CN2634638Y - 自保持继电器、接触器电磁装置 - Google Patents

Abstract

一种由硬磁性材料和软磁性材料构成的可使继电器和接触器自保持的电磁装置，由硬磁性材料铁芯、软磁性材料铁芯、激磁线圈、弹性元件、导向装置组成。该装置能产生高效节能效果，维持吸合时在较大的外力冲击下不释放，该结构是对现有继电器和接触器的改进。

Description

自保持继电器、接触器电磁装置

技术领域

本实用新型涉及一种继电器和接触器的电磁装置，特别是一种高效节能和抵御强外力冲击的电磁结构。

背景技术

现有普通继电器和接触器(包括直流型和交流型)的工作过程如下：对继电器或接触器通入额定的电压和电流，继电器或接触器吸合，主触点接通并开始工作，在维持继电器或接触器工作的过程中，必须保持一定的电压并有维持电流通过继电器或接触器，当维持电压和维持电流消失时，继电器或接触器的主触点释放，一个工作循环结束。

现有节能型继电器和接触器(包括直流型和交流型)的工作过程如下：对继电器或接触器通入额定的电压和电流，继电器或接触器吸合，主触点接通并开始工作，在维持继电器或接触器工作的过程中，必须保持一定的电压并有相对于普通继电器或接触器正常维持电流小得多的电流通过继电器或接触器，当维持电压和维持电流消失时，继电器或接触器的主触点释放，一个工作循环结束。

现有高效节能型(又称超级节能型)继电器和接触器(包括直流型和交流型)的工作过程如下：对继电器或接触器通入额定的电压和电流，继电器或接触器吸合，主触点接通并开始工作，由于：(1)、对电磁装置，在继电器和接触器通电的瞬间，激磁线圈对其所在铁芯产生充磁效果，激磁线圈去电后，铁芯剩磁维持吸合状态；(2)、对机电装置，机械机构将动静铁芯锁闭，维持吸合状态。在维持继电器或接触器工作的过程中，可以将维持电压和维持电流撤销，继电器或接触器继续保持在工作状态下，直到接收到释放信号后，继电器或接触器的主触点释放，一个工作循环结束。

现在高效节能型继电器和接触器主要存在以下问题：

1、铁芯磁化时间过长，产生吸合延迟；

2、为解决铁芯磁化时间过长的问题，必须选用磁滞曲线中等的铁磁材料，但又产生维持吸合磁力不足的情况，如勉强可以维持吸合，但达不到国标规定的加速度冲击；

3、由于磁滞回线表现出铁磁材料的剩磁较大，反向充磁(退磁)迫使继电器或接触器释放时的能量上升，并且控制困难，容易产生过冲和不足，导致继电器或接触器不能释放；

4、为使控制精确，必然导致电路调试难度加大，产品之间的同一性变差，成本上升；

5、一般铁磁性金属板材不考核磁化性能(指正常情况下不用于电工用途的铁磁性金属板材)，因此每批板材的磁滞回线均不尽相同，导致正常生产时工作量加大，产品批与批之间的同一性不好；

6、反向充磁(退磁)迫使继电器或接触器释放时的能量上升，能量建立时间加长，必然增大继电器和接触器的释放时间，尤其在过冲时可能导致继电器或接触器的瞬间震荡，严重影响继电器或接触器产品的释放性能；

7、由吸合延迟和释放延迟导致继电器和接触器的动作频次下降，反复充磁、退磁导致铁芯发热磁性能下降等；

8、剩磁的大小由吸合瞬间的电压决定，维持吸合力处于无控状态，无法保证吸合质量；

9、机械损坏。

发明内容

一种继电器和接触器电磁装置，其特征包括：由硬磁性材料和软磁性材料构成的铁芯部分，在铁芯上安装的能产生吸合与释放磁场的激磁线圈，和使硬磁性材料铁芯与软磁性材料铁芯分离的弹性元件，以及使铁芯沿固定轨道移动的导向装置。

本实用新型采用硬磁性材料与软磁性材料结合的方法，解决维持吸合力不足，铁芯反复充磁时磁性能下降，吸合与释放延迟及退磁时的过冲和不足。

其特征是：用硬磁性材料和软磁性材料制成铁芯，硬磁性材料铁芯被预充磁(或在使用时充磁并且磁性被永久的保留)，线圈通正向电压时在软磁性材料铁芯上产生与硬磁性材料铁芯相反的磁场，由于异性磁极相吸，铁芯在磁场力的作用下克服弹性元件的力量相互吸引、移动至形成闭合磁路，线圈断电，由闭合磁路维持吸合状态。当线圈通反向电压时在软磁性材料铁芯上产生与硬磁性材料铁芯相反的磁场，由于同性磁极相斥，铁芯在磁场力和弹性元件的作用下分离，线圈断电，由弹性元件维持释放状态。

