專利名稱：帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景電磁機(jī)構(gòu)主要由電磁鐵和帶動負(fù)載動作的機(jī)構(gòu)構(gòu)成。電磁鐵通電后，通過銜鐵吸 合的單向運動做功一一帶動機(jī)構(gòu)克服負(fù)載反力完成所需要的位移運動。斷電后，機(jī)構(gòu) 在上述負(fù)載反力的作用下運動，回復(fù)到通電前的位置和狀態(tài)。負(fù)載反力來自彈性體的 形變應(yīng)力、重力或兩者的合力，也可以是其他反作用力。按銜鐵的行程分類，常將工作氣隙小于10mm的電磁鐵歸類于短行程電磁鐵;將 工作氣隙大于10mm的電磁鐵，歸類于長行程電磁鐵〔參見《電機(jī)工程手冊》〕。牽 引電磁鐵、多種高壓開關(guān)的合閘電磁鐵都屬于長行程電磁鐵。采用現(xiàn)有電磁機(jī)構(gòu)操作的開關(guān)電器和一些機(jī)電產(chǎn)品，其性能和發(fā)展很受電磁機(jī)構(gòu) 的制約或局限，存在以下缺陷1、 以接觸器為代表例，說明一些開關(guān)電器存在的缺陷在直動式的CJ40系列交流接觸器中，受電磁鐵容量的制約800A規(guī)格與IOOOA規(guī) 格的產(chǎn)品只好采用630A規(guī)格的電磁鐵。導(dǎo)致開距不足、觸頭壓力不夠、溫升太高等 多項缺陷；為了滿足市場對2000A產(chǎn)品的需要，出現(xiàn)了把兩臺CJ40-1000/3接觸器的 主觸頭雙雙并聯(lián)起來的產(chǎn)品[如型號FYJC5-2000A],兩套電磁鐵難以同步、難以獲得 等效的開關(guān)性能，分?jǐn)嘈阅懿患眩y滿足使用要求；在交流電動機(jī)的自耦降壓起動控制中，'需要5極主觸頭的接觸器，現(xiàn)有產(chǎn)品缺少 多極的直動式接觸器；轉(zhuǎn)動式交流接觸器中，多極產(chǎn)品的性能大打折扣:CJ24系列與 CJ12系列中，630A(含600A)的4極、5極產(chǎn)品也受電磁鐵容量的制約，只好釆用與 CJ12-600A3極產(chǎn)品容量相同的電磁鐵。如此配套的電磁鐵使多極產(chǎn)品的機(jī)械壽命指 標(biāo)降到3極產(chǎn)品的10%。直流操作的接觸器存在的缺陷釆用直流電源操作的CJ12Z系列中，600A,400A交流接觸器，都使用400A產(chǎn)品 的直流電磁鐵。性能不理想，線圏用銅量近10kg,是交流電磁鐵線圏的7倍，電磁鐵也十分笨重；用于高壓開關(guān)合閘的，使電磁操作機(jī)構(gòu)接通電源的直流接觸器，觸頭容易燒壞、 電壽命也短。2、 電磁鐵吸合震動產(chǎn)生的制約接觸器等電器開關(guān)中，傳統(tǒng)電磁鐵的動態(tài)等效吸力往往數(shù)倍[交流電磁鐵的"天 性"]于負(fù)載反力，吸合時的碰撞震動難免劇烈。所以電磁鐵吸力特性和負(fù)載反力特 性的配合皆不理想，優(yōu)化配合更是奢望。傳統(tǒng)產(chǎn)品都采用軟聯(lián)接的方式安裝電磁鐵和 電磁機(jī)構(gòu)，離不開彈簧或彈力橡膠部件的緩沖系統(tǒng)，以吸收震動能量、減少影響性能 和壽命的破壞力。震動，還容易導(dǎo)致開關(guān)電器的主觸頭產(chǎn)生"二次振動"[主觸頭接 通之際可能產(chǎn)生的第一次振動為"一次振動"， 一次振動發(fā)生時，電磁鐵還沒有完成 吸合運動。電磁鐵完成吸合之際,往往還會引起主觸頭的第二次振動，即"二次振動"。] 如果二次振動引起主觸頭分離，就會產(chǎn)生電弧、燒蝕觸頭以至觸頭熔焊，不利于開關(guān)電器的可靠和壽命。3、電磁鐵容量、電磁鐵行程和出力極限的制約現(xiàn)有的電磁鐵缺少小出力、大行程[如:50N、 50咖]的電磁鐵； 現(xiàn)有電磁鐵受設(shè)計方法的制約，長行程牽引電磁鐵的[出力]x[行程]還沒有超過 1200Nx80咖的。因為電磁鐵存在容量限制，超過一定的容量，性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[比 如操作頻率、機(jī)々戎壽命、溫升、經(jīng)濟(jì)重量]就開始惡化，以至無法工作，這是傳統(tǒng) 電磁鐵多項性能相互制約與矛盾難以平衡的結(jié)果。 上述制約在高壓開關(guān)上的表現(xiàn)用于高壓開關(guān)的合閘電磁鐵,因為效率遠(yuǎn)低于8 % [蒸汽機(jī)車的效率],所以需要 很大的合閘功率。操作電壓為220v時,合閘電流至少也要六、七十安培，大的達(dá)到 160安培。主力配電站還得配備大容量的蓄電池組。4 、現(xiàn)有電磁鐵和電磁機(jī)構(gòu)等相關(guān)產(chǎn)品自身存在以下誤區(qū)或局限電磁機(jī)構(gòu)采用多倍的"扛桿比"在扛桿機(jī)構(gòu)中，動力臂長度與阻力臂長度之比稱為"扛桿比"，在電磁機(jī)構(gòu)中， 即銜鐵的工作行程與機(jī)構(gòu)輸出行程之比。現(xiàn)有技術(shù)對要求操作機(jī)構(gòu)有較大輸出力時，釆用出力較小的牽引電磁鐵，通過扛 桿機(jī)構(gòu)的放大，加大出力。以使用牽引電磁鐵作搡作動力的制動器為例，其扛桿比達(dá) 為3到10以至更大，這是技術(shù)誤區(qū)。5、電磁兼容問題的制約-.交流接觸器等現(xiàn)有產(chǎn)品中，在對電磁鐵實施節(jié)能運行時，往往存在電磁兼容性能 不佳的問題。存在耐受過電壓沖擊能力低、在電磁干擾下，控制電路容易損壞。