一種輕量化交流接觸器鐵芯及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及交流接觸器。本發(fā)明公開了一種輕量化交流接觸器鐵芯，通過對鐵芯進行輕量化處理，降低交流接觸器裝置的重量，進一步提高交流接觸器運行效率和可靠性。本發(fā)明的技術方案是，一種輕量化交流接觸器鐵芯，所述鐵芯由硅鋼片堆疊構成，其特征在于，所述硅鋼片上設置有鏤空結構，以減輕鐵芯重量。本發(fā)明實際減重效果可以達到甚至超過17％，特別是對于大功率接觸器，減重效果非常突出。通過合理選擇鏤空位置，可以降低對鐵芯結構強度的影響，而鏤空結構對鐵芯磁導率造成的影響，可以通過調整驅動系統(tǒng)的參數等進行補償，不會影響鐵芯的正常使用。本發(fā)明的交流接觸器鐵芯特別適合用于航天、航空、艦船、車輛等設備中。
【專利說明】一種輕量化交流接觸器鐵芯及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及交流接觸器【技術領域】，特別涉及一種輕量化交流接觸器鐵心結構以及這種鐵芯的制造方法。
【背景技術】
[0002]交流接觸器是一種應用非常廣泛的低壓電器，基于“通電吸合，帶電保持，斷電釋放”的工作原理，使用交流控制電源操控時，鐵心和短路環(huán)中的磁滯損耗和渦流損耗占總能耗的90%以上，加大了電網線路上的電能損耗，縮短了接觸器線圈的使用壽命。為改變這種高能耗運行狀況，我國頒布了 GB21518-2008《交流接觸器能效限定值及能效等級》，標準中規(guī)定了交流接觸器的能效等級、能效限定值、節(jié)能評價值和試驗方法，對交流接觸器節(jié)能及電子控制技術的研究起到了積極的促進作用。
[0003]目前，交流接觸器節(jié)能技術已經隨著電子控制技術的廣泛應用獲得了長足發(fā)展，通過改變交流接觸器勵磁線圈的交流運行方式為直流吸合，直流保持運行方式，使交流接觸器的能效等級不斷提高。交流接觸器是機電一體化結構的產品，單從改變交流接觸器的電子控制方式，還遠遠不能使接觸器的運行效率和制造成本達到最優(yōu)化。交流接觸器重量就是一個需要解決的問題，特別是用于航空、航天設備及各種艦船、車輛等設備上的交流接觸器，產品重量就是一個不容忽視的問題。在交流接觸器裝置中(包括鐵芯、勵磁線圈、動作機構和控制系統(tǒng)等)，鐵芯重量通常都超過總重量的40%，通過降低鐵芯重量可以大大減輕裝置的重量。特別是通過降低動鐵芯的重量，還可以進一步降低吸合功率，提高分斷速度，降低運行噪聲。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就是對鐵芯進行輕量化處理，降低交流接觸器裝置的重量，進一步提高交流接觸器運行效率和可靠性。
[0005]本發(fā)明解決所述技術問題，采用的技術方案是，一種輕量化交流接觸器鐵芯，所述鐵芯由硅鋼片堆疊構成，其特征在于，所述硅鋼片上設置有鏤空結構，以減輕鐵芯重量。
[0006]本發(fā)明的技術方案，通過在硅鋼片上加工鏤空結構降低鐵芯重量，實際減重效果可以達到甚至超過17%，特別是對于大功率接觸器，減重效果非常突出。通過合理選擇鏤空位置，可以降低對鐵芯結構強度的影響，而鏤空結構對鐵芯磁導率造成的影響，可以通過調整驅動系統(tǒng)的參數等進行補償，不會影響鐵芯的正常使用。
[0007]具體的，所述鏤空結構為矩形通孔或圓形通孔。
[0008]硅鋼片上的鏤空結構采用矩形通孔或圓形通孔，可以通過沖壓工藝在硅鋼片生產過程中一次加工成型，具有模具結構結構，加工方便的特點。特別是矩形通孔，具有減重效果突出的優(yōu)點。
[0009]優(yōu)選的，所述鏤空結構設置在位于鐵芯中間的硅鋼片上。
[0010]由于磁力線主要集中在鐵芯表面附近，鐵芯中間部位磁力線相對較少，在位于鐵芯中間的硅鋼片上進行鏤空處理，而對于鐵芯兩端的硅鋼片則保持原有結構不作處理，可以最大限度降低對鐵芯磁導率的影響，并且可以將鏤空結構形成的孔洞封閉在鐵芯中間，不與外界接觸，可以減少這些孔洞藏污納垢的機會，減少鐵芯銹蝕速度，并且增加了鐵芯的整體性和結構強度。
[0011]優(yōu)選的，相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合。
