材料，如铜、镍铁（NiFe）、镍、钢等。导电端子的全部或局部可以与基板33一体注塑成型。

底部（固定）点焊触点b11、b12、b21、b22可以是任何导电层，如金、银、铑、钌、钯、银氧化镉（AgCdO）、钨（Tungsten）等，或者其他适当的合金。固定点焊触点b11与导电端子t11连接，固定点焊触点b12与导电端子t12连接。固定点焊触点b21与导电端子t21连接，而固定点焊触点b22与导电端子t22连接。

塑料基板33可以可以与导电端子一次注塑成型。

上部200A及下部200B组装在一起形成机电式继电器200。可以在下方使用环氧树脂或者胶水来密封机电式继电器200。可以在基板33或包覆体21内开设一个小孔然后密封。该机电式继电器200还可以具有一个盖体（金属或塑胶材料制成）以进行电磁屏蔽或封装。

绕线线圈（第三磁体、绕线线圈）20通电后会产生一个与可动第一磁体11的磁化方向基本垂直的第三磁场，从而对第一磁体11施加一个磁力矩以驱动第一磁体11及可动部件10转动并于可动部件10的一端（比如第一端）闭合一个导电通路。改变第三磁体20内的电流方向可以改变第三磁场的方向，并因此改变施加于第一磁体11的磁力矩的方向。由此，第一磁体11及可动部件10向相反方向转动并断开位于上述可动部件10一端（比如第一端）处的导电通路而闭合位于可动部件10另一端（比如第二端）处的导电通路。

当对线圈20断电后，可动部件10位于中间（水平）位置，并被枢轴（未图示）及弹簧s1、s2的弹性回复力保持在该位置。如果第一磁体11的一端与软磁层31（和/或软磁层32）之间的吸引力足够保持可动部件10位于上述一端下垂的位置时，可动部件10也可以保持于第一端下垂或者第二端下垂的位置。

当可动部件10沿顺时针方向转动，其第一端（右端）向下直至接触，从导电端子p1至导电端子t11的导电回路经过位于弹簧s1及点焊触点b11右端的顶部（可动）点焊触点（未图示）而闭合。从导电端子p2至导电端子t21的导电回路经过位于弹簧s2及点焊触点b21右端的顶部可动）点焊触点（未图示）而闭合。导电端子p1、t12之间的导电回路及导电端子p2、t22之间的导电回路处于断开状态。

当可动部件10沿逆时针方向转动，其第二端（左端）向下直至接触，从导电端子p1至导电端子t12的导电回路经过位于弹簧s1及点焊触点b12左端的顶部点焊触点而闭合。从导电端子p2至导电端子t22的导电回路经过位于弹簧s2及点焊触点b2左端的顶部点焊触点而导通。导电端子p1、t11之间的导电回路及导电端子p2、t21之间的导电回路处于断开状态。

图5至图8为符合本发明第二实施例的双刀双掷机电式继电器300。于本实施例中，该机电式继电器300具有上部300A及下部300B。其中，上部300A具有形成有空腔22的包覆体21及软磁层32（图8）。下部300B包括可动部件10、线圈20、软磁层31、导电端子p1、t11、t12、p2、t21、t22、c1及c2，底部（固定）点焊触点b11、b12、b21、b22、可动点焊触点（未图示）、及基板33（图6、图7）。

Claims

1.一种双刀双掷机电式继电器，其包括塑料基板、可动部件及绕线线圈；塑料基板形成有第一组固定点焊触点及第二组固定点焊触点；可动部件附加于所述塑料基板并具有转动轴线；该可动部件具有相对的第一端、第二端，分别与第一端、第二端相关的第一组可动点焊触点及第二组可动点焊触点、及具有磁偶矩的第一磁体；其中对绕线线圈通电可以产生一个转换磁场，于该转换磁场穿过第一磁体的区域内，该转换磁场与上述磁偶矩垂直且二者共同产生一个作用于所述第一磁体的力矩并驱动可动部件绕其旋转轴线进行转动；其中所述绕线线圈可控以提供可动部件相对于基板处于如下稳定位置之一：a）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点电性接触，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点分离；b）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点分离，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点电性接触；c）第一组可动点焊触点与第一组固定点焊触点分离，且第二组可动点焊触点与第二组固定点焊触点分离。

2.如权利要求1所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，所述第一磁体为永磁体。

3.如权利要求1所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，基板为注塑成型。

4.如权利要求1所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，所述塑料基板上设置有软磁层。

5.如权利要求1所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，其包括相互组装的上部及下部，其中所述可动部件、绕线线圈及塑料基板均设置于下部。

6.如权利要求5所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，还具有分别设置于上部及下部的软磁层，其中可动部件设置于软磁层之间。

7.如权利要求1所述的双刀双掷机电式继电器，其特征在于，其包括相互组装的上部及下部，其中所述可动部件及塑料基板设置于下部，绕线线圈设置于上部。