继电器及用电装置
文献发布时间:2024-04-18 19:48:15
技术领域
本申请实施例涉及开关技术领域,尤其涉及一种继电器及用电装置。
背景技术
干簧管又称舌簧管、磁簧开关,是一种磁敏的特殊开关,通常作为干簧继电器和接近开关的主要部件应用在电路中,具有体积轻、重量小、响应速度快和寿命长等优点。
干簧管通常由簧片和玻璃管组成,根据簧片个数,干簧管可以分为双簧片干簧管和三簧片干簧管。在一些应用场景下,多个双簧片干簧管或三簧片干簧管可以组成继电器开关,以控制多条线路。
但考虑到一个仪器或设备的完整电路较为复杂,多为混联电路,虽然可以通过双簧片干簧管和/或三簧片干簧管组成的多个继电器满足电路需求,但多个继电器很难同时切换电路的通断状态,多个电路在切换通断状态时,由于继电器之间的时间延迟产生的时间差会影响切换效果。
发明内容
鉴于上述问题,本申请实施例提供了一种继电器及用电装置,可以同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。
根据本申请实施例的第一方面,提供了一种继电器,包括线圈和控制组件;线圈具有容纳腔;控制组件放置在容纳腔中,控制组件包括多个并排设置的干簧管和磁体;干簧管包括管体和设于管体内的两个簧片,两个簧片各有一端位于管体外部,另一端位于管体内部,且簧片位于管体内部的一端被配置为触点;磁体沿多个干簧管的排列方向设于多个干簧管的一侧,或者,磁体设于任意两个相邻的干簧管之间,磁体用于使与之相邻的干簧管的两个触点呈常闭状态,且与磁体不相邻的干簧管的两个触点呈常开状态。
采用上述方案,可以通过磁体改变双簧片干簧管的触点初始状态,得到在磁体作用下的常闭干簧管,和不经磁体作用的常开干簧管一起灵活组合成多种类型的继电器,使继电器适用于更多的应用场景,由于常闭干簧管和常开干簧管均放置在同一线圈的容纳腔中,因此可以保证多个干簧管之间可以同步切换触点的通断状态,实现电路通断的切换无延时,从而同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。此外,在同样的管体内,双簧片干簧管中有两个触点,相比于有三个触点的三簧片干簧管,具有更好的耐压和绝缘性能,从而使得由常闭干簧管和常开干簧管组成的继电器可以适用于高压场合。
在一些实施例中,簧片位于管体外部的一端具有弯折部,以减少控制组件的占用空间。
采用上述方案,可以在簧片的磁力不变的情况下缩小干簧管在长度方向上的占用空间,进而缩小继电器的体积。
在一些实施例中,控制组件还包括位于相邻两个干簧管之间的定位块,定位块具有与干簧管的外壁相吻合的定位面,用于定位干簧管。
采用上述方案,以定位块上的定位面为基准安装干簧管,可以确保将干簧管快速安装至正确的位置,提高继电器的组装效率,且定位块隔开相邻的两个干簧管,防止多个干簧管在使用过程中由于安装松动或晃动而互相靠近导致相邻的干簧管之间发生电流干涉,确保继电器的用电安全。
在一些实施例中,定位块具有定位腔,磁体放置在定位腔中。
采用上述方案,可以进一步限定干簧管与磁体之间的位置关系,使与磁体相邻的干簧管的触点处于常闭状态,并可防止磁体晃动或移位,进一步确保磁体对干簧管的作用效果。
在一些实施例中,磁体在与之相邻的干簧管上的正投影与触点至少部分重合。
采用上述方案,磁体与触点之间的距离较近,可以使触点位于磁体产生的磁场中,且处于磁场中磁场力较强的位置,以防止磁场力较小而使触点之间无法闭合或在闭合状态下的两个触点之间的吸力较小而容易分开,并由此导致继电器所在电路的开闭状态不稳定的问题。
在一些实施例中,干簧管包括转换组干簧管,转换组干簧管包括一个触点呈常闭状态的第一干簧管和一个触点呈常开状态的第二干簧管,第一干簧管和第二干簧管相邻,第一干簧管和第二干簧管在第一端的簧片的位于管体外部的一端相向弯折。
采用上述方案,通过第一干簧管和第二干簧管组成转换组干簧管,使得一个转换组干簧管可以应用于并联电路中,并通过一个第一干簧管和一个第二干簧管分别控制并联电路中的两条支路,使得两条并联支路可以同时转换至不同的通断状态;将第一干簧管和第二干簧管的位于第一端的簧片的位于管体外部的部分相向弯折,可以方便外部线路同时与第一干簧管和第二干簧管的簧片连接,以实现并联电路中两条支路的合并,方便了继电器的使用。
在一些实施例中,继电器还包括壳体,壳体具有内腔,线圈放置在内腔中,壳体的壳壁上设置有接线孔,外接电路通过接线孔与干簧管的簧片电连接。
采用上述方案,可以使外接电路通过接线孔与位于内腔中的簧片电连接,从而得到完整的回路。
在一些实施例中,继电器还包括绝缘隔板,绝缘隔板设置在内腔中,且位于相邻两个干簧管之间。
采用上述方案,将相邻干簧管的位于管体外部的簧片隔开,防止高压时发生击穿。
在一些实施例中,绝缘隔板避开接线孔设置,且绝缘隔板靠近线圈的一端抵在线圈架上。
采用上述方案,可以通过抵接将线圈架的两端夹在绝缘隔板之间,在对线圈架定位的同时还可以稳定线圈架,避免线圈架晃动影响电路连接,并使线圈架中相邻的干簧管的簧片始终位于绝缘隔板两侧,保证相邻簧片之间的绝缘效果。
根据本申请实施例的第二方面,提供了一种用电装置,包括电源、开关和如上述第一方面中任一项的继电器。其中,电源与线圈电连接,向线圈供电,以产生与磁体产生的磁场方向相反的磁场。开关控制电源是否向线圈供电。
