專利名稱：一種電磁繼電器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種工業中應用的交直流電磁繼電器。
電磁繼電器是電路接通與斷開的自動控制器件。高等教育出版社出版，φ·A·司徒沛爾著，瞿安譯《電磁繼電器的計算與結構》一書，對電磁繼電器進行了全面的論述。通常，電磁繼電器都由電磁系統和觸點系統兩部分組成。電磁系統有固定軛鐵，活動銜鐵，磁化線圈和回復彈簧等部件。觸點系統有觸點和滅弧罩等部件。目前工業中應用的交直流電磁繼電器的工作原理都如本書所述。當磁化線圈通電后，軛鐵中產生的磁力吸合活動銜鐵，帶動與活動銜鐵剛性連結的觸點閉合，用電電路開始工作。要使用電電路斷開，只要切斷磁化線圈的電源，使軛鐵中的磁場消失，回復彈簧把銜鐵拉回原來位置，觸點自動釋放。保證電磁繼電器能如此正常工作的關鍵條件之一，就是制造軛鐵和銜鐵的材料，矯頑磁力不能太大。通常都使用電工軟鐵或電工硅鋼片，它們的矯頑力一般為0.2～1.7A／Cm，屬于軟磁材料。應用軟磁材料，按上述原理工作的現有電磁電器，有如下的缺點。
1.要維持用電電路工作，必須持續地給磁化線圈供電，事實上，任何時刻都有數以萬計的電磁繼電器在工作，它們消耗的能量是相當大的。
2.雖然現有繼電器的軛鐵和銜鐵都采用軟磁材料，但要使觸點順利斷開，還必須在電磁繼電器制造過程中，根據所用軟磁材料的矯頑力大小，在銜鐵被吸合時，軛鐵和銜鐵之間留有一定的氣隙，以免磁化線圈斷電后，銜鐵被軛鐵粘住，觸點不能順利斷開。這就造成鐵心制造工藝的復雜化。另外，由于銜鐵的反復沖擊，氣隙逐漸減小，到一定程度，繼電器就要報廢，從而縮短了繼電器的使用壽命。
3.在交流繼電器中，由于磁化線圈中正弦交流電所產生的周期磁化過程，造成銜鐵的周期顫動和噪聲污染。為減少顫動和噪聲，在軛鐵極面上必須鑲嵌紫銅短路環。這也使軛鐵制造工藝復雜，增加成本。而且，即便有了短路環也不能完全消除顫動和噪聲。
鑒于上述已有技術存在的問題，本實用新型的目的就是提供一種節約電能99％以上，無顫動，無噪聲，制造工藝簡單，工作壽命長的電磁繼電器。
本實用新型的技術解決方案是采用矯頑力Hc為2～10A／Cm的高矯頑力鐵磁性材料來制作固定軛鐵和活動銜鐵，并將現有技術的繼電器中，其磁化線圈所在的控制線路改造為由磁化回路、退磁回路、電容充電回路和放電退磁回路組成。通過磁化回路給磁化線圈供正向電流磁化軛鐵，吸合銜鐵，使觸點閉合。隨即正向電流斷掉，由于鐵心材料的高矯頑力所保持的剩余磁感強度能產生足夠強的磁吸引力，以維持軛鐵和銜鐵的吸合狀態，也就維持了用電電路的持續工作狀態。要使觸點斷開，只要通過退磁回路給磁化線圈提供一個反向電流，在軛鐵中產生一反向退磁場，用電電路就停止工作。若電網突然停電，通過已充電的電容和放電退磁回路，使磁化線圈中流過一個反向電流，產生退磁場，觸點自動斷開。
本實用新型電磁繼電器的工作原理如
