CN106601556B - 电接触开关和电接触器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电接触器中的电接触开关，包括第一端子和第二端子；导电母排与所述第一端子电连接；至少一个固定电触点与所述导电母排电连接；可移动导电臂与所述第二端子电连接；至少一个可移动电触点与所述可移动导电臂电连接，所述可移动电触点与固定电触点形成电触点组。固定铁磁元件设置于或临近于可移动导电臂靠近第二端子的一侧；可移动铁磁元件与所述固定铁磁元件相对，物理连接于可移动导电臂的另一侧。在电触点组闭合状态下，所述可移动导电臂在所述固定与可移动铁磁元件间感应产生磁场，所述可移动铁磁元件被固定铁磁元件吸引以增加所述电触点组闭合的压力。本发明还提供一种电接触器，以及一种防止或抑制电接触器触点颤动的方法。

Description

电接触开关和电接触器

技术领域

本发明涉及一种在电表中使用的电接触器的电接触开关，还涉及一种包括这种电接触开关的电接触器，以及一种限制电接触开关触点颤动的方法。

背景技术

在现有的电表中，电接触器的主要功能是断开负载，广泛应用于家用分相供电中。电表内部通常安装有一个电接触器，可以方便的拆卸及安装于具有电缆的仪表插座中，仪表插座的电缆和弹簧颚的尺寸用于供应200Amps电流。

200Amps电流环境下，电接触器在整个使用周期中执行开/关周期操作的次数预期最少要能够达到5000次。为顺利的在主电路的驱动下按顺序的执行开/关动作，电接触器要避免发生触点燃烧或熔接的情况。

根据ANSI C12.1规范，双极接触器在适度短路故障期间，应该承受住触点闭合条件下5.0kA均方根(root mean square)的电流，最长的持续时间达到6个供应周期，且触点不能被熔焊；在随后的螺线管激励脉冲发生时，所述接触器能够正常操作和正常断开负载的两相。

同样的，根据ANSI C12.1规范，在完全短路故障时，双极接触器应该承受住触点闭合条件下12.0kA均方根的电流，最长的持续时间达到4个供应周期，且触点必须保持完整。这意味着，两个相位开关必须保持关闭，必须不会爆炸、破裂或溢出危险的熔融金属，并且电表必须保持完好，不会对附近人员造成危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的电接触开关，以解决上述问题。

按照本发明的第一个方面，基本上可通过提供一种用于电接触器的电接触开关来实现，所述电接触开关包括第一端子和第二端子；一导电母排与所述第一端子电连接；至少一个固定电触点与所述导电母排电连接；一可移动导电臂与所述第二端子电连接；至少一个可移动电触点与所述可移动导电臂电连接，所述可移动电触点与固定电触点形成电触点组；一固定铁磁元件设置于或临近设置于可移动导电臂靠近所述第二端子的一侧；一可移动铁磁元件与所述固定铁磁元件相对，物理连接于所述可移动导电臂的另一侧；在所述电触点组闭合的状态下，所述可移动导电臂在所述固定铁磁元件与可移动铁磁元件间感应产生一磁场，所述可移动铁磁元件被所述固定铁磁元件吸引以增加所述电触点组闭合的压力。

提供的固定和可移动铁磁元件在电接触开关的闭合状态时因产生感应磁力而相互吸引，利用可移动铁磁元件对所述电接触开关的可移动导电臂施加额外的接触压力，有效抑制电触点组的触点颤动，从而限制触点上产生电弧的不利影响，防止缩短电接触开关的工作寿命或降低电接触开关的操作安全性。

优选地，所述可移动铁磁元件包括一突起，所述突起朝向所述可移动导电臂并接触所述可移动导电臂，所述突起设置于或靠近设置于所述可移动铁磁元件上一位置处，在所述电触点组闭合时，在所述位置处所述可移动铁磁元件对所述固定铁磁元件的磁作用最强。在一个优选的实施方案中，所述可移动铁磁元件和/或固定铁磁体元件为钢板。

