本發(fā)明涉及一種用于操作電接觸器的電磁致動(dòng)器以及一種包括這種致動(dòng)器的電接觸器。

背景技術(shù)：

在電磁致動(dòng)器的領(lǐng)域中，例如從FR-A-2979745中已知使用線圈來產(chǎn)生磁場，以控制彈簧負(fù)載可移動(dòng)電樞。操作電樞所需的電磁功率很高，尤其由于電樞和擴(kuò)散板之間的大空氣間隙，擴(kuò)散板構(gòu)造為到插入每個(gè)線圈中的芯部的延伸件。減小該功率的一種方法涉及增加擴(kuò)散板和電樞的主動(dòng)匹配表面積。這關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量(即電樞的質(zhì)量)的增加以及復(fù)位彈簧的尺寸過大，以保證符合耐沖擊性能要求。該彈簧的尺寸過大導(dǎo)致所需的電磁功率增加。這由此導(dǎo)致事與愿違。另一潛在方式涉及減小復(fù)位彈簧的彈簧常數(shù)。這消弱了致動(dòng)器的耐沖擊性能，這是不可接受的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明尤其意在通過公開新的電磁致動(dòng)器來矯正這些缺點(diǎn)，其中，改進(jìn)了可移動(dòng)電樞的操作，而不會(huì)明顯增加致動(dòng)器的尺寸。

為此，本發(fā)明涉及一種用于操作電接觸器的電磁致動(dòng)器，其中，所述致動(dòng)器包括固定部分，其包含居中在縱軸上的用于產(chǎn)生磁場的至少一個(gè)線圈、用于集中磁通量的至少一個(gè)芯部以及至少一個(gè)磁能量返回元件，該芯部裝配在線圈內(nèi)，并具有用于磁場的擴(kuò)散板，該擴(kuò)散板限定出垂直于縱軸的主動(dòng)表面。該致動(dòng)器還包括電樞和至少一個(gè)彈性返回構(gòu)件，電樞可響應(yīng)于由磁場誘導(dǎo)的負(fù)載在第一位置和第二位置之間相對(duì)于固定部分沿縱軸平移地移動(dòng)，第一位置遠(yuǎn)離主動(dòng)表面，第二位置靠近該表面，至少一個(gè)彈性返回構(gòu)件用于使電樞恢復(fù)到在第一位置和第二位置之中的預(yù)定位置。擴(kuò)散板具有用于在擴(kuò)散板和電樞之間閉合磁場線的至少一個(gè)肋，其中，該肋相對(duì)于電樞側(cè)上的主動(dòng)表面突出，并布置在擴(kuò)散板的一個(gè)邊緣的高度處。

由于本發(fā)明，所述肋減小了擴(kuò)散板和可移動(dòng)電樞之間的平均空氣間隙，由此允許有效地控制電樞的位置，同時(shí)在恒定功率下增加由線圈產(chǎn)生的磁場。實(shí)際上，肋的幾何形狀允許減小運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，結(jié)果在等同功率下增加磁負(fù)載，從而允許減小操作電樞所需的磁負(fù)載的強(qiáng)度。在本申請(qǐng)的為具有固定和移動(dòng)襯墊的電致動(dòng)器的致動(dòng)器的背景下，本發(fā)明還允許增加在沖擊這些襯墊之前存儲(chǔ)的電磁能量。作為減小的空氣間隙的結(jié)果，磁通路完全包圍在擴(kuò)散板和可移動(dòng)電樞之間，從而導(dǎo)致電磁力的增加。

根據(jù)本發(fā)明的有利但非必須方面，這種類型的電磁致動(dòng)器可以任意技術(shù)上允許的組合合并下列特性中的一個(gè)或多個(gè)：

-在垂直于平移軸線的平面中，電樞的尺寸與其縱向于所述肋接近于主動(dòng)表面的移動(dòng)兼容，以達(dá)到第二位置。

-固定部分包括兩個(gè)線圈，芯部裝配在每個(gè)線圈中，其中，每個(gè)芯部的擴(kuò)散板具有至少一個(gè)肋，其布置在其與另一擴(kuò)散板相對(duì)的邊緣的高度處。

