TWI644335B - 電接觸器、防止電觸點在閉合時發生故障的方法、提高電觸點閉合效果的方法、以及減少觸點磨損的方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種電接觸器(10)，包括一對第一端部(12)，每個第一端部包括一個設置至少一個固定電觸點(36)的固定件(14)，所述固定電觸點面對另一第一端部上的固定電觸點設置；一對第二端部(16)，包括多個背向設置電導體運動懸臂件(20、22)，所述多個運動懸臂件之間設置絕緣隔離件(24)；每個第二端部份別與所述第一端部的其中一個關聯，每個第二端部的運動懸臂件上包括面向對應固定電觸點設置的可動電觸點(38)；所述固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。

Description

電接觸器、防止電觸點在閉合時發生故障的方法、提高電觸 點閉合效果的方法、以及減少觸點磨損的方法

本發明涉及一種電接觸器，特別是(但不限於)一種應用於現代電度錶(電量表)中的高電流開關接觸器，即所謂的「智慧電度錶」，以在普通家用供電幹線電壓(通常是100V至250V交流電)中執行負載斷開功能。本發明還涉及一個高電流開關的接觸器，該開關在短路時故障狀態下要求觸點不發生熔焊。

本發明還涉及一個兩極電接觸器、一個用於零線火線供能的單相電接觸器、一個移動電接觸器裝置、一種在觸點閉合狀態下防止或限制電接觸器故障的方法、一種通過防止或限制旋轉加緊來改善觸點閉合的方法和一種減少觸點磨損的方法。

在觸點熔焊故障狀態下，電接觸器為「自由」的未計量電流提供了處所。當負荷始終處於電源電壓狀態下，可能發生危險的電擊事故。希望對電路負載進行安全的斷開。

目前現有的電接觸器能夠在100安培或200安培附近令人滿意地切換標稱電流以進行迴圈切換。開關通過帶有添加物的防止熔焊的特殊銀合金觸點來承受這些。開關的邊緣或臂部設置為能夠容易地被驅動以執行開關功能，同時將相關標稱電流的自身發熱損失降低到最小。

大部份電電度錶標準不僅規定符合要求的標稱電流下持續開關而 不發生觸點熔焊的壽命，還要求在適度短路故障狀態下觸點也不會熔焊，並必須能在收到下一個執行驅動脈衝後斷開。在較高的「完全短路」狀態下，開關觸點可以熔焊，但必須保持未受損壞。換句話說，在「完全短路」期間，融化物質不可以出現爆炸或濺射現象，直到保險絲斷開或斷電器掉脫使負載安全地與電源斷開。這個短路承受期間必須長達AC交流電源六個週期。

對於南美的電電度錶，家用二相電源通過重型街側應用轉換器提供的三線電纜提供處所，每相電相對於地線為115V，互相相位差為180度。對於115V交流電上的中型負載來說，每個計量相位通過環形主線向各處插座分配電能。然而，所有的大功率負載，例如洗衣機、烘乾機、取暖器、泳池加熱器和空調，通過兩相230V交流電連接，最大負載為200安培。這樣，電度錶需要穩固的200安培兩級接觸器以在需要時執行負載斷開功能。

在歐洲和其它多數地區，主流供電方式是單相220V交流電和100安培，一些接近120安培，以符合IEC62055031規範。在南美和其它少數地區使用相等系統，供電方式為兩相230V和200安培。後者主要遵循ANSIC12.1測量規範。還有其它一些規範作出了安全性限定，例如UL508，ANSIC37.90.1，IEC68-2-6，IEC68-2-27，IEC801.3。

BLP元件公司申請的英國專利GB2413703提供了一種雙片方案，平行可移動的彈簧銅片包括與向外固定觸點相反的向內可移動觸點。兩個相對彈簧銅片穿過固定觸點彼此對齊。在一個基本100安培開關中，應用兩個彈簧銅片和兩個固定銅片，形成總共四個觸點，每個平行片流過50安培電流。

在另一個標稱電流設置中，組成200安培開關，每個彈簧銅片再分成兩個裝有彈簧的子片，每個子片在每個端部設置可移動觸點。每個子片為一對當中的一個，穿過固定於其中的支撐對應固定觸點的終端元件，彼此對齊並相反設置。這樣每個開關包括八個觸點，一個二級兩相負荷斷開接觸器從而總共包括十六個觸點。

這樣的銅片分擔電流方式顯著降低了觸點排斥力以達到更穩定的開關，更小的發熱，在高標稱和短路狀態下不會熔焊。

此高電流200安培兩級電度錶負荷斷開觸點帶來的問題是片體和觸點的數量問題。片體的增加需要更高品質的電導體材料(這裡使用銅)，觸點數量的增加要求更佳的銀觸點，這就大大增加了成本。

GB2413703專利使用簡單的平行彈簧銅雙片結構的方式受限於幾何尺寸和雙片套件彼此相對片體之間的距離。每個雙片套件在分擔的高電流時會產生一定的相互之間磁吸引力，抵消觸點的排斥力。這使得觸點在短路故障狀態下保持閉合。接觸器殼體內空間有限，將雙片套件安裝為正確抵消力的比例以得到詳細配置是一件非常困難的事情。在200安培開關設計中，可以應用相反對齊的子片組以達到需要的開關特性。

因此，本發明旨在尋求在負載斷電設置上提供一種改進，尤其應用于200安培在ANSIC12.1規定的電接觸器，符合結構要求、壽命和短路承受能力，同時在片體和觸點能夠適用電導體性能不高的材料。

