專(zhuān)利名稱(chēng)：直流截止開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流截止開(kāi)關(guān)，具體地說(shuō)，涉及一種直流截止開(kāi)關(guān)，通過(guò)消除或減少高壓電流電路的觸點(diǎn)開(kāi)啟電弧發(fā)生時(shí)間，以防止觸點(diǎn)的熔化并減小其損壞，并使高壓直流完全截止。
背景技術(shù)：
通常的直流電路的開(kāi)關(guān)用于開(kāi)啟/關(guān)閉汽車(chē)中的電氣設(shè)備、由充電電池驅(qū)動(dòng)的電子產(chǎn)品等當(dāng)中。在使用了這類(lèi)開(kāi)關(guān)的傳統(tǒng)汽車(chē)的電氣設(shè)備中，用于驅(qū)動(dòng)的電源電壓主要為DC 12V或DC24V，以及使用充電電池的便攜式電子設(shè)備中所用的電源電壓也主要為DC12V。
即使需要輸出高功率的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的工具，也可以由DC18V或24V來(lái)充分地驅(qū)動(dòng)，而且傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)已被用作這種電源單元的開(kāi)關(guān)，無(wú)需任何修改，沒(méi)有任何麻煩。
然而，近來(lái)，由于汽車(chē)的高壓電氣設(shè)備、使用充電電池的設(shè)備的產(chǎn)品領(lǐng)域的擴(kuò)展，以及家庭電氣設(shè)備(比如性能得到加強(qiáng)的電子真空吸塵器，以及比如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)等新產(chǎn)品)的發(fā)展，高功率已經(jīng)成為對(duì)這類(lèi)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電源單元的需求。根據(jù)這類(lèi)電源單元所需的高輸出，存在對(duì)高壓電源單元的需要。
當(dāng)前，這類(lèi)產(chǎn)品所用電源單元通常所說(shuō)的高壓意味著30V或更大，而且，從安全角度考慮，它在國(guó)際分級(jí)中的上限為42V。為此，把用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述各種電氣產(chǎn)品中所需的這類(lèi)驅(qū)動(dòng)輸出的必要安全電源電壓考慮為30V到42V。通過(guò)整流，使這類(lèi)設(shè)備中使用的AC主電源電壓所得到的直流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高得多，可達(dá)到140V或300V。
在這種電流電路開(kāi)關(guān)中，存在著對(duì)付能夠用來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉這種高壓電源單元的高電壓/大電流的需求。
上述傳統(tǒng)電流電路的開(kāi)關(guān)存在的一個(gè)問(wèn)題，在于因浪涌電壓所造成的觸點(diǎn)熔化。
然而，在直流的情況下，眾所周知的是，當(dāng)使大電流截止時(shí)，在要開(kāi)啟之開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間產(chǎn)生的電弧影響會(huì)隨著電壓?jiǎn)卧妷旱脑龈叨龃?。例如，公知的是，如果?dāng)電壓電壓是DC42V時(shí)，甚至當(dāng)電流大約為10A時(shí)，由傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)來(lái)關(guān)閉電源單元，則通常關(guān)閉觸點(diǎn)時(shí)的電壓變得高于開(kāi)啟觸點(diǎn)時(shí)的電壓，并且趨于發(fā)生電弧。在這種情況下，不僅趨于發(fā)生電弧，而且電弧的發(fā)生時(shí)間會(huì)變得更長(zhǎng)。
假如即使是電壓接近于30V時(shí)，使用比如50A這樣的大電流，或者在利用比如電動(dòng)機(jī)、繼電器等線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)較高的感性負(fù)載時(shí)，由傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)使這樣的電流電路截止，則趨于發(fā)生電弧，并且會(huì)使發(fā)生的時(shí)間增長(zhǎng)。這是因?yàn)榧偃缡惯@樣的高電壓/大電流得以截止，會(huì)發(fā)生較高的浪涌電壓。
在使電流截止時(shí)，如果要開(kāi)啟的觸點(diǎn)之間的距離比較短，或者如果觸點(diǎn)之間的電弧增加到超過(guò)極限之外，則這樣的現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)變得顯著，并且在觸點(diǎn)之間所產(chǎn)生的電弧經(jīng)常不會(huì)即刻熄滅，并且會(huì)持續(xù)幾十微秒。如果電弧像這樣會(huì)持續(xù)幾十微秒，則電弧就會(huì)產(chǎn)生很高的熱量。結(jié)果，由于熔化了觸點(diǎn)，并且在觸點(diǎn)之間產(chǎn)生熔合，就會(huì)使電路發(fā)生短路。作為選擇，即使這些觸點(diǎn)保持開(kāi)啟，在觸點(diǎn)周?chē)慕殡姌?gòu)件經(jīng)常會(huì)被熔化，因熱量而產(chǎn)生煙或火，這是一個(gè)問(wèn)題。
如果開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的開(kāi)啟距離變寬，則至少可以解決這種觸點(diǎn)熔合的問(wèn)題。還可以縮短電弧的發(fā)生周期。然而，即使縮短了發(fā)生周期，緊接在開(kāi)啟觸點(diǎn)之后，立即會(huì)發(fā)生電弧。因此，無(wú)法解決觸點(diǎn)熔化的問(wèn)題。具體地說(shuō)，每次電流截止時(shí)，觸點(diǎn)就發(fā)生熔化和變形，因此，縮短了開(kāi)關(guān)的壽命。
加寬開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間的開(kāi)啟距離，意味著開(kāi)關(guān)主體的大型結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前使各種電子設(shè)備中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分微型化的趨勢(shì)下，大型開(kāi)關(guān)必須是首先要避免的。
然而，作為一種分解或抑制觸點(diǎn)之間火花的方法，公知的還可以在觸點(diǎn)之間插入電阻器。然而，足以減少電流從而分解或抑制火花的電阻器的值非常低。如果即使在開(kāi)啟觸點(diǎn)之后，連接這樣低的電阻值，泄漏電流的積累量變得太大而無(wú)法忽略，并且也不經(jīng)濟(jì)。
各種用以吸收浪涌電壓(或浪涌電流)的設(shè)備也都是公知的。例如，對(duì)于浪涌電壓吸收設(shè)備，公知的有壓敏電阻、硅浪涌吸收器、利用放電的氣體警報(bào)裝置等。然而，任何一種這樣的設(shè)備，通過(guò)在緊急情況下吸收與所用電壓不同的高浪涌電壓，用來(lái)保護(hù)電路免受異常浪涌電壓，所述電路是由上述所用的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而且，最初并不被用來(lái)吸收與開(kāi)啟/關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)所用的電壓幾乎相同的浪涌電壓。
