双稳态继电器与双稳态致动器制造技术

本实用新型专利技术提供一种双稳态继电器与双稳态致动器，双稳态继电器包括双稳态致动器、撞击系统、接触系统及基壳。双稳态致动器包括磁保持机构以及电磁铁。磁保持机构包括转轴、圆柱状永久磁铁、柱状中空导磁物以及两轴承；适于在两稳态之间操作。柱状中空导磁物环绕包覆转轴的圆柱状永久磁铁，并且与圆柱状永久磁铁保持间隙，间隙随柱状中空导磁物的内侧表面不同位置而改变。电磁铁连接柱状中空导磁物，以驱动圆柱状永久磁铁顺时针或逆时针旋转，而使磁保持机构转换稳态。在磁保持机构转换稳态的过程中，转轴通过与磁保持机构同步旋转而带动连接双稳态致动器的撞击系统相对于接触系统移动，以使接触系统的接触点彼此接触或断开。

【技术实现步骤摘要】
双稳态继电器与双稳态致动器
本技术是有关于一种致动器，且特别是有关于一种双稳态继电器与双稳态致动器。
技术介绍
继电器是一种电子控制器件，通常应用于自动控制电路中。继电器在两个状态中转换，以使接触系统的接触点接触或断开，可视为是一种「自动开关」。因此，继电器在自动控制电路中提供自动调节、安全保护、转换电路等作用。 继电器的种类繁多，以现有的单稳态继电器为例，单稳态继电器的其中一状态不需要额外的驱动电力，可以直接通过金属弹力使接触系统的接触点接触或断开，但另一状态需将其电磁线圈通电，以产生持续且大于金属弹力的电磁力，才能使接触系统的接触点接触或断开。因此，此类单稳态继电器即使没有改变状态，仍然具有静态的电力耗损，且其总体积较大。以现有的双稳态继电器为例，双稳态继电器大多采用滑动式或翘翘板式的永久磁铁构成双稳态架构，或者通过单纯的机械栓锁架构来达成双稳态架构。虽然此类双稳态继电器相对于单稳态继电器具有省电的功效，但其机构较为复杂，加上电磁转换效率差，因而体积庞大不易缩小，应用有限。
技术实现思路
本技术提供一种双稳态继电器与双稳态致动器，该双稳态制动器具有良好的磁保持效率，高效电磁转换与体积小的特性。该双稳态致动器衍生的双稳态继电器，除具有双稳态致动器的特点，更能提高继电器的接触系统的可靠度。 本技术的双稳态致动器包括磁保持机构以及电磁铁。磁保持机构适于在第一稳态以及第二稳态之间操作。磁保持机构包括转轴、圆柱状永久磁铁、柱状中空导磁物及两轴承。转轴沿轴向设置。圆柱状永久磁铁包覆在转轴上，并且包括至少一 N磁极和至少一S磁极。被圆柱状永久磁铁包覆的转轴通过两轴承的支撑而摆放至柱状中空导磁物的内侧中。柱状中空导磁物环绕圆柱状永久磁铁，并且与圆柱状永久磁铁保持间隙。间隙随柱状中空导磁物的内侧表面不同位置而改变，并用来导引圆柱状永久磁铁旋转至稳态位置。柱状中空导磁物包括第一部分以及第二部分，分别位于圆柱状永久磁铁的相对两侧，其中在相对于轴向的径向上，第一部分以及第二部分分别与圆柱状永久磁铁具有第一距离以及第二距离，且第一距离为柱状中空导磁物在第一部分相对于圆柱状永久磁铁之间的最短距离，第二距离为柱状中空导磁物在第二部分相对于圆柱状永久磁铁之间的最短距离。在第一稳态下，圆柱状永久磁铁的S磁极以及N磁极分别对准柱状中空导磁物的第一部分以及第二部分，且在第二稳态下，圆柱状永久磁铁的S磁极以及N磁极分别对准柱状中空导磁物的第二部分以及第一部分。被圆柱状永久磁铁包覆的转轴通过两轴承的支撑而摆放至柱状中空导磁物的内侧中。电磁铁连接柱状中空导磁物,并通过导入不同方向的两电流至电磁铁,而产生作用于圆柱状永久磁铁的方向相反的两磁场，以驱动圆柱状永久磁铁带动转轴顺时针或逆时针旋转，以使磁保持机构从第一稳态转换至第二稳态，或从第二稳态转换至第一稳态。 本技术的双稳态继电器，包括上述的双稳态致动器、撞击系统、接触系统及基壳。撞击系统连接双稳态致动器的转轴。接触系统连接撞击系统，并具有至少二接触点。