电磁继电器

文档序号:854644 发布日期:2021-03-16 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 电磁继电器 (Electromagnetic relay ) 是由 川口直树 箕轮亮太 针持裕之 小川真一 大塚航平 岩坂博之 于 2020-08-28 设计创作,主要内容包括:一种电磁继电器,本发明的目的在于,在电磁继电器中降低触点接触时的反弹。驱动电路控制向线圈的电流。驱动电路在第1期间使电流以第1上升速度上升。第1期间包括从使电流流过线圈的开始时刻到可动触点与固定触点的接触时刻之前为止的期间。驱动电路在第2期间中使电流以比第1上升速度大的第2上升速度上升。第2期间包含接触时刻后的期间。(An electromagnetic relay in which contact bounce is reduced. The drive circuit controls the current to the coil. The drive circuit increases the current at a1 st increase rate in the 1 st period. The 1 st period includes a period from a start point of current flowing through the coil to a point before a contact point between the movable contact and the fixed contact. The drive circuit increases the current at a2 nd increase rate that is greater than the 1 st increase rate in the 2 nd period. The 2 nd period includes a period after the contact time.)

电磁继电器

技术领域

本发明涉及一种电磁继电器。

背景技术

在电磁继电器中,存在通过在触点接触后降低向线圈的电流来降低触点保持时的消耗电力的电磁继电器。例如,在专利文献1的电磁继电器中,通过PWM(Pulse WidthModulation:脉冲宽度调制)控制来控制线圈电压。详细而言,在从开始驱动触点到触点接触完成的期间,将线圈电压的占空比设定为100%。而且在触点保持时,降低占空比。由此,降低在触点保持时向线圈的电流。

专利文献1:日本特开平1-132108号公报

在上述的电磁继电器中,在触点接触前过大的电流在线圈中流动。因此触点的碰撞能量变大,从而触点接触时的反弹变大。

发明内容

本发明的目的在于在电磁继电器中降低触点接触时的反弹。

一个方式的电磁继电器具备固定端子、固定触点、可动接触片、可动触点、线圈和驱动电路。固定触点与固定端子连接。可动接触片能够相对于固定端子向断开方向和闭合方向移动。可动触点与可动接触片连接,与固定触点相对配置。线圈产生使可动接触片移动的电磁力。驱动电路控制向线圈的电流。驱动电路在第1期间使电流以第1上升速度上升。第1期间包括从使电流流过线圈的开始时刻到可动触点向固定触点的接触时刻之前为止的期间。驱动电路在第2期间中使电流以比第1上升速度大的第2上升速度上升。第2期间包含接触时刻后的期间。

在本方式的电磁继电器中,在第1期间,电流以比第2期间慢的上升速度在线圈中流动。因此,能够降低触点的碰撞能量。因此,降低了触点的反弹。另外,在第2期间中,以比第1期间快的上升速度在线圈中流过电流。因此,可动触点对固定触点的按压力增大。因此,进一步降低了触点的反弹。

驱动电路也可以在第2期间后的第3期间中,以比第1期间中的电流值高的电流值保持向线圈的电流。在该情况下,能够使触点的反弹迅速地收敛,而使触点稳定地相互接触。

驱动电路也可以在第3期间后的第4期间中,将向线圈的电流减小到比第3期间中的电流值低的电流值。在该情况下,能够降低触点保持时的消耗电力。

第1期间也可以比第2期间长。在该情况下,通过使向线圈的电流缓慢地上升,能够降低触点的碰撞能量。

电磁继电器也可以还具备触点电压检测单元。触点电压检测单元也可以检测可动触点和固定触点的电压。驱动电路也可以根据触点电压检测单元检测出的电压来检测接触时刻。在该情况下,能够根据可动触点处的电压高精度地检测触点的接触。

驱动电路也可以基于触点电压检测单元检测出的电压来开始第2期间。在该情况下,能够根据触点的接触时刻而适当地开始第2期间。

电磁继电器也可以还具备可动机构和可动铁芯。可动机构也可以与可动接触片连接。可动铁芯也可以与可动机构连接,通过从线圈产生的电磁力而移动。第1期间也可以包含从开始时刻到可动铁芯开始移动为止的期间。在该情况下,通过使向线圈的电流缓慢地上升直至可动铁芯开始移动,能够降低触点的碰撞能量。

根据本发明,在电磁继电器中,能够降低触点接触时的反弹。

附图说明

图1是表示实施方式的断开状态的电磁继电器的侧视截面图。

图2是表示闭合状态的电磁继电器的侧视截面图。

图3是表示驱动电路的结构的示意图。

图4是表示基于驱动电路的电磁继电器的控制的时序图。

图5是表示变形例所涉及的电磁继电器的侧视截面图。

附图标记说明:

