电磁接触器以及 在电磁接触器组装中消除误差的方法 【技术领域】
本发明涉及电磁接触器，本发明特别涉及不使用紧固件组装的连接器。本发明还涉及一种消除在接触器组装中的误差的接触器设计形式以及相应的方法。另外，本发明涉及一种为导轨安装设计的接触器。
背景技术
电磁接触器用于电子系统中以断开和闭合用于为诸如马达、照明电路、电阻加热器和其他电力负载的设备供电的电路。接触器是为频繁的操作而设计的并且在电压和电流额定值的宽范围内被提供以满足系统要求。接触器部件包括线圈、电枢、固定磁体和电触点(头)。通常，利用导线使电触点与电力负载串联。接触器线圈通过人工或者自动控制部件(诸如按钮开关、继电器、分布式控制系统、可编程逻辑控制器等)与电源相连。当接触器线圈通电时触点闭合并且电枢被拉向固定磁体。当触点闭合时，电力负载开始通电。相反，当接触器线圈断电时，触点断开并且使电力负载断电。
目前现有技术中所涉及的接触器使用磁体和也被称为电枢的可移动磁体。接触器电枢和磁体是由铁磁性材料制成的，铁磁性材料是叠层地以减小涡电流。通常，电枢和磁体都包括也被称为磁极屏蔽装置的屏蔽线圈以便当周期性AC波形到达瞬时零电流时保持磁体和电枢之间的吸引力。有效的磁极屏蔽减小接触器振动，从而使接触器操作比较平静。但是，当磁体和电枢的磁极屏蔽装置彼此相邻时，磁极屏蔽装置无效。
磁体和电枢通常以彼此不同的形式被成形。但是，特定的形状会增加制造接触器所需的特定部件的数量。增加的部件会提高成本以及接触器设计和制造的复杂程度，这是由于需要增加绘图以及特定的部件设计。另外，提供特定部件的费用会大大增加制造成本和在产品使用期限内的产品支持。
磁体和电枢可具有相同的设计。但是，相同的部件容易在没有检测误差的情况下以错误的取向被安装。不正确的取向会使磁极屏蔽(pole shader)装置彼此相邻。
已经开发了有利于现代制造技术的接触器设计。特别是，制造商已经开发了适于自动制造的无紧固件的接触器设计形式。但是，现有技术中所涉及的接触器不包括能够在组装过程中确保正确的部件取向的特征。例如，现有技术中所涉及的接触器设计不能防止以使磁极屏蔽装置彼此相邻的方式组装接触器。现有技术中所涉及的接触器设计也不能确保以无误差的形式完成组装。
这样，目前的接触器设计易于产生误差，这是由于它们可能装有无取向或者取向不正确的部件。这些误差可能使接触器的操作性能差或者使它们不能工作。组装误差特别是在自动组装过程中浪费成本并且无益的，这是由于它们通常没有被检测，直至在最终的组装后对装置进行检测时。
通常，现有技术中所涉及的接触器是为使用螺钉的面板安装而设计的。导轨安装逐渐成为一种用于将电子控制装置(接触器、断路器等)固定在机壳和机箱内的日益普及的方式。首先，安装导轨被固定在机箱或者机壳内。接着，将接触器固定在安装导轨上。DIN导轨是一种通用类型的安装导轨。DIN导轨为帽形并且包括平的基底，平的基底具有平行向上延伸的凸缘，每一个凸缘包括狭窄的外翻的唇缘。
现有技术中所涉及的接触器不包括作为接触器结构的整体部件的导轨安装硬件。制造商已经开发了用于将接触器连接到安装导轨上的独立的安装基底。这些设计通常使用塑料部件以提供挠性并且使该装置夹持DIN导轨的凸缘。但是，通常使用金属安装基底以将接触器直接安装到一个面板上。这样，塑料接触器基底不适于面板和导轨安装的双重目的。一些制造商已经设计了适于与DIN导轨和控制部件相连的独立的金属基底。这些独立的金属基底提供了金属构造的优点，但是具有较高的费用并且独立的部件会导致结构复杂。
本发明的概述
因此，需要设计一种使其中的各个部件有助于防止不正确的接触器组装的电磁接触器，以及用于组装这种接触器的方法。还需要制造一种具有改进装配特征和包括整体导轨安装硬件的安装特征的电磁接触器。在电磁接触器包括便于导轨和面板安装的整体特征的情况下，还能够获得其他的优点。当上述特征包含在部件总量较少并且具有最少数量的特定部件的接触器中时，还能够获得其他的优点。
