用于星形－三角形接线的磁接触器

本发明涉及一种用于星形—三角接线的磁接触器(电磁开关装 置)，尤其是一种设计用于星形—三角形启动器的电磁开关装置， 该星形—三角形启动器适宜启动三相电动机并使该电动机能在很 短的时间内达到其最大速度。

与本发明相关的背景技术

众所周知，用于启动电动机的星形(Y)—三角形(△)启动 器在电动机刚启动时用来和电动机建立星形连接，然后将电动机启 动时所需的启步电流和起动转矩缩减到1/3的水平，与此同时，在 完成电动机的启动后将电动机的连接切换为三角连接，以使电动机 在三角连接的状态下进行工作。这类星形—三角形启动器广泛用于 为了确保电动机和外围设备在超负荷运作时不被损害的各种各样 的工业领域。

星形—三角形启动器可分为使用电磁开关装置并利用电磁铁 开关电触点的接触型和使用半导体开关装置的非接触型。且使用电 磁铁开关装置的接触型要用的更广泛一些。

图1a，图1b和图2分别示出了传统的电磁铁开关装置和使用 该电磁铁开关装置的星形—三角形启动器。图1a所示为该电磁铁 开关装置的透视图，图2b为沿图1a线A-A的横截图。图2为说 明该星形—三角形启动器的等效电路图。

如图1a和图1b所示，传统的电磁铁开关装置，用参考标记C 表示，包括本体1和可分离地安装在该本体1上表面1a上的封盖2。 三对接线端3以下列的方式设置在本体1的上表面1a上，即每一 端对的终端分别设置在本体1的相对两侧，且同时相互隔离。未示 出的电源线各自连接在接线端3上。隔离板4设置在封盖2相对的 两侧以将相邻的接线端3隔离。

同样配置了三对固定触点5。每一个固定触点5位于相连的一 个接线端3伸向本体1中部的末端处。固定触点5互相隔离。垂直 移动元件6以上下移动的方式设置在本体1的中部。三对相互隔离 的移动触点7以下列的方式安装在垂直移动元件6的相对两侧上， 即每一个移动触点7分别和固定触点5相连的一个接触，从而相连 的固定触点5是短接的或开路的。压缩的盘簧8位于垂直移动元件 6周围且位于本体1上表面1a和移动触点7之间，于是该盘簧总是 向上的推动垂直移动元件6。

定铁芯9设置在本体1的下部。线圈10缠绕在定铁芯9的周 围以形成一电磁铁。在定铁芯9的上部，设置有活动铁心11，于是 根据电磁铁的磁化，其沿垂直移动元件6进行垂直移动。

传统的具有上述结构的采用电磁铁开关装置的星形—三角形 启动器包括用于主电路的电磁铁开关装置C1，用于星形电路的电 磁铁开关装置C2，和用于三角形连接的电磁铁开关装置C3，它们 的连接如在等效的电路图图2中所示那样，且利用计时器(未示出) 来触发启动三相电动机M。

一旦启动三相电动机M，当电流通过用于星形电路的电磁铁开 关装置C2的线圈10时，由定铁芯9和线圈10形成的电磁铁就利 用该电流产生磁化。

从而，电磁铁产生一强于盘簧8弹力的电磁力，使垂直移动元 件6和活动铁心11向下移动。结果，同样向下移动的移动触点7 就各自与固定触点5相接触。

当用于主电路的电磁开关装置C1如上述相同的步骤被触发 时，三相电动机M就会形成星形连接，从而使用缩减至启步电流 和起动转矩1/3的水平来启动三相电动机M。同时，未示出的计时 器开始工作以计算三相电动机M的驱动时间。

在预定的时间段过去后，通过用于星形电路的电磁铁开关装置 C2其线圈10的电流被计时器的一操作切断。与此同时，电流通过 用于三角形连接的电磁开关装置C3的线圈10。

