CN201117481Y - 利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，其特点是将普通空气接触器中触头支持的上、下端分别与躯壳的出口和躯壳内壁保持最小的运动间隙，以此形成一个在接触器断电时可以压缩的封闭气室，触头支持的下端还设有台阶凸起，该台阶凸起与躯壳的出口保持最小的运动间隙，以此形成一个触头支持运动至接近极点时可以压缩的封闭气垫室。封闭气室的压缩空气可以迫使动静触头分离时产生的电弧向外移动、拉长和冷却，减少电弧对触头的烧损，迫使电弧远离触头支持，延缓其老化和延长使用寿命约一倍；压缩的封闭气垫室充当了触头支持与躯壳之间的缓冲垫，减轻两者之间的撞击，延长其机械寿命，可节约约50％银等触头贵金属材料。

Description

利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器

(一)技术领域：

本实用新型涉及电动机用电器，具体说是一种利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器。

(二)背景技术：

机电式空气接触器是以空气为绝缘介质，电磁铁系统为操作机构的控制电器。以直动式接触器为例，其为二层布置，通常上层为触头系统(可分别为一极、二极、三极、四极、五极触头)，采用双断点桥式触头-两个静触头与一个桥形触头组成一极双断点桥式触头，位于接触器躯壳的触头支持出口上方，其中静触头分置躯壳面触头支持出口两侧，桥形触头两头的动触头与静触头的位置对应。下层为电磁系统，位于躯壳内底部，中间为触头支持，触头支持位于躯壳内，其上端从躯壳面出口伸出躯壳外与桥式触头弹性连接，其下端与电磁系统中衔铁固定连接。现有机电式接触器结构如图1所示，一个触头支持上可装1～5个桥形触头，一个躯壳面上对应装2～10个静触头，可组成1～5极触头的接触器，每极触头之间互相绝缘。图1中是一极触头的剖面图(多极接触器则每极都相似)，电磁线圈通电的工作状态，衔铁的复位弹簧和桥式触头上的触头弹簧处于压缩状态，由于触头支持上、下端与躯壳出口和躯壳内壁之间的配合间隙大，触头支持与躯壳之间是一个四周敞口的开放式气室。

电磁线圈断电后，在触头支持向上运动过程中动触头与静触头瞬间分离，分离过程中在动触头与静触头之间产生高温电弧，随着时间的延长和距离的增大，电弧才会熄灭，但就在这短暂的燃弧时间，电弧会烧蚀动触头与静触头上的银或银合金材料，对靠近的触头支持产生高温影响，长期以往会造成触头支持的老化直至开裂破碎，使空气接触器报废。因此提高通断能力并缩短电弧燃烧时间和电弧在触头区停滞的时间，减少电弧对触头的烧损，是普通空气接触器急需解决的首要问题。

(三)实用新型内容：

针对普通空气接触器的不足之处，本实用新型的目的是提供一种能够采用特殊方法熄灭电弧及缓冲接触器断电释放动作时触头支持对躯壳的撞击，减少电弧对触头的烧损，延长其使用寿命的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器。

能够实现上述目的的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，和普通空气接触器一样包括躯壳、触头支持、桥形触头、动、静触头和电磁系统，触头支持位于躯壳内，其上端伸出躯壳出口与上方的桥形触头弹性连接，静触头位于躯壳出口两侧，动触头设于桥形触头的两头且位置与静触头对应，触头支持下端于躯壳内与电磁系统的衔铁固定连接，所不同的是：在不影响触头支持自由运动的前提下，触头支持的下端周边与躯壳内壁之间保持最小的运动配合间隙，在二者之间形成一个以躯壳出口为出气口的气室，在电磁线圈断电后触头支持向上运动过程中，触头支持下端挤赶气室中的空气从躯壳出口吹出，由于桥形触头的限制作用，吹出的气流朝向动、静触头，在一定程度上吹动电弧迫使其向外移动、拉长、冷却，起到辅助灭弧作用，因而能提高通断能力并缩短电弧燃烧时间和电弧在触头区停滞的时间，减少电弧对触头的烧损，迫使电弧弧柱的高温气体远离触头支持，延缓触头支持(塑料零件)的老化，延长其电寿命。

要进一步提高灭弧作用和效果，提高空气的吹动能力是关键，结合到动触头的超行程特性，可以将气室中的空气先压缩再吹出，方案之一是将触头支持的上端与躯壳出口之间设置成最小的运动间隙配合，当电磁系统通电工作时，触头支持的上端堵住躯壳出口，将所述气室形成为一能够产生压缩空气的封闭式气室，当电磁系统通断电工作时，触头支持向上运动过程中，触头支持压缩空气，封闭式气室内的空气压力高于室外空气压力。

设计制造时，触头支持上端与躯壳出口形成间隙配合的距离等于动触头的超行程，触头支持的移动距离大于动触头的超行程时，动、静触头开始分离，触头支持上端刚好打开躯壳出口，压缩空气喷出以更大的能量吹灭电弧。

