一种磁保持继电器单位及导轨式智能开关 新型[精读]

1、 说 明 书 摘 要 本实用新型公开了一种磁保持继电器单元及导轨式智能开关。为了提高开关的智能化程度，所述磁保持继电器单元包括基座、盖子、磁路控制系统、负荷通断系统、推拉系统、外部接线系统；其中所述磁路控制系统、负荷通断系统和推拉系统均设置在基座与盖子形成空腔内。所述导轨式智能开关包括磁保持继电器单元、智能控制线路板单元和控制软件单元。本实用新型具有过载保护功能、电源开关的 或电脑远程控制功能、家用电器及设备的远程控制功能、自诊断返回运行状态信息功能、电脑或 平台实时读取运行数据功能、开关的自适应智能控制功能。 权 利 要 求 书 1. 一种磁保持继电器单元，包括基座（11）、盖子（26）、磁

2、路控制系统（104）、负荷通断系统（105）、推拉系统（106）、外部接线系统（107）；其中所述磁路控制系统（104）、负荷通断系统（105）和推拉系统（106）均设置在基座（11）与盖子（26）形成空腔内；其特征在于，所述磁路控制系统（104）包括衔铁组件（24）、夹板（25）以及主要由左轭铁（14）、铁芯（15）、线圈骨架（18）、线圈针脚（22）、右轭铁（23）构成的线圈组件；所述负荷通断系统（105）包括主要由动触点（7）、大分流片（8）、小分流片（9）、动簧片（10）、导电片（12）和弹片（31）构成的动片组件和主要由静片（3）和固定在静片（3）上的静触点（6）构成的静片组件；所述

3、推拉系统（106）包括衔铁组件（24）、推动片（28）和拨动显示片（13）；所述外部接线系统（107）包括主要由进接线板（5）构成的进线端组件和主要由出接线板（32）构成的出线端组件，以及设置在进线端组件和出线端组件之间的耐压隔板（1）； 所述静片（3）引出端呈“L”形，其端头直接与所述进接线板（5）固定相连；所述导电片（12）引出端呈“L”形，其端头直接与出接线板（32）固定相连；顺次相连的所述动簧片（10）、大分流片（8）、小分流片（9）、弹片（31）固定在动触点（7）与导电片（12）之间而构成导电片组件；所述铁芯（15）、左轭铁（14）和右轭铁（23）在所述线圈组件通过直流电流时产生感应

4、磁场推动衔铁组件（24）转动而推动所述推动卡（28）作往复直线运动，实现静触点（6）与动触点（7）开与合的状态转换；或外力通过拨动显示片（13）驱动衔铁组件（24）转动而推动所述推动卡（28）作往复直线运动，实现静触点（6）与动触点（7）开与合的状态转换。2. 根据权利要求1所述的磁保持继电器单元，其特征在于，所述导电片组件在基座（11）空腔内呈“Z”形结构分布。3. 根据权利要求1所述的磁保持继电器单元，其特征在于，所述导电片（12）的引出端连接有金属取样电阻（35），该金属取样电阻（35）与一导电金属板的电压取样线（29）相连而形成电压采集系统（108），该金属取样电阻（35）与该导电金属

5、板的电流取样线（27）相连而形成电流采集系统（109）。4. 根据权利要求1所述的磁保持继电器单元，其特征在于，所述推拉系统（106）的衔铁组件（24）采用“双翼型”结构，其中“一翼”与推动片（28）连接，另“一翼”与拨动显示片（13）连接。5. 一种导轨式智能开关，包括智能控制线路板单元（102）和控制软件单元（103），其特征在于，还包括如权利要求1-4之一所述的磁保持继电器单元（101）；所述磁保持继电器单元（101）与智能控制线路板单元（102）之间设有耐压挡壁。6. 根据权利要求5所述的导轨式智能开关，其特征在于，所述智能控制线路板单元（102）主要由电源转换模块（110）、数据采集

