CN104681353B - 电接触器及限制或阻止触头颤动与燃弧时间、控制触头延时闭合与打开的方法 - Google Patents

电接触器及限制或阻止触头颤动与燃弧时间、控制触头延时闭合与打开的方法 Download PDF

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Abstract

一种电接触器，包括一第一端子具有一固定件，所述固定件上设有至少一定触头；一第二端子；一母线与所述第二端子电性连接；以及至少两导电的动臂与所述母线连接，所述动臂上设有一动触头，所述两导电的动臂中一内偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地内偏朝向所述至少一定触头倾斜，所述两导电的动臂中另一外偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地外偏朝向远离所述至少一定触头的方向倾斜，当动触头与定触头闭合时，反向电流驱使所述动臂朝向所述固定件移动以加强动触头与定触头之间的作用力。

Description

电接触器及限制或阻止触头颤动与燃弧时间、控制触头延时 闭合与打开的方法
技术领域
本发明涉及电接触器，特别是但不限于是应用于现代电表，也就是“智能电表”的线圈驱动的直流开关接触器，在正常的国内市电供电下，通常为100～250V的交流电，具有负载断开保护的功能。本发明还涉及一种中电流直流电开关的电接触器，其在短路故障时触头不会熔接。在短路故障时触头熔接的情况下，输出的电流不可计量，若本来应该断开的负载仍然与230V的交流电连接，如此很可能会导致致命的电击。此外，本发明还涉及一种电接触器和/或相关用于降低接触侵蚀、电弧放电和/或点焊的方法。
另外，还要求精确控制中电流开关的触头的断开与闭合的时间，减少或避免电弧放电损害，进而延长其使用寿命。
背景技术
众所周知的，许多电接触器能够实现在额定电流，如100Amps下在大量的开关负载周期内的进行开关切换。开关触头使用合适的银合金，避免形成点焊以及不必要的电弧。承载动触头的活动臂应该设计得容易驱动以便能够断开，并且在额定电流下具有最小自热。
很多电表规范要求在电表的使用年限内在额定电流下开关切换不发生熔接。然而，其还要求在中度短路故障时，触头不发生熔接且必须在下一次脉冲驱动时打开。在更严重的完全短路故障时，规定触头可以安全熔接。换句话说，在完全短路期间，动触头必须保持完整，不得发生爆炸也不得释放出任何危险的熔融材料，直到保险丝熔断或者断路器切断市电与负载之间的连接。所述短路时间通常为市电的半个振动周期，但是在一些特定领域，要求短路时间为4个完整的振动周期。
在欧洲以及许多其它国家，遵照IEC 62055-31规范，主流的表断式电源为单相230V、100Amps(最近为120Amps)的交流电。安全技术方面则满足其它相关规范如UL 508、ANSI C37.90.1、IEC 68-2-6、IEC 68-2-27、IEC 801.3。
现有许多中电流的表断式接触器符合IEC规范，包括承受短路故障以及在使用年限内达到额定电流。限制因素可能还与特定的国家有关，其交流市电的额定电流低谷时为40～60Amps，峰值则上升到100Amps(最近最大峰值为120Amps)。对于这些情况的电表，其基本的断路要求需要一种结构紧凑且坚固耐用的电接触器，可以很容易地被安装在电表的表壳内。
IEC 62055-31规范的情况更为复杂。电表被设计并标示为多个类型中的一种，所述类型代表电表所能承受的短路故障的级别，通过一定的测试来评定，以获得相应的证书或批文。电表承受的短路故障的级别与电表的标称额定电流无关。
一种现有电开关是采用单个动臂，所述动臂上设有单个动触头，动臂移动动触头与一定触头触碰开关闭合。然而，该种结构在大电流时，接触斥力与动臂作用力难以平衡。另外，由于是单一的刚性动臂或闸刀，在窄小的壳体内用交流驱动是相当有挑战性的。
无焊的级别要求非常具有挑战性，无论开关是闭合还是有短路电流。在大多数情况下，在短路时单个触头的接触点的电流密度非常高，由此很容易产生点焊。
众所周知地，为减少高电流的自热，单个的活动臂可以劈开为两个。然而，这样并不能克服随之产生的同步驱动活动臂或闸刀以打开与闭合触头的问题。这样会导致触头以及驱动器的一系列的不平衡问题，甚至会导致振动以及使触头颤动增强。
发明内容
本发明致力于提供上述问题的解决方案。
