CN117095963A - 一种开关单元及开关电器 - Google Patents

Abstract

一种开关单元及开关电器，涉及电器开关技术领域。该开关单元包括单元壳体、转动设置于单元壳体内的动触头以及分别固定设置于单元壳体内的静触头和磁性组件，动触头相对单元壳体转动形成配合静触头分合闸的弧形转动路径，磁性组件位于弧形转动路径的外侧；磁性组件包括壳体以及固定设置于壳体内的磁体，壳体上设置有折弯板，壳体的外壁与折弯板的内壁配合形成气流通道，气流通道位于弧形转动路径上，用于吹散动触头与静触头之间电弧的气流通过。该开关电器包括上述的开关单元。该开关单元及开关电器能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元及开关电器的安全性能。

Description

一种开关单元及开关电器

技术领域

本发明涉及电器开关技术领域，具体而言，涉及一种开关单元及开关电器。

背景技术

开关电器在电力系统中起着两方面的作用：一是控制作用，即根据电力系统运行需要，将一部分电力设备或线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，将故障部分从电力系统中迅速切除，保证电力系统无故障部分的正常运行。

现有技术中，通常会在开关电器内配置磁体进行灭弧，一般直接将磁体设置在动触头的支架或者开关电器的机壳上，通过磁体产生的磁场对电弧进行作用，存在灭弧效果较差的问题，导致开关电器的安全性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关单元及开关电器，能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元及开关电器的安全性能。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种开关单元，包括单元壳体、转动设置于所述单元壳体内的动触头以及分别固定设置于所述单元壳体内的静触头和磁性组件，所述动触头相对所述单元壳体转动形成配合所述静触头分合闸的弧形转动路径，所述磁性组件位于所述弧形转动路径的外侧；所述磁性组件包括壳体以及固定设置于所述壳体内的磁体，所述壳体上设置有折弯板，所述壳体的外壁与所述折弯板的内壁配合形成气流通道，所述气流通道位于所述弧形转动路径上，用于吹散所述动触头与所述静触头之间电弧的气流通过。该开关单元能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元及开关电器的安全性能。

可选地，所述折弯板的数量包括两个，两个所述折弯板沿所述动触头的转动轴向呈相对设置于所述壳体的两侧，两个所述折弯板的相邻两个侧边配合形成用于所述动触头通过的转动通道。

可选地，每个所述折弯板包括与所述壳体固定连接的第一板体以及与所述第一板体固定连接的第二板体，两个所述折弯板的第一板体均朝向靠近所述动触头的转动轴向的一侧延伸，两个所述折弯板的第二板体均朝向相互靠近的一侧延伸。

可选地，所述磁体包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体沿所述动触头的转动轴向层叠设置于所述壳体内，且所述第一磁体靠近所述第二磁体的磁极与所述第二磁体靠近所述第一磁体的磁极磁性相同。

可选地，所述磁体靠近所述弧形转动路径的一侧为弧面或平面。

可选地，所述磁性组件位于靠近所述静触头的一侧，所述静触头包括延伸至所述气流通道内且位于所述弧形转动路径上的延伸部。

可选地，所述壳体内设置有限位部，所述限位部用于对所述磁体插接于所述壳体内的运动进行限位。

可选地，所述磁性组件还包括盖板，所述壳体上设置有开口，所述磁体穿过所述开口容纳于所述壳体内，所述盖板盖合于所述壳体以封闭所述开口。

可选地，所述壳体上设置有第一卡接部，所述盖板上设置有第二卡接部，所述第二卡接部与所述第一卡接部卡接配合，以使所述盖板与所述壳体卡接固定。

可选地，所述壳体为绝缘材质。

本发明实施例的另一方面，提供一种开关电器，包括操作机构以及上述的开关单元，所述开关单元的数量包括多个，多个所述开关单元依次层叠设置，所述操作机构与每个所述开关单元的动触头驱动连接，用于驱动多个所述开关单元的动触头同步转动。该开关单元能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元及开关电器的安全性能。

