CN1004841B - 搓合式直动交流磁*** - Google Patents

Abstract

一种用于直动式交流接触器和带直动式磁***的其它电器的搓合式磁***。本设计的主要特点是将铁芯和衔铁极面由传统的水平拍合式设计成水平交角在２０～４０°之间的单向斜面搓合式。由于上下极靴相互单向交错，有效地缩短了上下极面的相对距离和增大了极面面积。本设计的磁***与传统的磁***相比。具有起始吸力成倍增加、节约电能、降低温升、减少振动、降低噪音、延长寿命、减少漆包线和硅钢片用量、动作可靠、使用维护方便等优点。其节电量在４０％左右。

Description

搓合式直动交流磁***

本发明属带衔铁的磁***领域。本发明人于1985年12月19日以申请号85205545申请的“搓合式交流磁***”专利提出以搓合式磁***代替转动式接触器的拍合式磁***。本设计基本原理与上述不同之处在于所产生的垂直于主磁通的横向分力与前者相反，其作用也不同。前者在安装运行时，横向分力向下，利用衔铁部份高度为力臂所形成的力矩直接用于闭合，而本技术的横向分力向上，用于平衡衔铁重力。上述技术使用于转动式电器，而本技术是使用于直动式电器。转动与直动是国内外同时采用的两大类电器元件，以供用户按被控设备的具体要求选用。在某些西方国家只使用直动式电器，我国也大都采用直动式，所以，直动式磁***的用量比转动式的用量更大。

目前通常使用的拍合式磁***为柱形极靴直接拍合，这种结构存在着下述一些缺点：由于正面碰击而振动大，由于振动大而使用寿命短，所要求的起动电流大而造成对电网的冲击;因电磁力不能充分利用而起始吸力小，所以不得不加大体积，耗料多，制造成本高;由于单向吸持而噪音大;能耗大致使温升高等。现有技术除柱形极靴外，另外尚有V形和乙形等形式。这些极靴虽形似搓合，但所产生的水平分力因大小相等方向相反而被抵消，该水平分力只能产生阻尼作用，无助于平衡衔铁重力。

在节电方面，目前国内外采用在磁***上附加节电装置的办法，其单台节电量十分可观，且可实现无声运行。但存在着振动大。工作不可靠、操作频率低、使用寿命短、设备成本成倍增加，闭合或释放时间增加好几倍、增大体积等缺点。不是从根本上全面提高磁***技术经济指标的办法。

本发明针对上述现行磁***的缺点，提出一种将上下极面直接拍合的机械动作改为上下两楔形相对搓合的技术，即在衔铁开始动作之前，缩短了上下极面间的相对距离，增大了极面面积，减少了漏磁通。在动作过程中，除垂直分力发生作用外，其垂直于主磁通的水平分力可起平衡衔铁重力的作用，并使上下极面产生相对磁力搓合。由此一举而从根本上克服了已有技术的上述种种缺点，使其技术经济指标得到全面突破。

本发明所采用的技术，由于改拍合为搓合，而充分利用了电磁力，从而节约了电能，减小了振动。使衔铁在接近失重状态下闭合，提高了工作可靠性和减少了导轨的机械磨损，延长使用寿命。减少了漆包线和硅钢片用量，降低了制造成本。降低了温升，减小了起动电流，成倍地增加了起始吸力，衔铁由互相垂直的双向力吸持，降低了噪音。

本发明的设计原理结合图1详述如下：

图中（1）和（1′）表示铁芯极面。（2）和（2′）表示衔铁极面。图中横虚线为拍合式铁芯和衔铁极面，所包括的阴影部份表示其拍合式磁力作用区域。左右竖虚线与极面（1）（2）以及（1′）（2′）所包围的面积表示本技术的磁力作用区。由图1可见，本设计的磁力作用区和拍合式相比，如采用两者极面交角为30°，在工作行程和磁极厚度不变的情况下，上下极距气隙可缩短13.4%，其对应极面面积增加15.5%，是本技术起始吸力成倍增加和得以大幅度节电的主要原理。因气隙与电磁吸力的平方成反比，极面的增大可大大减少漏磁通用以加强工作磁通。

此外，由于极面（1）、（1′）、（2）、（2′）都是单向斜面，磁力线有垂直通过气隙的特性，磁力可分解成垂直分力Fy和水平分力Fx。当铁芯上的线圈通电后，产生的磁力使上下两对极面搓合。在安装运行时Fx指向向上，用以平衡衔铁的重力。为了消除附加分磁环，减少电能损耗。本设计在上下极面闭合后，紧靠极面的两对对应铆钉（3）、（4）和（3′）、（4′）的中心连线应与极面基本垂直。该连线与极面法线的夹角应在0～5°之间，最佳为3～7°。

