专利名称：用于电磁接触器的无焊接触系统的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域总的来说，本发明涉及一种电开关装置，更具体地说，涉及一种方法和设备，该方法和设备用于防止在电磁接触器中发生可变故障电流状况之后发生触点焊接现象。
已经存在有若干种公知的方法，用于防止在诸如电磁接触器这样的电开关装置中发生触点焊接现象。一种方法是对用于触点的合成材料进行选择，以防止在发生较低故障电流的状况下发生焊接现象。通常，由于电磁约束力大于在正常情况下保持触点处于闭合状态的偏压弹簧力，因此触点可以被弹开。在触点分离的瞬间，会在触点上形成一个电弧。该电弧的能量可以熔融触点的表面，并且在电流变为零之前偏压力超过正在消失的约束力而使得触点重新闭合时，触点会被焊接在一起。由于化学组分及物理结构的作用，合成的触点材料可以防止触点发生焊接现象，并且在某些情况下，可以抵抗发生较低故障电流时所发生的轻微焊接现象。这些轻微焊接现象易于被该接触器转换到断开状态时的断开作用力破坏。
另外一种可用于发生中度故障电流状况下的方法，是在触点载体中埋入磁性组件，其中这些磁性组件能够与触点载体协同工作，来在发生故障之后保持触点在一定时间内保持分离状态。由于较低的耐热性和较高的熔融点，在熔融之后，由于在对流、辐射及传导作用下得以快速冷却，触点材料会快速地固化。从而，通过在电弧电流流过触点之后防止触点短时间内发生闭合，可以为触点提供足够长的时间来进行硬化，从而不会被焊接在一起。这种现有技术中的装置披露了利用磁性组件来影响施加在触点上的偏压力，从而达到延迟触点的闭合时间的目的，使得触点的表面得以冷却。
另外一种有助于防止发生触点焊接现象的方法是在发生较高故障电流的情况下迫使接触器断开。短路故障电流会在接触器的触点表面上产生极高的电弧压力。这种电弧压力可以被用于克服由衔铁与电磁线圈所产生的电磁力，从而断开触点。
各个前述用于防止发生触点焊接现象的方法均具有一定的缺点和局限性。例如，利用一种能够抵抗发生焊接现象的触点材料也许在发生较低故障电流的状况下是适宜的，但是却不甚适宜于发生中度或较高故障电流的情况下。在发生中度故障电流的情况下，磁性组件可以用于在电流变为零之后于触点重新闭合之前提供额外的时间，但是，常常会减小接触器的有用空间，因此需要更小的磁性组件来完成磁性卡锁功能，从而导致在发生故障电流时的饱和作用力远低于电流峰值。所述饱和作用会导致由磁性组件所产生的电磁作用力线性增大，而不是按指数规律增大，这就限制了利用磁性卡锁来防止发生触点焊接现象的效果。同样，在发生较高故障电流的情况下所发生弹开现象，与在偏压弹簧受到进一步压缩时所产生的增大作用力一起，会在触点得以充分冷却之前闭合这些触点，从而导致触点被焊接在一起。
因此，所希望的是具有这样一种电磁接触器，该电磁接触器能够承受适用于各种物理尺寸的接触器的各种故障电流。这种接触器可以在发生较低故障电流的情况下、在发生中度故障电流的情况下以及在发生较高故障电流的情况下防止触点发生焊接现象。
对本发明的概述本发明提供了一种系统和方法，用于防止在电磁接触器中的可动触点与静态触点之间发生焊接现象，从而克服前述缺点，并且提供一种装置，该装置能够在较宽的故障电流值范围内正常工作。该接触器在发生较低故障电流的情况下通过装配利用抗焊接材料制成的触点来防止触点发生焊接现象，在发生中度故障电流的情况下通过利用磁性组件来防止触点发生焊接现象，其中所述磁性组件用于暂时将触点卡锁在一个断开位置处，直至故障电流消失并且触点固化为止，并且在发生较高故障电流的情况下通过防止触点本身重新闭合，直至该接触器得以重置为止，来防止触点发生焊接现象。
本发明包括有一种接触器，该接触器具有静态触点和可动触点，这些触点被相互偏压在一起并且可以在一个断开位置与一个闭合位置之间进行转换。通过激励电磁线圈，使得触点发生配合来形成一条流过该接触器的电流通路。利用一个电磁线圈，以使一旦触点配合即利用一个较小的吸持作用力。本发明在接触器被初始配合之后利用脉冲调制技术来保持该接触器位于一闭合位置处。通过利用特殊的触点材料和利用磁性组件来分别对较低的故障电流和中度的故障电流进行均衡，在发生较低故障电流和发生中度故障电流的状况下，触点可以脱离配合并且随后在弹簧偏压的作用下被重置到触点闭合位置。较高的故障电流会产生一个弹开作用，其中衔铁从电磁线圈中脱离出来，并且静态触点与可动触点永久性地脱离配合，直至向电磁线圈供送一个等于或者高于激活阈值电平的第二激励脉冲。
