CN102412100B - 电涌保护器插拔式模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电涌保护器插拔式模块，包括：上盖与下盖，上盖与下盖组合成电涌保护器插拔式模块的外壳，下盖包括一中央型框以及一侧部型框，该侧部型框的底部具有一开孔；状态耦合杆，放置在下盖的侧部型框中，状态耦合杆具有一顶杆，顶杆穿过开孔而伸出下盖外部，顶杆包括通信天线，在该侧部型框中包括储能弹簧，储能弹簧套接到状态耦合杆，用于在故障时推动状态耦合杆运动；过压保护及连接组件，放置在下盖的中央型框中；状态指示器，位于下盖的顶部并由上盖包裹。

Description

电涌保护器插拔式模块

技术领域

本发明涉及低压配电系统的过电压保护领域，更具体地说，涉及一种电涌保护器插拔式模块。

背景技术

电涌保护器多采用模数化、插拔式和轨道安装的终端电器结构，而终端电器一般以9mm倍数的尺寸形式出现。限压型电涌保护器都具有热保护功能，由于受到其热脱离装置的结构限制，单极产品采用18mm宽的外形结构，三相系统中，产品的外形72mm宽，这对于受安装空间限制的场地，如终端配电箱是十分不利的。还有，现有限压型电涌保护器的热脱离装置采用了软连接导线，多次电涌冲击后，导线的柔软度变差，影响热脱扣功能的性能；还由于电涌电流变化率（di/dt）非常高，作用在软连接导线的附加残压将会影响产品的整体保护性能，例如20mm的导线在20kA的标称放电电流下（8/20μs）所产生的附加残压可达100V。

发明内容

因此本发明的目的在于提出一种小模数化可插拔式限压型电涌保护器模块，该模块克服现有技术的缺点，实现9mm模数化结构、去除了热脱离器的软导线连接方式。

本发明的目的之一在于能实现9mm宽模数化电涌保护器用可插拔式模块；本发明目的之二在于提出双断点热脱离器的连接方式；本发明的目的之三在于在热脱离器焊接处采用凹状的型框；本发明的目的之四在于在热脱离器中设计了隔离挡板。

根据本发明的一实施例，提出一种电涌保护器插拔式模块，包括：

上盖与下盖，上盖与下盖组合成电涌保护器插拔式模块的外壳，所述下盖包括一中央型框以及一侧部型框，该侧部型框的底部具有一开孔；

状态耦合杆，放置在下盖的侧部型框中，状态耦合杆具有一顶杆，顶杆穿过所述开孔而伸出下盖外部，所述顶杆包括通信天线，在该侧部型框中包括储能弹簧，储能弹簧套接到状态耦合杆，用于在故障时推动状态耦合杆运动；

过压保护及连接组件，放置在下盖的中央型框中；

状态指示器，位于下盖的顶部并由上盖包裹。

根据一实施例，上盖的上部为一开口的型框，所述状态指示器和下盖的一部分位于该型框内；所述型框的外表面的上部开有窗口，窗口显示状态指示器的不同工作位置；所述型框的外表面的两侧窄边具有对称的凹纹，凹纹增加插拔模块时的摩擦力；所述型框的内表面的两侧宽边具有第一突台，第一突台用于定位状态指示器；所述上盖的下部为一侧板，侧板下方的中部开有一圆孔。

根据一实施例，所述下盖的中央型框和侧部型框互相贯通，侧部型框导线导向状态耦合杆的运动方向；侧部型框和中央型框通过开口连通，开口用于实现电气连接；下盖的下部开有第一槽口和第二槽口，第一槽口第二槽口和用于装配并定位过压保护及连接组件；下盖下方的中部开有一圆孔，圆孔与上盖上的圆孔对应并通过铆接连接；下盖的上部具有第二突台，第二突台上开有导向槽，导向槽用于引导和定位状态指示器的运动，导向槽一端与侧部型框贯通。

