专利名称：具有7至15安培额定工作电流的接触器的制作方法
技术领域：
本发明涉及接触器领域，具体而言，涉及交流接触器，尤其涉及具有7至15安培额定工作电流的接触器。
背景技术：
交流接触器广泛用于电力设备例如电机的通断，其通常主要由接触器壳体、包括线圈、静铁芯和动铁芯(衔铁)的电磁机构和触头单元(包括主触头单元和可选设的辅助触头单元)以及其它一些本领域已知的部件或结构(例如灭弧结构、反作用弹簧及触头压力弹簧等)构成，其基本工作原理是通过线圈通电，从而在静铁芯和衔铁之间产生电磁吸力，由此使衔铁克服反作用弹簧的弹簧力被吸引靠近并最终接触静铁芯，从而接触器的触头单元接合，或者相反。在现有设计中，通常设计交流接触器具有9mm的倍数的宽度，典型的是，现有的38A及以下安培数的接触器基本上都具有45mm左右或更大的宽度。尽管通常具有45mm宽度的这些接触器能够提供良好的适 用性，但其有明显的缺点，例如占地空间过大，尤其是宽度过大，这对现有的一些很紧凑的安装场合是很不理想的。对此，本发明人扭转现有的习惯并克服多种技术困难，希望提供一种宽度小于45mm的具有7至15安培额定工作电流的接触器，这样的接触器具有节约安装空间、外观美观等优点。
发明内容
为此，本发明提供一种具有7至15安培额定工作电流的接触器，包括:接触器壳体；被容纳在该接触器壳体内的电磁机构，该电磁机构具有线圈、静铁芯和位于该静铁芯的上方且竖向间隔开的动铁芯；具有动触头和静触头的触头单元，其中该动触头被构造成与该动铁芯联动以便随该动铁芯的运动相应地接合或脱离该静触头，其中，该动铁芯与该静铁芯之间的竖向间隔即打开距离为≤ 3.5mm且≥2mm，并且该动铁芯的高度小于该静铁芯的高度。通过本发明的设置，除了获得宽度显著减小的效果外，根据本发明的7至15安培的小安培数额定工作电流接触器还具有许多其它优点。在现有技术中，人们通常会希望能够减小动静铁芯吸合时的冲击力，同时还希望在动铁芯吸合过程中具有较高的稳定性。为了减小吸合时产生的冲击力，根据现有技术的一个重要手段是使动铁芯重量与静铁芯重量相比尽量减小。而为了在吸合过程中具有较高的吸合稳定性，一个重要的做法是在其它条件允许的情况下尽量提高电磁机构的电磁吸力。现在，有研究提出，对于动静铁芯的多种因素而言，动静铁芯的高度比对于电磁吸力的影响最大，如果动静铁芯高度比越小，则电磁吸力减小得越多，而当动静铁芯高度基本为I: I时，在其它条件不变的情况下，该电磁机构对于磁通的利用已经接近最大，从而电磁吸力也接近最大，并且随着动静铁芯高度比进一步增大，电磁吸力不会再显著增大(相比于动静铁芯高度比在I以下时的增大而言)，甚至可能减小。此外，现有的一些研究还表明，随着动铁芯的重量增大，也会造成电磁吸力增大，但其对电磁吸力的影响要显著小于高度比。此外，本领域技术人员将会明白，在其它因素不变的情况下，随着打开距离的增大，电磁吸力会相应减小。因此，在现有技术中为了尽可能在冲击力和稳定性方面取得较好的折衷，尤其在本发明所述的具有7至15安培额定工作电流的接触器中，常见的做法是，在使动静铁芯高度比保持基本为1:1时(甚至动静铁芯的高度比更大些)，尽可能减小动铁芯重量，例如在动铁芯中形成切口或切除部等，而且通常设定其动静铁芯的打开距离通常大于5mm，更常见的打开距离是在的范围内。本发明人出人意料地发现，如果打开距离大于约3.5mm,则对于动铁芯高度比静铁芯高度小的电磁机构，电磁吸力会急剧减小，对高度比大致为1:1的电磁机构，则没有出现这种情况，或者这种情况不明显；而如果打开距离<约3.5mm，则上述高度比小的电磁系统相比于上述高度比大致为1:1就电磁吸力而言不会小太多。对此，本发明设定该动铁芯与该静铁芯之间的打开距离<约3.5mm且动铁芯高度小于静铁芯高度，例如其高度比小于约0.9，由此，可以在常规工作环境(例如非重载环境)并在提供符合要求的额定工作电流的情况下产生令人满意的吸合稳定性，同时还能够显著减轻动铁芯重量，从而有利地减小吸合冲击力，延长使用寿命。