一种抗短路能力提升的直流继电器

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体的涉及一种抗短路能力提升的直流继电器。

背景技术

对于现有技术的直动式磁路结构的直流继电器，其内部通过动触桥与跟外部连接的静触头通过磁路系统进行驱动来实现接通与断开功能，在实际应用中面对与短路状况时，由于通过动触桥的电流非常大，动触桥与静触头接触区域会产生电动斥力，此斥力在足够大的情况下会将动触桥推开，从而造成继电器异常断开起弧燃烧甚至爆炸。

针对于目前电动汽车行业应用的直流继电器，由于电池系统的越来越大的能量，这样会要求直流继电器的抗短路能力也进一步提升，同时也要兼容此类开关装置的外形尺寸与成本的考量。

因此亟需一种具有一定抗短路能力的继电器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供抗短路能力提升的直流继电器，用于解决现有技术中继电器短路造成动触桥与静触头断开的问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：一种抗短路能力提升的直流继电器，其包括壳体、磁路组件、动触机构、静触组件以及导磁组件，其中：壳体内形成安装腔，线圈单元组件、动触机构以及导磁组件设置在安装腔内，静触组件相对动触机构延伸至安装腔内；动触机构包括驱动杆、动触桥、第一弹压件以及第二弹压件，动触桥与驱动杆活动连接，静触组件指向动触桥为第一方向，第一弹压件一端固定于安装腔内，另一端驱动驱动杆向第一方向移动，第二弹压件一端与驱动杆连接，另一端驱动动触桥沿第一方向反向保持于驱动杆；磁路组件包括线圈单元以及动铁芯，驱动杆与动铁芯固定连接；线圈单元通电时，产生磁场驱动动铁芯沿第一方向反向移动，并使动触桥与两静触组件抵触，使两静触组件导通，线圈单元断电时，第一弹压件驱动驱动杆沿第一方向移动，并使动触桥与两静触组件分离；导磁组件包括第一导磁体以及第二导磁体，第一导磁体固定于安装腔内，第二导磁体与动触桥连接，且第一导磁体以及第二导磁体合围于动触桥的四周；当系统回路发生短路时，流经动触桥的电流强度增加，第一导磁体与第二导磁体中磁场强度增加，使第一导磁体与第二导磁体互相吸引，以抑制动触桥与静触组件脱离。

优选的，磁路组件还包括隔板以及轭铁单元，线圈单元设置于安装腔远离静触组件的一端，隔板设置在线圈单元靠近静触组件的一端，轭铁单元、隔板以及壳体至少部分包覆于线圈单元外围、位于线圈单元内侧且未包覆部分形成内部磁路空间，动铁芯设置在线圈单元内侧，线圈单元通电时，驱动动铁芯向内部磁路空间移动，直至动铁芯与隔板抵接，并与轭铁单元、隔板以及壳体形成闭合磁路。

优选的，动触机构还包括限位件，驱动杆贯穿隔板设置，动触桥设置在驱动杆靠近静触组件的一端，第一弹压件与动铁芯连接，限位件固定连接于驱动杆远离动铁芯的一侧，第二弹压件以及动触桥被限制在驱动杆轴肩以及限位件之间移动。

优选的，导磁组件还包括固定座，固定座设置在隔板远离线圈单元的一侧并被固定于安装腔内，固定座开设安装孔，第一导磁体两端贯穿于安装孔。

优选的，抗短路能力提升的直流继电器还包括保护壳，保护壳包括外盖以及外壳，外盖与外壳固定连接并合围形成保护腔，壳体设置在保护腔内，外盖开设有与静触组件相配合的第二开口。

优选的，壳体包括内盖、第一内壳以及连接筒，内盖与第一内壳间以连接筒固定连接，并合围形成安装腔，第一导磁体夹设于固定座以及壳体间，内盖开设与静触组件相配合的第一开口，内盖还开设与安装腔连通的充气口。

优选的，壳体包括填充体以及第二内壳，第二内壳一端开口，固定座设置于第二内壳开口处，第二内壳以及固定座与保护壳之间填充有填充体，用于固定和密封固定座与第二内壳，同时固定连接第二内壳与外壳。

