CN111801762A

CN111801762A - 接触器装置

Info

Publication number: CN111801762A
Application number: CN201980008631.9A
Authority: CN
Inventors: L·斯滕达尔迪; M·科尔纳; C·蒙代利尼
Original assignee: Microelettrica Scientifica SpA
Current assignee: Microelettrica Scientifica SpA
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2039-01-14
Also published as: ES2829373T3; WO2019141611A1; RU2742946C1; EP3511969B1; EP3511969A1; CN111801762B

Abstract

本发明涉及工业或铁路应用的接触器装置(1)，包括：一对触头元件(8、10)，该对触头元件连接到接触器装置(1)的一对端子(13、14)，具有至少一个固定触头(9)；活动触头元件(11)，其具有至少一个活动触头(12)；以及用于支撑和保护所述固定和活动触头元件(8、10、11)的外壳(2)。其还包括移动机构(15)和用于启用移动机构(15)的驱动装置(16)，所述移动机构用于移动所述活动触头元件(11)，从而所述至少一个活动触头(12)移动到与所述至少一个固定触头(9)接触，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件(8、10)彼此电连接，或者使所述至少一个活动触头移动到与所述至少一个固定触头(9)分开，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件(8、10)彼此电分离；接触器装置(1)还包括用于指示第一和第二固定触头元件(8、10)的连接状态的指示器装置(27)，其中所述移动机构(15)被布置和构造成使得当所述移动机构被所述驱动装置(16)启用而移动所述活动触头元件(11)以将所述至少一个活动触头(12)移动到与所述至少一个固定触头(9)接触时，所述移动机构作用在所述指示器装置(27)上。

Description

接触器装置

技术领域

本发明涉及接触器装置，尤其涉及用于工业或铁路应用的接触器装置。

背景技术

如本领域中众所周知的，接触器装置是用于切换电源电路的电控开关。接触器装置用于控制例如电动马达、照明、加热、电容器组、热蒸发器和其它电气负载。

可以认为接触器类似于继电器，但具有更高的额定电流和其它一些区别。与通用继电器不同，接触器设计为直接连接到大电流负载装置。继电器的容量往往较低，通常仅针对常闭和常开应用而设计。此外，与继电器不同，接触器通常设计有控制和抑制中断大马达电流时产生的电弧的装置。一般来说，在大于15安培的情况下或在额定功率超过几千瓦的电路中进行切换的装置通常称为接触器。接触器由功率水平比开关电路低得多的电路控制。与断路器不同，接触器装置无意中断短路电流。接触器的断开电流范围从几安培到几千安培，而电压从24VDC到几千伏。接触器的物理尺寸范围从足以用一只手拿起的小型装置到侧面大约一米的大型装置。

常规的接触器装置基本上具有三个主要部件。至少两个触头元件(至少一个固定触头元件和至少一个活动触头元件)是接触器装置的载流部分，其可以包括电源触头、辅助触头和触头弹簧；电磁驱动装置提供驱动力以闭合触头；外壳用于容纳触头元件和驱动装置。外壳通常由绝缘材料制成，例如电木、尼龙和热固性塑料，以保护和隔离触头元件，并提供一定程度的保护措施，以防止人员接触触头。根据接触器的设计，驱动装置可以由交流或直流电源驱动。驱动装置的磁线圈可以在与接触器控制的负载相同的电压下通电，或者可以用较低的线圈电压单独控制。除了可选的辅助低电流触头外，接触器几乎还专门装有常开(“A型”)触头元件。当电流流过磁线圈时，会产生磁场，从而吸引接触器的移动芯部。磁线圈最初会吸收较多电流，直到当金属芯部进入线圈时其电感增加为止。活动触头元件通过移动芯部移动，磁线圈产生的力将固定触头元件和活动触头元件的触头保持在一起。当磁线圈断电时，重力或弹簧将移动芯部返回其初始位置，从而打开触头元件的触头。

