專利名稱：低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
低壓電器根據(jù)它在電氣線路中所處的地位和作用可歸納為配電電器和控制電器。無論配電電器和控制電器都設(shè)置有觸頭系統(tǒng)，觸頭系統(tǒng)作為低壓電器的基本構(gòu)件，直接影響到產(chǎn)品的性能。低壓斷路器作為配電電器的主要產(chǎn)品，短路分?jǐn)嗄芰κ瞧渲饕男阅苤笜?biāo)，線路發(fā)生短路故障后，斷路器的觸頭斷開越快，限流效果就越好，可大大降低短路電流引起的對(duì)斷路器和用電設(shè)備的不良影響，延長(zhǎng)斷路器的使用壽命。接觸器作為控制電器的主要產(chǎn)品，除了頻繁接通和分?jǐn)囝~定電流外，還可接通、分?jǐn)嗪统休d額定的過載電流，因此要求接觸器的觸頭能夠承受高的機(jī)械和電氣壽命，觸頭分開速度越快，產(chǎn)生的電弧越少，對(duì)觸頭的燒損就越小，接觸器的使用壽命就越高?？刂婆c保護(hù)開關(guān)電器在分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)對(duì)觸頭的要求等同于斷路器，在作頻繁操作時(shí)，對(duì)觸頭的要求等同于接觸器。低壓斷路器常用的觸頭結(jié)構(gòu)形式通常有單斷點(diǎn)和雙斷點(diǎn)兩種觸頭形式，其中雙斷點(diǎn)觸頭形式還可分為平動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式。由于雙斷點(diǎn)平動(dòng)式的觸頭結(jié)構(gòu)在觸頭斥開后會(huì)反彈，因此雙斷點(diǎn)平動(dòng)式的觸頭形式常用于額定電流較小的場(chǎng)合，或是對(duì)短路電流保護(hù)要求指標(biāo)較低的場(chǎng)合，例如現(xiàn)有的額定電流32A及以下的斷路器，采用雙斷點(diǎn)平動(dòng)式的觸頭形式，其短路分?jǐn)嗄芰σ话鉏cs為50kA。額定電流為50A采用雙斷點(diǎn)平動(dòng)式觸頭結(jié)構(gòu)的斷路器，其短路分?jǐn)嗄芰σ话鉏cs為30kA。接觸器是一種頻繁操作的電器，要求具有高的操作頻率和較高的機(jī)、電壽命，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往采用電磁鐵驅(qū)動(dòng)。由于接觸器本身不具備分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Γ虼嗽诰€路中需配置短路保護(hù)裝置，且接觸器和短路保護(hù)裝置必須協(xié)調(diào)配合。接觸器的觸頭接通時(shí)，觸頭彈跳產(chǎn)生的電弧,會(huì)使觸頭燒損,影響其壽命。加大觸頭壓力，可削弱電動(dòng)斥力和觸頭的二次彈跳帶來的不利影響，但觸頭壓力的加大，需要增加電磁鐵的吸力，勢(shì)必增大了接觸器的體積。同時(shí)由于觸頭壓力的增加，對(duì)結(jié)構(gòu)件和主彈簧的機(jī)械性能的要求相應(yīng)增加，導(dǎo)致產(chǎn)品成本的增加?？刂婆c保護(hù)開關(guān)電器作為一種多功能電器，具備了斷路器的短路保護(hù)和接觸器的高的操作頻率和較高的機(jī)、電壽命，采用一體式或模塊化設(shè)計(jì)的控制與保護(hù)開關(guān)電器，由于使用一套觸頭系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，解決了接觸器和短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合問題。但是由于要兼顧斷路器和接觸器的功能，因此其觸頭系統(tǒng)必須同時(shí)滿足斷路器的高短路分?jǐn)嗄芰徒佑|器的高操作頻率和高機(jī)、電壽命?，F(xiàn)有產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)是采用類似接觸器的觸頭系統(tǒng)形式，即觸頭系統(tǒng)采用雙斷點(diǎn)橋型觸頭，這樣就帶來了問題，大電流時(shí)利用電動(dòng)斥力將觸頭斥開后，如果不特意設(shè)計(jì)一組觸頭卡住機(jī)構(gòu)，在大電流的電動(dòng)斥力斥開觸頭后，觸頭往往會(huì)快速回彈，直到操作機(jī)構(gòu)完成脫扣操作到位，觸頭由于重復(fù)接通引起的觸頭燒損，直接影響到了其使用壽命。如觸頭系統(tǒng)采用斷路器的單斷點(diǎn)或雙斷點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)，雖然能夠大大提高短路分?jǐn)嗄芰?，但是卻不能達(dá)到高操作頻率和高機(jī)、電壽命，不能滿足控制與保護(hù)開關(guān)電器的整體要求?