對于 交流接觸器，還存在降低分閘速度的問題，.不利于滅弧和電壽命，還影響生產(chǎn)。 實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷，提供一種可靠、高效、性能優(yōu)壽命 長，且整機(jī)重量大幅度減少的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)。 本實用新型的技術(shù)方案如下 1、電磁機(jī)構(gòu)包括直動式電磁鐵和傳動機(jī)構(gòu)，所述的電磁鐵主要由包含線團(tuán)的靜鐵心、動鐵心 和電氣控制部分構(gòu)成，其特征在于所述的電磁鐵為短行程電磁鐵；傳動機(jī)構(gòu)由杠桿 比小于l(即主動力臂小于被動力臂)的杠桿機(jī)構(gòu)和由動鐵心部分驅(qū)動的、位于動鐵 心部分和杠桿機(jī)構(gòu)之間的過渡連接部件構(gòu)成，過渡連接部件的一端與杠桿機(jī)構(gòu)連接。
所述的動鐵心部分主要包括動鐵心和頂桿，頂桿不出力時，起滑動導(dǎo)向作用。 本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)有以下優(yōu)點① 以接觸器為開關(guān)電器之例，用本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)替換現(xiàn)有CJ12-600交流 接觸器的電磁機(jī)構(gòu)成后，可以使操作頻率從600次/小時提高到(900到1800)次/小時, 在環(huán)境溫度為55C時也能頻繁操作，主觸頭的開距可加倍，機(jī)電壽命延長，靜態(tài)電 耗不到3瓦、動態(tài)節(jié)電逾50%,且電磁機(jī)構(gòu)約可節(jié)約80%的漆包線與80%的鐵尺材料。 對直動式接觸器，也可取的類似的效果。而與現(xiàn)有采用直流電源操作的CJ12Z-600 比對，線圈漆包線用量更可減少到6%。② 釆用兩級或多級杠桿，杠桿比可達(dá)[1/10]以至更懸殊的比例""H輸出更大的行程。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)可用作拉力型或推力型的長行程牽引電磁鐵[幾牛頓到 幾千牛頓]出力X[幾十mm到200mm],皆可勝任重任務(wù)工作制，省銅省鐵耐用的效果 同樣顯著。③ 本實用新型可用于各種交流、直流接觸器的升級換代，用之可推出各種容量l 到6極的髙性能接觸器，還有2KA級的產(chǎn)品。都有高倍節(jié)能節(jié)材耐用的效果；本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)還可用于自動空氣開關(guān)、斷路器等多種開關(guān)電器，可用于 高壓開關(guān)的合閘電磁鐵、開關(guān)電器的跳閘電磁鐵、制動器和電磁閥等。

圖1是本實用新型實施例1中的一種拉力型電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1中的電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)用于大容量直動式接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實用新型實施例1的大容量直動式接觸器的剖釋示意圖。 圖4是本實用新型實施例2的推力型電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)抅示意圖。 圖5是本實用新型實施例3的電磁機(jī)構(gòu)在大容量直動式接觸器中的另 一種結(jié)構(gòu)示 意圖。圖6是本實用新型實施例4的采用液壓傳動的電磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型實施例5關(guān)于所述電氣控制部分采用交流控制電源時的控制電路。圖8是本實用新型實施例6關(guān)于所述電氣控制部分釆用直流控制電源時的控制電圖9是本實用新型實施例7的電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)用于轉(zhuǎn)動式接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖IO是本實用新型實施例8的電磁機(jī)構(gòu)用作拉力型長行程牽引電磁鐵的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖11是本實用新型實施例9的電磁機(jī)構(gòu)用作推力型長行程牽引電磁鐵的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖l2是本實用新型實施例10的電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)用于制動器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本實用新型實施例11的電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)用于制動器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖
