永磁接触器的实验过程 点击：3077 | 回复：54
发表于：2007-03-09 13:23:00
3楼
永磁接触器的名称，在专业领域内这样的称呼并不是很贴切，应该是永磁操作机构。在国家标准里面，归类为“接触器节电器”。
我因为工作的关系，经常要接触一些企业人员。有一次和一位电器经销商闲谈，说到了一种接触器方面的专利技术。我对此产生了兴趣。到专利网站一查，发现了许多类似的专利。这些专利大多已经失效，专利介绍也很简单。我对这些专利进行了比较，发现很多专利实际是很难成为现实产品的。
在兴趣的支配下，我开始了实验。
首先是对操作机构的结构进行实验。我到书店购买了《现代高压电器技术》一书，里面有对断路器永磁操作机构比较详细的介绍。经过学习分析，我认为书中对双稳态永磁操作机构的工作原理的描述，现实中是难以实现的。书中的描述的错误之处，参考下图说明： 在〈〈技术〉〉中对这种结构的工作原理的描述是：动、静铁心构成磁路并被永久磁钢磁化，因而动、静铁心互相吸引而处于一种稳态，现在假设处于图中的情况，即动铁心和静铁心的上端相吸合。在这种状态下，给下端的励磁线圈通电，则该线圈在动铁心下端形成的电磁场的吸力抵消并强于上端的吸力，动铁心被吸引到下方，这时线圈断电后，动、静铁心同样因为永久磁钢的原因，保持吸合状态。
这里的问题是：下端线圈通电时，动铁心的下端和静铁心处于分离状态，它如何产生如此巨大的吸力克服静铁心上端的吸力呢？很显然，在现实中这是难以做到的，即便能够做到，也不是最佳的方法。其实有效的办法，是给上端的线圈通电，产生和动铁心上端极性相同的磁场，利用极性相同排斥的原理达到位置转换的目的。 基于以上所述，我构思了下图所示的结构： 在这个结构中，动铁心上镶嵌4块永久磁钢同一安装面上的磁钢反极性安装。动铁心是良导磁材料。由于动铁心上永久磁铁的原因，动铁心不是和静铁心的上端相吸，就是和静铁心的下端相吸引，总是处于一种稳定状态。按图中的状态，如果要使动铁心的位置转换到和静铁心的下端相吸合，就要给上端的励磁线圈通电，使线圈和铁心产生与永久磁铁相同极性的磁场，这时静铁心就会产生和永久磁钢相排斥的趋势，只要电磁场的强度足够，动铁心就会被排斥到对面，并且带动和它连接的接触器有关器件。
我用220伏的交流电整流，用电解电容储能，可控硅控制放电，该结构能够可靠转换位置。
2003年11月，我把这种结构申请了实用新型专利。2004年11月，专利被授权。专利号：ZL2003 2 0107021.0。
专利被授权以后，我开始实验这种机构的控制线路。
用机械开关控制，是最简单的方法。但是，这是十分不可靠的。作为能够实际应用的接触器操作机构，必须具备以下功能：1、给它通上一定的电源，就能够使接触器吸合。 2、断开接触器的控制电源，接触器就能从吸合状态转换到释放状态。3、工作必须稳定可靠。4、成本不能太高，原则上不能高于目前接触器的电磁操作机构。
为了实现这四项要求，我用了两年的时间。
在永磁操作机构中，实现接触器由释放状态向吸合状态的转换比较容易。直接用直流电驱动励磁线圈就可以。而要实现由吸合状态向释放状态转换就比较麻烦，必须有在切断电源后向释放线圈提供足够电能的元件---电池或者电容。用电池不太可能，剩下的就是电容了。我是用CJ20—250进行实验的，经过实验，要驱动它工作，在控制电压为交流220V时，释放电容要在330微法以上，吸合电容要470微法以上。
我因为工作的关系，经常要接触一些企业人员。有一次和一位电器经销商闲谈，说到了一种接触器方面的专利技术。我对此产生了兴趣。到专利网站一查，发现了许多类似的专利。这些专利大多已经失效，专利介绍也很简单。我对这些专利进行了比较，发现很多专利实际是很难成为现实产品的。
在兴趣的支配下，我开始了实验。
首先是对操作机构的结构进行实验。我到书店购买了《现代高压电器技术》一书，里面有对断路器永磁操作机构比较详细的介绍。经过学习分析，我认为书中对双稳态永磁操作机构的工作原理的描述，现实中是难以实现的。书中的描述的错误之处，参考下图说明： 在〈〈技术〉〉中对这种结构的工作原理的描述是：动、静铁心构成磁路并被永久磁钢磁化，因而动、静铁心互相吸引而处于一种稳态，现在假设处于图中的情况，即动铁心和静铁心的上端相吸合。在这种状态下，给下端的励磁线圈通电，则该线圈在动铁心下端形成的电磁场的吸力抵消并强于上端的吸力，动铁心被吸引到下方，这时线圈断电后，动、静铁心同样因为永久磁钢的原因，保持吸合状态。
这里的问题是：下端线圈通电时，动铁心的下端和静铁心处于分离状态，它如何产生如此巨大的吸力克服静铁心上端的吸力呢？很显然，在现实中这是难以做到的，即便能够做到，也不是最佳的方法。其实有效的办法，是给上端的线圈通电，产生和动铁心上端极性相同的磁场，利用极性相同排斥的原理达到位置转换的目的。 基于以上所述，我构思了下图所示的结构： 在这个结构中，动铁心上镶嵌4块永久磁钢同一安装面上的磁钢反极性安装。动铁心是良导磁材料。由于动铁心上永久磁铁的原因，动铁心不是和静铁心的上端相吸，就是和静铁心的下端相吸引，总是处于一种稳定状态。按图中的状态，如果要使动铁心的位置转换到和静铁心的下端相吸合，就要给上端的励磁线圈通电，使线圈和铁心产生与永久磁铁相同极性的磁场，这时静铁心就会产生和永久磁钢相排斥的趋势，只要电磁场的强度足够，动铁心就会被排斥到对面，并且带动和它连接的接触器有关器件。
我用220伏的交流电整流，用电解电容储能，可控硅控制放电，该结构能够可靠转换位置。
2003年11月，我把这种结构申请了实用新型专利。2004年11月，专利被授权。专利号：ZL2003 2 0107021.0。
专利被授权以后，我开始实验这种机构的控制线路。
用机械开关控制，是最简单的方法。但是，这是十分不可靠的。作为能够实际应用的接触器操作机构，必须具备以下功能：1、给它通上一定的电源，就能够使接触器吸合。 2、断开接触器的控制电源，接触器就能从吸合状态转换到释放状态。3、工作必须稳定可靠。4、成本不能太高，原则上不能高于目前接触器的电磁操作机构。
为了实现这四项要求，我用了两年的时间。
在永磁操作机构中，实现接触器由释放状态向吸合状态的转换比较容易。直接用直流电驱动励磁线圈就可以。而要实现由吸合状态向释放状态转换就比较麻烦，必须有在切断电源后向释放线圈提供足够电能的元件---电池或者电容。用电池不太可能，剩下的就是电容了。我是用CJ20—250进行实验的，经过实验，要驱动它工作，在控制电压为交流220V时，释放电容要在330微法以上，吸合电容要470微法以上。
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