抗破裂继电器的制作方法

1.本发明涉及抗破裂或爆炸继电器。特别地，本发明涉及一种继电器，当系统中发生短路或故障时，该继电器防止继电器的破裂或爆炸。


背景技术：

2.一些已知的电路包括控制流过电路的电流的继电器或接触器。接触器通过断开或闭合延伸通过接触器以相应地断开或闭合电路的导电路径来控制流过电路的电流。
3.在输送相对较高水平的直流电的电路中，系统中的短路或故障可能立即使接触器暴露于很高水平的电流中，从而导致开关断开。电弧可能具有相对较高的能量。如果电弧具有足够高的能量，则电弧会在接触器中产生爆炸，导致接触器爆炸或破裂，并从接触器向外发射抛射体或物体。这是不希望的结果，因为抛射体或物体可能损坏其他部件或人员。
4.因此，有益的是，通过提供一种在系统中发生短路或故障时不会爆炸或破裂的继电器或接触器，来提供一种配置为耐破裂或爆炸的继电器或接触器。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种抗破裂继电器。继电器具有外壳，触头延伸穿过该外壳。外芯位于外壳中。盖构件设置在外芯上。盖构件和外芯包封内室。支撑构件在盖构件上延伸。支撑构件一体地附接至外芯。当在内室中发生爆炸时，盖构件防止盖构件的部件和内室的部件从外壳的包络中突出出来。
6.实施例涉及一种抗破裂接触器，其具有带有第一端和第二端的外壳。触头延伸穿过外壳的第一端。外芯位于外壳中。盖构件设置在外芯上。盖构件和外芯包封内室。支撑构件在盖构件上延伸，支撑构件一体地附接至外芯。环氧树脂设置在外壳的第一端与支撑构件之间。当在内室中发生爆炸时，盖构件和环氧树脂防止盖构件的部件和内室的部件从外壳的包络中突出出来。
7.结合以示例的方式说明本发明的原理的附图，根据下面对说明性实施例的更详细的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
8.图1是说明性接触器组件的透视图。
9.图2是图1所示的接触器组件的外芯的透视图，外芯附接有减少或防止破裂的部件。
10.图3是附接有减少或防止破裂的部件的外芯的俯视图。
11.图4是沿着图1所示的线4
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4的接触器组件的剖视图，示出了处于完全断开位置的接触器组件。
12.图5是类似于图4所示的接触器组件的剖视图，示出了处于部分断开或中间位置的接触器组件。
13.图6是类似于图4所示的接触器组件的剖视图，示出了处于闭合位置的接触器组件。
具体实施方式
14.根据本发明原理的说明性实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图将被视为整个书面描述的一部分。在本文公开的本发明的实施例的描述中，对方向或取向的任何提及仅仅是为了描述的方便，而不是以任何方式限制本发明的范围。诸如“下部”、“上部”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“上”、“下”，“顶部”和“底部”及其衍生物(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为指示如随后所描述的或如在讨论中的附图中所示的取向。这些相对术语仅仅是为了便于描述，并且不要求装置以特定的取向构造或操作，除非明确地如此指示。诸如“附接”、“固定”、“连接”、“联接”、“互连”等术语是指这样的关系，其中结构通过中间结构、以及可移动或刚性的附接或关系直接或间接地彼此固定或附接，除非另有明确说明。
15.此外，参考优选实施例来说明本发明的特征和益处。因此，本发明明确地不应限于这些实施例，这些实施例示出了特征的一些可能的非限制性组合，其可以单独存在或以特征的其他组合存在，本发明的范围由所附权利要求限定。
16.图1示出了说明性接触器、继电器或开关组件10。继电器组件10是继电器或开关，其通过电连接至继电器组件10的电路(未示出)来控制电力的输送。接触器组件10包括外壳12，外壳12在接触器组件10的相对端14、16之间延伸。尽管外壳12以近似圆柱形罐的形状示出，但是外壳12可以具有不同的形状。外壳12可以包括诸如一种或多种聚合物的电介质材料或由其形成。
17.壳体12的端部14包括若干个开口24，触头20、22延伸穿过这些开口。触头20、22延伸穿过开口24，以与和电路接合的导电体(例如汇流条(未示出))配合。壳体12的相对端16具有带有安装开口28的安装突起26，以将继电器组件10安装到壁或其他部件(未示出)。
