一种通用电力接触器的制作方法

1.本实用新型属于接触器技术领域，具体涉及一种通用电力接触器。


背景技术：

2.目前，现有的电力接触器功能单一，具体表现如下：
3.一是类型单一，或为直流型接触器，或为交流型接触器，只能分别单独用于交流或直流电气控制；且各类型的接触器结构复杂，例如需要设置灭弧室等，需要合理安排结构中各部件之间的空间位置，导致接触器的成本较高，整体结构的体积较大。
4.二是现有接触器在工作时，接触器的线圈需一直供电，能耗较高，浪费电力能源。
5.三是没有电流检测与过流保护功能，当接触器串设在线路中，还需在线路上额外增加保护继电器，提供产品成本。
6.四是没有漏电保护功能，当接触器串设在线路中，还需在增加额外的漏电保护器。因此，提高了接触器所在线路的整体架设成本。
7.综上所述，现有电力接触器的缺点是交直流不通用，且结构复杂，体积大、集成化较低，接触器不具备各种保护功能导致的安全用电存在隐患的问题，以及由于功能单一导致接触器所在的电器系统整体成本高的问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种通用电力接触器，用于解决现有接触器无法通用交直流线路且结构复杂、体积大、能耗高的问题。
9.基于上述目的，一种通用电力接触器的技术方案如下：
10.包括壳体(10)，壳体(10)内设置有静触头(5)、动触头(2)的运动机构和驱动机构，其中，静触头(5)在壳体(10)中固定设置；动触头(2)的运动机构包括动触头(2)、绝缘杆(12)和永磁体(6)，绝缘杆(12)的一端与动触头(2)固定连接，绝缘杆(12)的另一端与永磁体(6)固定连接；壳体(10)中固定有导向机构(13)，使所述的绝缘杆(12)能够根据导向机构(13)在壳体(10)中进行竖直的导向移动；
11.所述动触头(2)的驱动机构包括永磁偶件(7)、运动座(9)和执行机构(8)，其中，永磁偶件(7)固定在运动座(9)上；所述执行机构(8)包括铁芯(801)、导电线圈(802)、环形磁铁(803)、右限位件(804)、左限位件(805)，其中，铁芯(801)上设置有能够沿铁芯(801)移动的所述运动座(9)，且铁芯(801)上设置所述的右限位件(804)、左限位件(805)，用于限制所述运动座(9)在铁芯(801)上的位移；
12.铁芯(801)上缠绕所述的导电线圈(802)，且该铁芯(801)上固定有所述的环形磁铁(803)，用于在给导电线圈(802)通电时，使环形磁铁(803)产生吸力或斥力，控制运动座(9)沿着铁芯(801)进行轴向移动；
13.所述的永磁偶件(7)由两个极性方向相反的磁铁件构成，用于利用同性相斥、异性相吸的磁特性，与永磁体(6)构成同性或异性磁回路，组成分合运动体，使永磁体(6)和永磁
偶件(7)处于分或合状态，从而控制所述动触头(2)和静触头(5)之间的分或合状态。
14.上述技术方案的有益效果是：
15.本实用新型的电力接触器的结构简单，体积较小，既可以用在直流线路上，也可以用在交流线路上，通用型强；并且，接触器只在通断电控制瞬间，由控制器向执行机构提供低电压小电流的断电、通电控制指令，仅在永磁偶件运动到左限位件或右限位件处的很短时间内通电，其它时间执行机构无需用电，就能靠永磁体与永磁偶件的吸力或斥力维持永磁体上下移动，因此能起到节约能源，耗能低的作用。
16.进一步的，为了使环形磁铁产生吸力或斥力，所述的导电线圈(802)串设在两个供电回路中，分别为正向电流供电回路和反向电流供电回路，其中，正向电流供电回路中串设有一个开关管，反向电流供电回路中串设有一个开关管；
17.所述通用电力接触器还包括控制器(1)，控制器(1)中设置有微处理器，所述微处理器连接各开关管的控制端，用于控制所述两个供电回路的通断，实现导电线圈中流过正向电流或反向电流，产生的磁场与环形磁铁作用，进而产生吸力或斥力。