標(biāo)號說明1接線端,2絕緣底盤，3靜觸頭，4動觸頭，5滑動安裝架，6滅弧罩，7馬鞍形安裝 板，8輔助觸點盒的安裝孔,9接觸器的安裝孔；11靜鐵心,12動鐵心，13推力頂桿,14塑料環(huán)，15銷軸支座，16腳座，17箱體的 底板，18箱壁，19過渡活接板，20電磁鐵的安裝基座；21彎臂杠桿,22銷軸,23滾輪軸，24滾輪，25連接軸，26連接片，27力輸出銷軸，28 吸合位置的彎臂杠桿，29牽引片；Uac交流控制電源，QK位移切換開關(guān),D1整流管，D2整流管,D3整流管，Wl線圏， Jr繼電器,Jrl繼電器觸點，Rfl電阻,Cl電容，Rcf放電電阻；D4整流管，D5整流管，D6整流管，Jr2繼電器觸點，Rf2電阻，W2線圏，OVP過 電壓保護(hù)環(huán)節(jié)；Udc直流控制電源，QKd切換開關(guān)，Wd線圏，MD電動機(jī)，RC阻容吸收環(huán)節(jié)，Jrd 繼電器，Rfd電阻，Dd整流管，OVPd直流的過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)；31大液壓缸，32大活塞，33液壓介質(zhì)，34小液壓缸，35小活塞，36小活塞推桿；41進(jìn)線端，42絕緣架,43安裝條座，44出線端，45轉(zhuǎn)動條座，46直臂杠桿，47條座 的安裝座，48動觸頭，49靜觸頭，50滅弧罩；51線圈52，密封外罩,53電控接插件，54分閘限位膠墊，55安裝接口底板，56安 裝筋板；61直臂杠桿,62 —級連接銷軸,63連接板，64 二級連接銷軸,65 二級彎臂杠桿，66 二級杠桿銷軸，67 二級杠桿支座,68上銷軸，69電磁機(jī)構(gòu)帶動負(fù)載的接口， 70長連接 板；71軸銷，72推桿滾輪，73電控盒，74直臂桿；81制動器的左制動臂部件，82電磁機(jī)構(gòu)的安裝架，83制動瓦部件，84制動輪,85 右制動臂，86制動彈簧的框架，87松閘推桿，88壓力調(diào)整板,89制動彈簧，90松閘輔助 彈簧；具體實施方式
圖1-13示出了本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)和相關(guān)應(yīng)用。電磁機(jī)構(gòu)包括直動式電磁鐵 和傳動機(jī)構(gòu)。所述的直動式電磁鐵主要由靜鐵心、動鐵心和電氣控制部分構(gòu)成，電磁鐵釆用低碳鋼或電工鋼或硅鋼制造，其特征在于所述的直動式電磁鐵為短行程電磁 鐵；傳動機(jī)構(gòu)由杠桿比小于1的杠桿機(jī)構(gòu)和由動鐵心驅(qū)動的、位于動鐵心和杠桿機(jī)構(gòu) 之間的過渡連接部件構(gòu)成；過渡連接部件的一端與杠桿機(jī)構(gòu)連接，所述的過渡連接部 件用于化解動鐵心的直線運動與杠桿機(jī)構(gòu)弧線運動之間所發(fā)生的干涉。由過渡連接部 件將動鐵心的短行程位移通過杠桿機(jī)構(gòu)拖動負(fù)載作長行程運動。所述的杠桿機(jī)構(gòu)由一級或一級以上的杠桿連接構(gòu)成，杠桿可以是直臂杠桿也可以 是彎臂杠桿；所述的杠桿機(jī)構(gòu)也可以由滑輪系統(tǒng)或齒輪機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成。所迷的過渡連接部件可以是滾輪，也可以是過度活接板。根據(jù)所述的彎臂杠桿安裝朝向的不同以及彎臂杠桿夾角的不同，可以產(chǎn)生推力型 或拉力型電磁機(jī)構(gòu)，以及出力方向不同的電磁機(jī)構(gòu)。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)可用于替代現(xiàn)有機(jī)電產(chǎn)品中的電磁鐵或電磁機(jī)構(gòu)。實施例1:圖1示出了本實用新型的一種電磁機(jī)構(gòu)。圖2示出了本實用新型使用圖1電磁機(jī) 構(gòu)，應(yīng)用于直動式開關(guān)電器，以一種大容量直動式接觸器為代表例的結(jié)構(gòu)示意圖，接 觸器的上限容量可達(dá)2KA。圖2中的電磁機(jī)構(gòu)通過銷軸、螺栓等緊固件直接安裝在薄 板制造的全封閉箱體內(nèi)，電磁機(jī)構(gòu)的安裝無需緩沖件。如圖1到圖4所示，動鐵心12上裝有頂桿13。動鐵心12以滑動配合的方式套 在圓簡形的靜鐵心11內(nèi)。電磁鐵線圈的引出線穿過塑料環(huán)14引出。靜鐵心11的底 部有門形的銷軸支座15，和門形的腳座16,腳座16上有安裝孔。所述的杠桿為位于 電磁鐵兩側(cè)的改變出力方向的彎臂杠桿21;所述過度連接部件為被頂桿13直接作用 的滾輪24。彎臂杠桿21的短臂端裝有一根滾輪軸23，滾輪軸23上裝有一個滾輪24, 銷軸22穿過一對彎臂杠桿21和銷軸支座15,彎臂杠桿21可以繞銷軸22轉(zhuǎn)動，構(gòu) 成一級杠桿傳動機(jī)構(gòu)；頂桿13的輸出端作用在滾輪24上；彎臂杠桿21的長臂端通 過連接軸25連接連接片26。連接片26的另一端裝有力輸出銷軸27。圖1中，電磁鐵固定在電磁鐵的安裝基座20上。在圖2 、圖3示出的直動式接觸器中，電磁鐵是這樣安裝的裝有電磁鐵的箱 體裝在絕緣底盤2的背面一側(cè)；#4失心11的底部有門形的銷軸支座15，和有安裝孔 的門形的腳座16;銷軸22穿銷軸支座15,銷軸22兩端攻有螺牙，銷軸22和電磁鐵 的腳座16用螺母固定在低碳鋼薄板或其他材質(zhì)的薄板做成的箱壁18上；當(dāng)然，電磁 鐵也可以改而直接安裝在底板17上。箱壁18可以不開通風(fēng)口 ，箱壁18和箱體的底 板17構(gòu)成一個防塵封閉體。