專利名稱：一種結(jié)構(gòu)簡單的磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于通訊及自動控制領(lǐng)域里的一種結(jié)構(gòu)簡單的磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器。
目前，用于上述領(lǐng)域中的此類繼電器結(jié)構(gòu)均較復(fù)雜，如中國專利95100471.9，97181266等，因而比普通繼電器體積大、笨重、成本高、售價昂，加上其必須使用正負雙向電流脈沖激勵方能正常工作的缺點，所以控制電路復(fù)雜，使用不便，在大多數(shù)場合無法替代使用單向脈沖激勵的普通繼電器。雖有高效節(jié)能的優(yōu)點，卻難以普及使用，至今仍應(yīng)用于范圍很窄的特殊場合。
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕、成本低，并能使用單向脈沖激勵且電接點全密封，因而工作可靠壽命長的管式磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器。
本發(fā)明由殼體，安裝在其上的一至兩組電磁鐵芯及其繞組構(gòu)成的電磁鐵系統(tǒng)，以及與該電磁鐵系統(tǒng)磁極相對并相互吸斥，而能相對運動的一至兩個永久磁鐵，和受運動件作用后可閉合、分斷的數(shù)組電接點組成，其特征是電接點和與其作用的永久磁鐵及電磁鐵芯都封在管狀殼體內(nèi)，電磁鐵繞組在管外。
如

圖1-9所示，(圖中S、N分別表示永磁體的南北磁極，虛線S、N表示電磁鐵激勵時的南北極)。在一通常為園管形玻璃或其它絕緣管內(nèi)封裝著一至兩組由導(dǎo)磁材料，(軟鐵、硅鋼、鐵氧體、坡莫合金、非晶態(tài)磁材等)構(gòu)成的鐵芯，管外相應(yīng)位置裝有繞組共同構(gòu)成一至兩個電磁鐵，管內(nèi)還封裝著一至兩個磁極與電磁鐵芯磁極相對的永久磁鐵，當(dāng)電磁鐵用單向電流脈沖激勵時，永久磁鐵磁極安裝成與電磁鐵芯兩磁極都相排斥(圖2-9)；若用正負雙向電流脈沖激勵時，永久磁鐵磁極安裝成與電磁鐵芯兩磁極一吸一斥(圖1)。受力后的永久磁鐵和電磁鐵芯可產(chǎn)生相對運動，若固定電磁鐵芯(圖1-7)則永久磁鐵運動，反之亦然(圖8、9)。受運動件作用而能閉合或分斷的數(shù)組電接點也封裝在管內(nèi)(圖1、2、8)，通常用經(jīng)表面處理后的永久磁鐵及電磁鐵芯兼作電接點(圖3-7)，構(gòu)成全密封電接點系統(tǒng)。
由于省去了銜鐵系統(tǒng)，簡化了電接點系統(tǒng)，因此除繞組外所有零件都可封入管內(nèi)，并用密封管兼做繞組架，從而大大簡化了結(jié)構(gòu)，縮小了體積、重量，降低了成本，加上電接點密封在管內(nèi)，可采用抽真空，充隋性氣體、裝入適量汞等方法來改善接點工作條件，運動機構(gòu)又簡單耐用，所以提高了工作可靠性及壽命，并很容易做成微型表面貼裝元件。
本發(fā)明所述的繼電器，為使其控制電路簡化以便替代普通繼電器，采用了創(chuàng)新的單向電流脈沖激勵電磁鐵實現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的方式，激勵后同時產(chǎn)生的兩磁極，與永久磁鐵相對的磁極總是極性相同而相互排斥，未激勵時永久磁鐵與電磁鐵芯相互吸引而處于兩穩(wěn)定點之一。
下面結(jié)合圖4來說明其工作原理，靜止的看，激勵后因兩邊均排斥，似乎運動件將處于中間而無法工作，但若結(jié)合激勵脈沖變化過程來分析，就能發(fā)現(xiàn)其工作原理是可行的。當(dāng)單向脈沖加在電磁鐵上時，雖然它同時產(chǎn)生的兩個磁極均與永久磁鐵相對的磁極排斥，但只有相互吸附在一起的一對產(chǎn)生大的斥力，另一對雖也互斥，但因距離較遠(相隔運動行程)，由磁極間作用力與其距離的平方成反比的原理可知，其斥力是很微弱的。當(dāng)脈沖電流上升接近最大值時，原吸附在一起的一對磁極間產(chǎn)生很大的排斥力而使其向另一端運動，當(dāng)其運動至行程中點附近時，激勵脈沖消失，此時運動件依慣性繼續(xù)向另一端運動，過中點后，因永久磁鐵對另一端已無激勵的電磁鐵芯重新產(chǎn)生吸力而加速運動，并最終吸在一起。此時若再用同向脈沖激勵，則吸附在一起的磁極間又產(chǎn)生斥力，使其向另一端運動并最終吸附其上，如此往復(fù)，即構(gòu)成僅用單向脈沖激勵，永磁保持的雙穩(wěn)態(tài)繼電器。
