高压中继装置的制作方法

本申请涉及一种高压中继装置，且更确切而言，涉及一种除了初级电极之外还具有电弧极的高压中继装置。

背景技术：

替换当前正在使用的柴油车或者汽油车的混合动力电动汽车(HEVs)和燃料电池电动汽车(FCEVs)，在石油资源耗尽和生态友好环境下，有望成为汽车发动机发展中的关键问题。

HEV使用现有发动机和电池作为动力源。在一开始操作中，HEV利用电池电源产生的电能来进行加速，且根据行驶速度利用发动机和制动器对电池反复进行充电/放电。当使用电池作为动力源的百分比越高时，HEV展现出越高的燃料效率。因此，希望根据消费者的需求逐渐增加电池容量。为了增加电池容量，最便捷的方法是提高电压。故此，最近生产的电池的使用电压已从传统使用电压水平12V增加至200～300V，且在将来，有望进一步增加。这要求外围电力装置的高绝缘性能。因此，现在新开发了起接通/断开高压电池作用的高压继电器且还要求高压继电器的高可靠性。

图1为示出根据现有技术的用于电动汽车的高压继电器的一个实施例的纵向剖视图。

如图1所示，根据现有技术的电动汽车用高压继电器包括：具有固定触头11的固定电极1；具有能够与固定触头11接触或分开的活动触头21的活动触头臂2；用于熄灭在固定电极1和活动触头臂2之间的接触或分开时而产生的电弧A的灭弧单元3；以及用于驱动活动触头臂2的驱动单元4。

固定电极1成对设置，每一个在其端部均具有固定触头11。

活动触头臂2形成为板的形状，且在面向固定触头11的表面上具有活动触头21。

灭弧单元3包括使用绝缘材料形成电弧A的灭弧空间的壳体31，以及用于控制在固定电极1和活动触头臂2之间产生的电弧A的永磁体(未示出)。壳体31由绝缘材料，例如，陶瓷形成，并且固定电极对1与壳体31的上部相联接。活动触头臂2以同时与固定触头11接触或间隔开的方式安装于壳体31内，且向下延伸的连接轴46与活动触头臂2的中心相联接。

驱动单元4包括：圆筒形的绕线管41，围绕绕线管41周边缠绕的激励线圈42，布置在壳体31下方的磁轭43，布置在绕线管41内的固定铁芯44，与固定铁芯44相接触或分开的活动铁芯45，具有一端与活动触头臂2相连接且另一端通过固定铁芯44与活动铁芯45相连接的连接轴46，以及施加弹力给活动铁芯45以与固定铁芯44分开的复位弹簧47。

根据现有技术的用于电动汽车的高压继电器将以如下方式运行。

也就是，当将电力施加给激励线圈42时，激励线圈42产生电子吸引力。然后活动铁芯45由于电子吸引力而向上移动直到与固定铁芯44相接触。响应于活动铁芯45的向上移动，通过连接轴46连接到活动铁芯45的活动触头臂2向上移动，从而活动触头臂2的活动触头21与固定触头11相接触。因此，已经断开的初级回路可以闭合。

另一方面，当供应给激励线圈42的电力被切断时，激励线圈42不再产生电子吸引力。因此，介入固定铁芯44和活动铁芯45之间的复位弹簧47返回其原始状态。在此期间，向下推活动铁芯45。活动触头臂2也与活动铁芯45一起向下移动，从而活动触头21与固定触头11分开。于是，初级回路短路或断开。

在这种情况下，当固定触头11和活动触头21彼此接触或分开时，电弧A总在固定触头11和活动触头21之间产生。如此，固定触头11和活动触头21之间会产生导电和灭弧，则因此鉴于确保可靠性，固定触头11和活动触头21应由同时满足导电性和抗电弧的材料形成。但是，由于材料的特性所述两种性能难以同时满足，而同时满足它们的材料又非常昂贵且难以加工。

技术实现要素：

因此，本详细说明书的方案是提供了一种高压中继装置，其通过分别独立地使用管理继电器的导电的电极和管理灭弧的电极而具有改进的触头结构，且在通过使用分别专门用于导电性和耐久性的材料而满足导电性和耐久性的同时，相对廉价和易于加工。