本发明实施例的有益效果包括：

该开关单元包括单元壳体、转动设置于单元壳体内的动触头以及分别固定设置于单元壳体内的静触头和磁性组件，动触头相对单元壳体转动形成配合静触头分合闸的弧形转动路径，磁性组件位于弧形转动路径的外侧；磁性组件包括壳体以及固定设置于壳体内的磁体，以通过磁体产生的磁场对应动触头与静触头所产生电弧的区域，从而使得磁体所产生的磁场能够引导拉伸电弧使其熄灭，壳体上设置有折弯板，壳体的外壁与折弯板的内壁配合形成气流通道，气流通道位于弧形转动路径上，用于吹散动触头与静触头之间电弧的气流通过，以通过气流配合磁场进一步地引导拉伸电弧使其加速熄灭。相较于现有技术中仅通过磁体产生的磁场对电弧进行作用，本申请提供的开关单元能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元及开关电器的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的开关单元的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的开关单元的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的动触头和静触头处于分闸状态的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的动触头和静触头处于合闸状态的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的动触头和静触头处于分合闸状态切换时的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的磁性组件的结构示意图之一；

图7为本发明实施例提供的磁性组件的结构示意图之二；

图8为本发明实施例提供的磁性组件的结构示意图之三；

图9为本发明实施例提供的磁性组件的结构示意图之四；

图10为本发明实施例提供的开关电器的结构示意图。

图标：100-开关单元；10-单元壳体；20-动触头；30-静触头；40-磁性组件；41-壳体；411-限位部；412-第一卡接部；42-折弯板；421-第一板体；422-第二板体；431-第一磁体；432-第二磁体；44-盖板；441-第二卡接部；a-转动轴向；b-弧形转动路径；c-气流通道；d-转动通道；200-开关电器；210-操作机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合参照图1至图10，本申请实施例提供一种开关电器200，包括操作机构210以及开关单元100，以通过操作机构210对开关单元100的分合闸动作进行控制，从而提高开关单元100的分合闸动作的准确性和可靠性，示例地，该开关电器200可以是旋转开关、隔离开关或断路器等。在实际生产制造过程中，开关单元100可以固定设置在操作机构210的一侧，操作机构210与开关单元100之间的固定方式可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，示例地，可拆卸连接可以是螺接、卡接、拼接等。

当开关单元100的数量包括多个时，多个开关单元100依次层叠设置，每个开关单元100都内置有独立的触头组件，以使每个开关单元100都能够接入一路电路，并对其所接入的电路进行通断控制。在通过操作机构210对开关单元100的分合闸动作进行控制的过程中，操作机构210需要与每个开关单元100的动触头20驱动连接，以通过操作机构210驱动多个开关单元100的动触头20同步转动，从而实现各个开关单元100的分合闸状态的一致性，即在操作机构210的控制下，所有开关单元100同时处于分闸状态，或者，所有开关单元100同时处于合闸状态。关于开关单元100的实际数量，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，只需开关单元100能够满足所接入的电路的实际需求即可，例如，开关单元100可以设置为4个、6个、8个、10或12个等，这里不作具体限制。

关于每个开关单元100内置的触头组件的实际数量，可以设置为1组、2组、3组或多组(每组触头组件包括1个动触头20和1个静触头30)等，根据组数的不同，对应可以使得所接入的电路在断开时能够形成单断点、双断点、三断点或多断点，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，只需开关单元100能够满足所接入的电路的实际需求即可，这里不作具体限制。示例地，如图1至图5所示，在本实施例中，每个开关单元100包括2组触头组件，其中，2组触头组件的动触头20集成在同一个动触头20支架上，2组触头组件的静触头30分别呈中心对称设置在单元壳体10的相对两侧，以使其中一个动触头20与位于壳体41一侧的静触头30配合，另外一个动触头20与位于壳体41另一侧的静触头30配合，从而形成双断点结构。

