РЕЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ Российский патент 2010 года по МПК H01H51/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным реле для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Известно электромагнитное реле с магнитной системой клапанного типа [Политехнический словарь. (Гл. Редактор А.И.Ишлинский). - М.: "Большая Российская энциклопедия", 1998 г., стр.454]. Реле состоит из ярма, выполненного в виде углом изогнутой пластины, на одной полке которой закреплен стержневой магнитопровод с установленной на нем обмоткой. К краю второй полки прикреплен поворотный якорь, на котором закреплены подвижные контакты контактной системы. Специальная пружина, прикрепленная к якорю, обеспечивает его возврат в исходное положение.

Недостаток известного устройства заключается в повышенной опасности работы, обусловленной наличием пружин.

Известно реле РЭЛ1 [Н.Г.Капитоненко, В.Н.Сусоев, X.Г.Офенгейм. Новое реле для железнодорожной автоматики и телемеханики. - "Автоматика, телемеханика, связь, № 7, 1983 г., стр.14]. Реле имеет ярмо, выполненное в виде Z-образно изогнутой пластины. Два стержня магнитопровода закреплены на одной из концевых полок ярма, к краю второй концевой полки прикреплен якорь поворотного типа. Реле имеет две независимые обмотки. Каждая обмотка размещена на двух катушках, т.е. обмотки выполнены двухсекционными. При этом катушки одной обмотки размещены на разных стержнях магнитопровода. Обе обмотки симметрично расположены относительно рабочего воздушного зазора. Возврат якоря в исходное положение обеспечивается действием веса двух специальных грузов. Контактная система установлена на основной панели ярма, ее подвижные контакты управляются якорем.

Основными недостатками указанного реле являются высокая трудоемкость сборки реле, низкая технологичность. Трудоемкость обусловлена тем, что электромагнитное реле указанного назначения имеет рабочий зазор магнитной системы при притянутом положении якоря примерно 0,2 мм, что соизмеримо с суммарными допусками размеров элементов конструкции.

В патенте па полезную модель №23349 предложено данный зазор выдерживать с помощью шайбы или набора шайб, устанавливаемых на хвостовой части стержня магнитопровода и выполненных из магнитомягких материалов. Однако в целом конструкция остается сложной и громоздкой.

Известно решение конструкции электромагнитного реле по патенту №2161342, направленное на упрощение конструкции, а именно снижение количества рабочих деталей (катушек, стержней магнитопровода) при сохранении мощности, надежности и виброустойчивости. Конструктивно реле относится к малогабаритным НМШ реле третьего поколения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.1 - 3-е изд. - М.: НПФ «Планета», 2000 - стр.305-308).

В данном электромагнитном реле включает ярмо, выполненное в виде Z-образно изогнутой пластины, на одной из концевых полок которой закреплен стержневой магнитопровод с двумя обмотками, к краю второй концевой полки ярма прикреплен поворотный якорь с системой грузов, обеспечивающих его возврат в исходное положение, при этом контактная система установлена на основной панели ярма, при этом обе обмотки выполнены односекционными и установлены на одном стержне магнитопровода, а в основной панели ярма выполнено окно, форма и размеры которого обеспечивают частичное заглубление обмоток в окно.

