專利名稱：氣封繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及繼電器。更具體地，本發(fā)明涉及一種氣封繼電器。
背景技術(shù)：
氣封電磁繼電器用于開關(guān)高電流和/或高電壓，并且一般具有固定觸頭和活動觸 頭以及支撐在氣封室內(nèi)的促動機構(gòu)。為了抑制形成電弧以及為了提供長的使用壽命，空氣 通過傳統(tǒng)的高真空設(shè)備和技術(shù)被從密封腔室去除。在一種類型的繼電器中，腔室然后被密 封以使得固定觸頭和活動觸頭處于高真空環(huán)境中。在另一普通的類型中，真空腔室用具有 良好電弧抑制屬性的絕緣氣體(例如，六氟化硫、氮氣或者氣體混合物)回填(并通常加 壓)。這些氣體提供除了防止觸頭氧化之外的絕緣和電弧抑制屬性。

發(fā)明內(nèi)容
對于本公開的目的，氣封是指足夠強且不可滲透的密封以維持長期的10_5托(760 托=一個大氣壓)或者更少的高真空以及至少1.5個大氣壓的壓力。提供一種繼電器，包括氣封殼體、第一電路、第二電路和促動器。第一電路包括第 一和第二固定觸頭和第一活動觸頭。第一活動觸頭以及第一和第二固定觸頭的至少一部分 密封在殼體內(nèi)。第二電路包括第三和第四固定觸頭以及第二活動觸頭。第二活動觸頭以及 第三和第四固定觸頭的至少一部分密封在殼體內(nèi)。第二電路與第一電路電隔離。促動器密 封在殼體內(nèi)。促動器具有第一位置，其中活動觸頭與第一和第二固定觸頭電隔離，并且第二 活動觸頭與第三和第四固定觸頭電隔離。促動器具有第二位置，其中第一活動觸頭電耦合 到第一和第二固定觸頭，并且第二活動觸頭電耦合到第三和第四固定觸頭。


現(xiàn)將通過例子參照附圖描述本發(fā)明，其中圖1是氣封繼電器的透視圖；圖2是圖1的繼電器的分解視圖；圖3是圖1的繼電器的包封件的透視圖；圖4是圖1的繼電器的觸頭承載器的透視圖；圖5是圖1的繼電器的活動觸頭的透視圖；圖6是圖1的繼電器的固定觸頭的透視圖；圖7是圖1的繼電器的軸的透視圖；圖8是圖1的繼電器的頂板的透視圖；以及圖9是圖1的繼電器的剖視圖。
具體實施例方式氣封繼電器10示出在圖1中。繼電器10在此描述為雙拉單擲常開繼電器，但是，
如圖2所示，電組件16包括螺線管20和觸頭殼體組件22。觸頭殼體組件22包括 導(dǎo)引件24、包封件26、觸頭承載器28、磁體30、動觸頭32、靜觸頭34和偏壓彈簧36。螺線 管20是雙線圈螺線管。螺線管20包括促動線圈和保持線圈，它們通過多個引線38、39、40 促動。螺線管20還包括柱塞42、軸44和軸承45，它們尺寸適合接收在螺線管20的中心孔 21內(nèi)。線圈分別通過頂芯46和底芯48鄰接在上面和下面。頂芯46包括中心開口 51，中 心開口 51尺寸和形狀適合允許軸44在其中自由地移動，并且頂芯46包括引線凹口 59，引 線凹口 59尺寸適合允許多個引線38、多個引線39和多個引線40從其中通過。觸頭殼體組件22的導(dǎo)引部24基本上為圓形并由Zytel FR5025 %玻璃充填或者 其它非傳導(dǎo)材料構(gòu)成。導(dǎo)引部24具有稍微小于頂芯和底芯46、48的直徑的外徑。類似于 頂芯46，導(dǎo)引部24包括中心開口 50，中心開口 50尺寸和形狀適合以允許軸44在其中移 動，并且導(dǎo)引部24包括引線凹口 27，引線凹口 27尺寸適合以允許多個引線38、39、40在其 中通過。導(dǎo)引部24還包括凹陷25，凹陷25定位為接收包封件26的下邊緣在其中，如圖3 所示。包封件26是由Zytel FR5025 %玻璃充填構(gòu)成，但是也可以由其它非傳導(dǎo)材料構(gòu)成。 包封件26包括兩個連接孔穴52、兩個磁體槽54、中心承載器對齊孔穴56、周邊承載器對齊 58、引線孔29、固定觸頭孔穴60和多個輔助開關(guān)孔穴62。連接孔穴52在其中接收觸頭承 載器28。磁體槽54尺寸和形狀適合在其中接收磁體30。中心承載器對齊孔穴56和周邊 承載器對齊孔穴58與連接孔穴52相鄰并用以在連接孔穴52內(nèi)對齊觸頭承載器28。固定 觸頭孔穴60部分地接收靜觸頭34在其中。