高壓中繼裝置的制作方法

本申請涉及一種高壓中繼裝置，且更確切而言，涉及一種除了初級電極之外還具有電弧極的高壓中繼裝置。

背景技術：

替換當前正在使用的柴油車或者汽油車的混合動力電動汽車(HEVs)和燃料電池電動汽車(FCEVs)，在石油資源耗盡和生態友好環境下，有望成為汽車發動機發展中的關鍵問題。

HEV使用現有發動機和電池作為動力源。在一開始操作中，HEV利用電池電源產生的電能來進行加速，且根據行駛速度利用發動機和制動器對電池反復進行充電/放電。當使用電池作為動力源的百分比越高時，HEV展現出越高的燃料效率。因此，希望根據消費者的需求逐漸增加電池容量。為了增加電池容量，最便捷的方法是提高電壓。故此，最近生產的電池的使用電壓已從傳統使用電壓水平12V增加至200～300V，且在將來，有望進一步增加。這要求外圍電力裝置的高絕緣性能。因此，現在新開發了起接通/斷開高壓電池作用的高壓繼電器且還要求高壓繼電器的高可靠性。

圖1為示出根據現有技術的用于電動汽車的高壓繼電器的一個實施例的縱向剖視圖。

如圖1所示，根據現有技術的電動汽車用高壓繼電器包括：具有固定觸頭11的固定電極1；具有能夠與固定觸頭11接觸或分開的活動觸頭21的活動觸頭臂2；用于熄滅在固定電極1和活動觸頭臂2之間的接觸或分開時而產生的電弧A的滅弧單元3；以及用于驅動活動觸頭臂2的驅動單元4。

固定電極1成對設置，每一個在其端部均具有固定觸頭11。

活動觸頭臂2形成為板的形狀，且在面向固定觸頭11的表面上具有活動觸頭21。

滅弧單元3包括使用絕緣材料形成電弧A的滅弧空間的殼體31，以及用于控制在固定電極1和活動觸頭臂2之間產生的電弧A的永磁體(未示出)。殼體31由絕緣材料，例如，陶瓷形成，并且固定電極對1與殼體31的上部相聯接。活動觸頭臂2以同時與固定觸頭11接觸或間隔開的方式安裝于殼體31內，且向下延伸的連接軸46與活動觸頭臂2的中心相聯接。

驅動單元4包括：圓筒形的繞線管41，圍繞繞線管41周邊纏繞的激勵線圈42，布置在殼體31下方的磁軛43，布置在繞線管41內的固定鐵芯44，與固定鐵芯44相接觸或分開的活動鐵芯45，具有一端與活動觸頭臂2相連接且另一端通過固定鐵芯44與活動鐵芯45相連接的連接軸46，以及施加彈力給活動鐵芯45以與固定鐵芯44分開的復位彈簧47。

根據現有技術的用于電動汽車的高壓繼電器將以如下方式運行。

也就是，當將電力施加給激勵線圈42時，激勵線圈42產生電子吸引力。然后活動鐵芯45由于電子吸引力而向上移動直到與固定鐵芯44相接觸。響應于活動鐵芯45的向上移動，通過連接軸46連接到活動鐵芯45的活動觸頭臂2向上移動，從而活動觸頭臂2的活動觸頭21與固定觸頭11相接觸。因此，已經斷開的初級回路可以閉合。

另一方面，當供應給激勵線圈42的電力被切斷時，激勵線圈42不再產生電子吸引力。因此，介入固定鐵芯44和活動鐵芯45之間的復位彈簧47返回其原始狀態。在此期間，向下推活動鐵芯45。活動觸頭臂2也與活動鐵芯45一起向下移動，從而活動觸頭21與固定觸頭11分開。于是，初級回路短路或斷開。

在這種情況下，當固定觸頭11和活動觸頭21彼此接觸或分開時，電弧A總在固定觸頭11和活動觸頭21之間產生。如此，固定觸頭11和活動觸頭21之間會產生導電和滅弧，則因此鑒于確保可靠性，固定觸頭11和活動觸頭21應由同時滿足導電性和抗電弧的材料形成。但是，由于材料的特性所述兩種性能難以同時滿足，而同時滿足它們的材料又非常昂貴且難以加工。

技術實現要素：

因此，本詳細說明書的方案是提供了一種高壓中繼裝置，其通過分別獨立地使用管理繼電器的導電的電極和管理滅弧的電極而具有改進的觸頭結構，且在通過使用分別專門用于導電性和耐久性的材料而滿足導電性和耐久性的同時，相對廉價和易于加工。

