一种快速开关结构的制作方法

1.本发明涉及电力控制和电动汽车领域，具体属于电路保护及控制用开关器件的壳体结构。


背景技术：

2.目前电力控制和电动汽车保护器件除了传统的热熔熔断器，已经存在一种快速切断电路的开关，该开关作为一种新型快速有效的保护器件，逐步扩大应用范围和应用领域。快速开关为激励保护装置，即短时间内利用激励源驱动绝缘的动力装置断开与电路连接的导体形成物理断口，从而断开电路。常规的快速开关基础结构组成为绝缘壳体以及依次穿设在壳体中的激励源、动力装置和导体，动力装置位于激励源和导体之间。激励源目前多采用电触发式烟火气体发生器，烟火气体发生器被触发后，产生高压的火药气体驱动动力装置断开导体。
3.专利文件cn201921590330.5描述了上述类型的外部驱动型快速开关结构，其中所描述的结构包括上第二壳体、设置在第一壳体内部的激励源和活塞(即动力装置)、以及位于第一壳体和第二壳体之间的导电板(即导体)，在第二壳体容置腔底部单独设置了垫块，垫块作用为吸收动力装置运动完毕的残余冲击能量和对导体起到一定的支撑作用。此结构的缺点在于：垫块在吸收残余能量的同时可能自身碎裂导致碎裂小块从第二壳体容置腔底部的排气通道掉出，对使用空间中周围其他器件产生影响；垫块结构较复杂，相对壳体来说体积较小，不易装配，且极易漏装导致产品达不到预期效果。另外，第二壳体对导体的限位并不充分，可能使导体在旋转180度后还能装配在第二壳体上，也可能使导体与第二壳体组装完毕后导体还能晃动，从而降低快速开关的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明的目的提供一种快速开关结构，零部件少，装配简单快速，重量轻，体积小。
5.为实现上述目的，本发明提供的技术方案是一种快速开关结构，包括壳体和穿设在壳体中的导体；壳体包括容置有激励源和动力装置的第一壳体、供导体断开部分滑落的第二壳体，激励源接收激励信号产生驱动力，可驱动动力装置断开导体；所述第一壳体与第二壳体接触面设置为相互配合的凹凸结构，所述导体设置于第一壳体与第二壳体间并通过限位结构定位，在所述第一壳体与第二壳体上设置有与外部连通的排气结构。
6.优选地，所述导体为长条板状结构，位于第一壳体和第二壳体间的导体相对两侧边处间隔开设有定位用缺口。
7.优选地，在相对导体所述缺口位置处的第一壳体和第二壳体端面处分别设置对导体进行定位的限位结构。
8.优选地，在供动力装置穿过的空腔相对两侧的第一壳体和第二壳体接触面上分别设置有定位柱和固定孔；第一壳体上的定位柱与第二壳体上的固定孔对接，固定孔与第二壳体的定位柱对接；在所述导体对应所述定位柱分别开设有与其形状相匹配的通孔；定位
柱穿过导体的通孔与固定孔对接；第一壳体和第二壳体上的定位柱形状不同。
9.优选地，在所述第一壳体与第二壳体上分别设置有连接固定第一壳体和第二壳体的两组安装固定孔；每组安装固定孔中的其中一个位于第一壳体上，另一个位于第二壳体对应位置处；每组安装固定孔中，一个为台阶孔，另一个为与台阶孔相配合的凸台孔。
10.优选地，所述排气结构包括设置在第一壳体的第一排气通道、在第二壳体上的第二排气通道；第一排气通道一端开口与第二排气通道对接连通，另一开口与设置在第一壳体空腔腔壁上的排气凹槽连通；第二排气通道与壳体外部连通；在动力装置初始位置及导体断开前，所述排气凹槽与位于动力装置与激励源间的空腔不连通。
11.优选地，在所述第二排气通道内设置有过滤栅格。
12.优选地，所述第一壳体外周面上间隔设置有数道加强筋。
13.优选地，在第二壳体空腔底部设置有间隔设置有呈网格状排布的数个第三排气通道，在第三排气通道一侧的空腔底部设置有吸能筋。
14.优选地，所述第三排气通道的高度从导体断开一侧向另一侧逐渐降低。
