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具有受控阻抗的電磁致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于限制包括磁電路的諸如繼電器之類的電磁致動(dòng)器的阻抗變化的方法。該電磁致動(dòng)器包括：靜止磁銜鐵和動(dòng)葉片，該動(dòng)葉片與彈簧相對(duì)放置，并且能夠移動(dòng)通過在箱體上做出的開口從箱體凸出的機(jī)械致動(dòng)元件；永久磁體，適合將葉片吸附到與銜鐵接觸；以及至少一個(gè)感應(yīng)線圈。該方法包括如下步驟：a)閉合并且保持葉片與銜鐵接觸；b)圍繞銜鐵安裝一個(gè)或者兩個(gè)線圈；c)將具有電流I的至少一個(gè)信號(hào)I送到一個(gè)線圈或者各線圈中；d)測(cè)量在線圈或者各線圈中的一個(gè)線圈的端子的電壓U；e)測(cè)量在線圈或者各線圈中的另一個(gè)線圈中的電流I；f)計(jì)算阻抗Zcal＝U/I；以及g)利用示出Nturns＝f(Zcal)的繞組圖確定要纏繞的匝數(shù)。
【專利說明】具有受控阻抗的電磁致動(dòng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及差動(dòng)繼電型的電磁致動(dòng)器，并且涉及一種目的用于在工業(yè)制造，S卩，在批量制造期間控制這種裝置的阻抗的方法。本發(fā)明的致動(dòng)器是當(dāng)預(yù)期差動(dòng)保護(hù)與主電壓無關(guān)時(shí)，尤其用于差動(dòng)保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】的高靈敏性裝置。
[0002]在該范圍中，為了滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)或者服務(wù)業(yè)中使用的致動(dòng)器或者差動(dòng)繼電器是不同類型的(A型、AC型、G型、S型等差動(dòng)產(chǎn)品)?，F(xiàn)在，它們具有相同的幾何形狀，即，除了線圈，即，除了對(duì)上述每種類型的繼電器使用的線圈采用的匝數(shù)和線的截面，構(gòu)成它們的部件相同。
[0003]實(shí)際上，這種傳統(tǒng)的電磁致動(dòng)器包括下面的組件:
[0004]一通常U型的固定磁銜鐵，通常U型的固定磁銜鐵的兩條腿的端部形成兩個(gè)共面極面；
[0005]一磁性材料的托盤，該托盤能夠分別在一距離，S卩，離開以銜鐵維持的空間的兩個(gè)位置之間樞軸旋轉(zhuǎn)，并且在裝備觸發(fā)器的位置，與所述極面接觸，從而閉合由所述銜鐵和所述托盤形成的磁電路，托盤的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)位于銜鐵的腿之一的端部附近；
[0006]—永久磁體,用于偏置磁電路,位于銜鐵的腿之間并且生成永久磁力，該永久磁力將托盤吸向極面，相對(duì)彈簧的回復(fù)力施加磁力。
[0007]一感應(yīng)線圈，圍繞例如連接到要控制的電路的磁電路，以修改磁力與彈簧的回復(fù)力之間的初始平衡。
[0008]眾所周知，工作原理如下:當(dāng)例如在線圈的線中感應(yīng)電流的差動(dòng)裝置保護(hù)的線路上發(fā)生差動(dòng)次序的事件時(shí)，在這種情況下在致動(dòng)器的磁電路中由線圈產(chǎn)生的磁通與由永久磁體產(chǎn)生的磁通組合。一方面由磁體弓I起的磁通和另一方面由線圈中出現(xiàn)的電流弓I起的磁通的組合破壞初始機(jī)械平衡，并且導(dǎo)致相對(duì)地移動(dòng)到銜鐵的托盤樞軸旋轉(zhuǎn)。托盤的移動(dòng)導(dǎo)致例如桿的機(jī)械部件移動(dòng)，能夠?qū)⑽挥陔姶胖聞?dòng)器附近的差動(dòng)產(chǎn)品的鎖定解鎖，使得所述桿可能作用于觸發(fā)器上。
[0009]盡管對(duì)于批量制造同一版本的致動(dòng)器，形成繼電器的組件在原理上相同，但是實(shí)際上，主要是因?yàn)椴牧系拇盘匦缘牟▌?dòng)和I μ m數(shù)量級(jí)的氣隙的變化，能夠觀察到一個(gè)繼電器與另一繼電器的阻抗不同。在工業(yè)處理中，控制這些變化是反復(fù)出現(xiàn)和主要的問題。
[0010]為了盡可能避免該問題，可能吸引人們作用于在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)與它們相關(guān)的環(huán)形線圈、實(shí)際上完成測(cè)量功能的環(huán)形線圈，即，其測(cè)量其線路與其交叉的被保護(hù)電路中的電流不平衡，實(shí)際上形成變壓器的初級(jí)，而其次級(jí)纏繞在環(huán)形線圈周圍并且連接到致動(dòng)器的感應(yīng)線圈。當(dāng)然，初級(jí)的不平衡也在次級(jí)中找到，感應(yīng)再在致動(dòng)器的感應(yīng)線圈中找到的電流。
