CN110718417B - 继电器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气动式高压继电器，该气动式高压继电器包括气缸支架组件、电极支架组件、弹簧支架组件、阀杆支架组件。本发明的气动式高压继电器作为电路和控制系统中的重要元件，需要拥有良好可靠且稳定的工作性能，本发明的气动式继电器的结构等基础设计作为继电动作实现了可靠工作的保证。

Description

继电器及其使用方法

技术领域

本发明涉及电气领域，更具体地讲，涉及一种继电器。

背景技术

高压继电器在高电压大功率的电源设备及系统中承担着控制、电路转换、安全接地等重要功能，发挥着半导体开关所不能替代的作用。被广泛应用于包括新能源电动汽车、医疗仪器、航空和精密设备等多个领域，用来实现负载的隔离、抽头选择、安全放电和安全接地等功能，保证其电源系统和控制系统的正常运行。

高压继电器具有结构简单、安全可靠等优点，在高压大功率电源系统及控制系统中扮演着的重要角色，而现阶段高压继电器仍然存在耐压过低、运行噪声和振动过大、线圈功率过大、连续工作时长较短等问题。如何设计和优化来得到性能优越的高压继电器结构，并保证其可靠稳定地长时间运行是亟待解决的问题。因此迫切需要一种新颖的继电器。

发明内容

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，本发明公开了一种继电器机构，继电器机构包括气缸支架组件、电极支架组件、弹簧支架组件、阀杆支架组件，气缸支架组件和电极支架组件均设置在底座上，阀杆支架组件位于气缸支架组件的上方，阀杆支架组件装配于弹簧支架组件上，电极支架组件用于支撑电极，弹簧支架组件将弹性件固定在塑料板和金属板之间，底座的正中间设有连接孔。

进一步的，气缸支架组件包括前板、后板、上块、下块，前板、后板、上块、下块围成一个矩形区域，气缸位于矩形区域内，其中，上块和下块的中部均开设有阶梯槽，气缸的顶杆穿过上块的表面，气缸的底部穿过下块的阶梯槽而固定于底座的连接孔内。

进一步的，阀杆支架组件包括防倾斜立柱、连接杆、延长杆，连接杆的长度大于防倾斜立柱的长度，连接杆的两端均设有连接螺孔，其中，防倾斜立柱连接在气缸支架组件的顶部，防倾斜立柱的中部具有滑动通孔，气缸的顶杆能够容纳在防倾斜立柱的滑动通孔内，连接杆的底部穿过防倾斜立柱的滑动通孔而与气缸的顶杆连接，延长杆连接在连接杆的顶部。

进一步的，电极支架组件包括两个支撑柱，两个支撑柱连接在底座上并且两个支撑柱平行间隔分布，两个支撑柱的相同位置处均连接有一个电极台，两个支撑柱的相同位置处还均连接有一个电极，电极与电极台紧邻设置，每个支撑柱的后方均连接有一个辅助板，辅助板连接在底座上，每个支撑柱上均设有若干个凹槽。

进一步的，弹簧支架组件包括一个金属板和一个塑料板，金属板的中间设有金属装配孔，塑料板的两端均设有一个塑料连接孔，塑料板的中间设有塑料装配孔，金属板和塑料板通过支持装置连接起来，支持装置数量为2组，每组支持装置包括一个连接螺杆、一个凸形法兰、一个框架法兰，框架法兰的中部具有法兰通孔，连接螺杆的一端穿过塑料连接孔和法兰通孔与紧固螺母连接，凸形法兰的中部具有圆柱凸台，圆柱凸台上设有凸台连接孔，连接螺杆的另一端装配在凸台连接孔中，凸形法兰贴附于金属板表面，框架法兰贴附于塑料板表面，弹性件套装在连接螺杆上，弹性件位于凸形法兰和框架法兰之间，弹性件的自然长度大于金属板和塑料板之间的距离，阀杆支架组件穿过金属装配孔和塑料装配孔与紧固件连接。

