專利名稱：低壓集成電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低壓集成電器。
背景技術：
幾十年來，低壓電器產(chǎn)品的性能指標、功能有了很大提高，特別是智能斷路器的誕生，標志著電器智能化時代的開始，但是，由于電器工作的復雜性及對其運行可靠性的要求，電器技術與產(chǎn)品的研究始終未實現(xiàn)飛躍，顯然，電器產(chǎn)品的發(fā)展制約了整個系統(tǒng)的發(fā)展。
低壓控制與保護開關電器(CoMtrol aMd Protective SwitchiMg Devices-CPS)是20世紀80年代國際上推出的一種新型電器，其集成了斷路器、接觸器、電動機保護器與隔離開關的功能，系集成電器的雛形，因此，這種新型電器一出現(xiàn)就引起極大關注。
目前，低壓集成電器已推出產(chǎn)品，如KB0-T(WLC)系列智能化產(chǎn)品，施耐德U系列，也有論文介紹有關內(nèi)容，如王丹利在《低壓電器》2006年第5期發(fā)表的“SDMK1智能型控制與保護開關電器”，胡景泰等在《低壓電器》2004年第8期發(fā)表的“可通信智能化控制與保護開關電器的發(fā)展與應用”，蔡志遠等在《低壓電器》2003年第5期發(fā)表的“智能化集成低壓電器”，低壓集成電器可以采用二種方案，一種是以斷路器復雜的機械操作機構為基礎，另一種是以交流接觸器電磁機構為基礎，但是，這二種方案都難以解決高分斷能力與高電壽命、高操作頻率的矛盾，目前，低壓集成電器主要采用作為控制電器的交流接觸器傳統(tǒng)電磁驅(qū)動機構的結構形式，這種驅(qū)動機構無法滿足高速分斷，無法提高短路故障分斷能力，由于集成電器功能的多樣化，給技術經(jīng)濟指標全面提高帶來困難，特別是如何大幅度縮短短路故障排除時間，提高其短路電流的分斷能力，提高電壽命成為集成電器的主要研究課題。為了解決集成電器最重要的指標，如分斷能力低，電壽命與機械壽命低的問題，必須考慮可控機構的新原理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低壓集成電器，該低壓集成電器不僅實現(xiàn)了電器可控、可靠及快速的接通與分斷，而且體積小、運行能耗低、使用壽命長。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的這種低壓集成電器，包括機架和設于機架上的轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述機架沿轉(zhuǎn)軸軸向設有轉(zhuǎn)動式觸頭機構和轉(zhuǎn)動式電磁機構，所述轉(zhuǎn)動式觸頭機構包括動觸頭組件和靜觸頭，所述動觸頭組件與轉(zhuǎn)軸相連接，所述靜觸頭經(jīng)靜觸臂固定于機架上且與設于動觸頭組件上的動觸頭在同一橫切面上，所述轉(zhuǎn)動式電磁機構上設有當動觸頭和靜觸頭接觸時可使動、靜觸頭保持吸合狀態(tài)的動鐵芯、靜鐵芯及套設于靜鐵芯上的電磁線圈，所述動鐵芯固定于轉(zhuǎn)軸上與動觸頭組件同軸轉(zhuǎn)動，所述靜鐵芯固定于機架上且與動鐵芯在同一橫切面上。
本發(fā)明的顯著特點在于由于采用快速起動的快速驅(qū)動電機與轉(zhuǎn)動式電磁機構組合的驅(qū)動機構，取代斷路器復雜的機械操作機構與交流接觸器傳統(tǒng)電磁驅(qū)動機構的結構形式，實現(xiàn)了電器可控、可靠及快速的接通與分斷，保證在接通過程轉(zhuǎn)動式觸頭機構、快速驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)動式電磁機構撞擊能量小，觸頭不彈跳，分斷過程快速可靠。
此外，快速驅(qū)動電機與轉(zhuǎn)動式電磁機構相配合的驅(qū)動機構，各自發(fā)揮優(yōu)勢，解決了觸頭大開距的問題，并使整個結構的容量、體積與重量都很小，運行能耗極低，從而提高其各項性能指標，特別是短路電流分斷能力、電壽命與機械壽命，具有頻繁控制與短路故障、電動機故障保護功能。


圖1是本發(fā)明實施例1的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1的B-B剖視圖。
