耐冲击电气开关的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月27日提交的美国临时专利申请no.62/342,397的优先权和权益，出于所有目的，在这里通过引用的方式将其内容并入本文。

实施例总体上涉及用于电气开关的系统、方法和装置，更具体而言涉及耐冲击电气开关。

背景技术：

可以使电流通过磁线圈，这使得电枢从接触常闭触点的第一位置移动到接触常开触点的第二位置，由此接通电气开关。在停止通往磁线圈的电流时，电枢经由附接至电枢的弹簧从第二位置移动回第一位置。

技术实现要素：

示例性电气开关实施例可以包括：外壳；设置在所述外壳内的铰链式电枢；电耦接至所述铰链式电枢并且被设置为基本上与所述铰链式电枢平行的可移动触点；以及位于所述铰链式电枢和所述电气开关的外边缘之间的肋状物，其中，所述肋状物可以通过限制所述铰链式电枢朝所述电气开关的外边缘的移动而将施加至所述电气开关的外力转移至所述外壳。在另外的装置实施例中，在有外力施加时所述铰链式电枢和所述可移动触点可能朝向所述电气开关的外边缘偏转，并且所述肋状物可以限制所述铰链式电枢和所述可移动触点的偏转。在另外的装置实施例中，所述可移动触点可以包括弹性材料，并且所述可移动触点可能易于相对于所述铰链式电枢发生变形。所述可移动触点可以由铜制成。

在另外的装置实施例中，所述铰链式电枢可以在接触常闭触点的第一位置和接触常开触点的第二位置之间移动，并且其中，所述肋状物可以将所述铰链式电枢和所述可移动触点的移动限制在所述第一位置和所述第二位置之间。所述肋状物可以被固定到在所述外壳之内切割和/或模制到所述外壳之内的开口当中。所述肋状物可以是立方体和圆柱体中的至少其中之一。另外的装置实施例还可以包括：固定电枢，其中，所述铰链式电枢可以围绕铰链可旋转地连接至所述固定电枢；以及设置在所述铰链式电枢上的轭架，其中，所述轭架可以限制所述固定电枢和围绕所述铰链的铰链式电枢的分离。

示例性方法实施例可以包括：在所述电气开关之上放置外壳；以及将所述外壳固定至所述电气开关；其中，所述外壳可以包括位于铰链式电枢和所述开关的外边缘之间的肋状物，其中，所述肋状物通过限制所述铰链式电枢朝向所述开关的所述外边缘的移动而将施加至所述电气开关的外力转移至所述外壳。另外的方法实施例可以包括从所述电气开关去除常备(stock)外壳。

另外的方法实施例可以包括：切割开口至所述外壳中；以及将所述肋状物固定到所述开口中。所述肋状物可以是立方体，并且固定所述肋状物可以进一步包括：经由粘合剂在所述外壳的顶表面处固定所述立方体的顶面；经由所述粘合剂在所述电气开关的底表面处固定所述立方体的底面；以及经由所述粘合剂在所述外壳的接近所述开关的所述外边缘的表面处固定所述立方体的侧面。在一些实施例中，所述肋状物可以是圆柱体，并且固定所述肋状物可以进一步包括：经由粘合剂在所述外壳的顶表面处固定所述圆柱体的顶表面；以及经由所述粘合剂在所述电气开关的底表面处固定所述立方体的底表面。所述肋状物可以被模制到所述外壳内。可移动触点电耦接至所述铰链式电枢并且被设置为与所述铰链式电枢基本平行，其中，所述铰链式电枢和所述可移动触点可以在接触常闭触点的第一位置和接触常开触点的第二位置之间移动，并且其中，所述肋状物限制所述铰链式电枢的经过所述第一位置并且远离所述第二位置朝向所述开关的外边缘的移动。

示例性系统实施例可以包括：电动车供电设备(evse)；以及设置在所述evse中的用于在至少一次安全检查之后启动充电的电气开关，其中，所述电气开关可以包括位于铰链式电枢和所述电气开关的外边缘之间的肋状物，并且其中，所述肋状物通过限制所述铰链式电枢朝向所述电气开关的所述外边缘的移动而将施加至所述电气开关的外力转移至所述外壳。所述外力可以是下述选项中的至少其中之一：将evse掉落到表面上以及在evse存储在电动车(ev)中时在ev的操作期间施加到evse上的力。所述电气开关可以是t90式继电器。在另外的系统实施例中，所述电气开关可以进一步包括：固定电枢，其中，所述铰链式电枢可以围绕铰链可旋转地连接至所述固定电枢；以及设置在所述铰链式电枢上的轭架，其中，所述轭架可以限制所述固定电枢和围绕所述铰链的铰链式电枢的分离。

