CN103745888A - 一种接触器极化磁路结构 - Google Patents

Abstract

一种接触器极化磁路结构，包括导磁罩、衔铁、电磁组件、以及轭铁，电磁组件包括：自上而下叠置的置位线圈组、磁钢组、复位线圈组，以及极靴；极靴固定在置位线圈组、磁钢组、以及复位线圈组的中空腔中，且中部具有导向腔；磁钢组包括自内向外顺序地固定连接的内导磁圈、磁钢件、以及外导磁圈，磁钢件由永磁材料制成；衔铁位于极靴的导向腔中，并能够在导向腔中沿轴向上下移动，导磁罩自上而下罩在电磁组件和轭铁上，并且导磁罩的顶壁贴靠置位线圈组的顶面，导磁罩的内侧壁与外导磁圈的外周壁以及轭铁的外周壁过盈配合，由此形成闭合的磁路，从而大大增强了产品在该状态的保持力，提供了产品的力学环境适应性。

Description

一种接触器极化磁路结构

技术领域

本发明涉及一种机械式电磁继电器的极化磁路结构，该结构特别适用于提高直动式高压直流大功率接触器的耐力学性能。

背景技术

现有自保持型高压直流大功率接触器的驱动部分普遍采用螺线管直动驱动，采用的极化磁路通常在产品的某一工作状态磁路中存在空气隙，导致磁路不闭合，磁效率较低，这种结构的特点决定了在螺线管轴线方向上耐力学环境性能较差，尤其是耐冲击能力最高只能做到30G，这大大限制了此类产品的应用领域。为此，本领域技术人员急需解决的技术问题是提供一种能够增强产品的力学环境适应性的接触器极化磁路结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种接触器极化磁路结构，以解决现有技术的不足，提高接触器的力学环境适应性。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括：

一种接触器极化磁路结构，包括：导磁罩、衔铁、电磁组件、以及轭铁，其中，电磁组件包括置位线圈组、磁钢组、复位线圈组、以及极靴，置位线圈组、磁钢组、以及复位线圈组自上而下叠置，并且置位线圈组、磁钢组、以及复位线圈组的中空腔的位置上下对应；极靴固定在置位线圈组、磁钢组、以及复位线圈组的中空腔中，其由铁磁材料制成，并且中部具有导向腔；磁钢组整体呈环形，其包括自内向外顺序地固定连接的内导磁圈、磁钢件、以及外导磁圈，磁钢件由永磁材料制成，并具有N极和S极；衔铁呈圆柱形，其位于极靴的导向腔中，并能够在导向腔中沿轴向上下移动；以及轭铁为盘形件，其中部形成有通孔，导磁罩为一端开口、另一端封闭的中空圆筒，当安装到位时，衔铁位于极靴的导向腔中，电磁组件放置在所述轭铁上，导磁罩自上而下罩在电磁组件和轭铁上，并且导磁罩的顶壁贴靠置位线圈组的顶面，导磁罩的内侧壁与外导磁圈的外周壁以及轭铁的外周壁过盈配合。

优选地，置位线圈组和复位线圈组整体上均呈环形，其中，置位线圈组包括环形置位线圈框和置位线圈，置位线圈框包括两个第一环形板和连接两个第一环形板的内周壁的第一环形连接件，两个第一环形板与第一环形连接件构成第一环形凹槽，并且位于第一环形连接件上面的第一环形板的顶面构成置位线圈组的顶面，置位线圈缠绕在第一环形凹槽中，并且置位线圈框的内环构成所述置位线圈组的中空腔；以及复位线圈组包括环形复位线圈框和复位线圈，复位线圈包括两个第二环形板和连接两个第二环形板的内周壁的第二环形连接件，两个第二环形板与第二环形连接件构成第二环形凹槽，复位线圈缠绕在第二环形凹槽中，并且复位线圈框的内环构成复位线圈组的中空腔。

优选地，内导磁圈为中部具有圆形孔的六角形板件，并且内导磁圈的圆形孔构成磁钢组的中空腔；外导磁圈为中部具有第一六角形孔的圆形板件，并且内导磁圈和外导磁圈均由软磁材料制成；磁钢件包括六块梯形永磁钢，梯形永磁钢具有相同的N极和S极，并且拼接在一起形成中部具有第二六角形孔的六角形板件；以及内导磁圈胶接固定在磁钢件的第二六角形孔中，并且磁钢件整体胶接固定在外导磁圈的第一六角形孔中。