根据一实施例，所述过压保护及连接组件包括：限压型元件，限压型元件的上侧面连接到上电极连接片，限压型元件的下侧面连接到下电极连接片，上电极连接片还与第一插脚相连，下电极连接片还与脱扣连接片的一个侧面相连；脱扣连接片的另一个侧面连接到中间连接片，中间连接片的另一端连接到第二插脚，第一插脚和第二插脚用于与该电涌保护器插拔式模块相配合的底座内的插孔保持电气连接；脱扣连接片与下电极连接片、中间连接片采用低熔点合金材料焊接连接；第一插脚和第二插脚由第一槽口和第二槽口装配并定位。

根据一实施例，所述脱扣连接片为导电金属薄片，上部的两侧开有对称的半圆定位槽，下部凹弯形成凹槽，凹槽为弧状或者框状，凹槽与下电极连接片、中间连接片采用低熔点合金材料焊接连接。

根据一实施例，所述状态耦合杆的包括：斜面突台，设置在状态耦合杆的上部；半圆柱型突台，设置在状态耦合杆的正面的中部，为对称的两个半圆柱型突台，半圆柱型突台与脱扣连接片的定位槽相配合，用于定位脱扣连接片；储能弹簧的作用力通过半圆柱型突台传递给脱扣连接片；顶杆位于状态耦合杆的下部，为圆柱形，顶杆的下端呈现半球面状；第一凸台，设置在状态耦合杆的正面，位于半圆柱型突台和顶杆之间，第一凸台与半圆柱型突台一起定位脱扣连接片；隔离挡板，设置在状态耦合杆的正面，位于第一凸台与顶杆之间，隔离挡板的上平面与第一凸台的下平面平齐，隔离挡板沿顶杆轴线方向的长度大于等于过压保护及连接组件的下电极连接片和中间连接片所构成的电气间隙在对应方向上的长度；凹槽，设置在状态耦合杆的背面，对应半圆柱型突台的位置，凹槽用于定位储能弹簧。

根据一实施例，所述状态指示器包括：第一状态指示色板和第二状态指示色板，第一状态指示色板和第二状态指示色板位于状态指示器的一段的上表面并且邻接放置，第一状态指示色板和第二状态指示色板具有不同的颜色，分别显示正常状态和故障状态；第二凸台，位于状态指示器的另一端，第二凸台具有弧面结构，所述状态耦合杆向上运动，所述斜面突台与第二凸台的弧面结构接触，从向上的作用力中分解出一个推动状态指示器作水平方向运动的力；两个定位导向柱，呈圆柱形，沿状态指示器的下平面的中心线设置，定位导向柱与下盖的导向槽配合，限制状态指示器的运动方向；弹性臂，设置在状态指示器的两侧，弹性臂的根部延伸到第一状态指示色板和第二状态指示色板的下方，弹性臂的端部设有向外的突起，弹性臂自然状态时与向两侧张开，与上盖装配后，弹性臂被压缩在上盖中，在正常状态下，弹性臂被第一阻挡，在故障时，状态指示器在状态耦合杆的推动下运动，弹性臂将越过第一突台停在第一突台的另一侧。

本发明具有下述的优势：1）能实现9mm宽模数化电涌保护器用可插拔式模块，相比现有技术，产品体积缩小了50%。采用该技术实现的产品不仅极大地节约了成本，而且在应用中也大大节约了安装空间。2）热脱离器的连接方式采用双断点的直接连接方式，克服了现有采用软连接方式的技术不足，提高了产品的保护性能和可靠性能。3）热脱离器焊接处采用了凹状的型框，极大地优化了热脱离器焊接时的工艺。4）热脱离器中设计了隔离挡板，能明显地提高热脱离器脱扣过程的可靠性和脱扣后的电气隔离效果，同时也具有较好的电弧灭弧效果。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的电涌保护器插拔式模块的侧视图；

