Электромагнитное тяговое реле

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Борисовский завод автотракторного электрооборудования управляющая компания холдинга Автокомпоненты(72) Авторы Слесаренко Евгений Иванович Богданович Анатолий Станиславович Казанцев Алексей Николаевич Хацкевич Алексей Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Борисовский завод автотракторного электрооборудования управляющая компания холдинга Автокомпоненты(57) 1. Электромагнитное тяговое реле, содержащее корпус реле, в котором находятся втягивающая и удерживающая обмотки якорь реле, сердечник, в котором с возможностью перемещения расположен плунжер, на котором находятся возвратная пружина якоря реле,шайба замковая, диск контактный с пружиной его поджатия к корпусу реле прикреплена крышка реле, в которой находится пружина разрыва контактов и к которой прикреплены болты контактные, отличающееся тем, что содержит дополнительную возвратную пружину, предварительно поджатую до рабочего усилия и выполненную с возможностью разрыва диска контактного и болтов контактных с максимальным усилием совместно с пружиной разрыва контактов и возврата якоря реле. 2. Реле по п. 1, отличающееся тем, что возвратная пружина якоря реле с предварительным поджатием прикреплена к плунжеру шайбой замковой через втулку. 3. Реле по п. 1, отличающееся тем, что возвратная пружина якоря реле с предварительным поджатием прикреплена к плунжеру совместно с якорем реле шайбой замковой через выступ в якоре реле. 17393 1 2013.08.30 4. Электромагнитное тяговое реле, содержащее корпус реле, в котором находятся втягивающая и удерживающая обмотки, якорь реле, сердечник, в котором с возможностью перемещения расположен плунжер, на котором находятся возвратная пружина якоря реле,возвратная пружина с предварительным рабочим поджатием, шайба замковая, диск контактный к корпусу реле прикреплена крышка реле, в которой находится пружина разрыва контактов и к которой прикреплены болты контактные, отличающееся тем, что пружина разрыва контактов выполнена предварительно поджатой до рабочего усилия и не соприкасается с плунжером в выключенном положении, с возможностью начала работы на разрыв диска контактного и болтов контактных на малых зазорах. 5. Реле по п. 4, отличающееся тем, что пружина разрыва контактов через шайбу прикреплена к крышке реле кронштейном, который через изоляционные шайбы прижат болтами контактными к крышке реле. 6. Реле по п. 4, отличающееся тем, что пружина разрыва контактов прикреплена к крышке реле штоком, при этом она с одной стороны упирается в буртик штока, а с другой в крышку реле, на шток надета развальцованная в нужный размер шайба. Изобретение относится к области электромеханики и электротехники, а в частности к электромагнитному тяговому реле стартера. Известное электромагнитное тяговое реле стартера 1 обеспечивает ввод в зацепление и вывод из зацепления шестерни привода стартера с венцом маховика двигателя внутреннего сгорания, а также включение электродвигателя стартера, которое разработано для решения проблемы ненадежного разделения диска контактного от болтов контактных в случае сварки последнего к болтам контактным. Реле состоит из якоря реле, плунжера, на котором крепится диск контактный, шайбы замковой, в которую упирается возвратная пружина, сердечника, пружины поджатия, втягивающей и удерживающей обмотки, крышки реле, к которой крепятся болты контактные, корпуса. Возвратная пружина служит для воздействия на компоненты, которые включают в себя плунжер, диск контактный и якорь реле. После отключения втягивающей и удерживающей обмоток плунжер совместно с диском контактным и якорем возвращается в исходное положение за счет полной силы возвратной пружины, таким образом, любое залипание (заедание) или сварка диска контактного с болтами контактными исключаются. Недостатком данной системы является отсутствие свободного хода якоря реле, т.