优选的，第二导磁体套设于驱动杆并夹设于于动触桥以及第二弹压件之间。

优选的，导磁组件还包括定位座，定位座开设定位槽，固定座远离静触组件的一侧形成定位台，定位台与定位槽配合以定位定位座。

优选的，固定座靠近定位座一侧开设动作腔，第二弹压件、动触桥以及限位件均设置在动作腔内，动触桥沿驱动杆周向被动作腔内壁限位。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：线圈单元通电时，产生磁场使动铁芯向内部磁路空间移动，并带动驱动杆移动，驱动动触桥向静触组件移动，直至动触桥与两静触组件分别抵触，两静触组件被导通，当系统回路短路时，此时通过动触桥的电流强度远大于继电器正常工作时的电流强度，第一导磁体和第二导磁体产生的磁场强度急剧增大，对第二导磁体产生向第一导磁体力则大于第二弹压件以及动触桥受到静触组件的斥力合力，因此即便是处于短路情况下，动触桥仍可保持与静触组件导通。

附图说明

图1a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1实施例1的正视图；

图1b是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1沿图1a中A处的半剖面立体图；

图1c是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的沿与图1b中半剖面垂直剖切的半剖面立体图；

图1d是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的部分结构的半剖立体图；

图2a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的磁路组件和静触组件的立体图；

图2b是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的磁路组件和静触组件的剖视图；

图2c是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的磁路组件部分结构的立体图；

图2d是图2c中结构的俯视图；

图3a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的动触结构和导磁组件的正视图；

图3b是图3a中B处的剖视图；

图4a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的固定座的底部立体图；

图4b是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的固定座的顶部立体图；

图5a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的定位座的顶部立体图；

图5b是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例1的定位座的底部立体图；

图6a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例2的俯视图；

图6b是图6a中C处的剖视图；

图6c是图6a中D处的剖视图；

图7a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例2部分结构沿图6a中C处的剖视图；

图7b是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例2部分结构沿图6a中D处的剖视图；

图8a是本发明提供的抗短路能力提升的直流继电器实施例2的动触结构、导磁组件以及动铁芯的正视图；

图8b是图8a中E处的剖视图；

附图标记：1-壳体、2-磁路组件、3-动触机构、4-静触组件、5-导磁组件、6-充气筒、7-保护壳、8-抵压圈、9-永磁体、11-安装腔、12-内盖、13-第一内壳、14-连接筒、21-线圈单元、22-隔板、23-轭铁单元、24-内部磁路空间、25-线圈控制模块、26-动铁芯、31-驱动杆、32-动触桥、33-第一弹压件、34-第二弹压件、35-限位件、41-触点筒、42-连接头、51-第一导磁体、52-第二导磁体、53-固定座、54-定位座、71-外壳、72-外盖、121-第一开口、122-充气口、211-导线绕组、212-骨架、221-定位孔、231-连接座、232-导磁套筒、411-连接槽、531-安装孔、532-动作腔、533-磁体腔、534-定位台、541-定位槽、542-抵止部、543-第一定位柱、721-第二开口、2121-第二定位柱、15-第二内壳、16-填充体、311-轴体、312-套筒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1a、图1b以及图1c，本实施例提供了一种抗短路能力提升的直流继电器，其包括壳体1、磁路组件2、动触机构3、静触组件4以及导磁组件5，其中：

请参阅图2a和图2b，壳体1内形成安装腔11，线圈单元21组件、动触机构3以及导磁组件5设置在安装腔11内，静触组件4指向动触机构3为第一方向，静触组件4与壳体1固定连接，且一侧露出于壳体1，一侧延伸至安装腔11内；具体来说，壳体1包括内盖12、第一内壳13以及连接筒14，内盖12与第一内壳13间以连接筒14固定连接，第一内壳13由于需要导磁，一般采用铁等金属制成，内盖12由于连接静触组件4，不能导电，并且由于直流继电器工作时会产生高温，一般采用陶瓷这样的绝缘性能好、耐温高的材料制造，由于材质问题第一内壳13与内盖12直接连接比较难实现，因此采用以可伐合金制成的连接筒14连接两者。内盖12开设与静触组件4相配合的第一开口121，内盖12还开设充气口122，充气口122处固定连接有充气筒6，用于向安装腔11内充入灭弧气体，如氮气等，充完后将充气筒6封闭，以防安装腔11中气体泄漏。为保证安装腔11的气密性，静触组件4包括触点筒41以及连接头42，触点筒41与第一开口121配合且与内盖12固定连接并封闭安装腔11，一般触点筒41与第一开口121周侧焊接，保证完全封闭安装腔11，触点筒41一端开设连接槽411，连接头42与连接槽411过盈配合，触点筒41和连接头42用于连接外部线路，一般采用铜或者其合金制造，另外，为了便于连接外部线路，连接头42一般开有内螺纹。

