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電磁繼電器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201180026744.5

申請日:

2011.05.31

公開號:

CN102918620B

公開日:

2015.01.21

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止 IPC(主分類):H01H 50/30申請日:20110531授權公告日:20150121終止日期:20160531|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01H 50/30申請日:20110531|||公開
IPC分類號: H01H50/30; H01H47/22; H01H50/44 主分類號: H01H50/30
申請人: 日產自動車株式會社
發明人: 空洋介
地址: 日本神奈川縣
優先權: 2010.06.17 JP 2010-138121
專利代理機構: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277 代理人: 劉新宇;張會華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201180026744.5

授權公告號:

|||102918620B||||||

法律狀態公告日:

2017.07.21|||2015.01.21|||2013.03.20|||2013.02.06

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種電磁繼電器,其包括固定鐵芯、與固定鐵芯相對的可動鐵芯、在通電時產生磁力以使得可動鐵芯被固定鐵芯吸引的磁化線圈、與可動鐵芯相聯接的可動觸點、與可動觸點相對的待與可動觸點接觸的固定觸點、用于使可動鐵芯復位的復位彈簧以及排斥力產生線圈。在可動鐵芯從可動觸點已經通過電弧區的位置向可動鐵芯正好使復位彈簧完全伸長的位置移動的過程中,排斥力產生線圈產生與可動鐵芯的剩余磁場相反的磁場,其中電弧區是可動觸點和固定觸點之間的待發生電弧放電的區域。

權利要求書

權利要求書一種電磁繼電器,其包括:
固定鐵芯;
可動鐵芯,其以能夠沿著軸向與所述固定鐵芯接觸或分離的方式與所述固定鐵芯相對;
磁化線圈,其包圍所述固定鐵芯和所述可動鐵芯,并在通電時產生磁力以使得所述可動鐵芯被所述固定鐵芯吸引;
可動觸點,其與所述可動鐵芯相聯接;
固定觸點,其與所述可動觸點相對,所述可動觸點隨著所述可動鐵芯的移動而與所述固定觸點接觸或分離;
復位彈簧,其置于所述固定鐵芯和所述可動鐵芯之間,并且在所述磁化線圈斷電時使所述可動鐵芯與所述固定鐵芯分離;以及
排斥力產生線圈,其在所述可動鐵芯的復位位置與所述磁化線圈相鄰地布置,其中所述排斥力產生線圈被構造成為,至少在所述可動鐵芯從所述可動觸點已經通過電弧區的位置向所述可動鐵芯正好使所述復位彈簧完全伸長的位置移動的過程中,所述排斥力產生線圈能夠產生與所述可動鐵芯的剩余磁場相反的磁場,其中所述電弧區是所述可動觸點和所述固定觸點之間的、用以導致可動觸點和所述固定觸點之間的電弧放電的最小間隙。
根據權利要求1所述的電磁繼電器,其特征在于,
電容與所述排斥力產生線圈并聯以構造并聯電路,
所述并聯電路與所述磁化線圈連接以構成繼電器驅動電路,
當所述繼電器驅動電路通電時所述電容器被充電,當所述繼電器驅動電路斷電時通過來自所述電容器的放電電流產生與所述可動鐵芯的所述剩余磁場相反的所述磁場。
根據權利要求1所述的電磁繼電器,其特征在于,
通過分出所述磁化線圈的一部分而形成所述排斥力產生線圈,在所述可動鐵芯與所述固定鐵芯分離的過程中,所述排斥力產生線圈通電以產生與所述可動鐵芯的所述剩余磁場相反的所述磁場。

