CN103903915B - 电磁开关装置及其运动元件 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电磁开关装置及其运动元件，运动元件为凸轮结构，绕轴心转动，第一端形成响应曲面，响应曲面与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面，带动曲面与触头支持件接触；在初始状态，响应曲面和带动曲面上的接触点分别为A1和B1；运动元件旋转角度β，响应曲面和带动曲面上的接触点分别为A2和B2，触头支持件的运动方向上，A1与A2的距离为a1，B1点与B2点的距离为b1；运动元件继续旋转角度γ，响应曲面和带动曲面上的接触点分别为A3和B3，触头支持件的运动方向上，A2与A3的距离为a2，B2点与B3点的距离为b2；a1/b1<10且a2/b2<10。本发明通过运动部件的独特设计结构能实现双绕组电流可靠切换，具有节能、环保、高使用寿命的优势。

Description

电磁开关装置及其运动元件

技术领域

本发明涉及低压电气设备领域，更具体地说，涉及一种电磁开关装置及其运动元件。

背景技术

电磁开关装置，尤其是接触器的电磁驱动装置，吸合所需能量和维持所需能量一般相差较大，可高达10倍。基于此，电磁开关装置在维持状态相应地减小线圈电流能达到节能目的。目前常被采用的方法为同时具有吸合绕组和维持绕组的双绕组线圈结构，借助一个电磁的转换开关装置进行吸合绕组和维持绕组的切换，从而达到切换电流实现节能的目的。

公开号为CN1406389，申请号为CN01805831.0，题为“电磁开关装置，尤其是接触器”的中国专利申请揭示了一种电磁开关装置、尤其是接触器，其具有开关壳体(2)和可插入该开关壳体中的插入单元(4)，该单元包括线圈支架(12)。脱扣元件(60)支承在插入单元(4)壳体部件(40)上，该脱扣元件用于机械地操纵用于一省电电路的电气开关(24)的开关元件(30)。开关(24)装配在设置在插入单元(4)里面的支承结构(印刷电路板22)上并通过支座轮廓(70)顶靠在壳体部件(40)的支承轮廓(72)上。该方案所揭示的切换开关固定在电子线路板上，结构复杂、调试难、成本高。

公开号为CN202230896U，专利号为ZL201120352337.0，题为“一种带有杠杆比的开关装置”的中国专利揭示了一种带有杠杆比的开关装置，包括外壳、摇臂、转轴、触头支持、动触桥、静触头，所述摇臂可旋转的安装在转轴上，所述摇臂的一端是主动端，其另一端是被动端，所述触头支持与带动其运动的摇臂的被动端接触连接，所述触头支持靠近静触头侧连接有动触桥，所述摇臂的被动端到转轴中心的距离b与所述摇臂的主动端到转轴中心的距离a的杠杆比b∶a的比例大于1。该专利提出的方案中，摇臂会与外壳发生多次碰撞，正由于其特有的杠杆比结构，杠杆比较长的部分容易断裂，寿命短，从而降低整个开关装置的使用寿命。

开关装置作为一种省电电路的驱动装置，为了满足比如接触器类频繁通断的需求，对该开关装置的寿命有较高要求。为了既能满足开关装置受冲击力小、寿命长等要求，又能实现电流可靠切换，在起动电流一定的情况下，需要开关较早切换；在铁心碰撞力一定的情况下，可较晚的切换电流，从而降低起动电流，提高分断能力，提高装置寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁开关装置，在实现触头可靠接通与分断的同时具有高使用寿命。

根据本发明的一实施例，提出一种电磁开关装置的运动元件，该运动元件为凸轮结构，绕轴心转动，该运动元件的第一端形成响应曲面，响应曲面与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面，带动曲面与触头支持件接触；

在初始状态，响应曲面上的接触点为A1点，带动曲面上的接触点为B1点；

运动元件从初始状态旋转角度β，响应曲面上的接触点为A2点，带动曲面上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1；

