[发明专利]机电式可锁定型继电器及其使用方法

说明书

【其它相关申请书】

本专利申请书要求得到美国临时专利申请(号码60/725,335，申请日2005年10月2日)的利益保护。

【技术领域】

本发明涉及继电器。更确切地说，本发明涉及机电式可锁定型继电器及其使用方法。

【背景技术】

继电器是由电信号控制的机电开关。一个典型的继电器由一个电磁铁和软铁弹片组成。弹片上一般连着可移动的电接触点，弹片本身由弹簧扣住，在通电后，电磁铁会对软铁弹片产生作用力，并使其克服弹簧弹力，从而移动电接触点去关闭或打开一个电回路，当电磁铁断电后，电接触点弹回到原来位置。继电器有各种不同类型，有多接触点型、有密封型、有的内部有延迟电路、有的像早年电话通讯使用的多步多接触点型、还有可锁定型。

可锁定型继电器是指一类在电磁铁断电后，可以保持关闭和打开状态的继电器。开和关状态之间的转换是由送给电磁铁短暂的电流脉冲而实现的。可锁定型继电器一个重要的优点是在非开关状态没有任何功耗(甚至不需要电源)。

一般的继电器是由人工或自动化过程一件件制成的。这种装配线制成的继电器一般比较复杂，性能变化较高，成本也贵，而且体积比其它电子元件要大。在电子元件密度越来越高时，大体积就越来越变成顾虑。

锁定性继电器也有多种类型，其中两种在ENGINEERS’RELAYHANDBOOK第3-24页[1]里有描述。一个永磁铁提供磁通并通过一个弹片在两个磁回路之一形成闭合回路。把弹片及其相关的接触从一个位置移到另一个位置是通过电磁铁的电流脉冲实现的。这种继电器要求电磁铁线圈圈数多，从而使得其它新工艺无法或非常困难实现。

Shen等人在1998年10月6日批准的美国专利(US No.5,818,316)里描述了一种可程控锁定型开关(其全文引用在此[2])。这种开关包含第一和第二端点，其中之一的端点是北或南极。端点安装成可以在第一位置(两端点相触)和第二位置(两端点绝缘)间相对移动，第一个导体是被永久磁化的导体，第二个导体可受到外加磁场而转变，程控是指第二个导体的第二个端点交替被磁化(北极或南极)，第一和第二端点由电磁吸引力维持在第一位置，由磁排斥力维持在第二位置。

Ruan等人在2002年10月22日批准的美国专利(US No.6,469,602B2，要求临时申请号60/155,757建立的优先日期1999年9月23日)里描述了另一种可锁定型号继电器(其全文引用在此[3])。这种继电器里有一个对磁场敏感的悬臂，悬臂有第一“开”状态和第二“关”状态。第一磁场在悬臂里可产生一个力矩，第二磁场可使悬臂在第一和第二位置之间变换，第二磁场可由一个在基底上形成的导体产生。

Bishop等人在2000年9月26日批准的美国专利(US No.6,124,650)描述了另一种锁定型微继电器(其全文引用在此[4])。这种继电器使用一类“方型磁回线”可锁定型磁材料，这种材料的磁化方向可受外磁场影响而改变，磁场是由导体产生，磁引力或斥力使得两个磁极维持在关闭或打开状态。

前面每一个发明虽然都提供了制作可锁定型继电器的途径并拥有某些优点，但都有不足和局限性，其中一些需要大电流进行开关，另一些要求零件达到精确的相互位置。这些不足或局限性，增加了生产的难度或成本，并影响它们的应用价值。

显然，一个简单并容易生产的继电器是令人向往的。

本发明目的之一是提供一种新的并改善了的锁定型继电器。

本发明的另一个目的是提供一种新型、改进的，可易于开关，并简单及容易生产、使用的锁定型继电器。

【发明内容】

以下所述的继电器起码部分解决了以前的问题并达到上述目标。在这种继电器里含有一个可动悬臂，悬臂上装有第一磁铁，第二磁铁放在第一磁铁附近。第一磁铁被沿着其长(水平)轴方向永久磁化。悬臂有一个与第一磁铁的第一磁极(例：北极)相应的第一端和一个与第一磁铁的第二磁极(例：南极)相应的第二端，当悬臂的第一端趋近第二磁铁时，第一磁铁的第一磁极在第二磁铁上感应产生一个局部的异性磁极(例：南极)，并使得悬臂第一端被吸引到第二磁铁的局部异性磁极，从而关闭一个电路(“关闭态”)。悬臂第一端的“打开”状态可由第一磁铁第二磁极与第二磁铁的局部异性磁极之间的吸引力维持或由一个支撑悬臂的弹簧的返回力维持。第三电磁铁(例：线圈)在通电后提供一个与第一磁铁磁化方向垂直的第三磁场，并在悬臂上产生一个磁力矩使悬臂改变其开关状态。本发明还会公开几种不同的实现方式，其一种是取消了锁定机制，而另一种是使用外部磁铁驱动悬臂。

【附图说明】