所述钢板有以下优点，突起设置于或靠近设置于所述可移动铁磁元件上一位置处，所述位置处可移动铁磁元件对固定铁磁元件的磁作用最强，从而可向所述可移动导电臂施加最大的接触压力，确保了将最大接触压力准确施加于触点组，避免接触压力在可移动导电臂的整个表面扩散。

优选地，所述可移动导电臂被偏置设置以便在无外力时，所述可移动电触点与所述固定电触点之间呈闭合状态。

可移动导电臂的偏置有效地限制了电接触开关出现触点颤动的倾向，确保电接触开关完全进入闭合状态，延长电接触开关的工作寿命。

优选地，所述可移动导电臂与固定铁磁元件间呈锐角设置。

可移动导电臂与固定铁磁元件间呈锐角设置，确保了在最小限度影响可移动导电臂轨迹的前提下，实现固定铁磁元件和可移动铁磁元件之间最强的磁力作用。有利地保护了电接触开关的开闭，从而避免了电接触开关的短路。

任选地，所述可移动导电臂呈分流叶片型设置，包括至少两个叶片，每一叶片上设置一所述可移动电触点，所述母排上具有对应数量的固定电触点。所述叶片中的至少一个为一提前叶片，所述叶片中的至少另一个为一滞后叶片，所述提前叶片上的可移动电触点较之所述滞后叶片上的可移动电触点与对应的固定电触点提前接触。在一个优选的实施方案中，可移动导电臂包括一个所述提前叶片和两个所述滞后叶片。

由提前叶片所引导的提前-滞后叶片更有利于触点闭合时的初始载流。为了避免点焊，可以提供面积较大的提前触点组，一旦提前叶片与固定电触点连接，点焊的风险将被最小化，因此，对滞后叶片的接触尺寸和贵金属材料要求大大降低。可移动导电臂的分流叶片的设置使三个叶片分流电流，大大减少了与所载电流相称的电弧的产生。

按照本发明的第二个方面，基本上可通过提供一种电接触器实现，该电接触器包括至少一个如上任一项所述的电接触开关和致动装置；所述致动装置用于驱动电接触开关中的可移动导电臂在断开和闭合状态间切换。

利用所述电接触开关的电接触器能够满足在适度短路和/或完全短路故障条件时对安全的必然要求，同时降低了制造电接触器时对贵金属材料的需求。

优选地，所述致动装置包括一开关臂对应于所述电接触开关的可移动导电臂，以及一电磁致动器用于触动所述开关臂；所述开关臂具有一接触面，所述接触面用于执行所述可移动导电臂的提前-滞后开关闭合致动。此外，所述开关臂为一滑动杆，所述滑动杆具有若干不同高度的突起。

所述致动器的作用是轻推可移动导电臂使之离开闭合状态，使产生电弧的可能性降低，并延长接触器的工作寿命。

优选地，所述致动装置为常闭致动装置。

通过提供一个常闭的致动装置，使电接触器在无外力作用下为常闭状态，以确保电触点组不被偏置断开。这有利地减少了使接触器开关保持闭合状态时所需的接触压力，从而降低了触点颤动和电弧的影响。

按照本发明的第三方面，提供了预防或抑制的电接触器的触点颤动的方法，该方法包括以下步骤：提供一种如上任一项所述的电接触开关；致动可移动导电臂，使得可移动电触点与固定电触点闭合；使所述可移动导电臂通过电流，在固定铁磁元件和可移动铁磁元件间感应产生磁场，使得所述可移动铁磁元件被所述固定铁磁体元件吸引，所述可移动铁磁元件向所述可移动导电臂施加物理闭合力，以防止或抑制所述可移动电触点颤动。

