CN100361243C - 直流截止开关 - Google Patents

Abstract

直流截止开关(1)中，作为非线性电阻器的PTC(5)通过电极(5-1)与由固定触点(4-2)和可移动触点(8-2)构成的触点电路并联。当开关关闭时，由于两个电极(5-1)之间的电压几乎为“0”，具有25℃下指定电阻值的PTC(5)中没有电流流过。当为使电流截止而开启开关时，由于PTC(5)被并行地插入在固定触点(4-2)和可移动触点(8-2)之间，这些触点形成闭合电路。为此，难以发生浪涌电压，并且在两个触点之间难以发生电弧。由于通过的电流瞬时PTC(5)发热，使电阻值和通过的峰值电流减小。然后，电阻值上升并稳定在较高值处，从而在作为额定电压的42V条件下的弱电流是可以忽略的。因此，使电流实质上被截止。

Description

直流截止开关

技术领域

本发明涉及直流截止开关，更具体地，涉及一种直流截止开关，通过减少高压电流电路的触点开启电弧的发生时间来防止触点的熔化并减小其损坏。

背景技术

通常的直流电路的开关用于开启/关闭汽车中的电气设备、由充电电池驱动的电子产品等当中。在使用了这类开关的传统汽车的电气设备中，用于驱动的电源电压主要为DC12V或DC24V，以及使用充电电池的便携式电子设备中所用的电源电压也主要为DC12V。

即使需要输出高功率的电动机驱动的工具，也可以由DC18V或24V来充分地驱动，而且传统的开关已被用作这种电源单元的开关，无需任何修改，没有任何麻烦。

然而，近来，由于汽车的高压电气设备、使用充电电池的设备的产品领域的扩展，以及家庭电气设备(比如性能得到加强的电子真空吸尘器。以及比如电动机驱动的自行车等新产品)的发展，高功率已经成为对这类电动机驱动设备的电源单元的需求。根据这类电源单元所需的高输出，存在对高压电源单元的需要。

当前，这类产品所用电源单元通常所说的高压意味着30V或更大，而且，从安全角度考虑，它在国际分级中的上限为42V。为此，把用来实现上述各种电气产品中所需的这类驱动输出的必要安全电源电压考虑为30V到42V。通过整流，使这类设备中使用的AC主电源电压所得到的直流要远远高得多，可达到140V或300V。

在这种电流电路开关中，存在着对付能够用来开启和关闭这种高压电源单元的高电压/大电流的需求。

上述传统电流电路的开关存在的一个问题，在于因浪涌电压所造成的触点熔化。

譬如在直流的情况下，众所周知的是，当使大电流截止时，在要开启之开关的触点之间产生的电弧影响会随着电压单元电压的增高而增大。例如，公知的是，如果当电压电压是DC42V时，甚至当电流大约为10A时，由传统开关来关闭电源单元，则通常关闭触点时的电压变得高于开启触点时的电压，并且趋于发生电弧。不仅趋于发生电弧，而且电弧的发生时间会变得更长。

假如即使是电压接近于30V时，使用比如50A这样的大电流，或者在利用比如电动机、继电器等线圈驱动较高的感性负载时，由传统开关使这样的电流电路截止，则趋于发生电弧，并且会使发生的时间增长。这是因为假如使这样的高电压/大电流得以截止，会发生较高的浪涌电压。

在使电流截止时，如果要开启的触点之间的距离比较短，或者如果触点之间的电弧增加到超过极限之外，则这样的现象经常会变得显著，并且在触点之间所产生的电弧经常不会即刻熄灭，并且会持续几十微秒。如果电弧像这样会持续几十微秒，则电弧就会产生很高的热量。结果，由于熔化了触点，并且在触点之间产生熔合，就会使电路发生短路。作为选择，即使这些触点保持开启，在触点周围的介电构件经常会被熔化，因热量而产生烟或火，这是一个问题。如果开关的触点之间的开启距离变宽，则至少可以解决这种触点熔合的问题。还可以缩短电弧的发生周期。然而，即使缩短了发生周期，紧挨在开启触点之后，立即会发生电弧。因此，无法解决触点熔化的问题。具体地说，每次电流截止时，触点就发生熔化和变形，因此，缩短了开关的寿命。

