专利名称：交流高压双稳态永磁接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种交流接触器，具体涉及ー种交流高压双稳态永磁接触器，主要用于大量分合、频繁操作场合，例如用于接通和分断以及频繁启动和控制交流电动机、变压器及电容器组等。
背景技术：
交流高压接触器广泛用作电カ的开断和控制电路，起到频繁开关作用，在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制电路的装置，所以经常运用于电动机、变压器及电容器组等需要大量分、合操作循环的场合，也可用作控制エ厂 设备、电热器、工作母机和各样电カ机组等电カ负载，可制作成固定式或移开式，适合安装于成套式变电站和开关柜中。交流高压接触器控制容量大，不仅能接通和切断电路，而且适用于频繁操作和远距离控制，是电カ系统和自动控制系统中的重要元件之一，有着极其重要的地位。传统的交流高压接触器多采用气动式或电磁式操动机构，这些操作机构零部件多、加工精度要求高、配合难度大、易磨损，因而可靠性低，达不到长久的机械寿命和电气寿命，在运行过程中频繁出现分、合故障，不仅是安全生产的重大隐患，也给维护带来了极大的不便，并且具有耗能多、触头弹跳大等问题，另外，电磁机构在合分闸位置需要通电保持，电源失电会造成机构不能自保持，影响了接触器的可靠性。在控制方面，传统的接触器需要开入分合位置信息，然后才能驱动操作机构，如果位置信息不能输入或输入有误，会造成接触器误动或拒动，这也影响控制部分的可靠性。因此，沿用传统操动机构难以体现出接触器高寿命、高可靠性的优点，目前电カ系统急需高可靠性、长寿命、控制智能化的接触器。
实用新型内容为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了 ー种交流高压双稳态永磁接触器，该接触器能够实现频繁分、合操作，而且能耗低，可靠性高，机械寿命长，并具有自保持功能。为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是ー种交流高压双稳态永磁接触器，包括接触器本体和接触器电路两个部分，所述接触器本体包括用于驱动合、分闸的双稳态永磁驱动机构，所述接触器电路包括用于控制所述永磁驱动机构动作的智能控制器。所述永磁驱动机构包括固定的中空柱状的磁轭、用于产生分闸驱动力的分闸线圈、用于产生合闸驱动力的合闸线圈、用于分合闸保持的永久磁铁、用于输出分、合闸驱动カ的输出轴以及动铁芯，所述动铁芯和所述输出轴固定连接，所述分、合闸线圈、永久磁铁设于所述磁轭中，并直接连接所述磁轭的内壁，所述永久磁铁呈环形，环绕在所述动铁芯的外部。[0010]对于上述任一一种所述的交流高压双稳态永磁接触器，所述智能控制器包括用于传递手动或遥控分合闸控制信号的控制开入回路、用于接收来自所述控制开入回路的控制信号并进行逻辑判断后输出分合闸操作指令的主功能回路、可根据所述主功能回路输出的分合闸操作指令进行相应的输出以控制所述接触器本体的输出回路。所述主功能回路中还设有通过一系列逻辑分析判断得出所述分合闸操作指令的逻辑判别子回路，所述逻辑分析中不含有对所述接触器本体当前的分合闸位置所进行的分析，所述分合闸操作指令为可调制的定脉宽形式的分合闸操作指令。所述接触器电路优选设有用于实现与熔断器组合联动控制的熔断器电路接口，所述熔断器电路接口中设有熔断器脱扣和闭锁电路，所述熔断器脱扣和闭锁电路的工作方式为当熔断器熔断时，接触器能可靠分闸；当一相或多相熔断器未装入时，接触器能禁止合闸。本实用新型的有益效果是由于用永磁驱动机构取代了传统的电磁驱动机构，在合分闸位置靠永久磁铁提供的磁场能量，使之保持在极限位置，不需要外部电源就能自保持，大大提高了操动机构的可靠性；由于永磁驱动机构省去了传统机构易损的储能、锁扣等机械装置，简化了结构，其零件数量较传统的驱动机构减少了 80%以上，不仅简化了装配，而且大大提高了驱动机构的可靠性和寿命，可长期频繁操作，寿命可长达30万次，真正使接触器做到永久性免维护；由于永磁驱动机构分、合闸电流小，功耗低，因而对电源的要求低，同时由于米用了电容，避免了辅助电源波动对所述永磁驱动机构动作特性的影响；由于采用了基于定脉宽调制控制的新型智能型永磁机构控制器，该控制器不用采集接触器位置信号，在任何情况下都能可靠的分合闸，从而提高了控制部分的可靠性；由于采用了配套限流熔断器，具有熔断器脱扣和闭锁功能，可以可靠地实现短路保护当熔断器熔断时，接触器能可靠分闸；当一相或多相熔断器未装入时，接触器能禁止合闸，保护的智能化水平得到提高。
