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具有可移动触头和阻尼器的机电开关

文献发布时间:2023-06-19 09:24:30


具有可移动触头和阻尼器的机电开关

技术领域

本文的主题总体上涉及机电开关(例如,接触器或继电器),其控制通过电路的电力的流动。

背景技术

机电开关可以用于多种应用,其中期望选择性地控制电力的流动(例如,电流)。机电开关(例如接触器或继电器)可以包括可移动触头和多个固定触头。可移动触头选择性移动为接合或脱离固定触头。当可移动触头接合到固定触头时,电力可以流动通过触头。当可移动触头与固定触头间隔开时,电力不会流动通过触头。

在某些应用中,沿可移动触头和固定触头之间的接口产生可听的噪声。例如,电动汽车使用电动汽车电池(EVB)或牵引电池为汽车提供动力。这样的电池可包括具有一个或多个接触器的单个电池单元。当人员踩下加速器踏板时,至少一个接触器的可移动触头移动以与固定触头接合。如果人员迅速和/或深深地踩下加速器踏板以使车辆快速地加速,则电流的浪涌流过可移动触头和固定触头。这种电流的浪涌可能导致可移动触头振荡和振动,从而产生可听的噪声。可听的噪声可能分散或烦扰车辆内的人员以及车辆附近的人员。要解决的问题是提供一种机电开关,其防止或至少减少在触头接口处由触头的振荡引起的可听的噪声。

发明内容

该问题通过一种机电开关来解决,其包括壳体、安装到壳体的第一固定触头和第二固定触头、可移动触头和载体子组件。壳体具有分隔壁。载体子组件包括支撑杆,其延伸穿过分隔壁中的孔径并联接到可移动触头。载体子组件配置为相对于第一固定触头和第二固定触头移动可移动触头。载体子组件包括接触弹簧,其在分隔壁和可移动触头之间围绕支撑杆。载体子组件还包括与接触弹簧接合的阻尼器。阻尼器配置为沿着接触弹簧或可移动触头中的一个或多个吸收振动。

附图说明

现在将参照附图以举例的方式描述本发明,在附图中:

图1是根据示例性实施例形成的电力电路的示意图,示出了处于打开状态的电力电路的机电开关的截面图。

图2是机电开关处于闭合状态的电力电路的示意图,其中可移动触头接合固定触头。

图3是图1所示的处于打开状态的机电开关的一部分的放大图。

图4是根据实施例的机电开关的阻尼器的透视图。

图5是根据替代实施例的处于打开状态的机电开关的一部分的放大图。

图6是根据替代实施例的机电开关的阻尼器的截面透视图。

图7是根据另一替代实施例的处于打开状态的机电开关的一部分的放大图。

图8是根据图7所示的实施例的机电开关的阻尼器的透视图。

具体实施方式

本公开的实施例提供一种机电开关,例如继电器或接触器,其配置为选择性地建立和断开电源与电气装置之间的电连接。机电开关可以配置为承受高电流,例如500安培(A)或更高。

在如此高水平的电力跨过配合触头之间的配合接口传输时,已知的机电开关的配合触头容易产生振荡和/或振动,这可能会产生可听的噪声。观察者可能将可听噪声解释为高音尖叫,这可能分散观察者的注意力。根据本文公开的实施例的机电开关配置为消除可听的噪声,或至少减少噪声的发生和大小。例如,机电开关包括与弹簧接合的阻尼器,该弹簧在可移动触头上施加偏压力。阻尼器配置为吸收弹簧和/或可移动触头的振荡和振动。

图1是根据实施例形成的电力电路100的示意图,示出了处于打开状态的电力电路100的机电开关101的截面图。电力电路100具有若干部件,包括机电开关101、负载电源102、电气负载104和开关电源112,以及导电元件105,例如导线、迹线等,以互连部件。

机电开关101是电操作开关,用于选择性地控制从负载电源102到电气负载104流过电源电路100的电流的存在与否。机电开关101闭合(或建立)电路以允许电流从负载电源102到电气负载104流过电力电路100,以为负载104供电。机电开关101打开(或断开)电路,以停止通过电源电路100到达电负载104的电流的流动。机电开关101可以是继电器装置或接触器装置。