当初始状态是硬磁性材料铁芯与软磁性材料铁芯密合时，线圈先通反向电压，使其释放；后通正向电压，使其吸合；动作过程与上述过程相反。

本发明的特点：

1、由于有预设磁场的存在，吸合磁场和释放磁场的建立时间被缩短，继电器和接触器的工作频次可以提高；

2、由于有预设磁场的存在，吸合磁场和释放磁场的建立能量被减小，继电器和接触器的整体耗能降低；

3、由于有预设磁场的存在，继电器和接触器在释放时的过冲将不存在；

4、激磁线圈的激磁电路可以大大简化(与电磁锁闭式高效节能继电器和接触器相比)；

5、对于低压(小于36V电压)继电器和接触器均可使用，大大的扩展了节能技术的应用范围；

6、预设磁场的同一性可以做得较好，保证了产品质量和同一性；

7、软磁性材料本身反复充磁的磁损小发热低；

8、维持吸合的力量由预设的磁场强度、铁芯密合面的接触面积和平面度、气隙大小、弹性元件的弹力大小等可控指标决定，工艺性能好，可以很方便的达到用户要求的吸合力、加速度、维持吸合力等技术指标；

9、提供了高效节能的电磁装置。

附图说明

图1为本实用新型举例示意图

图2为本实用新型控制电路电原理框图

具体实施方案(举例)

举例说明如下：设定继电器和接触器的电磁装置由E型移动铁芯1、E型固定铁芯2、线圈3、滑轨4、弹簧5组成(见图1)，再设定线圈3安装在固定铁芯2的中柱上，移动铁芯可沿滑轨4移动，弹簧5使移动铁芯1和固定铁芯2分离。将移动铁芯1设定为中柱是磁极的N极(或S极)两边柱是磁极的S极(或N极)并且柱的端面被磨平的永久磁铁，将固定铁芯2设定为中柱及两边柱的端面被磨平到与移动铁芯1的柱端面可以密合的软磁性材料电工铁。通常情况下移动铁芯1和固定铁芯2由弹簧5分离。工作时线圈3通入额定的直流电压，设定此时为正向电压，产生的磁场方向上面为S极(或N极)下面为N极(或S极)，由固定铁芯2反应的中柱是S极(或N极)两边柱是N极(或S极)，与移动铁芯1对应的磁极相反，在磁力的作用下，移动铁芯1将克服弹簧5的力量，沿滑轨4向下移动，直到与固定铁芯2的端面接触。移动铁芯1与固定铁芯2的端面接触后，移动铁芯1与固定铁芯2将形成磁闭合回路，将加于线圈3的电压撤销，设定此时的磁吸合力大于弹簧5的弹开力。在磁力的作用下移动铁芯1与固定铁芯2将一直保持吸合状态，直到将线圈3加上反向的直流电压，线圈3磁场方向上面为N极(或S极)下面为S极(或N极)，由固定铁芯2反应的中柱是N极(或S极)两边柱是S极(或N极)，与移动铁芯1对应的磁极相同，在磁力和弹簧5的作用下，移动铁芯1将沿滑轨4向上移动，直到移动铁芯1的重力与磁力和弹簧5的合力平衡，这时将加于线圈3的电压撤销，一个工作循环结束。

当初始状态为移动铁芯1和固定铁芯2是密合状态时，线圈3将先加反向的直流电压，后加正向的直流电压，动作过程与上述过程相反。

以上例举的是E型铁芯的情况，当然对于U型铁芯、开口铁芯等一切可形成完全闭合磁路和带气隙的可使继电器和接触器保持吸合和释放状态的磁路均适用。对于将硬磁性材料与软磁性材料的位置对调，并且其他部件位置不变的情况将回复到前面提到的缺陷当中，并且消磁力必将变得更大，如果为解决特殊问题也可采用位置对调方案。在此硬磁性材料并非必须采用预充磁的永磁材料，如何产生永磁方式及材料种类没有限制，可视具体情况选择整体式、镶嵌式、附加式、即时式等，也可选择铁类合金、钕铁硼等稀土合金、超导磁材或其它永磁材料等。对于软磁性材料的种类也没有限制，可视具体情况选择电工铁、纯铁、铁氧体、矽钢片或其它软磁性材料等。

其他说明

在实际使用过程中，对交流继电器和交流接触器必须将交流电压转变为直流电压方可使用此种实用新型，此时必须注意交流继电器和交流接触器的线圈阻抗，必要时必须改变线圈的绕制方法和匝数。

在实践中，根据具体情况可将继电器和接触器设计成：长通电保持——断电释放型、瞬间触发保持——断电释放型、长通电保持——断电保持——再通电释放型、脉冲通电保持——脉冲通电释放型等不一枚举。但对于电磁装置来讲，一般是通入瞬间正向直流电压使其吸合后，断开接于线圈两端(或一端)的电压；释放时通入瞬间的反向直流电压，使其释放，以保证其高效节能的特性。具体工作方式取决于控制电路，作为指导实际使用我们提出一个基本电源极性倒向的电原理框图(见图二)。

Claims (1)

1. 一种继电器和接触器电磁装置，其特征包括：由硬磁性材料和软磁性材料构成的铁芯部分，在铁芯上安装的能产生吸合与释放磁场的激磁线圈，和使硬磁性材料铁芯与软磁性材料铁芯分离的弹性元件，以及使铁芯沿固定轨道移动的导向装置。

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