一方面，本发明提供一种电接触器，包括一第一端子具有一固定件，所述固定件上设有至少一定触头；一第二端子；一母线与所述第二端子电性连接；至少两导电的动臂与所述母线连接，所述动臂上设有一动触头，所述两导电的动臂中一内偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地内偏朝向所述至少一定触头倾斜，所述两导电的动臂中另一外偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地外偏朝向远离所述至少一定触头的方向倾斜，当动触头与定触头闭合时，反向电流驱使所述动臂朝向所述固定件移动以加强动触头与定触头之间的作用力。
优选地，所述动臂悬设于所述母线上，所述动臂以及母线的末端弯曲，所述母线与动臂具有的外形相匹配。
所述动臂在其延伸方向上至少部分为柔性部，所述柔性部可被动臂与母线之间的斥力驱动，所述斥力驱动所述动臂靠近动触头的部分远离母线，每一动臂流动的电流相同。
优选地，所述电接触器还包括驱动器，所述驱动器至少使所述内偏的动臂与所述定触头保持在打开状态，在触头打开时，所述驱动器使所述外偏的动臂向远离定触头的方向偏离；在触头闭合时，所述驱动器使所述外偏的动臂偏向固定件，从而动触头与定触头闭合。
优选地，还包括凸出件，所述凸出件由所述外偏的动臂延伸并远离所述动触头，所述凸出件呈L形，并且悬架于所述外偏的动臂的末端，所述凸出件的末端位于或靠近一越过所述内偏的动臂的边缘的平面。
优选地，所述驱动器包括一片簧，所述片簧使所述外偏的动臂靠近所述定触头，所述驱动器包括一交流双线圈单元，其第一线圈用于驱动所述触头打开与关闭，第二线圈用于产生反馈，使所述触头的打开与闭合与交流波形的过零点重合或靠近，所述交流双线圈单元为梭形电枢。
优选地，所述电接触器还包括一交流电源用于激励所述第一线圈，使用时所述交流电源输出例如半个周期波形、和/或1/4周期波形的驱动脉冲给所述第一线圈，以降低触头之间的侵蚀能量和/或避免触头在负载电流峰值之前打开。
所述驱动脉冲的波形的形态的选择是便于触头打开与闭合与交流波形的过零点相同步。即使完全同步是不可能的，特别是触头打开的控制需要考虑到在使用磁保持时分开所需要的作用力，因此将打开的时间点延时迁移至交流波形的过零点。优选地，可以使用半个周期的正向脉冲使触头闭合，半个周期的负向脉冲使触头打开，反之亦然。然而，更优的是，使用延时的1/4周期正向脉冲与1/4周期负向脉冲使触头闭合与打开。
优选地，每一动臂包括至少两层导电层的层压结构，以减少挠性力。优选地，在所述动臂的延伸方向主要为所述层压结构，所述层压结构的各层仅在各自的首尾两端彼此连接。优选地，所述层压结构包括三层导电层，所述三层导电层在其首尾两端分别相互连接。
另一方面，本发明提供一种电接触器，包括一第一端子包括有一固定件，所述固定件上设有至少一定触头；一第二端子；至少一导电的动臂与所述第二端子电性连接，所述动臂上设有一动触头；以及一交流双线圈驱动机构，所述双线圈驱动机构包括一第一驱动线圈以及一第二非驱动线圈，所述第一驱动线圈可被驱动以打开或闭合所述定触头与动触头，所述第二非驱动线圈反馈接线感生反向磁通以中和并稳定净磁通，从而使触头打开与闭合的延时时间得以控制到或靠近相应的负载交流电流的过零点。
再一方面，提供一种电接触器，包括一定触头、一动触头、以及一交流双线圈驱动器，所述驱动器的第一线圈用于打开或闭合所述定触头与动触头，第二线圈反馈接线使触头打开与闭合得以控制以与交流电波形的过零点相对应。
优选地，还包括一交流电源用于激励所述第一线圈，使用时所述交流电源输出例如半个周期波形、和/或1/4周期波形的驱动脉冲给所述第一线圈，以降低触头之间的侵蚀能量和/或避免触头在负载电流峰值之前打开。
再一方面，提供一种电接触器，包括一定触头，一动触头，一驱动器，所述驱动器包括一驱动线圈用于打开或闭合所述定触头与动触头，以及一电源，所述电源包括一控制器用于输出截断波形的驱动脉冲给所述驱动器，以避免触头在负载电流峰值之前打开。
优选地，所述控制器根据电流波形控制输出电流的时间，优选地，根据一交流电流波形。
优选地，所述截断波形为半个周期的电流波形、不是半个周期或整个周期的截断电流波形、或与负载电流峰值对应的1/4周期电流波形。