优选地，极靴为包括导向腔的筒形件，其外壁上设置有轴肩，极靴的轴肩焊接固定至磁钢组的内导磁圈的圆形孔的壁上。

优选地，衔铁的中部设置有轴向贯穿衔铁的空气泄放孔。

与现有技术相比，根据本发明的接触器极化磁路结构具备有益的技术效果：

（1）由于采用了高效磁路结构，使得采用本结构的接触器产品的触头接通和分断具有更高的速率，从而减少了直流电弧的燃弧时间，延长了产品的寿命。

（2）由于采用了新结构，同时配合异种金属激光焊接工艺，形成了一种全新的高磁效率的极化磁路，进而极大地提高了产品整体的抗振动冲击性能，冲击可达75G。

（3）采用根据本发明的磁路结构的继电器，无论在断开或是导通工作状态，其磁路是完全通过导磁材料闭合的，因此，大大增强了产品在该状态的保持力，提供了产品的力学环境适应性。

附图说明

图1是根据本发明的接触器极化磁路结构的外形图；

图2是根据本发明的优选实施例的接触器极化磁路结构的内部结构示意图；

图3是根据本发明的优选实施例的电磁组件的结构示意图；

图4是图3所示的电磁组件的分解示意图；

图5是根据本发明优选实施例的磁钢组的分解示意图；

图6是根据本发明优选实施例的接触器极化磁路结构的分解示意图；以及

图7为根据本发明优选实施例的接触器极化磁路结构的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的接触器极化磁路结构做进一步详细的说明。

如图1和图2所示，根据本发明的接触器极化磁路结构包括导磁罩1、衔铁2、电磁组件3、以及轭铁4。电磁组件3是根据本发明的磁路结构中电磁和永磁力的源泉，同时也是磁路的一部分。导磁罩1和轭铁4提供完全闭合的磁路.衔铁为活动部件，可依靠永磁力保持在置位或复位位置。

具体地，如图1-图7所示，在根据本发明的优选实施例中，轭铁4为盘形件。导磁罩1为一端开口、另一端封闭的中空圆筒。衔铁2呈圆柱形。

电磁组件3包括置位线圈组6、磁钢组7、复位线圈组8、以及极靴5。其中，置位线圈组6包括置位线圈框61和置位线圈62，置位线圈框61包括两个第一环形板611和连接两个第一环形板的内周壁的第一环形连接件612，两个第一环形板611与第一环形连接件612构成第一环形凹槽613，置位线圈62缠绕在该第一环形凹槽613，并且置位线圈框61的内环构成置位线圈组6的中空腔。类似地，复位线圈组8包括复位线圈框81和复位线圈82，复位线圈81包括两个第二环形板811和连接两个第二环形板的内周壁的第二环形连接件812，两个第二环形板811与第二环形连接件812构成第二环形凹槽813，复位线圈82缠绕在该第二环形凹槽813中，并且复位线圈框81的内环构成复位线圈组8的中空腔。磁钢组7整体呈环形，其包括内导磁圈9、磁钢件10、以及外导磁圈11。内导磁圈9为中部具有圆形孔91的六角形板件，并且内导磁圈9的圆形孔91构成磁钢组7的中空腔。外导磁圈11为中部具有第一六角形孔1101的圆形板件，并且内导磁圈9和外导磁圈11均由软磁材料制成。磁钢件10包括六块梯形永磁钢1001，六个梯形永磁钢1001均具有相同的N极和S极，并且拼接在一起形成中部具有第二六角形孔1002的六角形板件。内导磁圈9胶接固定在磁钢件10的第二六角形孔1002中，并且磁钢件10整体胶接固定在外导磁圈11的第一六角形孔1101中。

上述置位线圈组6、磁钢组7、以及复位线圈组8自上而下叠置，并且置位线圈组6、磁钢组7、以及复位线圈组8的中空腔的位置上下对应。极靴5固定在置位线圈组6、磁钢组7、以及复位线圈组8的中空腔中，并且其中部具有导向腔51。衔铁2位于极靴5的导向腔51中，并能够在该导向腔中沿轴向上下移动。

图3和图4所示，在本优选实施例中，极靴5为中部具有导向腔51的筒形结构，其外壁上设置有轴肩52，极靴（5）通过其轴肩52焊接固定至磁钢组7的内导磁圈9的圆形孔91的壁上，由此使得极靴5能够如上所述地固定在置位线圈组6、磁钢组7、以及复位线圈组8的中空腔中。

