CN114121557B - 自然通断状态可调的无电弧高性能继电器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，包括第一壳体、第二壳体、冷却液槽和弹性液囊；第二壳体设置在第一壳体的底部并与第一壳体形成有容置空间，容置空间内设有液压缸结构，冷却液槽固定连接在第二壳体的底部并与第二壳体之间形成有填充有冷却液的冷却腔体；液压缸结构包括有液压腔、第一活塞、动触电杆和静触电杆、磁性触点、第一绝缘垫环、第二绝缘垫环和密封绝缘垫；弹性液囊内填充有常温下为液态的钠钾合金，弹性液囊在自然状态下处于膨胀状态，弹性液囊位于冷却腔体内，弹性液囊与液压腔连通；容置空间内还安装有电磁铁；本发明有效避免出现电弧放电现象，利于延长继电器的使用寿命，结构使用更为可靠。

Description

自然通断状态可调的无电弧高性能继电器及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器。

背景技术

现有的继电器在通断过程中动、静触点之间会产生电弧放电现象，高温电弧会使触点烧蚀，缩短继电器的使用寿命，在频繁通断工况下还会引起继电器升温，极端情况下造成继电器损坏，结构可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，包括第一壳体、第二壳体、冷却液槽和弹性液囊；所述第二壳体设置在第一壳体的底部并与第一壳体形成有容置空间，所述容置空间内设有液压缸结构，所述冷却液槽固定连接在第二壳体的底部并与第二壳体之间形成有填充有冷却液的冷却腔体；

所述液压缸结构包括有液压腔、第一活塞、动触电杆和静触电杆、磁性触点、第一绝缘垫环、第二绝缘垫环和密封绝缘垫；

所述弹性液囊内填充有常温下为液态的钠钾合金，所述弹性液囊在自然状态下处于膨胀状态，所述弹性液囊位于冷却腔体内，所述弹性液囊与液压腔连通；

所述容置空间内还安装有与磁性触点配合的电磁铁。

本发明进一步地，所述第一活塞设于液压腔内，所述动触电杆固定贯穿于第一活塞，所述动触电杆的上端从液压腔的上端穿出至容置空间内；所述动触电杆的上端活动套接有第一引脚；所述动触电杆的上端固定连接有磁性触点；所述静触电杆的上端部固定在液压腔的另一端端部，所述静触电杆的上端部的直径与液压腔的内径相适配，所述静触电杆的下端从液压腔的下端向下依次贯穿第二壳体和冷却液槽，且所述静触电杆与冷却腔体内的冷却液不接触，所述静触电杆的另一端固定连接有第二引脚；所述静触电杆内设有与液压腔连通的流道孔；所述第一活塞的底面固定有第一绝缘垫环，所述第一绝缘垫环的外径与液压腔的内径相适配，所述第一绝缘垫环的内径与动触电杆的下端部的直径相适配，所述静触电杆的上端部嵌设有直径小于第一绝缘垫环的第二绝缘垫环，所述动触电杆的下端部嵌设有密封绝缘垫，所述密封绝缘垫的直径大于流道孔的孔径且小于第二绝缘垫环的直径；

所述弹性液囊固定连接在静触电杆的下端上并通过流道孔与液压腔连通；

所述电磁铁连接有两个第三引脚。

本发明进一步地，所述磁性触点包括有连接臂和两个永磁体，所述连接臂的中部固定套接在动触电杆的上端部，两个所述永磁体分别固定在连接臂底面的两端，所述容置空间内安装有两个对称设置的电磁铁，两个所述电磁铁分别对应位于两个永磁体的正下方，两个所述电磁铁均与两个第三引脚电性连接。

本发明进一步地，所述连接臂的两端分别对应与容置空间的内顶壁之间连接有第一弹簧。

本发明进一步地，所述液压缸结构还包括有缸体和端盖，所述缸体是由第二壳体内表面的中部向上凸设形成，所述端盖固定在缸体的顶部并与缸体形成液压腔。

本发明进一步地，所述冷却液槽的槽底中部设有一贯穿冷却液槽的避让导管，所述静触电杆伸入避让导管内，所述避让导管的侧壁上开设有安装孔，所述弹性液囊通过安装孔固定连接在静触电杆上。

