專利名稱：永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁式接觸器，尤其是一種永磁式接觸器的控制裝置改進(jìn)，屬于交直流接觸器、繼電器、高低壓斷路器類電路開(kāi)關(guān)控制器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器由于具有故障源少、噪音小、操作能耗低等顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到普遍關(guān)注。其典型結(jié)構(gòu)為在磁軛構(gòu)成的殼架中安裝永磁體和電磁線圈，線圈中安置可在兩個(gè)穩(wěn)定位置間運(yùn)動(dòng)的銜鐵，通過(guò)脈沖勵(lì)磁電路對(duì)可控硅控制電容的充放電，使在電磁線圈上產(chǎn)生正、反電脈沖，進(jìn)而分別產(chǎn)生與永久磁鐵同向或反向的磁場(chǎng)時(shí)，銜鐵將分別運(yùn)動(dòng)到兩穩(wěn)定位置，從而帶動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)所需的電路分、合控制。檢索發(fā)現(xiàn)，專利號(hào)為982329792、名稱為《永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)》的中國(guó)專利，以及專利號(hào)為992211204、名稱為《一種永磁開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)分合閘電源》的中國(guó)專利從不同側(cè)面公開(kāi)了以上內(nèi)容。
然而，雖然永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器理論上具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但據(jù)申請(qǐng)人了解，至今未見(jiàn)實(shí)際應(yīng)用。仔細(xì)研究分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)方案同時(shí)或分別存在以下兩方面的主要問(wèn)題一是操動(dòng)機(jī)構(gòu)通常含有兩塊彼此具有對(duì)抗作用的永久磁鐵，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且銜鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及與永磁體的銜接關(guān)系不夠科學(xué)，聚磁效果差，使用時(shí)的穩(wěn)定性、可靠性不夠理想；永磁體在吸合時(shí)直接受到?jīng)_擊力作用，容易碎裂；漏磁嚴(yán)重，容易吸拾外部鐵磁物質(zhì)。
更主要的是，典型的脈沖勵(lì)磁電路主要由整流電路、壓敏電阻構(gòu)成的觸發(fā)電路、電磁線圈與電容串聯(lián)構(gòu)成的充放電電路、以及相互鉗位的可控硅正向和反向脈沖勵(lì)磁回路組成，由于沒(méi)有正、反向脈沖勵(lì)磁回路的電壓波動(dòng)范圍控制環(huán)節(jié)，因此供電電壓略有波動(dòng)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)便會(huì)動(dòng)作，頻繁分閘、合閘，不適合國(guó)情，無(wú)法普及應(yīng)用；此外，電路中缺少保護(hù)，因此可靠性及抗干擾能力較差，當(dāng)執(zhí)行構(gòu)件的分、合操作頻率略快或者電子元件的特性參數(shù)略微發(fā)生變化時(shí)，容易導(dǎo)致兩可控硅瞬間同時(shí)導(dǎo)通，造成短路燒毀整個(gè)線路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種可以根據(jù)需要，在允許的電壓波動(dòng)范圍內(nèi)可穩(wěn)定控制分閘與合閘，正、反電脈沖可控硅可靠互鎖的永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，從而為其得到切實(shí)推廣應(yīng)用掃平障礙。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、聚磁效果好的永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器。
