本发明涉及用于继电器的触头装置以及具有所述触头装置的继电器,所述继电器用于切换大电流.触头装置具有支承至少一个静触头的基座.此外,触头装置具有可在至少第一位置与第二位置之间移动的可动触头,其中可动触头在第一位置中接触静触头以便由此在所述静触头和可动触头之间提供导通连接.在第二位置中,静触头与可动触头分离.
背景技术:
继电器是电操作开关并且可被用于通过小功率信号来控制电路。然而,被控制的电信号可以是大功率信号.
延迟公开的德国专利申请DE10 2008 039 704A1公开了一种继电器,其具有用于切换例如为30A的电流的触头装置.该触头装置具有第一静触头和第二可动触头.可动触头由弹性板的第一端机械地支承,所述可动触头通过铆接连接到所述弹性板的第一端。弹性板的另一端安装至线圈的壳体。当线圈通电时,可动衔铁对弹性板的第一端施加力并且由此可动触头朝向静触头移动.继电器的可动触头和静触头闭合。当中断控制电路时,弹簧使可动触头回缩并且可动触头和静触头打开.可动触头通过导线连接至连接端子.该导线弯曲以形成回路并由此提供自支承结构.弯曲的导线的弹回力被导线两端所连接的可动触头吸收。连接端子连接至导线的中部.导线的弯曲赋予其稳定的形状以便容易地通过焊接将所述中部安装至连接端子。
技术实现要素:
本发明所要解决的问题是提供可靠且易于制造的用于切换例如200A以上的大电流的继电器。
该问题的解决方案在独立权利要求中有所描述.从属权利要求涉及本发明的进一步改进.
本发明的触头装置至少包括优选非导电的基座,例如,诸如某些树脂或模制品制成的板.所述基座支承至少一个静触头,其也称为定触头.所述静触头可与连接端子电连接和/或提供连接端子,用于将触头例如通过第一线缆与电路连接或与电路板连接。连接端子可以是或包含至少一个连接插脚.触头装置进一步包含至少一个可动触头。可动触头可以至少从第一位置移动至第二位置。在第一位置中,可动触头电连接静触头;可动触头和静触头闭合。在第二位置中,在静触头与可动触头之间存在绝缘间隙,由此静触头和可动触头断开连接;静触头和可动触头打开.因此,可动触头从第一位置移动至第二位置或者可动触头从第二位置移动至第一位置分别指的是打开触头或闭合触头.优选地,所述可动触头由导线机械地支承,具体地是由复丝导线(也称为绞合导线或绞合导体)机械地支承。
绞合导线是由一组导线或多组导线的任意组合构成的导体(参见第5版IEEE电力与电子术语词典,IEEE纽约,1993).
优选地,支架支承所述至少一根绞合导线并且所述绞合导线机械地支承可动触头并将可动触头例如通过所述支架电连接至连接端子。支架可安装至基座。支架可以是梁柱、型材和/或导体棒.支架可包含至少一个连接端子,例如连接插脚,用于通过绞合导线将可动触头连接至待被触头装置控制的电路。
绞合导线的柔性能够实现可动触头的移动。此外,绞合导线可将可动触头电连接至连接端子。不同于现有技术,绞合导线不必弯曲来形成自支承环,而是可以例如至少大致为直的。仅在将可动触头从第一位置移动至第二位置或从第二位置移动至第一位置时,即在打开或闭合可动触头和静触头时,才需要弯曲绞合导线。然而,不同于现有技术,该弯曲仅获得略微弯曲的绞合导线,因为在移动可动触头时弯曲力应当尽可能地小.由此,在可动触头在其位置之间移动时,绞合导线的弹回力减小,这产生更大的接触力和更快的切换.
优选地,可动触头附接至所述至少一根绞合导线的自由端。这会在移动可动触头时减小弯曲力.