[0012]相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合，即相鄰硅鋼片上的鏤空結構交錯布置。這種結構的鐵芯可以使鏤空結構對鐵芯結構強度的影響大大降低，并減少對鐵芯磁導率的影響。
[0013]進一步的，所述鐵芯為具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯。
[0014]U型鐵芯和E型鐵芯是交流接觸器使用最普遍的兩種鐵芯，特別是E型鐵芯常用于大功率交流接觸器。U型鐵芯和E型鐵芯都具有對稱性，其硅鋼片也具有相應的對稱結構，非常適合構成相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合的鐵芯，并且可以采用簡單的工藝實現這種結構。
[0015]推薦的，所述鐵芯中設置有鏤空結構的硅鋼片具有相同結構，硅鋼片上相同位置處鏤空結構形狀和大小相同，相鄰硅鋼片翻面疊放。
[0016]該技術方案中，硅鋼片上設置的鏤空結構相同，硅鋼片上相同位置處鏤空結構形狀和大小相同。對于動鐵芯硅鋼片和靜鐵芯硅鋼片，可以分別采用同一副模具加工硅鋼片，從而降低生產成本。疊片時，將相鄰硅鋼片翻面疊放就可以實現相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合的結構特點。
[0017]推薦的，所述鐵芯中相間的硅鋼片上設置的鏤空結構位置相同。
[0018]該方案采用兩組結構不同的硅鋼片，疊放時兩組硅鋼片交替疊放，也可以實現相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合的結構特點。
[0019]本發(fā)明的另一個目的是，提供一種輕量化交流接觸器鐵芯制造方法，用于具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯加工，包括鏤空和疊片工序，其特征在于，具體步驟如下:
[0020]a、在硅鋼片上相同位置加工鏤空結構，所述鏤空結構位于硅鋼片對稱軸兩邊；
[0021]b、疊片時相鄰硅鋼片翻面疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。
[0022]本方案的鐵芯制造方法，利用了硅鋼片的對稱結構，對于靜鐵芯和動鐵芯，分別采用同一副模具在硅鋼片上相同位置加工鏤空結構，通過疊片時相鄰硅鋼片翻面疊放，達到相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合的目的。本方案的特點是靜鐵芯和動鐵芯鏤空結構的加工分別采樣一副模具，能夠降低加工成本，本方案要求鏤空結構位于硅鋼片對稱軸兩邊，使相鄰硅鋼片上鏤空結構位置交錯分布。
[0023]本發(fā)明提供的又一種輕量化交流接觸器鐵芯制造方法，用于具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯加工，包括鏤空和疊片工序，其特征在于，具體步驟如下:
[0024]α、將需要鏤空的硅鋼片分成2組；
[0025]β、分別在第一組硅鋼片和第二組硅鋼片上加工鏤空結構，兩組硅鋼片上加工的鏤空結構位置不同；
[0026]Y、疊片時第一組硅鋼片與第二組硅鋼片交替疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。
[0027]這種硅鋼片加工方法，靜鐵芯和動鐵芯分別需要兩副模具對兩組硅鋼片進行加工，使兩組硅鋼片上加工的鏤空結構位置不同，疊片時兩組硅鋼片交替疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。這種硅鋼片加工方法的特點是靜鐵芯和動鐵芯分別需要兩副模具加工鏤空結構，鏤空結構位置不受限制，位于對稱軸上的鏤空結構，也可以實現相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置上下交錯布置的方案，硅鋼片疊片工序相對比較簡單，不需要對硅鋼片翻面。
[0028]優(yōu)選的，所述鏤空結構為矩形通孔或圓形通孔。
[0029]鏤空結構采用矩形通孔或圓形通孔，可以在硅鋼片沖壓過程中一次加工成型，具有模具結構簡單，加工方便，生產效率高的特點，而且矩形通孔還具有減重效果突出的優(yōu)點。
