专利名称：一种永磁无弧交流接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交流接触器领域，特别涉及一种永磁无弧交流接触器。
技术背景传统交流接触器工作时，吸合与分断过程中都要产生电弧，并且接触器吸合后要靠 线圈一直通电保持接触器吸合状态，存在着线圈耗电大、通电运行时有交流噪音、通断 电路时主触头上有强烈的电弧等缺点，这样既造成了大量的电能浪费、污染了周围环境， 又大大降低了接触器的电寿命。多年以来，电器工作者开展了大量的改进接触器各种性能的工作，比如节能方面， 有的采用交流吸合，直流保持；有的采用高压直流吸合，低压直流保持等，虽然具有节 能功能，但线圈仍然在通电，只不过是电压低的直流而已，线圈仍然有电流，所以还不 能完全达到节能目标。另外，在接触器通断电路产生电弧时，许多研究者采用了多种熄灭电弧的方法，如 增加磁场吹弧、采用金属栅片灭弧室等。图1所示为现有交流接触器结构剖面示意图， 它包括灭弧罩、灭弧栅片、动触头、静触头、主触头端子、活动支架、导电杆、衔铁、 铁芯、线圈、外壳及底座。上述这些方法都不能从根本上消灭电弧，只是限制和有助于熄灭电弧。目前市场上 可见的无触点丌关，虽然属于无弧产品，但价格昂贵，且由于没有机械触点，导通损耗 高，过载能力差，体积庞大。 实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种永磁节电型无弧交流接触器。 该接触器结构如图2所示，包括可控硅及控制模块、动触头、静触头、主触头端子、 活动支架、导电杆、衔铁、铁芯、线圈、钕铁硼永久磁铁、外壳及底座，外壳10罩在 底座11之上，形成一空腔，在该空腔中，铁芯8固定在底座11中央，铁芯8成凹型， 铁芯底部开有方形槽，放置永磁铁13，凸出的两立柱四周均环绕有线圈9，两立柱顶部 与衔铁7形成闭合磁通路，衔铁7与活动支架6固定连接，主触头端子5通过导电杆14 与静触头4形成机械连接，动、静触头之间有两个断点，可控硅及控制模块12安装于 改装后的灭弧罩l中，形成完整的接触器。本实用新型接触器铁芯8底部中央放置有钕铁硼永久磁铁，其结构如图3所示。 本实用新型中可控硅及控制模块替换了现有接触器的灭弧装置，其包括可控硅模块 以及控制模块，控制模块又是由控制单元、切换模块、储能模块和IGBT模块组成的， 控制单元分别与可控硅模块、切换模块、储能模块和IGBT模块相连；IGBT模块一端通 过线圈连接到三相电压中任意一相，其另一端与三相电压另一相相连；切换模块和储能
模块的两端均与线圈相连；接触器的每个触点两端分别并联一对反并联的单向可控硅， 再分别与电源和负载连接，如图4所示。本实用新型接触器正常工作时，首先按下起动按钮SA1，控制模块开始工作，因为 接触器的固有吸合时间为20ms,控制模块在10ms时使可控硅模块先于接触器触点导 通，实现无弧接通；同时控制模块在10ms时使与接触器线圈串联的IGBT模块导通30ms 使接触器吸合后关断，线圈中不再有电流通过，此时接触器的保持由改进设计后铁芯中 的钕铁硼永磁产生的磁通实现，这样就实现了无弧接通及节电无噪音运行功能；当按下 停止按钮SA2，接触器线圈断电时，接触器的固有释放时间为15ms ，切换模块首先将 接触器的线圈切换到储能模块上，利用储能模块的能量对铁芯中的永磁进行反向去磁， 使接触器开始释放，同时为可控硅模块提供触发电压持续20ms，这样当将近15ms接触 器触头即将打开时，由于接触电阻的急剧增加，当触头两端压降增加到8V左右时(小 于生弧电压)，由于触发信号一直存在，可控硅由被触头短路的不工作状态变为导通状 态，这个转换过程极短(微秒级)，在触头尚未打开前，流经触头的电流已经转到可控 硅上，这样触头几乎是在无载开断情况下打开，直到20ms时可控硅由于触发信号消失 而截止，从而使电路实现无弧开断。