例如,可动触头可以是至少基本正交(±30°,优选为±15°,更优选为±5°)于所述至少一根绞合导线的纵向方向延伸的导体棒.导体棒可以是在被相应地致动的情况下在其第一位置与第二位置之间摆动的摆动体.此外,可容易地平行布置多根绞合导线,由此增强触头装置的最大电流和机械支承.此外,限制了摆动运动的自由度而且很好地限定了触头彼此接触.替代两根或更多根平行的绞合导线,捆状或带状绞合导线提供了类似的优点.当然,也可以平行布置至少两根捆带状绞合导线。
优选地,可动触头包含至少一个凹槽,绞合导线的一端接合到所述凹槽中.凹槽可以例如为通孔或盲孔。在任何情况下,通过非常简单且低成本地将绞合导线插入到所述凹槽中,绞合导线可以附接并且同时电连接至可动触头。通过压合、焊接、钎焊或类似方式可以获得对绞合导线的固定.
绞合导线可以是由扭绞的和/或编织的丝构成的复丝导线.该绞合导线提供了增强了的机械特性,即通过绞合导线增强了可动触头的机械支承.
支架可被附接至基座并支承所述至少一根绞合导线的第一端。该支架可由导电材料制成,例如由金属板或类似物制成,并且由此不仅提供了绞合导线的机械支承而且还使绞合导线与至少一个连接端子接触。例如,支架可以是具有第一腿部和第二腿部的金属型材,该第一腿部附接至基座且第二腿部支承所述至少一根第一绞合导线的所述第一端.在非导电支架的情况下,绞合导线必须通过其它装置与连接端子或导线连接,以便在所述可动触头与待由触头装置控制的电路之间提供电连接。
型材的第二腿部优选地正交(±30°)于待与可动触头接触的静触头的表面延伸。这使得能够实现绞合导线在静触头“上方”特别简单的附接.因此可动触头具有接近第一位置或第二位置中的至少一个位置的休止位置,由此改善了打开或闭合触头.
如果支架延伸穿过基座的至少一个通孔并且在基座的与可动触头相对的一侧提供至少一个连接端子和/或连接插脚,则触头组件可以以低价格制造而且可以例如通过将一个或多个连接端子焊接至电路板而非常容易地附接至电路板。可替代地,可由电路板上的插孔提供夹持连接,但在任何情况下,改善了待由所述触头装置控制的电路的组装。
以类似的方式,静触头可具有由可动触头接触的接触面并延伸穿过基座的至少一个通孔,由此在基座的与可动触头相对的一侧提供至少一个连接端子.该连接端子可以像与可动触头连接的连接端子那样与电路板连接,进一步改善了所要控制的电路的组装.
至少一个接触面是凸面.这样的接触面可由例如接触铆钉或接触插脚来提供,所述接触铆钉或接触插脚附接至所述触头中的至少一个。可替代地(或甚至附加地),凸接触面可由相应触头的至少一个凸部来提供.触头可包含一个或多个接触面。而且接触面中的至少一个可以是平面。接触面的形式取决于触头组件的机械设计、接触面的材料、触头组件的应用及其它参数.对于给定的参数组,最佳的接触面(形式和材料,例如覆层)可以通过试验来确定.
触头组件也可以包含用于移动可动触头的致动器,由此使触头组件成为继电器。换句话说,继电器具有至少一个可操作地连接至可动触头的致动器,用于通过某些致动装置将可动触头从第一位置移动至第二位置和/或从第二位置移动至第一位置。致动装置可以是杆、柱、绳、架或类似物.
致动器可以是具有至少一个线圈和衔铁的螺线管驱动器,所述衔铁在被激励时被所述线圈吸引.更精确地,该吸引是由于激励所述线圈所产生的磁场产生的并且可以是磁阻力所导致的。磁芯可定位在线圈中.当然,可使用至少一个磁轭来引导磁通量,并且当线圈被激励以产生所述磁场时,衔铁可被吸引至磁轭和/或磁芯。
致动器和可动触头可被某些致动装置机械地联接,所述致动装置例如是至少一个推拉杆或类似物。优选地,致动装置由致动器驱动.换句话说,继电器具有至少一个可操作地连接至可动触头的致动器或致动装置,用于将可动触头从第一位置移动至第二位置和/或从第二位置移动至第一位置.
