1、书 书 书犐 犆犛 犆犆犛犞 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准犌犅犜 宇航用电磁继电器通用设计规范犌犲 狀 犲 狉 犪 犾犱 犲 狊 犻 犵 狀狊 狆 犲 犮 犻 犳 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀狅 犳犲 犾 犲 犮 狋 狉 狅犿犪 犵 狀 犲 狋 犻 犮狉 犲 犾 犪 狔犳 狅 狉狊 狆 犪 犮 犲犪 狆 狆 犾 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀 发布 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局国 家 标 准 化 管 理 委 员 会发 布www.biaozhun.org 标准网目次前言范围规范性引用文件术语和定义设计依据设计准则 空间可用原则 先进性和继承性原则 工艺性和经济性原则 多余物
2、预防与控制原则 禁限用工艺及材料规定原则设计流程设计方法 需求识别 设计输入 产品设计试验验证 通则 功能性能分析 结构分析 极限试验分析 鉴定检验 设计输出 设计输出的文件 设计输出的评审 犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网前言本文件按照 标准化工作导则第部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（）提出并归口。本文件起草单位：贵州航天电器股份有限公司。本文件主要起草人：刘健、张杰、范文成、孙雪松、高冬冬、王静。犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网
3、宇航用电磁继电器通用设计规范范围本文件规定了宇航用电磁继电器的设计依据、设计准则、设计流程、设计方法、试验验证和设计输出。本文件适用于宇航用电磁继电器（以下简称继电器）的设计、试验和选型。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。电工术语基础继电器术语和定义 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。质量功能展开狇 狌 犪 犾 犻 狋 狔犳 狌 狀 犮 狋 犻 狅 狀犱 犲 狆 犾 狅 狔犿犲 狀 狋；犙犉犇一种利用矩阵将各项经济技术指标对产品
4、质量的影响进行量化分析，从而将市场对产品的质量需求转化为相关的技术要求和管理要求的方法。试验设计犱 犲 狊 犻 犵 狀狅 犳犲 狓 狆 犲 狉 犻 犿犲 狀 狋；犇犗犈一种安排试验和分析试验数据的数理统计方法。注：主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模（试验次数）、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试验结果以及科学的结论。设计依据继电器的设计依据主要有：使用方提出的任务书、合同的要求；自主研发产品的要求；相关的约束条件。一般包括：）产品用途；）基本功能要求；）性能指标要求；）产品结构要求；）环境条件要求；）可靠性、维修性、安全性、电磁兼容性等指标要求；）使用方特殊要求；）风险评价要求
5、；犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网）其他要求。设计准则 空间可用原则继电器满足的空间可用原则要求如下：）应适应空间高真空、高温差、强辐射、强振动等多种空间环境的使用要求；）继电器所用非金属材料应满足抗辐照要求；）继电器应满足真空冷热浸要求，验证继电器在高真空及低温条件下、高真空及高温条件下稳定工作的能力。先进性和继承性原则继电器满足的先进性和继承性原则要求如下：）先进性：继电器设计过程中采用的新结构、新工艺、新材料、新器件等先进技术，应在满足继电器全部性能指标的同时，经过相关鉴定机构检验，以证明这些先进技术的有效性。）继承性：在成熟继电器基础上开展设计工作，并借鉴行业成熟的技术
