CN114300889A - 一种带有灭弧室的家用直流插头插座及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有灭弧室的家用直流插头插座及操作方法，该插头插座包括插头插座外壳，插头插座外壳内设有四个极性相反放置的永磁体，插头内设有两级插脚，分别为正极、负极，插头整体与插脚活动连接，插座内设有两级插孔，插孔底部设有弹片，与插座内部的灭弧室相连，灭弧室内部设有永磁体、灭弧栅片，灭弧室外部设有拉杆和复位弹簧连接到插座外壳外部。本发明分别设置直流插头插座的连接锁定功能和灭弧功能，通过插头插座内置的四个磁铁实现锁定功能同时能控制灭弧室内开关的接通和分断，使得工作时产生的电弧在灭弧室内熄灭。本发明不仅实现了直流插头插座无弧分断的功能，而且结构简单，成本低，可以安全可靠地应用在家庭直流负荷工作场景下。

Description

一种带有灭弧室的家用直流插头插座及操作方法

技术领域

本发明涉及直流电路电器设备领域，特别涉及一种带有灭弧室的家用直流插头插座及操作方法。

背景技术

从早期的电视机，到后来的直流变频空调、计算机，再到如今的数据中心，都有使用直流电源的需求。而如果用交流电供电，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，随着新能源发电、储能和直流负荷的高速发展和大量接入，以及电力电子技术的快速发展，直流或交直流配用电系统研究与建设成为近年来行业发展的热点。

低压直流插座作为直流用电系统的最末端，是可预见的直流用电系统实施的重要环节，其研发有着重要战略意义。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，受限于其电压电流等级，无法在直流大负荷工作条件下使用，阻碍了直流配用电系统的发展。

设计可以工作在大负荷条件下的直流插头插座，必须解决的问题就是如何快速安全地熄灭电弧。交流系统在发生短路故障时产生的是交流电弧，开关断开后，电弧在过零点会自动熄灭，存在开断有利条件。而直流电弧由于不存在过零点，导致开关不能断开电弧，直流系统在发生故障时，常规交流用开关是不能使其断弧的。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“直流插头、直流插座和用电设备”(CN107369977A)，在直流插头插拔的过程中使插入部电阻段接入到回路中起到限制电流的作用，在直流插头完全插入到直流插座中后使插入部电阻段被短路而切岀回路进而不影响用电设备正常工作。

但是插拔过程中串接电阻会被电弧电阻短路，串接电阻较大时，串接电阻被电弧电阻旁路，电流主要流经电弧，造成持续燃弧；阻值较小时，由于电压恒定，电流很大，起不到应有的限流效果，串接电阻发热严重，容易烧毁，可靠性差；“直流配电用连接装置”(CN107919576 A)，采用磁铁-弹簧配合结构实现插座的迅速插拔，利用磁铁产生的磁场对电弧起到磁吹的效果。但是其没有熄灭电弧的功能，插针插仍然是带电操作，不利于使用时的安全性和稳定性；“一种家用直流带开关无电弧电源插座”(CN 212209877)，在插拔过程中接通内置电磁铁的电源产生磁场对电弧起到磁吹的效果，同时利用内部灭弧栅片对电弧进行冷却和吸附，熄灭电弧。但是需要定期给插座充电，不够方便，灭弧结构使用了铁芯，栅片，使得整体成本高，不利于生产和推广。

发明内容

为了克服上述现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种带有灭弧室的家用直流插头插座及操作方法，该直流插头插座具有结构简单，成本低，使用方便的特点，可以安全可靠地应用在家庭直流负荷工作场景下。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种带有灭弧室的家用直流插头插座，包括直流插头和直流插座，所述直流插头包括插头外壳1，设置在插头外壳1底部的两个永磁铁3，伸出插头外壳1的插脚2；所述插脚2采用两极设置；所述直流插座包括插座外壳5，设置在插座外壳5内部的灭弧腔室12，设置在插座外壳5顶部两端的两个可移动永磁铁6，插座中部开有与直流插头的插脚2外形尺寸相匹配的插孔8；所述灭弧腔室12内设置灭弧触头14、灭弧栅片15、永磁体13、拉杆10和复位弹簧11，其中灭弧栅片15位于灭弧触头14正下方，永磁体13设置在灭弧腔室12的内壁上，拉杆10设置在灭弧触头14正上方，拉杆10一端通过复位弹簧11与灭弧触头14连接，另一端与直流插座顶部的触头9连接；所述插孔8底部设有弹簧弹片7，弹簧弹片7与灭弧触头14连接；所述插头外壳1底部有向内的凹槽；直流插头和直流插座未插合时，所述插座顶部两端的可移动永磁体6位于永磁铁3外部，与永磁铁3临近端极性相反，能够在电路导通时相互配合锁定住直流插头和直流插座的相对位置。