在双稳态致动器的磁保持机构从第一稳态转换至第二稳态，或从第二稳态转换至第一稳态的过程中，转轴通过与磁保持机构同步旋转而带动撞击系统相对于接触系统移动，以使接触点彼此接触或断开。双稳态致动器、撞击系统与接触系统配置于基壳上。 在本技术的一实施例中，上述的电磁铁包括至少一柱状导磁物质以及线圈。柱状导磁物质连接柱状中空导磁物。线圈环绕在柱状导磁物质上,并通过导入不同方向的两电流至线圈而产生上述的两磁场。两磁场使圆柱状永久磁铁产生磁吸力或磁斥力,其中圆柱状永久磁铁通过磁吸力或磁斥力而相对于柱状中空导磁物旋转，以使磁保持机构从第一稳态转换至第二稳态，或从第二稳态转换至第一稳态。 在本技术的一实施例中，上述的电磁铁还包括至少一第一导磁导引片，位于柱状导磁物质上，并连接柱状导磁物质，用以通过导引两磁场而使柱状中空导磁物质相对于圆柱状永久磁铁产生磁吸力或磁斥力，其中圆柱状永久磁铁通过磁吸力或磁斥力而相对于柱状中空导磁物旋转，以使磁保持机构从第一稳态转换至第二稳态，或从第二稳态转换至第一稳态。 在本技术的一实施例中，上述的电磁铁还包括至少一第二导磁导引片，连接第一导磁导引片，用以提高电磁铁的电磁效率，以降低第一导磁导引片驱动磁保持机构所需的电能转态驱动力。 在本技术的一实施例中，上述的柱状中空导磁物通过压铸而一体成形，或者通过分离的多个导磁片组合而成。 在本技术的一实施例中，上述的柱状中空导磁物通过上下分离的两导磁片组合而成，且上下分离的两导磁片的两旁具有间隙。 在本技术的一实施例中，上述的撞击系统包括旋转臂、敲击头以及旋转阻隔器。旋转臂配置在转轴的一端。敲击头配置在旋转臂上，其中旋转臂与转轴同步旋转，并带动敲击头相对于接触系统移动而接近或远离接触系统，以使接触点彼此接触或断开。旋转阻隔器配置在旋转臂的一侧，用以限制旋转臂的转动角度小于180°。 在本技术的一实施例中，上述的接触点包括至少一固定接触点以及至少一移动接触点。固定接触点固定在基壳上。移动接触点配置在弹性金属片上并对应于敲击头，且弹性金属片固定在基壳上，其中当敲击头通过转臂的带动而推动弹性金属片时，位于弹性金属片上的移动接触点适于接触固定接触点，而当敲击头通过旋转臂的带动而远离弹性金属片时，位于弹性金属片上的移动接触点通过弹性金属片的恢复力而远离固定接触点，以使移动接触点适于断开固定接触点。 在本技术的一实施例中，上述的撞击系统包括敲击头以及移动轨迹导引器。敲击头配置在转轴的一端。移动轨迹导引器连接转轴，以将转轴沿径向切线旋转的旋转量转换成沿轴向移动的位移量，其中敲击头与转轴同步旋转，并沿轴向相对于接触系统移动而接近或远离接触系统，以使接触点彼此接触或断开。 在本技术的一实施例中，上述的移动轨迹导引器包括凸榫以及圆柱环面。凸榫垂直配置在转轴上。圆柱环面具有至少一开孔，用以提供移动轨迹，而凸榫位于开孔内，并沿移动轨迹移动，以在转轴沿轴向旋转时引导转轴沿轴向移动。 在本技术的一实施例中，上述的接触点包括至少一固定接触点以及至少一移动接触点。固定接触点固定在基壳上。移动接触点配置在敲击头上，其中当敲击头接近固定接触点时，移动接触点适于接触固定接触点，而当敲击头远离固定接触点时，移动接触点适于断开固定接触点。 在本技术的一实施例中，上述的接触点包括至少一固定接触点以及至少一移动接触点。固定接触点固定在基壳上。移动接触点配置在敲击头上，其中当凸榫沿移动轨迹移动并引导转轴沿轴向移动，而使敲击头接近固定接触点时，移动接触点适于接触固定接触点，而当凸榫沿移动轨迹移动并引导转轴沿轴向移动，而使敲击头远离固定接触点时，移动接触点适于断开固定接触点。 在本技术的一实施例中，上述的接触点包括至少一固定接触点以及至少一移动接触点。固定接触点固定在基壳上。