一种玻璃封装型高压直流继电器的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车、储能等领域使用的高压直流继电器，特别涉及一种玻璃封装型高压直流继电器。

背景技术：

高压直流继电器在新能源车市场上已有多年的应用，虽然在性能上基本能满足客户的需求，但是随着目前高电压、大电流充电模式要求的不断提升，特别是在对直流继电器使用寿命的要求上，提出了更高的使用要求。目前，高压直流继电器通常采用陶瓷和环氧的封装形式。陶瓷产品整个产品的外壳大部分使用的是陶瓷，但是陶瓷的微裂纹是很难完全克服的工艺难点，使得密封的保护气体(灭弧气体)容易泄露；由于h2具有较好的还原性，并且分子量小，气体分子很活跃，更容易与电弧逸出的电子发生碰撞，从而产生阻断效应，并且更容易带走热量，所以h2为灭弧的首选气体，而环氧树脂封装的结构形式，只能填充n2作为封装气体，并且环氧树脂的耐温较低，触点温度不宜超过150℃。

技术实现要素：

本实用新型提供一种玻璃封装型高压直流继电器，用以解决上述技术问题，以提高高压直流继电器的使用寿命。

一种玻璃封装型高压直流继电器，包括高压直流继电器本体，所述高压直流继电器本体包括外铁芯和静触头，所述高压直流继电器本体还包括：

可伐圈，所述可伐圈内侧壁固定连接在静触头外侧壁；

玻璃绝缘子，所述玻璃绝缘子内侧壁与可伐圈外侧壁固定连接；

可伐盖，所述可伐盖包括：盖体，所述盖体上设置有两个通孔；两个套筒，分别设置在两个通孔同一端；

所述套筒内侧壁与所述玻璃绝缘子外侧壁固定连接，所述盖体外侧下端与外铁芯上端固定连接；

所述静触头、可伐圈、玻璃绝缘子、可伐盖、外铁芯连接形成密封的灭弧腔体，所述灭弧腔体内填充灭弧气体。

优选的，所述玻璃绝缘子为环形结构。

优选的，所述灭弧气体为氢气。

优选的，所述玻璃绝缘子的外侧壁通过烧结固定连接在套筒内侧壁，所述玻璃绝缘子的内侧壁通过烧结固定连接在可伐圈外侧壁上，所述可伐圈内侧壁通过焊接固定连接在静触头外侧，所述盖体外侧下端通过焊接固定连接在外铁芯上端。

优选的，所述可伐盖和可伐圈材质为4j29铁镍钴型可伐合金，所述玻璃绝缘子的玻璃牌号为dm308牌号。

优选的，还包括：继电器供电电路、第一控制电路；

所述继电器供电电路包括：

第十电阻，第一端连接继电器电源正极；

第二晶体三极管，基极与第十电阻第二端连接，发射极接地；

第九电阻，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管集电极；

第八电阻，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管集电极；

第二电容，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管集电极；

第十二电阻，一端连接第二晶体三极管基极，另一端接地；

第一电容，一端连接继电器电源正极，另一端连接接地；

所述第一控制电路包括：

第一开关三极管，所述第一开关三极管基极连接控制器，发射极接地，所述第一开关三极管集电极还连接继电器线圈的第一连接端；

第五电阻，一端与第一开关三极管集电极连接；

第四电阻，一端连接第四开关三极管集电极，另一端接地；

第四电容，一端连接第四开关三极管集电极，另一端连接继电器线圈的第二连接端；

第四开关三极管，基极通过第五电阻另一端连接，发射极连接继电器电源正极；

第六电阻，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体二极管正极，所述第二晶体二极管负极连接继电器线圈的第二连接端。

优选的，所述继电器还包括第二控制电路和检测电路；

所述检测电路包括：

第三电阻，一端连接继电器线圈的第一连接端；

感应电阻，一端连接继电器线圈的第一连接端；

第一晶体二极管，负极连接所述第三电阻另一端以及感应电阻另一端，正极通过第一电阻连接电源；

第二电阻，一端连接第一晶体二极管正极，另一端连接控制器；

所述第二控制电路包括：

第三开关三极管，所述第三开关三极管的集电极和发射极分别连接继电器的两触点；

第十一电阻，一端连接第三开关三极管基极；

第三晶体二极管，所述第三晶体二极管正极连接所述第十一电阻另一端，所述第三晶体二极管负极连接第一开关三极管集电极；

第三电容，一端连接第三晶体二极管正极，另一端接地。

优选的，所述高压直流继电器本体包括：外壳，所述外铁芯、可伐圈、玻璃绝缘子、可伐盖均位于所述外壳内，所述静触头上端的接线柱位于外壳外，静触头下端的触点位于外壳内；

所述高压直流继电器还包括：

真空绝缘壳体，固定连接在所述外壳上部，且所述真空绝缘壳体下端内壁与接线柱位于外壳上端部分密封连接，所述外壳上部密封在所述真空绝缘壳体内；

压力传感器，设置在所述真空绝缘壳体内；

微控制器、报警器，均位于所述真空绝缘壳体外，所述压力传感器、报警器分别与微控制器电连接。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型高压直流继电器零件装配体的剖面图。

