一种电子灭弧汽车电磁开关的制作方法

本发明涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种电子灭弧汽车电磁开关。

背景技术：

汽车发动机由直流电动机和电磁开关组成，而电磁开关用于控制直流电动机的工作状态，发动机在冷态进行启动时，由于重力作用下，润滑油在发动机的汽缸壁上附着量较少，这样使得相关其他部件的润滑油压力以及存量也非常少，从而导致汽车发动机的直流电动机在初始工作的电流可高达200～2000安培。

如图1所示，现有技术的电磁开关，其本质是一个双线圈电磁继电器，电磁开关工作状态可分为初始导通阶段、持续导通阶段以及断开阶段，在初始导通阶段和断开阶段由于机械震动等因素影响，因此一般需要持续数十毫秒，在这段时间内，触点的接触面处于高速的电气接通或断开的振荡状态，并且在高速电气接通和断开振荡期间，触点接触面之间将会形成电弧放电现象，从而造成触点接触面逐渐损坏，这也正是影响电磁继电器寿命的主要原因。

现有技术的电磁开关主要包括吸引线圈5、保持线圈3、相连形成为一体结构的铁芯4和导电盘7、套于铁芯4外周面的复位弹簧18、第一触点8、第二触点9以及壳体等。造成电磁开关故障的现象包括两个。

其一是第一触点8、第二触点9以及导电盘7接触面的损坏，驾驶员通过点火开关2控制电磁线圈的工作状态，进而控制直流电动机6，但是在汽车发动机在启动过程中，由于通过第一触点8、第二触点9以及导电盘7的电流高达200～2000安培，因此在电磁开关工作的初始状态和结束状态瞬间，第一触点8、第二触点9以及导电盘7之间因机械振动等原因，使第一触点8、第二触点9和导电7盘的接触面频繁接通或断开，因此容易形成强烈的电弧放电，进而导致第一触点8、第二触点9以及导电盘7的接触面表面被烧蚀，这样会造成接触面电阻过大，从而起动机无力甚至无法正常启动，或者由于两者之间接触电阻过大，导致接触点温度迅速升高，电弧会在接触面上形成点焊现象，使两个触点与导电盘7粘连，最终使发动机无法正常退出工作状态。发动机每次启动或停止时，都会造成电弧对触点和导电盘7表面烧蚀，而表面烧蚀也会加剧电弧强度，这样则会形成一个恶性循环过程。

其二是铁芯复位动作是吸引线圈5、保持线圈3、复位弹簧18三者共同作用而完成，从附图1中可知，当点火开关2断开的瞬间，由于惯性作用，第一触点8、第二触点9和导电盘7还没有断开，这样使得通过吸引线圈5的电流方向是相反的，吸引线圈5和保持线圈3两者通过的电流方向相反，相应地两者的磁场方向也是相反，这样在铁芯4上产生的磁场则会相互抵消，铁芯4和导电盘7在复位弹簧18作用下回到初始位置，由于吸引线圈5的圈数比保持线圈3的圈数少，在复位瞬间，两者的磁场很难相互抵消至零。

为解决上述技术问题，现有技术普遍采用改变电磁开关机械结构设计以及改进导电盘和触点材料，但这些都是被动式解决方案，因此对延长电磁开关的使用寿命并没有实质性意义。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种结构简单和工作可靠的电子灭弧汽车电磁开关，旨在消除触点接触面在接触或断开产生电弧表面烧蚀，提高汽车电磁开关工作可靠和使用寿命。

为实现上述目的，本发明提出的一种电子灭弧汽车电磁开关，蓄电池与第一触点电连接，所述蓄电池还依次与点火开关、保持线圈以及接地相连，吸引线圈一端与所述点火开关与所述保持线圈相连导线中部电连接，所述吸引线圈另一端与第二触点电连接，所述保持线圈和吸引线圈之间设有由铁芯和导电盘相连形成的一体结构，所述铁芯外周面套有复位弹簧，所述第二触点还与直流电动机一端电连接，所述直流电动机的另一端接地，所述第一触点和所述第二触点分别与功率场效应管的漏极和源极相连，所述直流电动机的两端相连由第一二极管、第一电阻以及第二电阻组成的并联电路，所述功率场效应管的栅极与第一电阻、第二电阻以及电容器相连，所述直流电机的两端并联有第三电阻。

优选地，所述吸引线圈与所述第二触点之间电连接有第二二极管。

优选地，所述第三电阻另一端与第三二极管电连接。

优选地，所述第一二极管的负极与所述第一电阻相连，所述第二二极管的负极与所述直流电动机相连，所述第三二极管的负极与所述第三电阻相连。

优选地，所述功率场效应管的导通时间控制在1～2ms。

优选地，所述功率场效应管的型号为hy5208w。

本发明技术方案相对现有技术具有以下优点：

本发明技术方案通过采用电子灭弧方式保护电磁铁开关内部触点，有效提高电磁开关的工作可靠性以及延长寿命。

本发明技术方案在直流电动机完成发动机的启动作用后，在点火开关断开时，由于电磁开关铁芯的机械惯性，其内部触点还没有断开，利用二极管的单向导电性能，彻底切断保持线圈和吸引线圈的电流，确保铁芯磁场为零而顺利完成复位。