6、模块（115）、分析控制及驱动模块（112）和通信模块（116）组成；电源供电从220V通过电源转换模块（110）转换为需要的电压，并分别输送给数据采集模块（115）、分析控制及驱动模块（112）和通信模块（116）。7. 根据权利要求5所述的导轨式智能开关，其特征在于，电源插座（20）固定于竖板（21）上，且横跨控制线路板的下板（16）和上板（19）；控制线路板上板（19）或下板（16）上固定有外部扩充口插座（17）。8. 根据权利要求7所述的导轨式智能开关，其特征在于，控制线路板的下板（16）和上板（19）采用双层、双面元器分布。 说 明 书 一种磁保持继电器单元及导轨式智能开关技术领域本

7、实用新型涉及一种磁保持继电器单元及导轨式智能开关，特别涉及的是一种具有：过载保护功能、电源开关的 或电脑远程控制功能、家用电器及设备的远程控制功能、自诊断返回运行状态信息功能、电脑或 平台实时读取运行数据功能、开关的自适应智能控制功能，完全覆盖国内外开关性能及安全标准的家用多功能的导轨式智能开关。其主要应用于家用电器、工业自动化控制、智能家居、居家养老、智慧城市、家庭能源管理等系统中。背景技术目前小型开关普遍存在，通断能力低同时在批量生产中难以保证在容性负载的使用中，时有出现触头粘连，抗过载能力低，电气寿命短；市场上新岀现的各种“智能开关”，只能起到用 或电脑实施简单遥控动作， 根本不能全部达

8、到智能开关中的六大功能。实用新型内容为解决现有上述存在的问题，本实用新型旨在提出了一种磁保持继电器单元，以及实现智能控制的硬件基础导轨式智能开关，其具有功能齐全、安全保护性能高、结构紧凑、加工简单、电寿命高、质量稳定可靠、标准化程度高等特点。为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种磁保持继电器单元，包括基座、盖子、磁路控制系统、负荷通断系统、推拉系统、外部接线系统；其中所述磁路控制系统、负荷通断系统和推拉系统均设置在基座与盖子形成空腔内；其结构特点是，所述磁路控制系统包括衔铁组件、夹板以及主要由左轭铁、铁芯、线圈骨架、线圈针脚、右轭铁构成的线圈组件；所述负荷通断系统包括主要由动触点

9、、大分流片、小分流片、动簧片、导电片和弹片构成的动片组件和主要由静片和固定在静片上的静触点构成的静片组件；所述推拉系统包括衔铁组件、推动片和拨动显示片；所述外部接线系统包括主要由进接线板构成的进线端组件和主要由出接线板构成的出线端组件，以及设置在进线端组件和出线端组件之间的耐压隔板； 所述静片引出端呈“L”形，其端头直接与所述进接线板固定相连；所述导电片引出端呈“L”形，其端头直接与出接线板固定相连；顺次相连的所述动簧片、大分流片、小分流片、弹片固定在动触点与导电片之间而构成导电片组件；所述铁芯、左轭铁和右轭铁在所述线圈组件通过直流电流时产生感应磁场推动衔铁组件转动而推动所述推动卡作往复直线运

10、动，实现静触点与动触点开与合的状态转换；或外力通过拨动显示片驱动衔铁组件转动而推动所述推动卡作往复直线运动，实现静触点与动触点开与合的状态转换。以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：为了提高磁保持继电器单元抗超大电流的冲击能力，所述导电片组件在基座空腔内呈“Z”形结构分布。为了方便采集电流参数和电压参数，所述导电片的引出端连接有金属取样电阻，该金属取样电阻与一导电金属板的电压取样线相连而形成电压采集系统，该金属取样电阻与该导电金属板的电流取样线相连而形成电流采集系统。所述推拉系统的衔铁组件采用“双翼型”结构，其中“一翼”与推动片连接，另“一翼”与拨动显示片连接。进一步地，一种导轨式智能开关，

11、包括智能控制线路板单元和控制软件单元，其特征在于，还包括如上所述的磁保持继电器单元；所述磁保持继电器单元与智能控制线路板单元之间设有耐压挡壁。所述智能控制线路板单元主要由电源转换模块、数据采集模块、分析控制及驱动模块和通信模块组成；电源供电从220V通过电源转换模块转换为需要的电压，并分别输送给数据采集模块、分析控制及驱动模块和通信模块。电源插座固定于竖板上，且横跨控制线路板的下板和上板；控制线路板上板或下板上固定有外部扩充口插座。控制线路板的下板和上板采用双层、双面元器分布。以下为本实用新型进一步的解释说明：一种导轨式智能开关，包括磁保持继电器单元101、智能控制线路板单元102和控制软件单

