CN203966981U - 一种电磁式单稳态继电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁式单稳态继电器，包括铁芯、线圈、拍合式衔铁、动触头和静触头，所述电磁式单稳态继电器还包括切换开关；所述线圈包括主励磁线圈和辅助励磁线圈，所述主励磁线圈与所述辅助励磁线圈串联，所述切换开关与所述辅助励磁线圈并联；所述拍合式衔铁闭合过程中，所述拍合式衔铁带动所述切换开关断开；所述拍合式衔铁断开过程中，所述拍合式衔铁带动所述切换开关闭合。由于主、辅励磁线圈和切换开关的配合，巧妙地平衡了启动阶段需要足够大的力而保持阶段需要较低温升的矛盾，提高了产品的寿命。

Description

一种电磁式单稳态继电器

技术领域

本实用新型涉及继电器，尤其涉及一种电磁式单稳态继电器。

背景技术

电磁式单稳态继电器一般由铁芯、线圈、拍合式衔铁、传动机构，动触头，静触头等组成的。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，拍合式衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服复位弹簧的拉力吸向铁芯，从而驱动传动机构，带动动触头与静触头接通或断开。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，拍合式衔铁就会在复位弹簧的反作用力返回原来的位置，传动机构在凸轮拉簧的作用下复位，带动动触头与静触头断开或接通。这样，通过控制线圈两端输入信号的变化，实现控制主电路接通和分断的目的。

继电器中的电磁体，在工作中通常具有以下特点：

在拍合式衔铁闭合过程中，需要很大的电流通过励磁线圈，吸引拍合式衔铁向铁芯方向闭合。在拍合式衔铁保持阶段，只要有足够大的电流通过线圈，使得拍合式衔铁保持在该闭合位置。在拍合式衔铁复位过程中，励磁电流消失或减小至低于阈值，拍合式衔铁在外力作用下(如复位弹簧)，从闭合位置返回至初始释放位置。

在已知方式中，线圈所需的拍合式衔铁闭合过程中的电流高于拍合式衔铁保持阶段电流。对于对电磁气隙非常敏感的直流电磁体，尤其明显。那么如果上述两阶段线圈消耗电流保持相同，那么在拍合式衔铁保持阶段，一直通过驱动电流的线圈，温度会不必要的升高，或者在拍合式衔铁闭合过程中，通过保持电流的线圈不能充分驱动拍合式衔铁，造成后面的机构无法正常运动。

因此，希望能够使通过线圈的电流作为不同阶段的函数而变化。为此，已经采用了不同方法。例如，使电磁体设计有附加辅助励磁线圈，该附加辅助线圈只有在拍合式衔铁保持阶段中才与主线圈串联，或者只有拍合式衔铁闭合过程中才与主线圈并联。另一种方法还包括使电阻与主励磁线圈串联连接，并在拍合式衔铁闭合过程中使用与电阻端子连接的辅助切换开关来对该电阻分流或者短路，该辅助切换开关在拍合式衔铁的运动控制下断开和闭合。当辅助切换开关处于断开状态时，电阻与线圈串联，且这时通过线圈的电流小于当辅助切换开关闭合且电阻被分流或短路时通过该线圈的电流。

不过，当触点断开和闭合时，辅助切换开关的切换时间非常重要。在闭合过程中，如果辅助切换开关断开太早，电阻的串联将减小线圈提供的电磁力。这时，该电磁力可能不能使拍合式衔铁到达满意的工作位置。相反，在复位过程中，辅助切换开关闭合太早，电阻的分流或短路将增加线圈中的残余电流，影响拍合式衔铁的复位。这两种情况下都有可能影响线圈正常工作，甚至造成损坏。

因此，有必要设计一种单稳态继电器，具有简单、耐用的切换开关，能稳定地优化线圈供电电路的辅助触点的切换时间。在衔铁闭合过程中，能够避免线圈的驱动电流太小。在衔铁保持阶段，使得小于驱动电流的保持电流流通。在衔铁复位过程中，能够防止残余线圈电流的增加。大大延长了产品的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能平衡启动阶段需要足够大的力而保持阶段需要较低温升的矛盾，并提高了产品寿命的电磁式单稳态继电器。

