Электромагнитный коммутационный аппарат

Полезная модель относится к электротехнике, может быть использована в конструкциях электромагнитных реле, контакторов и пускателей.
Известен электромагнитный коммутационный аппарат по патенту на полезную модель RU 80062 (опубл. 20.01.2009), содержащий корпус, в котором установлен прямоходовой электромагнит с Ш-образными якорем и сердечником, на среднем керне которого расположена катушка, колодку с неподвижными контактами, крышку, закрепленную на колодке, амортизаторы, соединенные с сердечником, траверсу с подвижными контактами, связанную с якорем, возвратные пружины. При этом в якоре выполнено прямоугольное отверстие, в котором установлена изогнутая пластина, зафиксированная своими концами в траверсе, в сердечнике выполнено прямоугольное отверстие, в котором установлена пластина, концы которой соединены с амортизаторами, зафиксированными между двумя выступами, выполненными по боковым сторонам основания корпуса. Сердечник дополнительно установлен на пластинчатый амортизатор в основании корпуса.
Данное известное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Недостатком известного решения является недостаточная точность позиционирования элементов аппарата относительно друг друга и обусловленная этим точность сборки, что отрицательно сказывается на износостойкости и надежности работы аппарата.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является повышение точности сборки и ее упрощение.
Технический результат: повышение точности позиционирования элементов аппарата относительно корпуса, повышение точности сборки, а также обеспечение надежного крепления элементов аппарата относительно друг друга.
Для решения указанной заявителем технической проблемы электромагнитный коммутационный аппарат содержит сердечник, электромагнитную катушку, якорь, траверсу с подвижными контактами, неподвижные контакты, при этом согласно полезной модели, в основании корпуса выполнено углубление прямоугольной формы для размещения в этом углублении сердечника, с двух сторон от углубления выполнены бортики, на которые опирается прижимная пластина, фиксирующая сердечник, также в основании корпуса выполнены выступающие опоры с установленными на них амортизаторами, служащие опорами для электромагнитной катушки.
Также для решения указанной заявителем технической проблемы выступающие опоры могут быть выполнены с боковыми стенками, а в днище каждой из них выполнен шип, ответный пазу, выполненному с нижней стороны амортизатора.
Наличие углубления, соответствующего по форме и размерам сердечнику обеспечивает его точное позиционирование относительно корпуса, повышает точность сборки и упрощает ее.
Наличие бортиков, на которые опирается прижимная пластина, фиксирующая сердечник, позволяет точно позиционировать ее положение по высоте корпуса при сборке, что повышает точность сборки и упрощает ее.
Наличие в основании корпуса выступающих опор с установленными на них амортизаторами обеспечивает точное позиционирование катушки относительно корпуса, повышает точность сборки и упрощает ее.
Наличие у выступающих опор боковых стенок, а также выполнение фиксации амортизаторов на выступающих опорах по способу соединения "шип-паз" обеспечивает точность позиционирования амортизаторов в корпусе, повышает точность сборки и упрощает ее.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами и фотографиями:
Фиг. 1. Электромагнитный коммутационный аппарат. Общий вид.
Фиг. 2. Электромагнитная система коммутационного аппарата
Фиг. 3. Основание корпуса. Вид сверху.
Фиг. 4. Сердечник
Фиг. 5. Основание корпуса с установленными в нем сердечником и катушкой. Вид сверху.
Фиг. 6. Электромагнитная катушка.
Фиг. 7. Основание корпуса. Вид сзади.
Фиг. 8. Основание корпуса с элементами электромагнитной системы
Фиг. 9. Основание корпуса. Вид снизу.
Фиг. 10. Траверса с подвижными контактами
Фиг. 11. Траверса разрез.
Фиг. 12. Траверса в сборе. Вид слева.
Фиг. 13. Траверса в сборе. Вид снизу.
Фиг. 14. Траверса в сборе и фигурная пластина. Вид снизу.
Фиг. 15. Якорь с амортизатором.