图I为本实用新型的一个实施例的机械结构示意图；图2为本实用新型的双稳态永磁驱动机构的一个实施例的结构示意图；图3为本实用新型的智能控制器的原理框图；图4为本实用新型的智能控制器的一种实施例的展开的原理图；图5为传统控制器的智能控制器的控制模式图；图6为本实用新型的智能控制器的控制模式图；图7为本实用新型的工作原理示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型提供了一种交流高压双稳态永磁接触器，其适用于交流50HZ、额定电压为IOKV的电力系统之中，用于接通和分断以及频繁启动和控制交流电动机、变压器及电容器组等需要大量分合、频繁操作的场合，其包括接触器本体和接触器电路两个部分，所述接触器本体包括用于驱动合、分闸的双稳态永磁驱动机构11，所述接触器电路包括用于控制所述永磁驱动机构动作的智能控制器。[0026]如图2所示，所述永磁驱动机构包括固定的中空柱状的磁轭、用于产生分闸驱动力的分闸线圈7、用于产生合闸驱动力的合闸线圈6、用于分合闸保持的永久磁铁2、用于输出分、合闸驱动力的输出轴4以及动铁芯，所述动铁芯和所述输出轴固定连接，所述分、合闸线圈、永久磁铁设于所述磁轭中，并直接连接所述磁轭的内壁，所述永久磁铁呈环形，环绕在所述动铁芯的外部。所述磁轭优选为分体结构，可以包括两端敞开的中空柱状的磁轭本体I以及固定连接在所述磁轭本体左、右两端的设有中心通孔的分闸挡板8和合闸挡板5，并分别利用固定螺母9将其固定在所述磁轭的两端，所述输出轴贯穿所述分、合闸线圈，分、合闸挡板以及永久磁铁的中部。整个驱动机构安装在安装座3上，该永磁驱动机构利用ー种稳态的磁路系统，使用激磁线圈(分闸线圈和合闸线圈)驱动动铁芯运动到相应的极限位置，并利用高性能的所述永久磁铁所提供的磁场能量使之保持在相应的极限位置，激发其中一个激磁线圈使之产生大于剩余保持力的驱动力，即可使所述永磁驱动机构的动铁芯向另ー极限位置动作。合闸操作过程为所述永磁驱动机构在分闸位置，由控制回路将合闸操作回路导通，为合闸操作做好了准备，就地按动控制単元的合闸按钮，或者通过远方操作起动合闸回路，激励永磁驱动机构的合闸线圈，克服分闸侧永久磁铁的吸力，同时使动铁芯驱动接触器动触头按规定速度合闸。当接触器已处在合闸位置时，控制回路自动将合闸线圈电源断开，并同时允许分闸操作，为分闸操作做好准备，此时动铁芯由于永久磁铁的作用保持在合闸侦牝在合闸线圈断电后，它不仅能够克服接触器触头弹簧的反作用力，而且还具有一定的合闸自保持力，使接触器可靠地保持在合闸位置，无需持续通电或另设保持装置。分闸操作过程为接触器处在合闸位置，由控制回路将分闸操作回路导通，为分闸操作做好了准备。就地按动控制単元的分闸按钮，或者通过远方操作激励操动机构的分闸线圈，克服永磁驱动机构合闸侧的永久磁铁的自保持力的同时使动铁芯驱动接触器动触头按规定速度分闸。当接触器已处在分闸位置吋，自动将分闸线圈电源切除，并同时允许合闸操作，为合闸操作做好准备。永磁驱动机构处在分闸位置时，动铁芯由于永久磁铁的作用保持在分闸侧，接触器可靠地处在分闸位置，而不会出现误合闸。所述接触器本体还包括传动机构13和绝缘子14,所述传动机构包括依次活动连接的大轴、拐臂和连片，所述绝缘子内含真空灭弧室和导电部分，所述传动机构的一端连接所述永磁驱动机构的输出轴，所述传动机构的另一端连接所述绝缘子的灭弧室的动端。绝缘子实现高压回路对地及相间绝缘和支撑，传动机构和永磁驱动机构实现接触器的分合闸动作。