ПОЛЯРИЗОВАННОЕ МАЛОГАБАРИТНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ
POLARIZED MINIATURE ELECTROMAGNETIC RELAY

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам, и может использоваться при конструировании поляризованных реле и дистанционных переключателей, а так же магнитных пускателей и контакторов с гибридной коммутацией.
Известны поляризованные электромагнитные реле с параллельной магнитной цепью, в которой при отсутствии тока в обмотке на якорь действуют две противоположно направленные силы, создаваемые разветвляющимися магнитными потоками постоянных магнитов.
Когда по обмотке протекает ток, в магнитной системе возникает рабочий магнитный поток, проходящий последовательно через рабочие зазоры. При этом при соответствующей полярности, поданного на обмотку напряжения, в одних рабочих зазорах эти магнитные потоки складываются, а в других вычитаются. При определенном значении магнитного потока происходит переключение одного из якорей в другое положение.
Известно электромагнитное реле (авт. свид. SU №1269217, М. кл. Н01Н 51/24, 1986 г.) содержащее поворотный якорь, установленный на оси, с постоянным магнитом и немагнитным хвостовиком, два П-образных магнитопровода с обмотками, подвижные и неподвижные контакты, несущие стойки, на котором установлены элементы реле и которое снабжено распоркой в виде рамки из немагнитного материала, несущие стойки выполнены в виде плоских прямоугольных пластин из магнитномягкого материала, а П-образные магнитопроводы выполнены так, что их перемычки являются частями несущих стоек.
Недостатками известного электромагнитного реле являются: чрезмерный расход дефицитной обмоточной меди; избыточная конструктивная масса магнитномягкого материала магнитопровода; увеличенные габаритные размеры электромагнита.
Известен также другой аналог поляризованного электромагнитного реле по патенту №2016111579 от 28.03.2016 [2], который содержит магнитопроводы, выполненные в виде двух стержней, параллельных друг другу с полюсными наконечниками, траверсу, обмотки, расположенные на указанных стержнях, якорь поворотного типа, состоящий из двух частей, постоянные магниты, размещенные между полюсными наконечниками и имеющие направление осей намагничивания от одного стержня к другому. Два основных идентичных якоря поворотного типа, установленные на основной несущей детали, и дополнительный якорь на оси, который поочередно взаимодействует сначала с магнитной системой замыкающих контактов, а затем с магнитной системой размыкающих контактов.
Недостатками магнитной системы указанного аналога являются увеличенные массогабаритные размеры, что ведет к чрезмерному расходу дефицитной обмоточной меди и к трудоемкости изготовления.
Наиболее близким, к заявленному решению, технической сущности и достигаемому результату является поляризованное электромагнитное реле (авт. свид. RU №2653532, М. кл. H01F 7/122 (2018.01); H01F 7/17 (2006.01), которое содержит магнитопроводы, выполненные в виде двух стержней, параллельных друг к другу, с полюсными наконечниками, траверсу, обмотки, расположенные на указанных стержнях, якорь поворотного типа, состоящий из двух частей, постоянные магниты, размещенные между полюсными наконечниками и имеющие направление осей намагничивания от одного стержня к другому, в который введен дополнительный якорь, расположенный между двумя магнитопроводами на дополнительной оси, и кинематически соединен с двумя траверсами через штифты, находящиеся на противоположном конце дополнительного якоря, и сквозные овальные прорези, расположенные на траверсах, для возможного поочередного замыкания и размыкания каждого из упомянутых магнитопроводов, и имеющий свободный от траверс раствор, на величину зазора, контролирующего провал как замыкающих, так и размыкающих главных контактов.
Однако это электромагнитное реле имеет чрезмерный расход дефицитной обмоточной меди, избыточную конструктивную массу магнитномягкого материала магнитопровода и увеличенные габаритные размеры электромагнита.
Целью изобретения является экономия дефицитной обмоточной меди, снижение конструктивной массы магнитномягкого материала магнитопровода и уменьшение габаритов поляризованного электромагнитного реле в целом.
Технический результат по п. 1 достигается за счет того, что поляризованное малогабаритное электромагнитное реле, содержащее два П-образных магнитопровода с обмотками для включения собственных якорей; два идентичных якоря поворотного типа на несущей детали и постоянные магниты на указанных якорях; магнитопроводящий упор для фиксирования крайних положений якорей; две траверсы, шарнирно связанные с каждым якорем, отличающийся тем, что электромагниты с собственными обмотками расположены якорями друг против друга и имеют один общий фиксирующий якоря в крайних положениях усеченный равнобедренный клинообразный магнитопроводящий упор, а на торце одного из якорей по центру толщины имеются два винтовых отверстия для крепления каретки, а на последней соответственно - два овальных отверстия.
Технический результат по п. 2 достигается за счет того, что поляризованное малогабаритное электромагнитное реле по п. 1 отличающееся тем, что электромагниты собственными обмотками расположены якорями друг против друга и имеют один общий фиксирующий якоря в крайних положениях усеченный равнобедренный клинообразный магнитопроводящий упор, по центру высоты которого выполнено отверстие, с осью параллельной осям катушек, в котором установлен скользящий немагнитный цилиндрический стержень, длина которого менее величины раствора якоря.
