專利名稱：一種熱執(zhí)行器和繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱執(zhí)行器和繼電器。
背景技術(shù)：
過(guò)載繼電器(overload relay)是一種電氣開(kāi)關(guān)，主要用于保護(hù)電氣設(shè)備，防止過(guò)電流引起的過(guò)熱損壞電氣設(shè)備。例如，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞阻中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞阻溫度升高。通過(guò)使用過(guò)載繼電器，能夠及時(shí)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的電源，防止溫度過(guò)高造成的電動(dòng)機(jī)繞阻燒毀。目前，在實(shí)際應(yīng)用中普遍采用的過(guò)載繼電器包括雙金屬繼電器 (bimetallic-based relay)和基于電路的繼電器(circuit-based relay)。雙金屬繼電器中包括兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片，當(dāng)通過(guò)發(fā)熱元件的電流過(guò)大時(shí)，發(fā)熱產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲，從而推動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使觸頭動(dòng)作，將電路斷開(kāi)。但是，由于雙金屬片的剛度較低，實(shí)際運(yùn)輸或應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)很容易使雙金屬片發(fā)生共振，最終毀壞雙金屬繼電器。另外，雙金屬繼電器無(wú)法檢測(cè)電流或熱量的數(shù)值，因此雙金屬繼電器不能精確地確定何時(shí)斷開(kāi)電路?；陔娐返睦^電器包括微處理器，能夠通過(guò)附著在電動(dòng)機(jī)上的相導(dǎo)體(phaseconductor)監(jiān)控電流,并根據(jù)電流的采樣值估計(jì)溫度。當(dāng)估計(jì)的溫度大于預(yù)定值時(shí)，微處理器控制觸點(diǎn)動(dòng)作，將電路斷開(kāi)。但是，由于基于電路的繼電器中的電氣元件容易受到電磁干擾(Electro Magnetic Interference, EMI)的影響，降低基于電路的繼電器的可靠性。另夕卜，基于電路的繼電器通常包括電源電路，因此對(duì)電源電路的干擾同樣會(huì)影響基于電路的繼電器的可靠性?？梢?jiàn)，現(xiàn)有的繼電器，如雙金屬繼電器和基于電路的繼電器存在上述缺點(diǎn)，因此在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，尤其是在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，現(xiàn)有的繼電器的可靠性不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱執(zhí)行器和一種繼電器，以能夠在各種工業(yè)環(huán)境中為電氣設(shè)備提供可靠的過(guò)載保護(hù)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案。本發(fā)明的一種實(shí)施方法提供了一種熱執(zhí)行器，包括磁力控制單元，磁通控制單元，熱探測(cè)單元和第一軟磁元件；其中，所述磁力控制單元包括永久磁鐵和第二軟磁元件，所述磁通控制單元包括磁滯伸縮元件和形狀記憶合金元件；所述形狀記憶合金元件附著在所述磁滯伸縮元件的外側(cè)；所述磁通控制單元與所述磁力控制單元形成第一磁路；所述第一軟磁元件與所述磁力控制單元形成第二磁路；所述熱探測(cè)單元用于從外部獲取熱量，并加熱所述形狀記憶合金元件；所述形狀記憶合金元件在自身溫度大于躍變溫度時(shí)，向所述磁滯伸縮元件施加壓力，使所述第一磁路的磁通小于所述第二磁路的磁通；
當(dāng)所述第一磁路的磁通小于所述第二磁路的磁通時(shí)，所述第一軟磁元件與所述第二軟磁元件吸合。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述熱探測(cè)單元包括第一熱探測(cè)模塊，用于從外部電路獲取熱量；和/或第二熱探測(cè)模塊，用于從外部環(huán)境中獲取熱量。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述熱探測(cè)單元包括加熱線圈，所述加熱線圈纏繞在所述形狀記憶合金元件上；或者，所述熱探測(cè)單元包括熱電阻；所述熱電阻附著在所述形狀記憶合金元件上。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述永久磁體構(gòu)成一凹槽，所述第二軟磁元件包括第一部分和第二部分，所述永久磁體的一端與所述第一部分的一端相連，所述永久磁體的另一端與所述第二部分的一端相連，所述磁滯伸縮元件的兩端分別與所述第一部分和所述第 二部分相連。