根据本发明的一个方面，公开了一种接触器，其包括一个接触器壳体，在该接触器壳体内部安装有静态触点，和一个触点连接桥，在该连接桥上安装有一个可动触点。一个可移动触点载体被可滑动地安装在接触器壳体的内部，并且在触点连接桥与可移动触点载体之间具有一个偏压机构，用于朝向静态触点对触点连接桥和可动触点进行偏压。一块衔铁被固定在可移动触点载体上，并且当利用一个第一电源对一个安装在接触器壳体内的电磁线圈进行激励时，该衔铁被吸入到所述电磁线圈内，从而将可动触点闭合到静态触点上。一个电压低于第一电源的第二电源，用于保持衔铁位于电磁线圈内，直至被释放开或者产生较高的故障电流为止。较高的故障电流会在一个电弧压力约束机构内的触点上产生一个较高的电弧压力，来使得衔铁与电磁线圈脱离配合，并且可动触点从静态触点上断开，直至利用第一电源重新向电磁线圈供送电能为止，其中所述电弧压力约束机构位于静态触点与可动触点的周围。
在本发明的另外一个方面，包括有一种适合于可变故障电流的接触器，该接触器包括一个其中带有一静态触点的接触器壳体，和一个在该接触器壳体内可移动的触点载体。一个被安装在可移动触点载体内并且能够与静态触点协同工作的可动触点，可以在一个断开位置与一个闭合位置之间进行转换，并且在处于闭合位置时，允许电流流过静态触点和可动触点。一块衔铁被固附在可移动的触点载体上，并且一个可动触点偏压机构被置于可移动触点载体的上封闭件与可动触点之间，来朝向静态触点对可动触点进行偏压。一个衔铁偏压机构被置于衔铁与接触器壳体的底部之间，来朝向静态触点对衔铁进行偏压。一个电磁线圈被安装在接触器壳体内。电磁线圈具有一个激活能量阈值，一旦达到该阈值将会把衔铁吸入该电磁线圈内，从而将可动触点与静态触点配合起来，和一个较小的吸持力阈值，用于此后保持触点处于配合状态。在发生较高故障电流的情况下，提高一个装置，其中较小的能量阈值将被克服，使得衔铁与电磁线圈脱离配合从而将触点断开，直至重新产生激活能量阈值。接触器将因此而保持断开状态，直至利用一个激励脉冲进行重置为止。
根据本发明的再一个方面，公开了一种用于防止发生触点焊接现象的方法。该方法包括提供一对由抗焊接材料制成的触点，其中这对触点中的一个可以相对于另外一个在一个闭合位置与一个断开位置之间进行移动。利用一个第一电源来对一个电磁线圈进行激励，用以在触点位于闭合位置处时形成一条流过这对触点的电流通路。在发生中度至较高故障电流的状况下，由于在触点表面上产生的较高的约束力，触点将被断开。在发生中度故障电流的情况下，在故障电流消失之后，触点暂时性地保持断开状态，以提供足够的时间来进行冷却，从而防止触点发生焊接现象。通过两个磁性组件之间间距的物理性改变，可以对直至触点闭合为止的延迟时间进行调节。在发生较高故障电流的情况之后，触点被弹开，并且保持在断开状态，直至利用第一电源重新向电磁线圈供送电能，来克服激活能量阈值，并且将触点拉扯到一起。
从下面的详细描述和附图中，本发明的各种其它技术特征、目的及优点将会得以明了。
对附图的简述附示出了一个目前所预期的用于实施本发明的优选实施例。
在这些附图中附
图1是一个根据本发明构造而成的无焊接电磁接触器的透视图。
附图2是附图1中所示接触器的分解透视图，其中该接触器中的盖和电弧屏蔽装置被去除，用于显示出触点载体及内部组件。
附图2A是附图2中所示接触器一部分的分解透视图。
附图3是所述接触器沿附图1中的线3-3的俯视平面图。
附图4是所述接触器沿附图3中的线4-4的纵向剖视图，该接触器在电磁线圈被激励之前位于正常的断开位置处。
附图5是所述接触器沿附图3中的线5-5的横向剖视图，该接触器在电磁线圈被激励之前位于正常的断开位置处。
附图6是一个类似于附图4的视图，示出了在正常的工作状况下在电磁线圈受到激励之后，位于一闭合位置的接触器。
附图7是一个类似于附图5的视图，示出了在正常的工作状况下在电磁线圈受到激励之后，位于一闭合位置的接触器。
附图8是所述接触器沿附图7中的线8-8的局部放大视图，示出了在正常工作状况下磁性组件之间的间距。
附图9是一个类似于附图4的视图，示出了在中度至较高故障电流的作用下发生弹开现象之后，受到卡锁作用位于断开位置处的触点。
附图10是一个类似于附图8的视图，其中磁性组件之间的间距最小，并且触点处于断开状态。
附图11是一个类似于附图4的视图，示出了在较高故障电流的作用下发生弹开现象之后，处于断开并且半卡锁状态的触点。
附图12是一个类似于附图8的视图，示出了在较高故障电流的作用下发生弹开现象之后，处于断开并且半卡锁状态的触点和处于分离状态的磁性组件。
附图13是一个根据本发明的系统的方框图。
对优选实施例的详细描述参照附图1，以透视图形式示出了一个无焊接电磁接触器10。正如在后面将要参照附图13进行的描述那样，该无焊接电磁接触器10包括有一个用于对供送至马达的电流进行控制的电磁接触器。在一个实施例中，接触器壳体12被设计成易于被连接到一个过载继电器(图中未示出)上，来用于一个在工业应用领域，比如马达控制器中使用的启动器中。在该电磁接触器10的壳体壁18中设置有连接槽16，用于将所述过载继电器固定到该接触器上。位于壳体壁18上的孔23有利于将引线电连接到接触器10上。接触器10包括有一个平台24，该平台24与接触器壳体壁18一体成型，并且大体向接触器壳体壁18所在的平面进行横向延伸。平台24上包括有用于支撑柔性线圈端子28的支撑架26，所述柔性线圈端子28从接触器10内部向外延伸出来。当耦合时，过载继电器被放置在平台24上，与柔性线圈端子28之间电接触。虽然所示出的接触器是一个三极接触器，但是本发明并不局限于此。