图2揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块拆去上盖后的侧视图；

图3揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块拆去上盖的后视图；

图4揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的过压保护及连接组件的视图；

图5a和图5b揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的上盖的视图；

图6揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的下盖的视图；

图7a和图7b揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的状态耦合杆的视图；

图8揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的状态指示器的视图；

图9揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块的脱扣连接片的视图；

图10揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块处于正常状态的视图；

图11揭示了根据一实施例的电涌保护器插拔式模块处于脱扣状态的视图。

具体实施方式

图1-图11揭示了根据本发明的一实施例的电涌保护器插拔式模块的结构图，其中既包括整体的结构图，也包括各个部件的分解结构图。参考图1-图11所示的实施例，本发明的电涌保护器插拔式模块具有如下的结构：

该电涌保护器插拔式模块包括上盖101、下盖102、状态耦合杆103、过压保护及连接组件104、状态指示器105及储能弹簧106。上盖101和下盖102组合成电涌保护器插拔式模块的外壳。下盖102包括中央型框128以及一侧部型框123，该侧部型框123的底部具有一开孔。过压保护及连接组件104和状态耦合杆103分别放置于下盖102的各自型框中。状态耦合杆103放置在下盖102的侧部型框123中。过压保护及连接组件104放置在下盖102的中央型框128中。储能弹簧106也位于侧部型框123中，储能弹簧106套接到状态耦合杆103，用于在故障时推动状态耦合杆103作规定的运动。状态耦合杆103包括一顶杆134，顶杆134穿过下盖102底部的开孔（图中未画出）而露出外部。顶杆134包括通信天线，顶杆134与底座内的遥信机构一起构成远程遥信报告装置，实现远程监视本机的状态。状态指示器105位于下盖102的顶部并由上盖101包裹。

上盖101的上部为一开口的型框，状态指示器105和下盖102的一部分位于型框内。型框的外表面的上部近侧面开有窗口111，窗口111为圆形或椭圆或方形窗口，窗口111用于显示状态指示器105的不同工作位置，以监视模块的工作状况。型框的外表面的两侧具有成对称的凹纹112，凹纹112用来增加插拔模块时的摩擦力，凹纹112的分布区为5-10mm，凹纹的数量4-8条。型框的内表面的两侧的宽边具有对称的两个第一突台114，第一突台114用于定位状态指示器105。上盖101的下部为一侧板，侧板下方的中部开有一圆孔113，该圆孔113与下盖102上的圆孔126相对应，用于铆接连接。

下盖102的中央型框128和侧部型框123互相贯通。侧部型框123容纳状态耦合杆103并导向状态耦合杆103的上下方向运动。中央型框128用于容纳、定位过压保护及连接组件104。侧部型框123和中央型框128之间通过开口124连通，开口124用于两个型框间的电气连接。下盖102的下部开有第一槽口127和第二槽口125，第一槽口127和第二槽口125用于装配、定位过压保护及连接组件104的第一插脚143和第二插脚147。与上盖101对应，在下盖102下方的中部开有一圆孔126；下盖102的上部具有第二突台121，第二突台121上开有导向槽122，导向槽122用于引导和定位状态指示器105的运动，导向槽122的一端与侧部型框123贯通。

过压保护及连接组件104具有下述的结构：限压型元件141，限压型元件141可以是诸如压敏电阻（MOV）。限压型元件141的上侧面连接到上电极连接片142，限压型元件141的下侧面连接到下电极连接片145。上电极连接片142还与第一插脚143相连，下电极连接片145还与脱扣连接片144的一个侧面相连。脱扣连接片144的另一个侧面连接到中间连接片146，中间连接片146的另一端连接到第二插脚147，第一插脚143和第二插脚147用于与该电涌保护器插拔式模块相配合的底座内的插孔保持电气连接。脱扣连接片144与下电极连接片145、中间连接片146采用低熔点合金材料焊接连接。低熔点合金材料的软化温度为120-160℃，且不含铅、镉等金属元素的环保材料。第一插脚143和第二插脚147由第一槽口127和第二125装配并定位

