一種分斷式電接觸間隙測量裝置的制造方法
【專利摘要】一種分斷式電接觸間隙測量裝置。它包括動觸點、靜觸點、立板、施力裝置、力傳感器、第一絕緣塊、第二絕緣塊、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器，靜觸點由導電金屬制成，固定在第一絕緣塊的一面，力傳感器設置在立板和第一絕緣塊另一面，用于測量動、靜觸點的接觸產生的力，動觸點由導電金屬制成，其與靜觸點同軸固定在第二絕緣塊的一面，施力裝置設置在第二絕緣塊的另一面，用于驅動動觸點動作，第一激光位移傳感器用于測量動觸點位移，所述第二激光位移傳感器用于測量靜觸點位移。通過此裝置能夠實現觸點間隙、觸點電壓、觸點接觸力等參數的動態實時測量和數據存儲。
【專利說明】
一種分斷式電接觸間隙測量裝置
技術領域
[0001]本發明屬于電接觸領域，更具體地，涉及一種分斷式電接觸間隙測量裝置。【背景技術】
[0002]高電壓、小型化、大容量、長壽命是直流繼電器等開關電器更新換代的發展方向， 特別是航天航空電器在這方面的要求更加突出和迫切。目前制約此類高指標電器研發與應用的核心瓶頸問題之一是觸點易于動熔焊及所導致的電壽命短。例如美國GIGAVAC公司研制的高端G系列直流繼電器/接觸器在體積僅約128mm X C> 61mm的情況下，可在直流25kVdc/ 30A — 110A大容量下實現通斷操作，但其電壽命很短，無法滿足系統及用戶要求。我國目前更無法獨立自主制造出如此高指標的開關電器。在以往關于觸點動熔焊現象及其機理的研究中，國內外專家的主流觀點認為，動熔焊是觸點閉合期間，由于閉合電弧的熱作用使得觸點表面熔化形成局部熔池，待觸點接觸及電弧消失后，熔池逐漸冷卻凝固從而使動靜觸點連成一體無法正常分開的現象。但是，近年來的觸點動熔焊實驗研究發現了有悖于上述傳統主流觀點和結論的奇異現象，即動熔焊既可發生于觸點閉合過程中，也可發生于觸點分斷過程中。目前該領域對于觸點動熔焊現象及其機理研究至今存在著不足，主要原因是試驗測量條件比較局限和簡單，觸點間隙、觸點電壓、觸點接觸力等多狀態實時特征不清楚， 導致熔焊時刻判斷的精準性不高，無法判斷觸點動熔焊的發生與觸點間隙之間關系。這將直接造成抗熔焊長壽命開關電器設計上缺乏針對性和先進性，制約了高指標新型開關電器的發展。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種分斷式電接觸間隙測量裝置，其目的在于為觸點動熔焊現象及其機理研究提供手段，由此解決觸點間隙、觸點電壓、觸點接觸力等多狀態實時特征不清楚，導致熔焊時刻判斷的精準性不高，無法判斷觸點動熔焊的發生與觸點間隙之間關系的技術問題。
[0004]本發明的技術方案為:一種分斷式電接觸間隙測量裝置，包括動觸點、靜觸點、立板、施力裝置、力傳感器、第一絕緣塊、第二絕緣塊、第一激光位移傳感器、第二激光位移傳感器;其中:
[0005]所述靜觸點由導電金屬制成，固定在第一絕緣塊的一面;所述力傳感器設置在立板和第一絕緣塊另一面，用于測量動、靜觸點的接觸產生的力；
[0006]所述動觸點由導電金屬制成，其與靜觸點同軸固定在第二絕緣塊的一面;所述施力裝置設置在第二絕緣塊的另一面，用于驅動動觸點動作；
[0007]所述第一激光位移傳感器用于測量動觸點位移，所述第二激光位移傳感器用于測量靜觸點位移；