為了實現這些和其他優點且根據本說明書的目的，正如在此具體實施和寬泛描述的，提供了一種高壓中繼裝置，其包括：固定觸頭；活動觸頭，其設置在固定觸頭的一側且能夠與固定觸頭相接觸或分開；固定側電弧極，其與固定觸頭聯接；以及活動側電弧極，其與活動觸頭的一側聯接，且當活動觸頭與固定觸頭接觸或者分開時，能夠與固定側電弧極相接觸或分開。

此處，固定側電弧極和活動側電弧極可以在固定觸頭和活動觸頭彼此接觸之前相互接觸，且在固定觸頭和活動觸頭彼此分開之后相互分開。

固定側電弧極和活動側電弧極之間的最小間隔可以短于固定觸頭和活動觸頭之間的最小間隔。

活動側電弧極的內周面可以以滑動方式與固定側電弧極的外周面接觸。

固定側電弧極和活動側電弧極可以由具有比形成固定觸頭和活動觸頭的材料更好的耐熱性或耐磨性的材料制成。

固定觸頭和活動觸頭可以由具有比形成固定側電弧極和活動側電弧極的材料更好的導電性的材料制成。

為了實現本發明的這些和其他優點，提供了一種高壓中繼裝置，其包括：固定電極，其均具有固定觸頭；活動觸頭臂，其具有相對于固定電極的固定觸頭進行相對運動以能夠與固定觸頭接觸或分開的活動觸頭；滅弧單元，其被設置以容納固定電極和活動觸頭臂且能夠熄滅在固定觸頭和活動觸頭彼此接觸或分開時產生的電弧；驅動單元，其能夠驅動活動觸頭臂；固定側電弧極，其與固定電極聯接；以及活動側電弧極，其與活動觸頭臂聯接且能夠與固定側電弧極相接觸或分開從而構造成滅弧單元的一部分。

此處，級形面可以形成在固定電極的每一個的外周面和活動觸頭臂的外周面中的至少一個上，且固定側電弧極的每一個或者活動側電弧極可以以插入方式聯接到級形面。

固定側電弧極和活動側電弧極之間的最小間隔可以短于固定觸頭和活動觸頭之間的最小間隔，且活動側電弧極的內徑可以大于每一個固定側電弧極的外徑，從而活動側電弧極的內周面以及每一個固定側電弧極的外周面以重疊的方式彼此相接觸。

均為傾斜或彎曲形狀的引導面可以分別形成于固定側電弧極的每一個的外周面的下邊緣和活動側電弧極的內周面的上邊緣處。

固定側電弧極和活動側電弧極可以形成為圓筒形狀。

固定側電弧極的每一個和活動側電弧極中的至少一個可以僅與相對應的固定電極或活動觸頭臂的外周面的一部分相聯接。

根據本發明的高壓中繼裝置可以除了管理導電的初級電極以外，還使用管理滅弧的電弧極，并且初級電極和電弧極可以分別由具有導電性和抗電弧的材料制成。這可以防止當電流流動或切斷時由初級電極產生電弧，從而增強了初級電極的可靠性。另外，這種專用材料的使用可以引起材料成本的降低。

本申請進一步的適用范圍將通過下面給出的詳細描述變得更加顯而易見。但是，應該可以理解的是，由于在本發明的精神和范圍內的各種變化和修改通過詳細描述對本領域的技術人員來說將變得顯而易見，所以僅僅通過說明的方式給出詳細描述和具體示例，而詳細描述和具體示例表示本發明的優選實施例。

附圖說明

所包含的附圖提供了對本發明的進一步理解，其并入本說明書中且構成本說明書的一部分，附圖中示出了示例性實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

在附圖中：

圖1為示出根據現有技術的用于電動汽車的高壓繼電器的一個實施例的縱向剖視圖；

圖2為示出根據本發明的用于電動汽車的高壓繼電器的一個實施例的縱向剖視圖；

圖3為示出圖2的觸頭和電弧極之間關系的縱向剖視圖；

圖4為示出根據圖2的與固定側電弧極和活動側電弧極相關的另一實施例的縱向剖視圖；

圖5和6為示出根據圖2在電流流動(導電)狀態和電流切斷(斷開)狀態期間的觸頭和電弧極之間關系的縱向剖視圖。

具體實施方式

現在將參照附圖對根據本發明的一種高壓中繼裝置進行詳細描述。

圖2為示出根據本發明的用于車輛的高壓繼電裝置的一個實施例的縱向剖視圖，圖3為示出圖2的觸頭和電弧極之間關系的縱向剖視圖，且圖4為示出根據圖2的與固定側電弧極和活動側電弧極相關的另一實施例的縱向剖視圖。

