【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種用于極化電磁繼電器的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器，尤其適用于傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換高穩(wěn)定負(fù)荷電流的小型繼電器，例如，用于120a/230v交流以內(nèi)的智能電能表的隔離繼電器中。

背景技術(shù)：

de102010017874b4公開了一種具有極化磁性電路以及平行工作氣隙的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器，其包括對稱設(shè)置的兩個(gè)外支腿，每個(gè)外支腿上設(shè)置有激勵(lì)線圈。通過在其中一個(gè)外支腿上設(shè)置額外的激勵(lì)線圈來增加對擺動(dòng)電樞的吸引力，以實(shí)現(xiàn)不對稱的觸發(fā)力。該種方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。

de2148377a公開的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器通過在永磁體與擺動(dòng)電樞之間設(shè)置不對稱導(dǎo)磁片實(shí)現(xiàn)不對稱的觸發(fā)力。該種方案很可能因?yàn)橹圃旃畹仍蜃兂蓡畏€(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器。

de19544520a1公開的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器通過在永磁體與擺動(dòng)電樞之間設(shè)置不對稱不導(dǎo)磁的隔離箔實(shí)現(xiàn)不對稱的觸發(fā)力。該種方案中，隔離箔可能會被擺動(dòng)電樞擊中從而產(chǎn)生阻尼效應(yīng)。

ep1081733a2公開的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器通過不對稱的擺動(dòng)電樞實(shí)現(xiàn)不對稱的觸發(fā)力。該線條一個(gè)翼部較寬，另一個(gè)翼部較窄。較窄的翼部很容易磁飽和。

因此，亟需一種改進(jìn)的并且能實(shí)現(xiàn)不對稱觸發(fā)力的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有簡化結(jié)構(gòu)并且能實(shí)現(xiàn)不對稱觸發(fā)力的雙穩(wěn)態(tài)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器。

本發(fā)明所提供的一種可用于高電流承載的小型極化電磁繼電器的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器，包括e形磁軛、安裝到磁軛的兩個(gè)激勵(lì)線圈、被激勵(lì)線圈驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)電樞。所述e形磁軛具有磁芯主體、分別位于磁芯主體兩端的兩個(gè)外支腿以及位于兩個(gè)外支腿之間的一個(gè)中心支腿，中心支腿具有扁平永磁體或者單獨(dú)由永磁體形成，e形磁軛用于將永磁通量施加到關(guān)于中心支腿轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)電樞上。所述兩個(gè)激勵(lì)線圈位于中心支腿兩側(cè)用于為擺動(dòng)電樞提供切換脈沖。e形磁軛的兩個(gè)外支腿的極面到擺動(dòng)電樞的工作氣隙厚度不同，因此可實(shí)現(xiàn)所預(yù)定的不對稱性，使其中一個(gè)外支腿對擺動(dòng)電樞具有更大的拉力。