本实用新型的技术方案提供一种电磁式单稳态继电器，包括铁芯、线圈、拍合式衔铁、动触头和静触头，所述电磁式单稳态继电器还包括切换开关；

所述线圈包括主励磁线圈和辅助励磁线圈，所述主励磁线圈与所述辅助励磁线圈串联，所述切换开关与所述辅助励磁线圈并联；

所述拍合式衔铁闭合过程中，所述拍合式衔铁带动所述切换开关断开；

所述拍合式衔铁断开过程中，所述拍合式衔铁带动所述切换开关闭合。

优选地，所述切换开关包括静触座、动触点桥，支架和拉簧，所述支架上形成凹陷部，所述动触点桥的一端插入到所述凹陷部中并绕所述凹陷部转动，所述动触点桥的另一端能够与所述静触座接通或断开，所述拉簧一端挂在所述支架上，另一端挂在所述动触点桥上。

优选地，所述拍合式衔铁上设有第一柱子和第二柱子，所述动触点桥上有一挂钩，所述第一柱子位于所述挂钩上端，通过向下运动来拉动所述挂钩，使得所述动触点桥向下转动，并与所述静触座断开；

所述第二柱子位于所述动触点桥下端，用于限制所述动触点桥向下转动的位置，并能推动所述动触点桥向上转动，与所述静触座接通。

优选地，所述电磁式单稳态继电器还包括驱动杆、单稳态凸轮、凸轮拉簧和动触头支架；

所述拍合式衔铁闭合过程中，所述驱动杆向下移动并驱动所述单稳态凸轮逆时针转动，所述单稳态凸轮带动所述动触头支架上提；

所述拍合式衔铁断开过程中，所述单稳态凸轮在所述凸轮拉簧的作用下复位，并带动所述驱动杆向上移动，以及所述动触头支架下移。

优选地，所述电磁式单稳态继电器还包括驱动杆、单稳态凸轮、凸轮拉簧和动触头支架，所述单稳态凸轮的一侧开设有凹槽，所述驱动杆的上端通过衔铁复位簧与所述拍合式衔铁柔性连接，所述驱动杆的下端插入到所述凹槽中，所述单稳态凸轮上相对于所述凹槽的另一侧设有凸起，所述凸起与所述动触头支架连接，所述驱动杆用于驱动所述单稳态凸轮围绕转心向一侧转动，所述凸轮拉簧用于带动所述单稳态凸轮向另一侧复位。

优选地，所述动触头支架还与传动轴连接，所述动触头支架用于驱动所述传动轴，所述传动轴用于驱动外部扩展模块。

优选地，所述动触头支架上开设有第一开口，所述传动轴延伸出连接键，所述连接键插入到所述第一开口中。

优选地，所述线圈与整流桥连接。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：由于设有切换开关，拍合式衔铁闭合前，切换开关接通，辅助励磁线圈短路，保证驱动阶段线圈中有足够大的电流带动拍合式衔铁；拍合式衔铁闭合后，切换开关断开，辅助励磁线圈接通，电流减小到不足以带动拍合式衔铁，拍合式衔铁回复到初始状态，并带动切换开关也回复到接通的初始状态。主、辅励磁线圈和切换开关的配合，巧妙地平衡了启动阶段需要足够大的力而保持阶段需要较低温升的矛盾,提高了产品寿命。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器初始状态的主视图；

图2是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁闭合过程状态一的主视图；

图3是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁闭合过程状态二的主视图；

图4是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁完全闭合状态的主视图；

图5是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁复位状态的主视图；

图6是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器的后视图；

图7是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中线圈的电路图；

图8是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中线圈的局部结构示意图；

图9是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中切换开关的主视图；

图10是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中切换开关的立体图；

图11是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中驱动杆的立体图；

图12是本实用新型一实施例中电磁式单稳态继电器中单稳态凸轮的立体图。

附图标记对照表：

1-铁芯          2-线圈               3-拍合式衔铁

4-动触头        5-静触头             6-切换开关

7-驱动杆        8-单稳态凸轮         9-凸轮拉簧

10-动触头支架   11-传动轴            12-整流桥

21-主励磁线圈   22-辅助励磁线圈      31-第一柱子

32-第二柱子     33-衔铁复位弹簧      41-动触头弹簧

61-静触座       62-动触点桥          63-支架

64-拉簧         81-转心              82-凹槽

83-凸起         101-第一开口         102-第二开口

111-连接键      621-挂钩             631-凹陷部

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，电磁式单稳态继电器包括铁芯1、线圈2、拍合式衔铁3、动触头4、静触头5和切换开关6，线圈2与整流桥12连接。整流桥12使得一个线圈可以兼容交、直流两种控制信号。如图7所示，线圈2包括主励磁线圈21和辅助励磁线圈22，主励磁线圈21与辅助励磁线圈22串联，切换开关6与辅助励磁线圈22并联。拍合式衔铁3闭合过程中，拍合式衔铁3带动切换开关6断开；拍合式衔铁3断开过程中，拍合式衔铁3带动切换开关6闭合。

