电磁线圈组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电磁线圈组件，包括线圈骨架、盖体和顶杆，其中：所述线圈骨架具有端部敞开的中空结构，所述盖体封闭所述线圈骨架的敞开的端部，使得所述线圈骨架和所述盖体构成容纳所述顶杆的壳体；所述顶杆沿其轴线方向具有穿过设置在所述壳体上的开口向外延伸的第一端部，并且所述顶杆设置成可沿其轴线方向在所述壳体内往复移动，以使设置在所述顶杆上的动触头与设置在所述壳体内的静触头发生接触和分离；所述电磁线圈组件还包括具有第一开口的柔性防护罩，所述第一开口密封连接于所述壳体的外部，使得所述柔性防护罩至少部分地封闭所述第一端部，以使所述壳体上的所述开口与外部环境隔离。
【专利说明】
电磁线圈组件
技术领域
[0001]本发明涉及低压开关电器技术领域，具体涉及低压开关电器用电磁线圈组件。
【背景技术】
[0002]在例如接触器的低压开关电器中，电磁线圈组件是常用的元件。接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，其内部具有用于控制主电路接通和分断的控制回路。如，在一种广泛运用的接触器产品中，具有用于控制主触头接通和分断的控制回路，该控制回路本身的功耗构成了接触器的功耗。为了降低功耗，控制回路使用了一种节能型线圈，该节能线圈包括一个起动线圈和一个运行线圈。起动线圈具有较小的电阻，能够产生较大的电流和磁力，因而具有较大的功耗，被用于驱动铁芯运动来实现主触头闭合或断开。而运行线圈具有较大的电阻，能产生较小的电流和磁力，因而具有较小的功耗，被用于使主触头保持闭合。在一种控制回路中，起动线圈与一个行程开关串联，二者与运行线圈并联，在控制回路初始接通时，起动线圈的铁芯运动，使主触头闭合。主触头在闭合后或闭合的同时，即铁芯的运动行程末，铁芯还会触发行程开关使其断开，从而将起动线圈断路，仅依靠运行线圈来保持主触头的闭合状态，由于运行线圈的功耗较小，因而能使整个接触器具有较小的功耗。
[0003]其中，行程开关设置在电磁线圈组件内部，具体地，可以设置在起动线圈的线圈骨架中。行程开关主要包括触头和顶杆等，顶杆一端伸出线圈骨架，用于接受铁芯撞击，受到铁芯撞击后能将触头分离，实现分断动作。为了能灵活迅速驱动动触头，顶杆一端与壳体开口之间不应产生干涉或摩擦，因而二者之间为间隙配合。
[0004]应用有此种线圈组件的诸如接触器的低压电器，在沙漠、矿场、风场、沿海、海岛、水泥厂和化工厂等工况下，会有沙尘、水气、盐雾、酸性或碱性颗粒等污染物经由顶杆与壳体开口之间的缝隙进入行程开关内部，导致行程开关的动、静触点表面氧化，大大增加了接触电阻，致使行程开关不能实现正常的导通;或者污染物堆积在触头顶杆与壳体开口之间的间隙中，造成顶杆被卡死；以上状况都可能导致电磁线圈组件和接触器失效，其更换或维修作业可能需要中断生产，造成用户的经济损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种电磁线圈组件，以解决其内部容易进入污物的问题。
[0006]—种电磁线圈组件，包括线圈骨架、盖体和顶杆，其中:所述线圈骨架具有端部敞开的中空结构，所述盖体封闭所述线圈骨架的敞开的端部，使得所述线圈骨架和所述盖体构成容纳所述顶杆的壳体;所述顶杆沿其轴线方向具有穿过设置在所述壳体上的开口向外延伸的第一端部，并且所述顶杆设置成可沿其轴线方向在所述壳体内往复移动，以使设置在所述顶杆上的动触头与设置在所述壳体内的静触头发生接触和分离;所述电磁线圈组件还包括具有第一开口的柔性防护罩，所述第一开口密封连接于所述壳体的外部，使得所述柔性防护罩至少部分地封闭所述第一端部，以使所述壳体上的所述开口与外部环境隔离。