图2为本实用新型高压直流继电器装配体的外观结构焊接图。

图3为本实用新型高压直流继电器的封装零件的局部细节剖面图。

图4为本实用新型高压直流继电器的可伐盖的零件图。

图5为本实用新型高压直流继电器的玻璃绝缘子与可伐圈的装配效果图。

图6为本实用新型继电器供电电路、第一控制电路、第二控制电路、检测电路的电路图。

图中：1、外铁芯；2、可伐盖；21、盖体；22、套筒；3、玻璃绝缘子；4、可伐圈；5、静触头；51、接线柱；52、触点；6、第一焊缝；7、第二焊缝；8、外壳；81、壳体；82、壳盖；9、动铁芯；10、动铁芯端盖；11、线圈；12、真空绝缘壳体；13、灭弧腔体；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、感应电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；c1、第一电容；c2、第二电容；c3、第三电容；c4、第四电容；q1、第一开关三极管；q2、第二晶体三极管；q3、第三开关三极管；q4、第四开关三极管；d1、第一晶体二极管；d2、第二晶体二极管；d3、第三晶体二极管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型实施例提供了一种玻璃封装型高压直流继电器，包括高压直流继电器本体，所述高压直流继电器本体包括外铁芯1和静触头5；

高压直流继电器本体的其他结构，均为现有技术(如图1所示包括：外壳8，和外壳8内设置的动铁芯9、动铁芯端盖10、线圈11，所述静触头5下端的触点52位于外壳内，所述静触头5上端的接线柱51位于外壳8外)，也可参照申请人已申请的专利cn207217416；在此不再赘述。高压直流继电器的工作原理是线圈11通电后产生的磁通通过动铁芯9、外铁芯1、和动铁芯端盖10以及磁路工作气隙组成的磁路，在磁场力作用下动铁芯9被吸向动铁芯端盖10，从而推动触点52闭合(静触头5包括：静触头5下端的下触点52和连接在下触点52上端的上接线柱51，动铁芯9和静触头5下端接触，使得触点52闭合，该技术为现有)，使线路导通。

所述高压直流继电器本体还包括：

可伐圈4，所述可伐圈4内侧壁固定连接在静触头5外侧壁；

玻璃绝缘子3，所述玻璃绝缘子3内侧壁与可伐圈4外侧壁固定连接；优选的，所述玻璃绝缘子3为环形结构，环形结构便于牢固连接。

可伐盖2，所述可伐盖2包括：盖体21，所述盖体21上设置有两个通孔；两个套筒22，分别设置在两个通孔同一端(如图1-4所示为上端)；

所述套筒22内侧壁与所述玻璃绝缘子3外侧壁固定连接，所述盖体21外侧下端与外铁芯1上端固定连接；

所述静触头5、可伐圈4、玻璃绝缘子3、可伐盖2、外铁芯1连接形成密封的灭弧腔体13，所述灭弧腔体13内填充灭弧气体，优选的，所述灭弧气体为氢气(h2)。高压直流继电器设置灭弧腔体的及灭弧气体灭弧的原理为现有技术，在此不再赘述。

优选的，所述玻璃绝缘子3的外侧壁通过烧结固定连接在套筒22内侧壁，所述玻璃绝缘子3的内侧壁通过烧结固定连接在可伐圈4外侧壁上，所述可伐圈4内侧壁通过焊接固定连接在静触头5外侧(如图1-2所示，对应形成第一焊缝6)，所述盖体21外侧下端通过焊接固定连接在外铁芯1上端(如图1-2所示，对应形成第二焊缝7)。上述连接方式具有连接牢固的优点。上述生产过程具体如下：首先需要将玻璃绝缘子3的外层烧结在可伐盖2上，然后玻璃绝缘子3的内层烧结在可伐圈4上；最后通过焊接的方法将可伐圈4和静触头5焊接在一起，同时将可伐盖2的最外层和外铁芯1焊接在一起，由此形成所述密封的灭弧腔体。