[0011]一種解決方案實(shí)際上是例如將繼電器與具有較大體積的環(huán)形線圈關(guān)聯(lián)，因此，更昂貴，對(duì)總體價(jià)格成本有經(jīng)濟(jì)影響，當(dāng)然不是優(yōu)選的。
[0012]為了找到該問題的補(bǔ)救方法，不使用這種環(huán)形線圈，當(dāng)今通常選擇的另一種工業(yè)上可行的解決方案包括在根據(jù)其阻抗生產(chǎn)的繼電器外進(jìn)行系統(tǒng)性分類。實(shí)際上，在其制造之后，控制每個(gè)繼電器，并且然后，根據(jù)其阻抗以幾個(gè)類別對(duì)它們分級(jí)。這些阻抗類別中的每個(gè)分別與特定環(huán)形線圈關(guān)聯(lián)，該特定環(huán)形線圈不關(guān)于與其一起工作的致動(dòng)器尺寸過大。從經(jīng)濟(jì)上說，這樣進(jìn)行分類證明比選擇較大體積的環(huán)形線圈更感興趣。
[0013]因此，在工業(yè)中的當(dāng)前進(jìn)行方式中，沒有對(duì)繼電器或者致動(dòng)器中產(chǎn)生的阻抗變化進(jìn)行直接處置的處理，但是考慮到了生產(chǎn)線上實(shí)際上發(fā)生什么，然后選擇性分類。
[0014]直接作用于阻抗的眾所周知的解決方案包括利用磁體調(diào)節(jié)所述阻抗，然后由安裝在螺絲上的彈簧保證功率的調(diào)節(jié)。該解決方案的缺點(diǎn)是在一但組裝差動(dòng)產(chǎn)品時(shí)就必須執(zhí)行該調(diào)節(jié)，并且利用彈簧的調(diào)節(jié)花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間，并且在生產(chǎn)期間難以將其設(shè)定到位，這樣使得該解決方案在工業(yè)上不適用。
[0015]根據(jù)另一方法，該線圈使得有可能非常容易地改變繼電器的阻抗，如果線圈因?yàn)樵褦?shù)而不同，則一種類型的繼電器與另一類型的繼電器的阻抗不同。為了限制繼電器的阻抗的變化，因此，本發(fā)明的基本想法是纏繞能夠在降低偏差的情況下獲得給定阻抗的匝數(shù)。
[0016]例如，對(duì)于已知其表示對(duì)于期望匝數(shù)的過多匝數(shù)的所有情況，可以纏繞例如特定匝數(shù)，并且能夠松開精確匝數(shù)，以達(dá)到要求的阻抗。或者，此外，相反地，初始纏繞明顯低估的匝數(shù)，然后，纏繞導(dǎo)致要求的阻抗的附加匝數(shù)。
[0017]該結(jié)果正確、準(zhǔn)確，但是該應(yīng)用花費(fèi)非常長(zhǎng)的周期時(shí)間，確實(shí)不適應(yīng)工業(yè)上的大批量生產(chǎn)。
[0018]顯然，該問題是將關(guān)于匝數(shù)操作的想法和與工業(yè)化生產(chǎn)繼電器的要求組合。
[0019]這就是本發(fā)明建議做出的方法，因此，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上意在限制工業(yè)制造期間阻抗的變化，并且本發(fā)明的特征主要在于如下步驟:
[0020]- a/閉合并且保持托盤與銜鐵接觸；
[0021]- b/圍繞銜鐵安裝一個(gè)或者兩個(gè)線圈；
[0022]- c/在一個(gè)或多個(gè)線圈中發(fā)送至少一個(gè)電流信號(hào)I ;
[0023]- d/測(cè)量線圈或者各線圈中的一個(gè)線圈的端子上的電壓U ;
[0024]- e/測(cè)量線圈或者各線圈中的任意另一個(gè)線圈中的電流I ;
[0025]— f/ 計(jì)算阻抗 Zcal = U/I ；
[0026]- g/利用表示Nturns = f (Zcal)的繞組列線圖確定要纏繞的匝數(shù)。
[0027]換句話說，當(dāng)在制造期間產(chǎn)品的磁電路閉合時(shí)，在其內(nèi)纏繞一個(gè)或者兩個(gè)線圈，在(各)線圈上測(cè)量端子上的電壓和電流，由此推算阻抗，因此其是計(jì)算出的阻抗，根據(jù)計(jì)算出的阻抗，利用事先產(chǎn)生的列線圖以最終獲得要纏繞的匝數(shù)。
[0028]與上面剛提到的方式相比，這種處置方式的速度要快得多，并且也準(zhǔn)確，足以使該方法的工業(yè)相關(guān)性有效。
[0029]更具體地說，本發(fā)明的方法可以包括:對(duì)于提供有具有預(yù)定的多個(gè)匝數(shù)值的一系列線圈的預(yù)定數(shù)量的致動(dòng)器，產(chǎn)生并且使用表示Zreal = ^ (Zcal)的第一列線圖；然后，通過對(duì)于提供有具有預(yù)定的多個(gè)匝數(shù)值的一系列線圈的預(yù)定數(shù)量的致動(dòng)器，產(chǎn)生并且使用表示Nturns = f2 (Zcal)的第二列線圖，相互參照前面的兩個(gè)列線圖以產(chǎn)生繞組列線圖。
