一种电气开关的制作方法

1.本公开涉及电气设备技术领域，更具体地，涉及一种电气开关。


背景技术：

2.在诸如断路器、接触器之类的电气开关中，通常会提供灭弧系统以用于消除电流分断过程中产生的电弧。例如，在电气开关对故障电路进行分断操作期间，可以利用气吹结构使分断所产生的电弧在电弧通道中快速移动并进入灭弧室，随后灭弧室内的栅片能够将长电弧分隔成若干个短电弧以使得电弧最终熄灭。
3.目前的灭弧方案仍然存在较多不足。例如，在利用现有断路器分断直流故障电路时，断路器内的灭弧通道常常难以维持较高的电弧电压，从而导致直流电弧无法有效熄灭，这可能使得分断操作失败并因此无法消除故障。


技术实现要素：

4.为了至少部分解决上述以及其他可能存在的问题，本公开的实施例提供了一种改进的电气开关。
5.根据本公开的一方面，提供了一种电气开关。该电气开关包括：动触头和静触头，动触头的触点能够在预定区域内移动以与静触头的触点接触和分离；灭弧栅片组件，被布置为邻近预定区域，并且包括在第一方向上位于不同位置处的第一栅片区和第二栅片区，预定区域在与第一方向相交的第二方向上与第一栅片区对应设置，以使第一栅片区接收沿第二方向来自预定区域的气体和电弧；以及第一阻挡件，邻近第一栅片区设置在第一栅片区的与预定区域相背的一侧，以使经过第一栅片区的气体和电弧朝向第二栅片区移动。
6.通过设置第一阻挡件，可以迫使气体和电弧继续朝向先前未被利用的栅片区移动，这改善了灭弧栅片的利用率，并且增长了电弧路径，从而更有利于电弧的熄灭。
7.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：壳体，其内侧形成有包括预定区域并容纳灭弧栅片组件的腔体，并且壳体包括第一阻挡件。通过这种方式，可以形成相对封闭的灭弧通道，以确保气流和电弧沿着预定的路径移动以提升灭弧效率。
8.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：第二阻挡件，邻近第一栅片区设置在第一栅片区的与第二栅片区相背的一侧。通过这种方式，可以进一步将经过第一栅片区的气流和电弧限制为继续朝向第二栅片区移动，从而提升灭弧效果。
9.在本公开的某些实施例中，第二阻挡件被设置在静触头与第一阻挡件之间，并且被配置为密封静触头与第一阻挡件之间的间隙。通过这种方式，可以进一步限制电弧和气流的移动方向，有利于提升灭弧效果。
10.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：第三阻挡件，邻近预定区域设置在预定区域的与第一栅片区相背的一侧。通过该实施例，可以将预定区域中的气流和电弧限制为仅朝向灭弧栅片组件的方向移动。
11.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：弹性部件，沿第一方向将第三阻挡件
压靠在动触头上，以使当动触头的触点移动到与静触头的触点分离的位置时第三阻挡件邻近预定区域位于预定区域的与第一栅片区相背的一侧。通过该实施例，可以仅在动静触头的触点分离并产生电弧时，将第三阻挡件布置在适当的位置以限制预定区域的气流和电弧。
12.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：气体生成部件，被布置为邻近预定区域，并且被配置为在电弧的作用下生成气体。在该实施例中，借助于气体生成部件产生的气体，可以更快和更有效地驱动电弧，以确保电弧沿着特定的气流路径移动。
13.在本公开的某些实施例中，气体生成部件包括在第二方向上间隔逐渐增大的至少两个挡板，预定区域位于至少两个挡板之间。通过这种方式，可以更好地引导高温膨胀的气体以及电弧朝向灭弧栅片组件移动，从而进一步提升了灭弧效率。
14.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：出口部，邻近第二栅片区设置，并且被配置为将经过灭弧栅片组件的气体从壳体的腔体中排出。通过这种方式，可以将残余的气体排出，并且形成了对灭弧有利的z形的曲折气流通道。
15.在本公开的某些实施例中，电气开关还包括：过滤件，设置在出口部中，并且包括多个孔。通过这种方式，可以从即将排出的残余气体中过滤带电金属粒子，以避免在电气开关的关断过程中形成额外的导电通路。
16.提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
17.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
18.图1示出了根据本公开的实施例的电气开关的立体视图。
19.图2示出了根据本公开的实施例的电气开关的分解视图。