，F(xiàn)有一體式或模塊化設(shè)計(jì)的控制與保護(hù)開關(guān)電器產(chǎn)品采用雙斷點(diǎn)平動(dòng)式的觸頭系統(tǒng)，且規(guī)格容量較小，對(duì)于大規(guī)格的產(chǎn)品主要還是采用分立元件組合型式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種新型的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，該觸頭結(jié)構(gòu)是雙斷點(diǎn)形式，包括:兩個(gè)U型的靜觸頭，U型的靜觸頭使得靜觸頭中的電流方向與動(dòng)觸頭中的電流方向相反；接觸橋；兩個(gè)動(dòng)觸頭,設(shè)置在接觸橋上,兩個(gè)動(dòng)觸頭分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)靜觸頭；觸頭支持件，設(shè)置在動(dòng)觸頭上并連接到動(dòng)觸頭；兩根主觸頭彈簧，對(duì)稱置于動(dòng)觸頭下方并與接觸橋之間呈一個(gè)角度；彈簧支持件，設(shè)置在兩根動(dòng)觸頭下方并連接到兩個(gè)主觸頭彈簧，其中，在靜觸頭與動(dòng)觸頭的接觸位置與斥開位置，主觸頭彈簧與接觸橋之間的角度在-β +α之間，其中β可以設(shè)置成與α相等，也可以設(shè)置成與α不相等。在一個(gè)實(shí)施例中，主觸頭彈簧是壓縮彈簧或者拉伸彈簧。在一個(gè)實(shí)施例中，該低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)還包括復(fù)位機(jī)構(gòu)，復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)置在接觸橋上。在一個(gè)實(shí)施例中，該觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用于斷路器，觸頭正常開斷時(shí)，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+ α到0°以上的位置；分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，靜觸頭與動(dòng)觸頭斥開，主觸頭彈簧與接觸橋的角度反轉(zhuǎn)到-β，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加向下的彈簧力，將靜觸頭和動(dòng)觸頭保持在打開距離。復(fù)位機(jī)構(gòu)使靜觸頭和動(dòng)觸頭回復(fù)到正常開斷位置。在一個(gè)實(shí)施例中，該觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用于接觸器，觸頭正常開斷時(shí)，觸頭彈簧與觸橋的夾角在+α到0°以上的位置，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+α，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上的與靜觸頭閉合的力最大，并在主觸頭彈簧與接觸橋的夾角從+ α到0°變化時(shí)，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上的力逐漸變小。復(fù)位機(jī)構(gòu)使靜觸頭和動(dòng)觸頭回復(fù)到正常開斷位置。在一個(gè)實(shí)施例中，主觸頭彈簧與接觸橋呈0°時(shí)，兩根主觸頭彈簧呈一直線，觸頭結(jié)構(gòu)處于死點(diǎn)。本發(fā)明提出的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)能夠使得觸頭斥開開距達(dá)到大于正常開距的2倍以上，動(dòng)靜觸頭間得到一個(gè)大的打開距離，有利于電弧熄滅，可大大提高斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?，借助于?fù)位機(jī)構(gòu)可使觸頭回復(fù)到正常開斷位置。本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)能夠滿足控制與保護(hù)開關(guān)電器的高的短路分?jǐn)嘈阅?、高的操作頻率和高的機(jī)、電壽命的設(shè)計(jì)要求。