絕緣底盤2的正面一惻安裝靜觸頭3;滑動安裝架5的 左側(cè)部分與電磁機(jī)構(gòu)的力輸出銷軸27連接，滑動安裝架5的可滑動部分穿過絕緣底 盤2進(jìn)入靜觸頭3及動觸頭4所在的空間；滑動安裝架5的右側(cè)裝有作水平運動的動 觸頭4，電磁鐵動鐵心11的中心軸線平行于絕緣地盤，動鐵心11的運動方向平行于 絕緣底盤2的平面，即動鐵心11的運動方向與動觸頭4的運動方向相互垂直或接近 相互垂直。這種垂直或相互垂直的關(guān)系是通過起改變出力方向作用的彎臂杠桿21實 現(xiàn)的。圖l、圖2和圖3中的機(jī)構(gòu)是這樣動作的通電吸合的電磁鐵動鐵心12通過推 力頂桿13推動滾輪24，使得彎臂杠桿21繞銷軸22做逆時針轉(zhuǎn)動，從而使連接片26 拉動接觸器的動觸頭系統(tǒng)平動。電磁鐵吸合到位后，彎臂杠桿21轉(zhuǎn)動到吸合位置(見 圖2,吸合位置的彎臂杠桿28)，接觸器完成合閘操作。圖2中的設(shè)計是以CJ4O-1OO0(和CJ20-630)交流接觸器為原型機(jī)而加以更新?lián)Q代
的改造，設(shè)計穩(wěn)態(tài)吸力為2600Nf的小型化髙性能電磁鐵[現(xiàn)有技術(shù)]，杠桿比為0. 33, 主觸頭開距加倍，接觸器的額定電流容量為1000安培。為了便于解讀，圖2有所變 異一閣2中的電磁機(jī)構(gòu)和箱體，以箱體的底板17為基準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)了 90度。以CJ20系 列或CJ40系列為被改造原型機(jī)的實施例中，電磁機(jī)構(gòu)應(yīng)反轉(zhuǎn)90度。反轉(zhuǎn)后的實體， 如圖3立體剖釋圖所示。結(jié)合圖1與圖2，圖3表達(dá)了接觸器的主要結(jié)構(gòu)，圖3中還畫出了輔助觸點盒的一 個安裝孔8和接觸器的一個安裝孔9。圖3中省略了輔助觸點盒及分閘彈簧。以實施例1的直動式接觸器為范例，在開關(guān)電器中，可通過改變出力方向的彎臂 杠桿21,使電磁鐵動鐵心的運動方向和開關(guān)主觸頭的運動方向相互垂直或接近垂直， 有利于開關(guān)性能的提髙。圖2、圖3中的接觸器，電磁機(jī)構(gòu)輸出的等效出力，約為CJ40-1000總觸頭壓力 的1.5倍，但仍小于CJ20-630交流電磁鐵的動態(tài)等效吸力[拖得動負(fù)載的力]，加上電控方式，不但可以快速、平穩(wěn)地執(zhí)行合閘操作，而且可實現(xiàn)了吸力反力的優(yōu)化配合, 圓筒形靜鐵心的尺寸為*110X85;操作頻率可達(dá)(900到1800)次/小時，靜態(tài)電耗小 于3瓦，環(huán)境溫度為55。C時，電磁機(jī)構(gòu)也能頻繁工作。該結(jié)構(gòu)有利于提髙滅弧性能和 電壽命；主觸頭壓力加足后，可徹底消除原觸頭溫升太高的先天不足;封閉式的電磁 機(jī)構(gòu)，利于擴(kuò)大適用范圍。對電磁機(jī)構(gòu)的裝配，采用緊固件直接固定也能明顯減輕合 閘震動。此外，由于電磁系統(tǒng)的重量減少到原來的30%到38%,整臺接觸器的重心移 向安裝靜觸頭系統(tǒng)的絕緣底盤2，所以接觸器安裝面可以改到絕緣底盤2的底部，圖 3示出了接觸器的一個安裝孔9。使用該方案，可造出各種容量1到6極的高性能直動式接觸器、可推出2KA的高 性能產(chǎn)品。該技術(shù)也以用于各種容量直流接觸器的更新?lián)Q代。作為動力，圖1中的電磁機(jī)構(gòu)還可他用,使用中可刪除連接片26和銷軸27。實施例2:如圖4所示，將圖1、圖2中的電磁鐵連同彎臂杠桿21—起翻轉(zhuǎn)180。，成為圖4 的布局，就變化成一種推力型電磁機(jī)構(gòu)了。同樣，本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)用作牽引電磁鐵時,易于通過變通傳動機(jī)構(gòu)的形狀、 結(jié)構(gòu)而改變出力方向，將在實施例8、 9中進(jìn)一步描述。如圖5所示，作為傳動方式的等效替代，可以將實施例1中的滾輪24，改成本 實施例的一端連接動鐵心的過渡活接板19來驅(qū)使彎臂杠桿21轉(zhuǎn)動將電磁鐵的出力 改由動鐵心12直接拉動。如圖5所示，動鐵心12下端的端部連接過渡活接板19的 一端[圖中的上端],在過渡活接板19的另一端連接彎臂杠桿21的短臂端，其它結(jié)構(gòu) 與實施例l相同。將圖5中彎臂杠桿21的銷軸22通過緊固件安裝在箱體上;本實施例通過動鐵心 端部的過渡活接板19使彎臂杠桿21也可以繞銷軸22轉(zhuǎn)動；并且用牽引片29取代圖 l到圖3中的連接片26,拉動接觸器動觸頭系統(tǒng)的滑動安裝架5，如此操作接觸器。 在圖1到圖5中，電磁鐵動作時，頂桿作往復(fù)運動、運動軌跡是直線，而彎臂杠桿 21上滾輪24中心軸線的運動軌跡是弧線，正是通過滾輪24的轉(zhuǎn)動化解了直線軌跡 和弧線軌跡之間的位移干涉；同理，在圖5中，則通過過渡活接板19兩根軸化解相 應(yīng)的位移干涉。圖1或圖5的方式都可以用于新型空氣開關(guān)的設(shè)計制造，其他實施 例中，也可以采用所述的等效替代。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)可取代多種閥用電磁鐵,或多種電磁閥的更新?lián)Q代。