接触器线圈和接触器的制作方法

1.本实用新型涉及接触器线圈和包括接触器线圈的接触器。


背景技术：

2.接触器是指工业电控技术中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器通常包括电磁系统(铁芯、电磁线圈)、触头系统和灭弧装置。传统的接触器线圈设计通常采用较高的电压，例如220v 和380v或更高。近年来，采用较低电压，例如48v或24v等电压的低压接触器的需求日益增长。
3.在将传统的高压接触器线圈用于低压接触器时，通常会遇到许多问题。出现这些问题的主要原因是高压线圈对线圈内阻要求不高，而低压线圈由于工作电压降低，低压线圈吸合功率会相应下降。此外，由于线圈绕线的电阻随温度升高而增加，低压接触器在高温下的吸合功率或吸合性能会进一步下降。
4.已经有人尝试过通过增加低压接触器的线圈绕线的线径来降低线圈绕线的电阻，从而提高低压接触器的吸合功率或吸合性能。然而，这种方法存在以下工艺限制：线圈绕线的线径受限于接触器线圈的骨架的线槽宽度；大线径导线绕制时成型应力大，容易造成线圈骨架变形甚至骨架损坏；大线径的线圈的绕制所需的预紧力更大，与现有的自动化线圈绕制设备不兼容，需要对已有设备进行升级改造。此外，目前的接触器多采用高频pwm调制方式进行吸合控制。高频下由于电流的趋肤效应，电流集中在导体表层。该趋肤效应限制了或抵消了大线径导线的效果。
5.因此，需要一种改进的接触器线圈，其能够在低压下实现高的吸合功率或吸合性能，同时能够克服以上技术问题中的至少一些。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在克服现有技术中的上述问题的至少一些。
7.根据本实用新型的一个方面，提供了一种接触器线圈，接触器线圈包括：线圈骨架；和缠绕在所述线圈骨架上的线圈绕线，所述线圈绕线包括并联连接的多根导线。
8.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述多根导线是2、3、4、5、6、 7、8、9、10、11或12根导线。
9.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述线圈骨架包括管状本体和设置在所述管状本体的两端的挡板部，所述挡板部上设置有用于保持所述多根导线的引出线的线槽。
10.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述线槽在所述挡板部的外周沿着所述挡板部的周向延伸。
11.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述接触器线圈的工作电压不高于130v。
12.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述接触器线圈的工作电压不高于48v。
13.根据本实用新型的一个或多个实施例，所述接触器线圈的最低工作电压为10-15v。
14.根据本实用新型的一个或多个实施例，各所述多根导线是漆包线，所述多根导线在与所述接触器线圈的供电电路相连接的接头处电连接在一起。
15.根据本实用新型的一个或多个实施例，各所述多根导线的线径不大于 1mm。
16.根据本实用新型的另一方面，提供了一种接触器，接触器包括：如上所述的接触器线圈；动作部件，所述接触器线圈与所述动作部件耦合，从而所述接触器线圈的通电能引起所述动作部件移动；触点系统，所述触点系统包括动触头和静触头，触点系统与所述动作部件相连接，从而所述动作部件的移动能带动所述触点系统的动触头移动，使得所述动触头与所述静触头接通或分断。
附图说明
17.图1-3示出了低压接触器线圈的实施例，其中图1是接触器线圈的局部立体图，图2是接触器线圈的线槽的横截面示意图，图3是接触器线圈的绕线示意图；
18.图4示出了根据本实用新型的一个或多个实施例的接触器线圈；
19.图5是图4的接触器线圈的局部视图，其中示出位于线槽中的两根引出线；
20.图6是图4的接触器线圈的线槽的横截面示意图，其中线槽容纳有两根引出线；
21.图7是图4的接触器线圈的绕线示意图；
22.图8是根据本实用新型的另一实施例的接触器线圈的线槽的横截面示意图，其中线槽116中容纳有12根引出线。
23.图9示出了根据本实用新型的一个或多个实施例的接触器。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.本实用新型提供了一种接触器线圈和包括该接触器线圈的接触器。该接触器线圈的线圈绕线包括并联连接的多根导线。本实用新型的接触器线圈通过采用将并联连接的多根导线缠绕到线圈骨架上，增加了线圈绕线的导线的有效横截面积，从而使得接触器线圈更适用于低压应用，同时避免了采用大线径导线的缺点。本文中所称的“低压接触器”或“低压应用”是指接触器的接触器线圈的工作电压不高于130v。
