专利名称：具有双稳态限流触头的电容接触器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电容接触器，特别是指一种具有双稳态限流触头的通用性极强、可防止限流触头二次接通的电容接触器，可用于自动补偿无功功率的补偿设备中，通过切换电容器，以改善功率因数。
背景技术：
采用电容接触器投切电容器是一种传统的电容投切方式。电容接触器在直动式交流接触器上派生，在结构上一般分为两种形式一种是如公开号为CN1262774A的发明专利申请或授权公告号为CN2606963Y的实用新型专利所公开的上下式结构，它们的限流触头 组设在接触器主体的上方；另一种是如授权公告号为CN2480973Y的实用新型专利所公开的左右式结构，它的限流触头组处在接触器主体的左右。电容接触器由设有主电路的接触器主体、设有限流电路的限流触头组和限流电阻线组成，接触器主体串联连接在主电路与投切的低压电容之间，主电路包含该串联连接接触器主体的电路；限流触头组通过限流电阻线并联连接在接触器主体的两侧，即限流电路包含该并联连接限流触头组和电阻线的电路。常规的电容接触器的工作原理和主要结构为当接触器主体的接通操作过程中，限流触头组先闭合，使由限流触头组和限流电阻线所组成的限流电路先接通，执行抑制浪涌电流及吸收过电压的任务，然后接触器主体闭合，使主电路接通，执行投切电容器的任务。接触器主体包括一个各极共用的主触头支持、每极一对主动触头和主静触头,各极的主动触头分别安装在主触头支持上，并随主触头支持的上下移动而分别与各极的主静触头执行闭合或分断配合操作。限流触头组包括一个各极共用的附触头支持、每极一对附动触头和附静触头，各极的附动触头安装在附触头支持上，并随附触头支持的上下移动而分别与各极的附静触头执行闭合或分断配合操作。限流触头组由基座、附触头支持、上盖及反力弹簧等组成，设在接触器主体上方的限流触头组通过基座与接触器主体的外壳连接安装。接触器主体的每一极的主动触头与主静触头分别串联连接在每一极的主电路中，限流触头组的每一极的附动触头、附静触头分别串联连接在每一个极的限流电路中，主电路与限流电路通过限流电阻线连接，形成限流电路和主电路并联结构，即由主动触头、主静触头串联构成的主电路与由附动触头、附静触头、限流电阻线串联构成的限流电路并联连接。限流触头组的附触头支持组件分为上下两部分，上部分包括附触头支持和各极的附动触头，下部分包括一个可上下移动的操作杆(或叫引伸柄)，并通过设在上部分的一永久磁铁连接，下部分与接触器本体的触头支持挂接并实现联动。通常情况下，永磁铁设在附触头支持上，导磁板设在操作杆上，永磁铁作用于附触头支持上的磁力方向向下，反力弹簧的弹力也作用于附触头支持上，但其作用力方向向上，即作用在附触头支持上的弹力方向与作用在附触头支持上的磁力方向相反。在永磁铁与导磁板之间的距离小于临界距离时，磁力大于弹力，从而致使附触头支持能随操作杆向下联动。在永磁铁与导磁板之间的距离大于临界距离时，磁力小于弹力，从而致使附触头支持与操作杆之间无联动关系，附触头支持在弹力作用下回到稳定的初始状态。在初始状态下，附动触头与附静触头分断，附动触头与附静触头之间保持正常的开距，操作杆与接触器本体的主触头支持挂接并实现联动。在电容接触器的接通操作过程中限流触头组组件的永磁铁与导磁板先处于吸合状态，使附触头支持与操作杆联动并随接触器主体的主触头支持一起向下移动；由于限流触头组的附触头开距小于接触器主体的主触头开距，所以附动触头与附静触头先闭合而使限流电路先接通，此时限流电路中的限流电阻丝起到抑制涌流的作用。接着，主触头支持带动操作杆继续向下移动，要求永磁铁与导磁板之间的距离小于临界距离而使附动触头与附静触头仍保持闭合，并在一定延迟时间后主动触头与主静触头再闭合而使主电路后接通，如果在此过程出现附动触头与附静触头分断，则造成二次分断的故障。然后主触头支持带动操作杆继续向下移动，到一个永磁铁与导磁板之间的距离大于临界距离的特定位置后，使限流触头组的附触头支持在反力弹簧作用下回到初始位置，并且使附动触头与附静触头分断，从而切断限流电路并使接触器主体进入正常的投切工作状态。在电容接触器的分断过程中，限流触头组的操作杆先随接触器主体的主触头支持一起向上移动，使主动触头与主静触头先分断并切断主电路，然后主触头支持和操作杆继续向上移动到达另一个永磁铁与导磁板之间的距离小于临界距离的特定位置后，使限流触头组的永磁铁与导磁板吸合，附触头支持向下移动但要求附动触头与附静触头仍保持分断。如果在此附触头支持向下移动过程中出现附动触头与附静触头闭合，则会造成限流电路二次接通的故障。接着，主触头支持和操作杆再继续向上，带动附动触头支持向上移动，直到附触头支持再回到初始位置，从而使电容接触器进入分断状态，即撤出投切工作状态。从以上介绍的现有电容接触器的工作原理和结构特点可见，目前的电容接触器，特别是上下式结构电容接触器，普遍存在与原理性结构设计不尽合理所致的技术问题。例如，现有的限流触头组采用单稳态原理结构设计，即在电容接触器不管处于接通常态还是分断常态，附触头支持和附动触头都处在同一个初始位置的稳定状态，从而导致了设计制造中难以克服的两大问题一是各联动件的行程、位置关系及变化(运动)特性之间的匹配矛盾，二是各行程、位置的变量的设计特性与实际特性之间存在较大的随机漂移。