CN110098090A - 一种多功能节能继电器 - Google Patents

Abstract

一种多功能节能继电器，是驱动线圈、传动机构和复位电路组成；其中传动机构由推拉杆、限位销、旋转轴、压紧弹簧、动触点（含簧片）、支撑轴和永磁铁组成，永磁铁安装在推拉杆的一端，传动机构采用跷跷板的过死点压紧原理（类似墙壁开关原理），当推拉杆一端安装的永磁铁收到继电器线圈推力（或拉力）时，推拉杆会围绕旋转轴发生旋转，推动压紧弹簧和动触点围绕支持轴发生旋转，并越过死点在弹簧压缩下实现动触点自锁，并内置复位电路，断电时实现自动复位功能。复位电路由电阻、二极管和三级管（PNP型）组成，三极管基极B接电阻后接复位电容负极、电容正极接继电器线圈电流输出端，三极管集电极C极接电容负极、三极管发射极E接继电器线圈正极端、三极管B‑E管脚间正向接二极管。

Description

一种多功能节能继电器

技术领域

本发明涉及电力电器、自动化领域，是一种高效节能的新型继电器。

背景技术

继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

继电器是新能源汽车、智能家电、人工智能中的基础元器件，全球每年大概需要200亿只继电器，安装每个继电器1瓦计算，就要消耗近2000度电力。从现有普通电磁继电器原理可以看出，要想让继电器工作必须有电流流过线圈，且要始终在线圈中保持有电流流过，才能维持其触点闭合工作状态。

磁保持继电器是一种新型的继电器，其触点开、合状态平时由永久磁铁所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要开或合状态时，只需要用正（反）直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。磁保持继电器要实现复位需要加反向电压，使用起来比较麻烦，也无法代替普通的继电器使用。

因此，开发一种工作时不需要维持电流的普通的继电器，具有巨大的环保和经济价值，也是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能继电器，来减少能源的浪费，降低环境污染。

一种多功能节能继电器，其原理是在继电器触点需要闭合（或打开）的瞬间才需要消耗电力，在继电器触点闭合（或打开）后不再需要维持电流，由机械结构维持其工作触点的闭合（或打开）状态，当工作中的继电器（线圈）断开电源时，其工作触点可以恢复到无电自由状态，从而实现与现有普通继电器一样的功能，同时继电器还具有磁保持继电器的功能。

根据上述原理，一种多功能节能继电器，是驱动线圈、传动机构和复位电路组成；其中传动机构由推拉杆、限位销、旋转轴、压紧弹簧、动触点（含簧片）、支撑轴和永磁铁组成，永磁铁安装在推拉杆的一端，传动机构采用跷跷板的过死点压紧原理（类似墙壁开关原理），当推拉杆一端安装的永磁铁收到继电器线圈推力（或拉力）时，推拉杆会围绕旋转轴发生旋转，推动压紧弹簧和动触点围绕支持轴发生旋转，并越过死点在弹簧压缩下实现动触点自锁，并内置复位电路，断电时实现自动复位功能。复位电路由电阻、二极管和三级管（PNP型）组成，三极管基极B接电阻后接复位电容负极、电容正极接继电器线圈电流输出端，三极管集电极C极接电容负极、三极管发射极E接继电器线圈正极端、三极管B-E管脚间正向接二极管。

优选地，从继电器线圈输出端可以引出一个管脚，用来实现磁保持继电器功能。

优选地，所述执行机构推拉杆为非等臂杠杆，中间开有旋转孔，安装在旋转轴上，一端开有条装限位孔，可以防止过度移动，另一端装有永磁铁。

优选地，所述执行机构动触点（簧片）为W型结构，并支撑在支撑轴上。

优选地，所述执行机构旋转轴-支撑轴心连线，与旋转轴-限位销心连线夹角为非直角。

附图说明

图1是本发明的系统原理主视图。

图2是本发明常闭点工作状态图。

图3是本发明常开点工作状态图。

具体实施方式

根据本发明的原理，一种多功能节能继电器实例如下：

实例1

如图1 所示，一种多功能节能继电器，是由壳体1、复位电容2、限位销4、旋转轴5、线圈6、永磁铁7、推拉杆8、压紧弹簧9、支撑轴10、动触点11、三极管12、常开触点13、常闭触点14，以及电阻R1、二极管D1，及公共触点COM组成的；壳体1由绝缘材料制成，其中复位电容2、限位销4、旋转轴5、线圈6、支撑轴10、静触点13、14，都固定壳体1内部；其中推拉杆8一端开有条形限位孔3，并装在限位销4上，推拉杆8中间有孔并装在旋转轴5上，另一端装有永磁铁7，永磁铁7靠近继电器线圈6，并受到线圈6的推力或拉力作用。在推拉杆8的中部凸起处安装有压紧弹簧9，压紧弹簧9的另一端固定在W型动触点11的凸起上面，W型动触点11的下面安装在支撑轴10上，并可绕支撑轴10转动，W型动触点通过软线连接到公共触点COM上；支撑轴10的垂线与旋转轴5的垂线不重合，而是向常开触点13一侧有稍微偏移，用来保证常闭点14在初始状态时为闭合状态。