-肋在其所布置的高度上在該邊緣的整個(gè)長度范圍內(nèi)延伸。

-肋與擴(kuò)散板一體地形成。

-固定部分包括空氣間隙間隔件，其尺寸與其在主動(dòng)表面上鄰近肋的定位兼容。

-肋的高度(平行于電樞的平移軸線測量)和電樞的厚度(平行于該方向測量)之間的比例在0.1至1.0的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從0.2至0.9。

-肋的高度(平行于電樞的平移軸線測量)和電樞的沖程(限定在其第一和第二位置之間)之間的比例在0.1至1.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從0.2至0.9。

-肋的寬度(平行于主動(dòng)表面并垂直于肋所布置的邊緣測量)和電樞的沖程(限定在其第一和第二位置之間)之間的比例在0.1至1.2的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從0.2至0.7。

本發(fā)明還涉及一種電接觸器，包括固定襯墊和由電樞驅(qū)動(dòng)的可移動(dòng)襯墊，電樞與致動(dòng)器相關(guān)聯(lián)，其特征在于，電樞具有上述類型。

附圖說明

通過在下面參考附圖描述電致動(dòng)器和電接觸器的一個(gè)實(shí)施方式(舉例而言)及其原理來便于理解本發(fā)明，并且澄清其其它優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

-圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電磁致動(dòng)器的透視圖；

-圖2示出在圖1中表示的致動(dòng)器的分解透視圖；

-圖3示出表示在圖1所示平面截面III中，在圖1和2所示致動(dòng)器的可移動(dòng)電樞和固定部分之間的磁場線的分布的圖表；

-圖4與圖3類似，除了是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器；

-圖5示出合并圖1和2所示致動(dòng)器的電接觸器的截面圖。圖5的平面截面與圖1的平面III一致；

-圖6以較大的比例示出圖5中的圓形區(qū)域VI的視圖；

-圖7以較大的比例示出圖5中的圓形區(qū)域VII的視圖；

-圖8根據(jù)可移動(dòng)電樞關(guān)于擴(kuò)散板的位置，示出表示由圖1和2所示致動(dòng)器的彈簧施加的機(jī)械力以及首先存在于該致動(dòng)器其次存在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一致動(dòng)器中的磁力的圖表；

-圖9以較大比例示出圖8中的矩形區(qū)域的視圖。

具體實(shí)施方式

圖1和2示出電磁致動(dòng)器2，其設(shè)計(jì)用于合并在圖5所示電接觸器200中。致動(dòng)器2包括固定部分4和電樞6，電樞可在致動(dòng)器2的縱軸X2上關(guān)于固定部分4平移地移動(dòng)。

固定部分4包括基板42、兩個(gè)相同的線圈44A和44B、兩個(gè)相同的芯部46A和46B以及空氣間隙間隔件48?；?2合并兩個(gè)相同的孔口422A和422B，每個(gè)孔口居中在軸線X2A或X2B上，平行于縱軸X2。因?yàn)榫€圈和芯部是相同的，僅詳細(xì)描述線圈44A和芯部46A。線圈44A限定出插口442，繞組444繞插口纏繞，布置在兩個(gè)端板446之間。用于線圈44A的插口442居中在軸線X2A上，而用于線圈44B的插口442居中在軸線X2B上。芯部46A合并腿部462，其設(shè)計(jì)成穿過線圈44A的插口442，并接合基板42中的孔口422A。每個(gè)腿部46A或46B的腿部462從擴(kuò)散板464延伸，擴(kuò)散板限定出垂直于縱軸X2A的表面S464。

擴(kuò)散板464是矩形的。466代表板464的邊緣。在芯部46A和46B的兩個(gè)擴(kuò)散板464在線圈44A和44B中和基板42中到位的情況下，芯部46A的擴(kuò)散板464的邊緣466與芯部46B的擴(kuò)散板464相對(duì)布置。同樣地，芯部46B的擴(kuò)散板464的邊緣466與芯部46A的擴(kuò)散板464相對(duì)布置。在圖2所示圖中，芯部46A的邊緣466是其相關(guān)聯(lián)擴(kuò)散板464的上邊緣，而芯部46B的邊緣466是下邊緣。

