【原】25安小型化继电器的开发

 

 

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企业研发项目立项文件

 

 

 

 

 

 

 

     项目名称：  25安小型化继电器的开发   

      立项时间：     2014年11月      

         立项部门：       研发中心        

 

 

 

 

一、立项依据

（一） 国内外现状、水平和发展趋势

继电器是一种器件，利用输入量(或激励量)满足某些规定的条件，能在一个或多个电器输出电路中产生跃变而工作的一种器件。继电器，起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行研究的。60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了垃圾。在70年代后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国工业市场容量大，以及继电保护工作者的努力，进展却很快。经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。到了90年代，我国继电保护进入了微机时代。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果，并且应用于实际之中。

由于工业技术的不断进步，促进人们生产、生活和工作方式的不但改变，继电器是其中一种简单，常见，但是又是重要，不可替代的部件，在生活中接触的最多的就是电磁继电器。继电器主要应用在3个领域，分别是汽车领域、家用电器、工业控制继电器。对于家用电器来说，它主要应用于控制压缩机电动机、风扇电动机和冷却泵电动机，以执行相关的控制功能。继电器无论在生活还是在工业生产中都发挥着巨大的作用，同时也是实现自动化控制的一个重要部件。近年来，随着电子信息产业的飞速发展，作为基础元件的继电器被广泛应用在家电、通信、汽车、仪器仪表、机器设备、航空航天等自动化控制领域。并且随着智能化和自动化的生产控制方式的改变，以及智能家居方面的发展趋势，继电器行业发展前景巨大，并且产品类型必将出现多样化。

（二）项目研究开发目的和意义

现有的继电器的开关功能是借助设置于内部的电磁铁，通过对电磁铁的线圈通入较小电流，使得电磁铁产生磁场，利用磁场的产生或消失而吸合或松开衔铁，进而驱使导电弹片之间吸合或断开，实现对大电流回路的导通。电磁铁是电磁继电器的重要组成部件。然而，随着电器设备越来越小型化，现有的电磁继电器结构不紧凑，导致体积较大，已经越来越不能满足生产设计的要求。

本项目的研发是基于目前对小型化的继电器的使用需求以及对25安内的继电器的需求进行开发，目的研发一种25安小型化继电器。本项目通过使用要求、环境等要求的分析，对结构进行设计，实现稳定性的提升，满足小型化的使用需求。并且本项目的研发能够有效的促进产品的细化和细分，有效的提升产品的使用使用的针对性，降低使用位置和环境的制约因素，提升使用的效率。本项目成果和包含的技术方案对行业类似产品的设计和研发有重要的意义。

（三）项目达到的技术水平及市场前景

本项目通过对继电器使用需求的分析，对25安的使用环境和小型化的使用趋势作为研发依据。在结构的设计，以此获得性能上的提升。本项目通过将衔铁设置于基座的一侧且位于电磁铁的一侧，将推片设置于电磁铁的上方并位于衔铁及动弹片之间，使得该产品结构十分紧凑，内部空间得到充分的利用，从而使整个电磁继电器的体积极大地缩少；另外，通过设置吸合部设计，增强吸合效果，提高电磁继电器的性能，从而避免影响电磁继电器的性能，延长使用寿命。

本项目通过结构的设计和研发，实现性能的提升，由于是针对目前市场情况作为研发参考，所以本项目的研发成果具有较高的市场适应性，解决了市场对小型化产品的使用需要，并且本项目相关的技术方案已经通过试产和批量生产得到验证，生产工艺技术实现固化，具备可复制性，市场应用前景广阔。

二、研究开发内容和目标

（一） 项目主要内容及关键技术

本项目研发的是一种结构紧凑、体积小的电磁继电器。

本项目研发提供的电磁继电器包括基座、电磁铁、衔铁、推片、动弹片、第一静弹片及第二静弹片，电磁铁固定于基座，衔铁滑动地设置于基座的一端且位于电磁铁的一侧；推片滑动地设置于电磁铁的上方且推片的一端与衔铁固定连接，推片的另一端抵顶于动弹片；动弹片、第一静弹片及第二静弹片固定于基座的另一端；动弹片位于第一静弹片及第二静弹片之间并与后两者的其中之一电接触；动弹片、第一静弹片及第二静弹片分别延伸出连接电路板的针脚。