参照附图2，示出了一个适合于可变故障电流的接触器10的分解透视图，其中壳体盖30和一套电弧压力约束机构或者电弧屏蔽装置32被去除，以便显示出触点载体装置34。螺钉36用于将壳体盖30固定到接触器壳体12上。触点载体装置34被可滑动地安装在接触器壳体12中。正如下面将要描述的那样，由一对内部壳体导向壁38来形成了一个在发生较高故障电流的情况下用于触点载体装置34的止动机构。导向片40有利于在将壳体盖30固附到接触器10的过程中合适地进行定位。
电弧屏蔽装置32封闭着各组触点，以便将所产生的任何电弧和气体均约束在该电弧屏蔽装置之内。电弧屏蔽装置32的存在还用于保护塑料壳体，并且吸引在触点之间所产生的任何电弧。在一个优选的实施例中，电弧压力由一对被固定在接触器壳体12上的电弧屏蔽装置32加以约束，这对电弧屏蔽装置32环绕在各组触点的周围，在一个三极接触器中，总共有六个电弧屏蔽装置。
参照附图2A，显示出了触点载体装置34的分解视图。该触点载体装置34具有一个可移动触点载体44，该可移动触点载体44又具有三个上封闭件46，这些上封闭件46具有成对的向上延伸侧部48。触点载体装置34被构成以被可移动地安装在附图2所示出的触点壳体12之内。可移动触点载体44和所述触点可以在一个触点断开不通电状态与一个触点闭合通电状态之间进行转换。闭合状态允许电流在一组可动触点50之间流动，这组可动触点50能够以公知方式与一组静态触点42协同工作。每一组可动触点50均被安装在一个触点连接桥52上，该触点连接桥52在可移动触点载体44上的窗口54内移动。正如在附图6中清晰示出的那样，可动触点50和触点连接桥52由偏压机构或者弹簧60压靠到一组静态触点42上，所述偏压机构或者弹簧60位于可移动触点载体44上的上封闭件46与用于支撑可动触点50的触点连接桥52之间。
仍旧参照附图2A，一个第一磁性组件62被置于各个触点连接桥52的周围，并且当被组装起来时位于连接桥52与窗口54的下表面之间。与可动触点50和触点连接桥52一起，第一磁性组件62可以沿向上方向朝向上部壳体46滑动。一组第二磁性组件64在可动触点50与上封闭件46之间被固定地安装在向上延伸的侧部48上，当可动触点50位于一触点闭合位置处时，与第一磁性组件62间隔一定的距离。可移动触点载体44中的各个向上延伸侧部48均具有凹槽66和68，用于在其中接收和固定容纳第二磁性组件64。一对螺钉69用于将一块衔铁70固定到可移动触点载体44上。正如将要参照附图4所进行的更为全面的描述那样，一个导向片71被固附到该衔铁70上。
参照附图3，通过将壳体盖去除，沿附图1中的线3-3示出了适合于可变故障电流的无焊接接触器10的俯视平面图。用于壳体盖的螺钉36相对于接触器10中的中部位置76正好相反设置，以利于将壳体盖封闭到接触器壳体12上。各个触点连接桥52平行地对齐，并且在其上的中部处具有触点偏压弹簧60。偏压弹簧60被固定在可移动触点载体上，并且将该可动触点压靠到静态触点上。引线(未示出)经由壳体孔23进入触点壳体12中，并且经由接线头79被固定到导体80上。导体80有利于在触点42和50位于一闭合位置处时电流流过接触器10。
下面参照附图4，示出了所述接触器沿附图3中的线4-4的纵向剖视图。所示出的接触器10在电磁线圈82被激励之前位于正常的断开工作位置处，并且触点42和50处于分离断开状态。电磁线圈82被固定在触点壳体12上，并且被设计成能够接收一个等于或者高于激活阈值的初始第一电源或者启动脉冲，其中所述激活阈值用于将衔铁70吸入到电磁线圈82之内。被固定在衔铁70上的可移动触点载体也被朝向电磁线圈82受到拉力作用。此时，在弹簧60的作用下偏压向静态触点42的可动触点50闭合到该静态触点42上，并且形成一条电流通路。在对电磁线圈82受到激励之后，一个电压低于第一电源的第二电源，比如一个PWM吸持电流，被提供给线圈82。该第二电源等于或者高于电磁线圈的较低吸持力阈值，用于保持衔铁70在线圈82内的位置，直至该电源被去除或者发生较高的故障电流为止，从而克服所述较低吸持力阈值，来将衔铁与线圈脱离配合，直至重新供送一个超过所述激活能量阈值的启动脉冲为止。较高故障电流的产生和所造成的衔铁70脱离配合现象，会在该较高的故障电流流过触点42和50之后导致接触器断开。