磁钢组7通过置位线圈组6和复位线圈组8压紧而固定。置位线圈组和复位线圈组可以通过相同绕制方向施加不同电流方向或相反绕制方向施加相同电流方向来获取相反的电磁场。极靴5除了是磁路的一部分外，也通过导向腔51为衔铁的运动提供导向腔体。

如图5所示，磁钢组7由内导磁圈9、外导磁圈11和六块梯形永磁钢1001拼装后胶接而成。六块梯形永磁钢1001具有相同的N、S极。六块永磁钢1001和软磁材料做成的内导磁圈9和外导磁圈11之间通过高精密机加工获得较高的装配精度以最大限度减小磁路磁阻。

如图7所示，圆柱形衔铁2以适当间隙配合推入电磁组件中极靴5的导向腔，以保证衔铁能够顺畅地上下作活塞运动。轭铁4依靠自身的外圆周与导磁罩1之间轴孔过盈配合，并且电磁组件3装在其中。导磁罩1利用自身腔体的内侧壁与轭铁4的外圆周和外导磁圈的外圆周之间形成良好的过盈配合，并且导磁罩的顶壁还与电磁组件的置位线圈组6的置位线圈框61的位于上面的第一环形板611的顶面贴合，由此形成完整的磁路结构。

如图7所示，导磁罩1、衔铁2、轭铁4、极靴5、内导磁圈9、外导磁圈11均为铁磁材料加工而成，而且彼此间通过良好的装配精度保证磁路的最小磁阻。梯形永磁钢1001为永磁材料加工，可根据需要选择不同牌号的材料。两个线圈组6和8为非导磁材料。

此外，优选地，在衔铁2的中部设置轴向贯穿衔铁2的空气泄放孔21，并在轭铁4的中部形成通孔41，该通孔41的位置与空气泄放孔21的位置相对应，由此，可以保证衔铁在极靴腔体内高速活塞式运动时最大限度地减小空气阻力。需要说明的是，空气泄放孔21的形状可以根据实际情况而设置，在此不做具体限定。

整个磁路结构的工作原理如下：根据能量最低原理，当置位线圈62和复位线圈82均不加电时，衔铁2要么位于置位状态（图7所示状态）要么位于复位状态。现以图7所示的置位状态为例说明其工作原理。在图示状态时，由磁钢件10、外导磁圈11、导磁罩1、轭铁4、衔铁2、内导磁圈9形成一个完全闭合的磁路，依靠磁钢件10的永磁力将衔铁2保持在该位置。当给复位线圈82施加脉冲电压时，该线圈产生的电磁场与衔铁2中的永磁场方向相反，而与衔铁2和导磁罩1所形成的磁间隙中的漏磁场方向相同，因此衔铁2和轭铁4之间的电磁吸力迅速减小，而衔铁2与导磁罩1所形成的磁间隙中的电磁吸力迅速增大，这导致衔铁2飞速向上移动至与导磁罩贴合的位置，即复位位置。在复位状态下，由磁钢件10、外导磁圈11、导磁罩1、衔铁2、内导磁圈9形成一个完全闭合的磁路，依靠磁钢件10的永磁力将衔铁2保持在该位置。上述过程反之依然，可以通过给置位线圈62施加脉冲电压实现衔铁2由复位状态切换到置位状态。一旦完成衔铁2的状态切换，置位线圈6或复位线圈8不必再加电，因此该结构功耗极低。另外无论衔铁是在置位状态还是在复位状态，永磁钢都处于一个完全闭合的磁路中，这将大大提高磁路磁效率，进而大大提高产品的力学环境适应性。

由上面的描述可以看到，根据本发明的接触器极化磁路结构具有以下优点：

（1）通过将永磁钢置于两线圈之间，利用导磁零件之间的良好机械配合实现了无论衔铁处于置位状态还是复位状态均能形成完全闭合的磁路；

（2）通过6块梯形永磁钢的拼装，解决了一体化小尺寸磁钢环的加工难题；

（3）在衔铁中心或其他位置加工了空气泄放孔，以保证衔铁在极靴腔体内高速活塞式运动时最大限度减小空气阻力，以满足继电器或接触器置位状态和复位状态的快速切换要求。

在此，需要说明的是，对于那些本领域技术人员根据实际需要、同时结合本说明书中的描述以及现有技术能够容易地实现的结构，如，轭铁4和导磁罩1的的除上述描述之外的具体结构（如其下面需要与其它相关部件进行定位的结构），在这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种接触器极化磁路结构，其特征在于，包括：导磁罩（1）、衔铁（2）、电磁组件（3）、以及轭铁（4），其中，

