CN208834933U - 一种防爆型直流开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防爆型直流开关，包含：灭弧罩，下方设有线圈；一对静触头，穿过灭弧罩上部的孔并与灭弧罩相配合；动触头组件，设置在静触头下方，与静触头相配合，实现电路导通或断开；金属套筒，内部放置灭弧罩和线圈，金属套筒和灭弧罩结合处上方充有环氧树脂；金属套筒侧壁设有开口结构或者折弯结构，以增加金属套筒与环氧树脂之间的结合强度；绝缘外壳，设置在金属套筒外侧，环氧树脂与绝缘外壳之间实现密封。本实用新型环氧树脂可与金属套筒的开口或折弯特征结合，提高直流开关的抗气体冲击能力；还可通过结构设计增加环氧树脂的密封厚度和气体泄漏路径的行程，避免因内部气体泄漏导致灭弧能力降低而造成持续燃弧引起直流开关炸开。

Description

一种防爆型直流开关

技术领域

本实用新型涉及直流开关领域，特别涉及一种防爆型直流开关。

背景技术

近年来，随着新能源电动汽车、充电桩和储能电池的发展，高电压直流开关(高压直流接触器和继电器)的应用越来越普遍，已经成为电动汽车和充电桩中控制直流电路通断的必备电器元件，高电压直流开关在分断高电压、大电流的电路时产生电弧，电弧对电器开关有极大的损害，影响开关的电寿命。

目前，市场上主流的直流开关采用由线圈和铁芯构成的电磁系统作为控制和执行部件，来驱动开关电器内部的机构，使得动、静触头接通或断开而实现开关功能，电磁系统和触头系统通过壳体和环氧树脂密封起来，并在密封室内填充氮气或氢气等气体作为灭弧介质来提高直流开关的通断能力。

然而，产品在进行带负载接通和断开电路时，由于电弧无法迅速熄灭而导致产品内部的高温，温度升高后内部气体的压强呈倍数增加从而导致产品爆炸。环氧树脂与绝缘外壳和金属套筒的内表面通过表层接触而实现密封，但通过表面接触的粘合力很小，当在灭弧室内气压增强的情况下而使环氧树脂与壳体脱离，产品炸开，可能导致汽车或充电设备的损害甚至危及到生命安全。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种防爆型直流开关，通过电磁铁驱动机构控制电路的开关动作并通过磁吹的方式进行灭弧，实现切换高电压大电流直流电路的功能；同时通过增加环氧树脂与金属套筒之间的结合强度提高直流开关的抗气体冲击能力，还可通过结构设计在零件结合处增加了环氧树脂的密封厚度和气体泄漏路径的行程，避免因内部气体泄漏导致灭弧能力降低进而造成持续燃弧引起直流开关炸。本实用新型可以有效防止直流开关在使用过程中出现炸开的现象，提高产品在电动汽车、充电中的设备中的使用安全性。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种防爆型直流开关，包含：

灭弧罩，其下方设置有线圈；

一对静触头，穿过所述灭弧罩上部的孔并与所述灭弧罩相配合；

动触头组件，设置在所述静触头下方，与所述静触头相配合，以实现电路导通或断开；

金属套筒，其内部放置有所述灭弧罩和所述线圈，所述金属套筒和所述灭弧罩结合处上方充有环氧树脂；所述金属套筒侧壁设置有开口结构或者折弯结构，以增加所述金属套筒与所述环氧树脂之间的结合强度；

绝缘外壳，设置在所述金属套筒外侧，所述环氧树脂与所述绝缘外壳之间实现密封。

优选地，所述开口结构为可供环氧树脂填充的若干个孔，所述孔为完全闭合的孔或者部分闭合的孔。

优选地，所述折弯结构镶嵌至所述环氧树脂中；

所述折弯结构与所述金属套筒结合为一体，或者所述折弯结构与所述金属套筒固定连接。

优选地，所述灭弧罩的外侧壁设置有下沉的台阶边缘，所述台阶边缘与所述金属套筒的内侧壁接触，两者接触部分位于所述开口结构的下方或者位于所述折弯结构的下方；

所述灭弧罩的台阶边缘和所述金属套筒的内侧壁之间形成一周凹槽，该凹槽内充满环氧树脂，以增加灭弧罩和金属套筒结合处环氧树脂的密封深度。

优选地，所述静触头的上部露出环氧树脂层，所述环氧树脂将所述静触头的中部、所述灭弧罩和所述金属套筒覆盖住。

优选地，所述静触头的中部设置有被环氧树脂所包围的一周滚花特征，以增加静触头在环氧树脂中的径向结合强度；

和/或，所述静触头的中部设置有被环氧树脂所包围的凹陷特征，以提高静触头在环氧树脂中的轴向结合强度。

优选地，所述灭弧罩和其下方的绝缘隔板之间通过接触所构成的腔体作为灭弧室，该灭弧室内充满有用于冷却电弧的氢气或者氮气。

优选地，所述静触头的下部设置有：圆形电极，其与所述动触头组件中的动触头进行通断；环形的隔壁，其外侧与环氧树脂结合，且环绕在所述圆形电极的外侧，以增加环氧树脂的密封深度。