为了实现这些和其他优点且根据本说明书的目的，正如在此具体实施和宽泛描述的，提供了一种高压中继装置，其包括：固定触头；活动触头，其设置在固定触头的一侧且能够与固定触头相接触或分开；固定侧电弧极，其与固定触头联接；以及活动侧电弧极，其与活动触头的一侧联接，且当活动触头与固定触头接触或者分开时，能够与固定侧电弧极相接触或分开。

此处，固定侧电弧极和活动侧电弧极可以在固定触头和活动触头彼此接触之前相互接触，且在固定触头和活动触头彼此分开之后相互分开。

固定侧电弧极和活动侧电弧极之间的最小间隔可以短于固定触头和活动触头之间的最小间隔。

活动侧电弧极的内周面可以以滑动方式与固定侧电弧极的外周面接触。

固定侧电弧极和活动侧电弧极可以由具有比形成固定触头和活动触头的材料更好的耐热性或耐磨性的材料制成。

固定触头和活动触头可以由具有比形成固定侧电弧极和活动侧电弧极的材料更好的导电性的材料制成。

为了实现本发明的这些和其他优点，提供了一种高压中继装置，其包括：固定电极，其均具有固定触头；活动触头臂，其具有相对于固定电极的固定触头进行相对运动以能够与固定触头接触或分开的活动触头；灭弧单元，其被设置以容纳固定电极和活动触头臂且能够熄灭在固定触头和活动触头彼此接触或分开时产生的电弧；驱动单元，其能够驱动活动触头臂；固定侧电弧极，其与固定电极联接；以及活动侧电弧极，其与活动触头臂联接且能够与固定侧电弧极相接触或分开从而构造成灭弧单元的一部分。

此处，级形面可以形成在固定电极的每一个的外周面和活动触头臂的外周面中的至少一个上，且固定侧电弧极的每一个或者活动侧电弧极可以以插入方式联接到级形面。

固定侧电弧极和活动侧电弧极之间的最小间隔可以短于固定触头和活动触头之间的最小间隔，且活动侧电弧极的内径可以大于每一个固定侧电弧极的外径，从而活动侧电弧极的内周面以及每一个固定侧电弧极的外周面以重叠的方式彼此相接触。

均为倾斜或弯曲形状的引导面可以分别形成于固定侧电弧极的每一个的外周面的下边缘和活动侧电弧极的内周面的上边缘处。

固定侧电弧极和活动侧电弧极可以形成为圆筒形状。

固定侧电弧极的每一个和活动侧电弧极中的至少一个可以仅与相对应的固定电极或活动触头臂的外周面的一部分相联接。

根据本发明的高压中继装置可以除了管理导电的初级电极以外，还使用管理灭弧的电弧极，并且初级电极和电弧极可以分别由具有导电性和抗电弧的材料制成。这可以防止当电流流动或切断时由初级电极产生电弧，从而增强了初级电极的可靠性。另外，这种专用材料的使用可以引起材料成本的降低。

本申请进一步的适用范围将通过下面给出的详细描述变得更加显而易见。但是，应该可以理解的是，由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例，而详细描述和具体示例表示本发明的优选实施例。

附图说明

所包含的附图提供了对本发明的进一步理解，其并入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图中示出了示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1为示出根据现有技术的用于电动汽车的高压继电器的一个实施例的纵向剖视图；

图2为示出根据本发明的用于电动汽车的高压继电器的一个实施例的纵向剖视图；

图3为示出图2的触头和电弧极之间关系的纵向剖视图；

图4为示出根据图2的与固定侧电弧极和活动侧电弧极相关的另一实施例的纵向剖视图；

图5和6为示出根据图2在电流流动(导电)状态和电流切断(断开)状态期间的触头和电弧极之间关系的纵向剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图对根据本发明的一种高压中继装置进行详细描述。

图2为示出根据本发明的用于车辆的高压继电装置的一个实施例的纵向剖视图，图3为示出图2的触头和电弧极之间关系的纵向剖视图，且图4为示出根据图2的与固定侧电弧极和活动侧电弧极相关的另一实施例的纵向剖视图。