6、，包含结构、工艺、检测、试验技术以及局部结构的借鉴、材料及镀层的选用等规定。工艺性和经济性原则继电器满足的工艺性和经济性原则要求如下：）设计继电器及零部件时，需要考虑实际加工工艺水平、装配工艺水平以及外协生产能力等，从结构上进行优化和简化，便于加工；从精度（尺寸公差、形状公差、位置公差及表面粗糙度）上进行合适的控制，便于生产保证；从镀层组合及镀层厚度上进行综合考量，便于产品性能的实现；）在满足使用要求的前提下，选择性价比高、加工性好的材料，优先选用有宇航应用经历的材料类别、牌号、品种及厂家。多余物预防与控制原则继电器满足的多余物预防与控制原则要求如下：）优先选用抗多余物能力强的设计方案；）优先
7、选用产生多余物少的材料；）优先选用有利于清除污染物的结构布局；）应对生产全过程，有针对性地提出多余物预防和控制的要求。禁限用工艺及材料规定原则继电器遵循的禁限用工艺及材料规定原则要求如下：）禁止使用真空下有害气体释放的非金属材料；）禁止使用纯银、纯锡等影响可靠性的金属材料；）禁止镀金的导线、引线、接线端的焊接部位，未经除金处理，直接焊接；）禁止使用硅酮或硅酮化合物；）禁止内外部零件镀锌；）禁止内外部零件镀镉；）禁止使用汞或汞的化合物；）禁止使用镁或镁合金（触点除外）；犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网）禁止采用锡铈电镀、整机镀锡工艺；）禁止采用底层镀银的电镀工艺；）禁止使用免清洗
8、焊剂；）禁止采用氰化物电镀工艺；）禁止使用普通剪线钳剪切多余的导线或引线端头；）工艺及材料选用应满足使用方的特殊要求。设计流程继电器的设计按照图所示的程序进行，首先按照 进行需求识别，形成全面的设计输入，然后按照 开展产品设计，再按照第章开展试验验证，最后按照第章形成设计输出。设计输出应与设计输入进行符合性检查，满足设计输入要求则设计流程完成，否则回到产品设计环节重新设计。图继电器设计流程图设计方法 需求识别 通则通过市场调研、使用方沟通等方式进行需求识别，应用质量功能展开（），掌握使用方的需求，并转换成质量特性，保证使用方的关键需求被充分识别。需求来源于明示的输入、隐含的输入、环境及健康安全
9、方面的要求。明示的输入明示的输入包括：）外形、安装、接口、功能、性能、指标、标准规范等技术要求；）使用方提供的技术文件（当有时），包括质量保证大纲、标准化大纲、测试大纲、环境适应性大犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网纲、验收要求等。隐含的输入隐含的输入包括：）相关标准的要求，包括材料规范、工艺规范、试验规范等；）可引用的产品通用规范或类似的可借鉴的产品通用规范；）预定用途所需的环境性能指标、电磁兼容指标、可靠性指标、安全性、维修性等。环境及健康安全环境及健康安全包括：）设计时应树立环境保护理念，充分考虑制造、使用人员的职业健康安全；）设计时应优先选择满足环保要求的材料，以及通过相
10、关环境认证的供应商；）设计时应针对环境因素、安全因素，对人员职业健康安全的影响并制定措施。设计输入经需求识别出的使用方要求与设计依据的要求，共同形成全面的设计输入要求，作为项目研制开发的依据。产品设计 通则继电器设计应遵循设计输入的要求，借鉴成熟的结构和技术，对产品进行全性能验证考核，并根据空间环境使用特点进行特征技术指标考核。结构尺寸设计 通则在设计输入中，按照继电器系列型谱相对应的继电器外形尺寸、安装方式及尺寸、引出端型式及尺寸，确定出继电器外形结构及尺寸。按设计输入确定的继电器外形结构及尺寸，首先设计继电器接触系统，再设计继电器电磁机构，最后设计外罩及安装件。接触系统设计 接触系统设计的
11、基本要求接触系统设计应考虑负载条件、环境要求、外形尺寸，配用的磁路形式等因素，选定适当的接触形式，触点和簧片材料、触点和簧片的几何尺寸以及触点间隙、触点压力、触点超行程等参数；由此确定反力特性，再由反力特性、安全系数和抗冲击、抗振动性等要求确定磁路的具体参数。接触系统是继电器设计应保证的关键结构单元，应满足的基本要求为：）触点和簧片质量应轻，簧片长度尺寸不宜过长，以保证抗冲击、抗振动性能的实现；）优化触点间隙、触点压力等机械参数，以获得较短的触点回跳时间。接触系统的接触形式按动簧片的运动方向划分，接触系统的接触形式主要有两种：犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网）动簧片运动方向平行
