專利名稱：接觸器與電表組件及接觸器與壁箱組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源開關(guān)接觸器，尤其涉及能夠在市電電壓切換80安培以上電流的單極或雙極接觸器。本發(fā)明也涉及用于現(xiàn)代電表，也就是智能電表的大電流開關(guān)接觸器，用于在正常的市電電壓如100伏至240伏交流電中執(zhí)行預(yù)付費功能或者安全切斷功能。本發(fā)明的開關(guān)接觸器尤其適用于美國專利US7，833，034所描述的雙閘刀接觸式接觸器。
背景技術(shù)：
很多開關(guān)接觸器能夠令人滿意地為大量的開關(guān)負(fù)載周期切換額定電流，例如100安培或者200安培。電流切換經(jīng)由合適的銀合金觸頭完成，而銀合金觸頭上含有一定的附加物以防止發(fā)生觸頭的熔接。開關(guān)閘刀被設(shè)置成很容易被驅(qū)動，以執(zhí)行切換功能，并在額定電流下具有最小的自熱。很多電表規(guī)格不僅要求滿足額定電流的持久切換一觸頭不發(fā)生熔接，還要求在適度短路故障情況下也不能發(fā)生熔接，且必須在下一次脈沖觸動時被打開。在電流更大的完全短路情況下，觸頭可能發(fā)生熔接，但是在完全短路期間觸頭必須保持完整，不得發(fā)生爆炸也不得釋放出任何危險的熔融材料，直到保險絲熔斷或者斷路器安全地切斷市電電源與負(fù)載之間的連接為止。美國專利文獻(xiàn)US7，833，034公開了一種雙閘刀開關(guān)的基本配置，該雙閘刀開關(guān)包括一對平行的、可動的、彈性的銅質(zhì)臂或者閘刀，每個閘刀具有一定的厚度、寬度和有效長度，該兩個閘刀之間具有一定的間隙。閘刀的固定端通過鉚釘、螺釘、半剪(sem1-shears )固定到活動閘刀承載端，閘刀的自由端的內(nèi)側(cè)面附加有動觸頭，動觸頭自然地與安裝于開關(guān)的固定閘刀承載端的定觸頭相閉合。上述實施例中，接觸器使用雙閘刀開關(guān)構(gòu)造，該開關(guān)具有一對動臂(也稱為閘刀)，該對動臂由金屬片沖壓而成，是預(yù)成型的以使該對動臂以一定的接觸壓力與定觸頭相閉合，以獲得相對低的開關(guān)電阻。動臂的開口端具有向外的傾斜部。該對動臂互相平行，之間具有小的間隙。在大電流時，流經(jīng)該對動臂的電流產(chǎn)生互相吸引的電磁力，該電磁力使該對動臂彼此靠近，以增強(qiáng)施加在定觸頭上的接觸壓力。流經(jīng)觸頭的大電流會產(chǎn)生使觸頭互相分離的排斥力，該排斥力又被上述互相吸引的電磁力所抵消。這種開關(guān)構(gòu)造如圖1至圖3所示。圖1和圖2顯示了一種單極接觸器10，其外殼已被移除以顯示其工作部分。圖3是一個開關(guān)的臂30的示意圖。每個臂30具有彈性銅條，臂30的第一端部34安裝到第一端子24。第一端子24稱為動端子，因為其連接到活動臂。第二端子22稱為定端子，其具有定觸頭23。每個臂的遠(yuǎn)端36安裝有動觸頭25。每個臂30都具有傾斜部38，用以增加兩個臂的端部之間的距離，使動觸頭之間能夠容納定觸頭。該兩個臂除傾斜部以外的部分互相平行地延伸。動觸頭與定觸頭對齊；在臂的松弛狀態(tài)下(也就是閘刀閉合時)，動觸頭以預(yù)定的接觸壓力與定觸頭擠壓。臂連接在第一端子上并能在圖片所在的平面上移動或者彎曲。臂還具有肋條39，用以加強(qiáng)閘刀的硬度，以免閘刀過度彎曲。該種基本的雙閘刀配置用在100安培的額定電流接觸器時，產(chǎn)生的動態(tài)電磁閘刀力大于短路故障時觸頭的排斥力。閘刀的幾何結(jié)構(gòu)和觸頭已進(jìn)行優(yōu)化，以避免在規(guī)定的操作情況下發(fā)生熔接。該種基本的100安培的開關(guān)使用四個觸頭，即兩個動觸頭和兩個定觸頭，相當(dāng)于每個閘刀50安培。該種基本配置不能承受更大的額定電流和短路電流，因為閘刀的幾何結(jié)構(gòu)和共享電流的因素限制了閘刀力、尤其是更大的觸頭排斥力的平衡，導(dǎo)致短路故障時耐久壽命大大縮短，以及一系列的觸頭熔接問題。美國專利USB7，833，034也介紹了分裂式閘刀的概念，使200安培的額定電流接觸器能夠在短路故障時平衡動態(tài)電磁閘刀力與觸頭排斥力，閘刀的幾何結(jié)構(gòu)和觸頭被優(yōu)化以避免在規(guī)定的操作條件下發(fā)生熔接。為了均勻地進(jìn)行電流分流，以及為了平衡觸頭排斥力與閘刀電磁吸引力，雙閘刀中每個平行的閘刀被分裂為兩個縱向的“半閘刀”(half-blades)，每個半閘刀的自由端具有動觸頭分別與對應(yīng)的定觸頭相配合。