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)的控制電源皆可交直流兩用。為了有效提高過電壓和電磁兼容的性能，本實用新型可以釆用新的控制電路構(gòu)成本實用新型的電控部分。 實施例4:圖6為采用液壓傳動機(jī)構(gòu)的電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。電磁鐵動鐵心的頂桿13與 大液壓缸31內(nèi)的大活塞32相連，大液壓缸31與小液壓缸34相連通，小液壓缸34 內(nèi)的小活塞35與輸出動力的小活塞推桿36連接。電磁鐵通過頂桿13推動大活塞32, 大活塞32通過液壓介質(zhì)33推動小活塞35,最后由小活塞推桿36輸出力和行程。大 小活塞的面積比是n,，杠桿比是1/n小活塞推桿36的輸出行程就是電磁鐵行程的n 倍。液壓傳動的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)緊湊，隱患在于一旦漏油就不能正常工作。實施例5:圖7是本實用新型電氣控制部分的一種電路原理圖，它采用兩組三管整流的控制 電路，每只線圈都配有三只整流管，簡稱三管電路。如圖7所示，圍繞第一只線圏 Wl的接線,交流控制電源Uac的進(jìn)線端001和002之間先后串聯(lián)常閉的位移切換開關(guān) QK[Qk后的節(jié)點編號003]、正半波整流管Dl [Dl后的節(jié)點編號005]、電磁鐵線圏Wl [Wl 后的節(jié)點編號006]、起快速釋放作用的繼電器觸點Jrl[Jrl后的節(jié)點編號004]和整 流管D2。電源線001和002之間還接有起快速釋放作用的繼電器Jr， Jrl和Jr2是 其常開觸點。繼電器Jr和電磁鐵的控制電源同步通斷。切換開關(guān)QK兩端并聯(lián)連著起 降壓限流作用的電容Cl和高阻值的放電電阻Rcf,必要時，還可以在電容C1支路中 加串一只低阻值的電P且。根據(jù)需要，Rcf和Cl的RC時間常數(shù)可取0. 05到0. 5秒。 繼電器觸點Jrl兩端并聯(lián)連著一只電阻Rfl，電阻值是線圏直流電阻值的5到10倍。 在兩只整流管M、 D2之間還反并聯(lián)有一只整流管D3， Jrl處于閉合狀態(tài)時，D3是起線圈電流的續(xù)流通道，續(xù)流電流可提髙電磁鐵的激磁和吸合效率。負(fù)半波時，Dl和 D2皆起阻斷反向電流的作用。面對電網(wǎng)可能出現(xiàn)的浪涌，即使D1、 D2出現(xiàn)電擊穿現(xiàn) 象，由于W1夾在其間，不可能產(chǎn)生短路電流或過流,也不容易產(chǎn)生熱擊穿，所以D1、 D2就不容易損壞；D3在每個操作循環(huán)的累計通電時間不超過一、二百亳秒,本身不容易發(fā)熱。三管電路的可靠性明顯高于常規(guī)的半波整流或橋式整流電路；如圖7所示，圍繞第二只線圏W2的接線，整流管D5、 D6、 D4以及電阻Rf2,繼
電器觸點Jr2的連接與W1的相仿。不同在于對應(yīng)的整流管都按照對偶的原則，顛 倒了接線極性?？傮w特征是，Wl、 W2兩只線圈的疊加等效于一只全波整流的線圏， 兩組三管整流管電路構(gòu)成相當(dāng)于"雙半波整流"的激磁電路。為了提高電磁兼容性能，可在控制電源中并聯(lián)上過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)0VP。電路工作原理介紹于下電磁鐵開始通電吸合時，切換開關(guān)QK處于閉合狀態(tài)，008節(jié)點和006節(jié)點也被 Jrl短路，整流管D1和D2只允許正半波的電流流過線圏W1;負(fù)半波電流則只能流過 W2。由于QK閉合，線圏Wl可得到足夠的強勵,使電磁鐵吸合；電磁鐵完成吸合運動前夕，QK斷開。QK斷開后，在D3和W1、'D6和W2中的續(xù)流 電流確保電磁鐵仍有足夠的激磁電流，使電磁鐵快速完成吸合運動；QK斷開后，電 容C1才投入工作，Cl起降壓限流作用，大部分壓降都落在C1上。這樣，線圈的激 磁電流很快趺落，可降低到起動時強勵電流的10y。以下。在控制電壓為380/220V時， 電容電流取值一般介于幾十亳安到幾百亳安，該電流相當(dāng)于電磁鐵線圉的等效激磁電 流。流過電容的正半波電流進(jìn)入線圈Wl,負(fù)半波電流進(jìn)入W2。由于線圏維持吸合的 激磁電流很小，線圈W1與W2的壓降往往只有十幾伏到幾十伏，電磁鐵的靜態(tài)電耗甚 少；控制電源斷電后，繼電器的觸點Jrl與Jr2及時斷開，使電磁鐵快速釋放。 實施例6圖8為電磁機(jī)構(gòu)釆用直流電源搡作時的控制電路。在圖8中，選擇帶冷卻風(fēng)扇的 電動機(jī)MD作為降壓限流元件，其電流容量與電磁鐵線圏Wd的穩(wěn)態(tài)電流匹配。該措施抗干擾、抗過電壓沖擊和電磁兼容方面優(yōu)于采用電子開關(guān)電源的降壓模式。冷卻風(fēng)扇 可用于開關(guān)觸頭或其他發(fā)熱部件的通風(fēng)冷卻。電路接線如下直流控制電源Udc的兩根進(jìn)線端2001 [正極]和2002[負(fù)極]之間先后串聯(lián)常閉的 位移切換開關(guān)QKd[QKd后的節(jié)點編號2003]、電磁鐵線圏Wd[Wd后的節(jié)點編號2004] 和起快速釋放作用的繼電器觸點Jrd。電源線2001和2002之間接有繼電器Jrd;切換開關(guān)QKd兩端并聯(lián)連著起降壓限流作用的電動機(jī)MD和阻容吸收環(huán)節(jié)RC。