由于將浪涌電壓吸收設(shè)備用于這樣的目的，因此，在浪涌電壓吸收設(shè)備的功能特性中，使用電壓的范圍相對(duì)于浪涌極限電壓變窄，并將這種窄范圍的使用電壓和浪涌極限電壓之間的差別用作安全的極限。
因此，即使把浪涌電壓吸收設(shè)備插入在通常開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間，其中所述浪涌電壓吸收設(shè)備用于在緊急情況下吸收與所用電壓不同的高電壓，而且具有將安全極限設(shè)定在使用電壓與浪涌極限電壓之間的特性，這種浪涌電壓吸收設(shè)備也不會(huì)工作，也就是說(shuō)，不能夠滿(mǎn)足吸收浪涌電壓的功能，這是由于在開(kāi)啟/關(guān)閉開(kāi)關(guān)時(shí)的浪涌電壓與使用電壓幾乎相同的緣故。
作為一種防止過(guò)量電流的設(shè)備，除了上述設(shè)備之外，正溫度系數(shù)(PTC)也是公知的。PTC有以下特性即使最初流過(guò)大電流，也會(huì)被衰減和抑制在較弱的水平。因此，PTC用于防止過(guò)量電流，而且用作溫度快速上升的發(fā)熱元件。PTC還用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，用于給僅在最初需要大電流的設(shè)備，如彩色電視機(jī)的磁中性線(xiàn)圈提供電流，或者給電動(dòng)機(jī)提供能量。在任何情況下，絕不曾將PTC用作使電流截止時(shí)的浪涌電壓吸收設(shè)備，也沒(méi)有過(guò)如此的考慮。
由于一般地說(shuō)，浪涌電壓吸收設(shè)備的特性在于利用較高的電壓，通過(guò)自身加熱來(lái)減少電阻值，以吸收浪涌電壓，因此，如果在最差的情況下，施加了遠(yuǎn)高得多的過(guò)量電壓，則會(huì)發(fā)生熱逸散，并引起自毀。由此，存在一種可能性，那就是使要保護(hù)的電路被短路。因此，考慮到這一點(diǎn)，已經(jīng)使用傳統(tǒng)的浪涌電壓吸收設(shè)備簡(jiǎn)單地吸收遠(yuǎn)高于開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)中所產(chǎn)生的電源電壓的浪涌電壓。
本發(fā)明的目的在于提出一種小型開(kāi)關(guān)，不管它是手動(dòng)操作型、繼電器型的，抑或是熱保護(hù)器型，用來(lái)使具有高電壓的大直流安全地截止，而不使觸點(diǎn)熔化或受損，以解決傳統(tǒng)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，一種直流截止開(kāi)關(guān)包括第一固定觸點(diǎn)，形成于指定的內(nèi)部位置處，并與端子單元相連以與外部電路連接；第二固定觸點(diǎn)，形成于另一指定的內(nèi)部位置處，并與端子單元相連以與外部電路連接；具有導(dǎo)電性的可移動(dòng)單元，用于支撐分別設(shè)置在與第一和第二固定觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置處的第一和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)；觸點(diǎn)按壓裝置，用于通過(guò)將可移動(dòng)單元的第一和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)分別按壓在第一和第二固定觸點(diǎn)上，利用第一可移動(dòng)觸點(diǎn)、可移動(dòng)單元和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)，使直流在第一和第二固定觸點(diǎn)之間流動(dòng)；觸點(diǎn)開(kāi)啟裝置，它首先使按壓在第一固定觸點(diǎn)上的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)與第一固定觸點(diǎn)相分離，然后使按壓在第二固定觸點(diǎn)上的第二可移動(dòng)觸點(diǎn)與第二固定觸點(diǎn)相分離；以及非線(xiàn)性電阻器，它被插入并連接在可移動(dòng)單元和第一固定觸點(diǎn)之間。所述非線(xiàn)性電阻器具有電阻值波動(dòng)區(qū)，該區(qū)表示在通過(guò)由所述觸點(diǎn)開(kāi)啟裝置使第一可移動(dòng)觸點(diǎn)與第一固定觸點(diǎn)分離而使兩個(gè)觸點(diǎn)之間的大直流截止時(shí)，在觸點(diǎn)間電壓從0V變到電源電壓同時(shí)的最小電阻值，并在通過(guò)使第二可移動(dòng)觸點(diǎn)與第二固定觸點(diǎn)分離而使第一和第二固定觸點(diǎn)之間的直流被完全截止之后，所述非線(xiàn)性電阻器與接觸電路電分離。
在這種直流截止開(kāi)關(guān)中，上述非線(xiàn)性電阻器是PTC，并且通過(guò)開(kāi)啟上述可移動(dòng)觸點(diǎn)，在上述大直流截止時(shí)的觸點(diǎn)開(kāi)啟電壓在28V到48V范圍內(nèi)。
例如，所述PTC的電壓/電流特性，即不發(fā)生熱逸散范圍的上限或較低的峰值為80V或更大。例如，相對(duì)于不發(fā)生熱逸散范圍的電壓的峰值電流的位置在2V到20V的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的是，上述外部電路是具有額定DC42V的電路或驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的電路。
例如，上述可移動(dòng)構(gòu)件可以由雙金屬驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，所述外部電路最好是28V或更大的二次電池組的充電側(cè)電路，或者是充電/放電電路，也可以是額定電路，在充電時(shí)或充電/放電時(shí)，這種電路通過(guò)開(kāi)啟可移動(dòng)觸點(diǎn)產(chǎn)生的開(kāi)啟電壓不超過(guò)50V。另外，在這種情況下，比如，在所述PTC中最好將Tc(居里溫度)設(shè)定為高于雙金屬的工作溫度的值。
所述可移動(dòng)構(gòu)件也可以由電磁線(xiàn)圈來(lái)驅(qū)動(dòng)。
將所述非線(xiàn)性電阻器構(gòu)造成，使得在開(kāi)啟第一可移動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)，避免第一可移動(dòng)觸點(diǎn)與第一固定觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電弧持續(xù)2微秒或更多。例如，也把所述非線(xiàn)性電阻器進(jìn)行設(shè)計(jì)成，使得防止開(kāi)啟第一可移動(dòng)觸點(diǎn)之后的電流產(chǎn)生電弧，或者最好將該電流限制為1A或更小。
所述非線(xiàn)性電阻器也可以是PTC，而且比如也可以將通過(guò)開(kāi)啟可移動(dòng)觸點(diǎn)將在大直流截止時(shí)的觸點(diǎn)開(kāi)啟電壓設(shè)定在130V到310V范圍內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明由于使PTC與開(kāi)關(guān)的接觸電路并聯(lián)，其中，特別設(shè)置了所述PCT的電壓/電流特性和溫度特性，而所述開(kāi)關(guān)在第一位置被開(kāi)啟，并且即使通過(guò)開(kāi)啟第一開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)使高電壓電流截止，也會(huì)形成閉合電路，并且難以發(fā)生浪涌電壓。然后，PTC通過(guò)最小電阻區(qū)，使電流幾乎截止，并且還通過(guò)稍后被開(kāi)啟的觸點(diǎn)完成電流截止操作。因此，可以快速和確定地截止具有30V到50V或者更高為130V到310V電壓的直流，而無(wú)需將觸點(diǎn)間的距離設(shè)定為開(kāi)啟得較寬。因此，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的微型化，可以容易地實(shí)現(xiàn)最新的電子設(shè)備的微型化，并且可以擴(kuò)展其用途，這是方便的。