另外，许多接触器装置包括辅助开关形式的指示器装置，该辅助开关可以是单极或双极开关。该辅助开关可以用于远程指示触头元件的主电路触头的位置，无论是打开还是闭合。出于安全考虑，辅助开关可用于操作例如指示灯、继电器或其它附件。用于作用在辅助开关上的已知解决方案是提供杠杆，该杠杆的一端连接到接触器装置的外壳，而相对端在电磁驱动装置的移动芯部的力作用下以悬臂的方式自由移动。

发明内容

这种杠杆用于物理作用在辅助开关按钮上以启用辅助开关。本发明的发明人已经注意到，在接触器装置的工作寿命期间，作用在辅助开关上的该杠杆机构的效率大大降低，从而导致故障甚至失效。

本发明的目的是提供接触器装置，其具有作用在指示器装置上的改进的机构，以减少故障情况并延长接触器装置的工作寿命。

根据本发明，该目的通过权利要求1中引用的接触器装置来实现。在从属权利要求中限定了本发明的有利的构造和进一步的发展。

根据本发明的接触器装置包括：

连接到接触器装置的第一端子的第一固定触头元件和连接到接触器装置的第二端子的第二固定触头元件，该对固定触头元件具有至少一个固定触头；

活动触头元件，所述活动触头元件具有至少一个活动触头；

外壳，所述外壳用于支撑和保护所述固定触头元件和活动触头元件；移动机构，所述移动机构用于移动所述活动触头元件，从而所述至少一个活动触头移动到与所述至少一个固定触头接触，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件彼此电连接，或者使所述至少一个活动触头移动到与所述至少一个固定触头分开，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件彼此电分离；

驱动装置，所述驱动装置用于启用所述移动机构；和

指示器装置，所述指示器装置用于指示所述第一固定触头元件和第二固定触头元件的连接状态，

根据本发明，所述移动机构被布置和构造成使得当所述移动机构被所述驱动装置启用而移动所述活动触头元件以将所述至少一个活动触头移动到与所述至少一个固定触头接触时，所述移动机构作用在所述指示器装置上。

换言之，用于移动活动触头元件的相同移动机构也用于作用在指示器装置上。因此，省略了用于作用在指示器装置上的附加杠杆。结果，接触器装置具有作用在指示器装置上的更可靠的机构，具有更长的使用寿命，可以以降低的总成本进行生产，并且可以具有更紧凑的结构。

优选地，第一和第二端子从接触器装置的外壳的相同的侧向侧面伸出。

在本发明的优选构造中，移动机构包括通过支撑销铰接地支撑在外壳中的杠杆，其中该杠杆具有支撑活动触头元件的第一臂和联接到驱动装置的第二臂。在这种构造中，当移动机构由驱动装置启用而移动活动触头元件以使至少一个活动触头与至少一个固定触头接触时，杠杆的第二臂作用在指示器装置上。

在本发明的优选构造中，在移动机构和指示器装置之间布置有致动器，以接收移动机构的作用并在接收移动机构的作用时作用在指示器装置的按钮上。优选地，该致动器被偏置到不作用在指示器装置的按钮上的位置。

在这种构造中，致动器优选地包括：至少一个杠杆，所述至少一个杠杆铰接地支撑在所述外壳中；以及弹性轮，所述弹性轮在当接收所述移动机构的作用时与所述移动机构接触的位置处布置在所述杠杆上。在这种情况下，移动机构的杠杆的第二臂在其面向致动器的一侧上可以设置有与致动器的杠杆的弹性轮相配合的凹部。

在本发明的优选构造中，驱动装置包括滑动件，并且移动机构经由连接元件联接到该滑动件。优选地，该连接元件在一侧铰接地连接到移动机构，而在另一侧铰接地连接到滑动件。在这种情况下，滑动件的一侧可以通过连接销铰接地连接到移动机构的杠杆的第二臂。优选地，该连接销定位在移动机构的杠杆的支撑销附近。