采用上述方案,利用线圈在通电时产生磁场的原理,通过开关控制电源向继电器中的线圈供电,当线圈中通电时,控制线圈产生外加磁场,使得位于线圈的容纳腔中的干簧管的触点在外加磁场的影响下改变闭合状态,从而控制继电器中干簧管的通断状态,以实现通过一个开关控制与干簧管电连接的多路电路的通断。
在一些实施例中,用电装置还包括至少两条并联的支路,继电器的一个常开式干簧管和一个常闭式干簧管分别位于不同的支路上以组成转换电路。
采用上述方案,可以使常开式干簧管和常闭式干簧管所在的两条支路并联,并在切换干簧管的触点的闭合状态时,使并联的两条支路中的通断状态同时切换,从而使得两条支路中始终有一条处于导通状态,且在该支路导通时确保另一条支路断开,实现多条支路通断状态的转换,并可避免转换出现延时。适用于至少两条支路的通断状态不可相同的情况,例如信号指示。
本申请实施例提供的继电器及用电装置,通过磁体改变双簧片干簧管的触点初始状态,得到在磁体作用下的常闭干簧管,和不经磁体作用的常开干簧管一起灵活组合成多种不同类型的继电器,使继电器适用于更多的应用场景,由于常闭干簧管和常开干簧管均放置在同一线圈的容纳腔中,因此可以保证多个干簧管之间可以同步切换触点的通断状态,实现电路通断的切换无延时,从而同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。此外,在同样的管体内,双簧片干簧管中有两个触点,相比于有三个触点的三簧片干簧管,具有更好的耐压和绝缘负载等性能,从而使得由常闭干簧管和常开干簧管组成的继电器可以适用于高压场合。
上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请实施例提供的一种双簧片干簧管的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种三簧片干簧管的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种继电器的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的一种继电器的俯视结构示意图。
图5是本申请实施例提供的对应图4的剖视结构示意图。
图6是本申请实施例提供的一种不与磁体相邻的干簧管的支路示意图。
图7是本申请实施例提供的一种与磁体相邻的干簧管的支路示意图。
图8是本申请实施例提供的一种外加磁场下的与磁体相邻的干簧管的支路示意图。
图9是本申请实施例提供的继电器的一种应用场景示意图。
图10是本申请实施例提供的一种控制组件的结构示意图。
图11是本申请实施例提供的一种定位块的结构示意图。
图12是本申请实施例提供的另一种继电器的结构示意图。
图13是本申请实施例提供的另一种继电器的俯视结构示意图。
图14是本申请实施例提供的对应图14的剖视结构示意图。
附图标记:
1、双簧片干簧管;2、三簧片干簧管;
3、继电器;30、线圈;301、容纳腔;302、线圈架;303、导线;
31、控制组件;311、干簧管;3111、第一干簧管;3112、第二干簧管;
3110、转换组干簧管;312、管体;313、簧片;3131、弯折部;314、触点;
32、磁体;33、定位块;331、定位腔;
34、壳体;341、内腔;342、接线孔;35、绝缘隔板;36、引脚。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本申请的继电器及用电装置的具体结构进行限定。例如,在本申请的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,诸如x方向、y方向以及z方向等用于说明本实施例的继电器及用电装置的各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的,且尽管当继电器及用电装置的各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的,但是当这些位置改变时,这些方向应有不同的解释,以对应所述改变。
此外,本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序,可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组)。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接,例如,物理上的连接可以是固定连接,例如通过固定件固定连接,例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接;物理上的连接也可以是可拆卸连接,例如相互卡接或卡合连接;物理上的连接也可以是一体地连接,例如,焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接,还可以是指电连接或信号连接,例如,可以是直接相连,即物理连接,也可以通过中间至少一个元件间接相连,只要达到电路相通即可,还可以是两个元件内部的连通;信号连接除了可以通过电路进行信号连接外,也可以是指通过媒体介质进行信号连接,例如,无线电波。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
干簧管又称舌簧管、磁簧开关,是一种磁敏的特殊开关,通常作为干簧继电器和接近开关的主要部件应用在电路中,具有体积轻、重量小、响应速度快和寿命长等优点。