在非限制性示例应用中,电力电路100可以安装在诸如混合动力或全电动汽车的车辆内。负载电源102可以代表或包括电池。电气负载104可以代表或包括电动机、加热和/或冷却系统、照明系统、车辆电子系统等。机电开关101还可以用于例如在车辆的再生制动(regenerative braking)期间在反方向上将电流从电负载104传送到负载电源102,以对负载电源102进行充电。在其他应用中,电力电路100可以用于其他类型的车辆,例如铁路车辆和船舶、电器、工业机械等。

机电开关101包括壳体106、第一固定触头108和第二固定触头109、以及可移动触头124。第一固定触头108和第二固定触头109安装到壳体106并相对于壳体106固定在固定位置。第一固定触头108与第二固定触头109间隔开。第一固定触头108电连接到负载电源102,且第二固定触头109电连接到电气负载104。机电开关101在图1中示出为打开状态,其中可移动触头124不与固定触头108、109接合,从而未建立电连接。在打开状态下,负载电源102与电气负载104断开连接。

可移动触头124包括配合侧202和与配合侧202相对的安装侧204。配合侧202面向第一固定触头108和第二固定触头109。当机电开关101处于闭合位置时(如图2所示),可移动触头124接合第一固定触头108和第二固定触头109两者。

机电开关101还包括壳体106内的导线的线圈110(本文称为导线线圈110)。导线线圈110经由一个或多个导电元件107电连接到开关电源112,开关电源112为导线线圈110提供电流以感应磁场。开关电源112可以操作为选择性地控制由导线线圈110感应的磁场。

可移动触头124联接到载体子组件126。可移动触头124和载体子组件126一起限定机电开关101的电枢组件122。电枢组件122相对于固定触头108、109沿着致动轴线128双向地移动。在实施例中,电枢组件122的移动可以基于由通过导线线圈110感应的磁场的存在与否。例如,响应于开关电源112向导线线圈110提供电流,感应的磁场作用在载体子组件126上并使得载体子组件126和与其联接的可移动触头124沿着致动轴线128朝向固定触头108、109移动。响应于开关电源112停止电流,电枢组件122可以由于偏压力(例如重力和/或弹簧力)可以轴向地返回起始位置。替代地,由线圈110感应的磁场可以迫使电枢组件122在远离固定触头108、109的方向上运动,这使可移动触头124从固定触头108、109断开。

载体子组件126包括支撑杆134、柱塞132、接触弹簧130和阻尼器138。支撑杆134在支撑杆134的第一端142和相对的第二端144之间伸长。支撑杆134在第一端142处或附近联接到可移动触头124。例如,第一端142可以延伸穿过可移动触头124中的开口212,开口212从配合侧202延伸到安装侧204。第一端142可以经由接合可移动触头124的配合侧202的夹子210联接到可移动触头124。在替代实施例中,支撑杆134的第一端142可以包括闩锁在可移动触头124上的可偏转的叉,来替代使用夹子210。支撑杆134在第二端144处或附近联接到柱塞132。例如,第二端144可以延伸到柱塞132的通道136中,以经由夹子214将支撑杆134固定到柱塞132。替代地,支撑杆134可以经由过盈配合、一个或多个可偏转的闩锁特征、粘合剂和/或诸如此类固定至柱塞132。柱塞132牢固地固定至支撑杆134。可移动触头124可以可移动地联接至支撑杆134,使得可移动触头124能够朝向第二端144相对于支撑杆134轴向地移动。可移动触头124和柱塞132沿着支撑杆134的长度彼此间隔开。

壳体106包括位于可移动触头124和导线线圈110之间的分隔壁156。壳体106在所示的实施例中是限定内部室174的容器。分隔壁156将室174分段成接触区域120和电磁区域116。固定触头108、109和可移动触头124至少部分地位于接触区域120内。例如,固定触头108、109从壳体106的室174突出出来以电连接到导电元件105。导线线圈110设置在电磁区域116内。

电枢组件122延伸到接触区域120和电磁区域116两者中。例如,分隔壁156限定孔径150,其从分隔壁156的顶侧158延伸穿过分隔壁156的底侧160。如本文所使用的,诸如“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”和“下”的相对或空间术语仅用于区分所引用的元件,并且不一定需要在机电开关101的周围环境中的特定的位置或取向。支撑杆134延伸穿过孔径150。可移动触头124和柱塞132沿着分隔壁156的相对侧定位。可移动触头124位于接触区域120内,且柱塞132位于电磁区域116内。电枢组件122沿着致动轴线128相对于分隔壁156移动。

