[发明专利]双稳态继电器与双稳态致动器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明提供一种双稳态继电器与双稳态致动器，该双稳态致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。

本发明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。

本发明的双稳态继电器，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。

在本发明的一实施例中，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。

在本发明的一实施例中，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。

在本发明的一实施例中，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。

在本发明的一实施例中，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。