[发明专利]一种基于超磁致伸缩材料的继电器电弧减灭触头系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁继电器内部触头系统，特别是涉及一种基于超磁致伸缩材料继电器的电弧减灭触头系统。

背景技术

传统继电器依靠弹簧反力、永磁反力或电磁反力实现被动分断——即反力不是强制施加在衔铁上的，触点分断速度慢，容易导致触头系统发生燃弧现象。在电弧作用下，往往发生烧毁触点或融化粘住或动触头组件变形等现象，直接影响触头的电寿命，从而造成继电器开断功能失效，影响继电器的寿命及可靠性。实验表明，触点断开时电弧的燃烧时间与触头的断开速度有关。断开速度越快，电弧燃烧的时间就越短，触点的烧损也越小。因此，为了提高继电器寿命，可以通过提高触点的分断速度、减小燃弧时间来实现。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种继电器的电弧减灭系统，以实现触头的主动分断，提高触点的分断速度，减小触头间电弧的燃烧时间，从而提高继电器寿命。

本发明的技术解决方案是：一种基于超磁致伸缩材料的继电器电弧减灭触头系统，其特征在于：包括两个驱动机构13、一个衔铁14、两个动触头15、两个静触头16及一个动触簧17，衔铁14与动触簧17固定连接在一起后安装在支座轴上，支座轴固定在继电器外壳上，衔铁14能够绕支座轴转动，两个驱动机构13分别位于衔铁14上下两端，而且一个驱动机构13位于支座轴的左侧，另一个驱动机构13位于支座轴的右侧；所述两个驱动机构13的输出杆4分别与衔铁14的两个输入端固定连接；两个动触头15分别位于动触簧17的两个末端，与两个静触头16位置分别对应，动触头15在衔铁14的带动下能够与静触头16柔性接触、刚性分离。

所述的动触头15和静触头16之间的接触通过弹簧18的柔性接触实现，以保证继电器的机械寿命，动触头15和静触头16之间的分离通过动触簧17和动触头15之间的刚性接触实现快速分离，以提高继电器电寿命。

所述的驱动机构13包括超磁致伸缩棒1、驱动线圈2、预压机构3、输出杆4、外壳5、端盖6、温度自适应驱动电路7，超磁致伸缩棒1套入驱动线圈2的骨架轴内，超磁致伸缩棒1的输出端与输出杆4连接，驱动线圈(2)位于外壳5内部，输出杆4套入端盖6内，能够自由伸缩，端盖6置于驱动线圈上部，所述的超磁致伸缩棒1、外壳5、端盖6和输出杆4组成闭合磁路；所述的预压机构3位于端盖上部，通过输出杆4给超磁致伸缩棒1施加预压力，所述的温度自适应驱动电路7用于给驱动线圈2供电并调节励磁电流大小；

所述的超磁致伸缩棒1包括低温超磁致伸缩棒8和高温超磁致伸缩棒9，低温超磁致伸缩棒8与高温超磁致伸缩棒9同轴连接成整体。

所述的温度自适应驱动电路7主要包括温度采集处理单元、信号控制处理单元、功率输出单元、供电及保护单元，供电及保护单元分别为温度采集处理单元和信号控制处理单元提供偏置电压，温度采集处理单元通过采集驱动线圈2的温度信号，并将温度的变化转化成线性电压信号输出给信号控制处理单元，信号控制处理单元根据接收到的线性电压信号判断当前环境温度的数值，计算出功率输出单元的控制电压，传递给功率输出单元，控制驱动线圈2的电流。

所述的温度采集处理单元通过温度传感器实现，所述的信号控制处理单元通过单片机和D/A转换器实现，所述的功率输出单元通过MOSFET管实现。

所述低温超磁致伸缩棒和高温超磁致伸缩棒之间首先采用环氧树脂材料进行粘接，然后放入烘箱中，在60℃-80℃下固化6h-10h，取出，即制备成宽温域超磁致伸缩棒。

所述的预压机构3包括压盖10、预压弹簧11、调节螺母12，预压弹簧11套于输出杆4的凸沿上，调节螺母12旋于压盖孔上，并与预压弹簧11一端压紧，压盖10与外壳5铆接固定。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明利用超磁致伸缩材料为驱动机构，在外磁场作用下发生极速伸缩，反应速度可达微秒级。并且衔铁、输出杆及磁致伸缩棒均为刚性连接，超磁致伸缩驱动机构可直接带动输出杆、衔铁及动触头运动，使分断速度提高至少3个数量级，从而大大减小电弧燃弧时间，有效增加产品寿命。

(2)本发明的反力强制施加在衔铁上，避免了传统继电器依靠弹簧反力、永磁反力或电磁反力的被动分断模式，触点几乎不可能被粘死，使继电器可靠性大大提高。

(3)本发明的衔铁通过输出杆提供力矩，并转化为动触簧的转动位移，放大了初始输入位移，增大了动、静触点间隙，进一步提高了灭弧性能。

(4)本发明形成了自平衡结构，衔铁两侧同时伸缩，位移等大反向，对动触簧的转动相互牵制，保证了触点开断的稳定性，提高了继电器的可靠性。