本项目通过将衔铁设置于基座的一侧且位于电磁铁的一侧，而将动弹片、第一静弹片及第二静弹片设置基座的另一侧，并且将推片设置于电磁铁的上方并位于衔铁及动弹片之间，因此，使得产品结构十分紧凑，内部空间得到充分的利用，从而使整个电磁继电器的体积极大地缩少。

（二） 技术创新点

1、电磁铁采用U型铁芯结构设计，通过铁芯的两铁柱的水平设置，并缠绕线圈，通过设置的吸合部进行正对设置，提升承受力度，保证强度和延长使用寿命；

2、吸合部采用延伸到衔铁的顶端实现水平设置，并通过延长吸合部的高度，使吸合部与衔铁的吸合面积增大，从而能增大磁场，提高吸合效果；

3、铁柱的表面采用定位凸设置，定位凸与基座的定位孔卡合设置，使U型铁芯安装更牢固，防止因衔铁的频繁撞击而发生松动或移位，影响电磁继电器的性能；

4、推片上设置长形插孔及卡合位，在衔铁上设置卡合凸，使衔铁与长形插孔配合以及卡合凸与卡合位配合可以使衔铁与推片连接稳定牢固，并且安装快速方便；

5、导向柱采用塑胶材料制成，动弹片采用较薄厚度设计，通过设置套环，可以对导向柱增加导向作用，防止动弹片在滑动接触的过程中对导向柱刮擦而产生异物。

（三）主要技术指标或经济指标

1、结构：基座、电磁铁、衔铁、推片、动弹片、静弹片；

2、静弹片数目：2个；

3、推片滑动地设置于电磁铁的上方且推片的一端与衔铁固定连接；

4、动弹片开设有通孔；

5、推片具有顶推端面，顶推端面延伸出导向柱；

6、导向柱间隙配合地穿设于通孔；

7、动弹片与套环呈一体成型结构；

8、电磁铁具有U型铁芯；

9、铁芯铁柱数：2；

10、铁芯设置方式：水平设置。

三、研究开发方法及技术路线

本项目研发的是一种25安小型化继电器，该成果具有结构紧凑，体积小的特点。

研发方法：

1、由于市场的反应，部分产品到客户上，客户根据实际的需要或者由于使用地区、国家的特殊要求，比如欧盟的节能指令要求，从而向我们提出的产品要求。根据客户的要求和实际的情况，进行市场的调研，了解确切的市场状况和市场需求，更重要的是进行当前产品定位，面对客户市场进行的定位。市场调研并且收集数据，并且进行讨论总结。根据研发需要进行立项，并且组织人员组成项目组，进行项目工作的分工。进行研发过程的规划，制定研发总体进度表。

2、进行产品的设计，初步设计产品的整体性能要求，并根据此要求目标进行讨论执行方案，并且分工进行各个部分的设计工作。对确定的设计和执行方案进行综合的研讨确认方案的可行性，根据评审结果进行调整，最终敲定使用方案。各组跟进方案继续负责各方面的设计工作的执行，并进行设计资料图纸的制作，并且对资料图纸的综合讨论，确定可行性。

3、对设计的产品配件进行制模，以及设计工作需要的物料的确定和准备，以及其他配套工具的设计和制作。进行制模的研讨，并评审，以及样品的制作并测试得出结果，进行改善样品，制定临时的作业指导书以及初步的技术参数和资料的收集整理。

4、根据样品的结构进行产品的改善和工具的改良，生产模的改良和产品的再测试，直到达到要求。进行生产模装配以及各项安全要求的测试和认证。

5、收集设计和测试过程的所有数据，进行整理形成规范的操作指导书和技术资料的技术指标，并进行产品的批量试生产。

技术路线：

项目实施方案

如图所示，本项目电磁继电器包括基座、电磁铁、衔铁、推片、动弹片、第一静弹片、第二静弹片及外壳，电磁铁固定于基座，衔铁滑动地设置于基座的一端且位于电磁铁的一侧；推片滑动地设置于电磁铁的上方且推片的一端与衔铁固定连接，推片的另一端抵顶于动弹片；动弹片、第一静弹片及第二静弹片固定于基座的另一端；动弹片位于第一静弹片及第二静弹片之间并与后两者的其中之一电接触；动弹片、第一静弹片及第二静弹片分别延伸出连接电路板的针脚。外壳包覆于外部并与基座连接以保护电磁继电器内部的零件，外壳的表面设有气孔，气孔可以散热以及消除电弧。

