一种大功率磁保持继电器的制作方法

本发明涉及一种大功率磁保持继电器。

背景技术：

1、磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型执行元件，也是一种自动开关。和其他电磁继电器一样，对电路起着自动接通和切断作用。所不同的是，磁保持继电器的常闭或常开状态完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的。磁保持继电器具有节能降耗、温升低、体积小等优点，在自动化控制技术领域应用广泛。

2、然而，现有磁保持继电器通常将永磁体固定在线圈附近或作为单独设置，永磁体位置固定不发生运动。如cn218274458u公开的一种带磁环的磁保持继电器，在现有电磁继电器的磁路中放置一个磁环，使电磁继电器变为磁保持继电器，具有结构简单、安装方便的特点，但其磁环（永磁体）固定安装于铁芯一端，位置固定，不随铁心运动。由于永磁体固定在线圈附近，产生的磁场强度不变，要求磁钢结构复杂，且线圈架需要特殊设计以容纳和固定永磁体，导致继电器的整体结构都需要特定设计，无法在现有继电器结构基础上进行直接改进，成本较高。同时，永磁体固定不动，在触点吸合状态下，永磁体与固定磁路之间的气隙较大，磁阻较大，导致磁保持力不足，带载能力受限。

3、并且现有磁保持继电器中，永磁体产生的磁场强度恒定，在触点吸合后，永磁体与固定磁路之间的磁路气隙较大，磁通密度较低，导致磁保持力不足，磁保持力强的起结构复杂，零件多，工序繁琐。对于大功率应用场景，如大型载重汽车、通讯电源开关等，需要较大的触点压力以保证可靠的电接触，而现有技术的磁保持力往往不足以提供足够的触点压力，导致接触电阻增大、温升过高，甚至触点熔焊。如cn220041734u公开的一种磁保持继电器，包括底座、线圈组件和固定架，通过第一点胶口避免胶水外溢，改善点胶效果，但其结构仍较为复杂，涉及多个独立组件的装配和密封。

技术实现思路

1、本发明的目的是：现有技术的不足，本发明提供一种大功率磁保持继电器，将永磁体作为铁心的一部分，永磁体随着铁心和芯杆的运动，产生的磁场强度不断发生变化，使得产品的磁保持力更加强大，带载能力更强，尺寸更小。

2、本发明的技术方案：

3、一种大功率磁保持继电器，其特征在于，包括：

4、磁路系统，所述磁路系统包括固定磁路和活动磁路，所述活动磁路内设有永磁体；

5、传动组件，传动组件与所述活动磁路固定连接，并随传动组件沿轴向同步运动；

6、线圈组件，所述线圈组件通电时产生的电磁力能够驱动所述传动组件带动活动磁路轴向移动，使触点系统切换导通或断开状态，并在线圈断电后，通过所述永磁体产生的永磁力使活动磁路与固定磁路保持吸合，从而维持触点系统的当前状态；

7、壳体，包括外罩，所述外罩对触点系统进行保护。

8、本发明的活动磁路包括套设于芯杆下端的上铁心、磁钢和下铁心，所述磁钢夹设于上铁心与下铁心之间，且所述芯杆的底端穿过下铁心后向外翻铆，将上铁心、磁钢和下铁心与芯杆紧固为一体。磁钢（永磁体）位于铁心中间部位，作为铁心的一部分，随着铁心和芯杆的运动而同步运动。

9、当线圈正向短时通电时，磁极和上铁心被磁化产生电磁吸力，带动芯杆发生运动，芯杆带着磁钢、上铁心、下铁心以及动触点一起向上运动，直到上铁心和磁极接触后运动停止，使得动触点和静触点接触导通。此时，磁钢位于上铁心与下铁心之间，上铁心与磁极紧密接触，磁钢产生的永磁磁场通过上铁心、磁极、下铁轭、外铁轭形成闭合磁路。由于磁钢随铁心运动至上端位置，与固定磁路之间的气隙极小（上铁心与磁极直接接触），磁阻大幅降低，磁通密度显著增大，根据磁路欧姆定律φ=f/rm（其中φ为磁通量，f为磁动势，rm为磁阻），在磁动势一定的情况下，磁阻越小，磁通量越大，磁保持力（永磁吸力）与磁通量的平方成正比，因此磁保持力显著增强。相比于现有技术中永磁体固定不动、与固定磁路之间存在较大气隙的方案，本发明的磁保持力可提高30%以上，带载能力更强。

10、当线圈反向短时通电时，磁极和上铁心被磁化，产生的电磁吸力与磁钢产生的电磁吸力相反，相互抵消，在返回弹簧和触头弹簧被压缩产生的返回力作用下，带动芯杆、磁钢、上铁心、下铁心以及动触点一起向下运动，直到下弹簧座与法兰盘接触后停止运动，使得动触点和静触点断开。此时，磁钢位于下端位置，与固定磁路之间的气隙较大，磁阻增大，磁保持力主要用于维持触点断开状态，防止误吸合。

