CN106443235A - 一种电触头材料电接触性能模拟试验装置和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电触头材料电接触性能模拟试验装置和试验方法，包括有基座、弹性簧片、拉压力传感器，基座上设置有高度可调的伸缩杆，所述的伸缩杆的外端固定连接于弹性簧片的一端，所述的弹性簧片的另一端固定设置有待测的静触头，所述的拉压力传感器设置于弹性簧片相对于静触头所在一端的边侧，所述的拉压力传感器的传感受力点上固定设置有待测的动触头，该动触头与静触头相互正对且间隔设置，还包括有电磁驱动机构和电磁驱动机构移动驱动机构。本发明电触头材料电接触性能模拟试验装置，该装置能够模拟出电触头材料实际测试的场景，从而对电触头的材料的电性能测试提供支持。

Description

一种电触头材料电接触性能模拟试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及电触头材料的性能测试领域，具体是指一种电触头材料电接触性能模拟试验装置和试验方法。

背景技术

电触头材料指相互接触传导电流(电信号、电能)的材料，该材料在电接触过程中要经受电弧、电场、磁场、力、热、气氛共同作用，来实现传导电流的使用性能。随着科技的发展，对电触头材料的电接触性能提出更高的要求：(1)要求触头的侵蚀基本均匀，触头表面状况平整，接触电阻低而稳定；(2)耐电弧侵蚀和抗材料转移能力强；(3)抗熔焊能力强。基于电触头材料在电接触性能这几方面的要求，有必要设计一台可以测量电触头材料电接触过程中主要电性能参数的仪器尤为必要，主要电性能参数包括燃弧能量、燃弧时间、熔焊力、接触电阻等数据。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，该装置能够模拟出电触头材料测试的场景，从而对电触头的材料的电性能测试提供支持。

本发明的另一个目的是提供一种基于上述电触头材料电接触性能模拟试验装置的测试方法。

为实现本发明的第一个发明目的，本发明的技术方案是电触头材料电接触性能模拟试验装置，其特征在于：包括有基座、弹性簧片、拉压力传感器，基座上设置有高度可调的伸缩杆，所述的伸缩杆的外端固定连接于弹性簧片的一端，所述的弹性簧片的另一端固定设置有待测的静触头，所述的拉压力传感器设置于弹性簧片相对于静触头所在一端的边侧，所述的拉压力传感器的传感受力点上固定设置有待测的动触头，该动触头与静触头相互正对且间隔设置，还包括有电磁驱动机构和电磁驱动机构移动驱动机构，所述的电磁驱动机构沿着弹性簧片的长度方向滑移设置于电磁驱动机构移动驱动机构，电磁驱动机构包括有电磁线圈、以及受电磁线圈升降驱动的衔铁，该衔铁作用于弹性簧片上并驱动弹性簧片摆动使得动触头向静触头做闭合动作或动触头远离静触头做断开动作。

进一步设置是电磁驱动机构包括有位于弹性簧片相对于动触头所在一侧的第一电磁驱动机构，以及位于弹簧簧片另一侧的第二电磁驱动机构，所述的第一电磁驱动机构包括有第一电磁线圈、以及受第一电磁线圈升降驱动的第一衔铁，所述的第二电磁驱动机构包括有第二电磁线圈、以及受第二电磁线圈升降驱动的第二衔铁，所述的电磁驱动机构移动驱动机构包括有分别用于第一电磁驱动机构和第二电磁驱动机构沿着弹性簧片的长度方向滑移设置的第一电磁驱动机构移动驱动机构和第二电磁驱动机构移动驱动机构。

进一步设置是所述的伸缩杆为高度可调的螺纹伸缩杆。

进一步设置是还包括有用于拉压力传感器沿着动、静触头的分断闭合方向滑移安装的拉压力传感器滑移驱动机构。

为实现本发明的第二个目的，其技术方案是将待测的静触头和动触头分别安装于弹性簧片和拉压力传感器，并将静触头和动触头分别连接于信号采集装置上，该信号采集装置上设置有用于检测动静触头的熔焊力、燃弧能量、燃弧时间、接触电阻的测试电路和计算软件；