15.优选地，在第一壳体和第二壳体空腔相对两侧上设置有相连接的滑槽，在第一壳体滑槽靠近导体一端设置有对动力装置进行初始位置限定的限位缺口，在第二壳体滑槽上设置有限制动力装置死点位置的限位台阶，所述第二壳体滑槽的尺寸沿着动力装置运动的方向连续缩小。
16.优选地，第二壳体空腔靠近导体的一端设置有限位台阶，位于空腔处的导体部分折弯呈凹型结构容置于所述限位台阶处。
17.优选地，在所述第一壳体与第二壳体接触面处的空腔相对两侧边缘处设置有加长密封距离的弧形凸棱。
18.本发明的快速开关壳体结构，通过注塑成型的第一壳体和第二壳体，激励源、动力装置、压盖及导体组装形成快速开关。通过第一壳体和第二壳体接触面处的凹凸结构实现第一壳体和第二壳体间的定位、密封及导体的定位，避免了使用密封装置；通过导体的u型结构使导体断开处位于第二壳体的空腔中，通过压紧凸棱压紧导体与第二壳体空腔中，进一步实现对导体断开处的密封，防止电弧飞出第一壳体和第二壳体接触面；通过导体缺口及第一壳体和第二壳体对导体缺口的限位结构进一步实现导体的定位；通过在第二壳体底部一体成型吸能筋，避免了额外使用缓冲垫；通过连接固定孔的凸台孔和台阶孔嵌套设计，提高了第一壳体和第二壳体连接固定时绝缘性能；通过第一壳体上设置的加强筋结构和第二壳体底部外设置的多个工艺孔，降低了快速开关的整体重量。本发明的快速开关，零部件少，组装简单方便，绝缘性能好，重量轻，体积小。
附图说明
19.图1是快速开关整体立体结构示意图。
20.图2是快速开关整体剖视结构示意图。
21.图3是第一壳体结构示意图。
22.图4是第一壳体结构示意图。
23.图5是第一壳体与第二壳体接触的端面结构示意图。
24.图6是导体结构示意图。
25.图7是第二壳体立体结构示意图。
26.图8是第二壳体与第一壳体接触的端面结构示意图。
27.图9是图8中的a-a剖面结构示意图。
28.图10是图8中的b-b剖面结构示意图。
具体实施方式
29.针对上述技术方案，结合图示进行具体说明。
30.参看图1至图2，快速开关包括第一壳体10、第二壳体20和导体30。第一壳体10和第二壳体20对接，导体30穿设在第一壳体10和第二壳体20接触面间，导体30的两端位于壳体外部。
31.壳体，包括相对接的第一壳体10、第二壳体20，第一壳体10和第二壳体20为注塑成型，材质为绝缘材质。参看图3至图5，第一壳体10上开设有贯通上下端面的空腔101。在空腔101远离第二壳体一端内设置为台阶孔，在台阶孔内安装有激励源40，激励源40与空腔密封接触。密封接触可通过过盈配合实现，也可以通过在接触面间设置密封件实现。
32.在激励源外部第一壳体10上设置有盖板112，用于压紧激励源40将其固定在空腔101中。激励源40接收激励信号一端可与壳体外部连接。在本实施例中，激励源为气体发生装置，接收到激励信号后动作，点火产生大量高压气体，用于驱动动力装置50。
33.在空腔101内靠近导体30的相对两侧开设有竖直的滑槽113，在滑槽113靠近导体一端开设有限位缺口113a。动力装置50相对于滑槽113的位置处开设有卡设在滑槽113中的凸棱，在靠近冲击端的凸棱两侧，相对应限位缺口113a位置处设置有相应的限位凸块。动力装置50从第一壳体10与第二壳体20接触面一端安装进第一壳体10中的空腔101内，使动力装置凸棱卡设在滑槽113中，限位凸块位于限位缺口113a处，动力装置50与第一壳体10的空腔101过盈配合安装。
34.动力装置为t型结构，其靠近激励源一端端面上设置有凹槽。当第二壳体与第一壳体组装好后，第二壳体的端面与限位缺口113a组合形成限位凹槽，实现对动力装置的初始位置限定。
35.第一壳体10从与第二壳体20接触面起设置了一定厚度的基座102，在第一壳体10的外周面间隔设置数根竖直的加强筋103，加强筋一端与基座102一体连接。基座与加强筋组合用于保证第一壳体足够强度的同时减轻第一壳体的重量。在第一壳体10的相对两侧设置有安装柱孔111，用于将第一壳体和第二壳体固定连接。