在本发明的优选构造中，所述驱动装置包括磁线圈，其中根据操作所述驱动装置的期望电压来可变地确定所述磁线圈的绕组的数量。

为了降低制造成本，方形线圈容纳部可以设置有具有方形截面的金属外壳，其中容纳有链轮的圆柱芯部。围绕该链轮形成磁线圈的可变数量的绕组。

在本发明的另一优选构造中，接触器装置还包括消弧装置，该消弧装置覆盖固定触头和活动触头。

优选地，该消弧装置包括多个消散板，所述多个消散板彼此平行地布置在形成于所述外壳的消弧器容纳部分中的狭槽内。优选地，消散板由陶瓷制成。

优选地，消散板以交错的方式布置在所述外壳的所述消弧器容纳部分中。附加地或替代地，所述多个消散板包括交替地布置在所述外壳的所述消弧器容纳部分中的多个奇数编号的消散板和多个偶数编号消散板，其中所述奇数编号的消散板均具有第一形状，所述偶数编号的消散板均具有第二形状，所述第二形状与所述第一形状(稍稍)不同。

在本发明的优选构造中，所述外壳由两个外壳壳体组装而成，以在它们之间限定用于接触器装置的各种部件的容纳部分。

优选地，半基部凸缘与每个外壳壳体一体形成的，使得一旦外壳壳体组装好就获得基部凸缘。

优选地，外壳或其外壳壳体分别由具有预定绝缘系数的合成塑料材料制成。

附图说明

通过以下参考附图对示例性的、非限制性实施例的具体描述，将会更好地理解本发明的上述以及其它特征和优点。在附图中，部分示意性地：

图1是根据本发明实施例的导体装置的透视图；

图2是图1的导体装置的侧视图，其中除去了一个外壳壳体；

图3是图1的导体装置的透视侧视图，其中除去了一个外壳；

图4是图1的导体装置的各个部件的透视侧视图，其中除去了外壳；

图5是图1的导体装置的各个部件的另一透视侧视图，其中与图4相比从相反侧去除了外壳；和

图6是图1的导体装置的各个部件的又一透视侧视图，其中从图4的同一侧去除了外壳。

具体实施方式

图1至图6以不同的视图示出了本发明的接触器装置的示例性实施例。在所有附图中，接触器装置的各个部件均使用相同的附图标记。

接触器装置1是专门为工业或铁路应用而提供的开关装置，其中，为了进行高频开关动作，必须接通和断开高AC或DC电流。更具体地，接触器装置1旨在用于电力牵引中的高额定电压应用，并且特别是用于铁路和地下系统。

只是要了解这种接触器装置的工作条件和电流值范围，应注意这些装置必须能够在900V至1800V的操作电压范围内有效切换至少50A的电流。这些操作范围甚至可以应用于接触器装置的单极。在这个方面，在下文中公开了本实施例的接触器装置1，其具有单极构造，该单级构造具有单个空气中断、全功率线圈电磁控制以及单状态功能。

接触器装置1具有外壳2，该外壳容纳并保护接触器装置1的所有各种部件，如将在下文中描述的。外壳2由具有预定绝缘系数的合成塑料材料制成。外壳2由一对模制的外壳壳体2A和2B形成，所述外壳壳体连接在一起以限定用于接触器装置1的各种部件的容纳部分。更具体地，组装的外壳2具有中心触头容纳部分4、下部驱动器容纳部分5、下部指示器容纳部分6和上部消弧器容纳部分7。

如图1至图3所示，外壳2具有与每个外壳壳体2A、2B一体形成的半基部凸缘，使得一旦外壳壳体2A、2B组装在一起就获得基部凸缘3。基部凸缘3用于将接触器装置1例如安装在根据应用需要可以是竖直的或水平的支撑壁上。

在中心触头容纳部分4中，接触器装置1包括连接到接触器装置1的第一端子(例如正极)的第一固定触头元件8、连接到接触器装置1的第二端子(例如负极)的第二固定触头元件10和活动触头元件11。在该实施例中，活动触头元件11的下端部通过常规的编织物(图中未示出)电连接到第二固定触头元件10，第一固定触头元件8包括固定触头9，并且活动触头元件11包括活动触头12。活动触头元件11可以移动，使得活动触头12移动到与固定触头9接触以电连接两个固定触头元件8、10，或者移动到与固定触头9分开以将两个固定触头元件8、10电分离。接触器装置1的两个端子13、14设置在外壳2的同一侧向侧面上。

