CN109546427B - 一种具有强灭弧能力的直流插头插座及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有强灭弧能力的直流插头插座及操作方法，直流插头包括插脚、插头外壳、灭弧腔室和按压滑块，其中灭弧腔室内有灭弧触头、灭弧栅片、永磁铁和拉杆，且灭弧触头和插脚两极分别相连，拉杆和按压滑块通过导杆相连；直流插座包括插孔和插座外壳；按压滑块和插座外壳上分别设置有连接锁扣和连接凹槽；本发明将直流插头插座的连接功能和灭弧功能分开设置，通过按压滑块操纵灭弧触头的接通和打开从而控制直流插头插座内部电路的关合和打开，使得工作时产生的直流电弧在灭弧腔室内被熄灭；不仅使其具有强灭弧能力，而且避免了直流插头和直流插座在带电状态下进行插拔而引发电弧的现象，可以安全可靠地应用在直流大负荷的工作场景下。

Description

一种具有强灭弧能力的直流插头插座及操作方法

技术领域

本发明属于电器设备领域，具体涉及一种具有强灭弧能力的直流插头插座及操作方法。

背景技术

随着经济社会的飞速发展，商场、机房、学校等大型用电中心的设备不断增加，降低这些设备能源消耗的任务已经非常迫切。在这些用电场所中存在着数量巨大的直流用电设备，而其中绝大部分使用交流电供电，在工作时需要通过各个设备配备的交流适配器将交流电转换成直流电供给设备使用，该过程的转换效率大多只有80％左右。所以如果可以直接采用直流供电，那么将可以有效地提高效率、节约能源、保护环境。同时，随着电力系统的发展，直流供电还将在智能电网、智能家居等领域发挥越来越重要的作用。

在直流供电系统中，直流插头插座作为直流用电设备与直流电源连接时必不可少的电路连接器件十分重要。如今，市场上已有的直流插头插座大多为低电压、小电流，供小型电子设备使用的直流插头插座，可以直接给手机，笔记本电脑等电子产品充电，但受限于其电流等级的限制，无法在直流大负荷工作条件下使用，不利于直流供电系统的推广和应用。

为了设计可以应用在直流大负荷工作条件下的直流插头插座，必须要解决的问题是如何快速安全地熄灭电弧。在插头从插座中拔出或插入时，由于电压的存在所以会导致电弧的产生，交流电供电时，即使有电弧产生，也会因为交流电周期性过零而自然消失，然而直流电不像交流电一样存在自然过零点，一旦产生直流电弧就很难自然熄灭。电弧的温度可达数千摄氏度，容易导致材料的烧蚀，直接影响直流插头插座的可靠性和使用寿命，此外插脚和插孔处产生的电弧可能还会引起窜电现象，容易引发误动作而损坏电气设备，甚至有可能引起火灾，严重威胁人身和财产安全。

目前的直流插头插座专利，如“一种直流专用自带灭弧装置的插座及其配套插头”(CN 205621957)，在插座内部设置了灭弧装置，通过灭弧导体和导电导体来消除电压差从而达到防止电弧产生的效果。但是由于其灭弧回路中使用了电力电子器件，所以其灭弧能力受到限制，并且其需要对灭弧回路充电才能完成防止电弧产生的效果，不利于使用时的便捷性和可靠性；“数据中心或家用的直流插座及其多位直流插座”(CN 204289913)，采用压力控制模块控制插接孔的供电情况，避免直流插头插座在带电状态下进行插拔而引起电弧的现象。但是其没有熄灭电弧的功能，同时其通过压力控制模块来控制电路是否导通，容易出现电路接通不牢靠的情况，不利于使用时的安全性和稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有强灭弧能力的直流插头插座及操作方法，该直流插头插座具有安全可靠，结构简单，使用方便的特点，能够应用于高直流负载的工作场景之下。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有强灭弧能力的直流插头插座，包括直流插头和直流插座，在直流插头内部设计有独立灭弧腔室，提高了其灭弧能力，使得直流插头插座能够应用在直流大负荷的工作场景下；所述直流插头包括插头外壳9，设置在插头外壳9内部的灭弧腔室3，滑动设置在插头外壳9侧壁上的按压滑块6，伸出插头外壳9的插脚13；所述灭弧腔室3内有灭弧触头10、灭弧栅片11、永磁铁12和拉杆2，其中灭弧栅片11位于灭弧触头10正下方，永磁铁12设置在灭弧腔室3的内部壁面上，拉杆2设置在灭弧触头10正上方，通过导杆4与按压滑块6连接，导杆4上方设置有复位弹簧1，复位弹簧1上端固定，下端与导杆4相连；所述插脚13采用两极带接地设置，两极分别和两个灭弧触头10相连，接地极与地线相连；所述直流插座包括插座外壳8，插座外壳8上部开有与直流插头外形尺寸相匹配的空腔，空腔中部开有与插脚13外形尺寸相匹配的插孔14；直流插头的按压滑块6上设置有连接锁扣5，直流插座的插座外壳8顶部设置有与连接锁扣5对应的连接凹槽7，连接锁扣5和连接凹槽7能够在电路导通期间相互配合锁定住直流插头和直流插座的相对位置。

