专利名称：永磁操动式电磁组合接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力拖动自动控制领域的常用低压电器，具体是一种永磁操动式电磁组合接触器。
背景技术：
接触器是一种用于电力拖动自动控制领域的常用低压电器，是用于频繁地、远距离地、接通和分断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明灯、电焊机、电容器组等。接触器由触头装置、传动装置、安装固定装置及灭弧装置构成，按其传动方式分类，接触器分为电磁接触器和电空接触器。其中，电磁接触器的传动装置采用电磁驱动器，包括线圈、动铁芯、静铁芯及与动铁芯固定的推杆，由于电磁接触器体积较大，适用于一些空间不受限制的工厂，但是对于一些使用空间有限的地方，例如用于电传动内燃机车控制牵引电动机磁场削弱时，由于电传动内燃机车的使用空间有限，限制了对电磁接触器的使用范围；因此，我国目前用于电传动内燃机车控制牵引电动机磁场削弱用的接触器，均是采用电空驱动系统的组合接触器，其驱动机构主要由普通电空阀和气缸组成，即通过控制电空阀的线圈，利用电空阀阀门的开和闭，控制传动气缸的风道，用空气压力驱动气缸活塞的运动，进而控制接触器触头闭合与分断。但是通过多年的运用实践，这种采用电空驱动的组合接触器的缺点越来越明显，主要表现在以下几个方面
1、电器动作速度缓慢，灭弧速度慢，电弧分断能力差，电器寿命短。
2、电空阀泄露、卡滞、皮碗老化、气缸漏风等故障发生率高。
3、环境适应性差，在高原、高寒地区易发生气缸结冰，皮碗老化、漏风现象更加突出；结构复杂，故障点多，维修工作和维修成本大。
4、控制复杂，需要提供压缩空气管路和电路双重控制。
因此，对于像电传动内燃机车这类使用空间有限的地方，现有电磁接触器体积过大，而电空接触器也存在多方面的缺点；另外，现有电磁接触器采用大电流启动和保持。因此，为了充分实现电磁化，简化电器控制，节能运行(大电流启动，小电流保持)，现有电磁接触器的结构急需改进。
发明内容
本实用新型为了解决现有电磁接触器体积过大不适合使用空间有限的场所使用的问题，提供了一种永磁操动式电磁组合接触器。
本实用新型是采用如下技术方案实现的一种永磁操动式电磁组合接触器，包括固定于支座上的包含线圈、动铁芯、与动铁芯固定的推杆、静铁芯的电磁驱动器，固定于支座上的静触头，设置于支座上的动触头组件，动触头组件包括通过轴承座固定于支座上的转轴、至少一个固定于转轴上的动触头臂、及固定于动触头臂上的动触头，动触头组件的转轴一端设置有与电磁驱动器的推杆连接固定的推动推杆，动触头组件的动触头臂与支座之间设置有返回弹簧。对电磁驱动器的线圈外加电压，线圈中产生电流，在动铁芯与静铁芯组成的磁路中产生磁通，从而产生电磁吸力，当电磁吸力大于返回弹簧的反作用力时，动铁芯带动推杆向外移动，通过推杆推动设置于动触头组件转轴一端的推动推杆，使转轴克服动触头臂与支座之间设置的返回弹簧的弹力发生转动，最终使固定于动触头臂上的动触头与固定在支座的静触头闭合；当外加电压消失时，电磁力消失，在返回弹簧的作用下，使动触头臂带动动触头与静触头打开(即恢复原状)，动铁芯亦得到释放、恢复原状，实现接通/分断电路的目的。
