機電繼電器及其制造方法技術

本發明專利技術關于一種機電繼電器，其包括放置在空腔內的可動部件與基板。所述空腔形成在基板上并被隔板圍繞及覆蓋層密封。所述可動部件包括被永久磁化的第一磁體，所述第一磁體包括至少一個第一端。設置在附近的轉換磁體，當有電流通過時，將產生驅動磁場，所述驅動磁場大體上垂直于第一磁體的磁化方向，并產生一作用在第一磁體上的磁力矩，所述力矩驅動第一磁體及可動部件轉動及關閉所述第一端的導電路徑。改變通過所述轉換磁體的電流方向從而改變驅動磁場的方向及改變作用在第一磁體上的磁力矩的方向，因此，第一磁體及可動部件將沿相反的方向轉動并打開第一段的導電路徑。所述第一磁體可包括多層的磁化層并與其它磁性元件形成封閉的磁路。鎖定型及非鎖定型的機電繼電器可通過適當地使用軟、硬磁體作為各種元件而形成。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種繼電器，尤其涉及一種。
技術介紹
繼電器是由電信號控制的機電開關，通過一個電路內的電流控制另一個電路內的電流。一個典型的繼電器由一個電磁鐵及連接在電磁鐵上的軟鐵彈片組成，該軟鐵彈片也叫做電樞。電樞上連著可移動的電接觸點，所述電接觸點通過彈簧保持在正常位置。在對繼電器進行通電后，電磁鐵會對電樞產生作用力，并使其克服彈簧彈力，從而移動電接觸點去關閉或打開一個電回路。當電磁鐵斷電后，電接觸點彈回到原來位置。繼電器有各種不同類型，有多接觸點型、密封型、具有內置延遲電路型、像早期電話通訊電路中使用的多步多接觸型，還有可鎖定型。繼電器還可以根據其具有的極數及擲數來分類。繼電器的磁極是指每一路徑的共同終端。而磁極所能連接的每一位置稱為擲。繼電器可以具有η個磁極及m個擲。例如，單級單擲(single-pole-single-throw, SPST)繼電器具有一個磁極及一個擲。單級雙擲(single-pole-double-throw, `SF1DT)繼電器具有一個磁極及兩個擲。雙極雙擲(DF1DT)繼電器具有兩個磁極，每一磁極具有兩個同時可控的擲。繼電器還可以根據其形態來分類。繼電器形態的分類是根據繼電器的極和擲的數目以及繼電器的默認位置來進行的。繼電器通常具有三種形態A、B及C。形態A是默認常開狀態的單極單擲繼電器。形態B是默認常閉狀態的單極單擲繼電器。形態C是先斷后接(break-before-make)的單級雙擲繼電器。可鎖定型繼電器是指在電磁鐵斷電后，可以保持關閉和打開狀態的一類繼電器。開和關兩種狀態之間的轉換是由送給電磁鐵短暫的電流脈沖而實現的。可鎖定型繼電器的一個重要優點是在靜止狀態沒有任何功耗(事實上，該種繼電器是不需要電源)。常規的機電繼電器通過傳統的手工或者自動化的工序依次組裝。各繼電器通過裝配線組裝，該種裝配線具有復雜的結構、較高的變換性、及較高的成本。常規的繼電器與其他電子元件相比具有較大的尺寸。隨著電子元件的封裝密度的持續增加，尺寸也變得更加受到關注。多種設計及配置被用來制造可鎖定型機電繼電器。繼電器工程師手冊的第3-24頁，參考I中描述了兩種形成常規形式的可鎖定型繼電器。永磁鐵的磁通量通過兩條路徑中的一條以被電樞完成。將電樞及其上的接觸端子從一個位置變換到另一個位置需要需要在電磁線圈中通過正確極性的電流。傳統的可鎖定型繼電器的一個缺點是需要電磁線圈產生一個回動的磁場以將電樞從一個位置轉換到另一個位置。這需要在電磁線圈中繞設有大量的芯線，從而使得電磁線圈的尺寸變大，除了用傳統的繞線方法外不能或者很難制造。1998年10月6日授權給沈等人的美國專利公告第5，818，316號揭示了一種非易失的可編程開關，在此結合其全部內容以供參考。