一种T型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的制作方法

本发明涉及一种三相交流接触器，特别涉及一种t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统。

背景技术：

三相交流接触器在航天、国防及民用领域中有着广泛的应用，起到控制、保护和调节的作用，是电气装置中最基本的器件之一。电磁式的三相交流接触器结构简单，容易装配，应用范围广泛，但传统的电磁式三相交流接触器，吸合电压高，吸合过程中存在触点回跳现象，不仅影响了接触器长期工作的动作可靠性，而且会加重触点电弧烧蚀，不利于接触器寿命的提高。

技术实现要素：

【1】要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种吸合安匝数低、触点回跳少、接触器动作可靠性与电寿命高的t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统。

【2】解决问题的技术方案

本发明提供一种t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统，包括：

铁芯3，所述铁芯3上对称设置有两凸台301并形成u型结构；

线圈2，所述线圈为两个且分别套设在两所述凸台301上；

衔铁1，所述衔铁位于所述铁芯的正上方、且能实现与所述凸台端面的靠近或远离，所述衔铁的下底面设有凸块101，所述凸块位于两所述凸台之间；所述衔铁上设有弹性部件，所述弹性部件使所述衔铁有朝所述铁芯方向运动的趋势。

进一步的，所述衔铁转动地位于所述铁芯的正上方，且所述衔铁的转动轴线平行于两所述凸台的连线。

进一步的，所述衔铁滑配在所述铁芯的正上方，且所述铁芯的移动方向垂直于所述凸台的上端面。

进一步的，所述铁芯包括长方体的铁芯本体，所述铁芯本体的上表面对称设置有两所述凸台，所述凸台包括由上而下依次连接的第一凸台体302、第二凸台体303和第三凸台体304，所述第一凸台体与所述第三凸台体的截面为矩形，所述第二凸台体的截面为等腰梯形，且所述凸台的端面与所述铁芯本体的端面位于同一平面。

进一步的，所述线圈的上端与所述凸块的最小距离大于0mm。

进一步的，所述线圈包括线圈骨架及缠绕在所述线圈骨架上的线圈本体。

进一步的，所述凸块通过硅钢片冲压而成。

【3】有益效果

本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统，结构简单，加工方便，降低了三相交流接触器的吸合安匝数，减少了触点回跳。通过t型衔铁结构与其对应的工作气隙相互配合，一方面使释放状态下的工作气隙磁阻减小，从而降低了吸合安匝数；一方面增大了吸合状态下的极面面积，减小靠近吸合位置的吸力，从而减轻衔铁与铁芯的撞击，减少由于衔铁回跳造成的触点回跳，提高了接触器的电寿命。

附图说明

图1为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的结构示意图；

图2为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的另一角度结构示意图；

图3为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的主视图；

图4为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的线圈安装示意图；

图5为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的铁芯的结构示意图；

图6为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的铁芯的主视图；

图7为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的磁通回路的结构示意图；

图8为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的吸力曲线图；

图9-1为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的衔铁动作过程仿真曲线图；

图9-2为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的衔铁动作过程仿真曲线图的数据采集表；

图10-1为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的线圈电流动态过程仿真曲线图；

图10-2为本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的线圈电流动态过程仿真曲线图的数据采集表。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明实施例。

参阅图1至图10，本发明提供一种t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统，包括铁芯3、线圈2和衔铁1，

铁芯3，参阅图5和图6，用于安装线圈，在该铁芯3上对称设置有两个凸台301，该铁芯上的两凸台形成一个u型结构；

具体的，本实施例中的铁芯包括长方体的铁芯本体，在铁芯本体的上表面对称设置有两个凸台，两个凸台与铁芯本体形成一个u型结构，凸台包括由上而下依次连接的第一凸台体302、第二凸台体303和第三凸台体304，第一凸台体与第三凸台体的截面为矩形，而第二凸台体的截面为倒置的等腰梯形，凸台整体上端大下端小，且凸台的端面与铁芯本体的端面位于同一平面，即第一凸台体、第二凸台体、第三凸台体与铁芯本体的端面均位于同一平面内，本实施例中的铁芯由硅钢制成。

线圈2，参阅图1至图4，用于通电并产生磁场，从而使衔铁吸合，该线圈为两个且分别套设在两个凸台301上，即每个凸台上均套设有一个线圈，本实施例中，线圈套设在第二凸台体与第三凸台体外，套设在两凸台上的两线圈的电流方向相反，线圈通电，磁化铁芯，产生磁力；该线圈包括线圈骨架及缠绕在该线圈骨架上的线圈本体。

衔铁1，参阅图2和图3，衔铁位于铁芯的正上方、且能实现与凸台端面的靠近(吸合时)或远离(释放时)，在衔铁的下底面设有凸块101，形成一个t型结构，本实施例中，该凸块为长方体，且该凸块位于两凸台之间，该凸块通过硅钢片冲压而成；同时在衔铁上设有弹簧等弹性部件，该弹性部件使衔铁具有朝铁芯方向运动的趋势，即该弹性部件使衔铁具有靠近铁芯的趋势；当该弹性力大于磁场力时，衔铁释放；当弹性力小于磁场力时，衔铁吸合。

通过t型衔铁结构与其对应的工作气隙相互配合，一方面使释放状态下的工作气隙磁阻减小，从而降低了吸合安匝数；一方面增大了吸合状态下的极面面积，减小靠近吸合位置的吸力，从而减轻衔铁与铁芯的撞击，减少由于衔铁回跳造成的触点回跳，提高接触器的电寿命。

