具有改进的辅助开关的改进的接触器装置结构的制作方法

具有改进的辅助开关的改进的接触器装置结构
1.本发明涉及一种改进的接触器装置结构，所述改进的接触器装置结构至少包括：
2.‑
由具有预定的隔离系数的合成塑料材料制成的外壳或壳体；
3.‑
由所述外壳或壳体的中心内部部分或瓣部支撑和保护的固定的接触件和可运动的接触件；
4.‑
所述可运动的接触件支撑于由线圈滑动件致动的运动机构上；
5.‑
包含于所述外壳的侧向瓣部中的辅助开关；以及
6.‑
覆盖所述固定的和可运动的接触件的顶部电弧隔板熄灭部分。
技术领域
7.如该特定的技术领域中众所周知的，接触器装置为用于开关电源电路的电控开关。
8.可以认为接触器类似于继电器，只是具有更高的电流和电压额定值以及其它一些区别。与一般的继电器不同，接触器被设计成直接地连接至高电流负载装置。继电器往往具有低功率容量。而且，与继电器不同，接触器被设计成具有用来控制和抑制在中断大功率电路中的电流时产生的电弧的特征。
9.一般而言，开关大于15安培的装置或额定功率超过几千瓦的电路中的装置通常被称为接触器。接触器由具有远低于主开关电路的功率的电路控制。接触器具有带有不同的容量和特征的许多形式。
10.与断路器不同，接触器装置不被用来中断短路电流。接触器的范围从具有几安培的断路电流的那些到具有几千安培的断路电流以及高达几千伏的电压额定值的那些。
11.接触器的物理尺寸的范围从用一只手足以拿起的小型装置到侧面大约一米的大型装置。
12.接触器被用来供给电动马达、功率转换器加热、电容器组、热蒸发器以及其它电气负载；在本发明的框架中，我们将把注意力集中在铁路应用中所使用的接触器上。
现有技术
13.接触器大致上具有三个主要构件：
14.至少两个接触件，所述至少两个接触件为接触器的电流承载部件。这可以包含电源接触件、辅助接触件以及接触件弹簧。
15.电磁体或“线圈”提供驱动力以使所述接触件闭合。
16.外壳或外罩，所述外壳或外罩为容纳接触件和电磁体的框架。外罩由绝缘材料和热固性塑料制成，以保护和隔离接触件和内部部件。
17.基本的接触器将具有线圈输入，取决于接触器设计，所述线圈输入可以由ac或dc电源驱动。通常以远低于主电路电压的电压电平控制所述线圈。
18.除了可选的辅助低电流接触件之外，接触器还几乎都专门安装有常开(“a型”)接触件。
19.当电流穿过电磁体时，产生磁场，所述磁场吸引接触器的运动的芯。电磁体线圈最初吸引更多的电流，直至它的电感在金属芯进入线圈时增加。运动的接触件由运动的芯驱动；电磁体所产生的力将运动的和固定的接触件保持在一起。通常，当接触器线圈断电时，弹簧使电磁体芯返回至它的初始位置并且将接触件打开。
20.许多接触器包含辅助开关，所述辅助开关可以为由可运动的接触臂组件的运动的芯操作的单极或双极开关。该辅助开关可以被用来远程地指示主电路接触件的位置，无论是打开的还是闭合的。辅助开关可以被用来操作指示灯、继电器或仅仅作为至车辆控制系统的关于接触器的状态的反馈。
21.通常，那些辅助开关为整个接触器的已损的构件，因为它们可能比接触器的可运动的接触件更频繁地遭受故障或损坏。
22.实际上，可能发生的是，所述辅助开关进入故障状态，所述故障状态基本上停止所述接触器的可操作性。
23.为了避免这些情况，通常提供耗时的且昂贵的维护程序，所述维护程序需要对辅助开关进行定期的功能检查。该任务由专业的维护人员在测试设备的帮助下进行。
24.基于本发明的技术问题是提供一种改进的接触器结构，所述改进的接触器结构具有改进的辅助开关结构，所述改进的辅助开关结构具有这样的结构和功能特征，以容许在发生故障的情况下更快地替换辅助开关，从而将维护动作减少到几分钟并且以这种方式改进所述接触器的生命周期成本。
25.本发明的另一个目的是提供一种改进的接触器结构，所述改进的接触器结构对所述辅助开关部分具有更好的可接近性。