[0008]使用時，在動、靜觸點接電源兩極，電源回路設有限流裝置;通過施力裝置，驅動動觸點向靜觸點方向水平移動，在動、靜觸點相碰一段時間后，施加反向作用力，拉開動、靜觸點；從第一、二激光位移傳感器，力傳感器得到動、靜觸點位移和動、靜觸點接觸力，從而得到觸點間隙、觸點電壓和觸點接觸力等多狀態實時數據。
[0009]優先地，所述第一、二激光位移傳感器對應的激光接收器分別安裝在第二、一絕緣塊上。
[0010]優先地，所述動靜觸點兩端接有電壓表。[〇〇11]優先地，所述施力裝置為直線電機、推式或拉式電磁鐵。
[0012]優先地，根據權利要求1所述的測量裝置制成的觸點測量裝置，其特征在于，還包括數據采集卡和計算機，所述第一、二激光位移傳感器，力傳感器和電壓信號通過數據采集卡傳入計算機，實現數據存儲、顯示和打印。所述分斷式電接觸間隙測量裝置制成的觸點測量裝置，還包括數據采集卡和計算機，所述第一、二激光位移傳感器，力傳感器和電壓信號通過數據采集卡傳入計算機，實現數據存儲、顯示和打印。
[0013]本發明具有以下有益效果:
[0014]本發明的分斷式電接觸間隙測量裝置和方法能夠模擬電磁繼電器觸點系統的動作過程，能夠實現動觸點間隙、觸點電壓、觸點接觸力等參數的動態實時測量和數據存儲， 通過讀取存儲在計算機中的數據，可以判斷動熔焊發生的類型(分離或閉合熔焊)，以及觸點動熔焊與觸點間隙之間的關系，方便分析影響動熔焊的關鍵因素，為抗熔焊長壽命觸點系統的設計提供依據。【附圖說明】
[0015]圖1為分斷式電接觸間隙測量裝置示意圖；
[0016]圖2為分斷式電接觸間隙測量裝置實現觸點間隙、電壓、接觸力測量的電路結構圖；
[0017]圖3為分斷式電接觸間隙測量裝置和方法得到的觸點間隙、電壓和接觸力在分離熔焊發生時刻的波形圖。【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0019]【具體實施方式】一:如圖1和圖2所示，本實施方式的一種分斷式電接觸間隙測量裝置包括動觸點1、靜觸點2、立板3、施力裝置4、力傳感器5、第一絕緣塊6、第二絕緣塊7、第一激光位移傳感器8、第二激光位移傳感器9、第一激光接收器10、第二激光接收器11、防震平臺12和觸點夾具13;所述施力裝置4、立板3、第一激光位移傳感器8和第二激光位移傳感器9 固定在防震平臺12上;所述動觸點1和靜觸點2由觸點夾具13夾持;所述靜觸點2由導電金屬制成，固定在第一絕緣塊6的一面;所述力傳感器5設置在立板3和第一絕緣塊6另一面，用于測量動、靜觸點的接觸產生的力;所述動觸點1由導電金屬制成，其與靜觸點2同軸固定在第二絕緣塊7的一面;所述施力裝置4設置在第二絕緣塊7的另一面，用于驅動動觸點1動作;所述第一激光位移傳感器8用于測量動觸點1位移，所述第二激光位移傳感器9用于測量靜觸點2位移;所述第一、二激光位移傳感器對應的第一激光接收器10、第二激光接收器11分別安裝在第二、一絕緣塊上;所述動靜觸點兩端接有電壓表;本實施例中所述施力裝置4為直線電機，作為一種選擇，推式或拉式電磁鐵也可作為施力裝置；
[0020]使用時，在動、靜觸點接電源兩極，電源回路設有限流裝置;通過施力裝置4,驅動動觸點1向靜觸點2方向水平移動，在動、靜觸點相碰一段時間后，施加反向作用力，拉開動、 靜觸點；從第一、二激光位移傳感器，力傳感器5得到動、靜觸點位移和動、靜觸點接觸力，從而得到觸點間隙、觸點電壓和觸點接觸力等多狀態實時數據；