因此，本发明提供一种包含能够防止接触器错误组装的干扰特征的电磁接触器。本发明包括能够提供其他一些优点的整体导轨安装硬件和面板安装特征。本发明还提供一种电磁接触器无误差组装的方法。
本发明的其他目的、优点和特征在下面的详细描述中部分提及，并且本领域普通技术人员通过对下列详细描述的理解或者通过对本发明实施的理解可以明显地看出本发明的其他目的、优点和特征中一部分。利用在附属权利要求中特别提出的手段和结合可以收线和获得本发明的目的和优点。
附图的简要说明
图1是本发明所涉及的电磁接触器的分解等距视图；
图2是图1中的壳体的内部视图；
图3是图1中的触点(头)载体的分解等距视图；
图4是图1中的触点载体部件的分解等距视图；
图5是图1中的触点载体部件的等距视图，该图是从首先插入到壳体中的侧面看过去的；
图6是与安装导轨相连的图1中所示的接触器的等距视图，该图是从安装导轨的下侧看过去的；
图7是与安装导轨相连的图1中所示的接触器的等距视图，该图是从安装导轨的上侧看过去的；
图8是图1的基底的等距底视图；
图9是图1的基底的等距顶视图；以及
图10是图1的线圈盖组件的等距视图。
本发明的优选实施例的描述
图1示出了本发明所涉及的电磁接触器100的分解等距视图。接触器100是在不使用紧固件的情况下通过使各个元件和部件堆叠、搭接以及滑动地接合在一起以使各个部件和组件定位的方式组装的。大多数单独的元件和部件都包括防止元件或者部件被不正确装配的特征。图1示出了固定在壳体7和基底6之间的元件，这些元件包括触点载体部件44、复位弹簧5、线圈盖部件17、磁体3和振动阻尼器2。固定触点部件45和壳体盖8从壳体7的外部被插入到壳体7中。固定触点部件45包括固定触点14和现场接线端子15。当接触器100断电时，由移动触点13和固定触点14形成的触点对断开，这是由于复位弹簧5沿着离开线圈盖部件17和磁体3的方向将触点载体部件压入到壳体7中。当线圈10通过线圈端子11接收AC电能时接触器100工作并且所产生的合成电磁力将电枢4拉向磁体3。电磁力克服复位弹簧5的阻力并且整个触点载体部件44移向线圈盖部件17。移动触点13与固定触点14接合并且只要线圈11保持通电状态，移动触点13与固定触点14就保持接合状态。当从端子11上去除电能，复位弹簧5沿着离开线圈盖部件17的方向将触点载体部件44压入到壳体7中，从而断开触点13、14。
图1还示出了过载继电器闩锁46，在一个优选实施例中，过载继电器闩锁46是线圈盖1的一个整体部分。过载继电器闩锁46用于连接一个外部过载继电器(未示出)，外部过载继电器用于在一些接触器应用中提供过载保护。
图3和图4示出了触点载体部件44的组装。在图3中，移动触点13插入到触点载体9中的偏置槽86中。每一个触点具有两个端点，在移动触点13的每一个端点处具有一个接触表面88。触点13的移动触点中心部分87的宽度与偏置槽86接合与防止触点13被颠倒安装。单独的螺旋状触点弹簧90被压缩在触点载体9和移动触点中心部分87之间以使每一个触点13定位并且当移动触点13和固定触点14接合时提供接触压力。两个相对的弹簧凸起91、92俘获中空的弹簧体89的端部以确保有效的组装并且防止弹簧90移位。第一凸起91位于移动触点中心部分87上并且第二凸起92位于触点载体9上。应该理解的是，可利用多种诸如支座等可替换的相互配合的几何结构提供弹簧凸起91，92、偏置槽86和移动触点中心部分87。
图4示出了位于触点载体9的其他平表面77上的带有挡块76的椭圆形部分74。椭圆形部分74与位于电枢4中的椭圆形槽75接合。当通过使椭圆形部分74滑动到椭圆形槽75中直至挡块76抵靠电枢4的侧面而使电枢4与触点载体9相连时，完成触点载体部件44。挡块76使电枢4仅在一个方向上被固定到触点载体9上，这是由于在其他取向上它会干扰电枢4。另外，椭圆形部分74和椭圆形槽75具有具有匹配的偏置量。偏置量能够防止椭圆形部分74合作地接合椭圆形槽75除非电枢以正确的取向被连接。这样，除非电枢4被正确地装配，触点载体部件44不能被组装。
