[實用新型]一種電磁雙穩態微繼電器

無效

• 申請號: 200920246523.9
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN201522974U
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 李德勝;郭學平;劉本東
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01H51/01
• 分類號: H01H51/01;H01H51/27
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及利用電磁力進行驅動，永磁力保持其穩定狀態的基于微機電系統(MEMS)技術的雙穩態繼電器，具體是一種電磁雙穩態微繼電器，屬于制造技術領域。

技術背景

繼電器作為一種基本的電氣元件，廣泛的應用于自動控制系統、電力保護系統、電氣系統、通訊系統以及儀器儀表等領域。

常規的繼電器分為兩大類：機電繼電器和固態繼電器。機電繼電器是基于金屬電極的吸合與斷開來實現的，這種繼電器有著近乎完美的電學性能，即閉合阻抗小、導通電流大、開路阻抗大、漏電電流小，但由于是機械接觸，其響應速度慢，工作壽命也比較短。固態繼電器是基于光電晶體管和發光二極管的耦合。這種繼電器有著與機電繼電器相比擬的絕緣性能，能提供1500V的抗壓強度。但固態繼電器在插入損耗和負載電流兩項指標上遠遠不如機電繼電器。因此固態繼電器主要應用于要求可靠性極高或要求微型化的場合。此外固態繼電器的價格大約是機電繼電器的三倍以上。因此性能和價格在機電繼電器和固態繼電器之間的繼電器，特別是性能與機電繼電器相當的微型化繼電器有很大的市場需求。所以近幾年有很多在繼電器領域研究人員的目光投向代表微型化和集成化方向的微機電系統(MEMS)技術。

基于微機電技術加工工藝的繼電器從工作原理角度看，主要有靜電型、電磁型、熱機械型、熱磁型等，其主要的優點：體積小、功耗低、響應快、隔離度高、負載能力強等。主要的研究方向集中在由靜電和電磁驅動的繼電器上，其中靜電型繼電器由于其驅動電壓過高而限制了其進一步發展，而電磁驅動以其驅動電壓低、產生力矩大、壽命長、驅動信號和傳輸信號的相互隔離等特點成為了研究和微繼電器發展的方向。目前電磁繼電器最大的困境在于結構復雜，工藝實現困難、及其平面線圈產生的電磁場強度小等。

實用新型內容

本實用新型目的在于既兼顧傳統繼電器的優點又克服現有MEMS繼電器存在不足的情況下，設計開發的一種微電磁繼電器，本繼電器基于微電子機械系統(MEMS)微細加工工藝技術，使整個繼電器各個結構(永磁鐵(1)除外)集成在一個硅基板上制作，磁路趨于閉合電磁場強度大，具有可靠性高、結構和制作工藝簡單、加工成本低等特點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：本裝置包括硅基板、在硅基板的下表面刻蝕的磁芯鐵芯系統、在硅基板的上面制作的驅動線圈系統、以及在驅動線圈系統上部布置的觸點系統。

所述的磁芯鐵芯系統包括一個鐵芯和兩個磁芯，所述的鐵芯的中心與硅基板的中心重合，所述的兩個磁芯沿硅基板中心線的方向相對于鐵芯對稱分布，所述的鐵芯為在硅基板的下表面刻蝕出截面形狀為三角形的硅杯，在硅杯上鍍有坡莫合金層組成鐵芯，兩個磁芯的結構和鐵芯的結構相同，磁芯和鐵芯之間也通過坡莫合金層連接；在鐵芯和磁芯的下面設置有起絕緣作用的保護層，在保護層的下面貼合有永磁鐵。

所述的驅動線圈系統包括兩個平面布置的驅動線圈、連接驅動線圈的導線和兩對載荷電極。在硅基板的上表面制作有一連接驅動線圈的導線，導線的兩個端子分別位于兩個線圈磁芯的正上方，整個導線成“U”字形結構，在去除導線的兩個端子的上面制作有一層絕緣層，在絕緣層的上面制作有兩個平面線圈和兩對載荷端子，平面線圈的中央端子處在導線的端子的正上方，并與導線端子相導通，兩對載荷端子分別對稱分布在兩個驅動線圈的兩側；

所述的觸點系統包括兩對靜觸點、支座、扭轉梁和轉軸。在線圈的上面制作有絕緣層，并露出線圈電極和兩對載荷端子，在絕緣層的上面制作有兩對靜觸點、支座、扭轉梁和轉軸，扭轉梁、支座和轉軸為電鍍的坡莫合金層，成“十”字形結構，十字結構的中心與硅基板的中心重合，扭轉梁和轉軸具有相同的厚度，支座與轉軸兩端連接，支座與靜觸點和轉軸厚度差形成繼電器的工作間隙，兩對靜觸點對稱布置的扭轉梁的兩端，并與兩對載荷電極一一對應連接，扭轉梁轉動時其端部能夠與靜觸點接觸。

本實用新型具有制作可靠性高、驅動力矩大、工藝簡單、結構簡單、制造成本低等優點。

附圖說明

圖1雙穩態電磁微繼電器的結構剖視圖

圖2驅動線圈系統及電極系統結構圖

圖3觸點系統結構圖

圖中：1、永磁鐵；2、磁芯；3、保護層；4、磁路；5、硅基板；6、靜觸點；7、鐵芯；8、支座；9、線圈；10、絕緣層；11、扭轉梁；12、導線；13、線圈電極；14、轉軸；15、載荷端子。

具體實施方式

結合圖1-圖3對本實用新型做進一步說明：