本实用新型利用可控硅的截止实现电路的分断，由此实现了无弧通断的功能，同时 电路的导通由机械触点承载，克服了无触点开关导通损耗高，过载能力差的缺点。另外 本实用新型接触器线圈只在接触器吸合与释放瞬间(均不超过30ms)有大电流流过，保 证接触器的吸合(激磁)与释放(去磁)，接触器吸合后直至释放前，线圈中无电流， 因此，改进设计后的线圈无论是匝数还是线径均发生很大变化，节省大量铜材。本实用 新型还具有结构简单、不改变原有接触器外形尺寸，工艺实现容易、无噪音运行等优点， 且节电率达90%以上，大大提高了接触器的电寿命。
图1为现有交流接触器结构剖面示意图； 图2为本实用新型接触器结构剖面示意图；图3为本实用新型接触器装有钕铁硼永久磁铁的磁系统结构示意图； 图4为本实用新型电路原理框图；图5为本实用新型具体实施方式
的电路原理图，(a) 为具体实施方式
中控制模块电路原理图，(b) 为具体实施方式
中可控硅电路原理图。图中1一一灭弧罩、2—一灭弧栅片、3——动触头、4一一静触头、5__主触头端 子、6—一活动支架、7——衔铁、8—一铁芯、9一一线圈、10——外壳、11一一底座、 12——可控硅及控制模块、13—一钕铁硼永久磁铁、14一一导电杆、15—一控制模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。 意图，它包括可控硅及控制模块、动触头、静触 头、主触头端子、活动支架、导电杆、衔铁、铁芯、线圈、钕铁硼永久磁铁、外壳及底 座，其中可控硅及控制模块替换了现有接触器的灭弧部分，并在铁芯底部增加了钕铁硼 永久磁铁。外壳10罩在底座11之上，形成一空腔，在该空腔中，铁芯8固定在底座 11中央，铁芯8成凹型，铁芯底部开有方形槽，放置永磁铁13，凸出的两立柱四周均 环绕有线圈9，两立柱顶部与衔铁7形成闭合磁通路，衔铁7与活动支架6固定连接， 主触头端子5通过导电杆14与静触头4形成机械连接，动、静触头之间有两个断点， 可控硅及控制模块12安装于改装后的灭弧罩1中，形成完整的接触器。 .图3为本实施方式中磁系统结构示意图。图5 (a)所示为本实施方式控制模块电路原理图，图中两个继电器KA1、 KA2实 现切换模块功能，电容器C3、 D6实现储能模块功能，IGBT、 YMDZ实现IGBT模块功 能，U1A、 U1B及其外围电路实现控制模块功能，其中继电器KA1的线圈直接与12V 电源相连，其一对常开触点分别与380V脉动直流电源和IGBT的集电极相连，而一对 常闭触点则与接触器线圈相连；继电器KA2的线圈端与12V电源相连，另一端与三 极管Ql的集电极相连，其两个常开触点分别与交流380V电源和串有二极管D6的电容 C3相连；电压比较器UIA的输出端通过电阻R8与IGBT的基极相连，两个输入断分别 与R5、 R6、 R7与D6、 C2相连；电压比较器UIB的输出端通过电阻R4与三极管Ql 的基极相连，UIB的输出端同时还通过二极管D3与电容C2相连，两个输入断分别与 Rl、 R2、 R3与C1、 Dl相连；IGBT的基极通过电阻R8连到电压比较器UIA的输出端， 集电极通过二极管D6与380V脉动直流电源相连，发射极与地相连，发射极与集电极之 间并联一个压敏电阻YMDZ; 12V电源与地之间接有二极管Dl， a、 b端分别与图5 (b) 巾的a'、 b'端相连。