具体地说，由于各联动件的行程、位置变量构成了复杂的多重封闭尺寸链，而各变量不仅要满足电容接触器的工作原理要求，而且还要满足各自的结构要求，所以要在封闭尺寸链中同时满足两种要求是非常困难的，有的甚至是相互矛盾的；并且由于各联动件的行程、位置变量构成了复杂的多重封闭尺寸链，而一个变量又要受多重随机因素的影响，如永磁铁与导磁板之间的距离小于临界距离实际上会受到永磁铁的性能、尺寸误差、安装误差，反力弹簧和超程弹簧的弹力误差等因素影响，所以变量的设计特性与实际特性之间必然会出现随机漂移，而当其中一个变量出现漂移时必然会引发其它变量的随机漂移，从而导致了可靠性差(如在接通过程中的二次分断、在分断过程中的二次接通的故障率高)、稳定性差(如对温升的敏感度高)、生产制造困难(如对相关零件的加工精度、装配精度要求高，安装调试困难)、通用性差(同一种限流触头组不能适用于不同规格的接触器主体)和难以提升产品的 质量等级等一系列缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有双稳态限流触头的上下式结构的电容接触器，它可以不受限流附触头的开距限制，既能保证限流附触头先于主触头接通，又能完全避免限流电路二次接通的故障，并且可以应用于任意规格的接触器。 上述目的由本发明如此来实现一种具有双稳态限流触头的电容接触器，包括具有按超程方式安装在主触头支持22上的主动触头23和固定安装在壳座21上的主静触头25的接触器主体2、限流触头组I以及用于将限流触头组I与接触器主体2并联连接的电阻线组3，所述的限流触头组I包括安装在基座11上的附触头支持12和附触头下部15、固定在基座11上的附静触头14及与其闭合/分断配合的安装在附触头支持12上的附动触头13、设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16、设置在附触头支持12与基座11之间的反力弹簧17和限位机构18，所述的限流触头组I的基座11按上下组合方式固定安装在接触器主体2的壳座21上，其附触头下部15与接触器主体2的主触头支持22连接并相互联动。所述的限流触头组I的附动触头13具有一个初始稳态位置和一个释放稳态位置，该释放稳态位置是由附触头支持12、反力弹簧17和基座11上的盖板111所限定，并且所述的附动触头13处在初始稳态位置时，接触器主体2的主动触头23与主静触头25分断，限流触头组I的磁力耦合机构16吸合；所述的附动触头13处在释放稳态位置时，接触器主体2的主动触头23与主静触头25闭合，限流触头组I的磁力耦合机构16释放。在所述初始稳态位置，所述的限流触头组I的附动触头13与附静触头14之间具有初始开距LI，而在所述释放稳态位置，限流触头组I的附动触头13与附静触头14之间具有释放开距L11，并且在接触器的每次操作中，所述的限流触头组I的附触头对13、14之间的开距都在这两个不同的开距值之间自动切换。值得推荐的是，所述的附动触头13在释放稳态位置时与附静触头14之间的释放开距Lll大于附动触头13在初始稳态位置时与附静触头14之间的初始开距LI，并且该初始开距LI小于接触器主体2在稳定的分断状态时的主动触头23与主静触头25之间的开距L2。尤其具有优点的是，所述的限流触头组I的磁力耦合机构16包括永久磁铁161和吸铁162，当永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力等于反力弹簧17的弹力时，二者之间的吸合临界距离为S ;所述的附动触头13从释放稳态位置到初始稳态位置之间具有距离h，并且在所述的初始稳态位置，所述附触头支持12与其盖板111之间的距离为h，在所述的释放稳态位置，所述附触头支持12与盖板111之间的距离h为零。前述的距离h、初始开距LI、开距L2和吸合临界距离S应满足以下条件LI < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者h < S < LI < L2。另一具有优点的实施结构在于，所述的限位机构18包括触头支持12上的挡块124和基座11上的凸台114，在附动触头13与附静触头14分断时，挡块124和凸台114分离，且所述挡块124与凸台114之间的距离为Dl ;在附动触头13与附静触头14闭合后，挡块124和凸台114接触；在附动触头13处在初始稳态位置时，所述距离D1、附动触头13与附静触头14之间的初始开距LI、接触器主体2的主动触头23与主静触头14之间的开距L2应满足以下条件LI < Dl < L2+C。本发明所述的接触器主体2处在稳定的分断状态时，设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16吸合，附触头支持12被附触头下部15限定，附触头下部15与主触头支持22连接并被限定，使附触头支持12上的附动触头13稳定在初始稳态位置。而本发明所述的接触器主体2处在稳定的接通状态时，设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16释放，附触头支持12在反力弹簧17的弹力作用下与基座11上的盖板111接触并被限定，使附触头支持12上的附动触头13稳定在释放稳态位置。在制造和组装上非常方便的是，将所述的反力弹簧17的一端与附触头支持12连接，反力弹簧17的另一端与基座11连接。以及所述的磁力耦合机构16的永久磁铁161设置在附触头支持12上，吸铁162设置在附触头下部15上。或者所述的磁力耦合机构16的吸铁设置在附触头支持12上，永久磁铁设置在附触头下部15上。