CN215643914U - 电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关。该电磁铁装置包括电磁铁、温度传感器和控制器。电磁铁包括移动磁芯和围绕移动磁芯的线圈。温度传感器靠近线圈放置以感测线圈的温度。控制器连接温度传感器，用于基于来自温度传感器的信号，控制向线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁的操作模式。

Description

电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关

技术领域

本实用新型涉及电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关。

背景技术

电磁铁具有移动磁芯和围绕移动磁芯的线圈。移动磁芯能够借助于由线圈通电而产生的磁场来移动，以被引导在非工作位置和工作位置之间。

自动转换开关用于将一个或几个负载电路从第一/第二电源自动转换至第二/第一电源。自动转换开关包括二工位和三工位两种类型。二工位类型的自动转换开关包括电连接至负载电路的动触头，这一动触头可在(1)与第一电源端子接触的第一电源位置以及(2)与第二电源端子接触的第二电源位置这两种位置之间切换，从而实现第一电源和第二电源之间的切换。三工位类型的自动转换开关包括电连接至负载电路的动触头，这一动触头可在(1)与第一电源端子接触的第一电源位置，(2)与第二电源端子接触的第二电源位置，以及(3)与第一电源和第二电源均不接触的双分位置这三种位置之间切换，从而实现第一电源和第二电源之间的切换。

二工位类型的自动转换开关的电磁驱动机构可以采用第一电磁铁和第二电磁铁作为动力源。第一电磁铁用于驱动动触头完成从第一电源位置到第二电源位置的切换，第二电磁铁用于驱动动触头完成从第二电源位置到第一电源位置的切换。可替换地，二工位类型的自动转换开关的电磁驱动机构可以采用一个电磁铁完成从第一电源位置到第二电源位置的切换，以及从第二电源位置到第一电源位置的切换。三工位类型的自动转换开关的电磁驱动机构也可以采用第一电磁铁和第二电磁铁作为动力源。第一电磁铁用于驱动动触头完成从第一电源位置到双分位置、再到第二电源位置的切换。第二电磁铁用于驱动动触头完成从第二电源位置到双分位置、再到第一电源位置的切换。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够使电磁铁在超低温环境下也能工作的电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关。

根据本实用新型的实施例，提供一种电磁铁装置，其包括电磁铁、温度传感器和控制器。该电磁铁包括移动磁芯和围绕移动磁芯的线圈；温度传感器靠近线圈放置以感测线圈的温度；控制器连接温度传感器，用于基于来自温度传感器的信号，控制向线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁的操作模式。

可选地，温度传感器包括负温度系数热敏电阻、热电偶、热电阻中的至少一个。

可选地，操作模式包括线圈加热模式和正常操作模式。

可选地，在线圈加热模式下，对线圈的加热经由脉宽调制(PWM)来执行。

根据本实用新型的实施例，提供一种电磁铁系统，其包括上述电磁铁装置以及为上述电磁铁的线圈供电的电源。电磁铁装置的控制器连接到电源，用于基于来自温度传感器的信号，控制电源向线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁的操作模式。

根据本实用新型的实施例，提供一种自动转换开关，其包括：动触头，能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置、与第二电源端子接触的第二电源位置以及与第一电源和第二电源均不接触的双分位置；驱动装置，用于驱动动触头在第一电源位置、第二电源位置和双分位置之间切换；以及上述电磁铁装置或上述电磁铁系统，用于为驱动装置提供驱动动力。

根据本实用新型的实施例，提供一种自动转换开关，其包括：动触头，能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置和与第二电源端子接触的第二电源位置；驱动装置，用于驱动所述动触头在所述第一电源位置和所述第二电源位置之间切换；以及上述电磁铁装置或上述电磁铁系统，用于为驱动装置提供驱动动力。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型实施例的电磁铁装置的电路结构示意图。

图2示出了根据本实用新型实施例的电磁铁装置的工作流程图。

图3示出了根据本实用新型实施例的电磁铁系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将参考本实用新型的示例性实施例对本实用新型进行详细描述。然而，本实用新型不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本实用新型的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。

在本实施新型的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。此外，文中的“第一”、“第二”等表述仅用于区分部件，并不表示任何优先级或排序，也不代表两个部件的参数值是否相同或不同。

关于上述电磁铁中的线圈，通常情况下，其可以在一定的温度范围内工作，例如-20℃至70℃。然而，在某些特殊情况下，环境温度可能会极低，例如达到-35℃。在温度极低的情况下，会影响线圈的正常工作，从而影响电磁铁或者利用电磁铁作为动力源的自动转换开关的首次启动或工作。因此，需要在温度极低的情况下线圈也能正常工作。基于此，本实用新型提供一种能够使电磁铁在超低温环境下也能正常启动和工作的电磁铁装置、电磁铁系统和自动转换开关。

