本发明涉及一种电磁器件，尤其涉及一种具有磁效率良好的磁路的改进型电磁器件。 日本公开特许公报No.昭61-218025中揭示了一例通常的电磁式继电器，为便于说明，其磁路在图14至图16中示出。
通常的电磁器件包括一个绕有线圈1的大致上呈U形的铁芯2，一个在铁芯2端壁2a和2b附近固定铁芯2的内部两端的永磁铁，和一个前视大致呈T形的衔铁4，其枢轴地支撑在永磁铁3上表面的中心部分，以与铁芯2的端壁2a和2b作交替的接通与断开接触。
当电磁器件未被励磁时，衔铁4的一端4a被铁芯2的一端2a吸引。当将电压加至线圈1上以产生一个抵消永磁铁3磁通量的磁通量时，衔铁4克服永磁铁3产生的磁力绕轴心作顺时钟转动，从而衔铁4的另一端4b被铁芯2的另一端壁2b吸引。即使在解除对继电器的励磁之后，衔铁4还是留在永磁铁3磁力吸引的位置上。
通常的电磁器件的吸引力特性受到流过线圈1绕组中央的永磁铁3的磁通量的影响，但永磁铁3所产生的磁通量大致上只有一半流入铁芯2中。因此，永磁铁3地磁能大致上只有一半被用于该器件的运行，从而导致低的磁效率。
因此，本发明的主要目的是提供一种具有磁效率良好的磁路的改进型电磁器件。
为此目的，本发明提供了一种电磁器件，其包括一个绕有线圈、大致呈U-形的铁芯;一个辅助部件，该部件大致在其中心支撑一永永磁铁并限定了部件两端和铁芯两端之间的空气隙;以及一枢轴地支撑在永磁铁上的衔铁，该衔铁的两端交替地与铁芯的端壁进行接通与断开接触，并至少在其一端附近有一磁路切换部件，该部件与流过空气隙的磁通量相交叉，从而根据线圈励磁和去励磁，通过旋转衔铁使磁路切换部件交替地进入空气隙。
如果想要，可以改进本发明的电磁器件。铁芯可以是延伸其两端以面对面的C-形部件。另外，与磁路切换部件接触的铁芯的磁极部分可以做成楔形。为提供不同结构、大小和磁特性的不平衡磁特性，磁路切换部件可以是装在衔铁上只靠近其一端的单个部件，或者是衔铁两端附近的一对部件。凹进接合部分可以设置在形成空气隙的永磁铁磁极部分和辅助部件一端的相对面上，从而磁路切换部件具有可与铁芯的凹进接合部分和辅助部件相接合的结构。至少一个磁路切换部件可以用抗磁材料制成。
这样，根据本发明，随着衔铁的绕轴转动，磁路切换部件向上和向下移动，从而可以改变磁通量的流向。
根据下面结合附图的详细描述，本发明的上述目的和其他优点对本领域的技术人员将是显而易见的。
图1是一张作为本发明第一实施例的电磁式继电器的分解透视图;
图2是一张图1中电磁式继电器的装配透视图;
图3是一张图2中继电器的顶视剖面图;
图4是一张图2中继电器的前视剖面图;
图5是一张图2中继电器的左视剖面图;
图6是一张图2中继电器主要部件的分解透视图;
图7是一张图1中继电器所用的可移动块由相反方向看得的透视图;
图8是一张图1中继电器的磁路简图;
图9是一张图8中继电器的略微改进部分的放大图;
图10是一张作为本发明第二实施例的电磁器件的简图;
图11是一张作为本发明第三实施例的电磁器件的简图;
图12是一张作为本发明第四实施例的电磁器件的简图;
图13是一张作为本发明第五实施例的电磁器件的简图;
图14是一张未励磁的通常的电磁器件磁路的简图;
图15是一张励磁的通常的电磁器件磁路的简图;而
图16是一张通常的电磁器件在被吸引位置处磁路的简图。
下面，结合附图叙述本发明的实施例。
图1至图9显示了作为本发明第一实施例的电磁式继电器，所用电磁式继电器一般包括一个由电磁铁10和辅助部件20组成的底座30、一个可移动块40和一个外罩50。