干簧管通常由簧片和玻璃管组成,簧片的一端在玻璃管内部,另一端在玻璃管外部,玻璃管内填充有惰性气体。在使用时,通过外加磁场控制位于玻璃管内部的簧片的开合,从而实现干簧管所在电路的导通和关断。
根据簧片个数,干簧管可以分为双簧片干簧管1和三簧片干簧管2。图1是本申请实施例提供的一种双簧片干簧管1的结构示意图,如图1所示,双簧片干簧管1具有两个簧片,双簧片干簧管1中,位于玻璃管内的两个簧片处于常开状态,当施加外加磁场时,两个簧片被磁化,位于玻璃管内的两个簧片磁化后互相靠近的一端的磁极相反,异极相吸,从而导通电路,起到控制电路开关的作用。
图2为本申请实施例提供的一种三簧片干簧管2的结构示意图。如图2所示,三簧片干簧管2具有三个簧片,分别为位于玻璃管一端的一个常开簧片(图2中左下)和一个常闭簧片(图2中左上),以及位于玻璃管另一端的一个切换簧片(图2中右),未施加磁场力时,常闭簧片和切换簧片接触,两者处于常闭状态,切换簧片与常开簧片不接触,两者处于常开状态,当施加外加磁场时,切换簧片变为与常开簧片接触而与常闭簧片不接触,从而使常开簧片所在电路断开而常闭簧片所在电路导通。
由此可知,双簧片干簧管1可以控制一条线路的开关,三簧片干簧管2可以控制两条线路的开关,并使该两条线路的开关同时切换到不同的开断状态。在一些应用场景下,多个双簧片干簧管1或三簧片干簧管2组成继电器开关,以控制多条线路。但默认状态为常开的双簧片干簧管1适用于初始状态为断路的线路,三簧片干簧管2也只适用于两路开关状态不同的线路,而在一个仪器或设备的全部电路中,有更多种使用场景需求。例如,一些场合中,需要对多条电路的通断进行控制,其中包括一直通电、仅在特殊情况下需要断开的电路和通断状态互相不同的电路,且通断状态互相不同的电路需要同时切换通断状态,面对这种需求,可以通过多个由双簧片干簧管1或三簧片干簧管2组成的继电器连接电路来实现。例如,通过对常开的双簧片干簧管1一直通电来实现一直通电的电路需求,通过常闭的三簧片干簧管2的常开簧片和常闭簧片分别连接通断状态互相不同的电路来实现同时切换。但此种情况下,只能保证连接同一个三簧片干簧管2的两条支路可以实现同时切换,若有两条支路以上需要同时切换,例如一条常开的电路和两条常闭的电路需要同时切换时,无法通过三簧片干簧管2保证切换无延迟。此外,对于需要一直通电、仅在特殊情况下需要断开的电路,采用双簧片干簧管1来控制,需要在更多的时间里对双簧片干簧管1供电,浪费资源。进一步地,对于包含了以上两种电路的复杂混联电路,需要连接多个继电器,当电路中包括多个继电器时,很难控制多个继电器同步通断,即使通过复杂的控制电路控制时延,增加了人力物力等成本的同时也很难做到真正的同步。
因此,为了解决上述问题,本申请实施例提供了一种继电器,能够同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。
图3是本申请实施例提供的一种继电器的结构示意图,图4是本申请实施例提供的一种继电器的俯视结构示意图,图5是本申请实施例提供的对应图4的剖视结构示意图,如图3、图4和图5所示,本申请实施例提供的继电器3包括线圈30和控制组件31。其中,线圈30具有容纳腔301,控制组件31放置在容纳腔301中,控制组件31包括多个并排设置的干簧管311和磁体32。干簧管311包括管体312和设于管体312内的两个簧片313,两个簧片313各有一端位于管体312外部,另一端位于管体312内部,且簧片313位于管体312内部的一端被配置为触点314。磁体32沿多个干簧管311的排列方向设于多个干簧管311的一侧,或者,磁体32设于任意两个相邻的干簧管311之间,磁体32用于使与之相邻的干簧管311的两个触点314呈常闭状态,且与磁体32不相邻的干簧管311的两个触点314呈常开状态。
可选地,磁体32可以是任意能够产生磁场的物质或材料,例如磁铁、磁钢等永磁体。磁体32的两端为不同的极性,磁体32附近形成磁场,若磁场内存在有磁性的物体或易被磁化的物体,磁体32的磁场可以使有磁性的物体在异极相吸的规律下产生移动,或使易被磁化的物体的磁极与磁场的极性方向保持一致。
图6是本申请实施例提供的一种不与磁体32相邻的干簧管311的支路示意图,如所示,干簧管311的簧片313在不受磁场的影响时为断开状态,此时的簧片313无磁性或磁性较弱。两个簧片313均有一部分位于干簧管311的管体312内,另一部分位于管体312外,位于管体312外的簧片313部分与外接电路电连接,例如,位于管体312两端的簧片313与灯L0电连接。
图7是本申请实施例提供的一种与磁体32相邻的干簧管311的支路示意图,如图7所示,磁体32的一端为S极,另一端为N极,当磁体32靠近干簧管311的管体312设置,簧片313受到磁体32的磁场的影响,被磁化为一端S极,一端N极。由于两个簧片313处于同一磁场中,因此位于同一方向上的簧片313端点处被磁化为相同的极性。而两个簧片313互相靠近的簧片313端点,也即,两个簧片313互相靠近的触点314呈相反的极性,根据异极相吸原则,两个触点314吸合,从而使干簧管311的初始状态为常闭,使得干簧管311所串联的外接电路呈导通状态,例如,点亮灯L0。
因此,在磁体32的作用下,干簧管311的簧片313由断开状态变为吸合状态。考虑到决定两个簧片313断开或吸合的部位为触点314,因此,在管体312的长度方向上,如图5中的x方向,磁体32靠近簧片313的触点314设置,以确保磁体32产生的磁场可以最大程度的影响触点314,从而使两个触点314的极性相反进而吸合。