动弹片开设有通孔，动弹片的两侧具有翼片，通孔开设于翼片，推片延伸出支撑臂，支撑臂的末端具有顶推端面，顶推端面延伸出导向柱，导向柱间隙配合地穿设于通孔，动弹片弹性地抵顶于顶推端面。由于导向柱与通孔是间隙配合，推片只在动弹片的变形方向起推动作用，而在其他方向不产生力作用，因此，避免因推片位置发生偏移或导向柱变形而使动弹片产生非弹性的变形，导致动弹片与第一、第二静弹片接触不良，影响电磁继电器的使用寿命，因而，有效延长了电磁继电器的寿命；并且，导向柱与通孔的简单配合可以使电磁继电器的装配变得更加简单、方便，提高装配效率。具体地，动弹片具有套环，动弹片与套环呈一体成型结构。

套环的中部形成通孔。由于导向柱一般使用塑胶材料制成，而动弹片的厚度较薄，造成通孔的边缘锋利，两者相互滑动摩擦很容易使导向柱产生塑胶屑，因此，设置套环，可以对导向柱增加导向作用，防止动弹片在滑动接触的过程中对导向柱刮擦而产生异物。

电磁铁具有U型铁芯，U型铁芯具有两铁柱，U型铁芯呈水平设置，位于下侧的铁柱缠绕线圈，位于上侧的铁柱的末端向上弯折延伸出吸合部，吸合部与衔铁正对。吸合部延伸到衔铁的顶端的水平高度。通过延长吸合部的高度，吸合部一方面可以增大U型铁芯的吸合面积，在与衔铁的撞击时，能够承受力度更大、次数更多的撞击，另一方面可以使整个U型铁芯的磁场更强，磁吸力更大，从而更容易吸合衔铁，吸合效果更好，有效延长使用寿命。

铁柱的表面设有定位凸，定位凸与基座的定位孔卡合。通过设置定位凸与定位孔配合，可以使U型铁芯安装更牢固，防止因衔铁的频繁撞击而发生松动或移位，影响电磁继电器的性能。

定位件固定于所述基座，且定位件具有弹片，弹片抵顶于衔铁的外侧以限制衔铁与电磁铁的间距。设置定位件可以防止衔铁过度地远离电磁铁，从而保证电磁铁能有效地吸合衔铁。

通过在推片上设置长形插孔及卡合位，在衔铁上设置卡合凸，使衔铁与长形插孔配合以及卡合凸与卡合位配合可以使衔铁与推片连接稳定牢固，并且安装快速方便。

通过对与电磁铁的线圈连接的针脚通电，使电磁铁产生磁场，吸合部吸合衔铁，衔铁向靠近电磁铁的方向移动；衔铁的上端同时推动推片，推片移动的过程中顶推端面顶推动弹片，使动弹片弯曲变形，动弹片向靠近第一静弹片方向弯曲并与第一静弹片电接触，此时，动弹片与第一静弹片导通，电磁继电器处理连通状态。当电磁铁的线圈断电时，磁场消失，动弹片在弹性回复力的作用下回复到原来位置，从而与第一静弹片脱离，并与第二静弹片接触，与此同时，动弹片推动推片反向移动，推片推动衔铁远离电磁铁，此时，电磁继电器处于断开状态。

四、现有研究开发基础

公司介绍（公司信息、规模、主营产品，公司运营情况、研发管理部门建设，研发水平和能力，获得的相关荣誉）

五、研究开发项目组人员名单

项目负责人：

研发人员：

 

六、计划工作进度

1、2014年11月-2014年12月    市场调查，进行项目可行性研究。

2、2015年01月-2015年07月    进行产品初步结构设计。

3、2015年08月-2015年10月    进行产品各部件的制作及组装。

4、2015年11月-2016年02月    进行产品试验及结构修正。

5、2016年02月-2016年04月    进行产品最终试验。

6、2016年05月          解决产品的遗留问题，完成项目研发。