11、固定磁路包括磁极、下铁轭和外铁轭；所述磁极与法兰盘固定连接；所述下铁轭设于线圈组件下方，所述外铁轭包覆于线圈组件外侧，且外铁轭的上端与磁极接触、下端与壳体的底座固定连接，由所述磁钢、上铁心、下铁心、磁极、下铁轭及外铁轭构成闭合的永磁与电磁复合磁路。该复合磁路具有以下特点：在线圈通电时，线圈产生的电磁磁场与永磁体产生的永磁磁场叠加，共同驱动活动磁路运动；在线圈断电后，永磁体产生的永磁磁场单独维持活动磁路的当前状态。由于磁路闭合，漏磁小，磁通利用率高，磁保持力稳定可靠。外铁轭包覆于线圈组件外侧，既起到导磁作用，又起到磁屏蔽作用，防止外部磁场干扰，同时增强了继电器的结构强度。

12、芯杆上套设有弹性复位组件，所述弹性复位组件包括返回弹簧和触头弹簧；所述返回弹簧设于下铁心与固定磁路之间，用于在反向通电时提供驱使活动磁路复位的恢复力；所述触头弹簧设于下弹簧座与固定磁路之间，用于为动触点与静触点接触时提供接触压力。在线圈正向通电吸合过程中，芯杆带动上弹簧座和下弹簧座向上运动，返回弹簧和触头弹簧被压缩，储存弹性势能。当线圈断电后，磁钢产生的永磁吸力维持上铁心与磁极的吸合状态，此时触头弹簧被压缩产生的弹力向下作用于下弹簧座，通过接触片传递至动触点，为动触点与静触点的接触提供稳定的接触压力。接触压力的大小由触头弹簧的压缩量和弹性系数决定，可根据负载电流大小进行设计。在反向通电释放过程中，线圈产生的反向电磁场与永磁磁场抵消，返回弹簧和触头弹簧储存的弹性势能释放，提供恢复力，推动活动磁路向下运动，使触点断开。

13、壳体包括外罩和底座，所述外罩下端与法兰盘固接，所述外罩与法兰盘之间设有外密封圈，所述固定磁路与法兰盘之间设有内密封圈，通过外密封圈和内密封圈使继电器内部形成防水密封腔体。外密封圈设置于外罩下端与法兰盘之间的接合面，采用橡胶材料制成，通过外罩与法兰盘的紧固压接实现密封；内密封圈设置于固定磁路（磁极）与法兰盘之间的接合面，同样采用橡胶材料制成，通过磁极与法兰盘的铆接固定实现密封。外密封圈和内密封圈形成双重密封屏障，有效防止外部水分、灰尘等进入继电器内部。同时，外铁轭通过翻铆固定外罩和底座，进一步增强了壳体的整体密封性和结构强度。通过上述密封设计，本发明的防水等级可达到ip67，可在1米深的水中浸泡30分钟而不进水，适用于汽车、船舶等恶劣户外环境。

14、外罩顶部内侧设有芯杆限位槽，用于在继电器运动过程中对芯杆进行行程限位。芯杆的顶端依次穿过所述上弹簧座及平垫圈，并通过开口销进行轴向锁定，以限制上弹簧座及芯杆的位移范围。芯杆限位槽的设计确保芯杆在轴向运动过程中不会偏离中心轴线，防止因偏斜导致的触点接触不良或卡滞。开口销与平垫圈的配合，限制了上弹簧座在芯杆上的最大位移，防止在强烈振动或冲击条件下，上弹簧座从芯杆顶端脱落，确保继电器的机械可靠性。

15、线圈组件还包括紧固座、线圈弹簧及导线管，所述紧固座及线圈弹簧设于线圈架上端，用于对线圈组件进行定位和缓冲，所述导线管设于法兰盘上，用于引出漆包线的导线。紧固座通过螺钉或卡扣固定于线圈架上端，对线圈架进行轴向定位，防止线圈架在电磁力作用下发生位移。线圈弹簧设于紧固座与线圈架之间，在线圈通电产生电磁力时，线圈弹簧被压缩，起到缓冲作用，减小线圈架对底座的冲击，同时线圈弹簧的回复力有助于线圈架在断电后复位。导线管设于法兰盘上，漆包线从线圈架引出后穿过导线管，导线管对漆包线起到保护和导向作用，防止漆包线在继电器运动过程中被拉扯或磨损。

16、本发明的有益效果：

17、将磁钢作为铁心的一部分，位于铁心中间部位，随着铁心和芯杆的运动，产生的磁场强度不断发生变化。在触点吸合状态下，磁钢随铁心运动至上端位置，与固定磁路之间。

18、将磁钢集成于活动磁路中，作为铁心的一部分，无需额外的磁钢结构和固定装置，简化了继电器的整体结构，减小了继电器的体积和重量。相比于现有技术中永磁体单独设置、需要复杂固定结构的方案，本发明的结构更为紧凑，尺寸可以做的更小。

19、将磁钢集成于铁心中，减少了独立的永磁体固定组件，简化了装配工序，降低了生产成本。同时，芯杆底端翻铆固定的方式，将上铁心、磁钢和下铁心一次性紧固为一体，装配效率高，产品一致性好。

20、由磁钢、上铁心、下铁心、磁极、下铁轭及外铁轭构成闭合的永磁与电磁复合磁路，漏磁小，磁通利用率高。外铁轭包覆于线圈组件外侧，既起到导磁作用，又起到磁屏蔽作用，防止外部磁场干扰。