CN116364479A - 一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，包括三组单相接触单元、同步传输机构、线圈组件和控制切换组件，同步传输机构包括固定外壳、三根传动杆、传动板和弹性推动件，传动板位于固定外壳内并与固定外壳滑动连接，三根传动杆一端均位于固定外壳内与传动板固定连接，另一端均伸出固定外壳且分别与三组单相接触单元的动触头组件连接，线圈组件用于在线圈得电后吸合铁芯推动传动板和触发控制切换组件，通过同步传输机构实现三组单相接触单元内的动静触头同时闭合导通，保证同步一致性，有效避免了不一致情况发生导致的闭合前后能量对接触器内的部组件造成的损伤，并且通过控制切换组件实现线圈的大功率吸和小功率保持。
Description
技术领域
本发明涉及高压接触器技术领域，更具体的说涉及一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器。
背景技术
电力机车以及安装电传动装置的其他机车上设置在牵引主电路中的变流器。牵引变流器的功能是转换直流制和交流制间的电能量，并对各种牵引电动机起控制和调节作用，从而控制机车的运行。
为了实现牵引变流器输出端对永磁电机的控制及保护，就需要在在动力集中动车牵引辅助变流器中安装三极隔离接触器；现有的三极隔离接触器虽然能够实现辅助变流器输出端对永磁电机的控制与保护，但是由于变流器输出端与永磁电机之间的电压高、电流大，在三极隔离接触器合、分切换的时候会产生很强的电弧，现有技术常常采用灭弧罩对其进行灭弧，但是其灭弧效果不佳，常常导致电磁接触器的触头以及内部结构被电弧烧毁，导致电磁接触器损坏；此外，现有的接触器在三项同步性方面存在较高的时间差，在接触器合分瞬间，所有能量会聚集与单项主回路，会造成单项回路过度烧蚀，对永磁电机造成较大损耗；另外，电磁接触器在闭合时，需要使用电流更大，吸引力高的线圈进行启动，将动触头与静触头接触，但是在启动后对线圈的功率和吸引力的要求就会降低，那么只需要一个小功率工作的线圈就可以保持长期通电运行的状态下维持动触头和静触头持续接触，为了解决这个问题，现有技术采用启动线圈进行启动，在启动后通过电子模块控制在启动线圈的回路内串接电阻来降低启动线圈的电流来解决上述问题，但是其存在电阻发热量高以及电子模块在高压使用环境稳定性不高的问题；此外，灭弧罩在使用一段时间后，灭弧罩在电弧较为集中的地方会出现较为明显的损坏，从而影响灭弧效果，但是此时电磁接触器内部的其他元器件都还完好，没有达到使用寿命，那么如果直接进行整机更换的话成本过高，但是继续使用又会存在风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，该接触器通过设置同步传输机构可实现三相间闭合时的同步一致性，有效避免了不一致情况发生导致的闭合前后能量对接触器内的部组件造成的损伤。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于，包括：
三组单相接触单元，所述单相接触单元包括两个主回路连接端子、静触头组件、动触头组件、灭弧罩组件和主体壳，所述静触头组件和动触头组件均安装于主壳体内，两个主回路连接端子一端均位于主壳体内并均与静触头组件导通连接，所述灭弧罩组件安装于主壳体上；同步传输机构，其包括固定外壳、三根传动杆、传动板和弹性推动件，所述传动板位于固定外壳内并与固定外壳滑动连接，三根传动杆一端均位于固定外壳内与传动板固定连接，另一端均伸出固定外壳且分别与三组单相接触单元的动触头组件连接；
线圈组件，其包括线圈壳体以及位于线圈壳体内的线圈和铁芯，当线圈通电后，铁芯能够吸合推动传动板朝向移动进而带动动触头组件和静触头组件的触头闭合，同时能够触发切换开关；
控制切换组件，其包括切换开关和控制模块，切换开关与控制模块电性连接，所述控制模块与线圈电性连接。
进一步所述固定外壳一侧分别设置有三个伸出孔，三根传动杆与动触头组件连接的一端分别通过三个伸出孔伸出至固定外壳外，所述固定外壳的另一侧设置有驱动孔，所述铁芯通过驱动孔伸入固定外壳内推动传动板。
进一步所述固定外壳位于驱动孔的两侧均设置有推动孔，位于两侧的传动杆且远离与动触头组件连接的一端设置有弹性推动组件，所述弹性推动组件包括延长杆、推动弹簧和固定套，所述固定套与固定外壳固定连接且位于推动孔处，所述延长杆与传动杆固定连接并且依次穿过推动孔和固定套，所述推动弹簧位于固定套内，并且推动弹簧一端与固定套相抵，另一端穿过推动孔与传动板相抵。
进一步所述固定外壳的两端均设置有通槽，所述通槽处设置有盖板，所述盖板与固定外壳可拆卸连接。
进一步所述动触头组件与位于传动杆伸出固定外壳的一端的连接处之间设置有传动组件，所述传动组件包括传动套、传动弹簧和传动块，所述传动套与动触头组件连接，所述传动块位于传动套并滑动连接，所述传动弹簧位于传动套内，并且传动弹簧一端与传动套相抵连接，另一端与传动块相抵连接，所述传动杆伸入传动套与传动块连接。
