[实用新型]一种电磁双稳态微继电器

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用电磁力进行驱动，永磁力保持其稳定状态的基于微机电系统(MEMS)技术的双稳态继电器，具体是一种电磁双稳态微继电器，属于制造技术领域。

技术背景

继电器作为一种基本的电气元件，广泛的应用于自动控制系统、电力保护系统、电气系统、通讯系统以及仪器仪表等领域。

常规的继电器分为两大类：机电继电器和固态继电器。机电继电器是基于金属电极的吸合与断开来实现的，这种继电器有着近乎完美的电学性能，即闭合阻抗小、导通电流大、开路阻抗大、漏电电流小，但由于是机械接触，其响应速度慢，工作寿命也比较短。固态继电器是基于光电晶体管和发光二极管的耦合。这种继电器有着与机电继电器相比拟的绝缘性能，能提供1500V的抗压强度。但固态继电器在插入损耗和负载电流两项指标上远远不如机电继电器。因此固态继电器主要应用于要求可靠性极高或要求微型化的场合。此外固态继电器的价格大约是机电继电器的三倍以上。因此性能和价格在机电继电器和固态继电器之间的继电器，特别是性能与机电继电器相当的微型化继电器有很大的市场需求。所以近几年有很多在继电器领域研究人员的目光投向代表微型化和集成化方向的微机电系统(MEMS)技术。

基于微机电技术加工工艺的继电器从工作原理角度看，主要有静电型、电磁型、热机械型、热磁型等，其主要的优点：体积小、功耗低、响应快、隔离度高、负载能力强等。主要的研究方向集中在由静电和电磁驱动的继电器上，其中静电型继电器由于其驱动电压过高而限制了其进一步发展，而电磁驱动以其驱动电压低、产生力矩大、寿命长、驱动信号和传输信号的相互隔离等特点成为了研究和微继电器发展的方向。目前电磁继电器最大的困境在于结构复杂，工艺实现困难、及其平面线圈产生的电磁场强度小等。

实用新型内容

本实用新型目的在于既兼顾传统继电器的优点又克服现有MEMS继电器存在不足的情况下，设计开发的一种微电磁继电器，本继电器基于微电子机械系统(MEMS)微细加工工艺技术，使整个继电器各个结构(永磁铁(1)除外)集成在一个硅基板上制作，磁路趋于闭合电磁场强度大，具有可靠性高、结构和制作工艺简单、加工成本低等特点。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：本装置包括硅基板、在硅基板的下表面刻蚀的磁芯铁芯系统、在硅基板的上面制作的驱动线圈系统、以及在驱动线圈系统上部布置的触点系统。

所述的磁芯铁芯系统包括一个铁芯和两个磁芯，所述的铁芯的中心与硅基板的中心重合，所述的两个磁芯沿硅基板中心线的方向相对于铁芯对称分布，所述的铁芯为在硅基板的下表面刻蚀出截面形状为三角形的硅杯，在硅杯上镀有坡莫合金层组成铁芯，两个磁芯的结构和铁芯的结构相同，磁芯和铁芯之间也通过坡莫合金层连接；在铁芯和磁芯的下面设置有起绝缘作用的保护层，在保护层的下面贴合有永磁铁。

所述的驱动线圈系统包括两个平面布置的驱动线圈、连接驱动线圈的导线和两对载荷电极。在硅基板的上表面制作有一连接驱动线圈的导线，导线的两个端子分别位于两个线圈磁芯的正上方，整个导线成“U”字形结构，在去除导线的两个端子的上面制作有一层绝缘层，在绝缘层的上面制作有两个平面线圈和两对载荷端子，平面线圈的中央端子处在导线的端子的正上方，并与导线端子相导通，两对载荷端子分别对称分布在两个驱动线圈的两侧；

所述的触点系统包括两对静触点、支座、扭转梁和转轴。在线圈的上面制作有绝缘层，并露出线圈电极和两对载荷端子，在绝缘层的上面制作有两对静触点、支座、扭转梁和转轴，扭转梁、支座和转轴为电镀的坡莫合金层，成“十”字形结构，十字结构的中心与硅基板的中心重合，扭转梁和转轴具有相同的厚度，支座与转轴两端连接，支座与静触点和转轴厚度差形成继电器的工作间隙，两对静触点对称布置的扭转梁的两端，并与两对载荷电极一一对应连接，扭转梁转动时其端部能够与静触点接触。

本实用新型具有制作可靠性高、驱动力矩大、工艺简单、结构简单、制造成本低等优点。

附图说明

图1双稳态电磁微继电器的结构剖视图

图2驱动线圈系统及电极系统结构图

图3触点系统结构图

图中：1、永磁铁；2、磁芯；3、保护层；4、磁路；5、硅基板；6、静触点；7、铁芯；8、支座；9、线圈；10、绝缘层；11、扭转梁；12、导线；13、线圈电极；14、转轴；15、载荷端子。

具体实施方式

结合图1-图3对本实用新型做进一步说明：