圖4是本發(fā)明實施例1的電路示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的低壓集成電器，包括機架1和設于機架上的轉(zhuǎn)軸2，其特征在于所述機架1沿轉(zhuǎn)軸2軸向設有轉(zhuǎn)動式觸頭機構3和轉(zhuǎn)動式電磁機構4，所述轉(zhuǎn)動式觸頭機構3包括動觸頭組件5和靜觸頭6，所述動觸頭組件5與轉(zhuǎn)軸2相連接，所述靜觸頭6經(jīng)靜觸臂7固定于機架1上且與設于動觸頭組件5上的動觸頭8在同一橫切面上，所述轉(zhuǎn)動式電磁機構4上設有當動觸頭8和靜觸頭6接觸時可使動、靜觸頭保持吸合狀態(tài)的動鐵芯9、靜鐵芯10及套設于靜鐵芯10上的電磁線圈11，所述動鐵芯9固定于轉(zhuǎn)軸2上與動觸頭組件5同軸轉(zhuǎn)動，所述靜鐵芯10固定于機架1上且與動鐵芯9在同一橫切面上。
為了實現(xiàn)電器的快速接通與分斷，所述的轉(zhuǎn)軸2由快速驅(qū)動電機12驅(qū)動。
上述動觸頭組件5設有拐形動觸臂13、用以使動、靜觸頭保持壓緊狀態(tài)的壓緊彈簧14和彈簧支撐架15，所述轉(zhuǎn)軸2上設有拐形動觸臂鉸接架16，所述拐形動觸臂13觸頭端設有動觸頭8，所述拐形動觸臂13中部鉸接于動觸臂鉸接架16上，所述拐形動觸臂13非觸頭端與壓緊彈簧14相連接，所述壓緊彈簧14下部與彈簧支撐架15上端部相連接，所述彈簧支撐架15下端部連接在轉(zhuǎn)軸2上。
上述動、靜觸頭接觸所經(jīng)正向轉(zhuǎn)角小于動、靜鐵芯接觸端面接觸所需經(jīng)過的轉(zhuǎn)角。
為了實現(xiàn)電器的可控接通與分斷，上述低壓集成電器設有供電系統(tǒng)17、信號采集與智能控制系統(tǒng)18、電機控制電路19和線圈供電電路20，所述信號采集與智能控制系統(tǒng)18的一個輸出端與電機控制電路19的輸入端相接，信號采集與智能控制系統(tǒng)18的另一個輸出端與線圈供電電路20的輸入端相接，所述電機控制電路19的輸出端接到快速驅(qū)動電機12，所述線圈供電電路20與電磁線圈11相連接，所述供電系統(tǒng)17分別與信號采集與智能控制系統(tǒng)18、電機控制電路19、線圈供電電路20和快速驅(qū)動電機12的電源輸入端相接。
上述的拐形動觸臂13和靜觸臂7上分別設有與電器工作電路相連接的接線柱21。
為了使電器的分斷更加安全可靠，上述轉(zhuǎn)動式觸頭機構3外側設有滅弧罩22。
上述動鐵芯9上設有使動、靜鐵芯保持常開狀態(tài)的動鐵芯復位彈簧23。
工作時，首先，電器收到合閘信號，電器的信號采集與智能控制系統(tǒng)18通過電機控制電路19控制快速驅(qū)動電機12快速啟動，帶動動觸頭組件5的動觸頭8與轉(zhuǎn)動式電磁機構4的動鐵芯9轉(zhuǎn)動。
在達到適當位置時，電器的信號采集與智能控制系統(tǒng)18輸出控制信號到線圈供電電路20，通知線圈供電電路20給電磁線圈11供電，此時靜鐵芯10具磁性，吸引動鐵芯9朝著靜鐵芯10所在方位繼續(xù)運轉(zhuǎn)。與此同時，電器的信號采集與智能控制系統(tǒng)18通過電機控制電路19控制快速驅(qū)動電機12停機，此時動觸頭組件5的動觸頭8僅在動、靜鐵芯相互的磁力作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
隨著轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)動，動觸頭組件5的動觸頭8與靜觸頭6接觸，此時轉(zhuǎn)動式電磁機構4的動、靜鐵芯還未完全吸合，動、靜鐵芯為了實現(xiàn)完全吸合，就會帶動轉(zhuǎn)軸2繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定角度，由于拐形動觸臂13中部鉸接于轉(zhuǎn)軸2的動觸臂鉸接架16上，且其非觸頭端9又經(jīng)一壓緊彈簧14和彈簧支撐架15與轉(zhuǎn)軸2相連接，所以當轉(zhuǎn)軸2繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定角度時，壓緊彈簧14受到壓縮，在壓緊彈簧14彈力的作用，動觸頭8就與靜觸頭6緊緊地接觸在一起了。因此，從快速驅(qū)動電機12啟動到動、靜觸頭完全閉合整個接通的動態(tài)過程實現(xiàn)了最佳的接通過程。由于快速驅(qū)動電機12退出運行，轉(zhuǎn)動式電磁機構4將以極小的功耗使動、靜觸頭保持閉合，以保證電器運行。
短路故障發(fā)生后，信號采集與智能控制系統(tǒng)在采集到短路故障信號并進行正確判斷后，控制快速驅(qū)動電機12快速起動，與壓緊彈簧14反力合作，以小的電磁時間常數(shù)彌補機械時間常數(shù)的不足，完成大開距觸頭系統(tǒng)的動態(tài)控制，并實現(xiàn)最佳時刻的快速分斷。如果屬正常分斷，則按正常分斷控制程序完成分斷過程；如果屬于電動機過載、斷相、三相電流不平衡、過電壓、欠電壓、接地、相序反等故障時，則按不同要求的分斷控制程序完成分斷過程，由于采用動態(tài)過程控制，保證對不同的負載要求，提供不同的控制策略，從而獲得最佳的控制效果，實現(xiàn)了電器接通與分斷過程的可控、可靠及快速分斷。
