ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ Российский патент 1997 года по МПК H01H50/04 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низковольтным коммутирующим устройствам с магнитной системой клапанного типа.

Известны электромагнитные реле, содержащие Г-образное ярмо, сердечник с катушкой, якорь с закрепленным на нем подвижным контактом, неподвижный контакт, цилиндрическую возвратную пружину [1, 2]
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электромагнитное реле [2] содержащее Г-образное ярмо, сердечник, один конец которого расчеканен в ярме, управляющую обмотку, надетую на сердечник и расположенную на каркасе между двумя щеками, якорь, на одном конце которого выполнены два паза для соединения с ярмом, а на другом конце закреплен подвижный контакт, цилиндрическую возвратную пружину, соединяющую ярмо с якорем, ограничитель хода якоря, жестко прикрепленный одним концом к щеке каркаса, над которой расположен якорь, неподвижный контакт, образующий с подвижным контактом якоря контактную группу.

Известное электромагнитное реле имеет недостаток, состоящий в следующем.

Попытка увеличения коммутирующего тока без увеличения размеров якоря и ярма ведет за собой обязательное увеличение угла наклона якоря к головке сердечника, так как для надежного прерывания дуги требуется большой зазор между контактами. В данной конструкции угол наклона якоря к головке сердечника можно увеличить только за счет расширения паза в якоре. Однако при ширине паза в якоре больше толщины ярма (фиг. 1, 2) контакты при коммутации могут произвольно смещаться относительно друг друга (фиг. 3, 4). Данное обстоятельство в условиях эксплуатации реле при воздействии на него внешних вибрационных и ударных нагрузок вызывает:
изменение параметров реле во времени из-за самопроизвольного изменения зазора между якорем и головкой сердечника особенно при использовании сферических контактов;
увеличение разрывной мощности на контактах из-за произвольного изменения площади соприкосновения и, как следствие, их подгоранию;
существенному снижению надежности и ресурса реле.

Заявляемое изобретение направлено на повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей электромагнитного реле.

Указанный технический результат достигается тем, что в электромагнитном реле, содержащем Г-образное ярмо, сердечник, один конец которого расчеканен в ярме, управляющую обмотку, надетую на сердечник и расположенную на каркасе между двумя щеками, якорь с жестко закрепленным на одном из его концов подвижным контактом, цилиндрическую возвратную пружину, соединяющую ярмо с якорем, ограничитель хода якоря, жестко прикрепленный одним концом к щеке каркаса, над которой расположен якорь, неподвижный контакт, образующий с подвижным контактом якоря контактную группу, в ярме в плоскости, перпендикулярной продольной оси сердечника, выполнено по крайней мере одно углубление, в которое на всю глубину введен другой конец якоря таким образом, что упомянутая цилиндрическая пружина, углубление в ярме и якорь образуют подвижное соединение с одной степенью свободы.

На фиг. 5 представлена конструкция электромагнитного реле. В состав реле входят следующие элементы. Г-образное ярмо 1, в котором одним концом расчеканен сердечник 2. Управляющая обмотка 3, расположенная на каркасе 4 между двумя щеками. Якорь 5, один конец которого (фиг. 6) введен на всю глубину в углубление 6 (фиг. 7) в ярме 1. К другому концу якоря 5 жестко прикреплен подвижный контакт 7. Цилиндрическая возвратная пружина 8, соединяющая ярмо 1 с якорем 5. Ограничитель хода якоря 9, жестко прикрепленный одним концом к щеке каркаса 4, над которой расположен якорь 5. Неподвижный контакт 10, образующий с подвижным контактом 7 контактную группу.

Принцип действия заявляемого устройства состоит в следующем.