е. ход плунжера с диском контактным будет таким же, как и ход якоря реле, поэтому предварительное сжатие и рабочее сжатие возвратной пружины для разрыва контактной группы(диска контактного от болтов контактных) ограничено энергией тягового реле на больших зазорах между сердечником и якорем реле. Известно электромагнитное тяговое реле стартера 2, состоящее из якоря реле, плунжера, на котором крепится диск контактный, шайбы замковой, возвратной пружины, сердечника, обмотки возбуждения, крышки реле, к которой крепятся болты контактные,корпуса. Данное тяговое реле отличается от реле 1 тем, что на плунжере имеется втулка,которая может перемещаться в осевом направлении, и в якоре реле имеется отверстие, в которое входит плунжер, выбирая свободный ход якоря реле, а также имеется пружина разрыва контактов. Сила, требуемая для разрыва сварки между болтами контактными и диском контактным, может быть получена за счет суммирования силы пружины разрыва контактов и силы возвратной пружины, которая действует на плунжер через втулку и шайбу замковую. Недостатком данной системы является то, что возвратная пружина первоначально выбирает свободный ход якоря реле, перемещающего привод стартера, а затем начинает работать на разрыв контактной группы (диска контактного от болтов контактных) с меньшим усилием, чем начальное усилие. 2 17393 1 2013.08.30 Задачей изобретения является повышение надежности работы электромагнитного тягового реле стартера, а именно надежное разделение контактной группы (диска контактного от болтов контактных) при больших токовых нагрузках. Согласно изобретению, конструкция реле включает в себя корпус реле, в котором находятся втягивающая и удерживающая обмотки, якорь реле, сердечник, в котором с возможностью перемещения расположен плунжер, на котором находятся возвратная пружина якоря реле, шайба замковая, диск контактный с пружиной его поджатия к корпусу реле прикреплена крышка реле, в которой находится пружина разрыва контактов и к которой прикреплены болты контактные. Электромагнитное тяговое реле содержит дополнительную возвратную пружину, предварительно поджатую до рабочего усилия и выполненную с возможностью разрыва диска контактного и болтов контактных с максимальным усилием совместно с пружинами разрыва контактов и возврата якоря реле. По второму варианту конструкция реле включает в себя пружину разрыва контактов, находящуюся в крышке реле, которая выполнена предварительно поджатой до рабочего усилия и не соприкасается с плунжером в выключенном положении, с возможностью начала работы на разрыв диска контактного и болтов контактных на малых зазорах. Таким образом, сущностью предлагаемого изобретения и его отличительной особенностью в сравнении с прототипами является то, что конструкция включает дополнительную возвратную пружину, предварительно поджатую до рабочего усилия и выполненную с возможностью разрыва диска контактного и болтов контактных с максимальным усилием совместно с пружинами разрыва контактов и возврата якоря реле. По второму варианту сущностью предлагаемого изобретения и его отличительной особенностью в сравнении с прототипом является то, что конструкция включает себя пружину разрыва контактов,находящуюся в крышке реле, которая выполнена предварительно поджатой до рабочего усилия и не соприкасается с плунжером в выключенном положении, с возможностью начала работы на разрыв диска контактного и болтов контактных на малых зазорах. Такая работа реле приводит к более полному использованию тягового усилия реле на малых зазорах и решению проблемы по сжатию пружин до рабочего усилия при больших зазорах, не увеличивая габаритных размеров и рационально используя цветные металлы, и обеспечивает надежное разделение контактной группы (диска контактного от болтов контактных) при различных токовых нагрузках. Предлагаемое техническое решение поясняется фиг. 1-8. Фиг. 1 - схема реле в выключенном положении, вариант конструкции без фиксации пружины возврата якоря реле на плунжере. Фиг. 2 - схема реле, на которой изображен процесс отключения, вариант конструкции без фиксации пружины возврата якоря реле на плунжере. Фиг. 3 - схема реле, на которой изображен процесс отключения, вариант конструкции с фиксацией пружины возврата якоря реле на плунжере. Фиг. 4 - схема реле, на которой изображен процесс отключения, вариант конструкции с фиксацией пружины возврата якоря реле и якоря реле на плунжере. Фиг. 5 - тяговая характеристика реле в зависимости от зазора между сердечником и якорем реле с участками начала работы пружин согласно вариантам конструкций, изображенным на фиг. 1-4. Фиг. 6 - схема реле в выключенном положении, вариант конструкции с использованием кронштейна для крепления пружины разрыва контактов. Фиг. 7 - схема реле в выключенном положении, вариант конструкции с использованием штока для крепления пружины разрыва контактов. Фиг. 8 - тяговая характеристика реле в зависимости от зазора между сердечником и якорем реле с участками начала работы пружин согласно вариантам конструкций, изображенным на фиг. 6-7. 