此外，由于打开距离的显著减小，本发明的接触器的电磁系统可以具有较小的横截面积，从而可以取用较窄的宽度。另夕卜，由于动铁芯重量相比于现有技术显著减小，所以可以使包括反作用力弹簧在内的多种元件的尺寸缩减，而且即使在减小的电磁吸力下(例如在大约6N以下，现有技术通常为大约8-11N)，仍能提供良好的吸合稳定性以及加快的吸合动作，有利于减小吸合冲击，并且有利于散热。在此需要进一步说明，动铁芯高度小于静铁芯高度结合上述的打开距离以及本发明的其它特征的设定手段适用于具有7-15安培的小安培额定工作电流的交流接触器。而对于更大型的交流接触器，例如18-40安培的交流接触器，这样的设定通常不太适用，其原因可能是，因为其安培数较大，为了保证安全稳定工作，需相应设置的最小打开距离也较大，通常须大于4.5mm,甚至6mm以上，如果在此打开距离下再规定动铁芯高度小于静铁芯高度，可能会如上所述地带来电磁吸力过度衰减的问题。此外，作为本发明的优选方案，本发明人精心设定了动铁芯高度与静铁芯高度之比在大约0.4至大约0.6的范围内，更优选为约11/20。通过如此设定，能够更有利地实现宽度减小的接触器，而且接触器还具有良好的、至少符合要求的性能。高度比优选不应过小，以免导致所需要提供的电磁吸力过度减小，从而系统不能工作，或者为了提供所需要的电磁吸力，打开距离要选取得很小，可能影响动静触头拉断电弧的效果。上述高度比最好也不要过大，否则对于减小冲击方面的效果不明显。根据本发明一个优选实施例，动铁芯和静铁芯分别被构造成彼此相对置的“山”形构件。尽管动铁芯和静铁芯优选呈对置的“山”形构件，但可以想到的是，动铁芯和静铁芯可以采用相同或不同的构造，例如动铁芯可以采用倒U形构造。根据本发明一个优选实施例，打开距离在大约3.0mm至大约3.4mm的范围内，更优选地为大约3.2_。根据本发明一个实施例，接触器具有27mm±3mm的宽度。更优选的是，接触器具有大约27mm的宽度。正如上文所提到地，本发明人克服了现有技术的偏见，将本领域通常设定的45_宽度减小到27_左右，显著缩小接触器宽度，这对于有限的安装空间非常有利。根据本发明一个优选实施例，接触器壳体包括设置在接触器壳体的纵向端侧上的卡接结构、通过卡接结构彼此可拆卸地卡固的底座单元和基座单元，其中该静铁芯和该线圈容纳在底座单元中，该动铁芯容纳在基座单元中。通过如此将卡接结构设置在接触器壳体的纵向端侧，能够有利于进一步减小接触器的宽度。根据更优选的一个实施例，卡接结构包括设置在底座单元和基座单元之一上的卡接凸起和设置在底座单元和基座单元中另一个上的卡接凹槽或卡接孔，其中该卡接凹槽或卡接孔形成在接触器壳体的延伸壁部中，卡接结构还具有围绕卡接凸起的凹入部，该卡接结构被构造成当卡接凸起卡接入卡接凹槽或卡接孔时该延伸壁部嵌合入该凹入部中，从而该延伸壁部的内壁面与该凹入部的外壁面相紧贴。通过该延伸壁部和凹入部的嵌合能够为卡接结构提供附加的卡固，因此能提供基座单元和底座单元的更好的卡固，而且可以具有较美的外观。根据本发明一个优选实施例，底座单元和/或基座单元中还设置有横向延伸的限位止挡，用于限制静铁芯和/或动铁芯的纵向运动。优选的是，该接触器还包括具有辅助动触头和辅助静触头的至少一个顶置式辅助触头，该至少一个顶置式辅助触头卡接在支持件上，从而辅助动触头能随动铁芯的运动相应地接合或脱离辅助静触头。根据本发明，为了进一步减小宽度，优选在接触器壳体内不设置辅助触头，而且优选不设置侧辅助触头，而是通过选择性地提供顶置式辅助触头来实现各种控制功能。优选该顶置式辅助触头可以是模块化的，例如一个或多个单极、一个或多个双极，甚至不排除选择合适的单极和双极辅助触头。