CN1303628C - 电子过载的接触机构 - Google Patents

Abstract

过载继电器的改进跳闸机构包括：外壳；双稳态衔铁，装在外壳内的枢轴上，可在上述两个双稳态位置之间运动；固定触头，配置在外壳内。活动触头配置在外壳内，弹簧连接于活动触头，可将该活动触头推向固定触头，使得在其间形成导电接触。活动触头约束柱配置在衔铁上，与弹簧相对，该触头约束柱可约束活动触头，对于两个稳定位置中的一个位置可使活动触头反抗弹簧的偏压力移离固定触头，该触头约束柱还可以有效地松开活动触头，使弹簧可以将活动触头推到导电接触状态。继电器还包括形成在衔铁上的锁面和装在外壳上的弹簧，该弹簧具有锁指，该锁指可啮合锁面和使衔铁不动地保持在其两个位置中的一个装置上。

Description

电子过载的接触机构

                        技术领域

本发明涉及电气继电器，具体涉及过载继电器的跳闸机构。

                        背景技术

过载继电器是通常用在工业设施中的电气开关，用于保护电气设备不因过电流产生的过热而受到损害。在通常情况下，电气设备是三相马达，该马达通过另一个普通称作接触器的继电器连接于电源。通常的接触器是大功率继电器，具有三个电源切换电路，用于接通或断开连接于三相电源的各相电路。利用电流流过线圈产生的电磁力提供接通和断开触头所需的动力，流过该线圈的电流又由另一个通常配置在远处的开关控制。

在常规配置中，过载继电器与接触器线圈的控制开关串联。当过载继电器检测到过载条件时，该过载继电器便切断接触器线圈的电源，使得接触器将受接触器控制的电气设备脱离电源，由此防止电气设备受到损害。

在过去，过载继电器利用各相电的电阻加热器，该电阻加热器将产生的热量传送给双金属片，该片控制一个开关。当检测到过载时，例如当大量热量从电阻加热器传到双金属片时，该双金属片便断开其相连开关，使接触器线圈断电，从而使电气设备的有关部分与电源断开。

近年来，电阻加热器-双金属片式继电器已由例如US-A-5 179495中所述的电子过载继电器取代，此专利的整个内容已作为参考文献包含在本文中。这种电路的输出功率一般是相当低的，因此为了使输出能够控制接触器线圈电流，需采用半导体开关，此半导体开关再控制一个功率相对低的接触机构，随后此接触机构再控制接触器线圈的电流并操作一个指示器。在通常情况下，该指示器是灯，在因过载发生断路时该灯点亮。在题为“过载继电器的跳闸机构”的US-A-6 025766中公开了这样一种接触机构，此专利的整个内容已作为参考文献包括在本文中。

该专利公布的跳闸机构采用所谓“桥接”触头，即通过衔铁的运动使细长的接触杆与两个间隔开的固定触头接触。该接触杆被偏压在固定于衔铁的一个柱上，当衔铁在两个稳定位置之间转动时，该接触杆沿弧形路径运动，当然，接触杆也会绕支点稍为转动。因此接触杆的一个端部有可能在接触杆的另一端部接触其相关固定触头之前便接触固定触头中的一个触头。然而最希望使接触杆同时接触两个固定触头。

另外，还存在一个问题，即特别担心在一个或多个触头的接触表面上落上环境灰尘。特别在由触头接通和断开的电路其功率比较低时，这种灰尘在触头闭合时常常会妨碍形成无故障信号。因此在US-A-6 025 766中所述的跳闸机构提供了在触头闭合时可用活动触头擦拭固定触头的措施。此时，很希望提供一种真正的擦拭，即活动触头在固定轴头上的擦拭运动应是一种强制式驱动运动，以达到希望有的擦拭作用。

US-A-5 332 986公开一种双稳态过载跳闸机构，该机构在触头闭合的第一位置(正常位置)时允许电流流过，而在触头断开的第二位置(跳闸位置)时可制止电流流过。连接一个可操作活动触头的驱动器杆，使活动触头可接触固定触头和脱离固定触头，该驱动器杆可转动地装在支轴上，使得它能够按照触头的闭合和断开在第一和第二位置之间转动。复位机构配置成可复位跳闸机构，即在过载条件发生后可将驱动器杆返回到其第一位置。还装有测试按钮，用于测试跳闸机构，测试方法是将驱动器杆从其第一位置移到其第二位置。

