最近，我从DigiKey的库存中取出了一个小型接触器，以展示三相电机反转启动器的功能。自然地，我做了正确的事情，拆解了接触器，以确定其总体结构，并发现为什么它感觉像是卡住了。大多数接触器的衔铁可以自由移动，但这个接触器“卡住了”，需要相当大的螺丝刀柱塞力才能开始移动（通过按压衔铁的暴露部分来强制继电器）。一旦拆开，一切就变得清晰了，因为线圈机构包含两个永磁体以及线圈附近的几块金属板。
本文描述了永磁体的结构和用途，重点介绍了设计中增加的衔铁速度和节能特性。在继续之前，我鼓励您阅读有关继电器中磁通行为的支持性初步文章。磁通像气球上的收缩橡皮筋一样操作的概念对于理解该接触器中磁场的相互作用至关重要。
关于电机启动器的更多信息
本文是介绍电机启动器并探讨其重要且有时微妙应用的更大作品的一部分。请参考以下相关文章以获取更多信息：
带有永磁体的继电器和接触器具有线圈极性
让我们从讨论线圈极性开始。大多数继电器不关心线圈中的电流方向。**然而，这个接触器的线圈具有极性。**正极必须连接到A1，负极连接到A2。如果做不到这一点，继电器将无法激活。
当我们反向连接线圈并机械地强制衔铁时，事情变得更加有趣。当线圈激活时，它拒绝移动。然而，如果手动力仍然存在，当线圈断电时，柱塞会移动。这些线索强烈暗示了电磁铁和永磁体之间的磁场相互作用。这个反向极性实验表明，磁场相互对抗，以增加组件移动的速度。这与观察结果相反，在反向极性下，它们相互保持。最后，我们观察到永磁体相对于电磁铁来说很强，至少在线圈处于正常关闭位置时。
技术提示 ：许多继电器和接触器包括一个集成的浪涌抑制二极管。在尝试对线圈施加反向极性之前，必须将其移除。
线圈组件的回顾，显示线圈和永磁体
图1显示了施耐德DPE09BL的线圈组件。该继电器具有24 VDC线圈以及带有两个永磁体的软铁组件。扩展视图如图2所示。此图片提供了组件的俯视图以及侧板。
图 1 ：带有永磁体的接触器线圈组件的图片。还包括线圈在断电位置时的示意图。
图 2 ：线圈组件顶部的扩展视图。
电磁与永磁相互作用的解释
该线圈组件的操作并不立即显而易见。以下是我对操作描述的最佳尝试。我承认这可能不完整，甚至可能缺少一些关键的设计方面。然而，我有相当高的信心认为这些信息是正确的，因为之前描述的反向极性产生了如此强的保持力。如果永磁体和电磁体在极性反转时如此紧密地相互吸引，那么在正常极性下，它们必须以相等的力相互排斥。欢迎您的评论和更正。
图3中的三个面板试图展示继电器在三种状态下的磁场，包括关闭、通电初始时刻和最终开启位置。在我们继续之前，请记住磁场形成闭合回路。磁场更倾向于在铁质材料中传播，而不是在空气中。最后，磁场寻求最短路径，并会移动材料以实现这一点。
图 3 ：展示永磁体和电磁体在三种激活状态下相互作用的示意图。
从左到右我们看到：
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左侧：这是继电器的放松（关闭）状态。衔铁被弹簧力（未显示）推起。电磁体关闭。它由一根蓝色的铁质金属条表示。磁通量回路沿两侧向上，通过断电的线圈核心向下，穿过下板，然后向上返回到磁体的南极。
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中间：此面板表示继电器在电磁体激活时刻的状态。电磁铁现在由一个绿色条表示，并带有假定的磁极性。衔铁仍然由弹簧张力支撑。请注意，永磁体和电磁体是相对设置的。我们在下衔铁板上看到这是一个南极对南极的配置。结果是施加在衔铁上的向下力。
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右图：这是继电器衔铁的通电（开启）位置。磁通回路向上穿过电磁体，沿着金属侧向下移动，然后返回到核心。这是组件的低能量状态，因为磁通量已将回路直径最小化。这是通过移动衔铁从而减少气隙来实现的。请注意，永磁体实际上已断开连接。由于距离的原因，它们对衔铁的影响很小。
物理结构提高了衔铁速度并节省了能量
总之，永磁体和电磁场相互作用，将衔铁从静止（断电）位置“踢”出。一旦开始运动，由电磁体驱动的主磁通量会捕获衔铁。就像气球上的收缩橡皮筋一样，磁通量将回路直径最小化，迫使衔铁进入开启位置（图3，右）。
最终结果是继电器的操作速度比相关线圈尺寸所暗示的要快。这种设计还应该减少线圈尺寸和由此产生的能量消耗。
至于本说明开头提到的束缚作用，答案在图3左图中有所提示。永磁体的磁通量倾向于将衔铁保持在断电状态。操作者强制继电器时会感受到张力，并在强制接触器时突然释放。衔铁确实会感觉像是被束缚住了。然而，正如本文所展示的那样，事实并非如此。相反，这种明显的“粘性”是一个巧妙的设计特点。