從表面S464突出的肋468在電樞6的方向上沿?cái)U(kuò)散板464的邊緣466布置。肋468具有兩個(gè)支柱4682，其功能是將芯部46A和46B定位在致動(dòng)器2內(nèi)。

彈簧8A布置在芯部46A的表面S464和電樞6之間。類似地，彈簧8B布置在芯部46B的表面S464和電樞6之間?？諝忾g隙板48通過兩個(gè)孔口482A和482B穿孔以使彈簧8A和8B通過。

可移動(dòng)電樞6以空氣間隙板48間的支撐布置而在第一位置P0和第二位置P1之間平行于縱軸X2平移地移動(dòng)，第一位置遠(yuǎn)離空氣間隙板48和擴(kuò)散板464，其中，該位置在圖5至7中表示，第二位置靠近主動(dòng)表面S464。在該第二位置，可移動(dòng)電樞定位在肋468之間。字母C表示可移動(dòng)電樞6在這兩個(gè)位置P0和P1之間的沖程。

L6代表電樞6的垂直于縱軸X2和平行于包圍軸線X2A和X2B的平面測量的長度。I6代表電樞6的垂直于軸線X2和長度L6測量的寬度。電樞6的厚度同e6表示，其平行于軸線X2測量。芯部46A和46B的肋部468之間的距離由d468表示，其垂直于縱軸X2并平行于包圍軸線X2A和軸線X2B的平面測量。長度L6比距離d468短，從而允許電樞6接合在芯部46A和46B的肋468之間，并接近表面S464移動(dòng)。因此，電樞6可在軸線X2上沿每個(gè)肋468滑動(dòng)。

L48代表空氣間隙板48的平行于長度L6測量的長度。長度L48比距離d468短，從而允許空氣間隙板48在芯部46A和46B的肋468之間裝配到表面S464。

H468代表肋468的從表面S464平行于軸線X2在支柱4682外部測量的高度。高度H468和厚度e6之間的比例在0.1至1.0的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從0.2至0.9。此外，高度H468和電樞6的沖程C之間的比例在0.1至1.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從0.2至0.9。

I468代表肋468的平行于主動(dòng)表面S464并垂直于相鄰邊緣466在支柱4682外部測量的寬度。寬度I468和電樞6的沖程C之間的比例在0.1至1.2之間，優(yōu)選地從0.2至0.7。實(shí)際上，肋的寬度是其感應(yīng)水平、負(fù)載增加和電樞質(zhì)量增加之間的折衷。

例如，在沖程C等于5.5mm的情況下，高度H468從1至5mm，寬度I468從1至4mm。

芯部46A和46B具有例如通過金屬燒結(jié)形成的一體構(gòu)造。作為變型，擴(kuò)散板464和肋468具有一體構(gòu)造，并例如通過焊接裝配到腿部462。根據(jù)另一變型例，芯部46A和48B的腿部462、擴(kuò)散板464和肋468分離地形成，然后例如通過焊接組合為組件。

62A和62B代表可移動(dòng)電樞6的平行于其寬度I6的邊緣。

在圖3中，為了附圖的清楚，未示出空氣間隙板48以及彈簧8A和8B。圖3示出磁場線L_m，由于由線圈44A和44B產(chǎn)生的磁場，磁場線在可移動(dòng)電樞6及芯部46A和46B之間行進(jìn)。在該附圖中可觀察到，磁場線L_m的閉環(huán)穿過基板42，基板由此構(gòu)成磁通量返回元件。L_mf代表連接的磁場線，其在一側(cè)在芯部46A的邊緣62A和肋468之間行進(jìn)，在另一側(cè)在芯部46B的邊緣62B和肋468之間行進(jìn)。連接的磁場線L_mf穿過空氣間隙E，該空間間隙E明顯不如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器的可移動(dòng)電樞6’和擴(kuò)散板464’之間的空間間隙E’深，如圖4所示。因此，在接觸器200操作的某些階段期間，與現(xiàn)有技術(shù)相比，肋468允許電樞6與芯部46A和46B之間的電磁場的強(qiáng)度增加。由小空氣間隙產(chǎn)生的磁場允許有效地控制可移動(dòng)電樞6在軸線X2上的縱向位置。

