CN110010417B - 一种接触器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关电器技术领域，具体涉及一种接触器，包括：铁芯和设于铁芯外周的电磁线圈，铁芯沿其运动方向的第一端设有弹性件，铁芯的第二端铰接有连杆；摆动结构，沿固定轴摆动，摆动结构的一端与连杆铰接，摆动结构上安装有动触头；静触头和限位结构，沿摆动结构的摆动方向分设在其两侧的最大摆幅处，且在最大摆幅处静触头与动触头接触设置；铁芯具有在电磁线圈通电时克服弹性件的第一弹力沿远离固定轴的方向运动，并带动摆动结构摆动至铁芯与固定轴的最大距离处的第一状态，和在电磁线圈断电后，使得摆动结构继续转动，直至动触头与静触头闭合或分断的第二状态。本发明的接触器节约能源、结构简单、制造成本低、使用寿命长、方便维护。

Description

一种接触器

技术领域

本发明涉及开关电器技术领域，具体涉及一种接触器。

背景技术

接触器是仅有一个休止位置，能接通、承载和分断正常电路条件(包括过载运行条件)下的电流的一种非手动操作的机械开关电器。这种开关电器大多以电磁来驱动开关的动\静触头的闭合、断开而实现电流的通/断。目前的接触器多为电磁驱动、电磁保持开关状态，其原理如下：开关触头吸合时，电磁线圈通电，产生电磁力，克服弹簧弹力，完成开关触头闭合。并且电磁线圈持续通电，依靠电磁力保持开关触头闭合状态；开关触头断开时，电磁线圈断电，失去电磁力，动触头在弹簧弹力作用下，到达断开位置。电磁保持开关状态式接触器最大的缺点就是：开关触头依靠电磁线圈长期通电产生电磁力来实现位置的接通/断开，无功损耗大、浪费电能；也带来这种接触器噪声污染大、使用寿命短、随电压波动触头接触不紧密的缺点；接触器的触头为桥式触头，接触器的容量很难做大(一般为630A)；很难添加手动装置，在控制回路或驱动机构损坏时，无法应急处理。

现有技术中还出现了一种电磁驱动、永磁保持状态的接触器，这种接触器将电磁保持状态接触器的一个电磁线圈改为一个合闸线圈、一个分闸线圈、一个永磁铁三个部分。其原理如下：开关触头闭合时，合闸线圈通电，产生电磁力克服弹簧弹力，铁芯连同动触头向闭合方向移动，完成开关触头闭合；在吸合状态下，铁芯与永磁铁很近，磁通量高，磁力大于弹簧弹力。各线圈不通电，仅依靠永磁力保持开关触头闭合状态；开关触头分离时，分闸线圈通电，产生的电磁场抵消(或减弱)了永磁铁的磁场。弹簧弹力大于永磁力，铁芯和动触头在弹力作用下向触头分离方向移动，开关触头分断。这种永磁保持开关状态的接触器，虽然减少无功损耗、节省电能、延长使用寿命，但其结构复杂、元件众多、体积大、成本高，制约了永磁保持接触器的发展。

现有技术中还公开了一种电机驱动、机械保持开关状态的接触器，采用现有电磁保持开关状态接触器的桥式双触头结构，依靠电动机经减速器转动，带动偏心轮旋转半周，造成偏心轮长半径与短半径距离的不同，通过导杆推动动触头做直线运动，完成开关动、静触头的闭合、断开；依靠压簧和导杆、偏心轮的位置距离保持动触头的位置，实现开关状态的机械保持。该电机驱动式多功能节能型接触器节约了能源，但结构复杂，电动机和减速机会增大成本，导杆与偏心轮的摩擦滑动磨损大、影响使用寿命，传动的桥式双触点触头也不能制造大容量开关。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的机械保持型接触器结构磨损较大、影响使用寿命，且成本高、结构复杂的技术缺陷，从而提供一种节约能源、结构简单、制造成本低、使用寿命长、方便维护的接触器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种接触器，包括：

铁芯和设于铁芯外周的电磁线圈，所述铁芯沿其运动方向的第一端设有弹性件，所述弹性件的另一端与一固定结构抵接，所述铁芯的第二端铰接有连杆；

摆动结构，沿固定轴摆动，所述摆动结构的一端与所述连杆铰接，所述摆动结构上安装有动触头；

静触头和限位结构，沿所述摆动结构的摆动方向分设在其两侧的最大摆幅处，且在所述最大摆幅处所述静触头与所述动触头接触设置；

其中，所述铁芯具有在所述电磁线圈通电时克服所述弹性件的第一弹力沿远离所述固定轴的方向运动，并通过所述连杆带动所述摆动结构摆动至所述铁芯与所述固定轴的最大距离处的第一状态，和在所述电磁线圈断电后，依靠所述弹性件的第二弹力和所述连杆的作用使得所述摆动结构继续转动，直至所述动触头与所述静触头闭合或分断的第二状态。