如图6所示，电磁铁10包括一个在铁芯两端具有一对相反磁极并具有嵌入模压至线圈管16的一对线圈端子14和15的大致呈C形的铁芯11;绕在线圈管上的线圈17;和具有缠着线圈17的引线并焊牢的接头14a和15a的线圈端子14和15。铁芯11的C形部件结构允许磁通量集中以增大磁通量密度，从而导致磁效率的增大。
辅助部件20包括一个经冲压处理弯曲的矩形铁条，而永磁铁21固定在铁条上壁的中央。
如图1所示，通过第二次模制，底座30与电磁铁10及辅助部件20形成一个整体，并将公共端子31和固定端子32和33嵌入模压。
公共端子31在其顶端有连接端31a，自底座30的中间边缘露出，而固定端子32和33在其顶端有固定触点32a和33a，自底座30的上面顶角处露出。图1没有显示底座30背侧的公共端子31和固定端子32和33。
如图1和图7所示，可移动块40包括衔铁41和与块的两边平等的一对可移动接触片42，它们与接头模子43形成一个整体。衔铁41在其下壁中央有一半园形的凸出部分41c。可移动接触片42分别在其两端下表面有可移动触点42a和42b，并分别在其中间部分42c向上弯曲。接头模子43包括一对凸出部分43a和43b，它们自模子下表面和两端向下延伸，其间插着软磁性部件44和45。
底座30装有一永磁铁21，它自底座上表面凸出，在永磁铁的表面上放衔铁41的凸出部分41c，并且公共端子31的连接端31a通过焊接固定在可移动接触片42的中间部分42c上，以形成一单个的单元，从而可移动块40可绕轴转动地支撑。这样，衔铁41的两端41a和41b的磁性与铁芯11的磁极12和13的磁性相反以在其之间交替地进行接通和断开接触，从而可移动触点42a和42b的磁性与固定触点33a和32a磁性相反以在其之间交替地进行接通和断开接触，并且可移动块40的软磁性部件44和45安装得可以进入或移出铁芯11的磁极12与辅助铁条20一端22之间的缝隙和铁芯11的磁极13与辅助铁条20的相对端23之间的缝隙。
外罩50具有盒形结构，用来接合装有可移动块40的底座30，并且其开口边缘具有多个切口部分51，用来以与端子15、31、32和33相同的间距在其中间部分与这些端子衔接。
在把外罩50装在装有可移动块40的底座30上之后，将一种密封材料（未在图中示出）填充于底座30的底壁，使其硬化，并如图2所示向上弯曲端子15、31、32和33以完成装配工作。
这样，当装配好的电磁式继电器未励磁时，如图8所示，衔铁41的一端41a被铁芯11的磁极12吸引，从而使可移动触点42a与固定触点32接触并且软磁性部件45坐入铁芯11的磁极13和辅助部件20的相对端23之间的空气隙中，以保持其间的间隙。因此，永磁铁21产生的磁通量从衔铁41的凸出部分41c穿过铁芯11的磁极12，并再通过磁极13和软磁性部件穿过辅助铁条20的相对端23以产生如图8中虚线所示的磁环路。这样，当图8中的电磁器件未被励磁时，由于只形成一单个的磁环路，永磁铁21的磁能被100%地利用。因此，提供了一种具有高磁效率的改进型电磁器件。
如图9所示，如果想要的话，可以在磁极13处把铁芯改进成一个楔形面13a，以与软磁性部件45成面接触。楔形表面13a有利于降低磁阻和提高磁效率。
当将电压加至线圈17上以沿相反与永磁铁21产生的磁通量的方向产生磁通量时，衔铁41抵抗永磁铁21的磁力绕用作支点的凸出部分41c转动，从而部件45脱离铁芯11的磁极13和相对端23之间的缝隙，而软磁性部件44却进入了铁芯11的磁极12和辅助部件一端22之间的缝隙，以致于衔铁41的相对端41b被铁芯11的磁极13所吸引。
