单线圈机械自保持交流接触器的制造方法
【专利摘要】本发明属于机电领域，具体是一种单线圈机械自保持交流接触器。单线圈机械自保持交流接触器，动铁芯与动触头支架之间通过连接机构连接，连接机构与动触头支架紧固连接，动铁芯与连接机构单向限位连接，动铁芯上设有复位部件，该复位部件设于动铁芯与外壳之间，或者该复位部件设于动铁芯与隔板之间，动铁芯与动触头支架之间设有开闭机构，开闭机构包括摆臂、滑块以及设有桃形工作槽的定位块，摆臂一端固定在隔板上，另一端与滑块固定，滑块设于定位块的桃形工作槽内，桃形工作槽包括四个同向的单向陷阱，滑块根据工作状态的需要设在这四个不同的单向陷阱内，定位块与隔板之间设有复位机构。本发明的优点是易控制防止操作失误。
【专利说明】单线圈机械自保持交流接触器
【技术领域】
[0001]本发明属于机电领域，具体是一种单线圈机械自保持交流接触器。
【背景技术】
[0002]传统的交流接触器触头需要闭合(以下称触头闭合为工作状态，触头分开为停止状态),则需使其电磁铁线圈通电。交流接触器工作状态维持多久，电磁铁线圈就要通电多长时间。这种运行方式，存在以下缺点:
[0003]1、线圈通电耗电，既消耗有功电能，更要消耗感性无功电能。
[0004]2、由于线圈长期通电，线圈容易烧毁。电网电压高，线圈通过的电流大，容易烧毁，电网电压低，铁芯吸合不严实，电流增大，也容易烧坏线圈。
[0005]3、交流接触器的触头闭合严密与否，决定于电网电压的高低，电网电压低，铁芯吸力减小，触头闭合不严，容易烧坏触头。
[0006]4、当铁芯之间有杂物或电压低，铁芯吸合不紧，产生噪音，污染环境。
[0007]如果交流接触器处于工作状态时，线圈可以不通电，则上述缺点就可以克服。自保持式交流接触器，就是一种在交流接触器处于工作状态时，其线圈无需通电的接触器。现行的自保持型交流接触器，有永磁式交流接触器。这种交流接触器只需电磁铁线圈短时通电，使铁芯吸合，进而使接触器触头闭合，接触器进入工作状态。接触器进入工作状态后，电磁铁线圈就无需再通电，利用铁芯的永磁特性，剩磁使铁芯继续吸合，维持接触器在工作状态。给电磁铁线圈通以反方向直流电流对铁芯进行消磁，可以使铁芯释放，交流接触器触头分开，接触器就转为停止状态。
[0008]其实，这是一种半交流，半直流接触器，它存在以下不足之处:
[0009]1、电路里直流、交流并存，使电路复杂化。
[0010]2、直流电器在断电时，电弧难以灭弧，使用这种接触器，控制电路的灭弧能力要高。额定电流大的交流接触器，电磁铁线圈通入直流电流也大，一些小型的交流继电器难以满足这种要求。
[0011]3、因为这种接触器的铁芯是永磁的，当电网停电后，无法使接触器从工作状态转换为停止状态。即使采取人工措施，也不能复位到停止状态。若交流接触器控制的是不能自启动的设备，不能手动复归到停止状态则是致命的缺陷。
[0012]也曾出现过双线圈的机械自保持交流接触器，这种交流接触器有两套电磁铁，并配有机械锁定装置，一套电磁铁使交流接触器触头闭合，并用机械装置锁定在工作状态。另一套电磁铁用于将交流接触器从工作状态转为停止状态时，用来使锁定装置解锁。两套电磁铁分别完成交流接触器的合闸和分闸。这种双线圈的机械自保持交流接触器有以下缺陷:
[0013]1、两套电磁铁装置，使结构复杂化。
[0014]2、由于需要两套电磁铁装置，使交流接触器安装尺寸变大。老设备的更新改造，因安装尺寸不同，变得困难，甚至无法改造。在新设备上采用，因其安装尺寸大，必须增大配电屏的安装尺寸。既要增加投资，更因为配电屏无法增大而无法采用。
