專利名稱：一體化數(shù)控接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接觸器，特別涉及接觸器鐵心以及接觸器驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
接觸器的應(yīng)用范圍十分廣泛，有著深厚的市場基礎(chǔ)，在單機(jī)控制或控制任務(wù)單一的場合，發(fā)揮著重要的作用。以接觸器為主體的控制系統(tǒng)，具有控制電路簡單、驅(qū)動力強(qiáng)、成本低廉的特點。接觸器一般由靜鐵心，勵磁線圈，動鐵心，滅弧罩等構(gòu)成。接觸器的吸合、保持、分?jǐn)噙^程是一個變化規(guī)律十分復(fù)雜的動態(tài)過程?，F(xiàn)有技術(shù)的接觸器的主要缺點是，接觸器體積大，需要的驅(qū)動功率大，能耗高，容易發(fā)生線圈燒損等故障，使用壽命短。國外的智能化接觸器，其驅(qū)動裝置配有先進(jìn)的電子電路，采用傳感器及控制芯片，對整個動態(tài)過程實時控制，采用大功率場效應(yīng)管驅(qū)動勵磁線圈。由于需要切換啟動，提供維持電流，抑制線圈溫升等，其驅(qū)動電路十分復(fù)雜，而且同樣存在啟動功率大，及線圈發(fā)熱等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種體積小，能耗低，壽命長的內(nèi)置驅(qū)動裝置及控制接口的一體化數(shù)控接觸器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，一體化數(shù)控接觸器，包括勵磁線圈和靜鐵心，其特征在于所述靜鐵心中鑲嵌有永磁體；所述靜鐵心由硅鋼片疊成；所述永磁體為釹鐵硼永磁體；所述靜鐵心為E型鐵心；所述永磁體鑲嵌在所述靜鐵心凹槽底部；本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器，還包括驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置為勵磁線圈提供驅(qū)動電流。
本發(fā)明的有益效果是，接觸器體積小，驅(qū)動功率小，不需要維持電流，能耗低，驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，控制接口功能強(qiáng)大，勵磁線圈幾乎不發(fā)熱，使用壽命長。


圖1是實施例的接觸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例驅(qū)動裝置電源原理圖；圖3是實施例驅(qū)動裝置控制電路原理圖；圖4是實施例驅(qū)動裝置電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器，在普通接觸器的靜鐵心中嵌入永磁體，增加了靜鐵心對動鐵心的吸合力，這樣就可以減小鐵心體積和勵磁線圈匝數(shù)，從而減小接觸器體積。另一方面，由于鐵心吸合力增加，降低了對勵磁線圈磁力的要求，可以減小勵磁線圈驅(qū)動電流，降低對電源容量的要求，減小電源的體積，使驅(qū)動裝置的集成成為可能。接觸器吸合后，由于永磁體磁場的作用，不需要維持電流，接觸器就可以保持接觸狀態(tài)，既簡化了驅(qū)動裝置，又降低了能耗。
在接觸器的靜鐵心中鑲嵌的永磁體，是接觸器電、磁機(jī)構(gòu)的核心部件，永磁體在磁路中是一個磁源。由于接觸器分?jǐn)鄷r，需要克服永磁體的磁力，勵磁線圈產(chǎn)生的磁場與永磁體磁場方向相反，如果永磁體的內(nèi)稟矯頑力太低，就可能被消磁而失效。永磁體的性能還會受到環(huán)境、溫度、時間等諸多因素的影響。為了保證永磁機(jī)構(gòu)能長期、穩(wěn)定地運行，本發(fā)明選用了釹鐵硼永磁體，以保證其性能。另一方面，永磁體的磁場強(qiáng)度也是一個重要參數(shù)，磁力太強(qiáng)，容易產(chǎn)生誤動作，磁力太弱，又不能可靠地維持接觸器的吸合狀態(tài)，本發(fā)明巧妙地選擇了永磁體的嵌入位置，降低了對永磁體磁場強(qiáng)度參數(shù)精度的要求，即使磁場強(qiáng)度在較大范圍內(nèi)變化，也能滿足要求，這對實際生產(chǎn)具有十分重要的意義。本發(fā)明在充分探索的基礎(chǔ)上、制定了完善的制造加工及裝配工藝。
本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器，其驅(qū)動裝置包括電源，轉(zhuǎn)換開關(guān)JK1，轉(zhuǎn)換開關(guān)JK2，控制電路及擴(kuò)展接口，全部安裝在接觸器外殼內(nèi)，與接觸器集成在一起，組成一體化接觸器。接觸器勵磁線圈的驅(qū)動電流，采用脈沖電流驅(qū)動，脈沖電流持續(xù)時間≤50ms。