由于觸點(diǎn)間不發(fā)生電弧，因此，可以防止觸點(diǎn)熔合。相應(yīng)地，可以提供可靠性高、壽命長(zhǎng)的高電壓直流截止開(kāi)關(guān)。


圖1A是表示作為第一優(yōu)選實(shí)施例直流截止開(kāi)關(guān)的按鈕型手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的截面圖，其中圖1B和1C與圖1A一起示出該手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)；圖2A、2B和2C典型地示出與圖1A、1B和1C相應(yīng)的手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，以及外部電路結(jié)構(gòu)；圖3是通過(guò)制造用各種PCT為例并由試驗(yàn)檢驗(yàn)其電壓和電流間關(guān)系的開(kāi)關(guān)所獲得的電壓/電流特性圖；圖4的表格以數(shù)值表示從電壓/電流特性圖中所得到的每種PTC的主要特性，以便于閱讀；圖5A表示在用傳統(tǒng)恒溫器使42V的電流截止時(shí)所得到的變化的電流，其中為了比較的目的而未提供PTC，圖5B示出用本發(fā)明恒溫器使42V的電流截止時(shí)所得到的變化的電流，其中提供了PTC；圖6A、6B和6C表示作為本發(fā)明第二實(shí)施例的直流截止開(kāi)關(guān)的電磁繼電器的結(jié)構(gòu)；圖7A、7B和7C表示作為第三優(yōu)選實(shí)施例的直流截止開(kāi)關(guān)的恒溫器結(jié)構(gòu)；圖8表示其他示例，其中接觸電路包括PCT。
標(biāo)號(hào)1 手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)2 外殼2-1 確定位置的突起部分3-1，3-2 外部連接端子4-1 第一固定觸點(diǎn)4-2 第二固定觸點(diǎn)5-1 第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2 第二可移動(dòng)觸點(diǎn)6 可移動(dòng)單元6-1 抓鎖孔6a 連接導(dǎo)線(xiàn)7 彈簧板8 觸點(diǎn)操作裝置
8-1 上升/下降部分8-1-1 抓鎖突起部分8-2 系鎖部分8-3 按鈕9 PTC9-1 頂部電極9-2 底部電極10 外部電路11-1 連接端子11-2 連接端子12 表12-1 采用編號(hào)字段12-2 25℃下的電阻值字段12-3 25℃下的電流字段12-4 峰值電流位置字段12-5 較低峰值位置字段13 電弧15 電磁繼電器16 外殼17 支撐構(gòu)件18 電磁體18-1 線(xiàn)圈18-2 鐵心19 可移動(dòng)構(gòu)件21 彈簧板21-1 一個(gè)尖端21-2 另一尖端22-1 第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2 第二可移動(dòng)觸點(diǎn)23-1，23-2 端子單元
24 連接構(gòu)件25-1 第一固定觸點(diǎn)25-2 第二固定觸點(diǎn)26 彈簧構(gòu)件27 PTC30 恒溫器31-1，31-2 端子單元31-1-1 內(nèi)部端子32 外殼33-1 第一固定端子33-2 第二固定端子34 雙金屬36-1，36-2 雙金屬?lài)Ш献?6 可移動(dòng)板37-1 第一可移動(dòng)端子37-2 第二可移動(dòng)端子38 固定單元39 PTC41-1 第一可移動(dòng)端子41-2 第二可移動(dòng)端子42 PTC具體實(shí)施方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的直流截止開(kāi)關(guān)給PTC留下特殊特性，這在后面將有描述。
圖1A是表示作為第一優(yōu)選實(shí)施例的直流截止開(kāi)關(guān)的按鈕型手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的截面圖，其中圖1B和1C與圖1A一起示出該手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)。
圖2A、2B和2C典型地示出與圖1A、1B和1C相應(yīng)的手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，以及外部電路結(jié)構(gòu)；
圖1A和2A所示的手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)1包括第一固定觸點(diǎn)4-1，設(shè)置并形成在圖1A所示外殼2的指定位置處(圖1A中對(duì)于中心的右側(cè))，并與連接部分3-1相連，以與圖2A所示外部電路10的連接端子11-1相連；還包括第二固定觸點(diǎn)4-2，設(shè)置并形成在所述外殼2的另一指定位置處(圖1A中對(duì)于中心的左側(cè))，并與連接部分3-2相連，以與圖2A所示的外部電路10的連接端子11-2相連。手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)1還包括第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2，分別設(shè)在與第一固定觸點(diǎn)4-1和第二固定觸點(diǎn)4-2相對(duì)的位置；以及具有導(dǎo)電性的可移動(dòng)單元6，用于支撐第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2。
如圖1A所示，在所述可移動(dòng)單元6上面，將向上凸出的彈簧板7安裝到突起并設(shè)在頂板(ceiling)上的確定位置突起部分2-1中(盡管由于位于圖1A上部被稱(chēng)為頂板，但實(shí)際上，它是該開(kāi)關(guān)的安裝表面，并且大多數(shù)情況下，它實(shí)際上被水平或向下設(shè)置。此后，同樣各位置都參考附圖所示)，并通過(guò)開(kāi)啟并設(shè)在其中心處的通孔而被定位且被設(shè)置。所述彈簧板7的每一端被按壓在可移動(dòng)單元6的每一端上，并且彈簧板7向下按壓可移動(dòng)單元6的每一端，即由可移動(dòng)單元6的每一端的底表面所支撐的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2，作為觸點(diǎn)按壓裝置。因此，彈簧板7總是將第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2分別按壓到第一固定觸點(diǎn)4-1和第二固定觸點(diǎn)4-2上，并且通過(guò)具有導(dǎo)電性的可移動(dòng)單元6在第一固定觸點(diǎn)4-1和第二固定觸點(diǎn)4-2之間，即在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2之間，流過(guò)直流。