Фиг. 16. Подвижный контакт и прижимная пластина.
Фиг. 17. Пластина-держатель, пружина, прижимные втулки, текстолитовая пластина.
Фиг. 18. Траверса. Вид сверху.
Фиг. 19. Траверса. Вид снизу.
Фиг. 20. Подставка с неподвижными контактами. Общий вид.
Фиг. 21. Подставка с неподвижными контактами. Вид снизу.
Фиг. 22. Неподвижный контакт.
Фиг. 23. Подставка в сборе с траверсой и блок-контактами.
Электромагнитный коммутационный аппарат содержит корпус, состоящий из основания 1, подставки 2 для неподвижных контактов и крышки 3 (фиг. 1) и электромагнитную систему, состоящую из сердечника 4, катушки 5, якоря 6, работа которого управляет траверсой 7 (фиг. 2).
Элементы 1, 2, 3 выполнены из электроизоляционного материала, например, из ректопласта, либо композиционных материалов, в состав которых входят смолы, наполнители, добавки и стекловолокно, либо SMC, BMC композиты. Соотношение размеров элементов 1, 2, 3 может быть любым в зависимости от модели.
Элементы 4 и 6 выполнены наборными из тонких стальных пластин.
В основании 1 корпуса выполнено углубление прямоугольной формы 8, форма и размеры которого позволяют установить в него сердечник 4 (фиг. 3).
Между основанием корпуса 1 и сердечником 4, в углубление устанавливаются амортизаторы, представляющие собой резиновые прокладки 9, установленные по боковым сторонам углубления, имеющие форму уплощенного прямоугольного параллелепипеда (фиг. 3). В зависимости от модели может быть одна или две прокладки 9. В днище углубления 8 выполнены шипы 10, а на нижней поверхности резиновых прокладок 9 соответствующие им по форме и расположению пазы (на чертежах не показаны).
Наличие углубления, соответствующего по форме и размерам сердечнику и амортизатору, обеспечивает их точное позиционирование относительно корпуса, повышает точность сборки и упрощает ее. Наличие амортизатора между основанием корпуса и сердечником обеспечивает снижение вибраций, возникающих при работе аппарата.
Вдоль боковых сторон сердечника 4 выполнены канавки 11, предназначенные для установки на основании 12 сердечника амортизаторов 13, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда (фиг. 4).
Поверх каждого амортизатора 13 размещена прижимная пластина 14, фиксирующая сердечник 4 относительно корпуса. Для крепления прижимной пластины 14 к основанию 1 корпуса с двух сторон от углубления 8 выполнены бортики 15 с резьбовыми отверстиями 16. Бортики 15 выполнены единой деталью, то есть зацело, с основанием 1 методом литья ректопласта. Наличие выполненных зацело с основанием корпуса бортиков, на которые опирается прижимная пластина, фиксирующая сердечник, позволяет точно позиционировать ее положение по высоте корпуса при сборке, что повышает точность сборки и упрощает ее.
Также в основании 1 корпуса предусмотрены выступающие опоры 17 в количестве четырех штук, установленные попарно с обеих сторон от углубления 8. Опоры 17 выполнены единой деталью, то есть зацело, с основанием 1 методом литья ректопласта. Опоры 17 выполнены таким образом, что позволяют установить на них ступенчатые амортизаторы 18 для катушки 5. Для предотвращения смещения ступенчатых амортизаторов 18, а, следовательно, и катушки 5, опоры 17 выполнены с боковыми стенками 19, а в днище каждой их них выполнен шип 20, ответный по размеру и форме пазу (на чертежах не показан), выполненному с нижней стороны ступенчатого амортизатора 18.
В основании корпуса выполнены ребра 21, идущие от боковых сторон основания 1 до опор 17, исключающие завал опор 17. Ребра 21 выполнены единой деталью, то есть зацело, с основанием 1 методом литья ректопласта.
Таким образом, ступенчатый амортизатор 18 оказывается надежно зафиксированным в держателе 17 с трех сторон за счет стенок 19 и ребер 21, а также за счет соединения "шип-паз".