测试时，静触头和动触头的分断和闭合通过电磁驱动机构的衔铁作用于弹性簧片上驱动静触头和动触头的闭合或者分断，对应地并利用弹性簧片自身的弹性回复力在衔铁脱离弹性簧片时驱动静触头和动触头的分断或者闭合；

通过调节伸缩杆的高度来调节动静触头之间的接触压力，

通过电磁驱动机构移动驱动机构驱动电磁驱动机构靠近动静触头或远离动静触头来调节动、静触头的分断速度。

本申请的技术方案相较于现有检索的技术的优点比较：

通过检索，现有技术中存在以下相关技术方案：

一、对比文件1：专利号CN102706498A，专利名称《一种分断式电接触熔焊力测试装置和方法》。

本发明与对比文件1的主要区别：

(1)对比文件1触点的闭合与分断方式只有通过施力装置一种方式实现，而本发明触点的闭合与分断可以通过第一电磁驱动机构-弹性簧片、第二电磁驱动机构-弹性簧片、第一电磁驱动机构-第二电磁驱动机构共三种方式实现。

(2)对比文件1施力装置为激振器、线性电机或气缸，而本发明是使用电磁线圈作用与衔铁，衔铁再作用于簧片实现触点闭合和分断的，因此与对比文件1施力装置完全不同，该结构具有更快的响应速度，提高检测灵敏性。

(3)对比文件1触点夹具没有一个保护其运动的装置，因而触点在运动过程中极有可能不是直线运动，因此造成触点相互接触时非对中接触。

(4)对比文件1只能测试熔焊力，其它电性能数据无法获得。

二、对比文件2：杨志懋，丁秉钧，王笑天，《CuCr真空触头材料的抗熔焊性性能研究》，西安交通大学学报，1994，7(28): 95-98.

本发明与对比文件2的主要区别：

(1)对比文件2装置每次都是依靠动支杆自由落体下落来实现触头结合，每次下落时支架各个部位摩擦力是不同的，因此当每次触点结合时速度都不相同，虽然对比文件2中提及下落速度为1.1米/秒，这应该是初始速度，但触点结合时速度就无法测定了，因此触点结合时压力就是未知的。

(2)对比文件2中提及触点熔焊后要在万能试验机上拉断，此种情况应为熔焊力较大时可以实现，若熔焊力较小，装置移动到万能实验机前由于晃动就可能被拉断，或者熔焊力较小万能实验机根本无法测量出数值。

(3) 对比文件2只能测试熔焊力，其它电性能数据无法获得。

三、对比文件3：徐坚，《汽车继电器用AgMeo电触头材料抗熔焊行为》，华中科技大学博士学位论文，2008。

本发明与对比文件3中装置1的主要区别：

(1) 对比文件3装置1中使用计算机控制线圈电流来调节触点压力和分断力，计算机控制只能是粗调，本方面触点压力是通过拉压力传感器调节获得的，因此精度更高。

(2) 对比文件3装置1中触点分断和闭合只能通过电磁线圈1-电磁线圈2一种方式实现，触点铆接用簧片使用普通铜片即可，而本发明触点的闭合与分断可以通过第一电磁驱动机构-弹性簧片、第二电磁驱动机构-弹性簧片、第一电磁驱动机构-第二电磁驱动机构共三种方式实现。

(3) 对比文件3装置1中只测试熔焊力，其它电性能数据无法获得。

本发明与对比文件3中装置2的主要区别：

(1) 对比文件3装置2中利用杠杆只是为触点提供一个初速度，从而实现触点燃弧获得燃弧能量，不同的初速度获得不同的燃弧能量，而触点分离的动力是依靠重物，在重物作用触点圆周运动，因此当熔焊力较小时分离速度较快可能无法测量出数值，当熔焊力大于重物质量时则触点不能分离而无法完成测量。

(2) 对比文件3装置1中只测试燃弧能量，其它电性能数据无法获得。

四、对比文件4：刘文涛，荣命哲，刘定新，吴翊，王小华，《触头电接触性能测试装置及试验研究》，低压电器，2013，19: 17-21.