相应地，本发明的接触器的支持件可具有多个卡接结构以与一个或多个辅助触头卡接。优选的是，该支持件由聚苯硫醚(PPS)材料制成。该材料相比于本领域通常选用的尼龙具有更高的刚度，因此在提供相同刚度的情况下，由PPS材料构成的支持件可以具有更小的宽度和更薄的壁部或板部，这也有助于减小接触器的总体宽度。根据本发明的另一个实施方案，提供一种具有7至15安培额定工作电流的接触器，包括:接触器壳体；被容纳在该接触器壳体内的电磁机构，该电磁机构具有线圈、静铁芯和位于该静铁芯的上方且竖向间隔开的动铁芯；具有动触头和静触头的触头单元；可动地装纳在该接触器壳体内的支持件，该动铁芯和该动触头如此安装在该支持件上，即该动触头能随动铁芯的运动相应地接合或脱离静触头，其中，该接触器具有27_±3_的宽度，更优选的是具有约27mm的宽度。该接触器克服现有技术的偏见，将本领域通常设定的45_宽度减小到约27_，因而根据本发明的接触器具有更高的空间适应性和紧凑的结构。根据本发明的又一方案，提供一种具有7至15安培额定工作电流的接触器，包括:接触器壳体；被容纳在该接触器壳体内的电磁机构，该电磁机构包括线圈、静铁芯和位于该静铁芯上方且沿竖向与该静铁芯间隔开的动铁芯；具有动触头和静触头的触头单元；可动地装纳在该接触器壳体内的支持件。该动铁芯和该动触头按照以下方式安装在该支持件上，该动触头能随该动铁芯的运动相应地接合或脱离该静触头。该动铁芯与该静铁芯之间的竖向间隔<约3.5mm且>约2_。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中:图1示出根据本发明的具有7至15安培额定工作电流的接触器的一个实施例的部分分解的透视图；图2是图1所示的接触器的另一方向的透视图；图3示出根据本发明的电磁机构配置，其中具体示出了动铁芯和静铁芯的尺寸构造对比以及它们之间限定出的打开距离图4显示了根据发明的线圈的透视图。
具体实施例方式现参考以下的说明以及附图，详细说明所公开装置的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方案，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，且某些特征可被放大、移除或部分剖切以更好地示出和解释本发明的公开内容。说明书中涉及“示例性示出”或类似用语意指结合示例性方案描述的特定特征、结构和特性被包括在至少一个图中。在说明书多个地方出现的短语“在附图中”或类似用语不必全都参考同一附图或示例。在本发明中的术语“约”或“大约”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。如果该术语的使用在给定的用至IJ该术语的上下文中对于本领域技术人员来说不清楚，那么“约”或“大约”将指具体数值或参数值的加减5%。从大约X到Y意指从大约X到大约Y，其中X和Y是具体值。在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且涉及按正常看附图时的那些方向，而在描述接触器及其部件时所用的方向性术语将以本领域中通常认定的接触器方向为准。例如，接触器设置有接线端的一侧是接触器的一个纵向端侧，而且通常应视作接触器的正面；在接触器中与该正面相对的另一个纵向端侧通常应视作接触器的背面；接触器的底座单元的远离基座单元的一侧应视作接触器的底面；而接触器中与该底侧相反的、位于基座单元上的顶侧应视作接触器的顶面(根据本发明的顶置式辅助触头即安装在该侧)。由此，在正常放置的接触器中，正面和背面是接触器的前后侧，顶面和底面是接触器的上下侧，接触器的左右两侧则分别构成该接触器的两个侧面，从而垂直于或大致垂直于这两个侧面延伸的方向为接触器的横向，而在两个纵向端侧(正面和背面)之间延伸的方向为纵向，在顶面和底面之间延伸的方向为竖向。