[0030]本發(fā)明的有益效果是，在保證交流接觸器鐵芯基本性能的基礎上，可以顯著降低產品重量。由于動鐵芯重量的降低，需要的吸合力減少，可以降低吸合功率，達到節(jié)電節(jié)能的效果。由于交流接觸器是量大面廣的低壓控制電器，全國正在運行的大中容量交流接觸器以百萬臺計，如采用本發(fā)明技術每年可節(jié)約相當可觀的電能。而且動鐵芯重量的降低又減小了吸合的沖擊力，有利于降低運行噪聲，減少磨損，延長接觸器使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是實施例1動鐵芯娃鋼片結構不意圖；
[0032]圖2是實施例1靜鐵芯硅鋼片結構示意圖；
[0033]圖3是實施例1動鐵芯裝配示意圖；
[0034]圖4是實施例1靜鐵芯裝配示意圖；
[0035]圖5是實施例2動鐵芯娃鋼片結構不意圖，其中圖5a為動鐵芯娃鋼片正面王視圖，圖5b為動鐵芯背面主視圖；
[0036]圖6是實施例2靜鐵芯娃鋼片結構不意圖，其中圖6a為靜鐵芯娃鋼片正面主視圖，圖6b為靜鐵芯背面主視圖；
[0037]圖7是U型鐵芯靜鐵芯娃鋼片結構不意圖；
[0038]圖8是U型鐵芯動鐵芯娃鋼片結構不意圖。
[0039]圖中，I為矩形通孔(鏤空結構);2為裝配孔；0P為對稱軸。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。
[0041]本發(fā)明的技術方案，通過在硅鋼片上加工鏤空結構降低鐵芯重量，實際減重效果可以達到17%以上，特別是對于大功率接觸器，減重效果更突出。通過合理選擇鏤空位置，可以降低對鐵芯結構強度的影響，而鏤空結構對鐵芯磁導率造成的影響，可以通過調整驅動系統(tǒng)的參數進行補償，不會影響鐵芯的正常使用。動鐵芯減重帶來的節(jié)能效果，對于量大面廣的交流接觸器其意義不容小覷。
[0042]實施例1
[0043]本例鐵芯為E型鐵芯，其動鐵芯和靜鐵芯均由娃鋼片堆置構成，動鐵芯娃鋼片結構如圖1所示，靜鐵芯硅鋼片結構如圖2所示，OP為硅鋼片對稱軸。圖中圓形通孔2為鐵芯的裝配孔，包括鉚固鐵芯的鉚釘孔和安裝支架的支架孔。圖中的矩形通孔I就是為了減重加工的鏤空結構。明顯的，鏤空結構I也可以加工成圓形通孔，圓形通孔減重效果雖然不如矩形通孔，但圓形通孔加工更方便，模具結構也更簡單。
[0044]圖3和圖4分別示出了本例動鐵芯和靜鐵芯的裝配示意圖，圖中可以看出，鏤空結構都是加工在位于鐵芯中間的硅鋼片上的，位于鐵芯兩端的硅鋼片上沒有加工鏤空結構，而是保持了硅鋼片原有結構。本例動鐵芯和靜鐵芯中，設置有鏤空結構的每一張硅鋼片都具有相同結構，每一張硅鋼片上相同位置處鏤空結構形狀和大小都相同。這種結構的硅鋼片裝配時，整個鐵芯中鏤空位置是重合的，除了鐵芯兩端的硅鋼片沒有加工鏤空結構外，鏤空也可以看成是對整個鐵芯的鏤空。這種結構的鐵芯減重效果突出，但對鐵芯結構強度及磁導率影響比較大。
[0045]實施例2
[0046]本例鐵芯也是具有對稱結構的E型鐵芯，動鐵芯硅鋼片結構如圖5所示，靜鐵芯硅鋼片結構如圖6所示。如果將硅鋼片的某一面定義為正面(A面)，則其反面即為背面(B面)。參見圖5和圖6，其中圖5a為動鐵芯硅鋼片A面主視圖，圖5b為動鐵芯硅鋼片B面主視圖，圖6a為靜鐵芯硅鋼片A面主視圖，圖6b為靜鐵芯硅鋼片B面主視圖。可以看出，本例鐵芯中，硅鋼片上的鏤空結構都位于硅鋼片對稱軸的兩邊，疊片時相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合。圖5a和圖5b也可以看成是兩種結構不同的動鐵芯硅鋼片，相應的，圖6a和圖6b也可以看成是兩種結構不同的靜鐵芯娃鋼片。
[0047]根據鐵芯的對稱性(硅鋼片的對稱性)，本例鐵芯可以通過兩種加工方法進行制造。其加工方法可以通過5和圖6進行說明，以動鐵芯為例，參見圖5a和圖5b。
[0048]第一種加工方法是，需要進行鏤空處理的硅鋼片，都按圖5a所示的形狀加工鏤空結構，每一張硅鋼片都具有相同結構，硅鋼片上相同位置處鏤空結構形狀和大小相同，疊片時相鄰硅鋼片翻面疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。由圖5a和圖5b可以看出，按圖5a所示的形狀加工的硅鋼片，翻面后其形狀就如圖5b所示，兩幅圖中的鏤空結構位置剛好交錯布置，互不重合。這種加工方法的優(yōu)點是，只需要一副模具就可以完成加工，通過疊片時的翻面疊放就可以得到相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合的結構特征。這種加工方法，對鏤空結構位置有要求，需要將鏤空結構位置布置在硅鋼片對稱軸兩邊。
