CN103715023A - 一种过零动作的微抖动节能型交流接触器 - Google Patents

Abstract

一种过零动作的微抖动节能型交流接触器，其中使用的微抖动磁保持继电器主要包括动触头、动触头触簧、静触头、静触头触簧、磁轭、磁芯、线圈，其特征为：动触头具有动触点，静触头具有静触点，动触点连接在动触头触簧上，静触点连接在静触头触簧上，所述的动触点和静触点接触处为斜面接触，本发明工作时能有效地减少触点的抖动。因是斜面接触，动静触点之间会产生自洁作用；与直面接触相比,接触面积大，因此接触电阻小，有利于通过较大电流。

Description

一种过零动作的微抖动节能型交流接触器

技术领域：

本发明属机电工程技术领域，特别是涉及一种过零动作的微抖动节能型交流接触器的设计和制造。

背景技术：

交流接触器是机电工程常用的元件，应用非常广泛，但其一直存在三个问题:一是接通时需要在控制信号端提供一个稳定的交流电，能耗约8W；二是在接通时不能在电压过零点导通，接通时会产生很大的涌流，对于其它设备的运行产生影响；三是在断开时不能在电流过零点断开，会生产拉弧，严重影响交流接触器的寿命。要解决第一个问题，可以用磁保持继电器。磁保持继电器在动作时，只需要在线圈上加上控制电压，动作过后，依靠永久磁铁的作用，保持动作的状态，不用再增加维持电压，这样，在接通后，不再有能耗；要解决第二个问题，则要控制继电器刚好在电压过零点时导通,这可以在电压过零点前提前一段时间，加上控制信号，使得继电器的动静触点在电压过零时接通；要解决第三个问题，则要控制继电器刚好在电流过零点时断开,这可以在电流过零点前提前一段时间，加上控制信号，使得继电器的动静触点在电流过零时断开。但要实现第二点及第三点的无涌流或无拉弧，前题是继电器在接通及断开时触点要求微抖动或无抖动,否则涌流及拉弧无法避免。

磁保持继电器主要由继电器底座、铁芯、线圈、磁轭、定触片、固定在定触片上的定触点、动触片、固定在动触片上的动触点组成。目前的磁保持继电器触头触点吸合和释放时会产生抖动，不能使用于要求抖动小的场合。触点抖动时会产生电弧，电弧会使触点腐蚀、熔结。若不采取一定的预防措施，抖动会严重影响继电器的寿命。实践证明，减少触点抖动，消灭电弧是增加继电器寿命和可靠性的决定性因素。目前，减少继电器的触点吸合和释放时抖动的主要措施是采用改变机械参数和触簧系统的材料的方法，例如对于静触簧为刚性的触簧系统，增加触点被压力，或者选用材料密度小、弹性模量大及振动衰减系数大的动触簧材料，或者减少动触簧片的长度和宽度、增大厚度等提高抗振

动性。虽然还有一些减少抖动的电磁继电器的设计，但都未能很好地减少电磁继电器工作时的抖动。

申请号02141545.5，名称为“电磁继电器”的发明创造，设计了一种不易产生振摆的电磁继电器。该电磁继电器包括：铁芯，平面大致呈J字形状，将一端部作为支承承受部，将另一端部作为磁极部；可动铁片，平面大致呈L字形，通过安装在角部的可动接触片支承，并将一端部可转动地支承在铁芯的支承承受部上、使另一端部即吸附部与所述铁芯的磁极部相对，并可吸附在该磁极部上。事实上该电磁继电器在水平抗抖动上有一定的效果，但在竖直方向上抗抖动的效果并不明显。