因此，本文所述的接触器以及相关零件的“宽度”(横向尺寸)是指接触器在横向上的最大尺寸。而本发明所用术语“(动铁芯)打开距离”是指，在线圈未通电时，静铁芯与竖向间隔开的动铁芯之间的最小竖向间隔的尺寸，有时也可称作动铁芯的全行程，或简称为全行程，其在图3中以附图标记D来表示。而关于本发明所提到的打开距离，采用本领域中常用的含义，即，动静触头打开时(例如线圈未通电时)动静触头之间的竖向间隔。本领域技术人员将会明白，在接触器中动铁芯和静铁芯之间的打开距离D需大于动静触头之间的打开距离，以便在动静触头接触之后，动铁芯仍需行走一段行程(也称为“超程”)以确保动静触头的完全闭合。现在，结合附图来描述根据本发明的、具有7至15安培额定工作电流的接触器100。如上所提到且如图1和图3所示，该接触器包括:接触器壳体I ;容纳在接触器壳体I内的电磁机构，电磁机构具有线圈8、静铁芯6和位于静铁芯6的上方且竖向间隔开的动铁芯12 ;具有动触头16和静触头(未示出)的触头单元；可动地装纳在接触器壳体I内的支持件14。本领域技术人员还将明白，接触器100还可以包括其所了解的其它一些元件或结构，例如灭弧结构、反作用弹簧及触头压力弹簧等，这些是本领域技术人员所熟悉的且对于本发明的构想来说并不关键，故在此不作详述。现在，继续参见图3。线圈8安置在静铁芯6上，在这里，动铁芯(衔铁)12与静铁芯6被构造成彼此对置的“山”形构件。但可以想到的是，动铁芯和静铁芯也可以为其它合适的形状。如图3所示，动铁芯12和动触头16安装在优选由聚苯硫醚(PPS)材料制成的支持件14上,从而动触头16能随动铁芯12的运动相应地接合或脱离静触头(未示出)。在本文中，如上所述，动铁芯12与静铁芯6之间的竖向间隔被定义为打开距离D，打开距离D <约3.5mm并且≥约2mm,优选的是,打开距离在大约2.5mm至大约3.4mm的范围内，更优选在大约3.0mm至大约3.4mm的范围内，更优选地为大约3.2_。本领域技术人员将会明白，接触器中的动铁芯和静铁芯之间的打开距离需大于动静触头之间的开距，以使动铁芯在动静触头接触之后仍需行走一段行程(也称为“超程”)，以确保动静触头完全闭合。如上所述，由于动静触头之间开距要足以保证拉断它们之间的电弧，因此需要大于某个最小间距，打开距离的下限由此受到该要求的约束。根据本发明的动静触头之间的开距优选为大约1.8至大约2.2mm。而至于本发明中关于打开距离范围上限值的约束，已经在上文做了描述，在此不再作复述。仍参见图3，其示出动铁芯高度Hm和静铁芯高度Hs，在这里，动铁芯高度Hm小于静铁芯高度Hs。在所示的实施例中，动铁芯高度Hm为大约60mm，而静铁芯高度Hs为约110111111，其高度 比他1/也大约为11/20。而根据本发明，动铁芯高度与静铁芯高度之比Hm/Hs可被设定在大约0.4-0.6的范围内。根据本发明，通过设定动铁芯高度和静铁芯高度之比Hm/Hs以及打开距离D的范围，能够显著减小接触器各元件(例如线圈、反作用弹簧、触头和灭弧片)的宽度，从而实现接触器宽度的整体减小，例如如图1所示的接触器具有约27_的宽度。根据本发明的接触器优选具有27mm±3mm的宽度。与现有技术中的、具有45mm宽度的7至15安培额定工作电流的接触器相比，本发明的接触器减小了约1/3的宽度，甚至宽度减小了约40%，在结构紧凑方面和安装方面具有显著的优势。现在，参见图1和图2来描述本发明的其它特征。如图2所示，接触器壳体I包括底座单元2和基座单元4。静铁芯6(图1和图2未示出)和线圈8(图2)容纳在该底座单元2中，动铁芯12(图1)容纳在基座单元4中。此外，接触器壳体I还包括设置在接触器壳体的纵向端侧上的卡接结构，底座单元2和基座单元4通过这些卡接结构彼此可拆卸地卡固。