РЕЛЕ Российский патент 2003 года по МПК H01H51/28 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматики и измерительной техники в качестве коммутирующего элемента для переключения слаботочных цепей в сочетании с логической микросхемой, нагруженной обмоткой управления реле.

Известно реле, в котором геркон с обрезанными выводами, находящийся внутри обмотки управления, приварен к неферромагнитным выводам технологической рамки, и после заливки эпоксидным компаундом и обрезки краев рамки выводы реле, расположенные в середине боковых поверхностей корпуса реле, изогнуты в одну сторону под прямым углом для монтажа на печатной плате [1].

Для защиты интегральной логической микросхемы от перенапряжений обмотка управления реле зашунтирована диодом.

Недостатком такого реле является снижение чувствительности и увеличение мощности управления из-за обрезки выводов геркона ухудшающей параметры магнитной системы реле.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является реле [2], содержащее изолирующее основания специальной конфигурации, в котором закреплены выводы обмотки управления, а основание является каркасом для обмотки управления. Внутри основания имеется полость для размещения геркона. После изготовления обмотки управления в основание устанавливается геркон с прямыми выводами, на один вывод продевается металлический ферромагнитный экран (экран), имеющий отверстие в одной из торцевых стенок, и продольный паз в противоположной стенке, через который экран надевается на основание, после чего выводы геркона изгибают под прямым углом и закрепляют в посадочных пазах основания.

Недостатком такого реле является сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления, а также исключение ферромагнитных выводов геркона из магнитной системы реле, состоящей из обмотки управления, контакт-детали внутри баллона геркона и металлического ферромагнитного экрана.

Для устранения этих недостатков предлагается реле, содержащее металлический ферромагнитный экран в виде цельнотянутого стакана прямоугольной формы, в котором закреплено изолирующее основание, фиксирующее изогнутые под прямым углом выводы переключающего геркона и выводы обмотки управления с диодом, отличающееся тем, что глубина расположения геркона внутри экрана при минимально возможной величине зазора между стенками экрана и выводами геркона, ориентированного внутри бескаркасной обмотки управления таким образом, что плоскость, проходящая через продольные оси стеклянного баллона и недеформированные части выводов переключающего геркона, параллельна основанию, при этом отношение магнитной проводимости между стенками металлического ферромагнитного экрана и выводами геркона G_эг к магнитной проводимости нормально разомкнутой пары геркона G_нрг ограничено неравенством с нижним пределом неравенства для герконов с минимальным и верхним пределом для герконов с максимальной магнитодвижущей силой срабатывания (МДС_CРАБ) при соотношении МДС_CРАБ макс/МДС_СРАБ мин, не превышающем 3. Кроме этого, для уменьшения массы, габаритов и мощности управления реле, в основании имеются полости, в которых размещены бескаркасная обмотка управления с выводами специальной формы с круглыми концами различной длины, направленными относительно горизонтально расположенной плоской части вывода в противоположные стороны и диод, концы которого приварены к плоским частям выводов обмотки управления. Концы обмотки управления обматываются вокруг коротких круглых частей выводов и пропаиваются через проемы основания. Длинные круглые концы выводов закрепляются в посадочных отверстиях вдоль центральной оси основания между выводами геркона на минимально возможном расстоянии, кратном шагу координатной сетки. Расположение всех выводов в основании реле такое, что образует ключ для ориентировки реле на печатной плате.

На фиг. 1 изображено предлагаемое реле; на фиг. 2,3,4 - соответствующие сечения общего вида; на фиг. 5 - конструкция основания реле; на фиг. 6 - конфигурация вывода обмотки управления.

Представленное на фиг. 1 реле содержит основание 1, в котором закреплены изогнутые под прямым углом выводы 2 переключающего геркона 3, помещенного в бескаркасную обмотку управления 4, концы которой припаяны к выводам 5, на которых закреплен диод 6. Цельнотянутый металлический ферромагнитный экран 7 закреплен на основании 1.

Для уменьшения массы и габаритов реле и снижения трудоемкости сборки в основании 1, изображенном на фиг. 5, отлиты посадочные отверстия, проемы и полости соответствующей конфигурации для установки и закрепления выводов 5 с диодом 6, выводов 2 геркона 3, помещенного в бескаркасную обмотку управления 4 и последующей припайки концов обмотки управления 4 к выводам 5 через технологические проемы в основании 1.

Ориентация и глубина размещения переключающего геркона 3 внутри экрана 7 влияют на чувствительность реле. Для уменьшения трудоемкости изготовления реле выводы 2 переключающего геркона 3 изогнуты в одну сторону под прямым углом таким образом, что плоскость, проходящая через продольные оси стеклянного баллона геркона 3 и недеформированные части выводов 2, параллельна основанию 1. Диаметр баллона переключающего геркона 3 и бескаркасной обмотки управления 4 являются определяющими для высоты и ширины основания 1. Длина основания 1 зависит от размеров обмотки управления 4 и минимально допустимого расстояния от места изгиба выводов 2 до места спая стеклянного баллона геркона 3 с выводами 2, а также от минимально возможного расстояния между выводами 2 и торцевыми стенками экрана 7, обеспечивающих требования по электрической прочности изоляции и сопротивлению изоляции между выводами 2 геркона 3. Магнитная проводимость каждого вывода 2 относительно экрана 7 состоит из 3 составляющих: между торцевой стенкой экрана 7 и вертикальной частью вывода 2 от места изгиба до поверхности основания 1, между двумя боковыми стенками экрана 7 и изогнутым коленом вывода 2 и между дном экрана 7 и горизонтально расположенным участком вывода 2 от места изгиба до стеклянного спая геркона 3.

