一種接觸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種接觸器，包括觸頭部分和激勵部分，所述接觸器還包括保持部分，所述保持部分包括電容結(jié)構(gòu)，并利用所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板之間的靜電力來保持所述觸頭部分處于接觸狀態(tài)或斷開狀態(tài)。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，利用靜電閉鎖所產(chǎn)生的靜電力保持接觸器處于切換后的靜態(tài)狀態(tài)，相對于傳統(tǒng)的電磁接觸器大大減少了在該靜態(tài)狀態(tài)下的能量消耗，而且本發(fā)明中所使用的靜電閉鎖便于制造，成本較低。
【專利說明】一種接觸器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)領(lǐng)域中，接觸器是一種常見的電氣設(shè)備，其可以通過低電壓/電流控制信號來控制高電壓/電流供應(yīng)的通斷。接觸器在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用極為廣泛，可以提供對于電機、照明設(shè)備、供熱設(shè)備、電容器組等電氣負載的控制。在這些應(yīng)用中，接觸器的功能通常是反復(fù)地接通或斷開負載電源線路。
[0003]接觸器通常包括常開(Normal Open,NO)型和常閉(Normal Close,NC)型兩種。下面我們結(jié)合NO型接觸器來介紹接觸器的基本結(jié)構(gòu)。NO型接觸器通?？梢园ㄓ|頭部分和激勵部分。觸頭部分是接觸器中承載負載電流的部分，一般由低阻抗金屬，如銅或銀等制成，通常包括靜觸頭和動觸頭，當靜觸頭和動觸頭接觸(閉合)時接通負載電流，而當靜觸頭和動觸頭斷開時負載電流被切斷。顧名思義，NO型接觸器在通常初始狀態(tài)下利用重力或彈簧彈力等保持靜觸頭和動觸頭處于斷開狀態(tài)，而在切換后的非通常狀態(tài)下觸頭部分的靜觸頭和動觸頭處于閉合狀態(tài)。當激勵部分受到電能激勵后，其能夠提供所需的驅(qū)動力，以使觸頭部分閉合并保持這種閉合狀態(tài)。NC型接觸器具有與NO型接觸器類似的結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅在于NC型接觸器在通常初始狀態(tài)下保持靜觸頭和動觸頭之間處于閉合狀態(tài)，而激勵部分受到激勵后會提供驅(qū)動力以使觸頭部分斷開。
[0004]在工業(yè)領(lǐng)域 中最為常見的接觸器是電磁接觸器，其利用電磁激勵來控制接觸器的開閉，文獻1-3分別介紹了這種電磁接觸器。下面，我們就結(jié)合圖1來介紹電磁接觸器的基本工作原理。電磁接觸器I為NO型接觸器，其包括一對靜觸頭103和104、一對動觸頭101和102、電磁體106、電樞105、線圈108和彈簧107等。當為線圈108通電時，由磁性材料制成的電樞105和電磁體106會受到激勵而具備極性相反的磁性。電樞105與電磁體106相對，并與一對動觸頭101和102連接，當電樞105和電磁體106具有磁性時電樞105會受到電磁體106的吸引力作用而向電磁體106移動并壓縮彈簧107。此時，動觸頭101和102會在電樞105的帶動下朝靜觸頭103和104運動并分別與其接觸，電能得以流過觸頭部分而提供給負載，從而形成負載電流。當斷開線圈108中的激勵電流，電磁體106的磁性消失，電樞105將會在彈簧107的恢復(fù)彈力作用下向背離電磁體106的方向運動，動觸頭101和102在電樞105的帶動下分別與靜觸頭103和104斷開，負載電流被切斷。雖然在上述描述中在線圈通電時，電樞和電磁體會因具有相反磁極而相互吸引，但是在不同結(jié)構(gòu)的接觸器中，也可以根據(jù)需要由反磁性材料等特殊材料制作電樞，從而在線圈通電時實現(xiàn)電樞和電磁體具有相同磁極，它們之間會相互排斥。
[0005]由上述實例可見，根據(jù)NO型電磁接觸器的工作原理，為了使動觸頭向靜觸頭運動，需要使電流流過線圈以磁化電磁體，從而產(chǎn)生吸引電樞的足夠吸引力。同時，如果需要保持接觸器的閉合狀態(tài)，就需要保持流經(jīng)線圈的電流，以持續(xù)不斷地提供電磁體的磁性和其對電樞的吸引力。換句話說，在NO型電磁接觸器保持其閉合狀態(tài)的靜態(tài)期間，在接觸器線圈中始終存在電能消耗。在NC型電磁接觸器中的情況也是類似的。尤其在例如電機等一些工業(yè)應(yīng)用中，電磁接觸器在靜態(tài)期間所消耗的上述能源是相當可觀的。
[0006]文獻1:美國專利申請US4616202A ；
[0007]文獻2:美國專利申請 US2010/0308944A1 ；
[0008]文獻3:PCT 專利申請 W02011/021329A1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的一個目的是提供一種低能耗的接觸器，以使其在切換到非通常狀態(tài)后的靜態(tài)期間消耗較低的電能。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種接觸器，包括觸頭部分和激勵部分，所述接觸器還包括保持部分，所述保持部分包括電容結(jié)構(gòu)，并利用所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板之間的靜電力來保持所述觸頭部分處于接觸狀態(tài)或斷開狀態(tài)。
[0011]根據(jù)該技術(shù)方案，本發(fā)明中的接觸器使用電容結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜電閉鎖作為保持部分，并利用該靜電閉鎖的電容板之間的靜電力來保持所述觸頭部分處于切換到非通常狀態(tài)后的接觸狀態(tài)或斷開狀態(tài)。通過該技術(shù)方案，利用靜電閉鎖所產(chǎn)生的強大靜電力保持接觸器處于切換后的靜態(tài)狀態(tài)，相對于傳統(tǒng)的電磁接觸器大大減少了在該靜態(tài)狀態(tài)下的能量消耗；而且，本發(fā)明中所使用的靜電閉鎖便于制造，成本較低。
[0012]優(yōu)選地，所述電容結(jié)構(gòu)的電容板均包括電極和附著在所述電極表面的絕緣膜，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。通過使電容板上的電極分別攜帶電荷，從而使電容板之間產(chǎn)生了保持接觸器狀態(tài)的靜電力，電極上附著的絕緣膜使得在電容板相互貼合的時候在電極之間保持絕緣，從而構(gòu)成靜電閉鎖。