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述第二軟磁元件附著在所述永久磁鐵的外圍，并與所述永久磁體形成凹槽，所述磁滯伸縮元件位于所述凹槽內(nèi)，與所述第二軟磁元件連接。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述永久磁鐵分為兩個(gè)部分，所述第二軟磁元件包括第一部分，第二部分和第三部分，所述第二軟磁元件的第一部分的兩端分別連接所述永久磁鐵的兩個(gè)部分的第一端，所述第二軟磁元件的第二部分與所述永久磁鐵的一個(gè)部分的第二端相連，所述第二軟磁元件的第三部分與所述永久磁鐵的另一部分的第二端相連，所述磁滯伸縮元件與所述第二軟磁元件的所述第二部分和第三部分相連。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述形狀記憶合金元件包圍所述磁滯伸縮元件。本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供了一種繼電器，包括上述熱執(zhí)行器，帶扣元件，絕緣元件，導(dǎo)電元件和至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)，所述帶扣元件與所述熱執(zhí)行器的第一軟磁元件和第二軟磁元件接觸，所述導(dǎo)電元件通過(guò)所述絕緣元件與所述第一軟磁元件連接；所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)與外部電路連接；當(dāng)所述第一軟磁元件與所述第二軟磁元件分離時(shí)，所述導(dǎo)電元件與所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)接觸，且當(dāng)所述第一軟磁元件與所述第二軟磁元件吸合時(shí)，所述導(dǎo)電元件與所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)分離。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)中的至少一個(gè)電路觸點(diǎn)與所述外部電路的電源相連，且所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)中的至少另一個(gè)電路觸點(diǎn)與所述外部電路的電氣設(shè)備相連。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述熱探測(cè)單元與所述外部電路串聯(lián)。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述繼電器還包括重置單元，用于分離處于吸合狀態(tài)的所述第一軟磁元件和第二軟磁元件。本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述重置單元包括重置按鈕和與所述重置按鈕剛性連接重置機(jī)構(gòu)，所述重置按鈕，用于在被按下時(shí)為所述重置機(jī)構(gòu)提供機(jī)械驅(qū)動(dòng)力；所述重置機(jī)構(gòu)，用于利用來(lái)自所述重置按鈕的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力將處于吸合狀態(tài)的所述第一軟磁元件和第二軟磁元件分離。本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器和繼電器具有如下優(yōu)點(diǎn)。
首先，在本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器和繼電器中，形狀記憶合金元件被加熱到自身溫度大于躍變溫度時(shí)，對(duì)磁滯伸縮元件施加壓力，通過(guò)磁通的變化使第一軟磁元件和第二軟磁元件吸合，無(wú)需微處理器或者電源電路，因此不會(huì)被來(lái)自外部的EMI和來(lái)自電源電路的干擾影響。其次，本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器和繼電器中各個(gè)組件的剛度都較高，能夠很好的抵抗外部的機(jī)械振動(dòng)。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中的形狀記憶合金元件只有在自身溫度高于躍變溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生形變，從而對(duì)磁滯伸縮元件施加壓力。因此可以根據(jù)需要選擇不同躍變溫度的形狀記憶合金元件，從而確定斷開(kāi)電路時(shí)的溫度值或電流值，精確地確定何時(shí)斷開(kāi)電路。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器和繼電器的機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，并且第二軟磁元件的沖程較長(zhǎng)，無(wú)需使用專門(mén)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)放大沖程就能使觸頭動(dòng)作，將電路斷開(kāi)，進(jìn)一步避免了機(jī)械疲勞的產(chǎn)生，提高了熱執(zhí)行器和繼電器的可靠性。