[0015]还有一种交流吸合、直流保持的交流接触器，这种直流保持交流接触器存在的缺点是:
[0016]1、维持接触器的工作状态，铁磁铁线圈中还要通电，只不过通入的是直流电压低，耗电可以小一些。
[0017]2、吸合的交流电压高，维持工作状态的直流电压低，同一个线圈中瞬间进行高电压交流和低电压直流电的切换，很容易使整流装置损坏。
[0018]3、交流电磁铁的铁芯虽然剩磁小，但长时间通入直流，也会使其磁化，停电后，剩磁要慢慢消失，故交流吸合、直流运行的交流接触器在给出“停止”指令后，要延时一段时间，接触器才能从工作状态转换到停止状态。若“停止”指令是由“停止按钮”给出，有时“停止按钮”要按好一会儿。不同的交流接触器，，即使型号与生产厂家相同，延时长短也不一样。停止时要延时，这对许多要求瞬间停止的设备，是不允许的。
【发明内容】
[0019]本发明要解决的问题是:在交流接触器的动触头与静触头闭合后，既能稳定工作又不需要使静铁芯的线圈继续通电。为了解决该技术问题本发明提供了一种单线圈机械自保持交流接触器。
[0020]本发明的技术方案如下:
[0021]单线圈机械自保持交流接触器，它包括外壳、动触头、静触头、防跳弹簧、动触头支架、动触头弹簧、动铁芯、静铁芯以及线圈，外壳内设有一个隔板，动触头、静触头、防跳弹簧、动触头支架、动触头弹簧在隔板一侧，动铁芯、静铁芯以及线圈在隔板另一侧，动铁芯与动触头支架之间通过连接机构连接，连接机构与动触头支架紧固连接，动铁芯与连接机构单向限位连接，动铁芯上设有复位部件，该复位部件设于动铁芯与外壳之间，或者该复位部件设于动铁芯与隔板之间，动铁芯与动触头支架之间设有开闭机构，开闭机构包括摆臂、滑块以及设有桃形工作槽的定位块，摆臂一端固定在隔板上，另一端与滑块固定，滑块设于定位块的桃形工作槽内，桃形工作槽包括四个同向的单向陷阱，滑块根据工作状态的需要设在这四个不同的单向陷阱内，定位块与隔板之间设有复位机构。
[0022]隔板的作用是将外壳分为两部分且对动铁芯进行限位，隔板上有两个通孔，连接机构穿过该通孔；连接机构由于一端与动触头支架固定，另一端与动铁芯单向限位连接，所以连接机构的作用是当静铁芯上的线圈通电将动铁芯吸合时，带动动触头支架向下运动，而静铁芯外线圈不通电时，动铁芯在复位部件作用下复位后，连接机构与动触头支架不复位；开闭机构的作用是动触头支架受连接机构作用向隔板运动时，摆臂端部的滑块在桃形工作槽内里面运动工作，通过桃形工作槽以及单向陷阱的设置对动触头支架进行定位；复位机构的作用是使滑块在定位块内能进行往复运动，通过与单向陷阱以及工作槽的配合形成单向循环运动，从而使接触器达到不同的工作状态。
[0023]所述的连接机构包括连接板、两个吊杆，连接板设在动铁芯的下方，连接板的两端与吊杆连接，两个吊杆分别一端与动触头支架固定连接，另一端穿过连接板通过端部设置螺母进行单向限位连接。连接板与吊杆配合，连接板设在动铁芯下端，连接板两端有通过孔，吊杆穿过通过孔，在端部拧上螺母形成单向限位。
[0024]所述的复位部件为弹簧，且该弹簧固定在动铁芯与外壳之间。弹簧的作用是时动铁芯能复位离开静铁芯。
[0025]所述的隔板上固定有外导向套，所述的摆臂、复位机构设在外导向套内，所述的动触头支架上固定有内导向套，所述的定位块固定在内导向套内，外导向套对内导向套进行导向，定位块通过内导向套固定在动触头支架上，内导向套间隙配合在外导向套内。
[0026]所述的复位机构为复位弹簧。
[0027]所述的内导向套端部通过固定板与动触头支架连接。
[0028]所述的四个单向陷阱为顺时针同向或者逆时针同向。