所述按压滑块6通过导杆4带动拉杆2上下移动从而实现灭弧触头10的接通和打开，灭弧触头10在通电状态下打开时产生的直流电弧将在永磁铁12产生的磁场的作用下被拉入灭弧栅片11，从而被分割成若干短弧，使得维持电弧所需的电压高于灭弧触头10两端的电压，进而实现电弧的快速熄灭。

所述连接锁扣5采用弹性材料制成。

所述的一种具有强灭弧能力的直流插头插座的操作方法，

需要关合电路时，关合电路的操作分两步进行：第一步将直流插头插入直流插座，由于此时灭弧触头10尚未接通，所以插头插座仍旧处于断电状态，有效地避免了在带电状态下接入时因为可能发生抖动而在插脚13和插孔14处产生电弧的现象；第二步将按压滑块6向下推动，此时拉杆2在导杆4的带动下同时向下运动从而接通灭弧触头10，直流插头插座中电路导通，关合电路的操作完成；同时连接锁扣5和连接凹槽7相互配合锁定住了直流插头插座的相对位置，使其在电路导通期间处于稳定的连接状态。

需要打开电路时，首先向内挤压连接锁扣5以解开其和连接凹槽7之间的锁定状态，此时导杆4将受到复位弹簧1拉力的作用而带动拉杆2向上运动，灭弧触头10被打开，电路断开，然后将直流插头从直流插座中拔出，完成打开电路的操作；这样使得在直流插头拔出之前整个插头插座内部已经没有电流，从而避免了在带电状态下拔出时在插脚13和插孔14处产生电弧的现象，提高了设备的安全性。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

(1)本发明在插头内部设置了独立灭弧腔室3，有效地大幅提高了直流插头插座的灭弧能力，可以使其应用在直流大负荷的工作场景之下。

(2)本发明具有安全锁扣装置，避免了插脚13和插孔14在带电状态下进行插拔而引起电弧产生的现象，提高了使用时的安全性和可靠性。

(3)本发明在外形及尺寸上与市面上交流插头插座接近，具有结构简单，使用方便的优点。

附图说明

图1是本发明直流插头插座的内部结构示意图。

图2是本发明直流插头插座的整体外观示意图。

图3是本发明的直流插头外观示意图。

图4是本发明的直流插座外观示意图。

各附图标记分别代表：

1-复位弹簧；2-拉杆；3-灭弧腔室；4-导杆；5-连接锁扣；6-按压滑块；7-连接凹槽；8-插座外壳；9-插头外壳；10-灭弧触头；11-灭弧栅片；12-永磁铁；13-插脚；14-插孔。

具体实施方式：

下面结合附图实施例对本发明进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种具有强灭弧能力的直流插头插座，包括直流插头和直流插座。直流插头由插脚13、插头外壳9、灭弧腔室3和按压滑块6组成，插脚13采用两极带接地设置，杜绝了用户使用时出现直流电极性反接的情况，同时三个插脚呈“品”字形排列，方便与市面上常规的交流插头插座进行区分。灭弧腔室3内有灭弧触头10、灭弧栅片11、永磁铁12和拉杆2，拉杆2通过导杆4与按压滑块6相连，受按压滑块6的操纵沿竖直方向上下移动以控制灭弧触头10的接通或者打开，进而实现直流插头内部电路的导通和关闭。永磁铁12在灭弧腔室3内部产生特殊位形的磁场分布，这样灭弧触头10在通电状态下打开时产生的直流电弧将在永磁铁12产生的磁场的作用下被拉入灭弧栅片11，从而被分割成若干短弧，使得维持电弧所需的电压高于灭弧触头10两端的电压，进而实现电弧的快速熄灭。直流插座包括插座外壳8，插座外壳8上部开有与直流插头外形尺寸相匹配的空腔，空腔中部开有与插脚13外形尺寸相匹配的插孔14。直流插头的按压滑块6上设置有连接锁扣5，直流插座的插座外壳8顶部设置有连接凹槽7，连接锁扣5和连接凹槽7能够在电路导通期间相互配合锁定住直流插头和直流插座的相对位置，连接锁扣5采用弹性材料制成。