必 要時，也可以在MD支路中加串一只低阻值電阻。繼電器觸點Jrd兩端并聯(lián)連著一只 電阻Rfd，電阻值是線圈直流電阻值的5到10倍。在切換開關(guān)QKd的右端[節(jié)點編號 2003]和電源負(fù)極[節(jié)點編號2002]之間反并聯(lián)有一只整流管Dd。電磁鐵完成吸合運動 前夕，QKd斷開后，Dd提供線圈電流的續(xù)流通道。為了提高電磁兼容性能，可在控制 電源中并聯(lián)上直流的過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)OVPd。這種使用風(fēng)扇電動機(jī)降壓限流的方式， 也可以用于交流控制電路~~^1帶冷卻風(fēng)扇的電機(jī)MD取代電容Cl 。電路的工作原理與采用交流控制電源的電路相似。不同于交流控制的是該直流控 制電路的電源極性不能倒接。如果無需快速釋放功能，撤消圖7、圖8中相應(yīng)的繼電 器和放電電阻。實施例7圖9示出了一種采用本實用新型電磁機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動式開關(guān)電器，以轉(zhuǎn)動式交流接觸
器為代表例。本例以CJ12系列為原型機(jī)加以改造。主要結(jié)構(gòu)是，由帶杠桿傳動機(jī)構(gòu) 的電磁鐵、裝在絕緣架和安裝條座上的靜觸頭系統(tǒng)、裝在可轉(zhuǎn)動條座上的動觸頭系統(tǒng) 和滅弧罩五組部件構(gòu)成。動觸頭系統(tǒng)以轉(zhuǎn)動的方式進(jìn)行合、分閘。與CJ12結(jié)構(gòu)相同的是本實用新型接觸器的進(jìn)線端41、出線端44和靜觸頭49 統(tǒng)也都安裝在絕緣架42上[A、 B、 C三相三個絕緣架都相同，都裝在安裝條座43上]; 動觸頭48的系統(tǒng)裝在轉(zhuǎn)動條座45上。與CJ12結(jié)構(gòu)不同的是電磁鐵的靜鐵心11通過安裝接口底板55和安裝筋板56 裝到安裝條座43上。電磁鐵的安裝接口底板55和安裝筋板56可用焊接方式與電磁 鐵的靜鐵心ll構(gòu)成一個部件。電氣接線通過電控接插件53接到電氣控制部分；靜鐵 心11的底部加有分閘限位膠墊54。靜鐵心11之外鑲套有塑料環(huán)14,塑料環(huán)14上裝 有密封外罩52，對電磁鐵實施全封閉防護(hù)。帶有推力頂桿13的動鐵心12以滑動配 合的方式套裝在靜鐵心ll中；另外，在設(shè)計上，以轉(zhuǎn)動條座45的軸線為轉(zhuǎn)動坐標(biāo)原點，由于直臂杠桿46與動 觸頭48的夾角約為90度，這樣，電磁鐵上下運動的方向與動觸頭48接近水平運動 的方向呈相互垂直或接近相互垂直的關(guān)系，有利于提高開關(guān)電器的電性能和電壽命。在接觸器的轉(zhuǎn)動條座45上裝有直臂杠桿46;直臂杠桿46上裝有滾輪軸23和滾 輪24。滾輪24在電磁鐵的推力頂桿13的推動下，可使直臂杠桿46驅(qū)動轉(zhuǎn)動條座45 轉(zhuǎn)動。此外，可改用薄板彎折成型的、形如貫穿有開口槽的矩形型鋼的安裝條座43 代替原實心鋼條座。電磁鐵通電后，動鐵心12的吸合力通過推力頂桿13作用于滾輪24和直臂杠桿46, 如此驅(qū)使轉(zhuǎn)動條座45轉(zhuǎn)動，使動觸頭48與靜觸頭49接通，完成接觸器的合閘操作。 電磁鐵斷電后，在反力作用下接觸器分閘，分閘后，滾輪24的位移幅度受分閘限位膠 墊54的限位，從而限制并保證接觸器的分閘到位。本實施例，以CJ12-600交流接觸器為改造對象的原型機(jī),設(shè)計穩(wěn)態(tài)吸力為1130Nf 的小型化高性能電磁鐵，杠桿比為0. 45。電磁鐵靜鐵心11的尺寸為①(75到80)X(82 到9Q)mm,主觸頭的開距加倍，電磁機(jī)構(gòu)的裝配，都釆用緊固件直接固定而無需傳 統(tǒng)產(chǎn)品的緩沖部件；每小時的操作頻率設(shè)計值可在900次到1800次之問設(shè)定，靜態(tài) 電耗不到3瓦，電磁機(jī)構(gòu)在環(huán)境溫度為55t:時也能頻繁工作。效果類似于前述直動式 接觸器。若與直流電磁機(jī)構(gòu)操作的CJ12Z-600比對，線圈的用銅量不到6%，電磁機(jī) 構(gòu)的用鐵量可節(jié)約75%。使用該方案，可造出各種容量1到-6極高性能的轉(zhuǎn)動式接觸 器，還可推出1KA、 2KA的高性能產(chǎn)品。它們都具有高倍節(jié)材節(jié)能耐用的效果。通過實施例7和實施例1還可說明由于本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)具有操作快速性， 開關(guān)電器的觸頭開距還有加倍的實力，這兩種基本結(jié)構(gòu)方式可用于開發(fā)包括全自動空 氣開關(guān)和低壓斷路器在內(nèi)的多種新型的開關(guān)電器。實施例8圖IO是采用二級杠桿做傳動機(jī)構(gòu)的電磁機(jī)構(gòu)實施例，用作拉力型長行程牽引電
