电磁开关设备的制作方法

专利名称：电磁开关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括密封的接触装置的电磁开关设备，其适用作功率驱动负荷的继电器。
背景技术：
如图21所示，其提出了一种包括密封的接触装置的电磁开关设备100，其在日本专利No.3107288(对应于日本待审专利公告No.9-259728)中公开。该设备1000的构造为继电器接触部分安放在密闭或气密的空间中。采用这种配置，由于没有在开启接触装置时产生的电弧会泄漏到设备之外的可能性，所以该配置不需要在空气转换设备中所必须的用于漏出的电弧的空间，而且还可以将各部件与设备紧密接触以提高封装密度。该设备1000如下构成。
参照图21，电磁开关设备1000包括密封的接触部分A、驱动部件B和壳体C。首先描述密封的接触部分A。密封的接触部分A包括由诸如陶瓷的热阻材料制成的盒状密封容器1，该容器的一侧上形成有一开口。密封容器1的底表面上形成有两个通孔1a，1a。局部容纳于通孔1a，1a中的固定端子2，2各自具有多层的大致圆柱形形状，其由例如铜材料制成，具有封闭的底部。固定触头2a固定地连接到固定端子2的封闭底部，而凸缘部分2c形成在固定端子2的轴向另一端。固定端子2的另一端开放。固定端子2借助钎焊或其等效方法环绕凸缘部分2c气密接合到密封容器1上，使得固定端子2的另一端从密封容器1伸出。轴向向下取向的螺丝槽2b形成在固定端子2的另一端，即，开放端。
可活动接触件3由例如铜材料制成，具有平面状形状。可活动触头3a、3a分别固连到可活动接触件3的纵向相对端部，彼此之间隔开一定距离，使得可活动触头3a、3a朝向或远离对应的固定触头2a、2a移动。插孔3b形成在可活动接触件3的中部。大致圆形条状可活动轴4的一端4a容纳于插孔3b中，而其另一端4b形成有螺纹槽4c。
接触件支架5的横截面为U形，并具有一底壁5a和一对彼此相对的侧壁5b、5b。接触件支架5用于夹持压缩弹簧6于压缩和悬置的状态，使得可活动接触件3能够可操作地连接到可活动轴4上。现在描述压缩弹簧6如何在接触件支架5上被压缩和悬置的状态。底壁5a中部形成有插孔5c，可活动轴4的一端4a容纳于其中。侧壁5b(5b)具有延伸部5d(5d)，该延伸部从侧壁横向端部的中间在使延伸部5d、5d彼此靠近的方向上延伸。延伸部5d(5d)形成有从其末端朝向底壁5a向下延伸的向下延伸部(未示出)。接触件支架5的构造是侧壁5b、5b的各个外表面与密封容器1的各个内表面相对。一对圆形凸起5g、5g形成在侧壁5b(5b)的外表面。各凸起5g的厚度基本上等于由侧壁5b外表面和相对的密封容器1内表面之间确定的间距。压缩螺旋弹簧6用于在可活动触头3a、3a与固定触头2a、2a邻接的方向上推动可活动接触件3。因此，压缩弹簧6保持在接触件支架5中。
固定铁芯7为大致圆柱形形状，其一个端部7a的直径大于其主体部位的直径。插孔7b轴向形成在固定铁芯7中，用于在其中接收可活动轴4。通过将固定铁芯7插入第一接合件11的通孔11a中，固定铁芯7的一个端部7a与第一接合件11固连。固定铁芯7的另一个端部具有凹陷7c，该凹陷的内径大于插孔7b的内径。
大致圆柱形形状的可活动铁芯8形成有轴向延伸插孔8a，可活动轴4通过该插孔插入。可活动铁芯8沿其轴向形成有螺纹槽8b，与可活动轴4的螺纹槽4c配合，以适当地沿着可活动轴4的轴向变换可活动轴4和可活动铁芯8的连接位置。可活动铁芯8在其轴向一个端部具有与固定铁芯7相对的相对部分8c，而在其轴向另一端部具有凹陷8d，凹陷8d的内径大于螺纹槽8b的内径。可活动铁芯8的外表面构成滑动表面8e，其与具有封闭底部的圆柱形件10的内圆周滑动接触，其将在下文描述。
一回动弹簧9用于在将可活动触头3a、3a远离固定触头2a、2a移动的方向上推动可活动铁芯8。回动弹簧9为线圈的形式，内径稍大于固定铁芯7的插孔7b的内径。当可活动轴4插入固定铁芯7的插孔7b中，且回动弹簧9的一端配合在固定铁芯7的凹陷7c中时，回动弹簧9相对于凹陷7c定位。
圆柱形件10为具有封闭底部的圆柱形，由非磁性材料制成，包括主体部10a和底部10b。可活动铁芯8安放在底部10b，而固定铁芯7安放在圆柱形件10的开放端，相对的部分8c与固定铁芯7相对。
第一接合件11由磁性金属材料如铁制成，为矩形形状。第一接合件11连同固定铁芯7和可活动铁芯8一起构成磁回路。如上所述，第一接合件11的中心形成有插孔11a，用于接收固定铁芯7在固定到第一接合件11之前的一个端部7a。第一接合件11与圆柱形件10围绕插孔11a气密连接。
第二接合件12由金属材料制成，为圆柱形形状，在其轴向相对端部形成有凹处12a。第二接合件12包括其轴向一个端部的第一接合部分12c和其轴向另一个端部的第二接合部分12b，第一接合部分与密封容器1的开放端气密连接，第二接合部分与第一接合件11气密连接。第二接合件12在其外围在其圆柱形部件的适当位置形成有台阶状部分12d。通过形成台阶状部分12d，凹处12a的截面在第一接合部分12c和第二接合部分12b之间的部分具有较大直径。通过气密彼此连接第二接合件12、密封容器1和第一接合件11，以在其中容纳固定触头2a、2a，可活动触头3a、3a，固定铁芯7和可活动铁芯8，而限定了密封空间30。密封空间30用氢气或者或包含以氢气作为主要成分的气体(如，其中含有约2个大气压的氢气)的气体密封。
接着描述压缩弹簧6的压缩和悬置状态。首先，当可活动触头3a、3a面对插孔5c时，可活动接触件3装配在接触件支架5上，。接着，压缩弹簧6以某种被压缩的状态装配在接触件支架5上。特别是，压缩弹簧6悬置在延伸部5d、5d上，其一个端部借助可活动接触件3与接触件支架5的底壁5a连接，而其另一个端部与接触件支架5的向下延伸部(未示出)配合。更具体的是，接触件支架5的底壁5a构成借助可活动接触件3悬置压缩弹簧6一个端部的第一悬置部分，延伸部5d、5d构成用于悬置压缩弹簧6另一个端部的第二悬置部分。可活动轴4的一端4a容纳在压缩弹簧6中和可活动接触件3的插孔3b中，然后插入到可活动端子5的插孔5c中，由此牢固地将可活动轴4固定在支架5上围绕着插孔5c。
转换设备1000还包括磁性装置(未示出)，该磁性装置包括永久磁铁和一对磁性元件，永久磁铁位于这对磁性元件之间。以磁性元件之间夹有固定触头2a、2a和可活动触头3a、3a的方式，磁性元件连接到密封容器1的各个相应外表面。磁性装置在一空间中产生磁场，在该空间中触头2a、2a设置在垂直于可活动触头3a、3a移动方向的方向上。
接着，描述驱动部件B。驱动部件B连同固定铁芯7、可活动铁芯8和第一接合件11一起构成磁体装置。线圈13缠绕在线轴(线圈框架)14上。轭铁(铁接合件)15包括轭铁主体15a和衬套15b。轭铁15连同固定铁芯7、可活动铁芯8和第一接合件11一起构成磁回路。轭铁主体15a为大致U形，从而底壁和一对相对侧壁将线圈13包在其中。轭铁主体15a的底壁中心形成有通孔15c。衬套15b为圆柱形，装配在轭铁主体15a的通孔15c中。圆柱形件10的圆柱形部件10a设置在轭铁15的衬套15b和可活动铁芯8之间，使得衬套15b装配在轭铁主体15a的通孔15c中。
最后，描述壳体C。壳体C用于在其中容纳密封的接触部分A和驱动部件B。壳体C形成有用于接收固定端子2的插孔16。当接收于插孔16中时，固定端子2的凸缘部分2c伸出壳体C。固定端子2的突出的部位与端子板(未示出)连接，以备连接电线。
现在，将描述固定端子2、2和可活动接触件3是如何在如此构造的包括密封的接触装置的电磁开关设备1000中根据输入信号而彼此之间电传递和阻断。
在给线圈13通电之前，可活动触头3a(3a)与相应的固定触头2a(2a)相对，之间有一特定间隙L1。当线圈13响应工作信号输入到电磁开关设备1000而通电时，可活动铁芯8被磁性吸引到固定铁芯7并且可活动。由此，可活动轴4被驱动，而该可活动轴4被螺纹连接到可活动铁芯8上，并且借助粘结剂等方法固定到其上。随着可活动轴4被驱动，间隙L1逐渐减小，结果可活动触头3a(3a)接触对应的固定触头2a(2a)。然后，压缩弹簧6的负荷迅速升高。随着压缩弹簧6的负荷迅速升高，可活动轴4进一步被驱动。结果，可活动触头3a(3a)进一步朝向对应的固定触头2a(2a)移动一过度行进(over-travel)的距离，由此进一步增加压缩弹簧6的负荷。间隙L1和过度行进的距离之和相当于可活动铁芯8的行程。