因此，每個開關(guān)具有四個半閘刀和八個觸頭；兩極兩相的斷開式接觸器總共具有十六個觸頭。每個半閘刀的電流分流更小，明顯減小了觸頭排斥力。因此，在200安培下，每個半閘刀僅承載50安培，減輕了每個半閘刀的負(fù)擔(dān)，減小了自身發(fā)熱，并避免了在更大的額定電流或者短路電流下發(fā)生熔接。重要的是，所有的半閘刀的電流沿相同方向流動，從而使具有工況間隙的半閘刀之間的電磁吸引力最大化，尤其是在更高的電流下，從而使觸頭緊緊地閉合?，F(xiàn)有的使用簡單平行的彈性銅質(zhì)雙閘刀的開關(guān)受到閘刀的幾何結(jié)構(gòu)以及閘刀間隙的限制，每個閘刀能夠在較高的電流分流是產(chǎn)生一定的電磁吸引力，該電磁吸引力平衡以及抵抗觸頭排斥力一閘刀的電磁吸引力與觸頭排斥力都與電流的平方成正比，以確保短路故障時觸頭保持閉合。但是，對于特定的配置，使電磁吸引力與觸頭排斥力完全匹配是很困難的。上述分裂式閘刀的版本針對200安培優(yōu)化，使用更長的閘刀和共計十六個觸頭。上述分裂雙閘刀配置為200安培接觸器提供了好的方案，但是，因為銀制觸頭價格貴，所以接觸器價格較高。此外，分裂式閘刀也占空間。市場需要更小的100安培和200安培的接觸器，以節(jié)省空間。因此，期待改進(jìn)現(xiàn)有的雙閘刀100安培開關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)以及配置，使其能夠適用于200安培以上的額定電流，以及具有更好的短路兼容性，并完全復(fù)合各種國家要求，例如ANSI C12.1電表斷路器規(guī)范。本發(fā)明的實施例提供一種更小、更簡單、成本更低的開關(guān)，使用新的雙閘刀開關(guān)配置，不僅使用更少的銅質(zhì)閘刀材料，并且每個雙極接觸器僅僅使用八個開關(guān)觸頭，而不像現(xiàn)有的200安培額定電流接觸器需要十六個觸頭。因為銀制觸頭占大電流接觸器的成本的較大比例，所以，減少特定開關(guān)功能所需的觸頭的數(shù)量，能極大地節(jié)省成本。本發(fā)明的200安培的接觸器的教導(dǎo)也適用于100安培或者更小電流的接觸器，以減小接觸器的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個方面提供一種接觸器與電表組件，包括:兩相電源電表；電表殼體，用于收容所述電源電表；以及兩極接觸器，所述接觸器具有連接在四個端子之間的第一開關(guān)和第二開關(guān)，每個開關(guān)連接在對應(yīng)的兩個端子之間用以切換所述兩相電流。其中，所述接觸器與電表組件具有四個插接片從所述電表殼體的后壁伸出用于插接到壁箱的端子座；所述電表具有四個電表端子，其中兩個電表端子構(gòu)成所述四個插接片中的兩個插接片；所述接觸器安裝到所述電表殼體后壁的外表面，并位于所述端子座的端子所形成的空間內(nèi)；第一開關(guān)的一個端子、第二開關(guān)的一個端子分別構(gòu)成構(gòu)成所述四個插接片中的另外兩個插接片；第一開關(guān)的另一個端子、第二開關(guān)的另一個端子分別連接到電表的另外兩個電表端子。在一個優(yōu)選的方案中，所述電表外殼具有四個接腳從電表外殼的后壁伸出，用于限制插接片插接到所述端子座的深度。在一個優(yōu)選的方案中，所述接腳伸出來的部分超過所述接觸器。在一個優(yōu)選的方案中，所述接腳位于所述插接片的側(cè)邊，并位于所述插接片所形成的空間外。在一個優(yōu)選的方案中，每個接腳沿相應(yīng)的插接片設(shè)置，并于對應(yīng)的插接片相鄰。本發(fā)明的另一方面提供一種接觸器與壁箱組件，用于安裝電源電表，包括:外殼；端子座，所述端子座具有插入式端子用于接受所述電源電表的端子插接片；以及接觸器，所述接觸器安裝到所述外殼并連接到所述端子座。在一個優(yōu)選的方案中，所述端子座具有電源線纜和負(fù)載線纜，所述電源線纜與端子座的第一部分電性連接，所述第一部分用于接受電源電表的輸入端子插接片；接觸器的輸入端子與端子座的第二部分電性連接，所述第二部分用于接受電源電表的輸出端子插接片;接觸器的輸出端子與所述負(fù)載線纜電性連接，所述電源電表在使用時通過所述接觸器直接連接到所述電源和負(fù)載。在一個優(yōu)選的方案中，所述組件還包括可拆卸地插入到所述端子座的電源電表。