电磁线圈82包括有一个磁性装置86，该磁性装置86由线圈绕组82以常规方式所环绕，并且该磁性装置86被置于接触器壳体12的底部88上。磁性装置86通常是实心的钢制元件。最好，电磁线圈82由直流电进行驱动，并且由一个脉冲宽度调制电路进行控制，来如同前面所描述的那样，对启动脉冲之后的电流进行限制。当受到激励时，磁性装置86将吸引被连接在可移动触点载体44上的衔铁70。利用导向片71，可移动触点载体44与衔铁70一同朝向磁性装置86受控移动。
导向片71被压配合或者牢固地固附到被固附在可移动触点载体44上的衔铁70中。该导向片71可以沿着导向表面94在磁性装置86内滑动。单个导向片71被设置在中部，并且随着衔铁70和可移动的触点载体44朝向或者背离磁性装置86进行移动，用来为衔铁70和可移动的触点载体44提供一个平滑并且连贯的移动路径。可移动触点载体44在其上端部96处由位于接触器壳体12上的内壁97和98进行导向。导向片71部分地由一个衔铁偏压机构或者一个弹性衔铁回复弹簧99所包绕，随着可移动触点载体44朝向磁性装置86进行移动，该衔铁偏压机构或者弹性衔铁回复弹簧99受到压缩。衔铁回复弹簧99被置于磁性装置86与衔铁70之间，用于背离磁性装置86对可移动触点载体44和衔铁70进行偏压。正如下面将要参照附图12所进行的更为全面的描述那样，一对接触器连接桥挡块100用于在发生较高故障电路的情况下限制触点连接桥52朝向电弧屏蔽装置32的移动。由导向片71与衔铁回复弹簧99所形成的组合结构，促使可移动触点载体44更为平稳地向下运动，并且有助于防止在触点闭合的过程中发生倾斜或者卡锁现象。当可移动触点载体44与衔铁70一起被朝向处于受到激励的磁性装置86受到吸引时，衔铁70将施加一个抵抗弹性衔铁回复弹簧99的压缩力。与导向片71一起，可移动触点载体44及衔铁70将沿着导向表面94进行移动，以便为可移动触点载体44提供一个大体连贯的移动路径。
参照附图5，示出了一个在电磁线圈82受到激励之前处于正常断开工作状态的接触器10的横向剖视图。首先，衔铁70在弹性衔铁回复弹簧99的作用下背离磁性装置86被偏压向壳体挡块102，从而使得衔铁与线圈分离开来。由于衔铁偏压机构99的作用，触点载体装置34也移离磁性装置86，从而使得可动触点50与静态触点42之间分离开来，防止电路流过触点42和50。对于各组触点42和50来说，位于各个触点连接桥52与第二磁性组件64之间的偏压弹簧60延伸到最大的量，从而使得在第一磁性组件62与第二磁性组件64之间具有最大的间隙61。
附图6是接触器10的一个纵向剖视图，类似于附图4，但是所示出的触点42和50位于一闭合位置处。接触器10在电磁线圈82受到激励之后处于正常的闭合工作状态。在一个第一电源或者启动脉冲的作用下，衔铁70被拉入到电磁线圈82内，并且随后在一个第二电源或者PWM吸持电流的作用下，被保持在线圈内。可移动触点载体44朝向电磁线圈82发生偏移，导致在可移动触点载体44的上端部96与壳体盖30之间形成一个间隙，总体上被标记为103。弹簧60受到压缩，从而缩小磁性组件62和64之间的间隙61。接触器壳体12中具有多组安装在导体80上的静态触点42。在闭合位置处，可动触点50被定位成能够使得电流流过静态触点42、导体80和触点连接桥52。当位于断开位置处时，电流通路被断开。
触点42和50最好由一种氧化银材料制成，以防止触点发生焊接现象。在发生较小故障电流的状况下，氧化银触点能够抵抗电流峰值为2500至3000安培的电弧现象。在一个优选的实施例中，触点42和50由氧化银锡材料制成，用以避免在发生较低故障电流的状况下触点发生焊接现象。在一个可选择的实施例中，氧化银锡材料是通过利用内氧化处理工艺或者共挤工艺对银合金材料进行加工而制成的。优选的氧化银锡材料是由位于法国Courville-Sur-Eure省的MetalorContacts France SA公司所生产的EMB12型氧化银锡材料，并且其中具有10％的氧化锡(SnO2)，2％的三氧化二铋(Bi2O3)，以及剩余的纯银和微量杂质。在另外一个实施例中，触点42和50可以选择性电由一种氧化银镉材料制成。附图7是在电磁线圈82受到激励之后在正常工作状态下处于正常关闭位置的接触器10的侧视图，并且衔铁70被拉扯入线圈内，并且与壳体挡块102具有最大的间距。在可移动触点偏压机构60的作用下，可动触点50被朝向静态触点42进行偏压，以保持触点42和50保持闭合状态，并且允许电流流动。静态触点42被置于导体80上，来使得在触点42与50闭合的过程中与可动触点50对齐。导向片71朝向底部88的下降，会导致可移动触点载体44沿与导向片71相同的方向移动，并且压缩可移动触点偏压机构60。
附图8是附图7中一部分的放大视图，示出了一个带有位于正常闭合工作位置的磁性组件62和64的可移动触点载体44。在发生较低故障电流的状况下，即使触点某些时候会被弹开，但是利用触点材料仍然能够阻止发生触点焊接现象。这种材料阻止了在发生较低故障电流的情况下所发生的焊接现象。弹簧60背离第二磁性组件64对第一磁性组件62进行偏压，用以在它们之间产生一个间隙61，在电磁线圈82受到初始激励之前，该间隙61处于最大值。在电磁线圈82受到初始激励之后，由于弹簧60的压缩作用会缩小间隙61，从而使得磁性组件62和64移动至一起。