[0030]為了獲得第一列線圖，對(duì)于從由每次遞增約10的數(shù)量級(jí)的或者約10的倍數(shù)的數(shù)量級(jí)的匝數(shù)的預(yù)定低值，連續(xù)纏繞了幾百匝的線圈的幾百個(gè)致動(dòng)器的實(shí)際阻抗，實(shí)際進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量，并且進(jìn)行預(yù)定次數(shù)。作為選擇地，纏繞匝數(shù)的初始值可以是大值，然后，每次遞減約10的數(shù)量級(jí)的或者約10的倍數(shù)的數(shù)量級(jí)的匝數(shù)。此外，對(duì)每個(gè)致動(dòng)器計(jì)算阻抗。所獲得的全部結(jié)果允許表示列線圖，實(shí)際上，該列線圖是位于兩個(gè)包絡(luò)線之間的一群點(diǎn)。
[0031]關(guān)于第二列線圖，例如將匝數(shù)設(shè)置為坐標(biāo)，而將實(shí)際阻抗設(shè)置為橫坐標(biāo)。因此，實(shí)際阻抗是上述兩個(gè)列線圖之間的聯(lián)系，因此給出由此推算表示Nturns = f (Zcal)的最終繞組列線圖并且使前兩個(gè)列線圖組合的可能性。
[0032]為了在實(shí)際情況下能夠進(jìn)行各種測(cè)量，通過對(duì)致動(dòng)部件的機(jī)械操作(該機(jī)械操作對(duì)托盤和相對(duì)銜鐵的板的動(dòng)作有彈回作用)，或者通過在感應(yīng)線圈中傳遞直流電流從而在與磁銜鐵接觸時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)致吸附托盤的連續(xù)磁通，或者利用產(chǎn)生磁通量的磁體的磁化能夠?qū)⒗^電器保持在閉合位置，將托盤閉合并且保持在閉合位置。
[0033]為了進(jìn)行阻抗的計(jì)算，要求在至少一個(gè)線圈的端子上的電壓測(cè)量U并且在所述(各)線圈中的電流測(cè)量，可能有幾種解決方案，稍許修改本發(fā)明的方法的應(yīng)用。因此，可以根據(jù)分別具有η匝和I匝的兩個(gè)線圈進(jìn)行計(jì)算，線圈纏繞于銜鐵的區(qū)域的附近。
[0034]作為選擇地，可以圍繞銜鐵安裝η匝的單個(gè)線圈，然后，η能夠等于相當(dāng)于利用一種不實(shí)際使用的“虛擬”線圈的量，例如，對(duì)于測(cè)量目的包括5匝。其是當(dāng)應(yīng)用兩個(gè)線圈時(shí)可以使用的相同的“虛擬”數(shù)量。作為選擇地，數(shù)量η可以非常大，并且表示實(shí)際繞組，即具有致動(dòng)器的實(shí)際匝數(shù)的繞組。
[0035]此外，根據(jù)永久磁體的磁化狀態(tài)、用于閉合和保持閉合托盤與銜鐵接觸的方式等，所使用的電流可以有各種形式。
[0036]因此，送到線圈中的電流信號(hào)可以具有正弦波形態(tài)，或者包括直流分量和具有正弦波形態(tài)的分量。此外，當(dāng)有兩個(gè)線圈時(shí)，還可以有兩個(gè)電流信號(hào)，在兩種情況下，包括直流分量和正弦分量。
[0037]在測(cè)量阻抗期間，存在與線圈的電阻有關(guān)的附加變化，這樣導(dǎo)致當(dāng)只有單個(gè)線圈時(shí)測(cè)量精度降低，而與其匝數(shù)無關(guān)。另一方面，當(dāng)有兩個(gè)線圈時(shí)，在具有少量匝數(shù)(η)的線圈的端子測(cè)量電壓U，而在具有I匝的線圈測(cè)量電流I，這樣顯著降低電流測(cè)量的不準(zhǔn)確性。
[0038]總之,如果確定的變化小，則能夠僅使用單個(gè)線圈，而如果超過預(yù)定閾值，則優(yōu)選地使用它們中的兩個(gè)，以解決該問題。
[0039]本發(fā)明的方法為了在工業(yè)上提高效率，致動(dòng)器包括套管，該套管允許在環(huán)繞銜鐵的支路的套管外纏繞感應(yīng)線圈，在所有其他部件上，所述套管閉合。在這種情況下，在生產(chǎn)線的最后時(shí)刻，確切的繞組可以介入已經(jīng)預(yù)裝備的套管中，在該套管上，余下要做的所有工作是利用本發(fā)明的方法纏繞給定匝數(shù)，這樣，對(duì)于相同或者似相同的產(chǎn)品(除了線圈的匝數(shù))，保證阻抗的變化最小。
[0040]除了其取決于氣隙和磁電路的材料，這種致動(dòng)器的阻抗還主要取決于所裝備的永久磁體。如果因?yàn)橛谰么朋w導(dǎo)致的阻抗的變化過大，則在本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)，在執(zhí)行上述步驟a/至g/期間，致動(dòng)器可以位于亥姆霍茲線圈之間。