輔助開關(guān)孔穴62任選地根據(jù)繼電器10的特定 使用而罩住輔助開關(guān)34。如圖4所示，觸頭承載器28包括軸開口 64，軸開口 64尺寸和形狀適合以接收軸 44在其中。觸頭承載器28還包括中心對齊部分66，中心對齊部分66尺寸和形狀適合以接 收在中心載體對齊孔穴56內(nèi)。觸頭承載器28還包括觸頭保持部分68和周邊對齊和促動 凸片70。如圖5所示動觸頭32的尺寸適合于被接收在觸頭承載器28的觸頭保持部分68 內(nèi)。動觸頭32包括中心開口 72以在承載器28內(nèi)在柱69上對齊觸頭32。偏壓彈簧36偏 壓動觸頭32以鄰接觸頭承載器28的保持部分68的內(nèi)表面。動觸頭32還包括彈簧座81， 彈簧座81每一個尺寸適合于接收并保持偏壓彈簧36的末端在其中。靜觸頭34，如圖6所示，由銅或者認可的替代物構(gòu)成。靜觸頭34包括觸頭頭部74 和頸部84，其具有尺寸適合于接收在包封件26的固定觸頭孔穴60內(nèi)的直徑。固定觸頭34 還包括纜線連接末端76，纜線連接末端76在其中具有纜線連接孔穴80。固定觸頭34安置 為兩組的兩個觸頭。一個觸頭組中的每個固定觸頭34的觸頭頭部74布置在包封件26的 公共連接孔穴52內(nèi)。相應(yīng)地，如下討論的，每個連接孔穴52具有布置在其中的一個觸頭組 的兩個觸頭頭部74。頂蓋108包括頂板110和頂部框架112。頂板110為大致圓盤形狀的電路板。頂 板110包括限定在其中的四個靜觸頭孔114，其尺寸適合以提供用于靜觸頭34的焊接點。 頂板110還包括開關(guān)引線孔116、螺線管引線孔118和限定在其中的管狀間隙孔穴120。開 關(guān)引線孔116允許用于開關(guān)82的引線被焊接在其中。螺線管引線孔118同樣地允許螺線管引線38、39、40被焊接在其中。管狀間隙孔穴120尺寸適合以允許真空管布置通過其中。柱塞42是由鐵構(gòu)成，因此對螺線管20的線圈產(chǎn)生的場產(chǎn)生磁響應(yīng)。柱塞42包括 內(nèi)孔100并具有第一部分和第二部分，該第一部分的外徑尺寸適合于可滑動地接收在軸承 45的內(nèi)孔47中，該第二部分的外徑大于內(nèi)孔47。軸44，如圖7所示，是由不銹鋼組成，因此不會磁響應(yīng)。軸44是多個直徑的圓柱。 軸44包括第一直徑的部分86，其尺寸適合以接收在軸開口 64內(nèi)。部分86在其一端包括 夾子槽88，其尺寸和形狀適合于在其中接收和保持夾子90。部分86過渡到更大直徑的部 分92，從而產(chǎn)生臺肩94。部分92進一步過渡到更小直徑的部分96，從而產(chǎn)生臺肩98。部 分96尺寸適合以接收在柱塞42的內(nèi)孔100中。部分96還包括尺寸適合于接收夾子104 在其中的夾子槽102。在組裝中，動觸頭32位于觸頭承載器28的觸頭保持部分68內(nèi)的柱69上。彈簧 36位于觸頭保持部分68內(nèi)以在其中偏壓動觸頭32。墊圈106然后布置在軸44的部分86 上以定位在臺肩94上。部分86進一步布置在觸頭承載器28的軸開口 64內(nèi)并從那里延伸。 夾子90然后耦合在夾子槽88內(nèi)以固定軸44到觸頭承載器28。磁體30位于包封件26的磁體槽54內(nèi)。類似地，靜觸頭34位于包封件26的固定 觸頭孔穴60內(nèi)?；蛘?，包封件26形成在靜觸頭34周圍。組裝的觸頭承載器28布置在包 封件26的兩個連接孔穴52內(nèi)。這樣的布置包括布置中心對齊部分66在中心承載器對齊 孔穴56內(nèi)并布置周邊對齊和促動凸片70在周邊承載器對齊孔穴58內(nèi)。開關(guān)82耦合到多 個輔助開關(guān)孔穴62。導(dǎo)引部24然后通過對齊包封件26的下邊緣在導(dǎo)引部24的凹陷25內(nèi) 以及通過將軸44穿過導(dǎo)引部24的中心開口 50而耦合到包封件26。該耦合同樣保持磁體 30在磁體槽54內(nèi)。因此，觸頭殼體組件22的組裝得以完成。氣封繼電器10的組裝進一步通過螺線管20和觸頭殼體組件22的組合而完成。螺 線管20布置在外芯14內(nèi)以擱置在底芯48上。軸承45布置在螺線管20的中心孔21內(nèi)。