当运作信号的输入暂停时，线圈13断电，可活动接触件3主要由压缩弹簧6和回动弹簧9的推力返回到其初始位置，从而在与上述相对于固定触头2a、2a的方向相反的方向上移动。因此，可活动触头3a(3a)移动离开对应的固定触头2a(2a)。同时，可活动铁芯8通过相对于固定铁芯7移动一特定距离而返回到其初始状态。在可活动接触件3和可活动铁芯8返回到其各自初始位置的同时在触头之间发生的电弧通过磁性装置(未示出)产生的磁场在可活动接触件3朝向其两个相对端部延伸的方向上充分地扩散，由此清除所产生的电弧。
但是在传统设备1000中，由于圆柱形件10由非磁性材料制成，如图22所示，在衬套15b和可活动铁芯8之间存在间隙G，这会导致磁损失或者降低电磁吸引力。因此，极其可能的是，设备1000的转换性能因为设备1000电磁部分的尺寸增加或者弹簧负荷的降低而变差。此外，在传统设备1000中，要求持续施加较大脉冲的运作信号来保持固定端子3，3(原文如此)和可活动接触件3之间的电传递。在设备1000用作用于功率驱动负荷的继电器的情况下，优选通过在施加运作信号中所需要的线圈来抑制功率消耗。此外，当设备1000包括有控制电路部件(control circuit block)时，其上形成有控制电路以便控制触头的驱动，优选以简化的构型电连接控制电路部件的电极和线圈。
日本待审专利公告No.9-259728中提出了一种三片结构的圆柱形元件10，其包括封闭的底部、磁性材料制成的圆柱形部件、以及非磁性材料制成的圆柱形部件，以便克服如下缺陷，即由于该设备的电磁部分尺寸的增加或弹簧负荷的降低而降低设备的转换性能。公告中公开的配置可以避免在衬套15b和可活动铁芯8之间的间隙G。特别是，如图23中箭头Y所示，该设备的电磁部分的吸引力从点Q升高到点Q′，而弹簧负荷W如图23中箭头Y所示增加。因此，设备的转换性能得以提高。然而，在后一个示例中，其中圆柱形部件具有三片结构，虽然电磁部分的磁效率提高，但是构成该设备的部件数量增加，生产成本增高。
作为抑制线圈造成的功率消耗的一种措施，通常提出的是脉冲宽度调制(PWM)控制器。但是，在这种控制器中，线圈发出的噪音较大，会不利地影响线圈附近的电子部件和电磁开关设备等。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种与传统电磁开关设备相比具有改进的节能性能的电磁开关设备。本发明另一个目的是提供能够减少设备中部件数量同时又提高设备驱动部分电磁体的磁效率的电磁开关设备。本发明又一个目的是提供一种与传统电磁开关设备相比能够抑制构成电磁体的线圈所需的功率消耗的电磁开关设备。本发明再一个目的是提供一种具有可使控制电路部件容易与设备连接的机构并且具有简化的构造而且成本低的电磁开关设备。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电磁开关设备，其包括由磁性材料制成并具有封闭底部的圆柱形部件，用以安放具有可活动触头的可活动铁芯，并且构造成可将可活动触头朝向和远离固定触头移动；接合件，其由金属材料制成，在其大致中心形成有插孔，用于可活动地接收固连在可活动铁芯上的可活动轴；以及金属板，其由非磁性材料制成，在其大致中心形成有孔，孔的内径基本上与圆柱形部件的内径相同，其中圆柱形部件和接合件彼此气密接合，金属板设置在二者之间，可活动铁芯，其以一间隙安放在圆柱形部件中，该间隙由可活动铁芯和第一接合件限定而对应于所需的行程，在该行程之内，可活动触头接触固定触头。
根据本发明又一个方面，在所构造的电磁开关设备中，触头通过响应可操作信号而通电和断电的电磁体来开启和关闭，构成电磁体的线圈由第一线圈和第二线圈组成，该第一线圈至少在触头闭合时通电，而该第二线圈至少在触头处于闭合的状态时通电。
根据本发明再一个方面，上述电磁开关设备包括控制电路部件，在该部件上形成有控制电路，以控制电磁体的通电和断电，还包括连接部分，用于将控制电路和线圈彼此电连接。


图1是作为本发明第一实施例的电磁开关设备的侧视剖面图；图2是第一电磁开关设备的主要部件的侧视剖面图；图3是第一电磁开关设备的变化的配置的侧视剖面图；图4是作为本发明第二实施例的电磁开关设备的主要部件的侧视剖面图；图5是第二电磁开关设备的主视剖面图；图6是第二电磁开关设备的侧视剖面图；图7是第二电磁开关设备中线圈的俯视剖面图；图8是说明用于作为本发明第三实施例的电磁开关设备中的电路的电路图；
图9是说明用于作为本发明第四实施例的电磁开关设备中的电路的电路图；图10是用于说明第四电磁开关设备的运作的说明图；图11是用于说明作为本发明第五实施例的电磁开关设备中的电路的电路图；图12是用于说明作为本发明第六实施例的电磁开关设备中的电路的电路图；图13是说明用在第六电磁开关设备中的电路的工作图；图14是控制电路部件的透视图；图15是一横截面剖视图，示出了作为本发明第七实施例的电磁开关设备中用于电连接线圈与控制电路部件的主要部件；图16是一横截面剖视图，示出了第七电磁开关设备的变化的配置中用于电连接线圈与控制电路部件的主要部件；图17是一横截面剖视图，示出了第七电磁开关设备的另一个变化的配置中用于电连接线圈与控制电路部件的主要部件；图18是一透视图，示出了作为本发明第八实施例的电磁开关设备中用于电连接线圈部件与控制电路部件的配置；图19是一透视图，示出了作为本发明第九实施例的电磁开关设备中用于电连接线圈部件与控制电路部件的配置；图20是一透视图，示出了作为本发明第十实施例的电磁开关设备中用于电连接线圈部件与控制电路部件的配置；图21是传统电磁开关设备的侧视剖面图；图22是传统电磁开关设备的主要部件的侧视剖面图；图23是传统电磁开关设备的效果说明图。
具体实施例方式
下文中，将参照附图描述本发明优选实施例。贯穿附图中的相同元件以相同的附图标记表示，对其说明在此省略。
(第一实施例)图1是作为本发明第一实施例的电磁开关设备的侧视剖面图。由于第一电磁开关设备的基本结构与传统设备的相同，因此在此只描述第一电磁开关设备的特征部分。特别是，包括密封接触装置的第一电磁开关设备500不同于包括传统密封接触装置的传统电磁开关设备1000之处在于去掉了图21中的固定铁芯7；提供由磁性材料制成的并且具有封闭底部的圆柱形件100，以代替图21所示的由非磁性材料制成的圆柱形件10；在圆柱形件100和第一接合件11之间设置一非磁性材料制成的金属板200；以及通过激光焊接等方法将各个部件彼此气密接合。
参照图1和2详细描述第一设备500。磁性圆柱形件100在对应于其开放端的轴向一个端部上具有凸缘部分100a，以接合到非磁性金属板200上。圆柱形件100的开放一端到其底表面的另一端的长度基本上等于可活动铁芯8的全长。图3是第一设备500的变化的配置的侧视剖面图。如图3所示，可以将第一电磁开关设备500构造成变化的示例，使得可活动铁芯8和具有封闭底部以在其中安放可活动铁芯8的圆柱形件100可以接触壳体C的下部。
非磁性金属板200大致在其中心形成有空腔200a，其内径基本上与圆柱形件100的相同。非磁性金属板200的厚度200c基本上与可活动铁芯8朝向和远离第一接合件11移动的行程相同。非磁性金属板200还形成有要接合到圆柱形件100的凸缘部分100a上的接合部分200d，以及要接合到第一接合件11上的凸缘部分200b。圆柱形件100的凸缘部分100a和金属板200的接合部分200d通过激光焊接等方法彼此气密连接。同样，金属板200的凸缘部分200b和第一接合件11通过激光焊接等方法气密连接。
第一接合件11大致在其中心形成有插孔11a，用于接收可活动轴4。第一接合件11用于将可活动铁芯8相对于其定位。可活动铁芯8在其相对于第一接合件11的表面上形成有凹陷8f，其内径大于螺纹槽8b的凹部的直径。采用这种配置，可活动铁芯8安放在圆柱形件100中，由可活动铁芯8和第一接合件11限定的间距相当于可活动触头3a、3a朝向和远离各个对应固定触头2a、2a移动的行程。回动弹簧9设置为螺旋弹簧，它的内径稍大于第一接合件11插孔11a的内径。当可活动轴4通过第一接合件11的插孔11a时，回动弹簧9配装在可活动轴4上，使得回动弹簧9的一端9a悬置在第一接合件11上，而其另一端9b配装在可活动铁芯8的凹陷8f中，可活动铁芯8相对于第一接合件11定位。
