CN102610445B - 节能型电磁继电器 - Google Patents
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Abstract
一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的简单结构电磁接触器。其电磁机构由固定的永磁体和免复位弹簧的可平移滑动电磁铁即套有电磁线圈的衔铁构成，利用永久磁铁对衔铁的吸引和排斥实现工作状态的稳定保持，利用永久磁铁与可平移滑动电磁铁的相互作用实现工作状态的快速转换。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁继电器。
背景技术
电磁继电器是一种用来接通或断开带负载的交、直流主电路或控制电路的自动化切换器，并多用来接通和切断中、小功率电动机、电热器、电焊机、照明设备等电力负载。电磁继电器不仅能接通和切断电路，更多的还用作低电压释放保护。电磁继电器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一。目前，几乎所有电磁继电器主体均由电磁机构和接点结构构成，其接点动作和状态均由电磁铁驱动和保持，不论常开还是常闭型式，总有一个转换动作和一个状态保持需要电能消耗。而且，这种类型电磁继电器的转换动作受到结构、弹簧、润滑等多种因素影响，工作可靠性很难长期保证；同时，这种类型电磁继电器的不仅在工作中耗能，也有由于保持电流波动而造成开通、关断不彻底或开通不稳的隐患，而在许多应用场合，特别是低电压情况，这种通过耗能的强力保持，隐患更大。这就需要开发一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的节能型电磁继电器。
发明内容
为减少电磁继电器不必要的能耗，实现工作状态的稳定保持，提高继电器的工作效率，本发明提供一种不需要强力保持、又能稳定在给定工作状态的简单结构电磁继电器。其电磁机构由固定的永磁体和免复位弹簧的可转角摆动电磁铁即套有电磁线圈的衔铁构成，利用永磁体对衔铁的吸引和排斥实现工作状态的稳定保持，利用永久磁铁与可转角摆动电磁铁的相互作用实现工作状态的快速转换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
电磁继电器的电磁机构免去了复位弹簧，主要由衔铁及其摆轴结构和接合端、永磁体及其永磁体S极和永磁体N极、电磁线圈、线圈骨架、壳体结构（包括基座、封架、面盖）、传动板、转换接点及其转换接点接线端子结构和转换接点连接线、常开接点及其常开接点接线端子结构和常开接点连接片、常闭接点及其常闭接点接线端子结构和常闭接点连接片、电磁线圈上接线端子结构和电磁线圈下接线端子结构构成。
衔铁为无剩磁导磁材料制成的板条结构，永磁体为钕-铁-硼永磁材料制成并充磁的“C”形结构，电磁线圈为由高强度聚酯漆包线绕制的带有护套的全封闭柱筒结构，线圈骨架为由热固性绝缘材料制成的套筒-底座连接结构，壳体结构为由热固性绝缘材料制成的腔体结构（包括制有盒体-底座连接结构的基座、制有矩形套筒结构的封架和制有接点装配、接线结构的面盖），传动板为由高强度聚酯纤维绝缘板裁制的板条结构，转换接点、常开接点和常闭接点均为由锰银合金材料制成的鼓盘形结构，转换接点接线端子结构、常开接点接线端子结构、常闭接点接线端子结构、电磁线圈上接线端子结构和电磁线圈下接线端子结构均为由磷铜材料紧固件构成的接线安装结构，转换接点连接线为0.07mm×30股铜绞线制成，常闭接点连接片和常开接点连接片均为磷铜材料制成和片条结构。
衔铁的根部通过其摆轴结构装配在线圈骨架的套筒底部；衔铁的接合端与三个传动板的一端紧固连接；永磁体的永磁体S极端和永磁体N极端分别置于衔铁靠近接合端的下侧和上侧；电磁线圈套装在线圈骨架的套筒外壁上，与线圈骨架一起，置于永磁体的“C”形环抱内。线圈骨架套筒的内腔与永磁体S极端和永磁体N极端之间的气隙构成衔铁的摆动空间。壳体结构的基座内嵌紧套着永磁体的主部，其顶沿与内嵌并封压永磁体S极和永磁体N极的封架底沿合扣，构成电磁继电器的主部；该主部装嵌并紧固着由衔铁、永磁体、电磁线圈和线圈骨架构成的电磁机构。