根據本發明的第一個構思，一個電接觸器，包括一對第一端部，每個端部包括帶有至少一個固定電觸點的固定件，所述固定電觸點面對另一第一端部上的固定電觸點設置；一對第二端部，包括多個背向設置電導體運動懸臂件，所述多個運動懸臂件之間設置絕緣隔離件；每個第二端部分別與所述第一端部的其中一個端部關聯，每個第二端部的運動懸臂件上包括面向對應固定電觸點設置的可動電觸點；所述固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。

較佳地，每個運動懸臂件包括向所述可動電觸點遠端延伸的末端延伸件。本發明中，每個末端延伸件向所述隔離件迂回設置。末端延伸件協助防止可動觸點在與固定觸點閉合時反彈。借助向內彎折的末端延伸件，預 載入或預偏置使得可動觸點更加可控，同時形成緊湊的電觸點形狀。

較佳地，電接觸器還包括設置有向外偏置裝置的執行器，以將每個末端延伸件向外偏壓。向外偏置裝置包括沿著運動懸臂件縱向運動的驅壓件。驅壓件最好是一個將末端延伸件向外偏壓的楔狀元件，以此將運動懸臂件壓向所述固定電觸點。

較佳地，對外偏置裝置在使用時可以與可動電觸點向內旋轉的趨勢相抵，其中所述旋轉是由於運動懸臂件在觸點閉合時產生相斥力使近端彼此遠離。

較佳地，執行器模組包括向內偏置裝置以將兩個運動懸臂件從對應固定件上分離，從而斷開開關。本發明中，向內偏置裝置包括往復件(分離件)，所述往復件處於第一位置時使電觸點斷開，所述往復件處於第二位置時運動懸臂件可以自由移向所述固定件。往復件包括至少一個細長柱狀件接近所述可動電觸點。這樣，通過設置肩部或其它如凹處或突出物等承壓裝置，向內偏置裝置能夠驅動每個運動懸臂件以優化觸點斷開功能。

執行器模組較佳地包括滑動座，滑動座向第一所述運動懸臂件移動，所述向內偏置裝置和向外偏置裝置設置在所述滑動座上，可動電觸點設置在它們之間。滑動座較佳地可移動地設置在連接器殼體基座上，但是滾軸或其它旋轉件也可以適用以進一步降低靜摩擦力，和改變執行器的尺寸。

至少兩個運動懸臂件設置在隔離件的兩側，至少兩個運動懸臂件具有不同的橫向長度。這樣，不同運動懸臂件上的可動觸點可以是不同大小。較佳地，至少兩個運動懸臂件的較寬臂在對應可動電觸點和受對應固定件支撐的第一固定電觸點閉合時預載入為首先閉合，所述至少兩個運動懸臂件的較窄臂在對應可動電觸點和受對應固定件支撐的第二固定電觸點閉合時預載入為滯後閉合。這有助於在滯後的可動觸點上減少損耗，這樣可以減少各自可動觸點上的貴金屬數量。

根據本發明第二個構思，提供一個兩極電接觸器，所述電接觸器 包括：一對第一端部裝置和第二端部裝置；每個第一和第二端部裝置包括設置有固定件的第一端部，所述固定件包括固定電觸點；每個第一和第二端部裝置包括設置有導體運動懸臂件的第二端部，所述運動懸臂件上包括面對固定電觸點設置的可動電觸點；所述第二端部的運動懸臂件背向設置，中間插入隔離件，使得每個端部裝置的可動電觸點設置為面對對應的固定電觸點。所述端部裝置的固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加端部裝置的固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。

較佳地，每個第二端部包括至少兩個所述運動懸臂件設置在所述隔離件的一側，至少兩個運動懸臂件設置在所述隔離件的另一側。本發明中，所述至少兩個運動懸臂件包括窄可動臂和寬可動臂，所述寬可動臂臂在對應可動電觸點和固定電觸點閉合時預載入為首先閉合，所述窄可動臂臂在對應可動電觸點和固定電觸點閉合時預載入為滯後閉合。這樣，窄可動臂上的可動觸點小於寬可動臂上的可動觸點。這樣實現超前/滯後開關流程中的預設值或預載入，籍此一或多個運動懸臂件稍微滯後於超前的運動懸臂件閉合，從而降低滯後懸臂件中的磨損。

較佳地，運動懸臂件包括內彎的末端延伸件向可動觸點的遠端延伸。這就可以在背向設置的運動懸臂件之間使用通常的向外偏置裝置。

兩極電接觸器還可以包括設置為斷開和閉合觸點的執行器裝置，所述執行器裝置包括用於將內彎的末端延伸件相對固定電觸點向內偏置的運動偏置元件。借助固有的運動懸臂件的可動觸點遠端的相斥磁力，閉合觸點造成起翹。這樣，應用可動偏置元件在末端延伸件上的作用來抵消這種起翹。

較佳地，兩極電接觸器還包括用於開關觸點的雙鎖存電磁執行器。這樣減少了通電時間並節省成本。單個執行器為所有可動觸點提供動力，從而允許兩個開關設備通電。

根據本發明第三個構思，提供一個火線和零線饋電的單相電接觸 器，電接觸器包括：一個火線第一和第二端部裝置和一個零線第一和第二端部裝置；火線和零線的第一和第二端部裝置的第一端部，所述第一端部包括設置有固定電觸點的固定件；火線和零線的第一和第二端部裝置的第二端部，所述第二端部包括設置有可動電觸點的電導體運動懸臂件，所述可動電觸點設置為面向對應的固定電觸點；所述第二端部的運動懸臂件背向設置，中間插入隔離件，使得每個端部裝置的可動電觸點設置為面對對應的固定電觸點。所述火線和零線的第一和第二端部裝置的固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加火線和零線的第一和第二端部裝置的固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。這樣可以在外部負載的火線和零線一邊形成完全的電絕緣。

