CN101527225A - 一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统 - Google Patents

Abstract

一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，由轭铁、激励线圈、铁心、永久磁钢、衔铁构成，两个激励线圈采用卧式同轴向结构；永久磁钢采用刀口式单极性结构；两个线圈采用单独的铁心、轭铁分段结构，两个激励线圈分别有单独的铁心轭铁，并单独工作，形成单独磁回路；衔铁为对称结构，中间支撑在磁钢的刀口上，两端分别与两轭铁工作接触；磁钢、两线圈、两个轭铁通过两铁心连接在同一水平轴上。解决了差动式、平衡式、桥式电磁系统存在的固有缺点。

Description

一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统

一、技术领域

本发明属于继电器领域。尤其属于一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统。

二、背景技术

电磁继电器的结构一般包括电磁系统、接触系统、连接支架、外罩组合等组成。

电磁系统是将外加的激励电能通过磁路系统转化为机械能的机构，一般包括激励线圈、磁回路零件、运动衔铁等部件；接触系统是利用电磁系统提供的机械能实现负载切换的机构，一般有支撑基座、接触簧片组等部件组成；连接支架是将电磁系统和接触系统连成整体的部件，其结构强度直接影响继电器的抗冲振性能；外罩组合是实现继电器内部结构密封的关键部件，除能实现密封功能外，还能实现继电器内部结构的磁屏蔽功能。

电磁系统是整个继电器的核心部分，电磁系统的效率和稳定性是提高继电器整机性能的关键，随着继电器使用环境要求的日益提高，常规电磁式的电磁系统已不能满足其使用要求，因此，永久磁钢进入继电器的结构中，逐渐取代常规的复原弹簧成为继电器中的关键零件。

一般采用永久磁钢作为激励源的电磁系统包括平衡力式电磁系统、桥式电磁系统和差动式电磁系统等，随着继电器使用要求的日益提高，这几种电磁系统已不能满足设计选用的需求。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，在现有永磁激励电磁系统的基础上，对各零部件的相对位置进行调整，对电磁系统的磁回路进行拆分、重组，设计出一种新型的单极性永磁激励双稳态电磁系统，以满足特殊设计条件的需求，为继电器电磁的设计选型提供更大的选用范围。

本发明的内容如下：

1)两个激励线圈采用卧式结构

激励线圈是继电器电磁系统中的关键部件，其布局形式决定了继电器的整体结构形式和整机性能。本发明中的两个激励线圈采用同轴向的布局结构，线圈产生的磁场方向相反，继电器工作过程中，通过给不同的线圈施加规定的激励电压实现继电器的切换。

2)永久磁钢采用刀口式单极性结构

本发明中的永久磁钢采用单极性结构，即只存在一个N极和一个S极。磁钢的一端采用刀口式的结构，刀口上可根据使用的要求适当增加圆弧过渡，以增加磁钢的耐磨能力和力学性能，刀口所在的磁极可根据设计时线圈的激励方向自行选用；另一端可根据继电器的结构设计要求进行任意设计，以不破坏电磁系统的磁回路为原则，可设计成圆弧形、平面型或其他形状。

3)两个线圈采用单独的铁心、轭铁

继电器电磁系统的铁心、轭铁是增强和集中线圈产生磁通的零件，是电磁系统磁回路中的关键零件。本发明中的铁心、轭铁采用分段结构，两个激励线圈分别拥有单独的铁心和轭铁，两个铁心、轭铁单独工作，形成单独的磁回路。

4)衔铁中间支撑在磁钢的刀口上，两端分别与两轭铁工作接触本发明中的衔铁根据实际要求设计成平板形或中间成V字形，其中平板衔铁需采用单独的转轴和轴支撑零件来约束衔铁旋转中心，V形衔铁可直接将V形部位支撑在磁钢刀口上，或采用单独的转轴和轴支撑零件的约束下使衔铁旋转。衔铁的两端按照继电器所处的状态分别与两轭铁的工作面接触，形成单独的磁回路。

5)磁钢、两个线圈、两个轭铁通过两个铁心连接在同一水平轴线上

在本发明的电磁系统中，磁钢处于整个部件的中心位置，两个线圈分别处于磁钢的两侧，两个轭铁处于两个线圈的外侧，磁钢、线圈、轭铁零件通过铆装在铁心上实现结构的组装，并确保所有零件处在以铁心轴心为中心的同一轴线上。

采用本技术方案的优点和积极效果是：

对常规永磁激励电磁系统进行拆分、重组，设计出一种新型结构的单极性永磁激励双稳态电磁系统。解决了差动式电磁系统零件加工困难的问题；解决了平衡力式电磁系统装配精度要求过高的难题；解决了桥式电磁系统装配困难、装配效率过低的问题。