优选地，所述隔壁设置为下垂的环形结构且开口向下。

优选地，塑料制成的绝缘外壳的内侧壁设有表面皮纹特征；和/或，金属导磁材料制成的金属套筒的内侧壁设置为麻面特征。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：(1)本实用新型的环氧树脂不仅与壳体的表面接触，还与金属套筒的开口或折弯特征结合，金属套筒的该特征与环氧树脂结合的强度大大增加，提高直流开关的抗气体冲击能力，使产品能经受更大的内部气压而不至于发生爆炸的现象。(2)本实用新型可通过结构设计在零件结合处增加了环氧树脂的密封厚度和气体泄漏路径的行程，避免因内部气体泄漏导致灭弧能力降低进而造成持续燃弧引起直流开关炸开，提高该产品在电动汽车、充电中的设备中的使用安全性。

附图说明

图1本实用新型的防爆型直流开关主视剖面示意图；

图2本实用新型的防爆型直流开关的动触头组件结构示意图；

图3本实用新型的防爆型直流开关外部结构立体示意图；

图4本实用新型的防爆型直流开关的金属套筒结构示意图；

图5本实用新型的防爆型直流开关的静触头结构示意图；

图6本实用新型的防爆型直流开关的灭弧罩结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种防爆型直流开关，为了使本实用新型更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的防爆型直流开关包含两个静触头1和灭弧罩2，一对静触头1穿过灭弧罩2上部的孔并与灭弧罩2紧密配合。

灭弧罩2的下方依次设置有绝缘隔板5和磁轭6，该磁轭6放置于线圈7之上。灭弧罩2、线圈7和绝缘隔板5和磁轭6放置在金属套筒3中，该金属套筒3的外侧设置有绝缘外壳4。灭弧罩2和绝缘隔板5之间通过紧密接触而构成的腔体作为一个灭弧室，该灭弧室内充满氢气或氮气等用于快速冷却电弧的气体介质。

示例地，绝缘外壳4可由塑料材料制成，绝缘外壳4的内侧壁设有表面皮纹特征。金属套筒3由金属导磁材料构成，金属套筒3的内侧壁设置为麻面。

静触头1下方设置有动触头组件9。其中，动触头组件9的上部位于灭弧室中，动触头组件9的下部位于线圈7中。

如图2所示，动触头组件9包括轴91、动触头92、动铁芯93、触头弹簧94、铁芯弹簧95以及卡簧96。动触头组件9的上、下两端各有一个卡簧96，与轴91相配合以对该动触头组件9中其它零件进行限位。静触头1的下部位于灭弧室内，静触头1的下部与其下方的动触头组件9中的动触头92接触或分离，实现电路导通或断开。

具体地，当线圈7通电后，动触头组件9在动铁芯93的带动下向上运动，使动触头92与静触头1接触实现电路导通；当线圈7失电后，动触头组件9在触头弹簧94和铁芯弹簧95的作用下与静触头1分离断开电路，从而实现电器开关的接通和分断。

由于电器开关的动触头92和静触头1在接通和断开的过程中会产生电弧，灭弧室内的气体有助于电弧快速熄灭，灭弧室内的气体的压强大于标准大气压并且需要密封才能保证持续有效地熄灭电弧。

为了实现对灭弧室的密封，通常采用填充环氧树脂的方式。灭弧罩2的外边缘与金属套筒3的内侧壁紧密接触并置于绝缘外壳4中，在灭弧罩2和金属套筒3结合处以上充有环氧树脂，环氧树脂与绝缘外壳4的内侧壁粘结对灭弧室进行密封，环氧树脂以液态的形式填充进绝缘外壳4内，将静触头1的中部、灭弧罩2和金属套筒3覆盖住，静触头1的上部露出环氧树脂层。灭弧罩2分别与静触头1和金属套筒3的结合部分均属于紧配合，粘稠的环氧树脂无法流入灭弧室内，将充有环氧树脂的直流开关组件进行烘烤后，环氧树脂成为坚硬的固态物质并与所接触的静触头1、灭弧罩2和绝缘外壳4紧密结合实现密封效果。