[0007]柔性防护罩将壳体上的开口与外部环境隔离，阻止了外界污物的进入，防止了触头被腐蚀。柔性防护罩能够随着顶杆的运动变形，不会妨碍顶杆运动，保证了线圈的正常工作。
[0008]在另一个方面，所述壳体上设置有第一接收部;所述柔性防护罩的第一开口具有第一唇部;所述第一开口的第一唇部接收在所述壳体的第一接收部内以形成密封连接。
[0009]在另一个方面，所述第一接收部与所述第一唇部为形状配合。
[0010]在另一个方面，所述第一接收部为环状凹槽，所述第一唇部为环形凸缘。
[0011]在另一个方面，所述柔性防护罩还包括第二开口，所述顶杆的第一端部从所述第二开口伸出并且与所述第二开口形成密封连接。
[0012]顶杆的伸出端部分从第二开口伸出所述柔性防护罩，能够直接接受铁芯撞击，因而不会造成柔性防护罩的磨损，延长了柔性防护罩的使用寿命。
[0013]在另一个方面，所述顶杆的第一端部上设置有第二接收部，所述柔性防护罩的第二开口具有第二唇部;所述第二开口的第二唇部接收在所述顶杆的第二接收部内以形成密封连接。
[0014]在另一个方面，所述第二接收部与所述第二唇部为形状配合。
[0015]在另一个方面，所述第二接收部为环状凹槽，所述第二唇部为环形凸缘。
[0016]在另一个方面，所述柔性防护罩由弹性材料制成。
[0017]在另一个方面，所述柔性防护罩具有波纹状结构。
【附图说明】
[0018]下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0019]图1为具有本发明提供的电磁线圈组件的串联式控制回路示意图；
[0020]图2为具有本发明提供的电磁线圈组件的并联式控制回路示意图；
[0021]图3为本发明提供的电磁线圈组件的实施例一的结构示意图；
[0022]图4为本发明提供的电磁线圈组件的实施例二的结构示意图；
[0023]图5是图4所示电磁线圈组件的防护罩的结构示意图；
[0024]图6为本发明提供的电磁线圈组件的实施例三的结构示意图。
[0025]在附图中，相同的符号标示相同的元件，其中:
[0026]100-壳体；110-下壳罩；120-线圈骨架，121-凸缘，122-密封环面；123-侧面；130-上壳罩，131-开口；
[0027]120a-线圈骨架；130a-上壳罩，131a-开口，132a-密封环面，133a-凸缘；
[0028]130b-上壳罩，132b-密封环面；
[0029 ]200-顶杆；210-伸出端；220-底板，230-中板；
[0030]200a-顶杆;210a-伸出端，211a-环槽；
[0031]300-动触头；310-触点；
[0032]400-静触头;410-触点；
[0033]500-防护罩;510-唇部，520-壁体；
[0034]500a-防护罩;510a-唇部，520a-壁体，530a-唇部，540a-第-开口，550a_第二开口 ；
[0035]500b-防护罩，520b-壁体，530b_ 唇部，540b_ 开口 部。
[0036]600-反力弹簧;700-触头弹簧;800-间隙。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
[0038]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或者一个以上；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]首先以电磁线圈组件在接触器中的应用为例，说明本发明提供的电磁线圈组件的工作过程。图1为起动线圈A2和运行线圈Al串联方式的控制原理图，图2为起动线圈A2和运行线圈Al并联方式的控制原理图，图3为本发明提供的电磁线圈组件的实施例一的结构示意图。