为了组装接触器100，完成的触点载体部件44被插入到壳体7中。触点载体9包括如图5中所示的至少一个载体通道16，当触点载体部件44相对于壳体7正确取向时，载体通道16合作地接合如图2中所示的至少一个触点载体干扰特征48。当触点载体部件44不正确取向时，触点载体干扰特征48防止触点载体部件44合作地接合壳体。在图2中所示的一个优选实施例中，其中示出了采用内部翅片形式的至少一个触点载体干扰特征48，在图2中，四个内部翅片中的两个被遮挡。在图5中，该优选实施例还示出了采用触点载体9中的沟槽形式的至少一个载体通道16。由于载体干扰特征48产生一干扰间隙，可确保固定的方向。每一个干扰间隙94具有与触点载体9在单独的一对相对的载体通道之间的宽度相对应的特定宽度。应该理解的是，可利用多种诸如支座等可替换的相互配合的突出部分和几何形状提供触点载体干扰特征48和载体通道16。
本发明的一个特别的优点是，触点载体部件44的固定取向形成了电枢4相对于壳体7的一个固定取向。图10示出了位于电枢4的磁体屏蔽端处的磁极屏蔽装置12。利用在电枢4和触点载体9之间的偏置椭圆形连接使磁极屏蔽装置12的取向相对于触点载体9是固定的。这样，使磁极屏蔽装置12的取向相对于壳体7是固定的。
图1示出了通过围绕线圈线轴29缠绕多匝导线所形成的线圈10。在图10中，线圈线轴29包括基本上为矩形的内表面65，在内表面65的四个角部的每一个处具有端子支座56。端子支座56包括使线圈端子11被插入到支座56中的端子槽58。可利用多种包括钎焊、加压连接等手段使线圈端子11被固定到线圈引线(未示出)上。在一个优选实施例中，线圈引线被缠绕到端子11上，接着被钎焊定位。可利用螺纹端接或者快速连接将端子11与任何一个或者两个端子叶片69相连。当端子11被完全装配时，完成线圈部件55。接着将线圈部件55装配在位于线圈盖1内的线圈腔95中以形成完整的线圈盖部件17。图1示出了由线圈盖1和线圈部件55构成的线圈盖部件17。在该特定的视图中，线圈部件55的端子被去除。第一磁体腔71和第二磁体腔72位于线圈腔95的两侧。端子支座56和槽58采用这样的取向，即，使线圈端子11被与第一端壁66和第二端壁67相连的端子支撑件64支撑。
如图1中所示，线圈腔95没有大到能够使线圈部件55被不正确地装配在线圈盖1中的程度，这是由于线轴29在端子支座29处的宽度大于线圈腔95的宽度。另外，线圈部件55不能从线圈腔95的错误端被装配，这是由于线圈盖1干扰线圈端子11。线轴29还包括中心磁体腔70。当接触器100完全组装时，磁体3和电枢4的中心磁极安装在中心磁体腔70内。线轴29的设计还提供了其他的优点，这是由于当复位弹簧5被设置在基本上为矩形的内表面65上时，端子支座56的形状和位置为复位弹簧5的固定端提供了一种密合配合。复位弹簧5为螺旋状并且从宽的固定端到窄的移动端具有一定的锥度以俘获电枢4的中心磁极。复位弹簧5的形状还能够防止弹簧5的不正确装配，这是由于弹簧5的窄端不能牢固地安装到在端子支座56之间的内表面65上。当弹簧被压缩时，复位弹簧5的锥形提供了一个恒定的弹簧力。
在中心腔70、第一磁体腔71和第二磁体腔72与电枢4的三个磁极对准的情况下，线圈盖部件17被插入到壳体7中。在将线圈盖部件17插入到壳体7中之前，复位弹簧5被插入到线圈盖部件17和触点载体部件44之间。图2示出了位于壳体7的每一个角部处的角部肋条68。当线圈盖部件17被插入到壳体7中，角部肋条68与线圈盖部件17对准。端壁接头93能够使线圈盖部件17以搭扣配合的形式插入到壳体7中。