进一步的，金属板的两端均设有一组金属定位部，金属定位部由若干个金属定位小孔组成，若干个金属定位小孔呈圆形分布，每个金属定位小孔之间的夹角为45°，每个塑料连接孔的外侧还设有一组塑料定位部，塑料定位部由若干个塑料定位小孔组成，塑料定位小孔与金属定位小孔一一对应，法兰通孔的外侧的法兰面上设有若干框架法兰定位小孔，框架法兰定位小孔与塑料定位小孔一一对应，凸台连接孔的外侧的法兰面上设有若干凸形法兰定位小孔，凸形法兰定位小孔与金属定位小孔一一对应。

进一步的，两个电极之间的距离大于气缸支架组件的宽度。

进一步的，电极台上设有容纳电极的圆形槽。

本发明还公开了一种气动式高压常开式继电器，该气动式高压常开式继电器电器的弹簧支架组件位于电极的正下方，金属板与电极在正常状态下一直保持非接触，电极台位于支撑柱的上部区域，电极贴紧于电极台的下表面，凹槽位于电极的下面，金属板位于塑料板的上方，凸形法兰位于金属板的下表面，框架法兰位于塑料板的上表面。

本发明还公开了一种气动式高压常闭式继电器电器，该气动式高压常闭式继电器电器的弹簧支架组件位于电极的正上方，金属板与电极在正常状态下一直保持接触，电极台位于支撑柱的中部区域，电极贴紧于电极台的上表面，凹槽位于电极的上面，金属板位于塑料板的下方，凸形法兰位于金属板的上表面，框架法兰位于塑料板的下表面。

本发明提供了一种气动式高压继电器，该气动式高压继电器包括气缸支架组件、电极支架组件、弹簧支架组件、阀杆支架组件。本发明的气动式高压继电器作为电路和控制系统中的重要元件，需要拥有良好可靠且稳定的工作性能，本发明的气动式继电器的结构等基础设计作为继电动作实现了可靠工作的保证。

附图说明

图1为本发明的电极整体装配示意图。

图2为本发明的气缸支架组件示意图。

图3为本发明的阀杆支架组件示意图。

图4为本发明的电极支架组件示意图。

图5为本发明的电极支架组件的不同连接方式示意图。

图6为本发明的弹簧支架组件示意图。

图7为本发明的连接螺杆装配示意图。

图8为本发明的触发状态示意图。

图9为本发明的常开式继电器示意图。

图10为本发明的常闭式继电器示意图。

图11为本发明的常开式支撑柱示意图。

图12为本发明的常闭式支撑柱示意图。

图13为本发明的凸形法兰示意图。

图14为本发明的框架法兰示意图。

图15为本发明的电极示意图。

图16为本发明的电极台示意图。

图17为本发明的塑料板示意图。

图18为本发明的金属板示意图。

图19为本发明的防倾斜立柱示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

继电器作为控制系统中的开关电器，它在系统中的作用为接通和断开外部电路，中枢系统的控制指令经由它来执行，同时继电器还能反映外部设备的状态。作为控制电路中至关重要且不可或缺的一部分，继电器活跃在各个领域的自动控制系统中。

在众多的强电电路设计中，通常不直接用开关而是用继电器的触点来控制电路的通断。这就是通常所说的“ 电力开关” 和“ 热开关”， 即利用继电器触点来断开电源或是接通电源。

为了保持高电压，继电器每个电极之间的距离必须足够远，以避免任何两个电极之间发生击穿。另一方面，继电器中使用的绝缘部件需要避免表面飞弧。本发明的气动式继电器使用一块金属板碰触两个圆柱电极进行电接触。为了避免任何两个电极之间的击穿和表面飞弧，本发明在框架结构部分中进行了重点设计。