[0013]優(yōu)選地，所述電容板的電極是柔性金屬薄膜。這樣，即使在電容板之間距離較遠的情況下，也可以在柔性金屬薄膜之間產(chǎn)生較大的靜電力，從而保持接觸器的穩(wěn)定狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選地，所述絕緣膜是硬化橡膠、PTFE或陶瓷。所述非導(dǎo)體絕緣膜可以選用非導(dǎo)體強度較大的材料制成，例如硬化橡膠、PTFE或陶瓷等，這樣，利用這些非導(dǎo)體強度較大的材料作為非導(dǎo)體絕緣膜的材料，使其不會被可能產(chǎn)生的電弧擊穿，從而確保靜電閉鎖可以保持接觸器的穩(wěn)定狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，所述電容板還包括基板，所述柔性金屬薄膜電極附著在所述基板上。基板可以為電極提供一定的剛性支持，更加確保了足夠的保持力。
[0016]優(yōu)選地，所述觸頭部分包括動觸頭和靜觸頭，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述動觸頭連接，另一塊與所述靜觸頭連接，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。在保持部分與觸頭部分連接的情況下，由靜電閉鎖提供了強大的保持力，從而穩(wěn)定地保持了接觸器的狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選地，所述激勵部分包括電磁體和電樞，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述電磁體連接，另一塊與所述電樞連接，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。在保持部分與激勵部分連接而且動觸頭位于靜觸頭上方的情況下，由靜電閉鎖提供了強大的保持力，從而穩(wěn)定地保持了接觸器的狀態(tài)。
[0018]優(yōu)選地，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板均還包括基板，在所述相對電容板的所述基板上均設(shè)置有多個突出板，相對電容板的所述多個突出板可相互嚙合，所述電極分別設(shè)置在所述多個突出板的正反表面上，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述相對電容板的所述突出板的電極上可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在嚙合狀態(tài)下相鄰的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。由嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖構(gòu)成保持部分，靜電閉鎖的電極之間的靜電剪切力可以保證電極之間產(chǎn)生更強大的保持力，從而更穩(wěn)定地保持接觸器的狀態(tài)。
[0019]優(yōu)選地，所述激勵部分包括電磁體和電樞，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述電磁體連接，另一塊與所述電樞連接，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相同/相反極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電排斥/吸引力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。在保持部分與激勵部分連接而且動觸頭位于靜觸頭下方的情況下，由靜電閉鎖提供了強大的保持力，從而穩(wěn)定地保持了接觸器的狀態(tài)。
[0020]優(yōu)選地，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板均還包括基板，在所述相對電容板的所述基板上均設(shè)置有多個突出板，相對電容板的所述多個突出板可相互嚙合，所述電極分別設(shè)置在所述多個突出板的正反表面上，在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述相對電容板的所述突出板的電極上可分別攜帶相同/相反極性的電荷，并在嚙合狀態(tài)下相鄰的電極之間產(chǎn)生靜電排斥/吸引力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。由嚙 齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖構(gòu)成保持部分，靜電閉鎖的電極之間的靜電剪切力可以保證電極之間產(chǎn)生更強大的保持力，從而更穩(wěn)定地保持接觸器的狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下文將以明確易懂的方式通過對優(yōu)選實施方式的說明并結(jié)合附圖來對本發(fā)明上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實施方式予以進一步說明，其中:
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電磁接觸器的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2a和圖2b是本發(fā)明第一實施方式的接觸器中的保持部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明第二實施方式的柔性電極以及剝離效應(yīng)的示意圖；
[0025]圖4a和圖4b是本發(fā)明第三實施方式的接觸器中的保持部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5a和圖5b是本發(fā)明第四實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6a和圖6b是本發(fā)明第五實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7a和圖7b是本發(fā)明第六實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8a和圖8b是本發(fā)明第七實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]參考符號表
[0031]I電磁接觸器101動觸頭102動觸頭
[0032]103靜觸頭104靜觸頭105電樞[0033]106電磁體 107彈簧108線圈
