CN101958673B - 直流电机换向控制器 - Google Patents

Abstract

直流电机换向控制器，包括盒体，在盒体上设有第一和第二输入接线柱、第一和第二输出接线柱以及第一、第二和第三换档连接柱；在第一输入接线柱上连接有第一定触片，在第二输入接线柱上连接有第二定触片，第一输入接线柱通过导体连接片与第一换档连接柱相连；在第一输出接线柱上连接有第三定触片，在第二输出接线柱上连接有第四定触片，还包括第一、第二动触头，在第一、第二动触头上分别连接有动触片，在第一、第二动触头上还各套有一个电磁线圈，所述电磁线圈的负极均连接第二输入接线柱，电磁线圈的正极分别与换档连接柱连接；在第一、第二动触头下端还各设有一个支撑弹簧。本发明工作稳定、结构简单而且转换效率高。

Description

直流电机换向控制器

技术领域

本发明涉及一种电流换向装置，尤其是一种适用于电动绞车、电动叉车、电动汽车等的直流电机换向控制器。

背景技术

通常使用的电动工具中大多采用单相串激式电动机，如电动绞车、电动叉车所使用的电动机，这种电动机的特点是当电流方向固定时始终保持向同一方向旋转，但是在使用这些电动工具的过程中，常常需要电动机既能正向旋转，还能反向转动，因此专门用于改变电动机输入电流方向的电流换向器应运而生。

目前所使用的电流换向器，多是采用将两只大电流继电器进行合并来实现，如申请号为200320100742.9的中国专利公开了“一种大电流换向控制集成继电器”，它包括正、反向保持线圈、正、反向吸合线圈、铝合金底座、上盖、磁路、复合静触点、复合动触点、触点垫片、绝缘帽、二级管以及卡簧等，其中正向保持线圈、正向吸合线圈、反向保持线圈、反向吸合线圈和二级管构成两个独立工作的磁路，两对常开常闭复合触点位置由上盖和绝缘帽固定，两对吸合线圈和保持线圈能自动短路转换，从而实现大电流的转换。这种换向继电器在工作时，是通过两个合并的继电器形成相反的磁路来实现控制输出的电流流向，达到使电动机变向的目的。但是，这种电流变换器却存在以下不足：1、工作稳定性较差，由于是采用两个常规的继电器拼装来合成的，而且线圈之间是采用短路来实现转换，因此在短路时很容易烧坏线圈，造成设备损坏；2、结构太复杂，零部件太多，一般都需要四个继电器才能顺利换向，组装难度很大，而且每一个零部件的安装不到位都可能会影响产品的性能；3、能耗大，转换效率较低，由于继电器内部的电阻值较大，因此工作时其本身发热较多，电能的损耗较大，这也影响了电流的输出。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决目前用于对电机进行换向控制的装置在使用过程中稳定性较差、容易出现故障的问题，并提供一种工作时稳定性好、结构较为简单并且能耗较小的直流电机换向控制器。本发明的换向控制器主要用于与低压直流电源连接，可承受较大的正向或反向的输出电流给电动机，电动机根据输入的电流方向带动工具实现正转或反转。

    本发明的技术方案：直流电机换向控制器，包括盒体，其特征在于，在盒体上设有用于连接电源正、负极的第一输入接线柱和第二输入接线柱、用于连接负载正、负极的第一输出接线柱和第二输出接线柱、以及第一换档连接柱、第二换档连接柱和第三换档连接柱；在第一输入接线柱上连接有第一定触片，在第二输入接线柱上连接有第二定触片，所述第一定触片与第二定触片相互平行且上、下分布，所述第一输入接线柱还通过导体连接片与第一换档连接柱相连；在所述第一输出接线柱上连接有第三定触片，在第二输出接线柱上连接有第四定触片，所述第三定触片和第四定触片各由一个上触块和一个下触块构成；

在盒体内还设有第一动触头和第二动触头，在第一动触头上连接有第一动触片，在第二动触头上连接有第二动触片，所述第一动触片和第二动触片的一端均被限位于第一定触片和第二定触片之间，第一动触片的另一端被限位于第四定触片的上触块和下触块之间，第二动触片的另一端被限位于第三定触片的上触块和下触块之间；