說明書

說明書電磁繼電器
技術領域
本發明涉及一種電磁繼電器,其能夠有效地用于各種電氣設備的控制電路中,諸如用于驅動電動車輛的馬達的控制電路等。
背景技術
以下列出的專利文獻1(PTL 1)中公開了傳統的電磁。所公開的電磁是極化電磁繼電器,其目的在于通過設置具有鐵芯的永磁體來減少作業過程中的電力消耗并改善可動鐵芯的復位運動。
引用列表
專利文獻
PTL 1:日本特開NO.2010?10058
發明內容
技術問題
在電磁繼電器中,當繼電器斷電時鐵芯通過復位彈簧復位,因此可能產生由于鐵芯和磁軛的端板相接觸而引起的不期望的噪音和振動。
解決問題的方案
因此,當如上述專利文獻1所公開的那樣使鐵芯快速復位時,這個趨勢可能變得更為值得注意。
本發明的目標是提供一種電磁繼電器,其能夠在斷電時限制噪音和振動而不影響該電磁繼電器在斷電時的作業性能。
本發明的一個方面提供一種電磁繼電器,其包括:固定鐵芯;可動鐵芯,其以能夠沿著軸向與所述固定鐵芯接觸或分離的方式與所述固定鐵芯相對;磁化線圈,其包圍所述固定鐵芯和所述可動鐵芯,并在通電時產生磁力以使得所述可動鐵芯被所述固定鐵芯吸引;可動觸點,其與所述可動鐵芯相聯接;固定觸點,其與所述可動觸點相對,所述可動觸點隨著所述可動鐵芯的移動而與所述固定觸點接觸或分離;復位彈簧,其置于所述固定鐵芯和所述可動鐵芯之間,并且在所述磁化線圈斷電時使所述可動鐵芯與所述固定鐵芯分離;以及排斥力產生線圈,其在所述可動鐵芯的復位位置與所述磁化線圈相鄰地布置,其中所述排斥力產生線圈被構造成為,至少在所述可動鐵芯從所述可動觸點已經通過電弧區的位置向所述可動鐵芯正好使所述復位彈簧完全伸長的位置移動的過程中,所述排斥力產生線圈能夠產生與所述可動鐵芯的剩余磁場相反的磁場,其中所述電弧區是所述可動觸點和所述固定觸點之間的、用以導致可動觸點和所述固定觸點之間的電弧放電的最小間隙。
附圖說明
圖1是示出根據第一實施方式的電磁繼電器的截面結構和驅動電路的說明示意性附圖:(a)示出該電磁繼電器的斷電狀態,(b)至(d)示出電容器在該電磁繼電器的通電過程中被充電的過程。
圖2是示出根據第一實施方式的電磁繼電器的截面結構和驅動電路的說明示意性附圖:(a)至(c)示出電容器放電的過程,(d)示出之后該電磁繼電器的斷電狀態;以及
圖3是示出根據第二實施方式的電磁繼電器的截面結構和驅動電路的說明示意性附圖:(a)示出該電磁繼電器的斷電狀態,(b)示出該電磁繼電器的通電過程中的狀態,以及(c)示出該電磁繼電器的斷電過程中的狀態。
具體實施方式
以下將參照附圖對實施方式進行說明。
如圖1和圖2所示,根據第一實施方式的電磁繼電器1包括磁化線圈2、固定鐵芯3、可動鐵芯4、可動觸點5、固定觸點6以及復位彈簧7。固定鐵芯3和可動鐵芯4將由于磁化線圈2的勵磁而被磁化。可動觸點5與可動鐵芯4聯接。可動觸點5和固定觸點6彼此面對。復位彈簧7布置于固定鐵芯3和可動鐵芯4之間。
磁化線圈2在插入于磁軛8的繞線筒9周圍纏繞。鐵芯殼體10插入于繞線筒9中。
鐵芯殼體10形成為有底的筒,其開口端固定到磁軛8的上端板。固定鐵芯3被固定地布置于鐵芯殼體10的上端。
可動鐵芯4在鐵芯殼體10內布置于固定鐵芯3的下方,并且可以在鐵芯殼體10中沿上下方向滑動。可動鐵芯4沿著軸向面對固定鐵芯,并且可以與固定鐵芯3接觸或分離。
在固定鐵芯3和可動鐵芯4各自的對向面的中央部形成沉孔。復位彈簧7置于兩個沉孔之間,且該復位彈簧7的兩端分別固定到兩個沉孔。
桿11豎直地固定于可動鐵芯4的中央部。桿11貫通固定鐵芯3的中央部以及磁軛8的上端板,并且突出到固定于上端板的遮蔽殼體12的內部。