如前所述，目前普遍采用的电容接触器，假设LI代表在初始稳态位置时限流触头组的附触头对之间的初始开距，L2代表接触器主体2在稳定的分断状态时主触头对之间的开距，S代表磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的吸合临界距离(此时二者之间的吸引力等于反力弹簧17的弹力)，在电容接触器的分断过程中，限流触头组的附触头支持组件下部随主体接触器的主触头支持一起向上运动，当附触头支持组件下部与上部的距离小于S时，设在附触头支持组件上部的永久磁铁会将上部和下部吸合在一起，如果限流触头组的附触头开距LI小于S，就会产生限流电路二次接通的故障，因此要求LI必须大于S，但是在电容接触器的接通过程中，为实现限流电路先于主电路接通，又要求LI必须小于L2，即满足S < LI < L2，对此相互矛盾的要求，小规格的接触器很难解决，如再考虑到触头的同步性、永久磁铁的磁力随温度升高会变小这些不利因素，即使是大规格接触器，也需要对产品的同步性、永久磁铁的性能提出更高的要求。相比之下，本发明创造性地解除了主触头开距L2、附触头开距LI受制于S的问题，使同一种限流触头组适用于不同规格的接触器成为可能，通用性极强，而且本发明的电容接触器对加工精度和装配精度的工艺要求较低，对永久磁铁的性能要求也可以降低。
图I是本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的工作原理示意图。图2是本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的立体外观示意图。图3具体示出了限流触头组和接触器主体的结构示意图，图中所示的附动触头处在初始稳态位置。图4示出了限流触头组的结构示意图，图中所示的附动触头处在释放稳态位置。图5至图12分别是本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的结构示意简图，其中图5至图8分别示出了接触器主体从稳定的分断状态到稳定的接通状态的操作过程中的各状态下的附动触头、主动触头、磁力耦合机构、限位机构中的各运动件的位置；其中图5中的限流触头组的附动触头处在初始稳态位置；图9至图12分别示出了接触器主体从稳定的接通状态到稳定的分断状态的操作过程中的各状态下的附动触头、主动触头、磁力耦合机构、限位机构中的各运动件的位置；图9、图10中限流触头组的附动触头处在释放稳态位置。
在附图中，符号LI代表在初始稳态位置时限流触头组的附触头对之间的初始开距，L2代表接触器主体2在稳定的分断状态时主触头对之间的开距，Lll代表在释放稳态位置时附触头对之间的释放开距，L21代表图6所示的接触器主体2主触头对之间的开距，L22代表在释放未达稳态分断位置时主触头对之间的开距，Dl代表接触器主体2处于稳定的分断状态时挡块124与凸台114之间的距离，D2代表接触器主体2处于稳定接通状态时挡块124与凸台114之间的距离，C代表主触头支持的超程，Cl代表主触头支持的剩余超程，S代表磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的吸合临界距离，此时二者之间的吸引力等于反力弹簧17的弹力，SI代表图7所示的磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离，S2代表接触器主体2处于稳定接通状态、磁力耦合机构16释放时永久磁铁161与吸铁162之间的距离，S3代表磁力稱合机构16释放时的永久磁铁161与吸铁162之间的距离，h代表附触头支持12与盖板111之间的距离，即表示附动触头13从释放稳态位置到初始稳态位置之间的距离。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的实施例。本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器不限于以下实施例的描述。图I是本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的工作原理示意图，图2是立体外观示意图。参见图I和2，本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器包括限流触头组I、接触器主体2和用于将限流触头组I与接触器主体2并联连接的电阻线组3，限流触头组I与接触器主体2采用上下式结构，限流触头组I、接触器主体2、电阻线组3与投切的电容组4可采用公知的连接方式实现。图3和图4示出的限流触头组I包括安装在基座11上的附触头支持12和安装在附触头支持12上的附动触头13、附触头下部15、固定在基座11上的附静触头14、设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16 (参见图5)、设置在附触头支持12与基座11之间的反力弹簧17以及设置在附触头支持12与基座11之间的限位机构18(参见图5)，其中附动触头13与附静触头14是相互可接触闭合或分离配合的附触头对。磁力耦合机构16包括设置在附触头支持12上的永久磁铁161、设置在附触头下部15上的吸铁162。当永久磁铁161与吸铁162之间的距离小于或等于吸合临界距离S时，永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力大于反力弹簧17的弹力，以使永久磁铁161与吸铁162能相互联动或能吸合，即永久磁铁161与吸铁16之间的距离等于