附图说明

为了更具体地描述本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例的电接触开关的正视图；

图2是图1所示电接触开关的侧视图；

图3是图1所示电接触开关的可移动导电臂的一实施例的侧视图；

图4a是本发明实施例的电接触器在触点闭合状态时的正视图；

图4b是图4a所示的电接触器的触点断开状态时的正视图；

图4c是图4b中虚线部分的局部放大图，示出了电连接时致动装置的开关臂与可移动导电臂之间的电接触。

具体实施方式

图1和图2所示为本发明的电接触开关10的结构示意图。

请参考图1和图2，所示电接触开关10为一电接触器12(参考图4a和图4b)的一部分，所述电接触开关10包括第一端子14和第二端子16。所述第一端子14和第二端子16简易安装于电接触器12中，可用于与导电刺板18电连接，见图2所示，图2所示更直观。所述第一端子14与一固定的导电母排20电连接，所述母排20上安装了至少一个的固定电触点22。所述固定电触点22的数量在本实施例中为3个。本领域技术人员可以理解，本实施方式中的触点的设置方式仅为例举，在不脱离本发明思想的情况下其他任何固定电触点的设置方式均包括在本发明的专利保护范围内。

一可移动导电臂24与所述第二端子16电连接，可移动导电臂24上安装至少一个可移动电触点26a、26b。图3所示为本发明实施例中可移动导电臂24的具体结构示意图。所述可移动电触点26a、26b与固定电触点22一起构成一互补性电触点组28。在本实施例中，所述可移动电触点包括一个提前电触点26a和两个滞后电触点26b，该电触点组28的接触方式将在讨论电接触器12时进行详细阐述。

一个固定的铁磁元件，在本实施例中选用固定钢板30，位于或邻近于所述可移动导电臂24靠近第二端子16的一侧。在本实施方案中，所述固定钢板30被铆接到所述第二端子16上；所述可移动导电臂24也被铆接到所述第二端子16上，并与固定钢板30呈锐角设置。所述固定钢板30位于所述第二端子16和可移动导电臂24之间，另固定钢板30的位置也可稍作修改，例如，可以通过焊接的方式将固定钢板36焊接于第二端子16上，与第二端子16完全共面。

在所述可移动导电臂24的另一侧设有一可移动铁磁元件，在本实施例中所述可移动铁磁元件为可移动钢板32，所述可移动钢板32包括板身34以及一个从板身34朝向可移动导电臂24凸伸的板状突起36。所述可移动钢板32被固定到所述第二端子16和/或可移动导电臂24上，使板身34与可移动导电臂24之间呈锐角设置，使板状突起36与可移动导电臂24之间物理接触。

在本实施例中，所述导电母排20较优为T型轮廓，所述固定电触点22设置于T型母排的桥部38，如此在使导电母排20所使用的材料最少的同时，使安装固定电触点22的可用空间最大化。所述导电母排20通常可采用导电材料例如黄铜、或者纯铜制成。例如，第一端子14、第二端子16以及刺板18通常可采用高导电材料例如纯铜制成。当然，对于本领域技术人员来说，这些元件也可采用其他材料、通常为金属来制成。

固定钢板30和可移动钢板32在本实施例中由钢制成，这些元件的一个重要特征是能产生感应磁场。因此，这些元件可以采用任何合适的铁磁材料制成，尤其是软铁磁材料例如铁、钢、钴、镍或其合金。软此处指的是铁磁性，而非硬度。

请参考图3，所述可移动导电臂24优选设置为分流叶片型导电臂，具有一个提前叶片40a和两个滞后叶片40b，分别对应安装有提前电触点26a和滞后电触点26b。所述可移动导电臂24通常由相对薄的具有一定弯曲度的导电材料制成，一般为纯铜薄板，优选的，用弹簧铜制成。即使在没有外力的情况下，所述可移动导电臂24的弯曲度会自然促使可移动电触点26a、26b压向所述固定电触点22。因此，所述电接触开关10被偏置为常闭开关。

当所述电接触开关10通电时，第一端子14和第二端子16分别连接到电路，可移动导电臂24中流过的电流在可移动导电臂24的周边产生一瞬间磁场，并因此在每个固定钢板30和可移动钢板32间感应产生磁场，促使二者相互吸引。

由于固定钢板30无法移动，可移动钢板32在磁力的作用下靠近所述固定钢板30。所述可移动钢板32为从枢接到可移动导电臂24和/或第二端子16的枢轴点42延伸的悬臂结构。所述磁力作用于可移动钢板32的自由端44。所述自由端44靠近所述可移动电触点26a、26b，因此，所述可移动钢板32通过板状突起36挤压可移动导电臂24，使电触点组28上的可移动电触点26a、26b和固定电触点22的接触更稳固。