磁鐵。電磁鐵由靜鐵心ll、帶推力頂桿13的動鐵心12構(gòu)成；由直臂桿桿61、彎臂 杠桿65、連接板63、銷軸支座15和二級杠桿支座67構(gòu)成兩級杠桿的傳動機(jī)構(gòu)；電 磁鐵裝在電磁鐵的安裝基座20上；電磁鐵的安裝基座20和靜鐵心11上裝有銷軸支 座15,靜鐵心11的上部裝有二級杠桿支座67;直臂杠桿61上裝有滾輪24,推力頂桿13 作用于滾輪24上；直臂杠桿61通過銷軸22安裝在銷軸支座15上。直臂杠桿61的 上端通過一級連接銷軸62與連接片63相連。連接片63通過二級連接銷軸64連接二 級彎臂杠桿65。 二級彎臂杠桿65通過二級杠桿銷軸66裝在二級杠桿支座67上。二 級彎臂杠桿65的上端通過上銷軸68連接帶動負(fù)載的接口 69。整個機(jī)構(gòu)可加上外罩 [圖中缺省]。電磁鐵通電吸合后，直臂杠桿61、 二級彎臂杠桿65帶動負(fù)載的接口 69移位到 相應(yīng)的、用同形狀的虛線塊表達(dá)的位置；斷電后，在反力作用下，回歸到原來的實線 位置上。本實施例兩級杠桿的杠桿比是0.068，杠桿比的下限范圍還可向下延伸。如果需 要，可以增加到三級杠桿傳動。 實施例9如圖ll所示，本實施例是用作推力型長行程牽引電磁鐵的電磁機(jī)構(gòu)，它與圖IO 在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別只在于改變二級杠桿支座67的安裝方式及改變連接板63的長 度。具體說明如下改變二級杠桿支座67的安裝朝向，將圖10中的連接板63換成圖11的長連接板 70，就成為推力型牽引電磁鐵的電磁機(jī)構(gòu)了。該電磁機(jī)構(gòu)可用作一些高壓開關(guān)的合閘 動力圖11中，可使用一臺15000Nf推力的電磁鐵，圓簡型靜鐵心71的外徑是200 到210咖，輸出的力x行程是1000Nfxl0tom;在操作電源是直流220V時，電磁鐵的起 動吸合電流不到30A。如果將杠桿比變成0.117,輸出的力x行程是1500Nfx60mm， 出力大于現(xiàn)有用于高壓開關(guān)合閘操作的CD系列合閘電磁鐵，所需功率少于原來的 25%;該電磁鐵的觸動時間短，具有很好快速性。本實用新型電磁機(jī)構(gòu)的起動電流小、 搡作頻率[可設(shè)計參數(shù)]可達(dá)600到1200次/小時，還具有靜態(tài)耗電省、體積小、壽命 長、適用范圍大等優(yōu)點。圖10、圖11的電磁機(jī)構(gòu)，可用于多種牽引電磁鐵的更新?lián)Q代。改變電磁鐵參數(shù)、 改變杠桿參數(shù)，還可推出不同出力、不同行程用途更廣泛的牽引電磁鐵[幾牛頓到 幾千牛頓]出力X行程[幾十ram到(100 ~ 200)咖〗。實施例10圖12是用本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動的起重機(jī)制動器，有關(guān)結(jié)構(gòu)如下 電磁機(jī)構(gòu)由電磁鐵和帶滾輪的彎臂杠桿21等構(gòu)成。電磁鐵主要由靜鐵心11，動 鐵心12,推力頂桿13。電磁鐵裝在制動器的頂部制動器的左制動臂部件81上接有 電磁機(jī)構(gòu)的安裝框架82,電磁鐵裝在該框架82上；該框架82上裝有彎臂杠桿21轉(zhuǎn) 動的銷軸22，此外還通過軸銷71連接安裝制動彈簧的框架87。彎臂杠桿21的長臂 端作用于使制動器松閘的松閘推桿87。必要時，可在彎臂杠桿21的下方裝上推桿滾 輪72,通過滾輪72再推動松閘推桿87。制動器靠制動彈簧89的壓力，通過一對制 動瓦83抱緊制動輪84 [松閘推桿87的右端被螺母固定在右制動臂85上，制動彈簧 89的右端頂推制動彈簧的框架86右端的底板，彈簧89的左端頂推通過螺紋裝在松 閘推桿87上的壓力調(diào)整板88。最終效果相當(dāng)于左側(cè)制動臂81和右制動臂85之間被 彈簧89拉緊，抱緊制動輪。]。電磁鐵的控制電路裝在電控盒73內(nèi)，控制盒73可就近裝在制動器附近。圖13示出了實施例10中電磁機(jī)構(gòu)的等效變化，在圖13中，用直臂桿74代替彎 臂杠桿21。直臂桿74的上端可推動松閘推桿87，制動彈簧的框架86套在焊接在靜 鐵心12上的帶螺紋頭的軸銷75上。其他特征與圖12相似。這種制動器機(jī)構(gòu)緊湊、快速性優(yōu)于液壓制動器，不會溜鉤,還有利于制動瓦調(diào)整 周期的延長或加倍。此外，由于電磁鐵的控制都是電量的控制，更容易實施優(yōu)化的自 動控制[適時剎車、適時松閘]。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)還可用于開關(guān)電器的跳閘電磁鐵和電磁閥等。
權(quán)利要求1、一種帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，包括直動式電磁鐵和傳動機(jī)構(gòu)，所述的電磁鐵主要由靜鐵心、動鐵心和電氣控制部分構(gòu)成，其特征在于所述的直動式電磁鐵為短行程電磁鐵；所述的傳動機(jī)構(gòu)由杠桿比小于1的杠桿機(jī)構(gòu)和由動鐵心部分驅(qū)動的、位于動鐵心和杠桿機(jī)構(gòu)之間的過渡連接部件構(gòu)成，過渡連接部件的一端與杠桿機(jī)構(gòu)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的杠桿機(jī)構(gòu)由 一級或一級以上的直臂杠桿或彎臂杠桿構(gòu)成，或由直臂杠桿和彎臂杠桿的組合構(gòu)成， 或由滑輪系統(tǒng)或齒輪機(jī)構(gòu)或液壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成， 一級以上的杠桿機(jī)構(gòu)之間相互連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的過渡連接部 