再一方面，提供一可移动的触头组件，包括一导电的母线，至少两导电的动臂与所述母线电性连接，所述动臂上设有一动触头，以及至少一定触头，所述两导电的动臂中一内偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地内偏朝向所述至少一定触头倾斜，所述两导电的动臂中另一外偏的动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地外偏朝向远离所述至少一定触头的方向倾斜，当动触头与定触头闭合时，反向电流驱使所述动臂朝向所述固定件移动以加强动触头与定触头之间的作用力。
再一方面，提供一种控制触头闭合与打开的延时的方法，包括以下步骤：驱动一交流双线圈驱动器的第一线圈，使电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的驱动器的第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而控制触头打开与闭合的延时时间。
优选地，激励所述交流双线圈驱动器的第一线圈的驱动脉冲的形态为半个周期波形、和/或1/4周期波形的驱动脉冲给所述第一线圈，以降低触头之间的侵蚀能量和/或避免触头在负载电流峰值之前打开。
再一方面，提供一种限制或阻止触头颤动与燃弧时间的方法，包括以下步骤：驱动一交流双线圈驱动器的第一线圈，使电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的驱动器的第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而使触头打开与闭合的延时时间得以控制到或靠近相应的负载交流电流的过零点。
优选地，激励所述交流双线圈驱动器的第一线圈的驱动脉冲的形态为半个周期波形、和/或1/4周期波形的驱动脉冲给所述第一线圈，以降低触头之间的侵蚀能量和/或避免触头在负载电流峰值之前打开。
再一方面，提供一种限制或阻止触头颤动与燃弧时间的方法，包括驱动一电接触器的驱动器使触头打开或闭合，输入给驱动器的驱动脉冲为截断波形。
优选地，所述截断波形基于负载电流峰值，或更优地所述截断波形为截断的交流波形，与负载电流峰值相对应。
再一方面，提供一种控制触头闭合与打开的延时的方法，包括驱动一电接触器的驱动器使触头打开或闭合，输入给驱动器的驱动脉冲为截断波形。
优选地，所述截断波形基于负载电流峰值，或更优地所述截断波形为截断的交流波形，与负载电流峰值相对应。
优选地，所述双线圈驱动机构包括一磁保持驱动器，所述驱动器在第一驱动线圈的作用下使动触头与定触头打开或闭合。所述驱动器的电枢的磁力固定，本案中在柱塞的前进位置以及回撤位置，在上述位置时对直流驱动线圈的能量需求降低，减少能源消耗。
优选地，所述第二非驱动线圈反馈接线至所述两线圈的公共接点。所述第二非驱动线圈的反馈接线对施加于第一驱动线圈上的驱动电压的振幅的振动自动校正，进而校正触头的动态闭合时间。
优选地，还包括有一母线，所述母线与第二端子电性连接，一导电的动臂设置于所述母线的尾端或靠近母线的尾端设置，所述至少一动触头设置于动臂上。所述母线线对于动臂来说有利于提供反向电流，因此生成斥力推动动触头与定触头紧密闭合。
优选地，所述母线上还连接有另一导电的动臂，所述另一导电的动臂上设有另一动触头。如此可以分担电流，相应地降低了短路情况下的热效应
在多个动臂或者多个闸刀的情况下，所述一动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地内偏朝向所述至少一定触头倾斜，所述另一动臂是预成型的并被施加预紧力，自然地外偏朝向远离所述至少一定触头的方向倾斜。此种设计使得接触斥力与磁力更加平衡。
另一方面，本发明提供一种控制根据本发明第一方面的电接触器的触头闭合与打开的延时的方法，包括以下步骤：驱动一双线圈驱动器的一第一线圈，使电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的一第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而控制触头打开与闭合的延时时间。
再一方面，本发明提供一种限制或阻止根据本发明第一方面的电接触器的触头颤动与燃弧时间的方法，包括以下步骤：驱动一双线圈驱动器的一第一线圈，使电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的一第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而使触头打开与闭合的延时时间得以控制到或靠近相应的负载交流电流的过零点。