如圖所示，根據該示例性實施例的用于電動汽車的高壓中繼裝置可以包括：滅弧單元130，其中容納有固定觸頭111和活動觸頭121，且熄滅當固定觸頭111和活動觸頭121相互接觸或分開時產生的電弧；驅動單元140，其設置在滅弧單元130的一側處且允許活動觸頭121移動；密封單元150，其密封滅弧單元130和驅動單元140之間的空間或間隙；以及電弧中斷單元160，其布置在密封單元150內滅弧單元130和驅動單元140之間且防止電弧A泄漏進密封單元150。

滅弧單元130可以包括：由絕緣材料制成的且形成用于熄滅電弧的內部空間的殼體131，以及控制固定觸頭111和活動觸頭121之間產生的電弧A的永磁體(未示出)。殼體131可以由絕緣材料，比如陶瓷形成，并且每一個均具有固定觸頭111的多個固定電極110可以與殼體131的上部相聯接。

具有同時與固定觸頭111相接觸或分開的活動觸頭121的活動觸頭臂120可以安裝于殼體131內，且向下延伸以連接到驅動單元140的連接軸146可以聯接到活動觸頭臂120的中心。連接軸146將在后面進行說明。

驅動單元140可以包括：為圓筒形狀的繞線管141，纏繞在繞線管141周邊上的激勵線圈142，布置在殼體131下方的磁軛143，布置在繞線管141內側的固定鐵芯144，與固定鐵芯144相接觸和分開的活動鐵芯145，具有一端與活動觸頭121相連接且另一端通過固定鐵芯144而與活動鐵芯145相連接的連接軸146，以及將彈力施加給活動鐵芯145以與固定鐵芯144分開的復位彈簧147。

密封單元150可以具有溢流盤151，其由金屬材料制成并密封滅弧單元130和驅動單元140之間的內部空間從而防止這樣的內部空間中的氣體泄漏。溢流盤151可以形成為圓杯形狀。溢流盤151的上端可以緊密粘附在滅弧單元130的殼體131的下表面上，且溢流盤151下端可以緊密粘附在驅動單元140的磁軛143的上表面上。

電弧中斷單元160可以包括：板161，其以與滅弧單元130的殼體131的敞開面近似相同的形狀來形成；以及密封突起162，其從板161的上表面以預定高度朝向殼體131突出，從而可滑動地插入殼體131的內周面內。

根據本實施例的用于電動汽車的高壓中繼裝置將以如下方式進行操作。

也就是，當施加電力給驅動單元140的激勵線圈142時，活動鐵芯145可以沿著能夠與固定鐵芯144相接觸的方向移動。與固定鐵芯144一體聯接的連接軸146可以相應地移動且活動觸頭121可以與固定觸頭111接觸，從而允許電流流動。

另一方面，當施加給激勵線圈142的電力被切斷時，活動鐵芯145可以通過復位彈簧147的彈力與固定鐵芯144分開，且同時活動觸頭121可以與固定觸頭111分開。

在這種情況下，在固定觸頭111和活動觸頭121之間可以產生流線形的電弧A。此處，由于殼體131由絕緣材料形成，該電弧A可以被鎖定在殼體131的內部空間且易于被誘導至由金屬材料制成的溢流盤151。但是，可以通過環繞溢流盤151的內周面，即，殼體131的敞開面的電弧中斷單元160防止電弧A被誘導至溢流盤151。

同時，根據本實施例，如圖2和3所示，用于熄滅電弧的電弧極181和182可以分別設置在固定觸頭111和活動觸頭121的周邊處。在這種情況下，固定觸頭111和活動觸頭121可以管理導電(電流的流動)，且電弧極181和182可以管理滅弧。因此，固定觸頭111和活動觸頭121可以由利于導電的材料制成，且電弧極181和182可以由利于滅弧的材料制成。

例如，考慮到導電性或耐熱性，固定觸頭111和活動觸頭121可以由銅或在銅中包含諸如鉬或鋯的材料的銅合金制成。另一方面，考慮到其耐磨性或耐熱性，電弧極181和182可以由銅合金制成，所述銅合金為在銅中包含比形成固定觸頭111或活動觸頭121的材料具有相對較高強度的諸如鎢的材料。