為了達(dá)到以上首要目的，本發(fā)明的永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器主要由外磁軛、安裝在其中的線圈、位于線圈孔中的銜鐵、固定在外磁軛內(nèi)的永磁體以及脈沖勵(lì)磁電路組成，其中脈沖勵(lì)磁電路包括整流電路、第一壓敏電阻觸發(fā)電路、線圈電容串聯(lián)充放電電路、以及可控硅正反向脈沖勵(lì)磁回路，所述整流電路的輸出接觸發(fā)電路，所述觸發(fā)電路跨接在正向勵(lì)磁可控硅的正極和觸發(fā)極之間，所述正向勵(lì)磁可控硅的輸出通過(guò)充放電電路的線圈和電容構(gòu)成正向勵(lì)磁回路，其改進(jìn)之處是，所述脈沖勵(lì)磁電路還包括第二壓敏電阻取樣電路和三極管放大電路，所述第二壓敏電阻的標(biāo)定電壓小于第一壓敏電阻，所述整流電路的輸出接取樣電路，所述取樣電路的輸出接放大電路三極管的基極，所述放大電路跨接在反向勵(lì)磁可控硅的負(fù)極和觸發(fā)極之間，所述反向勵(lì)磁可控硅的輸出通過(guò)充放電電路的電容和線圈構(gòu)成反向勵(lì)磁回路。
以上進(jìn)一步的改進(jìn)是所述銜鐵呈T形，活插在線圈孔中，至少一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置T形銜鐵與永磁體吸合，并通過(guò)外磁軛構(gòu)成封閉磁回路。
工作中，當(dāng)電源電壓超過(guò)觸發(fā)電路第一壓敏電阻的標(biāo)定電壓時(shí)，正向勵(lì)磁可控硅導(dǎo)通，線圈充電勵(lì)磁，T形銜鐵工作到與永磁體吸合位置，并通過(guò)外磁軛構(gòu)成封閉磁回路，實(shí)現(xiàn)所需的電路合閘控制，電容充滿后，觸發(fā)電路失壓，正向勵(lì)磁可控硅截止，停止充電勵(lì)磁，此時(shí)取樣電路必然使放大電路導(dǎo)通，從而確保反向勵(lì)磁可控硅截止，此后即使電源電壓在一定范圍波動(dòng)，封閉磁回路也能保持T形銜鐵的穩(wěn)態(tài)合閘；當(dāng)電源電壓低于預(yù)定值或斷電時(shí)，取樣電路方使放大電路截止，從而使反向勵(lì)磁可控硅導(dǎo)通，電容放電使線圈反向勵(lì)磁，T形銜鐵運(yùn)動(dòng)到另一穩(wěn)態(tài)位置，實(shí)現(xiàn)所需的電路分閘控制，此時(shí)反正向勵(lì)磁可控硅必然截止。
上述本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施的改進(jìn)，首先，借助取樣電路控制的三極管鉗位反向勵(lì)磁可控硅，并巧妙利用第一和第二壓敏電阻的差值，因此不僅確保了在執(zhí)行構(gòu)件分、合操作中正、反電脈沖的可控硅不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，而且實(shí)現(xiàn)了在允許的電壓波動(dòng)范圍穩(wěn)定控制分閘與合閘，保證了脈沖勵(lì)磁電路的可靠性及抗干擾能力；其次，通過(guò)銜鐵、磁軛結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)位置關(guān)系的改變，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，大大提高了磁能利用率，避免了漏磁，保證了操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘控制位置狀態(tài)的穩(wěn)定可靠。因此，取得了理想的改進(jìn)效果，與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，可靠性、穩(wěn)定性顯著提高，更適合國(guó)情，可以推廣應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1本發(fā)明實(shí)施例一的操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1實(shí)施例的脈沖勵(lì)磁電路原理圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本實(shí)施例永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)見(jiàn)參見(jiàn)圖1，主要由上磁軛7、側(cè)磁軛3、下磁軛1、線圈2、內(nèi)磁軛5、永磁體4、T型銜鐵6、以及操動(dòng)桿8組成。