US-A-4 378 543涉及一种自锁继电器装置，该装置具有手工复位装置和测试装置，该装置包括一个端部携带活动触头元件的衔铁、反抗弹簧作用力而控制衔铁位置的线圈和一对固定触头元件，该固定触头元件垂直间隔开，而活动触头元件位于两个固定触头元件之间，当线圈断电时，衔铁由弹簧偏压到第一位置，使活动触头元件与固定触头元件中上面一个触头元件接触。而当线圈通电时，该衔铁反抗弹簧的作用移到第二位置，使活动触头元件与固定触头元件中下面一个触头元件接触。

                         发明内容

本发明的目的旨在解决上述一个或多个问题。

本发明的主要目的是提供一种新型的改进的过载继电器的跳闸机构，本发明的再一目的是提供一种具有改进的强制擦拭功能的开关。

按照本发明的一个方面，提供了一种过载继电器的跳闸机构，包括：一外壳；一细长双稳态衔铁，装在上述外壳内在一枢轴上，以在两个稳定位置之间运动；固定触头装置，装在上述外壳内；以及活动触头装置，装在上述外壳内；其特征在于，上述固定触头装置之一包括一组常开的固定触头，上述固定触头装置中的另一个包括一组常闭的固定触头，上述固定触头装置包括限定了上述衔铁的上述两个稳定位置的相应触头组，该触头组是电绝缘的，并在空间上是分开的，上述活动触头装置包括由一细长接触杆携带的隔开的触头，各组固定触头适合于用一相应接触杆桥接，使得活动触头可以同时与固定触头中的相应一些接触；该机构还包括上述外壳内的弹簧装置以及接触杆啮合装置，前者与上述接触杆啮合并将上述活动触头推向上述固定触头，以在其间建立导电关系，后者位于上述衔铁上并与上述弹簧装置相对，用于啮合上述接触杆，并使该接触杆反抗上述弹簧装置的偏压力而移离上述固定触头。

上述接触杆啮合装置最好包括相应的柱，该柱从上述衔铁沿大体横向于衔铁延伸方向的方向延伸。

各个柱可包括两个间隔开的侧向取向的肋，在柱的两侧各有一个，该肋限定了两个间隔开的肩表面，各个接触杆包括大体居中配置的细长槽口，该槽口在上述衔铁的方向上延伸，以宽松地套在其相关柱的上端部上，上述弹簧装置起着将上述接触杆推向上述柱的上述肩表面的作用，上述肩表面将上述接触杆定位在柱上的一预定位置，使得该接触杆在上述衔铁到达其两个稳定位置中的一个位置之前便与上述固定触头闭合。

各个接触杆最好在上述衔铁的方向延伸，而上述槽口沿上述接触杆的延伸方向最好具有侧面到侧面的第一预定尺寸，上述柱沿上述接触杆的延伸方向具有端部到端部第二预定尺寸，此尺寸小于上述槽口的第一预定尺寸，从而允许上述接触杆沿上述接触杆的上述延伸方向在上述柱上移动，上述尺寸被定为使得在上述衔铁移到其两个稳定位置中的上述一个位置之前，并在上述接触杆闭合上述固定触头时或闭合之后，上述柱与上述槽口的端部啮合，这样，上述接触杆沿其延伸方向移动，以擦拭上述固定触头。

上述衔铁最好具有一锁杆，该锁杆被连接或可随该衔铁在上述两个稳定位置之间运动，上述位置中的一个位置对应于一跳闸状态。上述锁杆支承一凸出部，具有一与其紧邻的柱，上述柱上装有一弹簧，上述弹簧包括一固定于上述凸出部而使上述弹簧不能绕上述柱转动的一个端部和伸过上述凸出部的复位指。