附图说明

附图中的部件未必是按比例绘制的，相反其重点在于说明本发明的原理。类似的附图标记贯穿不同的附图表示对应的部分。在附图的图示中通过举例方式而非限制方式示出了实施例，其中：

图1a示出了由于施加至所述电气开关的力的原因而受到损伤的电气开关的顶视图；

图1b示出了图1a的受到损伤的电气开关的透视图，其中所述电气开关的电枢发生了变形；

图2a示出了具有如虚线所示的用于抵抗外力的肋状物(rib)且处于第一位置的示例性电气开关的顶视图；

图2b描绘了具有如虚线所示的用于抵抗外力的肋状物且处于第二位置的图2a的示例性电气开关的顶视图；

图2c示出了具有如虚线所示的用于抵抗外力的肋状物的图2a的示例性电气开关的透视图；

图3a示出了示例性电气开关外壳的透视图，所述电气开关外壳具有处于外壳中的开口；

图3b示出了具有固定到外壳的开口中的肋状物的图3a的示例性外壳的透视图；

图3c示出了固定至示例性电气开关的图3a的示例性外壳的底视图；

图4a示出了具有用于抵抗施加至电气开关的外力的肋状物的示例性电气开关外壳的底视图；

图4b示出了具有用于抵抗施加至电气开关的外力的肋状物的图4a的示例性外壳的透视图；

图5示出了示例性电气开关外壳的替代实施例的底视图；

图6a示出了示例性铰链式电枢的用于限制铰链式电枢的移动的示例性轭架(yoke)的前视图；

图6b示出了图6a的示例性轭架的透视图；

图7示出了用于限制施加至电气开关的电枢的外力的示例性方法的流程图；

图8示出了用于修改电气开关以添加抵抗施加至电气开关的电枢的外力的肋状物的示例性方法的流程图。

图9示出了用于修改电气开关外壳以添加抵抗施加至电气开关的电枢的外力的肋状物的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本系统实现了耐冲击电气开关。由于被用户掉落到硬表面上或者在存放在电动车(ev)当中而ev正在不平坦路面上行驶的时候，设置在电动车供电设备(evse)当中的电气开关可能受到增大的冲击和外力。这些电气开关可能尤其易于因这些外力而使电枢的可移动触点过度延伸、偏转和变形。这一偏转可能在开关被接通之前使所述可移动触点与常开触点以及/或者与常开触点和常闭触点两者发生接触，即发生开关故障。由于在未通过安全检查的情况下所述电气开关可以防止对ev充电，因而故障开关所带来的后果可能是灾难性的。

在所公开的系统当中，在电枢和开关外边缘之间增加肋状物。所述肋状物通过限制电枢朝开关外边缘移动而将施加至所述电气开关的外力转移至外壳。所述肋状物防止了所述可移动触点在外力施加期间发生偏转，以及防止其保持所述偏转从而造成开关故障。可以通过磁线圈触点的位置、将铰链式电枢连接至固定电枢的弹簧、将铰链式电枢连接至固定电枢的接合带以及将铰链式电枢连接至固定电枢的铰链沿两个轴对电枢进行移动限制。然而，所述电枢可能易于发生朝向所述电气开关的外边缘远离所述磁线圈触点的移动。这一朝向所述电气开关的外边缘的移动可能使电耦合至所述铰链式电枢并且被设置为与所述铰链式电枢基本平行的可移动触点变形。所述可移动触点一般是由薄导电材料(例如，铜)制成的。所述可移动触点可能由于铰链式电枢朝向开关的外边缘的移动而永久性地变形，这可能引起开关故障。