申请号03120338.8，名称为“带柔性分叉动簧的电磁继电器”的发明创造，设计了一种不易产生振摆的电磁继电器。由磁路部分、推动卡、接触部分及外壳组成，接触部分至少设有常闭静簧部分、动簧部分，接触部分与磁路部分通过推动卡连接，动簧上设有柔性分叉。由于在动簧上设柔性分叉，可用于减少甚至消除继电器处于释放状态时的推动卡的自由活动行程，因此显著地提高了具有常闭触点的电磁继电器的抗振动、抗冲击性能。当继电器处于吸合状态时，推动卡朝动簧方向推动动簧，柔性分叉与推动卡间可以是相互分离，也可以是相互接触，但接触压力应明显小于工作接触面的压力，对产品的动作灵敏度等性能影响较小。继电器处于吸合状态时，柔性分叉与推动卡相分离是本发明的最佳方式。该电磁继电器不但结构比较复杂，而且抗抖动的效果并不明显。

申请号200710008565.4，名称为“抵抗电动斥力的电磁继电器”的发明创造，设计了一种不易产生振摆的电磁继电器。方案为在继电器触点闭合工作时，继电器加负载，线圈加置位信号，第二引出片和动簧片电流方向相反并相互作用产生磁场，该磁场使得动簧片产生电磁力，而且产生的电磁力与推动卡产生的推动力方向相同，则触点压力增大并足以抵抗电动斥力的破坏。设计人认为，其方案完全解决了背景技术中因电动斥力而引起的触点易回跳的技术问题，其还具有如下的优点：电磁力与推动力的合力大，触点接触压力大，接触电阻小，触点电接触可靠、稳定，足可抵抗短路电流，防止功能继电器的损坏；触点切换功率大，能长期大负载工作，但切换频率不宜过快；结构紧凑，耐震动、冲击能力强；带负载能力强，价格便宜，工艺性好，可进行大批量流水线生产。但实际上，可以明显地看到该电磁继电器不但结构复杂，而且经实验抗抖动的效果也并不理想。

发明内容：

本发明专利的目的是提供一种结构新颖、效果好的过零动作的微抖动节能型交流接触器，以克服目前的过零动作的交流接触器抗抖动的效果不理想的缺点。       

本发明的目的是这样实现的：一种过零动作的微抖动节能型交流接触器，使用专利“一种自适应的电磁继电器过零通断控制方法”，专利号为201010232645.X相同的实例电路图及算法，仅将其图1中的电磁继电器改为微抖动磁保持继电器即可，本发明中的微抖动磁保持继电器，主要包括动触点1、动触头触簧5、动触头驱动点7、动触头12、静触点2、静触头6、静触头触簧11、磁轭8、磁芯9、线圈10，其特征为：动触头12具有动触点1，静触头6具有静触点2，动触点1连接在动触头触簧5上，静触点2连接在静触头触簧11上，如图2所示，所述的动触点1和静触点2接触处为斜面接触，所述的动触点1的外侧壁为圆台形，所述的静触点2的中部内凹的内侧壁为与动触点1的圆台形外侧壁凹凸贴合的圆台形，动触点1和静触点2触合时，动触点1的外侧壁的圆台形与静触点2的中部内凹的内侧壁的圆台形相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点1和静触点2分离时，动触点1的外侧壁的圆台形与静触点2的中部内凹的内侧壁的圆台形分离；所述的动触点1的外侧壁也可为球冠形，所述的静触点2的中部内凹的内侧壁为与动触点1的球冠形外侧壁凹凸贴合的球冠形，动触点1和静触点2触合时，动触点1的外侧壁的球冠形与静触点2的中部内凹的内侧壁的球冠形相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点1和静触点2分离时，动触点1的外侧壁的球冠形与静触点2的中部内凹的内侧壁的球冠形分离；所述的动触点1的外侧壁也可为具有二个或二个以上的动触点斜侧面3，所述的静触点2的侧壁具有二个或二个以上的静触点斜侧面4，动触点1和静触点2触合时动触点斜侧面3与静触点斜侧面4相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点1和静触点2分离时动触点斜侧面3与静触点斜侧面4脱离。