本发明再一方面提供一种控制触头闭合与打开的延时的方法，包括以下步骤：驱动一双线圈驱动器的一第一线圈，使一电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的一第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而控制触头打开与闭合的延时时间。
本发明再另一方面提供一种限制或阻止触头颤动与燃弧时间的方法，包括以下步骤：驱动一双线圈驱动器的一第一线圈，使一电接触器的触头打开或闭合；以及感生反向磁场穿过反馈接线的一第二线圈，抵消并稳定驱动器的净磁通，从而使触头打开与闭合的延时时间得以控制到或靠近相应的负载交流电流的过零点。
优选地，所述双线圈驱动器为直流双线圈驱动器，所述第一线圈为直流驱动使所述触头打开或闭合。
附图说明
以下将结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为本发明电接触器第一实施例的平面示意图，包括有可移动的触头组件，图示中触头处于打开状态。
图2与图1类似，图示中电接触器的触头处于闭合的状态。
图3a为图1所示电接触器的触头组件的两动臂的平面视图。
图3b为图3a所示的内偏的动臂的侧视图，与一片簧共同构成一作动件。
图4为电接触器的电路图，图式中带反馈接线的驱动器被驱动使触头闭合。
图5用图形表示电接触器的触头闭合时的附加控制。
图6与图4类似，为电接触器的电路图，图式中带反馈的驱动器被驱动使触头打开。
图7与图5类似，用图形表示电接触器的触头打开时的附加控制。
图8用图形表示在半个振动周期的驱动脉冲下，触头闭合时的附加控制。
图9与图8类似，用图形表示在1/4个振动周期的驱动脉冲下，触头闭合时的附加控制。
图10为本发明电接触器另一实施例的平面示意图，包括有可移动的触头组件，图示中触头处于闭合状态。
具体实施方式
首先请参阅图1至图7，所示为本发明电接触器10的第一实施例，为单级结构，包括第一端子12、第二端子14、母线16、以及两动臂18、20。本实施例中，所述动臂18、20安装在母线16上。
所述第一、第二端子12、14从接触器的壳座22伸出，并且安装于壳座22的基板24或者侧壁26。所述壳座22上的盖子在图示中未显示，以清楚地显示电接触器10的内部结构。
所述第一端子12包括一第一垫衬28以及一固定件30，所述固定件30优选地可以导电，由第一垫衬28向壳座22内延伸。至少一个定触头32设置在所述固定件30的末端或靠近固定件30的末端设置。本实施例中，所述定触头32为两个。尽管本实施例中所述两定触头32被分离设置，设置一长条状的定触头匹配两动臂18、20也是可行的，但如此设置可能会增加触头材料的用量，并非最优。
所述第二端子14与第一端子12相分离，包括由壳座22延伸并电性连接至母线16的第二垫衬34。
所述母线16为一体结构的细长刚性导电条，材料通常为金属，所述第二垫衬34设置于壳座22的一侧壁36上或靠近该侧壁36设置，所述母线16由第二垫衬34朝向壳座22的另一相对侧壁38延伸。为进一步增加长度以利于动臂18、20的热平衡，所述母线16远离第二垫衬34的尾端40弯曲至一第一端面42或靠近该第一端面42，所述固定件30优选地由第一端面42向外延伸。
所述两动臂18、20与所述母线16的尾端40或靠近尾端40的位置相连接，所述连接方式可以是任何适当的方式，如电焊、硬焊、铆接、或者甚至可以是键合，使动臂18、20与母线16电性连通。
请参照图1至图3，所述两动臂18、20包括一共同的端部44以及由所述端部44向外延伸的纵长本体46，所述端部44与所述母线16连接，所述本体46相互平行间隔设置。所述每一动臂18、20的另一端形成一头部48，所述头部48上设置有动触头50。
所述两动臂18、20共同的端部44朝向壳座22的第一端面42弯曲，以与母线16尾端40的弯曲相配合。所述弯曲可以部分延伸至所述动臂18、20的本体46。然而，所述本体46优选地至少绝大部分呈直线状延伸。另外，所述两动臂18、20优选地呈共面设置或基本上呈共面设置，如此在两动臂18、20与母线16之间形成同样预定宽度的间隙，也就是说，在所述动触头50与定触头32在打开状态时，两动触头50与定触头32之间形成同样预定宽度的间隙。