其中，拍合式衔铁3为一型拍合式，拍合式衔铁3连接有衔铁复位弹簧33。拍合式衔铁3的一端固定并能转动；拍合式衔铁3的另一端能够与铁芯1接触，实现拍合式衔铁3与铁芯1的闭合。一型的拍合式衔铁3能够节约安装空间和降低材料成本。当线圈2中通电后，产生电磁效应，拍合式衔铁3就会在电磁力吸引的作用下克服衔铁复位弹簧33的拉力吸向铁芯1，从而带动动触点4与静触点5的吸合。当线圈2断电后，或者线圈2产生的电磁力不足以克服衔铁复位弹簧33的拉力时，拍合式衔铁3与铁芯1断开，并带动动触点4与静触点5的分离。

其中，如图9-10所示，切换开关6包括静触座61、动触点桥62、支架63，安装在支架63上的拉簧64。支架63的一端绕一固定点转动，支架63的另一端连接动触点桥62，支架63上形成凹陷部631。动触点桥62的一端插入到凹陷部631中并绕凹陷部631转动，动触点桥62的另一端能够与静触座61接通或断开，拉簧64一端挂在支架63上，另一端挂在动触点桥62上，拉簧64起到了连接支架63和动触点桥62的作用。

如图8所示，拍合式衔铁3上设有第一柱子31和第二柱子32，动触点桥62上有一挂钩621，第一柱子31位于挂钩621上端，通过向下运动来拉动挂钩621，使得动触点桥62向下转动，并与静触座61断开；第二柱子32位于动触点桥62下端，用于限制动触点桥62向下转动的位置，并能推动动触点桥62向上转动，与静触座61接通。拉簧64在第一柱子31拉动挂钩621的初始阶段提供阻力矩，当第一柱子31拉动切换开关6向下通过切换开关的零点位置(参见图3)后，拉簧64从阻力矩转变为动力矩，切换开关6快速向下打开。拉簧64在第二柱子32推动支架63的初始阶段提供阻力矩，当第二柱子32推动切换开关6向上通过切换开关的零点位置(参见图5)后，拉簧64从阻力矩转变为动力矩，切换开关6快速向上闭合。

其中，电磁式单稳态继电器还包括驱动杆7、单稳态凸轮8、凸轮拉簧9和动触头支架10，单稳态凸轮8的转心81一侧开设有凹槽82，驱动杆7的上端与拍合式衔铁3连接，驱动杆7的下端插入到凹槽82中，单稳态凸轮8上相对于凹槽82的转心81的另一侧设有凸起83，凸起83与动触头支架10连接。具体为，如图6所示，凸起83插入到动触头支架10的第二开口102中。驱动杆7用于驱动单稳态凸轮8向一侧转动，凸轮拉簧9用于带动单稳态凸轮8向另一侧复位。本实施例中，拍合式衔铁3闭合过程中，驱动杆7向下移动并驱动单稳态凸轮8逆时针转动，单稳态凸轮8带动动触头支架10上提；拍合式衔铁3断开过程中，单稳态凸轮8在凸轮拉簧9的作用下复位顺时针转动，单稳态凸轮8带动驱动杆7向上移动，同时单稳态凸轮8可带动动触头支架10上移。

优选地，动触头支架10也可以在动触头弹簧41的作用下复位向下移动。

较佳地，如图11所示，驱动杆7包括杆头71和杆槽72，杆头71为锥形的细小端，方便杆头71插入到单稳态凸轮8的凹槽82中，拍合式衔铁3的端部插入到杆槽72中。

较佳地，如图12所示，单稳态凸轮8的正面包括偏心的转心81和凹槽82。如图6所示，凸起83位于单稳态凸轮8的背面。

其中，动触头支架10还与传动轴11连接，动触头支架10用于驱动传动轴11，传动轴11用于驱动外部扩展模块。如图6所示，动触头支架10上开设有第一开口101，传动轴11延伸出连接键111，连接键111插入到第一开口101中。动触头支架10向上移动时，带动传动轴11顺时针转动；动触头支架10向下移动时，带动传动轴11逆时针转动。传动轴可以把一部分驱动力输出到外部扩展模块，可以控制更多的扩展主回路或辅助回路，用户使用更灵活。