實施例本例一體化數(shù)控接觸器，靜鐵心2采用硅鋼片疊成的E型鐵心，永磁體1選用釹鐵硼永磁體，永磁體1鑲嵌在E型鐵心2凹槽底部。本例結(jié)構(gòu)如圖1所示。
永磁體1鑲嵌在圖中的凹槽底部，與動鐵心4相距較遠(yuǎn)，不會產(chǎn)生誤動作，當(dāng)勵磁線圈3通電，接觸器吸合后，永磁體1又能夠保持接觸器的吸合狀態(tài)。經(jīng)過多次試驗，永磁體1的磁場強(qiáng)度在較大范圍內(nèi)變化時，仍然能夠恰到好處地滿足上述要求。
圖2給出了本例驅(qū)動裝置電源電路原理圖。
電源電路由兩個相對獨立的電源支路構(gòu)成，分別擔(dān)負(fù)著向控制電路及擴(kuò)展接口供電任務(wù)。圖中T1是輸出雙9V(1.5VA)的小型變壓器，由變壓器T1的3、5輸出端構(gòu)成的支路，經(jīng)橋堆D1整流，電容C3、電容C4濾波，組成電源VC1和電源VC2。接觸器吸合時由VC2供電，這時電容C3經(jīng)二極管D6與電容C4并聯(lián)，輸出所需能量，接觸器分?jǐn)鄷r由VC1供電，所需能量僅由電容C3提供。另一支路由T1的3、4、5輸出端，經(jīng)二極管D2，二極管D3全波整流，電容C1濾波組成電源VC3，VC3通過穩(wěn)壓器U1與電阻R4組成恒流源電路，向擴(kuò)展接口提供恒流電源，其輸出端命名為VC4。由于VC4采用恒流源的形式供電，即使擴(kuò)展接口連接的控制系統(tǒng)出現(xiàn)過載或短路也不會使損壞電源。
圖3為本例的控制電路原理圖。圖中KM是接觸器的勵磁線圈，通過切換開關(guān)JK1、JK2切換流經(jīng)勵磁線圈KM的電流方向，達(dá)到控制接觸器吸合、保持、分?jǐn)嗳^程的目的。
控制電路工作過程為接通電源后，勵磁線圈KM的兩端經(jīng)切換開關(guān)JK1、JK2的常閉點接地，接觸器處于待命狀態(tài)，當(dāng)擴(kuò)展接口控制端UB-3和UB-2分別為“0”和“1”時，觸發(fā)二極管D5導(dǎo)通→繼電器J3吸合→繼電器J2吸合，勵磁線圈KM經(jīng)切換開關(guān)JK2常開點得電，驅(qū)動接觸器吸合。由電容C6、繼電器J2組成的LC電路，經(jīng)延時后繼電器J2釋放，勵磁線圈KM斷電，接觸器靠永磁體的磁力保持吸合狀態(tài)，同時電容C5經(jīng)電阻R7、繼電器J1形成的閉合回路放電。當(dāng)UB-3為“0”、UB-2為“0”時，觸發(fā)二極管D5截止→繼電器J3釋放→繼電器J1吸合，勵磁線圈KM經(jīng)切換開關(guān)JK1常開點得電，接觸器分?jǐn)啵娙軨5、繼電器J1組成的LC電路，經(jīng)延時后繼電器J1釋放，勵磁線圈KM斷電，分?jǐn)酄顟B(tài)靠復(fù)位彈簧保持，同時電容C6經(jīng)電阻R7、繼電器J2形成的閉合回路放電，當(dāng)UB-3為“1”時，接觸器返回待命狀態(tài)。控制端口邏輯關(guān)系見表1。
表1

注邏輯“1”≥4V DC，1mA，邏輯“0”≤3V DC，0.5mA圖4是驅(qū)動裝置電路圖。圖中更清楚地表示出擴(kuò)展接口UB與控制電路的連接關(guān)系。
擴(kuò)展接口UB采用USB接口形式，包括一個DC5～12V，10～20mA恒流電源，兩個邏輯控制端口，一個地線組成的功能擴(kuò)展平臺，在這個平臺上，可通過運算放大器或比較器(如MAX951)，連接各類集成傳感器，如溫度、濕度、壓力、磁(霍爾)、光敏、氣敏等實施模擬量的控制，也可外接程控開關(guān)、數(shù)字電路，進(jìn)行位置、順序、時間控制，或通過相應(yīng)接口實施遠(yuǎn)程控制。該擴(kuò)展接口也可以與單片機(jī)，PLC的控制電平連接。
本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器是一種“強(qiáng)電”與“弱電”、電磁與永磁、機(jī)械結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路相結(jié)合的產(chǎn)物，它突破了一體化數(shù)控接觸器傳統(tǒng)的設(shè)計理念，以全新的思維方式拓展了一體化數(shù)控接觸器未來生存與發(fā)展的空間。本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器，包括DC-24V電源、轉(zhuǎn)換開關(guān)、控制電路及擴(kuò)展接口的驅(qū)動裝置內(nèi)置。操作安全，功能擴(kuò)展靈活，應(yīng)用范圍廣，體積小、安裝簡便。以規(guī)格100A的接觸器為例，其驅(qū)動裝置能耗≤3W，節(jié)能效果十分顯著，使用壽命長(使用壽命大于100萬次居國際先進(jìn)水平)，能獨立應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造、工業(yè)過程自動化控制、智能化低壓終端配電。
