GB／T 41034-2021  宇航用电磁继电器通用设计规范

图1继电器设计流程图

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（QFD），掌握使用方的需 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人、隐含的输人、环块 康安全方面的要求，

明示的输人包括： a）外形、安装、接口、功能、性能、指标、标准规范等技术要求； b）使用方提供的技术文件（当有时）化工标准，包括质量保证大纲、标准化大纲、测试大纲、环境适应性

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隐含的输入包括： a）相关标准的要求，包括材料规范、工艺规范、试验规范等； b）可引用的产品通用规范或类似的可借鉴的产品通用规范； c）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。

7.1.4环境及健康安全

环境及健康安全包括： a 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，以及通过相关环境认证的供应商； c）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

经而求识别出的使用方要求与设计依据的要求，其目形成全面的设计输人要求，作 的依据。

继电器设计应遵循设计输人的要求，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

7.3.2结构尺寸设计

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 角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， 计外罩及安装件，

7.3.2.2接触系统设计

7.3.2.2.1接触系统设计的基本要求

代，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： a）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； b）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

2.2接触系统的接触形

的运动方向划分，接触系统的接触形式主要有丙

）动黄片运动方可平行于基座组 b）动簧片运动方向垂直于基座组 于负载电流范围5A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。

7.3.2.2.3接触系统零件结构设计

图2动策片运动方向平行于基座组合的接触形式

3动策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要求如下： a）接触簧片设计基本要求如下： 1）接触簧片承受的力应小于接触簧片材料的许用应力。 2 应满足抗振动、抗冲击性能指标要求。 3） 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现降低载流密度的目的

b）基板设计基本要求如下： 1）基板孔应为基板厚度的（1～2)倍，有利于加工； 2）基板孔应有一定的粗糙度，以保证最优的结合力和密封性。 C 引出端设计基本要求如下： 1）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5A/mm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钻玻璃封接合金丝；大功率继电器 载流密度一般在7A/mm以内，引出端材料推荐选用铜芯铁镍钻玻璃封接合。 2）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

7.3.2.3电磁机构设讯

7.3.2.3.1电磁机构设计的基本要求

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； b） 非固定部分应有良好对称性，轴孔间隙配合适中； C） 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； d）电磁机构重心设计合理，保证力学性能的实现

7.3.2.3.2电磁机构的结构形式

7.3.2.3.3电磁机构零部件设计

电磁机构零部件设计要求如下： a）铁芯与轭铁连接设计基本要求如下： 1）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：

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2）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。 6）支架部分设计基本要求如下： 1）支架应避免细而长的设计，避免支架刚度不足； 2）支架应采用三脚或四脚设计； 3 支架设计应使线圈窗口面积最大化 c）转动部分设计基本要求如下： 1）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； 2）继电器衔铁应设计成扁平状。 d 复原机构设计基本要求如下： 1） 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电器；另一类是永久磁钢，宜用于功率 型继电器。

7.3.2.4外罩及安装件设计

a）外罩的设计应采用合理的厚度，保证足够的强度； b）安装方式及安装部位的确定应使继电器能承受技术条件规定的冲击、振动指标；对高度较高的 继电器，安装件应在继电器的重心位置

7.3.3材料选用设计

7.3.3.1材料选用的基本要求

材料的选择应符合相关继电器的设计要求。继电器外部使用的材料应能自熄，不助燃，不应长霉， 不应散发出达到有害程度的有害气体。继电器内部使用的材料不应散发出大量足以使密封罩壳爆炸的 气体，不应使继电器的触点或其他零部件被污染而对继电器寿命和可靠性产生有害影响。不应使用棉 轩维或木粉填充材料；选用材料时需要考虑能提供最长的贮存寿命。不同金属应充分考虑金属材料接 融面的接触腐蚀，以及材料间的膨胀系数，材料的膨胀系数应基本一致，以不影响产品在整个工作环境 中的性能为宜

7.3.3.2非金属材料

非金属材料选用的基本要求如下： a）在充分识别继电器所处复杂空间环境的耐辐照要求的基础上选用合适的材料： b）材料的耐温指标应高于继电器额定工作条件下的内部温度

7.3.3.3金属材料

7.3.3.3.1通则

继电器所使用的金属材料主要有软磁材料、永磁材料、结构件材料、簧片材料、触点材料以及漆 包线。

7.3.3.3.2软磁材料

软磁材料选用的基本要求如下：

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a）应选用导磁率大的材料，保证较小的磁阻； b）应选用饱和磁通密度大的材料，防止磁饱和； c）应选用矫顽力小的材料，保证继电器的可靠释放

7.3.3.3.3永磁材料

永磁材料选用的基本要求如下： a）在磁钢体积一定时，根据磁钢需要提供的力及环境温度范围来选择磁性材料；低磁能积的磁钢 能达到要求时，不必选用高磁能积的磁性材料： b）在高温下长期工作的继电器应选用居里温度高的磁钢：居里温度高，磁钢在高温下磁性能衰减 越小；

7.3.3.3.4结构件材料

结构件材料选用的基本要求如下： 应具有良好的焊接性能； b）应具有良好的加工性能； c）应具有足够的强度。

结构件材料选用的基本要求如下： a) 应具有良好的焊接性能； b）应具有良好的加工性能； c）应具有足够的强度。

7.3.3.3.5片材料、触点材料

簧片、触点材料选用的基本要求如下： a）材料允许使用温度应超出簧片、触点实际温度50℃以上； b）簧片、触点设计的应力应限制在材料允许应力1/3以下。

7.3.3.3.6漆包线

应选用漆膜厚度小，同时延展性、击穿电 膜连续性等性能优良的漆包线，

7.3.4.2接触系统参数设计

接触系统参数设计主要涉及触点间隙、常闭触点压力、触点超行程（触点跟踪）等机械参数，设计的 基本要求如下： a）触点间隙：应合理，保证负载切换的可靠性； b）常闭触点压力：应合理，保证接触可靠和力学性能稳定； c）触点超行程（触点跟踪）：应合理，保证接触可靠和力学性能稳定