[0029]本发明的优点如下:
[0030]1、单线圈机械自保持交流接触器从停止状态转换为工作状态，或工作状态，利用同一套电磁铁作为动力源；
[0031]2、单线圈机械自保持交流接触器在处于工作状态时，电磁铁线圈不再通电，节电；
[0032]3、单线圈机械自保持交流接触器的工作状态，依靠机械机构自保持，保持力稳定不变，可使静触点可靠闭合而不受电网电压高低波动的的影响，可避免因电压低，电磁铁吸力小，触电接触不良而导致触头烧毁事故的发生；
[0033]4、单线圈机械自保持交流接触器的工作状态，依靠机械自保持，电磁铁线圈不通电流，可避免产生噪音，也避免了线圈烧毁事故的发生；
[0034]5、状态转换与普通交流接触器一样，没有剩磁的影响；
[0035]6、单线圈机械自保持交流接触器配装了手动复归装置，一旦电网停电，可以手动使之从工作状态恢复为停止状态；
[0036]7、可以采用这种工作原理，对现有各种型号的交流接触器进行改造。改造后的产品，仅高度改变，安装尺寸不变。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明的停止状态结构示意图；
[0038]图2为本发明的铁芯吸合时接触器预工作状态结构示意图；
[0039]图3为本发明工作状态结构示意图；
[0040]图4为本发明预停止状态结构示意图；
[0041]图5为本发明停止状态时滑块、摆臂以及桃形工作槽配合结构示意图；
[0042]图6为本发明预工作状态时滑块、摆臂以及桃形工作槽配合结构示意图；
[0043]图7为本发明工作状态时滑块、摆臂以及桃形工作槽配合结构示意图；
[0044]图8为本发明预停止状态时滑块、摆臂以及桃形工作槽配合结构示意图；
[0045]图9为桃形工作槽平面示意图；
[0046]图10为桃形工作槽剖面展开示意图；
[0047]图11为开闭机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0048]如图1所示，单线圈机械自保持交流接触器，它包括外壳4、动触头2、静触头3、防跳弹簧1、动触头支架5、动触头弹簧7、动铁芯19、静铁芯10以及线圈8，外壳4内设有一个隔板17，该隔板17将外壳4分成两个部分，动触头、静触头、防跳弹簧、动触头支架、动触头弹簧在隔板一侧的外壳4 一部分中，动铁芯、静铁芯以及线圈在隔板另一侧的外壳4 一部分中，静触头4固定在外壳4的外表面，动触头支架5从外壳4内穿出并设有若干个矩形的活动空间5^动触头设在该活动空间内，本实施方式中，该活动空间设有三个，防跳弹簧1就设置在动触头2与动触头支架5上端之间，动触头弹簧7设置在动触头2与动触头支架5下端之间，如图1中示意的防跳弹簧1、动触头2、动触头弹簧7按上下顺序设置在动触头支架5的活动空间53内，当动触头支架5运动时则带动防跳弹簧1、动触头2、动触头弹簧7进行运动，该交流接触器停止状态时，动触头2与静触头3是分开的，当进入工作状态时，动触头2与静触头3是闭合的；若交流接触器停止状态时动触头2和静触头3之间的间隙距离为V，如果动触头支架向下运动行程等于V，则动触头2刚好与静触头3闭合，动触头弹簧被压缩了长度V，在实际工作中为了使动、静触头可靠闭合，在设计时，总是使在接触器处于工作状态时，动触头支架向下运动的行程略大于8,，实际行程等于8，即8=8,，
但动触头2向下运动行程V就已经碰上静触头3，再也不能向下运动，只能使防跳弹簧1被压缩厶8丨。