另外，使用本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器和繼電器，不僅能夠避免電氣設(shè)備過(guò)載造成的損壞，同時(shí)不會(huì)對(duì)外部釋放熱量，降低了對(duì)外部設(shè)備和環(huán)境影響。并且，當(dāng)外部環(huán)境過(guò)高時(shí)也能夠切斷電路，避免了火災(zāi)的產(chǎn)生。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器在開(kāi)通狀態(tài)的磁通分布的示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器在進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)的過(guò)程中某一時(shí)刻的磁通分布的示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例中繼電器在開(kāi)通狀態(tài)的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例中繼電器在關(guān)閉狀態(tài)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例中包括重置單元的繼電器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器包括磁力控制單元，磁通控制單元，熱探測(cè)單元和第一軟磁元件。其中，該磁力控制單元包括永久磁鐵和第二軟磁元件，該磁通控制單元包括磁滯伸縮元件和形狀記憶合金元件。其中，形狀記憶合金元件附著在磁滯伸縮元件的外側(cè)；磁通控制單元與磁力控制單元形成第一磁路，第一軟磁元件與磁力控制單元形成第二磁路。熱探測(cè)單元用于從外部獲取熱量，并加熱該形狀記憶合金元件；該形狀記憶合金元件在自身溫度大于躍變溫度時(shí)，向該磁滯伸縮元件施加壓力，使磁滯伸縮元件的磁阻增加，當(dāng)?shù)谝淮怕返拇磐ㄐ∮诘诙怕返拇磐〞r(shí)，第一軟磁元件與第二軟磁元件吸合，從而提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。下面通過(guò)附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖I所示，該熱執(zhí)行器包括磁力控制單元10，磁通控制單元11，熱探測(cè)單元12和第一軟磁元件13。其中，該磁力、控制單元10包括永久磁鐵101和第二軟磁元件102,該磁通控制單元11包括磁滯伸縮元件111和形狀記憶合金元件112。在本實(shí)施例中，永久磁體101可以是長(zhǎng)方體或者圓柱體，相應(yīng)地，第二軟磁元件102的橫截面為長(zhǎng)方體或者圓柱體。如圖I所示，磁力控制單元10的形狀為U型，第二軟磁兀件102附著在永久磁鐵101的外圍，并與永久磁體101形成凹槽，磁滯伸縮兀件111位于該凹槽內(nèi)并與第二軟磁元件102連接。較佳地，永久磁鐵101分為兩個(gè)部分，第二軟磁元件102分為三個(gè)部分，并分別附著在永久磁鐵101的兩個(gè)部分的外圍。具體地，第二軟磁元件102的第一部分的兩端與永久磁鐵101的兩個(gè)部分的第一端分別相連，第二軟磁元件102的第二部分與永久磁鐵101的一個(gè)部分的第二端相連，且第二軟磁元件102的第三部分與永久磁鐵101的另一個(gè)部分的第二端相連。磁通控制單元11位于磁力控制單元10形成的凹槽中，其中磁滯伸縮元件111與第二軟磁元件102連接，較佳地，磁滯伸縮元件111分別與 第二軟磁元件102的第二部分和第三部分相連。圖I所示的磁力控制單元10只是本發(fā)明的較佳示例，在實(shí)際應(yīng)用中，磁力控制單元10也可以采用其他結(jié)構(gòu)，如上述第二軟磁元件102的第一部分也可以是永久磁鐵，即磁力控制單元10包括自身形狀構(gòu)成凹槽的永久磁鐵101和附著在永久磁體兩端的第二軟磁元件102。形狀記憶合金元件112包圍磁滯伸縮元件111，熱探測(cè)單元12與形狀記憶合金元件112連接，對(duì)其進(jìn)行加熱?？梢?jiàn)，在本實(shí)施例中，磁通控制單元11與磁力控制單元10形成第一磁路；第一軟磁元件13磁力控制單元10形成第二磁路。具體地，本實(shí)施例中的第一軟磁元件13和第二軟磁元件102本身不生產(chǎn)磁場(chǎng)，只在磁路中起到磁力線傳輸?shù)淖饔谩Ｔ趯?shí)際應(yīng)用中，第二軟磁元件102可以是軛狀物(yoke)。熱探測(cè)單元12可以從外部獲取熱量。具體地，熱探測(cè)單元12可以包括第一熱探測(cè)模塊，用于從外部電路獲取熱量。例如，當(dāng)與外部電路串聯(lián)時(shí)，熱探測(cè)單元12的溫度與流過(guò)該熱探測(cè)單元12的電流成正比，從而熱探測(cè)單元12可以從該外部電路獲取熱量。在實(shí)際應(yīng)用中，熱探測(cè)單元12可以是加熱線圈，纏繞在形狀記憶合金元件112上；或者熱探測(cè)單元12可以是熱電阻，附著在形狀記憶合金元件112上。