專利名稱：具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電容接觸器，特別是指一種具有雙穩態限流觸頭的通用性極強、可防止限流觸頭二次接通的電容接觸器，可用于自動補償無功功率的補償設備中，通過切換電容器，以改善功率因數。
背景技術：
采用電容接觸器投切電容器是一種傳統的電容投切方式。電容接觸器在直動式交 流接觸器上派生，在結構上一般分為兩種形式一種是如公開號為CN1262774A的發明專利申請或授權公告號為CN2606963Y的實用新型專利所公開的上下式結構，它們的限流觸頭組設在接觸器主體的上方；另一種是如授權公告號為CN2480973Y的實用新型專利所公開的左右式結構，它的限流觸頭組處在接觸器主體的左右。電容接觸器由設有主電路的接觸器主體、設有限流電路的限流觸頭組和限流電阻線組成，接觸器主體串聯連接在主電路與投切的低壓電容之間，主電路包含該串聯連接接觸器主體的電路；限流觸頭組通過限流電阻線并聯連接在接觸器主體的兩側，即限流電路包含該并聯連接限流觸頭組和電阻線的電路。常規的電容接觸器的工作原理和主要結構為當接觸器主體的接通操作過程中，限流觸頭組先閉合，使由限流觸頭組和限流電阻線所組成的限流電路先接通，執行抑制浪涌電流及吸收過電壓的任務，然后接觸器主體閉合，使主電路接通，執行投切電容器的任務。接觸器主體包括一個各極共用的主觸頭支持、每極一對主動觸頭和主靜觸頭,各極的主動觸頭分別安裝在主觸頭支持上，并隨主觸頭支持的上下移動而分別與各極的主靜觸頭執行閉合或分斷配合操作。限流觸頭組包括一個各極共用的附觸頭支持、每極一對附動觸頭和附靜觸頭，各極的附動觸頭安裝在附觸頭支持上，并隨附觸頭支持的上下移動而分別與各極的附靜觸頭執行閉合或分斷配合操作。限流觸頭組由基座、附觸頭支持、上蓋及反力彈簧等組成，設在接觸器主體上方的限流觸頭組通過基座與接觸器主體的外殼連接安裝。接觸器主體的每一極的主動觸頭與主靜觸頭分別串聯連接在每一極的主電路中，限流觸頭組的每一極的附動觸頭、附靜觸頭分別串聯連接在每一個極的限流電路中，主電路與限流電路通過限流電阻線連接，形成限流電路和主電路并聯結構，即由主動觸頭、主靜觸頭串聯構成的主電路與由附動觸頭、附靜觸頭、限流電阻線串聯構成的限流電路并聯連接。限流觸頭組的附觸頭支持組件分為上下兩部分，上部分包括附觸頭支持和各極的附動觸頭，下部分包括一個可上下移動的操作桿(或叫引伸柄)，并通過設在上部分的一永久磁鐵連接，下部分與接觸器本體的觸頭支持掛接并實現聯動。通常情況下，永磁鐵設在附觸頭支持上，導磁板設在操作桿上，永磁鐵作用于附觸頭支持上的磁力方向向下，反力彈簧的彈力也作用于附觸頭支持上，但其作用力方向向上，即作用在附觸頭支持上的彈力方向與作用在附觸頭支持上的磁力方向相反。在永磁鐵與導磁板之間的距離小于臨界距離時，磁力大于彈力，從而致使附觸頭支持能隨操作桿向下聯動。在永磁鐵與導磁板之間的距離大于臨界距離時，磁力小于彈力，從而致使附觸頭支持與操作桿之間無聯動關系，附觸頭支持在彈力作用下回到穩定的初始狀態。在初始狀態下，附動觸頭與附靜觸頭分斷，附動觸頭與附靜觸頭之間保持正常的開距，操作桿與接觸器本體的主觸頭支持掛接并實現聯動。在電容接觸器的接通操作過程中限流觸頭組組件的永磁鐵與導磁板先處于吸合狀態，使附觸頭支持與操作桿聯動并隨接觸器主體的主觸頭支持一起向下移動；由于限流觸頭組的附觸頭開距小于接觸器主體的主觸頭開距，所以附動觸頭與附靜觸頭先閉合而使限流電路先接通，此時限流電路中的限流電阻絲起到抑制涌流的作用。接著，主觸頭支持帶動操作桿繼續向下移動，要求永磁鐵與導磁板之間的距離小于臨界距離而使附動觸頭與附靜觸頭仍保持閉合，并在一定延遲時間后主動觸頭與主靜觸頭再閉合而使主電路后接通，如果在此過程出現附動觸頭與附靜觸頭分斷，則造成二次分斷的故障。然后主觸頭支持帶動操作桿繼續向下移動，到一個永磁鐵與導磁板之間的距離大于臨界距離的特定位置后，使限流觸頭組的附觸頭支持在反力彈簧作用下回到初始位置，并且使附動觸頭與附靜觸頭分斷，從而切斷限流電路并使接觸器主體進入正常的投切工作狀態。在電容接觸器的分斷過程中，限流觸頭組的操作桿先隨接觸器主體的主觸頭支持一起向上移動，使主動觸頭與主靜觸頭先分斷并切斷主電路，然后主觸頭支持和操作桿繼續向上移動到達另一個永磁鐵與導磁板之間的距離小于臨界距離的特定位置后，使限流觸頭組的永磁鐵與導磁板吸合，附觸頭支持向下移動但要求 附動觸頭與附靜觸頭仍保持分斷。如果在此附觸頭支持向下移動過程中出現附動觸頭與附靜觸頭閉合，則會造成限流電路二次接通的故障。接著，主觸頭支持和操作桿再繼續向上，帶動附動觸頭支持向上移動，直到附觸頭支持再回到初始位置，從而使電容接觸器進入分斷狀態，即撤出投切工作狀態。從以上介紹的現有電容接觸器的工作原理和結構特點可見，目前的電容接觸器，特別是上下式結構電容接觸器，普遍存在與原理性結構設計不盡合理所致的技術問題。例如，現有的限流觸頭組采用單穩態原理結構設計，即在電容接觸器不管處于接通常態還是分斷常態，附觸頭支持和附動觸頭都處在同一個初始位置的穩定狀態，從而導致了設計制造中難以克服的兩大問題一是各聯動件的行程、位置關系及變化(運動)特性之間的匹配矛盾，二是各行程、位置的變量的設計特性與實際特性之間存在較大的隨機漂移。具體地說，由于各聯動件的行程、位置變量構成了復雜的多重封閉尺寸鏈，而各變量不僅要滿足電容接觸器的工作原理要求，而且還要滿足各自的結構要求，所以要在封閉尺寸鏈中同時滿足兩種要求是非常困難的，有的甚至是相互矛盾的；并且由于各聯動件的行程、位置變量構成了復雜的多重封閉尺寸鏈，而一個變量又要受多重隨機因素的影響，如永磁鐵與導磁板之間的距離小于臨界距離實際上會受到永磁鐵的性能、尺寸誤差、安裝誤差，反力彈簧和超程彈簧的彈力誤差等因素影響，所以變量的設計特性與實際特性之間必然會出現隨機漂移，而當其中一個變量出現漂移時必然會引發其它變量的隨機漂移，從而導致了可靠性差(如在接通過程中的二次分斷、在分斷過程中的二次接通的故障率高)、穩定性差(如對溫升的敏感度高)、生產制造困難(如對相關零件的加工精度、裝配精度要求高，安裝調試困難)、通用性差(同一種限流觸頭組不能適用于不同規格的接觸器主體)和難以提升產品的質量等級等一系列缺陷。