在可移動(dòng)單元6下方，設(shè)置作為觸點(diǎn)開(kāi)啟裝置的觸點(diǎn)操作單元8，由上升/下降部分8-1、系鎖部分8-2和按鈕8-3構(gòu)成。觸點(diǎn)操作單元8的上升/下降部分8-1被設(shè)置為相對(duì)于系鎖部分8-2的中心離第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1稍近，通過(guò)相對(duì)于其中心離第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1稍近設(shè)置的可移動(dòng)單元6上形成的抓鎖孔6-1，插入在該上升/下降部分8-1的頂部突起和設(shè)置的抓鎖突起部分8-1-1。從而，使可移動(dòng)單元6和觸點(diǎn)操作單元8相嚙合。
將四棱柱PTC9定位并設(shè)在從外部插入到外殼2內(nèi)部的外部連接端子3-1的底表面與外殼的底表面之間，作為非線(xiàn)性電阻器。該P(yáng)TC 9的形狀并不限于所述的四棱柱，而可以是任意的棱柱，例如三棱柱、多棱柱(包括五棱柱等)、圓柱體等。
PTC9的頂表面和底表面中的每一個(gè)上形成電極，并且頂部電極9-1和底部電極9-2分別與外部連接端子3-1的底表面和從可移動(dòng)單元6中引出的連接導(dǎo)線(xiàn)6a相連。于是，有如圖2A所示那樣，PTC 9與由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1組成的接觸電路并聯(lián)。
按照上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)在殼體2的內(nèi)部按下(圖2A中向上按)觸點(diǎn)操作單元8的按鈕8-3時(shí)，通過(guò)系鎖部分8-2，將該推動(dòng)傳遞到上升/下降部分8-1，并使上升/下降部分8-1上升。通過(guò)該上升/下降部分8-1的上升，可移動(dòng)單元6被向上推，并試圖向上移動(dòng)。
如上所述，由于上升/下降部分8-1和可移動(dòng)單元6的嚙合點(diǎn)位于對(duì)于中心離第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1稍近的位置處，如果把該嚙合點(diǎn)用作支點(diǎn)，則與其離支點(diǎn)距離較短的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1處相比，在離支點(diǎn)距離較長(zhǎng)的第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2處，從彈簧板7加給可移動(dòng)單元6各端的推動(dòng)轉(zhuǎn)矩更強(qiáng)。
因此，如圖1B和圖2B所示，當(dāng)通過(guò)上升/下降部分8-1的上升向上推并試圖向上移動(dòng)的可移動(dòng)單元6時(shí)，首先，其向下推動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)較弱的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1側(cè)向上移動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1與第一固定觸點(diǎn)4-1首先分離，并使流過(guò)這些觸點(diǎn)的電流截止。
這里，描述了與由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1構(gòu)成的接觸電路并聯(lián)的PTC 9的功能。如圖1A和2A所示，當(dāng)由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1組成的開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，在作為該非線(xiàn)性電阻器的PTC 9中，頂部電極9-1和底部電極9-2之間的電壓幾乎為“0”，并且，在具有25℃下指定電阻值的PTC 9中沒(méi)有電流流過(guò)。
在這種情況下，即使如圖1B和2B那樣，當(dāng)?shù)谝豢梢苿?dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1的開(kāi)關(guān)被開(kāi)啟，由于PTC 9并行地插入并連接在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1之間，整個(gè)電路是閉合的，因此，難以發(fā)生浪涌。
然而，在觸點(diǎn)被開(kāi)啟之后，由于電源電壓被加給PTC 9，因此PTC9瞬時(shí)地發(fā)熱，并且根據(jù)PTC 9的特性，這種熱量使它的電阻值減小，一直減小到在其上流過(guò)指定的峰值電流時(shí)的值。因此，變得難以發(fā)生浪涌電壓。
因此，由于浪涌電壓的緣故，在被開(kāi)啟的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1之間沒(méi)有電流流過(guò)。換句話(huà)說(shuō)，在被開(kāi)啟的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1之間不產(chǎn)生電弧。
由于電流持續(xù)在PTC 9中流動(dòng)，因此，PTC 9進(jìn)一步發(fā)熱，并且這時(shí)電阻值增大。在這種情況下，在電源電壓條件下，僅有非常小并且是可忽略的電流流過(guò)。然后，在本優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)進(jìn)一步推動(dòng)按鈕8-3，使上升/下降部分8-1上升。結(jié)果，如圖1C和2C所示，可移動(dòng)單元6的第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2側(cè)也發(fā)生移動(dòng)。具體地說(shuō)，在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1首先與第一固定觸點(diǎn)4-1分離之后，繼而，第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2與第二固定觸點(diǎn)4-2分離。
因此，使通過(guò)第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1、可移動(dòng)單元6和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)5-2，在第一固定觸點(diǎn)4-1和第二固定觸點(diǎn)4-2之間流動(dòng)的大直流被完全截止。在完成所述電流的截止之后，PTC 9與這些接觸電路發(fā)生電分離，并且在PTC 9中保持該狀態(tài)。
如上所述，手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)能夠使高壓直流完全被截止。另外，在手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)使具有30V到42V這樣高的電壓(有些情況下為50V)的直流快速并被完全截止的同時(shí)，觸點(diǎn)間不發(fā)生電弧，因此，沒(méi)有觸點(diǎn)發(fā)生熔化。
圖3是通過(guò)制造試驗(yàn)用的開(kāi)關(guān)所得到的電壓/電流特性圖，利用每一個(gè)各有不同特性的各種PTC作為示例以獲得具有上述電壓特性的PTC9，同時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)它們的電壓和電流之間的關(guān)系，并繪出檢驗(yàn)結(jié)果。水平軸和垂直軸分別表述電壓(V)和電流(A)。水平和垂直軸的各自的刻度按對(duì)數(shù)表示。
圖3所示電壓/電流特性圖的每一條特性曲線(xiàn)左端處的電阻值表示在25℃下的電阻值。在25℃的周?chē)鷾囟葪l件下的電阻值用作指定和識(shí)別作為非線(xiàn)性電阻器的PTC的基準(zhǔn)。