Указанная цель достигается тем, что две П-образные магнитные системы с включающими обмотками и якорями, фиксирующимися в замкнутом положении контактов на магнитопроводящих упорах, установлены на общем основании так, что они имеют один общий упор и на нем установлена свободно скользящая в противоположных направлениях каретка и выступающая за пределы упора на 0,2÷0,3 мм. Отключающая контакты обмотка в обоих электромагнитах отсутствует. Для перехода любого якоря в замкнутое на магнитопроводе состояние и в связи с этим размыкания контактов, необходимое усилие обеспечивается через скользящую каретку кинетической энергией (ударом) другого якоря, замыкающего контакты. Так как трогание с места размыкающего контакта якоря на второй магнитной системе начинается в конце срабатывания замыкающего контакта якоря, после удара последнего скользящей кареткой, то происходит задержание во времени начала срабатывания размыкающих контактов. Согласно указанной механике последовательного приведения в движение контактов обеспечивается перекрытие во времени включенного состояния контактов.
Видоизменение и разнообразие порядка замыкания и размыкания или размыкания и замыкания по разным алгоритмам получается путем комбинации расположения на противоположных траверсах «замыкающих-размыкающих», «замыкающих-замыкающих», «размыкающих-размыкающих», «размыкающих-замыкающих» контактов.
По предложенному изобретению изготовлен макетный образец, технические данные которого приведены в таблице.
Испытание образца показало время перекрытия между контактами в пределах 1,6÷2 мс.
Исключение отключающих обмоток в предложенном поляризованном малогабаритном электромагнитном реле магнитной системы обеспечивается экономия дефицитной обмоточной меди в 1,8 раза, снижение конструктивной массы магнитномягкого материала в 1,1÷4,2 раза и уменьшение габаритов поляризованного электромагнита примерно в 1,25÷1,3 раза.
Техническим результатом данного изобретения является экономия дефицитной обмоточной меди, снижение конструктивной массы магнитномягкого кого материала магнитопровода и уменьшение габаритов поляризованного малогабаритного электромагнитного реле в целом, что в совокупности обеспечивает четкую работу включающих и размыкающих контактов, расположенных на противоположных траверсах по заданному алгоритму.
При анализе уровня техники в целях проверки новизны заявляемого поляризованного малогабаритного электромагнитного реле электромагнита не обнаружены аналоги и прототипы с перечисленной совокупностью вышеуказанных признаков, следовательно, описанное техническое решение соответствует критерию новизны.
На фиг. 1 показана кинематическая схема поляризованного малогабаритного электромагнитного реле электромагнита с перекрытием замыкающих и размыкающих контактов; на фиг. 2 - общий вид якорей замыкающего и размыкающего поляризованного малогабаритного электромагнитного реле; на фиг. 3 - схема поляризованного малогабаритного электромагнитного реле с распределением магнитных и электромагнитных потоков.
Поляризованное малогабаритное электромагнитное реле (фиг. 1, 2, 3) содержит П-образный магнитопровод 1 и 1', обмотки 2, 2', расположенные на П-образном магнитопроводе, якоря 3 и 3' поворотного типа, расположенные между соответствующими магнитопроводами и фиксирующими упорами 4 и 4' и имеющие постоянные магниты 5 и 5' (фиг. 2), намагниченные от пластины 6 в направлении 6', траверсу 7 и 7', контакты 8 и 8', скользящую каретку 9.
Предложенное поляризованное малогабаритное электромагнитное реле работает следующим образом.
В начальном положении поляризованное малогабаритное электромагнитное реле соответствует следующему состоянию. Один из якорей, например 3', замкнут на соответствующий П-образный магнитопровод 1' и его контакты 8' на траверсе 7' разомкнуты. Второй якорь 3 разомкнут и фиксируется упором 4, контакты 8 на траверсе 7 замкнуты.
р
При подаче напряжения на обмотку 2' возбуждаемый ими рабочий магнитный поток Ф2' проходит следующим путем - через П-образный магнитопровод 1', якорь 3', фиксирующий упор 4'.
р
п
При этом поток Ф2' рабочей обмотки 2' и поток Ф' постоянного магнита 5' в зазорах а', складываются, а в зазорах б' вычитаются. Это приводит к перебрасыванию якорей в новое устойчивое положение.
По первому варианту п. 1 (формулы изобретения) якорь 3' при приближении к упору 4' ударяет по каретке 9 и передает кинетическую энергию своего движения якорю 3, который под воздействием силы удара также перебрасывается в новое устойчивое состояние.
По второму варианту п. 2 якорь 3' при приближении к упору 4' ударяет по скользящему стержню 9 и передает кинетическую энергию своего движения якорю 3, который под воздействием силы удара перебрасывается в новое устойчивое состояние. Этот вариант на рисунке не показан.
При обесточивании обмотки 2', якорь 3 замкнут, а якорь 3' разомкнут и удерживается в новом положении с помощью постоянных магнитов.
Для возврата якорей в исходное положение напряжение подается на обмотку 2.