[0049]第二種加工方法是，將需要鏤空的硅鋼片分成2組，第一組硅鋼片按照圖5a所述形狀加工鏤空結構，第二組硅鋼片按照圖5b所示形狀加工鏤空結構，兩組硅鋼片上加工的鏤空結構位置不同，交錯布置。疊片時第一組硅鋼片與第二組硅鋼片交替堆疊，相間的硅鋼片上鏤空結構位置相同，相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。這種加工方法的特點是需要兩副模具進行加工，疊片時不需要進行翻面操作。這種加工方法可以將鏤空結構設置在硅鋼片對稱軸上，實現相鄰硅鋼片對稱軸上的鏤空結構上下交錯布置的方案。
[0050]對于靜鐵芯的加工方法，可以參見圖6a和圖6b以及上述描述予以實現，此處不再贅述。
[0051]上述兩種加工方法得到的鐵芯，相鄰硅鋼片結構不同，相間硅鋼片結構相同，得到的鐵芯中沒有鏤空結構形成的通孔，對鐵芯結構強度的影響比較小，對鐵芯磁導率的影響也可以降低，只是減重效果稍遜。
[0052]對于具有對稱結構的U型鐵芯，其靜鐵芯硅鋼片和動鐵芯硅鋼片結構如圖7和圖8所示，可以采用上述相同的方法進行鏤空加工，達到減重、節(jié)能的效果，本發(fā)明不再詳細描述其結構和加工方法。
[0053]180A規(guī)格接觸器鐵心重量對比:
[0054]
【權利要求】
1.一種輕量化交流接觸器鐵芯，所述鐵芯由硅鋼片堆疊構成，其特征在于，所述硅鋼片上設置有鏤空結構，以減輕鐵芯重量。
2.根據權利要求1所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，所述鏤空結構為矩形通孔或圓形通孔。
3.根據權利要求1所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，所述鏤空結構設置在位于鐵芯中間的硅鋼片上。
4.根據權利要求1?3任意一項所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，相鄰硅鋼片上鏤空結構位置互不重合。
5.根據權利要求4所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，所述鐵芯為具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯。
6.根據權利要求5所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，所述鐵芯中設置有鏤空結構的硅鋼片具有相同結構，硅鋼片上相同位置處鏤空結構形狀和大小相同，相鄰硅鋼片翻面疊放。
7.根據權利要求5所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯，其特征在于，所述鐵芯中相間的硅鋼片上設置的鏤空結構位置相同。
8.一種輕量化交流接觸器鐵芯制造方法，用于具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯加工，包括鏤空和疊片工序，其特征在于，具體步驟如下: a、在硅鋼片上相同位置加工鏤空結構，所述鏤空結構位于硅鋼片對稱軸兩邊； b、疊片時相鄰硅鋼片翻面疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。
9.一種輕量化交流接觸器鐵芯制造方法，用于具有對稱結構的U型鐵芯或E型鐵芯加工，包括鏤空和疊片工序，其特征在于，具體步驟如下: α、將需要鏤空的硅鋼片分成2組； β、分別在第一組硅鋼片和第二組硅鋼片上加工鏤空結構，兩組硅鋼片上加工的鏤空結構位置不同； Y、疊片時第一組硅鋼片與第二組硅鋼片交替疊放，使相鄰硅鋼片上的鏤空結構位置互不重合。
10.根據權利要求8或9所述的一種輕量化交流接觸器鐵芯制造方法，其特征在于，所述鏤空結構為矩形通孔或圓形通孔。
【文檔編號】H01H50/16GK103985603SQ201410236049
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉津平, 劉昊, 李強, 高萌 申請人:成都海沃斯電氣技術有限公司