12、元103三个单元。磁保持继电器单元101和智能控制线路板单元102采用强、弱电模块化结构；在强、弱电模块化结构之间，基座11中的d处和e处设有耐压挡壁，从而保证磁保持继电器单元101与智能控制线路板单元102的高耐压等级，并且可确保静片组件与导电片组件的高耐压等级；每个单元为独立个体，可以独立使用，也可以多个并排成组使用。本实用新型采用标准化、模块化结构。负载电源线端口在底部，左侧端口为进线，右侧端口为出线；控制线路板的专供电源插座和功能外部扩充口插座位于顶部；正面设有一个ON或OFF的显示窗口，如果需要也可以手工拨动此拨动显示片13，进行人工干预实施负载电源开与合的状态转换；毎个开关为独立个

13、体，可以单个使用，也可以多个并排成组使用；在负载回路中，进线和出线的耐压，由挡壁b来隔离保证；多个成组使用时，各体间的进线与出线的耐压，由挡壁a或c来隔离保证；外形尺寸符合国内外的标准、可以直接与市场上的家用断路器并排使用；所述磁保持继电器单元101的驱动直流脉冲电压来至于智能控制线路板单元102：线圈组件中的针脚22，直接锡焊与控制线路的上板19上。所述的磁保持继电器单元101包括磁路控制系统104、负荷通断系统105、推拉系统106、外部接线系统107、电压采集系统108、电流采集系统109。磁路控制系统104、负荷通断系统105和推拉系统106设置在基座11及其上方的盖子26所形成的矩形

14、空腔中；负荷通断系统105中的静片3引出端呈“L型”、端头直接与进接线板5焊接或铆接，同理导电片12引出端也呈“L型”、端头直接与出接线板32焊接或铆接；负荷通断系统105中的动簧片10、大小分流片（大分流片8、小分流片9）、弹片31、垫片30先与动触点7铆接，然后导电片12与动片组件铆接成为导电片组件；导电片组件在基座11矩形空腔内成“Z型”结构分布，提高超大电流的冲击能力；负荷通断系统105中的导电片12引出端呈“L型”，通过电子束焊接与金属取样电阻35连接，金属取样电阻35另一端再通过电子束焊接与导电金属板连接，形成了电压采集系统108和电流采集系统109；外部接线系统107中的进线端组

15、件（进线框2、进线螺钉4、进接线板5)与出线端组件(出接线板32、出线框33、出线螺钉34)的中间插入耐压隔板1，提高了绝缘性能；2）继电器采用节能型的磁保持继电器，它的二片衔铁36间含有永磁铁37，当负荷通断系统205的触点（静触点6、动触点7）需要开或合状态时，只要向磁路控制系统104的线圈组件中针脚发出正（反）直流脉冲电压激励线圈，当线圈组件通过直流电流后，线圈内的铁芯15和左轭铁14、右轭铁23产生感应磁场，但磁场方向与衔铁36的固有磁场方向相反一侧就相吸、相同一侧就相折，推动衔铁组进线框24转动，从而推动推动卡28作往复直线运动，完成了静触点6、动触点7开与合的状态转换，通常触点处于

16、保持状态时，线圈不需要继续通电，仅靠永久磁铁的磁力就能维持继电器的状态不变，起到节省电能的作用。所述的智能控制线路板单元102：1）按硬件来分，由电源转换模块110、数据采集模块115、分析控制及驱动模块112和通信模块116等四大块组成。电源供电从220V通过电源转换模块110转换为需要的电压，然后分别输送给数据采集模块115、分析控制及驱动模块112和通信模块116；2）按控制路径来分，由数据采集模块115、强弱电隔离模块114、分析控制及驱动模块112、红外线接发模块113、移动通信模块111和外扩口模块117等六大块组成。首先从磁保持继电器单元101中的电压、电流采集系统108、109