本发明与对比文件4的主要区别：

对比文件4就是对比文件1的实物图，同时实现了燃弧能量、燃弧时间、熔焊力、接触电阻的测试，与本发明区别参看对比文件1区别，这里不再赘述。

本发明的优点是:

本发明提出一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，与目前使用的相类似的装置相比，本装置具有以下优点：(1)可以模拟绝大多数继电器的动作方式：触点闭合与分断可通过第一电磁驱动机构-弹性簧片、第二电磁驱动机构-弹性簧片、第一电磁驱动机构-第二电磁驱动机构共三种方式实现，；(2)可以获得电触头材料电接触过程包括燃弧能量、燃弧时间、熔焊力、接触电阻等试验数据；(3)触点压力、闭合分断速度调节容易，只是通过简单上下左右位移就可实现。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。

附图说明

图1 本发明的测试装置原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，电触头材料电接触性能模拟试验装置包括有基座1、弹性簧片2、拉压力传感器3，基座1上设置有高度可调的伸缩杆4，所述的伸缩杆4的外端固定连接于弹性簧片2的一端，所述的弹性簧片2的另一端固定设置有待测的静触头51，所述的拉压力传感器3设置于弹性簧片2相对于静触头51所在一端的边侧，所述的拉压力传感器3的传感受力点上固定设置有待测的动触头52，该动触头52与静触头51相互正对且间隔设置，本实施例所述的拉压力传感器为德国HBM公司生产的型号PW4MC3的拉压力传感器。

另外，本实施例还包括有电磁驱动机构和电磁驱动机构移动驱动机构，所述的电磁驱动机构沿着弹性簧片2的长度方向滑移设置于电磁驱动机构移动驱动机构，电磁驱动机构包括有电磁线圈、以及受电磁线圈升降驱动的衔铁，该衔铁作用于弹性簧片2上并驱动弹性簧片摆动使得动触头向静触头做闭合动作或动触头远离静触头做断开动作。作为具体地，本实施例电磁驱动机构包括有位于弹性簧片2相对于动触头52所在一侧的第一电磁驱动机构61，以及位于弹簧簧片2另一侧的第二电磁驱动机构62，所述的第一电磁驱动机构61包括有第一电磁线圈611、以及受第一电磁线圈升降驱动的第一衔铁612，所述的第二电磁驱动机构62包括有第二电磁线圈621、以及受第二电磁线圈升降驱动的第二衔铁622，本实施例所述的第一电磁驱动机构61和第二电磁驱动机构62的工作原理一般是在电磁线圈中设置有铁芯，衔铁固定于铁芯一端，利用电磁线圈产生的磁场驱动铁芯移动进而驱动衔铁运动，其为本领域常规技术，本申请不再详细赘述。

所述的电磁驱动机构移动驱动机构包括有分别用于第一电磁驱动机构61和第二电磁驱动机构62沿着弹性簧片的长度方向滑移设置的第一电磁驱动机构移动驱动机构63和第二电磁驱动机构移动驱动机构64。本实施例所述的第一电磁驱动机构移动驱动机构63和第二电磁驱动机构移动驱动机构64优选采用直线导轨并配合气缸或者电机等动力机构，以实现对第一电磁驱动机构61和第二电磁驱动机构62的滑移驱动。

此外，本实施例所述的伸缩杆4为高度可调的螺纹伸缩杆，另外，还包括有用于拉压力传感器3沿着动、静触头的分断闭合方向滑移安装的拉压力传感器滑移驱动机构31，该拉压力传感器滑移驱动机构31优选采用直线导轨和动力机构，动力机构可以为气缸或者电机等，以驱动拉压力传感器3整体升降移动。