所述的接触器，在所述铁芯运动至所述第一状态结束时，所述弹性件的第二弹力的方向、所述铁芯的轴线、所述铁芯与所述连杆的铰接点、所述连杆与所述摆动结构的铰接点以及所述固定轴的轴心共线。

所述的接触器，所述摆动结构包括分别与所述固定轴连接的第一摆臂和第二摆臂，所述第一摆臂和第二摆臂的夹角小于90°，所述第一摆臂远离所述固定轴的一端与所述连杆铰接，所述动触头设于所述第二摆臂远离所述固定轴的一端上。

所述的接触器，还包括与所述动触头连接的导线。

所述的接触器，所述限位结构为设于所述第一摆臂远离所述静触头的最大摆幅处的限位柱。

所述的接触器，所述固定结构为套筒，所述套筒的顶端固定设置，所述弹性件设置于所述套筒内，所述电磁线圈沿所述套筒的轴向绕设在所述套筒的外周。

所述的接触器，所述弹性件为压簧，所述压簧的上端抵接在所述套筒的顶端。

所述的接触器，所述摆动结构为半圆形转轮，所述连杆与所述摆动结构的铰接点位于所述半圆形转轮的轴线上，所述动触头设于所述半圆形转轮的弧面与平面的交点处。

所述的接触器，所述摆动结构为圆形转轮，所述动触头延伸出所述圆形转轮的弧面设置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的接触器，摆动结构通过连杆与铁芯活动连接，且在摆动结构摆动的同时通过连杆和铁芯对弹性件施加作用力，使得弹性件发生弹性形变蓄能。这样只需在驱动动触头与静触头闭合或分断时对电磁线圈通电即可，铁芯在磁场力的作用下向远离摆动结构的方向运动，压缩弹性件，直至运动至最大距离处，电磁线圈断电，铁芯在弹性件的弹力作用以及连杆的作用下向靠近摆动结构的方向运动，并驱动摆动结构继续转动，直至动触头与静触头闭合或分断。在动触头与静触头维持闭合状态时，电磁线圈不通电，而是利用弹性件的弹力压紧铁芯，锁住连杆和摆动结构，同时在静触头的阻挡作用下，使得动触头保持在当前的位置；而在动触头与静触头维持分断状态时，电磁线圈不通电，通过弹性件的弹性压缩作用和限位结构的共同作用使得动触头保持在当前位置。这样的结构设计可以达到节能环保的效果，同时可靠性较高；减少电磁线圈的发热时间，延长电磁线圈的使用寿命；动、静触头依靠机械闭锁保持状态，不受接触器电压波动影响，提高了可靠性；通过电磁驱动铁芯运动可以使动、静触头的分/合动作快，触头间的电弧小、灭弧效果好，对开关的损耗小，从而延长触头的使用寿命。同时结构简单、组成元件少、成本较低；还可以很方便的增设手动手柄，在控制回路或电磁线圈出现故障时，依靠手动手柄操作接触器的开/关；由于动、静触头为拍合式，机械闭锁动触头的位置，因此可以制造出2000A以上的大容量接触器；同时这样的设计结构间的磨损较小，使用寿命长。

2.本发明提供的接触器，在铁芯运动至第一状态结束时，弹性件的第二弹力的方向、铁芯的轴线、铁芯与连杆的铰接点、连杆与摆动结构的铰接点以及固定轴的轴心共线。这样的设计可以使整个装置的结构更加简单，基本为对称设置，使动触头和静触头的分断速度与闭合速度最大程度的达到一致；同时在铁芯运动时，电磁线圈或弹性件作用在铁芯上的力可以通过连杆在最大程度上对摆动结构做有用功。

3.本发明提供的接触器，摆动结构包括分别与固定轴连接的第一摆臂和第二摆臂，第一摆臂和第二摆臂的夹角小于90°，第一摆臂远离固定轴的一端与连杆铰接，动触头设于第二摆臂远离固定轴的一端上。第一摆臂和第二摆臂的设置减轻了整个装置的重量；第一摆臂和第二摆臂的夹角大小可随开关容量而变换，合理的增大动触头行进轨迹，增大灭弧距离，从而制造出大容量开关。

4.本发明提供的接触器，限位结构为设于第一摆臂远离静触头的最大摆幅处的限位柱。限位柱结构简单，为接触器分断状态的机械保持固定点。

5.本发明提供的接触器，固定结构为套筒，套筒的顶端固定设置，弹性件设置于套筒内。这样可以限定弹性件在轴向上的运动位移，对弹性件施加一定的支撑作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中动触头处于与静触头分断时的结构示意图；