另外，熱探測(cè)單元12還可以包括第二熱探測(cè)模塊，用于直接從外部環(huán)境中獲取熱量。例如，熱探測(cè)單元12可以直接通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式，從周圍環(huán)境中獲取熱量。在實(shí)施例中，磁滯伸縮元件111的磁導(dǎo)率比空隙大很多，并且根據(jù)反向磁滯伸縮效應(yīng)，當(dāng)壓力施加在磁滯伸縮元件111上時(shí),磁滯伸縮元件111的磁導(dǎo)率隨著該壓力的增加而降低，即磁阻增加，從而使第一磁路的磁力線減少，磁通量降低。當(dāng)施加的壓力被釋放時(shí)，磁滯伸縮元件111的磁導(dǎo)率增加，即磁阻減小，從而使第一磁路的磁力線增加，磁通量升高。如圖I所示，本實(shí)施例中的磁滯伸縮元件111是長(zhǎng)方體，形狀記憶合金元件112可以附著在磁滯伸縮元件111的至少一面。較佳地，為了對(duì)磁滯伸縮元件111施加均勻的收縮力，形狀記憶合金元件112包圍磁滯伸縮元件111，即附著在該磁滯伸縮元件111的4個(gè)面上。在本實(shí)施例中，形狀記憶合金140可以附著在磁滯伸縮元件111的四周。另外，本實(shí)施例中的磁滯伸縮元件111還可以是圓柱體，形狀記憶合金元件112包圍磁滯伸縮元件111，即該形狀記憶合金元件112的橫截面為環(huán)形。
在實(shí)際應(yīng)用中，磁滯伸縮元件111可以是超磁致伸縮材料(TERFEN0L-D)。上述只是本發(fā)明的一示例，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)還可以使用其他材料作為磁滯伸縮元件111。由于形狀記憶合金元件112具有形狀記憶功能，其用來(lái)提供施加在磁滯伸縮元件111上的壓力。當(dāng)被加熱到躍變溫度時(shí)，形狀記憶合金元件112能夠迅速地恢復(fù)到原來(lái)的形狀，并且，在被加熱到躍變溫度之前，形狀記憶合金元件112不會(huì)因受熱發(fā)生膨脹，因此也不會(huì)對(duì)磁滯伸縮元件111施加壓力，不會(huì)造成誤操作。在實(shí)際應(yīng)用中，形狀記憶合金元件112可以是銅-鋅-鋁-鎳合金，銅-鋁-鎳合金，或者鎳-鈦合金。上述只是本發(fā)明的一示例，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)還可以使用其他材料作為形狀記憶合金元件112。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明實(shí)施例 主要是通過(guò)形狀記憶合金元件112對(duì)磁致伸縮元件111施加力，而導(dǎo)致磁致伸縮元件111的磁導(dǎo)率發(fā)生變化,從而改變第一磁路和第二磁路中的磁通量。因此，在具體實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的其他構(gòu)建方式也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。下面基于圖I所示的熱執(zhí)行器，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器在開(kāi)通狀態(tài)的磁通分布的示意圖。在本實(shí)施例中，將形狀記憶合金元件112被加熱到躍變溫度之前的狀態(tài)，即第一軟磁元件13與第二軟磁元件102分離時(shí)的狀態(tài)作為該熱執(zhí)行器的開(kāi)通狀態(tài)。如圖2所示，磁通控制單元11與磁力控制單元10形成第一磁路；第一軟磁元件13通過(guò)空隙與磁力控制單元10形成第二磁路。當(dāng)熱執(zhí)行器處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)，如果熱探測(cè)單元12從外部獲取的熱量無(wú)法將形狀記憶合金元件112加熱到其躍變溫度，則形狀記憶合金元件112不會(huì)對(duì)磁滯伸縮元件111施加壓力。此時(shí)，由于磁滯伸縮元件111的磁導(dǎo)率比空隙高得多，第一磁路的磁通量比第二磁路的磁通量大得多。這樣一來(lái)，永久磁鐵101和第一軟磁元件13之間的磁力很小，從而使第一軟磁元件13和第二軟磁元件102保持分離狀態(tài)。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器在進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)的過(guò)程中某一時(shí)刻的磁通分布的示意圖。在本實(shí)施例中，將形狀記憶合金元件112被加熱到躍變溫度之后的狀態(tài)，即第一軟磁元件13與第二軟磁元件102吸合時(shí)的狀態(tài)作為該熱執(zhí)行器的關(guān)閉狀態(tài)。如圖3所示，當(dāng)熱探測(cè)單元12從外部獲取的熱量將形狀記憶合金元件112加熱到其躍變溫度時(shí)，形狀記憶合金元件112發(fā)生形變，對(duì)磁滯伸縮元件111施加壓力，使磁滯伸縮元件111的磁導(dǎo)率降低。相應(yīng)地，第一磁路的磁阻增加，第二磁路的磁通增大。