本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中:圖la、lb和Ic揭示了現(xiàn)有技術(shù)的低壓電器中常用的觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖。其中圖1a為單斷點(diǎn)觸頭形式、圖1b為雙斷點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)式觸頭形式、圖1c為雙斷點(diǎn)平動(dòng)式觸頭形式。圖2a、2b、2c和2d揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3a和3b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)中動(dòng)觸頭和接觸橋部分的結(jié)構(gòu)。圖4a、4b、4c和4d揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的受力分析圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種適用于低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)。尤其是適用于集接觸器、斷路器功能于一體的控制與保護(hù)開關(guān)電器，即能滿足高的短路分?jǐn)嗄芰Γ帜軡M足高的操作頻率和高的機(jī)械、電氣壽命。本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)采用雙斷點(diǎn)的形式，包括:兩個(gè)U型的靜觸頭、接觸橋、兩個(gè)動(dòng)觸頭、觸頭支持件、兩根主觸頭彈簧和彈簧支持件。U型的靜觸頭使得靜觸頭中的電流方向與動(dòng)觸頭中的電流方向相反。兩個(gè)動(dòng)觸頭設(shè)置在接觸橋上，兩個(gè)動(dòng)觸頭分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)靜觸頭。觸頭支持件設(shè)置在動(dòng)觸頭上并連接到動(dòng)觸頭。兩根主觸頭彈簧對(duì)稱置于動(dòng)觸頭下方并與接觸橋之間呈一個(gè)角度。彈簧支持件設(shè)置在兩根動(dòng)觸頭下方并連接到兩個(gè)主觸頭彈簧。在靜觸頭與動(dòng)觸頭的接觸位置與斥開位置，主觸頭彈簧與接觸橋之間的角度在-β +α之間，其中β可以設(shè)置成與α相等，也可以設(shè)置成與α不相等。該低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)還包括復(fù)位機(jī)構(gòu)，復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)置在接觸橋上。本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)中主觸頭彈簧的布置不同于現(xiàn)有技術(shù)中的布置。在現(xiàn)有技術(shù)中，雙斷點(diǎn)平動(dòng)式的觸頭結(jié)構(gòu)的主觸頭彈簧垂直布置在動(dòng)觸頭觸橋的下方，與動(dòng)觸頭觸橋呈90°，彈簧一般采用壓縮彈簧。彈簧的Pl力即為觸頭的觸頭壓力，使動(dòng)靜觸頭閉合。彈簧的Ρ2力為動(dòng)靜觸頭打開時(shí)的反力，需要用操作機(jī)構(gòu)力或電磁鐵的反力彈簧去克月艮，以使動(dòng)靜觸頭保持在打開狀態(tài)。由于主彈簧一般為圓柱形壓縮彈簧，因此彈簧的Ρ2力大于彈簧的Pl力，彈簧力呈線性上升，而操作機(jī)構(gòu)力尤其是電磁鐵的反力彈簧形成的力，根據(jù)行程是呈線性下降的。也就是說，當(dāng)觸頭的行程越大，或是觸頭的開距越大時(shí)，所需的操作力就越大。而當(dāng)觸頭的行程越大或是觸頭的開距越大時(shí)，操作機(jī)構(gòu)力或電磁鐵的反力，其實(shí)際的操作力越小。斷路器由于需達(dá)到較高的短路分?jǐn)嗄芰Γ话憷秒妱?dòng)斥力將觸頭斥開，將觸頭開距設(shè)計(jì)成較大，有利于電弧的斷開。由于主觸頭彈簧力呈線性上升，操作機(jī)構(gòu)為達(dá)到較大的操作力，機(jī)構(gòu)上的主彈簧力就要設(shè)計(jì)得較大，機(jī)構(gòu)主彈簧力越大所需要的手動(dòng)操作力也就越大，這樣不利于操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為滿足手動(dòng)操作力的設(shè)計(jì)要求，需要犧牲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的尺寸，如加大杠桿比，這樣不利于電器裝置的小型化設(shè)計(jì)。平動(dòng)式的雙斷點(diǎn)的觸頭結(jié)構(gòu)，電動(dòng)斥力使觸頭斥開后，如果不加卡住機(jī)構(gòu)，觸頭會(huì)回彈，造成重復(fù)接通，使觸頭燒損嚴(yán)重，大大降低了觸頭的壽命。根據(jù)電磁鐵的吸反力特性，電磁鐵的行程與電磁鐵的吸反力直接相關(guān)，在行程越小處得到的吸力越大，行程越大處得到的吸力越小。反之，在行程越大處，所需的反力越大，在行程越小處，所需的反力越小。電磁鐵如若需使觸頭開距加大，必須加大電磁鐵的反力彈簧，這樣相應(yīng)的所需的電磁鐵的設(shè)計(jì)尺寸也必須加大，同時(shí)會(huì)加大觸頭吸合時(shí)的振動(dòng)力，使觸頭容易被燒損，大大降低了開關(guān)裝置的壽命，因此一般接觸器在滿足電性能的前提下，開距會(huì)選用較小的參數(shù)。