一種基于雙線圈結(jié)構(gòu)的具有電磁可控反力的智能交流接觸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高低壓開關(guān)電器智能控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙線圈結(jié)構(gòu)的具有電磁可控反力的智能交流接觸器。
【背景技術(shù)】
[0002]劉玉書等發(fā)表在《金屬材料研宄》1989年12月第15卷第6期的“半硬磁材料在磁保持型接觸器中應(yīng)用”一文介紹了磁保持接觸器是利用半硬磁材料具有較高的剩磁和矯頑力能控制在一定范圍內(nèi)的特點，在加電流后鐵心有剩磁，在接觸器工作時不需要通電。而且，由于在工作時間時接觸器的吸合狀態(tài)是靠半硬磁材料的剩磁，因此不會受到電壓波動的影響。汪先兵等發(fā)表在《低壓電器》2009年第7期“永磁接觸器的發(fā)展與研宄綜述”一文介紹了永磁機(jī)構(gòu)通過將永磁體與現(xiàn)有的電磁鐵相結(jié)合實現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械或電磁機(jī)構(gòu)的全部功能。由于永磁體的存在使得接觸器的分閘反力為永磁磁力和彈簧反力，這顯然比電磁式接觸器反力大的多。永久磁鐵能提供穩(wěn)定的磁場，這是個優(yōu)點，但是常態(tài)下也是缺點，會使接觸器在沒有電的情況下分不開，因此本發(fā)明為了解決這一個問題，采用兩組線圈施加反向電流產(chǎn)生反向磁場產(chǎn)生電磁斥力的解決辦法。通過半硬磁剩磁材料鐵心或者通過在線圈中加入低壓直流產(chǎn)生的磁場實現(xiàn)接觸器的可靠無聲節(jié)電吸持。為使吸持可靠同時用低壓間歇加磁。利用CPU控制系統(tǒng)和整流/變壓回路接通兩組線圈，使它們產(chǎn)生磁力相當(dāng)?shù)艌龇较蛳喾?，利用同極磁場間的斥力來使接觸器快速分閘。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種新型的基于雙線圈結(jié)構(gòu)的具有電磁可控反力的智能交流接觸器，包括機(jī)械系統(tǒng)與電控系統(tǒng)兩部分，采用交流整流的脈動直流高壓選相合閘、自保持或者低壓吸持、應(yīng)用電磁可控反力實現(xiàn)微電弧能量快速分閘的控制策略，節(jié)省鐵心和線圈中絕大部分的損耗功率，同時降低或消除噪音，降低線圈的溫升，延長智能交流接觸器的壽命。
[0004]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種基于雙線圈結(jié)構(gòu)的具有電磁可控反力的智能交流接觸器，包括機(jī)械系統(tǒng)與電控系統(tǒng)，所述機(jī)械系統(tǒng)包括動鐵心、靜鐵心、主線圈、輔線圈、上絕緣殼體、下絕緣殼體、動鐵心連接件、觸頭彈簧、動觸頭部件、靜觸頭部件以及兩個反力彈簧；所述動鐵心連接件為橫向長方體結(jié)構(gòu)，所述動鐵心連接件中部上表面設(shè)有垂直向上的觸頭彈簧，所述觸頭彈簧的上端連接有所述的動觸頭部件，所述動觸頭部件下方一段距離處設(shè)有靜觸頭部件，所述靜觸頭部件固定在所述上絕緣殼體上，在合閘狀態(tài)下所述動觸頭部件與靜觸頭部件接觸；所述動鐵心連接件中部下表面設(shè)有所述的動鐵心，所述輔線圈纏繞于所述動鐵心，在合閘和分閘過程中所述動鐵心連接件可在所述下絕緣殼體的導(dǎo)槽內(nèi)滑動，所述動鐵心下方一段距離處對應(yīng)設(shè)有靜鐵心用以形成雙U型對頂結(jié)構(gòu)或雙E型對頂結(jié)構(gòu)，所述靜鐵心固定在所述下絕緣殼體上，所述主線圈纏繞于所述靜鐵心；所述動鐵心連接件兩端下表面分別設(shè)有一垂直向下的反力彈簧，所述反力彈簧的下端連接至所述下絕緣殼體；所述電控系統(tǒng)與所述主線圈以及輔線圈連接；所述的電控系統(tǒng)包括一 CPU控制模塊以及與其相連的一分合閘控制模塊與一運(yùn)行指示電路，用以實現(xiàn)所述交流接觸器的分合閘控制，其中所述CPU控制模塊為單片機(jī)，包括一數(shù)據(jù)存儲單元、一數(shù)據(jù)處理單元以及一控制單
J L.ο