所述的电磁驱动器采用壳式螺管式电磁机构，电磁驱动器内的线圈由绕于同一骨架上的两个绕向相反的线圈(即吸合线圈XH和释放线圈SF)组成，且静铁芯上线圈一方设置有环状永久性磁铁，其环内外分别为S极、N极。所述的环状永久性磁铁需要专门定做。当接到闭合信号时，对电磁驱动器的吸合线圈XH外加电压，吸合线圈XH产生的磁场对动铁芯的一端面产生吸引力，当吸合线圈XH产生的磁场吸引力与环状永久性磁铁产生吸引力的合力大于返回弹簧的反力时，动铁芯开始移动，通过推杆推动设置于动触头组件转轴一端的推动推杆，使转轴克服动触头臂与支座之间设置的返回弹簧的弹力发生转动，使动静触头闭合(即接触器闭合)，并依靠环状永久性磁铁的吸引力保持闭合位置，同时对吸合线圈XH取消外加电压，使吸合线圈XH内无电流流过；当接到分断命令时，对电磁驱动器的释放线圈SF外加电压，释放线圈SF产生的磁场削弱环状永久性磁铁在动铁芯上端面的磁场(即释放线圈SF产生的磁场力与环状永久性磁铁产生吸引力的合力小于返回弹簧的反力)，因此，在返回弹簧的作用下，动铁芯得到释放、恢复原状，使动触头与静触头恢复原状。由于在电磁驱动器内设置有环状永久性磁铁，使整个接触器实现节能的目的，启动时，通电，功率大，而保持时，不通电，功率小。
与现有技术相比，本实用新型采用将动触头通过动触头臂固定在转轴上的动触头组件结构，通过电磁驱动器驱动动触头组件的转轴转动，实现动静触头的闭合、打开；另外，本实用新型的电磁驱动器内设置永久性磁铁，使动静触头在保持闭合/打开状态时不再耗费电能，达到节能的目的。
本实用新型采用内置永久性磁铁的电磁驱动器，及将动触头通过动触头臂固定在转轴上的动触头组件结构，通过电磁驱动器驱动动触头组件的转轴转动，实现接触器的工作目的，其结构简单，使用方便，节能效果好，体积小，适合使用空间有限的场所实现电磁化，尤其适合铁路电传动内燃机车控制牵引电动机磁场削弱回路使用。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的主视图；图3为图2的俯视图；图4为图3的左视图；图5为图2的后视图；图6为本实用新型电磁驱动器的结构示意图；图7为图6的俯视图；图8为图7的A-A剖视图(去掉了控制盒)；图9为本实用新型止位装置的结构示意图；图10为智能控制模块的控制原理方框图；图中1-支座；2-电磁驱动器；3-动触头臂；4-静触头；5-转轴；6-轴承座；7-返回弹簧；8-推动推杆；9-推杆；10-静铁芯；11-动铁芯；12-线圈；13-环形永久性磁铁；14-连接头；15-圆柱销；16-止位装置；17-止位块；18-止位座；19-调节片；20-调节头；21-微动开关；22-凸块；23-控制盒；24-动触头；25-弹簧；26-固定销。
具体实施方式
一种永磁操动式电磁组合接触器，包括固定于支座1上的包含线圈12、动铁芯11、与动铁芯11固定的推杆9、静铁芯10的电磁驱动器2，固定于支座1上的静触头4，设置于支座1上的动触头组件，动触头组件包括通过轴承座6固定于支座1上的转轴5、至少一个固定于转轴5上的动触头臂3、及固定于动触头臂3上的动触头24，动触头组件的转轴5一端设置有与电磁驱动器2的推杆9连接固定的推动推杆8，动触头组件的动触头臂3与支座1之间设置有返回弹簧7。
所述的电磁驱动器2采用壳式螺管式电磁机构，电磁驱动器2内的线圈12由绕于同一骨架上的两个绕向相反的线圈(即吸合线圈XH和释放线圈SF)组成，且静铁芯10上线圈12一方设置有环状永久性磁铁13，其环内外分别为S极、N极。所述的环状永久性磁铁需要专门定做。
电磁驱动器2内与动铁芯11固定的推杆9端部设置有连接头14，连接头14通过圆柱销15与固定于转轴5一端的推动推杆8固定连接；转轴5另一端固定有凸块22，支座1上固定有由凸块22转动控制的作为辅助触头的微动开关21(如图5所示)。
所述动触头臂3与动触头24通过固定销26连接，且动触头24与动触头臂3之间设置有弹簧25。这样，在动静触头闭合、打开时，弹簧25能起到一定的缓冲作用。