图2为本发明实施例一中动触头处于与静触头闭合过程中的结构示意图；

图3为本发明实施例一中动触头处于与静触头闭合时的结构示意图；

图4为本发明实施例二中动触头处于与静触头分断时的结构示意图；

图5为本发明实施例二中动触头处于与静触头闭合过程中的结构示意图；

图6为本发明实施例二中动触头处于与静触头闭合时的结构示意图。

附图标记说明：

1－静触头；2－动触头；3－铁芯；4－弹性件；5－电磁线圈；6－连杆；7－摆动结构；8－固定轴；9－限位结构；10－导线；11－固定结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

如图1－3所示的接触器的一种具体实施方式，包括：铁芯3、设于铁芯3外周的电磁线圈5、沿固定轴8摆动的摆动结构7、沿所述摆动结构7的摆动方向分设在其两侧的最大摆幅处的静触头1和限位结构9。

所述铁芯3沿其运动方向的第一端设有弹性件4，弹性件4为压缩状态，所述弹性件4的另一端与一固定结构11抵接，所述铁芯3的第二端铰接有连杆6。在本实施例中，电磁线圈5通电时，铁芯3在向上的磁场力的作用下克服所述弹性件4的第一弹力沿远离所述固定轴8的方向运动，即带动连杆6竖直向上运动，进一步压缩弹性件4，使其蓄能。由于所述摆动结构7的一端与所述连杆6铰接，因此摆动结构7发生逆时针转动，直至摆动至所述铁芯3与所述固定轴8的最大距离处，此阶段为第一状态；所述电磁线圈5断电后，依靠所述弹性件4的第二弹力和所述连杆6的作用使得所述摆动结构7继续转动，直至安装在所述摆动结构7上的动触头2与最大摆幅处的静触头1接触，形成闭合，或者摆动结构7与限位结构9接触，动触头2与静触头1完全分离，并保持稳定，此阶段为第二状态。

在所述铁芯3运动至所述第一状态结束时，所述弹性件4的第二弹力的方向、所述铁芯3的轴线、所述铁芯3与所述连杆6的铰接点、所述连杆6与所述摆动结构7的铰接点以及所述固定轴8的轴心共线。

所述摆动结构7包括分别与所述固定轴8连接的第一摆臂和第二摆臂，所述第一摆臂和第二摆臂的夹角小于90°，所述第一摆臂远离所述固定轴8的一端与所述连杆6铰接，所述动触头2设于所述第二摆臂远离所述固定轴8的一端上。第一摆臂和第二摆臂可以为对称或非对称设置，只要在动触头2与静触头1处于分断状态的最大摆幅时，第一摆臂和第二摆臂分别位于铁芯3的两侧即可，因此，第一摆臂和第二摆臂的夹角也可以等于或大于90°。

为了保证接触器的正常工作，所述动触头2还连接有导线10。

为了保证动触头2和静触头1在处于分断状态时的稳定性，在所述第一摆臂远离所述静触头1的最大摆幅处设置有用作限位结构9的限位柱。限位结构9还可以为限位块或限位挡板，只要能够阻止摆动结构7的继续转动即可。

在本实施例中，所述固定结构11为套筒，所述套筒的顶端固定设置在一板体上，套筒的下端为开口，所述弹性件4设置于所述套筒内，所述电磁线圈5沿所述套筒的轴向绕设在所述套筒的外周。电磁线圈5通电产生的电磁力与弹性件4的形变方向相同。本实施例中，所述弹性件4为压簧，所述压簧的上端抵接在所述套筒的顶端。当然，固定结构11还可以为一平板，压簧的上端直接固定在平板上，只要保证压簧的上端不会沿形变方向发生位移即可。

如图1所示，当动触头2和静触头1需要闭合时，I为电流方向，电磁线圈5通电，产生电磁力F，铁芯3克服压簧的弹力向上运动，压簧被压缩蓄能，铁芯3通过连杆6带动摆动结构7逆时针旋转，设置于摆动结构7上的动触头2随之转动，当铁芯3运动至最高点时，压簧的第二弹力的方向、铁芯3的轴线、铁芯3与连杆6的铰接点、连杆6与摆动结构7的铰接点以及固定轴8的轴心共线，即图2所示的位置。电磁线圈5断电，铁芯3失去电磁力，在惯性作用下，摆动结构7继续旋转至越过共线位置，然后摆动结构7在压簧的第二弹力作用和连杆6的共同作用下继续逆时针转动，动触头2也随之继续逆时针转动，直至动触头2与静触头1接触闭合，此时压簧压紧铁芯3，同时在静触头1的作用下锁住连杆6和摆动结构7，使得动触头2始终与静触头1处于闭合状态。