具体说，如图2所示，在接触器壳体I的第一纵向端侧设有位于基座单元4上的一个卡接凸起32和设在底座单元上的一个卡接孔34。尽管在此示出为通透的卡接孔，可以想到的是可以用不通透的卡接凹槽替代卡接孔。如图2所示，卡接孔32形成于接触器壳体I (具体而言是底座单元2)的延伸壁部38中，而在基座单元4还具有围绕卡接凸起32的凹入部36。当基座单元4卡固入底座单元2时，S卩当卡接凸起32卡入卡接孔34时，延伸壁部38嵌合入凹入部36中，且从而该延伸壁部38的内壁面与该凹入部36的外壁面相紧贴以提供加强的卡接。更优选地，延伸壁部38的外壁面与凹入部36的顶部相平齐。如图1所示，在接触器壳体I的第二纵向端侧，相应地设有位于基座单元4上的一对卡接凸起22和设在该底座单元上的一个卡接孔24，此外其延伸壁部28和凹入部36也相类似地设置。此夕卜，如图1和图2所示，优选在所述延伸壁部上、在围绕所述卡接孔周围设置有加强筋。尽管附图未示出，但优选在底座单元和/或基座单元中设置有横向延伸的限位止挡，以限制静铁芯和/或动铁芯在吸合过程中的纵向运动，这有助于进一步提高本发明接触器的性能，例如稳定性。如图2所示，支持件14(有时也称作触头支持)优选还设置有至少一个辅助触头卡接结构42。此外，该接触器100还包括具有辅助动触头和辅助静触头的至少一个顶置式辅助触头(未示出)，其中所述至少一个顶置式辅助触头卡接在所述支持件上从而所述辅助动触头能随所述动铁芯的运动而相应地接合或脱离所述辅助静触头。通过这样设置，可以在接触器壳体内不设置辅助触头，从而有利于进一步减小接触器的宽度。现转到图4，其具体地示出了根据本发明的线圈8的实施例。如图4所示，线圈8主要有线圈骨架50和绕组51构成。该线圈骨架50上设有两个接线端56。如图所示，根据本发明的线圈骨架50在其顶部还设有4个定位件52a、52b、52c和52d。这些定位件52a、52b、52c和52d被夹持在底座单元2和基座单元4之间从而它们在垂向上的运动被基座单元和底座单元的扣合而限制。这些定位件52a、52b、52c和52d还具有定位凹口 54，其与例如位于基座单元中的相应的定位凸起(未示出)相配合从而该线圈骨架50在在水平方向上，即前后左右的运动被限制。优选地，该线圈骨架50从而该线圈8具有大约27mm的宽度。由此，本发明实现了减小的线圈宽度，这部分是因为，当动静铁芯的打开距离离越小时，绕组的宽度尺寸可以设置得越小。尽管本发明示出了多个实施例并且同时通过这些实施例描述了本发明的接触器组件的许多细节，但申请人不打算将本发明的范围局限于或以任何形式限制到这些细节。在阅读本发明的公开内容之后，本发明其它的优点和改变对于本领域技术人员来说很容易明白。因此，可以在不脱离申请人所要求的本发明的思想和范围的情况下做出改变。此外，本发明不打算局限于为理解以便实施本发明的最佳模式而公开的特殊实施例，而将包括落入权利要求书范围的所有实施例。本发明可按照除具体所述和所示之外的其它形式来实施而不背离其精神和范围。本发明的范围不是参考上述说明进行确定，而应是参照所附的权利要求书以及这些权利要求所具有的所有等同范围确定。本发明的说明书将理解为包括本文所描述元件的所有新颖的且非显而易见的组合，而可在本申请或随后申请的权利要求中呈现这些元件的任意新颖的且非显而易见的组合。
权利要求
1.一种具有7至15安培额定工作电流的接触器(100)，包括: 接触器壳体(I); 被容纳在该接触器壳体(I)内的电磁机构，该电磁机构包括线圈(8)、静铁芯(6)和位于该静铁芯(6)上方且沿竖向与该静铁芯间隔开的动铁芯(12)； 具有动触头(16)和静触头的触头单元； 可动地装纳在该接触器壳体(I)内的支持件(14)，该动铁芯(12)和该动触头(16)按照以下方式安装在该支持 件上，该动触头(16)能随该动铁芯(12)的运动相应地接合或脱离该静触头； 其中，该动铁芯(12)与该静铁芯(6)之间的竖向间隔即打开距离(D)为彡3.5mm且^ 2mm，该动铁芯(12)的高度(Hm)小于该静铁芯(6)的高度(Hs)。