继电器有两种简单的样式，一种是常开继电器，未激活之前电机没有接触。另一个是常闭继电器，未激活继电器时，电极会接触。

如图1所示，本发明的气动式继电器主要包括四个基本部分：

1）电极支架组件：由坚固的塑料杆或板状部件制成，用于支撑圆柱形电极；

2）弹簧支架组件：将弹簧固定在塑料板和金属板之间；

3）阀杆支架组件：使用延长杆增加电极与气缸之间的距离。 由于延长杆是由塑料制成的，因此使用圆柱形的连接杆来加强延长杆；

4）气缸支架组件：用于隔离气缸。

本发明采用的气缸为SMC气缸，是由金属制成的，因此需要用塑料对其进行绝缘。每次使用时，电极都会被金属板撞击，因此用于支撑电极的支柱必须具有足够坚固的结构。气缸的位置在气缸支架组件的中间，因此支撑柱上两个电极之间的距离将比气缸支架组件的宽度长。弹簧恢复力能够使金属板和电极牢固地接触。

气缸支架组件

常开和常闭继电器都具有相同的气缸支架组件，如图2所示，该气缸支架组件包括前板2、后板3、上块4、下块5，2。 底座1的正中间设有连接孔，该连接孔用于将气管与气缸连接。上块4用于固定防倾斜立柱6。底座1、前板2、后板3、上块4、下块5均由聚乙烯制成。

阀杆支架组件

常开和常闭继电器都具有阀杆支架组件。阀杆支架组件包括防倾斜立柱6、连接杆16、延长杆15，如图3所示。防倾斜立柱6、连接杆16、延长杆15都是由聚乙烯制成的。 常闭继电器的杆更长，因为它需要更多空间来放置其他组件。防倾斜立柱6的中部具有滑动通孔，用于提供使杆直线运动的轨道。 连接杆16用于与气缸和延长杆15连接。延长杆15为弹簧支架组件提供了更大的工作范围。

电极支架组件

每个继电器常开和常闭的电极支架组件设计都不同。电极支架组件包括两个铝合金制成的圆柱形电极10，两个电极台11，两个支撑柱12和两个辅助板17，如图4所示，左边为常开形式，右边为常闭形式。除电极外，它们均由聚乙烯制成。支撑柱12与基座1、电极台11、圆柱形电极10和辅助板17相连。图5给出了常开继电器和常闭继电器的电极支架组件的不同连接方式，其中5a和5b为常开形式，5c和5d为常闭形式。如图5a和5c所示，电极和电极台被锁定在主支架上。当电极10被金属板碰撞时，电极台11被用来增加电极的支撑，如图5b和5d所示，支撑柱12和辅助板17被聚乙烯螺钉牢固地拧在一起。这是因为加工后的聚乙烯支撑柱12通常会弯曲，通过将支撑柱12和辅助板17连接在一起，它们变得平坦稳固。支撑柱12上有一些凹槽，以增加表面路径，如图4所示，这种设计能够很好的为了避免表面飞弧。

弹簧支架组件

弹簧支架组件的弹力用于加强电极和金属板之间的接触。弹簧支架组件包括一个金属板14，一个塑料板13，两个凸形法兰8，两个框架法兰9，两个弹性件7和两个连接螺杆。弹性件7连接于在凸形法兰8和框架法兰9之间，凸形法兰8贴附于金属板表面，框架法兰9贴附于塑料板表面，可以使用定位聚乙烯螺栓将两个法兰拧固于对应的板面上。连接螺杆的一端穿过所塑料板和框架法兰与聚乙烯紧固螺母连接，聚乙烯螺母用于调节金属板14和塑料板13之间的距离或金属板14和两个电极10之间的距离。弹性件7的长度大于塑料板13和金属板14之间的距离，如图6所示，其中左边为常开形式，右边为常闭形式，弹簧支架组件设计为略微摆动，以允许金属板14与电极10更牢固地接触。

对于气动式高压常开式继电器，弹簧支架组件位于电极10的正下方，金属板14与电极10在正常状态下一直保持非接触，电极台11位于支撑柱12的上部区域，电极10贴紧于电极台11的下表面，凹槽位于电极10的下面，金属板14位于塑料板13的上方，凸形法兰8位于金属板14的下表面，框架法兰9位于塑料板13的上表面。

对于气动式高压常闭式继电器，弹簧支架组件位于电极10的正上方，金属板14与电极10在正常状态下一直保持接触，电极台11位于支撑柱12的中部区域，电极10贴紧于电极台11的上表面，凹槽位于电极10的上面，金属板14位于塑料板13的下方，凸形法兰8位于金属板14的上表面，框架法兰9位于塑料板13的下表面。