圖4的表格以數(shù)值表示從電壓/電流特性圖中所得到的每種PTC的主要特性，以便于閱讀。如圖4中表12在25℃下電阻值采樣編號(hào)12-1的字段和字段12-2所示，在圖3所示電壓/電流特性圖的每一條特性曲線(xiàn)的左端，對(duì)采樣編號(hào)1到采樣編號(hào)11中每一個(gè)PTC分別賦予電阻值7Ω、15Ω、30Ω、50Ω、30Ω、50Ω、100Ω、200Ω、300Ω、5k(5000)Ω和10k(10,000)Ω。
這里，描述了PTC的特性，包括熱逸散。對(duì)于PTC的特性，如果電源電壓是100V或200V，則使用大約5kΩ到10kΩ的初始電阻。在這種情況下，PTC的特性在于在電壓/電流特性中，相對(duì)于不發(fā)生熱逸散范圍內(nèi)電壓的峰值電流位置是50V或更大。如果把這樣的PTC用于具有高電壓(30-42V)的直流，則電阻減小，并不伴隨發(fā)生在截止時(shí)所產(chǎn)生的電弧以及與連接固定電阻時(shí)幾乎相同的狀態(tài)。在這種情況下，由于在由負(fù)載電阻所分割之恒溫器每一端處的電壓并不減少這樣多，因此，不能使電弧減少。
然而，在PTC中，將電壓/電流特性中相對(duì)于不發(fā)生熱逸散的峰值電流位置設(shè)定在低于上述直流電壓時(shí)的值，即50V，則在通過(guò)開(kāi)啟開(kāi)關(guān)的端子使電流截止時(shí)，將把產(chǎn)生最小電阻值的電壓高的電源電壓加給PTC。在這種情況下，將該P(yáng)TC并行地插入并連接在觸點(diǎn)之間，而且開(kāi)關(guān)端子之間的電壓在短時(shí)間內(nèi)下降到自0V減去因負(fù)載引起的電壓降而獲得的電壓。
具體地說(shuō)，即使開(kāi)關(guān)端子之間的一部分受到PTC箝位并且電路被截止，所述電路保持為閉合電路，而沒(méi)有開(kāi)啟部分，并且變得難以發(fā)生過(guò)渡的浪涌電流。此外，這種PTC的一部分具有最小電阻值，并且流過(guò)該P(yáng)TC的電流也具有峰值。
即使在300Ω這種相當(dāng)高的電阻情況下，電壓/電流特性的峰值位于10V附近。在這種情況下，雖然按照統(tǒng)計(jì)特性，在42V下的電流為0.015A，在這樣的周期內(nèi)，電流通過(guò)0.045A的峰值。雖然根據(jù)圖3所示的曲線(xiàn)，在截止的過(guò)程中，所述電阻被計(jì)算為大約222Ω的最小電阻，該電阻與電弧相連，并且電阻值具有最小值。因此，難以發(fā)生浪涌電壓，并且也使連續(xù)電弧受到抑制。因此，在截止的過(guò)程中電弧熄滅。
然而，如果將兩個(gè)12V的系統(tǒng)電池串聯(lián)，則最大電壓是28V。如果將三個(gè)12V的系統(tǒng)電池串聯(lián)，則最大電壓是42V。當(dāng)把所述的28V設(shè)置為下限時(shí)，如果把上述峰值電流設(shè)置在低于28V的電壓處，特別是在直至20V的范圍內(nèi)，它是有效的。如果使電阻值減小，這種能力可以增強(qiáng)。然而，如果將過(guò)量電壓施加給PTC，特別是如果加給超過(guò)自控的電壓，則電流快速增加，并進(jìn)入熱逸散區(qū)。
具體地說(shuō)，存在一點(diǎn)，如果在圖3所示的電壓/電流特性圖中，將過(guò)量電壓加給其中電阻隨著電壓增加而增加的區(qū)域(右下)，則曲線(xiàn)變?yōu)樯仙?高電壓側(cè)的曲線(xiàn)變化部分；雖然圖3中的該部分看來(lái)幾乎是水平的，但實(shí)際上該部分的右端上升了一點(diǎn))。這一點(diǎn)被稱(chēng)為較低峰值或壓力極限點(diǎn)。由于在超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，PTC進(jìn)入上述熱逸散區(qū)并引起自毀，所述該點(diǎn)還被稱(chēng)為熱逸散產(chǎn)生點(diǎn)。
因此，該P(yáng)TC具有相對(duì)于上限條件的電壓，并且該上限條件變?yōu)榍€(xiàn)的上述較低峰值(熱逸散產(chǎn)生點(diǎn))。至少，需要通過(guò)將該曲線(xiàn)的較低峰值電壓設(shè)置為所用正常電壓的兩倍那樣高，以確保安全，并且80V是指導(dǎo)。如果在低于2V的電壓側(cè)的特性中，由電壓/電流特性的峰值電流值指定了這一條件，則高電壓側(cè)的壓力特性是不充分的。因此，所述條件可以被限制為大約2V到20V的范圍。
如表12中的較低峰值位置12-5的字段中所示，對(duì)于圖4所示的取樣編號(hào)1和取樣編號(hào)2，較低峰值的位置低于2V，并且它在高電壓側(cè)的耐壓特性是不充分的，而且有如上述那樣，并不能確保所用電壓下的安全。因此，從要采用的目標(biāo)中排除取樣編號(hào)1和取樣編號(hào)2。
峰值電流位置12-4字段中所示的峰值電流的位置(V)表示其中流過(guò)PTC的初始電流變?yōu)樽畲笾档碾妷旱奈恢?。如圖1A和2B所示，最好是使緊接在開(kāi)啟開(kāi)關(guān)之后立即流過(guò)PTC中的電流變?yōu)樽畲笾怠榱耸乖陂_(kāi)關(guān)被開(kāi)啟之后立即在PTC中流過(guò)的電流最大，應(yīng)該使峰值電流的位置(值)(V)盡可能小，這是由于有如圖1A和2A所示那樣，在開(kāi)關(guān)被開(kāi)啟之前立即加給PTC9的電壓幾乎為“0”。
于是，由于已經(jīng)排除取樣編號(hào)1和取樣編號(hào)2，因此檢查其余的取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)11。結(jié)果，由于發(fā)現(xiàn)取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9各自峰值電流的位置(值)(V)是一個(gè)單值數(shù)，并且取樣編號(hào)10和取樣編號(hào)11各自峰值電流的位置(V)高于所用的電壓(該示例中為48V或更少)，從要采用的目標(biāo)中排除取樣編號(hào)10和取樣編號(hào)11。因此，僅剩下取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9，作為要采用的目標(biāo)。
因此，確定不會(huì)引起目標(biāo)電壓(48V或更少)處的熱逸散，并且能夠安全使用的PTC是取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9。每一個(gè)這樣的PTC的電壓/電流特性都是峰值電流位置在2V到20V范圍內(nèi)。
在圖4所示表12的較低峰值位置12-5字段中，取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9中任一個(gè)各自的較低峰值位置位于60V和170V之間，即42V或更大。更具體地，由于取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)5每一個(gè)PTC各自的較低峰值位置為80V或更大，這幾乎是上述電源電壓的額定電壓42V的兩倍，因此，它們中的每一個(gè)都具有理想的特性。發(fā)現(xiàn)它們當(dāng)中的每一個(gè)都適于作為要被并行地插入并連接在與外部電路10相連之手工操縱開(kāi)關(guān)1的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)和第一固定觸點(diǎn)之間的PTC 9，如圖2A、2B和2C所示。
在圖4中，由于更具體地，取樣編號(hào)3和取樣編號(hào)4每一個(gè)各自的較低峰值位置均位于110V和170V之間，可以發(fā)現(xiàn)，即使電源單元的額定電壓是50V，它們也是適合的。
PTC具有電阻值突然增加的溫度區(qū)的起始點(diǎn)，并且該溫度被稱(chēng)為“居里溫度”(Tc)。該溫度被定義為與最小電阻值的兩倍的電阻值相應(yīng)的溫度。最小電阻值是圖4所示的峰值電流的位置(V)。