通过在干簧管311旁放置磁体32,可将触点314常开的干簧管311变为触点314常闭的干簧管311,从而改变干簧管311在未受到外加磁场力的作用时的闭合状态。在生产继电器3时,根据所需的继电器3的类型确定控制组件31中干簧管311的个数、类型,从而确定磁体32的放置方案。
不同的继电器3类型适用于不同的使用场景,当受到与磁体32的磁场方向相反的外加磁场力时,磁体32对簧片313的磁化被抵消,使常闭干簧管的触点314恢复常开状态,而常开干簧管在外加磁场力的作用下触点314变为常闭状态。
图8是本申请实施例提供的一种外加磁场下的与磁体32相邻的干簧管311的支路示意图,如图8所示,施加一个与磁体32的磁场力的方向相反的外加磁场,例如对线圈30通电使其产生电磁场,并使其作用于干簧管311,可以抵消磁体32对干簧管311的磁化作用,使干簧管311的簧片313恢复无磁性或磁性较弱状态,从而断开簧片313的接触,使常闭干簧管的触点314恢复常开状态。因此,在使用时,通过控制继电器3中的线圈30通电,使位于线圈30的容纳腔301中的控制组件31受到外加磁场力的作用,从而改变干簧管311中触点314的开合状态,控制回路的通断。
根据需求改变干簧管311的个数和磁体32的位置,即可得到不同功能的继电器3。示例性的,假设继电器3中有4个并列放置且间隔分布的干簧管311,沿干簧管311的排列方向上,将4个干簧管311分别称之为干簧管一、干簧管二、干簧管三和干簧管四,则磁体32可以放置在多个并排设置的干簧管311的排列方向的一侧,例如,将磁体32放置在干簧管一的管体312的外侧,由于磁体32与干簧管一相距较近,因此干簧管一所在处的磁场强度较大,干簧管一能够被磁化而产生较强的磁力,从而使干簧管一的两个触点314之间相互吸合呈常闭状态,而干簧管二、干簧管三和干簧管四则与磁体之间相距较远,因此其所在位置的磁场强度较小,干簧管二、干簧管三和干簧管四难以被磁化或者磁化产生的磁性较弱,不足以使两个触点314达到稳定吸合状态,因此,干簧管二、干簧管三和干簧管四均处于常开状态,从而可以得到初始状态为“一闭三开”的继电器3,在线圈30的线路接通而产生磁场时,继电器的四个干簧管又切换到“一开三闭”的状态。这种情况下,干簧管一和干簧管二、三、四所在的电路始终保持互为切换状态,即4个干簧管311始终在“一闭三开”和“一开三闭”之间切换。也可以将磁体32放置在任意两个相邻的干簧管311之间,例如,如图5所示,沿干簧管311排列的方向上,磁体32放置在中间两个干簧管311之间(即干簧管二和干簧管三之间),由于磁体32靠近干簧管二和干簧管三设置,因此磁体32产生的磁场将干簧管二和干簧管三的簧片313磁化,使干簧管二和干簧管三的触点314互为相反的极性,从而使两个触点314相吸,导通电路,得到初始状态下两开两闭的继电器3,其中,两开是指干簧管一和干簧管四的触点314为断开状态,两闭是指干簧管二和干簧管三的触点314为闭合状态,当线圈30的电路导通时,继电器又切换到干簧管二和干簧管三的触点314为为断开状态,干簧管一和干簧管四的触点314为闭合状态,且干簧管一、四和干簧管二、三所在的电路始终保持互为切换状态。
以此类推,当需要初始状态下多路闭合的继电器3时,可以将磁体32放置在两个干簧管311之间,保证每个干簧管311至少有一侧存在磁体32。当需要初始状态下一闭多开的继电器3时,只需在沿干簧管311的排列方向上的一侧的干簧管311的外侧放置一个磁体32,使继电器3的初始状态中仅有一个干簧管311为闭合状态即可。因此可知,假设继电器3一共包括M+N个干簧管,当需要M开N闭的继电器3时,可以在N个干簧管311的管体312旁设置磁体32,确保有且仅有N个干簧管311的初始状态为闭合,而另外M个继电器的初始状态为断开,当线圈30通电时,M个初始状态为断开的干簧管切换为闭合状态,同时,N个初始状态为闭合的干簧管切换为断开状态,保证M个干簧管311和N个干簧管311所在电路的通断呈可同时切换状态。
具体的,以未靠近磁体32的常开干簧管和靠近磁体32的常闭干簧管为基础,灵活组合,可以得到多种类型的继电器3,适用于不同的场景需求。下面以每个干簧管均与一个灯串联于同一电路为例,对包含转换功能的继电器3及其应用场景进行描述。
图9是本申请实施例提供的继电器3的一种应用场景示意图,如图9所示,继电器3中包括四个干簧管311,其中包括两个常开干簧管和两个常闭干簧管,具体的,支路H1上常开干簧管与灯L1串联,支路H2上常闭干簧管与灯L2串联,支路H1和支路H2分别与不同的电源串联,支路H3上常闭干簧管与灯L3串联,支路H4上常开干簧管与灯L4串联,支路H3和支路H4为连接于同一电源的两条并联电路。继电器3的线圈30在未通电情况下,即,控制组件31未受到线圈30的磁场力的作用时,灯L1为熄灭状态,灯L2为点亮状态,灯L3为点亮状态,灯L4为熄灭状态。
根据图9可以看出,继电器3中的常闭干簧管和常开干簧管,由于位于同一线圈30的容纳腔301中,因此,在继电器3的线圈30通电时,同时切换开闭状态,实现多个回路的通断,且该切换功能既可以适用于两路不相关的串联电路,也可以适用于两路分流的并联电路。而传统的实现切换功能的三簧片继电器3,仅适用于两路分流的并联电路。因此,本申请实施例提供的继电器3所提供的切换功能的应用场景更丰富。并且,由于三簧片干簧管2和双簧片干簧管1的结构不同,所以三簧片干簧管2的耐压性能和电绝缘性能均弱于双簧片干簧管1,而本申请实施例提供的继电器3以双簧片干簧管1作为控制开关的基础零件,提高了继电器3的耐压性能和电绝缘性能,使之适用于电压更高、安全系数要求更高的场景,这是现有技术中的三簧片干簧管2所不能做到的,并进一步丰富了继电器3的应用场景。
