專利名稱：電磁驅(qū)動(dòng)單元和機(jī)電開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，且進(jìn)一步涉及機(jī)電開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
圖1繪示常規(guī)電磁驅(qū)動(dòng)單元1的一個(gè)部分，其包括一個(gè)具有環(huán)繞中間支
腳12而放置的線圈11的軛10，以及銜鐵15。當(dāng)優(yōu)選受控制單元99控制的 電流被引導(dǎo)而穿過線圈11時(shí)，軛10被磁化，并因此將銜鐵15朝其自身拉 動(dòng)，直到銜鐵15的外部支柱支腳16、 17扣合到軛10的外部支柱支腳13、 14上為止。
一般要求此類電磁驅(qū)動(dòng)單元需要持續(xù)數(shù)百萬(wàn)個(gè)激活然后停用電磁驅(qū)動(dòng) 單元的操作循環(huán)，特別是在用于機(jī)電幵關(guān)裝置尤其是接觸器中時(shí)。返回參看 圖l，其還圖示了簡(jiǎn)化的機(jī)電開關(guān)裝置50，其中電磁驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)優(yōu)選 放置在可移動(dòng)接觸橋20上的可移動(dòng)接觸零件21，使其往復(fù)于固定接觸零件 6之間，以便閉合或斷開電流路徑，例如端子5a與5b之間的電流路徑。銜 鐵15優(yōu)選經(jīng)由桿7來(lái)移動(dòng)接觸橋20。
為了避免移動(dòng)接觸零件與固定接觸零件之間起電弧，電磁開關(guān)裝置的接 觸件需要相對(duì)快速移動(dòng)。銜鐵15的拉力必須克服彈性阻尼部件27 (例如接 觸彈簧)的較大力。因此，所引起的銜鐵15向軛10的扣合會(huì)導(dǎo)致特別是在 接觸點(diǎn)周圍發(fā)生材料疲勞，圖1中用參考標(biāo)號(hào)18來(lái)指示所述現(xiàn)象。為了補(bǔ) 償所述扣合，通常使用優(yōu)選具有彈性阻尼部件27的阻尼系統(tǒng)。
例如用DE 10 331 339 Al中提出的方式使銜鐵更輕的做法提供了某一 優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橛么朔绞娇蓽p輕扣合所導(dǎo)致的沖擊。在此類實(shí)施方案中，特別是如果與EP 1 101 233中提出的解決方案配合，銜鐵可至少部分地由粉末狀 磁性材料制成，并進(jìn)一步通過使用比如環(huán)氧樹脂等合適的聚合物來(lái)硬化。在 先前解決方案中，銜鐵和軛是由只允許簡(jiǎn)單形狀的釘住的金屬薄片制成，與 先前解決方案相比，此類解決方案的另一優(yōu)點(diǎn)是銜鐵和軛的形狀有更好的通用性。
上述類型的解決方案的一個(gè)缺點(diǎn)是針對(duì)軛和銜鐵提議的材料易碎，且因 此對(duì)沖擊的抵抗力不夠，因此嚴(yán)重地限制了電磁驅(qū)動(dòng)單元的預(yù)期使用壽命， 因而不太適合用于機(jī)電開關(guān)裝置中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種預(yù)期使用壽命增長(zhǎng)的機(jī)電開關(guān)裝置。通過 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電開關(guān)裝置可實(shí)現(xiàn)此目的。 附屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的各種有利方面。
機(jī)電開關(guān)裝置，特別是接觸器或除了接觸器外還包括其它單元(例如斷 路器)的多功能裝置，包括至少一個(gè)固定接觸零件、至少一個(gè)可往復(fù)于所述 至少一個(gè)固定接觸零件之間而移動(dòng)以用于閉合或斷開電流路徑的可移動(dòng)接 觸零件，以及電磁驅(qū)動(dòng)單元。所述電磁驅(qū)動(dòng)單元適于響應(yīng)于施加到線圈的電 壓而移位所述可移動(dòng)的接觸零件。