[0040]本发明提供的电磁线圈组件，主要包括线圈骨架120和缠绕在其上的起动线圈A2(图3中未示出)、动铁芯(图中未示出)和行程开关K ο行程开关K包括触头和顶杆200等，触头和顶杆200等设置在线圈骨架120的空腔内，即线圈骨架120可作为行程开关K的壳体(或壳体的一部分)。顶杆200可在壳体内沿其轴线方向往复运动，顶杆200的伸出端210从壳体的开口 131伸出。其中，起动线圈A2的动铁芯在磁力作用下，运动过程中能驱动接触器的主触头闭合，主触头闭合冋时或之后铁芯会继续运动，在彳丁程末?而会撞击顶杆200的伸出?而210，使行程开关K的动静触头脱离接触，实现行程开关K的“断开”动作。为了能灵活迅速驱动触头，顶杆200与壳体开口 131之间不应产生干涉或摩擦，因而顶杆200与壳体开口之间为设置有间隙800。
[0041]该接触器的控制回路包括一种节能型线圈，该节能线圈由两组线圈组成，即具有较小的电阻的起动线圈Α2和具有较大的电阻的运行线圈Al。行程开关K的主要功能是，在起动线圈Α2将接触器的主触头吸合后，将起动线圈Α2断路或将运行线圈Al串入电路，使运行线圈Al在控制回路中工作来保持主触头的闭合状态，增大电路中的总电阻，从而达到节能的目的。
[0042]如图1所示，控制回路Us中，起动线圈Α2与运行线圈Al串联，初始状态下运行线圈Al被具有行程开关K的支路短路。当控制回路Us通电时，只有起动线圈Α2得电，Α2的电阻小，产生大电流，通过电磁感应获得使接触器主触点闭合所需的磁力，将接触器的主触点闭合。随后，行程开关K的顶杆在铁芯撞击下动作，变为断开状态，使运行线圈Al串联入控制电路Us中。运行线圈Al与起动线圈Α2串联后，控制回路中接入了两个电阻，其电流较小，功耗较小。
[0043]再如图2所示，控制回路Us中，行程开关K为常闭状态，起动线圈Α2与运行线圈Al并联。当接触器的线圈控制回路Us通电时，起动线圈Α2和运行线圈AI同时得电，A1、Α2同时提供接触器主触头吸合所需的磁力，此种情况下，Α2的电阻小，产生大电流，使接触器吸合到位，随后行程开关K中的顶杆在铁芯撞击下动作，变为断开状态，使起动线圈Α2断电，仅仅依靠运行线圈Al提供吸合力。
[0044]以下结合图3至图6详细介绍本发明提供的电磁线圈组件的各个实施例。图3为本发明提供的电磁线圈组件实施例一的结构示意图，图4为本发明提供的电磁线圈组件的实施例二的结构示意图，图5实施例二中防护罩500a的结构示意图，图6为本发明提供的行程开关的实施例三的结构示意图。
[0045]<实施例一>
[0046]1、壳体100的构成。
[0047]上壳罩130、线圈骨架120和下壳罩110共同构成了行程开关的壳体100。
[0048]下壳罩110为一端敞口的桶状，其敞口端嵌入线圈骨架120左端。
[0049]上壳罩130为一端敞口的桶状，其敞口端嵌入线圈骨架120右端。上壳罩130的桶底部分设置有开口 131，形成壳体100的开口 131。
[0050]线圈骨架120具有内腔，且该内腔与上壳罩130和下壳罩110内部连通，三者构成的壳体内部形成了一个腔体，可以容纳顶杆200、动触头300、静触头400和其他部件。线圈骨架120的右侧，环绕上壳罩130设置有第一接收部，本实施例中即为密封环面122，密封环面122的一侧设置有凸缘121。
[0051]其中，线圈骨架具有两端敞开的中空结构。线圈骨架120可以由塑料制成，可以由注塑或压塑的成型工艺制成，而静触头400、上壳罩130和下壳罩110可以在线圈骨架120注塑或压塑成型过程中嵌入，四者成型为一个整体，使得上壳罩130和下壳罩110与线圈骨架120之间能够良好密封。当然，线圈骨架120也可以一端敞开，该敞开的端部由上壳罩130或下壳罩110封闭，从而形成壳体100。
[0052]2、顶杆 200。