權(quán)利要求
1.一體化數(shù)控接觸器，包括勵磁線圈和靜鐵心，其特征在于所述靜鐵心中鑲嵌有永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述靜鐵心由硅鋼片疊成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述永磁體為釹鐵硼永磁體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述靜鐵心為E型鐵心，所述永磁體鑲嵌在所述E型鐵心凹槽底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述接觸器還包括驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置為勵磁線圈提供驅(qū)動電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述驅(qū)動裝置包括電源，轉(zhuǎn)換開關(guān)(JK1)，轉(zhuǎn)換開關(guān)(JK2)，控制電路及擴(kuò)展接口；所述勵磁線圈通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(JK1)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(JK2)與電源連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)(JK1)和切換開關(guān)(JK1)與控制電路連接；所述控制電路與控制接口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述控制電路以脈沖方式控制轉(zhuǎn)換開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述控制電路包括與電容(C5)串聯(lián)的繼電器(J1)，與電容(C6)串聯(lián)的繼電器(J2)；所述繼電器(J1)通過開關(guān)(JK3-1)與電源連接；所述繼電器(J2)通過開關(guān)(JK3-2)與電源連接；所述開關(guān)(JK3-1)、(JK3-2)由繼電器(J3)控制；所述繼電器(J3)受控制接口驅(qū)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述擴(kuò)展接口采用標(biāo)準(zhǔn)USB接口形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化數(shù)控接觸器，其特征在于所述擴(kuò)展接口兼容數(shù)字電路、單片機(jī)、PLC控制電平。
全文摘要
本發(fā)明涉及接觸器，特別涉及接觸器鐵心以及接觸器驅(qū)動裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的接觸器體積大，驅(qū)動功率大，能耗高，使用壽命短的問題。本發(fā)明公開了一種一體化數(shù)控接觸器，其技術(shù)方案是，一體化數(shù)控接觸器，包括勵磁線圈和靜鐵心，其特征在于所述靜鐵心中鑲嵌有永磁體；上述一體化接觸器還包括為勵磁線圈提供驅(qū)動電流的驅(qū)動裝置。本發(fā)明的有益效果是，接觸器體積小，驅(qū)動功率小，不需要維持電流，能耗低，驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，控制接口功能強(qiáng)大，勵磁線圈幾乎不發(fā)熱，使用壽命長。本發(fā)明的一體化數(shù)控接觸器，主要應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造，工業(yè)過程自動化控制，智能化低壓終端配電等領(lǐng)域。
文檔編號H01H50/16GK1707718SQ20051002091
公開日2005年12月14日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者劉津平, 陳榮高 申請人:劉津平, 陳榮高