O。而在永久磁铁161与吸铁162之间的距离大于吸合临界距离S时，永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力小于反力弹簧17的弹力，永久磁铁161与吸铁16之间释放，即磁力耦合机构16释放，此时永久磁铁161与吸铁162之间不能相互联动，更不能吸合。限位机构18包括触头支持12上的挡块124和基座11上的凸台114。在附动触头13与附静触头14分断时，挡块124和凸台114分离，即在附动触头13与附静触头14分断任何时刻，挡块124和凸台114总是分离，而在附动触头13与附静触头14闭合后，挡块124和凸台114接触。反力弹簧17的一端与附触头支持12连接，反力弹簧17的另一端与基座11连接，通过这样的连接，使附触头支持12获得一个弹力，该弹力驱使附触头支持12带动附动触头13与附静触头14分断，并且该弹力的方向与磁力耦合机构16作用于附触头支持12上的吸引力的方向相反。本发明的附动触头13到达并稳定在初始稳态位置是在双稳态限流触头的电容接触器的分断操作过程中实现的，而附动触头13到达并稳定在释放稳态位置是在双稳态限流触头的电容接触器的接通操作过程中实现的，在接触器主体2从分断状态转换为接通状态的控制过程中，附动触头13先从与附静触头14分断的初始稳态位置转换到闭合的过渡位置，然后主动触头23与主静触头25由分断转换为闭合，磁力耦合机构16由吸合转换为释放，最后附动触头13从闭合过渡位置转换到释放稳态位置。在接触器主体2从接通状态转换为分断状态的控制过程中，主动触头23先与主静触头25由闭合转换为分断，然后磁力耦合机构16由释放转换为吸合，最后附动触头13从释放稳态位置转换到初始稳态位置。由于附动触头13具有初始稳态位置和释放稳态位置两个稳态位置，所以本发明的电容接触器具有双稳态的限流触头。正是由于附动触头13具 有两个稳态位置，所以本发明的电容接触器不仅不会出现在接通过程中的二次分断故障、不会出现在分断过程中的二次接通的故障，而且还解决了如前所述的现有技术存在的各联动件的行程、位置关系及变化(运动)特性之间的匹配矛盾和各行程、位置的变量的设计特性与实际特性之间存在较大的随机漂移这两大问题。参见图3和4，接触器主体2包括安装在壳座21上的主触头支持22、按超程方式安装在主触头支持22上的主动触头23和固定安装在壳座21上的主静触头25，主动触头23与主静触头25之间可接触闭合/分断配合。这里超程方式是指在主动触头23与主静触头25刚闭合的状态下，主触头支持22还能沿所述闭合运动方向继续移动一段距离，而该继续移动的最大距离就是超程C。通常情况下，为了获得更好的主动触头23与主静触头25闭合后的接触性能，接触器主体2的主动触头23与主触头支持22都按超程方式连接安装。而且在本发明的接触器中，该公知的超程连接安装还可被用于限流触头组I的接通与分断操作。限流触头组I的基座11按上下组合方式固定安装在接触器主体2的壳座21上，流限触头组I的附触头下部15与接触器主体2的主触头支持22连接，并且附触头下部15随主触头支持22 —起移动，这种实现相互联动的连接结构可采用公知的如附图3、4所示的挂接结构。上述限流触头的附动触头13与附静触头14闭合后，挡块124和基座11上的凸台114接触包括两种情况一种是挡块124和凸台114的接触是与附动触头13和附静触头14的闭合同时完成，另一种是挡块124和凸台114的接触是在附动触头13与附静触头14闭合后的某时刻。在通常情况下，挡块124和凸台114的接触都滞后于附动触头13与附静触头14的闭合，其目的在于在附动触头13与附静触头14闭合后可获得更好的接触性能，而实现该目的所采用的是公知的附动触头13与附触头支持12之间的超程安装结构。当然，如果不采用所述超程安装结构，则须采用挡块124和凸台114的接触是与附动触头13和附静触头14闭合同时实现的结构。附触头支持12、附触头下部15、附静触头14分别与基座11的安装采用公知的安装结构。附图所示的磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162分别设置在附触头支持12、附触头下部15上，可替代的方案是磁力耦合机构16包括设置在附触头支持12上的吸铁、设置在附触头下部15上的永久磁铁，在永久磁铁与吸铁之间的距离小于或等于吸合临界距离S时，永久磁铁与吸铁之间的吸引力大于反力弹簧17的弹力。图5至图12分别是本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器的结构原理示意简图，其中图5至图8分别示出了接触器主体2从稳定的分断状态到稳定的接通状态的操作过程中的各状态下的附动触头13、主动触头23、磁力耦合机构16、限位机构18中的各运动件的位置；图9至图12分别示出了接触器主体2从稳定的接通状态到稳定的分断状态的操作过程中的各状态下的附动触头13、主动触头23、磁力耦合机构16、限位机构18中的各运动件的位置。其中图4和图9所示的是电容接触器处于接通工作状态。