Наиболее близким техническим решением, принятым качестве прототипа, принято устройство электромагнитного реле типа РЭЛ четвертого поколения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.1. - 3-е изд. - М., 6 НПФ «Планета», 2000 - стр.253-256). Основные элементы прототипа схожи с элементами вышеописанных аналогов. Электромагнитное реле имеет пластмассовое основание, магнитную систему, содержащую ярмо в виде Z-образно изогнутой пластины, якорь, обмотки, намотанные на шпульки (катушки) и размещенные на двух сердечниках, в виде стержней имеющих с одной стороны полюсники, с другой - соединенные ярмом, стержни магнитопровода закреплены на одной из концевых полок ярма, к краю второй концевой полки прикреплен якорь поворотного типа Г-образный формы, якорь закреплен на опоре в виде призмы при помощи скобы и может свободно поворачиваться на опоре при работе реле, на одной полке якоря прикреплена бронзовая пластина, обеспечивающая зазор не менее 0,15 мм между якорем и обоими полюсниками сердечников, на второй полке прикреплены пластмассовый поводок для упругих пластин и специальный груз для возврата якоря в исходное положение силой тяжести, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, установленных в основании и жесткого упора для тыловых контактов, установленного на горизонтальной части ярма, при этом контактирующим материалом для фронтовых контактов служат серебро-графитовые композиционные материалы. Реле имеет две независимые обмотки. Каждая обмотка размещена на двух катушках, т.е. обмотки выполнены двухсекционными. При этом катушки одной обмотки размещены на разных стержнях магнитопровода. Обе обмотки симметрично расположены относительно рабочего воздушного зазора.

К недостаткам указанного типа реле следует отнести его низкую вибрационную устойчивость, обусловленную тем, что реле имеет свободно висящие грузы для возврата якоря в исходное положение. При определенных частотах вибрации, которые возникают в процессе эксплуатации реле, возникают резонансные колебания данных грузов, что приводит к несанкционированному замыканию контактов.

Высокая металлоемкость и большие габариты обусловлены конструктивным исполнением реле, а именно здесь, как и в аналогах, магнитное поле магнитопровода замыкается через кинематический контакт между ярмом и якорем. Такое замыкание магнитного потока (стержень магнитопровода - ярмо - поворотный якорь) ведет к большим потерям в месте подвижного соединения якоря и ярма, поэтому чтобы притянуть якорь к концевой полке, требуется увеличивать мощность реле за счет увеличения количества ампер витков катушек, а размещение контактной группы и части Г-образного якоря, приводящего в движение контакты, последовательно в одной плоскости приводит к значительному увеличению линейных размеров реле.

В основу изобретения поставлена задача - повысить вибрационную устойчивость реле, снизить металлоемкость, уменьшить габариты.

Поставленная задача решается заявляемым электромагнитным реле, содержащим пластмассовое основание, магнитную систему, состоящую из сердечников, соединенных ярмом, полюсных наконечников, обмоток, намотанных на шпули и размещенных на сердечниках, якоря с прикрепленной к нему бронзовой пластиной, обеспечивающей зазор не менее 0,15 мм между якорем и полюсными наконечниками сердечников, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, установленных в колодке, прикрепленной к основанию, и жесткого упора для тыловых контактов, систему привода перекидных контактов, состоящую из пластмассового поводка, соединенного с якорем, груза для возврата якоря, отличающимся тем, что оно снабжено подвижной рамой и платформой из немагнитного материала, установленной на пластмассовом основании, магнитная система в виде сердечников, полюсных наконечников, ярма и обмоток установлена в нижней части платформы из немагнитного материала таким образом, что сердечники расположены перпендикулярно упомянутой платформе, полюсные наконечники имеют вытянутую форму и отделены друг от друга немагнитным зазором шириной 1,0-2,0 мм, контактная система смонтирована на верхней части платформы и дополнительно снабжена жестким упором для фронтовых контактов, система привода установлена на подвижной раме, на нижней части платформы из немагнитного материала вместе с якорем, имеющим площадь 20-70% от суммы площадей двух полюсных наконечников, и снабжена ограничителем рабочего хода, при этом пластмассовый поводок крепится к пластинам перекидных контактов в центральной зоне, а ограничитель подвижного хода системы привода перекидных контактов выполнен в виде постоянного магнита, грузом для возврата якоря является подвижная рама и якорь.

Кроме того, якорь установлен с возможностью замыкания немагнитного зазора полюсных наконечников вне зоны обмоток катушек и имеет вытянутую форму относительно немагнитного зазора, а рама имеет подвижность за счет наличия подвижного соединения с платформой из немагнитного материала или установки ее на упругие пластины.