軸44布置通過頂芯46的中心開口 51，通過柱塞42并經(jīng)由夾子104耦合到其上。 觸頭殼體組件22然后布置在外芯14內(nèi)。該布置包括對齊柱塞42和中心孔21以及對齊多 個引線38、39、40和引線凹口 27和引線凹口 59。此外，多個引線38、39、40耦合到/穿過包 封件26的引線孔29。一旦螺線管20和觸頭殼體組件22組裝在外芯14內(nèi)，該組件就布置 在殼體12內(nèi)。頂板110然后布置在殼體12內(nèi)。固定觸頭34、螺線管引線38、39、40和用于開關(guān) 82的引線被饋送通過它們各自的孔114、118、116。頂部框架112然后布置為以使得外緣 122接合殼體12。一旦組裝好，繼電器10就布置在被施加真空的真空腔室中。任選地，腔室和繼 電器10通過另一氣體例如六氟化硫回填。環(huán)氧樹脂130，如圖1所示，隨后被施加并允 許硬化從而氣封繼電器10并維持那里的真空或者回填氣體。示例性的密封工藝和真空 腔室描述在2001年7月24日公布的Molyneux等人的名稱為“Hermetically sealed electromagnetic relay”的美國專利No. 6，265，955中，該文獻公開的內(nèi)容在此被引用作 為參考?；蛘撸沾蓤A盤可以用于替代環(huán)氧樹脂。這樣的陶瓷圓盤可以焊接到外芯14以形 成陶瓷與金屬的粘接。在又另一替代方案中，在放置環(huán)氧樹脂130之前，銅管(未示出)布 置通過管狀間隙孔穴120。一旦環(huán)氧樹脂130硬化，銅管就用于抽空和回填繼電器10的內(nèi)部。一旦回填，銅管就被密封起來。在操作中，繼電器10通過激勵螺線管20的促動線圈而被促動。該激勵至少在中 心孔21內(nèi)產(chǎn)生電磁通量。柱塞42，其是磁響應(yīng)的，對提供的通量起作用并在頂芯46的方向 移動。頂芯46限制柱塞42的移動。柱塞42的移動同樣地移動連接的軸44。軸44的移動 轉(zhuǎn)化為柱塞42到觸頭承載器28的移動以使得觸頭承載器28向著頂板110在兩個連接孔 穴52內(nèi)移動。觸頭承載器28的移動包括動觸頭32和促動凸片70的移動。在激勵前，觸 頭承載器28和動觸頭32處于靜止的打開位置。在激勵后，觸頭承載器28和動觸頭32處 于促動位置以使得動觸頭32物理地和電力地鄰接靜觸頭34。促動位置提供在每個觸頭組 中的多個靜觸頭34電連接并且電流被允許在它們之間流動。在提供的例子中，螺線管20的激勵使得觸頭承載器28移動大于在靜止打開位置 的靜觸頭34和動觸頭32之間的距離的長度。這樣的移動在此及后稱作“超程”。該超程 使得動觸頭32接合靜觸頭34并隨后至少部分地壓縮偏壓彈簧36。在使用過程中，例如起 電弧的事件，如在后面更詳細地討論的，以及其它事件可以使得動觸頭32具有的材料量損 耗。動觸頭32材料的損失會減少超程的量。在大的材料損失的情形下，動觸頭32有時會 不再與靜觸頭34接觸，從而在促動位置保持開路。超程提供更大量的材料能夠在發(fā)生促動 位置的這樣的開路之前從動觸頭32損失。觸頭承載器28布置到促動位置中還布置促動凸片70到促動位置中。促動位置中 的促動凸片70不管是什么開關(guān)82都接合并將它們布置在“開(ON)”位置。相應(yīng)地，氣封繼 電器10的促動可以與布置開關(guān)82到“開”位置相協(xié)調(diào)。這樣，通過開關(guān)82控制的附件能 夠通過繼電器10控制。一旦促動氣封繼電器10并且觸頭承載器28處于促動位置，促動線圈成為無效并 且激勵保持線圈。促動線圈是高能量的并產(chǎn)生比保持線圈更大的通量。在一延長的時間段 內(nèi)提供能量到促動線圈產(chǎn)生失效和燒壞增大的可能性。但是，保持線圈適于在激勵狀態(tài)下 具有延長的時間段。保持線圈可以提供相對于促動線圈更為不強烈的通量，因為他不需要 移動任何東西。保持線圈僅需要保持部件的現(xiàn)有位置從而通過慣性工作，而不是克服慣性。 保持線圈還比促動線圈每單位時間吸收更少的能量。相應(yīng)地，保持線圈的使用提供能量效 率。