圖1，2所示。當磁化線圈〔J〕通以正向直流或單向脈動電流〔I〕時，軛鐵〔1〕中的磁感應強度沿軛鐵材料的磁化曲線P增加，當電流增加到I1時，軛鐵中的磁感應強度增加到B1，這時軛鐵中產生的磁吸引力克服回復彈簧〔3〕的回復力而將銜鐵〔2〕吸合，觸點〔4〕隨即閉合，接通用電電路。此后，磁化電流增加至Im，磁化過程結束。當電流降為零時，軛鐵中的磁感應強度沿曲線m下降到Br，Br稱為材料的剩余磁感應強度。由于本實用新型采用矯頑力Hc為2～10A／Cm的高矯頑力材料制作軛鐵和銜鐵，此時Hc保持的Br所產生的磁吸引力，經實驗和計算證明，可達2.5Kg／cm2左右，與現有技術的電磁繼電器中維持觸點吸合的磁吸引力大小一樣。所以本實用新型不用持續給磁化線圈通電，就能維持電路正常工作，節省了通常繼電器維持觸點吸合的全部電能。而且由于本實用新型是靠剩余磁感吸引的原理維持觸點的吸合，通常電磁繼電器中軛鐵極面上的紫銅短路環也可以省去，簡化了繼電器的制作工藝，并且完全消除了現有繼電器中的銜鐵顫動和噪聲污染。
如果要釋放銜鐵，斷開觸點，可以通過退磁回路給磁化線圈通入一個反向直流或單向脈動電流，軛鐵中磁感強度從Br開始沿曲線n繼續下降，當軛鐵中的磁感下降到某一數值時，如B2，軛鐵和銜鐵間的磁吸引力小于彈簧的回復力，銜鐵被釋放，用電電路斷開。這樣靠退磁場和彈簧的回復力使銜鐵釋放，沒有必要擔心銜鐵被粘住，故本實用新型中，在銜鐵被吸合時，軛鐵和銜鐵間的氣隙就可以不留，使二者平滑接觸緊貼在一起，簡化了繼電器制造工藝，降低了成本。
若電網突然停電，通過已充電的電容和放電退磁回路，磁化線圈中會流過一個反向電流產生退磁場，使觸點自動斷開。至此，本實用新型電磁繼電器作為用電電路接通和斷開的控制器件應有的功能已經全部具備。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到。制作固定軛鐵和活動銜鐵的鐵磁性材料，采用普通熱軋或冷軋的碳鋼板，沖片后疊制而成。也可以采用矯頑力為2－10A／Cm的塊狀和棒狀普通碳鋼和其他鐵磁性材料，經機械加工制成。因為這些材料很容易得到，且價格低廉，有利于降低繼電器的造價。電磁繼電器的控制線路，仍如上所述。
本實用新型有如下附圖。圖面說明如下圖1為電磁繼電器的結構示意圖。圖中〔1〕為固定軛鐵，〔2〕為活動銜鐵，〔3〕為回復彈簧，〔4〕為觸點系統，〔J〕為磁化線圈。
圖2是電磁繼電器工作原理圖。實際上本圖即為本發明軛鐵和銜鐵材料的磁化曲線P和磁滯回線第一象限和第二象限的部分m和n。
圖3是交流電磁繼電器控制線路。圖中D1，D2為整流二級管，QA1，QA2為按鈕開關，C為電容，R為降壓電阻，RJ為微型控制繼電器，RJ1為微型繼電器觸點，J為磁化線圈，V～是交流電源。
圖4是直流電磁繼電器控制線路。圖中QA1，QA2為按鈕開關，R1、R2為降壓電阻，C為電容器，RJ為微型控制繼電器，RJ1和RJ2為微型控制繼電器觸點，J為直流繼電器磁化線圈。
本實用新型由于使用矯頑力為2～10A／Cm的高矯頑力鐵磁性材料制作軛鐵和銜鐵，并配置上述磁化回路、退磁回路，電容充電回路和放電退磁回路，利用高矯頑力材料的剩磁吸引力維持觸點的閉合，節省了現有繼電器維持觸點閉合而在磁化線圈中持續通電的電源。該電磁繼電器去掉了現有繼電器軛鐵和銜鐵間的氣隙，去掉了軛鐵極面上的短路環，從而使電磁繼電器的制造工藝簡化、成本降低、消除了顫動和噪聲污染，并且大大地增加了電磁繼電器的使用壽命。