如图1所示，复位电路由电容器2、二极管D1和三级管12（PNP型）、电阻R1组成；复位电容2的正极接线圈6的1脚（负极），电容2的负极接三极管12的集电极C和电阻R1，电阻R1的另一端接三极管12的基极B，二极管D1的正极接三极管12的基极B后接电源正极，二极管D1的负极接三极管12的发射极E后接到继电器线圈6的2脚（正极），从继电器线圈6的1脚（负极）接出一个管脚K，用来实现类似磁保持继电器的功能。

如图1所示，当继电器没有外接电源时，线圈6不带电，W型动触点11在压缩弹簧9的压力下，绕支撑轴10向右侧旋转和滑动，促使动触点11与常闭触点14闭合，并在压缩弹簧9的压力下一直保持闭合状态，形成图2的常闭点工作状态。

如图2所示，当给继电器线圈加直流电源时，三极管12基极B处于高电平，三极管12不导通，电流会沿着二极管D1流入到继电器线圈6，并给复位电容2充电，流过继电器线圈6的电流产生磁场，磁场推动永磁铁7和推拉杆8绕旋转轴5一起顺时针旋转移动，从而带动压紧弹簧9和动触点11向左侧滑动，并在压紧弹簧9的压力作用下常开触点13一直保持闭合状态，形成图3的工作状态；适当选取复位电容2的容量大小，可以让常开触点13闭合后完成充电，继电器线圈6两端不再有电压差，没有电流流过，节约电力。

如图3所述，当断开继电器外接电源时，复位电容器2相当于一个电池，由于加在三极管12基极B通过电阻R1接地，基极B的电压变为低电位，而三极管12的发射极E为高电位，三极管12管脚C-E间变为导通状态，储存在复位电容器2的电荷会从继电器线圈6的1脚（负极）流向2脚（正极），从而产生与充电时相反的磁场，吸引永磁铁7沿逆时针旋转移动，从而带动压紧弹簧9和动触点11绕支撑轴10向右移动和旋转，常闭触点14闭合，返回到如图2的初始状态，

如图2所示，当继电器外接电源负极、正极分别接在继电器的K极和正极上时，继电器常开触点13可以正常闭合，但由于复位电容器2没有充电，当断开继电器电源时常开触点13仍然处于闭合状态，此时继电器相当于磁保持继电器的功能。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明原理的一种应用情况，在不脱离本发明原理的前提下，仅仅改变元器件结构、触点数量、外形、材质、安装方式、尺寸，移动方式等参数，这些变化和改进都属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种多功能节能继电器，其原理是在继电器触点需要闭合（或打开）的瞬间才需要消耗电力，在继电器触点闭合（或打开）后不再需要维持电流，由机械结构维持其工作触点的闭合（或打开）状态，当工作中的继电器（线圈）断开电源时，其工作触点可以恢复到无电自由状态，从而实现与现有普通继电器一样的功能，同时继电器还具有磁保持继电器的功能。

2.根据权利要求1所述，一种多功能节能继电器，其特征是驱动线圈、传动机构和复位电路组成；其中传动机构由推拉杆、限位销、旋转轴、压紧弹簧、动触点（含簧片）、支撑轴和永磁铁组成，永磁铁安装在推拉杆的一端，传动机构采用跷跷板的过死点压紧原理（类似墙壁开关原理），当推拉杆一端安装的永磁铁收到继电器线圈推力（或拉力）时，推拉杆会围绕旋转轴发生旋转，推动压紧弹簧和动触点围绕支持轴发生旋转，并越过死点在弹簧压缩下实现动触点自锁，并内置复位电路，断电时实现自动复位功能。

3.根据权利要求2所述，一种多功能节能继电器，其特征是复位电路由电阻、二极管和三级管（PNP型）组成，三极管基极B接电阻后接复位电容负极、电容正极接继电器线圈电流输出端，三极管集电极C极接电容负极、三极管发射极E接继电器线圈正极端、三极管B-E管脚间正向接二极管。

4.根据权利要求1、2所述，一种多功能节能继电器，其特征是从继电器线圈输出端可以引出一个管脚，用来实现磁保持继电器功能。

5.根据权利要求1、2所述，一种多功能节能继电器，其特征是所述执行机构推拉杆为非等臂杠杆，中间开有旋转孔，安装在旋转轴上，一端开有条装限位孔，可以防止过度移动，另一端装有永磁铁。

6.根据权利要求1、2所述，一种多功能节能继电器，其特征是所述执行机构动触点（簧片）为W型结构，并支撑在支撑轴上。

7.根据权利要求1、2所述，一种多功能节能继电器，其特征是所述执行机构旋转轴-支撑轴心连线，与旋转轴-限位销心连线夹角为非直角。

8.根据权利要求1、2所述，一种多功能节能继电器，其特征是内置有复位电容器，上电时通过继电器线圈给电容充电，断电时电容给继电器线圈反向供电，推动传动机构，实现触点复位。

9.根据权利要求1、2、5所述，一种多功能节能继电器，其特征是推拉杆一端开有条形限位孔，可以限位的同时实现小幅度移动。

10.上述权利1-9项应用到其他类型继电器的权利。