当应用到电接触器12时，电接触开关10的这种配置显得更为重要，可移动导电臂24在打开和闭合状态间定期切换。请参考图4a至4c，将对此进行详细描述。

如图4a所示，一个双极电接触器12包括两个先前描述的电接触开关10，图示为两电接触开关10关闭时的示意图。所示电接触器12包括一个致动装置和两个开关臂，本实施例中，所述致动装置为电磁致动器46，所述开关臂为滑动杆48。

所述电磁致动器46包括一个具有可动柱塞52的螺线管50；所述柱塞52具有成形的凸轮表面54，所述凸轮表面54与滑动杆48搭配。如图4a所示的闭合位置，螺线管50不通电时，柱塞52处于射出状态，滑动杆48接触凸轮表面54最窄的位置，这意味着，滑动挺杆48相对于电接触开关10的可移动导电臂24处于收缩状态。

滑动杆48不向所述可移动导电臂24施力的情况下，电触点组28闭合，电流将流过电接触开关10。

螺线管50通电时柱塞52缩回，凸轮表面54也将缩回以使与滑动杆48接触的凸轮表面54变宽，促使滑动杆48向可移动导电臂24移动。各滑动杆48的头部56的形状在图4c中示出。所示头部56的成形表面上有多个接合突起部，所述接合突起部包括中央接合突起部58a和外侧接合突起部58b，在本实施方式中，外侧接合突起部58b比中央接合突起部58a的突出程度更大。中央接合突起部58a和外侧接合突起部58b分别与可移动导电臂24上的提前叶片40a和滞后叶片40b接触。

随着所述滑动杆48向可移动导电臂24方向移动，滞后叶片40b与外侧接合突起部58b接触，从而迫使可移动电触点26b与相应固定电触点22分开。随后，中央接合突起部58a将与提前叶片40a接触，迫使其滞后电触点26a与相应的固定电触点22分开。此时，因为可移动导电臂24的位置变动，在第一端子14和第二端子16之间的电连接被断开。

本实施例装置与现有的电接触开关相比更具优势在于电触点组28将重新闭合。当螺线管50断电时，柱塞52伸出，使滑动杆48缩回。随着滑动杆48的缩回，可移动导电臂24上的提前叶片40a比滞后叶片40b提前移动，使得提前电触点26a在滞后电触点26b前与固定电触点22接触。这样，有效地限制了提前电触点26a、滞后电触点26b与固定电触点22之间因相互接触而产生的电弧或火花，避免影响电触点组28的寿命。

一旦提前电触点26a与固定电触点22接触，电流便能够穿过可移动导电臂24。电流在每个固定钢板30和可移动钢板32间感应形成相互吸引的磁场，可移动导电臂24的可移动钢板32向固定钢板30移动。通过可移动钢板32的板状突起36向可移动导电臂24施加正比于磁性吸引力强度的力，使电触点组28产生较大的触点闭合力。有效地限制了触点颤动的可能性，从而实现了更稳固与能精确重复的触点闭合。

所述板身34的板状突起36设置于所述固定钢板30与可移动钢板32相互之间磁作用最强的位置。在本实施方案中，所述板状突起36设置于板身34长度的60％～70％处，靠近所述固定钢板30的自由端所在的位置，所述板状突起36垂直于所述可移动钢板32。

本实施例示出了包括两个电接触开关的电接触器，所述每个电接触开关均具有一个可移动导电臂，可以理解地，也可以提供一个双可移动导电臂的结构。然而，本实施例所示出的利用单个可移动导电臂的结构更有利于减少为制造开关所需要的铜的量。

因此，为提供一种使电接触器在运行时减少触点颤动的电接触开关，本实施例中，开关的可移动导电臂上的固定和可移动铁磁元件采用间隔设置，所述可移动导电臂在闭合时通过铁磁元件感应产生磁场，使可移动导电臂上的两个铁磁元件相互吸引，为电接触开关的电触点组间提供更大的接触闭合力。