上磁軛7、側(cè)磁軛3和下磁軛1相互固連構(gòu)成一可以形成磁回路的外磁軛。線圈2安裝在外磁軛中，上面固定內(nèi)磁軛5，永磁體4固定在內(nèi)磁軛5與側(cè)磁軛3之間。內(nèi)磁軛5用以與T型銜鐵6銜接的上端面制成小徑向下的坡口內(nèi)凹面9，該坡口的錐角2α為100°～110°。T型銜鐵6插在內(nèi)磁軛5和電磁線圈2(L)的中心孔中，操動(dòng)桿8與T型銜鐵6頂部固連。下磁軛1上制有一與T型銜鐵6芯底部相適配的凸臺(tái)10。
本實(shí)施例的脈沖勵(lì)磁電路如圖2所示，四只二極管D1-D4組成橋式整流電路，整流電路的輸出接限流電阻R13與壓敏電阻YR1串聯(lián)構(gòu)成的觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路跨接在正向勵(lì)磁可控硅DG1的正極和觸發(fā)極之間，該可控硅DG1的輸出與串聯(lián)的線圈L和充放電電容C4、C5構(gòu)成正向勵(lì)磁回路。此外，整流電路的輸出還接按序串聯(lián)的壓敏電阻YR2、二極管D9、電阻R14構(gòu)成的取樣電路(YR2的標(biāo)定值小于YR1)，該取樣電路的輸出接放大電路三極管Q1的基極，該三極管Q1的集電極和發(fā)射極跨接在反向勵(lì)磁可控硅DG2的觸發(fā)極和負(fù)極之間，串聯(lián)的充放電電容C4、C5和線圈L通過(guò)二極管D7、電阻R4、二極管D8以及電阻R5、R6與反向勵(lì)磁可控硅DG2構(gòu)成反向勵(lì)磁回路。
此外，以上電路還具有如下特點(diǎn)1、取樣電路輸入端與地之間接串聯(lián)電阻R1、R2構(gòu)成的吸收電網(wǎng)干擾雜波電路，用于吸收電網(wǎng)干擾雜波，從而增強(qiáng)整個(gè)電路的抗干擾能力；
2、在正向勵(lì)磁可控硅DG1的負(fù)極和觸發(fā)極之間接二極管D6、D7，因此在電容放電反向勵(lì)磁時(shí)，可以在正向勵(lì)磁可控硅DG1因其負(fù)極和觸發(fā)極之間有一反偏電壓而進(jìn)一步保證截止；3、線圈L兩端并聯(lián)第三壓敏電阻YR3，可以防止因正向勵(lì)磁可控硅DG1快速截止而產(chǎn)生在線圈兩端的過(guò)電壓損壞電子元件；4、在充放電電容C4、C5旁各并聯(lián)一只電阻R11、R12，以避免電容均壓不等而導(dǎo)致其中之一過(guò)電壓；5、正向勵(lì)磁可控硅DG1與線圈L旁并聯(lián)阻值較大的電阻R3，可以彌補(bǔ)損耗，保持電容C4、C5具有足夠的放電電壓。
工作中，當(dāng)控制電壓高于預(yù)定值(例如為150V)時(shí)，YR1被擊穿，觸發(fā)電流從圖2中A→D5→R13→YR1→DG1觸發(fā)極，使正向勵(lì)磁可控硅DG1導(dǎo)通，正向勵(lì)磁電流通過(guò)A點(diǎn)→D6→L→C4→C5→B點(diǎn)，結(jié)果脈沖勵(lì)磁電路將圖1中線圈2加正向勵(lì)磁電流，T型銜鐵6下端的磁場(chǎng)極性為S極，由于在其下端的永磁體2上端磁極為N極的，因此兩者互相吸引，T型銜鐵6受磁力作用向下運(yùn)動(dòng)，直至T型銜鐵6下端面與下磁軛1凸臺(tái)10上端面相接觸，此后DG1因C4、C5充滿電而快速截止，由永磁體4的N極→側(cè)磁軛3→下磁軛1→T型銜鐵6→內(nèi)磁軛5→永磁體4的S極構(gòu)成了一閉合磁路，從而保持穩(wěn)定的吸合狀態(tài)，受操動(dòng)桿8的作用，接觸器的動(dòng)觸頭支架保持處于吸合位置。以上過(guò)程中，由于YR2先擊穿，因此通過(guò)三極管Q1保證反向勵(lì)磁可控硅DG2可靠截止。