脱扣连接片144为导电金属薄片，上部的两侧开有对称的半圆定位槽1441，半圆定位槽1441与状态耦合杆103的半圆柱型突台132相对应。脱扣连接片144的下部凹弯成一凹槽1442，凹槽1442可以为弧状，也可以为框状，凹槽1442与下电极连接片145、中间连接片146采用低熔点合金材料焊接连接，凹槽1442的设计可增加焊接接触面，同时还能有效控制低熔点合金材料焊接时的用量。

状态耦合杆103的上部具有斜面突台131，斜面凸台131的斜面与水平面的倾斜角为30-60度；状态耦合杆103的正面的中部沿两个侧面设计对称的半圆柱型突台132，半圆柱型突台132与脱扣连接片144的定位槽1441相对应，用于定位脱扣连接片144。储能弹簧106的作用力通过半圆柱型突台132传递给脱扣连接片144，使正常状态下的脱扣连接片144始终施加一个预期的工作力。顶杆134位于状态耦合杆103的下部，为圆柱形，顶杆134的下端呈现半球面状。在状态耦合杆103的正面，位于半圆柱型突台132和顶杆134之间的位置设置第一凸台133，第一凸台133与半圆柱型突台132一起构成三点定位脱扣连接片144的方式。第一凸台133上平面内棱边倒圆角。在状态耦合杆103的正面，位于第一凸台133与顶杆134之间的位置设置隔离挡板135，隔离挡板135的上平面与第一凸台133的下平面平齐。隔离挡板135上平面内棱边倒圆角，隔离挡板135与第一凸台133内棱边的倒圆角一起构成漏斗形状，有利减少热脱扣运动阻力。隔离挡板135沿顶杆134轴线方向的长度大于等于过压保护及连接组件104的下电极连接片145和中间连接片146所构成的电气间隙在对应方向上的长度，使热脱扣后隔离挡板135能充分有效地隔离连接片145、146的电气空间；在状态耦合杆103的背面，对应半圆柱型突台132的位置设置凹槽136，凹槽136用于定位储能弹簧106。

状态指示器105包括第一状态指示色板151和第二状态指示色板152，第一状态指示色板151和第二状态指示色板152位于状态指示器105的一段的上表面并且邻接放置，第一状态指示色板151和第二状态指示色板152具有不同的颜色，分别显示正常状态和故障状态。在一个实施例中，第一状态指示色板151表示正常状态，用绿色表示，第二状态指示色板152表示故障状态，用红色表示，第一状态指示色板151和第二状态指示色板152采用涂印的或色纸粘贴的加工方式。在状态指示器105的另一端具有第二凸台154，第二凸台154具有弧面结构，状态耦合杆103向上运动到一定位置后，斜面突台131与第二凸台154的弧面结构接触，从向上的作用力分解一个推动状态指示器105作水平方向运动的力。沿状态指示器105的下平面的中心线设置两个圆柱形的定位导向柱155。定位导向柱155与下盖102的导向槽122相配合，限制状态指示器105在规定的运动方向上运动。在状态指示器105的两侧设置有对称的弹性臂153，弹性臂153的根部延伸到第一状态指示色板151和第二状态指示色板152的下方，弹性臂153的端部设有向外的突起，弹性臂153自然状态时与向两侧张开，呈3-10度的夹角。与上盖101装配后，弹性臂153被压缩在上盖101中，在正常状态下，弹性臂153被第一突台114阻挡，在图示的实施例中，在正常状态下弹性臂153被阻挡在第一突台114的右侧。在故障时，状态指示器105在状态耦合杆103的推动下运动，弹性臂153将越过第一突台114停在第一突台114的另一侧。在图示的实施例中，最终弹性臂153将向左越过第一突台114停在第一突台114的左侧。