按照磁体32的放置方案对磁体32和干簧管311进行排布,得到符合需求的继电器3。在使用时,通过控制外加磁场来再次改变继电器3中各个干簧管311的触点314的开闭,从而控制外接电路的开闭。例如,外加磁场可以是电磁场。具体的,导线303绕制在线圈架302上形成线圈30,对线圈30通电可以产生与磁体32的磁场方向相反的磁场,例如图8所示,通过外加磁场可以磁化管体312旁未设置磁体32的干簧管311中的簧片313,使触点314闭合,或抵消管体312旁设置磁体32所产生的磁场,减弱或消去干簧管311中的簧片313的磁性,使触点314断开。通过线圈30产生的外加磁场控制干簧管311中簧片313的开合,以此控制与干簧管311的簧片313连接的电路的通断,实现继电器3的开关功能。
可选地,多个干簧管311之间间隔分布,每两个干簧管311之间的间隔仅可以放置一个磁体32,以节约控制组件31的占用空间,缩小继电器3的结构。
需要说明的是,当干簧管311的两侧均有磁体32时,线圈30所产生的外加磁场的磁场力要相应的增强为两个磁体32在该干簧管311所在位置的磁场力之和。例如,干簧管311的两侧设置有磁体一和磁体二,干簧管311的触点314在磁体一和磁体二的磁场的磁化作用下闭合,线圈30通过增加电流使产生的外加磁场力等于磁体一和磁体二在该干簧管311所在位置的磁场力之和,从而可以抵消磁体一和磁体二的磁场力,使触点314断开,完成从闭合到断开的转换。
本申请实施例提供的继电器3,通过磁体32改变双簧片干簧管1的触点314初始状态,得到在磁体32作用下的常闭干簧管,和不经磁体32作用的常开干簧管一起灵活组合成多种类型的继电器3,使继电器3适用于更多的应用场景,由于常闭干簧管和常开干簧管均放置在同一线圈30的容纳腔301中,因此可以保证多个干簧管311之间可以同步切换触点314的通断状态,实现电路通断的切换无延时,从而同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。此外,在同样的管体312内,双簧片干簧管1中有两个触点314,相比于有三个触点314的三簧片干簧管2,具有更好的耐压和绝缘性能,从而使得由常闭干簧管和常开干簧管组成的继电器3可以适用于高压场合。
如图3、图4和图5所示,在一些实施例中,簧片313位于管体312外部的一端具有弯折部3131,以减少控制组件31的占用空间。
通常情况下,干簧管311的簧片313呈直线型,部分簧片313露出管体312,以连接电路。一方面,考虑到位于干簧管311外部的两端的簧片313结构较长,使得控制组件31的结构较大,导致继电器3的结构较大,并且,在继电器3中,位于干簧管311外部两端的簧片313所占据的空间仅用于放置簧片313,空出的空间较多,因此,将簧片313位于管体312外部的一端弯折,形成弯折部3131,可以缩小控制组件31在管体312长度方向上的占用空间,进而缩小继电器3的体积。
另一方面,干簧管311的簧片313的体积越大磁力越大,若位于管体312外部两端的簧片313不采取弯曲为弯折部3131的结构,而是剪短簧片313,则会导致簧片313的磁力减小,此时需要的外加磁场力增大。而线圈30有功率限制,增加匝数会增大线圈30的体积,导致控制组件31的结构变大,若提高电流,电阻会变小,功率不变,导致漆包线变粗,线圈30体积变大,控制组件31的结构变大。因此,选择弯曲簧片313形成弯折部3131可以在保留簧片313的磁力的同时缩小簧片313的占据空间,进而缩小继电器3的体积。
示例性的,如图4和图5所示,干簧管311两端的位于管体312外部的簧片313,可以转过180度向管体312的方向弯折,使簧片313在弯折部3131处折叠,从而减去约一半的位于管体312外部的簧片313所占用的空间。相邻的干簧管311之间的簧片313经弯折后不互相触碰,防止电路上的干涉。
本申请实施例提供的继电器3,通过弯折位于管体312外部的簧片313,可以在簧片313的磁力不变的情况下缩小干簧管311在管体312的长度方向上的占用空间,进而缩小继电器3的体积。
如图5所示,在一些实施例中,控制组件31还包括位于相邻两个干簧管311之间的定位块33,定位块33具有与干簧管311的外壁相吻合的定位面,用于定位干簧管311。
图10是本申请实施例提供的一种控制组件31的结构示意图,如图10所示,干簧管311的外壁的横截面为圆形,则定位块33与管体312接触的定位面的形状为与干簧管311的管体312的外壁的形状相吻合的形状,例如圆弧面或V形面,定位面与干簧管311贴合或在两处位置相切,以限定干簧管311的位置,从而防止定位块33与管体312之间产生相对位移。
图11是本申请实施例提供的一种定位块33的结构示意图,结合图10和图11可以看出,定位块33的定位面与干簧管311的外壁的形状相吻合,将定位块33放置在两个干簧管311之间时,干簧管311的外壁和定位块33的定位面互相贴合,从而定位干簧管311沿多个干簧管311排列方向上的位置,以确保相邻的干簧管311之间的距离为预设距离。其中,预设距离符合GB14048.1《低压开关设备和控制设备》中对爬电距离的要求。