在本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)中，采用一對(duì)主觸頭彈簧，布置在接觸橋的下方，并且接觸橋呈一個(gè)角度，根據(jù)靜觸頭和動(dòng)觸頭的相對(duì)位置，該角度在_β +α之間變化，如上面所說的，β可以設(shè)置成與α相等，也可以設(shè)置成與α不相等。在觸頭壓力相同的情況下，一對(duì)主觸頭彈簧中每個(gè)彈簧的力相對(duì)于傳統(tǒng)的一個(gè)觸頭彈簧的力要小，其力的大小取決于彈簧與觸橋的夾角，通過調(diào)整夾角，能夠調(diào)整相應(yīng)彈簧的參數(shù)。彈簧可設(shè)計(jì)為壓縮彈簧，也可設(shè)計(jì)為拉伸彈簧，并且彈簧的角度可變，根據(jù)觸頭行程的需求，彈簧能夠設(shè)置為使觸頭結(jié)構(gòu)處于雙穩(wěn)態(tài)位置，主觸頭彈簧與接觸橋的角度能夠從+ α運(yùn)行到0°并運(yùn)行到-β，當(dāng)主觸頭彈簧與接觸橋角度呈+ α?xí)r，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加向上的力，使得動(dòng)觸頭和靜觸頭處于閉合位置，該閉合位置是一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置。當(dāng)主觸頭彈簧與接觸橋角度呈-β時(shí)，動(dòng)、靜觸頭處于斥開位置，該斥開位置是另一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置。主觸頭彈簧與接觸橋?yàn)?°時(shí)，兩根彈簧呈一直線的狀態(tài)，此時(shí)觸頭結(jié)構(gòu)處于死點(diǎn)的位置，只有在大電流形成電動(dòng)斥力將觸頭斥開到一定距離時(shí)，觸頭結(jié)構(gòu)才能達(dá)到死點(diǎn)位置，由于電動(dòng)斥力的影響，死點(diǎn)位置是非穩(wěn)定位置，當(dāng)彈簧越過死點(diǎn)位置反轉(zhuǎn)至-β時(shí)，到達(dá)另一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置。將本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用到斷路器時(shí)，在觸頭正常開斷時(shí)，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+ α到0°以上的位置，分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，電動(dòng)斥力可將動(dòng)觸頭斥開，此時(shí)主觸頭彈簧與接觸橋角度反轉(zhuǎn)到-β。此時(shí)主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加向下的彈簧力，可使動(dòng)觸頭處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。于是，動(dòng)、靜觸頭間得到一個(gè)大的斥開距離，有利于電弧熄滅，可大大提高斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?，借助于?fù)位機(jī)構(gòu)可使觸頭回復(fù)到正常開斷位置。將本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用到接觸器時(shí)，在觸頭正常開斷時(shí)，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+α到0°以上的位置，此時(shí)調(diào)整彈簧參數(shù)和觸橋參數(shù)，可使主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+ α?xí)r，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上與靜觸頭閉合的彈簧力最大，并且在主觸頭彈簧與接觸橋的夾角從+ α到0°變化時(shí)，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上的彈簧力逐漸變小。也就是說，觸頭結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成這樣一種形式:當(dāng)電磁鐵的行程從O變到設(shè)計(jì)所需的開距時(shí)，作用在接觸橋上的力由大變小。克服了傳統(tǒng)的接觸器通常在電磁鐵行程越大時(shí)，觸頭所需的反力越大的缺點(diǎn)，有利于電磁鐵的小型化的設(shè)計(jì)，節(jié)約了原材料和成本，大大降低了電磁鐵的能耗。