根據本發明第四個構思，提供一種用於電連接器的可動電觸點裝置，電觸點裝置包括背向設置的電導體運動懸臂件，所述懸臂件被電絕緣隔離件隔開，每個懸臂件關聯一個固定件，每個懸臂件設置可動電觸點，每個固定件包括固定電觸點，所述固定電觸點朝向另一固定件上的固定電觸點設置並與面對的可動電觸點嚙合，這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。

較佳地，至少兩個運動懸臂件在隔離件兩側相對對齊設置。至少兩個運動懸臂件中的第一個懸臂的橫向長度小於第二個懸臂的橫向長度。本發明中，第一運動懸臂件的第一可動電觸點的尺寸小於第二運動懸臂件上的第二可動觸點。

進一步地，電觸點裝置還包括設置在可動電觸點遠端的內彎的末端延伸件，以在觸點閉合時抵消旋轉偏置力，所述電觸點裝置還包括外彎的末端鄰接件位於可動觸點的遠端以斷開觸點。

根據本發明第五個構思，提供一種防止電觸點在閉合時發生故障 的方法，包括：在電觸點相對運動懸臂件上的可動電觸點的遠端設置末端延伸件；設置一個可動偏置件，在可動觸點與對應固定觸點閉合時移向抵向每個末端延伸件的偏置位置；這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件在可動電觸點的遠端互相遠離，可動電觸點遠端的末端電觸點從而防止觸點發生故障。

根據本發明第六個構思，提供一種控制旋轉加緊從而提高電觸點閉合效果方法，包括：在電連接器相對運動懸臂件上的可動電觸點的遠端設置末端延伸件；設置一個可動偏置件，在可動觸點與對應固定觸點閉合時移向抵向每個末端延伸件的偏置位置，這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件在可動電觸點的遠端互相遠離從而使可動電觸點相對固定電觸點彎曲；可動電觸點遠端的末端延伸件與可動電觸點的運動趨勢相反，從而發生彎曲並保持觸點之間的平行嚙合。

根據本發明第七個構思，提供一種減少觸點磨損的方法，包括：在可動電觸點裝置預載入一或多個第一運動懸臂件，以在其可動電觸點與對應固定件支撐的第一固定電觸點閉合時使電觸點滯後，同時預載入一或多個第一運動懸臂件，以在其可動電觸點與對應固定件支撐的第二固定電觸點閉合時使電觸點超前。

較佳地，預載入一或多個運動懸臂件以在相關觸點斷開時超前，同時預載入一或多個運動懸臂件以在相關觸點斷開時滯後。

本發明中，上述優選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發明各較佳實施例。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

10‧‧‧電接觸器

12‧‧‧第一端部

14‧‧‧固定件

16‧‧‧第二端部

18‧‧‧端體

20、22‧‧‧電導體運動懸臂件

24‧‧‧絕緣隔離件

36‧‧‧固定電觸點

38‧‧‧可動電觸點

46‧‧‧雙鎖存電磁螺線管執行器

62‧‧‧分離件

64‧‧‧驅壓件

第1圖根據本發明第一實施例示出了一個兩極電接觸器的俯視示意圖， 其中觸點處於閉合狀態；第2圖同樣是第1圖所示兩極電接觸器的俯視示意圖，其中觸點處於斷開狀態；第3圖同樣是第1圖所示兩極電接觸器的俯視示意圖，其中電接觸器處於電路處於中度短路或完全短路狀態；第4圖是第1圖所示兩極電接觸器的端部的可移動臂部的觸點端示意圖；第5圖和第6圖根據本發明第二實施例示出了兩極電接觸器的俯視示意圖，其中觸點分別處於閉合和斷開狀態；第7圖根據本發明第三實施例示出了兩極電接觸器的俯視示意圖，其中組成單相電接觸器與火線和零線連接。

本發明將參照圖式以各種實施例的方式進行說明。在說明書圖式中，具有類似結構或功能的元件將用相同的元件符號表示。圖式中的部件大小和特點只是為了便於說明和揭示本發明的各個實施例，並不是要對本發明進行窮盡性的說明，也不是對本發明的範圍進行限制。

首先參閱第1圖至第4圖，第一實施例下的兩極電接觸器10包括兩個第一端部12，兩個第二端部16，一個絕緣隔離件24和一個執行器26。每個第一端部12包括導電材料製成的襯層固定件14。每個第二端部16包括端體18，從端體18伸出多個導體材料製成的背向設置的運動懸臂件20，22。絕緣隔離件24置於背向設置的運動懸臂件20和22之間。執行器26對應固定件14來同時移動運動懸臂件20和22。

第一端部12和第二端部16設置在殼體的基座28上。在圖式中其外殼已被省略。每個第一端部12的第一端部焊盤32和每個第二端部16的第二端部焊盤34從殼體基座28間隔相反端的位置伸出。