本申请实施例提供的继电器3,通过在相邻两个定位块33之间设置定位块33,可以以定位块33上的定位面为基准安装干簧管311,从而确保将干簧管311快速的安装至正确的位置,提高继电器3的组装效率,且定位块33隔开相邻的两个干簧管311,防止多个干簧管311在使用过程中由于安装松动或晃动而互相靠近导致相邻的干簧管311之间发生电流干涉,确保继电器3的用电安全。
如图10和图11所示,在一些实施例中,当相邻两个干簧管311之间放置磁体32时,定位块33具有定位腔331,磁体32放置在定位腔331中。
定位腔331位于定位块33中,定位块33的位置位于相邻干簧管311之间且位置固定,因此定位腔331与相邻干簧管311之间的位置固定,将磁体32放置在定位腔331中,可以对磁体32的位置进行定位,以确保磁体32产生的磁场可以对与磁体相邻的干簧管的触点314产生影响。
可选地,如图11所示,在长度方向上,定位腔331位于定位块33的中间位置,定位腔331至少一端或一面贯穿定位块33表面,以使得磁体32可从定位块33的一面放入定位腔331中,以将磁体32固定在定位块33内。可选地,定位腔331另有至少一端或一面封闭设置,以承托放入定位腔331中的磁体32,上述定位腔331的结构使得磁体32可以被方便地放入或拿出,从而更灵活的改变常闭式干簧管的的数量和位置,以灵活调整继电器3的类型。
可选地,沿干簧管311的管体312的方向上,定位块33的长度与线圈架302的长度一致,从而在装配时,通过使定位块33的两端与线圈架302的两端的端面平齐,来确保定位块33、定位腔331及磁体32的位置,使得触点314位于磁体32周围的磁场强度较强的的位置,以确保磁体32产生的磁场可以影响触点314的开闭,结构简单且操作方便。
本申请实施例提供的继电器3,通过在定位块33中设置定位腔331,并将磁体32放置在定位腔331中,可以进一步限定干簧管311与磁体32之间的位置关系,使与磁体32相邻的干簧管311的触点314处于常闭状态,并可防止磁体32晃动或移位,进一步确保磁体32对干簧管311的作用效果。
需要说明的是,定位块33也可位于沿多个干簧管311排列方向的一侧,从而使放置在定位腔331中的磁体32的磁场只影响位于一侧的一个干簧管311的触点314。此外,相邻两个干簧管311之间不放置磁体32时,定位块33可以为实心结构,也可以为具有定位腔331的空心结构。
如图5所示,在一些实施例中,磁体32在与之相邻的干簧管311上的正投影与触点314至少部分重合。
具体的,正投影是指垂直于干簧管311长度方向上的投影,如在图5中的y方向上的投影。磁体32与触点314在干簧管311上的投影有部分重合,可以进一步保证触点314位于磁体32产生的磁场中,以确保磁体32触点314在磁场作用下闭合。
可选地,可通过设置定位腔331的位置及腔体大小对磁体32的位置进行定位。例如图5所示,触点314位于干簧管311的中间部位,定位腔331位于定位块33的中间部位,定位腔331的腔体大小与磁体32的大小一致,防止磁体32在定位腔331中移动,并可通过定位腔331对磁体32进行定位,从而保证磁体32产生的磁场可以磁化簧片313,使触点314闭合。
本申请实施例提供的继电器3,磁体32与触点314在管体312上的正投影具有部分重合,可以确保磁体32与触点314之间的距离较近,从而使触点314位于磁体32产生的磁场中磁场较强的位置,以防止磁场力较小而使触点314之间无法闭合或在闭合状态下的两个触点314之间的吸力较小而容易分开,并由此导致继电器3所在电路的开闭状态不稳定的问题。
如图5所示,在一些实施例中,干簧管311包括转换组干簧管3110,转换组干簧管3110包括一个触点314呈常闭状态的第一干簧管3111和一个触点314呈常开状态的第二干簧管3112,第一干簧管3111和第二干簧管3112相邻,第一干簧管3111和第二干簧管3112在第一端的簧片313的位于管体312外部的一端相向弯折。
具体的,根据磁体32和干簧管311的设置,将干簧管311分为触点314呈常闭状态的第一干簧管3111和触点314呈常开状态的第二干簧管3112两类,选择至少一个第一干簧管3111和至少一个第二干簧管3112可以组成转换组干簧管3110。继电器3通过位于干簧管311的管体312外部的簧片313与外接电路完成电连接,从而将干簧管311串联在外接电路中,以控制外接电路的通断。由此可知,当继电器3中有多个干簧管311并列放置时,意味着在使用时多个簧片313也并列放置,当簧片313之间距离较近,在外接电路通电时相邻的簧片313之间很容易互相干涉,而影响电路的串并联关系,甚至导致继电器3失效或损坏。
因此,对于位于管体312外部的簧片313,在弯折时需要特别注意簧片313之间要有一定的距离,以防不同回路之间发生干涉。此外,当转换组干簧管3110连接到的外接电路为并联回路的两个支路时,位于转换组干簧管3110的第一端的簧片313与外接电路的第一线路电连接,位于转换组干簧管3110的第二端的簧片313分别与外接电路的两条第二线路电连接,第一线路与两条第二线路均电连接,从而形成两个并联回路。与第一线路电连接的簧片313之间的距离不做要求,与第二线路电连接的簧片313之间的距离需要远于一定距离,以避免簧片313之间的电流互相干涉影响继电器3的使用。