动触点斜侧面3为平面或弧面，静触点2的斜侧面4相应为平面或弧面。

动触点1的中轴线与动触点1的圆台形外侧壁的角度α在5度和90度之间，即α≥5度及α〈90度。

静触点2的中轴线与静触点2的中部内凹的圆台形外侧壁的角度α在5度和90度之间，即α≥5度及α〈90度。

动触点1的中轴线与动触点斜侧面3的角度α在5度和90度之间，即α≥5度及α〈90度。

静触点2的中轴线与静触点斜侧面4的角度α在5度和90度之间，即α≥5度及α〈90度。

本发明的动触点（1）和静触点（2）结构可互换。

采取以上措施的本发明，工作时能有效地减少触点的抖动。动触点1通过动触头触簧5与动触头12接触，同时静触点2通过静触头触簧11与静触头6接触，当触点接触时，极大地减少了触点弹跳。因为抖动是动静触点因弹跳在极短距离内非接触造成的，在本发明的触点接触处为斜面接触，且动静触点及材料均有一定的弹性，从整个接触面来看，一部份不接触，而另一部分接触，而对动静触点两端而言，只要有一个接触点接触，则整个状态为接触，处于接通状态，就有效地地减少了接触时的抖动；在触点接触时，因是斜面接触,单位反弹力比直面接触小，这也有利于减少抖动；在触点接触时，因是斜面接触，动静触点之间会产生自洁作用；与直面接触相比,接触面积大，因此接触电阻小，有利于通过较大电流。

附图说明:

附图1为本发明整体的结构框图；

附图2为本发明中微抖动磁保持继电器的结构示意图；

附图3为本发明中微抖动磁保持继电器实施例1的圆台形触点立体结构示意图；

附图4为本发明中微抖动磁保持继电器实施例1的圆台形触点中轴线剖面图；

附图5为本发明中微抖动磁保持继电器实施例2的球冠形触点立体结构示意图；

附图6为本发明中微抖动磁保持继电器实施例2的球冠形触点中轴线剖面图；

附图7为本发明中微抖动磁保持继电器实施例3的二个斜侧面为弧形触点立体结构示意图；

附图8为本发明中微抖动磁保持继电器实施例3的二个斜侧面为弧形动静触点中轴线剖面图；

附图9为本发明中微抖动磁保持继电器实施例4的四个斜侧面为平面动静触点立体结构示意图；

附图10为本发明中微抖动磁保持继电器实施例4的四个斜侧面平面动静触点中轴线剖面图；

附图11为本发明中微抖动磁保持继电器实施例1的静触簧结构示意图。

附图2-附图11标记说明：动触点1、静触点2、动触点斜侧面3、静触点斜侧面4、动触头触簧5、静触头6、动触头驱动点7、磁轭8、磁芯9、线圈10、静触头触簧11、动触头12。

以下再结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。

具体实施方式：

本发明是在专利“一种自适应的电磁继电器过零通断控制方法”，专利号为201010232645.X相同的实例电路图及算法，仅将其图1中的电磁继电器改为微抖动磁保持继电器即可。

目前使用的磁保持继电器主要包括动触头12、动触头触簧5、静触头6、磁轭8、磁芯9、线圈10，动触头12和静触头6设置有普通的触点。

本发明的改进之处在于改进了动触点1和静触点2结构，并增加了静触头触簧11，因此实施例给出磁保持继电器的构造为全图，其他实施例只给出动触点1和静触点2及静触头触簧11的具体结构示意图。

附图2是是本发明中微抖动磁保持继电器的结构示意图；

目前使用的磁保持继电器主要包括动触头12、动触头触簧5、静触头6、磁轭8、磁芯9、线圈10。

附图3给出了本发明中微抖动磁保持继电器圆台型弧面触点接触型式的实施例1的结构示意图。参考附图2。

动触点1为一圆台，静触点2为一圆型墩台，中部开有与动触点1的动触点斜侧面3凸凹相向吻合的凹洞，凹洞内的静触点斜侧面4与动触点斜侧面3能紧密贴合。动触点1的中轴线与动触点斜侧面3的角度为60度，静触点2的中轴线与静触点斜侧面4的角度为60度，如附图3所示。