27.图1-3示出了低压接触器线圈的实施例，其中图1是接触器线圈的局部立体图，图2是接触器线圈的线槽的横截面示意图，图3是接触器线圈的绕线示意图。图1所示的接触器
线圈包括线圈骨架10和缠绕在线圈骨架10上的线圈绕线30。线圈骨架10包括管状主体12和在管状主体12两端的挡板部14(图中仅示出一端的挡板部)。挡板部14上设置有用于保持线圈绕线30 的引出线32的线槽16。在图1-3的实施例中，通过增大线圈绕线30的导线线径，增大导线的横截面积，从而降低线圈的电阻，提高低压接触器的吸合功率或吸合性能。在图1-3所示的低压接触器线圈的实施例中，线圈绕线30 由单根大线径导线在线圈骨架10上缠绕而成。然而，图1-3所示的实施例存在以下工艺限制：
28.1.线圈绕线30的导线的最大线径是受限的，例如受限于接触器线圈的线圈骨架10的线槽16的宽度。如图2所示，为了使线圈绕线30的引出线 32能够布置在线槽16中，线圈绕线30的导线的线径必须是小于或等于线槽16的宽度。也就是说，对于一种给定的线圈骨架，所能采用的线圈绕线的导线的最大线径是受限的，因此接触器线圈的电阻的降低幅度以及低压接触器的吸合功率的提升幅度也是有限度的。
29.2.大线径的导线的弯曲半径较大，无法与线圈骨架严密贴合，这降低了线圈骨架的空间利用率。如图3所示，当将大线径的导线34缠绕在线圈骨架10的管状主体12上时，由于导线34的弯曲半径较大，在图3的a处和 b处，导线34与管状主体12之间会产生有较大的间隙。该间隙降低了线圈骨架10的空间利用率，使得线圈骨架10上可缠绕的线圈导线匝数减小。这也影响了低压接触器的吸合功率。
30.3.线圈绕线的导线线径越大，缠绕在线圈骨架10的管状主体12上时应力也越大，容易造成线圈骨架变形甚至线圈骨架损坏。
31.4.大线径的导线绕制所需的预紧力更大。这与现有的自动化线圈绕制设备不兼容，需要对已有设备进行升级改造。
32.此外，目前的电子控制式接触器多采用高频pwm调制方式进行吸合控制。高频下由于电流的趋肤效应，电流集中在导体表层。因此即使使用了大线径导线，趋肤效应使得该大线径导线的实际利用率较低，这进一步限制了低压接触器的吸合功率或吸合性能。
33.图4示出了根据本实用新型的一个或多个实施例的接触器线圈100。接触器线圈100包括线圈骨架110和缠绕在线圈骨架110上的线圈绕线130 (图中为简洁起见，未示出线圈绕线130的细节)。线圈骨架110包括管状主体112和在管状主体112两端的挡板部114、118。管状主体112和挡板部 114、118限定空间，用于接纳线圈绕线130。挡板部114、118上设置有用于保持线圈绕线130的引出线132的线槽116。如图所示，线槽116在挡板部114的外周沿着挡板部114的周向延伸。在接触器线圈100中，线圈绕线 130的导线134和引出线132是一体导线的不同部分。在根据本实用新型的一些实施例中，线圈绕线的导线和引出线是漆包线。
34.在接触器线圈100中，线圈绕线130包括两根并联的导线(图4中为简洁起见，线槽116中未示出两根引出线132)。通过设置两根并联的导线，增大了线圈绕线130的导线的有效横截面积，从而降低线圈的电阻，提高低压接触器的吸合功率或吸合性能。同时两根并联的导线的线径均较小，避免了大线径导线所带来的的问题。
35.图4示出了根据本实用新型的实施例的接触器线圈的一种具体结构，然而本实用新型不限于此。在根据本实用新型的一些其它实施例中，接触器线圈可以具有任何合适的结构。
36.图5是接触器线圈100的局部视图，其中示出了位于线槽116中的两根引出线132。
本领域技术人员能够理解，图5中的两根间隔开的引出线132 是示意性的。实际上，两根引出线132在线槽116中可以是叠置的。
37.图6示出了接触器线圈100的线槽116的横截面示意图，其中线槽116 中容纳有两根引出线132。图6中还示出了图2的单根大线径引出线32作为对比。如图6所示，引出线132的线径显著地小于图2的单根大线径引出线32的线径。此外，与图2中所示的单根大线径引出线32的方案相比，由于线圈绕线130采用了两根引出线132，其导线的有效横截面积实际上增加了。因此，接触器线圈100的导线横截面积可以增加，而不受线槽116的宽度的限制。
38.图7是接触器线圈100的绕线示意图。如图7所示，由于接触器线圈 100的线圈绕线130的每根导线的线径均较小，其弯曲半径也较小，线圈绕线的导线134可以严密贴合线圈骨架的管状主体112，从而充分利用线圈骨架110的空间。