10:可动机构;11:第1固定端子;13:可动接触片;14:第1固定触点;16:第1可动触点;31:可动铁芯;32:线圈;41:驱动电路;48:触点电压检测单元。

具体实施方式

以下,参照附图对实施方式所涉及的电磁继电器1进行说明。图1是表示实施方式所涉及的电磁继电器1的侧视截面图。如图1所示,电磁继电器1具备触点装置2、壳体3以及驱动装置4。

另外,在以下的说明中,上下左右各方向是指图1中的上下左右各方向。详细而言,从驱动装置4朝向触点装置2的方向被定义为上方。从触点装置2朝向驱动装置4的方向被定义为下方。在图1中,与上下方向交叉的方向被定义为左右方向。与上下方向和左右方向交叉的方向被定义为前后方向。前后方向是与图1的纸面垂直的方向。但这些方向是为了便于说明而定义的,并不限定电磁继电器1的配置方向。

触点装置2配置在壳体3内。触点装置2包括可动机构10、第1固定端子11、第2固定端子12、可动接触片13、第1固定触点14、第2固定触点15、第1可动触点16和第2可动触点17。第1固定端子11和第2固定端子12例如由铜或铜合金等具有导电性的材料制成。第1固定触点14与第1固定端子11连接。第2固定触点15与第2固定端子12连接。第1固定触点14和第2固定触点15在左右方向上相互分离地配置。

第1固定端子11包括第1触点支承部21和第1外部端子部22。第1触点支承部21与可动接触片13相对。第1固定触点14与第1触点支承部21连接。第1外部端子部22与第1触点支承部21连接。第1外部端子部22从壳体3向外侧突出。

第2固定端子12包括第2触点支承部23和第2外部端子部24。第2触点支承部23与可动接触片13相对。第2固定触点15与第2触点支承部23连接。第2外部端子部24与第2触点支承部23连接。第2外部端子部24从壳体3向外侧突出。详细而言,第1外部端子部22和第2外部端子部24从壳体3向上方突出。

可动接触片13沿左右方向延伸。可动接触片13在上下方向上与第1固定端子11的第1触点支承部21和第2固定端子12的第2触点支承部23相对配置。可动接触片13以能够在闭合方向Z1和断开方向Z2上移动的方式配置。闭合方向Z1是可动接触片13接近第1固定端子11以及第2固定端子12的方向(图1中的上方)。断开方向Z2是可动接触片13从第1固定端子11以及第2固定端子12离开的方向(图1中的下方)。

第1可动触点16和第2可动触点17与可动接触片13连接。第1可动触点16和第2可动触点17在左右方向上相互分离地配置。第1可动触点16在上下方向上与第1固定触点14相对。第2可动触点17在上下方向上与第2固定触点15相对。

可动机构10支承可动接触片13。可动机构10被配置成能够与可动接触片13一起向闭合方向Z1和断开方向Z2移动。可动机构10包括驱动轴19、第1保持部件25、第2保持部件26和触点弹簧27。驱动轴19沿上下方向延伸。驱动轴19与可动接触片13连接。驱动轴19从可动接触片13向下方延伸。在可动接触片13设置有孔13a。驱动轴19插入孔13a。可动接触片13能够相对于驱动轴19在闭合方向Z1和断开方向Z2上相对移动。

驱动轴19设置为能够在闭合位置和断开位置之间移动。图1表示断开位置的驱动轴19。如图1所示,在驱动轴19处于断开位置时,可动触点16、17从固定触点14、15离开。图2表示闭合位置的驱动轴19。如图2所示,在驱动轴19处于闭合位置时,可动触点16、17与固定触点14、15接触。

第1保持部件25固定于驱动轴19。触点弹簧27配置在可动接触片13与第1保持部件25之间。触点弹簧27在可动触点16、17与固定触点14、15接触的状态下,对可动接触片13向闭合方向Z1施力。第2保持部件26固定于驱动轴19。可动接触片13位于第2保持部件26与触点弹簧27之间。

驱动装置4通过电磁力使可动接触片13动作。驱动装置4使可动机构10向闭合方向Z1以及断开方向Z2移动。由此,驱动装置4使可动接触片13向闭合方向Z1以及断开方向Z2移动。驱动装置4包括可动铁芯31、线圈32、固定铁芯33、磁轭34以及复位弹簧35。