Повышение вибрационной устойчивости контактной группы достигается за счет неподвижного исполнения фронтовых и тыловых контактов и размещения пластмассового поводка на середине пластины перекидных контактов и удержания подвижной рамы в нижнем положении с помощью постоянного магнита.

Новое компоновочное решение электромагнитной системы, в котором ярмо, в отличие от прототипа, не является конструктивным элементом, на котором размещен якорь магнитопровода, позволило исключить замыкание магнитного потока через подвижную кинематическую цепь с высоким сопротивлением магнитному потоку. Исполнение полюсных наконечников вытянутыми и размещение их с сердечниками и катушками снизу платформы и установка якоря на подвижной раме с размещенной на ней системой привода перекидных контактов на платформе внизу позволило осуществить замыкание полюсных наконечников в части, удаленной от места крепления их к сердечкам. Такая компоновка позволила разместить контактные группы и магнитную систему в двух параллельных плоскостях и сократить габариты электромагнитного реле более чем в два раза. Исполнение конструкции магнитопровода, исключающего замыкание магнитного потока через кинематически подвижные контакты, позволило сократить металлоемкость реле в четыре раза, а размещение подвижной рамы на упругих ленточных пружинах исключает все подвижные соединения, тем самым достигается повышение надежности реле.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показан общий вид устройства реле, на фиг.2 показан вид на магнитную систему реле со стороны ярма, на фиг.3 показан вид на магнитную систему сбоку при притянутом якоре и снятой подвижной рамой.

Реле имеет пластмассовое основание 1, крышку 2, магнитную систему, содержащую сердечники 3, ярмо 4, якорь 5, обмотки 6, намотанные на шпули 7 и размещенные на сердечниках 3, имеющих с одной стороны полюсники 8, отделенные друг от друга немагнитным зазором 8.1 размером 1,0-2,0 мм, а с другой стороны соединенные ярмом 4, якорь 5 закреплен на подвижной раме 9 с возможностью поворота при работе реле, на полке якоря прикреплена бронзовая пластина (не показана), обеспечивающая зазор не менее 0,15 мм между якорем и обоими полюсниками сердечников, пластмассовый поводок 10, размещенный на подвижной раме 9, грузом, служащим для возврата якоря в исходное положение за счет силы тяжести и перемещения упругих пластин перекидных контактов 11 является сам якорь и подвижная рама 9, контактную систему, состоящую из фронтовых 12, перекидных 11 и тыловых 13 контактов, установленных в колодке 14, прикрепленной к основанию 1, и блока 15, служащего для неподвижного базирования тыловых контактов 13, и фронтовых контактов 12 и платформу 16, закрепленную на основании 1, к платформе сверху прикреплена колодка 14 с установленными в ней пластинами контактов и блок 15 с неподвижными упорами для пластин тыловых13 и фронтовых12 контактов. Поворот подвижной рамы происходит за счет соединения платформы и рамы поводком 17 в виде гибких металлических пластин или за счет выполнения вращательного подвижного соединения между поводком 10 и платформой в случае выполнения его жестким (такое соединение не показано). Удержание в нижнем положении подвижной рамы происходит за счет постоянного магнита 18, установленного на неподвижном кронштейне 19. Полюсные наконечники 8 отделены немагнитным зазором 8.1 друг от друга, имеющим ширину 1-2 мм, и замыкаются якорем 5 вытянутой формы относительно немагнитного зазора, имеющим площадь от 20 до 70% от суммы площадей двух полюсных наконечников 8. Рабочий зазор между якорем 5 полюсными наконечниками 8 регулируется винтом 19, возможны другие способы ограничения рабочего зазора.