具体实施时，动触头组件的转轴5上可平行固定多个动触头臂3，支座1上相应地固定同样数量的静触头4，实现以一个电磁驱动器控制多对动静触头的目的，甚至可以采用对称式结构(即静触头固定于支座中间，而动触头组件固定于支座上静触头两侧)，如图1所示。另外，为了减小接触器动触头组件的动触头与静触头分断时动铁芯对电磁驱动器端盖的冲击，转轴5上固定有可随转轴5一起转动的止位块17，支座1上相应地设置有由止位座18、通过螺栓固定于止位座18的调节头20、以及可夹于止位座18与调节头20之间的调节片19组成的止位装置16。调节片19采用0.5mm钢板制成，可以通过增减调节片19的多少，来方便调节动静触头开距的大小，其结构如图9所示。
为了实现整个系统的智能化，所述的电磁驱动器设置有以PIC单片机为核心的智能控制电子电路，并安装于控制盒23内，其控制原理框图如图10所示，智能控制电子电路包括PIC单片机、为PIC单片机供电的经二极管D1与控制电压输入线端A1、A2串接的DC/DC电路、以及同样经二极管D1与控制电压输入线端A1、A2串接的与PIC单片机信号输入端相连的电压采样电路，与PIC单片机信号输出端相连的光电隔离电路，控制电压输入线端A1、A2经二极管D1串接有吸合线圈XH与场效应管M1的串联支路，吸合线圈XH与场效应管M1的连接节点(即场效应管M1的漏极)经二极管D2、储能电容C与控制电压输入线端A2相连，储能电容C两端并联有释放线圈SF与场效应管M2的串联支路，场效应管M1和M2的栅极与M1管和M2管驱动电路相连，M1管和M2管驱动电路经光电隔离电路与PIC单片机的信号输出端相连，M1管和M2管驱动电路的供电输入端与DC/DC电路的输出端相连。当外部电压U加于控制电压输入线端A1、A2后，根据电压采样电路的输出信号，PIC单片机输出控制信号触发M1管和M2管驱动电路控制M1管导通一段时间(即对吸合线圈XH外加一段时间的电压)后截止，此时接触器靠环状永久性磁铁产生的吸力保持，同时外部电源经过二极管D2为储能电容C充电；当外加电压U断开或电压低于30V后，PIC单片机通过M1管和M2管驱动电路控制M2管导通，储能电容C通过释放线圈SF放电，释放线圈SF产生的磁通与环状永久性磁铁产生的磁通方向相反，以削弱环状永久性磁铁的磁通，最终实现接触器的释放，在相关软件的支持下，通过PIC单片机控制电磁驱动器的线圈(吸合线圈XH和释放线圈SF)来实现接触器的各种功能。该智能电子控制模块可以具有以下功能特点(1)限压功能。接触器的控制工作电压的范围是77V～137.5V，电磁驱动器在低压启动和高压启动时所需功率差别很大，会造成触头很大的撞击，为限制电磁驱动器的启动功率，在保证电磁驱动器可靠启动的前提下，控制模块在外部控制电压高的时候，通过斩波调压进行限制电压。同时还可通过软件方便实现接触器吸力特性与反力特性的最佳配合。(2)储能电容C释放足够的脉冲能量是电磁驱动器可靠释放的保证，由于电容自身放电等原因，储能电容C所储存的能量随着时间延长而减少，该智能控制装置可通过随时检测储能电容C的能量，不时地给储能电容C进行充电，保证储能电容C能释放足够的脉冲能量，提高了接触器的分断可靠性。由于其实现上述功能的具体内部电路结构对电学或电控领域的普通技术人员来讲，都是公知且非常容易实现的，并且可容易地有多种不同结构的变型。因此，本实用新型对它们的内部电路结构未作具体描述。
权利要求1.一种永磁操动式电磁组合接触器，包括固定于支座(1)上的包含线圈(12)、动铁芯(11)、与动铁芯(11)固定的推杆(9)、静铁芯(10)的电磁驱动器(2)，固定于支座(1)的静触头(4)，设置于支座(1)上的动触头组件，其特征在于动触头组件包括通过轴承座(6)固定于支座(1)上的转轴(5)、至少一个固定于转轴(5)上的动触头臂(3)、及固定于动触头臂(3)上的动触头(24)，动触头组件的转轴(5)一端设置有与电磁驱动器(2)的推杆(9)连接固定的推动推杆(8)，动触头组件的动触头臂(3)与支座(1)之间设置有返回弹簧(7)。
