CN105609374A - 一种基于机械h桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，由两个电感控制电路和一个接触开关组件组成；每个电感控制电路中均包括条形导体、励磁线圈、电源、一对触点和外围电子开关；接触开关组件包括一根可在两根条形导体之间来回移动的永磁铁和两对设在永磁铁上且与两对触点相对应的辅助触点。本发明可通过接触开关组件进行转相换位，致使磁保持继电器可处于两个不同的稳态。本发明的结构简单，安全可靠，使用寿命长，除激励外没有能耗，大大节约了能源，应用范围广，特别适合孤立能量单元的管理；而且本发明属于瞬间激励，不需要考虑电路的承载能力和线圈的过载能力，在使用中线圈不会出现发热现象，从根本导航杜绝了线圈发热的问题。

Description

一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器
技术领域
本发明涉及一种磁保持继电器，具体涉及一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器。
背景技术
传统的继电器在使用中需要的是持续的电流，只要不断电，继电器就能持续工作。这中间就存在一个取电的问题，通常的做法是让继电器与一电池或者所属机构的自身电源连接。这种继电器的能耗相对较高，不仅提高了用电成本，而且违背了政府所倡导的构建资源节约型社会的要求，不利于我国的可持续发展。
如今，一种由永磁铁和单线圈(或双线圈)构成的磁保持继电器已经获得了广泛应用。这种磁保持继电器是通过对线圈释放脉冲电流而触发的，其好处就是只有当触发时才会耗电，一旦进入一个状态后，磁保持继电器就不需要能量了，相比于传统继电器大大节省了能源。但这种磁保持继电器也存在一些缺点，比如线圈往往会发热，而且这种磁保持继电器的触发也比较复杂，都需要通过MCU进行管理，最节能的MCU也会消耗电能，对于孤立能源体并不适用，并存在无电失控风险，一定程度上降低了可靠性，同时增加了生产成本。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，具有结构简单，安全可靠，使用寿命长，几乎没有能耗，应用范围广的特点。
为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，由第一电感控制电路、第二电感控制电路、接触开关组件以及分别设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路外围的第一MOS管、第二MOS管组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间；
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体、第一励磁线圈、第一电源以及两个第一触点，所述第一励磁线圈、所述第一电源和所述第一MOS管串联在两个所述第一触点之间，所述第一励磁线圈绕制在所述第一条形导体上；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体、第二励磁线圈、第二电源、第二MOS管以及两个第二触点，所述第二励磁线圈、所述第二电源和所述第二MOS管串联在两个所述第二触点之间，所述第二励磁线圈绕制在所述第二条形导体上；
所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回移动的永磁铁、一对与两个所述第一触点对应的第一辅助触点以及一对与两个所述第二触点对应的第二辅助触点。
当所述磁铁与所述第一条形导体贴合时，所述磁铁带动所述第一辅助触点与所述第一触点脱开，并带动所述第二辅助触点与所述第二触点贴合；当所述磁铁与所述第二条形导体贴合时，所述磁铁带动所述第二辅助触点与所述第二触点脱开，并带动所述第一辅助触点与所述第一触点贴合。
优选的，当所述第一触点和所述第二触点均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回平行移动的块状磁铁，所述块状磁铁上设置有一根连杆，所述连杆的端部设置有一根横杆，所述第一辅助触点和所述第二辅助触点分别设置在所述横杆的两端，其中，所述第一辅助触点与所述第一触点位于同一侧，所述第二辅助触点与所述第二触点位于同一侧。
优选的，当所述第一触点和所述第二触点均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体与所述第二条形导体之间来回转动的条形磁铁，所述条形磁铁上设置有一根旋转轴，所述第一辅助触点和所述第二辅助触点分别设置在所述条形磁铁的两侧表面，其中，所述第一辅助触点与所述第一触点位于同一侧，所述第二辅助触点与所述第二触点位于同一侧。
本发明的工作原理如下：
本发明的磁保持继电器可通过接触开关组件进行转相换位，致使磁保持继电器可以处于两个不同的稳态。
第一稳态：第一电感控制电路断开，第二电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器处于第一稳态时，块状磁铁与第一条形导体贴合，块状磁铁通过连杆和横杆的带动，使得第一辅助触点与第一触点脱开，进而第一电感控制电路断开，停止耗电，电磁感应消失；与此同时，块状磁铁通过连杆和横杆的带动，使得第二辅助触点与第二触点贴合并保持，进而第二电感控制电路导通。