本发明的最佳实施例，结合图2详述如下：

图中（6）为磁***底板，该底板上装有静铁芯（1）和导轨（3）及反作用（缓冲）弹簧（4）。激磁线圈（5）套在静铁芯的极靴上。衔铁（2）装在导轨（3）上，可作平行往复移动。为了衔铁受力均衡，通常使用两个线圈（5）串联后套在静铁芯的两个极靴上，为了简化图面，图2中只画出了其中的一个线圈（5）。另外，上下铁芯还可设计成E形，上述线圈套在相对称的居边静铁芯两极靴上，该两极靴及相对应的衔铁极靴的极面为搓合式结构。居中主极为柱形，上下中极间留有去磁空气隙，相互不接触。本图2所示铁芯为n形结构。

上述两种搓合式直动磁***，静铁芯和衔铁的极面（E形中极除外），均为单向斜面。上述单向斜面与导轨（3）滑动方向垂直线的夹角应在20～40°之间，最佳为30°。铁芯和衔铁均由两块钢板内夹硅钢片并用铆钉铆为整体。为了避免构成两个附加分磁环，减少能量损耗和降低温升，上下铁芯闭合后，紧靠极面的上下两对对应铆钉的中心连线应与极面基本垂直。该连线与极面法线的夹角应为0～15°之间。最佳为3～7°。

磁***工作时，首先使线圈（5）通电，此时静铁芯（1）产生的磁力将衔铁（2）吸引，使上下两对极面闭合。同时将反作用（缓冲）弹簧（4）压缩，由于极面是单向斜面，产生垂直于主磁通的分力Fx，平衡了衔铁（2）的重力，使衔铁在接近失重状态与静铁芯（1）搓合，切断电源后，反作用弹簧（4）使衔铁复位，上下极面得以分离。该磁***的作用，就是往复完成上述动作过程。

本设计所提供的搓合式直动交流磁***与传统的拍合式磁***相比，上下极面相对间隙显著减小。对应极面大幅度增加，漏磁通相应减少，起始吸力成倍增加。在相同条件下使用，磁***的体积可以减小，且具有相互垂直的双向力在闭合中同时起作用。由此而产生了节电显著、振动小、噪音小、温升低、寿命长、操作频率高、动作可靠、节铜、节钢、制造成本低、使用维护方便等一系列好处。上述技术经济指标的全面提高是拍合式结构不可能达到的，本技术的推广应用，将对电磁***的设计带来革命性的变化。

本发明所提供的技术与传统的拍合式在能耗方面的比较，其效果如图3所示。图3中的纵座标表示磁力，横座标表示工作气隙，折线（1）表示某电器产品固有的反作用特性曲线。曲实线（2）表示原拍合式使用原安匝数的吸力特性曲线。点划线（4）表示搓合式使用原拍合式线圈安匝数的吸力特性曲线，虚曲线（3）表示本设计所提出搓合式结构配用较原线圈减少了安匝数40%后的吸力特性曲线。由图3可见，搓合式较拍合式的节能如图中牛角形阴影区所示。大大降低了能耗，还获得了大一倍的起始吸力，且终吸力减小了六分之一。若用相同能耗，起始吸力可增加两倍左右。使整个特性曲线上移。起始吸力的增加。可有效地加快闭合速度和提高动作可靠性。终吸力的减小，既节约了电能，又减小了振动。由于吸力特性与反作用特性配合合理，可节约电能40%左右。

附图说明：

图1 磁***工作原理示意图

图2 磁***构造示意图

图3 磁***的吸引特性曲线

Claims (4)

1、一种用于直动式交流接触器及其他带直动式磁***电器的搓合式交流磁***，该磁***的铁芯和衔铁的极面均为楔形斜面，在吸合时，两楔形相对搓合。

本发明的特征在于，铁芯和衔铁的极面均为单向倾面，该单向斜面的水平角为20～40°，在运行条件下，该磁***的两极面之间所产生的垂直于主磁通的分力（Fx），起平衡衔铁的重力作用（如图2所示），从而使衔铁在接近失重状态下与静铁芯搓合。

2、由权利要求1所述的磁***，其特征为铁芯和衔铁的两对上下极面相互平行，最佳单向斜面与水平线的夹角为30°。

3、由权利要求1所述的磁***，其特征为上下极靴闭合后紧靠极面的第一个对应铆钉的中心连线应与极面基本垂直，该连线与极面法线的夹角为0～15°之间，最佳为3～7°。

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