每一动臂18、20的纵长本体46在端部44与头部48之间形成柔性部52。每一动臂18、20的柔性部52靠近母线16平坦的本体54设置，并可以随母线16弯曲的尾端40相应地弯曲延伸。
尽管在一些实施例中所述动臂18、20并非一定由导电材料，如铜制成，而是由导线、电缆等导体连接动触头50，本实施例中，要求在面对面设置的的母线16与动臂18、20之间生成斥力，如此优选地所述动臂18、20为导电的。
重要的是，所述触头顶层的银合金具有足够的厚度，以经受长时间的开关切换，减少接触侵蚀。现有技术中，触头为8mm直径的双金属，其顶层为0.65～1.0mm的银合金，该种结构会耗费大量的银。
为解决在高短路负荷情况下触头之间点焊的问题，顶层可以使用特定的混合物，本实施例中在银合金的基体内添加有氧化钨的添加物。在顶层基体内添加氧化钨的添加物具有多个重要的作用与优点，如使顶层结构更均相，烧蚀表面更为均匀，但是不会形成很多富银区域，以此减少或防止点焊。所述氧化钨添加物使熔池的总体温度在开关切换点上升，进一步阻碍点焊产生。由于所述氧化钨添加物作为顶层结构的一部分，总体厚度不变的情况下，使用添加物降低了整体的成本。
为降低动触头50与定触头32的打开与闭合操作的颤动，所述两动臂18、20其中之一是预成型的并被施加预紧力，自然地内偏朝向相应的一定触头32倾斜，而另一动臂18、20是预成型的并被施加预紧力，自然地外偏朝向远离相应的一定触头32的方向倾斜。
所述内偏的动臂58设置为其正常或自然闭合时的触点压力为100～150gF。
优选地，所述外偏的动臂60可以被驱动闭合，在此情况下的超程压力为200～250gF。
使用一驱动器64控制触头组件62的移动，本实施例中所述驱动器64包括一交流马达66，所述马达66为梭形电枢旋转马达，含有一双线圈单元68。所述马达66的转子的一驱动臂70控制一滑动单元74的移动，所述滑动单元74包括有一可线性滑动的柱塞76，所述柱塞76在所述驱动臂70的作用下可以在一壳体78内轴向移动。
本实施例中，为提升动触头50、定触头32在打开(释放)与闭合(做动)操作的平衡，也减小电弧放电以及触头颤动的危害，交流线圈驱动与交流负载的波形的过零点同步或非常接近，如图5、图7中箭头A所示。
为此，所述驱动器64如此设置，双线圈单元68的单个线圈80受交流驱动脉冲驱动，驱动脉冲为某一极性时驱动所述柱塞76前进，而在驱动脉冲为相反的极性时使柱塞76回撤。
所述双线圈单元68的另一非驱动线圈82反馈接线至双线圈单元68的公共接点84。
为控制所述内偏与外偏的动臂58、60，所述滑动单元74的柱塞76包括有一锁定件86并承载有一作动件88。本实施中所述锁定件86可以是一悬臂结构，抵靠所述内偏的动臂58靠近的端部，优选地与动臂58上相应的动触头50分离一定距离。
如图3b所示，所述作动件88可以是一片簧。为便于片簧88与外偏的动臂60之间的连接，一凸出件90由外偏的动臂60的头部48朝向所述滑动单元74延伸，所述凸出件90与相应的动触头50非常靠近，其可以呈柄状或舌状。由图3a可以看出，所述凸出件90最优地呈L形，包括一自由端92，所述自由端92位于或靠近一越过所述内偏的动臂58的纵向上边缘的平面。
所述片簧88设置于所述滑动单元74或壳座22上，当向前驱动所述柱塞76时，所述片簧88促使外偏的动臂60朝向其对应的定触头32移动，并带有前述的超程压力。
所述作动件88可以是其它形式，例如可以是承载于所述柱塞76上的另一柱塞，其可与下方的凸出件90作用驱动所述外偏的动臂60与其对应的定触头32闭合。所述作动件88还可以是盘簧。
当所述外偏的动臂60的头部48与所述内偏的动臂58采用同样的组接与控制方式时，所述作动件88也可以省略。
为降低所述驱动器64的能量消耗，所述柱塞76可以通过磁力保持在前进与回撤的状态。
使用时，所述驱动器64的梭形电枢旋转马达66被驱动，使所述柱塞76前进至其第一状态，即触头闭合状态，如图2所示。如上所述，使用极性为P1电流激励所述双线圈单元68的驱动线圈80，同时非驱动线圈82反馈接线，如图4所示，非驱动线圈82的反馈接线FC会感生反向的磁通F1，如此以抵消并维持双线圈单元68的净磁通，从而控制触头闭合的时间DD使其变化至与交流负载的波形的过零点重合或靠近，如图5所示。