36.导体30，参看图6，导电材质，刚性的长条板状结构，位于空腔处的导体部分折弯呈凹型结构。位于空腔的导体部分宽度小于位于空腔两侧导体部分的宽度。在凹型结构处的导体上设置有断开薄弱处301、旋转薄弱处302，在位于空腔两侧的导体部分的两侧分别开设有缺口303。在导体上下两面相对位置处分别开设有v型凹槽形成断开薄弱处。断开薄弱处的目的是降低导体机械强度，方便动力装置断开导体。其可以是凹槽、减截面结构、成排通孔结构或其他可降低机械强度的结构。旋转薄弱处机械强度高于断开薄弱处强度，其目的为导体断开后，导体断开部分可以旋转薄弱处为支点滑落，一般为凹槽结构。在导体30上开设有固定导体的通孔304和通孔305，通孔304为圆孔，而通孔305为长圆孔，通孔304可供定位柱110穿过，通孔305可供定位柱214穿过，通孔304和通孔305及各自对应的定位柱设置
不同形状是为了防止导体错装。
37.第一壳体10与第二壳体20接触的端面上设置有容置导体30的容置凹槽104，和垂直于容置凹槽104的安装凹槽105；相交的容置凹槽104和安装凹槽105在第一壳体端面上形成四个凸出部108。在容置凹槽104上对应导体缺口303边缘处设置有限位凹槽104a。在位于空腔101两侧的容置凹槽104上分别设置有固定孔109和圆形的定位柱110，在定位柱110中开设有固定孔；固定孔109和定位柱110中的固定孔贯通第一壳体10的基座102，位于相邻两加强筋103之间。
38.在空腔101两侧的安装凹槽105中分别设置有连接固定孔106，连接固定孔106为凸台孔。在容置凹槽104中的空腔101两侧边缘处设置有与空腔边缘形状相一致的弧形凸棱114，弧形凸棱114的两端设置为限位块结构114a，通过弧形凸棱与第二壳体内腔壁的配合加长密封距离，帮助密封壳体内部空间，使高压气体尽量不从第一壳体和第二壳体组装处泄露。
39.在安装凹槽105和容置凹槽104相交的四个位置处开设有第一排气通道107，第一排气通道与空腔101腔壁上设置的排气凹槽107a连通。在动力装置初始位置时及导体断开前，排气凹槽107a与动力装置与激励源之间的空腔不连通，仅激励源产生的高压气体驱动导体断开后，动力装置的靠近激励源的一端端面运动至排气凹槽107a处时，高压气体才会通过排气凹槽进入第一排气通道中。
40.第二壳体20，参看图7至图10，设置有向上开口的空腔201，空腔201与第一壳体空腔101贯通，空腔201的宽度略大于穿设在空腔中导体部分宽度。在空腔201相对于导体30折弯的腔壁处设置有容置导体宽度变化的限位凹槽201a。
41.第二壳体20与第一壳体10接触的端面上设置有与容置凹槽104相匹配的凹槽部202，和安装凹槽105相匹配的凸出部203。在凹槽部202和凸出部203间相交外侧为与第一壳体的凸出部108相匹配的台阶部204，台阶部204高度低于凸出部203的高度，高于凹槽部202的高度。通过相匹配的容置凹槽104和凹槽部202、安装凹槽105和凸出部203、凸出部108和台阶部204形成第一壳体10和第二壳体20接触面间的凹凸结构，通过第一壳体和第二壳体接触面的凹凸结构实现第一壳体和第二壳体的密封和位置限定，可防止第一壳体和第二壳体相对转动。
42.在第二壳体与第一壳体接触的端面上相对应定位凹槽104a位置处设置有对应的定位凸块205。定位凹槽104a和定位凸块205形成对导体30的限位结构。