件為滾輪或過渡活接板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的杠 桿機(jī)構(gòu)為位于電磁鐵兩側(cè)的改變出力方向的彎臂杠桿(21),所述的過渡連接部件為被 頂桿(13)直接作用的滾輪(24)或一端連接動鐵心的過渡活接板(19);銷軸(22)穿過一 對彎臂杠桿(21)和銷軸支座(15),彎臂杠桿(21)可以繞銷軸(22)轉(zhuǎn)動，構(gòu)成一級杠桿 傳動機(jī)構(gòu)；彎臂杠桿(21)的短臂端裝有一根滾輪軸(23),滾輪軸(23)上裝有一個滾輪 (24),頂桿(13)的輸出端作用在滾輪(24)上；彎臂杠桿(21)的長臂端通過連接軸(25) 連接連接片(26)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電氣控制部 分用交流電源搡作時,是釆用兩組三管整流的控制電路，每只線圍都配有三只整流管； 圍繞第一只線圈Wl的接線，交流控制電源Uac的進(jìn)線端OOl和002之間先后串聯(lián)常閉 的位移切換開關(guān)QK、正半波整流管D1、電磁鐵線圏W1 、起快速釋放作用的繼電器 觸點Jrl和整流管D2;電源線001和002之間還接有繼電器Jr;繼電器Jr和電磁鐵 的控制電源同步通斷;切換開關(guān)QK兩端并聯(lián)連著起降壓限流作用的電容C1和高祖值 的放電電阻Rcf,或者，在電容C1支路中加串一只低阻值電阻，也可以用帶冷卻風(fēng) 扇的電動機(jī)MD代替電容器C1;繼電器觸點Jrl兩端并聯(lián)連一只電阻Rfl,其電阻值 是線圈直流電阻值的5到10倍；兩只整流管Dl、 D2之間迅艮并聯(lián)有一只整流管D3; 圍繞第二只線圈W2的接線，整流管D5、 D6、 D々以及電阻Rf2,繼電器觸點Jr2的連 接與W1的相仿，不同在于，對應(yīng)的整流管都按照對偶的原則，顛倒了接線極性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電氣控制部 分用直流電源操作時，選擇帶冷卻風(fēng)扇的電動機(jī)MD作降壓限流元件，電路接線為 直流控制電源Udc的兩根進(jìn)線端正極2001和負(fù)極2002之間先后串聯(lián)常閉的位移切換 開關(guān)QKd、電磁鐵線圈Wd和繼電器觸點Jrd;電源線2001和2002之間接有繼電器 Jrd;切換開關(guān)QKd兩端并聯(lián)連著電動機(jī)MD和阻容吸收環(huán)節(jié)RC;或者在MD支路中加 串一只低阻值電阻。繼電器觸點Jrd兩端并聯(lián)連著一只電阻Rfd,電阻值是線圈直流 電阻值的5到10倍；在切換開關(guān)QKd的末端2003和負(fù)電源負(fù)極2.002之間反并聯(lián)有一只整流管Dd,控制電源上可接有直流的過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)OVPd。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，其特征在于 電磁鐵由靜鐵心(ll)、帶推力頂桿(13)的動鐵心(12)構(gòu)成；由直臂桿桿(61)、 二級彎 臂杠桿(65)、連接板(63)、銷軸支座(15)和二級杠桿支座(67)構(gòu)成兩級杠桿的傳動機(jī) 構(gòu)；電磁鐵裝在電磁鐵的安裝基座(20)上；電磁鐵的安裝基座(20)和靜鐵心(11)上裝 有銷軸支座(15)，靜鐵心(11)的上部裝有二級杠桿支座(67);直臂杠桿(61)上裝有滾 輪(24),推力頂桿(13)作用于滾輪(24)上；直臂杠桿(61)通過銷軸(22)安裝在銷軸支 座(15)上;直臂杠桿(61)的上端通過一級連接銷軸(62)與連接板(63)相連;連接板(63) 通過二級連接銷軸(64)連接二級彎臂杠桿(65); 二級彎臂杠桿(65)通過二級杠桿銷軸 (66)裝在二級杠桿支座(67)上；二級彎臂杠桿(65)的上端通過上銷軸(68)連接帶動負(fù) 載的接口(69);整個機(jī)構(gòu)可加上外罩。
專利摘要本實用新型涉及一種帶杠桿的電磁機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有電磁機(jī)構(gòu)難以帶動大容量開關(guān)、牽引行程和出力的覆蓋范圍有限、機(jī)電壽命短且性能不佳等缺陷。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)包括直動式短行程電磁鐵和傳動機(jī)構(gòu)，所述的傳動機(jī)構(gòu)由杠桿比小于1的杠桿機(jī)構(gòu)和過渡連接部件構(gòu)成。本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)可勝任重任務(wù)工作制，可用于1、2KA新型大容量接觸器的開發(fā)；可用于全自動空氣開關(guān)到斷路器等新型開關(guān)電器的開發(fā)；可用于合閘電磁鐵、跳閘電磁鐵、閥用電磁鐵；可用作多種牽引電磁鐵出力從幾牛頓到幾千牛頓、行程從幾十mm到200mm；本實用新型的電磁機(jī)構(gòu)可勝任重任務(wù)工作制，靜態(tài)節(jié)電超過95％，還有55％到80％節(jié)能節(jié)材效益。
文檔編號H01H3/32GK201017741SQ20062015642
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者肖新凱 申請人:肖新凱