CN110088869A - 功率接触器以及用于制造用于功率接触器的壳体的方法 - Google Patents

Abstract

功率接触器（1）具有第一电触头3和第二电触头4。此外，所述功率接触器包括开关元件（5），所述开关元件能够占据打开位置和闭合位置，其中，所述开关元件（5）在所述闭合位置中使所述第一电触头（3）和所述第二电触头（4）彼此接触，并且其中，如果所述开关元件（5）位于所述打开位置中，则所述第一电触头（4）和所述第二电触头（4）彼此绝缘。此外，所述功率接触器（1）包括被集成到该功率接触器（1）中的温度传感器（12），所述温度传感器构造用于以预先给定的间距离开所述第一电触头（3）和/或所述第二电触头（4）来检测所述功率接触器（1）的温度。

Description

功率接触器以及用于制造用于功率接触器的壳体的方法

技术领域

本发明涉及一种功率接触器以及一种用于制造用于所述功率接触器的壳体的方法。

功率接触器是用电来运行的、能远程操纵的开关。所述功率接触器拥有控制电路，所述控制电路能够接通和切断负载电路。

背景技术

功率接触器的一种可能的应用是电动车中的电池电路的打开和分开。在此，通常借助于功率接触器不仅分开电池的正触头而且分开其负触头。分开在车辆的静止状态中并且在干扰、比如事故的情况中进行。在此，所述功率接触器的主要任务是，无电压地切换（schalten）所述车辆并且将电流中断。

由于功率接触器内部的过渡电阻，所述功率接触器变热。过高的加热可能导致所述功率接触器的损坏并且最终导致其失灵。

通常对功率接触器、引线和固定器件进行合适的设计，从而在正常运行中不会出现过高的加热。然而，可能出现不能通过这样的设计来拦住的干扰情况，比如可能由于损耗而在所述功率接触器的内部产生更高的过渡电阻，这已经在低电流时就会导致高的加热。无法从外部识别这样的干扰位置。

发明内容

本发明的任务是，提供一种功率接触器，该功率接触器有助于提高功率接触器的可靠性、特别是有助于可靠地避免由于过热引起的功率接触器的功能失灵。另一项任务是，提供一种用于制造用于功率接触器的壳体的方法，该方法能够经济地制造功率接触器。

首次提到的任务通过第一独立权利要求的特征得到解决。第二任务则通过一种根据第二独立权利要求所述的方法得到解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中表示。

根据第一方面，本发明的特征在于一种具有第一电触头和第二电触头的功率接触器。所述功率接触器包括开关元件。所述开关元件能够占据打开位置和闭合位置，其中，所述开关元件在所述闭合位置中使所述第一电触头和所述第二电触头彼此接触，并且其中，如果所述开关元件位于所述打开位置中，则所述第一电触头和所述第二电触头彼此绝缘。此外，所述功率接触器包括至少一个被集成到功率接触器中的温度传感器，所述温度传感器构造用于以预先给定的间距离开所述第一电触头和/或第二电触头来检测所述功率接触器的温度。

所述温度传感器被集成到功率接触器中，这具有以下优点：也能够检测或者获取所述功率接触器的绝对温度，因为所述功率接触器的几何形状和内部结构不变并且借助于对于所述温度传感器的所输出的温度的校准能够推断出实际的接触温度。

由于温度传感器被集成到功率接触器中，所述温度传感器和功率接触器形成唯一的功能上的单元。所述温度传感器和功率接触器能够一起被制成并且彼此相协调。因此，比如能够如此对所述温度传感器进行校准，从而能够考虑到所述功率接触器的特定的温度特性。此外，所述功率接触器和温度传感器的、比如在电池切断单元中的装配显著地得到简化，因为这些构件现在能够作为单元来一起装配。

如果所述功率接触器和所述温度传感器彼此紧挨着在空间上靠近地布置，那么所述温度传感器能够被称为集成到所述功率接触器中。尤其所述功率接触器和所述温度传感器能够被共同的壳体包围并且/或者布置在共同的壳体中。由此，所述温度传感器不必布置或固定在壳体的外部和/或所述功率接触器的一个或多个外部的触头上。