设置有一手动操作装置，用于在跳闸后复位上述机构，上述手动操作装置具有一垂悬柱，该柱大体伸向上述衔铁，包括一可与上述复位指配合而复位上述机构的切槽。上述手动操作装置包括一按钮，该按钮可往复运动地装在上述外壳内，以便移向和移离上衔铁，上述复位指可在按钮往复运动的路径内移动。上述弹簧最好包括具有簧圈的扭力弹簧，上述复位指从上述簧圈以一锐角伸向上述按钮，即伸向其往复运动的路径。

按照本发明的另一方面，提供了一种供电气机构用的开关，该开关包括：一安装在一枢轴上的驱动器，用以在两个驱动器位置之间移动；一对间隔开的固定触头；一可在闭合位置和断开位置之间运动的接触杆，在闭合位置该接触杆啮合和桥接上述固定触头，使这些触头导电连接，在断开位置该接触杆与上述固定触头分开；以及触头支承件，其位于上述驱动器上，可随该驱动器运动；其特征在于，上述触头支承件具有一触头支承柱，该支承柱具有侧面到侧面的第一预定尺寸，该尺寸是在与上述枢轴间隔开的一个平面上测量的，该平面是在接触杆触头开始接触触头时由触头的上表面形成的，上述接触杆上的一槽口可宽松地接纳上述柱，从而允许上述接触杆在上述柱上沿横方向运动，上述槽口具有沿上述横方向的端部到端部的第二预定尺寸，此尺寸大于上述第一尺寸，上述柱支承上述接触杆，使得在上述驱动器从上述两个驱动器位置中的一个位置移动时，并在上述驱动器达到上述两个驱动器位置中的另一位置之前，即在一中间驱动器位置，上述接触杆将移到上述闭合的桥接位置，上述第一和第二预定尺寸被定为使得在上述驱动器达到上述中间位置时或达到之后，并在上述驱动器达到上述另一个驱动器位置之前，上述柱将啮合上述槽口的一端部；当上述驱动器从上述一个驱动器位置移动时，上述接触杆将移到上述闭合位置，然后或随后上述柱将啮合上述槽的上述端部，从而使上述接触杆可相对于上述固定触头移动，而在上述驱动器从上述中间位置移向上述另一个驱动器位置时则与之啮合。

在优选实施例中，接触杆在横方向延伸。

第一和第二尺寸最好在横方向延伸。

在优选实施例中，支柱包括一肩部，而接触杆可在支柱上移向或移离该肩部。一弹簧设置成可将接触杆推向该肩部。

在下面的说明中将显示本发明的其它目的和优点，从这些说明中可以明看出一部分这些目的和优点，或可以通过实施本发明领会到这些目的和优点。利用所附权利要求书中特别指出的装置和装置组合可以实现和获得本发明的目的和优点。

                        附图说明

附于本说明并构成本发明一部分的附图示出本发明现时优选实施例，该附图再结合上面的一般说明和下面优选实施例的详细说明可以用来阐明本发明的原理。

图1是稍许示意的视图，示出按本发明制造的过载继电器的跳闸机构；

图2是局部视图，示出本发明中所用的接触结构的优选形式；

图3是该接触结构的平面图；

图4是衔铁在两个稳定位置之间的中间位置时部件的结构状态图，示出触头进行擦拭运动的起始状态。

                      具体实施方式

参考附图，图中的过载继电器处于一复位位置，具体处于一自动复位位置，该继电器包括总的表示为10的外壳，图中仅示出局部外壳。总的表示为12的一组常开固定触头和总的表示为14的一组常闭固定触头装在外壳10内。该外壳10包括枢轴16，总的表示为18的细长双稳态衔铁可绕该枢轴转动，以便在两个稳定位置之间运动。图中的衔铁位于其两个稳定位置中的一个位置，该衔铁可被操作而使总的表示为20的第一组活动触头保持在断开位置。在衔铁另一双稳态位置，该衔铁18可被操作而让总的表示为22的第二组活动触头开着，该第二组活动触头是常闭的。触头20、22可分别接通和断开固定触头12和14。

总的表示为24的锁杆24连接于衔铁18，使其可随衔铁运动，因而可绕枢轴16在衔铁18的两个稳定位置之间摆动。外壳包括开孔25，在该开孔内可往复运动地装入总的表示为26的手动操作装置，该操作装置包括按钮面28和垂悬柱30。按钮28安装成可大体移向和移离锁杆24。