利用至少一个磁极屏蔽装置干扰特征62使线圈盖部件17的取向相对于触点载体部件44是固定的。在图10中所示的一个优选实施例中，所示的磁极屏蔽装置干扰特征62采用唇缘的形式。但是，本领域普通技术人员应该理解的是，可以多种诸如接头等的结构的形式提供磁极屏蔽装置干扰特征62。图10示出了位于第一磁体腔17的内端上和第二磁体腔72的外端上的至少一个磁极屏蔽装置干扰特征62。与第二磁体腔72相关的磁极屏蔽装置干扰特征的一部分在该图中被遮挡。
如图10中所示，本发明的一个特定优点是磁极屏蔽装置干扰特征62防止以使电枢屏蔽磁极80和磁体屏蔽磁极81彼此相邻的形式组装接触器100。在图1中，磁体3被滑动到线圈盖部件17的外端中。磁极屏蔽装置干扰特征62防止磁体屏蔽磁极81被装配在第二磁体腔72中。这样，当接触器100被组装时，磁体3的取向相对于线圈盖部件17是固定的。由于线圈盖部件17的固定取向而使磁体3也以一种相对于壳体7的固定取向被装配。
回过来参见图1，当振动阻尼器2被放置在磁体3和基底6之间并且使基底被搭接在壳体上时，接触器100的组装完成。振动阻尼器2由挠性弹性材料制成。在优选实施例中，阻尼器2采用橡皮垫的形式。但是，应该理解的是，可以诸如弹簧等的多种设计提供阻尼器2。振动阻尼器2消除从磁体3到基底6的振动传输。另外，振动阻尼器2吸收由于制造公差而可能存在与接触器中的任何松弛部分。基底6包括基底组装结构60。组装结构60被壳体7接收并且提供用于将基底6固定到壳体7上的装置。基底6可由金属、塑料或者其他适合的材料制成。但是，最好是金属，特别是钢，这是由于其强度和耐久性的缘故。在图9中所示的优选实施例中，基底组装结构60采用四个基底支腿21和两个基底安装接头23的形式。接头23位于基底6的长外边缘的中心处。基底支腿21位于基底6中靠近凸缘34、35与基底中心板73相遇的位置的外边缘处。本领域普通技术人员应该理解的是，可利用调整基底组装结构60的形状、数量和位置。
每一个基底支腿21包括支腿凸起22。两个支腿还包括肩部52。从图2中可以清楚地看出包含在壳体7中的相应的接合特征。每一个支腿被插入到由L形肋条54限定的支腿槽25中。两个支腿槽25包括短L形肋条53。包括肩部52的两个基底支腿21不能被装配在一个支腿槽25中除非支腿槽25装有短L形肋条53。标准长度的L形肋条54干扰肩部52。这样，组装结构和相应的壳体部件使接触器仅当壳体7和基底6彼此之间处于一种预定的取向时才能被组装。支腿凸起22被包括在每一个支腿上以确保正确的部件对准并且在基底6和壳体7之间提供一种有效的搭接配合。当支腿凸起22进入槽25时，支腿槽25和相关的壳体7向外偏斜。接着，当壳体7和基底6被正确地对准时，凸起22搭接在支腿对准孔26中。
基底安装接头23和接头狭缝24还提供有效的接触器组装和部件对准。接头狭缝24沿着与基底6的长外边缘相遇的边缘的中心形成在壳体7的侧壁中。基底6具有刚性结构，并且当基底6和壳体7一起滑动时，随着基底安装接头23在壳体7外偏斜，实现基底安装接头23与接头狭缝24之间的搭接配合。安装接头肋条27以相互平行的方式从接头狭缝24延伸到壳体7的内部中。安装接头肋条27接合触点载体9并且用于以中心对准的方式在壳体7内引导触点载体部件44。
图1示出了位于第一端壁66和第二端壁67的底部处的线圈盖安装接头28。在该优选实施例中，总共包含有四个线圈盖安装接头28，两个在每一个端壁66、67上(四个接头中的两个在该图中被遮挡)。当阻尼器与线圈盖部件17正确地对准时，线圈盖安装接头28通过在阻尼器2中的阻尼器对准孔19伸出。当接头28接合位于中心板73的四个角部处的相应的基底对准孔20时，接着使阻尼器2定位。
应该理解的是，组装步骤不依赖顺序。另外，如果需要的话，部件或多或少地用于预组装部件组。