本发明的电涌保护器插拔式模块的工作原理如下：限压型元件141在正常状态下，下电极连接片145、中间连接片146与脱扣连接片144在低熔点合金材料的焊接粘合力的作用下在电气上是导通的，此时的储能弹簧106处于压缩状态，为热脱扣动作储存了弹簧势能。当限压型元件141劣化时并表面温度不断地在上升，其热量将不断地通过下电极连接片145传递到低熔点合金材料中，使其温度也不断升高，温度达到材料的软化温度时，焊接粘合力严重下降。当储能弹簧106的压缩力能克服焊接粘合力时，状态耦合杆103带动脱扣连接片144开始向上运动，当斜面突台131与状态指示器105接触时，作用力通过斜面突台131传递到状态指示器105，此时状态指示器105开始向左运动，状态指示器105的弹性臂153的突起部分将越过上盖的突台14最终进入另一个稳定状态，红色的状态指示色板152将显示在上盖101的窗口111内，告知模块处于故障状态。随着状态耦合杆103向上运动，隔离挡板135逐渐移至下电极连接片145与中间连接片146之间，实现电气的隔离功能，同时也具有较好的电弧灭弧效果。

本发明具有下述的优势：1）能实现9mm宽模数化电涌保护器用可插拔式模块，相比现有技术，产品体积缩小了50%。采用该技术实现的产品不仅极大地节约了成本，而且在应用中也大大节约了安装空间。2）热脱离器的连接方式采用双断点的直接连接方式，克服了现有采用软连接方式的技术不足，提高了产品的保护性能和可靠性能。3）热脱离器焊接处采用了凹状的型框，极大地优化了热脱离器焊接时的工艺。4）热脱离器中设计了隔离挡板，能明显地提高热脱离器脱扣过程的可靠性和脱扣后的电气隔离效果，同时也具有较好的电弧灭弧效果。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (6)

1.一种电涌保护器插拔式模块，其特征在于，包括：

上盖(101)与下盖(102)，上盖(101)与下盖(102)组合成电涌保护器插拔式模块的外壳，所述下盖(102)包括一中央型框(128)以及一侧部型框(123)，该侧部型框(123)的底部具有一开孔；

状态耦合杆(103)，放置在下盖(102)的侧部型框(123)中，状态耦合杆(103)具有一顶杆(134)，顶杆(134)穿过所述开孔而伸出下盖(102)外部，所述顶杆(134)包括通信天线，在该侧部型框(123)中包括储能弹簧(106)，储能弹簧(106)套接到状态耦合杆(103)，用于在故障时推动状态耦合杆(103)运动；

过压保护及连接组件(104)，放置在下盖(102)的中央型框(128)中，过压保护及连接组件(104)包括限压型元件(141)和脱扣连接片(144)，限压型元件(141)的上侧面连接到上电极连接片(142)，限压型元件(141)的下侧面连接到下电极连接片(145)，上电极连接片(142)还与第一插脚(143)相连，下电极连接片(145)还与脱扣连接片(144)的一个侧面相连；脱扣连接片(144)的另一个侧面连接到中间连接片(146)，中间连接片(146)的另一端连接到第二插脚(147)，第一插脚(143)和第二插脚(147)用于与该电涌保护器插拔式模块相配合的底座内的插孔保持电气连接；脱扣连接片(144)与下电极连接片(145)、中间连接片(146)采用低熔点合金材料焊接连接；第一插脚(143)和第二插脚(147)由第一槽口(127)和第二槽口(125)装配并定位；

状态指示器(105)，位于下盖(102)的顶部并由上盖(101)包裹。

2.如权利要求1所述的电涌保护器插拔式模块，其特征在于，

所述上盖(101)的上部为一开口的型框，所述状态指示器(105)和下盖(102)的一部分位于该开口的型框内；

所述开口的型框的外表面的上部开有窗口(111)，窗口(111)显示状态指示器(105)的不同工作位置；所述开口的型框的外表面的两侧窄边具有对称的凹纹(112)，凹纹(112)增加插拔模块时的摩擦力；所述开口的型框的内表面的两侧宽边具有第一突台(114)，第一突台(114)用于定位状态指示器(105)；