上述技术方案的工作原理为：本实用新型在现有产品工作原理基本不变的情况下，采用了不同于以往继电器所使用的陶瓷和环氧的封装形式，使用新型的玻璃绝缘子3对继电器进行密封。密封的灭弧腔体内填充的灭弧气体为h2，h2具有较好的还原性，并且分子量小，气体分子很活跃，更容易与电弧逸出的电子发生碰撞，从而产生阻断效应，并且更容易带走热量。所以h2为灭弧的首选气体。在新结构中，玻璃绝缘子3所产生的密封腔体的气体泄漏率要优于陶瓷产品密封的腔体，使h2更不容易逸出。并且陶瓷产品整个产品结构大部分使用的是陶瓷，但是陶瓷的微裂纹是很难完全克服的工艺难点，而本实用新型使用玻璃就避免了这个问题，所以玻璃绝缘子3的密封结构要优于陶瓷。

相比环氧树脂封装的产品结构，玻璃绝缘子3的密封结构具有更大的优势，环氧树脂封装的结构形式，只能填充n2作为封装气体，并且环氧树脂的耐温较低，触点52温度不宜超过150℃。所以玻璃绝缘子3的产品结构要优于环氧树脂的产品结构。

由于金属材料和玻璃绝缘子3的材料热膨胀系数不同，故无法将两者直接焊接在一起。需要使用一种中间材料将两者焊接在一起使用，而可伐合金能很好的充当这一中间材料，可伐合金是一种在-70℃至500℃温度范围内，具有比较恒定的较低或中等程度膨胀系数的合金。它与玻璃或陶瓷等被封接材料的膨胀系数相接近，从而达到匹配封接的效果。由于玻璃绝缘子3在与可伐合金进行封接时，两者之间是通过玻璃绝缘子3的熔融液与可伐合金的氧化层相互浸润，以此形成混合的化学键来连接的。这种方式形成的化学键的结合力要远远大于常规的塑料和金属相互粘接而形成的结合力。所以本实用新型的封装形式具有足够的抗拉和抗扭强度，并且玻璃绝缘子3具有良好的电性能参数，它的介质耐压和绝缘电阻完全能满足高压直流继电器的电性能要求。

本实用新型是将玻璃绝缘子3烧结在可伐合金(可伐圈4)外，再将可伐合金(可伐圈4)焊接在静触点52上，玻璃绝缘子3最外层同样烧结可伐合金(可伐盖2)，最后将可伐合金(可伐盖2)与外铁芯1进行焊接。从而形成一个密封的灭弧腔体，最后里面填充h2，达到提高产品寿命的目的。

上述技术方案的有益效果为：

1.玻璃绝缘子3密封的产品形式，相比陶瓷产品表面没有微裂纹，也就大大降低了气体的泄漏率，使密封的保护气体更不容易泄露，增加了高压直流继电器的灭弧能力，提高了产品的使用寿命。

2.与现有陶瓷产品相比，玻璃绝缘子3的结构形式，大大降低了产品生产工艺的复杂性，提高了产品生产装配的效率，使产品的生产更加适用于自动化生产。

3.本申请新型结构的使用，提高了继电器触点52的耐温能力，从而能够提高产品的使用寿命。

在一个实施例中，所述可伐盖和可伐圈材质为4j29铁镍钴型可伐合金，所述玻璃绝缘子3的玻璃牌号为dm308牌号。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：该技术方案中可伐合金和玻璃绝缘子3的膨胀系数比较接近，两者在高温封接后的逐渐冷却过程中玻璃绝缘子3和可伐合金的收缩可保持一致，从而减少由于玻璃绝缘子3与可伐合金的收缩差而产生的内应力，使两者牢固结合，保证两者的封接质量。