电磁式单稳态继电器的工作过程如下：

参见图1，图1为电磁式单稳态继电器的初始状态。线圈2通电前，拍合式衔铁3处于静止位置，此时拍合式衔铁3与铁芯1是分开的，切换开关6是闭合的。线圈2通电后，由于切换开关6闭合，辅助励磁线圈22短路，线圈2中的电流足够大。当足够的励磁电流通过整流桥12供给线圈2时，拍合式衔铁3在电磁力的驱动下开始闭合，即向下运动(如图1中的箭头所指的方向)。因为拍合式衔铁3上的第一柱子31与切换开关6的动触点桥62上的挂钩621之间有一定距离，所以，此时它们还没有接触，切换开关6继续保持闭合状态。拍合式衔铁3带动驱动杆7向下运动，驱动杆7驱动单稳态凸轮8逆时针转动(如图1中的箭头所指的方向)。单稳态凸轮8转动过程中，带动动触头支架10上提(如图1中的箭头所指的方向)，动触头支架10再带动动触头4向上运动。动触头支架10同时带动传动轴11顺时针转动(如图1中的箭头所指的方向)，传动轴11可向外输出转矩。

参见图2，图2为电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁闭合过程的状态一。拍合式衔铁3向下闭合的过程中，拍合式衔铁3上的第一柱子31开始驱动动触点桥62克服拉簧64的阻力矩围绕静触座63的凹陷部631向下旋转，切换开关6开始断开。此时，主励磁线圈21和辅助励磁线圈22同时接入电路。但由于此时拍合式衔铁3和铁芯1之间的气隙已经很小，即便线圈2中的电流骤减，拍合式衔铁3也有足够的动力驱动切换开关6继续向下运动。拍合式衔铁3、驱动杆7、单稳态凸轮8、动触头支架10和传动轴11继续保持上述方向运动。

参见图3，图3为电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁闭合过程的状态二。拍合式衔铁3继续向下闭合的过程中，拍合式衔铁3上的第一柱子31驱动动触点桥62通过零点位置。同时，拉簧64开始由阻力矩转变成动力矩，动触点桥62快速向下打开，切换开关6已经断开。拍合式衔铁3、驱动杆7、单稳态凸轮8、动触头支架10和传动轴11继续保持上述方向运动。

参见图4，图4为电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁完全闭合的状态。拍合式衔铁3已处于完全闭合的位置，拍合式衔铁3与铁芯1接触。动触点桥62被拍合式衔铁3上第二柱子32顶住，切换开关6已经完全断开。驱动杆7下移到最低点，单稳态凸轮8逆时针旋转到了最大角度，动触头4与静触头5完全接触，动触头支架10上移到最高点，传动轴11顺时针转动到了最大角度。此时，线圈2中骤减的电流远小于启动阶段的电流。即便长时间保持通电，线圈温度也会很低。如果励磁电流消失或低于阀值，线圈2产生的电磁力不足以维持拍合式衔铁3在这一位置。那么拍合式衔铁3会在衔铁复位弹簧33的作用下，返回到初始位置。同时，拍合式衔铁3上的第二柱子32也开始推动切换开关6的动触点桥62向上做闭合运动。单稳态凸轮8在凸轮拉簧9的作用下顺时针转动复位，带动动触头支架10和动触头4向下运动复位，并带动驱动杆7向上运动复位，动触头支架10同时带动传动轴11逆时针转动复位，可向外输出转矩。

参见图5，图5为电磁式单稳态继电器中拍合式衔铁复位的状态。拍合式衔铁3复位的过程中，第二柱子32推动动触点桥62通过其零点位置。之后，拉簧64由阻力矩转变成动力矩，动触点桥62快速向上闭合，切换开关6重新闭合，辅助励磁线圈22重新被短路，拍合式衔铁3回复到初始位置，其他传动机构和动触头也回复到初始位置，为下次操作做准备。