本发明技术方案通过在发动机的直流电动机两端并联第三二极管和第三电阻构成自感电流吸收回路，使直流电动机内部线圈产生的自感电能经过第三二极管在第三电阻上以发热的形式被消耗掉，从而保证直流电动机的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术的汽车电磁开关的结构示意图；

图2为本发明的电子灭弧汽车电磁开关的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电子灭弧汽车电磁开关。

请参见图2，本发明实施例的蓄电池1与第一触点8电连接，蓄电池1还依次与点火开关2、保持线圈3以及接地相连，吸引线圈5一端与点火开关2与保持线圈3相连导线中部电连接，吸引线圈5另一端与第二触点9电连接，保持线圈3和吸引线圈5之间设有由铁芯4和导电盘7相连形成的一体结构，铁芯4外周面套有复位弹簧18，第二触点9还与直流电动机6一端电连接，直流电动机6的另一端接地，第一触点8和第二触点9分别与功率场效应管11的漏极和源极相连，直流电动机6的两端相连由第一二极管17、第一电阻16以及第二电阻15组成的并联电路，功率场效应管11的栅极与第一电阻16、第二电阻15以及电容器14相连，直流电动机6的两端并联有第三电阻12。

本实施例的吸引线圈5与第二触点9之间电连接有第二二极管10，优选地，本实施例的直流电动机6的两端还并联相连有依次串联的第三电阻12和第三二极管13，通过在直流电动机6两端并联第三二极管16和第三电阻12构成自感电流吸收回路，使直流电动机6内部线圈产生的自感电能经过第三二极管13和第三电阻12构以发热的形式被消耗掉。

优选地，本实施例的第一二极管17的负极与第一电阻16相连，第二二极管10的负极与直流电动机6相连，第三二极管13的负极与第三电阻12相连。

优选地，本实施例的功率场效应管11的导通时间为1～2ms。

优选地，本实施例的功率场效应管11的型号为hy5208w。

请参见图2，本发明实施例的电子灭弧汽车电磁开关的工作原理为：

并联在第一触点8和第二触点9两端的功率场效应管11在实际工作时，当点火开关2闭合时，吸引线圈5和保持线圈3产生同方向磁场叠加并产生的磁场力使由铁芯4和导电盘7相连组成的一体结构整体克服复位弹簧18而向右移动，这样电磁开关进入初始导通阶段，而此时的导电盘7、第一触点8和第二触点9三者首次接通，并且由于直流电动机6的自感效应较弱，这样第一触点8、导电盘7、第二触点9以及直流电动机6的瞬态电流非常小，但此时与直流电动机6的上端相连的电路中，h点的电位为蓄电池1的输出电压，这样可通过第一二极管17和第二电阻15对电容器14进行充电，并且使得电容器14的两端电压迅速升高，功率场效应管11也迅速进入饱和状态，蓄电池1电流可经过电磁开关以及功率场效管11为直流电动机6供电。

当导电盘7、第一触点8和第二触点9瞬间断开时，由于电容器14的储能作用和第一二极管17的单向导电性以及功率场效应管11输出电阻非常大，这样使得电容器14两端的电压能够维持一段时间，这也保证了在次瞬间功率场效应管11仍然处于饱和状态，这样蓄电池1电流可经过功率场效应管11为直流电动机进行供电。

当导电盘7、第一触点8和第二触点9在下一个接通瞬间，则重复上述的过程。

本实施例的电磁开关在工作的初始导通阶段时，导电盘7、第一触点8、第二触点9在首次接通后，功率场效应管11始终处于饱和状态，这样使得导电盘7、第一触点8、第二触点9三者之间的电压均为零，这样破坏了电弧形成的条件，彻底解决各触点与导通盘7之间接触面容易出现电弧烧蚀的技术问题。

本实施例通过设置第二电阻15，使得当导电盘14、第一触点8、第二触点9的断开时间过长时，流过功率场效应管11的大电流会导致其自身发热，并且功率场效应管11导通时间过长，将会直接导致发热而损坏，因此通过设置第二电阻15能够对电容器14进行放电，且可适当选择第二电阻15的阻值，从而使得功率场效应管11的导通时间控制在1～2ms，避免功率场效应管11损坏。

本实施例的第二二极管10在点火开关闭合期间，为吸引线圈5提供电流通路，在直流电动机6完成发电机启动后，在点火开关2断开时，由于铁芯4的机械惯性，其内部触点尚未断开，h点依然为蓄电池1电压，利用第二二极管10的反向不导通特性，彻底切断保持线圈3和吸引线圈5的电流，确保铁芯4在磁场为零时进行顺利复位，而避免现有技术的电磁开关利用这个阶段吸引线圈5和保持线圈3磁场方向相反，但存在两者磁场抵消后的合成磁场偏离过大而导致电磁开关复位故障。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。