相应地，由图5可以看出，通过精确地配置所述线圈、以及反馈接线的作用力与磁通，以及据此使动触头50与定触头32的闭合操作延时，如图5中阴影部分X1所示，电弧放电以及由此所导致的接触侵蚀能量得以减少甚至杜绝，延长了接触寿命或者提升了疲劳寿命。可能产生的触头颤动，如图中Y1所示，同样迁移至与过零点A重合或靠近，进一步提升了闭合状态下的接触时长以及鲁棒性。
在触头闭合的情况下，如图2所示，所述内偏的动臂58，在没有使其分离的作用力时，在预紧力的作用下自然地与相应地定触头32靠近。由于片簧88作用于所述弹性的凸出件90，所述外偏的动臂60，以及前进的柱塞76，到达闭合位置。
由于所述动臂18、20相对于所述母线16大致呈平行设置，反向电流在所述动臂18、20与母线16之间形成斥力，在所述柔性部52靠近动触头50位置，如此导致所述动臂18、20向上拱起，远离所述母线16，增强闭合触头的闭合作用力。
在高的短路电流时，所述柔性部52生成相当大的磁性斥力，使动臂18、20进一步弯曲并由此形成更大的闭合作用力。由于动臂18、20完全产生的磁性斥力，还可能会使所述动触头50相对于所述定触头32倾斜，导致接触滑动，可以进一步避免或减小点焊的发生。
当所述梭形电枢(H-armature)旋转马达66被驱动使得所述柱塞76回撤至其第二状态，即触头打开状态，所述锁定件86，本实施例为悬臂结构，作用于所述外偏的动臂60的凸出件90上，由于所述锁定件86的作用力与作动件88的闭合作用力相反，所述外偏的动臂60处于突出打开的趋势。与此同时或随即，所述柱塞76回撤使所述锁定件86带开所述内偏的动臂58，断然地使所述内偏的动臂58上的动触头50与定触头32之间的接触断开。
相对于所述闭合操作，对所述双线圈单元68的驱动线圈80施加极性为P2的反向电流，同时非驱动线圈82反馈接线，如图6所示，非驱动线圈82的反馈接线FC会感生反向的磁通F2，如此以抵消并维持双线圈单元68的净磁通，从而控制触头打开的时间DD使其变化至与交流负载的波形的过零点重合或靠近，如图7所示。
因此，由图7可以看出，通过精确地配置所述线圈、以及反馈接线的作用力，以及据此使动触头50与定触头32的闭合操作延时，如图7中阴影部分X2所示，电弧放电以及由此所导致的接触侵蚀能量得以减少甚至杜绝，延长了接触寿命或者提升了疲劳寿命。可能产生的触头颤动，如图中Y2所示，同样迁移至与过零点A重合或靠近，进一步提升了打开状态下的接触时长以及鲁棒性。
以一具体实施例为例，标准的或现有的触头打开与闭合时间包含5～6毫秒的动态延时，主要是所述被磁力保持的柱塞76脱开耗费时间。通过使用本发明的控制方法，动态延时被略微地延长至7～8毫秒，以与下一或随后的交流负载的波形的过零点A更为接近或一致。
通常，施加于所述驱动线圈80的驱动脉冲包含正极性的半个周期的波形，用于使触头50、32闭合，以及负极性的半个周期的波形，用以使触头50、32打开。所述动态延时与过零点A同步或基本同步会减少电弧放电以及接触侵蚀能量。
如果所述电接触器10使用在大范围的供电电压下，所述动态延时DD在不同的电压下变化可能会非常大。电压越高，对柱塞76的驱动越快。如此，在半个周期的驱动脉冲内，可能产生的动态延时DD非常短，其可能导致在达到最大负载电流之前形成紧密接触。
如图8所示，在高的或更高的交流电源电压下，所述动态延时是短暂的，随之产生的接触侵蚀能量X1非常大。而大的接触侵蚀能量X1可能会损坏所述触头50、32，缩短其使用寿命。
所述接触侵蚀能量X1可以通过对所述驱动线圈80使用截断波形的激励电流进一步减少。本实施例中，优选地，使用1/4周期的驱动脉冲替换半个周期的驱动脉冲。在此情况下，所述1/4周期的驱动脉冲在达到最大负载电流之前不会启动驱动线圈80。因此，可以被认为是一种延时驱动方法。当然，使用截断波形的驱动脉冲可以被用在或不用在所述反馈接线至双线圈单元68的公共接点84的非驱线圈82。因此，使用截断波形的驱动脉冲，优选地其与最大负载电流一致，可以被使用在任何驱动器上，如单线圈或双线圈驱动器，以更好地控制触头颤动，和/或电触头打开以及闭合的延时。
通过使用截断波形的驱动脉冲，本实施例为1/4周期，触头的闭合绝不会先于达到最大负载电流之前发生。然而，将控制电路作为驱动器的电源P的一部分，在时间轴上，电流波形被截断的程度可以被仔细地选择，最佳地依据最大负载电流、所要求的触头打开、闭合的作用力以及延时时间、以及在触头打开以及闭合过程中触头的电弧放电和/或侵蚀能量。因此，尽管1/4周期的驱动脉冲与最大负载电流一致是较佳选择，但在最大负载电流之前或之后截断驱动脉冲，对输出激励电流给驱动器50的控制器来说都是有利的。