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種具有雙穩態限流觸頭的上下式結構的電容接觸器，它可以不受限流附觸頭的開距限制，既能保證限流附觸頭先于主觸頭接通，又能完全避免限流電路二次接通的故障，并且可以應用于任意規格的接觸器。上述目的由本實用新型如此來實現一種具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，包括具有按超程方式安裝在主觸頭支持22上的主動觸頭23和固定安裝在殼座21上的主靜觸頭25的接觸器主體2、限流觸頭組I以及用于將限流觸頭組I與接觸器主體2并聯連接的電阻線組3，所述的限流觸頭組I包括安裝在基座11上的附觸頭支持12和附觸頭下部15、固定在基座11上的附靜觸頭14及與其閉合/分斷配合的安裝在附觸頭支持12上的附動觸頭13、設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16、設置在附觸頭支持12與基座11之間的反力彈簧17和限位機構18，所述的限流觸頭組I的基座11按上下組合方式固定安裝在接觸器主體2的殼座21上，其附觸頭下部15與接觸器主體2的主觸頭支持22連接并相互聯動。所述的限流觸頭組I的附動觸頭13具有一個初始穩態位置和一個釋放穩態位置，該釋放穩態位置是由附觸頭支持12、反力彈簧17和基座11上的蓋板111所限定，并且所述的附動觸頭13處在初始穩態位置時，接觸器主體2的主動觸頭23與 主靜觸頭25分斷，限流觸頭組I的磁力耦合機構16吸合；所述的附動觸頭13處在釋放穩態位置時，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25閉合，限流觸頭組I的磁力耦合機構16釋放。在所述初始穩態位置，所述的限流觸頭組I的附動觸頭13與附靜觸頭14之間具有初始開距LI，而在所述釋放穩態位置，限流觸頭組I的附動觸頭13與附靜觸頭14之間具有釋放開距L11，并且在接觸器的每次操作中，所述的限流觸頭組I的附觸頭對13、14之間的開距都在這兩個不同的開距值之間自動切換。值得推薦的是，所述的附動觸頭13在釋放穩態位置時與附靜觸頭14之間的釋放開距Lll大于附動觸頭13在初始穩態位置時與附靜觸頭14之間的初始開距LI，并且該初始開距LI小于接觸器主體2在穩定的分斷狀態時的主動觸頭23與主靜觸頭25之間的開距L2。尤其具有優點的是，所述的限流觸頭組I的磁力耦合機構16包括永久磁鐵161和吸鐵162，當永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力等于反力彈簧17的彈力時，二者之間的吸合臨界距離為S ;所述的附動觸頭13從釋放穩態位置到初始穩態位置之間具有距離h，并且在所述的初始穩態位置，所述附觸頭支持12與其蓋板111之間的距離為h，在所述的釋放穩態位置，所述附觸頭支持12與蓋板111之間的距離h為零。前述的距離h、初始開距LI、開距L2和吸合臨界距離S應滿足以下條件LI < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者h < S < LI < L2。另一具有優點的實施結構在于，所述的限位機構18包括觸頭支持12上的擋塊124和基座11上的凸臺114，在附動觸頭13與附靜觸頭14分斷時，擋塊124和凸臺114分離，且所述擋塊124與凸臺114之間的距離為Dl ;在附動觸頭13與附靜觸頭14閉合后，擋塊124和凸臺114接觸；在附動觸頭13處在初始穩態位置時，所述距離D1、附動觸頭13與附靜觸頭14之間的初始開距LI、接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭14之間的開距L2應滿足以下條件LI < Dl < L2+C。[0013]本實用新型所述的接觸器主體2處在穩定的分斷狀態時，設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16吸合，附觸頭支持12被附觸頭下部15限定，附觸頭下部15與主觸頭支持22連接并被限定，使附觸頭支持12上的附動觸頭13穩定在初始穩態位置。而本實用新型所述的接觸器主體2處在穩定的接通狀態時，設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16釋放，附觸頭支持12在反力彈簧17的彈力作用下與基座11上的蓋板111接觸并被限定，使附觸頭支持12上的附動觸頭13穩定在釋放穩態位置。在制造和組裝上非常方便的是，將所述的反力彈簧17的一端與附觸頭支持12連接，反力彈簧17的另一端與基座11連接。以及所述的磁力耦合機構16的永久磁鐵161設置在附觸頭支持12上，吸鐵162設置在附觸頭下部15上。或者所述的磁力耦合機構16的吸鐵設置在附觸頭支持12上，永久磁鐵設置在附觸頭下部15上。如前所述，目前普遍采用的電容接觸器，假設LI代表在初始穩態位置時限流觸頭組的附觸頭對之間的初始開距，L2代表接觸器主體2在穩定的分斷狀態時主觸頭對之間的 開距，S代表磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸合臨界距離(此時二者之間的吸引力等于反力彈簧17的彈力)，在電容接觸器的分斷過程中，限流觸頭組的附觸頭支持組件下部隨主體接觸器的主觸頭支持一起向上運動，當附觸頭支持組件下部與上部的距離小于S時，設在附觸頭支持組件上部的永久磁鐵會將上部和下部吸合在一起，如果限流觸頭組的附觸頭開距LI小于S，就會產生限流電路二次接通的故障，因此要求LI必須大于S，但是在電容接觸器的接通過程中，為實現限流電路先于主電路接通，又要求LI必須小于L2，即滿足S < LI < L2，對此相互矛盾的要求，小規格的接觸器很難解決，如再考慮到觸頭的同步性、永久磁鐵的磁力隨溫度升高會變小這些不利因素，即使是大規格接觸器，也需要對產品的同步性、永久磁鐵的性能提出更高的要求。相比之下，本實用新型創造性地解除了主觸頭開距L2、附觸頭開距LI受制于S的問題，使同一種限流觸頭組適用于不同規格的接觸器成為可能，通用性極強，而且本實用新型的電容接觸器對加工精度和裝配精度的工藝要求較低，對永久磁鐵的性能要求也可以降低。