Катушка 5 опирается на ступенчатые амортизаторы 18.
Расстояние между выступающими опорами 17 и установленными в них ступенчатыми амортизаторами 18 соответствует габаритным размерам каркаса катушки 5 (фиг. 5).
Катушка 5 при установке в основание корпуса оказывается зафиксированной между полками на амортизаторах 18. Такое конструктивное исполнение опор 17 и установленных на них амортизаторов 18 обеспечивает точное позиционирование катушки, исключает ее смещение относительно основания корпуса, повышает точность сборки и упрощает ее. Наличие амортизаторов между опорами и катушкой обеспечивает снижение вибраций, возникающих при работе аппарата.
На боковых сторонах основания корпуса 1 выполнены вертикальные П-образные пазы 22 для скольжения вдоль них траверсы 7.
В основании 1 выполнены цилиндрические гнезда 23 для установки возвратных пружин.
Катушка 5 выполнена двухобмоточной. Каркас катушки состоит из 2-х половин 24, жестко скрепленных между собой болтовым соединением 25 (фиг. 6). Обмотка катушки выполняется эмальпроводом. Каркас катушки выполнен из ректопласта и имеет скругления по углам.
Выводы проводов 26 на концах обжаты металлическими наконечниками 27 и выведены на клеммную колодку 28 (фиг. 7). Клеммная колодка 28 может быть выполненна из электроизоляционного материала, например, из ректопласта либо композиционных материалов в состав которых входят смолы, наполнители, добавки и стекловолокно, либо SMC, BMC композиты.
В клееммной колодке 28 выполнено отверстие 29 с бортиком для крепления клеммой колодки к основанию 1. Все элементы клеммной колодки, за исключением крепежных элементов, выполнены из ректопласта.
Клеммная колодка 28 имеет держатели 30 для размещения в нем клеммного зажима 31. Держатели 30 выполнены единой деталью, то есть зацело, с основанием 1 методом литья ректопласта. Держатели 30 выполнены с боковыми стенками 32 и ступенькой 33. Стенки 32 держателя 30 ограничивают движение зажима 31, а его ступеньки 33 служат упором для наконечника 27. Это обеспечивает точное позиционирование наконечника 27 и клеммного зажима 31 в клеммной колодке, исключает их смещение, повышает точность сборки и упрощает ее.
Основание 1 выполнено прямоугольным в плане и с уступами 34 по углам, образующими выемки 35 вдоль боковых ребер основания. Основание 1 имеет отверстия для монтажа на основании 1 подставки 2 для неподвижных контактов (фиг. 8). По обе стороны паза 22 выполнены направляющие 36, вдоль которых при работе аппарата движется траверса 7.
Сторона основания 1, противоположная стороне установки клеммной колодки 28, выполнена с отверстиями 37 для охлаждения катушки 5.
На нижней (опорной) стороне основания 1 выполнены ребра жесткости 38: кольцевое, радиальные и расположенные по углам, выполненные на основе квадрантов круга с радиальными ребрами (фиг. 9). Все ребра жесткости основания 1 выполнены зацело с ним методом литья ректопласта.
Якорь 6 жестко связан с траверсой 7 (фиг 10-13). Для крепления якоря и траверсы предусмотрена металлическая фигурная пластина 39, чаще всего стальная (фиг. 14). Отверстия 40 предназначены для крепления пластины 39, удерживающей якорь 6, к траверсе 7. Между якорем 6 и траверсой 7 установлен амортизатор 41, наличие которого позволяет устранить появление перекосов, а также снизить вибрацию контактов, которая возникает при ударе якоря о сердечник.
Траверса 7 выполнена из ректопласта. Траверса имеет сложную объемно-пространственную конфигурацию, которая описывается фиг. 10, при этом длины сторон всех элементов траверсы, размеры элементов траверсы, расстояния между элементами траверсы, радиусы скругления элементов траверсы, диаметры элементов траверсы, углы между плоскостями элементов траверсы могут быть различными в зависимости от модели коммутационного аппарата.