加宽开关的触点之间的开启距离，意味着开关主体的大型结构。在当前使各种电子设备中的电动机驱动部分微型化的趋势下，大型开关必须是首先要避免的。

然而，作为一种分解或抑制触点之间火花的方法，公知的还可以在触点之间插入电阻器。然而，足以减少电流从而分解或抑制火花的电阻器的值非常低。如果即使在开启触点之后，连接这样低的电阻值，泄漏电流的积累量变得太大而无法忽略，并且也不经济。

各种用以吸收浪涌电压(或浪涌电流)的设备也都是公知的。例如，对于浪涌电压吸收设备，公知的有压敏电阻、硅浪涌吸收器、利用放电的气体警报装置等。然而，任何一种这样的设备，通过在紧急情况下吸收与所用电压不同的高浪涌电压，用来保护电路免受异常浪涌电压，所述电路是由上述所用的电压来驱动的，而且，最初并不被用来吸收与开启/关闭开关时所用的电压几乎相同的浪涌电压。

由于将浪涌电压吸收设备用于这样的目的，因此，在浪涌电压吸收设备的功能特性中，使用电压的范围相对于浪涌极限电压变窄，并将这种窄范围的使用电压和浪涌极限电压之间的差别用作安全的极限。

因此，即使把浪涌电压吸收设备插入在通常开关的触点之间，其中所述浪涌电压吸收设备用于在紧急情况下吸收与所用电压不同的高电压，而且具有将安全极限设定在使用电压与浪涌极限电压之间的特性，这种浪涌电压吸收设备也不会工作，也就是说，不能够满足吸收浪涌电压的功能，这是由于在开启/关闭开关时的浪涌电压与使用电压几乎相同的缘故。作为一种防止过量电流的设备，除了上述设备之外，正温度系数(PTC)电阻也是公知的。PTC电阻有以下特性：即使最初流过大电流，也会被衰减和抑制在较弱的水平。因此，PTC电阻用于防止过量电流，而且用作温度快速上升的发热元件。PTC电阻还用作无触点开关，用于给仅在最初需要大电流的设备(如彩色电视机的磁中性线圈)提供电流，或者给电动机提供能量。在任何情况下，绝不曾将PTC用作使电流截止时的浪涌电压吸收设备，也没有过如此的考虑。

由于一般地说，浪涌电压吸收设备的特性在于利用较高的电压，通过自身加热来减少电阻值，以吸收浪涌电压，因此，如果在最差的情况下，施加了远高得多的过量电压，则会发生热逸散，并引起自毁。由此，存在一种可能性，那就是使要保护的电路被短路。因此，考虑到这一点，已经使用传统的浪涌电压吸收设备简单地吸收远高于开关触点中所产生的电源电压的浪涌电压。

本发明的目的在于提出一种继电器型或热保护器型小型开关，，用于安全地截止具有高电压的大直流电流，而不使其触点熔化或受损，以解决各种传统的问题。

发明内容

本发明优选实施例的直流截止开关包括导电固定构件和可移动构件，它们之间插入介电构件。所述固定构件包括固定触点，所述固定触点形成在指定位置并与端子相连，以与外部电路连接。所述可移动构件包括可移动触点，所述可移动触点形成于与固定触点相对的位置上，与端子相连，以便与外部电路连接，并且所述可移动触点被构造成相对于固定触点推动可移动触点或开启触点。通过操作可移动触点，从而使所述可移动触点与可移动触点与其接触的固定触点分离，用以开启触点，使与外部电路相连的端子之间流动的直流截止。所述直流截止开关包括：非线性电阻器，采用任意柱体形状，包括在顶部和底部每一个表面上的电极，通过这些电极与由固定触点和可移动触点构成的触点电路并联。所述非线性电阻器具有电阻波动区，该电阻波动区表示当通过开启可移动触点使直流截止时，在触点间电压从0V变化到电源电压的同时的最小电阻值。