圖I是本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的工作原理示意圖。圖2是本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的立體外觀示意圖。圖3具體示出了限流觸頭組和接觸器主體的結構示意圖，圖中所示的附動觸頭處在初始穩態位置。圖4示出了限流觸頭組的結構示意圖，圖中所示的附動觸頭處在釋放穩態位置。圖5至圖12分別是本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的結構示意簡圖，其中圖5至圖8分別示出了接觸器主體從穩定的分斷狀態到穩定的接通狀態的操作過程中的各狀態下的附動觸頭、主動觸頭、磁力耦合機構、限位機構中的各運動件的位置；其中圖5中的限流觸頭組的附動觸頭處在初始穩態位置；圖9至圖12分別示出了接觸器主體從穩定的接通狀態到穩定的分斷狀態的操作過程中的各狀態下的附動觸頭、主動觸頭、磁力耦合機構、限位機構中的各運動件的位置；圖9、圖10中限流觸頭組的附動觸頭處在釋放穩態位置。在附圖中，符號LI代表在初始穩態位置時限流觸頭組的附觸頭對之間的初始開距，L2代表接觸器主體2在穩定的分斷狀態時主觸頭對之間的開距，Lll代表在釋放穩態位置時附觸頭對之間的釋放開距，L21代表圖6所示的接觸器主體2主觸頭對之間的開距，L22代表在釋放未達穩態分斷位置時主觸頭對之間的開距，Dl代表接觸器主體2處于穩定的分斷狀態時擋塊124與凸臺114之間的距離，D2代表接觸器主體2處于穩定接通狀態時擋塊124與凸臺114之間的距離，C代表主觸頭支持的超程，Cl代表主觸頭支持的剩余超程，S代表磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸合臨界距離，此時二者之間的吸引力等于反力彈簧17的彈力，SI代表圖7所示的磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離，S2代表接觸器主體2處于穩定接通狀態、磁力耦合機構16釋放時 永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離，S3代表磁力稱合機構16釋放時的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離，h代表附觸頭支持12與蓋板111之間的距離，即表示附動觸頭13從釋放穩態位置到初始穩態位置之間的距離。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的實施例。本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器不限于以下實施例的描述。圖I是本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的工作原理示意圖，圖2是立體外觀示意圖。參見圖I和2，本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器包括限流觸頭組I、接觸器主體2和用于將限流觸頭組I與接觸器主體2并聯連接的電阻線組3，限流觸頭組I與接觸器主體2采用上下式結構，限流觸頭組I、接觸器主體2、電阻線組3與投切的電容組4可采用公知的連接方式實現。圖3和圖4示出的限流觸頭組I包括安裝在基座11上的附觸頭支持12和安裝在附觸頭支持12上的附動觸頭13、附觸頭下部15、固定在基座11上的附靜觸頭14、設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16 (參見圖5)、設置在附觸頭支持12與基座11之間的反力彈簧17以及設置在附觸頭支持12與基座11之間的限位機構18(參見圖5)，其中附動觸頭13與附靜觸頭14是相互可接觸閉合或分離配合的附觸頭對。磁力耦合機構16包括設置在附觸頭支持12上的永久磁鐵161、設置在附觸頭下部15上的吸鐵162。當永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離小于或等于吸合臨界距離S時，永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力大于反力彈簧17的彈力，以使永久磁鐵161與吸鐵162能相互聯動或能吸合，即永久磁鐵161與吸鐵16之間的距離等于O。而在永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離大于吸合臨界距離S時，永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力小于反力彈簧17的彈力，永久磁鐵161與吸鐵16之間釋放，即磁力耦合機構16釋放，此時永久磁鐵161與吸鐵162之間不能相互聯動，更不能吸合。限位機構18包括觸頭支持12上的擋塊124和基座11上的凸臺114。