所述功率接触器和所述温度传感器能够一起来制成。所述功率接触器和所述温度传感器能够作为共同的单元来交付给用户。由于高程度的集成而几乎不需要附加的结构空间以用于温度传感器。由此，带有集成的温度传感器的功率接触器尤其能够在下述应用中是有利的，在所述应用中仅仅非常有限的位置可供使用。

优选如此选择预先给定的间距，使得用于来自所述电触头的热传播的持续时间不超过预先给定的持续时间并且/或者比如对环境的散热低、也就是不超过预先给定的阈值，并且/或者能够以预先给定的精度来获取散热并且能够通过校准来加以考虑。

在按照第一方面的一种有利的设计方案中，所述功率接触器包括具有壳体和接触室的接触室装置。开关元件至少部分地布置在所述接触室中。所述壳体至少部分地包围着所述接触室并且在所述壳体中布置有所述温度传感器。这具有以下优点：所述温度传感器布置在热源的附近、特别是在电触头的附近。能够用低延时来测量所述功率接触器的温度。延时的降低具有另一个的优点，即：能够简化根据温度对所述功率接触器进行的调节。在所述接触室中尤其布置有开关元件的接触桥。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述壳体具有陶瓷材料或者由陶瓷材料构成。因此，所述壳体有利地具有耐高温性和非常好的电绝缘性。通过所述温度传感器被加入到陶瓷的壳体中，所述温度传感器与施加在所述功率接触器的触头上的电位分开。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述壳体具有凹部并且所述温度传感器布置在所述凹部中。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述接触室装置的壳体具有底壁并且所述凹部布置在所述底壁中。在这种情况下，所述底壁包括第一开口和第二开口，其中，所述第一电触头穿过所述第一开口引导，所述第二电触头穿过所述第二开口引导。所述凹部布置在所述底壁中，这能够有利地将所述温度传感器布置在触头的附近并且尽管如此保证所述功率接触器的温度传感器与电触头的良好的电绝缘。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述接触室装置的壳体具有侧壁并且所述凹部布置在壳体的侧壁中。所述凹部布置在所述侧壁中，这能够有利地将所述温度传感器布置在热源的紧挨着的附近、特别是所述电触头的附近，并且尽管如此保证所述功率接触器的温度传感器与电触头的良好的电绝缘。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述接触室装置的壳体包括侧壁和底壁。所述凹部布置在边缘区域中，在所述边缘区域中底壁和侧壁相交。所述底壁包括第一开口和第二开口，其中，所述第一电触头穿过所述第一开口引导，所述第二电触头穿过所述第二开口引导。所述凹部布置在所述边缘区域中，这能够有利地一方面将所述温度传感器布置在热源的紧挨着的附近并且尽管如此保证所述功率接触器的温度传感器与电触头的良好的电绝缘。此外，所述凹部布置在所述边缘区域中，这能够成本低廉地制造所述壳体并且容易地固定所述温度传感器。尤其这样的布置特别是在使用干压来制造陶瓷生坯时能够简化且可靠地制造用于壳体的陶瓷生坯。

在按照第一方面的另一种有利的设计方案中，所述凹部构造为具有三角形的底面的棱柱形的凹处。这能够成本低廉地制造所述壳体并且容易地固定所述温度传感器。尤其这样的布置特别是在使用干压来制造陶瓷生坯时能够简化且可靠地制造用于壳体的陶瓷生坯。所述凹部能够非常容易且精确地构造。

在另一种有利的设计方案中，所述温度传感器借助于胶粘剂被固定在所述壳体上，所述胶粘剂具有与所述壳体的材料相同或类似的热膨胀系数且由此与所述壳体的热膨胀相匹配。这具有以下优点，即：能够避免或至少减少热应力并且由此能够提高温度传感器与壳体之间的连接的可靠性。

按照第二方面，本发明的突出之处在于一种用于制造用于按照第一方面的功率接触器的接触室装置的壳体的方法。在这种情况下，用于接触室装置的壳体生坯通过对于陶瓷粉末的干压来制成，并且所述壳体生坯已经具有用于接纳温度传感器的凹部。然后对所述壳体生坯进行烧结。这意味着，用于壳体的阴压模如此构造、特别是具有突起，从而在干压的制造步骤期间在所述壳体生坯中产生所述凹部并且不必在另外的制造步骤中形成。这能够有利地成本低廉地制造具有温度传感器的功率接触器、特别是用于功率接触器的壳体。