电磁区域116内的柱塞132被导线线圈110周向地围绕。柱塞132可以由铁磁材料形成。例如,柱塞132可以由铁、镍、钴和/或含有铁、镍和钴中的一种或多种的合金形成。柱塞132具有磁性,其允许在存在由导线线圈110感应的磁场的情况下平移柱塞132。柱塞132的运动使得整个电枢组件122沿着致动轴线128移动。

接触弹簧130围绕支撑杆134。接触弹簧130在可移动触头124和分隔壁156之间位于接触区域120内。在所示的实施例中,接触弹簧130是线圈弹簧。接触弹簧130可以压缩在可移动触头124和分隔壁156之间以迫使可移动触头124与夹子210持续接合。接触弹簧130可以直接或间接地接合可移动触头124的安装侧204,且可以直接或间接地接合分隔壁156的顶侧158。在所示的实施例中,接触弹簧130直接接合分隔壁156的顶侧158并且经由阻尼器138间接地接合可移动触头124的安装侧204。阻尼器138被夹在接触弹簧130和可移动触头124之间。如本文更详细地描述的,当机电开关101处于图2所示的闭合状态时,阻尼器138吸收和/或消散可移动触头124和/或接触弹簧130的振动和振荡,以消除或至少抑制可听的噪声的产生。

图2是机电开关101处于闭合状态的图1的电力电路100的示意图,其中可移动触头124接合固定触头108、109。闭合状态通过以下方式实现:电枢组件122沿着致动轴线128朝向固定触头108、109从图1所示的位置移动。

可移动触头124导电地联接至固定触头108、109两者。可移动触头124在固定触头108、109之间提供闭合的电路路径。例如,允许电流通过形成导电桥的可移动触头124在固定触头108、109之间流动。在所示的实施例中,在机电开关101的闭合状态下,来自系统电源102的电流通过触头108、124、109传递到电气负载104以为负载104供电。响应于电枢组件122远离固定触头108、109移动,机电开关101可以转换到图1所示的打开状态,使得可移动触头124脱离固定触头108。该脱离断开电路并停止系统电源102和电气负载104之间的电流的流动。

尽管两个固定触头108、109和一个可移动触头124在图1和图2中使出,应当认识到,机电开关101在其他实施例中可以具有不同数量的固定触头和/或不同数量的可移动触头。另外,在其他实施例中,机电开关101可以具有固定触头和可移动触头的不同配置。例如,单个可移动触头可以永久地固定至第一固定触头,且可以配置为相对于第二固定触头移动,以便在第一固定触头和第二固定触头之间闭合和打开电路。

图3是图1所示的处于打开状态的机电开关101的一部分的放大图。可移动触头124的配合侧202包括第一接触区206和第二接触区208。第一接触区206与第一固定触头108对准,且第二接触区208与第二固定触头109对准。在所示的实施例中,第一接触区206设置在第一固定触头108下面,且第二接触区208设置在第二固定触头109下面。为了实现图2所示的闭合状态,电枢组件122沿着致动轴线128移动,直到第一接触区206接合第一固定触头108且第二接触区208接合第二固定触头109。第一接触区206和第二接触区208沿着可移动触头124的宽度彼此间隔开。支撑杆134可以在第一接触区206和第二接触区208之间联接到可移动触头124。例如,接收支撑杆134的开口212可以位于第一接触区206和第二接触区208之间。

接触弹簧130配置为控制可移动触头124和分隔壁156之间的间隔。例如,接触弹簧130可以迫使可移动触头124持续接合在夹子210与可移动触头124的配合侧202之间。接触弹簧130被阻尼器138接合。接触弹簧130在弹簧130的接触端220和弹簧130的结构端222之间延伸。接触端220在可移动触头124处或附近,且结构端222在分隔壁156的顶侧158处或附近。在所示的实施例中,接触弹簧130是螺旋的线圈弹簧,其在可移动触头124和分隔桥156之间围绕支撑杆134的一段。

阻尼器138具有第一侧224和与第一侧224相对的第二侧226。在所示的实施例中,阻尼器138设置在接触弹簧130和可移动触头124之间。例如,阻尼器138的第一侧224接合接触弹簧130的接触端220,且第二侧226接合可移动触头124的安装侧204。阻尼器138被夹在接触弹簧130和可移动触头124之间。由于弹簧130和可移动触头124施加在阻尼器138上的力,阻尼器138可以至少部分地压缩或变形。阻尼器138吸收和/或消散弹簧130和/或可移动触头124的振动和振荡。在所示的实施例中,阻尼器138周向地围绕支撑杆134。