具体地，如图1至图9所示，本申请实施例提供的开关单元100，包括单元壳体10、转动设置于单元壳体10内的动触头20以及分别固定设置于单元壳体10内的静触头30和磁性组件40，动触头20相对单元壳体10转动形成配合静触头30分合闸的弧形转动路径b，磁性组件40位于弧形转动路径b的外侧；磁性组件40包括壳体41以及固定设置于壳体41内的磁体，壳体41上设置有折弯板42，壳体41的外壁与折弯板42的内壁配合形成气流通道c，气流通道c位于弧形转动路径b上，用于吹散动触头20与静触头30之间电弧的气流通过。该开关单元100能够通过磁场和气流的配合作用改善灭弧效果，从而有效提高开关单元100及开关电器200的安全性能。

需要说明的是，如图3至图5所示，当动触头20相对单元壳体10朝向远离静触头30的一侧转动时，能够配合静触头30实现分闸，当动触头20相对单元壳体10朝向靠近静触头30的一侧转动时，能够配合静触头30实现合闸。静触头30需要包括位于弧形转动路径b上的部分，方可实现上述的分合闸过程，而在动触头20与静触头30分合闸的过程中，动触头20形成有弧形转动路径b。其中，动触头20形成的弧形转动路径b，应当包括实现分闸时的弧形转动路径b以及实现合闸时的弧形转动路径b，两者可以连接且不重合，以对应动触头20的单向转动，两者还可以完全重合，以对应动触头20的双向转动(或者说往复转动)，对此本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，只需开关单元100能够满足所接入的电路的实际需求即可，这里不作具体限制。

如图3至图5所示，磁性组件40位于弧形转动路径b的外侧，换句话说，磁性组件40位于弧形转动路径b背离该弧形转动路径b的转动中心的一侧，磁性组件40包括磁铁，以通过磁体产生的磁场对应动触头20与静触头30所产生电弧的区域，从而使得磁体所产生的磁场能够引导拉伸电弧使其熄灭。除此以外，如图6至图9所示，磁性组件40还包括壳体41，一方面，可以通过壳体41对磁体提供支撑作用，以便于磁铁安装固定在单元壳体10内，另一方面，壳体41上设置有折弯板42，壳体41的外壁与折弯板42的内壁(即折弯板42朝向壳体41的壁面)配合形成气流通道c，气流通道c位于弧形转动路径b上，用于吹散动触头20与静触头30之间电弧的气流通过，以通过气流配合磁场进一步地引导拉伸电弧使其加速熄灭。其中，壳体41的材质可以为可产气、耐高温的非磁性材料，以通过壳体41产生气吹灭弧的气体，还能够避免动触头20与静触头30分合闸时温升过高造成壳体41烧毁，还能够避免壳体41的材质对于磁体所产生的磁场的干扰，此外，壳体41还可以为绝缘材质，以避免磁体与动触头20与静触头30之间产生的电弧接触。

关于每个开关单元100内置的触头组件和磁性组件40的实际数量之间的对应关系，如图1至图5所示，在本实施例中，每个开关单元100包括2组触头组件，其中，2组触头组件的动触头20集成在同一个动触头20支架上，2组触头组件的静触头30分别呈中心对称设置在单元壳体10的相对两侧，以使其中一个动触头20与位于壳体41一侧的静触头30配合，另外一个动触头20与位于壳体41另一侧的静触头30配合，此时，磁性组件40的数量也包括2个，2个磁性组件40分别与2组触头组件对应配合，换句话说，磁性组件40的实际数量应当与触头组件的实际数量呈一一对应设置。

如图6至图9所示，在本实施例中，折弯板42的数量包括两个，两个折弯板42沿动触头20的转动轴向a呈相对设置于壳体41的两侧，两个折弯板42的相邻两个侧边配合形成用于动触头20通过的转动通道d，一方面，可以避免折弯板42对动触头20与静触头30分合闸的运动过程造成干涉，另一方面，还可以确保气流能够尽可能多地聚集在气流通道c内，避免流向单元壳体10内的其他零部件之间的间隙或者其他零部件与单元壳体10之间的间隙。