[0034]21靜電閉鎖 22電容板23電容板
[0035]201塑料板 202塑料板203電極
[0036]204電極301柔性電極302柔性電極
[0037]303緊密貼合的區(qū)域 304邊緣區(qū)域41電容板
[0038]42電容板410基板411突出板
[0039]412電極5接觸器501動觸頭
[0040]502動觸頭 503靜觸頭504靜觸頭
[0041]505電樞506電磁體507彈黃
[0042]508線圈509電容板510電容板
[0043]6接觸器601動觸頭602動觸頭
[0044]603靜觸頭 604靜觸頭605電樞 [0045]606電磁體 607彈簧608線圈
[0046]609電容板 610電容板7接觸器
[0047]701動觸頭 702動觸頭703靜觸頭
[0048]704靜觸頭 705電樞706電磁體
[0049]707彈簧708線圈709電容板
[0050]710電容板 8接觸器801動觸頭
[0051]802動觸頭 803靜觸頭804靜觸頭
[0052]805電樞806電磁體807彈簧
[0053]808線圈809電容板810電容板
【具體實施方式】
[0054]在本發(fā)明中，將可利用靜電力保持接觸器處于閉合狀態(tài)或斷開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)稱為靜電閉鎖(electrostatic latch)。本發(fā)明公開了一種新型的接觸器,其采用一個或多個靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，這些靜電閉鎖可以通過電容稱合(capacitive coupling)和電容解稱(capacitive decoupling)效果來保持電氣觸頭(靜觸頭和動觸頭)之間的閉合狀態(tài)或斷開狀態(tài)。通過本發(fā)明中的這種新型接觸器，可以通過很小的能量來保持接觸器的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)。
[0055]需要說明的是，本發(fā)明中的接觸器可以實現(xiàn)為NO型或者NC型，均可獲得本發(fā)明相同的技術(shù)效果，其區(qū)別僅在于接觸器保持部分中的靜電閉鎖所攜帶的電荷極性和相應(yīng)產(chǎn)生的靜電力類型不同。在下面的說明和【具體實施方式】中，我們均以NO型接觸器為例進行本發(fā)明技術(shù)特征的說明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，也可以很容易地根據(jù)本發(fā)明的原理和精神設(shè)計出不同類型的NC型接觸器。本發(fā)明的保護范圍顯然不限于特定的NO型或者NC型接觸器。
[0056]本發(fā)明的接觸器中的每個靜電閉鎖包括一電容結(jié)構(gòu)，該電容結(jié)構(gòu)可包括一對電容板，每塊電容板可至少包括一片導(dǎo)電電極和該電極表面覆蓋著的一層非導(dǎo)體膜，該非導(dǎo)體膜提供電極間的絕緣。優(yōu)選地，電容板也可以進一步包括一塊絕緣材料制成的基板，并將覆蓋著非導(dǎo)體膜的電極附著在該基板上。接觸器工作時，使用兩塊電容板之間的靜電力作為保持機制，使得接觸器的動觸頭和靜觸頭之間保持閉合狀態(tài)。
[0057]下面，我們首先介紹靜電閉鎖的具體工作原理。
[0058]當兩塊電容板以較近的距離平行放置時，電容被充電，使兩塊電容板攜帶不同極性的電荷，此時在兩塊電容板之間會由于電容板上所帶有的異性電荷而產(chǎn)生相互吸引的靜電力，從而使兩塊電容板相互接近并最終貼合，以實現(xiàn)靜電閉鎖的閉合。
[0059]使這種靜電閉鎖閉合所需的能量非常小，其理論值僅是其電容所存儲的電荷，SP存儲于形成電容的兩塊電容板的電極上所帶的電荷。由于這樣形成的靜電閉鎖的電容值非常小(僅為幾十nF)，而且為電容充電的電壓也僅為幾百伏特，因而靜電閉鎖閉合所消耗的能量依據(jù)如下公式(I)計算，僅為幾十毫焦耳:
[0060]E =1/2 X CX U2........................(I)
[0061]其中E為能量消耗，C為電容值，U為電容充電電壓值。如果忽略電容中電荷泄露的情況，兩塊電容板中存儲的電荷可以保持兩電容板之間的靜電吸引力，從而保持靜電閉鎖處于閉合狀態(tài)。因此，在靜電閉鎖的靜態(tài)閉合狀態(tài)下，不需要任何附加的能量。
[0062]當電容放電后，用于保持靜電閉鎖閉合的的靜電吸引力隨之消失。此時如果希望靜電閉鎖的兩塊電容板保持相互脫離的狀態(tài)，其方法可以和使靜電閉鎖閉合的方式類似，區(qū)別僅在于此時給兩塊電容板施加相同極性的電荷，隨之在兩塊電容板之間產(chǎn)生的靜電排斥力將使它們相互排斥而保持彼此遠離。
[0063]關(guān)于這種靜 電閉鎖的結(jié)構(gòu)和基本原理可以參見文獻4:M.E.Karagozler, JasonCampell, and et.al.Electrostatic Latching for Inter-module Adhesion,PowerTransfer, and Communication in Modular Robots.1EEE International Conference onIntelligent Robots and Systems, pp.2779 ~2786，2007。
[0064]在本發(fā)明中，可以應(yīng)用金屬薄膜作為靜電閉鎖的電極，從而以一種柔性的方式來獲得電容板之間更近的間距并產(chǎn)生較大的靜電力。當柔性電極分別攜帶不同極性的電荷后，即使電極間的初始距離較大，所產(chǎn)生的微小靜電力也能夠使電極趨向于彎曲而使得彼此更加接近，因此它們之間的間距減小并隨之產(chǎn)生更大的相互靜電力。基于這種正反饋機制，電容板相互移動使電極之間的間距越來越小，直至它們完全貼合在一起，此時電極之間的間距僅為它們表面兩層非導(dǎo)體膜的厚度和，因而電極之間發(fā)生非常大的貼合力。
[0065]在電容板上應(yīng)用金屬薄膜作為電極的技術(shù)也可以參考文獻5:M.E.Karagozler.Harnessing Capacitance for Inter-Robot Latching, Communication, and PowerTransfer.Master Thesis, Carnegie Mellon University, 2007。