在附動觸頭13與附靜觸頭14分斷時，擋塊124和凸臺114分離，即在附動觸頭13與附靜觸頭14分斷任何時該，擋塊124和凸臺114總是分離，而在附動觸頭13與附靜觸頭14閉合后，擋塊124和凸臺114接觸。反力彈簧17的一端與附觸頭支持12連接，反力彈簧17的另一端與基座11連接，通過這樣的連接，使附觸頭支持12獲得一個彈力，該彈力驅使附觸頭支持12帶動附動觸頭13與附靜觸頭14分斷，并且該彈力的方向與磁力耦合機構16作用于附觸頭支持12上的吸引力的方向相反。本實用新型的附動觸頭13到達并穩定在初始穩態位置是在雙穩態限流觸頭的電容接觸器的分斷操作過程中實現的，而附動觸頭13到達并穩定在釋放穩態位置是在雙穩態限流觸頭的電容接觸器的接通操作過程中實現的，在接觸器主體2從分斷狀態轉換為接通狀態的控制過程中，附動觸頭13先從與附靜觸頭14分斷的初始穩態位置轉換到閉合的過渡位置，然后主動觸頭23與主靜觸頭25由分斷轉換為閉合，磁力耦合機構16由吸合轉換為釋放，最后附動觸頭13從閉合過渡位置轉換到釋放穩態位置。在接觸器主體2從接通狀態轉換為分斷狀態的控制過程中，主動觸頭23先與主靜觸頭25由閉合轉換為分斷，然后磁力耦合機構16由釋放轉換為吸合，最后附動觸頭13從釋放穩態位置轉換到初始穩態位置。由于附動觸頭13具有初始穩態位置和釋放穩態位置兩個穩態位置，所以本實用新型的電容接觸器具有雙穩態的限流觸頭。正是由于附動觸頭13具有兩個穩態位置，所以本實用新型的電容接觸器不僅不會出現在接通過程中的二次分斷故障、不會出現在分斷過程中的二次接通的故障，而且還解決了如前所述的現有技術存在的各聯動件的行程、位置關系及變化(運動)特性之間的匹配矛盾和各行程、位置的變量的設計特性與實際特性之間存在較大的隨機漂移這兩大問題。參見圖3和4，接觸器主體2包括安裝在殼座21上的主觸頭支持22、按超程方式安 裝在主觸頭支持22 上的主動觸頭23和固定安裝在殼座21上的主靜觸頭25，主動觸頭23與主靜觸頭25之間可接觸閉合/分斷配合。這里超程方式是指在主動觸頭23與主靜觸頭25剛閉合的狀態下，主觸頭支持22還能沿所述閉合運動方向繼續移動一段距離，而該繼續移動的最大距離就是超程C。通常情況下，為了獲得更好的主動觸頭23與主靜觸頭25閉合后的接觸性能，接觸器主體2的主動觸頭23與主觸頭支持22都按超程方式連接安裝。而且在本實用新型的接觸器中，該公知的超程連接安裝還可被用于限流觸頭組I的接通與分斷操作。限流觸頭組I的基座11按上下組合方式固定安裝在接觸器主體2的殼座21上，流限觸頭組I的附觸頭下部15與接觸器主體2的主觸頭支持22連接，并且附觸頭下部15隨主觸頭支持22 —起移動，這種實現相互聯動的連接結構可采用公知的如附圖3、4所示的掛接結構。上述限流觸頭的附動觸頭13與附靜觸頭14閉合后，擋塊124和基座11上的凸臺114接觸包括兩種情況一種是擋塊124和凸臺114的接觸是與附動觸頭13和附靜觸頭14的閉合同時完成，另一種是擋塊124和凸臺114的接觸是在附動觸頭13與附靜觸頭14閉合后的某時刻。在通常情況下，擋塊124和凸臺114的接觸都滯后于附動觸頭13與附靜觸頭14的閉合，其目的在于在附動觸頭13與附靜觸頭14閉合后可獲得更好的接觸性能，而實現該目的所采用的是公知的附動觸頭13與附觸頭支持12之間的超程安裝結構。當然，如果不采用所述超程安裝結構，則須采用擋塊124和凸臺114的接觸是與附動觸頭13和附靜觸頭14閉合同時實現的結構。附觸頭支持12、附觸頭下部15、附靜觸頭14分別與基座11的安裝采用公知的安裝結構。附圖所示的磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162分別設置在附觸頭支持12、附觸頭下部15上，可替代的方案是磁力耦合機構16包括設置在附觸頭支持12上的吸鐵、設置在附觸頭下部15上的永久磁鐵，在永久磁鐵與吸鐵之間的距離小于或等于吸合臨界距離S時，永久磁鐵與吸鐵之間的吸引力大于反力彈簧17的彈力。圖5至圖12分別是本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器的結構原理示意簡圖，其中圖5至圖8分別示出了接觸器主體2從穩定的分斷狀態到穩定的接通狀態的操作過程中的各狀態下的附動觸頭13、主動觸頭23、磁力耦合機構16、限位機構18中的各運動件的位置；圖9至圖12分別示出了接觸器主體2從穩定的接通狀態到穩定的分斷狀態的操作過程中的各狀態下的附動觸頭13、主動觸頭23、磁力耦合機構16、限位機構18中的各運動件的位置。其中圖4和圖9所示的是電容接觸器處于接通工作狀態。參見圖4和圖9，對應電容接觸器處于接通工作狀態，附動觸頭13具有一個釋放穩態位置，該釋放穩態位置是由安裝附動觸頭13的附觸頭支持12、設置在附觸頭支持12與基座11之間的反力彈簧17和基座11上的蓋板111共同限定的。具體地說，在接觸器主體2處在穩定的接通狀態時，設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16釋放，磁力耦合機構16的釋放使附觸頭支持12在反力彈簧17的彈力作用下與基座11上的蓋板111接觸并被限定，附觸頭支持12的限定使附觸頭支持12上的附動觸頭13穩定在釋放穩態位置。由圖9可見，在附動觸頭13處于釋放穩態位置時，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25處于穩定的閉合狀態，同時附觸頭支持12與基座11上的蓋板111接觸，即附觸頭支持12與蓋板111之間的距離h = O。即如圖9所示，在接觸器主體2處于穩定的接通狀態時，附動觸頭13與附靜觸頭14分斷且附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離Lll (即附觸頭對在釋放穩態位置時附動觸頭13與附靜觸頭14之間的開距，簡稱釋放開 距)最大，磁力耦合機構16釋放且永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離S2最大，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間的距離D2最大。