專利名稱：機電繼電器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種機電開關裝置，如繼電器，尤其涉及一種帶電接觸臂的機電開關裝置，接觸臂，如動接觸臂的兩側都有接觸片。
在繼電器和其他用于較高電流的機電開關裝置中，制作電接觸臂時，一般都使用鉚接型接觸件。例如，在兩側都需要接觸件的中間接觸臂的接觸件結構(如SPDT，Break-Maker，Form C)，要預制鉚接接觸件，然后經臂上的孔下樁柱，并使接觸件變形，以在接觸臂的兩側形成配接的接觸面。這種制作接觸臂的公知方法使加工接觸件鉚釘的的成本非常高。另外，最終形成的接觸臂結構在某些開關應用場合無法滿足苛刻的使用壽命的要求。
英國專利說明書GB-A-1158119描述了一種彈性閘片組件(springblade assembly)及其制作方法，其具有多個疊加的彈性閘片，經彈性閘片兩側接觸片的連接而夾緊在一起。具體地說，彈性閘片具有相互對準的通孔，一接觸頭蓋住多個彈性閘片一側的孔，而一支持件蓋住另一側的孔。接觸頭和支持件經焊接連在一起。由于多個彈性閘片疊壓在一起，接觸片在對準的孔內連接時必須有良好的導電性。這就要求各個接觸片具有一個連接件，從接觸頭和/或支持件伸進各相應孔中與其他的接觸片連接。于是，接觸片成鉚釘形，而且與上述的鉚釘接觸件相似，制作成本高。
另一種公知的方法是，從一接觸件帶上切下接觸片，利用電阻釬焊等金屬結合方法把接觸片連接到所述的電接觸臂的表面上。而無需在接觸臂表面上形成通孔。這種接觸片的一側一般有銅合金的墊層，用于把接觸片焊到接觸臂或刀閘簧片的平面上。用釬焊的接觸件帶的片制成的接觸臂一般能滿足苛刻的使用壽命的要求。
但是，在連接或釬焊過程中，過量的熔融釬焊材料會漫過接觸片的側面，而在某些情況下，流到接觸片的表面上。部分原因是在釬焊過程中所使用的電極在接觸片上施加力，使其定位，并保持與接觸臂的能夠接受的電接觸。這種情況會導致在接觸臂的的操作中產生接觸焊，并且降低了電阻焊中電極的壽命。很不利的是，由于接觸件帶制作工藝的限制，銅合金涂層的量或厚度不能充分地減小，即這種銅合金在帶上只能達到某一最小厚度。
因此，本發明的一個目的是克服現有技術的缺點。
具體地講，本發明的目的是提供一種機電機開關，其電接觸臂使用具有簡單形狀和平面的廉價的接觸片，這些接觸片能焊到金屬閘片的兩側，而不會產生過量的釬焊材料影響接觸表面的問題。
本發明的另一目的是提供一種帶電接觸臂的機電開關，其中，一對接觸片從帶銅合金墊層的接觸件帶上切下。
本發明的又一目的是提供一種帶電接觸臂的機電開關，其中，一對接觸片焊在金屬閘片的相應側面上，接觸件壓在金屬閘片上，在金屬表面間達到預定的整體厚度，而無需去掉多余的釬焊材料。
本發明提供的機電開關避免了上述問題，這種機電開關包括線圈組件，其具有磁芯、繞在磁芯上的線圈、支承磁芯和線圈的架；接觸件組件，其具有(a)相對設置的一對靜接觸臂，上有相對設置的接觸件，(b)設在一對靜接觸臂間的動接觸臂，有一帶通孔的金屬閘片和一對接觸片，每個接觸片都有一底平面，所述接觸片的底平面焊到金屬閘片上，以蓋住通孔的兩側，所述通孔至少部分由過量的釬焊材料填充；及隨著線圈激勵或非激勵而驅動動接觸臂的裝置。
本發明還提供了一種電接觸臂，包括帶貫通地形成于其上的通孔的金屬閘片，一對接觸片，每個接觸片都有一平的底表面，所述接觸片的底平面連接到金屬閘片上，以蓋住通孔的兩側，而所述通孔至少部分由過量的連接材料填充。