12、于基座组合（见图），该类结构宜用于负载电流范围及以下继电器；）动簧片运动方向垂直于基座组合（见图），该类结构宜用于负载电流范围以上继电器。标引序号说明：常闭静簧片组合；常开静簧片组合；动簧片组合。图动簧片运动方向平行于基座组合的接触形式标引序号说明：动簧片；基座组合。图动簧片运动方向垂直于基座组合的接触形式 接触系统零件结构设计接触系统零件结构设计要求如下：）接触簧片设计基本要求如下：）接触簧片承受的力应小于接触簧片材料的许用应力。）应满足抗振动、抗冲击性能指标要求。）接触簧片的载流密度应控制在合理范围。功率型继电器设计时，在不能增加簧片厚度与宽度的情况下，可考虑采用在簧片上增加分流带的方式实
13、现降低载流密度的目的。犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网）基板设计基本要求如下：）基板孔应为基板厚度的（）倍，有利于加工；）基板孔应有一定的粗糙度，以保证最优的结合力和密封性。）引出端设计基本要求如下：）引出端直径取值主要依据载流密度。中小功率继电器载流密度一般在以内，以保证引出端的有效散热，引出端的材料一般选用铁镍钴玻璃封接合金丝；大功率继电器载流密度一般在以内，引出端材料推荐选用铜芯铁镍钴玻璃封接合。）引出端型式应根据继电器的功率适当的选取：中小功率继电器引出端型式主要有焊针式、焊钩式、软引线式三种；功率型继电器引出端型式主要有焊孔式、焊钩式、焊杯式三种。电磁机构设计 电磁机
14、构设计的基本要求线圈功耗一定时，应提高磁效率。电磁机构设计在保证吸反力特性匹配和安全系数的基础上，还应包含以下基本要求：）固定部分应设计为整体结构，减少连接带来的不可靠因素及非工作气隙；）非固定部分应有良好对称性，轴孔间隙配合适中；）线圈内外引出线的出线位置应设计足够的距离，防止出现两端短接；同时应设计必要的应力弯，避免应力集中；）电磁机构重心设计合理，保证力学性能的实现。电磁机构的结构形式继电器电磁机构分为拍合式、平衡衔铁旋转式、平衡力式、螺管式和差动式等五种结构形式，其结构特点及选用要求如下：）拍合式结构。拍合式结构电磁机构有一个磁路气隙，磁效率高，功耗小，但耐力学环境性能相对较差。该结构
15、宜用于 系列继电器。）平衡衔铁旋转式结构。衔铁围绕通过本身质量中心的轴线旋转，与质心等距离有两个或多个极面，衔铁处在平衡状态下，耐力学环境性能好，该结构有两个磁路气隙，功耗相对较高。该结构宜用于晶体罩系列继电器。）平衡力式结构。电磁机构作用在动合触点上的保持力由线圈产生的电磁力提供，作用在静合触点上的保持力由永磁力提供。动合电磁力与返回永磁力相等，保证动合触点保持力与静合触点保持力相等。该结构宜用于平衡力式系列继电器。）螺管式结构。螺管式结构的吸力可分为端面吸力和螺管力两部分，端面吸力指动铁芯与静铁芯端面之间的主磁通所产生的吸力；螺管力指衔铁与外壳之间的漏磁通所产生的吸力。螺管式的吸力由上述两
16、部分吸力共同作用，气隙全部在激磁线圈中，因此吸力比大。该结构宜用于切换较大功率的电磁阈、接触器。）差动式结构：差动式结构电磁机构有两个工作气隙，当一个气隙增大另一个就减小，这种结构磁系统功耗低、灵敏度高。该结构宜用于双稳态继电器。电磁机构零部件设计电磁机构零部件设计要求如下：）铁芯与轭铁连接设计基本要求如下：）铁芯与轭铁应采用过盈配合方式，以减少磁路的非工作气隙；犌犅犜 www.biaozhun.org 标准网）铁芯与轭铁表面应涂覆镍镀层，避免铁芯与轭铁生锈；镍镀层需要参考金属镀覆层厚度系列与选择原则的相关标准要求，不宜太厚，避免形成较大的磁阻。）支架部分设计基本要求如下：）支架应避免细而长的设计，避免支架刚度不足；）支架应采用三脚或四脚设计；）支架设计应使线圈窗口面积最大化。）转动部分设计基本要求如下：）转动部分应选择合理的摩擦副，使转动部分的摩擦力和损耗小；）继电器衔铁应设计成扁平状。）复原机构设计基本要求如下：）复原机构的固有频率值应设计在振动频率范围之外；）应根据继电器吸反力特性及力学性能要求选择合适的复原机构。常用的复原机构有两类：一类是复原簧片（或弹簧），宜用于晶体罩系列继