擺動(dòng)電樞在切換位置時(shí)總會與其中的一個(gè)外支腿相接觸。其中一個(gè)外支腿與擺動(dòng)電樞的工作氣隙更薄，從而具有更小的磁阻，從而對擺動(dòng)電樞具有更大的吸引力。本發(fā)明在不需要附加部件(例如導(dǎo)磁片、隔離箔、調(diào)節(jié)彈簧等)的情況下就實(shí)現(xiàn)了不對稱性的切換行為，并降低了接觸部件的反彈效應(yīng)，能快速地實(shí)現(xiàn)開關(guān)且降低了接觸損耗。每個(gè)切換位置都可以由永磁體來吸引保持。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中一個(gè)外支腿比另一個(gè)外支腿更靠近中心支腿。兩個(gè)外支腿的主體具有相同或不同的橫截面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中一個(gè)外支腿的端部具有朝向中心支腿伸出的延伸部，從而具有朝中心支腿延伸擴(kuò)大的更大的極面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，兩個(gè)外支腿的極面彼此不對稱，兩個(gè)外支腿的橫截面不同。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，外支腿的極面和中心支腿的極面齊平，并且擺動(dòng)電樞為略微的v形，優(yōu)選150至175度的范圍，更優(yōu)選160至170度的范圍。這使得擺動(dòng)電樞的雙翼能完全接觸到外支腿的水平極面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，外支腿的極面可以低于中心腿的極面，并且外支腿的極面具有向下和向外延伸傾斜的斜面，使得擺動(dòng)電樞的雙翼能完全接觸地?cái)R置在外支腿的極面上，從而增加擺動(dòng)電樞與中心支腿的接觸面積。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，外支腿的極面內(nèi)邊緣是直的并且平行于擺動(dòng)電樞的擺動(dòng)軸線，與圓形的內(nèi)邊緣相比，該設(shè)計(jì)改善了磁通量的特性。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中一個(gè)外支腿的極面比另一個(gè)外支腿的極面更靠近中心支腿，從而使擺動(dòng)電樞更容易從關(guān)閉位置切換到打開位置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中一個(gè)外支腿的極面比另一個(gè)外支腿的極面更遠(yuǎn)離中心支腿，從而使擺動(dòng)電樞更容易從打開位置切換到關(guān)閉位置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，e形磁軛的磁芯由一個(gè)或幾個(gè)沖壓形成的彎折件組成，或者由一個(gè)或多個(gè)冷成形件組成，或者由一個(gè)或多個(gè)相同的切割金屬薄板疊置而成。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述兩個(gè)激勵(lì)線圈分別套設(shè)到兩個(gè)外支腿，兩個(gè)激勵(lì)線圈之間彼此平行。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述兩個(gè)激勵(lì)線圈安裝到磁芯主體，并分別位于兩個(gè)外支腿與中心支腿之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，兩個(gè)激勵(lì)線圈分別獨(dú)立地通過直流脈沖或正弦半波驅(qū)動(dòng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，兩個(gè)激勵(lì)線圈串聯(lián)成一個(gè)線圈，通過直流脈沖或正弦半波交替驅(qū)動(dòng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，其中的一個(gè)激勵(lì)線圈的電磁力強(qiáng)于另一個(gè)激勵(lì)線圈電磁力，以便增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器的不對稱性能。

【附圖說明】

下面將結(jié)合通過具體實(shí)施方式和說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

附圖中：

圖1以爆炸圖方式示出具有成角度的擺動(dòng)電樞的驅(qū)動(dòng)器，

圖2示出圖1中移除激勵(lì)線圈后的驅(qū)動(dòng)器的主視圖，

圖3為另一實(shí)施例所改進(jìn)的磁芯的主視圖，

圖4以爆炸圖方式示出具有筆直擺動(dòng)電樞的驅(qū)動(dòng)器，

圖5示出了具有可拆分式磁芯的驅(qū)動(dòng)器。

上述附圖中，各數(shù)字標(biāo)記表示的部件名稱如下：

1磁軛；2a，2b外支腿；3支撐座；4永磁體；5擺動(dòng)電樞；6a，6b激勵(lì)線圈；7a，7b極面；8磁芯主體；11磁芯；13中心支腿；a，b外支腿的極面與中心支腿之間的凈距離；la，lb工作氣隙；fm1，fm2磁力；s擺動(dòng)電樞的擺動(dòng)軸線。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1所示的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器包括e形磁軛1、安裝到磁軛1的兩個(gè)激勵(lì)線圈6a、6b以及被激勵(lì)線圈6a、6b驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)電樞5。磁軛1包括磁芯11和永磁體4，磁芯11包括磁芯主體8、從磁芯主體8伸出的支撐座3和位于支撐座3兩側(cè)的兩個(gè)外支腿2a、2b。永磁體4被支撐座3支撐從而形成中心支腿13。外支腿2a、2b分別與中心支腿13具有不同的凈距離a和b，并且該兩個(gè)外支腿2a、2b的主體橫截面積也不同。較窄的外支腿2a到中心支腿13的凈距離a小于較寬的外支腿2b到中心支腿13的凈距離b。磁芯11的三個(gè)支腿2a、2b、13遠(yuǎn)離磁芯主體8的端面為極面。該三個(gè)支腿2a、2b、3從磁芯主體8到它們的極面的主體部為長方體。因此，外支腿2a到中心支腿13的凈距離a等于外支腿2a的極面7a到中心支腿13的凈距離，外支腿2b到中心支腿13的凈距離b等于外支腿2b的極面7b到中心支腿13的凈距離。