Экспериментально установлена связь между магнитодвижущей силой срабатывания (МДС_СРАБ) переключающего геркона с величиной зазора и перекрытия нормально разомкнутой пары, магнитную проводимость которой можно оценить по известному выражению

где G_нрг - магнитная проводимость нормально разомкнутой пары геркона; М_о= 4π•10^-7 Гн/м; S - площадь перекрытия в нормально разомкнутой паре; δ - величина зазора в нормально разомкнутой паре геркона и величиной магнитной проводимости между экраном и выводами реле, находящимися внутри экрана.

Полагая, что магнитные силовые линии замыкаются по кратчайшему расстоянию и, обозначив суммарную магнитную проводимость между экраном и выводами геркона G_эг, определяемую по аналогичному выражению, было установлено, что разброс герконов по МДС_СРАБ может быть в диапазоне от 10 до 30 А, если выполняется следующее условие с нижним пределом неравенства для герконов с МДС_СРАБ=10 А и верхним пределом неравенства для герконов МДС_СРАБ=30А.

Предложенное конструктивное решение с использованием основания, выводов обмотки управления, диода, обмотки управления, экрана и переключающего геркона МКС - 14104 позволило создать реле с повышенным сопротивлением обмотки управления до 2500 Ом.

Опытные образцы имели следующие размеры: длина 20 мм, ширина 5 мм, высота 7 мм, при этом экономия мощности управления для герконов с разбросом по МДС_СРАБ от 10 до 30 А составило от 3,5 до 5 раз по сравнению с серийно выпускаемыми реле типа РГК - 41-48, имеющими сопротивление обмотки управления 700 и 500 Ом соответственно. Кроме того, для реле РГК - 41-48 необходима предварительная сортировка герконов по МДС_СРАБ на группы с допустимым разбросом, не превышающим 3 А, что увеличивает трудоемкость изготовления реле.

Экспериментальные образцы реле, использующих заявляемые технические решения, управляемые логической микросхемой серии ТТЛ, коммутировали электрическую цепь с активной нагрузкой в режиме 6В-10 мА без отказов вплоть до 5•10⁶ циклов коммутации.

Источники информации
1. Рудык А.Р. и Любинский Д.Л. "Технологии миниатюрных реле", Ленинград, Энергоиздат, 1982г. стр. 137.

2. Патент США 4136321, опублик. 23.01.1979 г.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматики и измерительной техники в качестве элемента, согласующего выходную цепь логической микросхемы серии ТТЛ с обмоткой управления реле. Техническим результатом является повышение чувствительности реле и увеличение мощности управления. Реле содержит металлический ферромагнитный экран в виде цельнотянутого стакана прямоугольной формы, в котором закреплено изолирующее основание, фиксирующее изогнутые под прямым углом выводы переключающего геркона и выводы бескаркасной обмотки управления с шунтирующим диодом. Глубина расположения геркона внутри экрана выбрана так, что при минимально возможной величине зазора между стенками экрана и выводами геркона, ориентированного внутри бескаркасной обмотки управления таким образом, что плоскость, проходящая через продольные оси стеклянного баллона и недеформированные части выводов переключающего геркона, параллельна основанию, соотношение магнитной проводимости между стенками экрана и выводами геркона G_эг к магнитной проводимости нормально разомкнутой пары геркона G_нрг ограничено неравенством с нижним пределом неравенства для герконов с минимальным и верхним пределом для герконов с максимальной МДС_СРАБ при соотношении МДС_СРАБ макс /МДС_СРАБ мин, не превышающем 3. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Реле, содержащее металлический ферромагнитный экран в виде цельнотянутого стакана прямоугольной формы, в котором закреплено изолирующее основание, фиксирующее изогнутые под прямым углом выводы переключающего геркона и выводы бескаркасной обмотки управления с диодом, отличающееся тем, что глубина расположения геркона внутри металлического ферромагнитного экрана выбрана так, что при минимально возможной величине зазора между стенками металлического ферромагнитного экрана и выводами переключающего геркона, ориентированного внутри бескаркасной обмотки управления таким образом, что плоскость, проходящая через продольные оси стеклянного баллона и недеформированные части выводов переключающего геркона, параллельна основанию, соотношение магнитной проводимости между стенками металлического ферромагнитного экрана и выводами переключающего геркона Gэг к магнитной проводимости нормально разомкнутой пары переключающего геркона Gнрг ограничено неравенством с нижним пределом неравенства для переключающих герконов с минимальной и верхним пределом для переключающих герконов с максимальной магнитодвижущей силой срабатывания (МДС_СРАБ) при соотношении MДC_СРАБ макс/MДC_СРАБ мин, не превышающем 3.2. Реле по п.1, отличающееся тем, что изолирующее основание содержит около торцов два сквозных проема для заделки концов бескаркасной обмотки управления к короткой части выводов обмотки управления, имеющих плоские участки, расположенные горизонтально, к которым приварены концы выводов диода, при этом бескаркасная обмотка управления, расположенная на стеклянном баллоне геркона, фиксируется стенками изолирующего основания, а в центре изолирующего основания имеется полость для размещения диода.