所述接触器本体还可以包括底盘车10和安装在底盘车上的框架12，所述永磁驱动机构安装在所述框架内。如图3、4所示，对于上述任一一种所述的交流高压双稳态永磁接触器，所述智能控制器包括用于传递手动或遥控分合闸控制信号的控制开入回路、用于接收来自所述控制开入回路的控制信号并进行逻辑判断后输出分合闸操作指令的主功能回路、可根据所述主功能回路输出的分合闸操作指令进行相应的输出以控制所述接触器本体的输出回路。所述控制开入回路利用光电隔离技术，对输入信号进行隔离，提高了系统的抗干扰性。所述主功能回路具有逻辑判别、互锁功能、告警回路、系统自检等功能，该部分电路通过对开入量和/或模拟量及系统自检情况的判断给出相应的操作指令。所述主功能回路中还设有通过一系列逻辑分析判断得出所述分合闸操作指令的逻辑判别子回路，所述逻辑分析中不含有对所述接触器本体当前的分合闸位置所进行的分析，所述分合闸操作指令为可调制的定脉宽形式的分合闸操作指令。如图5所示为传统的接触器中的控制器的控制模式，控制器在给出分合闸指令前，先要判断接触器的位置是否正确，如果开入回路出现故障，那么控制器就不会给出动作指令。在长时间、频繁操作后，由于磨损、震动等原因，采集位置信号的回路出现故障的几率比较大，容易造成接触器拒分或拒合。针对这种缺陷，本实用新型结合双稳态永磁机构，设计了基于定脉宽调制控制的新型智能型永磁机构控制器。其控制模式如图6所示，该控制器不用采集接触器位置信号，控制器给出可调制的定脉宽分合闸指令，在任何情况下能可靠的分合闸。实验表明，控制器能够配合永磁机构完成接触器的频繁可靠动作。所述智能控制器还可以包括与所述主功能回路连接并双向通信的通讯回路，所述通讯电路设有RS-485通讯接口，可以通过通讯的方式,完成接触器信息(位置、系统相关信息)的上传，遥控分合闸等功能。所述智能控制器还可以包括用于将电压、电流信息转换成所述主功能回路需要的格式的数据并输入所述主功能回路的模拟量输入回路和可根据所述主功能回路的操作指令输出相应开关信号的开出回路。所述模拟量输入回路采用EMI抑制技术和光电隔离技术，同时采用了高精度的运放和比较器，保证了采样精度和告警的准确性。所述智能控制器还优选包括将输入电压变换为直流操作电压，同时可对包括所述主功能回路在内的其他各回路供电的电源电压变换电路。所述电源电压变换回路利用AC(DC) /DC电压变换技术，将输入电压变换为直流操作电压，同时对控制回路供电，电源电压变换电路具有稳压功能。所述接触器电路优选设有用于实现与熔断器组合联动控制的熔断器电路接口，所述熔断器电路接口中设有熔断器脱扣和闭锁电路，所述熔断器脱扣和闭锁电路的工作方式为当熔断器熔断时，接触器能可靠分闸；当一相或多相熔断器未装入时，接触器能禁止合闸。当与熔断器配合使用时，通常在绝缘固定架上安装熔断器支座，该支座上安装熔断器(参见图I中的15)，还装配有联动脱扣机构。熔断器电路部分与接触器电路部分通过所述熔断器电路接口相连接构成回路，具体是所述熔断器和绝缘子组成导电回路。所述合闸线圈、分闸线圈、智能控制器、辅助开关及电容器等组成控制回路，集成安装于所述接触器的框架内部，如图7所示，本实用新型的工作原理为交流电源经整流后变为直流电源送入所述智能控制器，当接到合闸命令后，所述智能控制器的CPU经过计算、处理后，发出合闸指令，所述永磁驱动机构的合闸线圈通电，所述永磁驱动机构动作，通过与所述永磁驱动机构和大轴相连的连片，带大轴转动，通过与大轴和绝缘子相连的拐臂，带动灭弧室动端动作，接触器实现合闸；分闸是相反的过程。本实用新型降低了接触器分、合闸电流，降低了能耗，提高了可靠性，提高了机械寿命，克服了电磁接触器耗能多、触头弹跳等缺点，并且具有自保持功能，具有一定的推广与应用价值。
权利要求1.一种交流高压双稳态永磁接触器，包括接触器本体和接触器电路两个部分，其特征在于所述接触器本体包括用于驱动合、分闸的双稳态永磁驱动机构，所述接触器电路包括用于控制所述永磁驱动机构动作的智能控制器。