39.此外，由于接触器线圈100的线圈绕线130的每根导线的线径均较小，因此可以避免图1-3所示的实施例的大线径导线的各种缺点。例如，由于接触器线圈100的线圈绕线130的每根导线的线径均较小，缠绕在线圈骨架110的管状主体112上时应力也较小，不会使线圈骨架110变形或损坏线圈骨架110。由于接触器线圈100的线圈绕线130的每根导线的线径均较小，其绕制所需的预紧力较小，可以使用现有的自动化线圈绕制设备进行绕制。此外，由于接触器线圈100的线圈绕线130的每根导线的线径均较小，在采用高频pwm调制方式进行吸合控制时，电流的趋肤效应不明显，这提高了导线的实际利用率，进一步提高了低压接触器的吸合功率或吸合性能。
40.本实用新型的发明人还进行了实验以测试本实用新型的接触器线圈的技术效果。该实验的对象包括一比对实施例和一试验实施例。比对实施例是在一种现有的线圈骨架上，按照图1-3所示的实施例实现的接触器线圈，而试验实施例是在相同的线圈骨架上，按照图4-6所示的实施例实现的接触器线圈。这种线圈骨架的线槽的宽度为1.25mm，因此仅支持绕制最大直径 1.25mm的导线。该实验还对包括对比对实施例和试验实施例的低压接触器的吸合功率或吸合性能进行了测试，包括线圈最小吸合电压和接触器高温吸合电压。该种低压接触器的设计电压为24v。
41.比对实施例：使用线径1.25mm(线圈骨架的最大支持线径)的单根导线在线圈骨架上进行绕制，绕制完成后的线圈包括254匝。
42.比对实施例测试结果：线圈最低吸合电压为15vdc；在高温工况下，无法在设计电压(24v)的80％电压下实现合格的吸合功率或吸合性能(不满足 80％unmin)。
43.试验实施例：使用线径0.95mm(小于线圈骨架的最大支持线径)的两根导线，该两根导线在与供电电路相连接的接头处电连接在一起(并联连接)。绕制完成后的线圈包括210匝。
44.试验实施例测试结果：线圈最低吸合电压为13vdc；在高温工况下，能够在设计电压(24v)的80％电压下实现合格的吸合功率或吸合性能(满足 80％unmin)。
45.比对实施例和试验实施例的测试结果见下表。
46.[0047][0048]
如上表所示，与比对实施例相比，试验实施例的线圈绕线的线阻下降了 28％，线圈最小吸合电压下降了13％，试验实施例满足80％unmin要求。试验实施例的测试结果全面优于比对实施例。
[0049]
图4-7示出了采用两根并联的导线进行绕制的实施例，然而本实用新型不限于此。在根据本实用新型的其他一些实施例中，可以采用任何其它合适数量的并联的导线进行绕制，例如采用3、4、5、6、7、8、9、10、11或12 根并联导线进行绕制。图8示出了根据本实用新型的另一实施例的接触器线圈的线槽116的横截面示意图，其中线槽116中容纳有12根引出线232。即该实施例的接触器线圈采用12根并联导线进行绕制。图8中还示出了图2 的单根大线径引出线32作为对比。如图8所示，引出线232的线径显著地小于图2的单根大线径引出线32的线径。此外，与图2中所示的单根大线径引出线32的方案相比，由于线圈绕线包括12根引出线232，其导线的有效横截面积实际上大大增加了。因此，接触器线圈的导线有效横截面积可以增加，而不受线槽116的宽度的限制。
[0050]
图6示出了2根并联导线的实施例，而图8示出了12根并联导线的实施例。本领域技术人员能够理解，其余合适数量的并联导线，例如3、4、5、 6、7、8、9、10、11等数量的并联导线，也可以类似地设置在接触器线圈的线圈骨架的线槽中，从而增加了导线的有效横截面积，而不受线槽的宽度的限制。由于导线有效横截面积增加，接触器线圈的最低工作电压能够降低。在根据本实用新型的一个或多个实施例中，接触器线圈的最低工作电压可以为10-15v。
[0051]
此外，在采用多根并联导线的实施例中，由于每根导线的线径均较小，其弯曲半径也较小，线圈绕线的导线可以严密贴合线圈骨架，如图7所示。此外，在采用多根并联导线的实施例中，由于每根导线的线径均较小，与结合图4-6描述的实施例类似，其自然解决了图1-3所示的实施例中由于采用大线径导线所带来的各种问题，在此不再赘述。
[0052]
图9示出了根据本实用新型的一个或多个实施例的接触器。该接触器包括具有接触器线圈100的电磁系统30。接触器线圈100可以是如前所述的任何一种接触器线圈。该电磁系统30还包括动作部件(未示出)。接触器线圈与动作部件耦合，从而接触器线圈100在通电时产生的电磁吸合力带动该动作部件移动。接触器还包括触点系统40，触点系统40包括动触头(未示出)和静触头(未示出)。触点系统40与动作部件相连接，从而动作部件的移动能带动触点系统40的动触头移动，使得触点系统40的动触头与静触头接通或分断。在根据本实用新型的一个或多个实施例中，图9的接触器是低压接触器，例如电压不高于130v，例如电压可以是48v或者24v。在根据本实用新型的另外一些实施例中，接触器可以具有不同于图9所示的任何合适的结构。
[0053]
以上所述，仅为为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也在本实用新型的保护范围内。