在第一电磁开关设备500和第一变化的电磁开关设备500′中，由于圆柱形件100由磁性材料制成，所以不可能在衬套15b和可活动铁芯8之间形成间隙。由此，第一设备500和第一变化的设备500′可以具备提高的电磁体的磁效率。此外，由于金属板200由非磁性材料制成，所以磁通量不太可能从磁性圆柱形件100直接流向第一接合件11，从而抑制了该设备的电磁体的磁效率的降低。
现在，描述本发明另一个实施例。
(第二实施例)图4是一侧视剖面图，示出了作为本发明第二实施例的电磁开关设备的主要部件。由于第二电磁开关设备的基本构造与传统设备的相同，所以在此仅仅描述第二电磁开关设备的特征部分。特别是，包括密封接触装置的第二电磁开关设备不同于包括传统密封接触装置的传统电磁开关设备1000之处在于取消了图21中的固定铁芯7；设置有磁性材料制成的并具有封闭底部的圆柱形件100，以代替图21所示的非磁性材料制成的圆柱形件10；在圆柱形件100和第一接合件11之间设置有非磁性材料制成的金属板300；以及通过激光焊接或类似方法使得各个部件彼此同时气密接合。
将进一步详细地描述磁性圆柱形件100。圆柱形件100的轴向一端具有凸缘部分100a，这一端对应于接合到非磁性金属板300上的开放端。非磁性金属板300在其大致中心形成有空腔300a，空腔的直径基本上与圆柱形件100的内径相同。金属板300的厚度300c使得它能够通过激光焊接或等效方法同时接合到圆柱形件100的凸缘部分100a和第一接合件11上。金属板300通过激光焊接或等效方法同时气密接合到圆柱形件100的凸缘部分100a和第一接合件11上。
第一接合件11在其大致中心形成有插孔11a，用于接收可活动轴4。第一接合件11使得可活动铁芯8相对其定位。可活动铁芯8在其相对于第一接合件11的表面中形成有凹陷8f，凹陷的内径大于螺纹槽8b的凹部的直径。回动弹簧9设置为螺旋弹簧，它的内径稍大于第一接合件11插孔11a的内径。当可活动轴4穿过第一接合件11的插孔11a，并且回动弹簧9装配在可活动轴4上时，使得回动弹簧9的一端9a悬置在第一接合件11上，其另一端9b配装在可活动铁芯8的凹陷8f中，可活动铁芯8相对于第一接合件11定位。
在包括密封接触装置的第二电磁开关设备中，由于圆柱形件100由磁性材料制成，所以不可能在衬套15b和可活动铁芯8之间形成间隙，从而该设备的电磁体的磁效率提高。此外，由于金属板300由非磁性材料制成，所以磁通量从磁性圆柱形件100直接流向第一接合件11不太可能，从而抑制了电磁体的磁效率的降低。
接着，描述的是与包括传统密封接触装置的电磁开关设备1000相比节能性能提高的实施例。根据本发明第三至第六实施例的电磁开关设备构造成线圈包括第一线圈和第二线圈，来代替传统设备中设置的线圈13，而且第一和第二线圈的通电和断电时间选择也得到控制，以便使节能性能提高。首先，描述本发明第三实施例。
(第三实施例)图5至图8是作为本发明第三实施例的电磁开关设备。图5和图6分别是示出该第三设备的主视剖面图和侧视剖面图。图7是线圈的俯视剖面图。图8是说明用在第三设备中的电路的电路图。
包括密封接触装置的第三电磁开关设备501包括由绝缘材料制成的密封容器1；具有固定触头2a，2a以气密接合到密封容器1上的固定端子2，2；朝向和远离固定触头2a，2a可移动的可活动接触件3；在一个方向上可活动的可活动铁芯8；具有封闭底部用于在其中安放可活动铁芯8的圆柱形件10；气密接合到圆柱形件10上的第一接合件11；连接到可活动铁芯8上的可活动轴4；在将可活动触头3a，3a推向对应的固定触头2a、2a方向上推动可活动接触件3的压缩弹簧6；夹持器12，其夹持压缩弹簧6于压缩和悬置的状态，以将可活动接触件3可操作地连接到可活动轴4上；用于在一个方向上推动可活动铁芯8的回动弹簧9；轭铁15和线圈13单元，用于磁性地吸引和驱动可活动铁芯8；线圈13围绕其缠绕的线轴14；壳体C；以及包括在控制电路(未示出)中的控制电路部件18，用于控制线圈13的通电和断电。控制电路部件18和线圈13彼此之间通电连接。线圈13包括功率供应线圈(power application coil)(第一线圈)13a和功率维持线圈(power retaining coil)(第二线圈)13b。
用在第三设备中的电路20a如图8所示构造，使得功率供应线圈13a和功率维持线圈13b彼此平行连接，第一开关21和第二开关22彼此平行连接，第一开关21根据运作信号向设备的输入而向功率供应线圈13a提供电源一预定时间，第二开关22用于向功率维持线圈13b提供电源。功率供应线圈13a至少在触头闭合时通电，而功率维持线圈13b至少在触头处于闭合状态的时候通电。
如图7所示，功率供应线圈13a从径向缠绕在线圈13的外侧，而功率维持线圈13b从径向缠绕在线圈13的内侧。电源施加到线圈13a、13b上，使得沿着线圈13a、13b中心轴线产生的磁通量在大致相同的方向上彼此相向。采用这种构造，线圈13a、13b产生的磁通势得以有效利用，而且当线圈13a、13b断电时产生的反电动势可以被压制到较低水平。
接着，描述本发明再一个实施例。
(第四实施例)第四实施例涉及采用作为在第三实施例中电路20a的变化配置的电路20b的电磁开关设备。由于第四设备的配置基本上与已经参照图5至7描述的第三设备的配置相同，所以在此省略了对于相同部件的说明，但是描述作为电路20a变化后的电路20b。
图9是说明用在第四电磁开关设备中的电路的电路图。
第四实施例中的电路20b构造成功率供应线圈(第一线圈)13a和功率维持线圈(第二线圈)13b在输入端子20a、20b之间彼此平行连接(原文如此)。
MOSFET(第一开关)21与功率供应线圈13a串联。电阻器23以及电容器24和齐纳二极管25彼此串联的电路在MOSFET21的栅极和源极之间彼此并联。输入端子20a(原文如此)借助电阻器26与电容器24和齐纳二极管25之间的连接点连接。
功率维持线圈13b与MOSFET(第二开关)22串联。MOSFET22的栅极与电阻器28和电阻器29之间的连接点连接，而电阻器28和电阻器29在输入端子20a和20b之间串联(原文如此)。
功率供应线圈13a和功率维持线圈13b分别与用于浪涌吸收(surgeabsorption)的元件30和31并联，以及分别与二极管27和32串联。这种配置能够抑制触头的触头分离速度在电磁开关设备关闭时下降的缺陷，从而抑制设备的输出侧上断电性能的恶化。此外，该结构能够防止作为将要在输入端子20a、20b之间施加的输入电压极性的错误判断的结果，在电源供应在与电源应该供应方向相反的方向上的情况下，电流流向功率供应线圈13a和功率维持线圈13b。另一种方案是，根据即使电源供应到功率维持线圈13b，触头也保持在不工作状态的事实，故可以用导线代替二极管32。浪涌吸收元件31可以通过(例如)串联二极管311和齐纳二极管312而构造。毫无疑问，导线可以用于替代浪涌吸收元件30(31)。
下面，参照图10描述电路20b的运作。图10是对用在第四电磁开关设备中的电路工作的说明。
参照图10，当输入电压V施加在输入端子20a，20b(原文如此)之间，基于电阻器28和电阻器29的电压分配比所限定的电压施加到MOSFET22的栅极，使得MOSFET22的漏极和源极之间电连通。在MOSFET22的漏极和源极之间电连通时，功率维持线圈13b相对两端检测到的电压V(13b)升高，从而使电流流过功率维持线圈13b。关于MOSFET21的栅极，在由电阻器23、26等限定的一定水平的电压施加到MOSFET21的栅极之后，MOSFET21的栅极电压Vg(21)根据由电阻器23、电容器24和齐纳二极管25限定的时间常量而逐渐降低。由于在MOSFET21的栅极电压Vg(21)超过MOSFET21的极限值Vth(21)的同时，在预定时间t内，电流在MOSFET21的漏极和源极之间流动，功率供应线圈13a的相对两端检测到的电压V(13a)升高，因而电流流经功率供应线圈13a。