下面将参照附图9，示出了接触器10的一个纵向剖视图，类似于附图4和6，该接触器10处于在发生中度故障电流的情况下电磁线圈82受到激励之后的状况。虽然决定于接触器的尺寸，但是通常来说，发生中度故障电流情况的电流峰值为3000至7500安培。
中度故障电流情况的发生会在接触器10中的触点表面上产生较高的约束力。这种较高的约束力常常会克服触点偏压机构60的作用力，并且使得触点42和50发生弹开现象。由于较小的吸持电流的作用，衔铁70仍然保持在电磁线圈82内，其中所述较小的吸持电流最好是一个脉冲宽度经过调制的电源。也就是说，线圈82仍旧保持通电状态，但是可动触点50却能够被从静态触点42上“弹开”。在被弹开之后，触点42和50被分离开来，并且在磁性组件62与64之间磁性吸引力的作用下，在断开位置保持数毫秒的分离状态，直至在电流变为零之后随着中度故障电流的消失而在偏压机构60的作用下重新闭合。
参照附图10，示出了附图9中一部分的放大视图，类似于附图8。在触点由于中度至较高故障电流的作用而被弹开之后，弹簧60受到压缩，并且第一磁性组件62与第二磁性组件64之间的间隙61为最小值。由于在磁性组件62与64之间存在有增大的磁性力，因此这种电弧的发生会导致磁性组件62与64发生卡锁现象。衔铁70被置于电磁线圈82之内，并且在较小的吸持电流的作用下保持于其内部。在故障电流消失之后，在磁性组件62和64的作用下，可动触点50保持断开状态，从而防止在发生这种中度故障电流的情况下触点42与50之间发生焊接现象。在故障状况消除之后触点关闭的延迟时间，决定于磁场消失的时间和行程。
附图11是接触器10的一个纵向剖视图，类似于附图4、6和9，并且该接触器处于由于较高的故障电流流过触点42和50而导致发生弹开现象之后的状态。电弧屏蔽装置32被固定在接触器壳体12上，从而基本上封闭住触点42和50，并且将由于电弧现象所产生的电弧和热气约束在电弧屏蔽装置32的内部。被约束的气体增大了电弧屏蔽装置32内部的压力，直至作用于触点42和50表面上的电弧压力克服偏压机构60的作用力而使得触点被再次分离为止。再有，虽然决定于接触器的尺寸和应用领域，但是发生较高故障电流情况的电流峰值通常超过7500安培。由这种较高的故障电流所产生的约束力和电弧压力会使得触点42和50脱离配合，并且利用这种作用力背离电磁线圈82来推动可动触点50和衔铁70，以便克服偏压弹簧的作用力和电磁线圈的吸引力。由于在初始通电之后向线圈供送较少的能量，因此这种分离现象至少会部分地完成。在附图5和7中所示出的壳体挡块102用于限制衔铁70背离电磁线圈82的移动。衔铁70背离电磁线圈82的偏移现象防止了触点42和50相互闭合，直至向其重新供送第一电源为止。
附图12以与附图8相似的方式示出了附图11中所示触点装置的细节视图，此时所述触点装置处于较高的故障电流流过触点42和50之后的状态。在触点被弹开之后，衔铁70和可移动触点载体44背离电磁线圈82发生偏移，来阻止触点42与50再次发生配合，直至重新应用第一电源为止。也就是说，直至利用手动来重新进行激励为止，接触器10一直保持在弹开状态。触点连接桥挡块100用于限制触点连接桥52背离电磁线圈82的移动，从而使得磁性组件62与64分离开来，并且减小偏压弹簧60的压缩量。重新供送一个启动脉冲，来将衔铁70拉回到电磁线圈82内，从而使得接触器10如前所述那样继续工作。
参照附图13，示出了一个根据本发明的方框图。各种控制电路和微处理器被总体标示为控制装置108，用于利用脉冲宽度调制技术来向接触器10提供直流(DC)控制作用。脉冲宽度由控制装置108进行控制，以便利用一个启动脉冲来在启动时为电磁线圈82提供能量，将衔铁拉入该线圈82内，从而闭合该接触器10。在持续工作的过程中，供给一个较低的PWM吸持电流，来保持该衔铁70的所在位置。接触器10被设计成用于断开和闭合电源110与马达112之间的电力供应通路。通常，一个过载继电器114被置于接触器10与马达112之间，与该接触器10一起形成一个启动器116。一个断路器118用于保护启动器116和马达112免受电源110功率不合适时的负面影响。
下面将对接触器的工作方式进行描述。附图13中的电源110用于产生由控制装置108进行整形的电能。由该控制装置108产生一个等于或者高于激活能量阈值的初始第一电源或者启动脉冲，来对电磁线圈82进行激励，并且使得衔铁70被向下拉入电磁线圈82内，产生一个等于或者高于一较低的吸持力阈值的第二电源或者PWM吸持电流，来维持衔铁70在电磁线圈82内的位置，其中所述较低的吸持力阈值低于所述的激活能量阈值。通过将衔铁70置于电磁线圈82内并且利用偏压机构60的作用，使得触点42与50闭合。