具体地，如图6至图9所示，在本实施例中，每个折弯板42包括与壳体41固定连接的第一板体421以及与第一板体421固定连接的第二板体422，两个折弯板42的第一板体421均朝向靠近动触头20的转动轴向a的一侧延伸，两个折弯板42的第二板体422均朝向相互靠近的一侧延伸。

需要说明的是，由于磁性组件40的壳体41和磁铁均位于弧形转动路径b的外侧，因此，两个折弯板42的第一板体421均朝向靠近动触头20的转动轴向a的一侧延伸，以确保壳体41与折弯板42配合形成的气流通道c能够位于弧形转动路径b上，两个折弯板42的第二板体422均朝向相互靠近的一侧延伸，以确保两个折弯板42配合形成的转动通道d既能够使得动触头20与静触头30分合闸顺利实现，还能够使得气流通道c内的气流尽可能少地经由转动通道d流出。

在壳体41至弧形转动路径b的转动中心的方向上，第一板体421的宽度决定了气流通道c的宽度，在动触头20的转动轴向a上，两个第二板体422的相邻两个侧边之间的间距决定了转动通道d的宽度，在弧形转动路径b的方向上，壳体41、第一板体421和第二板体422的长度决定了气流通道c和转动通道d的长度，对此本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，只需开关单元100能够满足所接入的电路的实际需求即可，这里不作具体限制。

如图7所示，在本实施例中，磁体包括第一磁体431和第二磁体432，第一磁体431和第二磁体432沿动触头20的转动轴向a层叠设置于壳体41内，且第一磁体431靠近第二磁体432的磁极与第二磁体432靠近第一磁体431的磁极磁性相同，或者说，第一磁体431靠近第二磁体432的磁极与第二磁体432靠近第一磁体431的磁极相斥。图示中第一磁体431和第二磁体432的磁极的布设方式，仅用于举例说明，并不起到限制作用。

可选地，磁体靠近弧形转动路径b的一侧为弧面或平面，壳体41和折弯板42靠近弧形转动路径b的一侧均需要与磁体靠近弧形转动路径b的一侧相匹配。当磁体靠近弧形转动路径b的一侧为弧面时，可以使得磁体所产生的磁场能够更加全面的覆盖动触头20与静触头30所产生电弧的区域，从而加速电弧熄灭的速度。

如图1至图5所示，在本实施例中，磁性组件40位于靠近静触头30的一侧，静触头30包括延伸至气流通道c内且位于弧形转动路径b上的延伸部，换句话说，静触头30包括延伸部，延伸部延伸至气流通道c内，且延伸部位于弧形转动路径b上，其中，延伸部位于弧形转动路径b上，可以确保动触头20与静触头30顺利实现分合闸，延伸部延伸至气流通道c内，可以使得静触头30以及运动至与静触头30即将发生接触(或者说即将解除接触)时的动触头20能够尽可能地贴近磁性组件40，从而使得动触头20与静触头30所产生的电弧能够顺利地通过气流通道c的入口(即气流通道c靠近静触头30的一端)进入气流通道c内，进而使得气流能够准确作用于电弧使其加速熄灭。值得注意的是，磁性组件40的布设位置还需要避免对动触头20与静触头30分合闸的运动过程造成干涉，示例地，静触头30以及运动至与静触头30即将发生接触(或者说即将解除接触)时的动触头20的靠近磁性组件40的一侧可以尽可能地与气流通道c的靠近磁体的一侧贴近。

如图9所示，在本实施例中，壳体41内设置有限位部411，限位部411用于对磁体插接于壳体41内的运动进行限位，磁铁的形状需要与壳体41内的容纳腔相匹配，以使操作者能够在限位部411的作用下准确地将磁铁装配于壳体41内，从而满足两个磁体的相互靠近的磁极之间磁性的要求。