如图所示，根据该示例性实施例的用于电动汽车的高压中继装置可以包括：灭弧单元130，其中容纳有固定触头111和活动触头121，且熄灭当固定触头111和活动触头121相互接触或分开时产生的电弧；驱动单元140，其设置在灭弧单元130的一侧处且允许活动触头121移动；密封单元150，其密封灭弧单元130和驱动单元140之间的空间或间隙；以及电弧中断单元160，其布置在密封单元150内灭弧单元130和驱动单元140之间且防止电弧A泄漏进密封单元150。

灭弧单元130可以包括：由绝缘材料制成的且形成用于熄灭电弧的内部空间的壳体131，以及控制固定触头111和活动触头121之间产生的电弧A的永磁体(未示出)。壳体131可以由绝缘材料，比如陶瓷形成，并且每一个均具有固定触头111的多个固定电极110可以与壳体131的上部相联接。

具有同时与固定触头111相接触或分开的活动触头121的活动触头臂120可以安装于壳体131内，且向下延伸以连接到驱动单元140的连接轴146可以联接到活动触头臂120的中心。连接轴146将在后面进行说明。

驱动单元140可以包括：为圆筒形状的绕线管141，缠绕在绕线管141周边上的激励线圈142，布置在壳体131下方的磁轭143，布置在绕线管141内侧的固定铁芯144，与固定铁芯144相接触和分开的活动铁芯145，具有一端与活动触头121相连接且另一端通过固定铁芯144而与活动铁芯145相连接的连接轴146，以及将弹力施加给活动铁芯145以与固定铁芯144分开的复位弹簧147。

密封单元150可以具有溢流盘151，其由金属材料制成并密封灭弧单元130和驱动单元140之间的内部空间从而防止这样的内部空间中的气体泄漏。溢流盘151可以形成为圆杯形状。溢流盘151的上端可以紧密粘附在灭弧单元130的壳体131的下表面上，且溢流盘151下端可以紧密粘附在驱动单元140的磁轭143的上表面上。

电弧中断单元160可以包括：板161，其以与灭弧单元130的壳体131的敞开面近似相同的形状来形成；以及密封突起162，其从板161的上表面以预定高度朝向壳体131突出，从而可滑动地插入壳体131的内周面内。

根据本实施例的用于电动汽车的高压中继装置将以如下方式进行操作。

也就是，当施加电力给驱动单元140的激励线圈142时，活动铁芯145可以沿着能够与固定铁芯144相接触的方向移动。与固定铁芯144一体联接的连接轴146可以相应地移动且活动触头121可以与固定触头111接触，从而允许电流流动。

另一方面，当施加给激励线圈142的电力被切断时，活动铁芯145可以通过复位弹簧147的弹力与固定铁芯144分开，且同时活动触头121可以与固定触头111分开。

在这种情况下，在固定触头111和活动触头121之间可以产生流线形的电弧A。此处，由于壳体131由绝缘材料形成，该电弧A可以被锁定在壳体131的内部空间且易于被诱导至由金属材料制成的溢流盘151。但是，可以通过环绕溢流盘151的内周面，即，壳体131的敞开面的电弧中断单元160防止电弧A被诱导至溢流盘151。

同时，根据本实施例，如图2和3所示，用于熄灭电弧的电弧极181和182可以分别设置在固定触头111和活动触头121的周边处。在这种情况下，固定触头111和活动触头121可以管理导电(电流的流动)，且电弧极181和182可以管理灭弧。因此，固定触头111和活动触头121可以由利于导电的材料制成，且电弧极181和182可以由利于灭弧的材料制成。

例如，考虑到导电性或耐热性，固定触头111和活动触头121可以由铜或在铜中包含诸如钼或锆的材料的铜合金制成。另一方面，考虑到其耐磨性或耐热性，电弧极181和182可以由铜合金制成，所述铜合金为在铜中包含比形成固定触头111或活动触头121的材料具有相对较高强度的诸如钨的材料。