直流开关在大电流高电压进行通断的情况下，静触头1和动触头92之间产生的电弧会对触头材料和附近零件产生烧损并且造成灭弧室内温度迅速升高，温度升高后气体膨胀使得灭弧室内气体压强增加，环氧树脂本身和与其它部件结合处所受大压力加大，当压力增加到一定程度时会导致灭弧罩2和静触头1随同密封用的环氧树脂瞬间崩出绝缘外壳4导致产品炸开。在现有技术中，环氧树脂与绝缘外壳4和金属套筒3的内表面通过表层接触而实现密封，但通过表面接触的粘合力很小，在灭弧室内气压增强的情况下而使环氧树脂与绝缘外壳脱离，产品炸开。另，直流开关炸开的原因除了灭弧室内气压大有关，还和环氧树脂与绝缘外壳4的结合强度有关。当环氧树脂与绝缘外壳4结合强度不足时，在气体压力作用下固态环氧树脂会携带静触头1和灭弧罩2沿着绝缘外壳4的内壁滑出，当环氧树脂与绝缘外壳4结合强度大于该绝缘外壳4壁厚的抗拉强度时，绝缘外壳4的一部分薄壁会随着一起炸开。

如图3和图4所示，本实用新型中的环氧树脂不仅通过与绝缘外壳4的内侧壁表面接触实现密封，还与金属套筒3侧壁的开口结构31结合和/或与金属套筒3侧壁的折弯结构32结合，使得金属套筒3的内侧壁与环氧树脂结合，金属套筒3通过上述附加特征与环氧树脂结合的强度大大增加，显著提高对灭弧室的密封强度，从而使产品能经受更大的内部气压而不至于发生爆炸的现象。

其中，开口结构31设置为若干个孔，使得环氧树脂可以填充进该孔内，以实现金属套筒3与环氧树脂的交叉配合，多个孔与环氧树脂相互结合可以极大增加结合强度，提高抗冲击强度。优选地，开口结构31设置为完全闭合的孔，或者半闭合的孔。

另，折弯结构32镶嵌到环氧树脂中，也使得金属套筒3与环氧树脂可以更加牢固结合。优选地，折弯结构32可以与金属套筒3结合为一体，或者通过其它方式与金属套筒3固定连接。

由上可知，本实用新型的环氧树脂不仅与金属套筒3和绝缘外壳4的侧壁结合，而且还填充在金属套筒3的开口结构31内，或者把金属套筒3的折弯结构32完全包围。本实用新型中，不仅通过上述开口结构31和/或折弯结构32来实现防止产品炸开，还与金属套筒3本身的材质有关。由于金属套筒3的金属材料强度远远大于塑料绝缘外壳，所以能使得直流开关能承受更大的内部气压，从而有效避免产品炸开。

为了有效地防止直流开关的炸开，还需要通过结构设计保证对灭弧室内气体的密封性能，一旦气体泄露会导致直流开关的灭弧能力下降，电弧燃烧导致产品爆炸的可能性增加，为实现对灭弧气体的密封应确保环氧树脂有一定的厚度尤其是在零件配合处的厚度。

如图5所示，静触头1的下部设置有一个与动触头92通断的圆形电极14和一个环形的隔壁11，该隔壁11环绕在圆形电极14的外侧，该环形的隔壁11的开口向下，隔壁11外表面与环氧树脂结合，从而增加了环氧树脂的密封深度。同时将该隔壁11设置为一个下垂的环形特征，这能增加灭弧室内气体沿着静触头1与灭弧罩2之间缝隙渗出的行程，因而可以更有效地防止气体从静触头1和灭弧罩2之间的缝隙漏出。

如图5所示，在静触头1的中部设有一周滚花特征12和凹陷特征13，该特征均被环氧树脂所包围。

滚花特征12是通过挤压成型制成，其可以是竖条纹或网状的凹陷花纹，若不存在该滚花特征12时，静触头1与环氧树脂靠表面摩擦力结合，该结合方式不牢固，所以滚花特征12可以有效地增加静触头1在环氧树脂中的径向结合强度，防止静触头1在环氧树脂中旋转、打滑。

凹陷特征13是指中间细两头粗的“腰“形特征(即圆柱形静触头的中部直径小，相邻两侧的直径大)，这样环氧树脂填充进“腰”形特征后，可以提高静触头1在环氧树脂中的轴向结合强度，更不容易使静触头从环氧树脂中被拉出。