20.图3示出了根据本公开的实施例的电气开关的截面视图。
21.图4示出了根据本公开的实施例的电气开关的局部放大的截面视图。
22.图5a示出了根据本公开的实施例的电气开关的第二阻挡件的下部组件以及静触头的立体视图。
23.图5b示出了根据本公开的实施例的电气开关的第二阻挡件的下部组件的立体视图。
24.图5c示出了根据本公开的实施例的电气开关的第二阻挡件的上部组件的立体视图。
25.图6a示出了根据本公开的实施例的电气开关的动触头的立体视图。
26.图6b示出了根据本公开的实施例的电气开关的第三阻挡件的立体视图。
27.图6c示出了根据本公开的实施例的电气开关的弹性部件的立体视图。
28.图7a示出了根据本公开的实施例的电气开关的气体生成部件的立体视图。
29.图7b示出了根据本公开的实施例的电气开关的气体生成部件的正视图。
具体实施方式
30.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的技术人员可以在不偏离本公开精神和保护范围的基础上从下述描述得到选替技术方案。
31.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
32.在本公开的实施例中，提出了一种电气开关，其采用了改进的灭弧方案。通过在该电气开关中设置曲折型的电弧通道，可以有效延长电弧路径，并且增加灭弧室中的灭弧栅片的利用率，从而提升电弧电压以达到快速有效熄灭电弧的目的。
33.图1示出了根据本公开的实施例的电气开关1000的立体视图。仅仅作为示例，电气开关1000可以是一种低压直流和/或交流塑壳断路器，其可以被串接在电力线路中，以便根据需要而以自动或手动的方式执行接通和关断操作，或者在发生故障的情况下分断故障电路。可以理解的是，电气开关1000也可以是其他类型的电气开关装置，例如接触器，并且可以是其他适当电压等级的电气开关装置。
34.图2示出了根据本公开的实施例的电气开关1000的分解视图，图3示出了根据本公开的实施例的电气开关1000的截面视图，并且图4示出了图3的虚线框中的局部放大视图。以下将参考图2、图3和图4来详细描述电气开关1000。
35.根据本公开的实施例，电气开关1000包括动触头1100和静触头1200，动触头1100的触点1101能够在预定区域pa内移动以与静触头1200的触点1201接触和分离。作为示例，动触头1100可以在诸如电机之类的致动机构的驱动下围绕支点转动，由此当动触头1100的触点1101与静触头1200的触点1201接触时，电气开关1000可以实现接通操作，而当动触头1100的触点1101与静触头1200的触点1201分离并且电弧熄灭时，电气开关1000可以实现关断操作。在图4中以椭圆形虚线框pa示出了动触头1100的触点1101在接通操作和关断操作中的移动区域。在动触头1100的触点1101与静触头1200的触点1201分离的情况下，可能会在触点1101和触点1201之间的预定区域pa中生成电弧，从而在动触头1100与静触头1200之间形成导电通路，这对于分断操作是不利的。
36.根据本公开的实施例，电气开关1000包括灭弧栅片组件1300，灭弧栅片组件1300被布置为邻近预定区域pa，并且包括在第一方向d1上位于不同位置处的第一栅片区1310和第二栅片区1320，预定区域pa在与第一方向d1相交的第二方向d2上与第一栅片区1310对应设置，以使第一栅片区1310接收沿第二方向d2来自预定区域pa的气体和电弧。作为示例，灭弧栅片组件1300可以包括多个栅片。这些栅片例如可以由金属制成，并且可以被固定在两个安装板之间，以使栅片沿着第一方向d1依次布置并且以一定距离彼此间隔开。这些栅片在整体上例如可以形成为大体扇面的形状，以环绕可能产生电弧的区域pa。当在预定区域pa产生电弧时，电弧的高温可以使预定区域pa处的空气或气体膨胀而产生驱动电弧移动的气流，由此，电弧将沿着气体流动的路径移动进入灭弧栅片组件1300，以便借助于灭弧栅片
组件1300来熄灭电弧。由于灭弧栅片组件1300整体在第一方向d1上延伸了较长距离，因此灭弧栅片组件1300通常仅有部分区域，例如第一栅片区1310，直接面对预定区域pa并在灭弧操作期间接收来自预定区域pa的气流和电弧，并且在灭弧栅片组件1300中存在部分区域，例如第二栅片区1320，并不直接接收来自预定区域pa的气流和电弧。
37.根据本公开的实施例，电气开关1000还可以包括第一阻挡件1410，第一阻挡件1410邻近第一栅片区1310设置在第一栅片区1310的与预定区域pa相背的一侧，以使经过第一栅片区1310的气体和电弧朝向第二栅片区1320移动。作为示例，第一阻挡件1410可以阻挡经过第一栅片区1310的电弧和气流继续沿着第二方向d2行进，以使该电弧和气流改变方向而不会离开灭弧栅片组件1300。被阻挡的电弧和气流将被改变为沿着第一方向d1行进，因此进入第二栅片区1320，这对于增大电弧电压以及熄灭电弧是非常有利的。
