ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2001 года по МПК H01H50/00 H01H9/30 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низковольтному аппаратостроению, и может быть использовано в конструкции контакторов и пускателей.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату в части конструкции самого аппарата является электромагнитный коммутационный аппарат, содержащий корпус, сердечник с втягивающей катушкой, якорь, установленный в обойме, амортизаторы, расположенные между обоймой и поверхностью якоря, узлы контактных траверс, соединенные с обоймой общей осью, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде контактных мостиков с серебросодержащими контактными накладками, установленных на контактных траверсах, колодку с расположенными на ней неподвижными контактными узлами в виде контактных скоб с верхними и нижними полками и серебросодержащими контактными накладками на верхних полках и возвратные пружины (см., например, SU 1791868 А1, 30.01.93).

Недостатком известной конструкции аппарата являются низкая коммутационная износостойкость вследствие быстрого расплющивания накладок, что приводит к снижению долговечности аппарата и его деталей, а также недостаточно быстрый сход дуги с контактной накладки неподвижного контактного узла.

Задачей настоящего изобретения является повышение коммутационной износостойкости электромагнитного коммутационного аппарата при одновременном ускорении схода дуги с контактной накладки неподвижного контакта и исключение перерасхода дефицитных дорогостоящих материалов, преимущественно серебра, при одновременном обеспечении надежности работы и долговременной безремонтной эксплуатации.

Поставленная задача решается за счет того, что в электромагнитном коммутационном аппарате, содержащем корпус, сердечник с втягивающей катушкой, якорь, установленный в обойме, амортизаторы, расположенные между обоймой и поверхностью якоря, узлы контактных траверс, соединенные с обоймой общей осью, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде контактных мостиков с серебросодержащими контактными накладками, установленных на контактных траверсах, колодку с расположенными на ней неподвижными контактными узлами в виде контактных скоб с верхними и нижними полками и серебросодержащими контактными накладками на верхних полках и возвратные пружины, согласно изобретению, по крайней мере, часть серебросодержащих контактных накладок, по крайней мере, части подвижных мостиковых и/или неподвижных контактных узлов выполнены, по крайней мере, в пределах четверти их высоты со стороны контактной поверхности с переменным поперечным сечением, а, по крайней мере, часть неподвижных контактных узлов снабжена дугонаправляющим скобообразным элементом, который охватывает каждую контактную скобу и состоит из двух скоб и вертикального элемента с двумя отверстиями, при этом каждая из скоб дугонаправляющего скобообразного элемента выполнена в виде перемычки, соединяющей нижние и верхние горизонтальные участки, скобы установлены параллельно друг другу на нижних горизонтальных участках и соединены между собой верхней и нижней полками, нижняя полка соединяет нижние горизонтальные участки скоб и выполнена с опорным участком, который переходит в вертикальный элемент, образующий с опорным участком прямой угол, стороны верхней полки под углом соединяют верхние горизонтальные участки скоб и имеют перемычку, выполненную с выступом, предназначенным для размещения в одном из отверстий вертикального элемента, указанный дугонаправляющий скобообразный элемент установлен таким образом, что опорный участок его нижней полки прижимает нижнюю полку контактной скобы, а концевой участок верхней полки контактной скобы размещен с возможностью взаимодействия с другим отверстием вертикального элемента.

По крайней мере, часть контактных мостиков подвижных мостиковых контактных узлов может быть выполнена в виде стального корытообразного основания, внутри которого установлена медная пластина, на боковых сторонах стального корытообразного основания установлены дугонаправляющие стальные рога, а серебросодержащие контактные накладки расположены снаружи стального корытообразного основания таким образом, что их внешняя поверхность образует контактную поверхность.

По крайней мере, одна серебросодержащая контактная накладка может быть выполнена со скосом контактной поверхности, площадь горизонтальной проекции которого составляет не менее 15% от общей площади горизонтальной проекции контактной накладки.

Контактная поверхность, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки может быть выполнена криволинейной.

Контактная поверхность, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки может быть выполнена переменной кривизны с образованием, по крайней мере, двух участков разной кривизны.

По крайней мере, часть контактной поверхности, по крайней мере одного криволинейного участка, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки может быть выполнена цилиндрической.

На стальном корытообразном основании в месте закрепления серебросодержащих контактных накладок могут быть образованы отверстия, а на медной пластине - выступы, расположенные с возможностью их захода в указанные отверстия.