電導體固定件14從第一端部焊盤32的近端垂直伸出。

每個固定件14的末端位置或末端附近位置設置多個固定電觸點 36。在本實施例中，電觸點36的數量是奇數，為三個。然而，必要時可以應用兩個或多於三個固定電觸點36。

每個第一端部12的固定電觸點36朝向內側設置，每個固定電觸點36與它相對另一第一端部12上的固定電觸點36對齊。

固定件14較佳地由電導體材料製成，如某種金屬，例如銅，這些固定件自身可以是非導體。這樣，固定電觸點36可以與單獨的電導體傳遞電能，例如連接於其上的線纜。

每個第二端部16上的端體18包括位於或鄰近于它的自由末端的第二端部焊盤34，電導體運動懸臂件20和22較佳地垂直或基本垂直伸出到達端體18的近端。該實施例中，運動懸臂件20和22與端體18的近端或近端附近通過鉚釘或焊接連接。但是，第二端部16也可以是一體成型結構，還可以是通過別的合適的方式互相嚙合。

運動懸臂件20和22的數量在本實施例中是奇數，為三個，每個運動懸臂件包括可動電觸點38，可動電觸點38部份地沿著運動懸臂設置並與其自由末端隔開。運動懸臂件20和22的數量與固定電觸點36的數量匹配。因此，一個、二個或大於三個運動懸臂件的數量同樣可以適用。

在該實施例中，可動電觸點38像固定電觸點36那樣彼此對齊。

每個固定可動電觸點38朝外設置，並安裝在對應運動懸臂件20和22的中點和自由末端之間。一個運動懸臂件20和22的可動電觸點38與另外一個第二端部16上的對應運動懸臂件中的另一個可動電觸點38對齊，並設置為面向它們對應的固定觸點36。

在該實施例中，一對前述第一運動懸臂件20和前述第二運動懸臂件22平行延伸，每個懸臂件朝向固定件14內側設置。每個第一運動懸臂件20包括一個橫向長度，該橫向長度小於第二運動懸臂件22的橫向長度。而它們的縱向長度為相等或基本相等。

每個第一運動懸臂件20的橫向長度全都相等或大致相等，橫向長 度可以沿著它們對應的縱向長度一致或基本一致。

較佳地，較寬的運動懸臂件22的可動電觸點38a比較窄的運動懸臂件20的可動電觸點38b尺寸更大。

每個運動懸臂件20，22設置為彎曲狀，包括沿著部份長度方向設置並靠近可動電觸點38的傾斜肩部40。肩部40和每個運動懸臂件20，22的近端之間設置相斥彈性體42。

在某些情況下，運動懸臂件並非一定由導電材料製成，例如銅，籍此可動電觸點通過單獨的電導體傳遞電能。在本實施例中，相反背向設置的運動懸臂件20和22之間要求產生相斥力，因此運動懸臂件較佳地是導體材料。

末端延伸件44向每個運動懸臂件20和22遠端延伸並形成一個端部。末端延伸件44較佳地是一個細長柄狀物，遠離對應的固定件14並向內形成角度，通常靠向絕緣隔離件24。末端延伸件44的橫向長度可以小於每個運動懸臂件20和22的橫向長度，以最優化地抵消相斥彈性體42導致的感應彎曲。

執行器26較佳地包括雙鎖存電磁螺線管執行器46和滑動座48，滑動座48較佳地可以由低摩擦聚合物材料製成。雙鎖存執行器46可以包括兩段式殼體50，其內設置相對間隔設置螺管線圈52，頂層和底層設置盤狀鐵氧體磁鐵，可驅動柱塞56運載驅動臂(或驅動栓)58。

執行器殼體50的尺寸設置為能夠緊密塞進殼體座28的執行器隔艙。一端設置電子輸入連接器以連接從電連接器10中輸電的輸出連接器。

較佳地，螺線管執行器46可以設置在殼體座28的非中心位置，如圖所示。通過延伸其中一個固定件14和其對應的第二端部焊盤34，滑動座48能夠從一端進行操作。這樣就可以使殼體座結構更加簡單，從而節省材料。

滑動座48設置在殼體座28上的絕緣隔離件24的下方，絕緣隔離 件24在本實施例中設施在運動懸臂件20和22之間。

滑動座48包括分離件62和驅壓件64。分離件62(往復件)較佳地由絕緣材料組成，例如塑膠。分離件62在本實施例中是一個直立細長柱狀元件，其對應絕緣隔離件24兩側的每個運動懸臂件20和22。每個分離件62與對應的肩部40嚙合設置，由此向運動懸臂件20和22施力，從而使電觸點36和38保持預定間隙。

雖然柱狀分離件62較佳地是一個柱塞或滾軸，其它由滑動座48支撐的合適的向內偏壓裝置都可適用於觸點36和38。

驅壓件64在本實施例中是被絕緣隔離件24平分的一個直立楔狀元件。每個向外設置的楔面呈現為一個斜面，內彎的鉤狀末端延伸件44可以在滑動座48伸出和縮回時滑動。

滑動座48處於適當位置時，雙鎖存執行器46上的驅動栓58收容在凸出部72上的形成的栓腔內，凸出部72形成滑動座48的部份側壁。背向設置的運動懸臂件20和22沿著連續不間斷的隔離件24懸出伸過滑動座48。較佳地，運動懸臂件20和22與隔離件24在滑動座48上不接觸，從而在滑動座48被執行器46驅動時減少摩擦力。

在這種設置中，朝內設置的固定觸點36與朝外設置的可動觸點38平行或大致平行，並基本共同設置在分離件62和驅壓件64之間的公共面上。肩部40與分離件62相對設置，末端延伸件44與驅壓件64的傾斜面嚙合。