固定觸點6被布置為豎直地貫通遮蔽殼體12的上壁。另一方面,在遮蔽殼體12中,可動觸點5在由施壓彈簧13支撐的狀態下布置于桿11的頂部。施壓彈簧13用于對可動觸點5施加接觸壓力。
具體地,可動觸點5以可動的方式被支撐于施壓彈簧13和固定于桿的頂端的止動件14之間。施壓彈簧13置于可動觸點5和固定至桿11的彈簧座15之間。
在如上構造的電磁繼電器1中,當磁化線圈2由于通電而產生磁力時,固定鐵芯3和可動鐵芯4被磁化(圖1的(b))。然后,固定鐵芯3和可動鐵芯4彼此吸引,使得可動鐵芯4和可動觸點5沿軸向一體地移動(圖1的(c))。結果,可動觸點5與固定觸點6接觸以連接期望的電路(圖1的(d)和圖2的(a))。
當磁化線圈2由于斷電而退磁時,固定鐵芯3和可動鐵芯4的磁化消除(圖2的(b))。然后,固定鐵芯3和可動鐵芯4由于復位彈簧的伸長力而彼此分離,使得可動鐵芯4和可動觸點5沿軸向一體地往回移動(圖2的(c))。結果,可動觸點5與固定觸點6分離以斷開上述電路(圖2的(d))。
在電磁繼電器1通電的過程中,由于外力可能會瞬時地出現最小間隙S(圖1的(c)中示出,用于說明性圖解)。如果最小間隙S出現,則在可動觸點5和固定觸點6之間可能會產生電弧電流。然后,觸點5和觸點6彼此再次接觸時可能會熔接到一起。在下文中,最小間隙S被稱為電弧區S。
另外,如果可動觸點5和固定觸點6在斷開上述電路時沒有快速地彼此分離,則在可動觸點5和固定觸點6之間的電弧區S(圖2的(c)中示出)可能產生電弧電流。結果,電路不能被順利地且快速地斷開。
也就是,當觸點5和觸點6彼此接觸時,要求固定鐵芯3和可動鐵芯4牢固地彼此吸引以保持它們的接觸狀態。當觸點5和觸點6將從接觸狀態彼此待分離時,要求觸點5和觸點6能順利地且迅速地彼此分離。
另一方面,當觸點5和觸點6彼此分離時,桿11上的彈簧座15與磁軛8的上端板接觸并由此可能產生振動。在將電磁繼電器1應用到用于驅動電動車輛的馬達的控制電路的情況中,振動可能被傳遞到車身并給乘客帶來不期望的感覺。在此,在磁軛8的上端板上與彈簧座15相接觸的位置處設置膠質減振器(gumdamper)(緩沖構件)16,但是膠質減振器16不能完全地吸收彈簧座15的沖擊。另外,膠質減振器16的彈性系數可能會由于其老化(degradation)或其所處的熱環境而發生很大的變化,所以不能期望膠質減振器具有穩定的緩沖性能。
為解決這些問題,可以考慮減小可動鐵芯4的磁化部分的尺寸或減小復位彈簧7的彈簧力。然而,如果減小可動鐵芯4的磁化部分的尺寸,則磁化的可動鐵芯4的磁力變弱,從而接觸壓力變得不足以保持觸點5和觸點6的接觸狀態。另外,如果減小復位彈簧7的彈簧力,則在斷電時用于使可動鐵芯4從固定鐵芯3分離的力變弱,從而不能使可動鐵芯4順利地且快速地分離。
因此,在可動鐵芯4在斷電時通過復位彈簧7復位的復位位置處設置排斥力產生線圈17。排斥力產生線圈17產生緩和可動鐵芯4的復位運動的磁性排斥力。
當磁化線圈6在電磁繼電器1斷電的時候退磁時,剩余的磁性暫時地存在于固定鐵芯4和可動鐵芯4中。
因此,當可動鐵芯4被分離時,通過排斥力產生線圈17產生與可動鐵芯4的剩余磁場相反的磁場,從而產生抵抗可動鐵芯4的磁性的磁性排斥力以緩和可動鐵芯4的復位運動。
在可動鐵芯4從與固定鐵芯3分離的起始位置向可動鐵芯4正好使復位彈簧7完全伸長的端位置移動的過程中,在可動鐵芯4復位的復位位置處產生排斥力。因此,排斥力可以有效地緩和可動鐵芯4的復位運動。
注意,由于上述原因,優選的是,可動觸點5與固定觸點6快速地分離直到可動觸點5通過了電弧區S。