[0066]在非導(dǎo)體絕緣膜的材料方面也應(yīng)當有所考慮，這是由于當柔性電極完全貼合在一起時，電極之間的間距僅為它們表面兩層非導(dǎo)體膜的厚度和，這個總厚度大約在12X 10_6m，這樣近的距離很容易產(chǎn)生電弧，而非導(dǎo)體膜的材料要能承受該電弧而不至于被擊穿。通常靜電閉鎖的工作電壓不高于500V，因而非導(dǎo)體膜材料的非導(dǎo)體強度至少應(yīng)大于500V/(12 X 10?~41MV/m。根據(jù)這個標準，我們可以選擇硬化橡膠(Ebonite，其非導(dǎo)體強度約為50MV/m)、PTFE (其非導(dǎo)體強度約為60MV/m)或陶瓷(其非導(dǎo)體強度約為100~10000MV/m)等作為非導(dǎo)體絕緣膜材料。
[0067]此外,柔性電極會受到剝離效應(yīng)(peeling effect)的影響。就是說，電極表面之間會在其中部分表面分離了的情況下輕易分離開，因此即使在較小部分沒有完全貼合的情況下，兩個電極表面也會由于較小的剝離力而逐步分離，直至完全脫離開。為了解決這個問題并提高持續(xù)的貼合程度，優(yōu)選可在本發(fā)明的接觸器中包括多個靜電閉鎖，并將該多個靜電閉鎖設(shè)置為嚙合結(jié)構(gòu)(mesh structure)，以使得靜電閉鎖的閉合方向被設(shè)計為平行于柔性電極的接觸表面。這樣，在靜電閉鎖中產(chǎn)生的靜電力沿平行于電極表面的方向作用，而并非通常那樣垂直于電極表面，因而這個方向上的靜電力被稱為剪切力(shear force)。靜電閉鎖被激勵時，最大化的剪切力可以迅速作用于整個電極表面，因而將兩片電極完全貼合。
[0068]在本發(fā)明部分實施例中，接觸器的保持部分可包括相對的一對電容板，在相對電容板上形成嚙合結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖。
[0069]靜電閉鎖產(chǎn)生的電容靜電吸引力或排斥力與電極之間距離的平方成反比。就是說，當兩塊電容板距離較遠時兩板間的初始電容靜電吸引力很小，有可能難以使電容板移動而彼此相互接近。在這種情況下，可以提供一個附加力來使移動電容板向靜止電容板運動，以使移動電容板和靜止電容板之間的距離達到一個特定值以下，從而使兩板間的靜電吸引力足夠大到使靜電閉鎖閉合。為達到這個目的，本發(fā)明中接觸器的激勵部分采用傳統(tǒng)的電磁激勵機制來使兩塊電容板彼此相互接近并閉合。一旦兩塊電容板處于閉合狀態(tài)，保持部分中的靜電閉鎖所產(chǎn)生的靜電力足以保持電容板間的閉合狀態(tài)，此時已不再需要激勵部分所提供的電磁力。因此，此時可切斷電磁激勵部分的供電，從而達到節(jié)約能源的技術(shù)效果O
[0070]根據(jù)以上描述可知，本發(fā)明中的接觸器利用由電容板所構(gòu)成的靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，其利用電容板之間的靜電力來保持接觸器觸頭之間的接觸狀態(tài)或斷開狀態(tài)，因此，當激勵部分完成使接觸器閉合或斷開的動態(tài)過程后，不需要附加能量來維持接觸器觸頭接觸或斷開的靜態(tài)狀態(tài)。因此，相對于傳統(tǒng)的電磁接觸器，本發(fā)明中的新型接觸器可大大減少能量消耗。 [0071]優(yōu)選地，本發(fā)明可采用構(gòu)成為嚙合結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖，這樣，靜電閉鎖的柔性電極之間的靜電剪切力可以保證柔性電極之間緊密貼合，從而保證觸頭的緊密接觸。實驗表明，在電源給電容板通500V的激勵電壓時，能夠產(chǎn)生約0.6N/cm2的靜電力，如果激勵部分大小約為6cm*5cm*4cm,則能夠產(chǎn)生10~20N的靜電力。
[0072]本發(fā)明中的接觸器以靜電閉鎖作為基本保持部分，靜電閉鎖的電容板可由貼附了金屬薄膜電極的塑料板制成，而金屬薄膜的材料也為銅或鋁等常見金屬，因而裝置成本較低。此外，與上述保持部分配合的電源只需要具備將工業(yè)24V直流電源轉(zhuǎn)換為工作高壓，例如500V直流電源的功能即可，這需要的成本較低而且非常容易實現(xiàn)。
[0073]第一實施方式
[0074]第一實施方式中不出了本發(fā)明最基本的實現(xiàn)方式。在本實施方式中，接觸器以一個靜電閉鎖作為保持部分，圖2a和圖2b示出了該接觸器中的保持部分的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0075]靜電閉鎖21由平行的兩塊電容板22和23構(gòu)成一電容結(jié)構(gòu)，其中電容板22包括塑料板201和附著在塑料板201上的電極203，電容板23包括塑料板202和附著在塑料板202上的電極204。為了在電極相互吸合時保持絕緣，在電極203和電極204相互面向的一面上還附著一層非常薄的非導(dǎo)體絕緣膜(圖中未示出)。
[0076]當給靜電閉鎖的兩個電容板22和電容板23充電，使電極203和電極204分別攜帶不同極性的電荷的時候，如圖2a所示，在兩個電極203和電極204之間會產(chǎn)生靜電吸引力，該靜電吸引力使兩個電容板22和23相互吸引，電容板22和電容板23之間的距離越來越小直至貼合在一起，當電容板22和電容板23貼合在一起時，電極203和電極204之間的距離僅為兩層非導(dǎo)體膜的厚度和，它們之間的靜電吸引力可以保持靜電閉鎖的閉合狀態(tài)。
[0077]當給靜電閉鎖的兩個電容板22和23充電，使電極203和電極204分別攜帶相同極性的電荷的時候，如圖2b所示，在兩個電極203和204之間會產(chǎn)生靜電排斥力，該靜電排斥力使兩個電容板22和23相互遠離，從而保持靜電閉鎖的斷開狀態(tài)。
[0078]第二實施方式
[0079]如第一實施方式中所述，當靜電閉鎖的兩塊電容板相互貼合在一起實現(xiàn)靜電閉鎖的閉合時，兩片電極之間的距離僅為兩層非導(dǎo)體薄膜的厚度。如果采用堅硬的、厚度較大的金屬板，如鋁板來構(gòu)成靜電閉鎖的電極，即使當電極表面有細微粗糙或附著有細小物體時，電極之間在粗糙位置或附著位置附近的距離也會大大增加，從而影響靜電閉鎖的閉合。因此在第一實施方式的基礎(chǔ)上，本實施方式采用柔性的金屬薄膜，例如銅膜或鋁膜等來構(gòu)成靜電閉鎖的電極。具體地，可在其中一塊電容板的電極采用柔性金屬薄膜，也可以兩塊電容板的電極均采用柔性金屬薄膜。以這種方式實現(xiàn)的柔性電極相互貼合的效果如圖3所示。
[0080]圖3中示出了位于圖下方的柔性電極301和位于圖上方的柔性電極302。當給相應(yīng)電容板充電使電極301和電極302分別攜帶不同極性的電荷時，它們之間產(chǎn)生靜電吸引力。開始時，由于電極301和電極302的距離較遠，它們之間的靜電吸引力較小，但是由于電極301和電極302具有柔性特性，因而在較小的吸引力下發(fā)生彼此相向的彎曲，如圖3所示。由此，電極301和電極302之間的距離減小，進而產(chǎn)生了更大的靜電吸引力，直至兩電極貼合在一起，它們之 間存在非常大的靜電吸引力。