可动铁芯31与驱动轴19连接。可动铁芯31设置为能够向闭合方向Z1以及断开方向Z2移动。线圈32通过被通电而产生使可动铁芯31向闭合方向Z1移动的电磁力。固定铁芯33与可动铁芯31相对配置。复位弹簧35配置在可动铁芯31与固定铁芯33之间。复位弹簧35对可动铁芯31向断开方向Z2施力。

磁轭34以包围线圈32的方式配置。磁轭34配置在由线圈32构成的磁路上。磁轭34配置在线圈32的上方、线圈32的侧方和线圈32的下方。

接着,对电磁继电器1的动作进行说明。在未对线圈32通电时,驱动装置4未被励磁。在该情况下,驱动轴19与可动铁芯31一起被复位弹簧35的弹力向断开方向Z2按压。因此,驱动轴19位于图1所示的断开位置。在该状态下,可动接触片13也经由可动机构10被向断开方向Z2按压。因此,在驱动轴19处于断开位置时,第1可动触点16和第2可动触点17从第1固定触点14和第2固定触点15离开。

当对线圈32通电时,驱动装置4被励磁。在该情况下,通过线圈32的电磁力,可动铁芯31克服复位弹簧35的弹力而向闭合方向Z1移动。由此,驱动轴19和可动接触片13一起向闭合方向Z1移动。因此,如图2所示,驱动轴19向闭合位置移动。其结果如图2所示,在驱动轴19处于闭合位置时,第1可动触点16和第2可动触点17分别与第1固定触点14和第2固定触点15接触。

若流向线圈32的电流停止而消磁,则可动铁芯31被复位弹簧35的弹力向断开方向Z2按压。由此,驱动轴19与可动接触片13都向断开方向Z2移动。因此,如图1所示,可动机构10向断开位置移动。其结果是,在可动机构10处于断开位置时,第1可动触点16和第2可动触点17从第1固定触点14和第2固定触点15离开。

上述那样的流向线圈32的电流的控制由图3所示的驱动电路41进行。电磁继电器1具备驱动电路41。驱动电路41根据来自外部的控制信号,将电磁继电器1切换为断开状态和闭合状态。驱动电路41控制提供给线圈32的线圈电流和线圈电压。详细而言,驱动电路41通过PWM(Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)控制来控制线圈电压。

驱动电路41包括电源电路42、控制电路43、开关电路44、回流电路45、线圈电压传感器46、线圈电流传感器47以及触点电压检测单元48。电源电路42与未图示的外部的电源连接。电源电路42例如包括开关。电源电路42被来自外部的控制信号控制,并对向驱动电路41的电力的接通/断开进行切换。

控制电路43例如包括处理器。控制电路43向开关电路44输出脉冲信号。开关电路44例如包含MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件。开关电路44根据来自控制电路43的脉冲信号,对从电源电路42向线圈32输入的电压的接通/断开进行切换。

回流电路45与线圈32并联连接。回流电路45例如包括二极管元件。线圈电压传感器46检测线圈电压。线圈电压传感器46将表示线圈电压的信号输入到控制电路43。线圈电流传感器47检测线圈电流。线圈电流传感器47将表示线圈电流的信号输入到控制电路43。触点电压检测单元48检测触点电压。触点电压是触点14-17间的电压。触点电压检测单元48例如是电压传感器。但是,触点电压检测单元48也可以是光电耦合器等其他的检测装置。触点电压检测单元48将表示触点电压的信号输入到控制电路43。

图4是表示驱动电路41对电磁继电器1的控制的时序图。图4(a)表示来自外部的控制信号。在控制信号表示为断开时,电磁继电器1成为断开状态。在控制信号表示为接通时,电磁继电器1成为闭合状态。图4(b)表示线圈电压信号。线圈电压信号表示线圈电压。图4(c)表示线圈电流。图4(d)表示触点信号。触点信号表示触点电压。在电磁继电器1为断开状态下,触点信号表示为断开。在电磁继电器1为闭合状态下,触点信号表示为接通。

在时间T0,控制信号为断开。因此,驱动电路41不对线圈32施加电压,电流不在线圈32流动。因此,电磁继电器1处于断开状态,触点信号表示为断开。

若在时间T1控制信号变为接通,则驱动电路41在第1期间T1-T2向线圈32施加电压值V1且占空比A1的线圈电压信号。占空比A1小于100%。由此,电流从第1期间T1开始流向线圈32,在第1期间T1-T2,线圈电流以第1上升速度上升。线圈电流的上升速度表示每单位时间的电流的增加量。因此,第1上升速度在图4(c)中表示为第1期间T1-T2中的线圈电流的斜率。