這樣一來(lái)，永久磁鐵101和第一軟磁兀件13之間的磁力增大,第一軟磁兀件13向永久磁鐵101移動(dòng)。圖3示出的是第一軟磁元件13向永久磁鐵101移動(dòng)的過(guò)程中某一時(shí)刻的示意圖，隨著第一軟磁元件13與第二軟磁元件102之間的空隙的減少，第二磁路的磁通量不斷增大，直到第一軟磁元件13和第二軟磁元件102吸合?？梢?jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器在提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)作的同時(shí)，無(wú)需微處理器或者電源電路，因此不會(huì)被來(lái)自外部的EMI和來(lái)自電源電路的干擾影響；并且本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器中各個(gè)元件的硬度都較高，能夠很高的抵抗外部的機(jī)械震動(dòng)；進(jìn)一步地，在應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)需要選擇形狀記憶合金元件的躍變溫度，從而確定提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)作的時(shí)機(jī)；同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例中的熱執(zhí)行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，并能夠避免機(jī)械疲勞的產(chǎn)生，提高了熱執(zhí)行器和繼電器的可靠性；另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器不會(huì)對(duì)外部釋放熱量，降低了對(duì)外部設(shè)備和環(huán)境的影響；并且，當(dāng)外部環(huán)境的溫度達(dá)到形狀記憶合金的躍變溫度時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器也能提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，避免火災(zāi)的產(chǎn)生。基于本發(fā)明實(shí)施例中熱執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)繼電器的功能。將第一軟磁元件13與電路觸點(diǎn)連接，就可以利用熱執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，將電路斷開(kāi)。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種繼電器，包括上述熱執(zhí)行器，帶扣元件，絕緣元件，導(dǎo)電元件和至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)。該帶扣元件與熱執(zhí)行器的第一軟磁元件和第二軟磁元件接觸。該導(dǎo)電元件通過(guò)該絕緣元件與該第一軟磁元件連接。至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)與需要保護(hù)的電路連接，如串聯(lián)。具體地，該至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)中的至少一個(gè)電路觸點(diǎn)與外部電路的電源相連，且該至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)中的至少另一個(gè)電路觸點(diǎn)與外部電路的電氣設(shè)備相連。當(dāng)?shù)谝卉洿旁c所述第二軟磁元件分離時(shí)，導(dǎo)電元件與該至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)接觸，且當(dāng)?shù)谝卉洿旁c第二軟磁元件吸合時(shí)，導(dǎo)電元件與該至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)分離。在實(shí)際應(yīng)用中，電路觸點(diǎn)的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際電路的需要進(jìn)行設(shè)置。
