永磁接触器的制作方法

本公开涉及机电开关。

背景技术：

混合动力车辆或电动车辆可配备连接到电负载并配置为提供用于推进的能量的至少一个牵引电池。牵引电池还可向其它电力系统(例如，通过电力总线)提供能量。例如，牵引电池可向诸如压缩机或电加热器的高电压负载传输电能。电接触器可以是电连接在电池和电负载之间的开关，并且可配置为断开以将电池从负载断开以及闭合以将电池连接到负载。

技术实现要素：

根据本公开的一个实施例，公开了一种电力系统。所述系统可以包括：电接触器，包括被布置为在断开位置和闭合位置之间交叉运动的一对板。所述板可以具有嵌入其中的磁体，使得在闭合位置，具有相反的极性的所述磁体的子集对准以促进所述板的电触点的接触，并且在断开位置，具有相同的极性的所述磁体的子集对准以促进所述电触点的分开。

根据本公开的另一实施例，提供了一种电接触器。所述电接触器可以包括：一对板，可以被布置为在断开位置和闭合位置之间交叉运动，所述板可以包括嵌入其中的磁体和电触点，使得响应于相同极性的所述磁体的子集被对准，所述板排斥以分开所述电触点，并且响应于相反极性的所述磁体的子集被对准，所述板吸引以连接所述电触点。

根据本公开的一个实施例，所述电接触器还包括：弹簧，连接到所述旋转板，并被构造为将所述旋转板朝向所述断开位置或所述闭合位置偏置。

根据本公开的一个实施例，所述电接触器还包括：高电压端子，电连接到所述固定板，并被构造为将电池电连接到所述电接触器。

根据本公开的又一实施例，提供了一种操作电接触器的方法。所述方法可以包括通过以下操作断开所述电接触器：使旋转板沿着第一方向运动，所述旋转板通过限定轴线的销枢转地连接到固定板，第一方向横向于所述轴线；通过设置在所述旋转板内的第一磁体和设置在所述固定板内的第二磁体之间施加的磁力而使所述旋转板沿着所述轴线在第二方向上移位。

根据本公开的一个实施例，所述方法还包括通过以下操作闭合所述电接触器：将轴缩回以使旋转板沿与第一方向相反的第三方向运动；并且响应于第一磁体与设置在固定板内的第三磁体对准而使旋转板在与第二方向相反的第四方向上移位。

根据本公开的一个实施例，其中，通过将连接到所述固定板和所述旋转板的复位弹簧进行偏置来执行将轴缩回的操作。

附图说明

图1是电接触器的分解图。

图2a是在闭合位置的电接触器的俯视图。

图2b是在断开位置的电接触器的俯视图。

图3a是在闭合位置的电接触器的平面图。

图3b是在断开位置的电接触器的平面图。

具体实施方式

在此描述本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅仅是示例，并且其它实施例可采用没有明确示出和描述的各种替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅是作为用于教导本领域普通技术人员以多种方式利用本发明的代表性基础。本领域普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相结合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可期望用于特定应用或实施方式。

一般地，通过向低电压电路供电以致动螺线管来使触点沿轴线方向运动而使触点断开和闭合。有时，由于触点之间形成的焊接部导致触点可粘在一起。高于正常的电流、松动的铆钉接头、不良焊接或钎焊接头可促使触点发热，而这可导致焊接。沿轴线方向致动螺线管以维持触点之间的电连接可比下面更详细描述的以不同方式布置的电接触器需要更多的能量。此外，轴向致动的接触器可能意外地快速地断开和闭合，引起经常被称为“颤动(chatter)”的情况。颤动可归因于松动的连接或两个或更多个开关因极为接近和振动而彼此接触或归因于二者。颤动可导致不持续的电连接或产生可以使客户烦恼的噪声。可以有利的是，保持接触器在断开位置作为默认位置并沿着不同于轴线方向的横向方向(相比)致动接触器以防止接触器意外闭合。

接触器是用于切换电力电路的电控制开关。接触器类似于继电器但能够处理更高的电流。接触器一般由比开关电路具有更低功率水平的电路控制，诸如控制220伏电动机开关的24伏线圈电磁体。下面的公开可涉及用于控制电机、照明、加热应用、电容器组、热蒸发器及其它电力负载的接触器。

参照图1，示出了电接触器组件10的分解图。电接触器10包括在枢转点44枢转地连接到旋转板14的静止板12。该静止板可被称为底板、固定板或非旋转板。静止板12和旋转板14可功过通过衬套、铆钉、紧固件、焊接螺柱、螺栓或其他合适的紧固构件24彼此附连。静止板12包括静止触点36并且旋转板14包括旋转触点16。当旋转板14和旋转触点临近于静止触点36和静止板12时，如图2a所示，电能在牵引电池(未示出)和主负载(未示出)之间流动。静止板12连接到电压端子18，电压端子18可连接到牵引电池或其它电源。电压端子18可以是高电压端子、低电压端子或用于传输电能的其它合适的端子。静止板12和旋转板14可包括刚性塑料，包括但不限于热塑性塑料、热固性塑料或聚合物材料。静止板12和旋转板14可通过注射成型或铸造工艺制造。