图1a示出了由于施加至电气开关100的力102而受到损坏的电气开关100的顶视图。开关100被示为没有外壳。开关100的电枢包括固定电枢104、铰链式电枢106和可移动触点108。铰链式电枢106可以在铰链112处相对于固定电枢104发生枢转110。弹簧114使铰链式电枢106相对于固定电枢104保持在第一位置上，如图1a所示。在使电流通过磁线圈116从而建立磁场时，铰链式电枢106发生枢转110，从而在第二位置上接触磁线圈116的触点118。在电流停止时，弹簧114使铰链式电枢106枢转110回到第一位置。在理想的操作条件下，可移动触点108在第一位置上与常闭触点120接触，在第二位置上与常开触点122接触。图1a中的电气开关100已经因施加至开关100的力102受到了损坏，这导致了不良触点对准。可移动触点108发生了弯曲而不是基本上平行于铰链式电枢106延伸。结果，可移动触点108可能在第一位置上触碰到常开触点122或者常闭触点120和常开触点122两者。

可移动触点108因施加至开关100的力102而发生了变形。可移动触点108在第一位置上不再仅接触常闭触点120，而是触碰到了常开触点122。如果(例如)开关100正被用于在发生接地故障或者在电动车供电设备(evse)中检测到了其他错误时关闭电流，那么由力102引起的这一故障可能导致危险的状况。

图1b示出了图1a的受到损坏的电气开关100的透视图，其中，电气开关100的电枢发生了变形。铰链式电枢106和可移动触点108的移动在x轴和z轴内受到固定电枢104、弹簧114和接合带124的限制。–y轴内的移动不受限制，因而铰链式电枢106能够在第一位置和第二位置之间枢转110。由于在–y轴内施加的力102的原因(例如，因使开关掉落到接近开关外边缘126的外壳的壁上)，铰链式电枢106发生背离磁线圈116的触点118并朝向开关100的外边缘126的枢转110。这一移动可以使可移动触点108弯曲。可移动触点108可以是由(例如)铜构成的薄材料。在反复的力102之后，可移动触点108可能保持弯曲，这可能导致开关100发生故障。

图2a示出了具有如虚线所示的用于抵抗外力的肋状物202且处于第一位置的示例性电气开关200的顶视图。在力204被施加至开关200时，肋状物202将铰链式电枢206和可移动触点208的移动限制到单个方向内，并且防止它们过度扩展，这可以使触点的对准保持可靠。由此，施加至铰链式电枢206的任何力204都被从铰链式电枢206转移到了开关200的外壳上。由于铰链式电枢206和可移动触点208的受限制的移动的原因，可移动触点208更有可能保持其大致平行于铰链式电枢208的形状，并且可移动触点208不太可能发生变形。

开关200中的可移动触点208可以是由铜构成的，并且可以显著薄于铰链式电枢206或固定电枢210。铰链式电枢206和固定电枢210可以是由锡、镀锡钢或者其他磁性材料构成的。提高可移动触点208的厚度可能在成本上不被允许，并且/或者干扰开关200的正常操作。可移动触点208在第一位置上与常闭触点212接触。可移动触点208通过弹簧214中的力保持抵靠常闭触点。肋状物202不干扰开关100的正常操作。肋状物202限制铰链式电枢206和可移动触点208通过图2a所示的第一位置朝向开关200的外边缘216的移动。这一朝向开关200的外边缘216的移动可以是作为力204的结果(例如，开关100的掉落)发生的。电气开关的反复掉落可能在相对较小的掉落次数之内就引起故障，例如，二十五次掉落将引起故障。肋状物202的添加可以允许在发生更多次的掉落之后才发生开关故障，例如，超过250次掉落。如果开关200被用到电动车服务设备(evse)(例如，便携式电动车(ev)充电器电线组件)当中，那么其可能遭受外力，例如，车内运输期间的振动载荷，或者在便携式ev充电器的用户将其掉落到地面或者其他硬表面的过程中。能够抵御由用户操纵引起的多次掉落以及其他外加力的开关200对于装置的安全至关重要。

图2b描绘了具有如虚线所示的用于抵抗外部力的肋状物202且处于第二位置的图2a的示例性电气开关200的顶视图。铰链式电枢206枢转218以接触磁线圈222的触点220。可移动触点208从接触常闭触点212移动到接触常开触点224。在从第一位置移动到第二位置期间，肋状物202不干扰铰链式电枢206或可移动触点208。在使电流通过磁线圈222从而建立了磁场时，可移动触点208从接触常闭触点212的第一位置移动到接触常开触点224的第二位置。