电磁继电器利用永磁体对衔铁的吸引和排斥实现工作状态的稳定保持，利用永磁体与可转角摆动电磁铁的相互作用实现工作状态的快速转换。在需要继电器从一个状态向另一个状态转换时，继电器电磁线圈通以一个方向一定电流，使衔铁成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与在原来保持状态吸引衔铁的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离原保持状态，并摆向另一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向另一状态，即原已开通的接点被关断，原已关断的接点被开通。此时，控制电路使电磁线圈与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁，在永磁体吸引下保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通。当需要返回原状态时，电磁线圈再次反向接通电源，一个反方向电流通过该电磁线圈，使衔铁又成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与为保持转换后状态而吸引衔铁的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离转换后的保持状态，并摆向原来一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向原状态。此时，控制电路使电磁线圈与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁，在永磁体吸引下仍保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通。
本发明的有益效果是：减少了不必要的能耗，实现了工作状态的稳定保持，灵活性好，适应性强，同时提高了电磁继电器的工作效率；此外，由于免除了电磁机构中的复位弹簧和电磁线圈的散热考虑，使其在结构简单的同时，又使得状态转换瞬间的能耗进一步减小且分合动作快，因而延弧时间短，并可制成性能/体积比很高的封闭型式；其电、机隔离和动、静分离两侧的结构特点使得产品不但工作可靠性高，而且易于标准化和批量生产。另外，免除了应用电路中常规的自保设计，并可直接适应按钮及其操作控制系统。
附图说明
下面结合附图所示的实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明——节能型电磁继电器的结构主视图。
附图2是节能型电磁继电器结构主视图的A-A向剖视图。
附图3是节能型电磁继电器结构主视图的B-B向剖视图。
附图4是节能型电磁继电器结构主视图的C-C向剖视图。
附图5是节能型电磁继电器结构俯视图。
附图6是节能型电磁继电器的一种控制应用电路接线图。
附图7是节能型电磁继电器的一种操作应用电路接线图。
在图1～4中：1.衔铁，1.1.摆轴结构，1.2.接合端，2.S.永磁体S极，2.永磁体，2.N.永磁体N极，3.电磁线圈，4.线圈骨架，5.壳体结构，5.1.基座，5.2.封架，5.3.面盖，6.传动板，7.转换接点，7.1.转换接点接线端子结构，7.2.转换接点连接线，8.常开接点，8.1.常开接点接线端子结构，8.2.常开接点连接片，9.常闭接点，9.1.常闭接点接线端子结构，9.2.常闭接点连接片，a.电磁线圈上接线端子结构，b.电磁线圈下接线端子结构。
在图6中：J-1.控制继电器常开接点，J-2.控制继电器常闭接点。
在图7中：AN1.开通按钮，AN2.关停按钮。
具体实施方式
在图1、2所示的节能型电磁继电器的结构视图中：节能型电磁继电器主要由衔铁1及其摆轴结构1.1和接合端1.2、永磁体2及其永磁体S极2.S和永磁体N极2.N、电磁线圈3、线圈骨架4、壳体结构5（包括基座5.1、封架5.2、面盖5.3）、传动板6、转换接点7及其转换接点接线端子结构7.1和转换接点连接线7.2、常开接点8及其常开接点接线端子结构8.1和常开接点连接片8.2、常闭接点9及其常闭接点接线端子结构9.1和常闭接点连接片9.2、电磁线圈上接线端子结构a和电磁线圈下接线端子结构b构成。