于是，由定铁芯9和用于星形连接的电磁开关装置C2的线圈 10形成的电磁铁的磁力便消失了。从而，垂直移动元件6沿活动铁 心11向上移动且移动触点7在盘簧8的弹力作用下也向上移动， 因此便促使移动触点7与固定触点5相分离。

同时，由定铁芯9和用于三角形连接的电磁开关装置C3的线 圈10组成的电磁铁利用穿过线圈10的电流发生磁化。结果，移动 触点7向下移动，从而与各自的固定触点5发生接触。

从而，用于三角形连接的电磁开关装置C3在一侧的接线端3 处与电源线短路。结果，该三相电动机M便从星形连接切换到三 角形连接，从而便被全速驱动。

在具有上述结构的星形—三角形启动器中，每一个电磁开关装 置，即星形连接或三角形连接，都被单一用途的使用。因此，即使 是在不考虑用于主电路的情形下，除非使用至少两个电磁开关装 置，否则该传统的星形—三角形启动器就不能形成一种理想的系 统。

结果，传统的星形—三角形启动器就需要较高的制造和安装成 本，且占有较大的空间。

此外，传统的星形—三角形启动器也需要在电动机和所用的电 磁开关装置之间布置复杂的用于进行连接的线路。这种复杂的布线 也会产生错误连接的可能。尤其是，这类布线可很容易被施加的外 力所损害，从而导致启动器错误的操作或对电动机造成损害。

发明所披露内容

因此，本发明的一个目的是解决上述现有技术存在的缺陷，并 且提供一种用于星形—三角形接线的电磁开关装置，包括设置在其 本体上的两个电磁铁和两个根据各自电磁铁的磁化进行操作的开 关单元，以分别使三相电动机建立星形连接或三角形连接，从而当 其用于星形—三角形启动器时能减小安装成本和占有的空间，且同 时不需布线，因此降低了连接错误和操作错误。

根据本发明，通过提供一用于星形—三角形接线的电磁开关装 置就可实现本发明的目的，该电磁开关装置包括：一本体；设置在 本体一侧并分别与三相电源线相连的电源接线端，该电源接线端相 互间各自隔离；设置在本体另一侧并分别与三相电动机一侧接线端 相连的三个主启动接线端，该主启动接线端互相隔离；设置在本体 另一侧且在主启动接线端外，并分别与三相电动机另一侧末端相连 的三个星形—三角形接线端，该星形—三角形接线端互相隔离；用 于主电路的电磁铁和用于星形—三角形接线的电磁铁以这样的方 式位于该本体的下部，即在互相隔离的同时相互间横向的对准，每 一个电磁铁都包括一定铁芯和围绕在该定铁芯周围的线圈；设置在 该本体内部主电路—末端电磁铁附近的一主电路开关单元，该主电 路开关单元用于根据主电路—末端电磁铁的磁化，可选择的将每一 个主启动接线端连接在相关的一个电源接线端上；设置在该本体内 部星形—三角形接线—末端电磁铁附近的星形—三角形接线开关 单元，该星形—三角形接线开关单元用于根据星形—三角形接线— 末端电磁铁的磁化，有选择的将星形—三角形接线端相互连接或分 别连接在主启动接线端。

最好，该电磁开关装置还包括一设置在该本体内部且适宜计算 主电路—末端电磁铁激活时间的计时器，从而可确定该星形—三角 形接线—末端电磁铁被触发的时刻。

该电磁开关装置还可包括设置在相邻电源接线端之间，相邻主 启动接线端之间以及相邻星形—三角形接线端之间的隔离板，用于 将相邻的电源接线端，相邻的主启动接线端和相邻的星形—三角形 接线端分别隔离开。