[0005]進(jìn)一步地，所述的分合閘控制模塊包括第一整流回路、第二整流回路、電壓變換回路、加/去磁控制回路、第一強(qiáng)激磁啟動元件、第二強(qiáng)激磁啟動元件，用以控制第一強(qiáng)激磁啟動元件通斷的第一控制回路、用以控制第二強(qiáng)激磁啟動元件通斷的第二控制回路以及用以控制加/去磁控制回路開閉的第三控制回路；所述第一控制回路、第二控制回路以及第三控制回路的輸入端與CPU的控制單元相連，所述第一整流回路、所述第二整流回路以及所述電壓變換回路的輸入端還與一單相電源連接；所述第一控制回路、第一整流回路的輸出端與所述第一強(qiáng)激磁啟動元件的一端相連，所述第一強(qiáng)激磁啟動元件的另一端與所述主線圈相連；所述第二控制回路、第二整流回路的輸出端與所述第一強(qiáng)激磁啟動元件的一端相連，所述第二強(qiáng)激磁啟動元件的另一端與所述輔線圈相連；所述第三控制回路的輸出端與所述加/去磁控制回路的輸入端相連，所述加/去磁控制回路的輸出端與所述主線圈或副線圈相連。
[0006]進(jìn)一步地，所述的動鐵心、靜鐵心為半硬磁合金或無剩磁材料制成的鐵心。
[0007]進(jìn)一步地，當(dāng)動鐵心、靜鐵心為半硬磁合金制成的鐵心時，所述的加/去磁控制回路為低壓間歇加磁回路與突然斷電去磁回路。
[0008]進(jìn)一步地，當(dāng)動鐵心、靜鐵心為無剩磁材料制成的鐵心時，所述的加/去磁控制回路為低壓吸持回路。
[0009]進(jìn)一步地，所述的電控系統(tǒng)還包括A/D采集模塊、電壓傳感器以及電流傳感器；所述電壓傳感器的輸入端連接至所述單相電源，所述電流傳感器的輸入端連接與一負(fù)載端相連，用以采集所述單相電源的電壓值與所述負(fù)載端的電流值；所述電壓傳感器的輸出端與所述電流傳感器的輸出端與所述A/D采集模塊相連，所述A/D采集模塊連接至所述的CPU控制模塊。
[0010]進(jìn)一步地，當(dāng)所述動鐵心的結(jié)構(gòu)為U型時，所述靜鐵心的結(jié)構(gòu)也為U型；當(dāng)所述動鐵心的結(jié)構(gòu)為E型時，所述靜鐵心的結(jié)構(gòu)也為E型。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制單元還與一運(yùn)行指示電路連接，用以顯示當(dāng)前所述交流接觸器的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]進(jìn)一步地，所述動鐵心連接件為絕緣材料制成。
[0013]較佳的，當(dāng)動鐵心、靜鐵心為半硬磁合金制成的鐵心時，CPU控制模塊能夠?qū)崿F(xiàn)智能交流接觸器的智能選相合閘控制和智能微電弧能量分?jǐn)嗫刂?。在接觸器合閘時，先通過第一控制回路控制第一強(qiáng)激磁啟動元件導(dǎo)通，單相電源電壓經(jīng)過第一整流回路后，直接施加在智能交流接觸器主線圈上，使智能交流接觸器在直流強(qiáng)激磁方式下快速可靠吸合。同時，也給半硬磁合金材料制成的具有剩磁功能的動鐵心、靜鐵心上磁和失壓、欠壓分?jǐn)鄡δ茈娙莩潆姟．?dāng)吸合過程完成以后，CPU控制模塊通過第一控制回路控制斷開第一強(qiáng)激磁啟動元件，使智能交流接觸器的主線圈斷開強(qiáng)激磁，智能交流接觸器轉(zhuǎn)入自保持吸持階段，并每隔一段時間通過第三控制回路導(dǎo)通低壓間歇加磁回路，給剩磁鐵心刷新，防止磁場隨著時間減小而失去磁性，保證接觸器可靠吸持。當(dāng)智能接觸器在運(yùn)行過程中，突然欠壓或者失壓時依靠突然斷電去磁回路消磁來達(dá)到跳閘之目的。在接觸器分閘時，先通過第三控制回路斷開低壓間歇加磁回路，然后利用反向磁場間體現(xiàn)相斥的特性，通過第一控制回路和第二控制回路同時開通第一強(qiáng)激磁啟動元件和第二強(qiáng)激磁啟動元件，使兩個線圈產(chǎn)生的磁場方向是相反的。此時，在對頂?shù)膭屿o鐵心的磁場分布上，由于鐵心磁阻小絕大部分磁力線通過鐵心柱內(nèi)形成回路，但由于兩組線圈激磁均為強(qiáng)激磁，就算動靜鐵心完全閉合的情況下，動靜鐵心各自均有相當(dāng)部分磁力線通過鐵心的左右兩個撞擊面之間的空氣自成回路，形成較大漏磁通。在動靜鐵心之間接觸面的鐵心柱內(nèi)，由于磁力線方向相反且磁力相當(dāng)而互相抵消，不呈現(xiàn)電磁力的特征；但在動靜鐵心左右撞擊面之間的周圍空氣中，有自成回路且較大的漏磁通，呈現(xiàn)螺線管磁場特征，產(chǎn)生很大的電磁反力，對雙線圈磁保持智能接觸器而言呈現(xiàn)斥力的特征，依靠這種同極磁場間的斥力和彈簧的彈力來使雙線圈磁保持智能接觸器完成快速分閘。
[0014]特別地，當(dāng)動鐵心、靜鐵心為無剩磁材料制成的鐵心時，CPU控制模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高壓直流強(qiáng)激磁智能選相合閘、高壓直流強(qiáng)激磁智能微電弧分閘以及低壓吸持回路的控制。在接觸器合閘時，先通過第一控制回路控制第一強(qiáng)激磁啟動元件導(dǎo)通，單相電源電壓經(jīng)過第一整流回路以后，直接施加在智能交流接觸器主線圈上，使智能交流