在发生较低故障电流的状况下，触点将被弹开并且在触点上会产生电弧现象。通过利用触点的材料，来对较低的故障电流进行均衡，其中触点的材料被设计成对于在此讨论的这种较低的故障电流来说，能够防止发生焊接现象。电流可以在不会使得触点42与50被焊接在一起的条件下流过接触器10。
在发生中度至较高故障电流的情况下，触点被弹开，其中触点42和50暂时性地脱离配合。由该故障电流所产生的电磁力朝向静态的第二磁性组件64对第一电磁组件62施加拉力作用，从而断开触点42与50，或者有助于在弹开的过程中断开触点42和50，并且随后在发生故障电流的状况下保持触点处于断开状态，直至触点充分得以冷却为止。从而，可以防止触点42与50被焊接在一起。在一个优选的实施例中，第一磁性组件62呈U形。但是，第二磁性组件64可以相当于U形，而第一磁性组件62可以呈U形或者呈平直状。其它构造也是适用的，只要当触点42与50位于断开位置处时两个磁性组件62和64能够以物理方式相互闭合即可，从而使得在发生故障电流的情况下，这两个电磁组件能够相互吸附。
在另外一个实施例中，磁性组件62和64由一种具有较高残留磁通密度的材料制成，这种材料能够在故障电流变为零之后于触点42和50闭合之前具有较长的延迟时间。在再一个实施例中，触点闭合的延迟量可以通过调节附图8中的物理间隙61来进行调节，该物理间隙61位于两个磁性组件62与64之间。磁性组件62和64均可以包括有钢板，已经发现这些钢板能够在发生故障的情况下充分地保护触点42和50免于发生焊接现象，与此同时，就组件成本和改进成本而言，接触器10的附加成本也最小。
在发生较高故障电流的情况下，在触点被弹开之后，衔铁70和可移动触点载体44会背离电磁线圈82发生偏移，从而防止触点42与50之间再次发生配合，直至向其重新供送第一电源为止。在向其重新供给第一电源之前，电流不会流过该接触器10。从而，触点42与50也不会被焊接在一起。触点连接桥挡块100用于限制触点连接桥52背离电磁线圈82的移动，从而使得电磁组件62与64发生分离，并且偏压机构60的压缩量减小。
因此，本发明包括有一种方法，用于在发生可变故障电流的情况下在一个电磁接触器内防止发生触点焊接现象。该方法包括提供一对可动触点，其中这对可动触点能够相对于一组静态触点在一个闭合位置与一个断开位置之间进行移动。提供一对磁性组件，用于在发生中度故障电流的情况之后保持触点在一定时间内处于分离状态。该方法包括有利用一个第一电源来对一个线圈进行激励，用以在触点位于闭合位置处时形成一条流过该触点的电流通路。本发明包括在发生中度和较高故障电流的情况下，将触点分离开来，用以防止触点发生焊接现象。一旦触点被断开并且故障电流消失，正如前面所描述过的那样，本发明还可以根据磁性组件所用材料的残留磁通量或者磁性组件之间的物理间距，保持触点在一定时间内处于分离状态。通过对磁性组件之间的间距进行物理性改变，直至触点闭合为止的延迟时间可以通过调节磁性组件之间的间隙而得以调节。以这种方式，在闭合之前，触点具有足够的时间得以冷却，从而防止了触点发生焊接现象。在发生故障电流的情况下，由于触点相对快速地被断开，流过触点的电流从而得以限制。另外，在磁性组件的作用下，触点被卡锁在断开状态，直至故障电流变为零并且触点被充分冷却。在发生较高故障电流的情况下，不仅触点分离并且在磁性组件的作用下保持在断开状态，而且，如果故障电流超过一个给定的值，在弹开惯性力的作用下，衔铁还将与线圈脱离配合，并且该接触器因此而断开，直至向其供送另外一个第一电源，来将衔铁拉入线圈中并且闭合该接触器为止。
前面已经利用优选实施例的形式对本发明进行了描述，但是，应该认识到，在所附权利要求的保护范围之内，除了被明确示出的那些实施例之外，还可以存在有多种等效的、可替换的以及变型的实施例。
权利要求
1.一种接触器(10)，包括有一个接触器壳体(12)；至少一组静态触点(42)，这些静态触点(42)被安装在接触器壳体(12)之内；一个触点连接桥(52)，在该触点连接桥(52)上至少安装有一组可动触点(50)；一个可移动的触点载体(44)，该触点载体(44)可滑动地安装在接触器壳体(12)之内，并且具有可滑动地安装在其内部的触点连接桥(52)，并且具有一个偏压机构(60)，该偏压机构(60)位于触点连接桥(52)与可移动触点载体(44)之间，用于朝向静态触点(42)对触点连接桥(52)和可动触点(50)进行偏压；一块衔铁(70)，该衔铁(70)被固定在可移动的触点载体(44)上；一个电磁线圈(82)，该电磁线圈(82)被安装在接触器壳体(12)之内，并且被构造成能够在利用一个第一电源进行激励时，衔铁(70)被拉入该电磁线圈(82)内，用以将可动触点(50)闭合到静态触点(42)上，并且在利用一个电压低于第一电源的第二电源进行激励之后，保持衔铁(70)位于电磁线圈(82)之内；以及一个电弧压力约束机构(32)，该机构(32)位于静态触点(42)与可动触点(50)的周围，以使得发生较高的故障电流时，衔铁(70)与电磁线圈(82)脱离配合，并且将可动触点(50)与静态触点(42)断开，从而使得可动触点(50)不会重新配合到静态触点(42)上，直至向电磁线圈(82)重新供送另外一个启动脉冲为止。