需要关合电路时，首先将直流插头插入直流插座，此时由于灭弧触头10未接通，因而虽然插脚13已经和插孔14处于连接状态，但是整个电路中没有电流；接着向下推动两侧的按压滑块6，同时按压滑块6会通过导杆4带动拉杆2向下移动从而接通灭弧触头10，内部电路开始导通；导杆4上方有复位弹簧1，复位弹簧1上端固定，下端与导杆4相连，在灭弧触头10未接通时，复位弹簧1处于自然伸直状态，所以电路导通时复位弹簧1处于拉长状态。在电路导通的同时，连接锁扣5的舌片插设在连接凹槽7内，锁定住了直流插头和直流插座的相对位置，使得直流插头和直流插座无法被分开而处于稳定的连接状态。

需要打开电路时，首先在插头外壳9两侧同时向内挤压连接锁扣5，直至连接锁扣5的舌片从连接凹槽7中脱离，松开外力，此时在复位弹簧1向上拉力的作用下，导杆4会带动拉杆2和按压滑块6向上移动，同时灭弧触头10被打开，电路断开。在灭弧腔室3内，由于灭弧触头10分离会出现直流电弧，电弧在永磁铁12产生的磁场的作用下被拉入灭弧栅片11而被快速熄灭，最后将直流插头从直流插座中拔出，完成打开电路的操作。在直流插头插座的整个使用过程之中，由于使用了灭弧触头10来控制内部电路的接通和打开，所以有效地避免了插脚13和插孔14在带电状态下进行插拔而引起电弧产生的现象。同时，用户可以通过按压滑块6所处的不同位置，直观地判断插头插座内部电路是否已经导通，保证了使用时的安全性和可靠性。

上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下通过改变、简化所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有强灭弧能力的直流插头插座，包括直流插头和直流插座，其特征在于：在直流插头内部设计有独立灭弧腔室，所述直流插头包括插头外壳(9)，设置在插头外壳(9)内部的灭弧腔室(3)，滑动设置在插头外壳(9)侧壁上的按压滑块(6)，伸出插头外壳(9)的插脚(13)；所述灭弧腔室(3)内有灭弧触头(10)、灭弧栅片(11)、永磁铁(12)和拉杆(2)，其中灭弧栅片(11)位于灭弧触头(10)正下方，永磁铁(12)设置在灭弧腔室(3)的内部壁面上，拉杆(2)设置在灭弧触头(10)正上方，通过导杆(4)与按压滑块(6)连接，导杆(4)上方设置有复位弹簧(1)，复位弹簧(1)上端固定，下端与导杆(4)相连；所述插脚(13)采用两极带接地设置，两极分别和两个灭弧触头(10)相连，接地极与地线相连；所述直流插座包括插座外壳(8)，插座外壳(8)上部开有与直流插头外形尺寸相匹配的空腔，空腔中部开有与插脚(13)外形尺寸相匹配的插孔(14)；直流插头的按压滑块(6)上设置有连接锁扣(5)，直流插座的插座外壳(8)顶部设置有与连接锁扣(5)对应的连接凹槽(7)，连接锁扣(5)和连接凹槽(7)能够在电路导通期间相互配合锁定住直流插头和直流插座的相对位置。

2.根据权利要求1所述的一种具有强灭弧能力的直流插头插座，其特征在于：所述按压滑块(6)通过导杆(4)带动拉杆(2)上下移动从而实现灭弧触头(10)的接通和打开，灭弧触头(10)在通电状态下打开时产生的直流电弧将在永磁铁(12)产生的磁场的作用下被拉入灭弧栅片(11)，从而被分割成若干短弧，使得维持电弧所需的电压高于灭弧触头(10)两端的电压，进而实现电弧的快速熄灭。

3.根据权利要求1所述的一种具有强灭弧能力的直流插头插座，其特征在于：所述连接锁扣(5)采用弹性材料制成。

4.权利要求1-3任一项所述的一种具有强灭弧能力的直流插头插座的操作方法，其特征在于：

需要关合电路时，关合电路的操作分两步进行：第一步将直流插头插入直流插座，由于此时灭弧触头(10)尚未接通，所以插头插座仍旧处于断电状态，有效地避免了在带电状态下接入时因为可能发生抖动而在插脚(13)和插孔(14)处产生电弧的现象；第二步将按压滑块(6)向下推动，此时拉杆(2)在导杆(4)的带动下同时向下运动从而接通灭弧触头(10)，直流插头插座中电路导通，关合电路的操作完成；同时连接锁扣(5)和连接凹槽(7)相互配合锁定住了直流插头插座的相对位置，使其在电路导通期间处于稳定的连接状态；

需要打开电路时，首先向内挤压连接锁扣(5)以解开其和连接凹槽(7)之间的锁定状态，此时导杆(4)将受到复位弹簧(1)拉力的作用而带动拉杆(2)向上运动，灭弧触头(10)被打开，电路断开，然后将直流插头从直流插座中拔出，完成打开电路的操作。

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