动触点1和静触点2均用铜做成。动触点斜侧面3和静触点斜侧面4，镀上防熔融金属材料并与伺服连接件结合即可作为触头结构应用于继电器、接触器或断路器的制造。

附图5为本发明中微抖动磁保持继电器实施例2的球冠形触点立体结构示意图。

实施例2为圆弧面接触型式的实施例。

实施例2的动触点1为圆柱形金属块，圆柱形金属块下端设置有球冠，球冠的侧面作为动触点斜侧面3。

静触点2的结构为在一墩台上固定有一个金属圆柱，金属圆柱的中部，设置有与球冠的侧面作为动触点斜侧面3凸凹相向吻合的凹洞，凹洞的表面作为静触点斜侧面4，静触点斜侧面4与动触点斜侧面3能紧密贴合。

动触点1和静触点2均用铜做成。动触点斜侧面3和静触点斜侧面4，镀上防熔融金属材料并与伺服连接件结合即可作为触头结构应用于继电器、接触器或断路器的制造。

附图7为本发明中微抖动磁保持继电器实施例3的二个斜侧面为弧形触点立体结构示意图；

实施例3为园锥型弧面接触型式的实施例。

实施例3的动触点1为一尖形楔块，尖形楔块二边设置有动触点斜侧面3。

静触点2的结构为在一墩台上固定有二块斜立的金属弧板，弧板的相向之间内面设置有二块弧板，分别设置有与动触点1的动触点斜侧面3凸凹相向吻合的弧面的静触点斜侧面4，静触点斜侧面4与动触点斜侧面3能紧密贴合。

动触点1的中轴线与动触点斜侧面3的角度为40度，静触点2的中轴线与静触点斜侧面4的角度为40度，如附图7所示。 

动触点1和静触点2均用铜做成。动触点斜侧面3和静触点斜侧面4，镀上防熔融金属材料并与伺服连接件结合即可作为触头结构应用于继电器、接触器或断路器的制造。

附图9为本发明中微抖动磁保持继电器实施例4的四个斜侧面为平面动静触点立体结构示意图。

实施例4的动触点的结构是上为一圆柱体下为一圆锥，圆锥侧面设置有四块动触点斜侧面3。

静触点2的结构为在一墩台上固定有四块斜立的金属弧板，弧板的相向之间内面，分别设置有与动触点1的动触点斜侧面3凸凹相向吻合的弧面的静触点斜侧面4，静触点斜侧面4与动触点斜侧面3能紧密贴合。

动触点1的中轴线与动触点斜侧面3的角度为40度,静触点2的中轴线与静触点斜侧面4的角度为40度,如附图10所示。。 

动触点1和静触点2均用铜做成。动触点斜侧面3和静触点斜侧面4，镀上防熔融金属材料并与伺服连接件结合即可作为磁头结构应用于继电器、接触器或断路器的制造。

附图11为本发明中微抖动磁保持继电器实施例1的静触簧结构示意图。

该实施例的静触点2通过一金属片弹性体作静触簧11，铆在静触头6上。

本发明中微抖动磁保持继电器的动静触点结构可互换，如圆锥型结构,动触点可做成凸圆锥型，静触点可做成凹圆锥型，也可二者相反。斜面与动静触点中轴线角度α 可按不同应用、材料选定。当触点接触时，一定会存在抖动，而抖动是动静触点因弹跳在很短距离内非接触造成。如在很短的距离内，因是斜面接触，且动静触点及材料均有一定的弹性，从整个接触面来看，一部份不接触，而另一部分接触，而对动静触点两端而言，只要有一个接触点接触，则整个状态为接触，处于接通状态。这样，如在很短距离内的抖动，动静触点两端，就可以一直维持接通状态，即减少或消除了很短距离内的抖动。

实施例是这样工作的：

使用专利201010232645.X相同的实例电路图及算法，控制微抖动磁保持继电器的运行，磁保持继电器的运行过程如下:

（一）吸合。

在线圈10通上某一种极性的电压，磁轭8 运动，推动动触头驱动点7，使动触点向与静触点接触方向移动，在动静触点接触时，因动静触簧的存在，使触点抖动得到了极大的阻尼。触点接触时，抖动是动静触点因弹跳在极短距离内非接触造成。因是斜面接触，且动静触点及材料均有一定的弹性，允许一定的位移，从整个接触面来看，一部份不接触，而另一部分接触，而对动静触点两端而言，只要有一个接触点，则整个状态为接触，处于接通状态。这样，就有效地地减少了抖动,各参数配合好的话，也可以达到无抖动的效果。线圈10停电，因磁轭8停止运动，而推动动触头驱动点7维持触点吸合状态。

（二）释放。

在线圈10通上与吸合相反极性的电压，磁轭8 运动，推动动触头驱动点7，使动触点向与静触点相分离方向移动，因触点分离速度很快，一旦分离，则不会再有接触，即在释放时，也不会有抖动产生。线圈10停电，因磁轭8停止运动，而推动动触头驱动点7维持触点分离状态。

附图1是本发明的应用方框图，使用专利201010232645.X相同的实例电路图及算法，控制磁保持继电器的运行，为一种过零动作的微抖动节能型单相交流接触器,如为三相交流接触器,只需要在单相交流接触器的基础上增加二相即可。

Claims (9)

1.一种过零动作的微抖动节能型交流接触器，其中使用的微抖动磁保持继电器，主要包括动触头、动触头触簧、静触头、静触头触簧、磁轭、磁芯、线圈，其特征为：动触头具有动触点（1），静触头具有静触点（2），动触点（1）连接在动触头触簧（5）上，静触点（2）连接在静触头触簧（11）上，所述的动触点（1）和静触点（2）接触处为斜面接触，所述的动触点（1）的外侧壁为圆台形，所述的静触点（2）的中部内凹的内侧壁为与动触点（1）的圆台形外侧壁凹凸贴合的圆台形，动触点（1）和静触点（2）触合时，动触点（1）的外侧壁的圆台形与静触点（2）的中部内凹的内侧壁的圆台形相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点（1）和静触点（2）分离时，动触点（1）的外侧壁的圆台形与静触点（2）的中部内凹的内侧壁的圆台形分离；所述的动触点（1）的外侧壁也可为球冠形，所述的静触点（2）的中部内凹的内侧壁为与动触点（1）的球冠形外侧壁凹凸贴合的球冠形，动触点（1）和静触点（2）触合时，动触点（1）的外侧壁的球冠形与静触点（2）的中部内凹的内侧壁的球冠形相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点（1）和静触点（2）分离时，动触点（1）的外侧壁的球冠形与静触点（2）的中部内凹的内侧壁的球冠形分离；所述的动触点（1）的外侧壁也可为具有二个或二个以上的动触点斜侧面（3），所述的静触点（2）的侧壁具有二个或二个以上的静触点斜侧面（4），动触点（1）和静触点（2）触合时动触点斜侧面（3）与静触点斜侧面（4）相互贴合呈嵌入式触合状态，动触点（1）和静触点（2）分离时动触点斜侧面（3）与静触点斜侧面（4）脱离。

2.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触头结构，其特征为：动触点（1）通过动触头触簧（5）连接到动触头（12）。

3.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触头结构，其特征为：静触点（2）通过静触头触簧（11）连接到静触头（6）。

4.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：动触点斜侧面（3）为平面或弧面，静触点（2）的斜侧面（4）相应为平面或弧面。

5.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：动触点（1）的中轴线与动触点（1）的圆台形外侧壁的角度α在5度和90度之间。

6.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：静触点（2）的中轴线与静触点（2）的中部内凹的圆台形外侧壁的角度α在5度和90度之间。

7.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：动触点（1）的中轴线与动触点斜侧面（3）的角度α在5度和90度之间。

8.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：静触点（2）的中轴线与静触点斜侧面（4）的角度α在5度和90度之间。

9.根据权利要求1所述的其中使用的微抖动磁保持继电器触点结构，其特征为：本发明的动触点（1）和静触点（2）结构可互换。

Images