附图说明

下面借助于示意图对本发明的实施例进行解释。

图1示出了功率接触器的一种实施例，

图2示出了功率接触器的接触室装置的横截面视图；

图3a至3c分别示出了接触室装置的壳体的一种实施例的透视图。

相同结构或功能的元件在附图范围内设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了功率接触器的一种实施例。

所述功率接触器1包括开关元件5和接触室装置9。所述开关元件5包括例如带有至少一个线圈6和布置在所述至少一个线圈6中的挺杆7的磁驱动装置以及可动的接触桥8。所述线圈6能够从外部用电压来加载，以用于在所述挺杆7中产生磁场，由此所述挺杆7能够轴向地沿着其纵向轴线朝着所述接触室装置9的方向运动。所述线圈6和所述挺杆7优选布置在能磁化的轭28的内部。

所述接触室装置9包括第一电触头3、第二电触头4、壳体14和接触室15。

所述开关元件5、尤其是所述挺杆7布置并且构造成：根据所述线圈6的通电情况使所述接触室装置9的接触电桥8在第一位置与第二位置之间转换，其中在所述第一位置中所述接触桥8将所述第一电触头3与所述第二电触头4导电地连接起来，在所述第二位置中所述第一电触头3和所述第二电触头4被绝缘。所述第一和第二电触头3、4分别具有内触点16、17和外触点18、19。

所述功率接触器1具有多个过渡电阻，例如：

-处于所述内触点16、17的里面的接触面10与所述可动的接触桥8之间的内部的过渡电阻和/或

-处于所述外触点18、19之一与被固定在其上面的导线和/或垫圈和/或卡圈（Sprengringe）之间的第一外部的过渡电阻和/或

-处于所述外触点18、19之一与连接线、例如铜母线之间的第二外部的过渡电阻，外触点作为所述功率接触器1的一部分。

由于所述过渡电阻，所述功率接触器1在运行中在电流流过（Durchströmung）时会变热。过高的加热（Erwärmung）可能导致所述功率接触器1的损坏并且最终导致其失灵。通常通过所述功率接触器1及其引线以及固定技术的合适的设计考虑到加热的大小。但是，可能出现来自外部的影响。例如，可能由于振动而引起引线的作用于所述外触点18、19之一的压紧力的降低，由此可能产生更高的过渡电阻，这即使在低电流时也可能导致高的加热。

此外，由于在负载以及所述里面的接触面10的伴随的燃耗下重复的切断，可能增加内部的过渡电阻。从外面看不出这种效应。

此外，由于不规范的固定、比如由于电力电缆在外部不规范地被固定在所述功率接触器1的外触点18、19之一上而可能引起额外的加热。不规范的固定比如可能由于太小的电缆接头套管、垫圈的使用和/或太小的导线横截面所引起。

由于在大多数情况下功率接触器1执行安全任务，因此至少期望可靠地监控所述功率接触器1的温度。

为了检测所述功率接触器1的温度，所述功率接触器1具有至少一个所集成的温度传感器12。

图2示出了所述接触室装置9的横截面视图。

气体优选处在所述接触室装置9的接触室15中。所述接触室装置9包括壳体14，该壳体比如与盖子一起构成（bilden）所述接触室15。

所述壳体14比如大致具有凿空的长方体或“槽”的形状并且在一侧打开。所述壳体14比如具有底壁21和环绕的侧壁27。所述壳体14包括陶瓷材料、比如基于金红石或氧化铝的材料或者由所述材料构成。所述壳体14优选借助于干压工艺来制成。陶瓷材料的优点是，它对高温和电弧火焰不敏感、不会氧化并且具有良好的电绝缘性能。

所述壳体14沿着所述开口比如具有环绕的栓塞。与所述接触室装置9的壳体14的开口对置的底壁21具有第一开口23和第二开口25，所述第一电触头3和所述第二电触头4穿过所述第一开口和所述第二开口引导。

