CN101828243B - 环氧密封式继电器 - Google Patents

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Abstract

一种继电器组件(100)被设置为包括中间构件(150)以辅助将导线(102，104)耦接到壳体(101)。

Description

环氧密封式继电器
技术领域
本公开总体上涉及继电器，更具体地说，涉及密封式继电器。
背景技术
密封式电磁继电器用于高电流和/或高电压的开关，并且一般具有固定和可移动的触头，以及在密封腔内支撑的促动机构。为了抑制电弧的形成，以及提供长的工作寿命，空气通过传统的高真空的设备和技术从密封腔内移除。在一种型式的继电器中，密封腔然后被密封因此固定和可移动的触头在高真空环境中接触。在另一通常的型式中，真空腔以具有较好的电弧抑制特性的绝缘气体(例如，六氟化硫)进行再充气(有时加压)。
为了该公开，真空密封表示一种十分结实并且不可渗透以长时间地维持不高于10-5托(760托＝一个大气压)的高真空，以及至少1.5个大气压的压力的密封。
发明内容
本发明提供了一种密封的电磁继电器组件，其包括具有多个用于连接到外部电路的引线的第一继电器；多个耦接到邻近第一和第二触头的第一继电器的永磁体；以及封闭所述第一继电器的密封式壳体。壳体组件包括：上部封口(closure)，该上部封口包括流体连通于壳体组件的内腔的抽真空管，其中周围空气可从壳体组件中被抽出，在抽出之后，壳体组件以大于1.5个大气压压力的绝缘气体进行再充气；以及围绕第一继电器和永久磁铁的不可渗透的陶制杯，该陶制杯适合于在一端接收第一继电器并且在另一端开口用于收到封装材料并且接合于上部封口，其中所述封装材料密封壳体组件防止周围空气入侵，继电器引线从壳体组件向外延伸。
附图说明
现在将参照附图通过例子描述本发明，其中：
图1A和1B分别是在外部金属杯中支撑的塑料杯中的开口架式继电器的截面侧视图和顶视图，其表示在封装之前的组件；
图2表示图1A和B的组件在具有抽真空、压缩和封装材料阀的封闭室中；
图3是和图2类似的视图，其表示充满硫化的封装材料的继电器组件；以及
图4是继电器接线接口的横截面视图。
具体实施方式
根据本公开的密封式继电器示于图1-3中，并且该实施例在敞口式的壳体组件中使用简单且廉价的开口架式继电器，其中所述敞口式壳体组件被抽真空、封装并且再充气同时定位在密封腔内。该制造方法不需要抽真空和再充气细管，并且能使将廉价的继电器用于高压和高功率应用中，该高压和高功率的应用迄今仅通过在该说明书的前序部分中描述的已知类型的更昂贵的高真空或高压缩单元进行处理。
参照图1A和B，表示在封装之前的继电器组件70。该组件包括传统的开口架式继电器71(图示为，单极单掷或SPST型，但是同样可使用其他传统的接触结构)，其被固定到一般为矩形的接头72并从该矩形的接头72悬挂。本实施例中的继电器71是定额为不高于30V的快速开关并且不是密封的。
细长的金属端子管脚73a-d延伸过接头，管脚73a和b被连接到继电器电磁促动器的线圈74。管脚73c支撑固定的触头75，管脚73d被连接到可动触头76，该可动触头76在继电器通电后拉靠固定的触头。线圈弹簧77以传统的方式将可动触头推动到开口位置。永久磁铁60、61(以虚线表示以便不会遮挡触头75、76)被增加到继电器71并且被布置在固定和可动触头75、76的相对侧上。磁铁60、61被取向为当固定和可动触头75、76之间存在间隙时穿过该间隙的磁场。磁铁60、61与固定和可动触头75、76等距离并且不论电流极性如何提供同样好地灭弧。
继电器71被定位在敞口式的塑料杯79中，接头72的下侧支撑在间隔较短的接片80上，该接片80从塑料杯79的侧壁81的内部周边向内稍微低于杯顶延伸。接头没有贴合地压配合在塑料杯的上端内，而是接头的侧边和侧壁81的内壁之间存在故意留出的0.002-0.003英寸的较窄间隙82。
塑料杯79反过来居中地安装在敞口式金属杯84内，该敞口式金属杯84具有塑料杯倚靠的基座85，以及向上延伸的侧壁86。该塑料杯的外径小于侧壁86的内壁，其在塑料杯和金属杯之间建立了空隙或间隙87。侧壁86延伸得高于塑料杯的顶部，管脚73a-d依次延伸得高于金属杯的顶部。金属杯84的可接受的替代选择是一种近似形状的塑料杯，该塑料杯使单独的金属板倚靠在杯底上用于粘结于封装材料。
这样组装的部件紧接着被放置在包括如图2所示的基座185的密封腔89内。该腔具有布置在抽真空管190内的抽真空阀90，其中所述抽真空管190使用机械和扩散泵被连接于传统类型的高真空泵系统(未示出)。所述腔还具有压缩阀91，其被连接到绝缘气体例如SF6的压缩源(未示出)。该腔还具有布置在杯84之上的第三阀门92，并且被连接到活塞-汽缸组件93，用于保持和传送一定计量的未硫化的粘性的、但流体封装的材料94。