0065]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的繼電器的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例中繼電器在開(kāi)通狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，電路觸點(diǎn)的數(shù)量為兩個(gè)，導(dǎo)電元件與兩個(gè)電路觸點(diǎn)連接時(shí)的狀態(tài)為繼電器的開(kāi)通狀態(tài)。如圖4所示，該繼電器包括熱執(zhí)行器，帶扣元件14，絕緣元件15，導(dǎo)電元件16和兩個(gè)電路觸點(diǎn)17。在本發(fā)明實(shí)施例中，帶扣元件14至少包括彈簧141和滑塊142。當(dāng)?shù)谝卉洿旁偷诙洿旁蛛x時(shí)，該彈簧141通過(guò)滑塊142向第一軟磁元件施加壓力，不僅使第一軟磁元件與第二軟磁元件保持分離狀態(tài)，同時(shí)使導(dǎo)電元件16和兩個(gè)電路觸點(diǎn)17緊密接觸。在第一軟磁元件向第二軟磁元件移動(dòng)的過(guò)程中，彈簧141向第一軟磁元件施加的壓力小于永久磁體與第一軟磁元件之間的磁力，因此彈簧141被壓縮，滑塊142移動(dòng)到第一軟磁元件的外側(cè)，第一軟磁元件向第二軟磁元件滑動(dòng)。圖4僅示出了本發(fā)明實(shí)施例中帶扣元件14的一示例，在應(yīng)用本實(shí)施例時(shí)，還可以采用具有其他結(jié)構(gòu)的帶扣，并不影響本發(fā)明的實(shí)施。在本實(shí)施例中，兩個(gè)電路觸點(diǎn)17位于外部電路的電源和電氣設(shè)備之間，從而當(dāng)外部電路發(fā)生過(guò)載時(shí)，通過(guò)兩個(gè)電路觸點(diǎn)17可以斷開(kāi)外部電路中電源和電氣設(shè)備之間的連接，起到過(guò)載保護(hù)的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)電路觸點(diǎn)17也可以串聯(lián)在外部電路的其他位置，并不影響本發(fā)明的實(shí)施。在本實(shí)施例中，熱探測(cè)器與外部電路串聯(lián)，這樣一來(lái)，當(dāng)外部電路沒(méi)有發(fā)生過(guò)載，即外部電路中的電流值沒(méi)有大于預(yù)定值時(shí)，流經(jīng)該熱探測(cè)器的電流產(chǎn)生的熱量不足以使形狀記憶合金元件的溫度達(dá)到其躍變溫度，因此第一磁路的磁通量大于第二磁路的磁通量，第一軟磁元件與第二軟磁元件保持分離狀態(tài)，導(dǎo)電元件與兩電路觸點(diǎn)連接，外部電路中的電源和電氣設(shè)備之間連通，從而使外部電路正常工作，繼電器處于開(kāi)通狀態(tài)。圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例中繼電器在關(guān)閉狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電元件16與電路觸點(diǎn)17斷開(kāi)時(shí)的狀態(tài)為繼電器的關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)外部電路發(fā)生過(guò)載，S卩外部電路中的電流值大于預(yù)定值時(shí)，流經(jīng)熱探測(cè)器的電流產(chǎn)生的熱量使形狀記憶合金元件的溫度達(dá)到其躍變溫度，從而使形狀記憶合金元件發(fā)生形變，對(duì)磁滯伸縮元件施加壓力。根據(jù)前面所述的熱執(zhí)行器的工作原理，由于磁滯伸縮元件的磁阻降低，第二磁路的磁通量增大。當(dāng)永久磁鐵與第一軟磁元件之間的磁力大于帶扣元件14的壓力時(shí)，第一軟磁元件向第二軟磁元件的方向移動(dòng)。隨著空隙的減小，第二磁路的磁阻降低，第二磁路的磁通量進(jìn)一步增大，永久磁鐵與第一軟磁元件之間的磁力進(jìn)一步增大，直到第一軟磁元件與第二軟磁元件吸合。圖5示出了繼電器在關(guān)閉狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和磁通分布。如圖5所不,第一軟磁兀件與第二軟磁兀件吸合,導(dǎo)電兀件16和兩個(gè)電路觸點(diǎn)17分離，從而使外部電路中的電源和電氣設(shè)備斷開(kāi)連接，從而起到過(guò)載保護(hù)的作用。從上述實(shí)施例中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的繼電器不包括微處理器或者電源電路，因此不會(huì)被來(lái)自外部的EMI和來(lái)自電源電路的干擾影響。并且，本發(fā)明實(shí)施例中繼電器中各個(gè)元件的硬度都較高，能夠很高的抵抗外部的機(jī)械震動(dòng)。另外，繼電器中的形狀記憶合金元件只有在自身溫度高于躍變溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生形變，因此可以根據(jù)需要選擇形狀記憶合金元件的躍變溫度，從而確定斷開(kāi)電路時(shí)的溫度值或電流值，精確地確定何時(shí)斷開(kāi)電路。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中繼電器的機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，并且第二軟磁元件的沖程較長(zhǎng)，無(wú)需 使用專門(mén)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)放大沖程就能使觸頭動(dòng)作，將電路斷開(kāi)，進(jìn)一步避免了機(jī)械疲勞的產(chǎn)生，提高了熱執(zhí)行器和繼電器的可靠性。