当动触头2和静触头1需要断开时，电磁线圈5再次通电，产生向上的电磁力，铁芯3克服压簧的弹力向上运动，压簧被压缩蓄能，铁芯3通过连杆6带动摆动结构7顺时针旋转，设置于摆动结构7上的动触头2随之转动，当铁芯3运动至最高点时，压簧的第二弹力的方向、铁芯3的轴线、铁芯3与连杆6的铰接点、连杆6与摆动结构7的铰接点以及固定轴8的轴心共线。电磁线圈5断电，铁芯3失去电磁力，在惯性作用下，摆动结构7继续旋转至越过共线位置，然后摆动结构7在压簧的第二弹力作用和连杆6的共同作用下继续顺时针转动，动触头2也随之继续顺时针转动，直至动触头2与静触头1完全分离，摆动结构7与限位柱接触为止，此时压簧压紧铁芯3，同时在限位柱的作用下锁住连杆6和摆动结构7，使得动触头2始终与静触头1处于分断状态。

实施例二

如图4－6所示，所述摆动结构7为半圆形转轮，所述连杆6与所述摆动结构7的铰接点位于所述半圆形转轮的轴线上，所述动触头2设于所述半圆形转轮的弧面与平面的交点处。其他结构与实施例一相同。

所述动触头2在做旋转运动时的旋转角度小于90度。这样的设计可以提高动触头和静触头间的闭合速度和分断速度。

实施例三

所述摆动结构7为圆形转轮，所述动触头2延伸出所述圆形转轮的弧面设置。圆形转轮上还设有配重结构，配重结构与圆形转轮形成偏心轮。具体的，配重结构为设置于圆形转轮边缘处的弧形结构，连杆6与弧形结构铰接连接。

进一步地，圆形转轮上设置有驱动杆，动触头2与驱动杆连接。驱动杆的设计可以使动触头2的安装更方便。其他结构与实施例一相同。具体地，驱动杆为一个，动触头2设置于驱动杆朝向静触头1的一侧。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种接触器，其特征在于，包括：

铁芯（3）和设于铁芯（3）外周的电磁线圈（5），所述铁芯（3）沿其运动方向的第一端设有弹性件（4），所述弹性件（4）的另一端与一固定结构（11）抵接，所述铁芯（3）的第二端铰接有连杆（6）；

摆动结构（7），沿固定轴（8）摆动，所述摆动结构（7）的一端与所述连杆（6）铰接，所述摆动结构（7）上安装有动触头（2）；

静触头（1）和限位结构（9），沿所述摆动结构（7）的摆动方向分设在其两侧的最大摆幅处，且在所述最大摆幅处所述静触头（1）与所述动触头（2）接触设置；

其中，所述铁芯（3）具有在所述电磁线圈（5）通电时克服所述弹性件（4）的第一弹力沿远离所述固定轴（8）的方向运动，并通过所述连杆（6）带动所述摆动结构（7）摆动至所述铁芯（3）与所述固定轴（8）的最大距离处的第一状态，和在所述电磁线圈（5）断电后，依靠所述弹性件（4）的第二弹力和所述连杆（6）的作用使得所述摆动结构（7）继续转动，直至所述动触头（2）与所述静触头（1）闭合或分断的第二状态；

在所述铁芯（3）运动至所述第一状态结束时，所述弹性件（4）的第二弹力的方向、所述铁芯（3）的轴线、所述铁芯（3）与所述连杆（6）的铰接点、所述连杆（6）与所述摆动结构（7）的铰接点以及所述固定轴（8）的轴心共线。

2.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述摆动结构（7）包括分别与所述固定轴（8）连接的第一摆臂和第二摆臂，所述第一摆臂和第二摆臂的夹角小于90°，所述第一摆臂远离所述固定轴（8）的一端与所述连杆（6）铰接，所述动触头（2）设于所述第二摆臂远离所述固定轴（8）的一端上。

3.根据权利要求2所述的接触器，其特征在于，还包括与所述动触头（2）连接的导线（10）。

4.根据权利要求2所述的接触器，其特征在于，所述限位结构（9）为设于所述第一摆臂远离所述静触头（1）的最大摆幅处的限位柱。

5.根据权利要求1-4任一项所述的接触器，其特征在于，所述固定结构（11）为套筒，所述套筒的顶端固定设置，所述弹性件（4）设置于所述套筒内，所述电磁线圈（5）沿所述套筒的轴向绕设在所述套筒的外周。

6.根据权利要求5所述的接触器，其特征在于，所述弹性件（4）为压簧，所述压簧的上端抵接在所述套筒的顶端。

7.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述摆动结构（7）为半圆形转轮，所述连杆（6）与所述摆动结构（7）的铰接点位于所述半圆形转轮的轴线上，所述动触头（2）设于所述半圆形转轮的弧面与平面的交点处。

8.根据权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述摆动结构（7）为圆形转轮，所述动触头（2）延伸出所述圆形转轮的弧面设置。