在这种直流截止开关中，就像上面所说的非线性电阻器是PTC的，并且在通过开启上述可移动触点使上述大直流截止时的触点开启电压在28V到48V的范围内。

所述PTC电阻的电压/电流特性，即不发生热逸散范围的上限或较低的峰值为80V或更大。在这种情况下，例如，相对于不发生热逸散范围的电压的峰值电流的位置在2V到20V的范围内。

优选地是，上述外部电路是具有额定DC42V的电路或驱动感性负载的电路。

上述可移动构件可以由双金属驱动。在这种情况下，所述外部电路最好是28V或更大二次电池组的充电侧电路，或者是充电/放电电路，也可以是额定电路，在充电时或充电/放电时，这种电路通过开启可移动触点产生的开启电压不超过50V。另外，在这种情况下，比如，在所述PTC电阻中最好将Tc(居里温度)设定为高于双金属工作温度的值。

所述可移动构件还可以由电磁线圈来驱动，比如就像权利要求8所述那样。

所述非线性电阻器设置在固定触点或可移动触点和连接端子之间，比如就像权利要求9所述那样，而且在开启可移动触点时，要防止在触点间所产生的电弧持续两微秒或更长时间。

所述非线性电阻器也可以是PTC的，而且也可以将通过开启可移动触点将在大直流截止时的触点开启电压设定在130V到310V范围内。

如上所述，本发明由于PTC电阻(它的电压/电流特性和温度特性被特别设定)与开关的触点电路并联，形成了闭合电路，而且，即使在通过开启开关的触点使高电压电流截止的情况下，也难以发生浪涌电压。然后，PTC电阻通过最小电阻区去完成电流截止的操作。因此，可以快速和确定地截止具有30V到50V或更高的130V到310V电压的直流，而无需将触点间的距离设定成开启得比较宽。因此，可以实现开关机构的微型化，可以容易地实现电子设备的微型化，并且可以扩展其用途，这是方便的。

由于在触点间不发生电弧，因此，可以防止触点熔化。因此，可以提供一种可靠行高且寿命长的高电压直流截止开关。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施例的作为直流截止开关的恒温器的截面图，以及与该恒温器相连的外部电路；

图2是表示恒温器内部结构的分解透视图；

图3是表示恒温器和外部电路之间的连接的电路图，其中，图3A示出开关被关闭的状态，而图3B示出开关被开启的状态；

图4是通过制造用各种PCT电阻为例并由试验检验其电压和电流间关系的开关所获得的电压/电流特性图；

图5的表格以数值表示从电压/电流特性图中所得到的每种PTC的主要特性，以便于阅读；

图6A示出在用传统恒温器使42V电流截止时所得到的变化的电流，其中为了比较的目的而未提供PTC电阻，图6B示出用本发明恒温器使42V电流截止时所得到的变化的电流，其中提供了PTC电阻；

图7是本发明另一实施例电磁继电器的截面图，其中，图7A示出其触点开启的状态，图7B示出其触点闭合的状态；

标号

1恒温器

2外壳

3支撑构件

3-1斜面

3-2双金属支点突起

3-3，3-3抓锁突起

4固定板

4-1连接端子单元

4-2固定触点

4-3连接表面

5 PTC

5-1，5-2电极

6外部电路

7(7-1，7-2)连接端子

8可移动板

8-1连接端子单元

8-2可移动触点

8-3，8-3抓锁切口

8-4固定单元

8-5折痕

8-6叉状连接单元

8-7可移动单元

8-8固定单元的内端

8-9连接切口

8-10双金属啮合爪

8-11双金属支点突起通孔

9双金属

10固定板

10-1，10-1抓锁切口

11电源单元

12负载

13电源开关

14表

14-1取样编号字段

14-2 25℃处的电阻值字段

14-3 25℃的电流字段

14-4峰值电流位置字段

14-5较低峰值位置字段

15电弧

16电磁继电器

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。本发明的直流截止开关给PTC电阻留下特殊特性，这在后面将有描述。