图1示出了根据本实用新型实施例的电磁铁装置100的电路结构示意图。如图所示，电磁铁装置100可以包括电磁铁110、温度传感器120和控制器130。

电磁铁110可以用作上面描述的第一电磁铁或第二电磁铁以作为电磁驱动机构的动力源，从而驱动上述动触头在上述第一电源位置、第二电源位置和双分位置之间切换。电磁铁110可以是常见的直流电磁铁，其可以由直流电直接驱动或利用交流电通过整流桥来驱动。如图1所示，电磁铁110可以包括移动磁芯1101和围绕移动磁芯1101的线圈1102。移动磁芯1101可以工作在其工作位置或是非工作位置。这里的非工作位置是指线圈1102没有因通电而产生磁场时移动磁芯的初始位置，而工作位置是指线圈1102通电后、移动磁芯借助于所产生的磁场而能够移动到的终止位置。

温度传感器120靠近线圈1102放置。具体地，温度传感器120可以放置在足以感测线圈1102的温度的位置。温度传感器120可以是已知的各种温度传感器，只要能够感测线圈1102的温度即可。例如，温度传感器120可以包括但不仅限于负温度系数热敏电阻、热电偶、热电阻、等等。

申请人注意到，通过控制向线圈1102施加的电压或电流，可以控制电磁铁110是工作在线圈加热模式还是正常操作模式。例如，当向线圈1102施加的电压小于某一电压阈值时或向线圈1102施加的电流小于某一电流阈值时，由于电磁铁110中的复位簧(未示出)的限制，移动磁芯1101并不会移动，线圈1102会由于通电而加热，此时称为电磁铁110工作在线圈加热模式；当向线圈1102施加的电压大于或等于某一电压阈值时或向线圈1102施加的电流大于或等于某一电流阈值时，线圈1102产生的磁场足以使移动磁芯1101克服复位簧对其移动的限制，从而移动磁芯1101移动，此时称为电磁铁110工作在正常操作模式。在这种构思下，申请人设计了控制器130，其连接至温度传感器120，可以基于来自温度传感器120的信号，控制向线圈1102施加的电流和电压中的至少一个，从而控制电磁铁110的操作模式。例如，如果来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于超低温(例如小于-20℃，例如-35℃)，则控制器130控制向线圈1102施加的电流和电压中的至少一个，从而控制电磁铁110工作在上述线圈加热模式。另一方面，如果来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于正常操作温度(例如-20℃至70℃，则控制器130控制向线圈1102施加的电流和电压中的至少一个，从而控制电磁铁110工作在上述正常操作模式。

此外，上述控制电磁铁110工作在线圈加热模式，除了由控制器130基于来自温度传感器120的信号进行自动设置之外，也可以通过用户手动确认。在这种情况下，例如，如果来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于超低温(例如小于-20℃，例如-35℃)，则控制器130首先通过例如用户界面确认用户是否希望电磁铁110工作在线圈加热模式，在得到用户的肯定确认后，再控制向线圈1102施加的电流和电压中的至少一个，从而控制电磁铁110工作在线圈加热模式。

在线圈加热模式下，对线圈1102的加热可以经由脉宽调制(PWM)来执行。也就是说，控制器130还可以控制向线圈1102施加电流或电压的时间。例如，控制器130可以控制在一个脉宽调制周期内施加电流或电压的时间，并重复N个这样的脉宽调制周期，来逐步加热线圈，直到来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于正常操作温度为止。作为一个示例，控制器130可以进行控制以在400ms的调制周期内，施加200V的电压达200ms，并重复这样的400ms的调制周期，直到来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于正常操作温度为止。作为另一示例，控制器130可以进行控制以在10ms的调制周期内，施加380V的电压达5ms，并重复这样的10ms的调制周期，直到来自温度传感器120的信号指示线圈1102的温度处于正常操作温度为止。

上述电流或电压的大小以及对应的施加时间，可以根据经验预先设置。

控制器130可以用硬件电路(例如专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA))实现，也可以用微控制单元(MCU)实现。

根据本实用新型实施例的电磁铁装置100在处于超低温环境时也能正常启动和工作。

图2示出了根据本实用新型实施例的电磁铁装置的工作流程图200。下面参照图1中电磁铁装置100的结构对图2的流程图200做简单说明。在S2010，温度传感器120感测线圈1102的温度。

在S2020，控制器130基于来自温度传感器120的信号判断线圈1102是否处于超低温。例如，如果基于来自温度传感器120的信号确定线圈1102的温度小于-20℃，则可以判断线圈1102处于超低温。

如果在S2020判断线圈1102处于超低温，则控制器130在S2030控制向线圈1102施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁110工作在线圈加热模式。在线圈加热模式下，线圈1102由于通电而加热，但是移动磁芯1101不会移动。如上所述，控制电磁铁110工作在线圈加热模式，除了由控制器130自动设置之外，也可以通过用户手动确认。此外，如上所述，在线圈加热模式下，对线圈1102的加热可以经由脉宽调制(PWM)来执行。

如果在S2020判断线圈1102不处于超低温(即，处于正常操作温度)，则控制器130在S2040控制向所述线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁110工作在正常操作模式。在正常操作模式下，移动磁芯1101会移动。