抽真空阀90然后打开，如果继电器要被再充气，那么高真空泵系统被促动以从腔内收回空气到达优选至少为10-2到10-3托的真空。周围空气同时穿过接头72和侧壁81之间的间隙82从继电器组件70被收回。当实现希望的真空时，阀90被关闭。
因为将最终污染和不利地影响高真空环境的例如继电器线圈的部件的除气作用，因此开口架继电器不适合于长时间的真空运行。该问题通过用经由打开加压阀门91进入的绝缘气体给所述腔和仍未密封的继电器组件再充气并加压得以消除。气体自由流过间隙82以填充和压缩继电器组件的内部。
使腔内稳定在较高的压力条件下，阀90被关闭，阀92被打开，活塞-汽缸组件93被促动以超过加压腔的压力的压力将一定计量的流体封装材料传送到金属杯84中以完全填充间隙87和杯84至刚好在如图3所示的侧壁86的顶部之下。封装材料粘性太大不能穿过较小的间隙82，并且继电器组件内的再充气的环境保持未受到干扰。
优选地，腔89是传统的类型，其包括加热器，例如感应加热器，并且热被施加到现在封装的继电器组件以交联并硫化封装材料。在所述腔开口于大气中的情况下，为了测试和封装，全部的继电器组件被移除。在生产中，许多继电器组件会在单载荷的腔内进行处理，本公开的方法还适合用于连续的生产线。
继电器触头闭开的最优环境取决于继电器的要求的特性。真空(小于10-5托)一般是高压应用的较好环境，但不会被选择为用于真空环境中的继电器部件会除气的应用中。存在许多气体，它们可用来改进继电器的电气特性。六氟化硫(SF6)是一种较好的介电气体，其在较高的压力下将比户外隔开显著更高的电压。如果用10个大气压的SF6进行加压，在户外隔开5千伏特的继电器将隔开40千伏特。SF6的另一特性在于一旦离子化，其会变为良导体。这使其对于需要转变为载荷并且当载荷在被卸掉时保持传导电流一致的继电器而言是好的选择。
氢气(以及氢-氮混合物)已被显示为有效冷却在当电触头彼此移开同时断开载荷时产生的电弧。用氢气的困难在于不仅其是最小的分子从而其将穿过最小的裂缝传播，而且还能穿过许多材料以化学方式进行传播。使用交联聚合物的本公开的设计，不像其他设计，将保持受压氢气许多年。
存在几种环氧材料，其能令人满意地粘结于金属，并且不能渗透以防止空气泄露到真空继电器中，或者防止使绝缘气体损失在受压的继电器中。市场上可买到的一种材料的商标为：树脂形式RF-5407(加入了75％的氧化铝)，其按重量和树脂形式RF-24硬化剂进行100∶12的混合。替代的环氧材料可提供这些特性：
a.低气体渗透性(小于每秒钟10-10标准立方厘米的空气)。
b.高介电强度(大于每密耳100伏特)。
c.低的除气作用(以维持10-5托或更好的真空)。
d.良好的机械强度。
e.热膨胀特性能够与环氧用其形成密封的金属的热膨胀特性合理地匹配。
尽管最初的继电器71是额定值为30V或更小的热开关，但是最终的继电器组件70，经由增压和永久磁铁60、61，是额定值为48V或更大的热开关。因此，提供了一种相对廉价的高性能继电器组件70。
图4表示继电器100，该继电器具有用于将电引线耦接到它的介电密封。图4表示继电器100，在此内杯179和外部陶制杯184之间的空隙或间隙187，类似于继电器组件70的空隙/间隙87，填充有环氧材料101。
继电器100接受固定在环氧中的铠装导线102、104。继电器100中的继电器机构是标准的，因而没有示出。导线102、104具有导电芯体106、108和非导电护套110、112。导电芯体106、108电耦接到端子管脚173c、173d。非导电护套110、112示例性地表示为塑料或硅。塑料和硅相对较柔韧并且能够压缩。因此，随后被固定在环氧101内，护套110、112可扭曲并且允许杂质，包括导电材料(未示出)，进入到护套110、112和环氧填料/壳体101之间的任何间隙。该导电材料的渗透会允许在继电器100外部的导线102、104之间形成电弧和电路。
金属环150设置在导线102、104的端部附近。金属环150一般接近平垫圈。金属环150具有近似等于导线102、104的外径的外径以及大于非导电护套110、112的内径的内径。因此，金属环150与导电芯体106、108电绝缘。
金属和环氧以及金属和硅/塑料之间的粘结特性相对于环氧和硅/塑料之间的粘结特性在强度和可靠性上较好。因此金属环150提供了一种媒介，与环氧-护套直接粘结相比，环氧和护套110、112可更可靠地粘结到所述媒介上。
如果杂质从继电器100的外部渗透到环氧101和非导电护套110、112之间，这样由于环150和环氧101以及护套110、112之间的较好的粘结而防止了杂质扩散到金属环150之外。而且，环150被定位在远离导电芯体106、108处并且它们之间的非导电媒介在几乎所有应用中保持芯体106、108电隔离。
尽管环150已被描述为布置在继电器100的环氧填充间隙内，但是该环150还可布置在继电器组件70的密封腔89的外壁内或在其他继电器中的其他类似结构内。