该主电路开关单元可包括：根据该主电路—末端电磁铁的磁化 进行垂直移动的活动铁心；整体连接在该移动铁心上的垂直移动元 件，使得可沿该活动铁心进行移动；设置在该垂直移动元件垂直移 动区域内所需位置上的三对固定触点，且使得每一固定触点对的固 定触点都分别设置在该垂直移动元件的相对两侧，位于该垂直移动 元件一侧的固定触点分别与电源接线端相连，同时互相隔离，位于 该垂直移动元件另一侧的固定触点分别与主启动接线端相连，同时 也互相隔离；和安装在该垂直移动元件上的三对移动触点，使得每 一移动触点对的移动触点分别设置在该垂直移动元件的相对两侧， 位于该垂直移动元件一侧的移动触点互相隔离，位于该垂直移动元 件另一侧的移动触点也互相隔离，且该移动触点根据该垂直移动元 件的垂直移动来进行垂直移动，以使有选择的与各自相关的固定触 点产生接触，从而促使电源接线端—末端固定触点有选择的与启动 接线端—末端固定触点相连。

该星形—三角形接线开关单元可包括：根据星形—三角形接线 —末端电磁铁的磁化进行垂直移动的活动铁心；整体连接在该活动 铁心上的垂直移动元件，使得其沿该活动铁心进行移动；位于该垂 直移动元件垂直移动区域内所需位置上且用于星形—三角形接线 的三对固定触点，使得每一固定触点对的固定触点分别设置在该垂 直移动元件的相对两侧，位于该垂直移动元件一侧的固定触点分别 连接在主启动接线端上，同时互相隔离，位于该垂直移动元件另一 侧的固定触点分别连接星形—三角形接线端，且也互相隔离；安装 在该垂直移动元件上用于三角形连接的三对移动触点，使得移动触 点对的每—移动触点分别位于该垂直移动元件的相对两侧，设置在 该垂直移动元件一侧的移动触点互相隔离，设置在该垂直移动元件 另一侧的移动触点也互相隔离，该移动触点根据垂直移动元件的垂 直移动来进行垂直的移动，以使有选择的与各自相关的固定触点产 生接触，从而促使星形—三角形接线—末端固定触点有选择的与启 动接线端—末端固定触点连接，以此获得三角形连接；和用于星形 连接的三个移动触点，其安装在该垂直移动元件上从三角形连接— 末端移动触点垂直移动的位置处，且位于该星形—三角形接线—末 端固定触点附近，该星形连接—末端移动触点短路连接在一起，且 该星形连接—末端移动触点根据垂直移动元件的垂直移动来进行 垂直的移动，以使其有选择的与各自相关的固定触点产生接触，从 而促使固定触点有选择地连接在一起以得到星形连接，当由三角形 连接—末端移动触点形成的三角形连接消除时便得到由星形连接 —末端移动触点形成的星形连接。

每一个主电路开关单元和星形—三角形接线开关单元还包括 一复位弹簧，适宜提供一回复力促使垂直移动元件回到其原始位 置，即移动触点与各自相连的固定触点相分离的位置。

每一个主电路开关单元和星形—三角形接线开关单元还包括 设置在垂直移动元件上的防电弧弹簧，适宜总是将移动触点向固定 触点方向推动，从而增大移动触点与固定触带接触时移动触点的接 触压力，以抑制移动触点与固定触点分别接触的区域处电弧的产 生。

所述之目的通过结合独立权利要求中的特色得以解决。从属权 利要求描述说明了进一步有利的实施方案。

附图简要描述

在阅读完下述结合附图的详细说明后将更清楚本发明上述的 目的和其它的特点及优点，其中：

图1a，图1b和图2分别示出了一种传统的电磁开关装置和一 种使用该电磁开关装置的星形—三角形启动器，其中图1a所示为 该电磁开关装置的透视图，图1b为沿图1aA-A线的横截面图，图 2为说明该星形—三角形启动器的等效的电路图；以及

图3a，图3b和图4分别为根据本发明的电磁开关装置和使用 该电磁开关装置的星形—三角形启动器，其中图3a为说明该电磁 开关装置的透视图，图3b为沿图3aA-A线的横截面图，图4为使 用根据本发明的电磁开关装置的星形—三角形启动器的等效电路 图。