17、采集数据，给数据采集模块115，通过强弱电隔离模块114将强电信号转为弱电信号，同时mcu通过隔离和采集通信，做相应的处理后，由分析控制模块112控制红外线接发模块113、驱动模块112、外扩口模块117，并通过连接线连接到移动通信模块111上，和通信模块116、电源转换模块110交互等；再由红外线接发模块113控制家用电器开关，由驱动模块112根据功能需求控制磁保持继电器的触点开与合，由移动通信模块211接收信息后，把实时运行数据发送给电脑或 。同样电脑或 信息通过移动通信模块111接收信息后，传送给分析控制及驱动模块112，进行下个循环控制。所述的控制软件单元103由网络通信软件、 主控软

18、件、系统配置软件和设备管理软件等独立组成。网络通信软件起到 和服务器以及开关的网络连接作用； 主控软件具有调用硬件接口，对开关进行控制的作用；系统配置软件具备配置及存储一些系统信息（如：用户名、密码、设备信息）的功能；设备管理软件可以对新增设备配对、对设备的信息进行编辑；所述的控制软件单元103采用B/S架构(即浏览器和服务器结构)的数据服务，单独的数据库服务及备份策略，周期性进行数据备份(每月或每月进行一次全数据备份)，确保服务稳定性；智能 终端能够以远程和局域网的形式操作智能开关，远程通过 通信(发起 请求，服务端响应)，局域网通过socket通信(所谓socket通常也称作"套

19、接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求)，且使用特定协议解析数据包，由硬件规约，达成远程操作；开关连接网络采用一键配置模式，通过UDP数据包（UDP是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据包协议，是OSI（开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议；提供面向事务的简单不可靠信息传送服务进行配置， 通过长连接技术用来实时监测当前设备状态信息，反馈给用户；整套软件兼容传统PC，通过浏览器，访问网页操作，可对设备进行统一查看和管理。所述衔铁组进线框24采用“双翼型”结构，其中“一翼”与推动片28连接，当线圈组

20、件通过直流电流后，由于固有磁场方向的作用，衔铁组进线框24转动，从而推动推动卡28作往复直线运动，完成了触点（静触点6、动触点7）开与合的状态转换；同时另“一翼”与拨动显示片13连接，作往复直线运动，在智能开关本体100的正面窗口上显示“OFF”或“ON”；如果需要人工进行开与合负载触点（静触点6、动触点7）时，只要人工“上”或“下”拨动显示片13，传递给衔铁组进线框24转动，从而推动推动卡28往复运动，完成了触点（静触点6、动触点7）开与合的状态转换。所述的电压采集系统108测定导电片12的电压取样线29中h线点与220V电源插座20中的“零”线点是否有电压，“有”说明本体100的负载回路接

21、通，否侧为负载回路断开；同时把这种信息通过智能控制线路板单元102中的移动通信模块111实时发送给电脑或 ，实现“自诊断返回运行状态信息”的功能。所述的电流采集系统109当负载回路受到过载电流冲击时，电流采集系统109中电流取样线27中f线和g线瞬时采集到信息，通过驱动模块112向继电器单元101的线圈组件发出断开继电器的直流脉冲电压，静触点6和动触点7瞬时断开，实现了过载保护；同样通过采集到的信息，可以实时掌据家用电器或设备是否进行运行，且把这些信息返回给 或电脑，提示给使用者；同时通过采集和储存的大数据分析，在满足使用者的需求下，优化岀家庭最安全、最平衡的用电量，以及最省电费的开或合时间(

22、含瞬间)，且自适应智能执行。所述智能控制线路板单元102的用电是通过专用的电源插座20专供，电源插座20锡焊于竖板21上，且横跨控制线路的下板16和上板19，位于本体100的上侧；外扩口模快111中的二件插座17固定于控制线路板上板19或下板16上，同样位于本体100的上侧；控制线路板(下板16、上板19)采用双层、双面元器分布形式，减小了空间、增加了表面积，产品达到了“小体积、多功能”的目的。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型具有如下功能：a.过载保护功能：当过载电流通过回路时，电流采集系统109瞬时采集到信息，通过驱动模块112向磁保持继电器单元101的线圈组件发出断开继电