图1示出本发明一个优选实施例作为直流截止开关的恒温器的截面图，以及与该恒温器相连的外部电路。

图2是示出恒温器内部结构的分解透视图。

首先，如图1和2所示，恒温器1包括外壳2、固定在该外壳一个内壁表面上的框形支撑构件3，以及固定板4，它作为插入在该支撑构件的基部和壳体2的内壁表面之间的感性固定构件。在支撑构件3的框中，容纳有作为非线形电阻器的四棱柱状PTC5。

所述PTC电阻5的形状并不限于这种四棱柱形，而可为任意的棱柱，如三棱柱、包括五棱柱或更多棱柱的多棱柱、圆柱体等。

固定板4包括连接端子单元4-1，形成为与外部电路6的连接端子7(7-1，7-2)的一个连接端子7-1相连；以及固定触点4-2，形成于指定位置处(图1中在与连接端子单元4-1相对的端附近)。固定板4还包括露出于框形支撑构件3下部开口的连接表面4-3。这个连接表面4-3与PTC5的一个电极(下部)5-1相连。

在支撑构件3的每一侧(与连接固定板4的连接端子单元4-1和固定触点4-2的线正交方向上的两侧)的顶表面上形成斜面3-1，从中部朝着固定触点4-2向下倾斜。在与该斜面3-1的末端相连的框的末端顶部表面中心处，形成双金属支点突起3-2。在未倾斜的两侧表面上，形成了后面有述的可移动板以及通过抓锁箝位板而确其位置的抓锁突起3-3。

如图2所示，设置可移动板8，并且叠置这些固定板4、支撑构件3和PTC电阻5，作为感性可移动构件。可移动板8包括连接端子单元8-1，形成为与外部电路6的连接端子7的另一端7-2相连；以及可移动触点8-2，形成在与固定板4的固定触点4-2相对的位置处。

该可移动板8包括确定其位置的固定单元8-4；抓锁支持构件3之抓锁突起3-3的抓锁切口8-3；以及可移动单元8-7，具有通过两个折痕处8-5与该固定单元8-4相连的叉状连接单元8-6。

在固定单元8-4的外端，形成上述连接端子单元8-1。在可移动单元8-7的叉状连接单元8-6的切口8-9中形成与所述突起相对的内端8-8。该内端8-8的底表面与PTC电阻5中的另一个表面(上表面)的电极5-2相连。

然后，在可移动单元8-7的外端，以向上和向内折痕的形状形成双金属啮合爪8-10。在双金属啮合爪附近的内部，以向下凸出的形状形成上述可移动触点8-2。在其内部较远处，即接近于固定单元8-4，形成双金属支点突起通孔8-11。

由两片一直弯曲的重叠金属构成双金属9，并且在指定的温度下它的弯曲被反转。在使用该恒温器1的常温范围内，双金属9的弯曲是凸起的。双金属9的一端由可移动板8的双金属啮合爪8-10抓锁。另一端由箝位板10被紧固在可移动板8的固定单元8-4上。另外，通过将抓锁突起3-3啮合在箝位板10的两个抓锁切口10-1当中的每一个中，将双金属9的另一端与可移动板8的固定单元8-4一起固定在支撑构件3的不倾斜底表面上。

在这种情况下，有如上述，在使用恒温器1的常温范围内，双金属9的弯曲是凸出的，如图1所示，由双金属9向下推动可移动板8的双金属啮合抓8-10侧的一端。因此，推动可移动板8的一端处的可移动触点8-2，从而与固定板4的固定触点4-2接触。换句话说，使作为开关的恒温器1被关闭。

在这种情况下，当有接近故障而超过使用恒温器1的常温范围的温度传到双金属9时，双金属9的弯曲而被反转，并且该双金属的形状变为凹入。因此，通过双金属啮合爪8-10而使可移动板8的可移动单元6-7被上举起，并且可移动触点8-2与固定触点4-2相分离。结果，触点被开启。