换句话说，功率供应线圈13a由于电流流经其中而通电预定时间t，由此可活动铁芯8由于较大的磁引力而被磁性吸引到固定铁芯7，因而致使可活动接触件3与固定触头2a、2a接触(参见图1)。随着预定时间t消耗，流经功率供应线圈13a的电流停止，从而电流仅仅流经功率维持线圈13b，只有功率维持线圈13b保持通电。但是，由于在可活动接触件3接触固定触头2a、2a之后不再需要较大的磁引力，所以接触状态得到可靠地维持。由于电流仅仅流经功率维持线圈13b，所以与输入运作有关的功率消耗可以抑制到较低水平。此外，该配置可以避免线圈发出噪音，和上文已经描述的PWM控制不同。
用较粗导线构造功率供应线圈13a的益处在于在电流流经这样粗的导线时，可以产生较大的磁力。这种配置还可以缩短接触所需的时间。相反地，用较细导线构造功率维持线圈13b的益处在于可以抑制接触所需的功率消耗。
此外，由于允许电流流经功率供应线圈13a的时间t可以根据与电阻器23、电容器24和齐纳二极管25有关的电路常量调节，所以可以将电路构造成电流仅仅在接触所需的时间内流动。这种配置不再有由于向功率供应线圈13a连续提供电源而使该功率供应线圈温度不期望地升高的可能性，而这种升高可能导致线圈13a的烧坏或毁坏。
可以使用导线代替二极管27(32)，或者基于来自外设设备的信号来控制MOSFET(第二开关)22。毫无疑问，这种变化不会削弱上述运作性能和本发明的效果。
下面，描述本发明的另一个实施例。
(第五实施例)第五实施例涉及采用作为在第三实施例中使用的电路20a的进一步变化的电路20c的电磁开关设备。由于第五设备的配置基本上与已经参照图5至7描述的第三设备的配置相同，所以在此省略了对于相同部件的说明，但是描述作为电路20a变化后的电路20c。
图11是说明用在第五电磁开关设备中的电路的电路图。
参照图11，第五实施例中的电路20c不同于第四实施例中的电路之处在于在第五实施例中，功率供应线圈(第一线圈)13a和功率维持线圈(第二线圈)13b在输入端子20a、20b(原文如此)之间彼此串联。
特别是，电路20c构造成除了功率供应线圈13a和功率维持线圈13b串联这一特征之外，功率维持线圈13b和MOSFET(第二开关)22串联的电路以及MOSFET(第一开关)21和二极管32串联的电路彼此并联；电阻器23与电容器24和齐纳二极管25串联的电路在MOSFET21的栅极和源极之间彼此并联，其中电容器24和齐纳二极管25之间的连接点借助电阻器26连接到输入端子20a(原文如此)；MOSFET22的栅极与电阻器28和电阻器29之间的连接点连接，而电阻器28和电阻器29在输入端子20a、20b(原文如此)之间串联；功率供应线圈13a与二极管27串联；而且浪涌吸收元件31与二极管27、功率供应线圈13a和功率维持线圈13b并联。由于功率维持线圈13b与二极管32并联，所以当电路转换到在MOSFET21关掉时仍维持接触的状态时，相当于二极管32电压降的电压施加在功率维持线圈13b的相对两端。这种配置可被缩短一周期，直到电源维持和吸引力稳定并因而提供稳定的电源维持状态为止。
在上述结构中，允许电流仅仅在输入电压V施加在输入端子20a，20b(原文如此)的预定时间t内流向功率供应线圈13a，同时电流受到阻挡不能流经功率维持线圈13b。在该配置中，电流既流经功率供应线圈13a又流经功率维持线圈13b，同时该设备保持接触状态，尽管磁引力相对减小。因此，与第三设备的配置相比，第五设备提供更稳定的电源维持状态。
可以使用导线代替二极管27(32)，或者基于来自外设设备的信号来控制MOSFET(第二开关)22。毫无疑问，这种变化不会削弱上述运作性能和本发明的效果。
下面，描述本发明的另一个实施例。
(第六实施例)第六实施例涉及采用作为在第三实施例中使用的电路20a的进一步变化的电路20d的电磁开关设备。由于第六设备的配置基本上与已经参照图5至7描述的第三设备的配置相同，所以在此省略了对于相同部件的说明，但是描述作为电路20a变化后的电路20d。
图12是说明用在第六电磁开关设备中的电路的电路图。
参照图12，第六实施例中的电路20d的特征在于功率供应线圈(第一线圈)13a和功率维持线圈(第二线圈)13b在输入端子20a、20b(原文如此)之间彼此并联。
特别是，电路20d构造成二极管39、功率供应线圈13a和MOSFET21彼此串联，其中二极管39具有与输入端子20a(原文如此)连接的阳极，功率供应线圈13a的一端与二极管39的阴极连接，而另一端与MOSFET(第一开关)21的漏极连接，这将在下文描述，并且MOSFET21的漏极与功率供应线圈13a的另一端连接，而它的源极与输入端子20b(原文如此)连接；功率维持线圈13b和MOSFET(第二开关)22在二极管39的阴极和输入端子20b(原文如此)之间彼此串联，MOSFET(第二开关)22的漏极与功率维持线圈13b连接，而它的源极与输入端子20b(原文如此)连接；浪涌吸收元件31与功率维持线圈13b并联；电阻器28连接在二极管39的阴极和MOSFET22的栅极之间；以及电阻器29连接在MOSFET22的栅极和输入端子20b(原文如此)之间。浪涌吸收元件31吸收在向功率维持线圈13b施加电源暂停时产生的反电动势，从而迅速开启电磁开关设备的输出侧(固定触头2a、2a和相应可活动触头3a、3a之间的接触(参见图1))。这种配置可以通过(例如)其中变阻器、二极管和电源齐纳二极管彼此串联的电路而实现。
此外，一种所谓的一次通电脉冲电路(one-shot-pulse circuit)50连接在MOSFET21的栅极和源极之间，一种所谓的电压反作用的电子开关(voltage-reactive-electronic switch)(第三开关)36连接在二极管39的阴极和一次通电脉冲电路50之间。
一次通电脉冲电路50用于根据输入电压的水平在MOSFET21的栅极和源极之间产生一定水平的电压一段预定时间。一次通电脉冲电路50构造成电阻器34、电容器24、齐纳二极管25彼此串联，其中电阻器34的一端连接到MOSFET21的栅极而另一端连接到电容器24上，其将在下文描述，电容器24连接在电阻器34和齐纳二极管25的阴极之间，其将在下文描述，齐纳二极管25的阴极连接到电容器24而其阳极连接到MOSFET21的源极；电阻器23和二极管33彼此并联，其中二极管33的阴极连接到MOSFET21的栅极而其阳极连接到MOSFET21的源极；以及齐纳二极管25与电阻器35并联。
电压反作用电子开关36用于在输入电压(输入信号)超过预定值时激活一次通电脉冲电路50，电压反作用电子开关36包括光电晶体管耦合器36。特别是，光电晶体管耦合器36具有连接到电阻器37和电阻器38之间的连接点的输入侧，而电阻器37和电阻器38在二极管39的阴极和接地端子之间彼此串联；以及输出侧，输出侧的一端借助电阻器26连接到二极管39的阴极，而其另一端连接到电容器24和齐纳二极管25之间的连接点。电压反作用电子开关36可以包括例如低压驱动MOSFET。在变化的配置中，优选分别将MOSFET的栅极与电阻器37和电阻器38之间的连接点连接，MOSFET的漏极与电阻器26连接，MOSFET的源极与电容器24和齐纳二极管25之间的连接点连接。
现在，参照图13描述具有上述结构的电路20d的运作。图13用于解释用在第六电磁开关设备中的电路的运作。参照图13，当输入电压V在时间T0时施加在输入端子20a、20b(原文如此)之间时，由基于电阻器28，29的电压分配比限定的电压施加到MOSFET22的栅极。接着，当电压在经过时间t1时超过MOSFET22的阈值Vth(21)时，允许电流在MOSFET22的漏极和源极之间流动。接着，在功率维持线圈13b的相对两端检测到的电压V(13b)升高，从而电流开始流经功率维持线圈13b。(在时间T1)。
另一方面，由基于电阻器37和38的电压分配比限定的电压施加到光电晶体管耦合器36的输入侧。当在经过时间t2时电压达到0.7至1.1V时，光电晶体管耦合器36的输入侧上的发光二极管(LED)开始发光，从而光电晶体管耦合器36的输出侧电导通。电导通的结果是，MOSFET21的栅极电压Vg(21)超过MOSFET21的阈值Vth(21)，结果是允许电流在MOSFET21的漏极和源极之间流动，在功率供应线圈13a的相对两端检测到的电压V(15a)升高。结果，电流开始流经功率供应线圈13a。如果输入电压V在电流流经功率供应线圈13a之后超过预定值，那么，致使电磁开关设备的输出侧电连通(在时间T2)。由于齐纳二极管25通过电容器24和电阻器34与MOSFET21的栅极连接，MOSFET21的栅极电压Vg(21)的最大值被调节到不超过齐纳二极管25的齐纳电压Vzd(25)。