將本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用到控制與保護(hù)開關(guān)電器的場(chǎng)合時(shí)，由于前述的斷路器和接觸器均使用了平動(dòng)式雙斷點(diǎn)的觸頭結(jié)構(gòu)，因此很容易地可應(yīng)用在控制與保護(hù)開關(guān)電器中，達(dá)到斷路器功能和接觸器功能的協(xié)調(diào)配合。作斷路器功能使用時(shí)，本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)能夠使觸頭斥開，并穩(wěn)定在_β位置，借助于復(fù)位機(jī)構(gòu)可使觸頭回復(fù)到正常開斷位置。觸頭正常開斷時(shí)主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+ α到0°以上的位置，主觸頭彈簧與接觸橋的參數(shù)可根據(jù)兼顧斷路器和接觸器的要求進(jìn)行優(yōu)化，用操作機(jī)構(gòu)和電磁鐵控制開斷的開距可以做成相同。由于觸頭斥開開距可達(dá)到大于正常開距的2倍以上，因此能滿足控制與保護(hù)開關(guān)電器的高的短路分?jǐn)嘈阅?、高的操作頻率和高的機(jī)、電壽命的設(shè)計(jì)要求。圖2和圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)。其中圖2a、2b、2c和2d揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的示意圖，而圖3a和3b揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)中動(dòng)觸頭和接觸橋部分的結(jié)構(gòu)。如圖2a、2b、2c和2d所示，該低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)置為雙斷點(diǎn)的形式，該觸頭結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)U型的靜觸頭結(jié)構(gòu)，更加具體地說，靜觸頭結(jié)構(gòu)包括U型的導(dǎo)電排121以及與導(dǎo)電排121相連的靜觸頭120。接觸橋111。與接觸橋111相連的兩個(gè)動(dòng)觸頭110。接觸橋111上設(shè)置有與動(dòng)觸頭110相關(guān)聯(lián)的觸頭支持件114。對(duì)稱置于動(dòng)觸頭110和接觸橋111下方的兩根主觸頭彈簧112。主觸頭彈簧112與接觸橋111呈現(xiàn)一個(gè)角度，該角度能夠在-β +α之間變化，其中β可以設(shè)置成與α相等，也可以設(shè)置成與α不相等。在該接觸橋111的下方設(shè)置與兩根主觸頭彈簧112相關(guān)聯(lián)的彈簧支持件113。如圖3a和3b所示，該接觸結(jié)構(gòu)還包括與動(dòng)觸頭110和接觸橋111相關(guān)的復(fù)位機(jī)構(gòu)115、116。本發(fā)明低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于低壓電器，諸如斷路器、接觸器，尤其可應(yīng)用于同時(shí)具有斷路器和接觸器功能的控制與保護(hù)開關(guān)電器。在圖4a中揭示了現(xiàn)有低壓電器產(chǎn)品中的一種觸頭結(jié)構(gòu)形式。在該形式中，設(shè)置一根主觸頭彈簧212，該單根的主觸頭彈簧212置于接觸橋211的下方并與接觸橋211呈90°夾角。主觸頭彈簧212的Pl力分配給接觸橋211兩邊的動(dòng)觸頭210，因此其動(dòng)觸頭210和靜觸頭220上的觸頭壓力是1/2P1力，動(dòng)觸頭210和靜觸頭220打開時(shí)需克服主觸頭彈簧212的P2力，由于主觸頭彈簧212 —般為圓柱形壓縮彈簧，因此主觸頭彈簧的P2力大于彈簧的Pl力，呈線性增大。本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)在應(yīng)用于控制與保護(hù)開關(guān)電器(以下簡(jiǎn)稱C PS)時(shí)，該觸頭結(jié)構(gòu)可以布置成如下的形式，如圖2a、2b、2c和2d所示，在多極的CPS中，每一極觸頭單元采用一對(duì)主觸頭彈簧112，布置在帶有動(dòng)觸頭110的接觸橋111的下方，并且與帶有動(dòng)觸頭Iio的接觸橋111呈一個(gè)角度,該角度在-β +α之間變化，其中β可以設(shè)置成與α相等，也可以設(shè)置成與α不相等。主觸頭彈簧112的一端固定在接觸橋111上，另一端固定在彈簧支持件113上，主觸頭彈簧112與接觸橋111的夾角能在 + α之間變化。動(dòng)觸頭110和靜觸頭120的觸頭壓力如圖4b所示為2倍的Py,觸頭壓力的大小根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求可通過調(diào)整夾角α和調(diào)整主彈簧112的參數(shù)來設(shè)置。