參見第4圖，本實施例較佳地應用多個可動觸點38a和38b以均分標稱電流或故障狀態下的短路電流。在該實施例中，單個較大可動觸點38a設置在運動懸臂件22上，較小可動觸點38b設置在每個運動懸臂件20上。

所使用的觸點包括足夠的頂層銀合金厚度是非常重要的，這使得能夠抵禦開關切換的作用力和附上的灰塵，以此減少摩擦損耗。前述的使用十六個觸點的現有技術使用的頂層銀合金的厚度在8mm直徑的雙金屬觸點 中處於0.65mm至1.0mm範圍中。這就導致可觀的貴金屬成本。

所以，本發明使用的電觸點10適用幾組背向運動懸臂件20和22以減少觸點36和38的數量，電觸點10包括超前或滯後步驟。在該設置中，每個較寬的運動懸臂件22設置為開關超前懸臂，較窄的運動懸臂件20設置為開關滯後懸臂，運動懸臂件20與運動懸臂件22在斷開時對齊處在同一平面。

這樣，運動懸臂件22的較寬可動觸點38a的直徑可以設置為8mm，頂層銀區域設置為0.8mm。但是，只要運動懸臂件20和22的熱品質足夠，運動懸臂件20的較小可動觸點38b的直徑可以設置為6mm，頂層銀區域設置為0.4mm。既然開關滯後懸臂20不承受負荷電流的衝擊，損耗為最小限度，這樣頂層材料可以在不損失性能和壽命的前提下縮減尺寸。

為了解決觸點之間在短路高負荷下的粘連熔焊問題，可以使用特殊的複合物頂層70，在該實施例中向銀合金基體加入氧化鎢添加劑。這樣顯著地利於超前懸臂22的較大可動觸點38a。

銀合金基體加入氧化鎢添加劑能夠帶來諸多重要特點和好處。其中它沉聲更均質的頂層結構，更均勻地粘閉侵蝕表面，但不會產生富銀區域。從而防止粘連熔焊；氧化鎢添加劑提高了開關點的熔池溫度，也進一步抵禦熔焊；由於頂層物質中的氧化鎢添加劑比例合理，在給定的厚度下節省了成本。

使用驅壓件64和/或運動懸臂件20和22的預載入，超前/滯後的開關流程能夠被預先制定，這樣在雙鎖存執行器46的脈衝驅動期間，在較寬的運動懸臂件22的可動觸點38a與對應固定觸點36的閉合和運動懸臂件20組的可動觸點38b與對應固定觸點36的閉合之間應用限定的分段時間延遲。

在運行中，如第1圖中箭頭A所示，雙鎖存執行器46驅向殼體座28的第一末端74達到第一鎖閉位置，從而可動觸點38和固定觸點36閉合，其中觸點閉合較佳地通過前述的超前/滯後的開關流程來實現。由於運動 懸臂件20和22沒有預載入或始終的彈簧偏壓以靠近對應的固定觸點36，滑動座48的運動引起楔狀驅壓件64前進從而迫使觸點34和36閉合，如第1圖箭頭B所示。

在本發明中，在隔離件24第一側的第一組運動懸臂件20和22設置為電流在第一方向上運動，如箭頭C所示，在隔離件24第二側的第二組運動懸臂件20和22相對第一組設置為電流在與電流第一方向相反的第二方向上運動，如箭頭D所示。這樣，可動觸點38在相斥彈性體42的近端產生排斥，引起向外彎曲，進而增大閉合觸點36和38的閉合力。

但是，如第3圖所示，在大幅度短路故障狀態下，相斥彈性體42產生足夠的相斥磁力使得相斥彈性體42向外彎曲，從而產生很高的觸點閉合力，如箭頭E所示。這個由運動懸臂件20和22彎曲產生的相斥力潛在地引起可動觸點38近端相對固定觸點36翹起，如箭頭F所示，從而形成不平行的位置。對於這一目的，設置在可動觸點36遠側的內彎的末端延伸件44通過驅壓件64支撐受到旋轉力以形成可動觸點36遠側向外的旋轉力，如箭頭G所示。

如第2圖中的箭頭H所示，當雙鎖存執行器46被驅向殼體座28的第二末端76達到第二鎖閉位置，滑動座48的運動引起分離件62向與肩部40嚙合的方向運動從而拉開驅壓件64，如箭頭I所示。這迫使運動懸臂件20和22相對移動，這樣隔離件24迫使觸點36和38分離。

末端延伸件44是可以通過驅壓件64移動和支撐的，以此防止觸點閉合時的接觸故障的可能性。當短路電流非常高，例如交流電峰值時，這是一個非常嚴重的問題。運動懸臂件20和22在相斥彈性體42作用下的彎曲可能非常大，閉合觸點力使得可動觸點38從對應固定觸點36處回彈或移開。這可能導致暫態的開關斷開，其具有潛在沿點焊位置毀滅性的爆炸式後果。驅壓件64的末端定位使得可動觸點38移動至與對應固定觸點36可控的接觸，保持觸點36和38閉合。觸點裝置78包括固定觸點36和可動觸點38， 其壽命從而得到延長，並減少觸點36和38剝離的可能性。

相對現有技術中的雙片設置，本發明中的運動懸臂件20和22借助末端延伸件44、對應分離件62和驅壓件64的運用，可以設置的更短，更窄和更薄。這樣，相對現有技術大大節省了導體材料，這樣運動懸臂件20和22的標稱開關電阻低至0.1毫歐姆以內，這是現有技術的雙片結構設置的電阻值的一半。