温度传感器12集成到所述接触室装置9中。为此目的，所述壳体14优选具有用于接纳温度传感器12的凹部29。

图3a至3c分别示出了所述接触室装置9的壳体14的一种实施例的透视图。

所述凹部29比如布置在底壁21或者侧壁27中。作为替代方案，所述凹部29能够布置在边缘区域中，在所述边缘区域中底壁21和环绕的侧壁27相交。

所述凹部29比如包括具有三角形的底面的棱柱形的凹处。

所述温度传感器12优选借助于胶合被固定在所述壳体的凹部29中。比如所述温度传感器12借助于胶粘剂被固定在所述壳体上，所述胶粘剂具有与壳体的材料相同或类似的热膨胀系数并且由此与所述壳体的热膨胀相匹配。所述壳体比如能够具有处于5·10^-6 1/K到9·10^-6 1/K的范围内的热膨胀系数并且所述胶粘剂比如能够具有处于2·10^-6 1/K到20·10^-6 1/K范围内的热膨胀系数。

所述温度传感器12比如具有正温度系数的电阻。

附图标记列表

1 功率接触器

2 驱动单元

3 第一电触头

4 第二电触头

5 开关元件

6 线圈

7 挺杆

8 接触桥

9 接触室装置

10 接触面

12 温度传感器

14 壳体

15 接触室

16、17内触点

18、19外触点

21 底壁

23 第一开口

25 第二开口

27 侧壁

29 凹部

Claims (10)

1.功率接触器（1），具有

-第一电触头（3）和第二电触头（4），

-开关元件（5），所述开关元件能够占据打开位置和闭合位置，其中，所述开关元件（5）在所述闭合位置中使所述第一电触头（3）和所述第二电触头（4）彼此接触，并且其中，如果所述开关元件（5）位于所述打开位置中，则所述第一电触头（4）和所述第二电触头（4）彼此绝缘，以及

-至少一个被集成到所述功率接触器（1）中的温度传感器（12），所述温度传感器构造用于以预先给定的间距离开所述第一电触头（3）和/或所述第二电触头（4）来检测所述功率接触器（1）的温度。

2.根据权利要求1所述的功率接触器（1），所述功率接触器包括带有壳体（14）和接触室（15）的接触室装置（9），所述开关元件（5）至少部分地布置在所述接触室中，其中，所述壳体至少部分地包围所述接触室（15）并且所述温度传感器（12）布置在所述壳体（14）中。

3.根据权利要求1或2的功率接触器（1），

其中，所述壳体（14）具有陶瓷材料或者由陶瓷材料构成。

4.根据权利要求2或3所述的功率接触器（1），

其中，所述壳体（14）具有凹部（29），并且所述温度传感器（12）布置在所述凹部（29）中。

5.根据权利要求4所述的功率接触器（1），

其中，所述接触室装置（9）的壳体（14）具有底壁（21），所述底壁具有第一开口（23）和第二开口（25），其中，所述第一电触头（3）穿过所述第一开口引导，所述第二电触头（4）穿过所述第二开口引导，并且所述凹部（29）布置在所述壳体（14）的底壁（21）中。

6.根据权利要求4或5所述的功率接触器（1），

其中，所述接触室装置（9）的壳体（14）具有侧壁（27），并且所述凹部（29）布置在所述壳体（14）的侧壁（27）中。

7.根据前述权利要求4到6中任一项所述的功率接触器（1），

其中，

-所述接触室装置（9）的壳体（14）包括侧壁（27）和底壁（21），其中，所述底壁（21）具有第一开口（23）和第二开口（25），其中，所述第一电触头（3）穿过所述第一开口引导，所述第二电触头（4）穿过所述第二开口引导，并且

-所述凹部（29）布置在边缘区域中，在所述边缘区域中所述底壁（21）和所述侧壁（27）相交。

8.根据前述权利要求2到7中任一项所述的功率接触器（1），

其中，所述凹部（29）构造为具有三角形的底面的棱柱形的凹处。

9.根据前述权利要求2到8中任一项所述的功率接触器（1），

其中，所述温度传感器（12）借助于胶粘剂被固定在所述壳体上，所述胶粘剂具有和所述壳体（14）的材料相同或类似的热膨胀系数并且由此与所述壳体（14）的热膨胀相匹配。

10.一种方法，所述方法用于制造用于根据权利要求3到9中任一项所述的功率接触器（1）的接触室装置（9）的壳体（14），其中通过对于陶瓷粉末的干压来制造用于接触室装置（9）的壳体生坯，其中，所述壳体生坯已经具有用于接纳温度传感器（12）的凹部（29）并且随后对所述壳体生坯进行烧结。