Вдоль боковых сторон траверсы для ее установки в корпус коммутационного аппарата выполнены направляющие выступы 42 сложной формы, соответствующие П-образным пазам 22 основания 1. На выступах 42 траверсы 7 установлены крышки 43, выполненные из пластика, форма которых выполнена таким образом, чтобы обеспечить прилегание траверсы к выступу 42 для облегчения скольжения. Также вдоль боковых сторон траверсы выполнены углубления 44 круглого сечения для возвратных пружин 45. Таким образом, возвратная пружина 45 одним своим концом размещена в углублении 44 траверсы 7, а другим своим концом в гнезде 23 основания 1.
Траверса снабжена тремя стойками 46, имеющими в плане квадратную форму. Стойки 46 выполнены полыми.
На верхних опорных поверхностях стоек 46 траверсы 7 закреплены подвижные контакты 47. Форма подвижного контакта описывается фиг. 16. У каждого подвижного контакта 47 по периметру верхней стороны, противоположной контактирующей, выполнена отбортовка 48 с образованием полости для размещения металлической прижимной пластины 50, в днище выполнены прорези 51. Подвижный контакт 47 прижимается к траверсе посредством прижимной пластины 50, фиксируемой на траверсе 7 посредством металлической прижимной втулки 52, установленной в отверстиях металлической пластины-держателя 53 (фиг. 17). На контактирующей стороне подвижного контакта 47 выполнена контактная напайка (фиг. 16). Пластина подвижного контакта выполнена металлической, контактная напайка выполнена медной либо серебросодержащей.
В верхних опорных поверхностях стоек 46 выполнены прорези 54 (фиг. 18), соответствующие по форме и размерам прорезям 51, выполненным в днище подвижного контакта 47.
Пластины-держатели 53 размещены в полых стойках 46 траверсы 7 и проходят через прорези 54, выполненные в верхних опорных поверхностях стоек, и через прорези 51, выполненные в днище подвижного контакта 47. В стойках 46 траверсы установлены также пружины сжатия 55, которые способствуют размыканию и замыканию контактов (фиг. 11, фиг. 17).
Таким образом, подвижный контакт 47 оказывается надежно зафиксированным на траверсе 7 посредством прижимной пластины 50 и прижимной втулки 52, установленной на пластине-держателе 53. Это обеспечивает точное позиционирование подвижных контактов на траверсе, повышает точность сборки и упрощает ее (фиг. 10).
В крайних стойках 46 траверсы 6 выполнены пазы 56, в которые устанавливаются текстолитовые пластины 57, упирающиеся в пластины-держатели 53. В средней стойке траверсы текстолитовая пластина не предусмотрена. Под средней стойкой выполнено заглубление 58, в которое установлен якорь 6 (фиг. 19).
На основании 1 поверх траверсы 7 установлена подставка 2 для неподвижных контактов 59, выполненная из ректопласта (фиг. 20-21). В центральной части подставки 2 между парами неподвижных контактов 59 выполнены квадратные отверстия 60, соответствующие по форме и расположению стойкам 46 траверсы, что позволяет свободно перемещаться в них траверсе 7. Со стороны нижней поверхности подставки 2 выполнены четыре цилиндрических упора 61 с резиновыми амортизаторами 62 на концах (фиг. 2), обеспечивающие фиксацию положения катушки 5 относительно основания 1. Наличие упоров с резиновыми амортизаторами обеспечивает предотвращение вибраций, возникающих при работе аппарата, устраняет дребезжание, что повышает механическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.