2.根据权利要求1所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于所述的电磁驱动器(2)采用壳式螺管式电磁机构，电磁驱动器(2)内的线圈(12)由绕于同一骨架上的两个绕向相反的线圈组成，且静铁芯(10)上线圈(12)一方设置有环状永久性磁铁(13)，其环内外分别为S极、N极。
3.根据权利要求1或2所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于电磁驱动器(2)内与动铁芯(11)固定的推杆(9)端部设置有连接头(14)，连接头(14)通过圆柱销(15)与固定于转轴(5)一端的推动推杆(8)固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于转轴(5)另一端固定有凸块(22)，支座(1)上固定有由凸块(22)转动控制的作为辅助触头的微动开关(21)。
5.根据权利要求3所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于转轴(5)另一端固定有凸块(22)，支座(1)上固定有由凸块(22)转动控制的作为辅助触头的微动开关(21)。
6.根据权利要求1或2或5所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于所述动触头臂(3)与动触头(24)通过固定销(26)连接，且动触头(24)与动触头臂(3)之间设置有弹簧(25)。
7.根据权利要求3所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于所述动触头臂(3)与动触头(24)通过固定销(26)连接，且动触头(24)与动触头臂(3)之间设置有弹簧(25)。
8.根据权利要求4所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于所述动触头臂(3)与动触头(24)通过固定销(26)连接，且动触头(24)与动触头臂(3)之间设置有弹簧(25)。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于转轴(5)上固定有可随转轴(5)一起转动的止位块(17)，支座(1)上相应地设置有由止位座(18)、通过螺栓固定于止位座(18)的调节头(20)、以及可夹于止位座(18)与调节头(20)之间的调节片(19)组成的止位装置(16)。
10.根据权利要求6所述的永磁操动式电磁组合接触器，其特征在于转轴(5)上固定有可随转轴(5)一起转动的止位块(17)，支座(1)上相应地设置有由止位座(18)、通过螺栓固定于止位座(18)的调节头(20)、以及可夹于止位座(18)与调节头(20)之间的调节片(19)组成的止位装置(16)。
专利摘要本实用新型涉及一种常用低压电器，具体是永磁操动式电磁组合接触器。解决了现有电磁接触器体积过大的问题，包括固定于支座上的包含线圈、动铁芯、与动铁芯固定的推杆、静铁芯的电磁驱动器，固定于支座上的静触头，设置于支座上的动触头组件，动触头组件包括通过轴承座固定于支座上的转轴、至少一个固定于转轴上的动触头臂、及固定于动触头臂上的动触头，动触头组件的转轴一端设置有与电磁驱动器的推杆连接固定的推动推杆，动触头组件的动触头臂与支座之间设置有返回弹簧。采用将动触头通过动触头臂固定在转轴上的动触头组件结构，其节能效果好，体积小，适合铁路电传动内燃机车控制牵引电动机磁场削弱回路使用。
文档编号H01H51/01GK2935457SQ200620127410
公开日2007年8月15日 申请日期2006年8月17日 优先权日2006年8月17日
发明者裴建红 申请人:中国北车集团永济电机厂