7.3.4.3电磁机构参数设计

电磁机构由组成磁回路的导磁体和产生电磁吸力的线圈组成，电磁机构的设计可归结为合理确 参数和导磁体的几何尺寸。在电磁机构设计前，负载的反力特性应是已知的，应选择反力特性上 大的一点，也就是电磁机构工作最关键的一点，作为设计的原始数据，设计的基本要求如下： a）结构尺寸参数设计：电磁机构参数设计的第一步是确定结构尺寸参数，即确定主要尺寸的

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例。该参数可通过线圈外径和长度的比值来定义，可根据原始数据通过计算基本确定。 b 吸合磁势的确定：根据工作气隙、导磁体和非工作气隙的磁压降，计算得出吸合磁势 线圈尺寸的确定：根据吸合磁势、线圈温升、散热系数和填充系数等因素，计算得出线圈的长度 和有效半径。 d 漆包线尺寸的确定：根据吸合电压、吸合磁势和线圈尺寸，计算得出漆包线的直径和匝数 导磁体尺寸设计：根据结构尺寸、材料的磁性能、漏磁系数等因素，计算得出导磁体的尺寸

继电器应具有可靠性指标或失效率等级，可靠性设计满足7.3.5.2至7.3.5.5的要求。

7.3.5.2裕度设计

裕度设计应考虑材料所承受的温度应力和触点负载能力，设计的基本要求如下： a 继电器的额定工作温度（包括环境温度和由线圈、触点发热引起的温升）应低于各材料所能承 受的额定温度； b 继电器自身所能承受的负载电流或功率应大于实际所需的负载电流或功率，以延长继电器的 使用寿命和提高可靠性

7.3.5.3简化设计

继电器应采取简化设计，以提高产品固有可靠性，具体要求如下： a）应减少产品组成部分的数量及其相互间的联系； b 应实现零、部、组件的通用化、系列化和组合化，控制非标准零、部、组件的比例； 应减少标准件的规格、品种数量。用较少的零、部、组件实现多种功能； d) 采用的零、部件应经过可靠性验证

7.3.5.4焊接可靠性设计

继电器的装配采用点焊工艺时，焊接部位的材料、涂层、焊包大小、焊接强度的选择应满足焊接 求，避免产生多余的焊渣，应注意贮存期中焊接表面变化

7.3.5.5容差设计

在满足继电器整机质量特性合格的前提下，为各设计参数调配合理的容差，找到一组经济性最好的 容差组合，设计的基本要求如下： a 根据产品的结构特性，确定对产品质量特性有显著影响的目标函数，如动簧片的分断速度、 铁的转动速度等； b）通行仿真分析和试验设计（DOE)等方法，确定影响目标函数波动的各设计参数的贡献率； c）根据贡献率的大小合理分配各设计参数的容差

热设计应根据热量的来源和分布，将输入和危害降低到最小程度，包含但不限于以下内容： a）选用导热和耐温好的材料； b）线圈温升控制； c）触点温升控制；

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d）减少焊接热影响程度和范围

7.3.7宇航环境适应性设计

继电器在空间环境中使用，应满足一些特定的指标要求，主要体现在材料的选用上。在 时，需要与使用方充分沟通，根据产品的具体使用部位、任务剖面以及寿命等要求确定空间环 指标。

继电器设计时为确保各种空间环境可用，辐照量应满足使用方要求

7.3.7.3真空冷热浸

7.3.7.3.1直空冷浸

7.3.7.3.2 直空热浸

7.3.7.4内部气氛含量

继电器内部气氛含量控制应满足以下要求： a）水汽含量在100℃时不大于0.5%但不小于0.02%； b) 氧气含量不大于0.1%； 氢气含量不大于0.1%； d)二氧化碳含量不大于 0.5%

继电器空气漏率应满足使用方要求

迷电器空气漏率应满足使用方要求

应对继电器进行功能性能分析、结构分析、极限试验分析，还应进行鉴定检验，以评估产品 宇航应用，

通过一系列破坏性和非破坏性检验、分析和试验体检标准，获取继电器的设计、工艺和材料等要素，分析评价

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其功能性能要求满足性、固有可靠性状况、工艺质量能力、工况适应性、潜在危害等因素的活动。

通过对继电器关键性能指标进行极限试验，摸底继电器的极限水平，一般包括电应力极限试验、温 度应力极限试验、力学应力极限试验

通过用继电器的若十样本进行的 验，确定制造者是否有能力生产出符 要求的产品：同时通过获得的基 合设计输人的要求

设计输出包含但不限于以下文件： a) 详细规范； b) 设计图纸； c) 零件工艺； d) 装配工艺； e) 样机加工试制记录； f) 质量一致性检验报告； g) 使用方意见； h) 鉴定试验报告； i) 研制工作总结报告； j) 工艺总结报告； k) 质量审查报告； 1) 标准化审查报告； m） 其他使用方要求的文件

设计输出包含但不限于以下文件： a）详细规范； 设计图纸； 零件工艺； d) 装配工艺； e) 样机加工试制记录； f) 质量一致性检验报告； g) 使用方意见； h) 鉴定试验报告； i) 研制工作总结报告； j) 工艺总结报告； k) 质量审查报告； 1) 标准化审查报告； m）其他使用方要求的文件

应对9.1的文件进行全面评审，包括设计、工艺、质量、风险、市场方面的分析水利水电标准规范范本，全面评估设计输出与 输入的符合性