接着，MOSFET21的栅极电压Vg(21)根据由电阻器23、电容器24、齐纳二极管25等限定的预定时间常量逐渐降低。当MOSFET21的栅极电压Vg(21)在经过时间t3低于MOSFET21的阈值Vth(21)时，切断MOSFET21的漏极和源极之间的电源供应，从而功率供应线圈13a中的电流流动暂停(在时间T3)。该实施例中，设定关于电阻器23、电容器24等等的电路常量，使得时间t3例如大约100ms。
在确定即使电磁开关设备(密封的接触装置)的输出侧电连通一段时间t4，处于允许电流仅仅流经功率维持线圈13b的状态之后，输入电压V的施加停止。接着，MOSFET22的栅极电压降低。当栅极电压低于MOSFET22的极限值Vth(22)时，切断MOSFET22的漏极和源极之间的电源供应。由此，电流流经功率维持线圈13b暂停，电磁开关设备的输出侧不再电连通，由此切断那里的电源供应(在时间T5)。
在上述结构中，由于电磁开关设备的输出侧具有通过允许电流仅仅流经功率维持线圈13b保证的电连通状态，所以输入操作所需的功率消耗被抑制在较低水平。
该实施例中的电路构造成在功率供应线圈13a通电之前，允许电流持续流经功率维持线圈13b一定时间；以及在功率供应线圈13a断电后，允许电流持续流经功率维持线圈13b一定时间。这种配置可以抑制在功率供应线圈13a的相对两端产生反电动势。
上述配置可以防止电流流经功率供应线圈13a，即使是通过提供光电晶体管耦合器36作为所谓电压反作用电子开关(voltage-reactive-electronicswitch)的范例而在输入端子20a、20b(原文如此)之间生成噪音，当输入电压V超过预定值时，电压反作用电子开关可被操作而激活。这种配置不存在如下可能性，即，由于向功率供应线圈13a连续供电，功率供应线圈13a的温度不期望地升高，同时稳定致使电磁开关设备的输出侧电连通的操作。此外，由于作为电压反作用电子开关的光电晶体管耦合器36在输入电压V超过预定值时使功率供应线圈13a通电，所以即使输入电压V以较适度的升高方式施加，该设备的输出侧也能够可靠地电连通。
此外，电路构造成MOSFET21的栅极电压Vg(21)根据由电阻器23、电容器24、齐纳二极管25等的预定时间常量而逐渐降低。采用这种配置，由于与功率供应线圈13a连接的MOSFET(第一开关)21逐渐关闭，与使用机械开关的情况相比，在切断功率供应线圈13a时产生反电动势的可能性得到显著抑制。
此外，电路结合有与功率供应线圈(第一线圈)13a串联的二极管39，而且二极管39的阴极与功率供应线圈13a连接。这种配置能够在以设定二极管39的阳极，即，输入端子20a(原文如此)成带负电电势的方式施加输入电压时，阻挡电流流过控制电路20，由此保持功率供应线圈13a通电。由于电磁开关设备在这种情况下不被激活，所以这种配置可容易判断将要施加到输入端子20a、20b(原文如此)的输入电压的极性是不适当的。
而且，由于电阻器23和二极管33在MOSFET21的栅极和源极之间彼此并联，所以当输入电压V的供应暂停时，电容器24的电荷能够被迅速地释放掉。采用这种配置，即使输入电压V的供应和暂停供应在较短间隔内重复，电磁开关设备的输出侧根据输入电压V的供应和暂停供应而可靠地电连通或不再电连通。
另一种方案是，在包括密封接触装置的第一或第二实施例的电磁开关设备中，采用电路20a至20d中的任一个(它们已经在第三至第六实施例中分别描述)，通过利用第一线圈13a和第二线圈13b来代替用在第一或第二设备中的线圈13，以及如上所述通过控制第一和第二线圈13(原文如此)的通电和断电的时间，可以实现进一步的节能。
下面，描述的是将控制电路部件与第一至第六实施例所示的电磁开关设备连接的机构，所述的电磁开关设备包括具有简单构造的密封接触装置，从而减少由线圈13造成的功率消耗。
(第七实施例)图14是控制电路部件的透视图。图15是在第七实施例中电连接线圈和控制电路部件的主要部件的剖视图。图16和17分别是作为第七实施例的各个变化实施例的电连接线圈和控制电路部件18的主要部件的剖视图。
如图14所示，连接器181安装在控制电路部件18上，连接器181设置有与控制电路(未示出)电连接的五个触头181a至181e。连接器181构造成可以与基底触头183a(参见图15)或线圈端头141(参见图16和17)电连接，基底触头和线圈端头将在下文描述。控制电路部件18利用填充试剂(potting agent)18A固定到壳体C上，使得控制电路部件18以一定弹性或回弹性支承于壳体C上。填充试剂18A可以由例如聚亚胺酯树脂构成，并且起到阻止水蒸气成分侵入控制电路，以及消散由于用填充试剂A覆盖控制电路部件18的控制电路而在控制电路中生成的热量的作用。
现在，将参照图15描述线圈13和控制电路部件18如何彼此电连通的配置(参见图14)。
线圈端头141和布线基底182固连到缠绕有线圈13的线圈线轴14上。基底连接器183固连到布线基底182上。
特别是，线圈端头141由导电材料制成并且构造成大致L形。通过将线圈端头141的近端141a穿入形成在线圈线轴14中的插孔14b或者将该近端与插孔同时成型，线圈端头141固定到线圈线轴14上。线圈13的一端缠绕在线圈端头141的中间部分141b上，而中间部分141b自线圈13径向向外从线圈线轴14伸出以电连接。线圈端头141的远端141c穿过形成在布线基底182中的插孔182a，这将在下文描述，其中线圈端头141的远端141c相对于大致平行于线圈13中心轴线的方向弯曲成大约90度角。线圈端头141通过焊接或其等效方法在布线基底182上与布线图案(未示出)电连接。
布线基底182形成有插孔182a，用于接收线圈端头141的远端141c；插孔182b，用于接收设置在基底连接器183上的基底触头183a，其将在下文描述；和布线图案(未示出)，用于电连接插孔182a和插孔182b。布线基底182的一端182c通过将该端穿入形成在线圈线轴14中的插槽14c中而固定支承在线圈线轴14上。
形成在基底连接器183上的基底触头183a由导电材料制成。通过将基底触头183a的一端穿过布线基底182的插孔182b，同时通过焊接或其等效方法将基底触头183a与形成在布线基底182上的布线图案(未示出)电连接，并且通过将基底触头183a的另一端与连接器181的触头181a至181e中的相应一个电连接，使得布线基底182与连接器181电连接。
以此方法，线圈13借助线圈端头141、布线基底182上的布线图案、基底触头183a和连接器181与控制电路部件18的控制电路电连接。
在上述结构中，由于连接器181和将两个元件彼此连接的基底连接器183之间的位置关系优选由线圈端头141、布线基底182和其它相关部件调节，线圈13和控制电路之间的电连接优选获得保证，即使该设备在获得电连接时会有困难，例如在线圈线轴14设置得远离控制电路部件18的情况下。此外，由于该设备这样构造，即，通过允许每个基底触头183a穿过触头181a至181e中的相应一个，而电连接线圈13和控制电路部件18的控制电路，所以即使该设备受到由于开启和关闭触头等引起的振动，该配置也会抑制断路的发生。因此，电接触的可靠性通过这样的配置而提高，在该配置中，通过将填充试剂18A(参见图6)施加到控制电路部件上，控制电路部件18以一定弹性或回弹性支承于壳体C上。
电连接线圈13和控制电路部件18的配置(参见图4)可以有选择地变化或改变。例如，提出了图16和17所示的配置。
图16所示的配置的特征在于线圈端头141与连接器181的触头181a至181e中相应一个可直接电连接，而不需提供布线基底182和基底连接器183(参见图15中两个元件)。
特别是，线圈端头141由导电材料制成并且构造成大致L形。通过将线圈端头141的近端141a穿入形成在线圈线轴14中的插孔14b以固定，同时将线圈13的一端缠绕在中间部分141b上，该中间部分141b自线圈13径向向外从线圈线轴14伸出以电连接，而且通过将线圈端头141的远端141c穿入连接器181的触头181a至181e中相应一个中，其中远端141c相对于大致平行于线圈13中心轴线的方向弯曲成大约90度，使得线圈端头141与连接器181的触头181a至181e中相应一个可直接电连接。