优选地,致动装置驱动通过至少一个铰接部附接至可动触头。该铰接部将摆动的可动触头的旋转与致动装置的移动解耦,并由此在闭合触头时增强电接触。此外,致动装置中的张力得以减小.
优选地,致动装置由螺线管驱动器的衔铁或衔铁的腿部通过第一铰接部以及由可动触头通过第二铰接部支承,其中衔铁的腿部至少基本平行(±15°,优选为±10°,甚至更优选为±5°)于绞合导线的至少靠近可动触头的部段摆动.由此当打开或闭合触头时,致动装置可以说平行地摆动.螺线管驱动器的力有效地提供给可动触头,而不会负面地影响可动触头的移动.接触力因而可增强.
至少一根绞合导线便足以机械地支承和电连接可动触头,但两个或更多根绞合导线可有助于避免可动触头扭转或翻转运动并提高了触头装置的最大电流。利用带形式(即具有矩形或跑道形的截面)的绞合导线可以获得同样的效果。
附图说明
在下文中,将通过示例来描述本发明,而不会限制总体的发明理念,实施例的示例将参照附图。
图1示出了具有闭合触头的第一继电器的截面图,
图2示出了具有打开触头的第一继电器的截面图,以及
图3示出了第一继电器的正视图.
图4示出了具有闭合触头的第二继电器的截面图,
图5示出了具有打开触头的第二继电器的截面图,以及
图6示出了第二继电器的正视图.
在图1至图3中,示出了根据本发明的第一优选实施例。继电器1具有基座10。静触头20通过插入插脚安装至基座,形成伸入到基座的互补凹槽中的连接端子22。连接端子22可延伸穿过基座并可采用连接插脚的形式.静触头20具有接触面29(仅图2),用于通过可动触头30与互补接触面39(仅参见图2)接触。
在该示例中,接触面29、39为平面,但这仅是示例.提供触头20、30在闭合时的电连接的接触面29、39也可以是凸面.换句话说,触头20、30可以均具有至少一个凸接触面。例如,静触头20和/或可动触头30可包含至少一个具有凸面的凸部(例如两个或更多个凸部),该凸面连接相应的另一个触头20、30的相应的互补接触面.又,仅一个触头可具有至少一个凸接触面,其接触另一个触头20、30的平面或凹面.
可动触头30可以是连接器棒并且可被至少一根绞合导线35(例如,参照图3所示的四根绞合导线35)可移动地支承并电连接.绞合导线35附接至支架40.将至少一根绞合导线35附接并接触至支架可以例如通过焊接或钎焊获得.又,该至少一根绞合导线35可被插入到支架的凹槽中并通过压配合附接.支架可以由导电材料制成,所述导电材料例如是金属。在本文中,支架40是由具有第一腿部43和第二腿部44的金属板制成的型材.
第一腿部43附接至基座10并且具有延伸穿过基座的插脚,所述插脚可以用作连接端子42并可具有连接插脚的形式.第二腿部44位于第一腿部43的远侧(即朝向远离基座10的一侧)并且与第一腿部43形成大约90°(±15°,优选为±10°,更优选为±5°)的角度.因此,相对于基座,第二腿部44至少大致平行于基座10.可动触头30像钟摆一样在支架40的下方摆动。
螺线管驱动器50或其它类型的致动器可安装至基座10并且可与可动触头30联接,用于使可动触头30中在第一位置和第二位置或打开位置之间运动,在所述第一位置即所谓的闭合位置,可动触头30接触静触头(参见图1),在所述第二位置或打开位置,两个触头分离,如图2所示。
螺线管驱动器具有磁轭53,其可直接附接至基座10.磁轭53连接至线圈51的磁芯55以便通过衔铁54将线圈51的磁场引导至线圈51的相对侧.衔铁例如由所述的磁轭53可枢转地支承并且可以平行于可动触头30地摆动.衔铁54与可动触头30由致动装置58联接,这里以推拉杆的形式作为示例.致动装置58可通过至少一个铰接部被附接至衔铁54和可动触头30.