Реле работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотки 6 в электромагнитной системе, включающей стержень магнитопровода 3, ярмо 4 и якорь 5, формируется электромагнитное поле, под воздействием которого якорь притягивается к полюсным наконечникам 8 и тем самым приводит в движение блок 9 с системой привода 10 перекидных контактов. При притягивании якоря 5 происходит замыкание фронтовых 11 и перекидных 12 контактов. При снятии напряжения с обмоток 6 магнитное поле, притягивающее якорь 5 к полюсным наконечникам, исчезает, под действием веса якоря 5 и магнита 19 система привода 10 перекидных контактов возвращается в исходное положение и фиксируется там с помощь постоянного магнита, происходит размыкание фронтовых и перекидных контактов и замыкание тыловых и перекидных контактов. При подаче напряжения на обмотки катушек происходит повторение цикла.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитным реле для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Техническим результатом является повышение вибрационной устойчивости реле, снижение металлоемкости, уменьшение габаритов. Технический результат достигается за счет того, что известное реле снабжено подвижной рамой и платформой из немагнитного материала. Магнитная система выполнена в виде сердечников, полюсных наконечников, ярма и обмоток и установлена в нижней части платформы. Полюсные наконечники имеют вытянутую форму и отделены друг от друга немагнитным зазором шириной 1,0-2,0 мм. Контактная система, включающая фронтовые, перекидные, тыловые контакты и жесткие упоры для тыловых контактов и фронтовых контактов, смонтирована на верхней части платформы. Система привода перекидных контактов, состоящая из пластмассового поводка, соединенного с якорем, установлена на подвижной раме на нижней части платформы вместе с якорем, имеющим площадь 20-70% от суммы площадей двух полюсных наконечников, и имеет ограничитель рабочего хода. Пластмассовый поводок крепится к пластинам перекидных контактов в центральной зоне, а ограничитель подвижного хода системы привода перекидных контактов выполнен в виде постоянного магнита, грузом для возврата якоря являются подвижная рама и якорь. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Реле электромагнитное, содержащее пластмассовое основание, магнитную систему, состоящую из сердечников, соединенных ярмом, полюсных наконечников, обмоток, намотанных на шпули и размещенных на сердечниках, якоря с прикрепленной к нему бронзовой пластиной, обеспечивающей зазор не менее 0,15 мм между якорем и полюсными наконечниками сердечников, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, установленных в колодке, прикрепленной к основанию, и жесткого упора для тыловых контактов, систему привода перекидных контактов, состоящую из пластмассового поводка, соединенного с якорем, груза для возврата якоря, отличающееся тем, что оно снабжено подвижной рамой и платформой из немагнитного материала, установленной на пластмассовом основании, магнитная система в виде сердечников, полюсных наконечников, ярма и обмоток установлена в нижней части платформы из немагнитного материала таким образом, что сердечники расположены перпендикулярно упомянутой платформе, полюсные наконечники имеют вытянутую форму и отделены друг от друга немагнитным зазором шириной 1,0-2,0 мм, контактная система смонтирована на верхней части платформы из немагнитного материала и дополнительно снабжена жестким упором для фронтовых контактов, система привода установлена на подвижной раме, на нижней части платформы из немагнитного материала вместе с якорем, имеющим площадь 20-70% от суммы площадей двух полюсных наконечников, и снабжена ограничителем рабочего хода, при этом пластмассовый поводок крепится к пластинам перекидных контактов в центральной зоне, а ограничитель подвижного хода системы привода перекидных контактов выполнен в виде постоянного магнита, грузом для возврата якоря являются подвижная рама и якорь.

2. Реле по п.1, отличающееся тем, что якорь установлен с возможностью замыкания немагнитного зазора полюсных наконечников вне зоны обмоток и имеет вытянутую форму относительно немагнитного зазора.

3. Реле по п.1, отличающееся тем, что рама имеет подвижность за счет наличия подвижного соединения с платформой из немагнитного материала или установки ее на упругие пластины.