CN1270339C - 一体化数控接触器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及接触器，特别涉及接触器铁心以及接触器驱动装置。本发明解决了现有技术的接触器体积大，驱动功率大，能耗高，使用寿命短的问题。本发明公开了一种一体化数控接触器，其技术方案是，一体化数控接触器，包括励磁线圈和静铁心，其特征在于：所述静铁心中镶嵌有永磁体；上述一体化接触器还包括为励磁线圈提供驱动电流的驱动装置。本发明的有益效果是，接触器体积小，驱动功率小，不需要维持电流，能耗低，驱动电路结构简单，控制接口功能强大，励磁线圈几乎不发热，使用寿命长。本发明的一体化数控接触器，主要应用于传统工业的技术改造，工业过程自动化控制，智能化低压终端配电等领域。

Description

一体化数控接触器

技术领域

本发明涉及接触器，特别涉及接触器铁心以及接触器驱动装置。

背景技术

接触器的应用范围十分广泛，有着深厚的市场基础，在单机控制或控制任务单一的场合，发挥着重要的作用。以接触器为主体的控制系统，具有控制电路简单、驱动力强、成本低廉的特点。接触器一般由静铁心，励磁线圈，动铁心，灭弧罩等构成。接触器的吸合、保持、分断过程是一个变化规律十分复杂的动态过程。现有技术的接触器的主要缺点是，接触器体积大，需要的驱动功率大，能耗高，容易发生线圈烧损等故障，使用寿命短。国外的智能化接触器，其驱动装置配有先进的电子电路，采用传感器及控制芯片，对整个动态过程实时控制，采用大功率场效应管驱动励磁线圈。由于需要切换启动，提供维持电流，抑制线圈温升等，其驱动电路十分复杂，而且同样存在启动功率大，及线圈发热等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种体积小，能耗低，寿命长的内置驱动装置的一体化数控接触器。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，一体化数控接触器，包括励磁线圈和静铁心，其特征在于：所述静铁心中镶嵌有永磁体；

所述接触器还包括驱动装置，所述驱动装置为励磁线圈提供驱动电流；

所述驱动装置包括电源和控制电路；

所述控制电路由转换开关，继电器，电容器及扩展接口构成；

所述电源通过转换开关与励磁线圈连接，所述转换开关由所述继电器驱动；

所述继电器与所述电容器串联，所述继电器受扩展接口控制；

所述静铁心由硅钢片叠成；

所述永磁体为钕铁硼永磁体；

所述静铁心为E型铁心；所述永磁体镶嵌在所述静铁心凹槽底部；

本发明的有益效果是，接触器体积小，驱动功率小，不需要维持电流，能耗低，驱动电路结构简单，扩展接口功能强大，励磁线圈几乎不发热，使用寿命长。

附图说明

图1是实施例的接触器结构示意图；

图2是实施例驱动装置电源原理图；

图3是实施例驱动装置控制电路原理图；

图4是实施例驱动装置电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的一体化数控接触器，在普通接触器的静铁心中嵌入永磁体，增加了静铁心对动铁心的吸合力，这样就可以减小铁心体积和励磁线圈匝数，从而减小接触器体积。另一方面，由于铁心吸合力增加，降低了对励磁线圈磁力的要求，可以减小励磁线圈驱动电流，降低对电源容量的要求，减小电源的体积，使驱动装置的集成成为可能。接触器吸合后，由于永磁体磁场的作用，不需要维持电流，接触器就可以保持接触状态，既简化了驱动装置，又降低了能耗。

在接触器的静铁心中镶嵌的永磁体，是接触器电、磁机构的核心部件，永磁体在磁路中是一个磁源。由于接触器分断时，需要克服永磁体的磁力，励磁线圈产生的磁场与永磁体磁场方向相反，如果永磁体的内禀矫顽力太低，就可能被消磁而失效。永磁体的性能还会受到环境、温度、时间等诸多因素的影响。为了保证永磁机构能长期、稳定地运行，本发明选用了钕铁硼永磁体，以保证其性能。另一方面，永磁体的磁场强度也是一个重要参数，磁力太强，容易产生误动作，磁力太弱，又不能可靠地维持接触器的吸合状态，本发明巧妙地选择了永磁体的嵌入位置，降低了对永磁体磁场强度参数精度的要求，即使磁场强度在较大范围内变化，也能满足要求，这对实际生产具有十分重要的意义。本发明在充分探索的基础上、制定了完善的制造加工及装配工艺。

本发明的一体化数控接触器，其驱动装置包括电源和控制电路，全部安装在接触器外壳内，与接触器集成在一起，组成一体化接触器。接触器励磁线圈的驱动电流，采用脉冲电流驱动，脉冲电流持续时间≤50ms。