較小的激勵(lì)線圈6a套設(shè)在較窄的外支腿2a上，較大的激勵(lì)線圈6b套設(shè)在較寬的外支腿2b上。支撐座3的上端為具有相同橫向尺寸的永磁體4。組裝后永磁體4的頂面與外支腿2a、2b的極面7a、7b對齊。永磁體4支撐擺動(dòng)電樞5，擺動(dòng)電樞5的兩個(gè)翼部形成輕微的v形并與磁芯11的尺寸適配，兩個(gè)翼部形成150度至175度的v形角，優(yōu)選是160度至170度的v形角。在本實(shí)施例中，位于外支腿2b上方的擺動(dòng)電樞翼部比位于外支腿2a上方的擺動(dòng)電樞翼部長。擺動(dòng)電樞5的脊部可直接由永磁體4的中心支撐，或者由驅(qū)動(dòng)器的殼體(圖中未顯示)引導(dǎo)和支撐。在圖1所示的實(shí)施例中，兩個(gè)并聯(lián)回路的磁通量為兩個(gè)外支腿2a，2b的極面到中心支腿13的凈間距a，b的函數(shù)以及兩個(gè)交替激勵(lì)的激勵(lì)線圈6a、6b的函數(shù)。

圖2是圖1所示驅(qū)動(dòng)器的在移除激勵(lì)線圈6a，6b后的主視圖?？梢钥吹?，兩個(gè)外支腿2a、2b分別以不同的凈距離a、b與中心支腿13隔開。凈距離a小于凈距離b。支撐座4支撐著永磁體4，永磁體4的頂面與兩個(gè)極面7a、7b對齊。擺動(dòng)電樞5在擺動(dòng)軸線s的位置被永磁體4直接支撐，圖2所示的擺動(dòng)電樞5位于中性平衡的位置，然而，擺動(dòng)電樞5在實(shí)際的繼電操作中不會停留在該位置，因?yàn)閿[動(dòng)電樞5總是接觸外支腿2a或外支腿2b，也就是兩個(gè)開關(guān)位置的其中一個(gè)位置，這是任何一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)位置受永磁力作用的結(jié)果。因?yàn)橥庵?a到中心支腿13的凈距離a小于外支腿2b到中心支腿13的凈距離b，所以外支腿2a的工作氣隙la厚度小于與外支腿2b的工作空氣隙lb厚度。

v形擺動(dòng)電樞5朝向兩側(cè)的擺動(dòng)角度相同。外支腿2a比外支腿2b更靠近擺動(dòng)電樞5的擺動(dòng)軸線s，外支腿2a的工作氣隙la比外支腿2b的工作氣隙lb更小。因?yàn)楣ぷ鳉庀秎a的磁阻比工作氣隙lb的磁阻更小，所以穿過工作氣隙la的磁通比穿過工作氣隙lb處磁通更多。這產(chǎn)生了不對稱的牽拉效應(yīng)，可用于觸發(fā)接觸裝置。

如圖3所示，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，磁芯11為一體式。磁芯11的一個(gè)外支腿2a比另一個(gè)外支腿2b更靠近中心支腿13。外支腿2a的頂端還具有朝向中心支腿13伸出的延伸部，從而使外支腿2a具有朝中心支腿13延伸增大的極面7a，導(dǎo)致極面7a和中心支腿13之間的凈距離a明顯小于外支腿2b的極面7b與中心支腿13之間的凈距離b。因此，在激勵(lì)線圈具有相同數(shù)量線圈時(shí)，安裝在擺動(dòng)軸線s上的v形擺動(dòng)電樞(圖中未示出)將因?yàn)橥庵?a的工作氣隙更小而被拉向外支腿2a。

圖4是另一個(gè)實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)器的爆炸示意圖。該驅(qū)動(dòng)器具有一體式的磁芯11以及平直的擺動(dòng)電樞5。從磁芯11的磁芯主體8看過去，左外支腿2a的橫截面小于右外支腿2b的橫截面，左外支腿2a與中心支腿13凈距離a小于右外支腿2b與中心支腿13的凈距離b。因此，右外支腿2b可以裝載不同尺寸的激勵(lì)線圈6b并保持與左側(cè)激勵(lì)線圈6a的磁動(dòng)勢相同。優(yōu)選地，左外支腿2a套設(shè)的激勵(lì)線圈具有更大的尺寸。永磁體4安裝到支撐座3，永磁體4的四角都位于外支腿2a、2b的上方。擺動(dòng)電樞5安裝到永磁體4上，并可關(guān)于擺動(dòng)軸線s擺動(dòng)，直到其擱置在外支腿2a的極面7a或外支腿2b的極面7b上。磁極面7a、7b的內(nèi)邊緣是直的并且平行于擺動(dòng)電樞5的擺動(dòng)軸線，使水平的擺動(dòng)電樞5能夠完全接觸地貼靠在極面7a，7b上，使得磁通量特性的到改善。