應(yīng)當(dāng)認識到，包封件26的壁與觸頭承載器28的壁結(jié)合形成兩個連接孔穴52的兩 個電分離的腔室。相應(yīng)地，在促動狀態(tài)下，提供單一的氣封繼電器10，其具有和控制在氣封 是環(huán)氧樹脂腔室內(nèi)的兩個隔離的電流。而且，磁體30用作/提供消弧。圖9示出氣封繼電器10的剖視圖，氣封繼電器10 包括靜觸頭34和動觸頭32的觸頭頭部74。磁體30對齊它們的極性并在箭頭124方向產(chǎn) 生通量。通過分離動觸頭32和靜觸頭34，當(dāng)動觸頭32和靜觸頭34這兩個部件彼此仍然相 對靠近時，從動觸頭32到靜觸頭34的電流的起電弧是可能的。這樣的起電弧導(dǎo)致電擊穿 氣體，其產(chǎn)生正在進行的等離子放電，緣于電流流動通過通常非導(dǎo)電的介質(zhì)例如空氣或者 已經(jīng)回填在那里的任何物質(zhì)。起電弧導(dǎo)致非常高的溫度，從而幾乎能夠熔化或者汽化任何 東西。來自磁體30的施加的通量增大了電弧需要前進以跨過動觸頭32和靜觸頭34的 有效距離。施加的通量將電弧“吹”到一側(cè)或另一側(cè)，大致沿著線路126，其取決于流動的
6電流的極性。而電弧欲在觸頭之間前進最短可能的距離，也就是直線，施加的通量將行進的 路徑“吹”為大致拋物線，從而有效地增大了電弧必須行進的距離。引起電弧的條件因此通 過施加的通量而減少。回填氣體同樣被選取為具有抗電弧屬性。應(yīng)當(dāng)認識到，氣封繼電器 10具有兩向消弧126的可能性，基于施加的電流的極性，并且任一方向都同樣工作得好以 使得任何極性的電流都同樣好地被影響。
權(quán)利要求
一種繼電器(10)，包括氣封殼體(12)，第一電路，其包括第一和第二固定觸頭(34)和第一活動觸頭(32)，該第一活動觸頭以及所述第一和第二固定觸頭的至少一部分密封在所述殼體(12)內(nèi)；第二電路，其包括第三和第四固定觸頭(34)和第二活動觸頭(32)，該第二活動觸頭以及所述第三和第四固定觸頭的至少一部分密封在所述殼體(12)內(nèi)，所述第二電路與所述第一電路電隔離；以及密封在所述殼體(12)內(nèi)的促動器，所述促動器具有第一位置，其中所述第一活動觸頭(32)與所述第一和第二固定觸頭(34)電隔離，并且所述第二活動觸頭(32)與所述第三和第三固定觸頭(34)電隔離，并且所述促動器具有第二位置，其中所述第一活動觸頭(32)電耦合到所述第一和第二固定觸頭(34)，并且所述第二活動觸頭(32)電耦合到所述第三和第四固定觸頭(34)。
2.如權(quán)利要求1所述的繼電器(10)，其中，所述氣封殼體(12)的氣封的至少一部分是 由環(huán)氧樹脂到金屬的粘接形成。
3.如權(quán)利要求1所述的繼電器(10)，其中，所述氣封殼體(10)的氣封的至少一部分是 由陶瓷到金屬的粘接形成。
4.如權(quán)利要求1所述的繼電器(10)，進一步包括至少一個永久磁鐵(30)。
5.如權(quán)利要求4所述的繼電器(10)，其中，所述至少一個磁體(30)提供消弧，所述磁 體(30)、所述第一和第二活動觸頭(32)以及四個固定觸頭(34)定位為以使得不管所述第 一和第二電路中的電流極性如何所述消弧都同樣有效。
6.如權(quán)利要求1所述的繼電器(10)，其中，所述第一和第二活動觸頭(32)位于公共承 載器(28)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的繼電器(10)，其中，所述公共承載器(28)包括將所述第一電路 與第二電路隔離的壁。
8.如權(quán)利要求7所述的繼電器(10)，其中，所述壁相對于所述固定觸頭(34)是活動的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣封繼電器(10)，其中具有兩個電路。
文檔編號H01H50/02GK101878511SQ200880114208
公開日2010年11月3日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者伯納德·V·布什, 內(nèi)維恩·S·杰瑟拉杰 申請人:泰科電子公司;泰科電子印度私人有限公司