请参阅图2c和图2d,磁路组件2包括线圈单元21、隔板22、轭铁单元23以及动铁芯26，线圈单元21设置于安装腔11远离静触组件4的一端，线圈单元21由多匝导线构成导线绕组211绕设于骨架212，隔板22设置在线圈单元21靠近静触组件4的一端，轭铁单元23、隔板22以及壳体1至少部分包覆于线圈单元21外，位于线圈单元21内侧靠近静触组件4的一端且未包覆部分形成内部磁路空间24，因此内部磁路空间24是轭铁单元23与隔板22之间的间隙；轭铁单元23包括连接座231和导磁套筒232，连接座231套设于骨架212内，并且与骨架212远离线圈绕组的一侧抵接，还与第一内壳13抵接，导磁套筒232则套设于连接座231中，并与连接座231抵接，用于导磁，并限制动铁芯26，使其只能沿导磁套筒232滑动。另外，磁路组件22还包括线圈控制模块25，导线绕组211分为内线圈和外线圈，内线圈阻值低、功率大用于启动动铁芯26，外线圈阻值大、功率小用于维持动铁芯26处于闭合状态，线圈控制模块25分别与内线圈和外线圈电连接，并通过导线与外部电路电连接，刚通电的时候是内线圈和外线圈均立即导通工作，通电一段时间一般在100-200ms的时候，通过线圈控制模块25断开内线圈，这样可以通过控制板来降低线圈功耗。

优选的，隔板22开设定位孔221，定位座54靠近隔板22侧形成第一定位柱543，线圈单元21靠近隔板22侧形成第二定位柱2121，具体来说，骨架212一侧形成有第二定位柱2121，第一定位柱543以及第二定位柱2121均与定位孔221配合，以周向定位隔板22、线圈单元21以及定位座54。

请参阅图3a和图3b,动触机构3包括驱动杆31、动触桥32、第一弹压件33、第二弹压件34以及限位件35，驱动杆31贯穿隔板22设置，动铁芯26设置在线圈单元21内侧，与导磁套筒232滑动连接，且与驱动杆31固定连接，具体来说，动铁芯26套设在驱动杆31上，一端以凸台卡于驱动杆31，另一端以卡簧限位，使其固定在驱动杆31上。动触桥32沿长度方向与两静触组件4对应，动触桥32设置在驱动杆31靠近静触组件4的一端，第一弹压件33一端与动铁芯26连接，另一端与隔板22或导磁组件5连接，具体来说，本实施例中，隔板22开孔，定位件向隔板22侧延伸出一凸台，第一弹压件33则与定位件凸台连接，以驱动动铁芯26向远离内部磁路空间24的一侧移动，限位件35固定连接于驱动杆31远离动铁芯26的一侧，第二弹压件34以及动触桥32被限制在驱动杆31轴肩以及限位件35之间移动，第二弹压件34一端与驱动杆31连接，另一端直接或者间接地与动触桥32连接，以对动触桥32施加向静触组件4方向的力，以驱动动触桥32沿第一方向反向保持于驱动杆31一轴肩；第一弹压件33和第二弹压件34选用弹簧，且与驱动杆31同轴设置。容易理解的，动触机构3中动触桥32、第一弹压件33、第二弹压件34均可以卡簧或驱动杆31轴肩来进行限位，实际生产过程中应考虑装配可行性、机构精度等因素进行综合评估设计。

请继续参阅图3a和图3b，导磁组件5包括第一导磁体51、第二导磁体52以及固定座53，固定座53设置在隔板22远离线圈单元21的一侧并被固定于安装腔11内，第一导磁体51以及第二导磁体52呈“C”字形，第一导磁体51与固定座53固定连接，第二导磁体52与动触桥32连接，且第一导磁体51以及第二导磁体52合围于动触桥32的四周，使得动触桥32导通时，第一导磁体51和第二导磁体52沿周向环绕于动触桥32。具体来说，固定座53开设安装孔531，第一导磁体51夹设于固定座53以及壳体1间，且第一导磁体51两端贯穿于安装孔531，第二导磁体52套设于驱动杆31并夹设于于动触桥32以及第二弹压件34之间，因此第二导磁体52会跟随动触桥32一起移动。固定座53靠近定位座54一侧开设动作腔532，第二弹压件34、动触桥32以及限位件35均设置在动作腔532内，动触桥32沿驱动杆31周向被动作腔532内壁限位。

该抗短路能力提升的直流继电器还包括保护壳7，保护壳7包括外盖72以及外壳71，外盖72与外壳71固定连接且合围形成保护腔，壳体1设置在保护腔内，外盖72开设有与静触组件4相配合的第二开口721。

