[实用新型]一种结构简单的磁保持双稳态继电器

说明书

本发明是用于通讯及自动控制领域里的一种结构简单的磁保持双稳态继电器。

目前，用于上述领域中的此类继电器结构均较复杂，如中国专利95100471.9，97181266等，因而比普通继电器体积大、笨重、成本高、售价昂，加上其必须使用正负双向电流脉冲激励方能正常工作的缺点，所以控制电路复杂，使用不便，在大多数场合无法替代使用单向脉冲激励的普通继电器。虽有高效节能的优点，却难以普及使用，至今仍应用于范围很窄的特殊场合。

本发明的目的是提出一种结构简单，体积小、重量轻、成本低，并能使用单向脉冲激励且电接点全密封，因而工作可靠寿命长的管式磁保持双稳态继电器。

本发明由壳体，安装在其上的一至两组电磁铁芯及其绕组构成的电磁铁系统，以及与该电磁铁系统磁极相对并相互吸斥，而能相对运动的一至两个永久磁铁，和受运动件作用后可闭合、分断的数组电接点组成，其特征是电接点和与其作用的永久磁铁及电磁铁芯都封在管状壳体内，电磁铁绕组在管外。

如图1-9所示，(图中S、N分别表示永磁体的南北磁极，虚线S、N表示电磁铁激励时的南北极)。在一通常为园管形玻璃或其它绝缘管内封装着一至两组由导磁材料，(软铁、硅钢、铁氧体、坡莫合金、非晶态磁材等)构成的铁芯，管外相应位置装有绕组共同构成一至两个电磁铁，管内还封装着一至两个磁极与电磁铁芯磁极相对的永久磁铁，当电磁铁用单向电流脉冲激励时，永久磁铁磁极安装成与电磁铁芯两磁极都相排斥(图2-9)；若用正负双向电流脉冲激励时，永久磁铁磁极安装成与电磁铁芯两磁极一吸一斥(图1)。受力后的永久磁铁和电磁铁芯可产生相对运动，若固定电磁铁芯(图1-7)则永久磁铁运动，反之亦然(图8、9)。受运动件作用而能闭合或分断的数组电接点也封装在管内(图1、2、8)，通常用经表面处理后的永久磁铁及电磁铁芯兼作电接点(图3-7)，构成全密封电接点系统。

由于省去了衔铁系统，简化了电接点系统，因此除绕组外所有零件都可封入管内，并用密封管兼做绕组架，从而大大简化了结构，缩小了体积、重量，降低了成本，加上电接点密封在管内，可采用抽真空，充隋性气体、装入适量汞等方法来改善接点工作条件，运动机构又简单耐用，所以提高了工作可靠性及寿命，并很容易做成微型表面贴装元件。

本发明所述的继电器，为使其控制电路简化以便替代普通继电器，采用了创新的单向电流脉冲激励电磁铁实现双稳态转换的方式，激励后同时产生的两磁极，与永久磁铁相对的磁极总是极性相同而相互排斥，未激励时永久磁铁与电磁铁芯相互吸引而处于两稳定点之一。

下面结合图4来说明其工作原理，静止的看，激励后因两边均排斥，似乎运动件将处于中间而无法工作，但若结合激励脉冲变化过程来分析，就能发现其工作原理是可行的。当单向脉冲加在电磁铁上时，虽然它同时产生的两个磁极均与永久磁铁相对的磁极排斥，但只有相互吸附在一起的一对产生大的斥力，另一对虽也互斥，但因距离较远(相隔运动行程)，由磁极间作用力与其距离的平方成反比的原理可知，其斥力是很微弱的。当脉冲电流上升接近最大值时，原吸附在一起的一对磁极间产生很大的排斥力而使其向另一端运动，当其运动至行程中点附近时，激励脉冲消失，此时运动件依惯性继续向另一端运动，过中点后，因永久磁铁对另一端已无激励的电磁铁芯重新产生吸力而加速运动，并最终吸在一起。此时若再用同向脉冲激励，则吸附在一起的磁极间又产生斥力，使其向另一端运动并最终吸附其上，如此往复，即构成仅用单向脉冲激励，永磁保持的双稳态继电器。

由于省去了现有产品中较复杂的正负脉冲产生电路或绕组线头转换开关，从而简化了控制电路，使其应用范围可扩展至普通继电器应用的一切领域，充分发挥其比普通继电器节能99％以上的优点，因铁芯中仅存在单向激励磁场，因而对其磁滞性能无要求，可使用普通铁芯来降低成本。特别是其触发工作方式与数字电路中的T’触发器相同，因而可直接应用于数字电路，为当前继电器技术从模拟向数字化发展提供了坚实的基础。

本发明所述的继电器，为简化结构可直接用经表面处理(磨光、电镀或涂覆一些抗氧化，熔焊，表面电阻小的金属或合金)的永久磁铁及铁芯来做电接点，每个绕组内的电磁铁芯依需要可由相互绝缘的多块组成如图3、4、6所示。

本发明所述的继电器，为进一步简化结构只使用一个电磁铁和一个永久磁铁，特点是同一个电磁铁内的铁芯分为相互绝缘的两块构成两同性磁极，永久磁铁可在这两块磁极间摆动并吸附如图6、7所示。