所述可移动永磁体6通过触头9带动拉杆10上下移动从而实现灭弧触头14的接通和打开，以实现灭弧室内开关先于插脚插座打开闭合的功能。

优选的，所述永磁铁3和可移动永磁铁6采用铁磁性材料，这样实现插头插座的自动锁扣功能。

优选的，所述插头外壳1底部开有对称的且形状与触头9相匹配的小孔4，使得触头9与拉杆10的上下运动通过可移动永磁体6的运动来控制，从而控制灭弧室内开关的开断。

优选的，所述直流插头整体与插脚2活动连接，使得插头在被人转动的时候，插脚不会因此而移动。

所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座的操作方法，插入插头时，直流插头的插脚2与直流插座的插孔2的底部弹簧弹片7先接触，此时灭弧腔室12内的灭弧触头14还未动作；之后继续向下插入插头，直流插座顶部两端的可移动永磁铁6在插头内置永磁铁3的作用下向中间移动，使得插头锁定在插座中；同时，可移动永磁铁6移动时推动灭弧腔室上的触头9，带动拉杆10和复位弹簧11向下运动从而接通灭弧室12内的灭弧触头14，完成插入动作，实现无弧接通；

需要拔出插头时，首先将插头按任意方向旋转180°，直流插座两端的可移动永磁铁6受到斥力作用向两侧移动，直流插头和直流插座脱离锁定状态，同时，灭弧腔室12上方的触头9由于没有磁铁的存在，拉杆10在复位弹簧11的作用下向上移动，灭弧腔室12内的灭弧触头14打开，产生的电弧在灭弧腔室内熄灭，之后拔出直流插头，实现插头插座的无弧分离。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

(1)本发明在插座内部设置了独立灭弧腔室，显著地提高了直流插头插座的灭弧能力，使得插脚和插孔可以无弧插拔。

(2)本发明具有安全锁扣装置(可移动永磁体和永磁铁组成安全锁扣装置)，避免了由于误操作或外界干扰而使插脚和插孔产生电弧的现象，提高了插座的安全性和可靠性。

(3)本发明外形尺寸与市面上交流插座基本一致，无复杂的机械结构，反对称磁铁的设计避免了插头正负极插反的情况，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另一种实现方式的内部结构图。

图3是本发明直流插头插座的插座部分。

图4是本发明直流插头插座的插头部分。

图5是本发明直流插头插座内部灭弧室的结构。

各附图标记分别代表：

1-插头外壳；2-插脚；3-永磁体；4-小孔；5-插座外壳；6-可移动永磁体；7-弹簧弹片；8-插孔；9-触头；10-导杆；11-复位弹簧；12-灭弧腔室；13-永磁体；14-灭弧触头；15-灭弧栅片；16-电弧；17-磁场。

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、图4和图5所示，本发明一种带有灭弧室的家用直流插头插座，包括直流插头和直流插座，直流插头包括插头外壳1，设置在插头外壳1底部的两个永磁铁3，反对称磁铁的设计避免了用户使用时出现正负极插反的情况，伸出插头外壳1的插脚2；所述插脚2采用两极设置；直流插座包括插座外壳5，设置在插座外壳5内部的灭弧腔室12，设置在插座外壳5顶部两端的两个可移动永磁铁6，插座中部开有与直流插头的插脚2外形尺寸相匹配的插孔8；灭弧腔室12内设置灭弧触头14、灭弧栅片15、永磁体13、拉杆10和复位弹簧11，其中灭弧栅片15位于灭弧触头14正下方，永磁体13设置在灭弧腔室12的内壁上，拉杆10设置在灭弧触头14正上方，拉杆10一端通过复位弹簧11与灭弧触头14连接，另一端与直流插座顶部的触头9连接；插孔8底部设有弹簧弹片7，弹簧弹片7与灭弧触头14连接；插头外壳1底部有向内的凹槽；直流插头和直流插座未插合时，插座顶部两端的可移动永磁体6位于永磁铁3外部，与永磁铁3临近端极性相反，能够在电路导通时相互配合锁定住直流插头和直流插座的相对位置。