运动元件继续旋转角度γ至最终位置，响应曲面上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2；

其中，a1/b1<10且a2/b2<10。

在一个实施例中，1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。

在另一个实施例中，a1/b1<1且a2/b2<1。

在一个实施例中，A1点与轴心的连线与触头支持件的运动方向的夹角为α，α>20°。

根据本发明的一实施例，提出一种电磁开关装置，包括外壳、安装在轴上并且绕轴转动的运动元件、触头支持件、动触桥和静触头，运动元件为凸轮结构，绕轴心转动，该运动元件的第一端形成响应曲面，响应曲面与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面，带动曲面与触头支持件接触；

在初始状态，响应曲面上的接触点为A1点，带动曲面上的接触点为B1点；

运动元件从初始状态旋转角度β，响应曲面上的接触点为A2点，带动曲面上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1；

运动元件继续旋转角度γ至最终位置，响应曲面上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2；

其中，a1/b1<10且a2/b2<10；

运动元件的转动作用于触头支持件，使得动触桥和静触头接通或者分断。

在一个实施例中，1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。

在另一个实施例中，a1/b1<1且a2/b2<1。

在一个实施例中，A1点与轴心的连线与触头支持件的运动方向的夹角为α，α>20°。

在一个实施例中，静触头连接到信号传递件，信号传递件延伸出外壳之外，信号传递件输出动触桥和静触头的接触信号或者分断信号。

在一个实施例中，外壳、轴和运动元件集成为一个部件，运动元件连接到复位弹簧。

本发明的电磁开关装置及其运动元件通过运动部件的独特设计结构能实现双绕组电流可靠切换，具有节能、环保、高使用寿命的优势。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的安装状态。

图2揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置中运动元件的工作原理。

图3揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于初始状态。

图4揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于中间状态，动静触头即将分离。

图5揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于最终状态，动静触头完全打开。

具体实施方式

运动元件

本发明首先提出一种电磁开关装置的运动元件，图2揭示了该运动元件的结构和工作原理。该运动元件102为凸轮结构，绕轴心O转动，该运动元件的第一端形成响应曲面121，响应曲面121与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面122，带动曲面122与触头支持件接触。

在初始状态，即图2中最左侧的状态，响应曲面121上的接触点为A1点，带动曲面122上的接触点为B1点。在初始状态，A1点与轴心O的连线与触头支持件的运动方向（图中所示的竖直方向）的夹角为α。一般α>20°。

在中间状态，即图2中中间的状态，运动元件102从初始状态旋转角度β，此时A1点与轴心O的连线与触头支持件的运动方向（图中所示的竖直方向）的夹角为α+β。响应曲面121上的接触点为A2点，带动曲面122上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1。

运动元件继续旋转角度γ至最终位置，即图2中最右侧的状态。响应曲面121上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2。

满足以下条件：a1/b1<10且a2/b2<10。

在一个实施例中，更满足以下条件：1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。

在另一个实施例中，更满足以下条件：a1/b1<1且a2/b2<1。

电磁开关装置

本发明还揭示了一种电磁开关装置100，图3～图5揭示了该电磁开关装置100的结构以及各种不同的工作状态，图1揭示了该电磁开关装置100的安装状态。如图所示，该电磁开关装置100包括外壳103、安装在轴105上并且绕轴105转动的运动元件102、触头支持件106、动触桥109和静触头111。运动元件102具有图2所示的结构和工作原理。运动元件102为凸轮结构，绕轴心O转动，该运动元件的第一端形成响应曲面121，响应曲面121与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面122，带动曲面122与触头支持件接触。运动元件102具有如图2所示的三种状态。在初始状态响应曲面121上的接触点为A1点，带动曲面122上的接触点为B1点。在初始状态，A1点与轴心O的连线与触头支持件的运动方向（图中所示的竖直方向）的夹角为α。一般α>20°。在中间状态，运动元件102从初始状态旋转角度β，此时A1点与轴心O的连线与触头支持件的运动方向（图中所示的竖直方向）的夹角为α+β。响应曲面121上的接触点为A2点，带动曲面122上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1。在最终状态，运动元件继续旋转角度γ。响应曲面121上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2。满足以下条件：a1/b1<10且a2/b2<10。在一个实施例中，更满足以下条件：1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。在另一个实施例中，更满足以下条件：a1/b1<1且a2/b2<1。运动元件102的转动作用于触头支持件106，使得动触桥109和静触头111接通或者分断。在图示的实施例中，静触头111还连接到信号传递件113。信号传递件113延伸出外壳103之外，信号传递件113输出动触桥109和静触头111的接触信号或者分断信号。在一个实施例中，外壳103、轴105和运动元件102集成为一个部件，运动元件102还连接到复位弹簧。复位弹簧可以是一个扭簧，在衔铁从吸合到断开的工作情况下，运动元件102能在扭簧的弹簧力力作用下回复到初始位置。