[0049]动铁芯19与动触头支架20之间通过连接机构连接，连接机构与动触头支架5紧固连接，动铁芯19与连接机构单向限位连接，动铁芯19上设有复位部件，该复位部件设于动铁芯19与外壳4之间，或者该复位部件也可以设在动铁芯19与隔板17之间，复位部件的作用主要是将动铁芯19能进行复位，本实施方式中是将复位部件设置在动铁芯19与外壳4底部之间；动铁芯19与动触头支架5之间设有开闭机构，如图1、图5所示，开闭机构包括摆臂13、滑块21以及设有桃形工作槽22的定位块6，如图9所示为桃形工作槽22，摆臂13 —端固定在隔板17上，另一端与滑块21固定，滑块21设于定位块6的桃形工作槽22内，桃形工作槽22包括四个同向的单向陷阱，他们分别为陷阱41、陷阱81、陷阱以及陷阱01，滑块21根据工作状态的需要设在这四个不同的单向陷阱内，本实施方式中，单向陷阱为逆时针单向，当然根据实际情况也可以设置成顺时针单向，定位块6与隔板17之间设有复位机构，该复位机构为弹性的复位机构，如图10所示，3部从陷阱八1至陷阱81的，因为陷阱八1陷阱81为逆时针单向陷阱，所以，滑块21只能从陷阱八1通过桃形工作槽22的导轨滑入陷阱81，通过陷阱81的作用防止滑块21顺时针再桃形工作槽22的导轨滑入陷阱八1中山部同理3部，根据需要滑块21只能从陷阱81通过桃形工作槽22的导轨滑入陷阱
部同理3部，滑块21只能从陷阱通过桃形工作槽22的导轨滑入陷阱01山部同理^部，滑块21只能从陷阱通过桃形工作槽22的导轨滑入陷阱八1。
[0050]如图1所示，作为连接机构的一个可选择的结构，它可以包括连接板9、两个吊杆16，连接板9设在动铁芯19的下方，连接板9的两端与吊杆16连接，两个吊杆16分别一端与动触头支架5固定连接，另一端穿过连接板9通过端部设置螺母进行单向限位连接，螺母的作用是动铁芯带动连接板9向下运动时通过螺母作用带动吊杆16以及动触头支架5向下运动，而动铁芯19复位向上运动时连接板9也向上运动，此时则不带动吊杆16以及动触头支架5向上运动，实际中，连接板9与吊杆16配合，连接板9设在动铁芯19下端，连接板9两端有通过孔，吊杆16穿过通过孔，在端部拧上螺母形成单向限位。
[0051]如图1所示，作为复位部件一个可选择的结构，复位部件可以为弹簧18，且该弹簧18固定在动铁芯19与外壳4底部内壁之间，弹黃18为动铁芯19提供向上的弹力使能动铁芯19在复位时迅速离开静铁芯10，且能防止动铁芯19自动下落至静铁芯10 ；当然复位部件也可以是弹片或者弹簧与弹片的组合，只要能提供回复力即可，甚至在条件允许的情况下可以使用小型的气缸。
[0052]如图1、图11所示，所述的隔板17上固定有外导向套12，所述的摆臂13、复位机构设在外导向套12内，所述的动触头支架5上固定有内导向套11，所述的定位块6固定在内导向套11内形成椎体20，外导向套12对内导向套11进行导向，也是对椎体20进行导向，定位块6通过内导向套固定在动触头支架5上，内导向套间隙配合在外导向套12内，夕卜导向套12底部还可以固定一个垫块23，摆臂13下端就通过该垫块23与外导向套12以及隔板17固定，摆臂13下端为2型支轴，2型支轴插入外导向套12的小孔内由垫块23进行限位，因此摆臂下端可以在外导向套12中左右摆动，摆臂13在椎体20的作用下发生了弹性变形呈反弓状，因此摆臂13另一端的滑块21也只可以在摆臂13的作用下相对于外导向套12左右摆动。