移动接触点配置在弹性金属片上，且弹性金属片对应于敲击头，其中当敲击头接近固定接触点时，移动接触点适于接触固定接触点，而当敲击头远离固定接触点时，移动接触点通过弹性金属片的恢复力而远离固定接触点，以使移动接触点适于断开固定接触点。 在本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双稳态继电器，其特征在于，包括：双稳态致动器，包括：磁保持机构，适于在第一稳态以及第二稳态之间操作，该磁保持机构包括：转轴，沿轴向设置；圆柱状永久磁铁，包覆在该转轴上，并且包括至少一N磁极和至少一S磁极；以及柱状中空导磁物，环绕该圆柱状永久磁铁，并且与该圆柱状永久磁铁保持间隙，该间隙随该柱状中空导磁物的内侧表面不同位置而改变，并用来导引该圆柱状永久磁铁旋转至稳态位置，该柱状中空导磁物包括第一部分以及第二部分，分别位于该圆柱状永久磁铁的相对两侧，其中在相对于该轴向的径向上，该第一部分以及该第二部分分别与该圆柱状永久磁铁具有第一距离以及第二距离，且该第一距离为该柱状中空导磁物在该第一部分相对于该圆柱状永久磁铁之间的最短距离，该第二距离为该柱状中空导磁物在该第二部分相对于该圆柱状永久磁铁之间的最短距离，其中在该第一稳态下，该圆柱状永久磁铁的该S磁极以及该N磁极分别对准该柱状中空导磁物的该第一部分以及该第二部分，且在该第二稳态下，该圆柱状永久磁铁的该S磁极以及该N磁极分别对准该柱状中空导磁物的该第二部分以及该第一部分；以及两轴承，被该圆柱状永久磁铁包覆的该转轴通过该两轴承的支撑而摆放至该柱状中空导磁物的内侧中；以及电磁铁，连接该柱状中空导磁物，并通过导入不同方向的两电流至该电磁铁，而产生作用于该圆柱状永久磁铁的方向相反的两磁场，以驱动该圆柱状永久磁铁带动该转轴顺时针或逆时针旋转，以使该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态；撞击系统，连接该双稳态致动器的该转轴；接触系统，连接该撞击系统，并具有至少二接触点，在该双稳态致动器的该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态的过程中，该转轴通过与该磁保持机构同步旋转而带动该撞击系统相对于该接触系统移动，以使该些接触点彼此接触或断开；以及基壳，该双稳态致动器、该撞击系统与该接触系统配置于该基壳上。...

【技术特征摘要】
2013.08.20 US 61/867,6191.一种双稳态继电器，其特征在于，包括: 双稳态致动器，包括: 磁保持机构，适于在第一稳态以及第二稳态之间操作，该磁保持机构包括: 转轴，沿轴向设置； 圆柱状永久磁铁，包覆在该转轴上，并且包括至少一 N磁极和至少一 S磁极；以及柱状中空导磁物，环绕该圆柱状永久磁铁，并且与该圆柱状永久磁铁保持间隙，该间隙随该柱状中空导磁物的内侧表面不同位置而改变，并用来导引该圆柱状永久磁铁旋转至稳态位置，该柱状中空导磁物包括第一部分以及第二部分，分别位于该圆柱状永久磁铁的相对两侧，其中在相对于该轴向的径向上，该第一部分以及该第二部分分别与该圆柱状永久磁铁具有第一距离以及第二距离，且该第一距离为该柱状中空导磁物在该第一部分相对于该圆柱状永久磁铁之间的最短距离，该第二距离为该柱状中空导磁物在该第二部分相对于该圆柱状永久磁铁之间的最短距离，其中在该第一稳态下，该圆柱状永久磁铁的该S磁极以及该N磁极分别对准该柱状中空导磁物的该第一部分以及该第二部分，且在该第二稳态下，该圆柱状永久磁铁的该S磁极以及该N磁极分别对准该柱状中空导磁物的该第二部分以及该第一部分；以及 两轴承，被该圆柱状永久磁铁包覆的该转轴通过该两轴承的支撑而摆放至该柱状中空导磁物的内侧中；以及 