不同的转换组干簧管3110中,第一端和第二端的方向可以相同,也可以不同。其中,第一端是指第一干簧管3111与第二干簧管3112连接同一线路的一端,例如图5中上方的转换组干簧管3110的左端,或图5中下方的转换组干簧管311的右端,第二端是指第一干簧管3111和第二干簧管3112连接不同线路的一端,例如图5中上方的转换组干簧管3110的右端,或图5中下方的转换组干簧管3110的左端。第一线路是指连接用电设备和第一干簧管3111的线路,例如图9中的H1,第二线路是指连接另一个用电设备和第二干簧管3112的线路,例如图9中的H2。
例如图5所示,沿y方向从上至下的第一个干簧管和第二个干簧管可以与并联的两个回路电连接,因此其位于x方向的左侧一端的簧片313相向弯折,距离较近,位于x方向的右侧一端的簧片313同向弯折,距离较远。因此,转换组干簧管3110在第一端的簧片313的位于管体312外部的一端相向弯折,可以使两个簧片313向互相靠近的方向弯折,方便将两个簧片313电连接至一处,使得外接电路可以通过该处与转换组干簧管3110的第一端的两个簧片313电连接,或将转换组干簧管3110的第一端的两个簧片313电连接,以在与外接电路电连接时只需与其中一个簧片313电连接,外接电路便可以与两个干簧管311导电,用户可以从外观区分转换组干簧管3110的两端的结构,方便接线,节省时间,提高接线效率。转换组干簧管3110在第二端的簧片313的位于管体312外部的一端同向弯折,使两个簧片313向相同的方向弯折,可以避免簧片313之间距离过近,导致不同支路的电流互相干涉,影响继电器3的功能。
此外,需要说明的是,采用双簧片干簧管1作为组成继电器3的基础零件,通过磁体32更改双簧片干簧管1的触点314的初始状态,以此组成的转换组干簧管3110,不仅能够实现多条电路的通断状态的转换,而且由于双簧片干簧管1比三簧片干簧管2的耐压和绝缘性能强,所以比现有技术中的三簧片干簧管2具有更好的绝缘性能、耐压性能。
可以理解的是,转换组干簧管3110至少包括一个第一干簧管3111和一个第二干簧管3112,当转换组干簧管3110包括多个第一干簧管3111和多个第二干簧管3112时,本申请实施例提供的继电器3可以控制多路并联电路的通断。
本申请实施例提供的继电器3,通过第一干簧管3111和第二干簧管3112组成转换组干簧管3110,使得一个转换组干簧管3110可以应用于并联电路中,并通过一个第一干簧管3111和一个第二干簧管3112分别控制并联电路中的两条支路,使得两条并联支路可以同时转换至不同的通断状态。将第一干簧管3111和第二干簧管3112的位于第一端的簧片313的位于管体外部的部分相向弯折,可以方便外部线路同时与第一干簧管3111和第二干簧管3112的簧片313连接,以实现并联电路中两条支路的合并,方便了继电器3的使用。
图12是本申请实施例提供的另一种继电器3的结构示意图,图13是本申请实施例提供的另一种继电器的俯视结构示意图,图14是本申请实施例提供的对应图14的剖视结构示意图,如图12、图13和图14所示,在一些实施例中,继电器3还包括壳体34,壳体34具有内腔341,线圈30放置在内腔341中。壳体34的壳壁上设置有接线孔342,外接电路通过接线孔342与干簧管311的簧片313电连接。
由于干簧管311组成的控制组件31位于壳体34的内腔341中,外接电路位于壳体34的外部,因此,需要在壳体34上设置接线孔342,以使外接电路可以通过接线孔342与干簧管311接触,从而将干簧管311的簧片313与外接电路进行电连接,形成回路。具体的,接线孔342间隔分布在壳体34的壳壁上,相邻接线孔342之间的间隔符合GB14048.1《低压开关设备和控制设备》标准中对爬电距离的要求。
可选地,如图13和图14所示,接线孔342可以是贯穿壳壁的孔,在壳体的外部与接线孔342的对应位置,设置有对应的引脚36。位于管体312外部的簧片313可以通过接线孔342与引脚36电连接,以将干簧管311的簧片313的电流与壳体34的外部导通,用户在使用时可以在壳体34外部通过将外接电路与引脚36电连接而得到回路,方便用户的使用。
本申请实施例提供的继电器3,通过在壳体34的壳壁上设置接线孔342,可以使外接电路通过接线孔342与位于内腔341中的簧片313电连接,从而得到完整的回路。
如图12、图13和图14所示,在一些实施例中,继电器3还包括绝缘隔板35,绝缘隔板35设置在内腔341中,且位于相邻两个干簧管311之间。
在组装继电器3时,将干簧管311及定位块33放入线圈30的容纳腔301中,与线圈30组成控制组件31,将控制组件31放置在壳体34的内腔341中,以将控制组件31封装在壳体34内。组装完成后的继电器3中,由于从线圈架302中露出的位于干簧管311外部的簧片313之间距离较近,为了防止干簧管311在高压时被击穿,可在壳体34的内腔341中设置绝缘隔板35,以此隔开簧片313,防止在外接电路通电时相邻的簧片313之间发生干涉,导致继电器3失效或损坏。
如图13和图14所示,绝缘隔板35位于干簧管311的簧片313之间,从壳体34的内腔341的边缘延伸至管体312露出簧片313处,从而彻底隔绝相邻的两个簧片313,防止簧片313之间发生击穿。其中,绝缘隔板35的形状根据位于管体312外部的簧片313弯折后的形状做适应性设计,本申请实施例对此不作限定。