上述配置可以将线圈13与控制电路部件18的控制电路电连接，而不需提供布线基底182和基底连接器183。因而，该配置可以减少该设备用在电连接线圈与控制电路部件的控制电路中的部件数量，并低成本提供了密封接触装置。
图17所示的配置的特征在于线圈端头141可与连接器181的触头181a至181e中相应一个直接电连接，而不需提供布线基底182和基底连接器183(参见图15中两个元件)。
特别是，线圈端头141由导电材料制成。通过将线圈端头141的近端141a穿入形成在线圈线轴14中的插孔14b，同时将线圈13的一端缠绕在线圈端头141的中间部分141b，该中间部分自线圈13径向向外从线圈线轴14伸出，并且通过将与中间部分141b连续一体形成的远端141c穿过连接器181的触头181a至181e中相应一个，可使得线圈端头141可与连接器181的触头181a至181e中相应一个直接电连接。
上述配置可以将线圈端头141与连接器181的触头181a至181e中相应一个电连接，而不需提供布线基底182和基底连接器183。因而，该配置可以减少该设备用在电连接线圈与控制电路部件的控制电路中的部件数量。此外，由于线圈端头141的形状简单，该设备容易生产，可以以低成本生产该设备。
在第七实施例中，起到凸连接器作用的线圈端头141和基底连接器183设置在连接部分的设置有线圈线轴14的那一侧，而起到凹连接器作用的连接器181设置在连接部分的设置有控制电路部件18的那一侧。另一种方案而且相反的是，凹连接器可以设置在连接部分的设置有线圈线轴14的那一侧，而凸连接器可以设置在连接部分的设置有控制电路部件18的那一侧。毫无疑问，这种变化了的配置不会破坏本发明的运作和效果。
接着，描述本发明的另一个实施例。
(第八实施例)第八实施例涉及的是包括密封接触装置的第一至第六电磁开关设备中的线圈部件是如何与具有简化的结构的控制电路部件连接的机构。
图18是一透视图，示出了在本发明第八实施例中线圈部件和控制电路部件彼此电连接的配置。
线圈部件和控制电路部件可与(例如)包括密封接触装置的电磁开关设备501(参见图5)一起使用。
线圈部件可构造成将线圈的功率消耗抑制到较低水平。线圈部件包括具有功率供应线圈(第一线圈)13a和功率维持线圈(第二线圈)13b的线圈13(参见图7)，线圈线轴14，和多个均为大致L形的导电元件19。控制电路(未示出)形成在控制电路部件18上，以控制线圈13的通电和断电。多个电极18a布置在控制电路部件18上，以与各个对应的导电元件19电连接。
线圈13缠绕在线圈线轴14上。线圈线轴14在其上部形成有狭长切口14a，用于在其中安装控制电路部件18。导电元件19用于将线圈13与控制电路部件18电连接。每个导电元件19的一端(弹性部分)19a为带有一定弹性变形能力的大致J形。导电元件19的弹性部分19a与设置在控制电路部件18上的多个电极18a中的相应一个电连接，同时其另一端19b与线圈13电连接。
在上述配置中，在控制电路部件18通过形成在线圈线轴14上的狭长切口14a而安装在线圈线轴14上的情况下，导电元件19的弹性部分19a被压靠在控制电路部件18的各个对应的电极18a上，从而确保导电元件19和各个对应的电极18a之间的电连接。毫无疑问，通过焊接导电元件19和电极18a之间的接触部分，可以进一步确保这种电连接。
下面，描述本发明另一个实施例。
(第九实施例)第九实施例涉及的是包括密封接触装置的第一至第六电磁开关设备中的线圈部件是如何与具有简化结构的控制电路部件连接的另一种机构。
图19是一透视图，示出了在本发明第九实施例中线圈部件和控制电路部件如何彼此电连接的配置。
参照图19，第九实施例中的线圈部件不同于第八实施例之处在于导电元件19的一端19a的结构。特别是，该实施例中的导电元件19的一端19a为大致线性形状，而不是第八实施例中的具有一定弹性变形能力的大致J形的一端19a。
在上述配置中，在控制电路部件18通过形成在线圈线轴14中的狭长切口14a安装在线圈线轴14上的情况下，导电元件19的一端19a接触控制电路部件18的电极18a中相应一个，而且导电元件19在一端19a和各个相应电极18a之间的接触部分处与控制电路部件18电连接。通过焊接或其等效方法连接接触部分，可进一步确保这种电连接，和第一实施例的情况一样(原文如此)。
在上述配置中，由于导电元件19具有较简单的形状，所以导电元件19可被较简单地制造。结果，线圈部件也可以较简单地制造，因而，结合有线圈部件的电磁开关设备也可以较简单地制造。
下面，描述本发明的再一个实施例。
(第十实施例)第十实施例涉及的是包括密封接触装置的第一至第六电磁开关设备中的线圈部件是如何与具有简化的结构的控制电路部件连接的再一种机构。
图20是一透视图，示出了在本发明第十实施例中线圈部件和控制电路部件如何彼此电连接的配置。
参照图20，第十实施例的配置不同于第八和第九实施例之处在于在第十实施例中，线圈部件未设置有导电元件19(参见图18和19)，以及控制电路部件18设置有多个电极18a，电极呈凹进的形式，并且电极的周边由导电材料制成。
上述配置中，形成在控制电路部件18中的电极18a、功率供应线圈13a的相对端部和功率维持线圈13b的相对端部通过焊接或其等效方法彼此电连接。控制电路部件18通过形成在线圈线轴14中的狭长切口安装在线圈线轴14上。
该实施例中，由于线圈部件未设置有导电元件19(参见图18和19)，所以连接部分中的部件数量可以减少。因此，结合有连接部分的电磁开关设备可以以较低成本制造。
根据本发明的第七至第十实施例，控制电路部件18在组装电磁开关设备时容易安装在线圈线轴14上。因此，有利于该设备的组装。此外，控制电路部件18和线圈线轴14可以在组装之前单独存放和运输，导致实用性提高。
本发明中主要公开的内容总结如下(第1项)一种电磁开关设备，其包括密封接触部分，包括绝缘材料制成的密封容器；带有固定触头的固定端子，固定端子气密接合到密封容器上；可活动接触件，它带有可朝向和远离固定触头移动的可活动触头；圆柱形部件，其具有封闭底部并且由磁性材料制成，用于安放可将可活动触头朝向和远离固定触头移动的可活动铁芯；第一接合件，其由金属材料制成，在其大致中部形成有插孔；
金属板，由非磁性材料制成，在其大致中部形成有孔，该孔的内径基本上和圆柱形部件的内径相同；第二接合件，其由金属材料制成，第二接合件固定和气密接合到密封容器和第一接合件上；可活动轴，其一端固连到可活动铁芯上，可活动轴在第一接合件的插孔中可轴向移动；压缩弹簧，其用于在朝向固定触头推动可活动触头的方向上推动可活动接触件；夹持器，其用于夹持压缩弹簧于压缩和悬置的状态，以将可活动接触件可操作地连接到可活动轴上；和回动弹簧，其用于在将可活动触头远离固定触头移动的方向上推动可活动铁芯；以及用于驱动可活动铁芯的驱动部分，其中，圆柱形部件和第一接合件彼此气密接合，二者之间设置有金属板，可活动铁芯以一间隙安放在圆柱形部件中，该间隙由可活动铁芯和第一接合件限定而对应于所需的行程，在该行程之内，可活动触头可以朝向和远离固定触头移动。
上述包括密封接触装置的电磁开关设备的益处在于减少了该设备中部件的数量，同时提高了该设备电磁体的磁效率。此外，由于电磁体的磁性吸引特性提高，弹簧负荷可以提高，因而，密封接触装置的转换性能得以提高。如果和传统设备所设定的相同的弹簧负荷也设于本发明的设备中，则可以使用小尺寸的电磁体，它有利于生产包括小尺寸密封接触装置的本发明的电磁开关设备。
(第2项)根据第1项的电磁开关设备，其中，圆柱形部件在其开放的一端具有凸缘部分，金属板具有接合到圆柱形部件的凸缘部分上的接合部分和接合到第一接合件上的凸缘部分，金属板的厚度基本上与由可活动铁芯和第一接合件所限定的行程相同。
上述包括密封接触装置的电磁开关设备的益处在于有利于将圆柱形部件和金属板接合，以及将金属板和第一接合件接合。
(第3项)
根据第1项的电磁开关设备，其中圆柱形部件在其开放的一端形成有凸缘部分，金属板的厚度可以使金属板通过焊接与圆柱形部件的凸缘部分接合以及同时与第一接合件接合。