圖3和圖5所示的電容接觸器處于分斷狀態，附動觸頭13具有一個初始穩態位置，該初始穩態位置是由安裝附動觸頭13的附觸頭支持12、與主觸頭支持22連接的附觸頭下部15和設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16共同限定的。具體地說，接觸器主體2處在穩定的分斷狀態時，設置在附觸頭支持12與附觸頭下部15之間的磁力耦合機構16吸合，磁力耦合機構16的吸合使附觸頭支持12被附觸頭下部15限定，附觸頭下部15與主觸頭支持22連接并被限定，從而使附觸頭支持12上的附動觸頭13穩定在初始穩態位置。由圖5可見，在附動觸頭13處于初始穩態位置時，接觸器主體2處于穩定的分斷狀態，主動觸頭23與主靜觸頭25分斷，主動觸頭23與主靜觸頭25之間的開距L2最大，附觸頭支持12與基座11上的蓋板111分離，附觸頭支持12與蓋板111之間具有距離h，雖然附動觸頭13與附靜觸頭14分斷，但它們之間的初始開距LI (即在初始穩態位置時附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離，也稱附動觸頭13的初始開距，簡稱初始開距LI)小于圖9所示的釋放開距L11，磁力耦合機構16吸合，永久磁鐵161與吸鐵16接觸，即它們之間的距離為0，限位機構18在接觸器主體2處于穩定的分斷狀態時，其擋塊124與凸臺114之間的距離Dl大于附動觸頭13的初始開距LI (即在初始穩態位置時附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離)，以確保附動觸頭13與附靜觸頭14能正常閉合。如圖5和圖9所示，附動觸頭13在釋放穩態位置時與附靜觸頭14之間的釋放開距Lll應大于附動觸頭13在初始穩態位置時與附靜觸頭14之間的初始開距LI。如圖5所示，在附動觸頭13處在初始穩態位置時，主動觸頭23與主靜觸頭25分斷，磁力耦合機構16吸合。如圖9所示，在附動觸頭13處在釋放穩態位置時，主動觸頭23與主靜觸頭25閉合，磁力耦合機構16釋放。在上述的接觸器主體2從分斷狀態轉換為接通狀態的操作過程中，附動觸頭13、主動觸頭23、磁力耦合機構16、限位機構18中的各運動件的狀態和位置如圖5至圖9所示。在接觸器主體2從圖5所示的分斷狀態轉換為圖9所示的接通狀態的控制過程中，附動觸頭13先從圖5所示的初始穩態位置轉換到圖6所示的與附靜觸頭14閉合的過渡位置，然后主動觸頭23與主靜觸頭25由分斷轉換為閉合，磁力耦合機構16由吸合轉換為釋放，最后附動觸頭13從閉合過渡位置轉換到釋放穩態位置。下面結合圖5至圖9進一步說明本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器由分斷狀態轉換為接通狀態的操作過程。首先參見圖5，接觸器主體2處在穩定的分斷狀態，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間的距離為開距L2，附動觸頭13處在初始穩態位置，附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離為初始開距LI，附觸頭支持12與蓋板111之間的距離為h，磁力耦合機構16吸合，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間的距離為D1，主觸頭支持22留有超程C。從圖5所示的狀態向下拉主觸頭支持22，主觸頭支持22帶動附觸頭下部15向下移動，由于磁力耦合機構16吸合，所以附觸頭下部15帶動附動觸頭13向下移動，直到圖6所示的位置。接著參見圖6，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間的距離L21小于圖5所示的開距L2(即在接觸器主體2處于穩定的分斷狀態下的主動觸頭23與主靜觸頭25之間的距離，也稱主動觸頭23的開距L2，簡稱開距L2)，附動觸頭13與附靜觸頭14閉合并 處于過度穩態位置，附觸頭支持12與蓋板111之間的距離為Ll+h，磁力耦合機構16吸合，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間接觸，以限制附觸頭支持12不能再向下移動，主觸頭支持22的超程仍保持為C。從圖6所示的狀態繼續向下拉主觸頭支持22，由于擋塊124與凸臺114之間接觸，所以附動觸頭13不動并保持在過度穩態位置，磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162開始分離，直到圖7所示的位置。參見圖7，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間接觸閉合，附動觸頭13與附靜觸頭14仍保持閉合并處于過度穩態位置，附觸頭支持12與蓋板111之間的距離仍保持Ll+h，由于磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離SI小于其吸合臨界距離S，所以永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力大于反力彈簧17的彈力，吸引力仍能使附動觸頭13保持與附靜觸頭14閉合，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間仍保持接觸，以限制附觸頭支持12不能向下移動，主觸頭支持22超程仍保持為C。