[0021]所述分斷式電接觸間隙測量裝置制成的觸點測量裝置，還包括數據采集卡和計算機，所述第一、二激光位移傳感器，力傳感器5和電壓信號通過數據采集卡傳入計算機，實現數據存儲、顯示和打印；[〇〇22]動觸點撞擊靜觸點后，施力裝置持續一段時間施加力的作用，因此靜觸點有微小的形變，所以靜觸點有一個微小的位移。本發明能夠將動、靜觸點的位移表示成動、靜觸點之間的間隙，其具體方法為:觸點開合過程中動觸點的位移用第一激光位移傳感器8到第一激光接收器的距離表示，設為D1，靜觸點的位移用第二激光位移傳感器9到第二激光接收器的距離表示，設為D2，第一激光位移傳感器8與第二激光位移傳感器9之間的距離設為D，動觸點和靜觸點之間的間隙DO = D1+D2-D;
[0023]本發明可以將使用過程中觸點發生分離熔焊時測量的觸點電壓、間隙和接觸力波形數據進行處理，該處理步驟為:[〇〇24]步驟一，根據分斷式電接觸間隙測量裝置得到觸點電壓、間隙和接觸力信號，并將所述觸點電壓、間隙和接觸力信號在同一坐標系下顯示，所述坐標系為直角坐標系，且橫坐標為時間，縱坐標分別為電壓、間隙和接觸力；
[0025]步驟二，通過調整工作次數找到發生分離熔焊的時刻；[〇〇26]步驟三，對分離熔焊發生時刻附近500微秒左右的時間對應的橫坐標進行局部放大，得到分離熔焊發生時刻電壓、間隙和接觸力的關系對應曲線；[〇〇27]圖3為采用該處理方法得到的波形圖。[〇〇28]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種分斷式電接觸間隙測量裝置，其特征在于，包括動觸點(1)、靜觸點(2)、立板 (3)、施力裝置(4)、力傳感器(5)、第一絕緣塊(6)、第二絕緣塊(7)、第一激光位移傳感器 (8)、第二激光位移傳感器(9);其中:所述靜觸點(2)由導電金屬制成，固定在第一絕緣塊(6)的一面;所述力傳感器(5)設置 在立板(3)和第一絕緣塊(6)另一面，用于測量動、靜觸點的接觸產生的力；所述動觸點(1)由導電金屬制成，其與靜觸點(2)同軸固定在第二絕緣塊(7)的一面;所 述施力裝置(4)設置在第二絕緣塊(7)的另一面，用于驅動動觸點(1)動作；所述第一激光位移傳感器(8)用于測量動觸點(1)位移，所述第二激光位移傳感器(9) 用于測量靜觸點(2)位移；使用時，在動、靜觸點接電源兩極，電源回路設有限流裝置;通過施力裝置(4)，驅動動 觸點(1)向靜觸點(2)方向水平移動，在動、靜觸點相碰一段時間后，施加反向作用力，拉開 動、靜觸點;從第一、二激光位移傳感器，力傳感器(5)得到動、靜觸點位移和動、靜觸點接觸 力，從而得到觸點間隙、觸點電壓和觸點接觸力等多狀態實時數據。2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述第一、二激光位移傳感器對應的 激光接收器分別安裝在第二、一絕緣塊上。3.根據權利要求1或2所述的測量裝置，其特征在于，所述動靜觸點兩端接有電壓表。4.根據權利要求1-3所述任一的測量裝置，其特征在于，所述施力裝置(4)為直線電機、 推式或拉式電磁鐵。5.根據權利要求1所述的測量裝置制成的觸點測量裝置，其特征在于，還包括數據采集 卡和計算機，所述第一、二激光位移傳感器，力傳感器(5)和電壓信號通過數據采集卡傳入 計算機，實現數據存儲、顯示和打印。
【文檔編號】G01B11/02GK105973151SQ201610288681
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】宗天元, 楊曉鋮, 魏江
【申請人】華中科技大學