优选实施例

图3a，图3b和图4分别为根据本发明的电磁开关装置和使用 该电磁开关装置的星形—三角形启动器，其中图3a所示为该电磁 开关装置的透视图，图3b为沿图3aA-A线的横截面图，图4为使 用根据本发明的电磁开关装置的星形—三角形启动器的等效电路 图。

如图3a和图3b所示，本发明的电磁开关装置，用参考标记C 表示，包括本体110，和设置在本体110一侧并分别与三相电源线 R，S和T相连的三个电源接线端121a，121b和121c。电源接线 端121a，121b和121c互相隔离。该电磁开关装置也包括设置在本 体110另一侧并分别与一个三相电动机M一侧接线端u，v和w相 连的主启动接线端122a，122b和122c。主启动接线端122a，122b 和122c也互相隔离。三个星形—三角形接线端123a，123b和123c 位于本体110的另一侧且在主启动接线端122a至122c的外部。星 形—三角形接线端123a，123b和123c分别与三相电动机M另一 侧的末端Z，X和Y相连。该星形—三角形接线端123a，123b和 123c互相隔离。

用于主电路的电磁铁130和用于星形—三角形接线端连接的电 磁铁140以如此的方式排列在本体110的下部，即在互相隔离的相 互间横向的对准。电磁铁130包括定铁芯131和线圈132，而电磁 铁140包括定铁芯141和线圈142。

该电磁开关装置还包括设置在本体110内部的主电路—末端电 磁铁130上部的主电路开关单元150。主电路开关单元150用于根 据主电路—末端电磁铁130的磁化有选择的将主启动接线端122a， 122b和122c与电源接线端121a，121b和121c分别相连。

该主电路开关单元150包括主电路—末端活动铁心151和侧面 连接在一起的主电路—末端垂直移动元件152，其设置在主电路— 末端电磁铁130附近且位于主电路—末端电磁铁130的上部。该活 动铁心151和垂直移动元件152适宜根据电磁铁130的磁化一起移 动。该主电路开关单元还包括三对主电路—末端固定触点153a， 153b和153c，其以如此的方式设置在主电路—末端垂直移动元件 152垂直移动区域内所需的位置处，即每一固定触点对的固定触点 分别位于垂直移动元件152的相对两侧。设置在垂直移动元件152 一侧的固定触点153a，153b和153c与电源接线端121a，121b和 121c分别相连，同时相互间分别隔离。设置在垂直移动元件152另 一侧的固定触点153a，153b和153c与主启动接线端122a，122b 和122c分别相连且互相隔离。三对移动触点154a，154b和154c 以如此的方式安装在主电路—末端垂直移动元件152上，即每一对 移动触点对的移动触点分别位于垂直移动元件152的相对两侧。设 置在垂直移动元件152一侧的移动触点154a，154b和154c相互间 分别隔离。同样的，设置在垂直移动元件152另一侧的移动触点 154a，154b和154c也互相隔离。移动触点154a，154b和154c根 据垂直移动元件152的垂直移动来进行垂直移动，以便有选择的与 各自相连的固定触点153a，153b和153c产生接触，从而促使电源 接线端—末端固定触点153a，153b和153c有选择的与启动接线端 —末端固定触点153a，153b和153c连接起来。

复位弹簧155设置在活动铁心151的周围且位于主电路—末端 电磁铁130的上表面和主电路—末端垂直移动元件152的下表面之 间，以提供一个回复力促使垂直移动元件152回到其原始位置处， 即移动触点154a，154b和154c和各自相连的固定触点153a，153b 和153c相分离的位置。一防电弧弹簧156设置在主电路—末端垂 直移动元件152上以将移动触点154a，154b和154c总向固定触点 153a，153b和153c方向推动，从而增大在移动触点和固定触点 154a，154b和154c产生接触时移动触点154a，154b和154c的触 点压力，以抑制在这些触点处电弧的产生。