在一個優(yōu)選的方案中，所述接觸器安裝到所述電源電表下方，位于所述端子座的插入式端子形成的空間內(nèi)。在一個優(yōu)選的方案中，所述接觸器為雙極接觸器。在優(yōu)選實施例中，接觸器的提交較小，因此，可以安裝到電表殼體的后壁的外表面，或者安裝于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)的壁箱的端子座，減少了安裝體積，也方便后期的維修、替換。為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。附圖中:圖1是現(xiàn)有的單極接觸器的平面圖，該接觸器的蓋子已移除，該接觸器具有雙閘刀可動臂；圖2是圖1所示接觸器的立體圖；圖3是現(xiàn)有的一對雙閘刀可動臂的示意圖；圖4與圖3類似，是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的一對雙閘刀可動臂的示意圖4a所示是圖4所示閘刀的一種變型的平面圖；圖5是應(yīng)用了圖4所示可動閘刀的雙極接觸器的平面圖，接觸器的蓋子已移除；圖6與圖4類似，是本發(fā)明第二實施例提供的一對雙閘刀可動臂的示意圖，該對雙閘刀目前在斷路位置；圖7是圖6所示雙閘刀在閉路位置的示意圖；圖8是圖5所示可動閘刀以及關(guān)聯(lián)的固定件和端子的等距視圖；圖9是本發(fā)明第三實施例提供的雙極接觸器的平面示意圖；圖10圖9所示接觸器的局部放大圖，顯示一個極的觸頭在完全斷路位置；圖11與圖10類似，顯示所述觸頭部分位于斷路位置；圖12與圖10類似，顯示所述觸頭在完全閉路位置；圖13是現(xiàn)有的電表殼體的側(cè)視圖；圖14是圖13所示電表殼體的平面示意圖；圖15是本發(fā)明提供的電表殼體的側(cè)視圖；圖16是圖15所不電表殼體的平面不意圖；圖17是安裝有本發(fā)明提供的斷路表的壁箱的示意圖。
具體實施例方式以下將通過4種重要的改進(jìn)方案(簡稱改進(jìn))以對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。每種改進(jìn)將通過一個或者多個實施例進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)意識到，每種改進(jìn)還可以結(jié)合其他改進(jìn)的教導(dǎo)。一些改進(jìn)還可以單獨地應(yīng)用到現(xiàn)有的不同構(gòu)造的接觸器。圖4是本發(fā)明一個優(yōu)選實施例提供的接觸器的一對雙閘刀可動臂30的示意圖。每個臂30與圖3所示的現(xiàn)有閘刀類似，但是，采用含鐵金屬板代替了加強(qiáng)肋條39，含鐵金屬板以鋼片40形式緊密地安裝到閘刀的外表面。鋼片40覆蓋了閘30的大部分長度，優(yōu)選地，鋼片40的高度與動臂30的高度基本相同，且鋼片40超過臂30遠(yuǎn)端的傾斜部38，覆蓋傾斜部38的外表面。圖4中，兩個定觸頭23分別位于定端子22的兩個相反表面，定端子22是一個固定導(dǎo)電體。定端子22和定觸頭23設(shè)置在動觸頭25之間，在臂30位于松弛狀態(tài)，也就是閉路狀態(tài)時，動、定觸頭之間發(fā)生接合。如前所述，兩個臂30在其主要長度上，彼此相對并隔開小間隙33。在相同的額定電流下，鋼片使閘刀更短，并減小了開關(guān)的電阻。鋼片40可通過鉚釘固定到臂30，優(yōu)選地，通過鋼片40形成膨脹鉚釘41，該膨脹鉚釘41穿過閘刀的通孔。鋼片40增加了動臂30的硬度，防止動臂在有電流流過時過度彎曲。此外，鋼片40還能增加電磁感應(yīng)效應(yīng)，使流經(jīng)動臂30的電流在應(yīng)出更強(qiáng)的磁場，產(chǎn)生更大的促使所述動觸頭25與定觸頭23閉合的磁力。優(yōu)選地，每個動臂30的尺寸相同，以基本均等地分流流經(jīng)接觸器的電流。本設(shè)計可以構(gòu)造更小、更低成本的開關(guān)，使用更短、更窄的彈性銅質(zhì)雙閘刀，使用更少的觸頭。該種雙閘刀可具有更小的標(biāo)稱電阻和自熱；但是，在更大的共享電流時，該閘刀也能夠產(chǎn)生更大的電磁吸引力，以克服必然更大的觸頭排斥力。在常規(guī)的、更長的平行銅質(zhì)雙閘刀的幾何構(gòu)造中，短路故障下高共享電流時，雙閘刀之間存在確定的電磁吸引力，每個閘刀的電磁場強(qiáng)度基本相等，該電磁場穿過間隙33并向?qū)Ψ綌U(kuò)張，導(dǎo)致兩個閘刀同時產(chǎn)生撓曲(向內(nèi))，閉合所述間隙。