本申请的说明书和权利要求中，词语“包括/包含”和词语“具有/包括”及其变形，用于指定所要陈述的特征、数值、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数值、步骤、组件或它们的组合。

本发明的一些特征，为阐述清晰，分别在不同的实施例中描述，然，这些特征也可结合于单一实施例中描述。相反，本发明的一些特征，为简要起见，仅在单一实施例中描述，然，这些特征也可分开单独或以任何合适的组合于不同的实施例中进行描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种电接触器中的电接触开关，包括：

第一端子与第二端子；

一导电母排与所述第一端子电连接；

至少一个固定电触点与所述导电母排电连接；

一可移动导电臂与所述第二端子电连接；

至少一个可移动电触点与所述可移动导电臂电连接，所述可移动电触点与固定电触点形成电触点组；

一不设有线圈的固定铁磁元件设置于或临近设置于可移动导电臂靠近所述第二端子的一侧；

一不设有线圈的可移动铁磁元件与所述固定铁磁元件相对，物理连接于所述可移动导电臂的另一侧；

在所述电触点组闭合的状态下，所述可移动导电臂在所述固定铁磁元件与可移动铁磁元件间感应产生一磁场，所述可移动铁磁元件在所述磁场的作用下被所述固定铁磁元件吸引进而增加所述电触点组闭合的压力。

2.如权利要求1所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动铁磁元件为板状且其上包括一突起，所述突起朝向所述可移动导电臂并接触所述可移动导电臂。

3.如权利要求2所述的电接触开关，其特征在于，所述突起设置于或靠近设置于所述可移动铁磁元件上一位置处，在所述电触点组闭合时，在所述位置处所述可移动铁磁元件对所述固定铁磁元件的磁作用最强。

4.如权利要求1-3任一项所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动铁磁元件及/或固定铁磁元件为钢板。

5.如权利要求1-3任一项所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动导电臂被偏置设置以便在无外力时，所述可移动电触点与所述固定电触点之间呈闭合状态。

6.如权利要求1-3任一项所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动导电臂与固定铁磁元件间呈锐角设置。

7.如权利要求1所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动导电臂设置在固定铁磁元件与可移动铁磁元件之间。

8.如权利要求1所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动导电臂呈分流叶片型设置，包括至少两个叶片，每一叶片上设置一所述可移动电触点，所述母排上具有对应数量的固定电触点。

9.如权利要求8所述的电接触开关，其特征在于，所述叶片中的至少一个为一提前叶片，所述叶片中的至少另一个为一滞后叶片，所述提前叶片上的可移动电触点较之所述滞后叶片上的可移动电触点与对应的固定电触点提前接触。

10.如权利要求9所述的电接触开关，其特征在于，所述可移动导电臂包括一个所述提前叶片和两个所述滞后叶片。

11.一种电接触器，包括：

至少一个如权利要求1-10中任一项所述的电接触开关；和

致动装置，所述致动装置用于驱动电接触开关中的可移动导电臂在断开和闭合状态间切换。

12.如权利要求11所述的电接触器，其特征在于，所述致动装置包括一开关臂对应于所述电接触开关的可移动导电臂，以及一电磁致动器用于触动所述开关臂。

13.如权利要求12所述的电接触器，其特征在于，所述开关臂具有一接触面，所述接触面用于执行所述可移动导电臂的提前-滞后开关闭合致动。

14.如权利要求13所述的电接触器，其特征在于，所述开关臂为一滑动杆，所述滑动杆具有多个不同高度的突起。

15.如权利要求11-14任一项所述的电接触器，其特征在于，所述致动装置为常闭致动装置。

16.一种预防或抑制电接触器的触点颤动的方法，该方法包括：

提供一种如权利要求1-10中任一项所述的电接触开关；

致动可移动导电臂，使得可移动电触点与固定电触点闭合；

使所述可移动导电臂通过电流，在固定铁磁元件和可移动铁磁元件间感应产生磁场，使得所述可移动铁磁元件被所述固定铁磁元件吸引，所述可移动铁磁元件向所述可移动导电臂施加闭合力。

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