因此，必須從取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9中選擇并采用其居里溫度設(shè)置為高于操作溫度值的一個(gè)，從而在它工作并且其觸點(diǎn)被開(kāi)啟之前，通過(guò)最小電阻區(qū)。
通過(guò)不僅改變其上述電壓/電流特性而且改變其溫度特性，可以獲得所需的PTC。
圖5A示出當(dāng)用傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)使42V電流截止時(shí)所得到的變化的電流，其中為了比較的目的沒(méi)有設(shè)置和提供PTC。圖5B示出當(dāng)用本發(fā)明的開(kāi)關(guān)配置使42V的電流截止時(shí)所得到的變化的電流，其中設(shè)置并提供有PTC。
在圖5A和5B中，水平軸和垂直軸分別表示時(shí)間和電壓。在圖5A和5B的水平軸上的單位時(shí)間刻度分別是20微秒和兩微秒。
在圖5A中，在開(kāi)關(guān)(由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)5-1和第一固定觸點(diǎn)4-1構(gòu)成的開(kāi)關(guān)，以后也是如此)的觸點(diǎn)被開(kāi)啟和42V的電流被截止時(shí)的時(shí)間t0與觸點(diǎn)之間的電流被完全截止且電壓變?yōu)?(這種情況下，以后表示電流為0)的時(shí)間t1之間，過(guò)去了70微秒多一點(diǎn)的時(shí)間。具體地說(shuō)，在這一周期期間，觸點(diǎn)之間發(fā)生了電弧13，并且電弧13的產(chǎn)生能持續(xù)70微秒或略長(zhǎng)一點(diǎn)。如果電弧持續(xù)發(fā)生70微秒或更多，則易熔化的觸點(diǎn)會(huì)因熔合等而短路，并且毀壞了開(kāi)關(guān)。
然而，在圖5B所示的示例中，在開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)被開(kāi)啟且42V電流被截止時(shí)的時(shí)間T1與觸點(diǎn)之間電流被完全截止且電壓變?yōu)?的時(shí)間T2之間，僅過(guò)去了一微秒。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)能夠確定地使高電壓直流70截止，或者比傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)快更多倍。另外，由于不發(fā)生電弧，沒(méi)有觸點(diǎn)熔化，并且開(kāi)關(guān)的壽命被顯著延長(zhǎng)。
盡管在上述優(yōu)選實(shí)施例中，利用手動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)作為示例進(jìn)行了描述，但所述開(kāi)關(guān)并不限于手動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)，比如，也可以使用電磁繼電器。下面將描述利用電磁繼電器作為開(kāi)關(guān)的另一優(yōu)選實(shí)施例。
圖6A、6B和6C示出本發(fā)明第二實(shí)施例中作為直流截止開(kāi)關(guān)的電磁繼電器的結(jié)構(gòu)。圖6A的上部示出圖6B的A-A’截面圖，而下部示出其底視圖。圖6B的上部示出圖6A的B-B’截面圖，而下部示出其底視圖。圖6C是開(kāi)啟的開(kāi)關(guān)的截面圖。
如圖6A和6B所示，電磁繼電器15受到占據(jù)殼體16內(nèi)部大部分的支撐構(gòu)件17的支撐，并且在電磁繼電器15中設(shè)置和提供由線(xiàn)圈18-1和鐵心18-2構(gòu)成的電磁體。
在鐵心18-2的吸引端附近設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)臂端，其截面呈鉤狀的可移動(dòng)構(gòu)件19形狀，并與吸引端相對(duì)。圖6B示出將鉤狀可移動(dòng)構(gòu)件19的一個(gè)長(zhǎng)臂端吸引到鐵心18-2的吸引端的狀態(tài)。
在鉤狀可移動(dòng)構(gòu)件19的另一短臂端上，固定并提供有彈簧板21。在該彈簧板的叉狀尖端21-1之一的底表面上，固定和設(shè)置第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1，并在另一尖端的底表面上，固定和設(shè)置第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2。
在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1的下方，在與該第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1相對(duì)的位置上設(shè)置并提供第一固定觸點(diǎn)25-1。該第一固定觸點(diǎn)25-1通過(guò)連接構(gòu)件24與穿過(guò)外殼16的基面并向外突起的端子單元23-1相連，以便與外部電路相連。
在第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2的下方，在與該第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2相對(duì)的位置上設(shè)置并提供了第二固定觸點(diǎn)25-2。該第二固定觸點(diǎn)25-2與穿過(guò)外殼16的基面并向外突起的端子單元23-2的內(nèi)部端子直接相連，以便與外部電路相連。
在其上固定有彈簧板21之可移動(dòng)構(gòu)件19的另一短臂端，安裝有截面形狀為U字符的彈簧構(gòu)件26。水平U形彈簧構(gòu)件26的頂表面固定在可移動(dòng)構(gòu)件19的另一短臂端的底表面上，U字符的開(kāi)口端朝向觸點(diǎn)，并將作為非線(xiàn)性電阻器的PTC 27插入并安裝在水平U形彈簧構(gòu)件26的底表面與第一固定觸點(diǎn)25-1的連接構(gòu)件24之間。PTC 27的頂部電極表面與水平U形彈簧構(gòu)件26的底表面相連，并且PTC 27的底部電極表面與連接板29相連。
當(dāng)給電磁體18提供能量并使之受到驅(qū)動(dòng)時(shí)，如圖6A和6B所示，該電磁繼電器通過(guò)將可移動(dòng)構(gòu)件19的長(zhǎng)臂端吸引到鐵心18-2的吸引端，利用長(zhǎng)臂和短臂之間的邊界為支點(diǎn)，相對(duì)于彈簧構(gòu)件26的推力，反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。然后，利用在彈簧板21的一個(gè)尖端21-1的推力，將第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1按壓在第一固定觸點(diǎn)25-1上，并且利用在彈簧板21的另一尖端21-2的推力，將第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2按壓在第二固定觸點(diǎn)25-2上。
在這種狀態(tài)下，通過(guò)將上述連接端子23-1和23-2分別與圖2A所示外部電路10的連接端子11-1和11-2相連，形成如圖2A所示的相同電路。
如圖6A所示，將第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1和第一固定觸點(diǎn)25-1的觸點(diǎn)位置設(shè)置得比第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2和第二固定觸點(diǎn)25-2的高度低a。盡管有如圖6B所示那樣，使接觸面產(chǎn)生推力的彈簧板21的尖端21-1和21-2具有相同的推力，但是，支持第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1的尖端21-1比尖端21-2下降了高度a。