18.进一步的所述的两个供电回路为h桥型电路，该h桥型电路中，电源正极vcc、三极管t1、导电线圈(802)、三极管t2、电源负极gnd依次串联，构成正向电流供电回路，电源正极vcc、三极管t3、导电线圈(802)、三极管t4、电源负极gnd依次串联，构成反向电流供电回路。在每个回路中设置两个三极管，确保回路中的流向通断控制。
19.进一步的，该电力接触器还包括电压采集器，该电压采集器的两个采集端口分别连接壳体(10)中两个动触头(2)的两端，用于采集两个动触头(2)之间的电压；所述的微处理器连接电压采集器的输出端，用于获取两个动触头(2)之间的电压，进行过流检测。
20.具体的，为了实现动触头两端电信号的采集，所述的电压采集器包括：模数转换模块adc、光耦模块oc1，其中，模数转换模块adc的输入端为电压采集器的采集端口，模数转换模块adc的输出端连接光耦模块oc1的输入端，光耦模块oc1的输出端连接所述的微处理器。
21.进一步的，还包括漏电采集器(4)，漏电采集器(4)与静触头(5)隔离连接，用于采集流过静触头(5)的电流；所述的微处理器连接漏电采集器(4)的输出端，用于获取流过静触头(5)的电流，进行漏电检测。
22.具体的，为了实现漏电信号采集，所述的漏电采集器(4)包括：电流互感器ta、单向可控硅tb、光耦模块oc2，其中，电流互感器ta的输入端用于隔离连接静触头(5)，电流互感器ta的输出端正极通过电阻ra连接单向可控硅tb的控制端，电流互感器ta的输出端负极通过电阻rb连接单向可控硅tb的阴极，该阴极接地，所述单向可控硅tb的阳极连接所述光耦模块oc2的输入端，且光耦模块oc2的输入端并联有电阻rc，光耦模块oc2的输出端连接所述的微处理器。
23.进一步的，为了实现接触器的远程控制，所述控制器(1)通过外接端口(11)用于与远程控制平台通信连接，实现远程自动化控制。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例1中的电力接触器的示意图；
25.图中，1、控制器；2、动触头；3、信号线；5、静触头；6、永磁体；7、永磁偶件；8、执行机构；9、运动座；10、壳体；11、外接端口；12、绝缘杆；13、导向机构；
26.图2是本实用新型实施例1中的接触器中执行机构的局部放大图；
27.图中，6、永磁体；701、第一磁铁件；702、第二磁铁件；801、铁芯；802、导电线圈；803、环形磁铁；804、右限位件；805、左限位件；9、运动座；12、绝缘杆；
28.图3是本实用新型实施例2中的电力接触器的示意图；
29.图3中，1、控制器；2、动触头；3、信号线；4、漏电采集器；5、静触头；6、永磁体；7、永磁偶件；8、执行机构；9、运动座；10、壳体；11、外接端口；12、绝缘杆；13、导向机构；
30.图4是本实用新型的漏电采集器示意图；
31.图中，ta、电压互感器；ra、rb、rc、rd、均为电阻；c、电容；tb、单向可控硅；oc2、光耦模块；mcu、微处理器；
32.图5是本实用新型的电压采集器示意图；
33.图中，r、动触头；adc、模数转换模块；oc1、光耦模块；vip、vin、cf1分别为模数转换模块的正相输入端、反相输入端、输出端；
34.图6是本实用新型实施例3中的h桥型电路图；
35.图中，vcc、电源正极；gnd、电源负极；t1、t2、t3、t4，开关管；l、导电线圈。
具体实施方式
36.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
37.实施例1：
38.本实施例提出一种通用电力接触器，如图1所示，包括壳体10，壳体10内设置有静触头5、动触头的运动机构和驱动机构，其中，静触头5在壳体10中固定设置，静触头5的作用是联接接触器供电的输入端及输出端，实现接触器与外部线路的连接。
39.动触头的运动机构包括动触头2、绝缘杆12和永磁体6，绝缘杆12的一端与动触头2固定连接，绝缘杆12的另一端与永磁体6固定连接，该绝缘杆用于根据在壳体10中固定的导向机构13，能够在壳体10中进行竖直的导向移动。