23、器的直流脉冲电压，继电器断开，起到过载保护作用；b.基于 或电脑的开关控制功能：短程范围(有wifi信号)采用wifi通信控制，中程范围(有移动通信信号)采用移动通信控制，远程范围(无移动通信信号)采用卫星通信(如：GPS或北斗)控制；c.基于 或电脑的家用电器及设备控制功能：用 或电脑控制智能开关本体，通过其具备的蓝牙、红外线或解码器等控制功能，实现家用电器及设备的远程控制；d.自诊断返回运行状态信息功能：通过电压采集系统108和电流采集系统109分别自诊断其是否正常工作，及其所控制的家用电器或设备是否进行运行，且把这些信息返回给 或电脑，提示给使用者；e.实时读取运行数据功能：电脑或 通过

24、通信平台实时读取家用电器或设备的用电情况，利于实时管控家用电器或设备的运行状况；f.自适应智能控制功能：对各控制的对象(家用电器或设备)，通过储存的数据分析，在满足使用者的需求下，优化岀家庭最安全、最平衡的用电量，以及最省电费的开或合时间(含瞬间)，且自动执行。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。附图说明图1是本实用新型的外形示意图；图2是本实用新型的模块构成示意图；图3是本实用新型的多体并排成组示意图；图4是本实用新型的结构爆炸图；图5是本实用新型的继电器单元示意图；图6是本实用新型的继电器单元结构示意图；图7是本实用新型的智能控制硬件框图；图8是本实用新型的智能控制线路板单元中的

25、下板结构示意图；图9是本实用新型的智能控制线路板单元结构示意图； 图10是本实用新型的继电器线圈与示线路板连接意图；图11是本实用新型的软件模块框图；图12是图6的立体示意图；图13是本实用新型的智能控制路径框图；图14是本实用新型的智能控制线路板单元中的上板结构示意图。 图中：1耐压隔板、2进线框、3静片、4进线螺钉、5进接线板、6静触点、7动触点、8大分流片、9小分流片、10动簧片、11基座、12导电片、13拨动显示片、14左轭铁、 15铁芯、16控制线路下板、17外部扩充口插座、18线圈骨架、19控制线路上板、20电源插座、21竖板、22线圈针脚、23右轭铁、24衔铁组件、25夹板、26

26、盖子、27电流取样线、28推动卡、29电压取样线、30垫片、31弹片、32出接线板、33岀线框、34出线螺钉、35金属取样电阻、36衔铁、37永磁铁； 100智能开关本体、101继电器单元、102智能控制线路板单元、 103控制软件单元、104磁路控制系统、105负荷通断系统、106推拉系统、107外部接线系统、108电压采集系统、109电流采集系统、110电源转换模块、111移动通信模块、112分析控制及驱动模块、113红外线接发模块、114强弱电隔离模块、115数据采集模块、116通信模块、117外扩口模块。 具体实施方式如图46所示，磁保持继电器单元101结构包括：由基座11、衔铁组进线

27、框24、夹板25、由左轭铁14、铁芯15、线圈骨架18、线圈针脚22、右轭铁23构成的线圈组件等组成的磁路控制系统104，由基座11、由静片3和静触点6构成的静片组件、由动触点7、大分流片8、小分流片9、动簧片10、导电片12、垫片30和弹片31构成的动片组件等组成的负荷通断系统105，由衔铁组进线框24、推动片28、拨动显示片13组成的推拉系统106，耐压隔板1、进线框2、进线螺钉4、进接线板5、出接线板32、岀线框33、出线螺钉34组成的外部接线系统107，由导电片12中的电压取样线29h线、220V电源插座20中的“零”组成的电压采集系统108，由导电片12引岀端中的金属取样电阻35、与

28、电流取样线27中f线和g线组成的电流采集系统109。其中：磁路控制系统104、负荷通断系统105和推拉系统106设置在基座11及其上方的盖子26所形成的矩形空腔中；负荷通断系统105中的静片3引出端呈“L”形、 端头直接与进接线板5焊接或铆接，同理导电片12引出端也呈“L”形、 端头直接与出接线板32焊接或铆接；负荷通断系统105中的动簧片10、大小分流片（大分流片8、小分流片9）、弹片31、垫片30先与动触点7铆接，然后导电片12与动片组件铆接成为导电片组件；导电片组件在基座11矩形空腔内成 “Z”形结构分布，提高了超大电流的冲击能力；负荷通断系统105中的导电片12引出端呈“L”形，通过电