[0053]如图1、图9所示，作为复位机构可以选择的一种实施方式，复位机构可以为复位弹簧14，在静铁芯10的线圈18不通电没有磁性动铁芯19向上运动时造成不带动动触头支架5向上运动，此时就要通过复位弹簧14对椎体20作用一个向上的回复力，这样才能使滑块21从陷阱81划入陷阱中进入工作状态，如图3所示，当滑块从陷阱中划入陷阱01中进入预工作状态时，复位弹簧14又将作用椎体20向上运动，时滑块21自然的从陷阱01滑入陷阱八1中。
[0054]如图1所示，内导向套11端部通过固定板24与动触头支架5连接，当然内导向套11也可以直接固定在动触头支架5上。
[0055]本发明的工作原理是:
[0056]如图1、图5、图11所示，当接触器处于停止状态时，滑块21处在陷阱八1内，动铁芯19和静铁芯10没有吸合而分开，动触头2与静触头3也分开；当处于停止状态的接触器的线圈18通电，动、静铁芯因电磁力的作用而吸合，动铁芯2通过吊杆16带着动触头支架5和椎体20向下运动，即内导向套11与定位块6向下运动。滑块21受与其同体的摆臂13所牵制，且受到垂直于平面八803的自身反弓状态的弹簧力的作用，只能以摆臂另一端2为圆心，在桃形工作槽22导轨内滑动。从图10中3部可见，对于在陷阱八1内的滑块来说，从八到8的导轨是光滑的；从图10中(1部可见，从八到0，导轨存在陷阱八1。滑块21不能跳出陷阱，只能沿导轨紙由六端向8端运动。如图10中3部所示，在8点，轨道仙呈陷阱81，且再也不能向上运动了，此时椎体20向下运动了行程处，复位弹簧14和弹簧18则都被压缩了，这两个弹簧的压缩长度等于处。此时，椎体20、摆臂13和滑块21之间的位置，参见图2、图6。这时，动铁芯19和静铁芯10已经完全吸合。由于椎体20和动触头支架5刚性连接，椎体20向下垂直运动了行程处(处，带着动触头支架5也向下运动了行程处。垂直行程％等于动触头2、静触头3正常行程8，图2、图6所示状态，不但动触头2、静触头3已经完全闭合，还使动触头上面的防跳弹簧1压缩了行程“，“?八^。接触器如图2所示的状态也可称为接触器的“预工作状态”。从图1所示状态，转换为图2所示状态的时间极短0.1秒兄通入电磁铁线圈极短的、实现从图1所示状态到图2所示状态的转换的电流，称为“合闸脉冲”。
[0057]处于图2状态，也就是预工作状态的接触器电磁铁线圈18断电，即“合闸脉冲”结束后，电磁铁失去电磁吸力，动铁芯19在弹簧18的作用下上升到原位。由于动铁芯19与动触头支架5之间是通过吊杆16单向限位连接的，动铁芯19向下运动，带着动触头支架5和椎体20也向下运动；动铁芯19向上运动，却不能带着动触头支架5和椎体20向上运动。动触头支架5及椎体20失去动铁芯19牵引，定位块6及内导向套11组成的椎体20在复位弹簧14的作用下向上运动，滑块21则因为存在陷阱81，只能沿轨道8(:从8点向点滑动，掉入陷阱01，参见图7，椎体20被摆臂13和滑块21拉住，再也不能上升。滑块从陷阱81落到陷阱01，相当于椎体20向上运动了垂直行程“，椎体20则相对图1的接触器停止状态，只向下运动了行程％，这一行程，正好等于动触头2与静触头3正常可靠闭合的行程8，动、静触头可靠闭合，接触器进入工作状态，防跳弹簧1从超程压缩恢复为正常状态。滑块21在陷阱内是一种稳态，无需电磁铁吸引，而使接触器稳定在工作状态，参见图3和图7。
[0058]接触器处于工作状态即图3所示状态时，若电磁铁线圈18再度通电，动、静铁芯又吸合。动触头支架5和椎体20再度随同动铁芯19向下运动，使滑块21沿着轨道⑶运动，滑块从陷阱滑向陷阱01，参见图4、图8。此时防跳弹簧1又被过行程压缩了长度“。这一状态可称为接触器的预停止状态。由电磁铁吸引，从图3所示的状态转化到图4所示的状态，所需时间极短0.1秒兄通入电磁铁线圈极短的、实现从图3所示状态到图4所示状态的转换的电流，称为“分闸脉冲”。