[0041]即使阻抗主要是氣隙和磁電路的材料的函數(shù)，但是其也取決于磁體，并且特別是取決于其磁化水平。
【權(quán)利要求】
1.一種用于限制繼電器型電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，該繼電器型電磁致動(dòng)器包括:磁電路，包括固定磁銜鐵和可移動(dòng)托盤，該托盤相對(duì)彈簧并且能夠使通過在套管做出的小孔從套管凸出的致動(dòng)機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)；永久磁體，能夠吸附托盤與銜鐵接觸；以及至少一個(gè)感應(yīng)線圈，其特征在于如下步驟: -a/閉合并且保持托盤與銜鐵接觸； -b/圍繞銜鐵安裝一個(gè)或者兩個(gè)線圈； 一 c/在(各)線圈中傳送至少一個(gè)電流信號(hào)I ; -d/測(cè)量線圈或者各線圈中的一個(gè)線圈的端子上的電壓U ; -e/測(cè)量線圈或者各線圈中的另一個(gè)線圈中的電流I ; —f/計(jì)算阻抗Zeal = U/I ； -g/利用表示Nturns = f (Zcal)的繞組列線圖來確定要纏繞的匝數(shù)。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，對(duì)于提供有具有預(yù)定的多個(gè)匝數(shù)值的一系列線圈的預(yù)定數(shù)量的致動(dòng)器的，表示Zreal =(Zcal)的第一列線圖的產(chǎn)生和使用，且然后通過對(duì)于提供有具有預(yù)定的多個(gè)匝數(shù)值的一系列線圈的預(yù)定數(shù)量的致動(dòng)器，產(chǎn)生并且使用表示Nturns = f2(Zcal)的第二列線圖，并且相互參照前面的兩個(gè)列線圖以產(chǎn)生繞組列線圖。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，通過關(guān)于致動(dòng)部件的機(jī)械動(dòng)作，將托盤閉合并且保持在閉合位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，通過使直流電流通過感應(yīng)線圈，來將托盤閉合并且保持在閉合位置。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，圍繞銜鐵纏繞分別具有η匝和I匝的兩個(gè)線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，圍繞銜鐵安裝η匝的單個(gè)線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，η等于5。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，送入(各)線圈中的電流信號(hào)是正弦波形態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，送入(各)線圈中的電流信號(hào)包括具有正弦波形態(tài)的分量的直流分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，將兩個(gè)電流信號(hào)送入(各)線圈中，該電流信號(hào)包括兩個(gè)不同的直流分量和正弦波分量。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，當(dāng)有兩個(gè)線圈時(shí)，在具有η匝線圈的端子上進(jìn)行電壓U的測(cè)量，而在具有I匝的線圈上進(jìn)行電流I的測(cè)量。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，致動(dòng)器包括套管，當(dāng)所述套管在所有其他組件之上閉合時(shí)，允許感應(yīng)線圈纏繞在環(huán)繞銜鐵的支路的套管外。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的用于限制電磁致動(dòng)器的阻抗的變化的方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟a/至g/期間，致動(dòng)器位于亥姆霍茲線圈之間。
【文檔編號(hào)】G01R29/20GK104246923SQ201380020321
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】E.德齊利, P.弗里奇, V.博伊托伊克斯, J-M.沃爾平 申請(qǐng)人:黑格電子股份有限公司