该电磁开关装置还包括设置在位于本体110内部的星形—三角 形接线—末端电磁铁140上方的星形—三角形接线开关单元160。 该星形—三角形接线开关单元160用于根据星形—三角形接线—末 端电磁铁140的磁化有选择地将星形—三角形接线端123a，123b 和123c相互连接或分别连接在主启动接线端122a，122b和122c 上。

星形—三角形接线开关单元160包括一星形—三角形接线—末 端活动铁心161和一整体连接在一起的星形—三角形垂直移动元件 162，其设置在星形—三角形接线—末端电磁铁140上部且位于星 形—三角形接线—末端电磁铁140附近。活动铁心161和垂直移动 元件162适宜根据电磁铁140的磁化一起移动。星形—三角形接线 开关单元160，也包括三对以这样的方式设置在星形—三角形接线 —末端垂直移动元件162垂直移动区域内所需位置上且用于星形— 三角形接线的固定触点163a，163b和163c，即每一固定触点对的 固定触点分别位于垂直移动元件162的相对两侧。设置在垂直移动 元件162一侧的固定触点163a，163b和163c分别与主启动接线端 122a，122b和122c相连，同时互相隔离。设置在垂直移动元件162 另一侧的固定触点163a，163b和163c分别与星形—三角形接线端 123a，123b和123c相连，同时也互相隔离。三对用于三角形连接 的移动触点164a，164b和164c以这样的方式安装在星形—三角形 接线—末端垂直移动元件162上，即每一移动触点对的移动触点分 别位于垂直移动元件162的相对两侧。设置在垂直移动元件162一 侧的移动触点164a，164b和164c互相隔离。类似的，设置在垂直 移动元件162另一侧上的移动触点164a，164b和164c也互相隔离。 移动触点164a，164b和164c根据垂直移动元件162的垂直移动来 进行垂直移动，以使其有选择的与各自相连的固定触点163a，163b 和163c产生接触，从而促使星形—三角形接线—末端固定触点 163a，163b和163c有选择的与启动接线端—末端固定触点163a， 163b和163c相连。

用于星形连接的三个移动触点167a，167b和167c也安装在星 形—三角形接线—末端垂直移动元件162上，且在与星形—三角形 接线端123a，123b和123c相连的固定触点163a，163b和163c其 附近的三角连接—末端移动触点164a，164b和164c的上部。该星 形连接—末端移动触点167a，167b和167c短路连接在一起。该移 动触点167a，167b和167c根据垂直移动元件162的垂直移动来进 行垂直移动，以使其有选择的与各自相连的固定触点163a，163b 和163c产生接触，从而促使固定触点163a，163b和163c可选择 的连接在一起。于是，由星形连接—末端移动触点167a，167b和 167c得到的星形连接和由三角形连接—末端移动触点164a，164b 和164c得到的三角形连接便交替进行。例如，在由三角形连接— 末端移动触点164a，164b和164c得到的三角形连接消除后，就形 成由星形连接—末端移动触点167a，167b和167c得到的星形连接。

复位弹簧165设置在星形—三角形接线—末端移动铁心161的 周围且位于星形—三角形接线—末端电磁铁140的上表面和星形— 三角形接线—末端垂直移动元件162的下表面之间，以此提供一回 复力促使垂直移动元件162回复至其原始位置，即三角形连接—末 端移动触点164a，164b和164c和各自相连的固定触点163a，163b 和163c相分离的位置。一防电弧弹簧166设置在星形—三角形接 线—末端垂直移动元件162上以将三角形连接—末端移动触点 164a，164b和164c与星形连接—末端移动触点167a，167b和167c 总向分别对应的固定触点163a，163b和163c的方向推动，从而增 大在三角形连接—末端移动触点164a，164b和164c或星形连接— 末端移动触点167a，167b和167c与固定触点153a，153b和153c 发生接触时三角形连接—末端移动触点164a，164b和164c或星形 连接—末端移动触点167a，167b和167c的触点压力，以抑制在这 些触点处电弧的产生。