上述包括密封接触装置的电磁开关设备的益处在于减少了该设备中部件的数量，同时确保在通电的最后阶段磁引力基本上与传统设备的水平相同，尽管在通电初始阶段的磁引力并非如此之大。此外，由于金属板形状简单，而且圆柱形部件、金属板和第一接合件可以彼此同时接合，所以组装该设备的步骤数目可以减少。
(第4项)一种电磁开关设备，其构造成通过根据输入信号而使电磁体通电和断电，使得可活动触头和固定触头可以彼此相向或相反移动，该设备包括构成电磁体的线圈，该线圈包括第一线圈元件和第二线圈元件，该第一线圈元件至少在可活动触头接触固定触头时通电，而该第二线圈元件至少在可活动触头与固定触头保持接触状态的时候通电。
(第5项)根据第1至3项的电磁开关设备，其中驱动部分包括用于磁性吸引可活动铁芯以备驱动的轭铁和线圈，该线圈构成电磁体，该电磁体根据对设备的操作信号的输入而通电和断电，该线圈包括第一线圈元件和第二线圈元件，该第一线圈元件至少在可活动触头接触固定触头时通电，而该第二线圈元件至少在可活动触头与固定触头保持接触状态的时候通电。
第4或5项所述的电磁开关设备的益处在于由于线圈包括第一线圈元件和第二线圈元件，所以将在驱动该设备时该设备的输入侧上所需的功率消耗抑制在较低水平。
(第6项)根据第4或5项的电磁开关设备，其中，第一线圈元件和第二线圈元件彼此并联或串联，该设备还包括第一开关，用于可操作地允许电源响应输入信号而施加到第一线圈元件上一段预定时间。
(第7项)根据第4至6项中任一项的电磁开关设备，还包括第二开关，用于可操作地允许电源施加到第二线圈元件上。
根据第6或7项所述的电磁开关设备的益处在于防止由于线圈的不期望的温度升高而使线圈烧坏或毁坏。
(第8项)根据第4或5项所述的电磁开关设备，其中第一线圈元件和第二线圈元件彼此并联或串联，该设备还包括第一开关和第二开关，第一开关用于可操作地允许电源响应输入信号而施加到第一线圈元件上一段预定时间，第二开关用于可操作地允许电源施加到第二线圈元件上，其中，在一旦施加输入信号时第二开关就开启之后，第一开关开启，而在可活动触头接触固定触头之后在经过一段预定时间后第一开关关闭。
上述电磁开关设备可以将线圈发出的噪音抑制到零水平。
(第9项)根据第7或8项的电磁开关设备，其中第二开关可以构造成根据来自于外设设备的信号而被控制。
上述电磁开关设备提供了更加稳定的功率维持状态。
(第10项)根据第6至9项中任一项的电磁开关设备，其中第一开关包括MOSFET。
电磁开关设备的益处在于防止由于线圈的不期望的温度升高而使线圈烧坏或毁坏。
(第11项)根据第7至10项中任一项的电磁开关设备，其中第二开关包括MOSFET。如此构造的设备其益处在于防止在第二线圈关闭时反电动势的生成。
(第12项)根据第10或11项的电磁开关设备，其中电阻器和一电路在第一开关的MOSFET的栅极和源极之间彼此并联，其中在该电路中电容器和齐纳二极管彼此串联，输入信号施加到电容器和齐纳二极管之间的连接点。
上述电磁开关设备的益处在于可以将在驱动该设备时该设备输入侧上所需的功率消耗抑制在较低水平。
(第13项)根据第10至12项中任一项的电磁开关设备，还包括与第一线圈元件串联的二极管，其中该二极管具有将与第一开关的MOSFET的漏极连接的阴极。
(第14项)根据第10至12项中任一项的电磁开关设备，还包括与第一线圈元件串联的二极管，其中该二极管具有将与第一线圈元件连接的阴极。
在第13或14项的电磁开关设备中，由于在以将二极管的阳极设定在负电势的输入信号施加到该设备的情况下，可阻止电流流经控制电路，所以功率供应线圈受到控制不会通电。该情况中，由于该设备未被激活，该配置容易判断将要施加到该设备输入端子之间的输入电压的极性是不适当的。
(第15项)根据第8项的电磁开关设备，还包括第三开关，用于在输入信号超过预定值时可操作地激活第一开关。
在上述电磁开关设备中，由于即使噪音施加在该设备的输入端子之间，电流也被阻止流经功率供应线圈，所以这种配置能够稳定该设备输出侧上的电连通。
(第16项)根据第15项的电磁开关设备，其中第三开关包括光电晶体管或者MOSFET。
上述电磁开关设备的益处在于进一步稳定该设备输出侧上的电连通。
(第17项)根据第15或16项的电磁开关设备，其中电阻器和二极管在第一开关的MOSFET的栅极和源极之间彼此并联，二极管的阴极与第一开关的MOSFET的栅极连接，而二极管的阳极与第一开关的MOSFET的源极连接。
上述电磁开关设备的益处在于即使输入电压在较短时间间隔内施加到该设备上，也能确保设备的电连通。
(第18项)根据第4至17项中任一项的电磁开关设备，其中第一线圈元件缠绕在电磁体的径向向外部分，第二线圈元件缠绕在电磁体的径向向内部分，电源施加到第一线圈元件和第二线圈元件上，使得沿着第一线圈元件和第二线圈元件中心轴线生成的磁通量在大致相同方向上彼此相向。
上述电磁开关设备的益处在于有效地利用线圈通电时产生的磁通势，而且将线圈断电时产生的反电动势抑制到较低水平。
(第19项)根据第1至18项中任一项的电磁开关设备，还包括控制电路部件，在控制电路部件上形成有控制电路以控制电磁体的通电和断电，以及还包括将控制电路与线圈电连接的设备。
上述电磁开关设备的益处在于有利于结合有控制电路部件的设备的组装。
(第20项)根据第19项的电磁开关设备，还包括其上缠绕有线圈的线圈线轴，线圈线轴形成有狭长切口用于固定控制电路部件。
上述电磁开关设备的益处在于进一步有利于结合有控制电路部件的设备的组装。
(第21项)根据第20项的电磁开关设备，还包括导电元件，导电元件的一端与形成在控制电路部件上的电极电连接，而其另一端与线圈电连接，导电元件通过形成在线圈线轴上的狭长切口支承于线圈线轴上。
上述电磁开关设备的益处在于确保线圈和形成在控制电路部件上的电极之间的电连接。
(第22项)根据第21项的电磁开关设备，其中导电元件的一端包含与导电元件一体形成的弹性部分，当控制电路部件通过形成在线圈线轴中的狭长切口安装在线圈线轴上时，导电元件通过弹性部分与形成在控制电路部件上的电极电连接。
上述电磁开关设备的益处在于进一步确保线圈和形成在控制电路部件上的电极之间的电连接。
(第23项)根据第19项的电磁开关设备，其中控制电路部件包括具有与控制电路电连接的触头的连接器，线圈端头设置在线圈线轴上，以与线圈电连接并与连接器的触头电连接，线圈端头从线圈线轴伸出，线圈缠绕在线圈线轴上。
上述电磁开关设备的益处在于有利于结合有控制电路部件的设备的组装。
(第24项)根据第23项的电磁开关设备，其中线圈端头的至少其远端指向基本平行于线圈中心轴线的方向。
上述电磁开关设备的益处在于进一步有利于结合有控制电路部件的设备的组装。
(第25项)根据第23或24项的电磁开关设备，还包括固定在线圈线轴上的布线基底和安装在布线基底上的基底连接器，布线基底上面具有预定的布线图案，基底连接器包括基底触头，以电连接布线图案并且可与所述连接器的触头电连接，由此线圈端头和布线图案彼此电连接。
在优选实现线圈和控制电路之间的电连接方面，上述电磁开关设备是有利的，即使在(例如)线圈线轴远离控制电路部件设置而使该设备难于电连接的情况下也是如此。
(第26项)根据第4项的电磁开关设备，其中电磁开关设备是一种密封接触装置，其包括绝缘材料制成的密封容器；带有固定触头的固定端子，固定端子气密接合到密封容器上；可活动接触件，它带有可活动触头，可活动触头可朝向和远离固定触头移动；可在一定方向上移动的可活动铁芯；圆柱形部件，其具有封闭底部，用于在其中安放可活动铁芯；第一接合件，其气密接合到圆柱形部件上；第二接合件，其用于通过将第二接合件、密封容器和第一接合件彼此气密接合而限定密封空间，以在其中容纳可活动触头、固定触头和可活动铁芯，氢气或包含以氢气作为主要成分的气体包含在该密封空间中；可活动轴，其可操作地联系到可活动铁芯上；压缩弹簧，其用于在朝向固定触头推动可活动触头的方向上推动可活动接触件；回动弹簧，其用于在致使可活动铁芯处于某一方向的方向上推动可活动铁芯；轭铁和线圈单元，用于磁性吸引和驱动可活动铁芯；和壳体。
由于将上述电磁开关设备构造成密封的接触装置，所以该设备的益处在于将该设备被驱动时该设备输入侧所需的功率消耗抑制到较低水平，而且将发自线圈的噪音抑制在大致为零的水平。