[0081]第三實施方式
[0082]如第二實施方式中所述，可以將柔性金屬薄膜直接設(shè)置在相對的兩塊電容板上，作為靜電閉鎖的電極。但是同時，這種柔性電極有可能受到剝離效應(yīng)的影響。就是說，當兩片柔性電極的部分表面區(qū)域沒有完全貼合的情況下，該區(qū)域周圍的區(qū)域也會由于剝離效應(yīng)產(chǎn)生的剝離力而逐步分離，直至兩片柔性電極完全脫離開。如圖3所示，區(qū)域303是柔性電極301和302緊密貼合的部分，但是其邊緣的區(qū)域304并未完全貼合。如果電極301和電極302在區(qū)域304分離開，這種分離會傳播到與區(qū)域304相鄰的緊密貼合的區(qū)域303，此時即使很小的剝離力也會使得電極301和電極302在區(qū)域303逐漸分離開，直至電極301和電極302完全脫離。
[0083]為了避免剝離效應(yīng)可能帶來的這種不良效果，在本發(fā)明的第三實施方式中，可以在前面實施方式的基礎(chǔ)上，在接觸器的保持部分使用多個靜電閉鎖，并將多個靜電閉鎖設(shè)計為嚙合結(jié)構(gòu)。圖4a和圖4b示出了本發(fā)明第三實施方式的接觸器保持部分中的多個靜電閉鎖的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0084]如圖4a所示，第三實施方式中的接觸器的保持部分主要包括兩塊電容板41和42。其中，電容板41和電容板42結(jié)構(gòu)類似，均是在一個塑料基板410上設(shè)置多個垂直于塑料基板410的突出板411，例如圖中的塑料板411。在圖中所示的塑料板411正反兩面均附著由金屬薄膜制成的柔性電極412，在每片電極412上還附著有一層非常薄的非導(dǎo)體絕緣膜(圖中未示出)。兩塊塑料基板410設(shè)置有塑料板411的兩個平面相對放置。設(shè)置多個塑料板411的位置和尺寸，使得當電容板41和電容板42相向移動時，兩塊塑料基板410上的多個塑料板411可以相互嚙合在一起，使得相鄰的電極412可以相互貼合在一起。每一對相互貼合的電極412均構(gòu)成一個靜電閉鎖，如圖4a所示，該激勵部分包括5個靜電閉鎖。
[0085]可以看出，當給電容板41和電容板42施加不同極性電荷使其相向移動時，它們的結(jié)合方向是平行于電極412表面的，因而每個靜電閉鎖的兩個電極412之間產(chǎn)生的靜電吸引力是沿結(jié)合方向的剪切力，而非前面實施方式中垂直于電極表面。這種剪切力在電極412相互接觸時立即作用于電極412的整個表面區(qū)域，因而使得電極412之間緊密貼合，避免了剝離效應(yīng)的影響。
[0086]當多個靜電閉鎖閉合后，電容板41和電容板42結(jié)合在一起，構(gòu)成如圖4b中所示的合并結(jié)構(gòu)。此時，電容板41和電容板42上的多對電極412緊密貼合在一起，彼此間保持很大的靜電吸引力。
[0087]第四實施方式
[0088]可以采用第一實施方式中的靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，以提供用于保持動觸頭和靜觸頭之間閉合狀態(tài)的靜電吸引力。圖5a和圖5b示出了第四實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理，其中圖5a示出了接觸器5的常開狀態(tài)，而圖5b示出了接觸器5在保持部分的保持作用下處于閉合狀態(tài)。
[0089]如圖5a和圖5b所示，接觸器5為NO型接觸器，其包括觸頭部分和激勵部分。其中，該觸頭部分包括一對靜觸頭503和504、一對動觸頭501和502 ;該激勵部分包括電磁體506、電樞505、線圈508和彈簧507等。此外，該NO型接觸器還包括保持部分，該保持部分包括一對電容板509和510，其基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式中的保持部分相同。其中，電容板509通過承載一對靜觸頭503和504的結(jié)構(gòu)與該對靜觸頭503和504機械連接，而電容板510通過承載一對動觸頭 501和502的結(jié)構(gòu)與該對動觸頭501和502機械連接。在圖5a所不中，線圈508未通電,此時電磁體506和電樞505之間沒有相互作用力，一對靜觸頭503和504與一對動觸頭501和502之間分別保持斷開狀態(tài)，此時接觸器5處于如圖5a中所示的常開狀態(tài)。
[0090]如圖5b所示，當為線圈508通電時，電樞505和電磁體506會受到激勵而具備相同極性的磁性。電樞505與電磁體506相對，并與一對動觸頭501和502連接，當電樞505和電磁體506具有磁性時電樞505會受到電磁體506的排斥力作用而背向電磁體506移動，并拉伸彈簧507。一旦一對動觸頭501和502與一對靜觸頭503和504分別接觸，接觸器5的保持部分中的一對電容板509和510會處于非常接近甚至接觸的狀態(tài)，如圖5b所示。此時，向保持部分施加一電壓以向電容板509和510充電，使它們分別攜帶不同極性的電荷，這樣在電容板509和510之間就會產(chǎn)生強大的靜電吸引力，從而將一對動觸頭501和502與一對靜觸頭503和504牢牢鎖定(保持)在接觸狀態(tài)。此時，可以撤銷線圈508中的電流，而僅依靠電容板509和510之間的靜電吸引力來保持接觸器5的接觸狀態(tài)，這樣在所保持的該靜止狀態(tài)下激勵部分并不會消耗電能。
[0091]當停止向保持部分施加電壓時，電容板509和510不再攜帶電荷，它們之間也不再存在相互靜電吸引力，此時彈簧507的彈性恢復(fù)力將會把電樞505拉回至圖5a中所不的原位，與電樞505連接的一對動觸頭501和502也會在電樞505的牽引下分別與一對靜觸頭503和504分離，接觸器5回到圖5a所示的斷開狀態(tài)。
[0092]根據(jù)本實施方式，由靜電閉鎖提供了強大的保持力，從而穩(wěn)定地保持了接觸器切換后的閉合狀態(tài)，減少了接觸器的靜態(tài)能耗。
[0093]第五實施方式
[0094]可以采用第三實施方式中的嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，以提供用來保持動觸頭和靜觸頭之間接觸狀態(tài)的更強大的靜電吸引力。圖6a和圖6b示出了第五實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理，其中圖6a示出了接觸器6的常開狀態(tài)，而圖6b示出了接觸器6在保持部分的保持作用下處于閉合狀態(tài)。