С наружной стороны корытообразного основания могут быть образованы углубления, концентричные отверстиям.

Каждый узел контактной траверсы имеет опорную поверхность и выполнен составным из двух симметричных полых частей, каждая из которых выполнена с выступом и окном и соединенных в зоне опорной поверхности контактной пружиной, расположенной в полых частях траверс и зафиксированной выступами, каждый подвижный мостиковый контактный узел выполнен со скобой, имеющей перемычку и свободные концы, расположенные в указанных окнах полых частей контактной траверсы, скоба связана с контактной пружиной и контактным мостиком, расположенным на опорной поверхности траверсы, и размещена в полости траверсы с ориентацией свободных концов кверху, при этом контактная пружина установлена на внутреннюю поверхность перемычки скобы.

Выступ в полости каждой симметричной части может быть выполнен сужающимся к свободному концу с ориентацией последнего к низу полой части траверсы.

Обойма может быть выполнена с выступами, на которых установлены направляющие движения в виде ползунов, причем на внутренних сторонах колодки образованы боковые пазы, в которых расположены выступы, при этом возвратные пружины опираются на ползуны и опорные поверхности корпуса.

В ползунах могут быть выполнены гнезда для фиксации оси, соединяющей обойму с траверсами.

На торцах обоймы могут быть выполнены дополнительные выступы, а на соответствующих этим торцам стенках корпуса образованы пазы для размещения дополнительных выступов обоймы.

На боковых стенках обоймы могут быть образованы пазы, в которых установлен якорь посредством концов двух осей, запрессованных в его тело.

В якоре по оси симметрии может быть образована выемка для размещения конца траверсы.

Аппарат может быть снабжен двумя дополнительными амортизаторами, корпус может быть выполнен с ребрами, а сердечник - с двумя направляющими с продольными пазами, в которых расположены ребра корпуса, при этом в центральной части направляющих образованы дополнительные пазы, а катушка выполнена с выступами, расположенными в дополнительных пазах направляющих, причем сердечник установлен на направляющих посредством осей, на которых установлены дополнительные амортизаторы.

Дополнительные амортизаторы могут быть снабжены выступами, а в стенках корпуса образованы окна, в которых размещены выступы дополнительных амортизаторов.

Электромагнитный коммутационный аппарат может быть снабжен дополнительными контактными узлами цепи управления, установленными на двух противолежащих наружных поверхностях корпуса.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью существенных признаков, состоит в создании коммутационного аппарата с более высокой механической и коммутационной износостойкостью, требующего меньшего расхода серебра для обеспечения требуемого ресурса по коммутационной износостойкости, меньшего расхода конструкционных материалов, меньшей трудоемкости изготовления деталей и узлов за счет их технологичности конструкции, обеспечивается легкий доступ к контактным накладкам подвижных мостиковых и неподвижных контактов и катушке аппарата для выполнения регламентных работ при эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен электромагнитный коммутационный аппарат, продольный разрез;
на фиг. 2 - то же, разрез по А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - узел контактных траверс;
на фиг. 4 - то же, вид по Б-Б на фиг. 3;
на фиг. 5 - контактный мостик в сборе;
на фиг. 6 и на фиг. 7 - стальное корытообразное основание контактного мостика в двух проекциях;
на фиг. 8 и на фиг. 9 - медная пластина, закрепленная внутри стального корытообразного основания контактного мостика;
на фиг. 10 и на фиг. 11 - контактная накладка в двух проекциях;
на фиг. 12 и на фиг. 13 - скобообразный элемент в двух проекциях.

Электромагнитный коммутационный аппарат содержит корпус 1, Ш-образную магнитную систему с сердечником 2, на котором размещена втягивающая катушка 3, якорь 4, установленный в обойме 5, между обоймой и поверхностью якоря установлены амортизаторы 6, узлы 7 контактных траверс 8, соединенные с обоймой 5 общей осью 9, колодку 10, расположенные на ней неподвижные контактные узлы 11 и дугонаправляющий скобообразный элемент 12 для быстрого схода дуги с контактной накладки 13 неподвижных контактных узлов 11, подвижные мостиковые контактные узлы 14, включающие контактный мостик 15 и контактные накладки 16, установленные на контактные траверсы 8, возврат которых обеспечивается возвратными пружинами 17.