现在说明固定触头12、14，该固定触头分别包括两个电绝缘的空间上分开的触头38和40。构成各个固定触头组38、40的触头38、40适合于由相应的细长接触杆42桥接，该接触杆42携带间隔开的触头43。各个接触杆42是细长的，其延伸方向与衔铁的取向相同，该接触杆在其中点松松地固定在相应的柱44上，该柱从衔铁18伸出，沿大体横向于衔铁细长方向的方向延伸。两个柱分别位于枢轴16的相应侧。从图2和图3可清楚看出，各个柱44包括两个间隔开的纵向肋45，在柱的两侧各有一个肋。肋45的上端形成两个间隔开的肩面46。各个接触杆42包括大体居中配置的细长切口或切槽47。该切槽47是细长的，其延伸方向相同于衔铁18的延伸方向，该切槽使得各个接触杆42可以松松地插在相关柱44的上端部上。弹簧48起着将接触杆42推向肩表面46的作用。肩46的相对高度是使得这些肩部结束于平面“P”(图2)，该平面是在接触杆触头43开始接触触头38、40时由触头38、40的上表面形成的，以确保两个触头同时被接触。柱44位于接触杆42的相对于弹簧48的一侧。

现在说明衔铁18，该衔铁包括第一磁极片62和平行的间隔开的第二磁极片64。磁极片62和64将枢轴16及两个永磁体66夹在中间。永磁体66可以是整体结构，但为方便和安装枢轴16，图中示为两个分开的磁体。

外壳10装有磁偏转系统(magnetic yoke)或磁极片70，其为浅“U”形，具有腿72和74。线圈76绕在磁极片70的弯曲部(bigh)78。在一些情况下，电绕组76可以是一个单一线圈，而在另一些情况下，将在上面绕两个电绝缘的线圈，一个在另一个的顶上。具体配置取决于机构上所用电路的控制模式。如果控制模式使电流反向流过线圈76而将继电器从一种状态切换到另一种状态，则只需用一个单线圈。另一方面，如果电路不使电流反向，则需用两个彼此反向绕制的线圈作线圈76，此时电子线路通过向一个线圈或另一个线圈供电而使继电器从一种状态切换到另一种状态。

现在说明锁杆24，该锁杆可从图1所示的位置通过许多中间位置移到另一稳定位置，在此位置，极片64停止运动，基本上压靠在极片70的腿部72的下侧面上。锁杆在其上端部包括细长切槽82，该切槽位于外壳10的一个开孔(未示出)的下面。可将一种工具例如螺丝刀的头部插入该开孔，插入该切槽内，对杆24施加手动操作力，从而使杆在衔铁18的两个稳定位置之间移动，达到手动测试目的。

在切槽82的正下面，设置由两个相接面84、86形成的锁面。在锁面84、86的下面是弹簧锁指88，该锁指具有在下面将要说明的某些条件下适合于环绕和锁住锁面84、86中锁面86的朝上端部90。锁指88从总的表示为94的扭力弹簧的簧圈92伸出，该弹簧装在外壳10一个腔内的柱96上。弹簧94可以换一种方式装在锁杆24上，而将锁面配置在外壳10上。

相反于锁指88的簧圈92端部98压靠在外壳10上，以防止簧圈92绕柱96上转动。锁指可以将锁杆24锁在衔铁18两个稳定位置中的一个位置上，即可从图1所示的位置移动到磁极片64接触磁极片70的腿72的下侧面的一个位置。

锁杆24还具有紧邻柱102的平的倾斜凸出部100，该柱大体平行于枢轴16。总的表示为104的第二扭力弹簧装在柱102上，包括一个端部106，该端部固定于凸出部100，以制止扭力弹簧104的簧圈108绕柱102转动。扭力弹簧104的相反端部起复位指的作用，倾斜延伸，与按钮驱动器26的方向成锐角地伸过凸出部100的端部。对此，按钮驱动器26的垂悬柱30包括切槽112，该切槽起止动面的作用，可与复位指110配合，以便使锁杆24移到图1所示的位置。

下面说明按钮驱动器26，该驱动器的下端部包括凸出部分114，偏压弹簧116压靠在该凸出部分上。偏压弹簧116将向上的偏压力作用于按钮26，从而将按钮偏压到其开孔25内的最上部位置(未示出)。