該開關包括第一及第二可磁化的導體，第一及第二可磁化的導體分別設有第一及第二端，各第一及第二端分別為南磁極或者北磁極。第一及第二端安裝成可在第一及第二位之間移動，在第一位置時，它們相互接觸，在第二位置時，它們相互絕緣。所述第一可磁化的導體是永磁鐵，所述第二可磁化的導體可根據作用其的磁場變換。程序元件與第二可磁化的導體相關聯以改變第二可磁化的導體的磁性，從而第二端可選擇地變換成南磁極或者北磁極。當磁性相吸時，所述第一及第二端保持于第一位置，當磁性相互排斥時，所述第一及第二端位于第二位置。2002年10月22日授權給阮(Ruan)等人的美國專利公告第6，469，602號(該專利主張1999年9月23日申請的申請號為60/155，757的美國臨時申請的優先權)揭示了另一個可鎖定型繼電器，在此結合其全部內容以供參考。該繼電器設有一個可動的并可感應磁場本體，所述可動部件對應繼電器的開啟狀態時呈第一狀態，對應繼電器的關閉狀態呈第二狀態。第一磁場，其對可動部件作用有磁矩，第二磁場，例如可由繼電器的基板上的導體形成，第二磁場可使得可動部件可在第一狀態及第二狀態之間切換。2000年9月26日授權給畢夏普(Bishop)等人的美國專利公告第6，124，650號揭示了另一種非易失的微繼電器，在此結合其全部內容以供參考。該設備揭示了使用矩形可鎖定磁滯回線材料，其磁化方向可以根據暴露在外部的磁場改變。所述磁場由導體組件產生。磁極之間的吸引或者排斥力保持開關處于打開或者關閉狀態。前述的現有技術中，雖然提供了相同的方式去制造可鎖定型機電繼電器，具有一些優點，也具有缺點及局限。其中一些需要大電流以實現開關，其中一些需要各元件之間具有精確的位置關系。這些缺點及局限使得制造困難及高昂的制造成本，也會阻礙其在實際應用中的價值。 因此，迫切需要提供一種容易切換的機電繼電器，并且簡單、容易制造及使用。本專利技術的目的是提供一種新的改進的方法來制造該種機電繼電器。
技術實現思路
上述的問題及其他至少部分被下述的機電繼電器解決，上述的目的及其他也在下述的機電繼電器中實現。該機電繼電器包括放置在空腔中的可動部件，所述空腔形成在基板上，所述可動部件被隔板圍繞，并被覆蓋層密封。所述可動部件包括永久磁化的第一磁體，所述第一磁體包括至少一個第一端。附近的轉換磁體，所述轉換磁體包括線圈，當電流通過所述線圈時，將產生驅動磁場，該驅動磁場的在大體垂直于前述第一磁體，該驅動磁場對第一磁體施加一磁矩使得第一磁體及可動部件轉動并關閉所述第一端的導電路徑。改變通過所述線圈的電流方向以改變驅動磁場的方向，從而作用在第一磁性上的磁矩方向也被改變，因此第一磁體沿相反的方向轉動并打開所述第一端的導電路徑。所述第一磁體可包括多層磁性層與其他的磁性元件形成封閉的磁路。鎖定型及非鎖定型的機電繼電器可通過適當地使用軟、硬磁體作為各種元件形成。附圖說明上述本專利技術的其他特征及優點將以用作說明的實施例結合相應的附圖在下面進行詳細描述。在類似的附圖中參考數字將被使用表示相同或者類似的部分，及 圖1A是機電繼電器的典型實施例的前視 圖1B是所述機電繼電器的俯視圖(其內部被揭露)； 圖2A是機電繼電器的另一典型實施例的前視 圖2B是所示機電繼電器的側視 圖3是機電繼電器的另一典型實施例的前視 圖4A是機電繼電器的另一典型實施例的前視 圖4B是所述機電繼電器的俯視圖(軟磁層32未被顯示)； 圖5是機電繼電器的·另一典型實施例的前視圖，詳細顯示了端子13區域； 圖6是機電繼電器的另一典型實施例的前視圖，詳細顯示了端子13區域； 圖7A是一組機電繼電器的另一典型實施例的俯視 圖7B是所述一組機電繼電器的側視 圖8是所述一組機電繼電器的另一典型實施例的一個小方塊的三維視圖。