图2c示出了具有如虚线所示的用于抵抗外部力的肋状物202的图2a的示例性电气开关200的透视图。铰链式电枢206和可移动触点208的移动在x轴和z轴内受到固定电枢210、弹簧214和接合带226的限制。–y轴内的移动不受限制，因而铰链式电枢206能够在第一位置和第二位置之间枢转218。由于在–y轴内施加的力204的原因，铰链式电枢206发生背离磁线圈222的触点220并朝向开关200的外边缘216的枢转218。铰链式电枢206朝向外边缘216的移动受到肋状物202的限制。肋状物202通过限制铰链式电枢206由于外力204(例如，使开关200掉落)的原因在–y中发生移动而防止可移动触点208发生变形。

肋状物202可以是插入到电枢和外壳壁之间的空间内的块、止挡、托架或结构，其用以防止或者限制铰链式电枢206在所述第一位置上远离固定电枢104朝向最接近铰链式电枢106的末端的壁移动。肋状物202可以由包括非导电材料在内的各种各样的材料制成，以防止或者限制短路或者非预期传输，例如，所述材料可以是塑料、玻璃纤维、陶瓷、玻璃以及橡胶等。肋状物202应当具有有限的可压缩性或偏转。在一些实施例中，肋状物202可以由导电材料构成，其前提是这样的导电不会产生不利影响，例如短路。在其他实施例中，肋状物202可以由可变形材料制成，其前提是这样的变形仍然防止或者限制可移动触点208的变形。

在铰链式电枢206接触肋状物202的情况下，肋状物202将：既限制或者防止铰链式电枢106朝向所述外壳壁的任何进一步移动；又吸收铰链式电枢206生成的任何载荷或力，并因而使铰链式电枢206的肋状物免于必须传递这样的载荷或力，并且防止或者限制铰链式电枢206遭受的应变和/或损坏。为了防止干扰或者以其他方式限制或阻碍铰链式电枢206的典型操作，在所述第一位置上可以在铰链式电枢106和所述肋状物之间提供空间。在一些实施例中，所述空间应当至少延伸所述铰链式电枢206的移动的长度，并且应当在尺寸上被设定为具有最小宽度，以限制偏转。这一最小空间宽度可以是根据铰链式电枢206的可能位置变化定义的，例如，所述可能位置变化可以是铰链式电枢206和固定电枢210之间的铰链的作用(play)、因受热而导致的膨胀/收缩、制造容差的变化、部件尺寸设定的变化等。这一最小空间宽度还可以是根据铰链式电枢206发生任何损坏之前铰链式电枢206的可容许偏转定义的。

图3a示出了示例性电气开关外壳300的透视图，电气开关外壳300具有处于其内的开口302。外壳300可以是围绕电气开关的壳体、容器、封装或者壳层。外壳300可以被密封到所述电气开关上，以防止液体、气体或蒸汽的侵入。密封外壳300允许其在各种各样的环境下工作，而不受不利影响。可以在外壳300内切割出开口302至设定尺寸和深度。在一些实施例中，可以在包括外壳300和电气开关的组装开关中切割出开口302。在一个实施例中，所述电气开关可以是t90式继电器，并且开口302可以是在与所述外壳的最接近电枢的一侧上的边缘相距0.410英寸的位置上切至0.170英寸的深度的1/32英寸宽的狭缝。可以基于电气开关的类型以及电气开关中的电枢的位置修改所述尺寸。

图3b示出了具有固定在外壳300内的开口302当中的肋状物304的图3a的示例性外壳300的透视图。肋状物304的尺寸可以被设定为配合到在外壳300内建立的开口302内。肋状物304可以是非导电材料，例如，塑料。肋状物304可以是刚性的，以便吸收外力。可以通过肋状物300的外表面上的粘合剂306、308、310将肋状物304固定到外壳300。在实施例中，在组装开关内建立开口302的情况下，可以通过三个外表面上的粘合剂306、308、310固定肋状物304，以防止粘合剂进入电气开关并干扰电气开关的正常操作。在一个实施例中，肋状物304可以是具有与开口302相同或类似的尺寸(例如，0.170英寸×0.8英寸)的1/32英寸厚的环氧树脂玻璃纤维。可以采用粘合剂(例如，五分钟环氧胶)对肋状物304加以固定。为了避免粘合剂进入电气开关主体，可以仅在肋状物304的接触电气开关的外壳的三个边缘上添加粘合剂。