在上部消弧器容纳部分7中，接触器装置1设置有消弧装置32，该消弧装置覆盖固定和活动触头元件8、11的固定和活动触头9、12。具体地，消弧装置32包括多个消散板38、38'(稍后将更详细地描述)、具有电弧触头34的第一极性元件33、第二极性元件36以及设置在活动触头元件11上的另一个活动触头35。第一固定触头元件8的固定触头9可以由银合金制成，而第一极性元件34的电弧触头34可以由具有较高电阻特性的钨合金制成。

在第一固定触头元件8和第一极性元件33之间设置有常规的熄弧线圈40。在接触器装置1的打开阶段使用该熄弧线圈40，以促进正极13的电场能量朝向消弧装置32的消散，从而减少可能的电弧。

在下部驱动器容纳部分4中，接触器装置1包括电磁驱动装置15。驱动装置15具有容纳在方形线圈容纳部18中的磁线圈17。取决于线圈17将在其下操作的电压值，可以利用可变数量的绕组来实现磁线圈17。绕组可以围绕常规链轮的圆柱形芯部形成。

与绕组的数量无关，线圈容纳部18设置有具有方形截面的金属外壳，链轮容纳在该金属外壳中。因此，方形线圈容纳部18可容纳接触器装置1的特定应用所需的任何类型的磁线圈17。

驱动装置16具有向磁线圈17和线圈容纳部18的外部伸出的线圈滑动件19。该线圈滑动件19通过磁线圈17产生的电磁力抵抗弹簧21的偏置力而被推动，该弹簧安装在从磁线圈17的相反侧伸出的线圈滑动件19的相对端部上。

线圈滑动件19经由连接元件20联接到移动机构15。移动机构15包括杠杆22，该杠杆经由横向固定在外壳2中的支撑臂25铰接地支撑在外壳2中。杠杆22具有：向上延伸的第一臂23，其用于支撑活动触头元件11；以及向下延伸的第二臂24，其用于连接到连接元件20。

连接元件20在其一侧处铰接地连接到线圈滑动件19的端部，并且在其另一侧处经由连接销26铰接地连接到杠杆22的第二臂24。连接销26优选地定位在杠杆22的支撑销25附近。

当驱动装置16的线圈滑动件19通过磁线圈17产生的电磁力而被推动时，移动机构15的杠杆22经由连接元件20而旋转。由于杠杆22的这种旋转，使得活动触头元件11在朝向第一固定触头元件8的方向上移动，从而使得活动触头12与固定触头9接触。当磁线圈17结束产生电磁力时，线圈滑动件19被弹簧21的偏置力拉回。结果，移动机构15的杠杆22经由连接元件20返回，使得活动触头元件11在远离第一固定触头元件8的方向上移动，以使活动触头12与固定触头9分离。

在指示器容纳部分6中，接触器装置1包括被配置为辅助开关的指示器装置27。该辅助开关27可以是单极或双极开关。

有利地，中间倾斜致动器28布置在辅助开关27和移动机构15之间，以当移动机构15被驱动装置16的线圈滑动件19启用时作用在辅助开关27上。该致动器28包括至少一个杠杆，该杠杆的一个端部铰接到外壳2的固定支撑部位29。倾斜致动器28的杠杆以悬臂方式向下延伸，并通过弹簧39的偏置力保持与辅助开关27相距预定距离。

更具体地，当通过线圈滑动件19和移动机构15的第二臂24的共同作用将杠杆朝向辅助开关27推动时，致动器28的杠杆旨在抵抗弹簧39的偏置力而作用在辅助开关27的按钮41上。在双极辅助开关27的情况下，致动器28具有两个并行构造的杠杆，用于作用在辅助开关27的两个按钮41上。

此外，致动器28的杠杆的下端部设置有小的弹性轮30，用于在将移动机构15的第二臂24推向致动器的杠杆的自由端部时减小该第二臂的冲击。另外，考虑到接触器装置1执行大量的开关动作，移动机构15的杠杆22的第二臂24的面向致动器28的侧部可以成形为具有与弹性轮30配合的圆形凹部31，以使在第二臂24的该侧部和致动器杠杆的弹性轮30之间的冲击更加平滑。