如果短路故障電流很高，例如在交流峰值，將出現(xiàn)閘刀過度撓曲、互相接觸以及可能彈開觸頭的危險，這將瞬時斷開開關(guān)以及毀掉雙閘刀的效果，具有潛在的、災(zāi)難性的、爆炸性的后果。對于額定電流很高例如200安培以上的接觸器，或者對于緊湊式接觸器，鋼質(zhì)增強(qiáng)的雙閘刀配置是有用的，通過使用鋼片，可以減少縱剖面的數(shù)量。雖然使用鋼質(zhì)增強(qiáng)的雙閘刀構(gòu)造可以避免使用分裂式閘刀。但是，圖4a為圖4所示閘刀的一種變型，圖4a顯示了一種接觸器的使用鋼質(zhì)增強(qiáng)的、分裂式的雙閘刀開關(guān)。該開關(guān)具有一雙臂30 (圖中僅顯示了一個)，該雙臂30鉚接到動端子24并從動端子24延伸到定端子22，定端子22具有定觸頭23，定觸頭23與安裝在閘刀遠(yuǎn)端的動觸頭25相對應(yīng)。每個閘刀被槽43分裂成若干縱向的分支(圖中顯示兩支)，每個分支從遠(yuǎn)端向固定端延伸。每個縱向的分支的外表面固定有鋼片40，優(yōu)選地，通過膨脹鉚釘41固定。優(yōu)選地，每個分支均衡地分流流經(jīng)接觸器的電流。圖5顯示一種雙極接觸器10，該接觸器的蓋子已被移除。該接觸器具有兩套開關(guān)組件12，該兩套開關(guān)組件12分別位于螺線管16的兩側(cè)。推桿18固定到螺線管的柱塞，推桿18為可動件，隨著柱塞移動。本實施例中，推桿具有兩套楔形件50及其限位樁52，使每個開關(guān)組件帶有楔形件50和兩個限位樁52。楔形件50設(shè)置在閘刀之間，用以在將楔形件塞入間隙33時隔開閘刀。兩個限位樁52分別位于一對閘刀的相對兩側(cè)的傾斜部38的區(qū)域。在圖5所示的閉路位置中，限位樁擠壓閘刀傾斜部38的外表面(也稱外斜面)，直接擠壓或者通過鋼片擠壓，用以將觸頭保持在閉路位置。當(dāng)螺線管將推桿移動到斷路位置，即，向圖的左邊移動，限位樁松開閘刀，允許觸頭之間斷開，因為楔形件進(jìn)入間隙33移動閘刀的遠(yuǎn)端，從而使觸頭之間斷開。在圖5中，觸頭被推桿18遮擋了。但是，可以從圖6和圖7看到觸頭的斷開和閉合。螺線管16可以是自鎖螺線管，優(yōu)選電磁式自鎖螺線管，通過脈沖操作和彈簧偏置到閉路位置。在使用時，通過脈沖改變螺線管的狀態(tài)，用以鎖止在斷路位置或者解鎖在閉路位置。該螺線管只需在變化位置時需要暫時通電，所以節(jié)能。與現(xiàn)有的常規(guī)的更長閘刀相比，本發(fā)明的更短、更窄、鋼質(zhì)增強(qiáng)雙閘刀具有以下優(yōu)點:典型地，開關(guān)的標(biāo)稱電阻減半，可動閘刀之間的電磁吸引力因為至少五個因素而增加。常規(guī)雙極電表接觸器的插入式開關(guān)端子或者接插片，通常由2.38毫米厚的銅片或者銅板加工而成，以插入電表底座的彈性鉗。這種由銅材加工得到的形狀產(chǎn)生可觀的廢料。因為鋼質(zhì)增強(qiáng)的開關(guān)其電阻典型地減半，所以，可以采用相同厚度的黃銅來代替這些銅質(zhì)端子，因為銅與黃銅之間的價差，這將進(jìn)一步節(jié)省40%的成本。圖5所示的雙極插入式電表接觸器采用了這種更短、更窄的、鋼質(zhì)增強(qiáng)的雙閘刀。該雙極接觸器具有對稱性的布局，兩個鋼質(zhì)增強(qiáng)的開關(guān)中間設(shè)置了螺線管16，用以驅(qū)動推桿18，推桿18安裝到螺線管柱塞，并具有兩個楔形件50用于斷開閘刀組件。端子22和24使該雙極接觸器能夠被插入電表插座。通過采用黃銅而不是銅來制造端子，可進(jìn)一步節(jié)省成本。螺線管優(yōu)選為狹長的構(gòu)造，安裝到兩套閘刀組件之間，使接觸器接收相對小的寬度，以便于安裝到電表插座的彈性鉗，如此，可以使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)壁箱和電表配置。圖5所示的雙極接觸器，使用了更短的彈性銅質(zhì)雙閘刀，起加強(qiáng)作用的鋼片40緊密地安裝到銅質(zhì)臂30，消除了常規(guī)的閘刀設(shè)計中所見的易曲性。常規(guī)設(shè)計的閘刀在短路故障情況下容易向內(nèi)彎曲，帶來接觸摩擦，減少了熔融點焊。