为了减轻接触器断电释放动作时触头支持上行至最后对躯壳的撞击，于触头支持下端与躯壳出口的配合处设置台阶凸起，该台阶凸起与躯壳出口之间为最小的运动间隙配合，在触头支持撞击躯壳之前，台阶凸起堵住躯壳出口，形成一个薄形封闭气垫室，如同一个空气垫一样具有缓冲作用，能减轻触头支持与躯壳(塑料零件)相互间的碰撞，延长其机械寿命。

封闭气垫室约有1毫米的压缩量。

与普通接触器相比，本实用新型的优点是：

1.能增强灭弧能力并延长电寿命，尤其是对于额定工作电流9~22A的小容量交流接触器(用于交流电路的小容量接触器)优点特别显著，后者由于体积小、结构简单通常没有灭弧装置，带压缩空气灭弧及缓冲装置后效果尤为显著；对于额定工作电流22A以上的中、大容量交流接触器和直流接触器虽然有灭弧装置，本实用新型也有辅助灭弧及缓冲效果。

2.能缓冲、减轻接触器断电释放动作时触头支持与躯壳(都是塑料零件)相互间的碰撞，延长其机械寿命。

3.简单实用，本实用新型不需要增加零部件，只要合理设计触头支持与躯壳之间的配合间隙，在二者之间形成一个封闭式气室(电磁线圈通电的工作状态)。基本不增加成本、不增大体积。

(四)附图说明：

图1为现有机电式接触器的结构示意图。

图2为本实用新型一种实施方式中电磁系统通电时的结构示意图。

图3是图2实施方式中电磁系统断电，触头支持在动触头超行程范围内压缩封闭气室时的结构示意图。

图4是图3实施方式中动、静触头分离时的结构示意图。

图5是图4实施方式中动、静触头进一步分离时的结构示意图。

图6是图5实施方式中动、静触头基本上完全分离，触头支持下端与躯壳形成封闭气垫室时的结构示意图。

图号标识：1、躯壳；2、触头支持；3、动触头；4、静触头；5、桥形触头；6、衔铁；7、封闭气室；8、台阶凸起；9、封闭气垫室；10、接触板；11、安装底板；12、磁轭；13、电磁线圈；14、复位弹簧；15、触头弹簧；16、气孔。

(五)具体实施方式：

下面对照附图对本实用新型作进一步详细描述(以小容量交流接触器为例)。

本实用新型利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，包括躯壳1、触头支持2、动、静触头3、4、桥形触头5和电磁系统。

躯壳1为置于安装底板11上的方形空壳，躯壳1面上开设有触头支持2的出口，躯壳1面上安装有接触板10，躯壳1的出口两侧接触板10上设有银质静触头4；躯壳1内部的安装底板11上设置的是电磁系统，电磁系统由磁轭12、电磁线圈13、复位弹簧14和衔铁6组成；躯壳1的侧面上还开设有气孔16，如图2所示。

位于躯壳1内的触头支持2呈“工”字形状，其“工”字形下端与衔铁6固定连接，其“工”字形上端可从躯壳1内的出口伸出与躯壳1出口上方的桥形触头5通过触头弹簧15连接，桥形触头5的两侧设有与静触头4位置对应的银质动触头3，如图2所示。

在不影响触头支持2上下运动的前提下，触头支持2“工”字形下端周边与躯壳1内壁之间保持最小的运动配合间隙，触头支持2“工”字形上端周边与躯壳1出口之间也保持最小的运动配合间隙，触头支持2上端机械配合间隙的距离等于动触头3的超行程距离；与“工”字形上端相对的触头支持2“工”字形下端面上设有台阶凸起8，台阶凸起8的截面形状与触头支持2上端一样，台阶凸起8与躯壳1出口之间同样保持最小的运动配合间隙，如图2所示。接触器断电前，触头支持2上、下端与躯壳1之间形成一个封闭气室7，接触器断电结束前触头支持2下端、台阶凸起8与躯壳1之间形成一个高度约为1.0毫米的封闭气垫室9。

本实用新型的工作过程如下：

1、如图2所示，当电磁线圈13断电后接触器开始释放动作，复位弹簧14及触头弹簧15使衔铁6和触头支持2向上运动，触头支持2压缩封闭气室7内的空气，当运动距离小于动触头3的超行程(小容量交流接触器约2毫米)时，动触头3与静触头4仍然处于通电的工作状态-还未产生电弧，触头支持2与躯壳1之间的气室仍处于封闭状态，如图3所示。而室内的空气已被触头支持2压缩，室内的空气压力已高于室外，为灭弧作了准备。

2、复位弹簧14使衔铁6和触头支持2继续向上运动，触头支持2继续压缩空气，当运动距离大于动触头3的超行程时，动触头3与静触头4断开，在动触头3与静触4头之间产生电弧，而触头支持2与躯壳1之间的气室已不再封闭，向上输出压缩空气，形成的空气气流迫使电弧向外移动、拉长、冷却，电弧弧根的移动能减轻对触头的烧损。如图4所示，电弧在气流的推动下向触头边缘移动、拉长、冷却。