[0095]如圖6a和圖6b所示，接觸器6為NO型接觸器，其包括觸頭部分和激勵部分。其中，該觸頭部分包括一對靜觸頭603和604、一對動觸頭601和602 ;該激勵部分包括電磁體606、電樞605、線圈608和彈簧607等。此外，該NO型接觸器還包括保持部分，該保持部分包括一對電容板609和610，其基本結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的保持部分相同。具體地，電容板609和電容板610結(jié)構(gòu)類似，均是在一個基板上設(shè)置多個垂直于基板的突出板，并在突出板兩面均附著由金屬薄膜制成的柔性電極，在每片電極上還附著有一層非常薄的非導(dǎo)體絕緣膜(圖中未示出)。
[0096]如圖6所示，電容板609通過承載一對靜觸頭603和604的結(jié)構(gòu)與該對靜觸頭603和604機械連接，而電容板610通過承載一對動觸頭601和602的結(jié)構(gòu)與該對動觸頭601和602機械連接。在圖6a所示中，線圈608未通電，此時電磁體606和電樞605之間沒有相互作用力，一對靜觸頭603和604與一對動觸頭601和602之間分別保持斷開狀態(tài)，此時接觸器6處于如圖6a中所示的常開狀態(tài)。
[0097]如圖6b所示，當為線圈608通電時，電樞605和電磁體606會受到激勵而具備相同極性的磁性。電樞605與電磁體606相對，并與一對動觸頭601和602連接，當電樞605和電磁體606具有磁性 時電樞605會受到電磁體606的排斥力作用而背向電磁體606移動，并拉伸彈簧607。一旦一對動觸頭601和602與一對靜觸頭603和604分別接觸，接觸器6的保持部分中的一對電容板609和610會相互嚙合在一起，使得相鄰的多對電極相互貼合在一起，如圖6b所示。此時，向保持部分施加一電壓以向電容板609和610充電，使它們的電極上分別攜帶不同極性的電荷，這樣在電容板609和610之間所形成的多對靜電閉鎖就會產(chǎn)生更強大的靜電吸引力，從而將一對動觸頭601和602與一對靜觸頭603和604牢牢鎖定(保持)在接觸狀態(tài)。此時，可以撤銷線圈608中的電流，而僅依靠電容板609和610之間的靜電吸引力來保持接觸器6的接觸狀態(tài)，這樣在保持的該靜止狀態(tài)下激勵部分并不會消耗電能。
[0098]當停止向保持部分施加電壓時，電容板609和610的電極上不再攜帶電荷，它們之間的多對靜電閉鎖也不再存在相互靜電吸引力，此時彈簧607的彈性恢復(fù)力將會把電樞605拉回至圖6a中所示的原位，與電樞605連接的一對動觸頭601和602也會在電樞605的牽引下分別與一對靜觸頭603和604分離，接觸器6回到圖6a所示的斷開狀態(tài)。
[0099]根據(jù)本實施方式，由嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖提供了更強大的保持力，從而更穩(wěn)定地保持接觸器切換后的閉合狀態(tài)，同時減少了接觸器的靜態(tài)能耗。
[0100]第六實施方式
[0101]與第四實施方式類似，在本實施方式中采用第一實施方式中所述的靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，以提供用于保持動觸頭和靜觸頭之間接觸狀態(tài)的靜電吸引力。與第四實施方式不同的是，本實施方式中的靜電閉鎖由分別固定在電磁體和電樞上的電容板構(gòu)成。圖7a和圖7b示出了第四實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理，其中圖7a示出了接觸器7的常開狀態(tài)，而圖7b示出了接觸器7在保持部分的保持作用下處于閉合狀態(tài)。
[0102]如圖7a和圖7b所示，接觸器7為NO型接觸器，其包括觸頭部分和激勵部分。其中，該觸頭部分包括一對靜觸頭703和704、一對動觸頭701和702 ;該激勵部分包括電磁體706、電樞705、線圈708和彈簧707等。此外，該NO型接觸器還包括保持部分，該保持部分包括電容板709和710，其基本結(jié)構(gòu)與第一實施方式中的保持部分相同。其中，電容板709和710分別與電樞705和電磁體706的相對端連接，使得電容板709和710相對，構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，根據(jù)電樞705和電磁體706的相對端的數(shù)目，可設(shè)置一對或多對由電容板709和710構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)，在圖7中相應(yīng)設(shè)置了兩對。在圖7a所示中，線圈708未通電，此時電磁體706和電樞705之間沒有相互作用力，一對靜觸頭703和704與一對動觸頭701和702之間分別保持斷開狀態(tài)，此時接觸器7處于如圖7a中所示的常開狀態(tài)。
[0103]如圖7b所示，當為線圈708通電時，電樞705和電磁體706會受到激勵而具備相反極性的磁性。電樞705與電磁體706相對，并與一對動觸頭701和702連接，當電樞705和電磁體706具有磁性時電樞705會受到電磁體706的吸引力作用而向電磁體706移動，并壓縮彈簧707。一旦一對動觸頭701和702與一對靜觸頭703和704分別接觸，接觸器7的保持部分中的電容板709和710會處于非常接近甚至接觸的狀態(tài)，如圖7b所示。此時，向保持部分施加電壓以向電容板709和710充電，使它們分別攜帶不同極性的電荷，這樣在電容板709和710之間就會產(chǎn)生強大的靜電吸引力，從而將一對動觸頭701和702與一對靜觸頭703和704牢牢鎖定(保持)在接觸狀態(tài)。此時，可以撤銷線圈708中的電流，而僅依靠電容板709和710之間的靜電吸引力來保持接觸器7的接觸狀態(tài)，這樣在保持的該靜止狀態(tài)下激勵部分 并不會消耗電能。
[0104]當停止向保持部分施加電壓時，電容板709和710不再攜帶電荷，它們之間也不再存在相互靜電吸引力，此時彈簧707的彈性恢復(fù)力將會把電樞705推回至圖7a中所示的原位，與電樞705連接的一對動觸頭701和702也會在電樞705的牽引下分別與一對靜觸頭703和704分離，接觸器7回到圖7a所示的斷開狀態(tài)。
[0105]根據(jù)本實施方式，在由靜電閉鎖保持接觸器閉合狀態(tài)以減少靜態(tài)耗能的同時，靜電閉鎖并不與觸頭直接連接，使得在接觸器觸頭設(shè)計上更為靈活，制造更為方便。
[0106]第七實施方式
[0107]與第五實施方式類似，在本實施方式中采用第三實施方式中的嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖作為接觸器的保持部分，以提供用于保持動觸頭和靜觸頭之間接觸狀態(tài)的更強大的靜電吸引力。與第五實施方式不同的是，本實施方式中的靜電閉鎖由分別固定在電磁體和電樞上的電容板構(gòu)成，而該電容板可形成嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖。圖8a和圖Sb示出了第七實施方式的NO型接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理，其中圖8a示出了接觸器8的常開狀態(tài)，而圖8b示出了接觸器8在保持部分的保持作用下處于閉合狀態(tài)。