在图1～3所示的节能型电磁继电器的结构视图中：衔铁1为无剩磁导磁材料制成的板条结构，永磁体2为钕-铁-硼永磁材料制成并充磁的“C”形结构，电磁线圈3为由高强度聚酯漆包线绕制的带有护套的全封闭柱筒结构，线圈骨架4为由热固性绝缘材料制成的套筒-底座连接结构，壳体结构5为由热固性绝缘材料制成的腔体结构（包括制有盒体-底座连接结构的基座5.1、制有矩形套筒结构的封架5.2和制有接点装配、接线结构的面盖5.3），传动板6为由高强度聚酯纤维绝缘板裁制的板条结构，转换接点7、常开接点8和常闭接点9均为由锰银合金材料制成的鼓盘形结构，转换接点接线端子结构7.1、常开接点接线端子结构8.1、常闭接点接线端子结构9.1、电磁线圈上接线端子结构a和电磁线圈下接线端子结构b均为由磷铜材料紧固件构成的接线安装结构，转换接点连接线7.2为0.07mm×40股铜绞线制成，常闭接点连接片9.2和常开接点连接片8.2均为磷铜材料制成和片条结构。
在图1～4所示的节能型电磁继电器的结构视图中：衔铁1的根部通过其摆轴结构1.1装配在线圈骨架4的套筒底部；衔铁1的接合端1.2与三个传动板6的一端紧固连接；永磁体2的永磁体S极2.S端和永磁体N极2.N端分别置于衔铁1靠近接合端1.2的下侧和上侧；电磁线圈3套装在线圈骨架4的套筒外壁上，与线圈骨架4一起，置于永磁体2的“C”形环抱内。线圈骨架4套筒的内腔与永磁体S极2.S端和永磁体N极2.N端之间的气隙构成衔铁1的摆动空间。壳体结构5的基座5.1内嵌紧套着永磁体2的主部，其顶沿与内嵌并封压永磁体S极2.S和永磁体N极2.N的封架5.2底沿合扣，构成电磁继电器的主部；该主部装嵌并紧固着由衔铁1、永磁体2、电磁线圈3和线圈骨架4构成的电磁机构。壳体结构5的面盖5.3底面与封架5.2的顶面扣合，其底面中心的三个凹槽与封架5.2中心的窗口构成电磁继电器的三个接点室，每个接点室装容一组传动板6-转换接点7-常开接点8-常闭接点9结构；面盖5.3底面上、下端部的凹槽-孔道结构与封架5.2顶面上、下端部的凹面构成各接点上、下接线室；面盖5.3底面中心凹槽的上壁与其底面上接线室下壁构成的凸沿面将各常开接点连接片8.2紧固压扣在封架5.2顶面的窗口到上接线室之间，面盖5.3底面中心凹槽的下壁与其底面下接线室上壁构成的凸沿面将各常闭接点连接片9.2紧固压扣在封架5.2顶面的窗口到下接线室之间。
在图2、3所示的节能型电磁继电器的结构剖视图中：各接点室中的转换接点7为同体相背结构，该结构各以一弹性绝缘传动板6，在封架5.2中心的窗口中，与衔铁1的接合端1.2固接；同时，各转换接点7通过穿越接点室侧壁的转换接点连接线7.2，连接到转换接点7上接线室和下接线室的转换接点接线端子结构7.1。
在图2所示的节能型电磁继电器的结构剖视图中：各接点室中的常开接点8通过紧固压扣在封架5.2顶面凹面与面盖5.3底面凸沿面之间的常开接点连接片8.2，连接到常开接点8上接线室内常开接点接线端子结构8.1；常闭接点9通过紧固压扣在封架5.2顶面凹面与面盖5.3底面凸沿面之间的常闭接点连接片9.2，连接到常闭接点9下接线室内常闭接点接线端子结构9.1。
在图4所示的节能型电磁继电器的结构剖视图中：电磁线圈3的两端引线穿过封架5.2的引线孔道，分别与电磁线圈上接线端子结构a和电磁线圈下接线端子结构b的接线基板连接。
在图6所示的节能型电磁继电器控制应用电路接线图中：电磁线圈JC的电磁线圈上接线端子结构a连接到控制继电器常开接点J-1和控制继电器常闭接点J-2的公共端，电磁线圈JC的电磁线圈下接线端子结构b与第二常开辅接点JC-21的第二常闭辅接点出线接线端子结构21.2和第二常闭辅接点JC-22的第二常闭辅接点出线接线端子结构22.2同时连接。控制继电器常开接点J-1的另一端和控制继电器常闭接点J-2的另一端分别连接到第一常闭辅接点JC-12的第一常闭辅接点出线接线端子结构12.2和第一常开辅接点JC-11的第一常开辅接点出线接线端子结构11.2。第一常闭辅接点JC-12的第一常闭辅接点进线接线端子结构12.1与第二常开辅接点JC-21的第二常闭辅接点进线接线端子结构21.1连接，该连接点连接到驱动电源的正极端。第一常开辅接点JC-11的第一常开辅接点进线接线端子结构11.1与第二常闭辅接点JC-22的第二常闭辅接点进线接线端子结构22.1连接，该连接点连接到驱动电源的负极端。