参见图4和图9，对应电容接触器处于接通工作状态，附动触头13具有一个释放稳态位置，该释放稳态位置是由安装附动触头13的附触头支持12、设置在附触头支持12与基座11之间的反力弹簧17和基座11上的盖板111共同限定的。具体地说，在接触器主体2处在稳定的接通状态时，设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16释放，磁力耦合机构16的释放使附触头支持12在反力弹簧17的弹力作用下与基座11上的盖板111接触并被限定，附触头支持12的限定使附触头支持12上的附动触头13稳定在释放稳态位置。由图9可见，在附动触头13处于释放稳态位置时，接触器主体2的主动触头23与主静触头25处于稳定的闭合状态，同时附触头支持12与基座11上的盖板111接触，即附触头支持12与盖板111之间的距离h = O。即如图9所示，在接触器主体2处于稳定的接通状态时，附动触头13与附静触头14分断且附动触头13与附静触头14之间的距离Lll (即附触头对在释放稳态位置时附动触头13与附静触头14之间的开距，简称释放开距)最大，磁力耦合机构16释放且永久磁铁161与吸铁162之间的距离S2最大，限位机构18的挡块124与凸台114之间的距离D2最大。图3和图5所示的电容接触器处于分断状态，附动触头13具有一个初始稳态位置，该初始稳态位置是由安装附动触头13的附触头支持12、与主触头支持22连接的附触头下部15和设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16共同限定的。具体地说，接触器主体2处在稳定的分断状态时，设置在附触头支持12与附触头下部15之间的磁力耦合机构16吸合，磁力耦合机构16的吸合使附触头支持12被附触头下部15限定，附触头下部15与主触头支持22连接并被限定，从而使附触头支持12上的附动触头13稳定在初始稳态位置。由图5可见，在附动触头13处于初始稳态位置时，接触器主体2处于稳定的分断状态，主动触头23与主静触头25分断，主动触头23与主静触头25之间的开距L2最大，附触头支持12与基座11上的盖板111分离，附触头支持12与盖板111之间具有距离h，虽然附动触头13与附静触头14分断，但它们之间的初始开距LI (即在初始稳态位置时附动触头13与附静触头14之间的距离，也称附动触头13的初始开距，简称初始开距LI)小于图9所示的释放开距L11，磁力耦合机构16吸合，永久磁铁161与吸铁16接触，即它们之间的距离为0，限位机构18在接触器主体2处于稳定的分断状态时，其挡块124与凸台114之间的距离Dl大于附动触头13的初始开距LI (即在初始稳态位置时附动触头13与附静触头14之间的距离)，以确保附动触头13与附静触头14能正常闭合。如图5和图9所示，附动触头13在释放稳态位置时与附静触头14之间的释放开距Lll应大于附动触头13在初始稳态位置时与附静触头14之间的初始开距LI。如图5所示，在附动触头13处在初始稳态位置时，主动触头23与主静触头25分断，磁力耦合机构16吸合。如图9所示，在附动触头13处在释放稳态位置时，主动触头23与主静触头25闭合，磁力耦合机构16释放。在上述的接触器主体2从分断状态转换为接通状态的操作过程中，附动触头13、主动触头23、磁力耦合机构16、限位机构18中的各运动件的状态和位置如图5至图9所示。在接触器主体2从图5所示的分断状态转换为图9所示的接通状态的控制过程中，附动触头13先从图5所示的初始稳态位置转换到图6所示的与附静触头14闭合的过渡位置，然后主动触头23与主静触头25由分断转换为闭合，磁力耦合机构16由吸合转换为释放，最后附动触头13从闭合过渡位置转换到释放稳态位置。下面结合图5至图9进一步说明本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器由分断状态转换为接通状态的操作过程。首先参见图5，接触器主体2处在稳定的分断状态，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间的距离为开距L2，附动触头13处在初始稳态位置，附动触头13与附静触头14之间的距离为初始开距LI，附触头支持12与盖板111之间的距离为h，磁力耦合机构 16吸合，限位机构18的挡块124与凸台114之间的距离为D1，主触头支持22留有超程C。从图5所示的状态向下拉主触头支持22，主触头支持22带动附触头下部15向下移动，由于磁力耦合机构16吸合，所以附触头下部15带动附动触头13向下移动，直到图6所示的位置。接着参见图6，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间的距离L21小于图5所示的开距L2(即在接触器主体2处于稳定的分断状态下的主动触头23与主静触头25之间的距离，也称主动触头23的开距L2，简称开距L2)，附动触头13与附静触头14闭合并处于过度稳态位置，附触头支持12与盖板111之间的距离为Ll+h，磁力耦合机构16吸合，限位机构18的挡块124与凸台114之间接触，以限制附触头支持12不能再向下移动，主触头支持22的超程仍保持为C。从图6所示的状态继续向下拉主触头支持22，由于挡块124与凸台114之间接触，所以附动触头13不动并保持在过度稳态位置，磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162开始分离，直到图7所示的位置。参见图7，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间接触闭合，附动触头13与附静触头14仍保持闭合并处于过度稳态位置，附触头支持12与盖板111之间的距离仍保持Ll+h，由于磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离SI小于其吸合临界距离S，所以永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力大于反力弹簧17的弹力，吸引力仍能使附动触头13保持与附静触头14闭合，限位机构18的挡块124与凸台114之间仍保持接触，以限制附触头支持12不能向下移动，主触头支持22超程仍保持为C。