如图7和图8所示，在本实施例中，磁性组件40还包括盖板44，壳体41上设置有开口，磁体穿过开口容纳于壳体41内，盖板44盖合于壳体41以封闭开口，以使壳体41和盖板44能够配合起到保护磁体不受损伤的作用。

如图7所示，在本实施例中，壳体41上设置有第一卡接部412，盖板44上设置有第二卡接部441，第二卡接部441与第一卡接部412卡接配合，以使盖板44与壳体41卡接固定，从而使得壳体41与盖板44能够方便拆卸，便于实现磁体与壳体41的拆装和更换。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种开关单元(100)，其特征在于，包括单元壳体(10)、转动设置于所述单元壳体(10)内的动触头(20)以及分别固定设置于所述单元壳体(10)内的静触头(30)和磁性组件(40)，所述动触头(20)相对所述单元壳体(10)转动形成配合所述静触头(30)分合闸的弧形转动路径(b)，所述磁性组件(40)位于所述弧形转动路径(b)的外侧；

所述磁性组件(40)包括壳体(41)以及固定设置于所述壳体(41)内的磁体，所述壳体(41)上设置有折弯板(42)，所述壳体(41)的外壁与所述折弯板(42)的内壁配合形成气流通道(c)，所述气流通道(c)位于所述弧形转动路径(b)上，用于吹散所述动触头(20)与所述静触头(30)之间电弧的气流通过。

2.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述折弯板(42)的数量包括两个，两个所述折弯板(42)沿所述动触头(20)的转动轴向(a)呈相对设置于所述壳体(41)的两侧，两个所述折弯板(42)的相邻两个侧边配合形成用于所述动触头(20)通过的转动通道(d)。

3.根据权利要求2所述的开关单元(100)，其特征在于，每个所述折弯板(42)包括与所述壳体(41)固定连接的第一板体(421)以及与所述第一板体(421)固定连接的第二板体(422)，两个所述折弯板(42)的第一板体(421)均朝向靠近所述动触头(20)的转动轴向(a)的一侧延伸，两个所述折弯板(42)的第二板体(422)均朝向相互靠近的一侧延伸。

4.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述磁体包括第一磁体(431)和第二磁体(432)，所述第一磁体(431)和所述第二磁体(432)沿所述动触头(20)的转动轴向(a)层叠设置于所述壳体(41)内，且所述第一磁体(431)靠近所述第二磁体(432)的磁极与所述第二磁体(432)靠近所述第一磁体(431)的磁极磁性相同。

5.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述磁体靠近所述弧形转动路径(b)的一侧为弧面或平面。

6.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述磁性组件(40)位于靠近所述静触头(30)的一侧，所述静触头(30)包括延伸至所述气流通道(c)内且位于所述弧形转动路径(b)上的延伸部。

7.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述壳体(41)内设置有限位部(411)，所述限位部(411)用于对所述磁体插接于所述壳体(41)内的运动进行限位。

8.根据权利要求1所述的开关单元(100)，其特征在于，所述磁性组件(40)还包括盖板(44)，所述壳体(41)上设置有开口，所述磁体穿过所述开口容纳于所述壳体(41)内，所述盖板(44)盖合于所述壳体(41)以封闭所述开口。

9.根据权利要求8所述的开关单元(100)，其特征在于，所述壳体(41)上设置有第一卡接部(412)，所述盖板(44)上设置有第二卡接部(441)，所述第二卡接部(441)与所述第一卡接部(412)卡接配合，以使所述盖板(44)与所述壳体(41)卡接固定。

10.根据权利要求8所述的开关单元(100)，其特征在于，所述壳体(41)为绝缘材质。

11.一种开关电器(200)，其特征在于，包括操作机构(210)以及权利要求1～10任意一项所述的开关单元(100)，所述开关单元(100)的数量包括多个，多个所述开关单元(100)依次层叠设置，所述操作机构(210)与每个所述开关单元(100)的动触头(20)驱动连接，用于驱动多个所述开关单元(100)的动触头(20)同步转动。