本发明进一步地，两个所述电磁铁上均嵌设有压力传感器。

本发明进一步地，还包括有用于调节冷却腔体内的冷却液压力的压力调节机构。

本发明进一步地，所述压力调节机构包括第二活塞、滑块、第二弹簧和调节螺杆，所述第二活塞设于冷却腔体内远离弹性液囊的一端，所述滑块滑动设于冷却腔体内，所述第二弹簧的两端分别固定连接在第二活塞和滑块上，所述调节螺杆螺纹穿设于冷却液槽上，所述调节螺杆的内端与滑块固定连接。

本发明进一步地，所述第一引脚、第二引脚以及两个第三引脚的自由端的朝向相同，所述第一壳体设置有用于对第一引脚进行绝缘保护的第一绝缘盖；所述冷却液槽上设置有用于对第二引脚进行绝缘保护的第二绝缘盖。

本发明的有益效果为：本发明通过将动触电杆和静触电杆设置在液压腔的两端，从而利用弹性液囊内的钠钾合金实现动触电杆与静触电杆之间的电性导通，而通过电磁铁控制动触电杆移动，使得液压腔内的钠钾合金完全排出，利用第一绝缘垫环、第二绝缘垫环、密封绝缘垫实现动触电杆与静触电杆无间隙电性断开，有效避免出现电弧放电现象，利于延长继电器的使用寿命，结构使用更为可靠。

另外，本发明还通过弹性液囊内的钠钾合金将动触电杆和静触电杆工作时产生的焦耳热及时传导至冷却液，从而使得整个继电器工作在较低的温度区间，工作稳定性更高。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明另一视角的立体图；

图3是本发明在接通高压回路时的剖面示意图；

图4是本发明在断开高压回路的剖面示意图；

图5是本发明部分结构的立体图；

附图标记说明：1、第一壳体；2、第二壳体；3、冷却液槽；4、弹性液囊；51、液压腔；52、第一活塞；53、动触电杆；54、静触电杆；541、流道孔；55、磁性触点；551、连接臂；552、永磁体；56、第一绝缘垫环；57、第二绝缘垫环；58、密封绝缘垫；59、端盖；6、电磁铁；7、第一弹簧；8、压力传感器；9、压力调节机构；91、第二活塞；92、滑块；93、第二弹簧；94、调节螺杆；10、第一引脚；20、第二引脚；30、第三引脚；40、第一绝缘盖；50、第二绝缘盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图5所示，本实施例所述的一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，包括第一壳体1、第二壳体2、冷却液槽3和弹性液囊4；所述第二壳体2设置在第一壳体1的底部并与第一壳体1形成有容置空间，所述容置空间内设有液压缸结构，所述冷却液槽3固定连接在第二壳体2的底部并与第二壳体2之间形成有填充有冷却液的冷却腔体；

所述液压缸结构包括有液压腔51、第一活塞52、动触电杆53和静触电杆54、磁性触点55、第一绝缘垫环56、第二绝缘垫环57和密封绝缘垫58；

所述弹性液囊4内填充有常温下为液态的钠钾合金，所述弹性液囊4在自然状态下处于膨胀状态，所述弹性液囊4位于冷却腔体内，所述弹性液囊4与液压腔51连通；所述容置空间内还安装有与磁性触点55配合的电磁铁6。

本实施例中，具体地，所述第一活塞52设于液压腔51内，所述动触电杆53固定贯穿于第一活塞52，所述动触电杆53的上端从液压腔51的上端穿出至容置空间内；所述动触电杆53的上端活动套接有第一引脚10；所述动触电杆53的上端固定连接有磁性触点55；所述静触电杆54的上端部固定在液压腔51的另一端端部，所述静触电杆54的上端部的直径与液压腔51的内径相适配，所述静触电杆54的下端从液压腔51的下端向下依次贯穿第二壳体2和冷却液槽3，且所述静触电杆54与冷却腔体内的冷却液不接触，所述静触电杆54的另一端固定连接有第二引脚20；所述静触电杆54内设有与液压腔51连通的流道孔541；所述第一活塞52的底面固定有第一绝缘垫环56，所述第一绝缘垫环56的外径与液压腔51的内径相适配，所述第一绝缘垫环56的内径与动触电杆53的下端部的直径相适配，所述静触电杆54的上端部嵌设有直径小于第一绝缘垫环56的第二绝缘垫环57，所述动触电杆53的下端部嵌设有密封绝缘垫58，所述密封绝缘垫58的直径大于流道孔541的孔径且小于第二绝缘垫环57的直径；