下面根據本實用新型最佳實施例進一步說明本實用新型在交流電磁繼電器中，按本實用新型繼電器的工作原理，采用矯頑力為3A／Cm的碳鋼普板，按CJ10－100型交流接觸器鐵心的尺寸加工成軛鐵和銜鐵，將三極柱磨平，極面上不鑲短路環，極面間不留氣隙。其控制線路應如下構成由附圖3，磁化回路〔abdehia〕，當ai兩端加上交流電壓〔V～〕時，通過電容充電回路〔afghia〕，流經降壓電阻〔R〕，反向導通二極管〔D2〕，微型控制繼電器〔RJ〕，使其觸點〔RJ1〕斷開，并對電容〔C〕充電。按動按鈕開關〔QA1〕，經二極管〔D1〕整流的正向脈動電流流過磁化線圈〔J〕，磁化軛鐵，當軛鐵和銜鐵之間的磁吸引力大于回復彈簧的回復力時，吸合銜鐵，使觸點閉合，接通用電電路。這時斷開按鈕開關〔QA1〕，〔abdehia〕回路中電流為零。軛鐵和銜鐵中的剩余磁感應產生的磁吸引力維持觸點的吸合狀態，用電電路正常工作。用電電路要停止工作時，可按動按鈕開關〔QA2〕，通過退磁回路〔afdehia〕，經二極管〔D2〕整流的反向脈動電流就會流過磁化線圈〔J〕，選擇合適的降壓電阻〔R〕，使反向磁化軛鐵的磁場接近軛鐵材料的矯頑力3A／Cm，這時軛鐵和銜鐵間的磁吸引力小于彈簧的回復力，軛鐵釋放銜鐵，觸點斷開。當電網突然停電時，〔RJ〕線圈中電流為零，微型控制繼電器觸點〔RJ1〕又被接通，結果電容器〔C〕通過放電退磁回路〔gdhg〕放電，反向脈動電流流過電磁繼電器磁化線圈〔J〕，使銜鐵被釋放，自動斷開用電電路。
在維持銜鐵吸合時，本實用新型電磁繼電器只有電容〔C〕和微型控制繼電器線圈〔RJ〕耗電，共約1.0VA。原有技術的CJ10
100型交流接觸器維持銜鐵吸合時的功率損耗為105VA。因此說本發明電磁繼電器的節能率大于99％。
在直流電磁繼電器中，按著本實用新型電磁性電器的工作原理，采用矯頑力為5A／Cm的碳鋼鋼塊，加工成軛鐵和銜鐵，控制線路應如下構成由附圖4，磁化回路〔abefda〕，當ad兩端加上直流電壓〔V－〕時，通過充電回路〔agda〕對電容器〔C〕充電。充電電流流經降壓電阻〔R1〕和微型繼電器線圈〔RJ〕，使其常開觸點(RJ1〕閉合，常閉觸點〔RJ2〕斷開。此后，保持電流沿〔agefda〕回路流經電阻〔R1〕，微型繼電器線圈〔RJ〕，其觸點〔RJ1〕，電阻〔R2〕，使〔RJ1〕和〔RJ2〕保持上述狀態。按動雙觸點聯動按鈕開關〔QA1〕，正向電流流過磁化線圈〔J〕，磁化軛鐵，當軛鐵和銜鐵間的磁吸引力大于彈簧回復力時，吸合銜鐵，使觸點閉合，接通用電電路。這時，按鈕開關〔QA1〕自動復位而斷開，〔abefda〕回路中電流為零。軛鐵和銜鐵靠剩余磁感應所產生的磁吸引力維持觸點的吸合狀態，用電電路正常工作。用電電路工作完畢，需要停電時，可按動按鈕開關〔QA2〕，通過退磁回路〔agbhda〕，一反向電流流過磁化線圈〔J〕，選擇合適的降壓電阻〔R1〕和電容〔C〕，使反向磁化軛鐵的磁場接近軛鐵材料的矯頑力5A／Cm，這時軛鐵和銜鐵間的磁吸引力小于彈簧回復力，軛鐵釋放銜鐵，觸點斷開，用電電路斷電。當直流電源突然停電，〔RJ〕線圈中電流為零，常開觸點〔RJ1〕斷開，常閉觸點〔RJ2〕閉合。電容器〔C〕經放電退磁回路〔gbhd〕放電，反向放電電流流過電磁繼電器磁化線圈〔J〕，銜鐵被釋放，自動斷開用電電路。