Каждый узел 7 контактной траверсы 8 имеет опорную поверхность и выполнен составным из двух симметричных полых частей 18, соединенных в зоне опорной поверхности контактной пружиной 19, один конец 20 которой установлен на сужающемся к свободному концу выступе 21, выполненном в полости 22 симметричных частей 18 траверсы 8 и ориентированном свободным концом к низу полой части траверсы 8, а второй конец 23 контактной пружины 19 упирается в скобу 24, прижимая ее к нижней части траверсы 8. Концы 25 и 26 скобы 24 соединены осью 27. Траверса 8 имеет окна 28 и боковой выступ 29, который входит в пазы колодки 10 и является направляющим элементом для подвижных мостиковых контактных узлов 14. Также каждый мостиковый контактный узел 14 выполнен со скобой 24 имеющей перемычку и свободные концы, расположенные в указанных окнах 28 полых частей 18 контактных траверс 8, при этом скоба 24 связана с контактной пружиной 19 и контактным мостиком 15, расположенным на опорной поверхности траверсы 8, и размещена в полости траверсы 8. Обойма 5 якоря 4 выполнена с выступами 30, на которых установлены направляющие движения в виде ползунов 31, при этом возвратные пружины 17 опираются на поверхности ползунов 31 и опорные поверхности корпуса 1. В ползунах 31 выполнены гнезда для фиксации общей оси 9, соединяющей обойму 5 с узлами 7 контактных траверс 8. В обойме 5 выполнены дополнительные выступы 32, в которых образованы пазы для установки якоря 4 посредством концов двух осей 33, запрессованных в тело якоря 4. Колодка 10 в виде прямоугольного корпуса установлена на корпус 1. На колодке 10 закреплены шесть токопроводящих шин 34, к которым приворачиваются шесть неподвижных контактных узлов 11 с дугонаправляющими скобообразными элементами 12. По центру колодки выполнены отверстия для крепления трех узлов 7 контактных траверс 8. Сердечник 2 установлен в корпусе 1 посредством направляющих 35 и осей 36, на которые установлены дополнительные амортизаторы 37 с выступами 38, которые входят в окна, расположенные на стенках корпуса 1 с одной стороны, и в окна крышки 39 корпуса 1 с другой стороны.

Контактный мостик 15 подвижного мостикового контактного узла 14 состоит из стального корытообразного основания 40 с отверстиями 41 в месте соединения серебросодержащих контактных накладок 16, медной пластины 42 с выступами 43, которые входят в отверстия 41 основания 40. С наружной стороны основания 40 образованы углубления 44 для установки накладок 16, а с боковых сторон к стальному корытообразному основанию 40 прикреплены стальные дугонаправляющие рога 45.

Скобообразный элемент 12 охватывает каждую контактную скобу неподвижного контактного узла 11 и состоит из двух скоб 46 и 47 и вертикального элемента 48 с двумя отверстиями 49.

Каждая из скоб 46 и 47 скобообразного дугонаправляющего элемента 12 выполнена в виде перемычки 50, соединяющей нижние 51 и верхние 52 горизонтальные участки. Скобы 46 и 47 установлены параллельно друг другу на нижних 51 горизонтальных участках и соединены между собой верхней 53 и нижней 54 полками. Нижняя полка 54 соединяет нижние 51 горизонтальные участки скоб 46 и 47 и выполнена с опорным участком 55, который переходит в вертикальный элемент 48, образующий с опорным участком 55 прямой угол. Стороны верхней полки 53 под углом соединяют верхние горизонтальные участки 52 скоб 46 и 47 и имеют перемычку 56, выполненную с выступом 57, предназначенным для размещения в отверстии 49 вертикального элемента 48. Дугонаправляющим скобообразный элемент 12 установлен таким образом, что опорный участок 55 его нижней полки 54 прижимает нижнюю полку контактной скобы неподвижного контактного узла 11, а концевой участок верхней полки контактной скобы неподвижного контактного узла 11 размещен с возможностью взаимодействия с отверстием 49 вертикального элемента 48.