所述弹性液囊4固定连接在静触电杆54的下端上并通过流道孔541与液压腔51连通；所述电磁铁6连接有两个第三引脚30。

本实施例的工作方式是：工作时，电磁铁6不通电，由于弹性液囊4受到冷却液的挤压，弹性液囊4内的钠钾合金经由流道孔541进入液压腔51内，对第一活塞52产生推力，使得第一活塞52带动动触电杆53上移，此时动触电杆53和静触电杆54的端面上均充填有钠钾合金，动触电杆53和静触电杆54通过钠钾合金电性导通，使得第一引脚10和第二引脚20电性接通，实现动静触点间外界高压回路的导通，此时继电器处于常开状态，同时液压腔51内的钠钾合金在电性导通时，能够将产生的焦耳热传导至冷却液，使得动触电杆53和静触电杆54工作在较低的温度区间，提高了工作稳定性；

当需要继电器切断外界高压回路时，通过两个第三引脚30向电磁铁6通电，电磁铁6对磁性触点55产生吸附力，使得磁性触点55带动动触电杆53下移，动触电杆53带动活塞下移，将液压腔51内的钠钾合金挤压回弹性液囊4内，直至第一绝缘垫环56的端面与静触电杆54的端面抵靠封闭，动触电杆53的端面与第二绝缘垫环57的端面抵靠封闭，密封绝缘垫58将流道孔541密封堵住，使得动触电杆53与静触电杆54之间不会产生间隙，避免出现电弧放电现象，钠钾合金从液压腔51内排出，使得动触电杆53与静触电杆54之间电性断开，实现外界高压回路的切断，同时流回弹性液囊4内的钠钾合金在冷却液的作用下冷却降温。

本实施例通过将动触电杆53和静触电杆54设置在液压腔51的两端，从而利用弹性液囊4内的钠钾合金实现动触电杆53与静触电杆54之间的电性导通，而通过电磁铁6控制动触电杆53移动，使得液压腔51内的钠钾合金完全排出，利用第一绝缘垫环56、第二绝缘垫环57、密封绝缘垫58实现动触电杆53与静触电杆54无间隙电性断开，有效避免出现电弧放电现象，利于延长触点寿命，结构使用更为可靠。

另外，本实施例还通过弹性液囊4内的钠钾合金将动触电杆53和静触电杆54工作时产生的焦耳热及时传导至冷却液，从而使得整个继电器工作在较低的温度区间，工作稳定性更高。

本实施例进一步地，所述磁性触点55包括有连接臂551和两个永磁体552，所述连接臂551的中部固定套接在动触电杆53的上端部，两个所述永磁体552分别固定在连接臂551底面的两端，所述容置空间内安装有两个对称设置的电磁铁6，两个所述电磁铁6分别对应位于两个永磁体552的正下方，两个所述电磁铁6均与两个第三引脚30电性连接。

实际使用时，通过两个永磁体552与两个电磁铁6对应配合，使得连接臂551带动动触电杆53下移时更为稳定，动触电杆53受力更为平衡。

本实施例进一步地，所述液压缸结构还包括有缸体和端盖59，所述缸体是由第二壳体2内表面的中部向上凸设形成，所述端盖59固定在缸体的顶部并与缸体形成液压腔51；结构更为简单，节省制造成本。

本实施例进一步地，所述冷却液槽3的槽底中部设有一贯穿冷却液槽3的避让导管，所述静触电杆54伸入避让导管内，所述避让导管的侧壁上开设有安装孔，所述弹性液囊4通过安装孔固定连接在静触电杆54上；通过设置避让导管，使得静触电杆54与冷却液隔开，实现静触电杆54从冷却液槽3穿出时不会与冷却液接触。

本实施例进一步地，所述第一引脚10、第二引脚20以及两个第三引脚30的自由端的朝向相同，使得继电器的接线更为方便，所述第一壳体1设置有用于对第一引脚10进行绝缘保护的第一绝缘盖40；所述冷却液槽3上设置有用于对第二引脚20进行绝缘保护的第二绝缘盖50，利用绝缘盖对引脚的其他裸露部分进行绝缘保护。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述连接臂551的两端分别对应与容置空间的内顶壁之间连接有第一弹簧7。实际使用时，连接臂551在两个第一弹簧7的弹力作用下下移，使得动触电杆53下移至与第二绝缘垫环57接触，使得继电器处于常闭状态，此时动触电杆53与静触电杆54不电性接通，在需要继电器接通外界高压回路时，电磁铁6通电，对永磁体552产生排斥力，使得连接臂551带动动触电杆53上移，弹性液囊4内的钠钾合金进入液压腔51内，将动触电杆53和静触电杆54电性导通，从而实现接通外界高压回路。