由於使用改進的運動懸臂件20和22降低了電阻值，第一和第二端部12和16各自的端部焊盤32和34的材料厚度從傳統加工的較厚坯料變為較薄的褶皺坯料以迎合標準的厚度要求。這樣減少了電導體材料的體積同時保持焊盤和焊盤之間小於0.2毫歐姆的電阻值。

分離件62(往復件)較佳地設置為將運動懸臂件20和22開啟至0.6mm到1.0mm的預設範圍內，以達到電壓故障的觸點斷開要求。驅壓件64較佳地將預設在每個觸點上的加緊力設為大於或等於500克力。

參閱第5圖和第6圖，這裡示出兩極兩端部電接觸器的第二實施例。具有類似結構或功能的元件將用相同的元件符號表示，從而省略一些具體的描述。

本實施例中，電接觸器10仍然包括兩個第一端部12和兩個第二端部16。每個第一端部12包括固定件14。每個第二端部16包括背向設置的運動懸臂件組20和22。絕緣隔離件24豎直設置于背向設置的運動懸臂件20和22之間。執行器26對應固定件14來移動運動懸臂件20和22。

但是，在該實施例中，末端延伸件被除去，相應地驅壓件也被除去。這樣，滑動座48支撐分離件62，籍此隔離件24和至少部份運動懸臂件20和22延伸至滑動座48上方，置於分離件62的中間。

每組運動懸臂件20和22從而可以以預成型，預壓或預偏置的方式使對應可動電觸點38向外移向對應固定電觸點36。這樣，在運動懸臂件20和22沒有受到外力分離的情況下，可動觸點38與固定觸點36嚙合。

從第5圖中可以理解，觸點在正常情況下閉合，同時分離件62連同肩部40使它們張開。隨著相斥彈性體42的相反電流運動產生的相斥力，運動懸臂件組的預成型，預壓或預偏置的程度可以確定觸點壓力在正常電流下的大小。這樣，電磁執行器或其它執行器裝置僅需是一個單鎖閉裝置。例如，執行器可以利用一個線圈和恢復彈簧的設置，而不是前述實施例中的雙間隔驅動線圈。

參閱第7圖，這裡示出電接觸器的第三實施例。具有類似結構或功能的元件同樣用相同的元件符號表示，從而省略一些具體的描述。

本實施例中，電接觸器10是一個單相火線和零線電接觸器，尤其適用於主電路供能，例如家用和商業需求。單相電接觸器10仍然包括兩個第一端部12和兩個第二端部16。每個第一端部12包括固定件14並與外部負載連接。每個第二端部16包括背向設置的運動懸臂件組20和22並與火線和零線連接。絕緣隔離件24豎直設置于背向設置的運動懸臂件組20和22之間。執行器26對應固定件14來移動運動懸臂件20和22。

在這種配置中，末端延伸件44設置在運動懸臂件20和22對應可動觸點38的末端，執行器觸發的滑動座48同第一實施例支撐分離件62和驅壓件64。但是，它的好處在於，通過將運動懸臂件預偏置於觸點閉合的位置，末端延伸件和驅壓件可以像第二實施例那樣除去。這樣，相反電流運動驅使相斥彈性體42互相排斥，使得固定觸點和可動觸點之間的閉合力增加。

火線和零線饋電的單相電觸點具有特別的好處，這樣外部負載在短路時可以完全電絕緣。

運動懸臂件可以設置為預先閉合或斷開。若是預載入至觸點閉合狀態，分離件則在觸點斷開時偏壓運動懸臂件至分開。若是預載入至觸點斷開狀態，分離件則偏壓運動懸臂件以增加閉合觸點之間的力。

雖然末端延伸件較佳地從固定件向隔離件內部運動，末端延伸也可以是直的。這樣，雖然驅壓件較佳地是楔狀，其它合適的偏置裝置同樣適 用，同時也可以適用單個偏壓裝置以將運動懸臂件向對應固定觸點偏壓。

還有，觸點裝置運用兩個相反背對寬窄不一的運動臂，但是其它數量和設置同樣可以適用。例如，如果不需要超前/滯後開關過程，每組動臂則可以是相同寬度，同時具有同樣尺寸的可動觸點。同樣地，如果需要超前/滯後開關過程，每組動臂則可以設置為不同寬度。

在超前/滯後開關設置中，初始閉合電路的開關超前臂擔負幾微秒電流，直到開關滯後臂也閉合。這樣，較寬的開關超前臂使臂上的熱負荷正常化。隨著所有觸點閉合，所有的臂和觸點共同分擔所有的負載，從而達到低電阻和電壓下降。

還有，在超前/滯後開關設置中，最好是較寬的第二運動臂在觸點閉合過程過程中成為開關超前臂之前，相對於較窄的第一運動臂在斷開過程中輕微滯後。較寬的第二運動臂從而隨著較窄的第一運動臂斷開負擔幾微秒電流，這樣減少較窄第一運動臂之間觸點的電弧，從而限制了臂中的熱傳導。