所述截断波形的驱动脉冲可以是交流也可以是直流。
所述动态延时DD仍然优选地与过零点A同步或接近，以进一步将接触侵蚀能量最小化。不过，当同时还采用截取波形的驱动脉冲时，相对于半个周期的驱动脉冲，动态延时DD可以通过更可控的方式实现。
图10所示为本发明电接触器10第二实施例，与上述第一实施例中相同或相似的部分本实施例中不再赘述。
本实施例中，所述电接触器10同样包括一可移动的触头组件62，所述触头组件62包括母线16、内偏的动臂158、外偏的动臂160、以及定触头32，所述动臂与母线16连接，动臂上设置与定触头32相应的动触头50。所述触头组件62安装于一带有符合要求的第一端子12、第二端子14的壳体内。
美国国家标准协会(American National Standards Institute，ANSI)要求特别苛刻，要求额定电流达到120Amps。在短路电流为10K.Amps rms时，经受四个完整负载周期后为允许的安全熔接。
在第一实施例中，所述推拉的多个闸刀或动臂厚度较薄，劈开的两动臂18、20共享电流，热力参数足够，在负载短路的半个周期内，不会产生过热失去弹性。
ANSI要求短路时承受四个完整的负载周期，是IEC规范所要求的半个周期的8倍。动臂18、20的热力参数应当足够承受额外产生的热量(I2R)，避免过热或失去弹性，仍然能被所述驱动器64驱动。
每一动臂158、160包括叠设的至少两导电层100，有效地形成层压的动臂。本实施例中为重叠的三层结构，但是三层以上应该也是可以的。所述各层100优选地由同样的导电材料制成，优选地为金属，如铜。当然，所述各层100也可以由不同的导电材料制成。
至少其中一层100，优选地为所有层100，均比第一实施例中的单层结构的动臂18、20要薄。从而，第二实施例中层压结构的动臂158、160的整体厚度可能会比第一实施例的动臂18、20大很多，相应地能承受更强的热效应，降低动臂18、20的挠性力。大概地，三层结构相对于双层结构其的挠性力大约会降低2/3。
所述各层100的纵向宽度与横向长度相当或大致相当。所述各层100由动臂18、20共同的端部44向头部48延伸，在所述端部44各层100通过铆接、铜焊、或电焊的方式相互相连。优选地，每一动触头50与所述叠合层100的相应的一头部48互相啮合。
所述各层100在纵向上没有进一步的连接，这样有利于散热。然而，如有需要在纵向上也可以再进行连接，如铆接。
上述实施例的优点得益于驱动器64，其以两种极性的电流激励单个交流驱动线圈80使所述柱塞76前进或回撤，同时非驱动线圈82反馈接线。然而，所述优点也可以通过对交流双线圈单元68的其中一线圈优选地加以负极性的交流驱动使柱塞76前进，而另一线圈优选地加以负极性的交流驱动使柱塞76回撤来实现。在此种情况下，所述交流双线圈单元68通过一串联的电阻R连接至公共接点。
尽管以上描述的实施例是关于劈开的动臂，如成对的平行的臂或闸刀，所述驱动器使用两种不同极性的电流驱动单个驱动线圈使柱塞前进或回撤，同时非驱动线圈反馈接线以控制触头打开与闭合的动态延时，其可以应用于前述的单片式或多层构成的层压式动臂。
另外，尽管劈开活动臂形成一内偏的动臂与一外偏的动臂是优选方式，但也可是一个以上的偏向(biased-closed)的动臂与一个以上的偏离(biased-open)的动臂。同样地，尽管可能会有平衡与发热问题，以上所描述的一个或多个原理，对于单个动触头与定触头仍然是适用的，不管有没有所述母线以及双线圈驱动器。如果省略了所述母线，所述每一动臂优选地与所述第二端子形成直接或间接地电性连接。
此外或者，虽然上述驱动器优选地为梭形电枢旋转马达，但也可采用其它任何合适的驱动机构。例如，可以是一双磁锁电磁驱动器，优选地包含有双线圈用于反馈优化触点控制。
因此，本发明可以提供一种电接触器，利用内偏的动臂与外偏的动臂平衡并减小电接触器的驱动负荷。还提供一种更为平衡有效的推拉式多闸刀装置。所述直流双线圈单元可以简化为导线，如铜导线。
本发明由于形成多个动臂或闸刀，还可以降低自热。例如，对于100Amps的电流，具有一对动臂或闸刀的装置，每一动臂或闸刀只分担50Amps的电流。而层压结构还会使热效应进一步减轻。现有触头在大电流以及完全短路电流下的熔接可以被有效避免。