因此，如果有如圖6C所示那樣，使到電磁體18去的電流截止，則可移動(dòng)構(gòu)件19首先使第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1與降低了高度a的第一固定觸點(diǎn)25-1相分離，而且由于彈簧構(gòu)件26以長(zhǎng)臂和短臂的邊界為支點(diǎn)反時(shí)針推動(dòng)它們，所以這些觸點(diǎn)被開(kāi)啟。在這種情況下，電路狀態(tài)變得與圖2B所示相同。
由于PTC 27與由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)22-1和第一固定觸點(diǎn)25-1構(gòu)成的接觸電路并聯(lián)，在這種情況下，接觸電路形成閉合電路，并且難以發(fā)生浪涌電壓。換句話(huà)說(shuō)，在這種情況下，如圖5B所示，不發(fā)生電弧，并且在至少兩微秒內(nèi)電流就截止。
另外，第二可移動(dòng)觸點(diǎn)22-2也與第二固定觸點(diǎn)25-2分離。因此，電流截止完成，之后，PTC 27繼續(xù)相對(duì)于這些接觸電路進(jìn)行電分離。
如上所述，該電池繼電器15使高壓直流完全截止。另外，由于在觸點(diǎn)間不發(fā)生電弧，并因此而在具有30V到42V(有些情況為50V)的高電壓的直流快速并完全截止的同時(shí)，不會(huì)使觸點(diǎn)熔合，由此，可以實(shí)現(xiàn)小型電磁繼電器，其中能夠?qū)⒂|點(diǎn)設(shè)置得相當(dāng)近。
圖7A和7B和7C示出第三優(yōu)選實(shí)施例作為直流截止開(kāi)關(guān)的恒溫器結(jié)構(gòu)。圖7A、7B和7C分別是外殼頂部的平面透視圖、圖7A的A-A’截面圖和圖7A的B-B’截面圖。
如圖7A、7B和7C所示，恒溫器30設(shè)有兩個(gè)端子單元31-1和31-2，它們通過(guò)外殼32并內(nèi)部向外部突出，以與外部電路相連。在外殼32的底端的頂表面上，在端子單元31-2和31-2上分別形成第一固定端子33-1和第二固定端子33-2。
在外殼32中，設(shè)置并提供雙金屬34和可移動(dòng)板36，它的一端以雙金屬?lài)Ш献橹c(diǎn)，隨著該雙金屬34的彎曲垂直振動(dòng)。可移動(dòng)板36的這個(gè)垂直振動(dòng)端是叉狀的，并在與叉狀端的底表面上的第一固定端子33-1和第二固定端子33-2相對(duì)的位置上，分別形成第一可移動(dòng)端子37-1和第二可移動(dòng)端子37-2。
雙金屬34由兩片總是彎曲的重疊金屬構(gòu)成，并在指定的溫度下，它的彎曲被反轉(zhuǎn)。在使用這種恒溫器30的常溫范圍內(nèi)，雙金屬34的彎曲是向上凸出的。雙金屬34的一端嚙合在可移動(dòng)板36的一個(gè)雙金屬?lài)Ш献?6-1中，另一端也嚙合在可移動(dòng)板36的另一雙金屬?lài)Ш献?6-2中。
可移動(dòng)板36的雙金屬?lài)Ш献?6-1的端部固定在導(dǎo)電固定單元38上，并且PTC 39插入并安裝在該固定單元38與具有第一固定端子33-1的端子單元31-1的內(nèi)部端子31-1-1之間。
因此，該恒溫器30的端子單元31-1和31-2分別與圖2A所示的外部電路的連接端子11-1和11-2相連，并形成如圖2A所示相同的整個(gè)電路。
由于在這種狀態(tài)下，有如上述那樣，在使用恒溫器30的常溫范圍內(nèi)，雙金屬34彎曲為凸出，于是，如圖7B和7C所示那樣，通過(guò)雙金屬34向下推動(dòng)可移動(dòng)板36的雙金屬?lài)Ш献?6-2側(cè)上的一端，從而，分別將第一固定觸點(diǎn)33-1和第二固定觸點(diǎn)33-2按壓在可移動(dòng)板36的相關(guān)端部處的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)37-2上。換句話(huà)說(shuō)，關(guān)閉了作為開(kāi)關(guān)的恒溫器30。
在這種情況下，當(dāng)在附近區(qū)域發(fā)生一些故障，并將超過(guò)使用恒溫器30的常溫溫度傳遞到雙金屬34時(shí)，雙金屬34的彎曲被反轉(zhuǎn)，并且該雙金屬的形狀變?yōu)橄蛏贤钩?。因此，使可移?dòng)板36在雙金屬?lài)Ш献?6-2一側(cè)的一端上舉。
如圖7B所示，在這種情況下，將第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1和第一固定觸點(diǎn)33-1的觸點(diǎn)位置設(shè)置得比第二可移動(dòng)觸點(diǎn)37-2和第二固定觸點(diǎn)33-2的高度低b，并且第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1比第二可移動(dòng)觸點(diǎn)37-2下降了高度b。因此，當(dāng)可移動(dòng)板36的雙金屬?lài)Ш献?6-2一側(cè)的一端上舉時(shí)，第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1較早地與第一固定觸點(diǎn)33-1分離。因此，電路狀態(tài)變?yōu)榕c圖2B所示相同。
由于PTC39與由第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1和第一固定觸點(diǎn)33-1構(gòu)成的接觸電路并聯(lián)，在這種情況下，接觸電路形成了閉合電路，并且在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)37-1和第一固定觸點(diǎn)33-1之間難以發(fā)生浪涌電壓。具體地說(shuō)，在這種情況下不發(fā)生電弧，如圖5B所示。因此，在至少兩微秒內(nèi)電流就截止。
另一方面，然后，第二可移動(dòng)觸點(diǎn)37-2也與第二固定觸點(diǎn)33-2分離。因此，電流截止完成，隨后，PTC 39繼續(xù)與這些接觸電路實(shí)行電分離。
如上所述，該恒溫器30使高壓直流完全截止。另外，由于在觸點(diǎn)之間不發(fā)生電弧，因此，在具有高電壓的直流完全并快速截止的同時(shí)，不會(huì)使觸點(diǎn)熔合，因此，可以實(shí)現(xiàn)小型電磁繼電器，其中可將觸點(diǎn)設(shè)置得相當(dāng)近。
圖8A、8B和8C示出另一示例，所述接觸電路包含PTC。在這樣的連接下，通過(guò)減小電弧所得到的效果較小。具體地說(shuō)，如果像圖8B所示那樣，使第一可移動(dòng)觸點(diǎn)41-1與第一固定觸點(diǎn)42-1分離，則由PTC 43使電源側(cè)電路成為閉合電路。于是，在這種情況下，難以發(fā)生浪涌電壓。然而，PTC 43也已被提供給能量，并且其電阻值增大。因此，效果小于圖2所得到的效果。如圖8A所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，盡管是可以忽略的，但有漏電流流到PTC 43中。即使在這種情況下，只要充分考慮了要連接的目標(biāo)設(shè)備以及電源電壓，本發(fā)明也可以得到滿(mǎn)意的應(yīng)用。
以上已經(jīng)描述了在初始電阻為5kΩ到10kΩ的PTC中，如取樣編號(hào)10和11所示，在電壓/電流特性中不發(fā)生熱逸散的范圍內(nèi)，相對(duì)于電流峰值位置的電壓是50V或更大。在這種情況下，如果在30V到40V的高電壓下使用PTC，則狀態(tài)變?yōu)榕c其中連接固定電阻器的情況相同，這是由于電阻減小沒(méi)有伴隨著截止時(shí)所產(chǎn)生的電弧。因此，開(kāi)關(guān)的電壓不會(huì)下降太多，因此，不能使電弧減小。不管，僅對(duì)于使用30V到42V高電壓的情況，才是如此。