现在，更详细地解释上述消弧装置32。

实际上，在没有足够的触头保护的情况下，电流电弧的产生会导致触头9、12的严重退化，从而导致严重的损坏。当两个触头9、12彼此分开(“断开电弧”)时，以及当它们彼此接触(“制造电弧”)时，两个触头之间就会产生电弧。断开电弧通常更具能量，因此更具破坏性。产生的电弧产生的热量可能非常高，最终导致触头上的金属随电流迁移。电弧的极高温度会缓慢破坏触头金属，导致某些材料以细小颗粒物质的形式逸入空气中。

设置在本发明的接触器装置1中的消弧装置32构造有多个平行的消散板38、38'构成，这些消散板支撑在形成于外壳2的每个外壳壳体2A、2B中的半盖中。与将单个陶瓷元件插入消弧装置的盖中的现有技术方案相比，在本发明中，在外壳2的每个半壳体2A、2B的上部消弧器容纳部分7中形成多个狭槽。消散板38、38'容纳在每个面对的槽中。消散板38、38’优选地由陶瓷形成，但是甚至可以使用其它材料。

优选地，消散板38、38’以交错的方式布置，使得每个奇数编号的消散板38具有沿着竖直方向移位的相邻的偶数编号的消散板38’。另外或替代地，如果与偶数编号的消散板38'相比，奇数编号的消散板38可以具有略微不同的形状。

消弧装置32可以设置有不同数量的板38、38'，这取决于必须处理的不同电压范围以及应完全消除的相应消弧槽类型和能量容量。消弧装置32的消散板38、38'之间的爬电距离和间隙距离可以被宽范围地确定尺寸，以便在污染环境中安全地使用。

本发明的接触器装置1解决了上述技术问题并且实现了许多优点，其主要优点在于增强的可靠性和更长的使用寿命。如果与已知的解决方案相比，还设置用于作用在辅助开关27上的移动机构15具有更坚固和更可靠的结构。直接或间接熄弧电路使接触器装置1适合于在高电流和低电流下工作。优选地，根据IEC60077标准，本发明的接触器装置1还被设计用于车载应用。

附图标记列表

1 接触器装置

2 外壳

2A、2B 外壳壳体

3 基部凸缘

4 触头容纳部分

5 驱动器容纳部分

6 指示器容纳部分

7 消弧器容纳部部分

8 第一固定触头元件

9 固定触头

10 第二固定触头元件

11 活动触头元件

12 活动触头

13 第一端子

14 第二端子

15 移动机构

16 驱动装置，尤其是电磁驱动装置

17 磁线圈

18 线圈容纳部

19 线圈滑动件

20 连接元件

21 弹簧

22 杠杆

23 第一臂

24 第二臂

25 支撑销

26 连接销

27 指示器装置，尤其是辅助开关

28 致动器，尤其是杠杆

29 支撑部位

30 弹性轮

31 凹部

32 消弧装置

33 第一极性元件

34 电弧触头

35 另一个活动触头

36 第二极性元件

38、38’ 消散板

39 弹簧

40 熄弧线圈

41 按钮

Claims

1.一种接触器装置(1)，其包括：

连接到接触器装置(1)的第一端子(13)的第一固定触头元件(8)和连接到接触器装置(1)的第二端子(14)的第二固定触头元件(10)，该对固定触头元件(8、10)具有至少一个固定触头(9)；

活动触头元件(11)，所述活动触头元件具有至少一个活动触头(12)；

外壳(2)，所述外壳用于支撑和保护所述固定触头元件和活动触头元件(8、10、11)；

移动机构(15)，所述移动机构用于移动所述活动触头元件(11)，从而所述至少一个活动触头(12)移动到与所述至少一个固定触头(9)接触，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件(8、10)彼此电连接，或者使所述至少一个活动触头移动到与所述至少一个固定触头(9)分开，以使所述第一固定触头元件与第二固定触头元件(8、10)彼此电分离；