本申请实施例提供的继电器3,通过在容纳控制组件31的内腔341中设置绝缘隔板35,将相邻干簧管311的位于管体312外部的簧片313隔开,防止高压时发生击穿。
如图13和图14所示,在一些实施例中,绝缘隔板35避开接线孔342设置,且绝缘隔板35靠近线圈30的一端抵在线圈架302上。
应理解,绝缘隔板35与接线孔342均设置在簧片313附近,如果绝缘隔板35与接线孔342的位置重合,绝缘功能和接线功能均受到影响,因此,绝缘隔板35需避开接线孔342设置,防止绝缘隔板35和接线孔342之间互相影响使用。
此外,绝缘隔板35靠近线圈30的一端抵在线圈架302上,可以在控制组件31放入壳体34的内腔341时直接定位线圈30的位置,便于安装,并使绝缘隔板35设置在线圈架302至壳体34的内腔341边缘,确保绝缘隔板35位于两个簧片313之间,有利于更好的绝缘。
本申请实施例提供的继电器3,通过将绝缘隔板35靠近线圈30的一端抵在线圈架302上,可以将线圈架302的两端夹在绝缘隔板35之间,在对线圈架302定位的同时还可以稳定线圈架35,避免线圈架302晃动影响电路连接,并使线圈架302中相邻的干簧管311的簧片313始终位于绝缘隔板35两侧,保证相邻簧片313之间的绝缘效果。
本申请实施例还提供了一种用电装置,包括电源、开关和上述任意一个实施例中的继电器3。其中,电源与线圈30电连接,向线圈30供电,以产生与磁体32产生的磁场方向相反的磁场。开关控制电源是否向线圈30供电。
可选地,一个干簧管311可以仅与一个磁体32靠近设置,从而可以保证继电器3中位于同一线圈30内的干簧管311切换同一触点314开闭时所需的磁场力一致,或者,一个干簧管311的两侧均设置有磁体32时,外加磁场力的大小需根据不同的情况进行调整。例如,干簧管311两侧均有极性方向相同且在该干簧管311的触点314处均产生第一磁场力的磁体32,该干簧管311的触点314需要线圈30经电源供电所产生的磁场力约等于或等于两倍第一磁场力时,才能成功抵消磁体32作用于触点314的磁场力,使触点314从闭合变为断开。
本申请实施例提供的用电装置,线圈30在通电时产生磁场,通过开关控制电源向继电器3中的线圈30供电,当线圈30中通电时,控制线圈30产生外加磁场,使得位于线圈30的容纳腔301中的干簧管311的触点314在外加磁场的影响下改变闭合状态,从而控制继电器3中干簧管311的通断状态,以实现通过一个开关控制与干簧管311电连接的多路电路的通断。
在一些实施例中,用电装置还包括至少两条并联的支路,继电器3的一个常开式干簧管和一个常闭式干簧管分别位于不同的支路上以组成转换电路。
具体的,用电装置含有多条并联的支路,其中,多条并联的支路中至少一条通过常开式干簧管控制通断,至少一条通过常闭式干簧管控制通断。当线圈30通入电流后产生外加磁场,在外加磁场的作用下,两个干簧管311的开闭状态互相转换,从而控制两条支路的通断状态互相转换,适用于外接电路中存在通断状态始终不一致的回路。
示例性的,在信号指示的电路中,假设有ABC三条支路,其中,A和B不可同时导通,当B导通时C也导通。例如,信号指示中有正常、危险两种情况,A为绿色指示灯,B为红色指示灯,C为蜂鸣器可在通电时产生声音。当正常时A导通BC断开,绿色指示灯提示当前环境正常,当危险时改变继电器3的开关状态,使得A断开BC导通,红色指示灯提示当前环境危险,蜂鸣器发出报警声辅助提示危险。在此情况下,若B或C有一条支路出现故障,仍可完成报警,提高了信号指示电路的容错率。通过继电器3中的一个常开式干簧管和一个常闭式干簧管,可以组成多条支路通断状态存在转换的电路,灵活匹配继电器3的使用需求。
本申请实施例提供的用电装置,使常开式干簧管和常闭式干簧管所在的两条支路并联,并在切换干簧管311的触点314的闭合状态时,使并联的两条支路中的通断状态同时切换,从而使得两条支路中始终有一条处于导通状态,且在该支路导通时确保另一条支路断开,实现多条支路通断状态的转换,并可避免转换出现延时。适用于至少两条支路的通断状态不可相同的情况,例如信号指示。
综上所述,本申请实施例提供的继电器3及用电装置,通过磁体32改变双簧片干簧管1的触点314初始状态,得到在磁体32作用下的常闭干簧管,和不经磁体32作用的常开干簧管一起灵活组合成多种类型的继电器3,使继电器3适用于更多的应用场景,由于常闭干簧管和常开干簧管均放置在同一线圈30的容纳腔301中,因此可以保证多个干簧管311之间可以同步切换触点314的通断状态,实现电路通断的切换无延时,从而同时控制复杂的混联电路中多条支路的通断。此外,在同样的管体312内,双簧片干簧管1中有两个触点314,相比于有三个触点314的三簧片干簧管2,具有更好的耐压和绝缘性能,从而使得由常闭干簧管和常开干簧管组成的继电器3可以适用于高压场合。继电器3应用于用电装置中,用电装置通过开关控制电源向继电器3中的线圈30供电,控制线圈30产生外加磁场,使得位于线圈30的容纳腔301中的干簧管311的触点314在外加磁场的影响下改变闭合状态,从而控制继电器3中干簧管311的通断状态,以实现通过一个开关控制与干簧管311电连接的多路电路的通断。
本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
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