在所示的实施例中,接触弹簧130的结构端222接合分隔壁156,且接触端220经由阻尼器138间接地接合可移动触头124。

图4是根据实施例的机电开关101的阻尼器138的透视图。阻尼器138是O形环,使得阻尼器138具有限定中心腔232的环形本体230。阻尼器138可以装载到支撑杆134(如图3所示)上,使得支撑杆134延伸穿过中心腔232。环形本体230可以具有圆形截面形状(例如,像甜甜圈),如图4所示。阻尼器138可以配置为当安装在机电开关101中时压缩和/或变形以采取展平状态。例如,阻尼器138可以处于图3所示的展平状态。在替代实施例中,当处于压缩状态时,阻尼器138的本体230可以包括一个或多个平坦表面(例如,沿着其第一侧224和第二侧226的平坦表面)和平坦表面之间的弯曲表面。

阻尼器138可以包括一种或多种弹性材料。例如,阻尼器138可以包括热塑性弹性体、天然橡胶、合成橡胶、硅酮等。在非限制性示例中,弹性材料可以是或包括全氟醚橡胶(FFKM)。弹性材料为阻尼器138提供可压缩和/或可变形特性,这允许阻尼器138减少接触弹簧130和/或可移动触头124的振动和/或振荡。

图5是根据替代实施例的处于打开状态的机电开关101的一部分的放大图。所示的实施例与图3所示的实施例的不同之处在于,接触弹簧130和阻尼器138在可移动触头124和分隔壁156之间的布置。在图5中,阻尼器138夹在接触弹簧130和分隔壁156之间。阻尼器138的第一侧224接合接触弹簧130的结构端222,且阻尼器138的第二侧226接合分隔壁156。阻尼器138可以吸收接触弹簧130的振动和/或振荡。阻尼器138与可移动触头124间隔开。接触弹簧130的接触端220可以接合可移动触头124的安装侧204。可选地,图5所示的阻尼器138可以在尺寸和/或形状上类似于图3和图4所示的阻尼器138。

在另一替代实施例中,机电开关101可以具有多个阻尼器,包括图3所示的位置处的第一阻尼器130和图5所示的位置处的第二阻尼器130。

图6是根据替代实施例的机电开关101的阻尼器138的截面透视图。在所示的实施例中,在所示的实施例中,阻尼器138包括凸出超出第一侧224的内唇缘302和外唇缘304。内唇缘302和外唇缘304沿着环形的本体230周向地延伸。外唇缘304位于阻尼器138的周边处。内唇缘302与外唇缘304径向地间隔开以在其之间限定径向间隙306。在实施例中,接触弹簧130的端部段(如图5所示)接收在径向间隙306中并接合内唇缘302与外唇缘304中的至少一个。例如,根据图5所示的布置,外唇缘304可以接合和围绕接触弹簧130的结构端222,或根据图3所示的布置,外唇缘304可以接合和围绕接触弹簧130的接触端220。唇缘302、304可以使得阻尼器138能够固定在接触弹簧130上,且可以增强接触弹簧130和/或可移动触头124的振动和振荡。

阻尼器138的第二侧226可以没有唇缘且可以类似于图4所示的第二侧226。尽管阻尼器138在所示的实施例中包括内唇缘302和外唇缘304,在替代实施例中,阻尼器138可以仅具有外唇缘304或仅具有内唇缘302而不是两者。

图7是根据另一替代实施例的处于打开状态的机电开关101的一部分的放大图。图8是根据图7所示的实施例的机电开关101的阻尼器138的透视图。阻尼器138在图7和图8中是中空管310或套管。中空管310周向地围绕支撑杆134和接触弹簧130两者。中空管310在可移动触头124和分隔壁156之间沿着接触弹簧130的至少一段围绕接触弹簧130。在中空管310延伸接触弹簧130的整个长度的实施例中,中空管310的第一端312和第二端314可以分别接合可移动触头124和分隔壁156。替代地,端部312、314中的一者或两者可以与可移动触头124和/或分隔壁156间隔开。中空管310沿着接触弹簧130的长度衰减振动和/或振荡。

相关技术
  • 具有可移动触头和阻尼器的机电开关
  • 具有如母线隔离开关和接地隔离开关的两个断路器且包括断路器的可移动触头共用的致动器装置的电开关器具
技术分类

06120112157874