如果所述至少一個(gè)可移動(dòng)接觸零件和所述至少一個(gè)固定接觸零件適于 在激活電磁驅(qū)動(dòng)單元之后限制銜鐵的移動(dòng)，那么可減輕軛與銜鐵之間的沖 擊。除此之外，機(jī)電開關(guān)裝置還可包括至少一個(gè)止擋件，其適于在激活電磁 驅(qū)動(dòng)單元之后限制銜鐵的移動(dòng)。
如果在包括軛、線圈和可移動(dòng)銜鐵的電磁驅(qū)動(dòng)單元中，軛與銜鐵具有匹 配的形狀，使得當(dāng)線圈被激活時(shí)，銜鐵適于至少部分地橫穿軛，那么可避免 或至少減輕因沖擊導(dǎo)致的應(yīng)力。
如果軛包括用于容納線圈的支腳或邊緣，且如果銜鐵展示出至少一個(gè)適
5于讓所述支腳或邊緣至少部分地穿透銜鐵的開口 ，那么可減輕或避免支腳與 銜鐵之間的沖擊，同時(shí)仍能夠使用尺寸足以導(dǎo)致對(duì)于軛形成足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)以 可靠地驅(qū)動(dòng)銜鐵的線圈。此外，銜鐵可進(jìn)一步朝軛移動(dòng)。
如果軛包括一個(gè)或兩個(gè)外部支柱支腳或邊緣，使得銜鐵能移動(dòng)經(jīng)過相應(yīng) 的支柱支腳，那么可減輕或完全避免沖擊。
如果銜鐵包括從銜鐵的頂部朝軛延伸的邊緣，且包括至少一個(gè)適于在激 活電磁驅(qū)動(dòng)單元后到達(dá)軛的底座的水平面的區(qū)域，那么可實(shí)現(xiàn)銜鐵的相對(duì)較 大移動(dòng)，同時(shí)仍減輕或完全避免沖擊的不良影響。
特別有利地，可在銜鐵或軛包括粉末狀磁性材料且所述材料優(yōu)選經(jīng)過例 如聚合物尤其是環(huán)氧樹脂等合成材料的強(qiáng)化的情況下執(zhí)行本發(fā)明。
如果在包括軛、線圈和可移動(dòng)銜鐵的電磁驅(qū)動(dòng)單元中，軛與銜鐵具有匹 配的形狀，使得當(dāng)線圈被激活時(shí)，銜鐵適于至少部分地橫穿軛，那么可避免 或至少減輕因沖擊導(dǎo)致的應(yīng)力。


下文中，參照附圖中所示的實(shí)例更詳細(xì)地論述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附 圖中
圖1繪示機(jī)電開關(guān)裝置中的常規(guī)電磁驅(qū)動(dòng)單元的一個(gè)部分； 圖2繪示當(dāng)電流路徑為斷開時(shí)根據(jù)本發(fā)明的第二方面的機(jī)電開關(guān)裝置中 的根據(jù)本發(fā)明的第一方面的電磁驅(qū)動(dòng)單元的一個(gè)部分；以及 圖3與圖2相似，但電路路徑是閉合的。 在整個(gè)描述內(nèi)容中，相同的參考標(biāo)號(hào)指代相似的結(jié)構(gòu)元件。
具體實(shí)施例方式
圖2繪示電磁驅(qū)動(dòng)單元201的一個(gè)部分，其包括軛210、線圈ll和可移 動(dòng)銜鐵215。
6至少一個(gè)可移動(dòng)接觸件21和至少一個(gè)固定接觸件6適于在激活線圈11 之后限制銜鐵215的移動(dòng)。此外，機(jī)電開關(guān)裝置250可進(jìn)一步包括至少一個(gè) 止擋件，其適于在電磁驅(qū)動(dòng)單元201被激活之后限制銜鐵215的移動(dòng)。
軛210和銜鐵215可具有匹配的形狀，使得當(dāng)電磁驅(qū)動(dòng)單元201被控制 單元99激活時(shí)，銜鐵215適于至少部分地橫穿軛210 (優(yōu)選通過滑動(dòng))，因 此可避免軛210與銜鐵215之間的沖撞。
如圖3所示，可移動(dòng)接觸件21與固定接觸件6在彼此接觸時(shí)限制銜鐵 215的移動(dòng)。接觸橋20承載可移動(dòng)接觸件21，桿207附接到接觸橋20上， 桿207對(duì)銜鐵215施加限制力。
優(yōu)選地，軛210包括用于容納線圈11的支腳212。接著，銜鐵215可展 示出至少一個(gè)開口 270，該開口適于讓支腳212至少部分地穿透銜鐵215。 以此方式，當(dāng)將銜鐵215朝軛210拉動(dòng)時(shí)，銜鐵215可以少得多的接觸來(lái)橫 穿軛210，或者至少使得可避免銜鐵215扣合到軛210上。
軛210可包括一個(gè)或兩個(gè)外部支柱支腳213、 214，其使得銜鐵215能夠 移動(dòng)經(jīng)過相應(yīng)的支柱支腳213、 214。