在活动触头121与固定触头111相接触以前电弧极181和182应与固定触头111相接触，且在活动触头121与固定触头111分开以后电弧极181和182应与固定触头111分开。因此，电弧极181和182可以优选地形成为比固定触头111或活动触头121的横截面突出得更高。也就是，如图3所示，固定侧电弧极和活动侧电弧极之间的最小间隔t1可以短于固定触头111和活动触头121之间的最小间隔t2。

为此，电弧极可以包括多个与固定电极110联接的固定侧电弧极181，以及与活动触头臂120联接的活动侧电弧极182。活动侧电弧极182与活动触头臂120相联接。固定侧电弧极181与活动侧电弧极182可以以滑动方式彼此接触或分开。此处，固定侧电弧极181和活动侧电弧极182可以以压配合、焊接或螺栓连接的方式相联接。

由于固定侧电弧极181和活动侧电弧极182以滑动的方式彼此接触或分开，所以固定侧电弧极181和活动侧电弧极182应该沿滑动方向被支撑以保持可靠性。为此，固定侧电弧极181的每一个和活动侧电弧极182可以圆筒形形成，且固定侧电弧极181和活动侧电弧极182分别以插入的方式与之联接的级形面112和122，可以分别形成在固定电极110的外周面处和活动触头臂120的外周面处。

每一个固定侧电弧极181的外径可以等于或略小于活动侧电弧极182的内径。因此，每一个均形成为倾斜面或弯曲面的引导面181a和182a可以以面向的方式形成在活动侧电弧极182的内周面的上边缘处和各个固定侧电弧极181的外周面的下边缘处，从而引导活动侧电弧极182的内周面插入固定侧电弧极181的外周面。

可替换地，固定侧电弧极181可以不形成为圆筒形状。例如，如图4所示，两个固定侧电弧极181可以与活动侧电弧极182的内周面在几乎一个点处相接触。因此，固定侧电弧极181和活动侧电弧极182可以仅形成在固定侧电弧极181和活动侧电弧极182彼此相接触的部分处。在这种情况下，固定侧电弧极181或者活动侧电弧极182可以优选地以焊接的方式或通过单独的联接构件185，比如螺栓，来进行固定。当然，其中固定侧电弧极和活动侧电弧极中的一个可以形成为圆筒形状以便压配合进相应的触头，而仅另一个可以形成为非圆筒形状以便通过联接构件进行固定。

在下文中，将对根据本实施例的用于电动汽车的具有这样电弧极的高压中继装置的操作效果进行描述。

如图5所示，当活动触头臂120向固定电极110移动时，活动触头121可以与固定触头111相接触，从而允许电流流动。在此期间，在固定触头111和活动触头121之间可以产生电弧。但是，固定侧电弧极181可以安装在固定电极110处且活动侧电弧极182可以安装在活动触头臂120处。因此，固定侧电弧极181和活动侧电弧极182可以在固定触头111和活动触头121彼此接触以前相互接触。

也就是，固定侧电弧极181和活动侧电弧极182彼此接触且两个电弧极181和182之间的间隔t1因此变为零(0)，但是固定触头111和活动触头121仍然可以彼此间隔开预定的间隔t2.

因此，在固定侧电弧极181和活动侧电弧极182之间可以产生电弧，从而防止具有相对低的耐电弧性的固定触头111和活动触头121之间产生电弧。

此处，固定侧电弧极181和活动侧电弧极182可以由具有耐电弧性的材料形成，且因此所述高压中继装置的一般耐久性可以比在其中的固定触头和活动触头之间产生电弧的继电器有大幅提高。

另一方面，如图6所示，当活动触头臂120从固定电极110处移开时，活动触头121与固定触头111分开，因此阻止电流的流动。在这种情况下，固定触头111和活动触头121已经间隔开了预定间隔(t2≠0)，但是固定侧电弧极181和活动侧电弧极182由于预定高度h仍然可以处于接触状态。

因此，当固定侧电弧极181和活动侧电弧极182比固定触头111和活动触头121更迟地彼此分开时，可以具有相对高耐电弧性的固定侧电弧极181和活动侧电弧极182之间产生电弧。这可以防止在固定触头111和活动触头121之间产生电弧，从而提高了高压中继装置的耐久性。