40.该运动机构中，永磁体6是一个单件磁铁，其作用是与永磁偶件7构成磁回路，运用同性相斥，异性相吸的磁特性，组成分合运动体，永磁体6的运动决定金属片动触头2与静触头5的分合。
41.动触头的驱动机构包括永磁偶件7、运动座9和执行机构8，其中，永磁偶件7固定在运动座9上，运动座9的作用是带动永磁偶件7进行平移，运动座9的平移靠执行机构8来实现。
42.该驱动机构中，永磁偶件7是由两个极性方向相反的磁铁件构成，其作用是运用同性相斥，异性相吸的磁特性，通过改变永磁偶件7的位移，与永磁体6构成同性或异性磁回路，组成分合运动体，使两者可分别处于分或合状态。
43.执行机构8的作用是根据控制器1发送的通断电指令实现对永磁偶件7的位移控制；永磁偶件运动座9的作用是支撑永磁偶件7，并由执行机构8控制永磁偶件7移动。
44.本实施例中，执行机构8的具体构成如图2所示，主要包括铁芯801、导电线圈802、环形磁铁803、右限位件804、左限位件805。其中，铁芯801上滑动连接运动座9，运动座9上固定连接有图1中的永磁偶件7，该永磁偶件7包括第一磁铁件701和第二磁铁件702，如图2所示，两个永磁偶件的极性方向相反。
45.图2中，铁芯801上缠绕有导电线圈802，且该铁芯上固定有环形磁铁803，作用是：当导电线圈802通过正向或反向电流，可产生不同极性的磁场，与环形磁铁803相作用，产生吸力或推力，从而控制永磁偶件7的运动座9沿着铁芯801左右移动。
46.图2中的铁芯801上设置有两个限位件，分别为右限位件804、左限位件805，作用是限制永磁偶件7和运动座9的位移，当产生推力时，若运动座9和永磁偶件7一起向左移动到左限位件805处，第二磁铁件702与永磁体6的位置能够上下对应；而当产生吸力时，若运动座9和永磁偶件7一起向右移动到右限位件804处，第一磁铁件701与永磁体6的位置能够上下对应。
47.本实施例中，为了实现导电线圈802的作用，导电线圈802串设在两个供电回路中，分别为正向电流供电回路和反向电流供电回路，其中，正向电流供电回路中串设有一个开关管q1，反向电流供电回路中串设有一个开关管q2，图1中的控制器通过信号线3分别连接开关管q1、q2的控制端，由控制器1控制开关管q1、q2(可为三极管、晶闸管、igbt等)的通断，进而控制这两个供电回路的通断。当控制器1控制正向电流供电回路导通时，导电线圈802中流过正向电流；当控制器1控制反向电流供电回路导通时，导电线圈802中流过反向电流。
48.该交直流通用电力接触器安装在电力线路上，当接通电源之后，接触器处于待机关闭状态，电力交直流接触器装有控制开关，可本地控制其启动和关闭；并且，控制器1通过外接端口11与外部控制系统(远程控制平台)通信连接，可实现远程自动化控制。
49.上述电力接触器通断的工作原理如下：
50.当控制器1接到启动信号时，经控制器1上的数据处理单元处理后，发出启动指令给执行机构8，执行机构8控制永磁偶件7运动到与永磁体6的对应位置处，此时永磁偶件7与永磁体6处于异性磁极状态，因磁特性同性相斥异性相吸，永磁体6向下运动，并与永磁偶件7吸合，而永磁体6的运动吸合，使得金属片动触头2与静触头5闭合，此时接触器所在的电路接通。
51.当控制器1接到关闭信号时，经控制器1上的数据处理单元处理后发出断电指令，执行机构8根据控制器1发出的断电指令而动作，控制永磁偶件7运动到与永磁体6的对应位置处，使永磁偶件7与永磁体6处于同性磁极状态，因同性相斥，永磁体6向上运动，使永磁偶件7与永磁体6瞬间运动分离，永磁体6的运动分离，使得金属片动触头2与静触头5断开，此时接触器所在的电路断电。
52.本实施例中，为实现动触头、静触头的接触，永磁偶件7运动与永磁体6间的吸合方式，既可以是二者完全吸合住，即接触式的吸合；也可以非接触式的吸合，只要二者能够有个吸力，使动触头向下运动，实现动静触头接触即可。