[0053]顶杆200的右端为伸出端210，用于接受由例如动铁芯施加的外力作用，以推动整个顶杆200运动。顶杆200左端具有凸出于顶杆200主体的底板220，中部具有凸出于顶杆200主体的中板230。
[0054]顶杆200位于壳体100的腔体内，顶杆200的伸出端210从上壳罩130的开口 131伸出，伸出端210的直径小于上壳罩130上的开口 131的直径，伸出端210与开口 131之间具有间隙 800。
[0055]顶杆200的底板220与下壳罩110的桶底之间设置有处于压缩状态的反力弹簧600，当作用于伸出端210的外力撤回时，反力弹簧600将顶杆200复位。
[0056]3、动触头300和静触头400。
[0057]静触头400包括两个分离的部分，分别嵌入线圈骨架120中，两个部分均包括触点410。
[0058]动触头300为桥式触头，其主体两端上均设有触点310，可以以搭桥的方式将静触头的两部分连接起来，实现动触头300与静触头400之间的导电连接。其中，动触头300可以由触头弹簧连接在顶杆200的底板220右侧，依靠触头弹簧700的弹力将动触头300压紧在静触头400上。
[0059]4、防护罩500。
[0060]防护罩500的纵截面大致呈梯形，具有由壁体520围合成的内腔，壁体520的边缘处设有向图中中心线方向延伸的唇部510，唇部510环绕形成了开口。
[0061]防护罩500可以由橡胶制成，以具有良好的弹性和合适的形状保持能力，既可以在预定的力的作用下发生形变，又不会因自身重力或微小的外力导致形变。
[0062]防护罩500的开口用于密封连接在行程开关的壳体上，其唇部510可以与壳体的凹槽为形状配合。此处的形状配合，可以是唇部510在厚度方向上与凹槽在宽度方向上的形状配合，也可以是唇部510所形成的开口在径向与壳体密封环面122所形成的形状配合。由唇部510形成的开口直径可以小于密封环面122的直径，将防护罩500的开口套在密封环面122上，利用橡胶的自身弹力使唇部510与密封环面122间紧密结合，防护罩500使伸出端210和间隙800被密封在防护罩500内腔，隔绝了与外界的连通。当然，防护罩500的开口直径也可以等于密封环面122的直径，二者之间也可以形成零间隙配合，同样可以防止灰尘或腐蚀性气体进入。
[0063]由于防护罩500具有弹性，当线圈的动铁芯经防护罩500作用于伸出端210时，在顶杆200和伸出端210向左运动过程中，防护罩500的壁体520也会产生压缩变形，不会妨碍顶杆200的活动。
[0064]凸缘121能够对唇部510造成限位，防止防护罩500从密封环面122上脱落。
[0065]图中所示唇部510的厚度小于密封环面122的宽度，即小于凸缘121左侧面至线圈骨架120的侧面123之间的距离，这种设置有利于唇部510装入预定位置。当然唇部510的厚度也可以等于或大于密封环面122的宽度，以在厚度方向上也形成形状配合。这样设计，相当于增加了唇部510与凸缘121侧面和侧面123之间的密封，进一步增强了密封性能。
[0066]<实施例二>
[0067]本实施例与实施例一中的行程开关结构基本一致，相同部分的结构功能不再赘述，而将着重描述以下区别点:
[0068]1、实施例一中，壳体100的密封环面和凸缘设置在线圈骨架上，而本实施例中，第一接收部没有设置在线圈骨架120a上。上壳罩130a上设置有密封环面132a和凸缘133a，用于与防护罩500a实现密封连接。
[0069]2、防护罩500a除了唇部510a和由唇部510a环绕形成的第一开口 540a外，增加了第二开口 550a，第二开口 550a由唇部530a环绕形成。
[0070]3、防护罩500a的壁体520a为波纹状，波纹状壁体520a可使防护罩500a在被压缩时在波峰和波谷处产生变形，可使防护罩500a的压缩变形具有定向性和稳定性，不会产生随机方向的变形，并且减小了防护罩压缩变形所需要的受力。防护罩波纹状壁体的波峰和波谷处还可以为平滑的曲线过渡，可进一步减缓防护罩的疲劳失效。