在一个实施例中，如图6所示，所述继电器还包括：继电器供电电路、第一控制电路和检测电路；

所述继电器供电电路包括：

第十电阻r10，第一端连接继电器电源正极；如图6所示，继电器电源负极接地；

第二晶体三极管q2，基极与第十电阻r10第二端连接，发射极接地；

第九电阻r9，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管q2集电极；

第八电阻r8，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管q2集电极；

第二电容c2，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体三极管q2集电极；

第十二电阻r12，一端连接第二晶体三极管q2基极，另一端接地；

第一电容c1，一端连接继电器电源正极，另一端连接接地；优选的，第一电容c1为极性电容，正极连接继电器电源正极，负极接地；

所述第一控制电路包括：

第一开关三极管q1，所述第一开关三极管q1基极连接控制器，发射极接地，所述第一开关三极管q1集电极还连接继电器线圈11的第一连接端；

第五电阻r5，一端与第一开关三极管q1集电极连接；

第四电阻r4，一端连接第四开关三极管q4集电极，另一端接地；

第四电容c4，一端连接第四开关三极管q4集电极，另一端连接继电器线圈11的第二连接端；

第四开关三极管q4，基极通过第五电阻r5另一端连接，发射极连接继电器电源正极；

第六电阻r6，一端连接继电器电源正极，另一端连接第二晶体二极管d2正极，所述第二晶体二极管d2负极连接继电器线圈11的第二连接端；

所述检测电路包括：

第三电阻r3，一端连接继电器线圈11的第一连接端；

感应电阻r7，一端连接继电器线圈11的第一连接端；优选的，上述感应电阻r7为热敏电阻；

第一晶体二极管d1，负极连接所述第三电阻r3另一端以及感应电阻r7另一端，正极通过第一电阻r1连接电源；

第二电阻r2，一端连接第一晶体二极管d1正极，另一端连接控制器。

继电器还包括第二控制电路，所述第二控制电路包括：

第三开关三极管q3，所述第三开关三极管q3的集电极和发射极分别连接继电器的两触点52；

第十一电阻r11，一端连接第三开关三极管q3基极；

第三晶体二极管d3，所述第三晶体二极管d3正极连接所述第十一电阻r11另一端，所述第三晶体二极管d3负极连接第一开关三极管q1集电极；

第三电容c3，一端连接第三晶体二极管d3正极，另一端接地。

通过控制器为继电器的线圈控制继电器的线圈通断电为现有技术，所述控制器可采用现有用于控制继电器线圈通断电的控制器，如at89c52单片机；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：上述继电器供电电路中，r8、r9、r10、r12、q2、c1、c2具有稳压作用，通过调整r8、r9、r10、r12的参数改变稳压电路112的输出电压，调整继电器线圈11电压，使得继电器快速响应，且稳压使得继电器稳定工作；

上述第一控制电路中，通过控制器发出第一控制信号，控制q1通断，当继电器不工作时，q1和q4处于不通，继电器电源通过r6、d2、r4给c4充电，从而使得继电器工作时，继电器线圈11第二端电压增高，便于继电器快速响应工作，且r6能够限流，便于保护继电器；

上述检测电路中，通过热敏电阻r7感应继电器温度，能够在温度异常时，起到保护及提醒作用，检测电路用于检测继电器的电压值信息，控制器预设有电压标准值，控制器比较上述电压值与电压标准值，来检测继电器工作情况(正常或异常)。

上述第二控制电路中，继电器触点52导通时间慢于q3，使得继电器触点52导通时，触点电压不会突变，从而减少继电器触点52导通瞬间的火花；继电器断电时，c3充电，q3仍导通，使得继电器触点52电压不会突变，从而减少继电器触点52导通瞬间的火花。以上均能够提高本实用新型继电器的使用寿命。

在一个实施例中，如图6所示，所述高压直流继电器本体包括：外壳8，所述外铁芯1、可伐圈4、玻璃绝缘子3、可伐盖2均位于所述外壳8内，所述静触头5上端的接线柱51位于外壳8外，静触头5下端的触点52位于外壳8内；

所述高压直流继电器还包括：

真空绝缘壳体12，固定连接在所述外壳8上部(如图1所示，通常外壳包括壳体81和密封连接在壳体81上端的壳盖82，设置壳盖82便于将相关部件如动铁芯、线圈等安装在壳体内，因此壳体上端部件连接处存在泄漏的风险)，且所述真空绝缘壳体12下端内壁与接线柱51位于外壳8上端部分密封连接，所述外壳8上部密封在所述真空绝缘壳体12内；

压力传感器，设置在所述真空绝缘壳体12内；

微控制器、报警器，均位于所述真空绝缘壳体12外(优选的，可连接在真空绝缘壳体上，并设置保护罩)，所述压力传感器、报警器分别与微控制器电连接；

优选的，所述压力传感器型号为：bmp285型号或bmp180型号的气压传感器，所述微控制器型号为at89c51或stm32f030f4p6；

优选的，所述微控制器还与监控终端无线通信连接。优选的，所述监控终端为手机、平板或计算机中任一项，所述微控制器通过无线通信模块与监控终端通信连接，所述无线通信模块可为4g通信模块。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：压力传感器用于监测真空绝缘壳体内气体压力值信息，并将其传输给微控制器，微控制器预设有压力标准值，当压力传感器采集的气体压力值大于压力标准值时，此时说明灭弧腔体内气体泄漏至真空绝缘壳体，微控制器控制报警器报警，以及将报警信息发送给监控终端，便于远程监控。上述技术方案便于及时发现灭弧腔体内气体泄漏，及时采取相关措施，避免由于灭弧腔体内气体泄漏损坏继电器，延长继电器使用寿命，使得本实用新型继电器使用更安全。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。