图3c示出了固定至示例性电气开关312的图3a的示例性外壳300的底视图。肋状物304可以插入到开口302内，并借助于粘合剂310固定到电气开关312的底表面上。外壳300可以通过粘合剂314固定到电气开关312上。电气开关312可以被密封，以隔绝可能侵蚀开关312的内部部件的外部元件。

图4a示出了具有用于抵抗施加至电气开关的外力的肋状物402的示例性电气开关外壳400的底视图。图4b示出了具有用于抵抗施加至电气开关的外力的肋状物402的图4a的示例性外壳400的透视图。外壳400可以包括限制铰链式电枢的移动以防可移动触点(参考图2a-2c)变形的肋状物402。肋状物402可以被模制到外壳400内(例如，通过注塑模制)。如果电气开关包括标准外壳，那么可以将其去除并替换成包括肋状物402的外壳400。也可以例如通过粘合剂将肋状物402添加至标准外壳。

图5示出了示例性电气开关外壳500的替代实施例的底视图。所述外壳包括用于抵抗施加至电气开关的外力的圆柱形肋状物502。所述肋状物可以具有抵抗施加至电气开关的外力的任何形状，例如，具有圆化、矩形、三角形或者其他形状的截面。

图6a示出了示例性铰链式电枢602的用于限制铰链式电枢602的移动的示例性轭架600的前视图。图6b示出了图6a中的示例性轭架600的透视图。轭架600防止铰链式电枢602分离。铰链式电枢602可以绕铰链606连接至固定电枢604。铰链式电枢602可能由于力608的原因与固定电枢604分离。可以通过弹簧610限制固定电枢604与铰链式电枢602的分离，但其仍然可能发生。轭架600提供止挡，以限制固定电枢604与铰链式电枢的分离。

图7示出了用于限制施加至电气开关的电枢的外力的示例性方法700的流程图。方法700可以包括接近(acessing)电气开关的部件，从而添加与电枢相邻的肋状物(步骤702)。方法700还可以包括将所述肋状物插入到与所述电枢相邻的空间内，以接纳所述电枢并限制所述电枢的移动，从而防止或者限制对电枢造成的损伤(步骤704)。之后，方法700可以包括将肋状物固定就位(步骤706)。

图8示出了用于修改电气开关以添加抵抗施加至电气开关的电枢的外力的肋状物的示例性方法800的流程图。所述方法可以包括切割电气开关的外壳，以建立与位于外壳内的电枢相邻的开口(步骤802)。之后，所述方法可以包括将肋状物插入到所述开口内，所述肋状物的尺寸和位置被设定为接纳所述电枢并限制所述电枢的移动，从而防止或者限制对电枢造成的损伤(步骤804)。所述方法还可以包括将肋状物固定到所述开口内(步骤806)。所述电气开关可以是现有开关，并且可以用锯进行至所定义深度的切割，从而在足够接近电枢的同时避免接触到电枢，由此允许将肋状物插入到所述开口内，以便在掉落或者对开关的其他外力施加引起的偏转期间接纳电枢并防止或者限制电枢的移动。所插入的肋状物可以是玻璃纤维。在其他实施例中，所插入肋状物可以是任何非导电材料。所述肋状物可以被刚好置于电枢的从断开位置移动到闭合位置的典型移动范围之外。肋状物在开口内的固定可以是通过粘合剂(例如，胶水或环氧胶)实施的。

图9示出了用于修改电气开关外壳以添加抵抗施加至电气开关的电枢的外力的肋状物的示例性方法900的流程图。方法900可以包括接近电气开关的部件，以移动与电枢相邻的肋状物(步骤902)。所述方法还可以包括将所述肋状物从位于电枢之上并远离电枢的第一位置移动到位于电枢与开关外壳的壁之间的第二位置，从而使肋状物可以接纳电枢，并且限制电枢的移动，由此防止或者限制对电枢造成的损伤(步骤904)。所述方法还可以包括将肋状物固定就位(步骤906)。在一些实施例中，所移动的肋状物可以是被移动到电枢和侧壁之间的位置上的编织铜线。

可以设想构思上述实施例的具体特征和各个方面的各种组合和/或子组合，其仍然落在本发明的范围内。相应地，应当理解，可以使所公开的实施例的各种特征和方面相互结合或者相互替代，从而形成所公开的发明的各种变化模态。此外，意在使本发明具有如文中通过举例方式所公开的范围，本发明的范围不受上文描述的具体公开实施例的限制。