张 军

(中国电子科技集团公司第四十研究所,安徽蚌埠,233010)

工艺与材料

JY24-180系列电磁式预热继电器工程化改进

张 军

(中国电子科技集团公司第四十研究所,安徽蚌埠,233010)

根据产品在工程上大批量使用情况反馈，通过使用触点助接触剂、改进动磁芯与隔磁管配合间隙、改进静触点安装固定方式、改进主反力弹簧的固定稳定度等措施，对产品进行改进和优化，显著提高了产品质量，解决了工程中出现的故障，对同类产品质量改进提升具有较好的实际参考意义。

预热继电器;预热；改进

1 引言

JY24-180系列电磁式预热继电器是我司根据用户的需要，开发的大功率电磁式预热继电器产品，输入端系统电压符合12VDC、24 VDC等电压等级要求。用于符合国Ⅳ及以上阶段机动车排放标准要求的柴油发动机预热系统。与JGY24(12)-150系列固态式预热继电器一起，构成了完整的预热控制系统的预热继电器产品线，满足不同用户的不同使用场合的要求。

经过近一年的产业化孵化工作，产品经过批量化生产和工程化配套使用，在生产过程及用户在工程使用中的反馈，也体现出该产品设计起初在工程适应性方面不足之处，结合产品质量提升及外部反馈的改进要求，多功能小组对产品进行了工程化改进，显著提高了产品的质量水平。

2 产品改进

工程化改进的项目一般没有设计原理上的改变和创新，都是产品在实验室中验证及小批量使用中不会或很难发现的不足之处，结合产品批量化生产和用户在大量的、长时间的实际使用过程中，在具体的安装、使用条件下，在各种复杂的工况条件中产品所暴露出来的在产品设计之初时没有考虑到或考虑不足的部分。这些都需要产品经过一定数量的生产和一段时间的工程使用，对反馈的问题进行分析、总结，改进设计和生产工艺，对提高产品的安全性、质量一致性、可靠性、维修性、保障性和环境适应性等性能指标，具有切实的实际意义。经过工程化改进的产品也更符合实际工况的要求，更符合客户的要求。

2.1 接触性能改进

在公司内部进行产品贮存试验中以及用户在小批量产品试用验证过程中，都发现产品的接触电阻经过一段时间、温度和湿度作用之后，再次加电起动，在开始工作的前3次循环的接触电阻比产品起初装配时的接触偏大，随后接触电阻即恢复正常数值。

该继电器整体结构为非密封式的结构。经分析得知，为保证产品的长时间工作机制的要求，触点系统的材质选用性价比较好的铜基合金，触点经过清洗、烘干后装配，短时间内产品表面没有氧化膜等杂志，加电测试接触系统的接触电阻符合要求。触点在有温度、湿度综合作用的环境中放置一段时间之后，会在触点表面形成附着膜、氧化膜和硫化膜等有害膜层，随放置时间的变长，有害膜层的厚度越厚，拆解产品也会看到触点表面由初始的铜基合金的本色，颜色变为灰暗，加电测试接触电阻增加。负载系统的电流为80A～150A，触点接触系统在吸合和断开时，会产生电弧，由于电弧对触点表面的烧蚀，起到了对触点表面进行 “电清洗”作用，清除了触点表面的有害膜层，当产品再次工作循环时，触点系统的接触电阻又恢复正常。

为避免触点在贮存期间的表面有害膜层的产生，保证接触性能的稳定，除在产品装配过程中加强洁净工艺，避免人手等对触点的接触造成污染外，需要对触点表面进行适当的涂覆，以保证触点在复杂的环境中保持优良的接触性能。

经过对比分析油状、脂状和蜡状等各种触点润滑保护脂的性能，本产品采用润滑剂与金属缓蚀剂结合成一体的固体薄膜助接触剂，使用时是有效物质溶融溶液浸泡，对触点表面进行涂覆，然后经过一定的后处理程序处理。该助接触剂的分子是具有永久偶极矩的强极性分子，通过分子端基所具有的静电场力和配位场力，与触点金属表面原子形成化学键结合。该助接触剂分子的另一端为长链状基团，它既具有极好的润滑性，又具有极强的憎水性，有效地阻挡腐蚀介质及分子接触金属表面，使其避免形成化学和电化学腐蚀的条件，起到一个良好的保护作用，又能起到良好的润滑作用。