權利要求1.一種電磁繼電器，其中包括由鐵磁性材料制成的固定軛鐵[1]，帶有回復彈簧[3]的活動銜鐵[2]，與活動銜鐵剛性連結的觸點系統[4]，安裝在軛鐵極靴上的磁化線圈[J]和磁化線圈與電源連結起來組成的控制回路，其特征在于，軛鐵和銜鐵是由矯頑力Hc為2-10A/cm的高矯頑力鐵磁性材料制成，磁化線圈所在的控制線路，由磁化回路，退磁回路，電容充電回路和放電退磁回路組成。
2.根據權利要求1所述的電磁繼電器，其特征在于，軛鐵〔1〕和銜鐵〔2〕是用普通的熱軋或冷軋碳鋼板疊片制成。
3.根據權利要求1所述的電磁繼電器，其特征在于，軛鐵〔1〕和銜鐵〔2〕是用塊狀或棒狀的鐵磁性材料制成。
4.根據權利要求1所述的電磁繼電器，其特征在于，在交流電磁繼電器中，組成控制線路的磁化回路〔abdehia〕由按鈕開關〔QA1〕，正向導通整流二極管〔D1〕，磁化線圈〔J〕與電源〔V～〕串聯構成，退磁回路〔afdehia〕由降壓電阻〔R〕，反向導通整流二極管〔D2〕，按鈕開關〔QA2〕，磁化線圈〔J〕與電源〔V～〕串聯構成，電容充電回路〔afghia〕由降壓電阻〔R〕，反向導通整流二極管〔D2〕，微型控制繼電器〔RJ〕，電容〔C〕與電源〔V～〕串聯構成，放電退磁回路〔gdehg〕由微型控制繼電器的觸點〔RJ1〕，磁化線圈〔J〕，電容〔C〕串聯構成。
5.根據權利要求1所述的電磁繼電器，其特征在于，在直流電磁繼電器中，組成控制線路的磁化回路〔abefda〕由按鈕開關〔QA1〕，磁化線圈〔J〕與電源〔V－〕串聯構成，退磁回路〔agbhda〕由降壓電阻〔R1〕，微型控制繼電器〔RJ〕，磁化線圈〔J〕，按鈕開關〔QA2〕與電源〔V－〕串聯構成，電容充電回路〔agda〕由降壓電阻〔R1〕，微型控制繼電器〔RJ〕，電容〔C〕與電源〔V－〕串聯構成，放電退磁回路〔gbhdg〕由磁化線圈〔J〕，控制繼電器的觸點〔RJ2〕串聯構成。
專利摘要一種電磁繼電器。這種電磁繼電器的軛鐵和銜鐵用矯頑力為2～10A/cm的高矯頑力鐵磁性材料制成，控制線路由磁化回路、退磁回路、電容充電回路和放電退磁回路組成。該電磁繼電器利用高矯頑力鐵磁性材料的剩磁吸引力維持觸點的閉合，具有明顯節電優點，并且軛鐵和銜鐵間平滑緊密接觸，沒有氣隙，去掉了軛鐵極面上的短路環，具有制造工藝簡單，無顫動，無噪聲污染，使用壽命長的特點。該設計適用于制造各種交直流電磁繼電器。
文檔編號H01H47/00GK2062493SQ8922108
公開日1990年9月19日 申請日期1989年12月22日 優先權日1989年12月22日
發明者呂包苓, 孫學范 申請人:冶金部鋼鐵研究總院