[0108]如圖8a和圖Sb所示，接觸器8為NO型接觸器，其包括觸頭部分和激勵部分。其中，該觸頭部分包括一對靜觸頭803和804、一對動觸頭801和802 ;該激勵部分包括電磁體806、電樞805、線圈808和彈簧807等。此外，該NO型接觸器還包括保持部分，該保持部分包括電容板809和810，其基本結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的保持部分相同。具體地，電容板809和電容板810結(jié)構(gòu)類似，均是在一個基板上設(shè)置多個垂直于基板的突出板，并在突出板兩面均附著由金屬薄膜制成的柔性電極，在每片電極上還附著有一層非常薄的非導(dǎo)體絕緣膜(圖中未示出)。
[0109]如圖8所示，電容板809和810分別與電樞805和電磁體806的相對端連接，使得電容板809和810相對，構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，根據(jù)電樞805和電磁體806的相對端的數(shù)目，可設(shè)置一對或多對由電容板809和810構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)，在圖8中相應(yīng)設(shè)置了兩對。在圖8a所示中，線圈808未通電，此時電磁體806和電樞805之間沒有相互作用力，一對靜觸頭803和804與一對動觸頭801和802之間分別保持斷開狀態(tài)，此時接觸器8處于如圖8a中所示的常開狀態(tài)。
[0110]如圖8b所示，當為線圈808通電時，電樞805和電磁體806會受到激勵而具備相反極性的磁性。電樞805與電磁體806相對，并與一對動觸頭801和802連接，當電樞805和電磁體806具有磁性時電樞805會受到電磁體808的吸引力作用而向電磁體806移動，并壓縮彈簧807。一旦一對動觸頭801和802與一對靜觸頭803和804分別接觸，接觸器8的保持部分中的電容板809和810會相互嚙合在一起，使得相鄰的多對電極相互貼合在一起，如圖8b所示。此時，向保持部分施加電壓以向電容板809和810充電，使它們的電極上分別攜帶不同極性的電荷，這樣在電容板809和810之間所形成的多對靜電閉鎖就會產(chǎn)生更強大的靜電吸引力，從而將一對動觸頭801和802與一對靜觸頭803和804牢牢鎖定(保持)在接觸狀態(tài)。此時，可以撤銷線圈808中的電流，而僅依靠電容板809和810之間的靜電吸引力來保持接觸器8的接觸狀態(tài)，這樣在保持的該靜止狀態(tài)下激勵部分并不會消耗電能。
[0111]當停止向保持部分施加電壓時，電容板809和810的電極上不再攜帶電荷，它們之間的多對靜電閉鎖也不再存在相互靜電吸引力，此時彈簧807的彈性恢復(fù)力將會把電樞805推回至圖8a中所示的原位，與電樞805連接的一對動觸頭801和802也會在電樞805的牽引下分別與一對靜觸 頭803和804分離，接觸器8回到圖8a所示的斷開狀態(tài)。
[0112]根據(jù)本實施方式，由嚙齒結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖提供了更強大的保持力，從而更穩(wěn)定地保持接觸器的閉合狀態(tài)；而且，在由靜電閉鎖保持接觸器閉合狀態(tài)以減少靜態(tài)耗能的同時，靜電閉鎖并不與觸頭直接連接，使得在接觸器觸頭設(shè)計上更為靈活，制造更為方便。
[0113]第八實施方式
[0114]第八實施方式與第六實施方式類似，區(qū)別在于在第六實施方式中NO型接觸器的動觸頭在圖中處于靜觸頭上方，如圖7所示，而第八實施方式中NO型接觸器的動觸頭則處于靜觸頭下方。
[0115]在本實施方式中，當為線圈通電時，電樞會受到電磁體的排斥力作用而背向電磁體移動，并拉伸彈簧。一旦一對動觸頭與一對靜觸頭分別接觸，向保持部分施加電壓以使相對電容板分別攜帶相同極性的電荷，這樣在電容板之間就會產(chǎn)生強大的靜電排斥力，從而將一對動觸頭與一對靜觸頭鎖定在接觸狀態(tài)。當停止向保持部分施加電壓時，電容板之間不再存在相互靜電排斥力，此時彈簧的彈性恢復(fù)力將會把電樞拉回原位，一對動觸頭與一對靜觸頭分離。
[0116]第九實施方式
[0117]第九實施方式與第七實施方式類似，區(qū)別在于在第七實施方式中NO型接觸器的動觸頭在圖中處于靜觸頭上方，如圖8所示，而第九實施方式中NO型接觸器的動觸頭則處于靜觸頭下方。
[0118]在本實施方式中，當為線圈通電時，電樞會受到電磁體的排斥力作用而背向電磁體移動，并拉伸彈簧。一旦一對動觸頭與一對靜觸頭分別接觸，向保持部分施加電壓以使相對電容板分別攜帶相同極性的電荷，這樣在電容板之間就會產(chǎn)生強大的靜電排斥力，從而將一對動觸頭與一對靜觸頭鎖定在接觸狀態(tài)。當停止向保持部分施加電壓時，電容板之間不再存在相互靜電排斥力，此時彈簧的彈性恢復(fù)力將會把電樞拉回原位，一對動觸頭與一對靜觸頭分離。
[0119]由上述多種實施方式可以看出，本發(fā)明利用靜電閉鎖作為保持部分來提供接觸器狀態(tài)切換后靜態(tài)狀態(tài)(對于NO型接觸器是閉合狀態(tài)，對于NC型接觸器是斷開狀態(tài))下的保持力，從而減少該靜態(tài)狀態(tài)下的能量消耗。在本發(fā)明的具體實施過程中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將該保持部分設(shè)置在接觸器的不同位置(例如，在第四和第五實施方式中設(shè)置在觸頭部分的位置，在第六至第九實施方式中設(shè)置在激勵部分的位置)，靜電閉鎖的結(jié)構(gòu)和大小也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員基于對于保持力的需求而靈活設(shè)計(例如，在第四、第六和第八實施方式中采用單一靜電閉鎖結(jié)構(gòu)，在第五、第七和第九實施方式中采用嚙合結(jié)構(gòu)的多個靜電閉鎖結(jié)構(gòu))，只要在接觸器狀態(tài)切換后該保持部分能夠利用靜電力提供足夠強大的保持力，使得觸頭部分保持在切換后的靜態(tài)狀態(tài)下的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0120]再次需要注意的是，在上面的說明中，我們均以NO型接觸器為例進行本發(fā)明各實施方式的說明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，也可以很容易地根據(jù)本發(fā)明的原理和精神設(shè)計出不同類型的NC型接觸器。