本发明在进行试验测试时，将待测的静触头51和动触头52分别安装于弹性簧片2和拉压力传感器3，并将静触头51和动触头52分别连接于信号采集装置7上，该信号采集装置7上设置有用于检测动静触头的熔焊力、燃弧能量、燃弧时间、接触电阻的测试电路和计算软件；本实施例该信号采集装置的型号为DAQ-200，采购自美国ADLINK公司。

测试时，静触头51和动触头52的分断和闭合通过电磁驱动机构的衔铁作用于弹性簧片2上驱动静触头和动触头的闭合或者分断，对应地并利用弹性簧片2自身的弹性回复力在衔铁脱离弹性簧片时驱动静触头和动触头的分断或者闭合；

通过调节伸缩杆4的高度来调节动静触头之间的接触压力，此外也可以通过调节拉压力传感器3的高度实现接触压力的调节。

通过电磁驱动机构移动驱动机构驱动电磁驱动机构靠近动静触头或远离动静触头来调节动、静触头的分断速度。即电磁驱动机构的衔铁作用于弹性簧片2上的受力位置越靠近动静触头，动静触头的分断速度越快，反之，则越慢。

Claims (5)

1.一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，其特征在于：包括有基座、弹性簧片、拉压力传感器，基座上设置有高度可调的伸缩杆，所述的伸缩杆的外端固定连接于弹性簧片的一端，所述的弹性簧片的另一端固定设置有待测的静触头，所述的拉压力传感器设置于弹性簧片相对于静触头所在一端的边侧，所述的拉压力传感器的传感受力点上固定设置有待测的动触头，该动触头与静触头相互正对且间隔设置，还包括有电磁驱动机构和电磁驱动机构移动驱动机构，所述的电磁驱动机构沿着弹性簧片的长度方向滑移设置于电磁驱动机构移动驱动机构，电磁驱动机构包括有电磁线圈、以及受电磁线圈升降驱动的衔铁，该衔铁作用于弹性簧片上并驱动弹性簧片摆动使得动触头向静触头做闭合动作或动触头远离静触头做断开动作。

2.根据权利要求1所述的一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，其特征在于：电磁驱动机构包括有位于弹性簧片相对于动触头所在一侧的第一电磁驱动机构，以及位于弹簧簧片另一侧的第二电磁驱动机构，所述的第一电磁驱动机构包括有第一电磁线圈、以及受第一电磁线圈升降驱动的第一衔铁，所述的第二电磁驱动机构包括有第二电磁线圈、以及受第二电磁线圈升降驱动的第二衔铁，所述的电磁驱动机构移动驱动机构包括有分别用于第一电磁驱动机构和第二电磁驱动机构沿着弹性簧片的长度方向滑移设置的第一电磁驱动机构移动驱动机构和第二电磁驱动机构移动驱动机构。

3.根据权利要求1所述的一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，其特征在于：所述的伸缩杆为高度可调的螺纹伸缩杆。

4.根据权利要求1所述的一种电触头材料电接触性能模拟试验装置，其特征在于：还包括有用于拉压力传感器沿着动、静触头的分断闭合方向滑移安装的拉压力传感器滑移驱动机构。

5.一种基于权利要求1-4之一所述的电触头材料电接触性能模拟试验装置的测试方法，其特征在于：将待测的静触头和动触头分别安装于弹性簧片和拉压力传感器，并将静触头和动触头分别连接于信号采集装置上，该信号采集装置上设置有用于检测动静触头的熔焊力、燃弧能量、燃弧时间、接触电阻的测试电路和计算软件；

测试时，静触头和动触头的分断和闭合通过电磁驱动机构的衔铁作用于弹性簧片上驱动静触头和动触头的闭合或者分断，对应地并利用弹性簧片自身的弹性回复力在衔铁脱离弹性簧片时驱动静触头和动触头的分断或者闭合；

通过调节伸缩杆的高度来调节动静触头之间的接触压力，

通过电磁驱动机构移动驱动机构驱动电磁驱动机构靠近动静触头或远离动静触头来调节动、静触头的分断速度。