然后從圖7所示的狀態繼續向下拉主觸頭支持22，由于擋塊124與凸臺114之間接觸，所以附動觸頭13仍不動并保持在過度穩態位置，磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162分離的距離加大，主觸頭支持22的超程減小，直到圖8所示的瞬間位置。再參見圖8，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間仍保持接觸閉合，附動觸頭13與附靜觸頭14仍保持閉合并處于過度穩態位置，附觸頭支持12與蓋板111之間的距離仍保持Ll+h，磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離變為吸合臨界距離S，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間仍保持接觸，以限制附觸頭支持12不能向下移動，主觸頭支持22仍留有剩余超程Cl，剩余超程Cl小于前述超程C。由于磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離為吸合臨界距離S，所以在此瞬間的永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力等于反力彈簧17的彈力，該瞬間也是附動觸頭13由過度穩態位置轉換到釋放穩態位置前的瞬間。最后從圖8所示的瞬間狀態繼續向下拉主觸頭支持22，磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離繼續加大，主觸頭支持22的超程繼續減小，由于永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離大于吸合臨界距離S，所以在此瞬間的永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力小于反力彈簧17的彈力，從而附動觸頭13在反力彈簧17的彈力作用下往回移動并與附靜觸頭14分離，直到圖9所示的位置。在圖9中，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間仍保持接觸閉合并處于穩定的接通狀態，附動觸頭13與附靜觸頭14分斷并處于釋放穩態位置，附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離Lll (即釋放開距)大于初始開距LI，附觸頭支持12與蓋板111接觸，即h = O，磁力耦合機構16釋放，永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離S3遠大于圖7所示的吸合臨界距離S，限位機構18的擋塊124與凸臺114分離，擋塊124與凸臺114之間的距離滿足D2 > D1，主觸頭支持22的超程已用盡，即C = O，主觸頭支持22不能再向下移動。由于主觸頭支持22受接觸器主體2的操作機構(圖中未示出)的控制而穩定在圖9所示的位置，所以主動觸頭23與主靜觸頭25被穩定在圖9所示的接通狀態，并且由于附觸頭支持12在反力彈簧17的彈力作用下與蓋板111穩定接觸，即反力彈簧17將附觸頭支持12壓靠在蓋板111上，且磁力耦合機構16處于釋放狀態，所以附動觸頭13被穩定地限定在釋放穩態位置。參見圖5、9至圖12說明本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器由接通狀態轉換為分斷狀態的操作過程，在接觸器主體2從圖9所示的接通狀態轉換為圖12和圖5所示的分斷狀態的控制過程中，附動觸頭13從圖9所示的釋放穩態位置轉換到圖5所示的初始穩態位置。在上述的接觸器主體2從接通狀態轉換為分斷狀態的控制過程中，附動 觸頭13、主動觸頭23、磁力耦合機構16、限位機構18中的各運動件的狀態和位置如圖9至圖12及圖5所示。下面結合圖9至圖12及圖5，進一步說明本實用新型的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器由接通狀態轉換為分斷狀態的操作過程。參見圖9，從圖9所示的狀態向上推主觸頭支持22，由于主觸頭支持22先恢復超程，所以主動觸頭23與主靜觸頭25之間仍保持接觸閉合，吸鐵162隨主觸頭支持22向上移動并向永久磁鐵161靠近，直到圖10所示的位置。參見圖10，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間仍保持接觸閉合，附動觸頭13與附靜觸頭14分斷并處于釋放穩態位置，附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離Lll大于初始開距LI，附觸頭支持12與蓋板111接觸，即h = 0，磁力耦合機構16釋放，永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離滿足S2 >S，限位機構18的擋塊124與凸臺114仍保持分離，擋塊124與凸臺114之間的距離滿足D2> D1，主觸頭支持22的超程已恢復到C ;從圖10所示的狀態繼續向上推主觸頭支持22，由于主觸頭支持22的超程已恢復到C，所以主動觸頭23與主靜觸頭25開始分離，直到圖11所示的瞬間位置。