然后从图7所示的状态继续向下拉主触头支持22，由于挡块124与凸台114之间接触，所以附动触头13仍不动并保持在过度稳态位置，磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162分离的距离加大，主触头支持22的超程减小，直到图8所示的瞬间位置。再参见图8，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间仍保持接触闭合，附动触头13与附静触头14仍保持闭合并处于过度稳态位置，附触头支持12与盖板111之间的距离仍保持Ll+h，磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离变为吸合临界距离S，限位机构18的挡块124与凸台114之间仍保持接触，以限制附触头支持12不能向下移动，主触头支持22仍留有剩余超程Cl，剩余超程Cl小于前述超程C。由于磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离为吸合临界距离S，所以在此瞬间的永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力等于反力弹簧17的弹力，该瞬间也是附动触头13由过度稳态位置转换到释放稳态位置前的瞬间。最后从图8所示的瞬间状态继续向下拉主触头支持22，磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离继续加大，主触头支持22的超程继续减小，由于永久磁铁161与吸铁162之间的距离大于吸合临界距离S，所以在此瞬间的永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力小于反力弹簧17的弹力，从而附动触头13在反力弹簧17的弹力作用下往回移动并与附静触头14分离，直到图9所示的位置。在图9中，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间仍保持接触闭合并处于稳定的接通状态，附动触头13与附静触头14分断并处于释放稳态位置，附动触头13与附静触头14之间的距离Lll (即释放开距)大于初始开距LI，附触头支持12与盖板111接触，即h = O，磁力耦合机构16释放，永久磁铁161与吸铁162之间的距离S3远大于图7所示的吸合临界距离S，限位机构18的挡块124与凸台114分离，挡块124与凸台114之间的距离满足D2 > D1，主触头支持22的超程已用尽，即C = O，主触头支持22不能再向下移动。由于主触头支持22受接触器主体2的操作机构(图中未示出)的控制而稳定在图9所示的位置，所以主动触头23与主静触头25被稳定在图9所示的接通状态，并且由于附触头支持12在反力弹簧17的弹力作用下与盖板111稳定接触，即反力弹簧17将附触头支持12压靠在盖板111上，且磁力耦合机构16处于释放状态，所以附动触头13被稳定地限定在释放稳态位置。参见图5、9至图12说明本发明的具有双稳态限流触头的电容接触器由接通状态转换为分断状态的操作过程，在接触器主体2从图9所示的接通状态转换为图12和图5所示的分断状态的控制过程中，附动触头13从图9所示的释放稳态位置转换到图5所示的初始稳态位置。在上述的接触器主体2从接通状态转换为分断状态的控制过程中，附动触头13、主动触头23、磁力耦合机构16、限位机构18中的各运动件的状态和位置如图9至图12及图5所示。下面结合图9至图12及图5，进一步说明本发明的具有双稳态限流触头的电 容接触器由接通状态转换为分断状态的操作过程。参见图9，从图9所示的状态向上推主触头支持22，由于主触头支持22先恢复超程，所以主动触头23与主静触头25之间仍保持接触闭合，吸铁162随主触头支持22向上移动并向永久磁铁161靠近，直到图10所示的位置。参见图10，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间仍保持接触闭合，附动触头13与附静触头14分断并处于释放稳态位置，附动触头13与附静触头14之间的距离Lll大于初始开距LI，附触头支持12与盖板111接触，即h = 0，磁力耦合机构16释放，永久磁铁161与吸铁162之间的距离满足S2 >S，限位机构18的挡块124与凸台114仍保持分离，挡块124与凸台114之间的距离满足D2> D1，主触头支持22的超程已恢复到C ;从图10所示的状态继续向上推主触头支持22，由于主触头支持22的超程已恢复到C，所以主动触头23与主静触头25开始分离，直到图11所示的瞬间位置。参见图11，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间分离但未到达稳定的分断位置，主动触头23与主静触头25之间的距离满足L22 < L2，主触头支持22的超程仍保持为C，附动触头13与附静触头14分断并处于不稳定的状态，附动触头13与附静触头14之间的距离Lll大于初始开距LI，附触头支持12与盖板111不稳定的接触，即h=0，磁力耦合机构16的永久磁铁161与吸铁162之间的距离为吸合临界距离S并开始转换状态，限位机构18的挡块124与凸台114之间的距离满足D2 > Dl0在图11所示的瞬间位置，由于永久磁铁161与吸铁162之间的距离为吸合临界距离S，即永久磁铁161与吸铁162之间的吸引力能克服反力弹簧17的弹力并驱使附动触头13向闭合方向移动到图12所示的位置。