[0071]4、顶杆200a的伸出端210a上设置了环槽211a，用于安装防护罩500a的第二开口550a。环槽211a的槽底为密封环面，环槽211a的两个侧面形成限位部。第二开口 550a的直径小于槽底的直径，能够与槽底之间形成紧密的零间隙形状配合，有效阻止灰尘等进入防护罩内部，从根本上隔绝了灰尘等由间隙800进入行程开关内部。当然，第二开口 550a的直径也可以等于槽底的直径，也能够与槽底之间形成零间隙配合。环槽211a的两个侧面也能够对防护罩500a的唇部530a形成形状配合，同时实现轴向限位，防止防护罩500a的第二开口550a从环槽211a中脱出，造成密封失效。
[0072]唇部530a的厚度可以大于、小于或等于环槽211a的宽度。
[0073]5、伸出端210a没有被防护罩500a完全密封，其顶部从防护罩500a的第二开口 550a伸出，可直接接受例如铁芯的外力作用。
[0074]<实施例三>
[0075]本实施例与实施例二中的行程开关具有基本相同的结构，相同部分的结构功能不再赘述，而将着重描述以下区别点:
[0076]1、上壳罩130b的密封环面132b—侧没有用于限位的凸缘。
[0077]2、防护罩500b与密封环面132b连接的开口 540b不具有唇部。
[0078]3、防护罩500b的壁体520b为平滑壁体，不具有波纹形状。
[0079]其中，防护罩500b的开口 540b的内径小于等于上壳罩130b上的密封环面132b的直径，能够与密封环面132b之间形成无缝连接。同时，开口 540b与密封环面之间还可以以粘接的方式加强固定;或者还可以用环箍将防护罩500b的开口 540b箍紧在上壳罩130b的密封环面132b上。
[0080]当然，开口540b的内径也可以大于密封环面132b的直径，此时采用箍环将开口540b箍紧在密封环面132b上，利用橡胶的弹性变形，也能够实现开口 540b与密封环面132b之间的无缝连接。另外，唇部530b接合在环槽21 Ia内。
[0081 ] <其他实施例>
[0082]本发明并不限于参考以上描述及【附图说明】的实施例。例如，以下实施例也落入本发明的技术范围内。此外，除了下述实施例之外，可在不脱离本发明主旨的情况下在本发明的范围内实现各种改变示例。
[0083](I)在实施例一和实施例三中，防护罩的壁体也可以为波纹状壁体。
[0084](2)在所有实施例中，防护罩的材质还可以但不限于是硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶等橡胶或其它弹性材料。
[0085](3)在所有实施例中，防护罩的材质还可以但不限于是聚乙烯、低密度聚乙烯、聚氯乙烯和聚氟乙烯等高聚物制成的柔性塑料。
[0086](4)在所有实施例中，上壳罩和/或下壳罩与线圈骨架的连接方式还可以为螺钉连接、铆合连接，卡装、套装、粘接和焊接等方式。
[0087](5)实施例一和实施例二中，线圈骨架或上壳罩上的限位部还可以为筋、凸点等。
[0088](6)实施例三中，防护罩与上壳罩之间还可以为螺纹连接，防护罩的唇部设置内螺纹，上壳罩上与之配合的部分设置外螺纹。
[0089](7)在所有实施例中，防护罩的形状还可以为半球形、长方体形、圆柱形、圆锥形、菱形、梯形、塔形、“工”字形、抛物线形或其它异形结构的薄壳体。
[0090](8)在所有实施例中，防护罩的第一开口的结构也可以适用于第二开口，第一开口与壳体的连接方式也同样适用于第二开口与顶杆之间的连接，反之亦然。