運動懸臂件20和22中最好是跨過隔離件寬臂和寬臂對應，窄臂和窄臂對應。由於相反的電流產生相等的排斥力，這有助於每個臂在短路狀態下抵消產生的力。

對於火線零線饋電的單相電觸點，雖然儘量使用超前/滯後開關流程。在第一和第二端部的火線之前先切換零線，可以防止或減小電弧，從而提高可動觸點的運行壽命。

出於平衡目的和熱承受能力，雖然最好在隔離件兩側的觸點組設置同樣的運行方式，但也可以在一側使用超前/滯後流程而在另一側同時閉合或斷開。

雖然所有的實施例都採用楔狀元件以偏壓可動臂和觸點使其向外運動閉合電路，其它合適的向外偏壓執行閉合電路功能的設備同樣可以適用。例如，在動臂的肩部向內接觸支撐物、塊狀物、栓狀物或軸狀物的方案均可適用。

一般來說，將動臂分離或聚合的元件可以一體成型，同時滑動座與螺線管柱塞固定連接，選擇合適的執行器尺寸和行程以達到所要求的開關閉合/斷開功能。然而，也可以使用直接作用在動臂上的執行器設置方案。

直接作用在動臂上的元件可以通過任何方便的執行設備移動。任何合適的動力均可適用，例如滑動座可以由電機驅動，也可以由其它包括手動杠杆在內的機械裝置驅動。

由此，本發明提供了電接觸器，尤其是兩極兩端電接觸器，其使用背向設置電導體運動臂和相反方向電流以利用固有地相斥磁力從而利用其閉合觸點。還有，相對于現有技術，本發明提供一種十二個觸點的電連接器，而不是十六個觸點，這就減少了成本並有利於前述實例。還有，通過設置多對背向對齊設置的動臂方案，實現了分擔電流，較少了電導體材料的使用，同時降低了每個開關的電阻值。由於每組動臂數量和對應的橫向長度相同，觸點的平衡得到簡化。通過設置對應的動臂，在閉合過程中，一些可動觸點的頂層材料厚度得到減少(這裡更多是指窄臂)，以滯後於較寬的超前動臂。通過超前/滯後開關流程，可以將開關完全的開閉伴隨最小的電壓降和動臂間的自身發熱控制在可接受的範圍，進而根除觸點中的熔池和熔焊。通過在動臂上設置末端延伸件，還可以得到更可控的觸點閉合力，同時防止觸點故障。通過對末端延伸件用驅壓件進行偏壓和支撐，可動觸點對於對應的固定觸點的定位得到加強。動臂尺寸的降低也形成更小的殼體，必要時在電磁執行器中使用鐵氧體磁鐵以降低成本並得到雙鎖存設置。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的具有通常知識者應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附请求项限定的。本發明中，上述優選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發明各較佳實施例。

本領域的具有通常知識者在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本 發明的保護構思範圍內。

Claims (30)