进一步所述动触头组件包括触头座、移动杆、配合轴和支撑弹簧，所述触头座上设置有两个相互电性导通的动触头，所述移动杆两端分别与触头座和配合轴连接，所述主体壳内设置有滑动槽，并且主体壳位于滑动槽的一侧设置有连通孔，所述配合轴位于滑动槽处，所述支撑弹簧套装于配合轴上，并且支撑弹簧一端抵在滑动槽内，另一端与配合轴连接，所述配合轴上设置有容纳孔，所述传动套位于容纳孔内，所述传动杆通过连通孔伸入主壳体内与传动块连接。
进一步所述还包括辅助开关组件，所述辅助开关组件包括固定架、若干微动开关和联动架，若干微动开关安装于固定架上，所述联动架一端伸入其中一个单相接触单元的主壳体中与动触头组件连接，联动架另一端位于固定架处并与固定架滑动连接，并且能够同时与若干微动开关接触触发。
进一步所述铁芯连接有切换触杆，当线圈通电使铁芯吸合后，切换触杆能够与切换开关接触触发切换开关，使切换开关传送信号给控制模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过设置线圈组件和同步传输机构，从而在线圈得电后能够驱动同步传输机构动作，同时推动三组单相接触单元的动触头组件移动，实现触头闭合负载接通，保证一致性，有效避免了现有的不一致情况发生导致的闭合前后能量对单相接触单元内的部组件造成的损伤。
(2)本发明通过设置控制切换组件，在线圈得电后，铁芯吸合能够触发切换开关，使得控制模块接收信号做出反馈，对线圈的功率进行控制，从而实现大功率吸和小功率保持；并且采用机械触发切换开关的形式完成控制功率由高到底的转换，且方便监控、稳定性强、不存在信号及磁场干扰的特性。
(3)本发明通过设置两个推动弹簧，增加内部组件的缓冲，将接触器内部活动的部组件的磨损降低60％左右，并且可实现50％的额定控制电压下闭合，将接触器的控制驱动能力提高了30％。
(4)本发明所述的接触器每组回路中(单相接触单元)均配备单独的灭弧系统，且每个灭弧灭弧系统都有多组磁场力，分段式的进行灭弧。
(5)本发明的接触器在不更改产品主体结构，通过更换主回路连接端子及动、静触头就可以实现发热电流的大小切换。
(6)本发明的接触器分断能力强，可应用与大电压、大电流的高负载工况，本款接触器单相额定电压可覆盖至4KV，电流可覆盖至1.6KA。
(7)本发明的接触器在不更改任何结构下，就可满足DC/AC两种电压工况下使用，并且不存在极性要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：
图1为一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器的结构示意图一；
图2为一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器的结构示意图二；
图3为一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器的结构示意图三；
图4为一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器的结构示意图四；
图5为传动组件的结构示意图；
图6为同步传输机构的结构示意图；
图7为同步传输机构的剖视图；
图8为负载接通(线圈通电)过程图；
图9为负载断开(线圈断电)过程图。
图中标记为：1、单相接触单元；101、主体壳；102、灭弧罩组件；103、主回路连接端子；104、静触头；105、触头座；106、移动杆；107、配合轴；108、支撑弹簧；109、动触头；110、容纳孔；2、同步传输机构；201、固定外壳；202、传动杆；203、传动板；204、延长杆；205、固定套；206、推动弹簧；207、伸出孔；208、驱动孔；209、推动孔；210、盖板；3、线圈组件；301、防尘罩；302、切换触杆；4、控制切换组件；401、切换开关；5、辅助开关组件；501、固定架；502、联动架；503、微动开关；6、传动组件；601、传动套；602、传动弹簧；603、传动块。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，如图1-7所示，包括：
三组单相接触单元1，所述单相接触单元1包括两个主回路连接端子103、静触头104组件、动触头109组件、灭弧罩组件102和主体壳101，所述静触头104组件和动触头109组件均安装于主壳体内，两个主回路连接端子103一端均位于主壳体内并均与静触头104组件导通连接，所述灭弧罩组件102安装于主壳体上；
同步传输机构2，其包括固定外壳201、三根传动杆202、传动板203和弹性推动件，所述传动板203位于固定外壳201内并与固定外壳201滑动连接，三根传动杆202一端均位于固定外壳201内与传动板203固定连接，另一端均伸出固定外壳201且分别与三组单相接触单元1的动触头109组件连接；