本实用新型的上述滚花特征12和凹陷特征13的存在，使得静触头1与环氧树脂牢固地进行结合。

如图6所示，灭弧罩2的外侧壁设有一个下沉的台阶边缘21，该台阶边缘21与金属套筒3的内侧壁紧密接触，这两者接触的部位位于开口结构31的下方或者位于折弯结构32的下方，灭弧罩2的台阶边缘21和金属套筒3的内侧壁之间形成了一周凹槽8，该凹槽8内充满了环氧树脂，从而增加了灭弧罩2和金属套筒3结合处环氧树脂的密封深度，使得气体更加不容易从该结合处漏出。

综上所述，本实用新型从两个方面实现对直流开关防爆设计：第一是通过增加环氧树脂与金属套筒之间的结合强度提高直流开关的抗气体冲击能力；第二是通过结构设计在零件结合处增加了环氧树脂的密封厚度和气体泄漏路径的行程，避免因内部气体泄漏导致灭弧能力降低进而造成持续燃弧引起直流开关炸开，通过本实用新型的设计可以有效防止直流开关在使用过程中出现炸开的现象，提高该产品在电动汽车、充电中的设备中的使用安全性。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种防爆型直流开关，其特征在于，包含：

灭弧罩(2)，其下方设置有线圈(7)；

一对静触头(1)，穿过所述灭弧罩(2)上部的孔并与所述灭弧罩(2)相配合；

动触头组件(9)，设置在所述静触头(1)下方，与所述静触头(1)相配合，以实现电路导通或断开；

金属套筒(3)，其内部放置有所述灭弧罩(2)和所述线圈(7)，所述金属套筒(3)和所述灭弧罩(2)结合处上方充有环氧树脂；所述金属套筒(3)侧壁设置有开口结构(31)或者折弯结构(32)，以增加所述金属套筒(3)与所述环氧树脂之间的结合强度；

绝缘外壳(4)，设置在所述金属套筒(3)外侧，所述环氧树脂与所述绝缘外壳(4)之间实现密封。

2.如权利要求1所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述开口结构(31)为可供环氧树脂填充的若干个孔，所述孔为完全闭合的孔或者部分闭合的孔。

3.如权利要求1或2所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述折弯结构(32)镶嵌至所述环氧树脂中；

所述折弯结构(32)与所述金属套筒(3)结合为一体，或者所述折弯结构(32)与所述金属套筒(3)固定连接。

4.如权利要求3所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述灭弧罩(2)的外侧壁设置有下沉的台阶边缘(21)，所述台阶边缘(21)与所述金属套筒(3)的内侧壁接触，两者接触部分位于所述开口结构(31)的下方或者位于所述折弯结构(32)的下方；

所述灭弧罩(2)的台阶边缘(21)和所述金属套筒(3)的内侧壁之间形成一周凹槽(8)，该凹槽(8)内充满环氧树脂，以增加灭弧罩(2)和金属套筒(3)结合处环氧树脂的密封深度。

5.如权利要求1所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述静触头(1)的上部露出环氧树脂层，所述环氧树脂将所述静触头(1)的中部、所述灭弧罩(2)和所述金属套筒(3)覆盖住。

6.如权利要求1或2或4或5所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述静触头(1)的中部设置有被环氧树脂所包围的一周滚花特征(12)，以增加静触头(1)在环氧树脂中的径向结合强度；

和/或，所述静触头(1)的中部设置有被环氧树脂所包围的凹陷特征(13)，以提高静触头(1)在环氧树脂中的轴向结合强度。

7.如权利要求1或4所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述灭弧罩(2)和其下方的绝缘隔板(5)之间通过接触所构成的腔体作为灭弧室，该灭弧室内充满有用于冷却电弧的氢气或者氮气。

8.如权利要求1所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述静触头(1)的下部设置有：

圆形电极(14)，其与所述动触头组件(9)中的动触头(92)进行通断；

环形的隔壁(11)，其外侧与环氧树脂结合，且环绕在所述圆形电极(14)的外侧，以增加环氧树脂的密封深度。

9.如权利要求8所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

所述隔壁(11)设置为下垂的环形结构且开口向下。

10.如权利要求1所述的一种防爆型直流开关，其特征在于，

塑料制成的绝缘外壳(4)的内侧壁设有表面皮纹特征；和/或，金属导磁材料制成的金属套筒(3)的内侧壁设置为麻面特征。