當(dāng)控制電壓低于標(biāo)定值(例如為100V)或?yàn)榱銜r(shí)，YR2不擊穿，Q1因無(wú)基極電流而迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，C4、C5兩端電壓加到DG2上，使反向勵(lì)磁可控硅DG2導(dǎo)通，反向勵(lì)磁電流從圖2中C4→L→D7→D8→R5→R6→DG2→C5→C4，向圖1中線圈2加反向脈沖電流，使T型銜鐵6下端的磁場(chǎng)極性為N極，由于與其下端相接觸的下磁軛1凸臺(tái)10上端面上的磁場(chǎng)極性也為N極，因此，兩者相互排斥，T型銜鐵6受磁力推動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)、直至T型銜鐵6上端部與上磁軛7相接觸。此時(shí)，由永磁體4的N極→側(cè)磁軛3→上磁軛7→T型銜鐵6→內(nèi)磁軛5→永磁體4的S極形成閉合磁路，從而形成分?jǐn)鄷r(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)，受操動(dòng)桿8的作用，接觸器的動(dòng)觸頭支架保持處于分?jǐn)辔恢?。以上過(guò)程中，正向勵(lì)磁可控硅DG1始終保持截止?fàn)顟B(tài)。
本實(shí)施例用一塊永磁體與外磁軛巧妙構(gòu)成兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的閉合磁路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，聚磁效果很好，工作穩(wěn)定可靠，具有明顯的節(jié)能效果。
實(shí)施例二本實(shí)施例永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器的脈沖勵(lì)磁電路與實(shí)施例一類似。其操動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖3所示，由上磁軛7、側(cè)磁軛3、下磁軛1，骨架線圈2、T型銜鐵6、永磁體和分閘彈簧11組成。上磁軛7、側(cè)磁軛3和下磁軛1相互固連構(gòu)成形成磁回路的外磁軛，骨架線圈2安裝在外磁軛內(nèi)，T型銜鐵6插在骨架線圈2中，分閘彈簧11為塔形彈簧，套裝在T型銜鐵6頸根部位，其兩端分別與T型銜鐵6上部的下側(cè)面和骨架線圈2的上端面銜接。永磁體4同T型銜鐵6的芯底相適配，并固定在下磁軛1上，成伸入線圈2的凸臺(tái)狀。
從分?jǐn)酄顟B(tài)到吸合時(shí)，脈沖勵(lì)磁電路向線圈2加反向勵(lì)磁電流，使T型銜鐵6下端的磁場(chǎng)極性為S極，由于在其下端的永磁體4上端磁極為N極，因此兩者互相吸引，T型銜鐵6受磁力作用并同時(shí)克服分閘彈簧11的推力向下運(yùn)動(dòng)，直至芯底面與永磁體4上端面相接觸。此時(shí)接觸器的動(dòng)觸頭支架處在吸合位置；由永磁體4的N極→T型銜鐵6→上磁軛7→側(cè)磁軛3→下磁軛1→永磁體4的S極構(gòu)成了一閉合磁路，即使勵(lì)磁電流消失后，也能克服分閘彈簧7的作用力，保持穩(wěn)定的吸合狀態(tài)。
從吸合狀態(tài)到分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，脈沖勵(lì)磁電路向線圈2加反向勵(lì)磁電流，使T型銜鐵6下端的磁場(chǎng)極性為N極，由于與其下端相接觸的永磁體4上的磁場(chǎng)極性也為N極，因此兩者相互排斥，T型銜鐵6受磁力并同時(shí)受分閘彈簧11的推力向上運(yùn)動(dòng)，接觸器的動(dòng)觸頭支架處在分?jǐn)辔恢?。?lì)磁電流消失后，T型銜鐵6則靠分閘彈簧11的支撐，使接觸器的動(dòng)觸頭支架穩(wěn)定在分?jǐn)辔恢谩?br> 實(shí)踐證明，本實(shí)施例不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，而且工作可靠，特別適合于在小型永磁式交、直流接觸器上應(yīng)用。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，主要由外磁軛、安裝在其中的線圈、位于線圈孔中的銜鐵、固定在外磁軛內(nèi)的永磁體以及脈沖勵(lì)磁電路組成，其中脈沖勵(lì)磁電路包括整流電路、第一壓敏電阻觸發(fā)電路、線圈電容串聯(lián)充放電電路、以及可控硅正反向脈沖勵(lì)磁回路，所述整流電路的輸出接觸發(fā)電路，所述觸發(fā)電路跨接在正向勵(lì)磁可控硅的正極和觸發(fā)極之間，所述正向勵(lì)磁可控硅的輸出通過(guò)充放電電路的線圈和電容構(gòu)成正向勵(lì)磁回路，其特征在于所述脈沖勵(lì)磁電路還包括第二壓敏電阻取樣電路和三極管放大電路，所述第二壓敏電阻的標(biāo)定電壓小于第一壓敏電阻，所述整流電路的輸出接取樣電路，所述取樣電路的輸出接放大電路三極管的基極，所述放大電路跨接在反向勵(lì)磁可