线圈组件3，其包括线圈壳体以及位于线圈壳体内的线圈和铁芯，当线圈通电后，铁芯能够吸合推动传动板203朝向移动进而带动动触头109组件和静触头104组件的触头闭合，同时能够触发切换开关401；控制切换组件4，其包括切换开关401和控制模块，切换开关401与控制模块电性连接，所述控制模块与线圈电性连接。
本发明通过设置线圈组件3和同步传输机构2，从而在线圈得电后能够驱动同步传输机构2动作，同时推动三组单相接触单元1的动触头109组件移动，实现触头闭合负载接通，保证一致性，有效避免了现有的不一致情况发生导致的闭合前后能量对单相接触单元1内的部组件造成的损伤；并且还通过设置控制切换组件4，在线圈得电后，铁芯吸合能够触发切换开关401，使得控制模块接收信号做出反馈，对线圈的功率进行控制，从而实现大功率吸和小功率保持。
本实施例中优选的，如图7所示，所述固定外壳201一侧分别设置有三个伸出孔207，三根传动杆202与动触头109组件连接的一端分别通过三个伸出孔207伸出至固定外壳201外，所述固定外壳201的另一侧设置有驱动孔208，所述铁芯通过驱动孔208伸入固定外壳201内推动传动板203。
本实施例中优选的，如图7所示，所述固定外壳201位于驱动孔208的两侧均设置有推动孔209，位于两侧的传动杆202且远离与动触头109组件连接的一端设置有弹性推动组件，所述弹性推动组件包括延长杆204、推动弹簧206和固定套205，所述固定套205与固定外壳201固定连接且位于推动孔209处，所述延长杆204与传动杆202固定连接并且依次穿过推动孔209和固定套205，所述推动弹簧206位于固定套205内，并且推动弹簧206一端与固定套205相抵，另一端穿过推动孔209与传动板203相抵；
通过设置推动弹簧206，使推动弹簧206推动传动板203，两个推动弹簧206力小于三组单相接触单元1动触头109组合和静触头104组件闭合所需要的推力，在线圈未得电时，不会造成三组单相接触单元1的触头闭合；在接触器线圈得电时，在线圈磁场力加两个推动弹簧206力下，可实现50％的额定控制电压下闭合；若无推动弹簧206，同样的线圈，最低的吸合电压只有额定控制电压的80％；
同时，由于本款接触器是三相接触器，接触器在断开时的冲击力很大，增加两个推动弹簧206可以增加内部组件的缓冲，将接触器内部活动的部组件的磨损降低60％左右；因此推动弹簧206的增加，将接触器的控制驱动能力提高了30％，内部部组件的磨损减低了60％。
本实施例中优选的，如图7所示，所述固定外壳201的两端均设置有通槽，所述通槽处设置有盖板210，所述盖板210与固定外壳201可拆卸连接，从而可通过拆卸盖板210，方便与三组单相接触单元1安装后的同步性调试；具体的，所述固定外壳201与盖板210通过螺栓可拆卸连接。
本实施例中优选的，如图4-5所示，所述动触头109组件与位于传动杆202伸出固定外壳201的一端的连接处之间设置有传动组件6，所述传动组件6包括传动套601、传动弹簧602和传动块603，所述传动套601与动触头109组件连接，所述传动块603位于传动套601并滑动连接，所述传动弹簧602位于传动套601内，并且传动弹簧602一端与传动套601相抵连接，另一端与传动块603相抵连接，所述传动杆202伸入传动套601与传动块603连接；通过设置传动组件6，满足触头的超程设定，实现动触头109与静触头104稳定的闭合压力。
本实施例中优选的，如图1-3所示，所述动触头109组件包括触头座105、移动杆106、配合轴107和支撑弹簧108，所述触头座105上设置有两个相互电性导通的动触头109，所述移动杆106两端分别与触头座105和配合轴107连接，所述主体壳101内设置有滑动槽，并且主体壳101位于滑动槽的一侧设置有连通孔，所述配合轴107位于滑动槽处，所述支撑弹簧108套装于配合轴107上，并且支撑弹簧108一端抵在滑动槽内，另一端与配合轴107连接，所述配合轴107上设置有容纳孔110，所述传动套601位于容纳孔110内，所述传动杆202通过连通孔伸入主壳体内与传动块603连接；
本实施例中优选的，如图2-3所示，所述静触头104组件包括两个静触头104，两个静触头104分别与两个主回路连接端子103连接导通；
具体的，线圈在得电后，使铁芯吸合推动传动板203，传动板203再驱动传动杆202移动，进而顶动传动柱，传动柱又推动配合轴107移动，带动触头109座105朝向静触头104组件方向移动，最终触头座105上的两个动触头109分别与两个静触头104接触闭合导通，从而使得与主回路连接端子103连接的负载接通。
本实施例中优选的，如图1-3所示，所述还包括辅助开关组件5，所述辅助开关组件5包括固定架501、若干微动开关503和联动架502，若干微动开关503安装于固定架501上，所述联动架502一端伸入其中一个单相接触单元1的主壳体中与动触头109组件连接，联动架502另一端位于固定架501处并与固定架501滑动连接，并且能够同时与若干微动开关503接触触发；