Claims (7)

1.一种密封的电磁继电器组件(100)包括：
导线(102，104)，该导线包括导体(106)和绝缘护套(110)；
环氧壳体(101)，该环氧壳体将导线(102，104)接收在其中；以及
中间构件(150)，该中间构件(150)和导线(102，104)为包围关系，该中间构件(150)具有直接耦接到护套(110)的内表面，所述中间构件(150)一直通过护套(110)与所述导体(106)隔开，所述中间构件(150)具有直接耦接到环氧壳体(101)的外表面，以及该中间构件(150)防止杂质移动到该中间构件(150)的另一侧来保持所述导体(106)的电绝缘。
2.如权利要求1所述的组件(100)，其中所述绝缘护套(110)由硅做成。
3.如权利要求1所述的组件(100)，还包括在所述壳体(101)内并且电耦接到所述导体(106)的第一极。
4.如权利要求1所述的组件(100)，其中所述中间构件(150)是环。
5.如权利要求1所述的组件(100)，其中所述中间构件(150)是金属的。
6.如权利要求1所述的组件(100)，其中所述中间构件(150)是外径大致等于所述绝缘护套(110)的外径的环。
7.如权利要求1所述的组件(100)，其中所述中间构件(150)由以第一强度粘结到环氧并且以第二强度粘结到所述绝缘护套(110)的材料的材料形成，所述第一和第二强度比为环氧和所述绝缘护套(110)的材料之间的粘附强度的第三强度大。
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