18.如图4至图6所示，外芯30位于外壳12中。参照图2和图3，在说明性实施例中，外芯30以近似圆柱体的形状示出，替代地，外芯30可以具有不同的形状。外芯30可以包括诸如一种或多种聚合物的电介质材料或由其形成，或者由诸如冷轧钢或一种或多种金属合金的导电材料形成。外芯30具有设置在接触器组件10的端部16附近的第一端32和设置在接触器组件10的端部14附近但与其隔开的第二端34。外芯30包括内室或隔室36。
19.如图4至图6所示，内壳40设置在外芯30附近。内壳40在内室36中的外芯30的内部延伸。在说明性实施例中，内壳40以近似圆柱形的形状示出，替代地，内壳40可以具有不同的形状。内壳40可以包括诸如一种或多种聚合物电介质材料或由其形成。
20.包络或盖构件42在外芯30的第二端34附近延伸跨越内壳40。盖构件42设置为覆盖外芯30的内室。盖构件42具有开口44，触头20、22凸出穿过开口44。盖构件42的开口44设置为与壳体12的开口24成直线。
21.如图2和图3所示，减少或防止破裂的部件或者支撑构件50在盖构件42上延伸。在所示的说明性实施例中，支撑构件50具有修改的h形，两个腿52由横向构件54连接。腿52的端部56固定地附接至外芯30。在所示的实施例中，腿52的端部56焊接至外芯30。然而，可以使用将腿52附接至外芯30的其他方法，只要在附接点处能够承受内室36中的爆炸力即可，
如将更充分地描述的。支撑构件50跨越盖构件40的部分，但是支撑构件50不覆盖或干涉盖构件42的开口44。支撑构件50可以包括诸如一种或多种聚合物的电介质材料或由其形成，或者由诸如冷轧钢或一种或多种金属合金的导电材料形成。
22.间隙58设置在壳体12的端部14与支撑构件50之间。间隙58具有设置在其中的环氧树脂60等。环氧树脂填充壳体12的端部14与支撑构件50之间的间隙58。
23.触头20、22具有设置在内室36中的接合端62。内室36可以被密封并装载有惰性和/或绝缘气体，例如但不限于六氟化硫、氮气等。密封内室36，使得从触头20、22延伸的任何电弧都包含在内室36内，并且不会延伸到内室36之外，以免损坏接触器组件10的其他部件或周围的部件或区域。
24.在所示的实施例中，永磁体64设置在内室36的相对端上。替代地，磁体64可以是电磁体或其他磁通量源。
25.本文所示和所述的接触器组件10是出于说明性目的而提供的。接触器组件10及其部件的配置可以变化，而不脱离本发明的范围。
26.如图4至图6所示，触头20、22的接合端62包括导电垫66导电垫66包括诸如但不限于一种或多种金属或金属合金的导电材料或由其形成。例如，导电垫66可以由银(ag)合金形成。银合金的使用可以防止导电垫66焊接到致动器子组件70的导电垫68。替代地，导电垫66可由较软的材料制成，例如但不限于铜或铜合金。
27.在所示的说明性实施例中，致动器子组件70沿着纵向轴线72或在平行于纵向轴线72的方向上延伸，以使触头20、22彼此电联接。致动器组件70包括具有接触桥76的联接构件74。
28.联接构件74包括诸如但不限于一种或多种金属或金属合金的导电材料或由其形成。联接构件74包括联接构件74的相对端上的导电垫68。导电垫68包括诸如但不限于一种或多种金属或金属合金的导电材料或由其形成。例如，导电垫68可以由银(ag)合金形成。银合金的使用可以防止导电垫68焊接到导电垫68。替代地，导电垫68可以由比联接构件74的材料更软的材料制成，例如但不限于铜或铜合金。可以通过使用已知的方法，例如但不限于焊接，将导电垫68放置为与联接构件74的接触桥76物理和电气连接。
29.致动器子组件70沿着纵向轴线72在相反的方向上移动，以使联接构件74朝向触头20、22(闭合位置，图4)和远离触头20、22(断开位置，图6)移动。
30.联接构件74的导电垫68与触头20、22的导电垫66的配合导致电流流过致动器子组件70的联接构件74，从而闭合电路。在所示的实施例中，导电垫68和联接构件70将触头20、22彼此电连接，使得电流可以流过触头20、22的导电垫66，穿过导电垫68，并流过接触桥76。电流可以在任一方向上流动。
31.图4是根据本公开的一个实施例的处于断开状态的接触器子组件10的剖视图。致动器子组件70包括长形的轴80，其沿着纵向轴线72定向。使用夹子或其他已知方法将联接构件74在一端连接到轴80。在该位置，因为致动器子组件70与触头20、22分离，所以接触器组件10处于断开状态。致动器子组件70与触头20、22分开，使得联接构件74不使触头20、22彼此互连或电连接。结果，电流不能流过触头20、22。