2.根据权利要求1所述的接触器(100)，其特征是，该动铁芯(12)与该静铁芯(6)被分别构造成彼此对置的“山”形构件。
3.根据权利要求1所述的接触器(100)，其特征是，该动铁芯(12)与该静铁芯(6)的高度比在0.4-0.6的范围内。
4.根据权利要求3所述的接触器(100)，其特征是，该高度比为11/20。
5.根据权利要求1所述的接触器(100)，其特征是，该打开距离⑶在2.6mm-3.4mm的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接触器(100)，其特征是，该接触器(100)具有27臟±3臟的宽度。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的接触器(100)，其特征是，该接触器壳体(I)包括设置在该接触器壳体的纵向端侧上的卡接结构、通过该卡接结构彼此可拆卸地卡固的底座单元(2)和基座单元(4)，该静铁芯(6)和该线圈(8)容纳在该底座单元(I)中，该动铁芯(12)容纳在该基座单元⑷中。
8.根据权利要求7所述的接触器(100)，其特征是，该卡接结构包括设置在该底座单元和该基座单元之一上的卡接凸起(22，32)和设置在该底座单元和该基座单元中另一个上的卡接凹槽或卡接孔(24, 34),其中该卡接凹槽或卡接孔形成在该接触器壳体的延伸壁部(28，38)中，该卡接结构还具有围绕该卡接凸起的凹入部(26，36)，该卡接结构被构造成当该卡接凸起(22，32)卡入该卡接凹槽或卡接孔(24，34)时该延伸壁部(28，38)嵌合入该凹入部(26，36)中，从而该延伸壁部(28，38)的内壁面与该凹入部(26，36)的外壁面相紧贴。
9.根据权利要求7所述的接触器(100)，其特征是，该底座单元和/或该基座单元中还设有横向延伸的限位止挡，用于限制该静铁芯和/或该动铁芯的纵向运动。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的接触器(100)，其特征是，该接触器还包括具有辅助动触头和辅助静触头的至少一个顶置式辅助触头，该至少一个顶置式辅助触头卡接在该支持件上，从而该辅助动触头能随该动铁芯的运动相应地接合或脱离该辅助静触头。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的接触器(100)，其特征是，该支持件由聚苯硫醚材料制成。
12.根据权利要求7所述的接触器(100)，其特征是，该线圈包括线圈骨架和绕组，该线圈骨架上设置有被夹持在基座单元和底座单元之间的多个定位件，所述多个定位件具有用于与设置在接触器壳体中的定位凸起/凹口相应配合的定位凹口/凸起。
全文摘要
本发明提供一种具有7至15安培额定工作电流的接触器，包括接触器壳体；容纳在该接触器壳体内的电磁机构，该电磁机构具有线圈、静铁芯和位于静铁芯的上方且竖向间隔开的动铁芯；具有动触头和静触头的触头单元；可动地装纳在接触器壳体内的支持件，动铁芯和动触头如此安装在支持件上，即动触头能随动铁芯的运动相应地接合或脱离静触头。在该动铁芯与该静铁芯之间的竖向间隔即打开距离(D)为≤3.5mm且≥2mm，动铁芯高度小于静铁芯高度，动铁芯高度与静铁芯高度之比优选为0.4-0.6。
文档编号H01H51/04GK103094009SQ20111033798
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者李昊杰, 曾义飞, 陆鹤, 胡正宁, 朱建华 申请人:伊顿公司