通过设置辅助开关组件5，在线圈通电后，铁芯吸合推动传动板203移动，使传动杆202推动动触头109组件移动后，联动架502会进行随动，进而使联动架502与固定架501滑动连接的一端与若干微动开关503接触，触发若干微动开关503，进而使得若干微动开关503能够进行信号的传送，实现辅助信号的多组拓展。
本实施例中优选的，如图2所示，所述铁芯连接有切换触杆302，当线圈通电使铁芯吸合后，切换触杆302能够与切换开关401接触触发切换开关401，使切换开关401传送信号给控制模块，进而使控制模块对线圈进行转换控制。
本实施例中优选的，如图1所示，所述线圈壳体外设置有防尘罩301，所述防尘罩301安装于线圈壳体外并罩住切换触杆302，从而实现防尘和防护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于，包括：
三组单相接触单元，所述单相接触单元包括两个主回路连接端子、静触头组件、动触头组件、灭弧罩组件和主体壳，所述静触头组件和动触头组件均安装于主壳体内，两个主回路连接端子一端均位于主壳体内并均与静触头组件导通连接，所述灭弧罩组件安装于主壳体上；
同步传输机构，其包括固定外壳、三根传动杆、传动板和弹性推动件，所述传动板位于固定外壳内并与固定外壳滑动连接，三根传动杆一端均位于固定外壳内与传动板固定连接，另一端均伸出固定外壳且分别与三组单相接触单元的动触头组件连接；
线圈组件，其包括线圈壳体以及位于线圈壳体内的线圈和铁芯，当线圈通电后，铁芯能够吸合推动传动板朝向移动进而带动动触头组件和静触头组件的触头闭合，同时能够触发切换开关；控制切换组件，其包括切换开关和控制模块，切换开关与控制模块电性连接，所述控制模块与线圈电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述固定外壳一侧分别设置有三个伸出孔，三根传动杆与动触头组件连接的一端分别通过三个伸出孔伸出至固定外壳外，所述固定外壳的另一侧设置有驱动孔，所述铁芯通过驱动孔伸入固定外壳内推动传动板。
3.根据权利要求2所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述固定外壳位于驱动孔的两侧均设置有推动孔，位于两侧的传动杆且远离与动触头组件连接的一端设置有弹性推动组件，所述弹性推动组件包括延长杆、推动弹簧和固定套，所述固定套与固定外壳固定连接且位于推动孔处，所述延长杆与传动杆固定连接并且依次穿过推动孔和固定套，所述推动弹簧位于固定套内，并且推动弹簧一端与固定套相抵，另一端穿过推动孔与传动板相抵。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述固定外壳的两端均设置有通槽，所述通槽处设置有盖板，所述盖板与固定外壳可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述动触头组件与位于传动杆伸出固定外壳的一端的连接处之间设置有传动组件，所述传动组件包括传动套、传动弹簧和传动块，所述传动套与动触头组件连接，所述传动块位于传动套并滑动连接，所述传动弹簧位于传动套内，并且传动弹簧一端与传动套相抵连接，另一端与传动块相抵连接，所述传动杆伸入传动套与传动块连接。
6.根据权利要求5所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述动触头组件包括触头座、移动杆、配合轴和支撑弹簧，所述触头座上设置有两个相互电性导通的动触头，所述移动杆两端分别与触头座和配合轴连接，所述主体壳内设置有滑动槽，并且主体壳位于滑动槽的一侧设置有连通孔，所述配合轴位于滑动槽处，所述支撑弹簧套装于配合轴上，并且支撑弹簧一端抵在滑动槽内，另一端与配合轴连接，所述配合轴上设置有容纳孔，所述传动套位于容纳孔内，所述传动杆通过连通孔伸入主壳体内与传动块连接。
7.根据权利要求1所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：还包括辅助开关组件，所述辅助开关组件包括固定架、若干微动开关和联动架，若干微动开关安装于固定架上，所述联动架一端伸入其中一个单相接触单元的主壳体中与动触头组件连接，联动架另一端位于固定架处并与固定架滑动连接，并且能够同时与若干微动开关接触触发。
8.根据权利要求1所述的一种轨道交通永磁电机使用的三相同步高压接触器，其特征在于：所述铁芯连接有切换触杆，当线圈通电使铁芯吸合后，切换触杆能够与切换开关接触触发切换开关，使切换开关传送信号给控制模块。
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