38.具体而言，在常规的电气开关中，灭弧系统通常采用直线型的灭弧通道，即电弧沿直线进入和离开灭弧室。在这种直线型通道中，电弧仅移动通过了灭弧栅片组件的面对预定区域pa的部分栅片(例如第一栅片区1310中的栅片)，因此电弧路径较短并且诸如第二栅片区1320之类的区域中的栅片未被充分利用。在一些情况下，这种常规灭弧系统可能无法熄灭电弧，例如，当需要分断直流故障电路时，这种直线型的灭弧通道可能难以维持足够高的电弧电压，从而导致直流电弧无法熄灭。相比较于常规方案，在本公开的实施例中，借助于第一阻挡件1410，可以迫使将要离开灭弧栅片组件1300的气体和电弧改变方向，并朝向先前未被利用的第二栅片区1320移动，这在改善了灭弧栅片组件1300的利用率的同时，显著地增加了电弧路径并增加了电弧电压，从而更有利于熄灭在对诸如直流故障电路之类的电路执行分断操作时所产生的电弧。
39.在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括壳体1400，壳体1400的内侧形成有包括预定区域pa并容纳灭弧栅片组件1300的腔体c，并且壳体1400包括第一阻挡件1410。作为示例，壳体1400可以包括彼此配合的底座和盖体，并且在将盖体安装到底座之后在盖体与底座之间形成腔体c，以用于容纳灭弧栅片组件1300以及其他相关部件。此外，动触头1100的至少一部分，例如触点1101可以在腔体c内移动，以与静触头1200的触点1201接触和分离。通过这种方式，可以形成相对封闭的灭弧通道，以确保气流和电弧沿着预定的路径移动，而不会向周围环境扩散，从而提高了灭弧效率。在提供了壳体1400的情况下，第一阻挡件1410可以是壳体1400的一部分。然而，可以理解的是，第一阻挡件1410也可以是壳体1400之外的单独的部件。此外，在一些情况下，也可以不提供用于封闭腔体的壳体，由于通过提供第一阻挡件1410可以在一定程度上延长电弧路径，因此仍然可以改善灭弧效果，从而实现本公开的目的。
40.在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括第二阻挡件1500，第二阻挡件1500邻近第一栅片区1310设置在第一栅片区1310的与第二栅片区1320相背的一侧。具体而言，在第一阻挡件1410阻挡气流和电弧之后，气流和电弧可能沿着第一方向d1向第二栅片区1320移动，也可能沿着与第一方向d1相反的方向移动而离开灭弧栅片组件1300。第二阻挡件1500可以有效阻挡气流和电弧沿着与第一方向d1相反的方向移动，从而确保所有或者尽可能多的气流和电弧朝向第二栅片区1320移动，从而改善了灭弧效率。
41.图5a示出了根据本公开的实施例的第二阻挡件1500的下部组件1510以及静触头1200的立体视图，图5b示出了根据本公开的实施例的第二阻挡件1500的下部组件1510的立
体视图，以及图5c示出了根据本公开的实施例的第二阻挡件1500的上部组件1520的立体视图。在本公开的一些实施例中，第二阻挡件1500被设置在静触头1200与第一阻挡件1410之间，并且被配置为密封静触头1200与第一阻挡件1410之间的间隙。具体而言，在静触头1200与第一阻挡件1410或壳体1400之间可能存在间隙，以使电弧和气流可能朝向这些间隙移动而离开灭弧栅片组件1300，而通过密封这些间隙，进一步限制了电弧和气流的移动方向，有利于提升灭弧效果。作为示例，第二阻挡件1500可以包括下部组件1510和上部组件1520，其中下部组件1510被安装并固定在静触头1200上，而上部组件1520可以与下部组件1520接合并且邻近或抵靠第一阻挡件1410布置。通过分开制造并组装构成第二阻挡件1500，可以在满足安装和性能要求的同时降低第二阻挡件1500的制造难度。
42.在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括第三阻挡件1610，第三阻挡件1610邻近预定区域pa设置在预定区域pa的与第一栅片区1310相背的一侧。具体而言，如果预定区域pa的气流和电弧沿着与第二方向d2相反的方向移动，则电弧将无法进入灭弧栅片组件1300。通过设置第三阻挡件1610，可以阻挡预定区域pa的气流和电弧沿着与第二方向d2相反的方向移动，这进一步限制了气流和电弧的移动方向。此外，当电弧的高温引起气体膨胀时，第三阻挡件1610的存在能够施加反向的作用力，从而有助于促进气体和电弧朝向灭弧栅片组件1300的方向移动。