53.本实施例中，第一磁铁件701和第二磁铁件702只要极性相反即可，既可以设置第一磁铁件701的极性为与永磁体6同性相斥的极性，第二磁铁件702的极性为与永磁体6异性相吸的极性；也可以设置第一磁铁件701的极性为与永磁体6异性相吸的极性，设置第二磁铁件702的极性为与永磁体6同性相吸的极性。
54.本实用新型的特点是：
55.(1)结构简单，体积较小，既可以用在直流线路上，也可以用在交流线路上，通用型强；
56.(2)接触器只在通断电控制瞬间，由控制器向执行机构提供低电压小电流的断电、
通电控制指令，仅在永磁偶件运动到左限位件或右限位件处的很短时间内通电，其它时间执行机构无需用电，就能靠永磁体与永磁偶件的吸力或斥力维持永磁体上下移动，因此能起到节约能源，耗能低的作用。
57.(3)由于控制器通过外接端口与远程控制平台通信连接，具备远程控制的功能。
58.实施例2：
59.本实施例提出一种通用电力接触器，与实施例1中的接触器的不同之处在于，本实施例的接触器还包括电压采集器、漏电采集器4，如图3所示，控制器1中的微处理器mcu分别与电压采集器的输出端、漏电采集器4的输出端连接，且该电压采集器的两个采集端口分别连接两个动触头2，用于采集两个动触头2之间的电压。漏电采集器4与静触头5隔离连接，用于采集流过静触头5的电流，微处理器mcu用于获取该电流，进行漏电检测。
60.本实施例中，控制器1除了用于控制执行机构8，还有以下两个作用：
61.一、当动触头、静触头接触后，电压采集器采集电流流过金属片动触头2时金属片微电阻r两端产生的电压降u，通过控制器1中的数据采集计量单元计算出实际工作电流i＝u/r，并与控制器1的预置电流io进行比较，当实际工作电流大于预置电流时，判定为过流故障，向执行机构8中两个供电回路的开关管输出断电指令。
62.如果图2中的第一磁铁件701与永磁体6是同性相斥的极性关系，则控制正向电流供电回路中的开关管q1闭合，导电线圈中流过正向电流，环形磁铁产生吸力，达到断电的目的；如果图2中的第二磁铁件702与永磁体6是异性相吸的极性关系，则控制反向电流供电回路中的开关管q2闭合，导电线圈中流过反向电流，环形磁铁产生斥力，达到通电的目的。
63.二、由于漏电采集器4的作用是，采集电路与用电设备是否漏电的信息，当电路与用电设备有漏电时，将漏电信息传输到控制器1。当电路与用电设备出现漏电情况时，控制器1会根据漏电采集器4送来的漏电信息立即发出断电指令。
64.本实施例中，控制器1连接有信号线3，其作用是进行信号的下发和采集，控制器1中的微处理器通过信号线分别与金属片动触头2、漏电采集器4，用于采集信号；且信号线3与执行机构8的导电线圈相连，用于下发电信号，使导电线圈导通。
65.本实施例的电力接触器，其正常通断的原理参考实施例1中的记载，除此之外，该接触器还具有过流保护、漏电保护的功能，具体的工作原理分别如下：
66.一、过流保护的工作过程：
67.当交直流通用电力接触器在正常工作时，流过金属片动触头2的电流会在金属片动触头2上产生电压降，此信号由信号线3依次送至控制器1中的电压采集器、微处理器mcu的数据采集计量单元，计算出实际工作电流后送至控制器1中的数据处理单元处理；当判定为实际工作电流超过控制器的预置电流时，控制器1将发出断电指令，执行机构8根据控制器1发出的断电指令控制永磁偶件7与永磁体6处于同性磁极状态，因同性相斥，使永磁偶件7与永磁体6瞬间运动分离，永磁体6的运动分离使得金属片动触头2与静触头5断开，此时电路断电，从而实现对电路及用电设备的保护。
68.二、漏电保护的工作过程：
69.当电路与用电设备出现漏电情况下，漏电采集器4会采集到漏电信息，并将此信息经由信号线3送至控制器1中的数据处理单元处理后，控制器1立即发出断电指令，执行机构8根据控制器1发出的断电指令而动作，控制永磁偶件7与永磁体6处于同性磁极状态，因同
性相斥，使永磁偶件7与永磁体6瞬间运动分离，永磁体6的运动分离使得金属片动触头2与静触头5断开，此时电路瞬间断电，从而实现对电路及用电设备的保护。