图5 (b)所示为本实施方式中可控硅电路原理图，采用了常规可控硅控制电路，图 中每相触头KM两端都并联了一对反并联的可控硅SCR，当接触器线圈通电时，接触器 的固有吸合时间为20ms左右，图中的触发电路在10ms时使三对反并联的可控硅导通， 这样可控硅已经先于接触器的触头将电路接通，到20ms触头闭合时，触头只是将可控 硅短路，由于可控硅的管压降不足以产生电弧，故实现了无弧接通功能。当线圈断电时， 该接触器的固有释放时间为15ms左右，而可控硅触发电路由于有储能电容Cl释放出的 电流使触发电路直到20ms之前一直保持触发状态，这样当将近15ms接触器触头即将打 开时，由于接触电阻的急剧增加，当触头两端压降增加到8V左右时(小于生弧电压)， 由于触发信号一直存在，可控硅由被触头短路的不工作状态变为导通状态，这个转换过 程极短(微秒级)，在触头尚未打开前，流经触头的电流已经转到可控硅上，这样触头 几乎是在无载开断情况下打开，直到20ms时可控硅由于触
权利要求1. 一种永磁无弧交流接触器，包括上端盖、动触头、静触头、主触头端子、活动支架、导 电杆、衔铁、铁芯、线圈、外壳及底座，其特征在于还包括可控硅及控制部分、永磁铁， 铁芯成凹型，铁芯底部开有方形槽，放置永磁铁，可控硅及控制部分安装于上端盖中；可控硅及控制部分中控制部分由控制单元、切换元件、储能元件和IGBT元件组成，控制 单元分别与可控硅部分、切换元件、储能元件和IGBT元件相连；IGBT元件一端通过线 圈连接到二相电压中任意一相，其另一端与三相电压另一相相连；切换元件和储能元件 的两端均与线圈相连；接触器的每个触点两端分别并联一对反并联的单向可控硅，再分 别与电源和负载连接。
2. 如权利要求1所述的一种永磁无弧交流接触器，其特征在于所述的控制部分电路中一个 继电器的线圈直接与直流电源相连，其一对常开触点分别与脉动直流电源和IGBT的集电 极相连，而对常闭触点则与接触器线圈相连；另一个继电器的线圈一端与直流电源相 连，另一端与三极管的集电极相连，其两个常开触点分别与交流电源和串有—极管的电 容相连； 一个电压比较器的输出端通过电阻与IGBT的基极相连，两个输入端分别与电阻、 电容与二极管相连；另一电压比较器的输出端通过电阻与三极管的基极相连，其输出端 同时还通过二极管与电容相连，两个输入端分别与电阻、电容与二极管相连；IGBT的基 极通过电阻连到第一个电压比较器的输出端，集电极通过二极管与脉动直流电源相连， 发射极与地相连，发射极与集电极之间并联一个压敏电阻；直流电源与地之间接有二极 管，控制部分电路中a、 b端分别与可控硅部分电路的a'、 b'端相连。
专利摘要一种永磁无弧交流接触器属于接触器领域，该接触器包括可控硅及控制模块、动触头、静触头、主触头端子、活动支架、衔铁、铁芯、线圈、钕铁硼永久磁铁、外壳及底座，可控硅模块以及控制模块中控制模块又是由控制单元、切换模块、储能模块和IGBT模块组成的，控制单元分别与可控硅模块、切换模块、储能模块和IGBT模块相连；IGBT模块一端通过线圈连接到三相电压中任意一相，其另一端与三相电压另一相相连；切换模块和储能模块的两端均与线圈相连；可控硅通过三相选择开关与三相电压相连。本实用新型具有结构简单、不改变原有接触器外形尺寸，工艺实现容易、无噪音运行、无弧通断等优点，且节电率达90％以上，大大提高了接触器的电寿命。
文档编号H01H51/00GK201038084SQ20062015279
公开日2008年3月19日 申请日期2006年11月30日 优先权日2006年11月30日
发明者伟 厉, 俭 王, 蔡志远, 马少华 申请人:沈阳工业大学