43.图6a示出了根据本公开的实施例的动触头1100的立体视图，图6b示出了根据本公开的实施例的第三阻挡件1610的立体视图，并且图6c示出了根据本公开的实施例的弹性部件1620的立体视图。在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括弹性部件1620，弹性部件1620沿第一方向d1将第三阻挡件1610压靠在动触头1100上，以使当动触头1100的触点1101移动到与静触头1200的触点1201分离的位置时第三阻挡件1610邻近预定区域pa位于预定区域pa的与第一栅片区1310相背的一侧。作为示例，弹性部件1620可以包括两个螺旋弹簧，其支撑在第三阻挡件1610与壳体1400(例如，壳体1400的底座)之间。此外，第三阻挡件1610可以抵靠动触头1100的下侧。在一个实施例中，第三阻挡件1610还可以形成有接纳动触头1100的凹口，其可以有效限制第三阻挡件1610与动触头1100在不期望方向上的相对移动。由此，当动触头1100的触点1101与静触头1200的触点1201接触时，被动触头1100按压的第三阻挡件1610将进一步按压弹性部件1620，使得弹性部件1620处于蓄能状态；随后，当动触头1100的触点1101向上移动并与静触头1200的触点1201分离时，弹性部件1620将被释放并推动第三阻挡件1610随着动触头1100一起向上移动。由此，在动静触头的触点分离并且可能在预定区域pa产生的电弧的同时，第三阻挡件1610可以被布置在适当的位置以阻挡并限制预定区域pa的气流和电弧。
44.图7a示出了根据本公开的实施例的电气开关1000的气体生成部件1700的立体视图，并且图7b示出了根据本公开的实施例的电气开关1000的气体生成部件1700的正视图。在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括气体生成部件1700，气体生成部件1700被布置为邻近预定区域pa，并且被配置为在电弧的作用下生成气体。作为示例，气体生成部件1700可以由诸如聚甲醛(pom)或聚酰胺(pa)之类的材料制成，由此，当动静触头的触点在预定区域pa分离并产生电弧时，电弧所导致的高温可以使构成气体生成部件1700的材料分解并生成惰性气体。这些惰性气体与空气在电弧的高温影响下膨胀并产生气流以驱动电弧进入灭弧栅片组件1300。可以看出，更多的气体可以更快和更有效地驱动电弧，以确保电弧沿
着特定的气流路径移动。
45.在本公开的一些实施例中，气体生成部件1700包括在第二方向d2上间隔ds逐渐增大的至少两个挡板1710，并且预定区域pa位于至少两个挡板1710之间。作为示例，如果以俯视的角度观察气体生成部件1700，两个挡板1710之间的间隔ds沿着第二方向d2逐渐增大，从而形成一个近似v形的开口。通过这种方式，可以更好地引导高温膨胀的气体以及电弧朝向灭弧栅片组件1300移动，而避免电弧向其他方向移动，从而进一步提升了灭弧效率。
46.在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括出口部1800，出口部1800邻近第二栅片区1320设置，并且被配置为将经过灭弧栅片组件1300的气体从壳体1400的腔体c中排出。作为示例，经过灭弧栅片组件1300的第一栅片区1320之后的电弧和气体在第一阻挡件1410和第二阻挡件1500的限制作用下继续朝向灭弧栅片组件1300的第二栅片区1320移动，并且最终从出口部1800排出。由此，可以在腔体c内形成了z形的气流通道或灭弧通道。显然，相比于常规的直线型通道，这种更加曲折的z形通道有效增加了电弧路径并提升了灭弧栅片组件1300中的栅片的利用率。
47.在本公开的一些实施例中，电气开关1000还包括过滤件1900，过滤件1900设置在出口部1800中，并且包括多个孔。具体而言，在出口部1800排出的气体中可能存在带电金属粒子，这些带电金属粒子可能会在动触头1100与腔体c外侧的电气部件(例如与静触头1200连接的导体或静触头1200的位于腔体c外侧的部分)之间形成导电通路。通过设置过滤件1900，可以阻挡并吸附这些带电金属粒子，同时气流仍然可以通过过滤件1900上的孔来流通。
48.在本公开的实施例中，通过提供限制和阻挡气流的部件，可以在电气开关的灭弧系统中形成曲折和延长的气流通道或灭弧通道，从而增加灭弧栅片的利用率并增大电弧电压，以提升熄灭电弧的能力。这种改进的电气开关可以有效熄灭常规电气开关难以处理的电弧，例如直流电弧。
49.通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。