26.本发明的另一个目的是提供一种接触器装置的新设计，所述接触器装置具有特别紧凑的结构以被用于其中空间为关键问题的应用
‑
如在铁路车辆上越来越多地发生的。
27.本发明的另一个目的是减小接触器结构的整体尺寸，所述接触器结构为主线圈以及作用于电接触件上的相对应的运动机构提供替代的结构。


技术实现要素：

28.基于本发明的解决方案的思想是提供一种辅助开关结构，所述辅助开关结构在结构上独立于所述接触器结构同时容易整合至所述接触器的外壳中。
29.基于该解决方案的思想，通过一种用于工业或铁路应用的改进的接触器结构解决所述技术问题，所述改进的接触器结构至少包括：
30.‑
由具有预定的隔离系数的合成塑料材料制成的外壳或壳体；
31.‑
由所述外壳或壳体的中心内部部分或瓣部支撑和保护的固定的接触件和可运动的接触件；
32.‑
所述可运动的接触件支撑于由线圈滑动件致动的运动机构上；
33.‑
包含于所述外壳或壳体的侧向瓣部中的辅助开关；以及
34.‑
覆盖所述固定的和可运动的接触件的顶部电弧隔板熄灭部分；
35.其特征在于：
36.‑
所述辅助开关在结构上是独立的并且以插入方式可移除地插入于所述外壳或壳体的所述侧向瓣部中；设置装置以在稳定位置中将所述开关保持至所述瓣部的相对应的底
座中。
37.有利地，所述辅助开关具有外壳，所述外壳包含柔性翼片，所述柔性翼片具有突出于所述壳体外部的端部分并且包含与所述底座的内表面配合的台阶部分；在所述翼片的端部分上的作用容许使所述台阶部分从它的配合表面脱离。
38.而且，设置用来将所述开关保持于稳定的安全的位置中的另外的装置；这样的装置包含至少一个螺钉，所述螺钉可从所述壳体的一侧接近并且定位于所述可移除的开关与所述壳体的在所述开关的一侧处的部分之间。
39.应当注意的是，可选地，电子板在所述壳体外部与所述接触器的一个主侧相关联；所述电子板被设置成调节对所述控制线圈的电力供应，从而在预定的排定时间内供应正确的电压值和电流值。
40.独立于所述辅助(电池)电压源的可能的偏移并且在可在
‑
40℃与+75℃之间变化的操作温度范围内供应该正确的电压值和电流值。
41.而且，通过提供安装于所述电子板上的构件和保护装置的适当的热设计来保证所述电子板的高可靠性操作条件。
42.在所述电子板上设置有对辐射干扰和传动干扰具有抵抗力的电子构件，并且为所述板提供至少1500v(在50hz下并持续60s)的特定的对地绝缘。
43.所述电子板在形成于半壳上的一对支撑柱上安装于距所述接触器外壳的主侧向壁预定的小的距离处。
44.在所述电子板上方设置有保护覆盖物，所述保护覆盖物带有孔，用于使插入于所述支撑柱的自由端处的相对应的底座中的所述固定螺钉通过。
45.进一步应当注意的是，所述电子板部分地覆盖命令连接器，所述命令连接器容纳于相对应的槽口底座中，所述槽口底座靠近于所述可移除的开关在所述壳体外部并且在侧面形成。
46.该命令连接器在所述电子板的安装之前被安装于它的底座上并且通过至少一对快速连接器插接至所述板。
47.此外，作为替代实施例，所述改进的接触器结构设置有手动开关而不是电子板。所述手动开关可以直接地由用户操作。因此，与设置有电子板的实施例相比，设置有手动开关的构造被简化并且更便宜。
48.设置所述手动开关以由用户操作，以手动地(即，无需电子板)调节对所述控制线圈的电力供应。
49.根据参考附图以非限制性示例的方式给出的以下描述，本发明的接触器装置的另外的特征和优点将为显而易见的。
附图说明
50.‑
图1示出根据本发明实现的接触器装置的立体示意图；
51.‑
图2示出图1的接触器装置的前视内视图；
52.‑
图3示出图2的接触器装置的内部构件的立体示意图；
53.‑
图4示出本发明的接触器装置的一些内部构件的细节的立体示意图；
54.‑
