某型號電磁繼電器合格率提升的改進措施

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，550009)

1 引言

電磁繼電器是通過觸點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，被廣泛的應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)、電力保護系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)中，起控制、檢測、保護和調(diào)節(jié)的作用，是國防尖端技術(shù)、先進的工業(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)部運動部件產(chǎn)生振動會導(dǎo)致繼電器觸點抖動，即常閉觸點自行斷開或斷開觸點自行閉合，嚴重影響了產(chǎn)品的可靠性。[2]在篩選過程中產(chǎn)品失效比例過大，將會嚴重影響產(chǎn)品的合格率。本文針對影響某型號產(chǎn)品合格率的原因進行深入分析，并提出了磁鋼內(nèi)移的有效改進措施，經(jīng)驗證該型號產(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)原機構(gòu)為磁鋼復(fù)原形式。該產(chǎn)品具有瞬態(tài)抑制功能，負載能力高達40A，具有體積小、負載能力強和環(huán)境指標優(yōu)越的特點，目前市場需求量較大。統(tǒng)計了該型號電磁繼電器過去一年內(nèi)的合格率約為64.19%，相對生產(chǎn)現(xiàn)狀來說仍處于較低水平，嚴重提高了生產(chǎn)成本。同時根據(jù)統(tǒng)計數(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，振動失效率為19.73%，機械噪音失效率為13.16%。由此可以得出，振動失效和機械噪音失效是影響該型號產(chǎn)品合格出率的主要因素。

圖1 交收及篩選剔除率統(tǒng)計圖

2.2 原因分析

(1)振動失效

通過收集實驗后失效的產(chǎn)品進行統(tǒng)計，振動失效主要為常閉抖斷失效。從振動常閉抖斷失效品中隨機抽取10只進行分析，分析具體步驟為：罩殼側(cè)面開孔→固定銜鐵→振動試驗。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，保證銜鐵在振動時不晃動。隨后將產(chǎn)品同失效前的篩選條件重新進行振動試驗，結(jié)果這失效的10只產(chǎn)品均不再失效。試驗結(jié)果表明，該型號繼電器常閉抖斷失效是由于銜鐵在振動條件下發(fā)生晃動，導(dǎo)致推動球與動簧片觸碰，最終引起常閉抖斷失效。

圖2 開孔圖示

我們進一步對磁鋼與銜鐵接觸部位處測量磁鋼對銜鐵的吸持力，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)磁鋼對銜鐵的吸持力較小，由于該產(chǎn)品銜鐵較重，在高頻振動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，使推動球部位的晃動幅度超過自由行程，引起常閉觸點抖斷失效。

(2)機械噪音失效

該型號產(chǎn)品PIND檢測主要表現(xiàn)為觸點運動方向出現(xiàn)機械噪音失效，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，然后對其封殼進行PIND測試，機械噪音故障全部消失。結(jié)果表明，磁鋼對銜鐵吸持力不足，在PIND振動過程中銜鐵發(fā)生晃動碰撞導(dǎo)致機械噪音失效。

3 改進措施及效果

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

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，進而引起更多的機械噪音失效現(xiàn)象，故增大自由行程措施不可實現(xiàn)問題的解決。

3.2 增大磁鋼對銜鐵吸持力

圖3 改進前、后的電磁機構(gòu)對比

通過磁鋼位置改進后，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個批次并統(tǒng)計了產(chǎn)品的合格率，其中振動常閉抖斷失效降低至3.39%，機械噪音失效降低至1.11%，產(chǎn)品總體合格率達到77.76%，與改善之前相比較合格率得到了顯著提升。

4 結(jié)論

本文通過對某型號電磁繼電器合格率的影響因素進行統(tǒng)計分析，確定振動常閉抖斷失效和機械噪音失效是限制合格率的主要因素，針對此問題進行分析并提出磁鋼內(nèi)移的改進措施，通過驗證磁鋼位置改進后不僅顯著提升了該型號產(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。