如上所述，将可移动板8构造成，使得相对于固定触点4-2推动可移动触点8-2，或者将可移动触点8-2与固定触点4-2相分离。

与恒温器1相连的外部电路6包括：电源单元11、负载12和电源开关13，并且包括上述连接端子7(7-1，7-2)，有如图1所一般性地表示的那样。

图3A是表示图1所示恒温器1和外部电路6之间的连接关系的电路图，而图3B示出恒温器1的开关被开启的状态。在图3A中，将与图1和2所使用相同的参考符号赋予与图1和2所使用相同的组件。由于除了开关被开启之外，图3B的配置与图3A相同，因此，仅给需要描述的组件赋予了参考符号，并且省略了其他组件的参考符号。

如图3A和3B所示，PTC电阻5通过其电极5-1与由固定触点4-2和可移动触点8-2构成的触点电路并联。

如图3A所示，当关闭恒温器1的开关时，作为非线性电阻器的所述PTC 5的两个电极5-1之间的电压几乎为“0”。因此，在具有基本温度为25℃的指定电阻值的PTC 5中没有电流流过。

如果由于上述周围条件的变化而开启了恒温器1的开关，有如图3B所示那样，即使触点被开启，整个电路也是闭合电路，因此，浪涌电压变得难以发生，这是由于在固定触点4-2和可移动触点8-2之间插入了PTC 5。

由于将电源电压加给PTC电阻5，因此，PTC电阻5瞬时地产生热量，并且这种热量使其电阻值一直降到在根据PTC电阻5的特性指定峰值电流流过该处时的值。因此，变得难以发生浪涌电流。

于是，由于浪涌电压之故，固定触点4-2与可移动触点8-2之间没有电流流过。换句话说，在固定触点4-2和可移动触点8-2之间不会发生电弧。

当电流继续流入而没有改变化，PTC 5进一步产生热量，此时，电阻值升高。

图4是通过制造利用各有不同特性的各种PTC为例以获得具有上述特性(电压/电流特性)之PTC电阻5并由试验查验其电压和电流之间关系的开关所得到的电压/电流特性图，并绘出了查验结果。水平轴和垂直轴分别表示电压(V)和电流(A)。水平轴和垂直轴各自的刻度以对数来表示。

图5的表格以数值表示从电压/电流特性图所得到的每个PTC的主要特性，以便于阅读。图4所示电压/电流特性图的各条特性曲线的左端处所示的电阻值表示在25℃下的电阻值。在25℃的周围温度条件下的电阻值用作指定和区分作为非线性电阻器的PTC的基准。

对于图4所示电压/电流特性图的各条特性曲线的左端处所示的每一个PTC的电阻值7Ω、15Ω、30Ω、50Ω、30Ω、50Ω、100Ω、200Ω、300Ω、5k(5000)Ω和10k(10,000)Ω，赋予取样编号1到取样编号11之一，如图5所示。

这里，描述了PTC电阻的特性，包括热逸散。作为PTC电阻的特性，如果电源电压是100V或200V，则使用大约5kΩ到10kΩ的初始电阻。在这种情况下，PTC电阻具有以下特性：在电压/电流特性方面，与不发生热逸散范围内峰值电流相应的电压是50V或更大。如果将这样的PTC电阻用于具有高电压(30-42V)的直流，则电阻的减小并不伴随有在发生所述截止时所产生的电弧，并且发生与连接固定电阻时几乎相同的状态。在这种情况下，由于在由负载电阻分割的恒温器的每一端处的电压未减少这样多，因此，不能够减少电弧。

然而，在PTC中，把电压/电流特性设定在上述直流电压下不发生热逸散范围内的峰值电流位置所对应的电压，也就是低于50V的值，即比产生最小电阻值的电压高的电源电压，加给处于恒温器截止时的PTC电阻。在这种情况下，将该PTC并行地插入在触点之间，用以使电源截止，并在短时间内，使恒温器各端子之间的电压从0V下降到减去因负载所致的下降而得到的电压。

具体地，即使恒温器各端子之间的一部分受到PTC的箝位，并且电路被截止，同时，所述电路保持为没有开启部分的闭合电路，并且变得难以发生过度的浪涌电流。此外，所述PTC的一部分具有最小电阻值，同时每一端各自的电压发生变化，并且流过该PTC的电流也具有峰值。