操作装置26的按钮28位于柱30的正上面，包括向外伸出的舌部或凸出部分120。同时外壳10包括具有制动面122的第一切槽和具有销面124的第二切槽。从图1可以看出，凸出部分120可以贴合制动面122，从而可将手动操作装置26不动地保持在外壳10内，或者如图所示，该凸出部分可以贴合锁面124，以使按钮28反抗弹簧116的偏压力保持在被压下的位置。

除凸出部分120以外操作装置26最好作成为大体圆柱形，以便可以在外壳10上转动以及往复运动。因此，当将操作装置向下压到图1所示的位置时，该操作装置便可以转动，使凸出部分120到达锁面124的下面。在此位置，操作装置保持在其最下部位置，此最下部位置对应于继电器的自动复位模式。

从图1可以特别看出，在自动复位模式时，凸出部分120靠看锁指88的上端部90。这样便使锁指88脱离锁面84、86以及锁杆24。

如在我的先前所述待审申请中说明的，当继电器机构跳闸时，衔铁18和锁杆24将转到稳定位置中的另一位置，即磁极片64与磁极片70的腿72的下侧面接触的位置，在这种情况下，弹簧108的端部110进入切槽112，因而如果压下按钮28，则弹簧端部110将移向水平位置，迫使锁杆24将衔铁18沿反时针方向转到图1所示的复位位置。然而，在正要到达之前，凸出部分120将碰到锁杆88的上端部90并将该下端部向下压，从而使该下端部脱离锁面84、86，释放锁杆24，以便进行这种转动。

本发明的一个特别需求的特征是指供一种方法，使得在活动触头闭合其相应固定触头时，可强制该活动触头20、22移动，使其压靠其相应固定触头12、14进行擦拭操作，以使任何环境灰尘在闭合时不妨碍良好的电接触。为此，在两个接触杆42上的槽口47具有如图3所示的端部到端部长度或第一预定尺寸“D”。此尺寸是在一个平面上测量的，该平面平行由枢轴16确定的衔铁18的转动轴线，但与该轴线隔开一定距离。在接触杆是平的时，该平面正是接触杆42的平面，该尺寸测量的方向平行衔铁18的延伸方向，或者在例示的具体实施例中，平行于各个接触杆42的延伸方向。

另外，柱的上端部具有沿相同方向测量的侧面到侧面的尺寸或第二预定尺寸“d”。尺寸“d”是在表面46的上面测量的柱44上端部的尺寸，它小于槽口47的尺寸“D”。

因此，接触杆42可以在柱44上沿箭头130的方向作双方向移动。接触杆42还可以在柱44的上端部移向和移离枢轴16。这种移动方向由图2的箭头13示出。

长度“D”和“d”是使得柱44的侧部134或136或另一侧部根据锁杆24的转动方向压靠在槽口47的相应端部138、140上，以便在接触杆42中的任一个在闭合或断开操作期间可迫使接触杆42如图1和4所示向右或向左移动。

作为举例可参考触头14、22，当触头12、22处于断开状态时，柱44的侧部134靠在接触杆42槽口47的端部138上。当锁杆24反时针方向转动时，由于表面46和接触杆42之间的摩擦力，该接触杆42一般仍处于此种位置。当接触杆42上的触头43开始接触构成固定触头14的触头38、40时，触头43将与固定触头不重合，如图4所示。这就是说，接触杆42上的触点43不定中在触头38、40中的相应触头上，由于触头43与触头38、40相结合产生的摩擦力，接触杆仍将保持在这一位置。在此同时，如图4所示，衔铁18还没有完全移到其复位位置，即磁极片64还没有完全接触磁极片70的腿72的上表面。

当衔铁18继续移动到如图1所示造成这种接触的那一稳定位置时，柱44将在槽口47内移动，直至其侧部136碰到接触杆42上槽口47的端部140。长度“D”和“d”如此选择，使得柱在该槽口内的移动发生在衔铁18移到图1所示的位置之前。