永磁體4頂面具有兩個(gè)斜面4a和4b，該兩個(gè)斜面4a和4b形成倒v形。斜面4a與極面7a共面，斜面4b與極面7b共面。

圖5示出了本發(fā)明的另一種實(shí)施例。本實(shí)施例中，磁芯11包括兩個(gè)部件，其中，磁芯主體8與右側(cè)外支腿2b構(gòu)成一個(gè)部件，左側(cè)外支腿2a是另一個(gè)部件。中心支腿13由安裝到磁芯主體8的永磁體4形成，永磁體4從磁芯主體8延伸到與外支腿2a的極面7a、外支腿2b的極面7b平齊的位置。外支腿2a、2b的端面都具有朝向中心支腿13伸出的延伸部，從而分別具有朝向中心支腿13擴(kuò)大的極面7a、7b。

因?yàn)榇判?1包括兩個(gè)部件，所以在磁芯11完成之前要將兩個(gè)激勵(lì)線圈6a，6b順次裝配在磁芯主體8上。外支腿2a、2b的主體部到中心支腿13的間距相同，外支腿2a、2b主體部橫斷面尺寸也相同。但是，極面7a，7b具有不同的尺寸，使永磁體4所形成的中心支腿13與極面7a的凈距離a大于中心支腿13與極面7b的凈距離b。因此，在兩個(gè)相等尺寸的激勵(lì)線圈6a、6b的情況下，由于工作氣隙不同，外支腿2b對v形擺動(dòng)電樞5的拉力更大，上面結(jié)合圖1時(shí)已經(jīng)闡述了相關(guān)的原理，此不贅述。本實(shí)施例中，兩個(gè)激勵(lì)線圈6a，6b沿共同的繞線方向纏繞。如果該兩個(gè)激勵(lì)線圈6a、6b串聯(lián)連接，則可通過改變激勵(lì)脈沖的極性將擺動(dòng)電樞5從一個(gè)位置切換到另一個(gè)位置。如果激勵(lì)線圈6a，6b可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的，則擺動(dòng)電樞5的切換方向與每個(gè)激勵(lì)線圈的繞線方向、通電方向有關(guān)。因?yàn)榧?lì)線圈6a、6b的磁通量會疊加到永磁體4的磁通量。因此，永磁體4在e形磁芯11內(nèi)的磁通量可能被削弱或增強(qiáng)，直至擺動(dòng)電樞5被觸發(fā)。優(yōu)選地是前者，因?yàn)樵摲桨父咝Ч?jié)能。本實(shí)施例中，提供相關(guān)的尺寸作為參考。裝配好的磁芯11的尺寸為小于10毫米×10毫米×24毫米。所述磁芯11由一個(gè)或多個(gè)沖裁及彎曲的形成件或一個(gè)或多個(gè)冷成形件組成，所述磁芯11的鐵芯也可由若干疊片層疊構(gòu)成。如磁芯11由若干疊片疊置而成的情況下，每個(gè)金屬疊片的厚度為0.5毫米，公差為+/-0.05mm。每個(gè)直流觸發(fā)脈沖為幾毫秒的持續(xù)時(shí)間，可從交流電壓電源的正弦半波獲得所需要的觸發(fā)脈沖。

本發(fā)明中，所述兩個(gè)激勵(lì)線圈6a，6b位于中心支腿兩側(cè)用于為擺動(dòng)電樞提供切換脈沖。e形磁軛的兩個(gè)外支腿的極面到擺動(dòng)電樞的工作氣隙厚度不同，因此可實(shí)現(xiàn)所預(yù)定的不對稱性，使其中一個(gè)外支腿對擺動(dòng)電樞具有更大的拉力。本發(fā)明無需額外的激勵(lì)線圈以及校準(zhǔn)工作進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不對稱性的切換行為，節(jié)省了其他組件的額外費(fèi)用。

擺動(dòng)電樞在切換位置時(shí)總會與其中的一個(gè)外支腿相接觸。其中一個(gè)外支腿與擺動(dòng)電樞的工作氣隙更薄，從而具有更小的磁阻，從而對擺動(dòng)電樞具有更大的吸引力。本發(fā)明在不需要附加部件(例如導(dǎo)磁片、隔離箔、調(diào)節(jié)彈簧等)的情況下就實(shí)現(xiàn)了不對稱性的切換行為，并降低了接觸部件的反彈效應(yīng)，能快速地實(shí)現(xiàn)開關(guān)且降低了接觸損耗。每個(gè)切換位置都可以由永磁體來吸引保持。

以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，如對各個(gè)實(shí)施例中的不同特征進(jìn)行組合等，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。