即使在300Ω这样相当高的电阻情况下，电压/电流特性的峰值位于10V周围。在这种情况下，尽管按照该统计的特性，在42V处的电流为0.015A，但到那时，电流通过0.045A的峰值。尽管根据图4所示的曲线，在截止的过程中，计算该电阻约为222Ω的最小电阻值，该电阻与电弧相关连，并且电阻值具有最小值。因此，难以发生浪涌电压，并且也停止了电弧的连续性。因此，电弧在截止的过程中熄灭。

然而，如果两个12V的系统电池串联，则最大电压是28V。如果三个12V的系统电池串联，则最大电压是42V。当所说的28V是下限时，如果把上述峰值电流设定在低于28V的电压处，特别是在达到20V的范围内，其是有效的。如果减少了电阻值，该能力可以增强。然而，如果将过量电压施加到PTC，特别是如果施加了自控之外的电压，则电流快速增加并进入热逸散区。

具体地说，有一点，即如果在图4所示的电压/电流特性图中，将过量的电压施加到其中电阻随着电压增加而增加的区域(右下)，则曲线变为上升(高电压侧的曲线变化部分；虽然在图4中这一部分看来几乎是水平的，但实际上该部分的右端上升了一点)。这一点被称为较低峰值或压力临界点。由于一旦超过这一点，PTC进入上述热逸散区，并引起自毁，该点也被称为热逸散产生点。

因此，该PTC具有与电压有关的上限条件，并且该上限条件变为曲线的上述较低峰值(热逸散产生点)。至少，需要通过将该曲线的较低峰值电压设定为所用的正常电压的两倍那样高，以确保安全，并且80V是指导。如果在低于2V的关于电压一侧的特性中，由电压/电流特性的峰值电流值指定了该条件，则在高电压侧上的压力特性是不充分的。因此，该条件可以被限制为大约2V到20V的范围。

有如表14中的较低峰值位置14-5的字段中所示那样，对于图5所示的取样编号1和取样编号2，较低峰值位置低于2V，并且由于有如上述那样并不保证在所用电压处的安全，所以它在高电压侧的压力特性是不充分的。因此，从要采用的目标中排除取样编号1和取样编号2。

峰值电流位置14-4的字段中所示的峰值电流的位置(V)表示的电压位置，其中流过PTC的初始电流变为最大值。最好使紧接在图3B所示的开关之后流过PTC5的电流变为最大值。为了使紧接在开关之后流过PTC5的电流最大，峰值电流的位置(值)(V)应该尽可能小，这是由于紧接在图3A所示的开关之前施加给PTC5的电压几乎为“0”。

然后，由于取样编号1和取样编号2已被排除，因而，检查其余的取样编号3到取样编号11。结果，由于发现取样编号3到取样编号9的峰值电流的各个位置(值)(V)是一个单值数，并且取样编号10和取样编号11的峰值电流的各个位置(V)高于所用电压(本例中为48V或更少)，所以，从要采用的目标中排除取样编号10和取样编号11。因此，作为要采用的目标，仅剩下取样编号3到取样编号9。

于是，确定在目标电压(48V或更少)下不会引起的热逸散并且能够安全使用的PTC是取样编号3到取样编号9。这样的PTC当中的每一个的电压/电流特性在于，它们的峰值电流位置位于2V到20V范围内。

在图5所示的表14的较低峰值位置14-5的字段中，取样编号3到取样编号9中任一个的较低峰值位置位于60V和170V之间，即42V或更大。更具体地，由于取样编号3到取样编号5各PTC的较低峰值位置中的每一个为80V或更大，几乎是上述电源电压的额定电压42V的两倍，因此，它们中的每一个都具有很好的特性。可以看出，它们当中的每一个都适合作为与外部电路6并联的PTC 5，如图3A和3B所示那样，作为恒温器1的开关。