43.在第二壳体20对应排气通道107位置处开设有贯通第二壳体的第二排气通道206，在第二排气通道206内设置有过滤栅格207，过滤栅格的最大间距小于1mm，可使产品满足ip4x。在空腔201相对两侧设置有限位台阶208，用于支撑导体30。限位台阶208与凹槽部202相邻。在第二壳体的空腔201上相对应第一壳体空腔101的滑槽113位置处开设有与滑槽113对接的滑槽209，滑槽209自与第一壳体接触面至运动死点间的尺寸连续减小，用于阻滞动力装置在空腔中的运动速度，在断开导体后，逐渐降低动力装置运动速度，消耗动能，直至运动至死点位置时停止运动。在空腔201底部，即第二壳体20的底部开设有数个第三排气通道210，第三排气通道210的高度从导体断开一侧向另一侧逐渐降低。第三排气通道逐渐降低的目的是符合导体断开后的导体断开部分运动轨迹，使导体断开部分的电弧分段进入各个第三排气通道中灭弧，同时第三排气通道排出多余高压气体。
44.在空腔底部从一侧壁起还设置有数道吸能筋211，吸能筋211位于第三排气通道210一侧。在第二壳体的滑槽209外部设置有限位台阶212，限位台阶212用于帮助支撑运动到死点位置的动力装置，帮助吸收动力装置断开导体后的剩余能量。
45.在第二壳体端面上对应第一壳体的连接固定孔106位置处设置有对应的连接固定孔213，连接固定孔213为与连接固定孔106的凸台孔匹配的台阶孔；在第二壳体端面上对应第一壳体的固定孔109位置处设置有定位柱214，定位柱214为长圆柱状结构；对应定位柱110的位置处设置有固定孔215。第一壳体10、导体30和第二壳体20装配好后，连接固定孔106凸台孔插入连接固定孔213的台阶孔中，在连接固定孔中装配螺栓等连接紧固件时能与导体形成绝缘连接；固定孔109和定位柱214对接、定位柱110与固定孔215对接，形成绝缘连接。
46.在第二壳体外面底部开设有数个工艺孔216，能够形成均匀壁厚的同时减轻第二壳体重量。
47.本实施例安装：将导体30放置在第二壳体20上，导体30呈凹型结构的部分容置于空腔201中的限位台阶208处，位于凹型结构两侧的导体部分容置于凹槽部202上，定位柱214穿过导体30上的通孔305；将动力装置从第一壳体10下端面过盈配合安装进第一壳体空腔101中，使动力装置的凸棱卡设在滑槽113中；将第一壳体10放置于第二壳体及导体上面，第二壳体和第一壳体接触面的凹凸结构相嵌套配合实现接触面密封。导体容置于容置凹槽104及凹槽部202中，定位凸块205卡设在定位凹槽104a中，定位柱110穿过导体通孔304与固定孔215对接、定位柱214穿过导体的通孔305与固定孔109对接分别对导体进行定位。由于定位柱214和导体上的通孔305均为长圆结构，定位柱110与导体的通孔304均为圆形孔，这种结构，可以防止导体安装错误。
48.第一壳体的连接固定孔106插入第二壳体的连接固定孔213中；然后将激励源40安装于空腔101的台阶孔处，压紧压盖112，然后螺钉230穿过安装柱孔111、固定连接孔106和固定连接孔213，将压盖112、第一壳体10、第二壳体20固定连接；通过接触面间的连接固定孔106插入连接固定孔213中，实现螺钉230与导体30间的绝缘。螺钉231分别穿过定位柱110、定位柱214、固定孔109、固定孔215将导体固定在在第一壳体和第二壳体之间，通过定位柱和固定孔配合实现螺钉231与导体间的绝缘。安装完成后，第一排气通道107和第二排气通道206对接形成完整的排气通道，与第一壳体的排气凹槽107a连通。排气道将火药气体单独排出，减少对铜排腔室的污染，提高绝缘能力。
49.激励源接收激励信号动作，产生高压气体驱动动力装置，动力装置运动断开导体；当动力装置运动露出排气凹槽107a时，大部分高压气体则通过排气凹槽107a进入第一排气通道和第二排气通道后排出壳体外部。在动力装置运动到死点位置后，通过导体凹型结构未变形部分和限位台阶212进行位置限定，通过吸能筋和限位台阶吸收动力装置的剩余能量；通过底部的第三排气通道排出进入第二壳体的气体。