Пары неподвижных контактов 59 размещены на верхней поверхности подставки 2. Форма контакта 59 описывается фиг. 22. Неподвижный контакт 59 состоит из контактной пластины 63, контактной накладки 64, клеммы 65. Пластина неподвижного контакта выполнена медной, латунной или стальной, контактная напайка медной или серебросодержащей. С обеих сторон вдоль мест размещения каждой пары неподвижных контактов 59 на верхней поверхности подставки 2 сформированы продольные бортики 66. Бортики выполнены единой деталью с подставкой 2 методом литья ректопласта и образуют два паза 67 прямоугольного профиля, ответных по форме и расположению перегородкам, выполненным в крышке 3. Расположение и длина крайних продольных бортиков позволяет просто и надежно позиционировать крышку 3 на верхней поверхности подставки 2. По углам подставка 2 имеет крепежные отверстия 68 для соединения с основанием 1.
В подставке 2 предусмотрен паз 69 (фиг. 20-21) для размещения в нем блока дополнительных контактов 70 (фиг. 23). Для крепления блока дополнительных контактов на траверсе 7 предусмотрен выступ 71. Под местом крепления блока дополнительных контактов в подставке 2 имеется паз 72 для размещения соответствующего ему по форме и размерам выступа основания 1. Для крепления блока дополнительных контактов к подставке 2 предусмотрены отверстия 73.
Для исключения биения траверсы 7 о подставку 2 предусмотрены амортизаторы 74 (фиг. 21).
Для размещения подставки 2 на траверсе 7 в траверсе предусмотрены пазы 75 (фиг. 18). Форма и размеры пазов 75 соответствуют форме и размерам боковых стенок подставки 2, устанавливаемых в эти пазы.
Крышка 3 корпуса разделена перегородками на секции (на чертежах не показано), выполненными зацело с ней на всю ее высоту. Расположение и форма перегородок обеспечивают возможность их размещения при сборке коммутационного аппарата в ответных пазах 67 подставки 2. Кроме того, наличие перегородок придает крышке дополнительную жесткость и прочность, повышая механическую износостойкость всей конструкции.
В секциях крышки 3 выполнены щели 76 для дугогасительных пластин (фиг. 1).
Для повышения безопасности рядом с каждым неподвижным контактом 59 имеется еще один вид дугогасительных пластин 77, выполненных ступенчатыми с отверстием 78. Отверстие может быть круглым или полукруглым (фиг 20).
Все амортизаторы коммутационного аппарата выполнены резиновыми.
Для крепления элементов между собой предусмотрены крепежные отверстия в теле траверсы 7, подставки 2, основания 1 и крышки 3.
Сборка электромагнитного коммутационного аппарата осуществляется следующим образом.
В углубление 8 основания 1 корпуса устанавливаются резиновые прокладки 9. При этом шипы 10, выполненные в днище углубления, входят в соответствующие пазы, выполненные на нижней поверхности резиновых прокладок 9. Это исключает взаимное смещение прокладок относительно корпуса и обеспечивает их точное позиционирование относительно корпуса, что упрощает сборку аппарата.
Далее в углубление 8 на резиновые прокладки 9 устанавливается сердечник 4. Поскольку форма и размеры углубления 8 соответствуют форме и размерам сердечника, это исключает взаимное смещение сердечника относительно корпуса и обеспечивает его точное позиционирование относительно корпуса, что упрощает сборку аппарата.
В канавки 11 сердечника 4 устанавливаются амортизаторы 13, поверх амортизаторов 13 размещаются прижимные пластины 14, прижимающие амортизаторы 13 к основанию 12 сердечника 4. Пластины фиксируются крепежными элементами, установленными в отверстиях 16. Сердечник 4 оказывается надежно зафиксированным на основании 1.
На выступающие опоры 17 устанавливаются ступенчатые амортизаторы 18. При этом шипы 20, выполненные в днище каждой из опор, входят в соответствующие пазы, выполненные с нижней стороны ступенчатого амортизатора 18. Боковые стенки 19 опор и ребра 21 также предотвращают смещение ступенчатых амортизаторов 18. Таким образом, ступенчатый амортизатор 18 оказывается надежно зафиксированным на опоре 17.