所述电磁组件（3）包括置位线圈组（6）、磁钢组（7）、复位线圈组（8）、以及极靴（5），所述置位线圈组（6）、磁钢组（7）、以及复位线圈组（8）自上而下叠置，并且所述置位线圈组（6）、磁钢组（7）、以及复位线圈组（8）的中空腔的位置上下对应；所述极靴（5）固定在所述置位线圈组（6）、磁钢组（7）、以及复位线圈组（8）的中空腔中，其由铁磁材料制成，并且中部具有导向腔（51）；所述磁钢组（7）整体呈环形，其包括自内向外顺序地固定连接的内导磁圈（9）、磁钢件（10）、以及外导磁圈（11），所述磁钢件（10）由永磁材料制成，并具有N极和S极；

所述衔铁（2）呈圆柱形，其位于所述极靴（5）的导向腔（51）中，并能够在所述导向腔（51）中沿轴向上下移动；以及

所述轭铁（4）为盘形件，其中部形成有通孔（41），所述导磁罩（1）为一端开口、另一端封闭的中空圆筒，当安装到位时，所述衔铁（2）位于所述极靴（5）的导向腔（51）中，所述电磁组件（3）放置在所述轭铁（4）上，所述导磁罩（1）自上而下罩在所述电磁组件（3）和轭铁（4）上，并且所述导磁罩（1）的顶壁贴靠所述置位线圈组（6）的顶面，所述导磁罩（1）的内侧壁与所述外导磁圈（11）的外周壁以及所述轭铁（4）的外周壁过盈配合。

2.根据权利要求1所述的接触器极化磁路结构，其特征在于，所述置位线圈组（6）和所述复位线圈组（8）整体上均呈环形，其中，

所述置位线圈组（6）包括环形置位线圈框（61）和置位线圈（62），所述置位线圈框（61）包括两个第一环形板（611）和连接两个第一环形板的内周壁的第一环形连接件（612），所述两个第一环形板（611）与第一环形连接件（612）构成第一环形凹槽（613），并且位于第一环形连接件上面的第一环形板611的顶面构成所述置位线圈组（6）的顶面，所述置位线圈（62）缠绕在第一环形凹槽（613）中，并且所述置位线圈框（61）的内环构成所述置位线圈组（6）的中空腔；以及

所述复位线圈组（8）包括环形复位线圈框（81）和复位线圈（82），所述复位线圈（81）包括两个第二环形板（811）和连接两个第二环形板的内周壁的第二环形连接件（812），所述两个第二环形板（811）与第二环形连接件（812）构成第二环形凹槽（813），所述复位线圈（82）缠绕在所述第二环形凹槽（813）中，并且所述复位线圈框（81）的内环构成所述复位线圈组（8）的中空腔。

3.根据权利要求1所述的接触器极化磁路结构，其特征在于，

所述内导磁圈（9）为中部具有圆形孔（91）的六角形板件，并且所述内导磁圈（9）的圆形孔（91）构成所述磁钢组（7）的中空腔；所述外导磁圈（11）为中部具有第一六角形孔（1101）的圆形板件，并且所述内导磁圈（9）和外导磁圈（11）均由软磁材料制成；

所述磁钢件（10）包括六块梯形永磁钢（1001），所述梯形永磁钢（1001）具有相同的N极和S极，并且拼接在一起形成中部具有第二六角形孔（1002）的六角形板件；以及

所述内导磁圈（9）胶接固定在所述磁钢件（10）的第二六角形孔（1002）中，并且所述磁钢件（10）整体胶接固定在所述外导磁圈（11）的第一六角形孔（1101）中。

4.根据权利要求3所述的接触器极化磁路结构，其特征在于，所述极靴（5）为包括所述导向腔（51）的筒形件，其外壁上设置有轴肩（52），所述极靴（5）的轴肩（52）焊接固定至所述磁钢组（7）的内导磁圈（9）的圆形孔（91）的壁上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的接触器极化磁路结构，其特征在于，所述衔铁（2）的中部设置有轴向贯穿所述衔铁（2）的空气泄放孔（21）。

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