在图7所示的节能型电磁继电器操作应用电路接线图中：电磁线圈JC的电磁线圈上接线端子结构a与第一常闭辅接点JC-12的第一常闭辅接点出线接线端子结构12.2和第一常开辅接点JC-11的第一常开辅接点出线接线端子结构11.2同时连接，电磁线圈JC的电磁线圈下接线端子结构b与第二常开辅接点JC-21的第二常闭辅接点出线接线端子结构21.2和第二常闭辅接点JC-22的第二常闭辅接点出线接线端子结构22.2同时连接。第一常闭辅接点JC-12的第一常闭辅接点进线接线端子结构12.1和第一常开辅接点JC-11的第一常开辅接点进线接线端子结构11.1分别连接到开通按钮AN1的一接线端和关停按钮AN2的一接线端。开通按钮AN1的另一接线端连接到第二常开辅接点JC-21的第二常闭辅接点进线接线端子结构21.1，该连接点连接到驱动电源的正极端。关停按钮AN2的另一接线端连接到第二常闭辅接点JC-22的第二常闭辅接点进线接线端子结构22.1，该连接点连接到驱动电源的负极端。
在图1～5所示的节能型电磁继电器的结构视图和图6～7所示的节能型电磁继电器控制、操作应用电路接线图中：电磁继电器利用永磁体对衔铁1的吸引和排斥实现工作状态的稳定保持，利用永磁体与可转角摆动电磁铁的相互作用实现工作状态的快速转换。在需要继电器从一个状态向另一个状态转换时，继电器电磁线圈3通以一个方向一定电流，使衔铁1成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与在原来保持状态吸引衔铁1的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离原保持状态，并摆向另一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向另一状态，即原已开通的接点被关断，原已关断的接点被开通。此时，控制电路使电磁线圈3与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁1，在永磁体吸引下保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通。当需要返回原状态时，电磁线圈3再次反向接通电源，一个反方向电流通过该电磁线圈3，使衔铁1又成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与为保持转换后状态而吸引衔铁1的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离转换后的保持状态，并摆向原来一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向原状态。此时，控制电路使电磁线圈3与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁1，在永磁体吸引下仍保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通。
Claims (5)
1.一种节能型电磁继电器，其电磁机构免去了复位弹簧，所述继电器主要由衔铁及其摆轴结构和接合端、永磁体及其永磁体S极和永磁体N极、电磁线圈、线圈骨架、壳体结构、传动板、转换接点及其转换接点接线端子结构和转换接点连接线、常开接点及其常开接点接线端子结构和常开接点连接片、常闭接点及其常闭接点接线端子结构和常闭接点连接片、电磁线圈上接线端子结构和电磁线圈下接线端子结构构成，其中壳体结构包括基座、封架、面盖，其特征是：
衔铁为无剩磁导磁材料制成的板条结构，永磁体为钕-铁-硼永磁材料制成并充磁的“C”形结构，电磁线圈为由高强度聚酯漆包线绕制的带有护套的全封闭柱筒结构，线圈骨架为由热固性绝缘材料制成的套筒-底座连接结构，壳体结构为由热固性绝缘材料制成的腔体结构，包括制有盒体-底座连接结构的基座、制有矩形套筒结构的封架和制有接点装配、接线结构的面盖；传动板为由高强度聚酯纤维绝缘板裁制的板条结构，转换接点、常开接点和常闭接点均为由锰银合金材料制成的鼓盘形结构，转换接点接线端子结构、常开接点接线端子结构、常闭接点接线端子结构、电磁线圈上接线端子结构和电磁线圈下接线端子结构均为由磷铜材料紧固件构成的接线安装结构，转换接点连接线为0.07mm×30股铜绞线制成，常闭接点连接片和常开接点连接片均为磷铜材料制成和片条结构；