1. 一種電接觸器，所述電接觸器包括：一對第一端部，每個第一端部包括一個設置至少一個固定電觸點的固定件，所述固定電觸點面對另一第一端部上的固定電觸點設置；一對第二端部，包括多個背向設置的電導體運動懸臂件，所述多個運動懸臂件之間設置絕緣隔離件，所述至少兩個運動懸臂件在隔離件兩側相對對齊設置；每個第二端部分別與所述第一端部的其中一個關聯，每個第二端部的動懸臂件上包括面向對應固定電觸點設置的可動電觸點；所述固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。
2. 如请求项1所述之電接觸器，其中每個運動懸臂件包括向所述可動電觸點遠端延伸的末端延伸件。
3. 如请求项2所述之電接觸器，其中所述末端延伸件向所述隔離件彎折設置。
4. 如请求项2或3所述之電接觸器，其中所述電接觸器還包括執行器模組，所述執行器模組包括向外偏置裝置以將每個末端延伸件向外側偏壓。
5. 如请求项4所述之電接觸器，其中所述向外偏置裝置包括沿著運動懸臂件縱向運動的驅壓件。
6. 如请求项5所述之電接觸器，其中所述驅壓件是一個將末端延伸件向外偏壓的楔狀元件，以此將運動懸臂件壓向所述固定電觸點。
7. 如请求项5所述之電接觸器，其中所述向外偏置裝置與運動懸臂件的末端旋轉方向相抵，其中所述旋轉是指由於運動懸臂件在觸點閉合時產生相斥力使近端彼此遠離。
8. 如请求项4所述之電接觸器，其中所述執行器模組包括用於將運動懸臂件 從對應固定電觸點分離從而斷開觸點的向內偏置裝置。
9. 如请求项8所述之電接觸器，其中所述向內偏置裝置包括往復件，所述往復件處於第一位置時使電觸點斷開，所述往復件處於第二位置時運動懸臂件可以自由移向所述固定件。
10. 如请求项9所述之電接觸器，其中所述往復件包括至少一個細長柱狀件接近所述可動電觸點。
11. 如请求项8所述之電接觸器，其中所述執行器模組包括滑動座，所述滑動座向第一所述運動懸臂件移動，所述向內偏置裝置和向外偏置裝置設置在所述滑動座上，所述可動電觸點設置在它們之間。
12. 如请求项1所述之電接觸器，其中至少兩個運動懸臂件設置在所述隔離件的兩側，所述至少兩個運動懸臂件具有不同的橫向長度。
13. 如请求项12所述之電接觸器，其中所述每個運動懸臂件的可動電觸點為不同大小。
14. 如请求项13所述之電接觸器，其中所述至少兩個運動懸臂件中的較寬臂在對應可動電觸點和受對應固定件支撐的第一固定電觸點閉合時預載入為超前閉合，所述至少兩個運動懸臂件中的較窄臂在對應可動電觸點和受對應固定件支撐的第二固定電觸點閉合時預載入為滯後閉合。
15. 一個兩極電接觸器，所述之電接觸器包括：一對第一端部裝置和第二端部裝置；每個第一和第二端部裝置包括設置有固定件的第一端部，所述固定件包括固定電觸點；每個第一和第二端部裝置包括設置有導體運動懸臂件的第二端部，所述運動懸臂件上包括面對固定電觸點設置的可動電觸點；所述第二端部的運動懸臂件背向設置，中間插入隔離件，使得每個端部裝置的可動電觸點設置為面對對應的固定電觸點，所述運動懸臂件在隔離件兩側相對對齊設置； 所述端部裝置的固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加端部裝置的固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。
16. 如请求项15所述之兩極電接觸器，其中每個第二端部包括至少兩個所述運動懸臂件設置在所述隔離件的一側，至少兩個運動懸臂件設置在所述隔離件的另一側。
17. 如请求项16所述之兩極電接觸器，其中所述至少兩個運動懸臂件包括窄可動臂和寬可動臂，所述寬可動臂在對應可動電觸點和固定電觸點閉合時預載入為超前閉合，所述窄可動臂在對應可動電觸點和固定電觸點閉合時預載入為滯後閉合。
18. 如请求项17所述之兩極電接觸器，其中所述窄可動臂上的可動觸點小於寬可動臂上的可動觸點。
19. 如请求项15-18任一項所述之兩極電接觸器，其中所述運動懸臂件包括彎折的末端延伸件向可動觸點的遠端延伸。
20. 如请求项19所述之兩極電接觸器，其中所述電接觸器還包括設置為斷開和閉合觸點的執行器裝置，所述執行器裝置包括用於將末端延伸件相對固定電觸點向內偏置的運動偏置元件。
21. 如请求项20所述之兩極電接觸器，其中所述電接觸器還包括用於開關觸點的雙鎖存電磁執行器。
22. 一種火線和零線饋電的單相電接觸器，所述之電接觸器包括：一個火線第一和第二端部裝置和一個零線第一和第二端部裝置；火線和零線的第一和第二端部裝置的第一端部，所述第一端部包括設置有固定電觸點的固定件；火線和零線的第一和第二端部裝置的第二端部，所述第二端部包括設置有可動電觸點的電導體運動懸臂件，所述可動電觸點設置為面向對應的固定電觸點； 所述第二端部的運動懸臂件背向設置，中間插入隔離件，使得每個端部裝置的可動電觸點設置為面對對應的固定電觸點；所述火線和零線的第一和第二端部裝置的固定件和運動懸臂件設置為當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加火線和零線的第一和第二端部裝置的固定電觸點和可動電觸點之間的作用力。
23. 一種用於電連接器的可動電觸點裝置，所述之電觸點裝置包括背向設置的電導體運動懸臂件，所述懸臂件被電絕緣隔離件隔開，每個懸臂件關聯一個固定件，每個懸臂件設置可動電觸點，每個固定件包括固定電觸點，所述固定電觸點朝向另一固定件上的固定電觸點設置並與面對的可動電觸點嚙合，這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件互相遠離，從而增加固定電觸點和可動電觸點之間的作用力，其中所述至少兩個運動懸臂件在隔離件兩側相對對齊設置。
24. 如请求项23所述之可動電觸點裝置，其中所述至少兩個運動懸臂件中位於隔離件一側的懸臂的橫向長度小於位於隔離件另一側的懸臂的橫向長度。
25. 如请求项24所述之可動電觸點裝置，其中較窄的運動懸臂件的可動電觸點的尺寸小於較寬的運動懸臂件上的可動觸點。
26. 如请求项23-25任一項所述之可動電觸點裝置，其中所述電觸點裝置還包括設置在可動電觸點遠端的內彎的末端延伸件，以在觸點閉合時抵消旋轉偏置力，所述電觸點裝置還包括外彎的末端鄰接件位於可動觸點的遠端以斷開觸點。
27. 一種防止電觸點在閉合時發生故障的方法，所述之方法包括：在電觸點相對運動懸臂件上的可動電觸點的遠端設置末端延伸件；設置一個可動偏置件，在可動觸點與對應固定觸點閉合時移向抵向每個末 端延伸件的偏置位置；這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件在可動電觸點的末端互相遠離，可動電觸點末端的末端電觸點從而防止觸點發生故障。
28. 一種控制旋轉加緊從而提高電觸點閉合效果方法，所述之方法包括：在電連接器相對運動懸臂件上的可動電觸點的遠端設置末端延伸件；設置一個可動偏置件，在可動觸點與對應固定觸點閉合時移向抵向每個末端延伸件的偏置位置，這樣，當觸點閉合時，通過背向設置運動懸臂件的相反電流形成相斥力，以迫使運動懸臂件在可動電觸點的遠端互相遠離從而使可動電觸點相對固定電觸點彎曲；可動電觸點遠端的末端延伸件與可動電觸點的運動趨勢相反，從而發生彎曲並保持觸點之間的平行嚙合。
29. 一種減少觸點磨損的方法，所述之方法包括：在可動電觸點裝置預載入一或多個第一運動懸臂件，以在其可動電觸點與對應固定件支撐的第一固定電觸點閉合時使電觸點滯後，同時預載入一或多個第一運動懸臂件，以在其可動電觸點與對應固定件支撐的第二固定電觸點閉合時使電觸點超前。
30. 如请求项29所述之方法，其中預載入一或多個運動懸臂件以在相關觸點斷開時超前，同時預載入一或多個運動懸臂件以在相關觸點斷開時滯後。