借助参考附图的实施例对本发明进行适当和充分的阐述，阐述的程度可使本领域的技术人员切实可行地改变和/或改造上述实施方式。因此，除非由本领域的技术人员实现的这些改变或改造脱离于所附权利要求书限定的本发明的范围，否则这些改变或改造应该为权利要求书所包括的构造。
工业应用性根据本发明的一个方面，提供了这样一种电磁开关设备，与包括传统密封接触装置的传统电磁开关设备相比，其实现了节能(效果)提高。根据本发明另一个方面，提供了这样一种电磁开关设备，其具有较少数量的部件，并且使该设备驱动部分的电磁体的磁效率提高。根据本发明又一个方面，提供了这样一种电磁开关设备，与包括传统密封接触装置的传统电磁开关设备相比，其对于构成电磁体的线圈所需的功率消耗较小。根据本发明再一个方面，提供了这样一种电磁开关设备，其配备有利于连接该设备和控制电路部件的机构，而且具有简化的构造，在该设备结合有控制电路部件时成本低。
权利要求
1.一种电磁开关设备，其包括密封接触部分，包括绝缘材料制成的密封容器；带有固定触头的固定端子，所述固定端子气密接合到所述密封容器上；可活动接触件，它带有可朝向和远离所述固定触头移动的可活动触头；圆柱形部件，其具有封闭底部并且由磁性材料制成，用于安放可将所述可活动触头朝向和远离所述固定触头移动的可活动铁芯；第一接合件，其由金属材料制成，在其大致中部形成有插孔；金属板，由非磁性材料制成，在其大致中部形成有孔，该孔的内径基本上和所述圆柱形部件的内径相同；第二接合件，其由金属材料制成，所述第二接合件固定和气密接合到所述密封容器和所述第一接合件上；可活动轴，其一端固连到所述可活动铁芯上，所述可活动轴在所述第一接合件的插孔中可轴向移动；压缩弹簧，其用于在朝向所述固定触头推动所述可活动触头的方向上推动所述可活动接触件；夹持器，其用于夹持所述压缩弹簧于压缩和悬置的状态，以将所述可活动接触件可操作地连接到所述可活动轴上；和回动弹簧，其用于在将所述可活动触头远离所述固定触头移动的方向上推动所述可活动铁芯；以及用于驱动所述可活动铁芯的驱动部分，其中，所述圆柱形部件和所述第一接合件彼此气密接合，二者之间设置有所述金属板，所述可活动铁芯以一间隙安放在所述圆柱形部件中，该间隙由所述可活动铁芯和所述第一接合件限定而对应于所需的行程，在该行程之内，所述可活动触头可以朝向和远离所述固定触头移动。
2.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其中所述圆柱形部件在其开放的一端具有凸缘部分，所述金属板具有接合到所述圆柱形部件的凸缘部分上的接合部分和接合到所述第一接合件上的凸缘部分，所述金属板的厚度基本上与由所述可活动铁芯和所述第一接合件所限定的行程相同。
3.根据权利要求1所述的电磁开关设备，其中所述圆柱形部件在其开放的一端形成有凸缘部分，所述金属板的厚度可以使金属板通过焊接与所述圆柱形部件的凸缘部分接合以及同时与所述第一接合件接合。
4.根据权利要求1所述的电磁开关设备，所述驱动部分包括用于磁性吸引和驱动所述可活动铁芯的轭铁和线圈，该线圈构成电磁体，该电磁体根据对所述设备的操作信号的输入而通电和断电，所述线圈包括第一线圈元件和第二线圈元件，该第一线圈元件至少在所述可活动触头接触所述固定触头时通电，而该第二线圈元件至少在所述可活动触头与所述固定触头保持接触状态的时候通电。
5.根据权利要求1所述的电磁开关设备，还包括控制电路部件，在该控制电路部件上形成有控制电路以控制电磁体的通电和断电，以及还包括将所述控制电路与所述线圈电连接的设备。
6.根据权利要求1所述的电磁开关设备，还包括控制电路部件，在该控制电路部件上形成有控制电路以控制电磁体的通电和断电，其中线圈线轴形成有狭长切口，所述控制电路部件通过该狭长切口被固定支承，所述线圈缠绕在线圈线轴上。
7.根据权利要求6所述的电磁开关设备，还包括导电元件，该导电元件的一端与形成在所述控制电路部件上的电极电连接，而其另一端与所述线圈电连接，所述导电元件通过形成在线圈线轴中的所述狭长切口支承于线圈线轴上。
8.根据权利要求7所述的电磁开关设备，其中所述导电元件的所述一端包含与所述导电元件一体形成的弹性部分，当所述控制电路部件通过形成在线圈线轴中的所述狭长切口安装在线圈线轴上时，所述导电元件通过弹性部分与形成在所述控制电路部件上的电极电连接。
9.根据权利要求5所述的电磁开关设备，其中所述控制电路部件包括具有与所述控制电路电连接的触头的连接器，线圈端头设置在线圈线轴上，以与所述线圈电连接并与所述连接器的所述触头电连接，所述线圈端头从线圈线轴伸出，所述线圈缠绕在线圈线轴上。
10.根据权利要求9所述的电磁开关设备，其中所述线圈端头的至少其远端指向基本平行于所述线圈中心轴线的方向。
11.根据权利要求9所述的电磁开关设备，还包括固定在所述线圈线轴上的布线基底和安装在所述布线基底上的基底连接器，所述布线基底上面具有预定的布线图案，所述基底连接器包括基底触头，以电连接所述布线图案并且与所述连接器的所述触头可电连接，由此所述线圈端头和所述布线图案彼此电连接。
12.根据权利要求4所述的电磁开关设备，其中所述第一线圈元件和所述第二线圈元件彼此并联或串联，该设备还包括第一开关，用于可操作地允许电源响应所述输入信号而施加到所述第一线圈元件上一段预定时间。
13.根据权利要求4所述的电磁开关设备，还包括第二开关，用于可操作地允许电源施加到所述第二线圈元件上。
14.根据权利要求13所述的电磁开关设备，其中所述第二开关构造成可以根据来自于外设设备的信号而被控制。
15.根据权利要求12所述的电磁开关设备，其中所述第一开关包括MOSFET。
16.根据权利要求12所述的电磁开关设备，其中所述第二开关包括MOSFET。
17.根据权利要求15所述的电磁开关设备，其中电阻器和一电路在所述第一开关的MOSFET的栅极和源极之间彼此并联，其中在该电路中电容器和齐纳二极管彼此串联，所述输入信号施加到所述电容器和所述齐纳二极管之间的连接点。
18.根据权利要求15所述的电磁开关设备，还包括与所述第一线圈元件串联的二极管，其中该二极管具有将与所述第一开关的MOSFET的漏极连接的阴极。
19.根据权利要求4所述的电磁开关设备，其中所述第一线圈元件和所述第二线圈元件彼此并联或串联，该设备还包括第一开关和第二开关，该第一开关用于可操作地允许电源响应所述输入信号而施加到所述第一线圈元件上一段预定时间，该第二开关用于可操作地允许电源施加到所述第二线圈元件上，其中，在一旦施加所述输入信号所述第二开关就开启之后，所述第一开关开启，而在所述可活动触头接触所述固定触头之后在经过一段预定时间后所述第一开关关闭。
20.根据权利要求19所述的电磁开关设备，还包括第三开关，用于在所述输入信号超过预定值时可操作地激活所述第一开关。
21.根据权利要求20所述的电磁开关设备，其中所述第三开关包括光电晶体管或者MOSFET。
22.根据权利要求19所述的电磁开关设备，其中电阻器和二极管在所述第一开关的MOSFET的栅极和源极之间彼此并联，该二极管的阴极与所述第一开关的MOSFET的栅极连接，而该二极管的阳极与所述第一开关的MOSFET的源极连接。
23.根据权利要求19所述的电磁开关设备，其中所述第一线圈元件缠绕在电磁体的径向向外部分，所述第二线圈元件缠绕在电磁体的径向向内部分，电源施加到所述第一线圈元件和所述第二线圈元件上，使得沿着所述第一线圈元件和所述第二线圈元件的中心轴线生成的磁通量在大致相同方向上彼此相向。
全文摘要
一种电磁转换包括由磁性材料制成端部封闭的圆柱形部分，其安放可活动铁芯，该可活动铁芯移动以使可活动触头接触和脱开固定触头；接合件，其由金属材料制成，在其大致中部形成有插孔，以可活动地插入固定有可活动铁芯的可活动轴；金属板，由非磁性材料制成，在其大致中部形成有孔，该孔几乎与在端部封闭的圆柱形部分中心形成的孔相同。端部封闭的圆柱形部分和第一接合件彼此气密接合，金属板设置在二者之间。可活动铁芯安放在端部封闭的圆柱形部分中，从接合件到可活动铁芯具有一固定触头与可活动触头连接的行程。这种构造的电磁开关设备因为电磁体的磁效率提高，与传统电磁开关设备相比，实现了更多能源的节约。
文档编号H01H51/00GK1489775SQ02804282
公开日2004年4月14日 申请日期2002年11月26日 优先权日2001年11月29日
发明者鱼留利一, 榎本英树, 山本律, 来往秀树, 树 申请人:松下电工株式会社