2.如权利要求I所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述永磁驱动机构包括固定的中空柱状的磁轭、用于产生分闸驱动力的分闸线圈、用于产生合闸驱动力的合闸线圈、用于分合闸保持的永久磁铁、用于输出分、合闸驱动力的输出轴以及动铁芯，所述动铁芯和所述输出轴固定连接，所述分、合闸线圈、永久磁铁设于所述磁轭中，并直接连接所述磁轭的内壁，所述永久磁铁呈环形，环绕在所述动铁芯的外部。
3.如权利要求2所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述接触器本体还包括传动机构和绝缘子，所述传动机构的一端连接所述永磁驱动机构的输出轴，所述传动机构的另一端连接所述绝缘子的灭弧室的动端。
4.如权利要求3所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述接触器本体还包括底盘车和安装在底盘车上的框架，所述永磁驱动机构安装在所述框架内。
5.如权利要求1、2、3或4所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述智能控制器包括用于传递手动或遥控分合闸控制信号的控制开入回路、用于接收来自所述控制开入回路的控制信号并进行逻辑判断后输出分合闸操作指令的主功能回路、可根据所述主功能回路输出的分合闸操作指令进行相应的输出以控制所述接触器本体的输出回路。
6.如权利要求5所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述主功能回路中设有通过一系列逻辑分析判断得出所述分合闸操作指令的逻辑判别子回路，所述逻辑分析中不含有对所述接触器本体当前的分合闸位置所进行的分析，所述分合闸操作指令为可调制的定脉宽形式的分合闸操作指令。
7.如权利要求6所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述智能控制器还包括与所述主功能回路连接并双向通信的通讯回路，所述通讯电路设有RS-485通讯接口。
8.如权利要求7所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述智能控制器还包括用于将电压、电流信息转换成所述主功能回路需要的格式的数据并输入所述主功能回路的模拟量输入回路和可根据所述主功能回路的操作指令输出相应开关信号的开出回路。
9.如权利要求8所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述智能控制器还包括将输入电压变换为直流操作电压，同时可对包括所述主功能回路在内的其他各回路供电的电源电压变换电路。
10.如权利要求9所述的交流高压双稳态永磁接触器，其特征在于所述接触器电路设有用于实现与熔断器组合联动控制的熔断器电路接口，所述熔断器电路接口中设有熔断器脱扣和闭锁电路，所述熔断器脱扣和闭锁电路的工作方式为当熔断器熔断时，接触器能可靠分闸；当一相或多相熔断器未装入时，接触器能禁止合闸。
专利摘要本实用新型涉及一种交流高压双稳态永磁接触器，包括接触器本体和接触器电路两个部分，所述接触器本体包括用于驱动合、分闸的双稳态永磁驱动机构，所述接触器电路包括用于控制所述永磁驱动机构动作的智能控制器，所述智能控制器包括用于传递手动或遥控分合闸控制信号的控制开入回路、用于接收来自所述控制开入回路的控制信号并进行逻辑判断后输出分合闸操作指令的主功能回路、可根据所述主功能回路输出的分合闸操作指令进行相应的输出以控制所述接触器本体的输出回路。本实用新型能够实现频繁分、合操作，而且能耗低，可靠性高，机械寿命长，并具有自保持功能，广泛应用在需要频繁启动和控制交流电动机、变压器及电容器组的场合。
文档编号H01H51/27GK202363371SQ20112050754
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者孔启翔, 常卫行, 张田海, 穆海波, 袁增贵 申请人:北京四方华能电气设备有限公司