32.致动器子组件70包括联接至轴或电枢80的磁化本体82。本体82可以包括永磁体，其产生沿着纵向轴线72定向的磁场或通量。接触器组件10包括环绕本体82的线圈本体84。
线圈本体84可以用作电磁体，以沿着纵向轴线72驱动轴80的磁体82。例如，线圈本体84可以包括环绕磁体82的导线或其他部件。可以将电流施加到线圈本体84以产生沿着纵向轴线72定向的磁场。取决于流过线圈本体84的电流的方向，由线圈本体84感应的磁场可以具有朝着外壳12的端部14向上或朝着端部16向下定向的磁北极。
33.为了朝着触头20、22驱动致动器子组件70，线圈体84被激励以沿着纵向轴线72产生磁场。磁场可使致动器组件70的磁体82沿着纵向轴线72朝触头20、22移动。在所示的实施例中，电枢弹簧86朝着外壳12的端部16在向下的方向上在电枢80上施加力。电枢弹簧86施加的力防止致动器子组件70朝触头20、22移动并与其配合，而不会由线圈体84产生磁场。线圈本体84产生的磁场足够大或强，以克服电枢弹簧86施加在电枢80上的力，并将电枢80和致动器子组件70朝触头20、22驱动。
34.图5是处于中间状态的接触器组件10的剖视图。在中间状态，致动器子组件70位于图4所示的断开状态和图6所示的闭合状态之间。当在断开状态中时，致动器子组件70与触头20、22分开，使得联接构件74不使触头20、22彼此互连或电连接。结果，电流不能流过触头20、22。
35.图6是根据本公开的一个实施例的处于闭合状态的接触器组件10的剖视图。在闭合状态中，致动器子组件70在接触器组件10内沿纵向轴线72移动足够远，以使联接构件74的导电垫68与触头20、22的导电垫66配合。结果，致动器子组件70具有电联接的触头20、22以闭合电路。
36.当触头20、22闭合或断开电路时，由电源跨触头20、22提供的较大电流的初始传递，例如当系统中发生短路或故障时，可能导致触头20、22电弧放电或产生从接触器组件10内的一个或多个触头20、22延伸的电弧。例如，围绕触头20、22的接触器组件10内的气体或气氛可能电击穿，并允许通过触头20、22涌动的电荷跨过气体或气氛跳跃或移动。电弧放电可能产生持续的等离子体放电，这是由流过正常的非导电介质(例如气体或气氛)的电流导致的。电弧放电会导致非常高的温度，该温度可能导致接触器组件10中的气体或气氛爆炸。此外，电弧放电可能迫使致动器子组件70高速移动。
37.在已知的接触器中，气体的爆炸和接触器组件内部的致动器组件的不受控制的运动可能导致接触器组件破裂或爆炸。特别是，已知的接触器组件在接触器组件的内部爆炸期间很容易发生故障。接触器组件的这种爆炸可能损坏设置在接触器组件附近的部件。
38.与之相比，本发明的触头组件10包括附加的支撑件，以防止接触器组件10中的内部爆炸损坏相邻的部件。由于减少或防止破裂的部件或者支撑构件50在盖构件42上延伸，且由于支撑构件50一体地附接至外芯30，在发生内部爆炸时，支撑构件50和芯30防止内壳40或盖构件42的任何部分突出到接触器组件10的包络的外部。由于外芯30和支撑构件50由轧制钢等制成，因此外芯30和支撑构件50可以承受很大的力而不会失效或破裂。支撑构件50的使用位于接触器组件10的最常见破裂区域上，从而显著降低了在诸如内部爆炸的事件期间接触器组件10破裂的机会。
39.此外，设置在壳体12的端部14与支撑构件50之间的间隙58中的环氧树脂60还提供了额外的保护，以防止在发生诸如内部爆炸的事件期间，接触器组件10的部分突出到接触器组件10的包络的外部。由于环氧树脂填充壳体12的端部14与支撑构件50之间的间隙58，壳体12的端部14和环氧树脂58与支撑构件50结合在一起，为支撑构件50提供额外的强度，
从而进一步减少了接触器组件10诸如内部爆炸的事件期间破裂的机会。
40.尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离如所附的权利要求所限定的本发明的理念和范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等同物替换其元件。本领域的技术人员将会理解，本发明可以与结构、布置、比例、尺寸，材料和部件的许多修改一起使用，并以其他方式用于本发明的实践中，其特别适用于特定环境和操作要求，而不脱离本发明的原理。因此，目前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求限定，而不限于前述描述或实施例。