图5示出图4的细节的从背面视角观看的示意图；
55.‑
图6示出图1的接触器装置的上部部分的立体示意图；
56.‑
图7示出根据本发明实现的接触器装置的另一个立体示意图；
57.‑
图8示出根据本发明的一个实施例实现的接触器装置的细节的立体示意图；以及
58.‑
图9示出图8的细节的从不同的透视点观看的另一个立体示意图。
具体实施方式
59.参考附图，以附图标记1整体地且示意性地示出根据本发明实现的接触器装置。
60.接触器1为专门为工业或铁路应用设置的开关装置，其中可以接通和断开ac或dc电流以进行安全的开关动作。
61.更具体地，接触器1旨在用于电力牵引中的高额定电压应用，并且特别地用于铁路和地铁系统。
62.仅为了表现这些种类的接触器所涉及的工作条件以及电流值的范围，应当注意的是，这些装置必须能够在900v与1800v之间的操作电压范围内有效地开关至少50a的电流。
63.那些操作范围甚至可以被称为接触器的单个极。
64.在这方面中，在下文中以单极构造公开本发明的接触器1，所述单极构造具有单个空气中中断、由全功率线圈进行的电磁控制以及单状态功能。
65.接触器装置1具有外壳或壳体2，所述外壳或壳体2覆盖并且包含装置的如将在下文中公开的所有构件。更特别地，固定的接触件8、9以及可运动的接触件11、12为接触器装置1的核心并且由外壳或壳体2的中心内部部分4或瓣部(vane)支撑和保护。
66.外壳2由具有预定的隔离系数的合成塑料材料制成。
67.这样的外壳2由一对模制的壳2a和2b形成，所述一对模制的壳2a和2b连接在一起以限定用于接触器装置1的各个构件的容纳瓣部。
68.参见图2，其中示出壳2b作为外壳2的半个部分，可以理解的是，存在用于容纳装置1的电接触件8、9以及11、12的主中心瓣部4以及分别用于容纳控制线圈10和一对辅助开关15的更多个侧向瓣部4、5以及6。
69.覆盖所述固定的接触件8、9以及可运动的接触件11、12的顶部电弧隔板熄灭部分7设置于接触器装置1的顶部上。
70.有利地，根据本发明，辅助开关15相对于外壳2的结构在结构上是独立的。而且，开关组15为可移除的并且以插入方式插入于相对应的底座50中，可从相对于控制线圈10的相对侧在外壳2的侧向瓣部6中接近所述底座50。
71.开关15具有它自己的外壳45，所述外壳45包含柔性翼片56，所述柔性翼片56在开关15被插入至相对应的底座50中期间可以弯曲。
72.翼片56具有更内部的台阶部分57，所述台阶部分57与底座50内部的联接的成形部分(在图2中示出)配合。作用于柔性翼片56的突出于壳体2外部的端部分上的手指动作容许使翼片56弯曲并且使台阶部分57从它的配合的、联接的内表面脱离，从而容许将开关15从它的底座50移除，以进行检查或进行由于故障而引起的更换。
73.换句话说，带有台阶部分57的翼片56可以被认为是快速插入和快速释放装置，用于将所述开关安装并且保持于相对应的底座50中的适当位置中。
74.更特别地，设置用来将所述开关保持于稳定位置中的另外的装置；这样的装置包
含至少一个螺钉55，所述螺钉55可从壳体2的一侧接近并且定位于可移除的开关15与壳体2的在开关的一侧处的部分之间。
75.在主瓣部4下方并且在控制线圈10与辅助开关15之间，存在用于致动接触器1的运动的接触件11、12的运动机构18。辅助开关15可以为单极或双极开关。
76.与现有技术的解决方案不同，外壳2具有与每个壳2a或2b一体地形成的半个底部凸缘，以使得一旦所述两个壳被联接在一起就获得底部凸缘3。
77.底部凸缘3用于将接触器1安装于支撑壁上，所述支撑壁根据应用需要可以为竖直的或水平的。
78.应当注意的是，设置固定的终端电源接触件13和14并且所述固定的终端电源接触件13和14从外壳2的同一侧向侧突出。例如，终端13为正极而终端14为负极，前提是没有给定优选的方向。