下面结合图1和图3～图5进一步说明本发明的电磁开关装置100的工作过程。首先参考图1所示，该电磁开关装置100安装在线圈骨架110上，在电磁开关装置100的末端延伸出信号传递件113，信号传递件113用于输出动触桥109和静触头111的接触信号或者分断信号。运动元件102安装在轴105上并绕轴105旋转。运动元件102的末端117与触头支持件106接触。电磁开关装置100设置在衔铁108和磁轭115之间，运动元件102的响应曲面121能够与衔铁108的底面接触。

如上面结合图2所描述的，运动元件102具有三个状态。运动元件102的响应曲面121上有三点A1、A2、A3，分别是三个状态下的接触点，三点A1、A2、A3响应外力信号。带动曲面122上也有三点B1、B2、B3，B1、B2、B3分别与A1、A2、A3对应，是带动曲面122上在三个状态下的接触点。O点是运动元件102的旋转轴心，O点与A1点的连线与触头支持件106的运动方向（图中所示的竖直方向）所成初始角度为α，初始角度α需满足一定条件，若α小于衔铁与运动元件的静摩擦角，运动元件将不能实现旋转，A1点所受的力全部传递到轴105上，从而影响电磁开关装置100的寿命。一般运动元件102为PA66塑料件，钢与PA66塑料的静摩擦系数为0.37，即静摩擦角20°左右，所以初始角度α>20°。响应曲面121上的接触点由A1换到A2转过角度为β，接触点A1与接触点A2在触头支持件运动方向上的距离为a1，带动曲面122上的接触点B1与接触点B2在触头支持件运动方向上的距离为b1。一般接触器铁心行程15mm左右，故a1<15mm，辅助开关超程b1为1.5mm左右。响应曲面121上的接触点由A2换到A3转过角度为γ，接触点A2与接触点A3在触头支持件运动方向上的距离为a2，带动曲面122上的接触点B2与接触点B3在触头支持件运动方向上的距离为b2，因a2<15mm。辅助开关开距b2>1.5mm。a1/b1<10，a2/b2<10。

图3揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于初始状态。如图3所示，衔铁108即将与运动元件102碰撞。此时运动元件102仍静止，运动元件102所处的位置是初始位置，限位件114防止运动元件102在扭簧104作用下顺时针运动，扭簧104是运动元件102的复位弹簧。这样，在电磁开关装置100由打开到闭合，即衔铁108从断开到吸合的工作情况下，衔铁108逐渐向闭合方向运动即V1方向运动，直到衔铁108在电磁力作用下在A1点撞击运动元件102，随后，运动元件102沿响应曲面121逆时针运动，触头支持件106在反力弹簧112及触头弹簧116的合力作用下，也会随着运动元件102的带动曲面122沿V2方向运动。在图3所示的状态，带动曲面122与触头支持件106的接触点是B1。

图4揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于中间状态，动静触头即将分离。如图4所示，此时动静触头即将分离。此时，运动元件102仍沿着响应曲面121随衔铁108作逆时针转动，接触点变为A2。触头支持件106仍沿着V2方向运动，衔铁108与磁轭115完全闭合时，运动元件102会在惯性力及扭簧力作用下继续逆时针运动后再反向顺时针在A3点（见图5）撞击衔铁108，并最终静止在A3点。而在此过程中，带动曲面122上的接触点也先变为B2，最后再变成B3。触头支持106向V2方向运动，动触桥109与静触头111断开，断开信号通过信号传递件113输出，并最终完成双线圈切换。在外壳103上设有导槽107，导槽107为触头支持件106的运动作导向。

图5揭示了根据本发明的一实施例的电磁开关装置的结构，该电磁开关装置处于最终状态，动静触头完全打开。如图5所示，此时动静触头完全打开。此时衔铁108与磁轭115为闭合状态，运动元件102在图示位置停止，响应曲面121上的接触点为A3，带动曲面122上的接触点为B3。