主觸頭彈簧112可設(shè)計(jì)為壓縮彈簧。C PS的正常斷開和閉合，可通過C PS中的操作機(jī)構(gòu)手柄和控制電磁鐵實(shí)現(xiàn)。在C PS正常斷開和閉合時(shí)，觸頭結(jié)構(gòu)中主觸頭彈簧112的角度α可變，根據(jù)觸頭行程的需求，主觸頭彈簧112與接觸橋111呈一個(gè)角度α，動(dòng)觸頭110和靜觸頭120閉合時(shí)的角度α如圖2a所示，動(dòng)觸頭110和靜觸頭120打開時(shí)的角度α如圖2b所示，動(dòng)觸頭110和靜觸頭120之間的距離即為觸頭開距，從圖示中很容易得出圖2b中的α角小于圖2a中的α角。由于觸頭壓力與主觸頭彈簧112的Py力有關(guān)，即閉合時(shí)觸頭壓力等于Plsina，打開時(shí)需施加的操作力為P2sina，雖然此時(shí)彈簧的P2力大于彈簧的Pl力，但由于α是變化的，且Pl時(shí)的α大于P2時(shí)的a，因此經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)整主觸頭彈簧112和接觸橋111的參數(shù)，可改變Py力的大小，使Py力不以α的減小而呈線性上升，可使P2sina的力小于Plsina的力。這樣操作機(jī)構(gòu)的彈簧力和控制電磁鐵的反力彈簧力相應(yīng)可減小，有利于提高操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能和縮小電磁鐵的體積，從而進(jìn)一步縮小CPS的體積，提高CPS的機(jī)械操作性能和壽命。圖4a、4b、4c和4d揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)的受力分析圖。CPS中的操作機(jī)構(gòu)和控制電磁鐵均能夠控制C PS的狀態(tài)，CPS的正常接通和分?jǐn)嘀饕蒀PS中的控制電磁鐵作為執(zhí)行元件，此時(shí)相當(dāng)于接觸器的功能，需達(dá)到高的操作頻率和高的機(jī)械電氣壽命。如圖4a、4b、4c和4d所不,兩根主觸頭彈簧112對(duì)稱分布,并呈一夾角，如上面所述的，該夾角在-β +α之間。由力的分布形式可知，這種結(jié)構(gòu)有利于接觸橋111的平衡，而且兩根彈簧相對(duì)于一根彈簧的設(shè)置，要達(dá)到相當(dāng)?shù)挠|頭壓力，圖4b中單根彈簧所需的彈簧力比圖4a中單根彈簧所需的彈簧力低，這樣更有利于高壽命彈簧的設(shè)計(jì)，也降低了對(duì)彈簧材料的要求。在C PS起動(dòng)或承載正常過載電流時(shí)，彈簧參數(shù)可設(shè)置為不能使觸頭斥開，而在短路分?jǐn)啻箅娏鲿r(shí)，由大電流形成的電動(dòng)斥力將觸頭斥開到一定距離，該距離能夠使帶有動(dòng)觸頭Iio的接觸橋111越過觸頭結(jié)構(gòu)如圖2c所示的死點(diǎn)位置，此時(shí)主觸頭彈簧112的Py力反向向下，使接觸橋111到達(dá)如圖2d所示的一個(gè)穩(wěn)定位置，此時(shí)動(dòng)觸頭110和靜觸頭120之間的開距遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常接通和分?jǐn)鄷r(shí)的開距，比如可使動(dòng)靜觸頭的開距達(dá)到遠(yuǎn)大于正常接通和分?jǐn)鄷r(shí)開距的2倍。通常電動(dòng)斥力斥開觸頭的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間，利用本發(fā)明的觸頭結(jié)構(gòu)，由于觸頭斥開后到達(dá)一個(gè)很大的開距，大于2倍的正常接通和分?jǐn)鄷r(shí)的開距，有利于短路分?jǐn)嘈阅?，如最大額定電流為32A的C PS,其短路分?jǐn)嗄芰cs可大于50kA，可達(dá)60kA或更高。在分?jǐn)喽搪冯娏骱?，可利用?fù)位機(jī)構(gòu)115、116使接觸橋111復(fù)位至圖2b的位置，使C PS處于正常運(yùn)行狀態(tài)。C PS還可將圖2d所示的位置設(shè)置為隔離位置，在機(jī)構(gòu)中可利用觸頭支持件114和復(fù)位機(jī)構(gòu)115、116的組合，來達(dá)到隔離的作用。本發(fā)明提出的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)能夠使得觸頭斥開開距達(dá)到大于正常開距的2倍以上，動(dòng)靜觸頭間得到一個(gè)大的打開距離，有利于電弧熄滅，可大大提高斷路器的短路分?jǐn)嗄芰?，借助于?fù)位機(jī)構(gòu)可使觸頭回復(fù)到正常開斷位置。本發(fā)明的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)能夠滿足控制與保護(hù)開關(guān)電器的高的短路分?jǐn)嘈阅?