銜鐵215可包括從銜鐵215的頂部280朝軛210延伸的支腳216、 217， 從而包括至少一個(gè)區(qū)域R，該區(qū)域適于在激活線圈11后到達(dá)軛210的一個(gè)底 座290的水平面。
然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，銜鐵215的形狀為一個(gè)具有圓形截面 的壺形鐵芯，因此用邊緣來(lái)代替支腳216、 217。
銜鐵215或軛210可包括粉末狀磁性材料，且任選地還包括合成材料(優(yōu) 選是聚合物，尤其是環(huán)氧樹脂)。所述粉末狀磁性材料可被燒結(jié)。關(guān)于制造 銜鐵215或軛的特別有利的材料和方法，可參閱DE 10 331 339 Al和EP 1 101 233。粉末狀磁性材料通常展示出較高的導(dǎo)磁率，在mr 〉5000的范圍內(nèi)。對(duì) 于例如聚合物等合成材料，導(dǎo)磁率可在i^^l的范圍內(nèi)。因此，所得的銜鐵 215或軛210可具有在e[50， 150]范圍內(nèi)的導(dǎo)磁率。優(yōu)選地，銜鐵215與軛210兩者由相同材料制成。
磁性電路的尺寸優(yōu)選適于提供將銜鐵215朝軛210拉動(dòng)的接觸力，所述 接觸力在已使用注塑來(lái)制造銜鐵215或軛210時(shí)也足夠大。
圖2和圖3還繪示機(jī)電開關(guān)裝置250，其在圖2和圖3的實(shí)例中為接觸器。
在另外一種情況下，機(jī)電開關(guān)裝置可為包括一個(gè)接觸器的多功能裝置。 在兩種情況下，接觸器均優(yōu)選適于在100 V與1000 V之間的低電壓電平下
開關(guān)電流。
機(jī)電開關(guān)裝置250包括至少一個(gè)固定接觸件6、至少一個(gè)可在所述至少 --個(gè)固定接觸件6之間往復(fù)移動(dòng)以用于斷開或閉合一個(gè)電流路徑5a、 5b的 可移動(dòng)接觸件21，以及一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元201。電磁驅(qū)動(dòng)單元201適于響應(yīng) 于一個(gè)施加到線圈11的電壓而移位所述可移動(dòng)接觸件21。例如可通過經(jīng)由
繞組末端施加電壓而向線圈施加電壓。
圖2和圖3僅繪示了機(jī)電開關(guān)裝置250的簡(jiǎn)化版本。在許多應(yīng)用中，需 要幾乎同時(shí)開關(guān)兩個(gè)或三個(gè)電流相位。因此，機(jī)電開關(guān)裝置250可包括用于 每一相位的至少一個(gè)可移動(dòng)接觸件21和至少一個(gè)固定接觸件6。為了提高機(jī) 械開關(guān)的穩(wěn)定性并避免接觸件燒毀，通常成對(duì)地提供可移動(dòng)接觸件21和固 定接觸件6;優(yōu)選在穩(wěn)固的接觸橋20上承載可移動(dòng)接觸件21，所述穩(wěn)固的
接觸橋20將不會(huì)因桿207施加的力而變形。
8
權(quán)利要求
1. 一種機(jī)電開關(guān)裝置(250)，特別是一個(gè)接觸器或一個(gè)包括一個(gè)接觸器的多功能裝置，所述機(jī)電開關(guān)裝置包括i)至少一個(gè)固定接觸件(6)；ii)至少一個(gè)可移動(dòng)接觸件(21)，所述可移動(dòng)接觸件可在所述至少一個(gè)固定接觸件(6)之間往復(fù)移動(dòng)以用于斷開或閉合一個(gè)電流路徑(5a、5b)；以及iii)一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)，所述電磁驅(qū)動(dòng)單元包括一個(gè)軛(210)、一個(gè)線圈(11)以及一個(gè)可移動(dòng)銜鐵(215)，其中所述電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)適于響應(yīng)于一個(gè)施加到所述線圈(11)的電壓而移位所述可移動(dòng)接觸件(21)；其特征在于，所述至少一個(gè)可移動(dòng)接觸件(21)和所述至少一個(gè)固定接觸件(6)適于在所述電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)被激活之后限制所述銜鐵(215)的移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特征在于，所述裝置 