參見圖11，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間分離但未到達穩定的分斷位置，主動觸頭23與主靜觸頭25之間的距離滿足L22 < L2，主觸頭支持22的超程仍保持為C，附動觸頭13與附靜觸頭14分斷并處于不穩定的狀態，附動觸頭13與附靜觸頭14之間的距離Lll大于初始開距LI，附觸頭支持12與蓋板111不穩定的接觸，即h=0，磁力耦合機構16的永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離為吸合臨界距離S并開始轉換狀態，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間的距離滿足D2 > Dl0在圖11所示的瞬間位置，由于永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離為吸合臨界距離S，即永久磁鐵161與吸鐵162之間的吸引力能克服反力彈簧17的彈力并驅使附動觸頭13向閉合方向移動到圖12所示的位置。參見圖12，接觸器主體2的主動觸頭23與主靜觸頭25之間的距離仍保持L22< L2，觸頭支持22的超程仍保持為C，附動觸頭13與附靜觸頭14仍保持分斷，但附動觸頭13離開釋放穩態位置，附觸頭支持12與蓋板111分離，磁力耦合機構16轉換為吸合，限位機構18的擋塊124與凸臺114之間仍處于分離。在圖12所示的位置，繼續向上推主觸頭支持22，由于永久磁鐵161與吸鐵162之間吸合，所以主觸頭支持22的向上移動推動附觸頭下部15向上移動，附觸頭下部15的向上移動推動吸鐵162向上移動，吸鐵162的向上移動推動永久磁鐵161向上移動，永久磁鐵161的向上移動推動附觸頭支持12和附動觸頭13向上移動，直到圖5所示的狀態位置；在圖5所示的狀態位置，接觸器主體2處在穩定的分斷狀態，附動觸頭13處在初始穩態位置。主觸頭支持22的上下移動是由接觸器主體2的已有操作機構(圖中未示出)驅動的，主觸頭支持22分別穩定在圖5所示的分斷狀態和圖9所示的接通狀態的定位也是由接觸器主體2的操作機構控制的。在永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離小于吸合臨界距離S時，附觸頭支持12的上下移動是由常規的附觸頭下部15驅動和控制的，而附觸頭下部15又受主觸頭支持22的驅動和控制。而在永久磁鐵161與吸鐵162之間的距離大于吸合臨界距離S時，附觸頭支持12在反力彈簧17的驅動下只能向上移動。從上述的操作過程可見，由于附動觸頭13具有兩個穩態位置，所以本實用新型的具有雙穩態的限流觸頭的電容接觸器不僅不會出現在接通過程中的二次分斷、在分斷過程中的二次接通的故障，而且還解決了現有技術存在的各聯動件匹配矛盾和隨機漂移兩大問題，本實用新型對于各聯動 件的行程、位置關系及變化(運動)特性之間的合理匹配，得益于采用了如下優化的技術方案。首先是附動觸頭13的開距。由于附動觸頭13具有兩個穩態位置，所以附動觸頭13具有兩個開距，其中一個開距為附動觸頭13處于初始穩態位置時的初始開距LI (參見圖5)，而另一個開距為附動觸頭13處于釋放穩態位置時的釋放開距Lll (參見圖9)。從圖5和圖9可見，附動觸頭13與附靜觸頭14之間的釋放開距Lll大于附動觸頭13與附靜觸頭14之間的初始開距LI，即滿足Lll > LI，而LlULl與附動觸頭13從釋放穩態位置到初始穩態位置之間的距離h三者之間的關系為Lll = Ll+h。其次是附動觸頭13從釋放穩態位置到初始穩態位置之間的距離h、附動觸頭13與附靜觸頭14之間的初始開距LI、主動觸頭23與主靜觸頭25之間的開距L2、磁力耦合機構16的吸合臨界距離S四者之間的關系。參見圖5，為了滿足接通操作過程中附動觸頭13與附靜觸頭14的閉合先于主動觸頭23與主靜觸頭25的閉合的工作原理要求，LI和L2必須滿足LI < L2的條件。參見圖11和圖12，為了滿足分斷操作過程中附動觸頭13從圖11所示的釋放穩態位置移動到圖12所示的位置時附動觸頭13與附靜觸頭14仍處于分斷狀態，以確保分斷操作過程中不發生二次接通的故障，因而需滿足S < Ll+h即S < Lll的條件。為了進一步減小限流觸頭組I的體積，取h < LI，從而得到h、LI、L2、S四者之間的優化后的關系為L1 < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者 h < S < LI < L2。第三是附動觸頭13與附靜觸頭14之間的初始開距LI、主動觸頭23與主靜觸頭14之間的開距L2、擋塊124與凸臺114之間的距離Dl三者之間的關系。參見圖5至圖6，為了滿足接通操作過程中附動觸頭13能可靠與附靜觸頭14接觸閉合，因而需滿足LI < Dl的條件，為了保證附動觸頭在主動觸頭閉合后斷開，應滿足Dl < L2+C的條件，由此得Dl的取值范圍為LI < Dl < L2+C。根據上述從三個方面考慮給出的各參數關系式，就可很容易地確定Ll、L2、S、h、C、Dl等優化的參數，根據確定的優化參數就可很容易地確定限流觸頭組I和接觸器主體2的結構。由于引入了 h參數，并且各參數之間又優化為了大于或小于的關系，所以不僅不會構成封閉的尺寸鏈，而且還有效克服了現有技術存在的因其中某個參數的制造誤差或特性變化而導致的其他參數的隨機漂移，從而可大大降低制造 難度和成本，同時大大提高了產品的可靠性和穩定性。
權利要求1.一種具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，包括具有按超程方式安裝在主觸頭支持(22)上的主動觸頭(23)和固定安裝在殼座(21)上的主靜觸頭(25)的接觸器主體(2)、限流觸頭組(I)以及用于將限流觸頭組(I)與接觸器主體(2)并聯連接的電阻線組(3)，所述的限流觸頭組(I)包括安裝在基座(11)上的附觸頭支持(12)和附觸頭下部(15)、固定在基座(11)上的附靜觸頭(14)及與其閉合/分斷配合的安裝在附觸頭支持(12)上的附動觸頭(13)、設置在附觸頭支持(12)與附觸頭下部(15)之間的磁力耦合機構(16)、設置在附觸頭支持(12)與基座(11)之間的反力彈簧(17)和限位機構(18)，所述的限流觸頭組(I)的基座(11)按上下組合方式固定安裝在接觸器主體(2)的殼座(21)上，其附觸頭下部(15)與接觸器主體(2)的主觸頭支持(22)連接并相互聯動， 