小尺寸高压大电流继电器的制作方法

本实用新型涉及继电器，特别涉及一种小尺寸高压大电流继电器。

背景技术：

由于继电器在控制电路中有独特的电气、物理特性，其断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻，使得其它任何电子元器件无法与其相比，加上继电器标准化程度高、通用性好、可简化电路等优点，所以继电器广泛应用在航天、航空、军用电子装备、信息产业及国民经济的各种电子设备中。随着科技的飞速发展，继电器在程控通信设备中的使用量还在进一步增加，所以，如何保证继电器的可靠性，满足整机系统的可靠性，成为人们关注的焦点。

继电器在切断电路时常常会产生电弧，这是不可避免的。通常在触点电压达到10V以上，电流在200mA以上，继电器切断电流时就会产生电弧。

继电器闭合触点刚分离时，间隙极小，电路电压几乎全部加在触头之间，形成很强的电场，阴极的自由电子逸出奔向阳极，成为强电场发射。电子高速运动，碰撞中性气体分子，使其电离。电离后正离子向阴极运动，撞击阴极表面使其温度升高，进而形成热电子发射，并再参与碰撞电离，因此会在电极间形成大量带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。

电弧是气体放电的一种形式。气体放电分为自持放电与非自持放电两类，电弧属于气体自持放电中的弧光放电。试验证明，当在大气中开断或闭合电压超过10V，电流超过0.5A的电路时，在触头间隙(或称弧隙)中会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体，称为电弧。由于电弧的高温及强光，它可以广泛应用于焊接、熔炼、化学合成、强光源及空间技术等方面。对于有触点电器而言，由于电弧主要产生于触头断开电路时，高温将烧损触头及绝缘，严重情况下甚至引起相间短路、电器爆炸，从而酿成火灾、危及人员及设备的安全。而且继电器并且产生电弧的过程中会对外进行电磁辐射，对周围的设备产生干扰。

因此，继电器动触点和静触点之间的间距要足够大，大于电弧长度，才能确保电弧被拉断熄灭，进而消除电弧的影响。图1所示为不同电压电流下电弧的长度。由图中可以看出，在电压高于100V且电流大于2A时，电弧的长度已经达到了2cm，也就是说想要将继电器的动触点和静触点之间的距离设计为2cm以上才可以保证继电器的安全使用。这就导致高压大电流的继电器的外形尺寸一般都非常大，难以在电动汽车等安装空间有限的场合进行使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种小尺寸高压大电流继电器。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种小尺寸高压大电流继电器，包括一个绝缘的壳体以及设于壳体内部的电磁组件和端子组件，端子组件，包括至少一对动端子和静端子，静端子上设有至少一个静触点，动端子具有至少一个动触点，动触点与静触点相对应；

端子组件附近还设有磁场发生装置，磁场发生装置用于在动触点和静触点之间产生一个方向与动触点的移动方向相垂直的磁场。

采用以上技术方案的小尺寸高压大电流继电器，在端子组件附近设置磁场发生装置，对继电器起到吹弧的作用。电弧在磁场中由于洛伦兹力发生偏移，拉长电弧，从而可以加速电弧的湮灭。由此可以大大减小继电器动触点和静触点之间的直线距离。继电器的外形尺寸也可以大大缩小，适合在安装空间有限的场合进行使用。采用以上技术方案的小尺寸高压大电流继电器，不仅能够承载600VDC13A的高负载，而且体积超小，高度仅为 16mm。

进一步地，磁场发生装置包括电磁铁或者永磁铁。

具体而言，电磁铁或者永磁铁成对地设置于触点的上方和下方，成对的电磁铁或者永磁铁之间产生的磁场完全覆盖动触点的移动行程区域，且磁场的磁力线与动触点的移动方向垂直。由此，磁场的吹弧作用最佳。

进一步地，电磁组件主要由骨架和骨架外周的线圈组成，线圈由漆包线盘绕而成，骨架内部设有铁芯，铁芯的设置方向沿线圈通电后其内部的磁力线方向；骨架一端设有一个衔铁，衔铁正对铁芯的一端，衔铁与一个挂钩相接触；