四、附图说明

图1系本发明的继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统中磁钢结构视图

图2系本发明的继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统中V字形衔铁结构视图

图3系本发明的继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统中电磁系统结构视图

图中：1-轭铁、2-线圈、3-铁心、4-磁钢、4a-刀口、5-衔铁

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述：

图1系本发明中磁钢视图，磁钢4采用单极性永久磁钢结构，一端加工成刀口4a结构，刀口4a上适当增加圆弧过渡，以便支撑衔铁5的旋转中心；磁钢4的另一端可根据继电器设计要求设计成圆弧形、平面形或其他形状。磁钢4的极性可根据继电器激励线圈的磁通方向进行设计。

图2系本发明中V字形衔铁视图，衔铁5结构可为平板形或V字形结构，其中V字形衔铁如图所示，平板衔铁图中未画出，V字形尖端的部位应处于整个衔铁5的中心，使整个衔铁5达到高度的对称，以保证衔铁5工作时两端的受力相等。

图3系本发明中电磁系统结构图，磁钢4、线圈2、轭铁1分别处于同一轴线上，通过中间的铁心3形成整体，通过外加的结构连接片增加整体电磁系统的强度。V字形衔铁的V字形中心直接支撑在磁钢4的刀口4a上，或通过在外加的转轴和轴支撑零件的约束下使衔铁5旋转。

激励线圈2不加电时，磁钢4产生的磁通由磁钢的N极出发经过铁心3，轭铁1、衔铁5再回到磁钢的S极，形成有效的磁回路，通过磁场的作用对衔铁产生电磁吸力，使衔铁保持在现有的状态；当给磁钢4磁场经过的铁心3上的线圈2施加规定方向的电压时，激励线圈2产生的磁通与磁钢4的磁通方向相反，可以克服磁钢4产生的磁通，并驱动衔铁5向另一方向旋转，实现继电器的正常工作；撤去线圈2激励电压，磁钢4会在另一侧的铁心3、轭铁1和衔铁5中形成磁回路，将衔铁5保持现有状态，不发生回复，若要使衔铁5回复，需给电磁系统的另一个线圈2施加规定的激励电压。

Claims (7)

1、一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，包括轭铁(1)、激励线圈(2)、铁心(3)、永久磁钢(4)、衔铁(5)构成，其特征在于：本单极性永磁激励双稳态电磁系统设置两个卧式结构的激励线圈(2)；永久磁钢(4)是刀口式单极性结构；两个线圈都有对应的单独的铁心(3)、轭铁(1)；衔铁(5)为对称结构，其中间支撑在磁钢的刀口上，两端分别与两轭铁(1)工作接触；磁钢(4)、两个线圈(2)、两个轭铁(1)通过两个铁心连接在同一水平轴线上。

2、按权利要求1所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：两个激励线圈(2)采用同轴向的布局结构，并使线圈(2)产生的磁场方向相反，继电器工作过程中，通过给不同的线圈(2)施加规定的激励电压实现继电器的切换。

3、按权利要求1所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：永久磁钢(4)采用单极性结构，即只存在一个N极和一个S极；永久磁钢(4)的一端采用刀口式的结构，刀口(4a)上根据使用的要求增加圆弧过渡，以增加磁钢(4)的耐磨能力和力学性能，刀口(4a)所在的磁极可根据设计时线圈(2)的激励方向自行选用；永久磁钢(4)的另一端可根据继电器的结构设计要求设计成圆弧形、平面型或其他形状。

4、按权利要求1所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：铁心(3)、轭铁(1)采用分段结构，两个激励线圈(2)分别拥有单独的铁心(3)和轭铁(1)，两个铁心(3)、轭铁(1)单独工作，形成单独的磁回路。

5、按权利要求1所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：衔铁(5)可根据实际要求设计成平板形或中间成V字形，其中平板衔铁(5)需采用单独的转轴和轴支撑零件来约束衔铁旋转中心，V形衔铁(5)可直接将V形部位支撑在磁钢刀口(4a)上，或采用单独的转轴和轴支撑零件的约束下使衔铁(5)旋转，衔铁(5)的两端按照继电器所处的状态分别与两轭铁(1)的工作面接触，形成单独的磁回路。

6、按权利要求1所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：电磁系统中，磁钢(4)处于整个部件的中心位置，两个线圈分别处于磁钢(4)的两侧，两个轭铁(1)处于两个线圈(2)的外侧，磁钢(4)、线圈(2)、轭铁(1)这些零件通过铆装方式，在铁心(3)上实现结构的组装，并确保所有零件处在以铁心(3)轴心为中心的同一轴线上。

7、按权利要求5所述的一种继电器单极性永磁激励双稳态电磁系统，其特征在于：V形衔铁(5)的V字形尖端部位，应处于整个衔铁(5)的中心，使整个衔铁(5)达到高度的对称，以保证衔铁(5)工作时两端受力相等。

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