第二稳态：第二电感控制电路断开，第一电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器处于第二稳态时，块状磁铁与第二条形导体贴合并保持，第二辅助触点与第二触点脱开，进而第二电感控制电路断开，停止耗电，电磁感应消失；与此同时，第一辅助触点与第一触点贴合，进而第一电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器从第一稳态转换到第二稳态时，第二电感控制电路中的第二MOS管控制第二电源给第二励磁线圈释放脉冲电流，使得第二条状导体产生电磁感应，从而吸引接触开关组件中的磁铁向第二条状导体滑动或转动。当磁铁与第二条状导体贴合时，磁铁带动第二辅助触点与第二触点脱开，第一辅助触点与第一触点也随即贴合，进而第二电感控制电路断开，第一电感控制电路导通，本发明的磁保持继电器转入第二稳态。从第二稳态转换到第一稳态时，即同理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可通过接触开关组件进行转相换位，致使磁保持继电器可以处于两个不同的稳态。本发明的结构简单，安全可靠，使用寿命长，除了触发激励用电外没有能耗，大大节约了能源，应用范围广，特别适合孤立能量单元的管理；而且本发明属于瞬间激励，不需要过多考虑电路的承载能力和线圈的过载能力，在使用中线圈不会出现发热现象，从根本导航杜绝了线圈发热的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明另一种实施例的结构示意图。
图中标号说明：11、第一条形导体；12、第一励磁线圈；13、第一电源；14、第一MOS管；15、第一触点；21、第二条形导体；22、第二励磁线圈；23、第二电源；24、第二MOS管；25、第二触点；31、第一辅助触点；32、第二辅助触点；33、连杆；34、横杆；35、块状磁铁；36、条形磁铁；37、旋转轴。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例一
参见图1所示，一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，由第一电感控制电路、第二电感控制电路、接触开关组件以及分别设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路外围的第一MOS管14、第二MOS管24组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间。
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体11、第一励磁线圈12、第一电源13以及两个第一触点15，所述第一励磁线圈12、所述第一电源13和所述第一MOS管14串联在两个所述第一触点15之间，所述第一励磁线圈12绕制在所述第一条形导体11上。所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体21、第二励磁线圈22、第二电源23以及两个第二触点25，所述第二励磁线圈22、所述第二电源23和所述第二MOS管24串联在两个所述第二触点25之间，所述第二励磁线圈22绕制在所述第二条形导体21上。
所述第一触点15和所述第二触点25均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧。所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体11与所述第二条形导体21之间来回平行移动的块状磁铁33，所述块状磁铁33上设置有一根连杆34，所述连杆34的端部设置有一根横杆35，所述横杆35的两端分别设置有一对第一辅助触点31和一对第二辅助触点32；其中，所述第一辅助触点31与所述第一触点15位于同一侧，所述第二辅助触点32与所述第二触点25位于同一侧。
当所述块状磁铁33与所述第一条形导体11贴合时，随着所述块状磁铁33的反向滑动，带动所述第一辅助触点31与所述第一触点15脱开，并带动所述第二辅助触点32与所述第二触点25贴合；反之，当所述块状磁铁33与所述第二条形导体21贴合时，所述块状磁铁33带动所述第二辅助触点32与所述第二触点25脱开，并带动所述第一辅助触点31与所述第一触点15贴合。
实施例二
参见图2所示，一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，由第一电感控制电路、第二电感控制电路、接触开关组件以及分别设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路外围的第一MOS管14、第二MOS管24组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间。
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体11、第一励磁线圈12、第一电源13以及两个第一触点15，所述第一励磁线圈12、所述第一电源13和所述第一MOS管14串联在两个所述第一触点15之间，所述第一励磁线圈12绕制在所述第一条形导体11上；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体21、第二励磁线圈22、第二电源23以及两个第二触点25，所述第二励磁线圈22、所述第二电源23和所述第二MOS管24串联在两个所述第二触点25之间，所述第二励磁线圈22绕制在所述第二条形导体21上。
所述第一触点15和所述第二触点25均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧。所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体11与所述第二条形导体21之间来回转动的条形磁铁36，所述条形磁铁36上设置有一根旋转轴37，所述条形磁铁36的两侧表面分别设置有一对第一辅助触点31和一对第二辅助触点32；其中，其中，所述第一辅助触点31与所述第一触点15位于同一侧，所述第二辅助触点32与所述第二触点25位于同一侧。