端子组件包括至少一对动端子和静端子，静端子与外部电路的一侧相连接，静端子上设有至少一个静触点，动端子一端与外部电路的另一侧相连接，另一端固定有一个动簧片，动簧片为弹性导电金属片，且动簧片具有至少一个动触点，动触点与静触点相对应，动簧片的弹性作用使动触点与静触点分离，挂钩一端与衔铁相连接，另一端与动簧片固定连接；

线圈通电时，铁芯产生的磁性吸引衔铁向铁芯靠近，连接于衔铁上的推片随之移动，推片带动动簧片克服其自身的弹性进行移动，从而使动触点与静触点相互接触，进而使负载与电源之间导通。

进一步地，端子组件包括多对动端子和静端子，多个动端子的动触点分别沿垂直于动触点的移动方向的方向相互隔离设置，多个静端子的静触点与多个动端子的动触点一一对应。通过将动触点和静触点按照分层的形式进行设置，每一对动端子和静端子还可以在外部实现不同组触点间的串联，进而使得触点间隙翻倍。可以保证动触点和静触点之间的间距，有利于断弧，同时也可以使继电器的外形尺寸更小。

进一步地，端子组件包括两对动端子和静端子，静端子与外部电路的一侧相连接，动端子一端与外部电路的另一侧相连接，静端子上分别设有一个静触点，动触点另一端分别固定有一个动簧片，两个动簧片的设置方向相互平行，动簧片的弹性作用使动触点与静触点分离，两个动端子的动触点分别沿垂直于动触点的移动方向的方向相互隔离设置。

进一步地，每一对动端子和静端子分别用于控制一个负载；

或者，两对动端子和静端子串联用于控制同一个负载。

由此，负载端子分布上下两层，应用时外部可以串联一起使得触点间隙翻倍，有利于断弧。两对负载端子的分布方式可以有效拉长电弧，避免电弧在负载回路上短接，同时也可以使得产品的安全间隙、爬电距离最大化，也使得产品的高度尽可能低。磁钢分别放置于负载端子的上下方，产生的磁场方向，有利于把电弧最大程度拉长，起到灭弧作用。

进一步地，骨架通过一个绝缘基座与壳体固定连接，绝缘基座设有一个推片，推片沿绝缘基座平行滑动，推片的一侧与动簧片相连接，另一侧则与衔铁相连接；

线圈通电时，铁芯产生的磁性吸引衔铁向铁芯靠近，带动推片沿绝缘基座平行滑动，并带动动簧片克服其自身的弹性进行移动，从而使动触点与静触点相互接触，进而使负载与电源之间导通。

附图说明

图1为不同电压电流下电弧的长度曲线图。

图2为本实用新型一种实施方式的小尺寸高压大电流继电器的结构示意图。

图3为图2所示的小尺寸高压大电流继电器的引脚结构示意图。

图4为图2所示的小尺寸高压大电流继电器的爆炸图。

图5为图4所示的磁场发生装置的结构示意图。

图6为图4所示的端子组件的结构示意图。

图7为图4所示的绝缘基板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图2至图7示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的小尺寸高压大电流继电器。如图所示，该装置包括一个绝缘的壳体1以及设于壳体内部的电磁组件2和端子组件4。

其中，壳体1由外壳11和盖板12扣合而成。

端子组件4包括两对动端子和静端子，分别为动端子42a和静端子41a 以及动端子42b和静端子41b。

动端子42a和静端子41a用于控制一个上层负载，动端子42b和静端子41b用于控制一个下层负载。上层负载和下层负载同时开关动作。

静端子(41a，41b)与外部电路的一侧相连接。

动端子(42a，42b)一端与外部电路的另一侧相连接。

静端子(41a，41b)上分别设有一个静触点411。

动触点422另一端分别固定有一个动簧片421。

两个动簧片421的设置方向相互平行。

动簧片421为弹性导电金属片，且动簧片421具有至少一个动触点422。

动触点422与静触点411相对应。

动簧片421的弹性作用使动触点422与静触点411分离。

两个动端子(42a，42b)的动触点422分别沿垂直于动触点422的移动方向的方向相互隔离设置。

在其他的实施例中，端子组件4还可以包括多对动端子和静端子，多个动端子的动触点分别沿垂直于动触点的移动方向的方向相互隔离设置，多个静端子的静触点与多个动端子的动触点一一对应。