因此，永磁铁21所产生的磁通量从衔铁41的凸出部分41c穿过铁芯11的磁极13，并通过磁极12和软磁性部件44进一步穿过辅助铁条20的一端22，形成一磁路。这样，当电磁式继电器被励磁时，永磁铁21的磁能基本上100%地被利用，因为只形成一单一的磁路。因此，无论是励磁还是不励磁本实施例的电磁器件，它都具有高的磁效率，因为它100%地利用了永磁铁21的磁能。
当图8中衔铁41绕支点转动或顺时针运动时，可移动块40也绕支点转动，并且在可移动触点42a离开固定触点32a后可移动触点42b与固定触点33a接触。
当上述励磁停止时，可移动块40通过可移动接触片42的弹力沿反方向绕支点转动，以回到原先的位置。
图10示出作为本发明第二实施例的电磁式继电器。尽管上述第一实施例的电磁式继电器是一种自返型继电器（该继电器中将具有相同特性的软磁性部件44和45嵌入模压至可移动块40的向下凸出部分43a和43b中，且可移动块40通过可移动片42的弹力返回其原先位置），但第二实施例的继电器是这样构造的，即仅把一个软磁性部件45嵌入模压至一个向下凸出部分43b中。其他部件与第一实施例中的相同，因此为简化起见省略其说明。根据第二实施例，只装入软磁性部件45打破了磁平衡，从而通过增大设计的自由度获得了一条较佳吸引力曲线。
图11示出了作为本发明第三实施例的一种电磁式继电器，该继电器中可移动块40的向下凸出部分43a和43b具有至少在构造、磁特性和尺寸中的某一方面不同的软磁性部件46和47，以提供磁不平衡。其他部件与上述实施例中的相同，因此为简便起见省略其说明。根据本实施例，通过控制磁平衡的不平衡度可以获得较佳吸引力特性。
图12示出了作为本发明第四实施例的一种电磁式继电器，该继电器中棱形软磁性部件48与可移动块40耦合，尽管在上面的实施例中，是用平板形软磁性部件来与可移动块耦合的。因此，一对凹进部分13a和23a分别位于铁芯11的磁极13和辅助部件20的相对端23的端部表面上，以与软磁性部件48接合。本实施例中，部件48面对铁芯11和辅助部件20的区域被进一步增大，从而导致磁阻的降低及磁效率的提高。
图13示出了作为本发明第五实施例的一种电磁式继电器。尽管在上述实施例中，将软磁性部件插入可移动块40的凸出部分43a和43b中，但本实施例中采用一种为抗磁材料的超导材料部件49a和49b，将其插入凸出部分43a和43b中。根据本实施例，永磁铁21所产生的磁通量从衔铁41的凸出部分41c穿过铁芯11的磁极12，并进一步从磁极13通过空气隙穿过辅助铁条20的相对端23，以形成一单一磁路。本实施例保证得到这样的一个单一磁路，因为无论是用作本实施例磁路切换部件的抗磁材料部件49a或者49b，当它位于缝隙中时，它会阻断指向缝隙的永磁铁21的磁通量。这样，永磁铁21的磁能基本上100%地被利用，从而获得具有高磁效率的改进型电磁式继电器。
上述实施例采用自返型电磁式继电器，而本发明不局限于这些实施例，可以通过选择可移动接触片的弹力、安装结构、尺寸及位置、以及磁路切换部件的磁特性等等因素而采用自持型电磁式继电器。
已经就某些给出满意结果的实施例描述和说明了本发明。对于本领域的技术人员应该懂得，在理解了发明的目的之后可以不脱离发明的精神和范围进行各种其他不同的变化和改进，因此，打算在所附的权利要求中包括所有这些变化和改进。