本实施例中，两个所述电磁铁6上均嵌设有压力传感器8。本实施例通过压力传感器8对永磁体552的压力进行检测，从而通过压力传感器8产生的压力信号能够判定继电器为常闭状态或常开状态。

基于上述实施例的基础上，进一步地，本实施例还包括有用于调节冷却腔体内的冷却液压力的压力调节机构9。

具体地，所述压力调节机构9包括第二活塞91、滑块92、第二弹簧93和调节螺杆94，所述第二活塞91设于冷却腔体内远离弹性液囊4的一端，所述滑块92滑动设于冷却腔体内，所述第二弹簧93的两端分别固定连接在第二活塞91和滑块92上，所述调节螺杆94螺纹穿设于冷却液槽3上，所述调节螺杆94的内端与滑块92固定连接。

工作时，旋转调节螺杆94，使得滑块92朝向第二活塞91移动，滑块92通过第二弹簧93带动第二活塞91压缩冷却腔体内的冷却液，高压的冷却液挤压弹性液囊4，使得弹性液囊4内的钠钾合金进入液压腔51内，使得钠钾合金对动触电杆53的推力大于第一弹簧7对动触电杆53产生的下压力，从而使得继电器由常闭状态转变为常开状态，外界高压回路接通，当需要断开外界高压回路时，电磁铁6对永磁体552产生吸附力，使得动触电杆53在第一弹簧7的弹力和磁性吸附力的作用下，将液压腔51内的钠钾合金挤压出，使得钠钾合金回流至弹性液囊4内，此时冷却腔体内的冷却液的压强增大，推动第二活塞91压缩第二弹簧93，当电磁铁6断电后，弹性液囊4内的钠钾合金在压力作用下再次进入液压腔51内，此时第二弹簧93再次推动第二活塞91移动进行挤压冷却液，使得继电器保持为常开状态；

当需要继电器保持为常闭状态时，反向旋转调节螺杆94，滑块92通过第二弹簧93带动第二活塞91远离弹性液囊4移动，冷却腔体内的压力减小，动触电杆53在第一弹簧7的弹力作用下下移，直至动触电杆53上的密封绝缘垫58封堵住流道孔541，此时继电器处于常闭状态下。

本实施例通过设置压力调节机构9改变冷却腔体内冷却液的压力，从而使得继电器能够从常闭状态调整为常开状态，或从常开状态调节为常闭状态，结构使用更为灵活。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，包括第一壳体(1)、第二壳体(2)、冷却液槽(3)和弹性液囊(4)；所述第二壳体(2)设置在第一壳体(1)的底部并与第一壳体(1)形成有容置空间，所述容置空间内设有液压缸结构，所述冷却液槽(3)固定连接在第二壳体(2)的底部并与第二壳体(2)之间形成有填充有冷却液的冷却腔体；

所述液压缸结构包括有液压腔(51)、第一活塞(52)、动触电杆(53)、静触电杆(54)、磁性触点(55)、第一绝缘垫环(56)、第二绝缘垫环(57)和密封绝缘垫(58)；

所述弹性液囊(4)内填充有常温下为液态的钠钾合金，所述弹性液囊(4)在自然状态下处于膨胀状态，所述弹性液囊(4)位于冷却腔体内，所述弹性液囊(4)与液压腔(51)连通；