因此,優選的是,當可動鐵芯4與固定鐵芯3分離時,在可動鐵芯4從可動觸點5通過了電弧區S的位置(不是從上述起始位置)向可動鐵芯4正好使復位彈簧7完全伸長的端位置移動的過程中,排斥力產生線圈17產生與可動鐵芯4的剩余磁場相反的磁場。
因此,如上所述,在本實施方式中,排斥力產生線圈17布置于可動鐵芯4的復位位置。具體地,排斥力產生線圈17以與磁化線圈2的繞線方向相反的繞線方向纏繞在繞線筒9的下端部周圍。
在本實施方式中,如圖1和圖2所示,排斥力產生線圈17以層設于磁化線圈2上的方式纏繞在磁化線圈2上。然而,排斥力產生線圈17和磁化線圈2可以以沿軸向排列的方式順次配置。
排斥力產生線圈17與具有規定容量的電容器18并聯,且該并聯電路與磁化線圈2串聯以構造繼電器驅動電路1A。
根據如上構造的電磁繼電器1,如圖1的(a)所示,可動鐵芯4在電磁繼電器1斷電時停留在初始位置。位于初始位置的可動鐵芯4被復位彈簧7向下施力,從而由于彈簧座15和磁軛8的上端板之間的接觸(在橡膠減振器16置于彈簧座和上端板之間的情況下)限制了可動鐵芯4的豎直運動。
當繼電器驅動電路1A在上述斷電情形下通電時,磁化線圈2被勵磁而產生磁場a(圖1的(b)中的箭頭a所示)。結果,固定鐵芯3和可動鐵芯4被磁場a磁化。
如圖1的(c)所示,固定鐵芯3和可動鐵芯4由于它們自身的磁化而彼此吸引,從而可動鐵芯4沿著軸向向上移動并壓縮復位彈簧7。
可動鐵芯4沿著軸向以規定滑動量朝向固定鐵芯3移動,使得可動觸點5與固定觸點6接觸。接著,如圖1的(d)所示,可動鐵芯4被進一步吸引至固定鐵芯3并最終與固定鐵芯3接觸。在固定鐵芯3和可動鐵芯4彼此接觸的狀態下,施壓彈簧13被壓縮以向可動觸點5和固定觸點6施加規定接觸壓力。
在繼電器驅動電路1A如圖1的(b)至圖1的(d)所示被通電的狀態下,在并聯電路中,電流流過排斥力產生線圈17并且電容器18被充電。
因為排斥力產生線圈17以與磁化線圈2的繞線方向相反的繞線方向纏繞,由于通電,排斥力產生線圈17產生磁場b(圖1的(b)至圖1的(d)中的箭頭b所示),以抵消磁化線圈2產生的磁場a。因此,以使得線圈2產生的磁場a和線圈17產生的磁場b能夠使可動鐵芯4朝向固定鐵芯3移動并隨后使可動觸點5與固定觸點6保持牢固接觸的方式確定線圈2和線圈17的繞數和卷徑。
圖2的(a)至圖2的(d)示出電磁繼電器1從通電狀態到斷電狀態的作業狀態。
當電磁繼電器1如圖2(a)中所示被通電時,繼電器驅動電路1A中的電容器18被充滿電。
如圖2的(b)所示,當繼電器驅動電路1A從通電狀態斷電時,磁化線圈2退磁,但來自電容器18的放電電流流經排斥力產生線圈17。因此,通過排斥力產生線圈17產生圖2的(b)中的磁場b。排斥力產生線圈17產生的磁場b與可動鐵芯4的剩余磁場相反。
在電磁繼電器1斷電的初始階段,磁場b在遠離可動鐵芯4的下部區域產生,使得可動鐵芯4在幾乎不受由磁場b產生的磁性排斥力影響的狀態下通過復位彈簧7與固定鐵芯3快速地分離。因此,可動觸點5如圖2(c)所示快速地與固定觸點6分離,直到可動觸點5經過電弧區S。
在可動觸點5已經從經過電弧區S的位置向復位彈簧正好完全伸長的位置移動之后,當可動鐵芯4接近產生磁場b的區域時,可動鐵芯4開始接收由磁場b產生的排斥可動鐵芯4的剩余磁性的磁性排斥力。
由于磁性排斥力,可動鐵芯4的由于復位彈簧7的復位運動被緩和,然后如圖2的(d)所示彈簧座15與膠質減振器16接觸,從而減小了復位時的沖擊。
根據第一實施方式中的電磁繼電器1,在斷電時,可動鐵芯4可以通過復位彈簧7快速地與固定鐵芯3分離,以分離觸點5和觸點6。在可動鐵芯4的分離運動的過程中,通過排斥力產生線圈17的磁場b產生與可動鐵芯4的剩余磁性相反的磁性排斥力。結果,能夠緩和可動鐵芯4的復位運動,從而減小由于彈簧座15與磁軛8的上端板相接觸而產生的噪音和振動。