在活動觸頭121與固定觸頭111相接觸以前電弧極181和182應與固定觸頭111相接觸，且在活動觸頭121與固定觸頭111分開以后電弧極181和182應與固定觸頭111分開。因此，電弧極181和182可以優選地形成為比固定觸頭111或活動觸頭121的橫截面突出得更高。也就是，如圖3所示，固定側電弧極和活動側電弧極之間的最小間隔t1可以短于固定觸頭111和活動觸頭121之間的最小間隔t2。

為此，電弧極可以包括多個與固定電極110聯接的固定側電弧極181，以及與活動觸頭臂120聯接的活動側電弧極182。活動側電弧極182與活動觸頭臂120相聯接。固定側電弧極181與活動側電弧極182可以以滑動方式彼此接觸或分開。此處，固定側電弧極181和活動側電弧極182可以以壓配合、焊接或螺栓連接的方式相聯接。

由于固定側電弧極181和活動側電弧極182以滑動的方式彼此接觸或分開，所以固定側電弧極181和活動側電弧極182應該沿滑動方向被支撐以保持可靠性。為此，固定側電弧極181的每一個和活動側電弧極182可以圓筒形形成，且固定側電弧極181和活動側電弧極182分別以插入的方式與之聯接的級形面112和122，可以分別形成在固定電極110的外周面處和活動觸頭臂120的外周面處。

每一個固定側電弧極181的外徑可以等于或略小于活動側電弧極182的內徑。因此，每一個均形成為傾斜面或彎曲面的引導面181a和182a可以以面向的方式形成在活動側電弧極182的內周面的上邊緣處和各個固定側電弧極181的外周面的下邊緣處，從而引導活動側電弧極182的內周面插入固定側電弧極181的外周面。

可替換地，固定側電弧極181可以不形成為圓筒形狀。例如，如圖4所示，兩個固定側電弧極181可以與活動側電弧極182的內周面在幾乎一個點處相接觸。因此，固定側電弧極181和活動側電弧極182可以僅形成在固定側電弧極181和活動側電弧極182彼此相接觸的部分處。在這種情況下，固定側電弧極181或者活動側電弧極182可以優選地以焊接的方式或通過單獨的聯接構件185，比如螺栓，來進行固定。當然，其中固定側電弧極和活動側電弧極中的一個可以形成為圓筒形狀以便壓配合進相應的觸頭，而僅另一個可以形成為非圓筒形狀以便通過聯接構件進行固定。

在下文中，將對根據本實施例的用于電動汽車的具有這樣電弧極的高壓中繼裝置的操作效果進行描述。

如圖5所示，當活動觸頭臂120向固定電極110移動時，活動觸頭121可以與固定觸頭111相接觸，從而允許電流流動。在此期間，在固定觸頭111和活動觸頭121之間可以產生電弧。但是，固定側電弧極181可以安裝在固定電極110處且活動側電弧極182可以安裝在活動觸頭臂120處。因此，固定側電弧極181和活動側電弧極182可以在固定觸頭111和活動觸頭121彼此接觸以前相互接觸。

也就是，固定側電弧極181和活動側電弧極182彼此接觸且兩個電弧極181和182之間的間隔t1因此變為零(0)，但是固定觸頭111和活動觸頭121仍然可以彼此間隔開預定的間隔t2.

因此，在固定側電弧極181和活動側電弧極182之間可以產生電弧，從而防止具有相對低的耐電弧性的固定觸頭111和活動觸頭121之間產生電弧。

此處，固定側電弧極181和活動側電弧極182可以由具有耐電弧性的材料形成，且因此所述高壓中繼裝置的一般耐久性可以比在其中的固定觸頭和活動觸頭之間產生電弧的繼電器有大幅提高。

另一方面，如圖6所示，當活動觸頭臂120從固定電極110處移開時，活動觸頭121與固定觸頭111分開，因此阻止電流的流動。在這種情況下，固定觸頭111和活動觸頭121已經間隔開了預定間隔(t2≠0)，但是固定側電弧極181和活動側電弧極182由于預定高度h仍然可以處于接觸狀態。

因此，當固定側電弧極181和活動側電弧極182比固定觸頭111和活動觸頭121更遲地彼此分開時，可以具有相對高耐電弧性的固定側電弧極181和活動側電弧極182之間產生電弧。這可以防止在固定觸頭111和活動觸頭121之間產生電弧，從而提高了高壓中繼裝置的耐久性。