在图5中，特别由于取样编号3和取样编号4每一个的较低峰值位置都位于110V和170V之间，可以看出，即使电源单元的额定电压是50V，它们也是适用的。

PTC电阻有一个温度区起始点，在所述温度区中，电阻值突然增大，这个温度被称为居里温度(Tc)。这个温度被定义为与两倍最小电阻值的电阻值所对应的温度。最小电阻值是图5所示峰值电流的位置(V)。

因此，需要从取样编号3到取样编号9中选择，并取用其中居里温度被设定为高于操作温度的值的那一个，以便在它工作并且它的触点被开启之前通过最小电阻区。

通过不仅改变上述电压/电流特性并改变其温度特性，可以获得所需的PTC。

图6A示出当由传统恒温器使42V的电流截止时所得到的变化电流，其中，为了比较的目的未给出PTC电阻，而图6B示出当由本发明的恒温器使42V的电流截止时所得到的变化电流，其中给出PTC电阻。

在图6A和6B中，水平和垂直轴分别表示时间和电压。图6A和6B的水平轴上的单位时间刻度分别是20微秒和两微秒。

在图6A中，在开关的触点被开启和42V的电流被截止时的时间t0与在触点之间电流完全截止且电压变为0(在这种情况下，意味着此后的电流为0)的时间t1之间，过去70微秒多一点的时间。具体地说，在这段周期期间，触点之间发生了电弧15，并且电弧15的产生持续70微秒或更多。如果电弧持续发生70微秒或更多，则易于熔化的各触点由于熔合等而短路，并且毁坏了开关。

然而，在图6B所示的示例中，在开关的触点被开启并且42V电流被截止时的时间T1与在触点之间电流被完全截止并且电压变为0的时间T2之间，仅过去了一微秒。换句话说，本发明的开关能够确定地比传统开关快70或更多倍使高电压的直流截止。另外，由于不发生电弧，所以没有触点熔化，并使开关的寿命被显著延长。

尽管在上述优选实施例中，利用恒温器作为示例进行了描述，但是所述开关并不限于恒温器，比如，还可以使用电磁继电器。下面将描述利用电磁继电器作为开关的另一优选实施例。

图7A和7B是根据本发明另一实施例的电磁继电器的截面图。图7A示出它的开启触点的状态，而图7B示出它的关闭触点的状态。如图7A和7B所示的作为直流截止开关的电磁继电器16，它受到支撑构件18的支撑，所述支撑构件18占据壳体17的大部分内部。设置由线圈19-1和铁心19-2构成的电磁体19。

可移动构件20的长钩状轴的一端与铁心19-2的引力端相对，所述可移动构件20的截面成形为钩状。利用支撑臂22，给可移动构件20的短钩状轴的另一端提供可移动触点21。另外，利用弹簧23和连接板24提供连接端子单元25，以与短钩状轴的同一个所述另一端电连接。连接端子单元25的连接端子25-1通过外壳17的基面向外突起。

设在固定构件26的顶表面上的固定触点27被提供在与其相对的可移动触点21下。固定构件26包括通过外壳17的基面并向外突起的连接端子单元。固定构件26还包括连接板29，设置为接近于外壳17的内基面。通过支撑臂22和弹簧23，将PTC 30插入在这个连接板29与一个跟可移动触点21电连接的连接板24之间。所述连接板24和29分别与PTC30顶表面和底表面上的电极相连。

如果给电磁体19提供能量，使其受到驱动，如图7A所示那样，则该电磁继电器通过将长轴的一端吸引到铁心19-2的吸引端，利用作为支点的长轴和短轴之间的边界，反时针旋转。因此，使可移动触点21压在固定触点27上。

在这种状态下，通过将连接端子28和25-1与图1所示的外部电路6的连接端子7-1和7-2分别相连，可以形成与图3A所示相同的电路。

如果使去往电磁体19的电流截止，则使可移动触点21与固定触点27分离，并且通过由弹簧23的推力，利用长轴和短轴之间的边界顺时针推动可移动构件20，使两个触点都被开启。在这种情况下，形成与图3B所示相同的电路。

