CN218414470U - 一种被动保护式的开断器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种被动保护式的开断器，包括：气体发生装置、开断栅片、绝缘外壳，开断铜排、电弧通道以及灭弧室；所述开断栅片包括本体和刀片；所述刀片包括两个且并列设置；所述刀片从开断栅片的本体向开断铜排延伸；所述开断铜排包括切断件、第一铜排、第二铜排和第三铜排；所述电弧通道包括两个，分别与两个刀片同轴对应设置；所述灭弧室包括两个，分别与两个电弧通道同轴对应设置；气体发生装置用于收外部的触发信号，气体发生装置被触发后推动开断栅片向电弧通道运动；刀片推动对应的切断件，使其由电弧通道进入灭弧室；所述开断栅片切断开断铜排产生的电弧受挤压经由电弧通道进入灭弧室。本实用新型有效提高开断器使用过程的安全性。

Description

一种被动保护式的开断器

技术领域

本实用新型属于电路保护技术领域，具体涉及一种被动保护式的开断器。

背景技术

熔断器是利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。熔断器结构简单，使用方便，在配电系统中是起安全保护作用的一种电器，熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护，当电网或用电设备发生短路故障或过载时，可自动切断电路，避免电器设备损坏，防止事故蔓延。

目前开始出现各类新型熔断器，其中应用最为广泛的是火工品开断器。

火工品开断器的功能主要是针对传统熔丝的保护盲区进行保护，使用时将火工品开断器与传统熔断器串联于回路中，当短路时且传统熔断器无法动作时，汽车BMS系统(电池管理系统)会对火工品开断器发出信号，使其分断，完成保护。

当正常通流时，电流会从通流铜排上流过，其耐受能力相比传统熔丝有极大提升。

当发生短路时，火工品会接收到点火信号，随之被点爆，通过火工品点爆时产生的高温高压，推动绝缘栅片运动，并打断通流铜排，将通流铜排分为两部分并绝缘隔离开。在打断过程中，产生的电弧会进入到放有吸能物质的灭弧室内，吸能降温，最终完成分断。

目前多数火工品开断器使用时会和传统熔丝串联，一同进行保护。当短路电流较小时，由汽车BMS检测短路电流并对火工品开断器发送分断信号，当短路电流较大时，由传统熔丝自行分断。在火工品开断器中，绝缘栅片打断铜排是分断过程中最为关键的一个环节。一般栅片的材质为塑料或陶瓷等绝缘材料，强度相比于铜排较差，因此需要通过特殊设计才能使栅片顺利打断铜排。

现有的技术中，铜排被栅片从中间切断，切断后铜排薄弱部分被向两边折弯，让开位置使栅片能够顺利向下运行。但是铜排折弯后，为了让开栅片运行的位置，在两侧必须设有避让槽，使铜排折弯的部分进入避让槽内。在产品模具设计时，必须将铜排下部外壳分为两个部分，才能在铜排下方两侧设置避让槽。在铜排折弯后，其折弯部分有脱落的风险，由于铜排的薄弱部分较薄，其折弯部分在脱落后可能会被高速运动的栅片带入下方电弧通道中，卡在栅片和电弧通道之间，阻碍栅片运动，导致分断失败。同时，由于火工药品在瞬间产生的能量极大，导致开断栅片高速运行，直接对开断铜排和开断器外壳的本体造成了极大的冲击，不利于产品的稳定性，具有安全风险。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种被动保护式的开断器，有效提高开断器使用过程的安全性。

本实用新型采用的技术方案是：一种被动保护式的开断器，包括：气体发生装置、开断栅片、绝缘外壳，开断铜排、电弧通道以及灭弧室；所述气体发生装置、开断栅片、开断铜排、电弧通道和灭弧室依次由上至下设置于绝缘外壳内部；

所述开断栅片包括本体和刀片；所述刀片包括两个且并列设置；所述刀片从开断栅片的本体向开断铜排延伸；所述开断铜排包括切断件、第一铜排、第二铜排和第三铜排；切断件包括两个，分别设置于第一铜排和第二铜排之间，以及第二铜排和第三铜排之间；切断件使第一铜排、第二铜排和第三铜排导通；两个切断件分别与两个刀片一一对应设置；

所述电弧通道包括两个，分别与两个刀片同轴对应设置；所述灭弧室包括两个，分别与两个电弧通道同轴对应设置；

所述气体发生装置用于收外部的触发信号，气体发生装置被触发后产生能量，并推动开断栅片向电弧通道运动；开断栅片的刀片推动对应的切断件，使其与第一铜排、第二铜排和第三铜排之间连接部位断开，并经由电弧通道进入灭弧室；所述开断栅片切断开断铜排产生的电弧受挤压经由电弧通道进入灭弧室；