一计时器170设置主电路—末端电磁铁130和星形—三角形接 线—末端电磁铁140的下部且位于本体110的内部。该计时器170 用于计算主电路—末端电磁铁130的激活时间，从而确定何时星形 —三角形接线—末端电磁铁140被触发。同时配备隔离板180以将 相邻的电源接线端121a，121b和121c，相邻的主启动接线端122a， 122b和122c以及相邻的星形—三角形接线端123a，123b和123c 分别隔离开。

在附图中，参考标号191表示电源线的接线端，以向线圈132 和142提供电流。参考标号192表示分别连接在接线端191上的螺 栓，以方便地将电源线连接在接线端191上。

如等效的电路图4所示，其示出了对具有上述结构的用于星形 —三角形接线的电磁开关装置C处于连接状态时的操作，当希望启 动电动机M时，其建立星形连接，以利用启步电流和起动转矩将 电动机M启动，完成了电动机M的启动后在将电动机M的连接切 换到三角形连接时，启步电流和转动转矩就会缩减至1/3的水平。 为了能最好的理解本发明，使用相同的参考标号来表示图4中分别 对应于图3a和3b的元件。

现在，将说明根据本发明的用于星形—三角形接线的电磁开关 装置C的操作。

当电流穿过主电路—末端电磁铁130的线圈132时，其中该电 磁铁包括定铁芯131和线圈132，一旦启动单相电动机M，该电磁 铁132就利用电流产生磁化。而在电磁铁130磁化的同时，计时器 170开始计算电磁铁130的激活时间。

随着电磁铁130被触发，它开始产生一强于复位弹簧155弹力 的电磁力，从而使活动铁心151和垂直移动元件152向下移动。同 时，主电路—末端移动触点154a，154b和154c向下移动，于是便 与主电路—末端固定触点153a，153b和153c分别接触。

在该初始态下，星形—三角形接线—末端电磁铁140保持处于 未磁化的状态，也就是说，处在没有电流通过线圈142的状态。相 应的，星形—三角形接线—末端活动铁心161和星形—三角形接线 —末端垂直移动元件162也保持在在复位弹簧165弹力作用下与线 圈142有一定距离的状态下。在该状态下，三角形连接—末端移动 触点164a，164b和164c从相连的固定触点163a，163b和163c分 离开，而同时星形连接—末端移动触点167a，167b和167c与相连 的固定触点163a，163b和163c相接触，也就是说，处在与相连的 固定触点163a，163b和163c相短路的状态。

从而，该三相电动机M处于星形连接的状态，于是通过分别 相连在电源接线端121a，121b和121c上的三相电源线R，S和T 提供的电能，就可启动该电动机。

在预定的时间段过后，计时器170进行操作以允许电流通过星 形—三角形接线—末端电磁铁140的线圈142。利用该电流，星形 —三角形接线—末端电磁铁140就被磁化。

随着电磁铁130被触发，其产生一强于复位弹簧165弹力的电 磁力，从而使活动铁心161和垂直移动元件162向下移动。

同时，该星形连接—末端移动触点167a，167b和167c向下移 动，从而与相连的固定触点163a，163b和163c分别分离。同样的， 三角形连接—末端移动触点164a，164b和164c分别从相连的固定 触点163a，163b和163c分离开。

结果，主启动接线端122a，122b和122c分别与星形—三角形 接线端123a，123b和123c相连，从而便将电动机M切换到三角 形连接的状态且以全速工作的。 工业实用性

从上述说明中可明显看出，本发明提供了一种用于星形—三角 形接线的电磁开关装置，其包括设置在其本体上的两个电磁铁和根 据各自电磁铁的磁化状态进行工作的两个开关单元，以可选择的对 三相电动机建立星形连接或三角形连接。本发明的电磁开关装置在 用于星形—三角形起动器时能缩减安装费用和减小空间的占用量。 此外，不需进行布线。从而，就可减小错误的连接和错误的操作。

虽然本发明说明性的公开了其优选实施例，但只要不偏离本发 明所附权利要求的范围和精神，熟悉本领域技术的技术人员也可做 出各种各样的改进，添加和替换。