2.如权利要求1中所述的接触器(10)，还包括有一个控制装置(108)，该控制装置(108)用于产生所述第一电源，来闭合该接触器(10)，并且一旦该接触器(10)被闭合，将产生电压低于第一电源的第二电源，来维持该接触器(10)的闭合状态。
3.如权利要求2中所述的接触器(10)，其特征在于所述控制装置(108)是一个脉冲宽度调制控制装置。
4.如权利要求2中所述的接触器(10)，其特征在于所述电弧压力约束机构(32)包括有一个电弧屏蔽装置(32)，该屏蔽装置环绕在可动触点(50)与静态触点(42)的周围，以使得由较高故障电流所产生的电弧压力被约束在该电弧屏蔽装置(32)之内，并且利用该作用力使得可动触点(50)和可移动触点载体(44)背离静态触点(42)发生移动，来克服在第二电源作用下由电磁线圈(82)所产生的吸附作用力。
5.如权利要求1中所述的接触器(10)，其特征在于该接触器(10)还包括有一个电弧屏蔽装置(32)，该电弧屏蔽装置(32)被固定在接触器壳体(12)上，用以封闭住静态触点(42)，并且有利于将气体约束在该电弧屏蔽装置(32)之内，从而在发生较大电弧电流的情况下增大其压力，将可动触点(50)从静态触点(42)上分离开来。
6.如权利要求1中所述的接触器(10)，其特征在于它具有第一和第二磁性组件(62，64)，第一磁性组件(62)位于所述那组可动触点(50)的附近，并且能够与这组可动触点(50)一起移动，而第二磁性组件(64)则被刚性安装在可移动的触点载体(44)上，使得流过该接触器(10)的中度故障电流在该第一磁性组件与第二磁性组件(62，64)之间产生一个吸附磁力，从而使得所述那组可动触点(50)暂时性电从所述那组静态触点(42)上分离开来。
7.如权利要求6中所述的接触器(10)，其特征在于所述触点(42，50)仅能够在所述中度故障电流消失之后延迟一段时间自动地重新闭合，在这段时间内，可动触点(50)和静态触点(42)得以充分冷却，来避免触点发生焊接现象。
8.如权利要求6中所述的接触器(10)，其特征在于由所述第一与第二磁性组件(62，64)限定出一个间隙(61)，使得在发生中度故障电流的情况之后触点(42，50)位于断开位置处时，这些磁性组件(62，64)之间的间隙足能够防止磁性组件(62，64)发生焊接现象。
9.如权利要求6中所述的接触器(10)，其特征在于所述磁性组件(62，64)包括一种具有较高残留磁通量的材料，用以在故障电流消失之后保持触点(42，50)在给定的时间内位于断开位置处。
10.如权利要求1中所述的接触器(10)，其特征在于至少一组静态触点(42)和至少一组可动触点(50)包括下述材料中的一种氧化银材料，氧化银锡材料及氧化银镉材料。
11.如权利要求10中所述的接触器(10)，其特征在于所述氧化银锡材料是利用内氧化处理或者共挤工艺对银合金进行处理而制成的，并且该氧化银锡材料大约具有10％的氧化锡(SnO2)，2％的三氧化二铋(Bi2O3)，和剩余的银(Ag)及微量杂质。
12.一种适合于可变故障电流的接触器(10)，包括有一个接触器壳体(12)，在该接触器壳体(12)内部至少具有一个静态触点(42)；一个位于接触器壳体(12)内部的可移动触点载体(44)，并且该触点载体(44)具有一个上封闭件(46)；至少一个可动触点(50)，该可动触点(50)被安装在可移动的触点载体(44)之内，并且可以与静态触点(42)协同工作，这些可动触点(50)被在一个断开位置与一个闭合位置之间进行转换，并且在闭合位置处，允许电流流过静态触点(42)和可动触点(50)；一块衔铁(70)，该衔铁(70)被固附在可移动的触点载体(44)上；一个可动触点偏压机构(60)，该机构(60)位于可移动触点载体(44)的上封闭件(46)与可动触点(50)之间，用以朝向静态触点(42)对可动触点(50)进行偏压；一个衔铁偏压机构(99)，该机构(99)位于衔铁(70)与接触器壳体(12)的底部之间，用以朝向静态触点(42)对衔铁(70)进行偏压；一个电磁线圈(82)，该电磁线圈(82)被安装在接触器壳体(12)内，并且具有一个激活能量阈值，用以将衔铁(70)吸入到电磁线圈(82)之内，从而使得可动触点(50)与静态触点(42)相配合，和一个减小的吸持力阈值，用以维持触点(50，42)的配合状态；一个在发生较低的故障电流时能够利用触点材料的抗焊接能力来进行补偿的装置；一个在发生中度故障电流时能够使得可动触点(50)与静态触点(42)分离开来的装置，所述触点(50，42)保持在断开状态，直至可动触点(50)与静态触点(42)已经得以充分冷却为止，以避免发生触点焊接现象；以及一个在发生较高的故障电流时能够使得衔铁(70)与电磁线圈(82)脱离配合的装置，直至重新产生一个达到激活能量阈值的能量脉冲为止。