由于壳体1有金属部分，不能直接裸露在外，另外继电器整体亦需固定，外壳71的作用则是保护其内部的壳体1等部分，外壳71一般由塑料材料制造。

作为优选的实施例，导磁组件5还包括定位座54，定位座54开设定位槽541，固定座53远离静触组件4的一侧形成定位台534，定位台534与定位槽541配合以定位定位座54，因此定位台534不能为圆形，一般为矩形。

作为优选的实施例，该抗短路能力提升的直流继电器还包括永磁体9，固定座53还开设有两磁体腔533，磁体腔533设置在动作腔532两侧，永磁体9设置在磁体腔533内，定位座54两侧向外延伸形成抵止部542，抵止部542与永磁体9抵接，用于将永磁体9固定在磁体腔533内。

动触桥32与静触组件4断开连接的瞬间会产生电弧，永磁体9的作用则是形成磁场将电弧拉长，使其更容易熄灭。

作为优选的实施例，该抗短路能力提升的直流继电器还包括抵压圈8，抵压圈8为橡胶制造，设置在内盖12和固定座53之间，在内盖12封上时将固定座53抵压固定。

本实施例中，线圈单元21通电时，产生磁场使动铁芯26向内部磁路空间24移动，并使动触桥32与两静触组件4抵触，使两静触组件4导通，第一导磁体51与第二导磁体52开口相对应，当静触组件4回路短路时，即外部工作电路短路时，流经动触桥32的电流强度大大增加，第一导磁体51与第二导磁体52中磁场强度也大大增加，使第一导磁体51与第二导磁体52互相吸引，由于第一导磁体51是固定的，因此第二导磁体52会推动动触桥32向上，以抑制动触桥32与静触组件4脱离，提升继电器抗短路能力。

请参阅图6a，图6b以及图6c，实施例2与实施例1实施方式基本相同，此处不再赘述，不同之处在于：

壳体1包括填充体16以及第二内壳15，第二内壳15一端开口，固定座53设置于第二内壳15开口处，第二内壳15以及固定座53与保护壳7之间填充有填充体16，用于固定和密封固定座53'与第二内壳15，填充体16的具体形状请参阅图7a以及图7b，同时固定连接第二内壳15与外壳71。陶瓷内盖12制造成本较高，其目的在于以填充体16替代陶瓷内盖12，此举可大大降低制造成本，并且同时可免去应材料问题而连接内盖12和第一内壳13的连接筒14，精简工艺。

一般来说，填充体16可采用环氧树脂等具有一定流动性的粘合剂，装配时，将第二内壳15中的组件装入后，再将整体放入外壳71'中，装上外盖72'，由于外盖72'边缘与外壳71'有定位结构，可以通过外盖72'的第二开口来周向定位静触组件4'，从而防止整体放入外壳71'后旋转，再在第二内壳15和外壳71之间注入填充体16，待填充体16固化后，第二内壳15和固定座53'被密封，第二内壳15也被填充体16固定在外壳71'中，并且固定座53'开设充气口，充气口连接有充气筒6'，通过充气筒6'向安装腔11内填充灭弧气体，然后封闭充气筒6'，并在外盖72处加装保护充气筒6'的盖子。然而由于填充体16本身耐温和密封性均不如陶瓷，其使用寿命不如前述的陶瓷材料继电器。

请参阅图8a和图8b，本实施例中动触机构3也与实施例1略有区别：驱动杆31包括轴体311和套筒312，装配时先从轴体311一侧依次装入动触桥32、第二导磁体52、第二弹压件34以及套筒312，动触桥32抵触在轴体311一端的轴肩被限位，然后将整体穿过定位座54，套筒312抵触于定位座54'，在隔板22'另一侧依次装入第一弹压件33和动铁芯26，并压紧动铁芯26，使得动铁芯26、套筒312以及轴体311沿轴向紧密抵触，最后将动铁芯26和轴体311焊接固定在一起，即完成装配，由于套筒312两端分别被轴体311一轴肩以及动铁芯26限位，套筒312无法相对轴体311移动，套筒312和轴体311可视为一个整体。

综上所述，本发明提供的一种抗短路能力提升的直流继电器，线圈单元21通电时，产生磁场使动铁芯26向内部磁路空间24移动，并带动驱动杆31移动，驱动动触桥32向静触组件4移动，直至动触桥32与两静触组件4分别抵触，两静触组件4被导通，当系统回路产生短路时，此时通过动触桥32的电流强度远大于继电器正常工作时的电流强度，第一导磁体51和第二导磁体52产生的磁场强度急剧增大，对第二导磁体52产生向第一导磁体51力则大于第二弹压件34以及动触桥32受到静触组件4的斥力合力，因此即便是处于短路情况下，动触桥32仍可保持与静触组件4导通。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。