17393 1 2013.08.30 Электромагнитное тяговое реле состоит из корпуса реле 21, в котором находятся втягивающая 22 и удерживающая 23 обмотки, якоря реле 1, сердечника 10, в котором с возможностью перемещения расположен плунжер 8, на котором находятся возвратная пружина 2 якоря реле 1, шайба замковая 13, диск контактный 7 с пружиной его поджатия 12, дополнительная возвратная пружина 3, предварительно поджатая до рабочего усилия и выполненная с возможностью разрыва диска контактного 7 и болтов контактных 6 с максимальным усилием совместно с пружинами разрыва контактов 5 и возврата якоря реле 1 к корпусу реле 21 крепится крышка реле 18, в которой находится пружина разрыва контактов 5 и к которой прикреплены болты контактные 6 (фиг. 1). Электромагнитное тяговое реле (фиг. 3) отличается от тягового реле (фиг. 1) тем, что возвратная пружина 2 якоря реле 1 с предварительным поджатием прикреплена к плунжеру 8 шайбой замковой 11 через втулку 4. Электромагнитное тяговое реле (фиг. 4) отличается от тягового реле (фиг. 1) тем, что возвратная пружина 2 якоря реле 1 с предварительным поджатием прикреплена к плунжеру 8 совместно с якорем реле 1 шайбой замковой 11 через выступ в якоре реле 4. Два сектора тяговой характеристики работы реле (фиг. 5) поясняют конструкцию тягового реле (фиг. 1-4) 1 - зазор между якорем реле 1 и сердечником 10 (фиг. 1) значительный, тяговое усилиенезначительное на больших зазорах, 2 - зазор между якорем реле 1 и сердечником 10 небольшой, тяговое усилиереле начинает резко возрастать, тяговое реле накопило запас энергии. На участке 1 усилиенезначительное, требуется уменьшить противодействующую силу, поэтому для возвратной пружины 2 (фиг. 1) используются нежесткие материалы пружин. На участке 2 тяговое реле накопило запас энергии и тяговое усилие начинает резко возрастать, на этом участке сжимаются возвратные пружины 2, 3 и пружина разрыва контактов 5 (фиг. 1), на этом участке используются более жесткие материалы для пружин и пружины имеют предварительное сжатие, что приводит к более рациональному использованию электромеханических характеристик реле и уменьшению содержания цветных металлов. Электромагнитное тяговое реле (фиг. 6) отличается от тягового реле (фиг. 1) тем, что пружина разрыва контактов 5 выполнена предварительно поджатой до рабочего усилия,требуемого для разрыва диска контактного 7 от болтов контактных 6, и установлена в крышку реле 18, с другой стороны поджимается шайбой 14, прикрытой кронштейном 16,который крепится к крышке реле контактными болтами 6, между болтами контактными 6 и кронштейном 16 находится шайба изоляционная 15. В отличие от тягового реле (фиг. 6), в реле (фиг. 7) пружина разрыва контактов 5 прикреплена к крышке реле 18 штоком 19, при этом она с одной стороны упирается в буртик штока 19, а с другой - в крышку реле 18. На шток 19 надета развальцованная в нужный размер шайба 20, которая удерживает пружину разрыва контактов 5 в предварительно сжатом до требуемого усилия состоянии. Плунжер 8 при работе давит в буртик штока 19,который может свободно перемещаться в осевом направлении в крышке реле 18 под действием прилагаемого усилия. Три сектора тяговой характеристики работы тягового реле (фиг. 8) поясняют конструкцию тягового реле (фиг. 6-7) 1 - зазор между якорем реле 1 и сердечником 10(фиг. 1) значительный, тяговое усилиенезначительное на больших зазорах, 2 - зазор между якорем реле 1 и сердечником 10 уменьшился, тяговое усилиереле начинает резко возрастать, тяговое реле накопило запас энергии, 3 - зазор между сердечником 10 и якорем 1 становится незначительным, тяговое усилиебольшое. На участке 1 усилиенезначительное, поэтому возможно уменьшить противодействующую силу, необходимую только для возврата якоря 1 в исходное положение, и удержания привода в выключенном положении, на этом секторе работает возвратная пружина 2 (фиг. 6), для нее используются нежесткие материалы пружин. На участке 2 тяговое реле имеет запас энергии и тяговое усилие начинает резко возрастать, на этом участке можно использовать более жесткие ма 4 17393 1 2013.08.30 териалы пружин и предварительно сжатую возвратную пружину 3. На участке 3 происходит замыкание контактной группы (диска контактного 7 и болтов контактных 6 (фиг. 6,выбирается дополнительный ход плунжера 8 (фиг. 6), на этом участке работают возвратные пружины 2, 3 и пружина разрыва контактов 5 (фиг. 6). При использовании в работе реле такой схемы обеспечивается самое рациональное использование его тяговой характеристики. При включении электромагнитного тягового реле (первый вариант конструкции) ток начинает протекать через втягивающую 22 и удерживающую 23 обмотки, электромагнитная сила начинает втягивать якорь 1 к сердечнику 10. При движении якорь реле 1 сжимает