继电器的操作

当气缸由压缩气体驱动时，继电器被激活。金属板14将与两个电极接触或远离两个电极。图8显示了常开继电器和常闭继电器在停用或激活时的情况。其中，当气动式高压常开式继电器触发时，气缸由压缩气体驱动，气缸的顶杆向上延伸，带动阀杆支架组件的连接杆向上运动，在阀杆支架的带动下，弹簧支架组件会逐渐向上运动，从而弹簧支架组件的金属板会与支撑柱上的电极碰触，从而气动式高压常开式继电器完成触发；当气动式高压常闭式继电器触发时，气缸由压缩气体驱动，气缸的顶杆向上延伸，带动阀杆支架组件的连接杆向上运动，在阀杆支架的带动下，弹簧支架组件会逐渐向上运动，从而弹簧支架组件的金属板会与支撑柱上的电极分离，弹簧支架组件逐渐向上运动，从而气动式高压常闭式继电器完成触发。

本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

Claims (10)

1.一种继电器机构，所述的继电器机构包括气缸支架组件、电极支架组件、弹簧支架组件、阀杆支架组件，其特征在于，所述的气缸支架组件和所述的电极支架组件均设置在底座（1）上，所述的阀杆支架组件位于所述的气缸支架组件的上方，所述的阀杆支架组件装配于所述的弹簧支架组件上，所述的电极支架组件用于支撑电极（10），所述的弹簧支架组件将弹性件（7）固定在塑料板（13）和金属板（14）之间，所述的底座（1）的正中间设有连接孔。

2.根据权利要求1所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的气缸支架组件包括前板（2）、后板（3）、上块（4）、下块（5），所述的前板（2）、后板（3）、上块（4）、下块（5）围成一个矩形区域，气缸位于所述的矩形区域内，其中，所述的上块（4）和所述的下块（5）的中部均开设有阶梯槽，所述的气缸的顶杆穿过所述的上块（4）的表面，所述的气缸的底部穿过所述的下块（5）的阶梯槽而固定于所述的底座（1）的连接孔内。

3.根据权利要求2所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的阀杆支架组件包括防倾斜立柱（6）、连接杆（16）、延长杆（15），所述的连接杆（16）的长度大于所述的防倾斜立柱（6）的长度，所述的连接杆（16）的两端均设有连接螺孔，其中，所述的防倾斜立柱（6）连接在所述的气缸支架组件的顶部，所述的防倾斜立柱（6）的中部具有滑动通孔，所述的气缸的顶杆能够容纳在所述的防倾斜立柱（6）的滑动通孔内，所述的连接杆（16）的底部穿过所述的防倾斜立柱（6）的滑动通孔而与所述的气缸的顶杆连接，所述的延长杆（15）连接在所述的连接杆（16）的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的电极支架组件包括两个支撑柱（12），两个所述的支撑柱（12）连接在所述的底座（1）上并且两个所述的支撑柱（12）平行间隔分布，两个所述的支撑柱（12）的相同位置处均连接有一个电极台（11），两个所述的支撑柱（12）的相同位置处还均连接有一个电极（10），所述的电极（10）与所述的电极台（11）紧邻设置，每个所述的支撑柱（12）的后方均连接有一个辅助板（17），所述的辅助板（17）连接在所述的底座（1）上，每个所述的支撑柱（12）上均设有若干个凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的弹簧支架组件包括一个金属板（14）和一个塑料板（13），所述的金属板（14）的中间设有金属装配孔，所述的塑料板（13）的两端均设有一个塑料连接孔，所述的塑料板（13）的中间设有塑料装配孔，所述的金属板（14）和所述的塑料板（13）通过支持装置连接起来，所述的支持装置数量为2组，每组所述的支持装置包括一个连接螺杆、一个凸形法兰（8）、一个框架法兰（9），所述的框架法兰（9）的中部具有法兰通孔，所述的连接螺杆的一端穿过所述的塑料连接孔和所述的法兰通孔与紧固螺母连接，所述的凸形法兰（8）的中部具有圆柱凸台，所述的圆柱凸台上设有凸台连接孔，所述的连接螺杆的另一端装配在所述的凸台连接孔中，所述的凸形法兰（8）贴附于所述的金属板（14）表面，所述的框架法兰（9）贴附于所述的塑料板（13）表面，所述的弹性件（7）套装在所述的连接螺杆上，所述的弹性件（7）位于所述的凸形法兰（8）和所述的框架法兰（9）之间，所述的弹性件（7）的自然长度大于所述的金属板（14）和所述的塑料板（13）之间的距离，所述的阀杆支架组件穿过所述的金属装配孔和所述的塑料装配孔与紧固件连接。