通过设置固定的母线，两并排设置的活动臂的合闸电流的方向相同，使活动臂与靠近的母线之间的磁性斥力最大化，所述母线承担了反向的全部负载电流。特别在超高电流时，使用此种“blow-on”技术，所述触头被维持紧密闭合。
既然负载侧的触头开关的闭合与断开是在额定电流为100Amps、电压为230V的交流市电下，如果所述电流为0V，也就是无极性，线圈驱动与交流负载的波形不同步，触头闭合与打开存在一定的随机性，或者会发生在达到最大电压之前，这样会引发长时间的电弧、产生严重的接触侵蚀、并且缩短疲劳寿命。为减少上述问题，本发明提供一种电接触器，其具有交流双线圈驱动，使用两种不同极性的电流激励单个交流驱动线圈使触头闭合与打开，并且另一非驱动线圈反馈接线，控制触头打开与闭合的动态延时。通过进一步控制交流电源，采用截断或部分波形的驱动脉冲，优选地为半个周期以及更优地为1/4周期的波形驱动线圈，如此触头打开时的延时驱动可以更完善。当然，驱动脉冲也可以有其它截断或部分的波形，而不限于是半个周期以及更优地为1/4周期的波形，优化触头打开的速度并减少侵蚀能力以及电弧放电。通过使用交流双线圈驱动器，并且使用一个线圈作为驱动线圈另一线圈作为反馈线圈，如此可以最佳地控制触头打开的动态延时。该控制方法可以进一步通过控制交流驱动脉冲的波形优化。所述反馈线圈以及部分波形的驱动脉冲可以应用于任何直流电或交流电驱动的电接触器，不限于上述的“blow-on/blow-off”电接触器。
尽管以上描述为具有单一直流驱动线圈的直流双线圈驱动单元，所述双线圈驱动单元也可以是交流驱动，相应地所述驱动线圈为交流驱动线圈。
本发明的上述描述中，术语“包括”、“包含”“具有”是用来指定固有的特征、整体、步骤或者部件，但并给是排出一个或多个其它特征、整体、步骤、部件、或者特征、整体、步骤以及部件的组合的存在或添加。
需要说明的是，为清楚地理解本发明而在各个实施例中描述的本发明的各个特征，可以结合在同一个实施例中。反之，为简洁地描述本发明在同一实施例中多个技术特征，可以独立存在或以适当的方式进行组合。
说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种电接触器，包括一定触头，一动触头，一驱动器，所述驱动器包括一驱动线圈用于打开或闭合所述定触头与动触头及非驱动线圈反馈接线至所述驱动器的公共接点，所述非驱动线圈感生反向磁通以抵消并维持所述驱动器的净磁通。
2.如权利要求1所述的电接触器，其特征在于：所述电接触器还包括一用于产生所述截断波形的驱动脉冲的控制器，所述控制器根据电流波形控制输出电流的时间。
3.如权利要求1所述的电接触器，其特征在于：所述电接触器还包括一用于产生所述截断波形的驱动脉冲的控制器，所述控制器根据一交流电流波形控制输出电流的时间。
4.如权利要求1至3任一项所述的电接触器，其特征在于：所述截断波形为半个周期的电流波形。
5.如权利要求1至3任一项所述的电接触器，其特征在于：所述截断波形非为半个周期或整个周期的电流波形。
6.如权利要求1至3任一项所述的电接触器，其特征在于：所述截断波形为与负载电流峰值对应的1/4周期电流波形。
7.一种限制或阻止触头颤动与燃弧时间的方法，包括驱动一电接触器的驱动器以使电接触器的触头打开或闭合，输入给驱动器的驱动脉冲为截断波形，所述驱动器包括连接于公共接点的非驱动线圈，所述非驱动线圈感生反向磁通以抵消并维持所述驱动器的净磁通。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述截断波形基于负载电流峰值。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述截断波形为截断的交流波形，与负载电流峰值相对应。
10.一种控制触头延时闭合与打开的方法，包括驱动一电接触器的驱动器以使电接触器的触头打开或闭合，输入给驱动器的驱动脉冲为截断波形，所述驱动器包括连接于公共接点的非驱动线圈，所述非驱动线圈感生反向磁通以抵消并维持所述驱动器的净磁通。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述截断波形基于负载电流峰值。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于：所述截断波形为截断的交流波形，与负载电流峰值相对应。
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