由于PTC 30与由可移动触点21和固定触点27构成的触点电路并联，在这种情况下，在开启的可移动触点21和固定触点27之间不发生电弧，至少在两微秒内电流截止。

如果使用大约5KΩ到10KΩ的初始电阻，如取样编号10和取样编号11所示，在电压/电流特性方面，相对于不发生热逸散范围中电压的峰值电流位置是500V或更大。如果这样的PTC用于具有高电压(30-42V)的直流，电阻减小将不会伴随着发生在所述截止时产生的电弧和与连接固定电阻时几乎相同的情况。因此，不降低开关电压，就不能够减小电弧。然而，仅当吧PTC用在30V到42V的高电压时，情况才如此。

如果使用大约5KΩ到10KΩ的初始电阻，比如取样编号10和取样编号11所示，则峰值电流的位置位于40V到60V的范围内，并且较低峰值位于250V到350V的范围内。因此，对于通过整流设备内所用的AC主电源电压获得的高直流电压140V到300V而言，可以相对于30V到42V的高电压，按照与取样编号3到取样编号9(优选地，直到取样编号5)相同的方式使PTC与开关并联，并且能够获得相同的效果。

工业应用性

如上所述，本发明的直流截止开关用于在开启高电压电流电路的触点时减小电弧发生的时间，防止触点熔化和减少损坏。可将本发明用在利用直流截止开关使直流截止的任何工业当中。

Claims (10)

1.一种直流截止开关，设置有导电固定构件和可移动构件，它们之间插入有介电构件，所述固定构件包括固定触点，所述固定触点形成在指定位置处并与端子相连，以便与外部电路连接；并且所述可移动构件包括可移动触点，所述可移动触点形成于与固定触点相对的位置，与端子相连，以便与外部电路连接，并且所述可移动触点被构造为相对于固定触点推动可移动触点或者开启触点，用以通过操作可移动触点，从而使所述可移动触点与跟可移动触点接触的固定触点分离，以开启触点，使与外部电路相连的端子之间流动的直流截止，其中，所述直流截止开关包括：

非线性电阻器，采用任意柱体形状，包括在顶部和底部每一个表面上的电极，通过这些电极与由固定触点和可移动触点构成的触点电路并联；

所述非线性电阻器具有电阻波动区，该电阻波动区表示当通过开启可移动触点使直流截止时，相互接触的电压从0V变化到电源电压的同时的最小电阻值。

2.根据权利要求1所述的直流截止开关，其中，

所述非线性电阻器是正温度系数电阻器，并且在通过开启可移动触点使大直流截止时的触点开启电压在28V到48V范围内。

3.根据权利要求2所述的直流截止开关，其中，所述正温度系数电阻器的电压/电流特性，即不发生热逸散范围的上限或较低的峰值为80V或更大。

4.根据权利要求3所述的直流截止开关，其中，

所述正温度系数电阻器的电压/电流特性，即相对于不发生热逸散范围的电压的峰值电流的位置位在2V到20V的范围内。

5.根据权利要求3或4所述的直流截止开关，其中，

所述外部电路是具有额定DC42V的电路或驱动感性负载的电路。

6.根据权利要求4所述的直流截止开关，其中，

所述可移动构件由双金属驱动；并且

所述外部电路是28V或更大二次电池组的充电侧电路，或者是充电/放电电路；以及额定电路，在充电时或充电/放电时，这种电路通过开启可移动触点产生的开启电压不超过50V。

7.根据权利要求6所述的直流截止开关，其中，

在所述正温度系数电阻器中，将居里温度(Tc)设置为高于双金属工作温度的值。

8.根据权利要求1所述的直流截止开关，其中，

所述可移动构件由电磁线圈来驱动。

9.根据权利要求1所述的直流截止开关，其中，

所述非线性电阻器设置在固定触点或可移动触点和连接端子之间，并且在开启可移动触点时，防止在触点间所产生的电弧持续两微秒或更长时间。

10.根据权利要求1所述的直流截止开关，其中，

所述非线性电阻器是正温度系数电阻器，并且通过开启可移动触点使大直流截止时的触点开启电压在130V到310V的范围内。

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