在第1期间T1-T2中,通过对线圈32通电,驱动装置4被励磁。由此,在第1期间T1-T2中,可动铁芯31开始向闭合方向Z1移动,可动触点16、17向闭合方向Z1移动。在时间T2,可动触点16、17与固定触点14、15接触。驱动电路41根据线圈电压传感器46检测出的触点电压来检测触点1417的接触。此时,线圈电流为电流值I1。

若驱动电路41检测到触点14 17的接触,则在第2期间T2-T3中,向线圈32施加电压值V2且占空比A2的线圈电压信号。占空比A2大于占空比A1。例如,占空比A2为100%。但是,占空比A2也可以小于100%。电压值V2大于电压值V1。由此,在第2期间T2 T3中,线圈电流以第2上升速度上升。第2上升速度比第1上升速度大。另外,第2期间T2 T3比第1期间T1 T2短。即,第1期间T1 T2比第2期间T2 T3长。

在时间T3,若线圈电流达到电流值I2,则驱动电路41使线圈电压降低至电压值V1。驱动电路41在第3期间T3 T4中将线圈电压保持为电压值V1。驱动电路41在第三期间T3 T4向线圈32施加电压值V1且占空比A3的线圈电压信号。占空比A3大于占空比A1。占空比A3例如为100%。但是,占空比A3也可以小于100%。

在第3期间T3 T4中,线圈电流保持为电流值I2。电流值I2大于电流值I1。这样,在第2期间T2 T3和第3期间T3 T4中,线圈电流急速上升而保持在高电流值I2,因此可动触点16、17对固定触点14、15的按压力增大。由此,在第2期间T2 T3以及第三期间T3 T4中,可动触点16、17的反弹被降低。

若从时间T3经过规定时间,则在时间T4以后的第四期间,驱动电路41将电压值V1且占空比A4的线圈电压信号施加于线圈32。占空比A4小于100%。占空比A4小于占空比A1。由此,触点14 17保持为闭合状态的期间的消耗电力被降低。

在以上说明的本实施方式的电磁继电器1中,在第1期间T1 T2中,以比第2期间T2T3慢的上升速度使电流流过线圈32。因此,能够降低触点14 17的碰撞能量。因此,降低了触点的反弹。另外,在第2期间T2 T3中,以比第1期间T1 T2快的上升速度使电流流过线圈32。因此,可动触点16、17对固定触点14、15的按压力增大。因此,进一步降低了触点的反弹。另外,能够降低触点接触时的碰撞声。

以上,对本发明的一实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

在上述实施方式中,通过驱动装置4从驱动装置4一侧将驱动轴19推出,来使可动接触片13向闭合方向Z1移动。另外,通过驱动装置4将驱动轴19拉入驱动装置4一侧,来使可动接触片13向断开方向Z2移动。但是,用于开闭触点的驱动轴19的动作方向也可以与上述的实施方式相反。即,也可以通过驱动装置4将驱动轴19拉入驱动装置4一侧,来使可动接触片13向闭合方向Z1移动。也可以通过驱动装置4从驱动装置4一侧将驱动轴19推出,来使可动接触片13向断开方向Z2移动。即,闭合方向Z1和断开方向Z2也可以与上述实施方式相反。

第1固定端子11、第2固定端子12或可动接触片13的形状或配置也可以变更。例如,如图5所示,第1外部端子部22和第2外部端子部24也可以在左右方向上从壳体3突出。或者第1外部端子部22和第2外部端子部24也可以在前后方向上从壳体3突出。也可以变更可动铁芯31、线圈32、固定铁芯33或磁轭34的形状或配置。第1固定触点14、第2固定触点15、第1可动触点16、第2可动触点17的形状或配置也可以变更。

第1固定触点14可以与第1固定端子11分体,或者也可以为一体。第2固定触点15可以与第2固定端子12分体,或者也可以为一体。第1可动触点16可以与可动接触片13分体,或者也可以为一体。第2可动触点17可以与可动接触片13分体,或者也可以为一体。

驱动电路41的结构不限于上述实施方式,也可以进行变更。驱动电路41也可以是用于进行PWM控制的公知的电路。触点电压检测单元48也可以省略。在上述实施方式中,驱动电路41在检测到触点14 17的接触的时刻,将线圈电流的上升速度从第1上升速度变更为第2上升速度。但是,驱动电路41也可以测量从时间T1起的经过时间,在从时间T1起经过了规定时间时,将线圈电流的上升速度从第1上升速度变更为第2上升速度。在该情况下,第1期间也可以是从时间T1到触点14 17的接触时刻之前的期间。

产业上的可利用性

根据本发明,在电磁继电器中,能够降低触点接触时的反弹。

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