6.根据权利要求5所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的金属板（14）的两端均设有一组金属定位部，所述的金属定位部由若干个金属定位小孔组成，若干个所述的金属定位小孔呈圆形分布，每个所述的金属定位小孔之间的夹角为45°，每个所述的塑料连接孔的外侧还设有一组塑料定位部，所述的塑料定位部由若干个塑料定位小孔组成，所述的塑料定位小孔与所述的金属定位小孔一一对应，所述的法兰通孔的外侧的法兰面上设有若干框架法兰定位小孔，所述的框架法兰定位小孔与所述的塑料定位小孔一一对应，所述的凸台连接孔的外侧的法兰面上设有若干凸形法兰定位小孔，所述的凸形法兰定位小孔与所述的金属定位小孔一一对应。

7.根据权利要求6所述的一种继电器机构，其特征在于，两个所述的电极（10）之间的距离大于所述的气缸支架组件的宽度。

8.根据权利要求7所述的一种继电器机构，其特征在于，所述的电极台（11）上设有容纳所述的电极（10）的圆形槽。

9.一种气动式高压常开式继电器的使用方法，所述的气动式高压常开式继电器包括权利要求8中所述的继电器机构，其特征在于，所述的弹簧支架组件位于所述的电极（10）的正下方，所述的金属板（14）与所述的电极（10）在正常状态下一直保持非接触，所述的电极台（11）位于所述的支撑柱（12）的上部区域，所述的电极（10）贴紧于所述的电极台（11）的下表面，所述的凹槽位于所述的电极（10）的下面，所述的金属板（14）位于所述的塑料板（13）的上方，所述的凸形法兰（8）位于所述的金属板（14）的下表面，所述的框架法兰（9）位于所述的塑料板（13）的上表面，当所述的气动式高压常开式继电器触发时，所述的气缸由压缩气体驱动，气缸的顶杆向上延伸，带动所述的阀杆支架组件的连接杆（16）向上运动，在所述的阀杆支架的带动下，所述的弹簧支架组件会逐渐向上运动，从而所述的弹簧支架组件的金属板（14）会与所述的支撑柱（12）上的电极（10）碰触，从而所述的气动式高压常开式继电器完成触发。

10.一种气动式高压常闭式继电器的使用方法，所述的气动式高压常闭式继电器包括权利要求8中所述的继电器机构，其特征在于，所述的弹簧支架组件位于所述的电极（10）的正上方，所述的金属板（14）与所述的电极（10）在正常状态下一直保持接触，所述的电极台（11）位于所述的支撑柱（12）的中部区域，所述的电极（10）贴紧于所述的电极台（11）的上表面，所述的凹槽位于所述的电极（10）的上面，所述的金属板（14）位于所述的塑料板（13）的下方，所述的凸形法兰（8）位于所述的金属板（14）的上表面，所述的框架法兰（9）位于所述的塑料板（13）的下表面，当所述的气动式高压常闭式继电器触发时，所述的气缸由压缩气体驱动，气缸的顶杆向上延伸，带动所述的阀杆支架组件的连接杆（16）向上运动，在所述的阀杆支架的带动下，所述的弹簧支架组件会逐渐向上运动，从而所述的弹簧支架组件的金属板（14）会与所述的支撑柱（12）上的电极（10）分离，所述的弹簧支架组件逐渐向上运动，从而所述的气动式高压常闭式继电器完成触发。

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