实施例

本例一体化数控接触器，静铁心2采用硅钢片叠成的E型铁心，永磁体1选用钕铁硼永磁体，永磁体1镶嵌在E型铁心2凹槽底部。本例结构如图1所示。

永磁体1镶嵌在图中的凹槽底部，与动铁心4相距较远，不会产生误动作，当励磁线圈3通电，接触器吸合后，永磁体1又能够保持接触器的吸合状态。经过多次试验，永磁体1的磁场强度在较大范围内变化时，仍然能够恰到好处地满足上述要求。

图2给出了本例驱动装置电源电路原理图。

电源电路由两个相对独立的电源支路构成，分别担负着向控制电路及扩展接口供电任务。图中T1是输出双9V(1.5VA)的小型变压器，由变压器T1的3、5输出端构成的支路，经桥堆D1整流，电容C3、电容C4滤波，组成电源VC1和电源VC2。接触器吸合时由VC2供电，这时电容C3经二极管D6与电容C4并联，输出所需能量，接触器分断时由VC1供电，所需能量仅由电容C3提供。另一支路由T1的3、4、5输出端，经二极管D2，二极管D3全波整流，电容C1滤波组成电源VC3，VC3通过稳压器U1与电阻R4组成恒流源电路，向扩展接口提供恒流电源，其输出端命名为VC4。由于VC4采用恒流源的形式供电，即使扩展接口连接的控制系统出现过载或短路也不会使损坏电源。

图3为本例的控制电路原理图。图中KM是接触器的励磁线圈，通过切换开关JK1、JK2切换流经励磁线圈KM的电流方向，达到控制接触器吸合、保持、分断全过程的目的。

控制电路工作过程为：接通电源后，励磁线圈KM的两端经切换开关JK1、JK2的常闭点接地，接触器处于待命状态，当扩展接口控制端UB-3和UB-2分别为“0”和“1”时，触发二极管D5导通→继电器J3吸合→继电器J2吸合，励磁线圈KM经切换开关JK2常开点得电，驱动接触器吸合。由电容C6、继电器J2组成的LC电路，经延时后继电器J2释放，励磁线圈KM断电，接触器靠永磁体的磁力保持吸合状态，同时电容C5经电阻R7、继电器J1形成的闭合回路放电。当UB-3为“0”、UB-2为“0”时，触发二极管D5截止→继电器J3释放→继电器J1吸合，励磁线圈KM经切换开关JK1常开点得电，接触器分断，电容C5、继电器J1组成的LC电路，经延时后继电器J1释放，励磁线圈KM断电，分断状态靠复位弹簧保持，同时电容C6经电阻R7、继电器J2形成的闭合回路放电，当UB-3为“1”时，接触器返回待命状态。控制端 逻辑关系见表1。

表1

UB-2	UB-3	输出状态
			1	0	1
0	0	0
			1	1	0
0	1	0

注：逻辑“1”≥4V DC，1mA，

    逻辑“0”≤3V DC，0.5mA

图4是驱动装置电路图。

扩展接口控制端UB采用USB接口形式，包括一个DC5～12V，10～20mA恒流电源，两个逻辑控制端口，一个地线组成的功能扩展平台，在这个平台上，可通过运算放大器或比较器(如MAX951)，连接各类集成传感器，如：温度、湿度、压力、磁(霍尔)、光敏、气敏等实施模拟量的控制，也可外接程控开关、数字电路，进行位置、顺序、时间控制，或通过相应接口实施远程控制。该扩展接口也可以与单片机，PLC的控制电平连接。

本发明的一体化数控接触器是一种“强电”与“弱电”、电磁与永磁、机械结构与数字电路相结合的产物，它突破了一体化数控接触器传统的设计理念，以全新的思维方式拓展了一体化数控接触器未来生存与发展的空间。本发明的一体化数控接触器，包括DC-24V电源、转换开关、控制电路及扩展接口的驱动装置内置。操作安全，功能扩展灵活，应用范围广，体积小、安装简便。以规格100A的接触器为例，其驱动装置能耗≤3W，节能效果十分显著，使用寿命长(使用寿命大于100万次居国际先进水平)，能独立应用于传统工业的技术改造、工业过程自动化控制、智能化低压终端配电。

Claims (7)

1.一体化数控接触器，包括励磁线圈和静铁心，其特征在于：所述静铁心中镶嵌有永磁体；

所述接触器还包括驱动装置，所述驱动装置为励磁线圈提供驱动电流；

所述驱动装置包括电源和控制电路；

所述控制电路由转换开关，继电器，电容器及扩展接口构成；

所述电源通过转换开关与励磁线圈连接，所述转换开关由所述继电器驱动；

所述继电器与所述电容器串联，所述继电器受扩展接口控制。

2.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述控制电路以脉冲方式驱动励磁线圈。

3.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述扩展接口采用标准USB接口形式。

4.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述扩展接口兼容数字电路、单片机、PLC控制电平。

5.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述静铁心由硅钢片叠成。

6.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述永磁体为钕铁硼永磁体。

7.根据权利要求1所述的一体化数控接触器，其特征在于：所述静铁心为E型铁心，所述永磁体镶嵌在所述E型铁心凹槽底部。

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