衔铁54为朝向其打开位置加载的弹簧(图2;为了简化,没有示出弹簧)。因此当激励线圈51时,衔铁54被朝向磁芯55因此被朝向线圈51吸引并且由此推动可动触头30抵住静触头20.触头20、30由此闭合.当关断线圈51时,弹簧致动衔铁58并由此也致动可动触头30退回至打开位置,因为它们如上文所解释的那样通过所述的致动装置58联接.因此,继电器的触头为常开型,但是本发明当然并不限于常开型触头.通过定触头20和可动触头30围绕竖直轴线的简单旋转,触头(20,30)将为常闭,即当激励线圈时触头将断开。可替换地,可使用不同的致动器来替代所示的螺线管驱动器50。
如图3最佳所示,可动触头由四个(也可以是其它数量,至少一个)绞合导线35支承,也可以说挂在支架40的下方.附接并接触至少一根绞合导线35可例如通过焊接或钎焊获得.又,该至少一根绞合导线35可插入到可动触头的凹槽中并通过压配合附接。致动装置58优选地通过铰接部可被附接至可动触头的左和/或右窄侧.致动装置58的另一端可类似地附接至衔铁(参见图1和图2).
图4至图6中所示的第二继电器1非常类似于图1至图3所示的第一继电器1,并且类似于图1至图3中继电器包含基座10,所述基座支承螺线管驱动器和静触头20.这些部件基本相同,对于细节使用相同的附图标记.目前对于图1至图3的描述也可以在图4至6中读到。只有可动触头30的机械支架稍微不同:支架40具有延伸穿过基座10的插脚42.不同于图1至图3中的支架,图4至图6中的支架为导体棒.导体棒的顶侧具有凹槽,绞合导线35的第一端接合在所述凹槽中(该凹槽不位于交叉平面中).绞合导线35具有笔直的第一部分,所述笔直的第一部分在支架40外竖直(±15°,优选为±10°,甚至更优选为±5°)延伸.在第一部分上方,绞合导线35具有弯曲的第二部分,所述第二部分形成至少大约180°(±25°,优选±10°,甚至更优选±5°)的弧。第三部分从弯曲的第二部分向下悬挂。至少一根绞合导线35的第三部分的自由端接合在可动触头30的凹槽中并固定在其中.可动触头30也可以说悬挂在具有反U形状的至少一根绞合导线35的自由端。可动触头30的接触面39至少与静触头20的互补接触面29处于基本相同的高度.绞合导线35由此电连接并机械支承可动触头。可动触头30通过致动装置58连接至螺线管驱动器50的衔铁54.衔铁54被支承以便平行于可动触头30地摆动.
在示例中,示出了四根绞合导线35(参见图3和图6),但本发明并不限于该数量.再次指出,对于这两个示例,至少一根绞合导线是足够的,但是两根或更多根绞合导线可以减少可动触头30的扭转或翻转运动并增加触头装置的最大电流.如上所解释的,利用捆或带形式(即具有矩形或跑道形的截面)的至少一根绞合导线可以获得同样的效果.
仅仅为了简化,关于附图以及“发明内容”部分中描述的继电器仅具有一个静触头20和一个可动触头30。然而,其它数量的静触头或可动触头20、30也是可以实现的。例如,可与第一静触头对向地设置第二静触头,如果可动触头位于其第二位置,该第二静触头被接触;当可动触头30连接第一静触头20时,该第二静触头与可动触头30断开。此外,两个静触头20可以并排布置和/或可动触头30设置在静触头的两侧。
附图标记列表
1 继电器
10 基座
20 静触头
22 连接端子
29 接触面
30 可动触头
35 绞合导线
39 接触面
40 支架
42 连接端子
43 第一腿部
44 第二腿部
50 螺线管驱动器
51 线圈
52 连接端子
53 磁轭
54 衔铁
55 磁芯
56 螺线管支架
58 致动装置(本文中例如为推拉杆)