例如，如果在第四和第五實施方式中使用NC型接觸器，可調(diào)整激勵部分中的電磁體和電樞，使線圈通電后電樞受到電磁體吸引力而壓縮彈簧，此時保持部分的電容板可攜帶相同極性電荷而利用所產(chǎn)生的排斥力保持接觸器切換后的斷開狀態(tài)；在第六和第七實施方 式中使用NC型接觸器的時候，也可調(diào)整激勵部分中的電磁體和電樞，使線圈通電后電樞受到電磁體排斥力而拉伸彈簧，此時保持部分的電容板可攜帶相同極性電荷而利用所產(chǎn)生的排斥力保持接觸器切換后的斷開狀態(tài)；在第八和第九實施方式中使用NC型接觸器的時候，也可調(diào)整激勵部分中的電磁體和電樞,使線圈通電后電樞受到電磁體吸引力而壓縮彈簧，此時保持部分的電容板可攜帶不同極性電荷而利用所產(chǎn)生的吸引力保持接觸器切換后的斷開狀態(tài)。總之，本發(fā)明的保護范圍顯然不限于特定的NO型或者NC型接觸器。
[0121]由此可見，本發(fā)明中的接觸器的使用靜電閉鎖結(jié)構(gòu)作為保持部分，并利用該靜電閉鎖結(jié)構(gòu)的電容板之間的靜電力來保持所述觸頭部分處于切換到非通常狀態(tài)后的接觸狀態(tài)或斷開狀態(tài)。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，利用靜電閉鎖所產(chǎn)生的強大靜電力來保持接觸器處于切換后的靜態(tài)狀態(tài)，相對于傳統(tǒng)的電磁接觸器大大減少了在該靜態(tài)狀態(tài)下的能量消耗；而且，本發(fā)明中所使用的靜電閉鎖便于制造，成本較低。
[0122]上文通過附圖和優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了詳細展示和說明，然而本發(fā)明不限于這些已揭示的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出來的其它方案也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種接觸器，包括觸頭(contact)部分和激勵(actuation)部分,其特征在于， 所述接觸器還包括保持部分，所述保持部分包括電容結(jié)構(gòu)，并利用所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板之間的靜電力來保持所述觸頭部分處于接觸(contact)狀態(tài)或斷開(disconnection)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸器，其特征在于， 所述電容結(jié)構(gòu)的電容板均包括電極和附著在所述電極表面的絕緣膜(dielectricfilm)， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于， 所述電容板的電極是柔性金屬薄膜(flexible thin metallic film)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于， 所述絕緣膜是硬化橡膠(ebonite)、PTFE或陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接觸器，其特征在于， 所述電容板還包括基板，所述柔性金屬薄膜電極附著在所述基板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于， 所述觸頭部分包括動觸頭和靜觸頭，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述動觸頭連接，另一塊與所述靜觸頭連接， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于， 所述激勵部分包括電磁體和電樞，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述電磁體連接，另一塊與所述電樞連接， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的接觸器，其特征在于， 所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板均還包括基板，在所述相對電容板的所述基板上均設(shè)置有多個突出板，相對電容板的所述多個突出板可相互嚙合(mesh)，所述電極分別設(shè)置在所述多個突出板的正反表面上， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述相對電容板的所述突出板的電極上可分別攜帶相反/相同極性的電荷，并在嚙合狀態(tài)下相鄰的電極之間產(chǎn)生靜電吸引/排斥力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸器，其特征在于， 所述激勵部分包括電磁體和電樞，所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板中的其中一塊與所述電磁體連接，另一塊與所述電樞連接， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述保持部分的所述電容結(jié)構(gòu)中的所述相對電容板可分別攜帶相同/相反極性的電荷，并在所述電容板的電極之間產(chǎn)生靜電排斥/吸引力，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸器，其特征在于， 所述電容結(jié)構(gòu)的相對電容板均還包括基板，在所述相對電容板的所述基板上均設(shè)置有多個突出板，相對電容板的所述多個突出板可相互嚙合，所述電極分別設(shè)置在所述多個突出板的正反表面上， 在所述激勵部分使所述觸頭部分切換到接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)后，所述相對電容板的所述突出板的電極上可分別攜帶相同/相反極性的電荷，并在嚙合狀態(tài)下相鄰的電極之間產(chǎn)生靜電排斥/吸引力 ，以保持所述觸頭部分處于切換后的所述接觸狀態(tài)/斷開狀態(tài)。
【文檔編號】H01H53/02GK104025238SQ201180075142
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】李明, 岡瑟·謝特爾 申請人:西門子公司