电接触器组件10包括至少三个磁体：第一磁体20，第二磁体22和第三磁体34。磁体22和磁体34中的两个具有相反的磁极性。例如，第二磁体22可具有北极并且第三磁体34可具有南极，或反之亦然。虽然第二磁体22和第三磁体34示出在静止板12内，但它们还可设置在旋转板内。第一磁体20具有与第三磁体34相反的极性。因此，第一磁体20和第三磁体34彼此吸引。第一磁体20具有与第二磁体22的极性相同的极性，使得当它们彼此放置在临近的范围内时互相排斥。磁体是永磁体，由磁化的材料制成并产生其自身的永久磁场。磁体可由铁磁性材料制成，包括但不限于铁、镍、钴或其合金。还可利用诸如镧、钪和钇的稀土金属的化合物。

复位弹簧30和螺线管臂28在旋转板14和螺线管或机电致动器26之间延伸。弹簧30可偏置螺线管臂28，使得旋转板14处在断开位置(图2b)。螺线管26可被致动以将螺线管臂28和弹簧30缩回使得旋转板14处在闭合位置(图2a)。螺线管可通过低电压端子48或其它合适的电连接装置接收电流。机电致动器26还可被称为螺线管(如前面提到的)或电机或其它电动或机电致动装置。

旋转板14可包括与枢转点44间隔开的行程限制槽42。行程限制器螺栓或构件50从由静止板12限定的行程限制孔40延伸穿过行程限制槽42。随着接触器10从闭合位置被致动到断开位置，行程限制器构件可沿x方向运动(从槽42的右侧到槽42的左侧)使得旋转板14不过度延伸。此外，行程限制器50可包括限定直径大于槽42的宽度的头部50a。

随着旋转板14和旋转磁体20沿x方向运动使得旋转磁体20接近第二磁体22，第一磁体和第二磁体在z方向上彼此偏离。头部50a可与静止板12和旋转板14的顶表面和底表面接触，使得旋转板和静止板在z方向上不过度间隔开。尽管通过从孔40穿过槽42延伸的行程限制器构件50防止了旋转板的超行程，但在其它构造中螺线管可包括行程止动件或行程限制器以防止螺线管臂28过度延伸。

如图所示，静止板12和旋转板14具有矩形形状和连接到螺线管轴28的锥形端部。注意的是，静止板12和旋转板14可具有其它形状，包括正方形、长方形和圆形等。此外，螺线管臂28可连接到旋转板14的另一部分，而不仅是如图2a和图2b所示出的远端部。

参照图2a和图2b，示出了接触器组件10分别在闭合位置和断开位置的俯视图。特别地参照图2a，螺线管26已使螺线管臂28运动到缩回位置并且弹簧30被压缩。当螺线管臂28缩回时，旋转板14与静止板12重叠，使得旋转触点16和非旋转触点36互相传输电力。触点16和触点36中的每个可根据系统的电流需求确定尺寸。在闭合位置，旋转磁体20被吸引到静止的第三磁体34。

特别地参照图2b，螺线管26已使螺线管臂28运动到伸出位置，使得旋转板14运动远离静止板12。在断开位置，旋转触点16和非旋转触点36彼此间没有电连通。枢转点44与磁体20、磁体22和磁体34的中心间隔开距离dm。枢转点44与致动器或螺线管臂28间隔开距离da。断开或闭合接触器所需的力fa可通过永磁体34和永磁体20之间的磁力n以及静止板12和旋转板14之间的摩擦系数μ的因式分解来计算。下面的等式可用于确定力fa：

参照图3a和图3b，分别示出了电接触器在闭合位置和断开位置的平面图。如前面提到的，在闭合位置时，电接触器的旋转板14与静止板12重叠。在此位置，螺线管臂28缩回并且弹簧被压缩。此外，第一磁体20位于吸引性的静止的磁体34上方。

特别地参照图3b，电接触器10在断开或分开位置。在断开位置，旋转板14通过弹簧30跨过静止板12围绕枢转点44(图2b)偏移。在此构造中，当没有电力施加到螺线管26时，弹簧30朝向图的左侧并远离固定板或静止板12而偏置旋转板14。螺线管可将螺线管臂28缩回以压缩弹簧来使旋转板14运动到闭合位置(图3a)。螺线管26使旋转板从断开位置运动到闭合位置所需的力将是弹簧30的弹簧刚度以及通过与磁体20和磁体22相关联的磁性排斥力“r”施加的力。

在其它构造中，螺线管臂28可将旋转板14定位在断开位置，并且弹簧30可响应于螺线管臂被缩回而缩回或拉动旋转板14。在断开位置，旋转板14中的第一磁体20定位在第二磁体22上方，使得磁性排斥力(由双向箭头“r”指示)将旋转板14从静止板12沿z方向远离而分开。紧固件或行程限制器50的头部50a作为用于旋转板14在z方向上的止动件。

说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开以及权利要求的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征进行组合以形成可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例可能已经被描述为提供优点或优于其它实施例或者现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。如此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。