所述上盖(101)的下部为一侧板，侧板下方的中部开有一圆孔(113)。

3.如权利要求2所述的电涌保护器插拔式模块，其特征在于，

所述下盖(102)的中央型框(128)和侧部型框(123)互相贯通，侧部型框(123)导线导向状态耦合杆(103)的运动方向；

侧部型框(123)和中央型框(128)通过开口(124)连通，开口(124)用于实现电气连接；

下盖(102)的下部开有第一槽口(127)和第二槽口(125)，第一槽口(127)和第二槽口(125)用于装配并定位过压保护及连接组件(104)；

下盖(102)下方的中部开有一圆孔(126)，圆孔(126)与上盖(101)上的圆孔(113)对应并通过铆接连接；

下盖(102)的上部具有第二突台(121)，第二突台(121)上开有导向槽(122)，导向槽(122)用于引导和定位状态指示器(105)的运动，导向槽(122)一端与侧部型框(123)贯通。

4.如权利要求3所述的电涌保护器插拔式模块，其特征在于，所述脱扣连接片(144)为导电金属薄片，上部的两侧开有对称的半圆定位槽(1441)，下部凹弯形成第一凹槽(1442)，第一凹槽(1442)为弧状或者框状，第一凹槽(1442)与下电极连接片(145)、中间连接片(146)采用低熔点合金材料焊接连接。

5.如权利要求4所述的电涌保护器插拔式模块，其特征在于，所述状态耦合杆(103)包括：

斜面突台(131)，设置在状态耦合杆(103)的上部；

半圆柱型突台(132)，设置在状态耦合杆(103)的正面的中部，为对称的两个半圆柱型突台(132)，半圆柱型突台(132)与脱扣连接片(144)的半圆定位槽(1441)相配合，用于定位脱扣连接片(144)；储能弹簧(106)的作用力通过半圆柱型突台(132)传递给脱扣连接片(144)；

顶杆(134)位于状态耦合杆(103)的下部，为圆柱形，顶杆(134)的下端呈现半球面状；

第一凸台(133)，设置在状态耦合杆(103)的正面，位于半圆柱型突台(132)和顶杆(134)之间，第一凸台(133)与半圆柱型突台(132)一起定位脱扣连接片(144)；

隔离挡板(135)，设置在状态耦合杆(103)的正面，位于第一凸台(133)与顶杆(134)之间，隔离挡板(135)的上平面与第一凸台(133)的下平面平齐，隔离挡板(135)沿顶杆(134)轴线方向的长度大于等于过压保护及连接组件(104)的下电极连接片(145)和中间连接片(146)所构成的电气间隙在对应方向上的长度；

第二凹槽(136)，设置在状态耦合杆(103)的背面，对应半圆柱型突台(132)的位置，第二凹槽(136)用于定位储能弹簧(106)。

6.如权利要求5所述的电涌保护器插拔式模块，其特征在于，所述状态指示器(105)包括：

第一状态指示色板(151)和第二状态指示色板(152)，第一状态指示色板(151)和第二状态指示色板(152)位于状态指示器(105)的一段的上表面并且邻接放置，第一状态指示色板(151)和第二状态指示色板(152)具有不同的颜色，分别显示正常状态和故障状态；

第二凸台(154)，位于状态指示器(105)的另一端，第二凸台(154)具有弧面结构，所述状态耦合杆(103)向上运动，所述斜面突台(131)与第二凸台(154)的弧面结构接触，从向上的作用力中分解出一个推动状态指示器(105)作水平方向运动的力；

两个定位导向柱(155)，呈圆柱形，沿状态指示器(105)的下平面的中心线设置，定位导向柱(155)与下盖(102)的导向槽(122)配合，限制状态指示器(105)的运动方向；

弹性臂(153)，设置在状态指示器(105)的两侧，弹性臂(153)的根部延伸到第一状态指示色板(151)和第二状态指示色板(152)的下方，弹性臂(153)的端部设有向外的突起，弹性臂(153)自然状态时向两侧张开，与上盖(101)装配后，弹性臂(153)被压缩在上盖(101)中，在正常状态下，弹性臂(153)被第一突台(114)阻挡，在故障时，状态指示器(105)在状态耦合杆(103)的推动下运动，弹性臂(153)将越过第一突台(114)停在第一突台(114)的另一侧。