本发明一种带有灭弧室的家用直流插头插座的操作方法，插入插头时，直流插头的插脚2与直流插座的插孔底部2的弹簧弹片7先接触，此时灭弧腔室12内的灭弧触头14还未动作；之后继续向下插入插头，直流插座顶部两端的可移动永磁铁6在插头内置永磁铁3的作用下向中间移动，使得插头锁定在插座中。同时，可移动永磁铁6移动时推动灭弧腔室上的触头9，带动拉杆10和复位弹簧11向下运动从而接通灭弧室12内触头14，完成插入动作，实现无弧接通。

需要拔出插头时，首先将插头按任意方向旋转180°，直流插座两端的可移动永磁铁6受到斥力作用向两侧移动，直流插头和直流插座脱离锁定状态，同时，灭弧腔室12上方的触头9由于没有磁铁的存在，拉杆10在复位弹簧11的作用下向上移动，灭弧腔室12内的灭弧触头14打开，产生的电弧16在灭弧室内熄灭，之后拔出直流插头，实现插头插座的无弧分离。

需要拔出插头时，通过按键方式翻转插头外壳内置磁铁磁极方向的方法也在保护范围内。

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 (6)

1.一种带有灭弧室的家用直流插头插座，包括直流插头和直流插座，其特征在于：所述直流插头包括插头外壳(1)，设置在插头外壳(1)底部的两个永磁铁(3)，伸出插头外壳(1)的插脚(2)；所述插脚(2)采用两极设置；所述直流插座包括插座外壳(5)，设置在插座外壳(5)内部的灭弧腔室(12)，设置在插座外壳(5)顶部两端的两个可移动永磁铁(6)，插座中部开有与直流插头的插脚(2)外形尺寸相匹配的插孔(8)；所述灭弧腔室(12)内设置灭弧触头(14)、灭弧栅片(15)、永磁体(13)、拉杆(10)和复位弹簧(11)，其中灭弧栅片(15)位于灭弧触头(14)正下方，永磁体(13)设置在灭弧腔室(12)的内壁上，拉杆(10)设置在灭弧触头(14)正上方，拉杆(10)一端通过复位弹簧(11)与灭弧触头(14)连接，另一端与直流插座顶部的触头(9)连接；所述插孔(8)底部设有弹簧弹片(7)，弹簧弹片(7)与灭弧触头(14)连接；所述插头外壳(1)底部有向内的凹槽；直流插头和直流插座未插合时，所述插座顶部两端的可移动永磁体(6)位于永磁铁(3)外部，与永磁铁(3)临近端极性相反，能够在电路导通时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所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座，其特征在于：所述可移动永磁体(6)通过触头(9)带动拉杆(10)上下移动从而实现灭弧触头(14)的接通和打开。

3.根据权利要求1所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座，其特征在于：所述永磁铁(3)和可移动永磁铁(6)采用铁磁性材料。

4.根据权利要求1所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座，其特征在于：所述插头外壳(1)底部开有对称的且形状与触头(9)相匹配的小孔(4)。

5.根据权利要求1所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座，其特征在于：所述直流插头整体与插脚(2)活动连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种带有灭弧室的家用直流插头插座的操作方法，其特征在于：

插入插头时，直流插头的插脚(2)与直流插座的插孔(2)的底部弹簧弹片(7)先接触，此时灭弧腔室(12)内的灭弧触头(14)还未动作；之后继续向下插入插头，直流插座顶部两端的可移动永磁铁(6)在插头内置永磁铁(3)的作用下向中间移动，使得插头锁定在插座中；同时，可移动永磁铁(6)移动时推动灭弧腔室上的触头(9)，带动拉杆(10)和复位弹簧(11)向下运动从而接通灭弧室(12)内的灭弧触头(14)，完成插入动作，实现无弧接通；

需要拔出插头时，首先将插头按任意方向旋转180°，直流插座两端的可移动永磁铁(6)受到斥力作用向两侧移动，直流插头和直流插座脱离锁定状态，同时，灭弧腔室(12)上方的触头(9)由于没有磁铁的存在，拉杆(10)在复位弹簧(11)的作用下向上移动，灭弧腔室(12)内的灭弧触头(14)打开，产生的电弧在灭弧腔室内熄灭，之后拔出直流插头，实现插头插座的无弧分离。

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