另外，使用本發(fā)明實(shí)施例中的繼電器，不僅能夠避免電氣設(shè)備過(guò)載造成的損壞，同時(shí)不會(huì)對(duì)外部釋放熱量，降低了對(duì)外部設(shè)備和環(huán)境影響。當(dāng)外部環(huán)境的溫度過(guò)高，達(dá)到形狀記憶合金的躍變溫度時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的繼電器也能斷開(kāi)電路，避免了火災(zāi)的產(chǎn)生。為了使繼電器能夠重復(fù)使用，在本發(fā)明實(shí)施例中的繼電器進(jìn)一步包括重置單元60。如圖6所示,該重置單元60包括重置按鈕610和與該重置按鈕610連接的重置機(jī)構(gòu)620。重置按鈕610在被按下后可以為重置機(jī)構(gòu)提供機(jī)械驅(qū)動(dòng)力，重置機(jī)構(gòu)620利用來(lái)自該重置按鈕610的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力將處于吸合狀態(tài)的第一軟磁元件與第二軟磁元件分開(kāi)，使繼電器恢復(fù)到開(kāi)通狀態(tài)，繼續(xù)對(duì)該電路進(jìn)行保護(hù)。本實(shí)施例提供的重置單元60具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。圖6僅示出了重置單元的一示例，在實(shí)際應(yīng)用中也可以采用其他結(jié)構(gòu)的重置單元60，并不影響本發(fā)明的實(shí)施。本發(fā)明公開(kāi)了一種熱執(zhí)行器，包括磁力控制單元，磁通控制單元，熱探測(cè)單元和第一軟磁元件。磁力控制單元包括永久磁鐵和第二軟磁元件，磁通控制單元包括磁滯伸縮元件和形狀記憶合金元件；形狀記憶合金元件附著在磁滯伸縮元件外側(cè)；磁通控制單元與磁力控制單元形成第一磁路；第一軟磁元件與磁力控制單元形成第二磁路；熱探測(cè)單元從外部獲取熱量，并加熱形狀記憶合金元件；形狀記憶合金元件在自身溫度大于躍變溫度時(shí)，向磁滯伸縮兀件施加壓力，使第一磁路的磁通小于第二磁路的磁通，第一軟磁兀件與第二軟磁元件吸合。另外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種繼電器。本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器和繼電器能夠在各種工業(yè)環(huán)境中為電氣設(shè)備提供可靠的過(guò)載保護(hù)。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在具體的實(shí)施過(guò)程中可對(duì)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，以適應(yīng)具體情況的具體需要。因此可以理解，本文所述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
只是起示范作用，并不用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種熱執(zhí)行器，所述熱執(zhí)行器包括 磁力控制單元(10)，磁通控制単元(11)，熱探測(cè)単元(12)和第一軟磁元件(13);其中，所述磁力控制單元(10)包括永久磁鐵(101)和第二軟磁元件(102)，所述磁通控制單元(II)包括磁滯伸縮元件(111)和形狀記憶合金元件(112);所述形狀記憶合金元件(112)附著在所述磁滯伸縮元件(111)的外側(cè)；所述磁通控制單元(11)與所述磁力控制單元(10)形成第一磁路；所述第一軟磁元件(13)與所述磁力控制單元(10)形成第二磁路； 所述熱探測(cè)單元(12)用于從外部獲取熱量，并加熱所述形狀記憶合金元件(112)； 所述形狀記憶合金元件(112)在自身溫度大于躍變溫度時(shí)，向所述磁滯伸縮元件(III)施加壓力，使所述第一磁路的磁通小于所述第二磁路的磁通； 當(dāng)所述第一磁路的磁通小于所述第二磁路的磁通時(shí)，所述第一軟磁元件(13)與所述第二軟磁元件(102)吸合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱執(zhí)行器，其中，所述熱探測(cè)單元包括 第一熱探測(cè)模塊，用于從外部電路獲取熱量；和/或 第二熱探測(cè)模塊，用于從外部環(huán)境中獲取熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱執(zhí)行器，其中， 所述熱探測(cè)單元(12)包括加熱線圈，所述加熱線圈纏繞在所述形狀記憶合金元件(112)上；或者 