有人擔(dān)心，在短路故障情況下，更硬的閘刀，例如上述的鋼質(zhì)增強(qiáng)的雙閘刀，巨大的閘刀吸引力和觸頭排斥力在強(qiáng)大的電磁場平衡時，可能導(dǎo)致雙閘刀振動并短暫彈開。類似地,在額定的電流切換中，擔(dān)心剛性的閘刀產(chǎn)生一些不必要的接觸跳動,這將潛在地引起點焊，惡化耐久壽命以及接觸脫離。為了消除上述擔(dān)心，雙閘刀的臂30的觸頭或者遠(yuǎn)端36的每一側(cè)具有彈性舌片44，如圖6至圖8所示。如圖5和圖6所示，螺線管16的柱塞安裝到推桿18，推桿18具有楔形件狀的凸出部(楔形件50)，楔形件50設(shè)置在閘刀對的遠(yuǎn)端36之間。螺線管被驅(qū)動時，楔形件50進(jìn)入臂之間的間隙33，擠壓傾斜部38的相對的內(nèi)表面，打開閘刀以及觸頭。推桿18還具有一對限位樁52，該對限位樁52分別位于傾斜部的兩個外側(cè)。推桿18位于斷路位置時，楔形件50保持臂30分開，限位樁52與臂30分離。推桿18位于閉路位置時，楔形件不再與臂30接合，允許臂閉合觸頭，從而閉合開關(guān)，限位樁52與舌片44接合并使舌片44向內(nèi)彎曲，輕微地夾持觸頭以防止彈開。此外，在高負(fù)載短路以及完全短路故障的情況下，由于巨大的閘刀吸引力和觸頭排斥力導(dǎo)致的任何震動都被平衡掉，限位樁52和舌片44的夾持作用防止觸頭彈開和假性斷開。舌片44由每個臂遠(yuǎn)端36的縱向狹縫46形成，舌片44從閘刀面的傾斜部38伸出。舌片44不與定觸頭接觸，因此不承載電流。雖然圖中顯示舌片延伸到臂的末端，限位樁僅僅與傾斜表面接觸，但是，舌片也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓驼{(diào)整，以提供想要的附加接觸壓力。舌片未被鋼片40覆蓋。柔性的舌片設(shè)計，雖然圖中顯示為鋼質(zhì)增強(qiáng)的雙閘刀構(gòu)造的一部分，但是，該舌片也可以應(yīng)用到簡單的雙閘刀開關(guān)，以增加接觸壓力，以及減少正常的接觸電阻，和增加防止觸頭閉合時的觸頭彈開的阻力。上述的使用多個觸頭(合計多達(dá)十六個)的現(xiàn)有接觸器中，為了在標(biāo)稱電流或者更高的短路故障電流時均衡電流分流，觸頭具有足夠的表層銀合金厚度是很重要的，以承受艱巨的電流切換和電流承載任務(wù)。8_直徑的雙金屬觸頭的典型表層銀合金厚度是0.6至1.0_，這產(chǎn)生可觀的成本，尤其是現(xiàn)有的使用分裂式雙閘刀構(gòu)造的200安培的雙極接觸器，因為其使用十六個觸頭。降低總的銀合金成本的一種方法是控制每個開關(guān)的一些觸頭的表層厚度，為此，本發(fā)明引入一種特別的開關(guān)概念，本說明書和權(quán)利要求書將其稱為“先行/延遲”。該種“先行/延遲”方案很好地適用于雙閘刀的調(diào)整、配置以及由脈沖驅(qū)動進(jìn)行切換時。該種“先行/延遲”方案對于上述的閘刀更短、鋼質(zhì)增強(qiáng)的、使用八個觸頭而不是十六個觸頭的開關(guān)更加重要。可以調(diào)整觸頭的大小以滿足耐久性的要求。如圖9至13所示，每套開關(guān)組件的臂30和觸頭23、24進(jìn)行如下的調(diào)整和配置:在觸頭閉合時，在首先閉合的觸頭(稱為“先行觸頭” 60)與后續(xù)閉合的觸頭(稱為“延遲觸頭”62)之間引入一個確定的和關(guān)鍵的時間延遲。先行觸頭60承受切換負(fù)載電流的沖擊，延遲觸頭62比先行觸頭60稍后閉合。對于圖10所示的開關(guān)中，先行觸頭60與延遲觸頭62分別與定觸頭構(gòu)成并聯(lián)的第一開關(guān)和第二開關(guān)，因此，這確保延遲觸頭62僅僅承載負(fù)載電流，使延遲觸頭62相對干凈，幾乎不被侵蝕。與先行觸頭60相比，延遲觸頭62可以具有較薄的表層銀合金厚度。另一方面，承載了切換負(fù)載電流的沖擊(尤其是感應(yīng)式負(fù)載)的先行觸頭60比延遲觸頭62要求更厚的表層，以確保耐久壽命和減少接觸脫離。因此，為先行/延遲方案優(yōu)化的閘刀調(diào)整、配置和脈沖驅(qū)動，可以從合理的觸頭中節(jié)省可觀的成本。例如，可以優(yōu)化先行/延遲觸頭組件，使切換用的先行觸頭具有相對厚的表層，承載用的延遲觸頭具有較薄的表層，可觀地減少銀合金的用量。此外，承載用的延遲觸頭的直徑還可以更小。在一種簡單的方案中，用以打開雙閘刀開關(guān)的臂30的楔形件50，可以輕微偏移，使楔形件50不靠近觸頭，也不均衡地移動臂30。具體地，其中一個臂30比其他臂稍微早一點被楔形件50移動，導(dǎo)致一個臂——也就是先行臂——比其他臂——也就是延遲臂稍微早一點閉合開關(guān)(動觸頭與定觸頭接觸)。