在第一动触头和第二动触头上还各套有一个电磁线圈，所述的两个电磁线圈的负极均连接到第二输入接线柱上，所述的其中一个电磁线圈的正极与第二换档连接柱相连，另一个电磁线圈的正极连接在第三换档连接柱上；在所述第一动触头和第二动触头与各自对应的电磁线圈之间还各设有一个支撑弹簧；

当第一换档连接柱与第二换档连接柱或第三换档连接柱连通时，与连通的第二换档连接柱或第三换档连接柱对应的电磁线圈产生电磁力并拉动对应的动触头，使所述动触头上动触片的两端分别与对应的定触片接触，进而使电源正、负极分别与负载正、负极连通。

进一步，所述第一定触片位于第二定触片的下方，所述第三定触片的下触块和第四定触片的下触块均与第一定触片平齐，第三定触片的上触块和第四定触片的上触块均与第二定触片平齐。这里将第三定触片和第四定触片的上、下触片分别与第一定触片和第二定触片设置为平齐的目的在于，使第一动触片和第二动触片在动作后，动触片的两端均能与对应的定触片保持良好的接触，防止接触不良的现象发生，从而减少软故障的发生。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、转换电流方向时稳定性较好，由于两个电磁线圈均是直接采用开路或断路的转换方式，这样可以有效避免线圈短路，防止设备烧坏，而且控制器内的各个定触片与动触片接触良好但又不会产生相互干扰，这也有利于提高设备工作时的稳定性；

2、结构简单、组装方便，本发明的内部零部件明显减少，这不仅有利于组装，同时降低了由于某一个零件安装不到位造成设备不能正常使用的风险；

3、转换效率高，能耗小，由于电源为低压电源，而输出电流又要求很大，通常额定工作电流为100A，当负载较大时，电流可达到160A，因此对控制器内的电阻要求较高，而本发明中均采用经过处理后的铜片作为连接片，从而使得整个控制器内的能耗降低，从而提高了转换效率。

附图说明

图1为本发明换向控制器的俯视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1中上盒体的仰视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图3的B-B剖视图；

图6为本发明换向控制器的下盒体的俯视图；

图7为图7的A-A剖视图。

图中，1—盒体，11—上盒体，12—下盒体，21—第一输入接线柱，22—第二输入接线柱，31—第一输出接线柱，32—第二输出接线柱，41—第一换档连接柱，42—第二换档连接柱，43—第三换档连接柱，51—第一定触片，52—第二定触片，53—第三定触片，54—第四定触片，6—导体连接片，71—第一动触头，72—第二动触头，81—第一动触片，82—第二动触片，9—电磁线圈，10—线圈骨架，13—支撑弹簧，14—导电弹簧，15—台阶，16—密封条，17—左上触块，18—左下触块，19—右上触块，20—右下触块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

    如图1、图2、图3和图4所示，直流电机换向控制器，包括盒体1，所述盒体1是由上盒体11和下盒体12组成，上盒体11和下盒体12通过螺栓连接。在上盒体11的内侧边沿设有密封条16，在上盒体11上设有用于连接电源正极的第一输入接线柱21和连接电源负极的第二输入接线柱22、用于连接负载正极的第一输出接线柱31和连接负载负极的第二输出接线柱32以及第一换档连接柱41，在下盒体12上设有相互独立的第二换档连接柱42和第三换档连接柱43，安装时，第二换档连接柱42和第三换档连接柱43分别通过上盒体11上的连接孔穿出上盒体11。在第一输入接线柱21上连接有第一定触片51，在第二输入接线柱22上连接有第二定触片52，所述第一定触片51与第二定触片52均设置在水平方向上，第一定触片51位于第二定触片52的下方且相互平行，所述第一输入接线柱21还通过导体连接片6与第一换档连接柱41相连；在所述第一输出接线柱31上连接有第三定触片53，在第二输出接线柱32上连接有第四定触片54，所述第三定触片53和第四定触片54各由一个上触块和一个下触块构成，且第三定触片53和第四定触片54的上触块和下触块分别是由一个整体的非对称U型件构成。所述第三定触片53的右下触块20和第四定触片54的左下触块18均与第一定触片51平齐，第三定触片53的右上触块19和第四定触片54的左上触块17均与第二定触片52平齐。