所述容置空间内还安装有与磁性触点(55)配合的电磁铁(6)；

所述第一活塞(52)设于液压腔(51)内，所述动触电杆(53)固定贯穿于第一活塞(52)，所述动触电杆(53)的上端从液压腔(51)的上端穿出至容置空间内；所述动触电杆(53)的上端活动套接有第一引脚(10)；所述动触电杆(53)的上端固定连接有磁性触点(55)；所述静触电杆(54)的上端部固定在液压腔(51)的下端，所述静触电杆(54)的上端部的直径与液压腔(51)的内径相适配，所述静触电杆(54)的下端从液压腔(51)的下端向下依次贯穿第二壳体(2)和冷却液槽(3)，且所述静触电杆(54)与冷却腔体内的冷却液不接触，所述静触电杆(54)的下端固定连接有第二引脚(20)；所述静触电杆(54)内设有与液压腔(51)连通的流道孔(541)；所述第一活塞(52)的底面固定有第一绝缘垫环(56)，所述第一绝缘垫环(56)的外径与液压腔(51)的内径相适配，所述第一绝缘垫环(56)的内径与动触电杆(53)的下端部的直径相适配，所述静触电杆(54)的上端部嵌设有直径小于第一绝缘垫环(56)的第二绝缘垫环(57)，所述动触电杆(53)的下端部嵌设有密封绝缘垫(58)，所述密封绝缘垫(58)的直径大于流道孔(541)的孔径且小于第二绝缘垫环(57)的直径；

所述弹性液囊(4)固定连接在静触电杆(54)的下端上并通过流道孔(541)与液压腔(51)连通；

所述电磁铁(6)连接有两个第三引脚(30)。

2.根据权利要求1所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，所述磁性触点(55)包括有连接臂(551)和两个永磁体(552)，所述连接臂(551)的中部固定套接在动触电杆(53)的上端，两个所述永磁体(552)分别固定在连接臂(551)底面的两端，所述容置空间内安装有两个对称设置的电磁铁(6)，两个所述电磁铁(6)分别对应位于两个永磁体(552)的正下方，两个所述电磁铁(6)均与两个第三引脚(30)电性连接。

3.根据权利要求2所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，所述连接臂(551)的两端分别对应与容置空间的内顶壁之间连接有第一弹簧(7)。

4.根据权利要求3所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，两个所述电磁铁(6)上均嵌设有压力传感器(8)。

5.根据权利要求1所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，所述液压缸结构还包括有缸体和端盖(59)，所述缸体是由第二壳体(2)内表面的中部向上凸设形成，所述端盖(59)固定在缸体的顶部并与缸体形成液压腔(51)。

6.根据权利要求1所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，所述冷却液槽(3)的槽底中部设有一贯穿冷却液槽(3)的避让导管，所述静触电杆(54)伸入避让导管内，所述避让导管的侧壁上开设有安装孔，所述弹性液囊(4)通过安装孔固定连接在静触电杆(54)上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，还包括有用于调节冷却腔体内的冷却液压力的压力调节机构(9)；

所述压力调节机构(9)包括第二活塞(91)、滑块(92)、第二弹簧(93)和调节螺杆(94)，所述第二活塞(91)设于冷却腔体内远离弹性液囊(4)的一端，所述滑块(92)滑动设于冷却腔体内，所述第二弹簧(93)的两端分别固定连接在第二活塞(91)和滑块(92)上，所述调节螺杆(94)螺纹穿设于冷却液槽(3)上，所述调节螺杆(94)的内端与滑块(92)固定连接。

8.根据权利要求1所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器，其特征在于，所述第一引脚(10)、第二引脚(20)以及两个第三引脚(30)的自由端的朝向相同，所述第一壳体(1)设置有用于对第一引脚(10)进行绝缘保护的第一绝缘盖(40)；所述冷却液槽(3)上设置有用于对第二引脚(20)进行绝缘保护的第二绝缘盖(50)。

9.一种利用权利要求1所述的自然通断状态可调的无电弧高性能继电器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100：弹性液囊(4)内的钠钾合金经由流道孔(541)进入液压腔(51)内，使得第一活塞(52)带动动触电杆(53)上移，动触电杆(53)和静触电杆(54)通过钠钾合金电性导通，接通外界高压回路，此时无电弧高性能继电器处于常开状态；

S200：需要切断外界高压回路时，电磁铁(6)通电，电磁铁使得磁性触点(55)带动动触电杆(53)下移，将液压腔(51)内的钠钾合金挤压回弹性液囊(4)内，直至第一绝缘垫环(56)的端面与静触电杆(54)的端面抵靠封闭，动触电杆(53)的端面与第二绝缘垫环(57)的端面抵靠封闭，密封绝缘垫(58)将流道孔(541)密封堵住，钠钾合金流回弹性液囊(4)内，使得动触电杆(53)与静触电杆(54)之间电性断开，实现外界高压回路的切断。

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