После этого катушка 5 устанавливается на ступенчатые амортизаторы 18. Поскольку расстояние между держателями 17 и установленными в них ступенчатыми амортизаторами 18 соответствует габаритным размерам каркаса катушки 5, а сами амортизаторы 18 выполнены ступенчатыми, это обеспечивает точное позиционирование катушки 5 относительно элементов коммутационного аппарата, и исключает смещение катушки, что упрощает сборку аппарата.
Далее на катушку 5 устанавливается траверса 7 с якорем 6, при этом траверса 7 своими направляющими выступами 42 входит в соответствующие П-образные пазы 22 основания 1 корпуса.
На основание 1 устанавливается подставка 2 с закрепленными неподвижными контактами 59. При этом стойки траверсы 46, имеющие в плане квадратную форму, проходят через соответствующие им по форме и расположению отверстия 60, выполненные в подставке 2. Таким образом, траверса имеет возможность вертикального перемещения в отверстиях 60, а стенки отверстий 60 ограничивают ее продольное и поперечное смещение. Это обеспечивает точное позиционирование траверсы 7 относительно подставки 2. Подставка 2 в свою очередь посредством крепежных элементов крепится к основанию 1 корпуса. Таким образом, траверса 7 оказывается надежно зафиксированной в корпусе аппарата. Благодаря такому конструктивному исполнению обеспечивается точное позирование данных элементов аппарата, исключается их взаимное смещение, что повышает точность сборки и упрощает ее.
На траверсе устанавливаются подвижные контакты 47. Каждый подвижный контакт 47 прижимается к траверсе 7 посредством прижимной пластины 50, фиксируемой на траверсе посредством пластины-держателя 53 и прижимной втулки 52. Выполнение подвижного контакта с отбортовкой препятствует смещению прижимной пластины и обеспечивает точное позиционирование контакта относительно траверсы, что повышает точность сборки аппарата и упрощает ее.
Выполнение на верхней поверхности подставки 2 бортиков 66 с обеих сторон вдоль мест размещения каждой пары неподвижных контактов 59 обеспечивает их точное позиционирование относительно подставки 2, что повышает и упрощает точность сборки.
Далее крышка 3 устанавливается на верхней поверхности подставки 2, при этом перегородки крышки 3 вставляются в пазы 67 подставки 2. Крышка посредством крепежных элементов крепится к подставке 2.
Такая соединительная конструкция подставки 2 и крышки 3 обеспечивает надежную продольную и поперечную фиксацию этих элементов друг относительно друга, что повышает точность сборки и упрощает ее.
Электромагнитный коммутационный аппарат работает следующим образом.
При подаче питания на включающую катушку 5 якорь 6, жестко соединенный с траверсой 7, притягивается к сердечнику 4, подвижные контакты 47 замыкаются с неподвижными контактами 59 за счет перемещения траверсы 7.
При отключении питания от катушки 5 якорь 6 под действием возвратных пружин возвращается в исходное положение. Траверса 7 двигается вверх, размыкая при этом подвижные контакты 47.
Коммутационный аппарат имеет ряд моделей разных размеров. Форма элементов коммутационного аппарата описываются фиг. 1-23, при этом размеры всех элементов коммутационного аппарата, расстояния между элементами коммутационного аппарата, радиусы скругления элементов коммутационного аппарата, диаметры элементов коммутационного аппарата, углы между плоскостями элементов коммутационного аппарата могут быть различными в зависимости от модели коммутационного аппарата.
Предлагаемая конструкция электромагнитного коммутационного аппарата обеспечивает:
- повышение точности позиционирования элементов аппарата как относительно корпуса, так и относительно друг друга,
- повышение точности сборки,
- упрощение сборки,
- надежное крепление элементов аппарата относительно друг друга.
Это в свою очередь способствует повышению механической и коммутационной износостойкости аппарата и надежности его работы.
Введенные в конструкцию аппарата амортизационные элементы снижают вероятность возникновения вибраций и дребезжания при работе аппарата, что предотвращает износ элементов конструкции, повышает износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.