当衔铁18继续移向图1所示的位置时，因此侧部136现在已移动到头了或与已槽口端部对接，所以侧部136将驱动接触杆42，使其从图4所示的位置移到图1所示的位置，在此位置上，接触杆42上的触头43定中在触头38、40上，如图1所示。这种移动运动或擦拭运动可以确保触头38、40、43完全擦去落在上面的任何灰尘，从而达到良好的电接触，这对于低功率接触结构是特别有用的。对于大功率的应用，长度“D”和“d”可以选择为提供较低程度的擦拭作用，甚至可以完全不要擦拭作用。

在此同时，位于衔铁18相对侧上，柱44将从一个其侧部134靠着槽口端部138的位置移到使柱44的侧部136与其相关接触杆42的槽口47的端部140相碰的位置，从而在继电器跳闸而触头12、20闭合时形成一个类似擦拭操作的阶段。为确保这种运动，外壳10内可安装止动件142，该止动件可在接触杆42中的任一个移到断开位置时与该接触杆啮合。该止动件还具有使接触杆42处于水平位置的功能。

从上面说明可以看出，按照本发明制造的过载继电器跳闸机构或开关机构可以确保用在桥接触头上的接触杆可同时闭合两个触头。

该跳闸机构还具有在触头闭合时最希望有的强制擦拭功能，从而可以确保环境中灰尘不妨碍由触头形成的电路。

技术人员可以很容易想到其它的优点和改进。因此在广泛意义上本发明不限于本文所述的具体细节和代表性装置。因此可以进行各种改变而不会超出由所附权利要求书或等效说明确定的总的发明原理的精神和范围。

Claims (6)

1.一种供电气机构用的开关，包括：

一安装在一枢轴(16)上的驱动器(18)，用以在两个驱动器位置之间移动；

一对间隔开的固定触头(38，40)；

一接触杆(42)，可在一闭合位置和一断开位置之间移动，在闭合位置该接触杆啮合和桥接上述固定触头(38、40)，使这些触头导电连接，在断开位置该接触杆与上述固定触头(38、40)隔开；

在上述驱动器(18)上的一触头支承件，可随该驱动器一起运动；

其特征在于，上述触头支承件具有一触头支承柱(44)，该柱具有一个在平面(P)上度量的侧面到侧面的第一预定长度(d)，该平面是在接触杆触头(43)开始接触触头(38、40)时由触头(38、40)的上表面形成的并与上述枢轴(16)隔开，而上述接触杆(42)上的一槽口(47)宽松地接纳上述柱(44)，从而允许上述接触杆(42)在上述柱(44)上沿横方向运动，上述槽口(47)在上述横方向具有端部到端部的第二预定长度(D)，此长度大于上述第一长度(d)，上述柱(44)支承上述接触杆(42)，使得在上述驱动器(18)从上述两个驱动器位置中的一个位置移动时，并在上述驱动器(18)达到上述两个驱动器位置中的另一位置之前，在一中间驱动器位置，上述接触杆将移到上述闭合的桥接位置，上述第一和第二预定长度(d、D)定为使得在上述驱动器(18)到达上述中间位置或在到达之后，并在上述驱动器(18)到达上述另一驱动器位置之前，上述柱(44)将啮合上述槽口(47)的一端部。

并且，当上述驱动器(18)从上述一个驱动器位置移动时，上述接触杆(42)将移到上述闭合位置，然后或随后上述柱(44)将啮合上述槽口(47)的上述端部，从而使上述接触杆(42)可相对于上述固定触头(38、40)移动，而当上述驱动器(18)从上述中间位置移向上述另一驱动器位置时则使上述接触杆(42)与上述固定触头(38、40)啮合。

2.如权利要求1所述的开关，其特征在于，上述接触杆(42)在上述横方向延伸。

3.如权利要求1或2所述的开关，其特征在于，上述第一和第二长度(d、D)在上述横方向延伸。

4.如权利要求1～2中任一项所述的开关，其特征在于，上述柱(44)包括一肩部(46)，而上述接触杆(42)可在上述柱(44)上移向和移离上述肩部(46)。

5.如权利要求4所述的开关，还包括一弹簧(48)，该弹簧可将上述接触杆(42)推向上述肩部(46)。

6.一种过载继电器，包括如权利要求1～5中任一项所述的开关。

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