在整个电磁装置闭合过程中，如果设置使得1≤a1/b1<10，且1≤a2/b2<10时，在起动电流一定情况下，能使衔铁108与运动元件102较早碰撞，从而减小两者撞击力，同时，较早实现双线圈切换，减小衔铁108与磁轭115之间撞击力，提高装置寿命。

如果设置使得a1/b1<1，且a2/b2<1时，能明显提高开关装置的分断能力，提高装置寿命，且能实现较晚切换电流，节省成本。

按照本发明的设计，在响应曲面121上的A2点位置，即衔铁108与磁轭115的特定距离位置，完成动静触头断开，实现双线圈切换，并保证运动元件102以及电磁开关装置100有较高的使用寿命。

在电磁开关装置由闭合到打开，即衔铁108从吸合到断开的工作情况下，运动元件102在复位弹簧，即扭簧104的弹簧力作用下，回复到初始位置。触头支持106跟随带动曲面122朝着触头闭合的方向运动，动、静触头闭合。该过程中触头支持件106与运动元件102始终接触，无撞击力，从而保证触头支持件106、运动元件102及电磁开关装置100有较高的使用寿命。

本发明的电磁开关装置及其运动元件通过运动部件的独特设计结构能实现双绕组电流可靠切换，具有节能、环保、高使用寿命的优势。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种电磁开关装置的运动元件，其特征在于，该运动元件为凸轮结构，绕轴心转动，该运动元件的第一端形成响应曲面，响应曲面与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面，带动曲面与触头支持件接触；

在初始状态，响应曲面上的接触点为A1点，带动曲面上的接触点为B1点；

运动元件从初始状态旋转角度β，响应曲面上的接触点为A2点，带动曲面上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1；

运动元件继续旋转角度γ至最终位置，响应曲面上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2；

其中，a1/b1<10且a2/b2<10。

2.如权利要求1所述的电磁开关装置的运动元件，其特征在于，

1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。

3.如权利要求1所述的电磁开关装置的运动元件，其特征在于，

a1/b1<1且a2/b2<1。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电磁开关装置的运动元件，其特征在于，

A1点与轴心的连线与触头支持件的运动方向的夹角为α，α>20°。

5.一种电磁开关装置，包括外壳、安装在轴上并且绕轴转动的运动元件、触头支持件、动触桥和静触头，其特征在于，

所述运动元件为凸轮结构，绕轴心转动，该运动元件的第一端形成响应曲面，响应曲面与衔铁接触，与第一端相对的第二端形成带动曲面，带动曲面与触头支持件接触；

在初始状态，响应曲面上的接触点为A1点，带动曲面上的接触点为B1点；

运动元件从初始状态旋转角度β，响应曲面上的接触点为A2点，带动曲面上的接触点为B2点，A1点与A2点在触头支持件的运动方向上的距离为a1，B1点与B2点在触头支持件的运动方向上的距离为b1；

运动元件继续旋转角度γ至最终位置，响应曲面上的接触点为A3点，带动曲面上的接触点为B3点，A2点与A3点在触头支持件的运动方向上的距离为a2，B2点与B3点在触头支持件的运动方向上的距离为b2；

其中，a1/b1<10且a2/b2<10；

所述运动元件的转动作用于触头支持件，使得动触桥和静触头接通或者分断。

6.如权利要求5所述的电磁开关装置，其特征在于，

1≤a1/b1<10且1≤a2/b2<10。

7.如权利要求5所述的电磁开关装置，其特征在于，

a1/b1<1且a2/b2<1。

8.如权利要求5至7中任一项所述的电磁开关装置，其特征在于，

A1点与轴心的连线与触头支持件的运动方向的夹角为α，α>20°。

9.如权利要求5至7中任一项所述的电磁开关装置，其特征在于，

所述静触头连接到信号传递件，信号传递件延伸出外壳之外；

信号传递件输出动触桥和静触头的接触信号或者分断信号。

10.如权利要求5至7中任一项所述的电磁开关装置，其特征在于，所述外壳、轴和运动元件集成为一个部件，运动元件连接到复位弹簧。