其特征在于 所述的限流觸頭組(I)的附動觸頭(13)具有一個初始穩態位置和一個釋放穩態位置，該釋放穩態位置是由附觸頭支持(12)、反力彈簧(17)和基座(11)上的蓋板(111)所限定，并且所述的附動觸頭(13)處在初始穩態位置時，接觸器主體(2)的主動觸頭(23)與主靜觸頭(25)分斷，限流觸頭組(I)的磁力耦合機構(16)吸合；所述的附動觸頭(13)處在釋放穩態位置時，接觸器主體(2)的主動觸頭(23)與主靜觸頭(25)閉合，限流觸頭組(I)的磁力耦合機構(16)釋放； 在所述初始穩態位置，所述的限流觸頭組(I)的附動觸頭(13)與附靜觸頭(14)之間具有初始開距LI，而在所述釋放穩態位置，限流觸頭組(I)的附動觸頭(13)與附靜觸頭(14)之間具有釋放開距L11，并且在接觸器的每次操作中，所述的限流觸頭組(I)的附觸頭對(13、14)之間的開距都在這兩個不同的開距值之間自動切換。
2.根據權利要求I所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于，所述的附動觸頭(13)在釋放穩態位置時與附靜觸頭(14)之間的釋放開距Lll大于附動觸頭(13)在初始穩態位置時與附靜觸頭(14)之間的初始開距LI，并且該初始開距LI小于接觸器主體(2)在穩定的分斷狀態時的主動觸頭(23)與主靜觸頭(25)之間的開距L2。
3.根據權利要求2所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于， 所述的限流觸頭組(I)的磁力耦合機構(16)包括永久磁鐵(161)和吸鐵(162)，當永久磁鐵(161)與吸鐵(162)之間的吸引力等于反力彈簧(17)的彈力時，二者之間的吸合臨界距離為S ； 所述的附動觸頭(13)從釋放穩態位置到初始穩態位置之間具有距離h，并且在所述的初始穩態位置，所述附觸頭支持(12)與其蓋板(111)之間的距離為h，在所述的釋放穩態位置，所述附觸頭支持(12)與蓋板(111)之間的距離h為零； 所述的距離h、初始開距LI、開距L2和吸合臨界距離S應滿足以下條件 LI < L2 并且 h < S < Ll+h ;或者h < S < LI < L2。
4.根據權利要求I或2所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于 所述的限位機構(18)包括觸頭支持(12)上的擋塊(124)和基座(11)上的凸臺(114)，在附動觸頭(13)與附靜觸頭(14)分斷時，擋塊(124)和凸臺(114)分離；在附動觸頭(13)與附靜觸頭(14)閉合后，擋塊(124)和凸臺(114)接觸；且在附動觸頭(13)處在初始穩態位置時，所述擋塊(124)與凸臺(114)之間的距離為Dl與附動觸頭(13)的初始開距LI、主動觸頭(23)的開距L2、觸頭支持22的超程C應滿足以下條件L1 < Dl < L2+C。
5.根據權利要求I所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于所述的接觸器主體(2)處在穩定的分斷狀態時，設置在附觸頭支持(12)與附觸頭下部(15)之間的磁力耦合機構(16)吸合，附觸頭支持(12)被附觸頭下部(15)限定，附觸頭下部(15)與主觸頭支持(22)連接并被限定，使附觸頭支持(12)上的附動觸頭(13)穩定在初始穩態位置。
6.根據權利要求I所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于所述的接觸器主體(2)處在穩定的接通狀態時，設置在附觸頭支持(12)與附觸頭下部(15)之間的磁力耦合機構(16)釋放，附觸頭支持(12)在反力彈簧(17)的彈力作用下與基座(11)上的蓋板(111)接觸并被限定，使附觸頭支持(12)上的附動觸頭(13)穩定在釋放穩態位置。
7.根據權利要求I所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于所述的反力彈簧(17)的一端與附觸頭支持(12)連接，反力彈簧(17)的另一端與基座(11)連接。
8.根據權利要求3中所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于所述的磁力耦合機構(16)的永久磁鐵(161)設置在附觸頭支持(12)上，吸鐵(162)設置在附觸頭下部(15)上。
9.根據權利要求3中所述的具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，其特征在于所述的磁力耦合機構(16)的吸鐵設置在附觸頭支持(12)上，永久磁鐵設置在附觸頭下部(15)上。
專利摘要具有雙穩態限流觸頭的電容接觸器，包括將限流觸頭組與接觸器主體并聯連接的電阻線組，限流觸頭組的基座按上下式安裝在接觸器主體上，限流觸頭組的附動觸頭具有初始和釋放兩個穩態位置，該釋放穩態位置是由附觸頭支持、反力彈簧和基座上的蓋板所限定，并且附動觸頭處在初始穩態位置時，接觸器主體的主觸頭分斷，限流觸頭組的磁力耦合機構吸合。附動觸頭處在釋放穩態位置時，接觸器主體的主觸頭閉合，磁力耦合機構釋放。在初始穩態位置，限流觸頭組的附動觸頭與附靜觸頭之間具有初始開距L1，而在釋放穩態位置，附動觸頭與附靜觸頭之間具有釋放開距L11，并且在接觸器的每次操作中，附觸頭對之間的開距都在這兩個不同的開距值之間自動切換，可應用于任意規格的接觸器。
文檔編號H01H51/27GK202616144SQ20122016503
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年1月31日
發明者王海淵, 田軍, 李偉 申請人:上海諾雅克電氣有限公司