進(jìn)一步包括至少一個(gè)止擋件，所述止擋件適于在所述電磁驅(qū)動(dòng)單元(201) 被激活之后限制所述銜鐵(215)的移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特征在于，所述 軛(210)和所述銜鐵(215)具有匹配的形狀，使得當(dāng)所述線圈(11)被激 活時(shí)，所述銜鐵(215)適于至少部分地穿過所述軛(210)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特 征在于，所述軛(210)包括一個(gè)用于容納所述線圈(11)的支腳(212)或 邊緣，且所述銜鐵(215)展示出至少一個(gè)開口 (270)，該幵口適于讓所述 支腳(212)或邊緣至少部分地穿透所述銜鐵(215)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特 征在于，所述軛(210)包括一個(gè)或兩個(gè)外部支柱支腳(213， 214)或一個(gè)邊緣，所述支腳或者邊緣使得所述銜鐵(216， 217)能夠移動(dòng)經(jīng)過相應(yīng)的支 柱支腳(213， 214)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特 征在于，所述銜鐵(216， 217)包括一個(gè)邊緣(216， 217)，所述邊緣從所 述銜鐵(215)的一個(gè)頂部(280)朝所述軛(210)延伸，且所述銜鐵包括 至少一個(gè)區(qū)域(R)，該區(qū)域適于在所述線圈(11)被激活后到達(dá)所述軛(210) 的一個(gè)底座(290)的水平面。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特 征在于，所述銜鐵(215)或所述軛(210)包括粉末狀磁性材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特征在于，所述銜鐵 (215)或所述軛(210)進(jìn)一步包括一種合成材料，其優(yōu)選是聚合物，特別 是環(huán)氧樹脂。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的機(jī)電開關(guān)裝置(250)，其特 征在于，所述機(jī)電開關(guān)裝置(250)是一個(gè)接觸器或一個(gè)包括一個(gè)接觸器的 多功能裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)電開關(guān)裝置(250)，特別是一種接觸器或包括接觸器的多功能裝置，所述機(jī)電開關(guān)裝置包括至少一個(gè)固定接觸零件(6)、至少一個(gè)可往復(fù)于所述至少一個(gè)固定接觸零件(6)之間而移動(dòng)以用于斷開或閉合電流路徑(5a、5b)的可移動(dòng)接觸零件(21)，以及包括軛(210)和線圈(11)及可移動(dòng)銜鐵(215)的電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)，其中所述電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)適于響應(yīng)于施加到所述線圈(11)的電壓而移位所述可移動(dòng)接觸零件(21)。所述至少一個(gè)可移動(dòng)接觸零件(21)和所述至少一個(gè)固定接觸零件(6)適于在激活所述電磁驅(qū)動(dòng)單元(201)之后限制所述銜鐵(215)的移動(dòng)。
文檔編號(hào)H01H50/36GK101501804SQ200780029755
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月25日
發(fā)明者約瑟夫·布格爾, 貝恩德·特勞曼, 賴因哈德·邁爾 申請(qǐng)人:西門子公司