70.本实施例中，一种具体的电压采集器如图5所示，包括：模数转换模块adc、光耦模块oc1，其中，模数转换模块adc的输入端vip、vin为电压采集器的采集端口，模数转换模块adc的输出端cf1连接光耦模块oc1的输入端，光耦模块oc1的输出端连接微处理器mcu。图5中，r表示电力接触器的金属片动触头2，当两个金属片动触头2中有电流流过时产生电压，此电压信号由模数转换模块adc的输入端vip、vin(即引脚2和引脚3)引入，经模数转换后由光耦模块oc1送至微处理器mcu，进行数据运算和处理，判断是否产生过流故障。
71.本实施例中，一种具体的漏电采集器如图4所示，包括：电流互感器ta、单向可控硅tb、光耦模块oc2，其中，电流互感器ta的输入端用于隔离连接一个静触头5，电流互感器ta的输出端正极通过电阻ra连接单向可控硅tb的控制端，电流互感器ta的输出端负极通过电阻rb连接单向可控硅tb的阴极，该阴极接地，且单向可控硅tb的阳极连接光耦模块oc2的输入端，且光耦模块oc2的输入端(即光耦模块中的二极管两端)并联有电阻rc，光耦模块oc2的输出端(即光耦模块中开关管的阳极)连接微处理器，光耦模块中开关管的阴极接地。
72.该漏电采集器的工作过程如下：
73.当穿心式电流互感器ta检测到漏电电流时，该电流互感器ta两端有电压出现，此电压施加在单向可控硅t1的控制极和阴极之间，使得单向可控硅t1导通，t1导通后，此时电阻rc流过电流，使光耦模块oc2中的二极管两端产生压降，使其导通，流过光耦模块oc2的电流增大使得光耦模块oc2有信号输出，此信号送至微处理器mcu，作为漏电信息使用。
74.本实施例中，作为电力接触器的控制器1，该控制器中集成有微处理器mcu，电压采集器，以及漏电采集器的一部分(即除去电流互感器ta外的部分)。也就是，将信号的调理、处理等电路部分全部集成到控制器1中。
75.本实施例中的电力接触器，除了具有实施例1中的三个特点(1)、(2)、(3)外，还具有以下特点：
76.(4)利用电流流过金属片微电阻时，金属片微电阻两端产生的电压降通过控制器数据采集计量单元计算出实际工作电流，当实际工作电流超过预置电流时，控制器将发出延时断电指令，执行机构根据控制器发出的断电指令瞬间断电，从而实现对电路及用电设备的保护。
77.(5)在电路与用电设备出现漏电情况下，控制器会根据漏电采集器送来的漏电信息立即发出断电指令，执行机构根据控制器发出的断电指令瞬间断电，从而实现漏电瞬间断电的保护功能。
78.因此，本实施例中的接触器，是集断路保护、漏电保护、过流保护功能为一体的交直流通用电力接触器。
79.实施例3：
80.本实施例提出一种通用电力接触器，与实施例1中的接触器的不同之处在于，为了实现导电线圈的作用，本实施例通过一个h桥型电路构成了实施例1中的两个供电回路，该h桥型电路如图6所示，电源正极vcc、三极管t1、导电线圈l(即图2中的导电线圈802)、三极管t2、电源负极gnd依次串联，构成正向电流供电回路，电源正极vcc、三极管t3、导电线圈l、三极管t4、电源负极gnd依次串联，构成反向电流供电回路。
81.该h桥型电路中，三极管t1、t2、t3、t4的控制端与图1中的控制器1连接，由该控制器控制四个三极管的通断。具体的，当控制器向三极管t1、t2发送高电平信号，向三极管t3、t4发送低电平信号时，三极管t1、t2导通，三极管t3、t4关断，此时正向电流供电回路通电，反向电流供电回路断电；从而使导电线圈l中流过正向电流，使环形磁铁产生吸力，达到控制永磁偶件向右移动的目的。
82.反之，当控制器向三极管t1、t2发送低电平信号，向三极管t3、t4发送高电平信号时，三极管t3、t4导通，三极管t1、t2关断，此时反向电流供电回路通电，正向电流供电回路断电；从而使导电线圈l中流过反向电流，使环形磁铁产生斥力，达到控制永磁偶件向左移动的目的。
83.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。