该衔铁的运动方式包括以下两种：

实施例一，衔铁转动地位于铁芯的正上方，且衔铁的转动轴线平行于两凸台的连线，当衔铁与凸台靠近至最小距离(吸合)时，衔铁的下底面平行于凸台的上端面，且两者之间存在有间隙，该间隙小于0.5mm；释放时，随着两者的距离变大，衔铁下底面与凸台上端面之间的夹角也逐渐增大；本实施例中，衔铁释放时的转动角度为6.9度。

实施例二，衔铁滑配在铁芯的正上方，即直线移动安装，铁芯的移动方向垂直于凸台的上端面；且当衔铁与凸台吸合时，即两者距离最小时，衔铁的下底面与凸台的上端面之间存在有间隙，该间隙小于等于0.5mm；释放时，随着两者的距离变大，衔铁下底面与凸台上端面始终平行。

为了避免线圈与衔铁下端相撞，线圈的上端与凸块的最小距离大于0mm，一般有1mm-5mm的间隙，当衔铁吸合时，两者距离最小，该最小距离大于0，即吸合时两者之间存在有空隙，本实施例中，该间隙大于等于2mm且小于等于5mm；为了达到更好的吸合和释放效果，吸合时凸块侧壁与凸台侧壁之间的间隙为0.5mm，且凸块的厚度(垂直方向)为6mm。

以下对本发明的工作原理和过程做简要阐述，以衔铁转动安装为例；

本发明t型衔铁结构三相交流接触器的电磁系统含有衔铁1，其是电磁系统的关键部分。电磁系统磁通由线圈2产生，当线圈2通电时，接触器内部磁场方向如图7所示，整体形成一个回路，此时电磁吸力开始增大，当电磁吸力大于弹簧或其他特性部件的反力(弹性力)时，衔铁开始转动，直至衔铁与铁芯相接触到达吸合位置，完成吸合过程；

当线圈2断电时，电磁吸力下降，当吸力值小于反力值时，衔铁在反力与吸力共同作用下返回至释放位置，完成释放过程。

衔铁1和铁芯3的运动关系为：

释放位置：衔铁1绕着转轴与铁芯相背离方向旋转，衔铁上下端面与铁芯上表面呈一定角度且该角度逐渐增大至极限位；最终衔铁底面或顶面与铁芯上表面呈一定角度，本实施例中，该角度为6.9度。

吸合位置：衔铁1绕着转轴与铁芯相接近方向旋转，衔铁与铁芯之间距离减小；最终，衔铁的下底面与铁芯上表面(具体为凸台上表面)接触。

电磁系统的磁通路径如下：

铁芯3→气隙(第一个凸台与衔铁之间)→衔铁1→气隙气隙(第二个凸台与衔铁之间)→铁芯3。

本发明中对不同的安匝数的吸力绘制曲线，参阅图8，其中，a为吸合安匝数为12000时的吸力曲线，b为反力曲线，即弹簧等弹性部件的弹性力，c为释放安匝数为3000时的吸力曲线；

安匝是磁动势的单位，等于线圈匝数与线圈通过的电流的乘积，安匝数越大，产生的磁场越强；

例如：如果1圈绕组通过10安的电流，那么绕10圈绕组只要通过1a的电流，其场强就是相等的。

从图8中也可明显看出，吸合时，随着衔铁位移的增大，吸力呈线性稳步增大，因此可看出该发明运行稳定。

同时对采用本发明的接触器衔铁动作过程进行模拟仿真，并生成曲线，参阅图9-1和图9-2，从图中可以看出，水平线为线圈未通电时的衔铁的角度，通电时，在0.03-0.04秒内，衔铁完成吸合动作，以线性的方式从-3.1度转致3.8度，即转过6.9度。吸合时间短，衔铁动作过程中无弹跳，延长了接触器电寿命；

图9-2是对上述曲线的数据采集表，从表中可以看出，在0.2秒时，通电，衔铁开始吸合动作，且衔铁的最初角为-3.1度，在0.22秒(即通过0.02秒)时，衔铁转动至-2.32度，在0.23秒(即再通过0.01秒)时，衔铁转动至3.8度，与铁芯接触，从而完成吸合动作，从表中可以看出，在短短0.04秒内，衔铁从最初的-3.1度转动至3.8度的最终吸合角度，吸合时间短。

同时对本发明t型衔铁结构三相交流接触器电磁系统的线圈电流动态过程进行仿真并生成曲线，参阅图10-1和图10-2，在0.05s内，电流从0以线性升至31.42a，而后线圈内电流保持为31.42a，从图中可以看出电流稳定上升，可靠性高，电流无明显波动，稳定性能好。

图10-2是对上述曲线的数据采集表，从表中可以看出，在0.2秒时，开始通电，此时线圈内瞬时电流为0.01a，在0.21秒(即通过0.01秒)时，线圈内电流为7.97a，在0.22秒(即再通过0.01秒)时，线圈内电流为18.71a，在0.23秒(即又通过0.01秒)时，线圈内电流为26.69a，在0.24秒(即再通过0.01秒)时，线圈内电流为31.11a，在0.3秒(即再通过0.06秒)时，线圈内电流达到最大值，即为31.42a，并在通电状态下保持上述电流，从上述数据中可以明显看出电流稳定上升，可靠性高，电流无明显波动，稳定性能好。

磁场强度计算公式：h＝n×i/le

式中：h为磁场强度，单位为a/m；n为励磁线圈的匝数；i为励磁电流(测量值)，单位为a；le为有效磁路长度，单位为m，磁场强度与匝数及励磁电流成正比，与有效磁路长度成反比。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。