当所述条形磁铁36与所述第一条形导体11贴合时，随着所述条形磁铁36的反向转动，带动所述第一辅助触点31与所述第一触点15脱开，并带动所述第二辅助触点32与所述第二触点25贴合；反之，当所述条形磁铁36与所述第二条形导体21贴合时，所述条形磁铁36带动所述第二辅助触点32与所述第二触点25脱开，并带动所述第一辅助触点31与所述第一触点15贴合。
本发明的磁保持继电器可通过接触开关组件进行转相换位，致使磁保持继电器可以处于两个不同的稳态。
第一稳态：第一电感控制电路断开，第二电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器处于第一稳态时，块状磁铁33与第一条形导体11贴合，块状磁铁33通过连杆34和横杆35的带动，使得第一辅助触点31与第一触点15脱开，进而第一电感控制电路断开，停止耗电，电磁感应消失；与此同时，块状磁铁33通过连杆34和横杆35的带动，使得第二辅助触点32与第二触点25贴合并保持，进而第二电感控制电路导通。
第二稳态：第二电感控制电路断开，第一电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器处于第二稳态时，块状磁铁33与第二条形导体21贴合，第二辅助触点32与第二触点25脱开，进而第二电感控制电路断开，停止耗电，电磁感应消失；与此同时，第一辅助触点31与第一触点15贴合并保持，进而第一电感控制电路导通。
当本发明的磁保持继电器从第一稳态转换到第二稳态时，第二电感控制电路中的第二MOS管24控制第二电源23给第二励磁线圈22释放脉冲电流，使得第二条形导体21产生电磁感应，从而吸引接触开关组件中的磁铁向第二条形导体21滑动或转动。当磁铁与第二条形导体21贴合并保持时，磁铁带动第二辅助触点32与第二触点25脱开，第一辅助触点31与第一触点15也随即贴合并保持，进而第二电感控制电路断开，第一电感控制电路导通，本发明的磁保持继电器转入第二稳态。从第二稳态转换到第一稳态时，即同理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，其特征在于：由第一电感控制电路、第二电感控制电路、接触开关组件以及分别设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路外围的第一MOS管(14)、第二MOS管(24)组成，所述第一电感控制电路与所述第二电感控制电路相对设置，所述接触开关组件设置在所述第一电感控制电路和所述第二电感控制电路之间；
所述第一电感控制电路中包括有第一条形导体(11)、第一励磁线圈(12)、第一电源(13)以及两个第一触点(15)，所述第一励磁线圈(12)、所述第一电源(13)和所述第一MOS管(14)串联在两个所述第一触点(15)之间，所述第一励磁线圈(12)绕制在所述第一条形导体(11)上；所述第二电感控制电路中包括有第二条形导体(21)、第二励磁线圈(22)、第二电源(23)以及两个第二触点(25)，所述第二励磁线圈(22)、所述第二电源(23)和所述第二MOS管(24)串联在两个所述第二触点(25)之间，所述第二励磁线圈(22)绕制在所述第二条形导体(21)上；
所述接触开关组件包括一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回移动的永磁铁、一对与两个所述第一触点(15)对应的第一辅助触点(31)以及一对与两个所述第二触点(25)对应的第二辅助触点(32)；
当所述磁铁与所述第一条形导体(11)贴合时，所述磁铁带动所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)脱开，并带动所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)贴合；当所述磁铁与所述第二条形导体(21)贴合时，所述磁铁带动所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)脱开，并带动所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)贴合。
2.根据权利要求1所述的基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，其特征在于：当所述第一触点(15)和所述第二触点(25)均位于与自身所属电感控制电路相对的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回平行移动的块状磁铁(33)，所述块状磁铁(33)上设置有一根连杆(34)，所述连杆(34)的端部设置有一根横杆(35)，所述第一辅助触点(31)和所述第二辅助触点(32)分别设置在所述横杆(35)的两端，其中，所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)位于同一侧，所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)位于同一侧。
3.根据权利要求1所述的基于机械H桥的双稳态磁保持桥式脱离继电器，其特征在于：当所述第一触点(15)和所述第二触点(25)均位于与自身所属电感控制电路相同的一侧时，所述永磁铁为一根可在所述第一条形导体(11)与所述第二条形导体(21)之间来回转动的条形磁铁(36)，所述条形磁铁(36)上设置有一根旋转轴(37)，所述第一辅助触点(31)和所述第二辅助触点(32)分别设置在所述条形磁铁(36)的两侧表面，其中，所述第一辅助触点(31)与所述第一触点(15)位于同一侧，所述第二辅助触点(32)与所述第二触点(25)位于同一侧。
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