Контактные накладки 13, 16, по крайней мере, части неподвижных контактных узлов и/или подвижных мостиковых контактных узлов выполнены, по крайней мере, в пределах четверти их высоты со стороны контактной поверхности с переменным поперечным сечением. В частности, контактная накладка 13 или 16 может быть выполнена с криволинейной контактной поверхностью постоянной или переменной кривизны с образованием, по крайней мере, двух участков разной кривизны, один из которых может быть цилиндрическим (на чертежах не показано). Контактная накладка 13 или 16 может быть выполнена со скосом контактной поверхности С, площадь горизонтальной поверхности которого составляет не менее 15% общей площади горизонтальной проекции накладки. Остальная поверхность состоит из двух участков А и В переменной кривизны, из которых поверхность В выполнена цилиндрической, что обеспечивает оптимальный расход драгоценных металлов для обеспечения требуемого ресурса по коммутационной износостойкости.

Электромагнитный коммутационный аппарат может быть снабжен дополнительными контактными узлами цепи управления, установленными на двух противолежащих наружных поверхностях корпуса (на чертежах не показано).

Аппарат работает следующим образом.

При подаче питания на втягивающую катушку 3 якорь 4 притягивается к сердечнику 2, подвижный мостиковый контактный узел 14 замыкает неподвижные контактные узлы 11 и контактные накладки 13 и 16. При этом траверсы 8 совершают перемещения в пазах колодки 10 по направляющим боковым выступам 29. Для уменьшения вибрации подвижного мостикового контактного узла 14 и погашения энергии движущегося якоря 2 включаются в работу амортизаторы 6 и 37 и контактные пружины 19. Применение указанных амортизаторов обеспечивает высокую механическую износостойкость. При отключении питания от катушки 3 якорь 4 возвращается в исходное положение при действии возвратных пружин 17, действующих на ползуны 31, связанные с якорем 4 через ось 9.

При этом возникающая дуга между контактными накладками 13 и 16 при помощи дугонаправляющего скобообразного элемента 12 и дугонаправляющих стальных рогов 45 направляется в зону дугогашения, что обеспечивает быстрое погашение дуги и более высокую коммутационную износостойкость.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низковольтному аппаратостроению, и может быть использовано в конструкции контакторов и пускателей. Электромагнитный коммутационный аппарат содержит корпус, сердечник с втягивающей катушкой, якорь, установленный в обойме, амортизаторы, размещенные между обоймой и поверхностью якоря, узлы контактных траверс, соединенные с обоймой общей осью, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде контактных мостиков с серебросодержащими контактными накладками, установленных на контактных траверсах, колодку с расположенными на ней неподвижными контактными узлами в виде контактных скоб с верхними и нижними полками и серебросодержащими контактными накладками на верхних полках и возвратные пружинные. Новым является то, что, по крайней мере, часть серебросодержащих контактных накладок выполнена со скосом контактной поверхности, площадь горизонтальной проекции которого составляет не менее 15% от общей площади горизонтальной проекции контактной накладки, а, по крайней мере, часть неподвижных контактных узлов снабжена дугонаправляющим скобообразным элементом, который охватывает каждую контактную скобу и состоит из двух скоб и вертикального элемента с двумя отверстиями. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в создании коммутационного аппарата с более высокой механической и коммутационной износостойкостью, требующего меньшего расхода серебра для обеспечения требуемого ресурса по коммутационной износостойкости, меньшего расхода конструкционных материалов, меньшей трудоемкости изготовления деталей и узлов за счет их технологичности конструкции, обеспечивается легкий доступ к контактным накладкам подвижных мостиковых и неподвижных контактов и катушке аппарата для выполнения регламентных работ при эксплуатации. 16 з.п.ф-лы, 13 ил.