[0059]处于图4状态的接触器也就是处于预停止状态，当电磁铁线圈8断电，即“分闸脉冲”结束后，动铁芯19失去电磁吸力，在弹簧18的作用下，上升到原位。动触头支架5和椎体20失去动铁芯的吸力，在复位弹簧14的作用下，向上运动。动触头2还受到动触头弹簧7的作用，与静触头3快速分离。滑块21沿轨道0八从陷阱01滑入陷阱八1，椎体20上升到最高位置。接触器又回到图1所示的状态，也就是停止状态。
[0060]就这样，在单线圈机械自保持交流接触器电磁铁线圈18中通入“合闸脉冲”，可以将它从停止状态转换为“工作状态”。再在同一线圈中通入“分闸脉冲”，又可以将它从“工作状态”转换为停止状态。
[0061]接触器处于“工作状态”，一旦电网失电，可以采取手动措施，将动触头再向下按一下，使之从图3所示状态转为图4所示状态，松手后，就可以将处于“工作状态”的接触器，恢复到停止状态。
【权利要求】
1.单线圈机械自保持交流接触器，它包括外壳、动触头、静触头、防跳弹簧、动触头支架、动触头弹簧、动铁芯、静铁芯以及线圈，其特征在于:外壳内设有一个隔板，动触头、静触头、防跳弹簧、动触头支架、动触头弹簧在隔板一侧，动铁芯、静铁芯以及线圈在隔板另一侦U，动铁芯与动触头支架之间通过连接机构连接，连接机构与动触头支架紧固连接，动铁芯与连接机构单向限位连接，动铁芯上设有复位部件，该复位部件设于动铁芯与外壳之间，或者该复位部件设于动铁芯与隔板之间，动铁芯与动触头支架之间设有开闭机构，开闭机构包括摆臂、滑块以及设有桃形工作槽的定位块，摆臂一端固定在隔板上，另一端与滑块固定，滑块设于定位块的桃形工作槽内，桃形工作槽包括四个同向的单向陷阱，滑块根据工作状态的需要设在这四个不同的单向陷阱内，定位块与隔板之间设有复位机构。
2.根据权利要求1所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的连接机构包括连接板、两个吊杆，连接板设在动铁芯的下方，连接板的两端与吊杆连接，两个吊杆分别一端与动触头支架固定连接，另一端穿过连接板通过端部设置螺母进行单向限位连接。
3.根据权利要求1所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的复位部件为弹簧，且该弹簧固定在动铁芯与外壳之间。
4.根据权利要求1所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的隔板上固定有外导向套，所述的摆臂、复位机构设在外导向套内，所述的动触头支架上固定有内导向套，所述的定位块固定在内导向套内，外导向套对内导向套进行导向，定位块通过内导向套固定在动触头支架上。
5.根据权利要求1至5任意一项所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的复位机构为复位弹簧。
6.根据权利要求5所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的内导向套端部通过固定板与动触头支架连接。
7.根据权利要求1所述的单线圈机械自保持交流接触器，其特征在于:所述的四个单向陷阱为顺时针同向或者逆时针同向。
【文档编号】H01H50/16GK104347319SQ201310328325
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】包少毅 申请人:常州耐尔特精密工具有限公司