、高的操作頻率和高的機(jī)、電壽命的設(shè)計(jì)要求。上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該觸頭結(jié)構(gòu)是雙斷點(diǎn)形式，包括: 兩個(gè)U型的靜觸頭，U型的靜觸頭使得靜觸頭中的電流方向與動(dòng)觸頭中的電流方向相反； 接觸橋； 兩個(gè)動(dòng)觸頭，設(shè)置在接觸橋上，兩個(gè)動(dòng)觸頭分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)靜觸頭； 觸頭支持件，設(shè)置在動(dòng)觸頭上并連接到動(dòng)觸頭； 兩根主觸頭彈簧，對(duì)稱置于動(dòng)觸頭下方并與接觸橋之間呈一個(gè)角度； 彈簧支持件，設(shè)置在兩根動(dòng)觸頭下方并連接到兩個(gè)主觸頭彈簧， 其中，在靜觸頭與動(dòng)觸頭的接觸位置與斥開位置，主觸頭彈簧與接觸橋之間的角度在-β + α之間。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主觸頭彈簧是壓縮彈簧或者拉伸彈簧。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括: 復(fù)位機(jī)構(gòu)，復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述接觸橋上。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用于斷路器，觸頭正常開斷時(shí)，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+α到0°以上的位置；分?jǐn)喽搪冯娏鲿r(shí)，靜觸頭與動(dòng)觸頭斥開，主觸頭彈簧與接觸橋的角度反轉(zhuǎn)到-β，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加向下的彈簧力，將靜觸頭和動(dòng)觸頭保持在打開距離。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓電子的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)位機(jī)構(gòu)使靜觸頭和動(dòng)觸頭回復(fù)到正常開斷位置。
6.如權(quán)利要求3所述的低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該觸頭結(jié)構(gòu)應(yīng)用于接觸器，觸頭正常開斷時(shí)，觸頭彈簧與觸橋的夾角在+ α到0°以上的位置，主觸頭彈簧與接觸橋的夾角在+ α，主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上的與靜觸頭閉合的力最大，并在主觸頭彈簧與接觸橋的夾角從+ α到0°變化時(shí),主觸頭彈簧向動(dòng)觸頭施加的向上的力逐漸變小。
7.如權(quán)利要求6所述的低壓電子的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)位機(jī)構(gòu)使靜觸頭和動(dòng)觸頭回復(fù)到正常開斷位置。
8.如權(quán)利要求1所述的低壓電子的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，主觸頭彈簧與接觸橋呈0°時(shí)，兩根主觸頭彈簧呈一直線，觸頭結(jié)構(gòu)處于死點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種低壓電器的觸頭結(jié)構(gòu)，該觸頭結(jié)構(gòu)是雙斷點(diǎn)形式，包括兩個(gè)U型的靜觸頭，U型的靜觸頭使得靜觸頭中的電流方向與動(dòng)觸頭中的電流方向相反；接觸橋；兩個(gè)動(dòng)觸頭，設(shè)置在接觸橋上，兩個(gè)動(dòng)觸頭分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)靜觸頭；觸頭支持件，設(shè)置在動(dòng)觸頭上并連接到動(dòng)觸頭；兩根主觸頭彈簧，對(duì)稱置于動(dòng)觸頭下方并與接觸橋之間呈一個(gè)角度；彈簧支持件，設(shè)置在兩根動(dòng)觸頭下方并連接到兩個(gè)主觸頭彈簧，其中，在靜觸頭與動(dòng)觸頭的接觸位置與斥開位置，主觸頭彈簧與接觸橋之間的角度在-β～+α之間。
文檔編號(hào)H01H1/20GK103177884SQ20111044188
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者奚泓, 賈峰, 曾萍, 顧長(zhǎng)恂 申請(qǐng)人:上海電科電器科技有限公司, 浙江正泰電器股份有限公司