圖9顯示了接觸器10的該種開關(guān)機(jī)制。圖10至圖12為局部視圖，以放大的方式顯示一套開關(guān)的觸頭23、25從斷路位置移到半閉合位置、閉合位置。圖10中，楔形件50保持臂30分開，觸頭是斷路的，稱為一個斷開的開關(guān)。圖11中，楔形件50移到斷開與閉合之間的位置，這時，一組觸頭，也就是先行觸頭60已經(jīng)接觸，因此，開關(guān)時閉合的。但是，其他的觸頭，也就是延遲觸頭60還保持分離，因此，沒有電流流過延遲觸頭62。圖12中，楔形件50已經(jīng)移到閉合位置，釋放了臂30，允許兩套觸頭，也就是先行觸頭60和延遲觸頭62都閉合，從而分流通過開關(guān)的電流。應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明的先行、延遲開關(guān)有實現(xiàn)方式。例如，可以使楔形件50最先與其中一個動臂接觸或者脫離接觸。替換地，也可以使定觸頭偏向其中一個動臂，這樣，即使楔形件50同時與兩個動臂接觸或者脫離接觸，也能實現(xiàn)本發(fā)明的先行、延遲方案。在雙極接觸器中，每套開關(guān)都可以具有上述的先行/延遲觸頭配置。可替換地，因為該兩個開關(guān)實際上與電源接線端串聯(lián)，因此，可將一個開關(guān)指定為切換開關(guān)，將另一個開關(guān)指定為承載開關(guān)。在承載開關(guān)比切換開關(guān)稍早閉合的情況下，承載開關(guān)在沒有電流的情況下閉合，而切換開關(guān)在全部負(fù)載的情況下閉合。長時間之后，先行和延遲的角色可以調(diào)換，但是，因為其中一組接觸器的額定電流更小或者使用較便宜的材料，節(jié)省了觸頭的制造成本。在雙極接觸器的方案中，切換操作的時機(jī)可以通過合適地設(shè)置楔形件來實現(xiàn)，楔形件用于分開臂，楔形件釋放臂時，其中一個臂或者開關(guān)比其他的臂或者開關(guān)更早地閉合。應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明的先行、延遲開關(guān)有實現(xiàn)方式。例如，對于某對動臂，可以使楔形件50最先與其中一個動臂接觸或者脫離接觸。替換地,也可以使定觸頭偏向其中一個動臂，這樣，即使楔形件50同時與兩個動臂接觸或者脫離接觸，也能實現(xiàn)本發(fā)明的先行、延遲方案。對于雙極接觸器，可以使楔形件50最先與其中一套開關(guān)的動臂接觸或者脫離接觸。替換地，也可以使其中一套開關(guān)的定觸頭更偏向其對應(yīng)的動臂，這樣，即使楔形件50同時與兩個套開關(guān)的動臂接觸或者脫離接觸，也能實現(xiàn)本發(fā)明的先行、延遲方案。上述的經(jīng)過充分調(diào)整和配置、具有“先行/延遲”觸頭的雙閘刀配置，具有明顯的成本優(yōu)勢。但是，如果驅(qū)動不合適，即使在額定電流下，一些先行觸頭在使用過程中會發(fā)生點焊，因此隨著侵蝕，開關(guān)的銀合金表面的一些點會發(fā)生銀富集，促發(fā)更多的隨機(jī)點焊。如果脈沖驅(qū)動強(qiáng)度不足以破壞切換彈跳時產(chǎn)生的點焊，這更是一個問題?；谙嗤?，點焊也可能在適度短路故障時出現(xiàn)，這取決于點焊出現(xiàn)在整個使用壽命中的什么時候。改善點焊問題的一種方案，就是使銀合金表層富集鎢。具體地，特定的銀合金表層的銀矩陣中具有氧化鎢添加物，該特定的銀合金表層尤其用于先行觸頭。矩陣添加氧化鎢添加物具有以下效果和優(yōu)點:
I)產(chǎn)生更均勻的表層結(jié)構(gòu)，使侵蝕表面更加均勻，且不形成容易發(fā)生點焊的銀富集區(qū)；2)提高切換點的通常的熔融問題，抑制點焊；以及3)因為氧化鎢添加物是表層銀合金的一部分，在特定厚度的情況下，這也有一些成本優(yōu)勢。上述的所有改進(jìn)，都可以用于制造更小的、更低成本的電表斷開式接觸器。該種接觸器通常安裝到電表殼體內(nèi)。本發(fā)明改進(jìn)的接觸器比現(xiàn)有的電表斷開式接觸器更小，因此，本發(fā)明的接觸器不僅能夠常規(guī)地安裝到電表殼體里面，還可以安裝到電表殼層接口的外面，或者安裝到電表底殼的下側(cè)，或者安裝到壁箱的電表端子座的彈性鉗。彈性鉗是電表插座的端子，用以使電表能夠簡單地插入端子座，方便安裝和更換。因為彈性鉗是固定的常規(guī)布局，所以實現(xiàn)了不同品牌和型號之間的兼容。