另外，本發明還提供了一種制造電接觸臂的方法，其步驟如下提供一其上形成有通孔的金屬閘片；提供一對接觸片，各接觸片具有比所述閘片上的通孔大的平的底表面，每個所述底表面涂有連接材料層；將一個所述的接觸片定位在所述閘片的一側，以從該側蓋住所述的通孔；加熱熔化所述的連接材料層并將所述的接觸片從所述一側壓在所述閘片上，從而把接觸片連到閘片上，其中，通孔用作供過量熔化的連接材料流入的收集空間；以及固化連接材料。
為更好地理解不本發明，請參見下面對本發明實施例的描述及附圖，其中，
圖1是本發明方法的示意圖，圖中使用了不同的比例，示出了接觸片從一帶上切下，在金屬閘片的上方居中；圖2是本發明電接觸臂的放大剖視圖，其中，接觸片處于釬焊工藝的開始階段；圖3是圖2中接觸片釬焊完成后的剖視圖；圖4是本發明繼電器的分解示意圖；圖5圖4繼電器的動接觸臂的示意圖。
如圖1所示，接觸件帶1平時裝在卷軸2上，其具有特定的厚度和寬度。加工電接觸臂時，帶1被切成單個的接觸片3。切割機4可以是任何類型或傳統的切割機，圖中只是示意性地示出。接觸件帶1由接觸件材料構成，其一側涂有銅合金墊層。例如，如圖所示，接觸件帶1和接觸片3有3層結合在一起的層貴金屬配接表面31，銀中間層32，及銅合金墊層33，圖中示出了各層的放大的剖視圖。
為了加工兩側帶有接觸件，例如能用作繼電器動接觸臂的電接觸臂，在金屬閘片5的指定位置上形成一通孔6。金屬閘片5由適用于所需應用場合的任何材料制造，如銅合金。然后，把一對切下來的接觸片3A，3B居中地放在通孔6的兩側上方，使釬焊墊層對著閘片5。各接觸片3A，3B的橫截面積大于通孔6，因此，能從金屬閘片5的兩側完全蓋住通孔6，而接觸片3A，3B與金屬閘片5的相應周邊表面接觸。
如圖2所示，一對電極7，8被引到接觸片3A，3B的配接表面31上，電極7，8向接觸片3A，3B施加作用力，以使接觸片定位，并保證與閘片5的可接受的電接觸。然后，電流流經第一電極7、閘片和接觸件組件3A，5和3B，而流入另一電極8，經足夠長的時間后，熔化接觸片3A，3B上的銅合金墊層。所加的電流大小取決于個零部件的成分和其他的物理性質。
電流停止后，電極7，8保持不動足夠長的時間，使銅合金能夠固化。這種方法使各個接觸片3A，3B與閘片5直接釬焊在一起，并且所有的過量釬焊材料都流入用作“釬焊收集空間”的通孔6內。如圖3所示，一旦釬焊材料(brazing material)固化后，可拿去電極7，8。
如果需要，該方法也能使接觸片3A，3B結合在一起，這是通過使過量的釬焊材料34填滿通孔6(見圖3)或使從各個接觸片來的過量釬焊材料34結合在通孔6處一起而實現的。
作為一個例子，用本發明的方法制作了繼電器的動接觸臂，其尺寸如下接觸片3A，3B長和寬均為3.5mm；貴金屬配接表面31的厚度0.46mm(最小值)；銀中間層32的厚度0.12mm(最大值)；銅合金墊層33的厚度0.02mm到0.04mm；接觸臂閘片5的厚度0.127mm；通孔6的直徑2.39mm。
銅合金墊層由一般的銅合金成分構成，如15％的Ag，80％的Cu，5％的P。
圖4示出了本發明的繼電器40，其包括基座41、與基座41相連的線圈組件42、銜鐵43、靜接觸件44，45和由銜鐵驅動與靜接觸件接觸的動接觸臂46。圖5中更詳細地示出了動接觸臂46，其包括帶通孔46b的金屬閘片46a和連接金屬閘片46a的一對接觸片46c，46d。通孔46b用作收集空間，盛裝用來連接接觸片46c，46d和閘片46a的過量釬焊材料。繼電器40和動接觸臂46可以用本發明的方法制成。
這里所描述的實施例只是本發明原理的示例性說明，在不脫離本發明的構思或范圍的情況下，本領域的技術人員可對其作出各種修改。
例如，接觸件帶1可以為單個的帶，而不繞在卷軸2上。另外，接觸片3A，3B也可以按不同的形狀從接觸件帶上切下來，如矩形或圓形。再者，銅合金墊層可以由任何類型或傳統的釬焊材料構成。