具體實施例方式本專利技術所描述的某些實施例，只是用于解釋本專利技術機電繼電器應用的例子，而沒有任何意圖從任何方面限制本專利技術的范圍。為了簡明起見，一些普通的電子制造及其它系統方面(系統零部件)的說明未必詳盡。而且，為了簡明起見，本專利技術多處提到的電磁式繼電器是用于電力及電子系統中的。然而其應被理解為，很多其他制造方法均可以用于制作本專利技術機電繼電器。本專利技術中描述的技術可用于機械繼電器、光交換、流體控制系統、及其它交換設備。更進一步，該技術也可應用在電器系統、光系統、消費性電子、工業電子、無線系統、太空應用、流體控制系統、醫療系統、或者其它應用。此外，本專利技術中所描述的空間安排及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機電繼電器，其包括：基板，所述基板包括第一靜端子；空腔，所述空腔形成在基板上；可動部件，所述可動部件放置在前述的空腔中，所述可動部件具有旋轉軸，所述可動部件包括第一端及與第一端對應的第一可動端子，所述可動部件進一步包括第一磁體，所述第一磁體具有永久磁矩；轉換磁體，所述轉換磁體包括線圈，當電流通過所述線圈時，將產生驅動磁場，該驅動磁場的主要部分在驅動磁場穿過所述第一磁體的區域垂直于前述永久磁矩，所述驅動磁場與所述永久磁矩的向量叉積產生一作用在第一磁體上的扭矩，使得可動部件圍繞所述旋轉軸轉動；其中，所述轉換磁體可控制地使得所述可動部件相對于基板處于穩定的狀態，所述穩定的狀態可選擇為：a）所述第一可動端子與所述第一靜端子接觸；或者b）所述第一可動端子與所述第一靜端子分離。

【技術特征摘要】
1.一種機電繼電器,其包括 基板，所述基板包括第一靜端子； 空腔，所述空腔形成在基板上； 可動部件，所述可動部件放置在前述的空腔中，所述可動部件具有旋轉軸，所述可動部件包括第一端及與第一端對應的第一可動端子，所述可動部件進一步包括第一磁體，所述第一磁體具有永久磁矩； 轉換磁體，所述轉換磁體包括線圈，當電流通過所述線圈時，將產生驅動磁場，該驅動磁場的主要部分在驅動磁場穿過所述第一磁體的區域垂直于前述永久磁矩，所述驅動磁場與所述永久磁矩的向量叉積產生一作用在第一磁體上的扭矩，使得可動部件圍繞所述旋轉軸轉動； 其中，所述轉換磁體可控制地使得所述可動部件相對于基板處于穩定的狀態，所述穩定的狀態可選擇為 a)所述第一可動端子與所述第一靜端子接觸；或者 b)所述第一可動端子與所述第一靜端子分離。2.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，所述第一磁體為永磁材料。3.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，所述第一磁體為軟磁材料。4.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，提供靠近第一磁體的第二磁體。5.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，所述線圈包括多層平面的、流通的導電路徑層及將各層導電路徑隔開的電絕緣薄膜。6.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，所述線圈為被絕緣材料涂覆的導線構成的多重繞組。7.如權利要求1所述的機電繼電器，其特征在于，所述空腔是堆疊的多層絕緣材料的共...

【專利技術屬性】
技術研發人員：申軍，
申請(專利權)人：蘇州磁明科技有限公司，
類型：發明
國別省市：