每一对动端子和静端子分别用于控制一个负载；

或者，两对动端子和静端子串联一起用于控制同一个负载。

端子组件4附近还设有磁场发生装置。

磁场发生装置用于在动触点422和静触点411之间产生一个方向与动触点的移动方向相交的磁场。

在本实施例中，磁场发生装置由设置于静触点411的上方和下方的一对磁钢5构成。

磁钢5为永磁铁。

两个磁钢5之间产生的磁场完全覆盖动触点422的移动行程区域，且磁场的磁力线与动触点422的移动方向垂直。

在其他的实施例中，磁场发生装置还可以包括成对地设置于静触点411 的上方和下方电磁铁或者其他永磁铁。

电磁组件2主要由骨架21和骨架21外周的线圈22组成。

线圈22由漆包线盘绕而成，且通过两个pin针221与控制端电连接。

骨架21内部设有铁芯23。

铁芯23的设置方向沿线圈22通电后其内部的磁力线方向。

骨架21一端设有一个衔铁24。

衔铁24正对铁芯23的一端。

衔铁24与一个挂钩25相连接；

在本实施例中，骨架21通过一个绝缘基座3与壳体1固定连接。

绝缘基座3设有一个推片31。

推片31沿绝缘基座3平行滑动。

推片31的一侧与动簧片421相连接，另一侧则与挂钩25相连接。

电磁组件2还包括一个轭铁26。

轭铁26由铁芯23与衔铁24相对的一端沿线圈22外部向衔铁24延伸，轭铁26顶端与衔铁24相连接。

铁芯23、衔铁24和轭铁26可以形成一个环形的磁场回路。

在本实施例中，负载端子分布上下两层，应用时外部可以串联一起使得触点间隙翻倍，有利于断弧。两对负载端子的分布方式可以有效拉长电弧，避免电弧在负载回路上短接，同时也可以使得产品的安全间隙、爬电距离最大化，也使得产品的高度尽可能低。磁钢分别放置于负载端子的上下方，产生的磁场方向，有利于把电弧最大程度拉长，起到灭弧作用。

本实施例中的小尺寸高压大电流继电器的设计负载为600VDC13A，高度为16mm。

本实施例中的小尺寸高压大电流继电器的工作过程为：

(1)线圈22通电时，铁芯23产生的磁性吸引衔铁24向铁芯23靠近，带动推片31沿绝缘基座3平行滑动，并带动动簧片421克服其自身的弹性进行移动，从而使动触点422与静触点411相互接触，进而使负载与电源之间导通。

(2)线圈22断电时，铁芯23产生的磁性消失，动簧片421在其自身的弹性的作用下反向移动，使动触点422与静触点411断开，同时，通过挂钩25带动推片31和衔铁复位，动触点422与静触点411断开时产生的电弧在磁钢5形成的磁场中由于洛伦兹力发生偏移。

采用以上技术方案的小尺寸高压大电流继电器，在端子组件附近设置磁场发生装置，对继电器起到吹弧的作用。继电器产生的电弧在磁场中由于洛伦兹力发生偏移，从而可以加速电弧的湮灭进而缩短电弧的长度。由此可以大大减小继电器动触点和静触点之间的直线距离。继电器的外形尺寸也可以大大缩小，适合在电动汽车等安装空间有限的场合进行使用。采用以上技术方案的小尺寸高压大电流继电器，不仅能够承载600VDC12A 的高负载，而且体积超小，高度仅为16mm。

基于以上小尺寸高压大电流继电器，本实施例中还包括一种消灭电磁继电器电弧的方法，其核心要点在于，在电磁继电器的动触点和静触点之间设置一个与动触点的移动方向相交的磁场。

具体而言，使磁场完全覆盖动触点的移动行程区域，且磁场的磁力线与动触点的移动方向垂直。

该方法的原理是利用电弧在磁场中洛伦兹力作用电弧拉长，电弧能量不足以维持，从而起到电弧的湮灭。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。