此外，銅合金墊層33可以用其他的裝置熔化，而不使用電極7，8，并在其間加電流，例如，可以用加熱室。電極7，8還可以用其他的機構代替，把接觸片3A，3B壓在金屬閘片5上，并固定住。
還有，接觸片可以用任何公知或傳統的金屬結合工藝，例如軟焊或熔焊(soldering or welding)，使用合適的軟焊或連接材料連接到閘片上，而不使用釬焊。
權利要求
1.一種機電開關，包括線圈組件，其具有磁芯、繞在磁芯上的線圈、支承磁芯和線圈的架；接觸件組件，其具有(a)相對設置的一對靜接觸臂，上有相對設置的接觸件，(b)設在一對靜接觸臂間的動接觸臂，有一帶通孔的金屬閘片和一對接觸片，每個接觸片都有一底平面，所述接觸片的底平面焊到金屬閘片上，以蓋住通孔的兩側，所述通孔至少部分由過量的釬焊材料填充；及隨著線圈激勵或非激勵而驅動動接觸臂的裝置。
2.如權利要求1所述的機電開關，其中，所述金屬閘片由彈性銅合金制造。
3.如權利要求1所述的機電開關，其中，所述接觸片具有至少兩層貴金屬。
4.如權利要求1所述的機電開關，其中，所述接觸片為平行六面體形。
5.如權利要求1所述的機電開關，其中，所述通孔的橫截面積大致為所述接觸片底面的三分之一到二分之一。
6.一種電接觸臂，包括(a)帶貫通地形成于其上的通孔的金屬閘片，(b)一對接觸片，每個接觸片都有一平的底表面，所述接觸片的底平面連接到金屬閘片上，以蓋住通孔的兩側，而所述通孔至少部分由過量的連接材料填充。
7.如權利要求6所述的開關，其中，所述金屬閘片由彈性銅合金制造。
8.如權利要求6所述的開關，其中，所述接觸片具有至少兩層貴金屬。
9.如權利要求6所述的開關，其中，所述接觸片為平行六面體形。
10.如權利要求6所述的開關，其中，所述通孔的橫截面積大致為所述接觸片底面的三分之一到二分之一。
11.一種制造電接觸臂的方法，其步驟如下提供一其上形成有通孔的金屬閘片；提供一對接觸片，各接觸片具有比所述閘片上的通孔大的平的底表面，每個所述底表面涂有連接材料層；將一個所述的接觸片定位在所述閘片的一側，以從該側蓋住所述的通孔；加熱熔化所述的連接材料層并將所述的接觸片從所述一側壓在所述閘片上，從而把接觸片連到閘片上，其中，通孔用作供過量熔化的連接材料流入的收集空間；以及固化連接材料。
12.如權利要求11所述的方法，其中，連接材料包括釬焊材料，連接接觸片的步驟包括釬焊接觸片。
13.如權利要求12所述的方法，其中，還包括從含有接觸件材料的帶上切下所述接觸片的步驟，接觸件材料的一側涂有所述釬焊材料。
14.如權利要求12所述的方法，其中，釬焊的步驟包括通過把一對電極加到所述接觸片上并使電流流過其間而進行的電阻加熱。
15.如權利要求14所述的方法，其中，電極設置成把接觸片壓在所述閘片上并固定，直到釬焊材料固化。
16.如權利要求11所述的方法，其中，固化的步驟包括冷卻接觸片。
17.如權利要求12所述的方法，其中，釬焊的步驟包括熔化釬焊材料層，直到在通孔內有足夠的過量熔融釬焊材料把接觸片焊在一起。
18.一種用如權利要求11所述的方法制造的電接觸臂。
19.一種機電開關，具有用如權利要求11所述的方法制造的電接觸臂。
全文摘要
一種機電繼電器,尤其是一種繼電器的動接觸臂。通過把接觸片從兩側釬焊到金屬閘片上來制造動接觸臂。為避免過量的釬焊材料沾污接觸面,在金屬閘片上設有通孔,接觸片居中地位于通孔的兩側。通孔用作釬焊材料的收集空間。這樣,過量的釬焊材料就會流入通孔中,而不會漫過接觸件邊緣而沾污接觸面。
文檔編號H01H11/00GK1231058SQ97198063
公開日1999年10月6日 申請日期1997年8月28日 優先權日1996年9月19日
發明者威廉·G·韋爾什 申請人:西門子電氣機械元器件公司