因此,不需要減小可動鐵芯4的尺寸或減小復位彈簧7的彈簧力,就能限制噪音和振動而不影響電磁繼電器1在斷電時的作業性能。
根據本實施方式,因為通過僅增加包括電容器18和具有與磁化線圈2的繞線方向相反的繞線方向的排斥力產生線圈17的并聯電路,而使得專門的電控制沒有必要,因此該電磁繼電器1具有成本上的優勢。
如圖3所示,根據第二實施方式的電磁繼電器1的不同構造在于:通過分出磁化線圈2的下部,形成繞線方向與磁化線圈2的繞線方向相同的排斥力產生線圈17A。與第一實施方式的其他元件或磁場相同或類似的其他元件或磁場以相同的附圖標記標識,并省略對它們的多余說明。
在繼電器驅動電路1A中,磁化線圈2和排斥力產生線圈17串聯,并在二者之間設置開關電路。通過開關電路,在電磁繼電器1斷電時電流僅流過排斥力產生線圈17A。另一方面,在電磁繼電器1通電時或通電過程中,電流順次地流過排斥力產生線圈17A和磁化線圈2兩者。在此,使斷電時流經排斥力產生線圈17A的電流方向與通電時或通電過程中的電流方向相反。因此,斷電時的磁場方向與通電時或通電過程中的磁場方向相反。
在根據本實施方式的電磁繼電器1中,如圖3的(a)所示,可動鐵芯4在斷電時停留在初始位置。位于初始位置的可動鐵芯4被復位彈簧7向下施力從而由于彈簧座15和磁軛8的上端板的接觸(在橡膠減振器16置于彈簧座15和磁軛8的上端板之間的情況下)限制了可動鐵芯4的豎直運動。
當繼電器驅動電路1A在上述斷電狀態下通電時,磁化線圈2和排斥力產生線圈17A被勵磁而產生兩個磁場a(圖3的(b)中的箭頭a所示)。兩個磁場a產生在相同的方向上。
結果,固定鐵芯3和可動鐵芯4被磁場a磁化并彼此吸引。當可動觸點5與固定觸點6接觸時,施壓彈簧13被壓縮以對可動觸點5和固定觸點6施加規定接觸壓力。
當繼電器驅動電路1A從通電狀態中斷電時,磁化線圈2和排斥力產生線圈17A退磁,由此固定鐵芯3和可動鐵芯4退磁。通過復位彈簧7可動鐵芯4可以快速地與固定鐵芯3分離以使可動觸點5和固定觸點6快速地分離。
在可動鐵芯4的該分離過程中,通過上述開關電路,與通電時的電流反向地流動的電流僅流經排斥力產生線圈17A以產生磁場b(圖3的(c)中的箭頭b所示)。排斥力產生線圈17產生的磁場b與可動鐵芯4的剩余磁場相反。
排斥力產生線圈17A的通過開關電路的通電例如在從可動觸點5已經通過電弧區S時到可動鐵芯4正好使復位彈簧7完全伸長時的時間期間內開始。
結果,當復位彈簧7正好完全伸長時,可動鐵芯4接收由磁場b產生的與可動鐵芯4的剩余磁性相排斥的磁性排斥力。由于磁性排斥力,可動鐵芯4的由于復位彈簧7的分離/復位運動被緩和,然后彈簧座15與膠質減振器16接觸,從而減小復位時的沖擊。
根據本實施方式,與第一實施方式類似,可以限制噪音和振動而不影響電磁繼電器1在斷電時的作業性能。
特別地,在本實施方式中,通過將磁化線圈2的一部分分出而形成排斥力產生線圈17A,使得可以簡化勵磁線圈的構造而不需要額外的線圈。
另外,通過開關電路,流經排斥力產生線圈17A的電流的電流值、開始時間、持續時間等可以被任意調節,從而可以實現用于可動鐵芯4的適當的緩和效果。
日本專利申請2010?138121(2010年6月17號提交)的全部內容通過引用包含于此。
盡管以上參照本發明的特定實施方式對本發明進行了說明,但是本發明不限于上述實施方式。根據上述教示,本領域技術人員會想到上述實施方式的變型及變化。

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