權利要求
1.一種低壓集成電器，包括機架和設于機架上的轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述機架沿轉(zhuǎn)軸軸向設有轉(zhuǎn)動式觸頭機構和轉(zhuǎn)動式電磁機構，所述轉(zhuǎn)動式觸頭機構包括動觸頭組件和靜觸頭，所述動觸頭組件與轉(zhuǎn)軸相連接，所述靜觸頭經(jīng)靜觸臂固定于機架上且與設于動觸頭組件上的動觸頭在同一橫切面上，所述轉(zhuǎn)動式電磁機構上設有當動觸頭和靜觸頭接觸時可使動、靜觸頭及動鐵芯、靜鐵芯保持吸合狀態(tài)的動鐵芯、靜鐵芯及套設于靜鐵芯上的電磁線圈，所述動鐵芯固定于轉(zhuǎn)軸上與動觸頭組件同軸轉(zhuǎn)動，所述靜鐵芯固定于機架上且與動鐵芯在同一橫切面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的低壓集成電器，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸由快速驅(qū)動電機驅(qū)動。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的低壓集成電器，其特征在于所述動觸頭組件設有拐形動觸臂、用以使動、靜觸頭保持壓緊狀態(tài)的壓緊彈簧和彈簧支撐架，所述轉(zhuǎn)軸上設有拐形動觸臂鉸接架，所述拐形動觸臂觸頭端設有動觸頭，所述拐形動觸臂中部鉸接于動觸臂鉸接架上，所述拐形動觸臂非觸頭端與壓緊彈簧相連接，所述壓緊彈簧下部與彈簧支撐架上端部相連接，所述彈簧支撐架下端部連接在轉(zhuǎn)軸上。
4.根據(jù)權利要求3所述的低壓集成電器，其特征在于所述動、靜觸頭接觸所經(jīng)正向轉(zhuǎn)角小于動、靜鐵芯接觸端面接觸所需經(jīng)過的轉(zhuǎn)角。
5.根據(jù)權利要求4所述的低壓集成電器，其特征在于所述低壓集成電器設有供電系統(tǒng)、信號采集與智能控制系統(tǒng)、電機控制電路和線圈供電電路，所述信號采集與智能控制系統(tǒng)的一個輸出端與電機控制電路的輸入端相接，信號采集與智能控制系統(tǒng)的另一個輸出端與線圈供電電路的輸入端相接，所述電機控制電路的輸出端接到快速驅(qū)動電機，所述線圈供電電路與電磁線圈相連接，所述供電系統(tǒng)分別與信號采集與智能控制系統(tǒng)、電機控制電路、線圈供電電路和快速驅(qū)動電機的電源輸入端相接。
6.根據(jù)權利要求5所述的低壓集成電器，其特征在于所述的拐形動觸臂和靜觸臂上分別設有與電器工作電路相連接的接線柱。
7.根據(jù)權利要求6所述的低壓集成電器，其特征在于所述轉(zhuǎn)動式觸頭機構外側設有滅弧罩。
8.根據(jù)權利要求7所述的低壓集成電器，其特征在于所述動鐵芯上設有使動、靜鐵芯保持常開狀態(tài)的動鐵芯復位彈簧。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低壓集成電器，包括機架和設于機架上的轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述機架沿轉(zhuǎn)軸軸向設有轉(zhuǎn)動式觸頭機構和轉(zhuǎn)動式電磁機構，所述轉(zhuǎn)動式觸頭機構包括動觸頭組件和靜觸頭，所述動觸頭組件與轉(zhuǎn)軸相連接，所述靜觸頭經(jīng)靜觸臂固定于機架上且與設于動觸頭組件上的動觸頭在同一橫切面上，所述轉(zhuǎn)動式電磁機構上設有當動觸頭和靜觸頭接觸時可使動、靜觸頭及動鐵芯、靜鐵芯保持吸合狀態(tài)的動鐵芯、靜鐵芯及套設于靜鐵芯上的電磁線圈，所述動鐵芯固定于轉(zhuǎn)軸上與動觸頭組件同軸轉(zhuǎn)動，所述靜鐵芯固定于機架上且與動鐵芯在同一橫切面上。該低壓集成電器不僅實現(xiàn)了電器可控、可靠及快速的接通與分斷，而且體積小、運行能耗低、使用壽命長。
文檔編號H01H71/70GK101079349SQ20071000912
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權日2007年6月21日
發(fā)明者張培銘, 鮑光海, 江和, 楊明發(fā), 鄭昕, 吳功祥 申請人:福州大學