圖13和圖14顯不了典型的插入式電表,該電表的外殼70內(nèi)安裝有傳統(tǒng)的較大的斷開式接觸器10，電表應(yīng)該插入到壁箱的電表插座的彈性鉗，以通過它的銅質(zhì)端子將電表安全地連接到安裝在壁箱內(nèi)的供電線纜和負(fù)載線纜。如圖13所示，傳統(tǒng)的較大的電表斷開式接觸器太大了，而不能安裝到在插入式電表的殼體內(nèi)，只能安裝到電表基座的下方，因為接插片74的中心不兼容壁箱的彈性鉗的中心。為了與接插片配合，電表斷開式接觸器必須更窄，類似于上述的鋼質(zhì)增強(qiáng)的接觸器，使電表的標(biāo)準(zhǔn)接插片能插入壁箱的彈性鉗，如圖15和16所示?？梢允褂帽景l(fā)明的上述改進(jìn)來生產(chǎn)更小的電表斷開式接觸器10，該種接觸器能夠完全安在到電表殼體70的外面，或者安裝到電表殼體的背面，安裝在電表接插片之間，如圖15和與16所示；或者安裝到壁箱的電表插座的彈性鉗之間，實際上切換了彈性鉗的連接，如圖17所示。在圖15和圖16中，接觸器10直接安裝到電表殼體70的背面，位于電表的接插片74之間。電表具有四個插接片74，接觸器10具有四個端子。實際上，接觸器的兩個端子連接到電表的兩個接插片。電表殼體70具有四個接腳76，每個接腳76沿著對應(yīng)的插接片74設(shè)置靠近對應(yīng)的接插片，并位于該四個接插片形成的空間外。接腳76在運輸過程中對接插片提供一定的保護(hù)。優(yōu)選地，接腳76的橫截面呈L形，插接片位于該L形的折彎處。電表安裝之后，接腳76座落到壁箱或者電表插座，用于限制插接片插接到所述端子座的深度，以及確保電表的正確放置。優(yōu)選地，接腳76伸出來的部分超過接觸器10，以保護(hù)接觸器10。本實施例中，電表與接觸器組件共具有四個插接片74從電表殼體的后壁伸出用于插接到壁箱的端子座。電表70具有四個電表端子，其中兩個電表端子構(gòu)成四個插接片74中的兩個插接片。接觸器10安裝到電表殼體后壁的外表面，并位于端子座的端子所形成的空間內(nèi)。接觸器的兩個端子(例如輸入端子或者輸出端子)分別構(gòu)成構(gòu)成四個插接片中的另外兩個插接片，接觸器的另外兩個端子分別連接到電表的另外兩個電表端子。圖17所示的雙極接觸器與圖5的接觸器類似。該接觸器10具有對應(yīng)的布局，包括兩套開關(guān)組件12及其之間的螺線管16，每套開關(guān)組件具有鋼質(zhì)增強(qiáng)的閘刀組件，螺線管16用于驅(qū)動推桿以打開閘刀組件。螺線管16最好是狹長的構(gòu)造，安裝到兩套閘刀之間，使觸頭具有相對小的寬度，這是安裝到電表彈性鉗之間而要求的，這樣，可以使用常規(guī)的壁箱和電表配置。接觸器的端子22、24連接在電表出口的彈性鉗與負(fù)載電路之間。該方案允許電表接插片以常規(guī)的方式插入到彈性鉗。圖17顯示了一種安裝有斷開式接觸器10的壁箱80。該壁箱具有電表插座用于接受標(biāo)準(zhǔn)電表殼體的接插片。電表插座包括插入式端子，也稱為彈性鉗82、83。供電線纜84和負(fù)載線纜86進(jìn)入壁箱，連接于電表插座關(guān)聯(lián)的線夾90。電源是兩相電源，具有相線Al、A2以及地線E。電源端地線E和負(fù)載端地線E’穿過接觸器的下方，并連接在一起。電源相線Al、A2連接彈性鉗82，電表的接插片也插入彈性鉗82以將電表直接連接到電源，電表出口的接插片插入彈性鉗83，彈性鉗83與負(fù)載線纜所連接的線纜連接器分離。相反，該被分離的彈性鉗83連接到接觸器10的端子(本實施例中為動端子24)，接觸器10的其他端子(本實施例中為定端子22)連接到線纜連接器92，負(fù)載相線Al’、A2’也連接到連接器92。如此，電源直接向電表供電，使電表的電子設(shè)備一直獲得可用的電能，電表通過接觸器10向負(fù)載供電，使負(fù)載可以被隔離而不需要斷開電表的供電。電表斷開式接觸器安裝在電表的外面以及安裝在壁箱內(nèi)彈性鉗之間的一個優(yōu)點是，可以使用遙測技術(shù)或者電源線載體數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)——這些技術(shù)已經(jīng)成熟，遠(yuǎn)程地或者獨立地控制電表控制電路自身的被切換的彈性鉗的“分離”連接。此外，這也提供了一種使用簡單的插入式電表組件獨立的、遠(yuǎn)程的連接/斷開設(shè)備的方案，不需要電表具有內(nèi)置的接觸器，這種電表通常會更小和更便宜。