经过对触点表面涂覆保护的产品进行试验对比分析，产品的接触系统的接触性能得到改善，解决了以上问题。在使用中要注意浸泡溶液的浓度配比及后处理工艺，以实现最佳涂覆效果。

2.2 动磁芯改进

客户外反馈有的产品装机使用一段时间后，输入控制端断电后，继电器输出端依然处于接通状态，使预热加热器长时间通电工作，产生非预期的不良后果。提示产品不要出现类似故障现象。

为明确故障件真实故障原因，通过拆解故障件来还原分析。首先将固定上盖组件的螺帽松开，发现动静触点虽然由于已经使用一段时间有一定程度的烧蚀磨损，但是并没有粘接，在定磁芯表面有大量的颗粒状触点烧蚀物堆积；再用手拉试动磁芯组件时，发现在某一位置度时，推拉动磁芯组件有一定的阻力；再对主体部分进行拆解，发现隔磁管内壁有绿锈点及有颗粒状触点烧蚀物附着在动磁芯与隔磁管之间，说明故障原因为由于隔磁管与动磁芯之间有异物，当输入端掉电后，导致动磁芯组件在反力弹簧作用下不能够正确复位，从而造成的卡顿。

为解决触点烧蚀物造成的卡顿现象，必须调整动磁芯与隔磁管之间的间隙，间隙小，磁力线泄露少，磁力使用效率高，动触点与两个静触点的接触对称性好，电接触平衡，但是易造成动磁芯卡顿。间隙大，漏磁率高，也不易保证动触点与两个静触点之间的接触对中，需要根据试验结果最终确定一个最佳值。同时也要做好铜质的隔磁管的防锈防护，避免隔磁管在湿热条件下生锈，材质改成不锈钢或者进行电镀，其防锈效果更佳，同时在动磁芯表面涂覆脂状的润滑脂，起到长期防锈和润滑效果。

2.3 静触点安装改进

客户外反馈有的产品装机使用一段时间后，输入点加电后产品工作时，继电器输出端两个铜电极的温度不一致，有一只输出铜电极温度偏高。经在现场观察实际故障件工况，两个铜电极采用螺帽加弹垫的安装方式。用力矩扳手复紧固定锁紧螺母及用手拉试输出端线束，发现螺母锁紧力矩很小，与建议的产品安装锁紧力矩差别较大，再经拆解故障件进行分析，发现两个铜电极安装在上盖上不是紧固安装。

本产品为解决负载负荷和产品体积的矛盾，触点结构型式采用了桥式双断点的型式，桥式双断点的结构型式要保证两个静触点的电接触面位于同一个接触位置，这样才能实现设计时所要求的双断点的接触与断开的同步的要求。当两个静触点的接触面不一致时，在产品加电吸合时，动触点实际上是先与一个静触点接触，然后再与另一个静触点接触；掉电断开时，顺序正好相反，实际上是单断点的接触形式，并没有实现设计时的双断点的接触型式。

当两个静触点电接触面不在同一个接触面时，两个静触点电接触面相差g。产品吸合时，动触点先与左边的静触点接触，这是纯粹的物理接触，不会产生电弧，或产生的电弧很小，当动触点与右边的静触点接通时，这时是电接触，会产生电弧；当输入端掉电时，动触点在反力弹簧的作用下，要与静触点断开。则先与右边的静触点断开，这时会产生电弧，然后再与左边的静触点断开，此时仅仅是物理上的断开，不会产生电弧或产生的电弧很小。由于电弧对触点的烧蚀作用，随产品工作次数的增加，对两个静触点的烧蚀程度差别会逐步增大，两个触点的电接触平面的间隙g也相应逐渐增大，实际产品上的两个触点的烧蚀状况，左边的触点烧蚀严重，右边的触点烧蚀程度相对较轻。同时由于间隙g的存在，两个静触点与动触点间的触点压力也有一定的差异，进而造成接触电阻不一致。由于电弧的烧蚀作用，及接触电阻的不一致，产品工作时对外表现是两个静触点的温度不一致。随静触点多次的热胀冷缩循环，以及车在环境的振动因素的影响，两个电极上线束的固定螺母锁紧程度就会变化。

必须要控制好两个静触点的轴向尺寸精度，以确保两个静触点的电接触面的一致性。还可以通过设计动触点在径向上的调整间隙，以弥补间隙差g的影响，这一尺寸调整还要考虑到动静触点接触后的稳定性要求。