29、子束焊接与金属取样电阻35连接，金属取样电阻35另一端再通过电子束焊接与导电金属板连接，形成了电压采集系统108和电流采集系统109；外部接线系统107中的进线端组件(进线框2、进线螺钉4、进接线板5)与出线端组件(出接线板32、出线框33、出线螺钉34)的中间插入耐压隔板1，提高了绝缘性能。同时，推拉系统106作为中间部件连接磁路控制系统104和负荷通断系统105，当负荷通断系统105的触点（静触点6、动触点7）需要开或合状态时，只要通过智能控制线路板单元102，向磁路控制系统104的线圈组件中针脚发出正（反）直流脉冲电压激励线圈，推拉系统106在瞬间就完成了开与合的状态转换，通常触点处于保

30、持状态时，线圈不需要继续通电，仅靠永久磁铁的磁力就能维持继电器的状态不变，起到节省电能的作用。如果需要人工进行开与合负载触点（静触点6、动触点7）时，只要人工“上”或“下”拨动显示片13，传递给衔铁组进线框24转动，从而推动推动卡28往复运动，完成了触点（静触点6、动触点7）开与合的状态转换。另外，在基座11中的d和e处设有耐压挡壁，从而保证磁保持继电器单元101与智能控制线路板单元102的高耐压等级，以及静片组件与导电片组件的高耐压等级。如图4、图7、图8所示，“智能控制线路板单元102”按硬件来分，包括：电源转换模块110、数据采集模块115、分析控制及驱动模块112和通信模块116等四大

31、块组成；其中，电源供电从220V通过电源转换模块110转换为需要的电压，然后分别输送给数据采集模块115、分析控制及驱动模块112和通信模块116。如图4、图7、图8所示，“智能控制线路板单元102”按控制路径来分，包括：数据采集模块115、强弱电隔离模块114、分析控制及驱动模块112、红外线接发模块113、移动通信模块111和外扩口模块117等六大块组成；其中，首先从磁保持继电器单元101中的电压、电流采集系统(108、109)采集数据，给数据采集模块115，通过强弱电隔离模块114将强电信号转为弱电信号，同时mcu通过隔离和采集通信，做相应的处理后，由分析控制模块112控制红外线接发模块

32、113、驱动模块112、外扩口模块117，并通过连接线连接到移动通信模块111上，和通信模块116、电源转换模块110交互等；再由红外线接发模块113控制家用电器开关，由驱动模块112根据功能需求控制磁保持继电器的触点开与合，由移动通信模块111接收信息后，把实时运行数据发送给电脑或 。同样电脑或 信息通过移动通信模块111接收信息后，传送给分析控制及驱动模块112，进行下个循环控制。如图11所示，控制软件单元103由网络通信软件、 主控软件、系统配置软件和设备管理软件等各独立运行。其中：网络通信软件起到 和服务器以及开关的网络连接作用； 主控软件具有调用硬件接口，对开关进行控制的作用；系统配

33、置软件具备配置及存储一些系统信息（如：用户名、密码、设备信息）的功能；设备管理软件可以对新增设备配对、对设备的信息进行编辑。软件的运行路径：a.采用B/S架构(即浏览器和服务器结构)的数据服务，单独的数据库服务及备份策略，周期性进行数据备份(每月或每月进行一次全数据备份)，确保服务稳定性；b.智能 终端能够以远程和局域网的形式操作智能开关，远程通过 通信(发起 请求，服务端响应)，局域网通过socket通信(所谓socket通常也称作"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求)，且使用特定协议解析数据包，由硬件规约，达成远程操作；c.开关连接网络采用一键配置模式，通过UDP数据包（UDP 是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据包协议，是OSI（开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议；d.提供面向事务的简单不可靠信息传送服务进行配置， 通过长连接技术用来实时监测当前设备状态信息，反馈给用户；e.整套软件兼容传统PC，通过浏览器，访问网页操作，可对设备进行统一查看和管理。本实施例的导轨式智能开关具备如下功能：过载保护功能：当负载回路受到过载电流冲击时，电流采集系统109中电流取