由于省去了現(xiàn)有產(chǎn)品中較復(fù)雜的正負脈沖產(chǎn)生電路或繞組線頭轉(zhuǎn)換開關(guān)，從而簡化了控制電路，使其應(yīng)用范圍可擴展至普通繼電器應(yīng)用的一切領(lǐng)域，充分發(fā)揮其比普通繼電器節(jié)能99％以上的優(yōu)點，因鐵芯中僅存在單向激勵磁場，因而對其磁滯性能無要求，可使用普通鐵芯來降低成本。特別是其觸發(fā)工作方式與數(shù)字電路中的T’觸發(fā)器相同，因而可直接應(yīng)用于數(shù)字電路，為當(dāng)前繼電器技術(shù)從模擬向數(shù)字化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。
本發(fā)明所述的繼電器，為簡化結(jié)構(gòu)可直接用經(jīng)表面處理(磨光、電鍍或涂覆一些抗氧化，熔焊，表面電阻小的金屬或合金)的永久磁鐵及鐵芯來做電接點，每個繞組內(nèi)的電磁鐵芯依需要可由相互絕緣的多塊組成如圖3、4、6所示。
本發(fā)明所述的繼電器，為進一步簡化結(jié)構(gòu)只使用一個電磁鐵和一個永久磁鐵，特點是同一個電磁鐵內(nèi)的鐵芯分為相互絕緣的兩塊構(gòu)成兩同性磁極，永久磁鐵可在這兩塊磁極間擺動并吸附如圖6、7所示。
本發(fā)明所述的繼電器，可使用兩個永久磁鐵和一個鐵芯上有通孔的電磁鐵，使用一根穿過該孔的非磁性桿(銅、鋁合金、不銹鋼、塑料等)將兩個永久磁鐵連接在一起，并可在鐵芯兩端面磁極間擺動，一個吸附，另一個即脫開如圖1-3所示。
本發(fā)明所述的繼電器，也可把兩塊永久磁鐵固定在管兩端，而讓電磁鐵芯在管內(nèi)擺動于兩塊磁鐵之間如圖8所示。
本發(fā)明所述的繼電器，可把兩根條狀磁鐵封裝在管內(nèi)一端，管內(nèi)另一端封裝電磁鐵芯，其頂部有一可繞支點在兩磁鐵磁極間擺動吸附的導(dǎo)磁片如圖9所示。
綜上所述，得出本發(fā)明的優(yōu)點如下1、結(jié)構(gòu)很簡單，零部件數(shù)量不及現(xiàn)有產(chǎn)品的一半，體積小，重量輕，易微型化，可制成表面貼裝元件。
2、可使用普通軟鐵做電磁鐵芯，所有零件形狀簡單，因而加工生產(chǎn)方便，成本低，價廉。
3、運動機構(gòu)簡單、耐用，電接點系統(tǒng)全密封，防燃、防爆、防水工作可靠，壽命長，適用面廣。
4、控制方式簡便，可省去正負雙向脈沖電源，替代普通繼電器方便，工作方式與T’觸發(fā)器相同，適用于數(shù)字電路。
以下結(jié)合附圖用5個實施例來進一步說明本發(fā)明的具體解決方案圖1為本發(fā)明使用兩個永久磁鐵，一個電磁鐵并使用正負雙向脈沖激勵的方案；圖2與圖1相同，只是把一端的磁鐵磁極反向，以便使用單向脈沖激勵；圖3與圖2相同，只是電接點形式不同；圖4為使用兩組電磁鐵，一塊永久磁鐵的單向脈沖激勵方案；圖5與圖4相同，只是電接點形式不同；圖6為使用一個電磁鐵和一個永久磁鐵的單向脈沖激勵方案；圖7與圖6相同，只是磁鐵構(gòu)造不同；圖8為兩磁鐵固定，鐵芯相對其運動的單向脈沖激勵方案；圖9與圖7相似，只是把鐵芯與磁鐵互換而已；圖10為使用電容產(chǎn)生單向激勵脈沖的電路。
實施例1是使用兩個永久磁鐵及一個電磁鐵的單向脈沖激勵磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器，結(jié)構(gòu)如圖2所示，在一個園管狀密封玻璃管兩端分別封裝著兩組電接點，管子中間封裝著中心有園形通孔的圓柱形電磁鐵芯，管外相應(yīng)位置裝有繞組，中心有孔的兩園片形永久磁鐵一邊一個經(jīng)一穿過鐵芯通孔的尼龍桿連接起來構(gòu)成運動件，磁極方向如圖中所示，其兩磁鐵外面各有一個錐形絕緣帽，該運動件可在鐵芯兩端面磁極間擺動，此時兩端的絕緣帽分別作用于兩組電接點上使其閉合或分斷，從而完成繼電器作用。電接點也可如圖3所示，用經(jīng)過表面處理的導(dǎo)電錐形磁鐵表面來閉合，以增大接觸面積，提高觸點負荷。
實施例2是使用兩個串聯(lián)或并聯(lián)的電磁鐵和一個永久磁鐵的單向脈沖激勵磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器，結(jié)構(gòu)如圖4、5所示，其中電接點可部分(圖5)或全部(圖4)由經(jīng)表面處理后的電磁鐵芯及永久磁鐵代替。圖4中兩個電磁鐵芯均被分為兩半兼做靜止接點，永久磁鐵兩端面兼做動接點。圖中虛線表示可加一外導(dǎo)磁罩來減小磁阻并屏蔽外磁場干擾。