为降低触点烧蚀的影响，避免因为线束的松动而造成触点的松动，要消除动静触点吸合时产生的振颤，因为这种振颤造成触点接触时不断的结合和断开，产生大量的频繁的电弧，加长燃弧时间，是造成触点烧蚀而损坏的主要原因。在静触点与上盖结合处，静触点外表采用直纹滚花处理，与上盖之间采用过盈配合；静触点的六角工作面与上盖的型腔之间采用也过盈配合，通过紧配，压装到设计位置；同时在上盖外部采用平面弹性垫圈将静触点固定住。通过以上三个方面的措施，可以保证即使外线线束松动时，静触点也不会发生松动，避免了触点系统振颤现象的产生。与此同时，根据试验对比分析，线束端子采用“平垫+法兰止退螺帽”的锁紧固定方案，在上紧力矩相同的条件下，锁紧力矩、抗振动性能等方面都优于“平垫+弹垫+普通六角螺帽”固定方案。且安装时零件数量少，便于安装。

通过以上改进措施的实行，该故障现象未再发生，在内部实验室中做耐久性试验时，发现产品的电寿命比改进前也有所提高。

2.4 固定弹簧改进

客户反馈，该同类产品出现过反力弹簧从固定台上脱落，当继电器吸合时，造成输出端与外壳接触，形成打铁，使输出端短路，烧坏易熔线。

在产品整体结构设计时，为保证动触点在径向方向上的对称性，充分使用动触点的接触面，保证动触点与静触点接触的对称性，主反力弹簧上端被定位在上盖圆形型腔中，下端与动磁芯组件通过一固定凸台与弹簧过盈配合，这种一端固定一端自由的固定方式，可保证在弹簧工作状态过程中，动触点与静触点的较好对称地接触，实现了设计的目的。当固定凸台的高度与弹簧丝直径相比，高度不够时，可能会造成弹簧从凸台中脱落，引发非预期的故障现象。当凸台高度较高时，又影响弹簧的有效圈数，改变了弹簧的设计状态。为避免弹簧从凸台上脱落，以及不因凸台过厚造成弹簧有效圈数的减少，根据弹簧丝的直径，调整凸台的高度。对改进后的产品在振动台上进行实际加电试验验证，在产品三个轴向上分别进行验证，产品未出现此类故障现象。

3 结束语

根据产品在工程上大批量使用情况反馈，通过使用触点助接触剂、改进动磁芯与隔磁管配合间隙、改进静触点安装固定方式、改进主反力弹簧的固定稳定度等措施，对产品进行改进和优化，显著提高了产品质量，解决了工程中出现的故障。这些改进工作虽然没有设计理论上的创新，但都是工程技术人员结合多年的工程实际经验，采取的针对性强、有效性好的措施，对产品的质量具有较大的提升，对同类产品质量提升也具有参考价值。

[1] 林晶, 张冠生, 张虹. 接触导电膏的机理与应用. [J].低压电器.1995年第5期：P52-54.

[2] 林晶, 张冠生. 助接触剂对继电器触头接触特性的影响.[J].机床电器.1999年第4期：P8-10.

[3] 王盛利, 陶云儒. 开关节点的摩擦、磨损与润滑.[J].机电元件.1989年第9卷：P33-37.

[4] 于成伟, 马秀艳, 马秀成.起动机用电磁开关.[J].汽车电器. 2009年第2期：P29-33.

[5] 张胜川, 边建华. 汽车起动机电磁开关触片触点烧蚀原因探析.[J]. 汽车电器. 2010年第4期：P28-32.

The Engineering Improvement of JY24-180 Series Electromagnetic Preheating Relay

Zhang Jun

(CETC40res，Bengbu Anhui，233010)

According to the situation feedback of products to be used in large quantities on the project, by the use of contact agent, improving the fitting clearance between the dynamic core and magnetic separation pipe, improving the installation way of static contacts, and improving the fixing stability of the main reaction springs, it is to improve and optimize the products to improve its quality evidently, solve the fault in engineering, and improve quality of similar products which has a good practical reference value.

preheating relay，preheating，improvement

2015-08-10

10.3969/j.issn.1000-6133.2015.05.004

TN784

A

1000-6133(2015)05-0014-03