参见图2、图3和图4，本发明的控制器内还设有第一动触头71和第二动触头72，在第一动触头71上连接有第一动触片81，在第二动触头72上连接有第二动触片82，所述第一动触片81和第二动触片82的一端均被限位于第一定触片51和第二定触片52之间，第一动触片81的另一端被限位于第四定触片54的左上触块17和左下触块18之间，第二动触片82的另一端被限位于第三定触片53的右上触块19和右下触块20之间；这样，第一动触头71和第二动触头72由于分别受各自动触片的限制，在上、下移动时也将受到定触片的限制。

参见图2、图5、图6和图7，在所述第一动触头71和第二动触头72的下端还各套有一个电磁线圈9，所述的两个电磁线圈均通过由金属壳体制成的线圈骨架10固定在下盒体12内，所述的两个电磁线圈的负极均通过固定在下盒体12内的导电弹簧14连接到第二输入接线柱22上，其中一个电磁线圈的正极与第二换档连接柱42相连，另一个电磁线圈的正极连接在第三换档连接柱43上。在第一动触头71和第二动触头72的下端还各套有一个支撑弹簧13，在第一动触头71和第二动触头72上还各设有一个用于与支撑弹簧13接触的台阶15，所述第一动触头71和第二动触头72分别通过各自的台阶将对应的支撑弹簧压入电磁线圈的圈孔内，所述的两个台阶还分别与对应电磁线圈外侧的线圈骨架间隙配合，两个支撑弹簧的另一端分别与对应线圈骨架底部保持适当间隙。

本发明的工作原理：

使用前，将电源的正极连接第一输入接线柱21、负极连接第二输入接线柱22，将负载的正极连接第一输出接线柱31、负极连接第二输出接线柱32。本发明中所使用的电源为直流电源，接好线后打开电源开关，此时，由于第一动触头71和第二动触头72下端的支撑弹簧均处于压缩状态，因此两个支撑弹簧分别会对第一动触头71和第二动触头72施加向上的弹力，从而将第一动触片81和第二动触片82均提升至高点，即第一动触片81的一端与第二定触片52接触，另一端与第四定触片54的上触块接触；同样的，第二动触片82的一端与第二定触片52接触，另一端与第三定触片53的上触块接触。这样第一输出接线柱31和第二输出接线柱32通过第一动触片81和第二动触片82被连通，因此控制器输出端的正、负极被短路，控制器无电流输出。

使用时，工作人员将第一换档连接柱41和第二换档连接柱42连接。由于第一换档连接柱41通过第一输入接线柱21与电源正极是接通的，因此连接在第二换档连接柱42上的那一个电磁线圈的正极也与电源正极接通；又由于两个电磁线圈的负极均连接到第二输入接线柱22上后与电源负极是始终保持接通状态的，因此与第二换档连接柱42相连的这个电磁线圈由于正、负极均接通将产生电磁力，将对应的第一动触头71或第二动触头72向下拉，使得相应的第一动触片81或第二动触片82位于低点，即第一动触片81的一端与第一定触片51接触，另一端与第四定触片54的下触块接触；或者，第二动触片82的一端与第一定触片51接触，另一端与第三定触片53的下触块接触。这样，就使得第一动触片81和第二动触片82中，一个动触片与电源正极接通，另一个动触片与电源负极接通。又由于第一动触片81通过第四定触片54与第二输出接线柱32是保持连通的，第二动触片82通过第三定触片53与第一输出接线柱31是保持连通的，因此第一输出接线柱31和第二输出接线柱32也分别与电源的正、负极接通，这时控制器的输出端有电流输出。

当需要对负载电机换向时，工作人员将第一换档连接柱41和第二换档连接柱42断开，再将第一换档连接柱41和第三换档连接柱43连接。此时，与第三换档连接柱43连接的电磁线圈的正、负极分别与电源的正、负极连通，它将产生电磁力将对应的动触片向下拉至低位使其与电源正极接通；而与第二换档连接柱42连接的另一个电磁线圈将不再有电磁力产生，其对应的那个动触片将在支撑弹簧作用下回到高位，并与电源的负极连通。此时，第一输出接线柱31和第二输出接线柱32对应连接的电源正、负极将发生交换，这样就使得控制器输出端的正、负极也发生交换，即负载电机的正、负极反接，从而实现了控制电机反转。