需要注意的是，虽然上述步骤S2010被示出为第一步骤，但是可以理解的是，上述步骤S2010是一直进行的，即，温度传感器120持续感测线圈1102的温度，并将其报告给控制器130。此外，上述步骤S2030和步骤S2040是可以相互转化的。例如，如果电磁铁110起初工作在线圈加热模式，在经过一段时间之后，线圈温度上升达到正常操作温度，则电磁铁110会停止工作在线圈加热模式，进而进入工作在正常操作模式，反之亦然。

图3示出了根据本实用新型实施例的电磁铁系统300的电路结构示意图。电磁铁系统300包括参照图1所描述的电磁铁装置和为电磁铁装置的线圈供电的电源。具体地，如图3所示，电磁铁系统300可以包括电磁铁310、温度传感器320和控制器330。电磁铁310可以包括移动磁芯3101和围绕移动磁芯3101的线圈3102。上述元件分别对应于参照图1描述的电磁铁110、温度传感器120、控制器130、移动磁芯1101和线圈1102，它们一起构成了参照图1描述的电磁铁装置，在此不再赘述。

图3的电磁铁系统300与图1的电磁铁装置100的不同之处在于，图3的电磁铁系统300还包括为线圈3102供电的电源340。电源340可以是直流电源，也可以是连接有交流电源的整流桥。控制器330连接到电源340，可以基于来自温度传感器320的信号，控制电源340向线圈3102施加的电流和电压中的至少一个以控制电磁铁310的操作模式。电磁铁310的操作模式和控制器330基于来自温度传感器320的信号来控制电磁铁310的操作模式的方式，和上面参照图1描述的相同，在此不再赘述。

根据本实用新型实施例的电磁铁系统300在处于超低温环境时也能正常启动和工作。

本实用新型的电磁铁装置和电磁铁系统可以应用于前述的自动转换开关。根据本实用新型的一个实施例的自动转换开关可以包括动触头，该动触头能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置、与第二电源端子接触的第二电源位置以及与第一电源和第二电源均不接触的双分位置。根据本实用新型的该实施例的自动转换开关还可以包括驱动装置，该驱动装置用于驱动上述动触头在第一电源位置、第二电源位置和双分位置之间切换。此外，根据本实用新型的该实施例的自动转换开关还可以包括根据上述本实用新型实施例的电磁铁装置或电磁铁系统，用于为上述驱动装置提供驱动动力。

根据本实用新型的又一实施例的自动转换开关可以包括动触头，该动触头能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置和与第二电源端子接触的第二电源位置。根据本实用新型的该又一实施例的自动转换开关还可以包括驱动装置，该驱动装置用于驱动上述动触头在第一电源位置和第二电源位置之间切换。此外，根据本实用新型的该又一实施例的自动转换开关还可以包括根据上述本实用新型实施例的电磁铁装置或电磁铁系统，用于为上述驱动装置提供驱动动力。

根据本实用新型实施例的自动转换开关在处于超低温环境时也能正常启动和工作。

本实用新型中涉及的电路、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。本实用新型中涉及的电路、单元、器件、装置可以采用任何合适的方式实现，例如采用专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等，也可以采用通用处理器(例如MCU)结合已知程序。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (7)

1.一种电磁铁装置，其特征在于：

所述电磁铁装置包括电磁铁、温度传感器和控制器；

所述电磁铁包括移动磁芯和围绕所述移动磁芯的线圈；

所述温度传感器靠近所述线圈放置以感测所述线圈的温度；

所述控制器连接所述温度传感器，用于基于来自所述温度传感器的信号，控制向所述线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制所述电磁铁的操作模式。

2.如权利要求1所述的电磁铁装置，其特征在于：

所述温度传感器包括负温度系数热敏电阻、热电偶、热电阻中的至少一个。

3.如权利要求1所述的电磁铁装置，其特征在于：

所述操作模式包括线圈加热模式和正常操作模式。

4.如权利要求3所述的电磁铁装置，其特征在于：

在所述线圈加热模式下，对所述线圈的加热经由脉宽调制(PWM)来执行。

5.一种电磁铁系统，其特征在于：

所述电磁铁系统包括如1-4中任一项所述的电磁铁装置以及为所述电磁铁的线圈供电的电源；

所述电磁铁装置的控制器连接到所述电源，用于基于来自所述温度传感器的信号，控制所述电源向所述线圈施加的电流和电压中的至少一个以控制所述电磁铁的操作模式。

6.一种自动转换开关，其特征在于包括：

动触头，能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置、与第二电源端子接触的第二电源位置以及与第一电源和第二电源均不接触的双分位置；

驱动装置，用于驱动所述动触头在所述第一电源位置、所述第二电源位置和所述双分位置之间切换；以及

如权利要求1-4中任一项所述的电磁铁装置或如权利要求5所述的电磁铁系统，用于为所述驱动装置提供驱动动力。

7.一种自动转换开关，其特征在于包括：

动触头，能够切换至与第一电源端子接触的第一电源位置和与第二电源端子接触的第二电源位置；

驱动装置，用于驱动所述动触头在所述第一电源位置和所述第二电源位置之间切换；以及

如权利要求1-4中任一项所述的电磁铁装置或如权利要求5所述的电磁铁系统，用于为所述驱动装置提供驱动动力。

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