本实用新型具有以下优点：

1.主、辅励磁线圈和切换开关的配合，又巧妙的平衡了启动阶段需要足够大的力而保持阶段需要较低温升的矛盾，提高了产品寿命。

2.采用一型拍合式衔铁拍合式，与同系列的电磁式双稳态继电器可以通用拍合式衔铁、铁芯和大部分传动机构，节约了成本。

3.通过整流桥把交流信号转变成直流信号，实现了一个线圈可以兼容交、直流两种控制信号，线圈种类减少了一半，既节约了成本又方便了用户。

4.传动轴可以把一部分驱动力输出到外部辅助触头模块，可以控制更多的扩展主回路或辅助回路，用户使用更灵活。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁式单稳态继电器，包括铁芯(1)、线圈(2)、拍合式衔铁(3)、动触头(4)和静触头(5)，其特征在于，所述电磁式单稳态继电器还包括切换开关(6)；

所述线圈(2)包括主励磁线圈(21)和辅助励磁线圈(22)，所述主励磁线圈(21)与所述辅助励磁线圈(22)串联，所述切换开关(6)与所述辅助励磁线圈(22)并联；

所述拍合式衔铁(3)闭合过程中，所述拍合式衔铁(3)带动所述切换开关(6)断开；

所述拍合式衔铁(3)断开过程中，所述拍合式衔铁(3)带动所述切换开关(6)闭合。

2.根据权利要求1所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述切换开关(6)包括静触座(61)、动触点桥(62)，支架(63)和拉簧(64)，所述支架(63)上形成凹陷部(631)，所述动触点桥(62)的一端插入到所述凹陷部(631)中并绕所述凹陷部(631)转动，所述动触点桥(62)的另一端能够与所述静触座(61)接通或断开，所述拉簧(64)一端挂在所述支架(63)上，另一端挂在所述动触点桥(62)上。

3.根据权利要求2所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述拍合式衔铁(3)上设有第一柱子(31)和第二柱子(32)，所述动触点桥(62)上有一挂钩(621)，所述第一柱子(31)位于所述挂钩(621)上端，通过向下运动来拉动所述挂钩(621)，使得所述动触点桥(62)向下转动，并与所述静触座(61)断开；

所述第二柱子(32)位于所述动触点桥(62)下端，用于限制所述动触点桥(62)向下转动的位置，并能推动所述动触点桥(62)向上转动，与所述静触座(61)接通。

4.根据权利要求1所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述电磁式单稳态继电器还包括驱动杆(7)、单稳态凸轮(8)、凸轮拉簧(9)和动触头支架(10)；

所述拍合式衔铁(3)闭合过程中，所述驱动杆(7)向下移动并驱动所述单稳态凸轮(8)逆时针转动，所述单稳态凸轮(8)带动所述动触头支架(10)上提；

所述拍合式衔铁(3)断开过程中，所述单稳态凸轮(8)在所述凸轮拉簧(9)的作用下复位，并带动所述驱动杆(7)向上移动，以及所述动触头支架(10)下移。

5.根据权利要求1所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述电磁式单稳态继电器还包括驱动杆(7)、单稳态凸轮(8)、凸轮拉簧(9)和动触头支架(10)，所述单稳态凸轮(8)的一侧开设有凹槽(82)，所述驱动杆(7)的上端通过衔铁复位簧(33)与所述拍合式衔铁(3)柔性连接，所述驱动杆(7)的下端插入到所述凹槽(82)中，所述单稳态凸轮(8)上相对于所述凹槽(82)的另一侧设有凸起(83)，所述凸起(83)与所述动触头支架(10)连接，所述驱动杆(7)用于驱动所述单稳态凸轮(8)围绕转心(81)向一侧转动，所述凸轮拉簧(9)用于带动所述单稳态凸轮(8)向另一侧复位。

6.根据权利要求4或5所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述动触头支架(10)还与传动轴(11)连接，所述动触头支架(10)用于驱动所述传动轴(11)，所述传动轴(11)用于驱动外部扩展模块。

7.根据权利要求6所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述动触头支架(10)上开设有第一开口(101)，所述传动轴(11)延伸出连接键(111)，所述连接键(111)插入到所述第一开口(101)中。

8.根据权利要求1所述的电磁式单稳态继电器，其特征在于，所述线圈(2)与整流桥(12)连接。