参见图12，接触器主体2的主动触头23与主静触头25之间的距离仍保持L22< L2，触头支持22的超程仍保持为C，附动触头13与附静触头14仍保持分断，但附动触头13离开释放稳态位置，附触头支持12与盖板111分离，磁力耦合机构16转换为吸合，限位机构18的挡块124与凸台114之间仍处于分离。在图12所示的位置，继续向上推主触头支持22，由于永久磁铁161与吸铁162之间吸合，所以主触头支持22的向上移动推动附触头下部15向上移动，附触头下部15的向上移动推动吸铁162向上移动，吸铁162的向上移动推动永久磁铁161向上移动，永久磁铁161的向上移动推动附触头支持12和附动触头13向上移动，直到图5所示的状态位置；在图5所示的状态位置，接触器主体2处在稳定的分断状态，附动触头13处在初始稳态位置。
主触头支持22的上下移动是由接触器主体2的已有操作机构(图中未示出)驱动的，主触头支持22分别稳定在图5所示的分断状态和图9所示的接通状态的定位也是由接触器主体2的操作机构控制的。在永久磁铁161与吸铁162之间的距离小于吸合临界距离S时，附触头支持12的上下移动是由常规的附触头下部15驱动和控制的，而附触头下部15又受主触头支持22的驱动和控制。而在永久磁铁161与吸铁162之间的距离大于吸合临界距离S时，附触头支持12在反力弹簧17的驱动下只能向上移动。从上述的操作过程可见，由于附动触头13具有两个稳态位置，所以本发明的具有双稳态的限流触头的电容接触器不仅不会出现在接通过程中的二次分断、在分断过程中的二次接通的故障，而且还解决了现有技术存在的各联动件匹配矛盾和随机漂移两大问题，本发明对于各联动件的行程、位置关系及变化(运动)特性之间的合理匹配，得益于采用了如下优化的技术方案。首先是附动触头13的开距。由于附动触头13具有两个稳态位置，所以附动触头13具有两个开距，其中一个开距为附动触头13处于初始稳态位置时的初始开距LI (参见图5)，而另一个开距为附动触头13处于释放稳态位置时的释放开距Lll (参见图9)。从图5和图9可见，附动触头13与附静触头14之间的释放开距Lll大于附动触头13与附静触头14之间的初始开距LI，即满足Lll > LI，而LlULl与附动触头13从释放稳态位置到初始稳态位置之间的距离h三者之间的关系为Lll = Ll+h。其次是附动触头13从释放稳态位置到初始稳态位置之间的距离h、附动触头13与附静触头14之间的初始开距LI、主动触头23与主静触头25之间的开距L2、磁力耦合机构16的吸合临界距离S四者之间的关系。参见图5，为了满足接通操作过程中附动触头13与附静触头14的闭合先于主动触头23与主静触头25的闭合的工作原理要求，LI和L2必须满足LI < L2的条件。参见图11和图12，为了满足分断操作过程中附动触头13从图11所示的释放稳态位置移动到图12所示的位置时附动触头13与附静触头14仍处于分断状态，以确保分断操作过程中不发生二次接通的故障，因而需满足S < Ll+h即S < Lll的条件。为了进一步减小限流触头组I的体积，取h < LI，从而得到h、LI、L2、S四者之间的优化后的关系为L1 < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者 h < S < LI < L2。第三是附动触头13与附静触头14之间的初始开距LI、主动触头23与主静触头14之间的开距L2、挡块124与凸台114之间的距离Dl三者之间的关系。参见图5至图6，为了满足接通操作过程中附动触头13能可靠与附静触头14接触闭合，因而需满足LI < Dl的条件，为了保证附动触头在主动触头闭合后断开，应满足Dl < L2+C的条件，由此得Dl的取值范围为LI < Dl < L2+C。根据上述从三个方面考虑给出的各参数关系式，就可很容易地确定Ll、L2、S、h、C、Dl等优化的参数，根据确定的优化参数就可很容易地确定限流触头组I和接触器主体2的结构。由于引入了 h参数，并且各参数之间又优化为了大于或小于的关系，所以不仅不会构成封闭的尺寸链，而且还有效克服了现有技术存在的因其中某个参数的制造误差或特性变化而导致的其他参数的随机漂移，从而可大大降低制造难度和成本，同时大大提高了产品的可靠性和稳定性。
权利要求
1.一种具有双稳态限流触头的电容接触器，包括具有按超程方式安装在主触头支持(22)上的主动触头(23)和固定安装在壳座(21)上的主静触头(25)的接触器主体(2)、限流触头组(I)以及用于将限流触头组(I)与接触器主体(2)并联连接的电阻线组(3)，所述的限流触头组(I)包括安装在基座(11)上的附触头支持(12)和附触头下部(15)、固定在基座(11)上的附静触头(14)及与其闭合/分断配合的安装在附触头支持(12)上的附动触头(13)、设置在附触头支持(12)与附触头下部(15)之间的磁力耦合机构(16)、设置在附触头支持(12)与基座(11)之间的反力弹簧(17)和限位机构(18)，所述的限流触头组(I)的基座(11)按上下组合方式固定安装在接触器主体(2)的壳座(21)上，其附触头下部(15)与接触器主体(2)的主触头支持(22)连接并相互联动， 其特征在于 所述的限流触头组(I)的附动触头(13)具有一个初始稳态位置和一个释放稳态位置，该释放稳态位置是由附触头支持(12)、反力弹簧(17)和基座(11)上的盖板(111)所限定，并且所述的附动触头(13)处在初始稳态位置时，接触器主体(2)的主动触头(23)与主静触头(25)分断，限流触头组(I)的磁力耦合机构(16)吸合；所述的附动触头(13)处在释放稳态位置时，接触器主体(2)的主动触头(23)与主静触头(25)闭合，限流触头组(I)的磁力耦合机构(16)释放； 在所述初始稳态位置，所述的限流触头组(I)的附动触头(13)与附静触头(14)之间具有初始开距LI，而在所述释放稳态位置，限流触头组(I)的附动触头(13)与附静触头(14)之间具有释放开距L11，并且在接触器的每次操作中，所述的限流触头组(I)的附触头对(13、14)之间的开距都在这两个不同的开距值之间自动切换。