79.那些固定的终端电源接触件13、14分别与相对应的内部固定的接触件8、9和内部运动的接触件11、12相关联。
80.固定的接触件8由银合金实现，而上部固定的接触件9由具有更高的电阻特征的钨合金实现。
81.上部固定的接触件9由朝向电弧隔板7延伸的适当的弧斜道(arc ramp)34支撑。类似地，第二弧斜道36设置于上部运动的接触件12上方并且朝向电弧隔板7设置。
82.在上部终端电源接触件13与固定的接触件的极性延伸部34之间设置有常规的吹弧线圈32。该吹弧线圈被用来在接触器的打开阶段期间生成有助于通过将电弧朝向电弧隔板7推动而熄灭电弧的力。
83.常规的编织物(图中未示出)将电源接触件14的内部端连接至运动的接触件的一个底部端。
84.有利地，根据本发明，设置方形磁芯22来容纳电磁体10的线圈。
85.可以根据线圈将在其下操作的电压值以可变的匝数来实现电磁体10。线圈围绕比如常规的链轮的柱形绝缘支撑件形成。
86.独立于导线的匝数，铁磁壳体22始终设置有相同的尺寸和方形截面，其中容纳线圈。因此，可用的平方体积可以容纳接触器装置1的特定的应用所需的任何种类的电磁体10。
87.滑动轴21突出于电磁体10外部以作用于运动的接触件上。该线圈滑动件通过由线圈所生成的电磁力抵抗弹簧24而被推动，弹簧24安装于从线圈的相对的侧突出的线圈滑动件21的相对端上。
88.线圈滑动件21旨在用于致动支撑接触器装置1的运动的接触件11、12的运动机构18，如将在下文中解释说明的。
89.运动的接触件11和12被支撑于板16的上端上，所述板16连接至运动机构18的连杆17的一个端或臂23。
90.连杆17在瓣部4中铰接地支撑于横向地固定于壳体2上的销25上。连杆17具有支撑运动的接触件11、12的板16的一个较大的臂23；以及沿大致上与另一个臂23相反的方向向下延伸的较长的臂20。
91.连接元件19在一侧处铰接至线圈滑动件21的端部并且在另一侧处铰接至较长的
臂20。
92.该连接元件19在处于支撑销25附近的位置中铰接至较长的臂20。
93.有利地，根据本发明，设置中间倾斜致动器27，所述中间倾斜致动器27用于在线圈滑动件21致动运动机构18时作用于辅助开关15上。
94.这样的倾斜致动器27包括至少一个连杆26，所述连杆26的一个端部铰接至其中容纳有辅助开关15的瓣部6的固定的点40。
95.所述倾斜致动器27的连杆26以悬臂方式向下延伸，并且通过弹簧29的偏置力保持于距辅助开关15预定的距离处。
96.更具体地，连杆26旨在克服所述弹簧29的偏置力并且在通过线圈滑动件21以及运动机构18的较长的臂20的组合作用将连杆26朝向辅助开关15推动之后致动辅助开关15的命令部件28。
97.两个开关15中的每一个具有它自己的连杆26(开关的一部分)，以使得实现平行动作。
98.如在市场上可买到的，选择在连杆26的下端处带有小的弹性轮30的开关15，其目的仅仅在于在运动机构18的臂20被朝向连杆26的自由端推动时减小对运动机构18的臂20的冲击。
99.在这方面中，考虑到接触器装置1所执行的较高的次数的开关动作，臂20的侧部分被成形为具有圆形凹槽31，所述圆形凹槽31与弹性轮30配合，使臂20的侧部分与连杆26的弹性轮30之间的冲击更平滑。
100.根据本发明的一个实施例的接触器1的另一个重要特征是在壳体2外部存在与接触器1的一个主侧相关联的电子板60。
101.该电子板60被设置成调节对电磁体10的电力供应。更具体地，电子板60被构造成为控制线圈10并且在预定的排定时间内供应正确的电压值和电流值。
102.独立于主电压源的可能的偏移并且在可在
‑
40℃与+75℃之间变化的操作温度范围内供应这些正确的电压值和电流值。
103.通过安装于电子板60上的散热元件和电路恢复装置来保证电子板60的高可靠性操作条件。