    本发明虽然设置了两个电磁线圈，但是在工作时始终只让其中的一个电磁线圈接通工作，这样两个电磁线圈所对应的动触头在工作时就会分别产生不同的动作，因此与所述的两个动触头相连的控制器的输出端接线柱就分别与电源的正、负极相连。当需要对电机进行换向时，只需改变两个电磁线圈的工作状态，即把原来接通的一个电磁线圈断开，把原来断开的另一个电磁线圈接通，就可以实现控制器输出端正、负极换向。本发明控制器的结构新颖、操作简单而且工作稳定性好，特别适用于直流电机的换向控制，当然，本发明也不仅仅限于直流电机的控制，凡是需要对电流进行换向时，均可以使用本发明的控制器。

Claims (6)

1.直流电机换向控制器，包括盒体（1），其特征在于，在盒体（1）上设有用于连接电源正、负极的第一输入接线柱（21）和第二输入接线柱（22）、用于连接负载正、负极的第一输出接线柱（31）和第二输出接线柱（32）、以及第一换档连接柱（41）、第二换档连接柱（42）和第三换档连接柱（43）；在第一输入接线柱（21）上连接有第一定触片（51），在第二输入接线柱（22）上连接有第二定触片（52），所述第一定触片（51）与第二定触片（52）上、下分布，所述第一输入接线柱（21）还通过导体连接片（6）与第一换档连接柱（41）相连；在所述第一输出接线柱（31）上连接有第三定触片（53），在第二输出接线柱（32）上连接有第四定触片（54），所述第三定触片（53）和第四定触片（54）各由一个上触块和一个下触块构成；

在盒体（1）内还设有第一动触头（71）和第二动触头（72），在第一动触头（71）上连接有第一动触片（81），在第二动触头（72）上连接有第二动触片（82），所述第一动触片（81）和第二动触片（82）的一端均被限位于第一定触片（51）和第二定触片（52）之间，第一动触片（81）的另一端被限位于第四定触片（54）的左上触块（17）和左下触块（18）之间，第二动触片（82）的另一端被限位于第三定触片（53）的右上触块（19）和右下触块（20）之间；

在第一动触头（71）和第二动触头（72）上还各套有一个电磁线圈（9），所述的两个电磁线圈的负极均连接到第二输入接线柱（22）上，所述的其中一个电磁线圈的正极与第二换档连接柱（42）相连，另一个电磁线圈的正极连接在第三换档连接柱（43）上；在所述第一动触头（71）和第二动触头（72）与各自对应的电磁线圈之间还各设有一个支撑弹簧（13）； 

当第一换档连接柱（41）与第二换档连接柱（42）或第三换档连接柱（43）连通时，与连通的第二换档连接柱（42）或第三换档连接柱（43）对应的电磁线圈（9）产生电磁力并拉动对应的动触头，使所述动触头上动触片的两端分别与对应的定触片接触，进而使电源正、负极分别与负载正、负极连通。

2.根据权利要求1所述的直流电机换向控制器，其特征在于，所述第一定触片（51）位于第二定触片（52）的下方，所述第三定触片（53）的右下触块（20）和第四定触片（54）的左下触块（18）均与第一定触片（51）平齐，第三定触片（53）的右上触块（19）和第四定触片（54）的左上触块（17）均与第二定触片（52）平齐。

3.根据权利要求1所述的直流电机换向控制器，其特征在于，在第二输入接线柱（22）下端还连接有一个导电弹簧（14），所述的两个电磁线圈的负极均通过导电弹簧（14）与第二输入接线柱（22）连接。

4.根据权利要求1所述的直流电机换向控制器，其特征在于，在第一动触头（71）和第二动触头（72）上各设有一个台阶（15），所述第一动触头（71）和第二动触头（72）分别通过台阶（15）将对应的支撑弹簧（13）压紧。

5.根据权利要求1所述的直流电机换向控制器，其特征在于，在盒体（1）内还设有密封条（16）。

6.根据权利要求1或3所述的直流电机换向控制器，其特征在于，所述的两个电磁线圈均通过线圈骨架（10）固定在盒体（1）内。

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