衔铁的根部通过其摆轴结构装配在线圈骨架的套筒底部；衔铁的接合端与三个传动板的一端紧固连接；永磁体的永磁体S极端和永磁体N极端分别置于衔铁靠近接合端的下侧和上侧；电磁线圈套装在线圈骨架的套筒外壁上，与线圈骨架一起，置于永磁体的“C”形环抱内；线圈骨架套筒的内腔与永磁体S极端和永磁体N极端之间的气隙构成衔铁的摆动空间；壳体结构的基座内嵌紧套着永磁体的主部，其顶沿与内嵌并封压永磁体S极和永磁体N极的封架底沿合扣，构成电磁继电器的主部；该主部装嵌并紧固着由衔铁、永磁体、电磁线圈和线圈骨架构成的电磁机构；
电磁继电器利用永磁体对衔铁的吸引和排斥实现工作状态的稳定保持，利用永磁体与可转角摆动电磁铁的相互作用实现工作状态的快速转换；在需要继电器从一个状态向另一个状态转换时，继电器电磁线圈通以一个方向一定电流，使衔铁成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与在原来保持状态吸引衔铁的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离原保持状态，并摆向另一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向另一状态，即原已开通的接点被关断，原已关断的接点被开通；此时，控制电路使电磁线圈与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁，在永磁体吸引下保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通；当需要返回原状态时，电磁线圈再次反向接通电源，一个反方向电流通过该电磁线圈，使衔铁又成为可转角摆动电磁铁，且使其极性与为保持转换后状态而吸引衔铁的永磁体极性相同，电磁铁受到排斥作用而迅速脱离转换后的保持状态，并摆向原来一侧与该电磁铁极性相反的永磁体，电磁铁受到吸引作用而迅速转向原状态；此时，控制电路使电磁线圈与电源断路，电流为零，可转角摆动电磁铁还原为衔铁，在永磁体吸引下仍保持转换后的状态，即刚被关断的接点保持关断，刚被开通的接点保持开通。
2.根据权利要求1所述的节能型电磁继电器，其特征是：壳体结构(5)的面盖(5.3)底面与封架(5.2)的顶面扣合，其底面中心的三个凹槽与封架(5.2)中心的窗口构成电磁继电器的三个接点室，每个接点室装容一组传动板(6)-转换接点(7)-常开接点(8)-常闭接点(9)结构；面盖(5.3)底面上、下端部的凹槽-孔道结构与封架(5.2)顶面上、下端部的凹面构成各接点上、下接线室；面盖(5.3)底面中心凹槽的上壁与其底面上接线室下壁构成的凸沿面将各常开接点连接片(8.2)紧固压扣在封架(5.2)顶面的窗口到上接线室之间，面盖(5.3)底面中心凹槽的下壁与其底面下接线室上壁构成的凸沿面将各常闭接点连接片(9.2)紧固压扣在封架(5.2)顶面的窗口到下接线室之间。
3.根据权利要求2所述的节能型电磁继电器，其特征是：各接点室中的转换接点(7)为同体相背结构，该结构各以一弹性绝缘的所述传动板(6)，在封架(5.2)中心的窗口中，与衔铁(1)的接合端(1.2)固接；同时，各转换接点(7)通过穿越接点室侧壁的转换接点连接线(7.2)，连接到转换接点(7)上接线室和下接线室的转换接点接线端子结构(7.1)。
4.根据权利要求2所述的节能型电磁继电器，其特征是：各接点室中的常开接点(8)通过紧固压扣在封架(5.2)顶面凹面与面盖(5.3)底面凸沿面之间的常开接点连接片(8.2)，连接到常开接点(8)上接线室内常开接点接线端子结构(8.1)；常闭接点(9)通过紧固压扣在封架(5.2)顶面凹面与面盖(5.3)底面凸沿面之间的常闭接点连接片(9.2)，连接到常闭接点(9)下接线室内常闭接点接线端子结构(9.1)。
5.根据权利要求1所述的节能型电磁继电器，其特征是：电磁线圈(3)的两端引线穿过封架(5.2)的引线孔道，分别与电磁线圈上接线端子结构和电磁线圈下接线端子结构的接线基板连接。
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