安虹銘，胡威威，馬鴻斌，高冬冬

(貴州航天電器股份有限公司，貴陽(yáng)，550009)

1 引言

電磁繼電器是通過觸點(diǎn)的接通或斷開來控制電路的一種電子元件，其具有轉(zhuǎn)換深度高、物理隔離性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、電力保護(hù)系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)中，起控制、檢測(cè)、保護(hù)和調(diào)節(jié)的作用，是國(guó)防尖端技術(shù)、先進(jìn)的工業(yè)和民用設(shè)備不可或缺的基本元件之一。[1]其生產(chǎn)過程為了剔除早期隱患產(chǎn)品，篩選是有效的手段之一，其中，產(chǎn)品受外界激振力的影響，繼電器內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)抖動(dòng)，即常閉觸點(diǎn)自行斷開或斷開觸點(diǎn)自行閉合，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的可靠性。[2]在篩選過程中產(chǎn)品失效比例過大，將會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的合格率。本文針對(duì)影響某型號(hào)產(chǎn)品合格率的原因進(jìn)行深入分析，并提出了磁鋼內(nèi)移的有效改進(jìn)措施，經(jīng)驗(yàn)證該型號(hào)產(chǎn)品的合格率顯著提升。

2 現(xiàn)狀及原因分析

2.1 現(xiàn)狀

某型號(hào)電磁繼電器是我公司自主研發(fā)的小型密封電磁繼電器，采用平衡旋轉(zhuǎn)式銜鐵結(jié)構(gòu)，復(fù)原機(jī)構(gòu)為磁鋼復(fù)原形式。該產(chǎn)品具有瞬態(tài)抑制功能，負(fù)載能力高達(dá)40A，具有體積小、負(fù)載能力強(qiáng)和環(huán)境指標(biāo)優(yōu)越的特點(diǎn)，目前市場(chǎng)需求量較大。統(tǒng)計(jì)了該型號(hào)電磁繼電器過去一年內(nèi)的合格率約為64.19%，相對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀來說仍處于較低水平，嚴(yán)重提高了生產(chǎn)成本。同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制了交收和篩選過程的剔除率見餅狀圖1。從圖1可以明顯看出，振動(dòng)失效率為19.73%，機(jī)械噪音失效率為13.16%。由此可以得出，振動(dòng)失效和機(jī)械噪音失效是影響該型號(hào)產(chǎn)品合格出率的主要因素。

圖1 交收及篩選剔除率統(tǒng)計(jì)圖

2.2 原因分析

(1)振動(dòng)失效

通過收集實(shí)驗(yàn)后失效的產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，振動(dòng)失效主要為常閉抖斷失效。從振動(dòng)常閉抖斷失效品中隨機(jī)抽取10只進(jìn)行分析，分析具體步驟為：罩殼側(cè)面開孔→固定銜鐵→振動(dòng)試驗(yàn)。罩殼側(cè)面開孔的要求如圖2所示，開孔后，在銜鐵與磁路之間的縫隙處塞入填充物，并使用膠水固定，保證銜鐵在振動(dòng)時(shí)不晃動(dòng)。隨后將產(chǎn)品同失效前的篩選條件重新進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，結(jié)果這失效的10只產(chǎn)品均不再失效。試驗(yàn)結(jié)果表明，該型號(hào)繼電器常閉抖斷失效是由于銜鐵在振動(dòng)條件下發(fā)生晃動(dòng)，導(dǎo)致推動(dòng)球與動(dòng)簧片觸碰，最終引起常閉抖斷失效。

圖2 開孔圖示

我們進(jìn)一步對(duì)磁鋼與銜鐵接觸部位處測(cè)量磁鋼對(duì)銜鐵的吸持力，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)磁鋼對(duì)銜鐵的吸持力較小，由于該產(chǎn)品銜鐵較重，在高頻振動(dòng)條件下磁鋼吸持力不足以吸持銜鐵，導(dǎo)致銜鐵發(fā)生晃動(dòng)，使推動(dòng)球部位的晃動(dòng)幅度超過自由行程，引起常閉觸點(diǎn)抖斷失效。

(2)機(jī)械噪音失效

該型號(hào)產(chǎn)品PIND檢測(cè)主要表現(xiàn)為觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)機(jī)械噪音失效，同樣抽取10只失效品采取拆殼的方式，在磁路縫隙中充入填充物并用膠水固定，保證銜鐵不轉(zhuǎn)動(dòng)，然后對(duì)其封殼進(jìn)行PIND測(cè)試，機(jī)械噪音故障全部消失。結(jié)果表明，磁鋼對(duì)銜鐵吸持力不足，在PIND振動(dòng)過程中銜鐵發(fā)生晃動(dòng)碰撞導(dǎo)致機(jī)械噪音失效。

3 改進(jìn)措施及效果

根據(jù)上述原因分析和定位，可以從增加推動(dòng)球自由行程和增大磁鋼對(duì)銜鐵吸持力兩個(gè)方面解決振動(dòng)常閉抖斷失效和機(jī)械噪音失效問題。

3.1 增大自由行程

在產(chǎn)品磁路結(jié)構(gòu)和參數(shù)不做任何更改的情況下，增大自由行程將需要更大的磁路間隙，從而會(huì)引起吸合電壓增大，因此需要減小復(fù)原力來降低吸合電壓值，進(jìn)而引起更多的機(jī)械噪音失效現(xiàn)象，故增大自由行程措施不可實(shí)現(xiàn)問題的解決。

3.2 增大磁鋼對(duì)銜鐵吸持力

圖3 改進(jìn)前、后的電磁機(jī)構(gòu)對(duì)比

通過磁鋼位置改進(jìn)后，在保證其他參數(shù)不變的情況下，按此結(jié)構(gòu)共生產(chǎn)9個(gè)批次并統(tǒng)計(jì)了產(chǎn)品的合格率，其中振動(dòng)常閉抖斷失效降低至3.39%，機(jī)械噪音失效降低至1.11%，產(chǎn)品總體合格率達(dá)到77.76%，與改善之前相比較合格率得到了顯著提升。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)某型號(hào)電磁繼電器合格率的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定振動(dòng)常閉抖斷失效和機(jī)械噪音失效是限制合格率的主要因素，針對(duì)此問題進(jìn)行分析并提出磁鋼內(nèi)移的改進(jìn)措施，通過驗(yàn)證磁鋼位置改進(jìn)后不僅顯著提升了該型號(hào)產(chǎn)品的合格率，而且也提升了產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性，希望本文可為其他類似結(jié)構(gòu)的繼電器提供借鑒。