控硅的負(fù)極和觸發(fā)極之間，所述反向勵(lì)磁可控硅的輸出通過(guò)充放電電路的電容和線圈構(gòu)成反向勵(lì)磁回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述銜鐵呈T形，活插在線圈孔中，至少一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置T形銜鐵與永磁體吸合，并通過(guò)外磁軛構(gòu)成封閉磁回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述取樣電路輸入端與地之間接電阻構(gòu)成的吸收電網(wǎng)干擾雜波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述正向勵(lì)磁可控硅的負(fù)極和觸發(fā)極之間接反向偏壓二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述正向勵(lì)磁可控硅與線圈旁并聯(lián)用以保持放電電壓的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述線圈兩端并聯(lián)第三壓敏電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述兩充放電電容旁各并聯(lián)一只電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述外磁軛由可以形成磁回路的上磁軛、側(cè)磁軛和下磁軛相互固連構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述線圈上面固定內(nèi)磁軛，所述永磁體固定在內(nèi)磁軛與側(cè)磁軛之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述內(nèi)磁軛用以與T型銜鐵銜接的上端面制成小徑向下的坡口內(nèi)凹面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述坡口的錐角2α為100°～110°。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述下磁軛上制有一與T型銜鐵芯底部相適配的凸臺(tái)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述永磁體固定在外磁軛的底面上，成伸入電磁線圈、可以與銜鐵芯底接觸的凸臺(tái)狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述線圈上端面和T型銜鐵下端面之間裝有分閘彈簧。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器，其特征在于所述分閘彈簧為塔形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁式雙穩(wěn)態(tài)接觸器的改進(jìn)，屬于開(kāi)關(guān)控制器件技術(shù)領(lǐng)域。該接觸器主要由外磁軛、線圈、銜鐵、永磁體以及脈沖勵(lì)磁電路組成，其中脈沖勵(lì)磁電路包括整流電路、觸發(fā)電路、充放電電路，正反向脈沖勵(lì)磁回路。其改進(jìn)之處是，所述脈沖勵(lì)磁電路還包括取樣電路和放大電路，所述整流電路的輸出接取樣電路，所述取樣電路的輸出接放大電路三極管的基極，所述放大電路跨接在反向勵(lì)磁可控硅的負(fù)極和觸發(fā)極之間，所述反向勵(lì)磁可控硅的輸出通過(guò)充放電電路的電容和線圈構(gòu)成反向勵(lì)磁回路。本發(fā)明與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，可以實(shí)現(xiàn)在允許的電壓波動(dòng)范圍穩(wěn)定控制分閘與合閘，并且顯著提高了可靠性、穩(wěn)定性以及磁能利用率，更適合國(guó)情，可以推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01H47/00GK1564290SQ20041006279
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者王玉理, 張春榮, 杜利國(guó) 申請(qǐng)人:揚(yáng)中市中金電器設(shè)備有限公司