這種組合式配置允許分離電表和斷開式接觸器，因此，可以快速和容易地維修或者替換故障部件，不需要替換其他尚能正常工作的部件。這方案也允許遠(yuǎn)程控制每一壁箱內(nèi)的組合式斷開式接觸器，實現(xiàn)家庭負(fù)載連接的遠(yuǎn)程控制。本說明書和權(quán)利要求書中，“包括”、“包含”、“具有”等動詞為開放式包含，S卩，既包括指出的項目，且不排除其他項目。以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種接觸器與電表組件，包括: 兩相電源電表； 電表殼體，用于收容所述電源電表；以及 兩極接觸器，所述接觸器具有連接在四個端子之間的第一開關(guān)和第二開關(guān)，每個開關(guān)連接在對應(yīng)的兩個端子之間用以切換所述兩相電流； 其特征在于: 所述接觸器與電表組件具有四個插接片從所述電表殼體的后壁伸出用于插接到壁箱的端子座； 所述電表具有四個電表端子，其中兩個電表端子構(gòu)成所述四個插接片中的兩個插接片; 所述接觸器安裝到所述電表殼體后壁的外表面，并位于所述端子座的端子所形成的空間內(nèi)；第一開關(guān)的一個端子、第二開關(guān)的一個端子分別構(gòu)成所述四個插接片中的另外兩個插接片；第一開關(guān)的另一個端子、第二開關(guān)的另一個端子分別連接到電表的另外兩個電表端子。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述電表殼體具有四個從電表殼體后壁伸出的接腳，用于限制插接片插接到所述端子座的深度。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述接腳伸出的部分超過所述接觸器。
4.如權(quán)利要求2或3所述的組件，其特征在于，所述接腳位于所述插接片的側(cè)邊，并位于所述插接片所形成的空間外。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，每個接腳沿相應(yīng)的插接片設(shè)置，并與對應(yīng)的插接片相鄰。
6.一種接觸器與壁箱組件，用于安裝電源電表，包括: 夕卜殼; 端子座，所述端子座具有插入式端子，用于接受所述電源電表的端子插接片；以及 接觸器，所述接觸器安裝到所述外殼并連接到所述端子座。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于: 所述端子座具有電源線纜和負(fù)載線纜，所述電源線纜與端子座的第一部分電性連接，所述第一部分用于接受電源電表的輸入端子插接片； 接觸器的輸入端子與端子座的第二部分電性連接，所述第二部分用于接受電源電表的輸出端子插接片； 接觸器的輸出端子與所述負(fù)載線纜電性連接，所述電源電表在使用時通過所述接觸器直接連接到所述電源和負(fù)載。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于，所述組件還包括可拆卸地插入到所述端子座的電源電表。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的組件，其特征在于，所述接觸器安裝到所述電源電表下方，位于所述端子座的插入式端子形成的空間內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述接觸器為雙極接觸器。
全文摘要
本發(fā)明涉及接觸器與電表組件、接觸器與壁箱組件。接觸器與電表組件中，共具有四個插接片從電表殼體的后壁伸出，用于插接到壁箱的端子座，其中兩個插接片作為電表的輸入端(或輸出端)，另兩個插接片作為接觸器的輸出端(或輸入端)，電表的輸出端(或輸入端)與接觸器的輸入端(或輸出端)電連接。接觸器與壁箱組件中，壁箱的端子座具有插入式端子用于接受所述電源電表的端子插接片，接觸器安裝到壁箱外殼并連接到所述端子座，所述電源電表在使用時通過所述接觸器直接連接到所述電源和負(fù)載。在優(yōu)選實施例中，接觸器的提交較小，可以安裝到電表殼體的后壁的外表面，或者安裝于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)的壁箱的端子座，減少了安裝體積，也方便后期的維修、替換。
文檔編號G01R11/04GK103197107SQ201310007789
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者理查德·安東尼·康奈爾 申請人:德昌電機(jī)國際(英國)有限公司