實施例3是使用一個電磁鐵和一個永久磁鐵的單向脈沖激勵磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器，結(jié)構(gòu)如圖6、7所示，圖6使用一封裝在管上的彈性薄片永磁體在鐵芯兩半之間擺動，圖中雙點劃線所示為永磁體與兩個半園形鐵芯封在同一端，可進一步縮小體積。圖7與圖6相同，只是改用一條短永磁體繞其一端的支點擺動于兩塊鐵芯之間，雙點劃線也表示在同一端封裝的形式。也可把兩組以上同類結(jié)構(gòu)封于一管中，即把鐵芯分為四塊、六塊…，相應(yīng)的永磁體為2個、3個…，構(gòu)成多接點繼電器。
實施例4是固定兩永久磁體在管兩端，而讓電磁鐵芯在管內(nèi)擺動于兩磁鐵之間的單向脈沖激勵磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器。結(jié)構(gòu)如圖8所示，圖中虛線為可外加的導(dǎo)磁罩。
實施例5是電磁鐵芯分兩段，頂部的一段可在兩條形磁鐵磁極間擺動的單向脈沖激勵磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器。結(jié)構(gòu)如圖9所示，圖中虛線為可外加的導(dǎo)磁罩。
以上實施例均為使用單向脈沖激勵的磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器，若用于某些需要雙向正負脈沖激勵的場合時，可把圖2、3、8、9中的一個永磁體極性反轉(zhuǎn)或調(diào)換圖4、5中兩電磁鐵之一的繞阻線頭，使其產(chǎn)生反向磁極即可。
權(quán)利要求1.一種結(jié)構(gòu)簡單的磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器，由殼體，安裝在其上的一至兩組電磁鐵芯及其繞組構(gòu)成的電磁鐵系統(tǒng)，以及與該電磁鐵系統(tǒng)磁極相對并相互吸斥而能相對運動的一至兩個永久磁鐵，和受運動件作用后可閉合、分斷的數(shù)組電接點組成，其特征是電接點和與其作用的永久磁鐵及電磁鐵芯都封在管狀殼體內(nèi)，電磁鐵繞組在管外。
2.如權(quán)利要求1所述的繼電器，其特征是電磁鐵用單向電流脈沖激勵，激勵后同時產(chǎn)生的兩磁極與永久磁鐵相對的磁極總是極性相同而互相排斥，未激勵時，永久磁鐵與電磁鐵芯相互吸引而處于兩穩(wěn)定點之一。
3.如權(quán)利要求1、2所述的繼電器，其特征是每個繞組內(nèi)的電磁鐵芯可由相互絕緣的多塊組成，與永久磁鐵一起經(jīng)表面處理后兼做電接點。
4.如權(quán)利要求3所述的繼電器，其特征是只用一個永久磁鐵和一個電磁鐵，同一個電磁鐵內(nèi)的鐵芯分為相互絕緣的兩塊，構(gòu)成兩同性磁極，永久磁鐵可在這兩塊磁極間擺動并吸附。
5.如權(quán)利要求1、2所述的繼電器，其特征是使用兩個永久磁鐵和一個鐵芯上有通孔的電磁鐵，一根穿過該孔的非磁性桿將兩個永久磁鐵連接在一起，并可在鐵芯兩端面磁極間擺動，一個吸附，另一個即脫開。
6.如權(quán)利要求1、2所述的繼電器，其特征是兩塊永久磁鐵固定在管兩端，激勵后，電磁鐵芯可在管內(nèi)擺動于兩塊磁鐵磁極之間。
7.如權(quán)利要求3所述的繼電器，其特征是兩條狀磁鐵封在管內(nèi)一端，封在另一端的電磁鐵芯頂部有一可繞支點在兩磁鐵磁極之間擺動吸附的導(dǎo)磁片。
專利摘要一種結(jié)構(gòu)簡單的磁保持雙穩(wěn)態(tài)繼電器,用于通訊及自控領(lǐng)域。由管狀殼體裝在其內(nèi)的一至兩組電磁鐵芯及其繞組構(gòu)成的電磁鐵,以及與其磁極相對并相互吸斥而運動的一至兩個永久磁鐵,和受運動件作用后可閉合、分斷的數(shù)組電接點組成,特征是電接點和與其作用的永久磁鐵及電磁鐵芯都封在管殼內(nèi),繞組在管外。該結(jié)構(gòu)省去了銜鐵系統(tǒng),簡化了接點系統(tǒng),縮小了體積、重量、成本,提高了可靠性及壽命,適用于易燃易爆場合。還可用單向脈沖激勵,與T’觸發(fā)器相同,很適合數(shù)字電路中應(yīng)用。
文檔編號H01H50/16GK2509705SQ0126571
公開日2002年9月4日 申請日期2001年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月30日
發(fā)明者孫奇鋒 申請人:孫奇鋒