图9示出了从基底6的接触器侧看过去的基底6的等距项视图。基底6包括位于基本上为平面的中心板73中的组装结构60。上凸缘34和下凸缘35位于中心板73的相对端部处。凸缘34、35位于与中心板73平行但偏离中心板73的一个平面中，这是由于每一个凸缘34、35通过斜面部分85与中心板73接合。两个安装孔42位于每一个凸缘34、35中。利用通常采用螺钉、螺栓或者类似的紧固件通过安装孔42使基底6齐平地安装在一个面板上。另外，在上凸缘34中设置一个键孔40。键孔40提供了另一个面板安装的装置并且有助于接触器100的定向。当接触器被安装在一个垂直面板上时，键孔40通常位于接触器壳体7的上方。已知的取向使接触器100组装有可从上方接近的线圈端子11。
基底6包括图8中所示的其他优点。凸缘34、35相对于中心板73偏置的结构便于在基底6的外侧设置整体导轨安装硬件84。图8示出了一个优选实施例，其中具有可与DIN导轨结合使用的导轨安装硬件84。本领域普通技术人员应该理解的是，本发明不限于与DIN导轨结合使用，还可以对其进行改进以使其能够与其他导轨安装系统结合使用。导轨安装硬件84包括至少一个弹簧挡33，弹簧挡33用于将导轨弹簧32固定在基底6上。在该优选实施例中，导轨弹簧32是端部内翻的基本上为W形的金属丝弹簧。该优选实施例还包括两个弹簧挡33，弹簧挡33俘获导轨弹簧32的相对两端，而第三弹簧挡33俘获导轨弹簧32的中心。但是，应该理解的是，本发明包括采用其他形式的导轨弹簧32，诸如U、S、N、L形等形式，只要该弹簧可被固定到基底6的下侧并且提供用于使基底6与DIN导轨牢固接合的偏压力即可。另外，应该理解的是，可调整至少一个弹簧挡33的数量和位置以适应各种导轨弹簧32。
本发明包括至少一个上导轨挡30和至少一个下导轨挡31以将接触器100固定在安装导轨上。在图8中所示的一个优选实施例中，上导轨挡30包括两个开口朝向基底6的中心的挡头。导轨弹簧32在两个上挡头30和基底6之间移动。在图6和图7中，本发明的该优选实施例与DIN导轨99结合使用。通过将上挡头30钩在导轨99的一个凸缘上并且将接触器100拉向相对的凸缘以使导轨弹簧32被压缩在上挡头30内，从而使接触器100被安装在导轨99上。接着使接触器100转向导轨99并且当下挡头31延伸超过相对的凸缘以使下挡头31接合相对的凸缘时使接触器100松脱。导轨弹簧32提供一种偏压力以便当接触器100松脱时使接触器基底6与导轨实现固定装配。图8中所示的结构的一个特别的优点是，无需使用工具即可实现接触器与导轨的装配。另外，导轨安装硬件84仅利用单个移动部件即可提供与导轨99的有效的且牢固的接合。这样，与其他设计相比，这种设计非常可靠、易于使用并且制造成本低。最后，应该理解的是，本发明可广泛低用于其他安装在导轨上的设备，诸如电路断路器、继电器等。
壳体盖8的结构提供的另一个优点是，防止与完全组装的接触器100的固定触点部件45的无意接触。通过结合由如用于IEC额定设备的所述机壳提供的保护措施来提高安全性，例如，IEC编码20。图1示出了顶部接近端口82以便于接近触点部件45。接近端口82可使改锥顶端被插入到壳体盖8下方以与固定端子螺纹37接合。每一个端口82包括如图7中所示的接近端口延伸部分83，接近端口延伸部分83沿着离开盖8的方向延伸。另外，如图1中所示，盖8包括基本上为倒U形的侧壁延伸部分97，利用盖支腿98将壳体盖8固定在壳体7上。盖支腿98在壳体8内滑动以提供壳体盖8与壳体7之间的搭接配合。由于壳体7包括多个偏置凸起36，因此壳体7和壳体盖8仅可在一个固定取向上被安装。如果盖8与壳体7不正确地接合，那么偏置凸起36会干扰壳体盖8。凸起36是由T形和L形结构构成的以便于与外部装置连接，诸如辅助开关等。
在图1中所示的优选实施例中，壳体7是由热塑性材料制成的。热塑性提供一个基本上为刚性的但是具有搭接其他组装特征所需的挠性。但是，具有刚性和挠性的类似结合的其他材料同样可被接受。在另一个优选实施例中，盖8、线轴29和线圈盖1也可由热塑性材料制成。另外，用于线圈盖1和线轴2 9的热塑性材料用在一种绝缘系统中是UL认可的。