在初始電阻是5kΩ到10kΩ的PTC中，如取樣編號(hào)10和11所示，峰值電流的位置位于40V到60V范圍內(nèi)，并且較低峰值位于250V到350范圍內(nèi)。因此，對(duì)于通過(guò)整流設(shè)備內(nèi)所用的AC主電源電壓而獲得的高直流電壓140V到300V，PTC可以相對(duì)于30V到42V的高電壓，按與取樣編號(hào)3到取樣編號(hào)9(優(yōu)選是直到取樣編號(hào)5)相同的方式在PTC中與開(kāi)關(guān)并聯(lián)，并能獲得與上述相同的效果。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，按照本發(fā)明的直流截止開(kāi)關(guān)，能防止高壓直流電路的觸點(diǎn)開(kāi)啟發(fā)生的電弧，或者減少電弧發(fā)生的時(shí)間，避免觸點(diǎn)熔合和損壞，并使高壓直流完全截止。因此，可將本發(fā)明用于利用直流截止開(kāi)關(guān)使直流截止的所有工業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種直流截止開(kāi)關(guān)，包括第一固定觸點(diǎn)，形成在指定內(nèi)部位置處，并且與端子單元相連，以與外部電路連接；第二固定觸點(diǎn)，形成在另一指定內(nèi)部位置處，并且與端子單元相連，以與外部電路連接；具有導(dǎo)電性的可移動(dòng)單元，用于支撐分別設(shè)在與所述第一和第二固定觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)位置處的第一和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)；觸點(diǎn)按壓裝置，用于借助第一可移動(dòng)觸點(diǎn)、可移動(dòng)單元和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)，通過(guò)將可移動(dòng)單元的第一和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)分別按壓在第一和第二固定觸點(diǎn)上，使直流在第一和第二固定觸點(diǎn)之間流動(dòng)，觸點(diǎn)開(kāi)啟裝置，用于首先使按壓在第一固定觸點(diǎn)上的第一可移動(dòng)觸點(diǎn)與第一固定觸點(diǎn)分離，然后再使按壓在第二固定觸點(diǎn)上的第二可移動(dòng)觸點(diǎn)與第二固定觸點(diǎn)分離；以及非線(xiàn)性電阻器，插入并且連接在可移動(dòng)單元和第一固定觸點(diǎn)之間；所述非線(xiàn)性電阻器具有電阻值波動(dòng)區(qū)，表示當(dāng)通過(guò)由所述觸點(diǎn)開(kāi)啟裝置使第一可移動(dòng)觸點(diǎn)與第一固定觸點(diǎn)分離分離而使兩個(gè)觸點(diǎn)間的大直流截止時(shí)，在觸點(diǎn)間電壓從0V變化到電源電壓同時(shí)的最小電阻值，并且在通過(guò)使第二可移動(dòng)觸點(diǎn)與第二固定觸點(diǎn)分離而使第一和第二固定觸點(diǎn)之間的直流被完全截止之后，所述非線(xiàn)性電阻器與接觸電路電分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述非線(xiàn)性電阻器為正溫度系數(shù)(PTC)的，并且由開(kāi)啟第一可移動(dòng)觸點(diǎn)而使大直流截止時(shí)的觸點(diǎn)開(kāi)啟電壓在28V到48V的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述PTC電阻的電壓/電流特性，即不發(fā)生熱逸散范圍的上限或較低的峰值為80V或更大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其特征在于所述PTC的電壓/電流特性，相對(duì)于不發(fā)生熱逸散范圍的電壓的峰值電流的位置在2V到20V的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述外部電路是具有額定DC42V的電路或驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載的電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其特征在于所述可移動(dòng)構(gòu)件由雙金屬驅(qū)動(dòng)，以及所述外部電路是28V或更大二次電池組的充電側(cè)電路，或者是充電/放電電路，也可為額定電路，在充電時(shí)或充電/放電時(shí)，這種電路通過(guò)開(kāi)啟可移動(dòng)觸點(diǎn)產(chǎn)生的開(kāi)啟電壓不超過(guò)50V。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其特征在于在所述PTC中，將居里溫度(Tc)設(shè)定為高于雙金屬的工作溫度的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述可移動(dòng)構(gòu)件由電磁線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述非線(xiàn)性電阻器防止在開(kāi)啟第一可移動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)在第一可移動(dòng)觸點(diǎn)和第一固定觸點(diǎn)之間產(chǎn)生的電弧持續(xù)兩微秒或更多。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9任一項(xiàng)所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其中，所述非線(xiàn)性電阻器表示用來(lái)把第一可移動(dòng)觸點(diǎn)被開(kāi)啟之后的電流限制在不會(huì)產(chǎn)生電弧的電流，或者優(yōu)選為1A或更小電流的電阻值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流截止開(kāi)關(guān)，其特征在于所述非線(xiàn)性電阻器是PTC，并且通過(guò)開(kāi)啟可移動(dòng)觸點(diǎn)使大直流截止時(shí)流過(guò)的觸點(diǎn)開(kāi)啟電壓在130V到310V范圍內(nèi)。
全文摘要
在使直流截止用的手動(dòng)操縱開(kāi)關(guān)中，借助連接單元3－1、頂部電極9－1、底部電極9－2、連接導(dǎo)線(xiàn)6a和可移動(dòng)單元6，使作為非線(xiàn)性電阻器的PTC電阻9與由第一固定觸點(diǎn)5－1和第一可移動(dòng)觸點(diǎn)4－1構(gòu)成的接觸電路并聯(lián)連接。首先，開(kāi)啟第一固定觸點(diǎn)5－1和第一可移動(dòng)觸點(diǎn)4－1。然而，由于PTC電阻9并聯(lián)，并且接觸電路形成閉合電路，難以發(fā)生浪涌電壓，并且所述PTC電阻9中流過(guò)截止電流。由于PTC電阻9的瞬時(shí)發(fā)熱而造成的使電阻值減小，在峰值電流通過(guò)之后，由于PTC電阻9電阻值的增大，電壓返回電源電壓，然后，第一固定觸點(diǎn)5－2和第二可移動(dòng)觸點(diǎn)4－2開(kāi)啟。因此，電流被完全截止。
文檔編號(hào)H01H50/54GK1659667SQ03813370
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月11日
發(fā)明者武田秀昭 申請(qǐng)人:打矢恒溫器株式會(huì)社