2.根据权利要求I所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于，所述的附动触头(13)在释放稳态位置时与附静触头(14)之间的释放开距Lll大于附动触头(13)在初始稳态位置时与附静触头(14)之间的初始开距LI，并且该初始开距LI小于接触器主体(2)在稳定的分断状态时的主动触头(23)与主静触头(25)之间的开距L2。
3.根据权利要求2所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于， 所述的限流触头组(I)的磁力耦合机构(16)包括永久磁铁(161)和吸铁(162)，当永久磁铁(161)与吸铁(162)之间的吸引力等于反力弹簧(17)的弹力时，二者之间的吸合临界距离为S ； 所述的附动触头(13)从释放稳态位置到初始稳态位置之间具有距离h，并且在所述的初始稳态位置，所述附触头支持(12)与其盖板(111)之间的距离为h，在所述的释放稳态位置，所述附触头支持(12)与盖板(111)之间的距离h为零； 所述的距离h、初始开距LI、开距L2和吸合临界距离S应满足以下条件 LI < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者h < S < LI < L2。
4.根据权利要求I或2所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于 所述的限位机构(18)包括触头支持(12)上的挡块(124)和基座(11)上的凸台(114)，在附动触头(13)与附静触头(14)分断时，挡块(124)和凸台(114)分离；在附动触头(13)与附静触头(14)闭合后，挡块(124)和凸台(114)接触；且在附动触头(13)处在初始稳态位置时，所述挡块(124)与凸台(114)之间的距离为Dl与附动触头(13)的初始开距LI、主动触头(23)的开距L2、触头支持22的超程C应满足以下条件L1 < Dl < L2+C。
5.根据权利要求I所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于所述的接触器主体(2)处在稳定的分断状态时，设置在附触头支持(12)与附触头下部(15)之间的磁力耦合机构(16)吸合，附触头支持(12)被附触头下部(15)限定，附触头下部(15)与主触头支持(22)连接并被限定，使附触头支持(12)上的附动触头(13)稳定在初始稳态位置。
6.根据权利要求I所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于所述的接触器主体(2)处在稳定的接通状态时，设置在附触头支持(12)与附触头下部(15)之间的磁力耦合机构(16)释放，附触头支持(12)在反力弹簧(17)的弹力作用下与基座(11)上的盖板(111)接触并被限定，使附触头支持(12)上的附动触头(13)稳定在释放稳态位置。
7.根据权利要求I所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于所述的反力弹簧(17)的一端与附触头支持(12)连接，反力弹簧(17)的另一端与基座(11)连接。
8.根据权利要求3中所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于所述的磁力耦合机构(16)的永久磁铁(161)设置在附触头支持(12)上，吸铁(162)设置在附触头下部(15)上。
9.根据权利要求3中所述的具有双稳态限流触头的电容接触器，其特征在于所述的磁力耦合机构(16)的吸铁设置在附触头支持(12)上，永久磁铁设置在附触头下部(15)上。
全文摘要
具有双稳态限流触头的电容接触器，包括将限流触头组与接触器主体并联连接的电阻线组，限流触头组的基座按上下式安装在接触器主体上，限流触头组的附动触头具有初始和释放两个稳态位置，该释放稳态位置是由附触头支持、反力弹簧和基座上的盖板所限定，并且附动触头处在初始稳态位置时，接触器主体的主触头分断，限流触头组的磁力耦合机构吸合。附动触头处在释放稳态位置时，接触器主体的主触头闭合，磁力耦合机构释放。在初始稳态位置，限流触头组的附动触头与附静触头之间具有初始开距L1，而在释放稳态位置，附动触头与附静触头之间具有释放开距L11，并且在接触器的每次操作中，附触头对之间的开距都在这两个不同的开距值之间自动切换，可应用于任意规格的接触器。
文档编号H01H50/54GK102623252SQ201210113720
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年1月31日
发明者李伟, 王海渊, 田军 申请人:上海诺雅克电气有限公司