13.如权利要求12中所述的接触器(10)，其特征在于具有一个较高故障电流弹开机构(62，64)，使得在较高的故障电流流过静态触点(42)和可动触点(50)之后，防止可动触点(50)配合到静态触点(42)上。
14.如权利要求1中所述的接触器(10)，还包括有一个控制装置(108)，该控制装置(108)能够产生一个第一电源，用以闭合该接触器(10)，并且一旦该接触器(10)被闭合，将产生一个第二电源，该第二电源是一个脉冲宽度经过调制的电源，电压低于第一电源，用以维持该接触器(10)的闭合状态。
15.如权利要求12中所述的接触器(10)，其特征在于所述触点材料的成分包括下述材料中的一种氧化银材料，氧化银锡材料及氧化银镉材料。
16.如权利要求15中所述的接触器(10)，其特征在于所述触点材料的成分是通过利用内氧化处理或者共挤工艺对银合金进行处理而制成的，并且所述氧化银锡材料大约具有10％的氧化锡(SnO2)，2％的三氧化二铋(Bi2O3)，以及剩余的银(Ag)和微量杂质。
17.如权利要求12中所述的接触器(10)，其特征在于具有一组第一磁性组件(62)，该组第一磁性组件(62)位于可动触点(50)的附近，并且可以与可动触点(50)一起移动，和一组第二磁性组件(64)，该组第二磁性组件(64)被刚性安装在可移动的触点载体(44)上，从而在发生中度和较高故障电流的情况下，使得可动触点(50)暂时性地从静态触点(42)上分离开来。
18.如权利要求17中所述的接触器(10)，其特征在于具有一个较高故障电流弹开机构(32)，用以在一个较高的故障电流流过可动触点(50)和静态触点(42)之后，使得可动触点(50)与静态触点(42)脱离配合，直至重新施加能量脉冲为止。
19.一种用于防止在发生故障的状况下在接触器(10)内发生触点焊接的方法，包括有下述步骤提供一对触点(42，50)，这对触点(42，50)包括氧化银材料、氧化银锡材料及氧化银镉材料中的一种，并且至少一个触点(50)可以相对于一个静态触点(42)在一个闭合位置与一个断开位置之间进行移动；利用一个达到激活能量阈值的能量脉冲来激励一个线圈(82)，用于在触点(42，50)位于闭合位置处时形成一条通过这对触点(42，50)的电流通路；在发生中度故障电流的情况下，使得可动触点(50)被卡锁在远离静态触点(42)的位置上，直至触点(42，50)已经得以充分冷却为止，以避免可动触点(50)被焊接到静态触点(42)上；并且在发生较高故障电流的情况下，使得一块衔铁(70)与线圈(82)脱离配合，用以防止可动触点(50)配合到静态触点(42)上，直至向其重新供送一个达到激活能量阈值的能量脉冲为止。
20.如权利要求19中所述的方法，还包括有提供一对磁性组件(62，64)的步骤，这对磁性组件(62，64)具有较高的残留磁通密度，用以在发生中度至较高故障电流的情况下，将所述那对触点(42，50)保持在断开状态，并且使得可动触点(50)的闭合时间发生延迟，直至中度故障电流消失为止，所述磁性组件(62，64)中的一个磁性组件(62)被固附到可动触点(50)上，而另外一个磁性组件(64)在吸附力的作用下远离该可动触点(50)。
全文摘要
在本发明中公开了一种用于在发生可变故障电流的状况下防止发生触点焊接现象的系统及方法。该系统包括有一个接触器(10),该接触器(10)具有相互压靠的并且可以在一个断开位置与一个闭合位置之间进行转换的静态触点(42)和可动触点(50)。通过对一个电磁线圈(82)进行激励使得触点(42,50)配合起来,从而形成一条流过该接触器(10)的电流通路。利用脉冲宽度调制技术来减少供送给线圈(82)的能量,并且保持触点(42,50)位于闭合位置处。该接触器(10)装配有安全装置来防止发生触点焊接现象。在发生较低故障电流的情况下,由触点材料的成分来防止发生焊接现象。在发生中度故障电流的情况下,触点(42,50)被弹开,并且利用磁性组件(62,64)来维持该断开状态,直至电弧消失并且触点(42,50)已经得以充分冷却为止。在发生较高故障电流的情况下,装置(32,62,64)使得触点(42,50)被弹开,并且将衔铁(70)从线圈(82)中分离出来,来防止触点(42,50)发生重新配合,直至再次对线圈(82)进行激励为止。
文档编号H01H77/06GK1387211SQ02118698
公开日2002年12月25日 申请日期2002年3月16日 优先权日2001年3月16日
发明者周信, M·T·利特勒 申请人:易通公司