При подаче напряжения на управляющую обмотку 3 сердечник 2 намагничивается, а возникающий при этом магнитный поток замыкается по ярму 1, якорю 5 и воздушному зазору между якорем 5 и головкой сердечника 2. Прикладываемая к воздушному зазору магнитодвижущая сила развивает в нем тяговое усилие (силу притяжения), превышающее сопротивление возвратной пружины 8. Якорь 5, вращаясь относительно линии соприкосновения его отформованного конца и углубления 6, притягивается к головке сердечника 2. Подвижный контакт 7 при этом замыкается с неподвижным контактом 10, что обеспечивает коммутацию внешней электрической цепи.

При снятии напряжения с управляющей обмотки 3 из-за исчезновения магнитного потока в цепи сердечник 2 ярмо 1 якорь 5, сила притяжения якоря 5 к головке сердечника 2 резко уменьшается. Под воздействием силы возвратной пружины 8 якорь 5 возвращается в исходное состояние. Контакты 7, 10 размыкаются и внешняя электрическая цепь обесточивается.

Для того, чтобы в процессе работы якорь 5 при совершении им вращательного движения не мог перемещаться в плоскости, перпендикулярной продольной оси сердечника 2, углубление 6 выполнено с протяженностью, меньшей ширины ярма 1, и с краями, равноотстоящими от краев ярма 1.

На фиг. 8 изображено электромагнитное реле, принцип действия которого аналогичен вышеописанному. Конструктивно данное реле отличается от изображенного на фиг. 5 тем, что якорь 5 выполнен в виде жестко соединенных между собой двух пластин разной толщины и длины. При этом один конец более тонкой и длинной пластины (фиг. 9) введен в два углубления 6 (фиг. 10) ярма 1, а к другому ее концу жестко прикреплен подвижный контакт 7. Ограничитель хода якоря 9 выполнен в виде дополнительного неподвижного контакта.

Таким образом, выполнение углубления в ярме в плоскости, перпендикулярной продольной оси сердечника, и введение в него конца якоря выгодно отличает заявляемое устройство от известного, так как позволяет:
обеспечить подвижное соединение якоря с одной степенью свободы для любого требуемого угла поворота якоря;
исключить возможность самопроизвольного смещения контактов реле относительно друг друга в процессе работы и предотвратить возможность их подгорания;
повысить надежность и уменьшить габариты устройства при его назначении для коммутации повышенных токов.

Лабораторные и эксплуатационные испытания, проведенные на АО "КЗАЭ" показали высокую надежность электромагнитное реле, выполненного по предлагаемой конструкции.

Использование: в области электротехники, а именно, к низковольтным коммутирующим устройствам с магнитной системой клапанного типа. Существо изобретения заключается в том, что электромагнитное реле содержит Г-образное ярмо 1, сердечник 2, управляющую обмотку 3, расположенную на каркасе 4, якорь 5 с закрепленным на одном его конце подвижным контактом 7, цилиндрическую возвратную пружину 8, ограничитель кода якоря 9, неподвижный контакт 10, углубление 6 в ярме 1, в которое введен другой конец якоря 5, причем упомянутая цилиндрическая возвратная пружина 8, углубление 6 в ярме 1 и якорь 5 образуют подвижное соединение с одной степенью свободы. 10 ил.

Электромагнитное реле, содержащее Г-образное ярмо, сердечник, один конец которого расчеканен в ярме, управляющую обмотку, надетую на сердечник и расположенную на каркасе между двумя щеками, якорь с закрепленным на одном из его концов подвижным контактом, цилиндрическую возвратную пружину, соединяющую ярмо с якорем, ограничитель хода якоря, жестко прикрепленный одним концом к щеке каркаса, над которой расположен якорь, неподвижный контакт, образующий с подвижным контактом якоря контактную группу, отличающееся тем, что в ярме в плоскости, перпендикулярной продольной оси сердечника, выполнено по крайней мере одно углубление, в которое на всю глубину введен другой конец якоря таким образом, что цилиндрическая возвратная пружина, углубление в ярме и якорь образуют подвижное соединение с одной степенью свободы.