电磁铁,连接该柱状中空导磁物,并通过导入不同方向的两电流至该电磁铁,而产生作用于该圆柱状永久磁铁的方向相反的两磁场，以驱动该圆柱状永久磁铁带动该转轴顺时针或逆时针旋转，以使该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态； 撞击系统，连接该双稳态致动器的该转轴； 接触系统，连接该撞击系统，并具有至少二接触点，在该双稳态致动器的该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态的过程中，该转轴通过与该磁保持机构同步旋转而带动该撞击系统相对于该接触系统移动，以使该些接触点彼此接触或断开；以及 基壳，该双稳态致动器、该撞击系统与该接触系统配置于该基壳上。2.根据权利要求1所述的双稳态继电器，其特征在于，该电磁铁包括: 至少一柱状导磁物质，连接该柱状中空导磁物；以及 线圈，环绕在该柱状导磁物质上，并通过导入不同方向的该两电流至该线圈而产生该两磁场，该两磁场使该圆柱状永久磁铁产生磁吸力或磁斥力，其中该圆柱状永久磁铁通过该磁吸力或该磁斥力而相对于该柱状中空导磁物旋转，以使该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态。3.根据权利要求2所述的双稳态继电器，其特征在于，该电磁铁还包括至少一第一导磁导引片，位于该柱状导磁物质上，并连接该柱状导磁物质，用以通过导引该两磁场而使该柱状中空导磁物质相对于该圆柱状永久磁铁产生该磁吸力或该磁斥力，其中该圆柱状永久磁铁通过该磁吸力或该磁斥力而相对于该柱状中空导磁物旋转，以使该磁保持机构从该第一稳态转换至该第二稳态，或从该第二稳态转换至该第一稳态。4.根据权利要求3所述的双稳态继电器，其特征在于，该电磁铁还包括: 至少一第二导磁导引片，连接该第一导磁导引片，用以提高该电磁铁的电磁效率，以降低该第一导磁导引片驱动该磁保持机构所需的电能转态驱动力。5.根据权利要求1所述的双稳态继电器，其特征在于，该柱状中空导磁物通过压铸而一体成形，或者通过分离的多个导磁片组合而成。6.根据权利要求1所述的双稳态继电器，其特征在于，该柱状中空导磁物通过上下分离的两导磁片组合而成，且上下分离的该两导磁片的两旁具有间隙。7.根据权利要求1所述的双稳态继电器，其特征在于，该撞击系统包括: 旋转臂，配置在该转轴的一端； 敲击头，配置在该旋转臂上，其中该旋转臂与该转轴同步旋转，并带动该敲击头相对于该接触系统移动而接近或远离该接触系统，以使该些接触点彼此接触或断开；以及旋转阻隔器，配置在该旋转臂的一侧，用以限制该旋转臂的转动角度小于180°。8.根据权利要求7所述的双稳态继电器，其特征在于，该些接触点包括: 至少一固定接触点，固定在基壳上；以及 至少一移动接触点，配置在弹性金属片上并对应于该敲击头，且该弹性金属片固定在该基壳上，其中当该敲击头通过该旋转臂的带动而推动该弹性金属片时，位于该弹性金属片上的该移动接触点适于接触该固定接触点，而当该敲击头通过该旋转臂的带动而远离该弹性金属片时，位于该弹性金属片上的该移动接触点通过该弹性金属片的恢复力而远离该固定接触点，以使该移动接触点适于断开该固定接触点。9.根据权利要求1所述的双稳态继电器，其特征在于，该撞击系统包括: 敲击头，配置在该转轴的一端；以及 移动轨迹导引器，连接该转轴，以将该转轴沿径向切线旋转的旋转量转换成沿该轴向移动的位移量，其中该敲击头与该转轴同步旋转，并沿该轴向相对于该接触系统移动而接近或远离该接触系统，以使该些接触点彼此接触或断开。10.根据权利要求9所述的双稳态继电器，其特征在于，该移动轨迹导引器包括: 凸榫，垂直配置在该转轴上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁智全，
申请(专利权)人：梁智全，
类型：新型
国别省市：中国台湾;71