1. Электромагнитный коммутационный аппарат, содержащий корпус, сердечник с втягивающей катушкой, якорь, установленный в обойме, амортизаторы, расположенные между обоймой и поверхностью якоря, узлы контактных траверс, соединенные с обоймой общей осью, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде контактных мостиков с серебросодержащими контактными накладками, установленных на контактных траверсах, колодку с расположенными на ней неподвижными контактными узлами в виде контактных скоб с верхними и нижними полками и серебросодержащими контактными накладками на верхних полках и возвратные пружины, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна серебросодержащая контактная накладка выполнена со скосом контактной поверхности, площадь горизонтальной проекции которого составляет не менее 15% от общей площади горизонтальной проекции контактной накладки, а по крайней мере, часть неподвижных контактных узлов снабжена дугонаправляющим скобообразным элементом, который охватывает каждую контактную скобу и состоит из двух скоб и вертикального элемента с двумя отверстиями, каждая из скоб дугонаправляющего скобообразного элемента выполнена в виде перемычки, соединяющей нижние и верхние горизонтальные участки, скобы установлены параллельно друг другу на нижних горизонтальных участках и соединены между собой верхней и нижней полками, нижняя полка соединяет нижние горизонтальные участки скобы и выполнена с опорным участком, который переходит в вертикальный элемент, образующий с опорным участком прямой угол, стороны верхней полки под углом соединяют верхние горизонтальные участки скоб и имеют перемычку, выполненную с выступом, предназначенным для размещения в одном из отверстий вертикального элемента, указанный дугонаправляющий скобообразный элемент установлен таким образом, что опорный участок его нижней полки прижимает нижнюю полку контактной скобы, а концевой участок верхней полки контактной скобы размещен с возможностью взаимодействия с другим отверстием вертикального элемента. 2. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере, часть контактных мостиков подвижных мостиковых контактных узлов выполнена в виде стального корытообразного основания, внутри которого установлена медная пластина, на боковых сторонах стального корытообразного основания установлены дугонаправляющие стальные рога, а серебросодержащие контактные накладки расположены снаружи стального корытообразного основания таким образом, что их внешняя поверхность образует контактную поверхность. 3. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что контактная поверхность, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки выполнена криволинейной. 4. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.3, отличающийся тем, что контактная поверхность, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки выполнена переменной кривизны с образованием, по крайней мере, двух участков разной кривизны. 5. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.4, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть контактной поверхности, по крайней мере одного криволинейного участка, по крайней мере, одной серебросодержащей контактной накладки выполнена цилиндрической. 6. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что на стальном корытообразном основании в месте закрепления серебросодержащих контактных накладок образованы отверстия, а на медной пластине - выступы, расположенные с возможностью их захода в указанные отверстия. 7. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.6, отличающийся тем, что с наружной стороны корытообразного основания образованы углубления, концентричные отверстиям. 8. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что каждый узел контактной траверсы имеет опорную поверхность и выполнен составным из двух симметричных полых частей, каждая из которых выполнена с выступом и окном и соединенных в зоне опорной поверхности контактной пружиной, расположенной в полых частях траверс и зафиксированной выступами, каждый подвижный мостиковый контактный узел выполнен со скобой, имеющей перемычку и свободные концы, расположенные в указанных окнах полых частей контактной траверсы, скоба связана с контактной пружиной и контактным мостиком, расположенным на опорной поверхности траверсы и размещена в полости траверсы с ориентацией свободных концов кверху, при этом контактная пружина установлена на внутреннюю поверхность перемычки скобы. 9. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.8, отличающийся тем, что выступ в полости каждой симметричной части выполнен сужающимся к свободному концу с ориентацией последнего к низу полой части траверсы. 10. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что обойма выполнена с выступами, на которых установлены направляющие движения в виде ползунов, причем на внутренних сторонах колодки образованы боковые пазы, в которых расположены выступы, при этом возвратные пружины опираются на ползуны и опорные поверхности корпуса. 11. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.10, отличающийся тем, что в ползунах выполнены гнезда для фиксации оси, соединяющей обойму с траверсами. 12. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.10 - 11, отличающийся тем, что на торцах обоймы выполнены дополнительные выступы, а на соответствующих этим торцам стенках корпуса образованы пазы для размещения дополнительных выступов обоймы. 13. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.1, 10 - 12, отличающийся тем, что на боковых стенках обоймы образованы пазы, в которых установлен якорь посредством концов двух осей, запрессованных в его тело. 14. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в якоре по оси симметрии образована выемка для размещения конца траверсы. 15. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными амортизаторами, корпус выполнен с ребрами, а сердечник - с двумя направляющими с продольными пазами, в которых расположены ребра корпуса, при этом в центральной части направляющих образованы дополнительные пазы, а катушка выполнена с выступами, расположенными в дополнительных пазах направляющих, причем сердечник установлен на направляющих посредством осей, на которых установлены дополнительные амортизаторы. 16. Электромагнитный коммутационный аппарат по п.15, отличающийся тем, что дополнительные амортизаторы снабжены выступами, а в стенках корпуса образованы окна, в которых размещены выступы дополнительных амортизаторов. 17. Электромагнитный коммутационный аппарат по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными контактными узлами цепи управления, установленными на двух противолежащих наружных поверхностях корпуса.