возвратную пружину 2, затем якорь 1 упирается в торец плунжера 8 и начинает его перемещать до сопряжения торца якоря реле 1 и сердечника 10, совместно с плунжером 8 перемещается диск контактный 7, при соприкосновении диска контактного с болтами контактными 6 (контактная группа) через них начинает протекать ток, и происходит включение электродвигателя стартера (фиг. 2). При перемещении плунжера 8 возвратная пружина 2 перестает сжиматься и давит с постоянной силой, пружина 2 сжимается на участке 1(фиг. 5), а возвратная пружина 3 и пружина разрыва 5, которые имеют предварительное рабочее поджатие, начинают сжиматься на участке 2 (фиг. 5). При отключении электромагнитного тягового реле (фиг. 2) электромагнитная сила перестает действовать на якорь реле 1 и возвратные пружины 2, 3 и пружина разрыва контактов 5 воздействуют суммарным максимальным усилием через плунжер 8 на диск контактный 7 и разъединяют контактную группу (диск контактный 7 от болтов контактных 6),место протекания тока 9 (возможное место сварки), а возвратная пружина 2, совместно разжимаясь с возвратной пружиной 3 и пружиной разрыва контактов 5, возвращает якорь реле 1 в исходное положение, таким образом, исключаются заедание, залипание или сварка контактной группы. При отключении тягового реле (фиг. 4) возвратные пружины 2, 3 и пружина разрыва контактов 5 воздействуют суммарным максимальным усилием через плунжер 8 на диск контактный 7 и разъединяют контактную группу (диск контактный 7 от болтов контактных 6), место протекания тока 9 (возможное место сварки), а возвратная пружина 2, совместно разжимаясь с возвратной пружиной 3 и пружиной разрыва контактов 5,перемещает якорь реле 1 до упора в выступ якоря 4, который упирается в шайбу замковую 11, установленную на плунжере 8. В том случае, когда не произошло разделение контактной группы, возвратная пружина 2 возвращает якорь реле 1 в исходное положение и от якоря реле 1 передается удар через шайбу замковую 11 в плунжер 8, при этом создается дребезг контактной группы (дрейф точки протекания тока 9), что обеспечивает разделение контактной группы и более надежную работу реле. При высоких токовых нагрузках на контактную группу возможность сварки диска контактного 7 к болтам контактным 6 возрастает, поэтому требуются большие разрывные усилия возвратной пружины 3 и пружины разрыва контактов 5 тягового реле. Этого можно добиться путем усиления возвратной пружины или пружины разрыва реле, но это приведет к увеличению начальной тяговой характеристики реле, что требует увеличения габаритных размеров реле и ампер-витков втягивающей 22 и удерживающей 23 обмоток (фиг. 1). По предлагаемым вариантам конструкций, показанным на фиг. 1-4, тяговая характеристика реле используется более полно на малых зазорах, тем самым решаются проблемы по сжатию пружин (возвратная пружина 2, возвратная пружина 3, пружина разрыва контактов 5) до рабочего усилия и при больших зазорах, не увеличивая габаритных размеров и рационально используя цветные металлы. При включении электромагнитного тягового реле согласно вариантам конструкций,показанным на фиг. 6-7, якорь реле 1 при движении сжимает возвратную пружину 2, затем якорь 1 упирается в торец плунжера 8. Затем начинает перемещаться якорь реле 1 вместе с плунжером 8, сжимая возвратную пружину 3 до упора торца плунжера 8 в шайбу 14,5 17393 1 2013.08.30 которая удерживает пружину разрыва контактов 5 в предварительно сжатом до требуемого усилия состоянии, затем начинает сжиматься и пружина разрыва контактов 5. При выключении тягового реле возвратная пружина 3 и пружина разрыва контактов 5 разрывают контактную группу (диск контактный 7 от болтов контактных 6), при этом возвратная пружина 3 и пружина разрыва контактов 5 воздействуют на якорь реле 1 только до момента разрыва контактов совместно с возвратной пружиной 2. При дальнейшем ходе якоря реле 1 плунжер 8 упирается шайбой 17 в сердечник 10, его движение прекращается, а возвратная пружина 2 выводит якорь реле 1 в исходное положение (фиг. 6). В отличие от тягового реле (фиг. 6), в тяговом реле (фиг. 7) при включении плунжер 8 будет упираться в шток 19 вместо шайбы 14 (фиг. 6). Такая работа позволяет более рационально использовать тяговую характеристику электромагнитного реле. Испытания опытного образца электромагнитного тягового реле в составе стартера с планетарным редуктором на стендах и дизельном двигателе внутреннего сгорания подтвердили его работоспособность и надежность. Источники информации 1.4604597 , 1986. 2.20833 , 2002. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8