這些改進(jìn)在維持致動(dòng)器2的總體覆蓋區(qū)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)，如從圖3和4的比較中可看出。

在圖5、6和7中，致動(dòng)器2集成在電接觸器200中。電接觸器200包括第一固定軌道202，其從阻擋電導(dǎo)體的區(qū)域204延伸，并承載固定接觸襯墊206。接觸器200還包括第二固定軌道212，其在連接電導(dǎo)體的區(qū)域214和固定接觸襯墊216之間延伸。電接觸器200還包括兩個(gè)可移動(dòng)接觸襯墊208和218，它們安裝在可移動(dòng)橋210上。平行于軸線X2且在可移動(dòng)電樞6的方向上，該可移動(dòng)橋210被彈簧220加載?？梢苿?dòng)接觸保持器222插入可移動(dòng)橋210和可移動(dòng)電樞6之間。每個(gè)軌道202和212形成電流路徑。

在圖8中，位置P0代表第一位置，其關(guān)于表面S464遠(yuǎn)離可移動(dòng)電樞6。位置P1代表第二和更靠近位置，在該位置，可移動(dòng)電樞6與空氣間隙板48接觸。在該圖中，位置P2代表中間位置，在中間位置，可移動(dòng)襯墊208和218接合固定襯墊206和216，從位置P0離開到位置P1。在圖8中，位置P0和P1之間的距離代表沖程C。

從位置P0開始，在可移動(dòng)電樞6通過由與線圈44A和44B相關(guān)聯(lián)的磁場產(chǎn)生的磁力移動(dòng)的情況下，由彈簧8A和8B產(chǎn)生的抵抗機(jī)械力以線性方式增加，如曲線C1的右手部所示。從位置P2，可移動(dòng)電樞6的連續(xù)移動(dòng)導(dǎo)致可移動(dòng)接觸保持器222和可移動(dòng)橋210的分離以及彈簧220的壓縮，彈簧220的彈簧常數(shù)與彈簧8A和8B的彈簧常數(shù)組合。曲線C1由此從位置P2向前呈現(xiàn)比在位置P0和P2之間更陡的斜率。電接觸的全面確立由位置P3表示，從位置P3，彈簧8A和8B以及彈簧220繼續(xù)被壓縮，直到達(dá)到位置P1。

在圖8和9中，曲線C2表示由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器施加的磁力，曲線C3表示由根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器施加的磁力。由于肋468，曲線C3在位置P0和P3之間位于曲線C2上方。換言之，磁力在有肋468的情況下比在沒有肋的情況下更強(qiáng)。相反地，當(dāng)其接近位置P1時(shí)，曲線C3移動(dòng)下曲線C2下方。換言之，在襯墊208和218與襯墊206和216接合之后，用在根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器2中的磁力比用在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的致動(dòng)器中的磁力更小。總之，添加這些肋468允許在位置P0和P3之間在必要時(shí)產(chǎn)生額外磁力，并且在位置P3和P1之間在不需要該力時(shí)減小。

觀察到，肋468在邊緣466的整個(gè)長度范圍內(nèi)延伸，從而允許它們?cè)诳梢苿?dòng)電樞6的整個(gè)寬度I6范圍內(nèi)參與到閉合場線。然而，作為變型，肋468的長度可以中繼，或者可以僅在相鄰邊緣466的一部分范圍內(nèi)延伸。

迄今相對(duì)于雙線圈和雙肋致動(dòng)器描述了本發(fā)明。其可應(yīng)用于單線圈致動(dòng)器，在該情況下，磁能量返回元件(對(duì)應(yīng)于附圖所示示例中的基板42)的幾何形狀相應(yīng)地調(diào)節(jié)。

根據(jù)一個(gè)未示出的實(shí)施方式，類似于肋468的肋可設(shè)置在擴(kuò)散板464的三個(gè)相鄰邊緣上，排除與另一擴(kuò)散板最靠近的邊緣。換言之，根據(jù)該未示出變型例，本發(fā)明可具有最多六個(gè)肋。迄今描述的實(shí)施方式和變型例可以組合以創(chuàng)建本發(fā)明的新實(shí)施方式。