[发明专利]一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法

权利要求书

1.一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，其特征在于，包括电磁机构、触头机构、控制模块、连接机构及底座；所述电磁机构包括动铁心、静铁心、线圈、第一反力弹簧及第二反力弹簧；所述触头机构包括动触头、静触头和触头弹簧；所述控制模块由控制单元和传感器组成；所述静铁心固定于底座上；所述线圈套在静铁心上；所述动铁心固定在所述连接机构面向所述底座的一面；所述动触头连接所述连接机构，所述动触头与所述连接机构及动铁心同步运动；所述静触头设置于所述动铁心与动触头之间；所述动铁心与静铁心之间为气隙；所述动触头与静触头之间为开距；所述第一反力弹簧和第二反力弹簧在所述动铁心的运动方向上被压缩或被拉伸；所述第一反力弹簧的长度长于所述第二反力弹簧的长度，所述第一反力弹簧的劲度系数小于所述第二反力弹簧的劲度系数；

所述动触头与静触头之间拥有不同的断开状态开距，分别为分断短路故障电流时达到的最大开距即为短路开距、分断过载电流的较大开距即为过载开距和分断额定电流的开距即为正常状态开距；所述短路开距大于过载开距，所述过载开距大于正常状态开距；

双反力可调开距的智能开关电器的工作方法具体为:在开关电器吸合过程中，所述线圈通电，产生电磁吸力，所述动铁心在电磁吸力作用下要克服第一反力弹簧的反力运动，由于动铁心与静铁心之间的大气隙产生的电磁吸力小，所述第一反力弹簧被压缩时产生的初始反力小，动铁心得以继续运动；当动铁心与静铁心之间的气隙减小时，吸力大幅增大，所述第一反力弹簧和第二反力弹簧同时被压缩，使得反力大幅增大，导致动铁心与静铁心吸合时的铁心碰撞速度显著降低，从而减小因铁心碰撞而导致的触头弹跳；

当传感器检测到短路电流时，控制单元控制线圈断电，电磁吸力消除，第一反力弹簧和第二反力弹簧同时释放并作用于动铁心上，所述动触头快速分断，在动触头达到正常状态开距时，由于惯性，动铁心将继续带动触头向上运动并拉伸第一反力弹簧直至短路开距，随后在第一反力弹簧的回复力作用下将动触头拉回正常状态开距；

当传感器检测到过载电流时，控制单元控制线圈断电，电磁吸力消除，第一反力弹簧及第二反力弹簧同时释放并作用于动铁心上，所述动触头快速分断，在动触头达到正常状态开距前后，控制模块给线圈施加一个短时电流脉冲，使线圈励磁产生电磁吸力，使动铁心在这个暂态电磁吸力影响下，减缓速度，使动触头达到过载开距后在第一反力弹簧的回复力作用下回到正常状态开距；脉冲宽度与过载电流大小成反比；

当开关电器需要分断正常额定电流时，控制单元控制线圈断电，电磁吸力消除，第一反力弹簧及第二反力弹簧同时释放并作用于动铁心上，所述动触头快速分断，在动触头达到正常状态开距前，控制模块给线圈施加一个短时电流脉冲，使线圈励磁产生电磁吸力，动铁心在这个暂态电磁吸力影响下，减缓速度，使触头达到正常状态开距即停止运动。

2.根据权利要求1所述的一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，其特征在于：所述电磁机构具体为U型结构或E型结构。

3.根据权利要求2所述的一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，其特征在于：当电磁机构为U型结构时，所述动铁心固定在所述连接机构中心面向所述底座的一面；所述第一反力弹簧及第二反力弹簧的一端固定于所述底座上；所述第一反力弹簧的另一端固定连接所述连接机构面向所述底座的一面；所述动铁心向下运动时，所述第一反力弹簧及第二反力弹簧的两端分别被所述连接机构及底座压缩。

4.根据权利要求2所述的一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，其特征在于：当电磁机构为E型结构时；所述第一反力弹簧的两端分别固定于所述动铁心与线圈上方，所述第二反力弹簧的一端固定于所述线圈上方；所述动铁心向下运动时，所述第一反力弹簧及第二反力弹簧的两端分别被所述动铁心及线圈压缩。

5.根据权利要求1所述的一种双反力可调开距的智能开关电器及其工作方法，其特征在于：所述第一反力弹簧和第二反力弹簧在开关电器不通电时均处于自由状态。