如图1所示，普通小容量交流接触器没有压缩空气的辅助灭弧作用，不能迫使电弧向外移动，电弧在触头区间停滞，电弧弧根不移动对触头的烧损较严重，也不能拉长、冷却电弧。

3、复位弹簧力使衔铁和触3、触头支持2继续向上运动，触头支持2继续压缩空气，同时使触头的断开距离增大、拉长电弧，如图5所示，电弧在压缩空气气流的推动下已移到触头区外，并进一步拉长、冷却，弧柱的高温电离空气消游离较快并移出触头区外，未电离的低温空气进入触头区间。都会促使电流过零后弧隙的实际介质恢复强度高于弧隙上的实际恢复电压，当电流过零时电弧熄灭并不再重燃，即使触头的断开距离还未达到最大开距，由于压缩空气的灭弧作用，电弧已经提前熄灭，即缩短了电弧的平均燃烧时间，再加上电弧弧根的移动能减少对触头的烧损，电弧弧柱的高温气体远离触头支持2，能延缓触头支持2的老化，因而能延长电寿命。

如图1所示，普通小容量交流接触器分断电路产生的交流电弧，主要靠加大触头的断开距离来拉长电弧，并靠电流自然过零熄灭，以及电流过零后弧隙的实际介质恢复强度自然增强到高于弧隙上的实际恢复电压，使电弧不再重燃。在触头的断开距离相同情况下，由于没有压缩空气的灭弧作用，电弧未移动、拉长、冷却，触头区间仍然存有弧柱的高温电离空气(消游离较慢也未能移出触头区间)，电流过零后弧隙的实际介质恢复强度可能低于弧隙上的实际恢复电压，容易发生电击穿，导致电弧重燃，特别是分断重负荷电感性负荷时(例如AC-4或AC-8b使用类别-分断电动机的起动电流)，可能会发生电弧多次重燃，电弧的平均燃烧时间较长，触头的烧损较严重，触头支持2的老化也较快，都是影响寿命的重要因素。

4、复位弹簧14使衔铁6和触头支持2继续向上运动，在触头支持2尚未与躯壳1碰撞时(相距约1毫米)，在触头支持2与躯壳1之间再次形成一个封闭气垫室9，如图6所示。触头支持2压缩空气，使封闭气垫室9内的空气压力迅速增高(因为压缩比很大-从约1毫米压缩到零)，从而可以迅速降低衔铁6和触头支持2的运动速度，减小对躯壳1的撞击能量，相当于在触头支持2与躯壳1之间加一层“气垫”缓冲，能够延长接触器的机械寿命。

如图1所示，普通小容量交流接触器由于没有“气垫”缓冲，释放动作时衔铁6和触头支持2的运动速度和撞击能量无法衰减，因此对躯壳1的撞击严重得多，是影响机械寿命的重要因素。

总之，本实用新型能减少交流电弧重燃次数，即缩短电弧平均燃烧时间，并缩短电弧在触头区间停滞的时间，减少对触头的烧损；迫使弧柱的高温气体远离触头支持2，延缓触头支持2(塑料零件)的老化；缓冲、减轻触头支持2与躯壳1相互间(都是塑料零件)的撞击。因而能够提高交流接触器的通断能力并延长其使用寿命约一倍。或者说在通断能力和使用寿命相同的条件下，可以节约材料，特别是节约约50％银等触头贵金属材料，有显著的经济效益和社会效益。

Claims (5)

1、利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，包括躯壳(1)、触头支持(2)、动、静触头(3、4)、桥形触头(5)和电磁系统，触头支持(2)位于躯壳(1)内，其上端从躯壳(1)出口伸出与上方的桥形触头(5)弹性连接，其下端于躯壳(1)内与电磁系统的衔铁(6)固定连接，静触头(4)位于躯壳(1)出口两侧，动触头(3)设于桥形触头(5)的两头且位置与静触头(4)对应，其特征在于：触头支持(2)的下端与躯壳(1)内壁之间为最小的间隙配合，在二者之间形成一个以躯壳(1)出口为出气口向动、静触头(3、4)吹气的气室。

2、根据权利要求1所述的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，其特征在于：触头支持(2)的上端与躯壳(1)出口形成最小的间隙配合，当电磁系统通电工作时，所述气室为一封闭式气室(7)。

3、根据权利要求2所述的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，其特征在于：触头支持(2)上端与躯壳(1)出口形成间隙配合的距离等于动触头(3)的超行程距离。

4、根据权利要求1～3中任何一种所述的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，其特征在于：于触头支持(2)下端与躯壳(1)出口的配合处设置台阶凸起(8)，该台阶凸起(8)与躯壳(1)出口之间为最小的间隙配合，而形成触头支持(2)下端、台阶凸起(8)和躯壳(1)三者之间的封闭气垫室(9)。

5、根据权利要求4所述的利用压缩空气灭弧及缓冲的机电式空气接触器，其特征在于：封闭气垫室(9)的高度约等于1.0毫米。

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