104.而且，根据更严格的铁路要求，控制板60设置有针对辐射干扰和传导干扰的适当水平的抵抗力。
105.提供至少1500v(在50hz下，持续60s)的另外的特定的对地绝缘。
106.电子板60安装于距接触器外壳2的主侧向壁预定的小的距离处。在这方面中，靠近于底部凸缘3在半壳2b上设置有一对支撑柱46和48。
107.这些支撑柱46、48以柱形形状一体地形成于半壳2b的结构中，所述柱形形状具有用于容纳固定螺钉49的插入的开口端。
108.在电子板60之上设置有保护覆盖物47，所述保护覆盖物47具有用于使固定螺钉49通过的孔54。该覆盖物47为方形的，并且孔54优选地形成于方形形状的两个对角地相对的角处。
109.在电子板60与柱46、48之间存在阻尼o形环53。在支撑柱46、48的自由端之间以及在固定螺钉49与保护覆盖物47的孔54之间设置有相同的o形环。
110.所有这些阻尼o形环53容许为安装于一个接触器侧处的电子板60提供防震和防振保护。
111.进一步应当注意的是，电子板60部分地覆盖命令连接器65，所述命令连接器65容纳于相对应的槽口底座64中，所述槽口底座64靠近于可移除的开关15在壳体2外部并且在侧面形成。
112.如在图9中清楚地示出的，该命令连接器65在电子板60的安装之前安装，并且通过至少一对快速连接器67和68插接至板60。
113.将命令连接器65设置于接触器外壳的外部具有很大的优势，以避免与接触器的可运动的部件发生任何干扰并且使与电子板60的连接极其地容易。
114.实际上，由于连接器67和68可以被用来将电维护信号传输至板60并且用于检查它的功能，所以可以容易地从接触器的外部检查板60的故障。
115.在发生故障的情况下，可以通过移除覆盖物47来容易地替换板，而不影响接触器的结构。根据本发明的接触器装置1的性能也归因于电弧隔板7构件的特定的结构。
116.实际上，在没有适当的接触件保护的情况下，电流电弧的发生导致接触件的显著的退化，接触件遭受显著的损坏。当两个接触点(电极)从闭合构造转换为打开构造(切断电弧)或从打开构造转换为闭合构造(形成电弧)时，在两个接触点(电极)之间产生电弧。切断电弧通常更具能量并且因此更具破坏性。切断电弧能量受外部电源电路的时间常数(l/r)强烈地影响。
117.所形成的电弧所产生的热量非常高，最终导致接触件上的金属随电流迁移。电弧的极高的温度缓慢地破坏接触件金属，导致某些材料作为细小的颗粒物质逸出至空气中。
118.设置于本发明的接触器装置中的电弧熄灭部分7具有多个平行的板，所述多个平行的板被支撑于形成于外壳2的每个壳2a和2b中的半盖中。
119.与其中将单个陶瓷元件插入于电弧隔板的盖中的现有技术解决方案不同，在本发明中，在外壳2的每个半壳2a和2b的下部部分41中形成多个狭槽。
120.消散板38或38’容纳于每个面对的狭槽39中。所述板优选地由陶瓷形成，但是也可以使用其它材料。
121.这些板被以交错的方式支撑，以使得每个板38具有沿着竖直方向移位并且在竖直轴线上旋转180
°
的相邻的板38’。
122.换句话说，奇数板38被支撑于电弧隔板的下部部分41中的同一位置中，而偶数板38’被支撑于奇数板之间。
123.根据必须处理的电压范围以及应当完全安全地熄灭的相对应的电弧隔板能量容量，电弧隔板7在结构上设置有适当的数量的板38或38’。
124.本发明的接触器装置1解决技术问题并且实现许多优点，主要优点由它的改进的可靠性和更长的使用寿命提供。
125.与已知的解决方案相比，用于作用于辅助开关上的运动机构18具有更坚固的且更可靠的结构。
126.针对污染环境中的安全应用宽泛地设置电弧隔板7的板38、38’之间的距离的尺寸。
127.间接的吹弧电路以及另外的电弧接触件9和12的存在使lthh50接触器适合于在高
电流和低电流下工作。