[0091]对具有本发明提供的行程开关的接触器进行温升试验和盐雾试验后，证明均符合标准GB 14048.4-2010要求;对其进行电寿命试验，进行了3012500次(行业标准规定:电寿命达到300万次)时，停止试验，检查行程开关、线圈和接触器，均能正常通断，工作正常。
[0092]根据本发明实施例的电磁线圈组件，由于防护罩将行程开关的顶杆与壳体之间的缝隙纳入了密闭空间，不会使沙尘、空气悬浮物、水气、盐雾等进入行程开关内部，避免了因沙尘附着和水气、酸碱杂质、盐雾等腐蚀锈蚀触点表面，有效防止了以上情况造成触点不能正常通断电而使接触器产品失效，增强了行程开关和接触器的防护能力和可靠性。因而，具有本发明提供的电磁线圈组件的开关电器可广泛应用于沙漠、沿海、海岛、山口和风场等工况，或者热带地区(包括湿热型、干热型、干湿热合型)，以及矿场、水泥厂之类的特定场合。
[0093]上述的实施例并不对本发明所要求的保护范围构成任何形式的限制，本发明的权利要求书覆盖了所有的修改和变更，因此，针对上述实施例做出种种修改和变化均属于本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种电磁线圈组件，包括线圈骨架、盖体和顶杆，其中: 所述线圈骨架具有端部敞开的中空结构，所述盖体封闭所述线圈骨架的敞开的端部，使得所述线圈骨架和所述盖体构成容纳所述顶杆的壳体； 所述顶杆沿其轴线方向具有穿过设置在所述壳体上的开口向外延伸的第一端部，并且所述顶杆设置成可沿其轴线方向在所述壳体内往复移动，以使设置在所述顶杆上的动触头与设置在所述壳体内的静触头发生接触和分离;其特征在于， 所述电磁线圈组件还包括具有第一开口的柔性防护罩，所述第一开口密封连接于所述壳体的外部，使得所述柔性防护罩至少部分地封闭所述第一端部，以使所述壳体上的所述开口与外部环境隔呙。2.根据权利要求1所述的电磁线圈组件，其特征在于， 所述壳体上设置有第一接收部； 所述柔性防护罩的第一开口具有第一唇部； 所述第一开口的第一唇部接收在所述壳体的第一接收部内以形成密封连接。3.根据权利要求2所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第一接收部与所述第一唇部为形状配合。4.根据权利要求3所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第一接收部为环状凹槽，所述第一唇部为环形凸缘。5.根据权利要求1-4任一所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述柔性防护罩还包括第二开口，所述顶杆的第一端部从所述第二开口伸出并且与所述第二开口形成密封连接。6.根据权利要求5所述的电磁线圈组件，其特征在于， 所述顶杆的第一端部上设置有第二接收部， 所述柔性防护罩的第二开口具有第二唇部； 所述第二开口的第二唇部接收在所述顶杆的第二接收部内以形成密封连接。7.根据权利要求6所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第二接收部与所述第二唇部为形状配合。8.根据权利要求7所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述第二接收部为环状凹槽，所述第二唇部为环形凸缘。9.根据权利要求1所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述柔性防护罩由弹性材料制成。10.根据权利要求1所述的电磁线圈组件，其特征在于，所述柔性防护罩具有波纹状结构。
【文档编号】H01H50/44GK105957773SQ201610383809
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】孟令乾, 汪从礼, 张明亮, 杨鼎臣
【申请人】北京人民电器厂有限公司