驱动装置(16)，所述驱动装置用于启用所述移动机构(15)；和

指示器装置(27)，所述指示器装置用于指示所述第一固定触头元件和第二固定触头元件(8、10)的连接状态，

其特征在于，

所述移动机构(15)被布置和构造成使得当所述移动机构被所述驱动装置(16)启用而移动所述活动触头元件(11)以将所述至少一个活动触头(12)移动到与所述至少一个固定触头(9)接触时，所述移动机构作用在所述指示器装置(27)上。

2.根据权利要求1所述的接触器装置，其中

所述移动机构(15)包括通过支撑销(25)铰接地支撑在所述外壳(2)中的杠杆(22)，其中所述杠杆(22)具有支撑所述活动触头元件(11)的第一臂(23)和联接到所述驱动装置(16)的第二臂(24)，并且

当所述移动机构(15)被所述驱动装置(16)启用而移动所述活动触头元件(11)以将所述至少一个活动触头(12)移动到与所述至少一个固定触头(9)接触时，所述杠杆(22)的所述第二臂(24)作用在所述指示器装置(27)上。

3.根据权利要求1或2所述的接触器装置，其中

在所述移动机构(15)和所述指示器装置(27)之间布置有致动器(28)，以接收所述移动机构(15)的作用并在接收所述移动机构(15)的动作时作用在所述指示器装置(27)的按钮(41)上，其中所述致动器(28)优选地偏置到不作用在所述指示器装置(27)的所述按钮(41)上的位置。

4.根据权利要求3所述的接触器装置，其中

所述致动器(28)包括：至少一个杠杆，所述至少一个杠杆铰接地支撑在所述外壳(2)中；以及弹性轮(30)，所述弹性轮在当接收所述移动机构(15)的作用时与所述移动机构(15)接触的位置处布置在所述杠杆上。

5.根据权利要求2和4所述的接触器装置，其中

所述移动机构(15)的所述杠杆(22)的所述第二臂(24)在其面向所述致动器(28)的一侧上设置有与所述致动器(28)的所述杠杆的所述弹性轮(30)相配合的凹部(31)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的接触器装置，其中

所述驱动装置(16)包括滑动件(19)，并且所述移动机构(15)经由连接元件(20)联接到所述滑动件(19)，其中所述连接元件(20)在一侧铰接地连接到所述移动机构(15)并且在另一侧铰接地连接到所述滑动件(19)。

7.根据权利要求2和6所述的接触器装置，其中

所述滑动件(19)的所述一侧通过连接销(26)铰接地连接到所述移动机构(15)的所述杠杆(22)的所述第二臂(24)，其中所述连接销(26)位于所述移动机构(15)的所述杠杆(22)的所述支撑销(25)的附近。

8.根据前述权利要求中任一项所述的接触器装置，其中所述驱动装置(16)包括磁线圈(18)，其中根据操作所述驱动装置(16)的期望电压来可变地确定所述磁线圈(18)的绕组的数量。

9.根据前述权利要求中任一项所述的接触器装置，其中

所述接触器装置还包括消弧装置(32)，所述消弧装置覆盖所述固定触头和活动触头(9、12)。

10.根据权利要求9所述的接触器装置，其中

所述消弧装置(32)包括多个消散板(38、38')，所述多个消散板彼此平行地布置在形成于所述外壳(2)的消弧器容纳部分(7)中的狭槽内。

11.根据权利要求10所述的接触器装置，其中

所述消散板(38、38')以交错的方式布置在所述外壳(2)的所述消弧器容纳部分(7)中。

12.根据权利要求10或11所述的接触器装置，其中

所述多个消散板(38、38')包括交替地布置在所述外壳(2)的所述消弧器容纳部分(7)中的多个奇数编号的消散板(38)和多个偶数编号消散板(38')，其中所述奇数编号的消散板(38)均具有第一形状，所述偶数编号的消散板(38')均具有第二形状，所述第二形状与所述第一形状不同。

13.根据前述权利要求中任一项所述的接触器装置，其中

所述外壳(2)由两个外壳壳体(2A、2B)组装而成，以在它们之间限定用于接触器装置(1)的各种部件的容纳部分(4、5、6、7)。