所述熱探測(cè)單元(12)包括熱電阻；所述熱電阻附著在所述形狀記憶合金元件(112)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱執(zhí)行器，其中，所述永久磁體(101)構(gòu)成ー凹槽，所述第二軟磁元件(102)包括第一部分和第二部分，所述永久磁體(101)的一端與所述第一部分的一端相連，所述永久磁體(101)的另一端與所述第二部分的一端相連，所述磁滯伸縮元件(111)的兩端分別與所述第一部分和所述第二部分相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱執(zhí)行器，其中，所述第二軟磁元件(102)附著在所述永久磁鐵(101)的外圍，并與所述永久磁體(101)形成凹槽，所述磁滯伸縮元件(111)位于所述凹槽內(nèi)，與所述第二軟磁元件(102)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱執(zhí)行器，其中，所述永久磁鐵(101)分為兩個(gè)部分，所述第ニ軟磁元件(102)包括第一部分，第二部分和第三部分，所述第二軟磁元件(102)的第一部分的兩端分別連接所述永久磁鐵(101)的兩個(gè)部分的第一端，所述第二軟磁元件(102)的第二部分與所述永久磁鐵(101)的ー個(gè)部分的第二端相連，所述第二軟磁元件(102)的第三部分與所述永久磁鐵(101)的另一部分的第二端相連，所述磁滯伸縮元件(111)與所述第二軟磁元件(102)的所述第二部分和第三部分相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱執(zhí)行器，其中，所述形狀記憶合金元件(112)包圍所述磁滯伸縮元件(111)。
8.—種繼電器，所述繼電器包括如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的熱執(zhí)行器，帶扣元件(14)，絕緣元件(15)，導(dǎo)電元件(16)和至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)，所述帶扣元件(14)與所述熱執(zhí)行器的第一軟磁元件(13)和第二軟磁元件(102)接觸，所述導(dǎo)電元件(16)通過(guò)所述絕緣元件(15)與所述第一軟磁元件(13)連接； 所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)與外部電路連接；當(dāng)所述第一軟磁元件(13)與所述第二軟磁元件(102)分離時(shí)，所述導(dǎo)電元件(16)與所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)接觸，且當(dāng)所述第一軟磁元件(13)與所述第二軟磁元件(102)吸合時(shí)，所述導(dǎo)電元件(16)與所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的繼電器，其中，所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)中的至少ー個(gè)電路觸點(diǎn)(17)與所述外部電路的電源相連，且所述至少兩個(gè)電路觸點(diǎn)(17)中的至少另ー個(gè)電路觸點(diǎn)(17)與所述外部電路的電氣設(shè)備相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的繼電器，其中，所述熱探測(cè)單元(12)與所述外部電路串聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的繼電器，其中，所述繼電器還包括重置単元(60)，用于分離處于吸合狀態(tài)的所述第一軟磁元件(13)和第二軟磁元件(102)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的繼電器，其中，所述重置単元包括重置按鈕(610)和與所述重置按鈕剛性連接重置機(jī)構(gòu)(620)， 所述重置按鈕￠10)，用于在被按下時(shí)為所述重置機(jī)構(gòu)提供機(jī)械驅(qū)動(dòng)力； 所述重置機(jī)構(gòu)(620)，用于利用來(lái)自所述重置按鈕(610)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力將處于吸合狀態(tài)的所述第一軟磁元件(13)和第二軟磁元件(102)分離。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱執(zhí)行器，包括磁力控制單元，磁通控制單元，熱探測(cè)單元和第一軟磁元件。磁力控制單元包括永久磁鐵和第二軟磁元件，磁通控制單元包括磁滯伸縮元件和形狀記憶合金元件；形狀記憶合金元件附著在磁滯伸縮元件外側(cè)；磁通控制單元與磁力控制單元形成第一磁路；第一軟磁元件與磁力控制單元形成第二磁路；熱探測(cè)單元從外部獲取熱量，并加熱形狀記憶合金元件；形狀記憶合金元件在自身溫度大于躍變溫度時(shí)，向磁滯伸縮元件施加壓力，使第一磁路的磁通小于第二磁路的磁通，第一軟磁元件與第二軟磁元件吸合。另外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種繼電器。本發(fā)明實(shí)施例提供的熱執(zhí)行器和繼電器能夠在各種工業(yè)環(huán)境中為電氣設(shè)備提供可靠的過(guò)載保護(hù)。
文檔編號(hào)H01H37/32GK102693879SQ20111006802
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者于爾, 張奇然, 李明 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司