所述刀片的两端设置有限位板；所述限位板从开断栅片的本体边缘向刀片的底端竖直延伸；与限位板的外表面相接触的绝缘外壳内壁由上至下逐渐向限位板倾斜，并与对应的限位板相配合使刀片无法进入灭弧室；

所述灭弧室内放置用于灭弧的铁丝网；所述电弧进入灭弧室后与铁丝网相接触；

所述开断栅片的顶面设置有向气体发生装置开口的泄气槽。

上述技术方案中，所述铁丝网与电弧通道的出口相对设置。

上述技术方案中，每个切断件的上表面分别与对应的第一铜排、第二铜排和第三铜排的端部相配合形成切断槽；气体发生装置被触发前，所述开断栅片的刀片端部位于对应的切断槽内。

上述技术方案中，所述切断件下表面分别与对应的第一铜排、第二铜排和第三铜排的端部相配合形成两个应力集中槽；所述应力集中槽分别与切断槽的两个根部相对设置，且开口向下。

上述技术方案中，所述开断栅片的刀片的底端为平面；所述切断件被切断后紧贴对应的刀片端部进入电弧通道和灭弧室。

上述技术方案中，所述应力集中槽为V型槽；所述应力集中槽的中心线与对应切断槽的根部端面在同一平面上；同一个切断件上的两个应力集中槽相对的两个侧壁相下延伸并相交于对应的切断槽的中线处。

上述技术方案中，气体发生装置被触发前，切断件的最低端位于电弧通道的上方。

上述技术方案中，所述泄气槽为圆形槽；泄气槽中设置有多个支撑筋；所述多个支撑筋以泄气槽的中心为圆心周向均匀分布；所述支撑筋从泄气槽的中心处延伸至泄气槽的内壁。

上述技术方案中，气体发生装置固定于绝缘外壳并与开断栅片的顶面之间存在间隙。

上述技术方案中，还包括加强件；所述加强件固定分布于气体发生装置和开断栅片外侧的绝缘外壳内部。

本实用新型的有益效果是：当气体发生装置接收外部的触发信号后并推动开断栅片向下运行；开断栅片的尖端会切断开断铜排。切断件在开断栅片的作用下，与对应的铜排完全断开，并被开断栅片进一步推入电弧通道，从而最终进入灭弧室，避免了保护动作执行过程中产生不必要的电弧，强化了整个装置的安全性。开断栅片的刀片端部为平面结构，与切断槽的表面平面接触，可以保证在将切断件切断后后，可以推行其掉落部分平稳向下运行，不发生翻转或旋转等，以免将开断栅片卡死。本实用新型通过设置应力集中槽可以使切断件在两侧根部产生最大的应力集中效应，使得开断栅片在切断开断铜排时所需要的力更小，更容易切断开断铜排。开断栅片刀片在切断铜排后产生的电弧会随切断件进入电弧通道内被拉长，并形成高于系统电压的电弧电压，进而使开断铜排上的电流下降。

本实用新型可以通过调整气体发生装置作用力的泄气槽大小，从而控制其对开断栅片的作用力，以控制其运行速度，避免其因速度过快产生撞击导致破裂。通过在泄气槽内设置支撑筋，可以较好的应对从中心向外传递的气体发生装置产生的压力，提高开断器的整体安全性。

本实用新型通过不断收紧开断栅片下行路径外侧的绝缘外壳内壁内径，实现对开断栅片的限位的减速，进一步强化开断器的整体安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的开断栅片结构示意图a；

图3为本实用新型的开断栅片结构示意图b；

图4为本实用新型的局部示意图；

图5为本实用新型的局部剖视图；

图6为本实用新型的铁丝网示意图。

其中，1-气体发生装置，2-绝缘外壳，3-泄气槽，4-开断栅片，5-刀片，6-第一铜排，7-电弧通道，8-灭弧室，9-钢丝网， 10-第二铜排，11-切断件，12-第三铜排，13-限位板，14-加强件， 15-支撑筋，16-切断槽，17-应力集中槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图1所示，本实用新型一种被动保护式的开断器，包括：气体发生装置1、开断栅片4、绝缘外壳2，开断铜排、电弧通道 7以及灭弧室8；所述气体发生装置1、开断栅片4、开断铜排、电弧通道7和灭弧室8依次由上至下设置于绝缘外壳2内部；

所述开断栅片4包括本体和刀片5；所述刀片5包括两个且并列设置；所述刀片5从开断栅片4的本体向开断铜排延伸；所述开断铜排包括切断件11、第一铜排6、第二铜排10和第三铜排 12；切断件11包括两个，分别设置于第一铜排6和第二铜排10 之间，以及第二铜排10和第三铜排12之间；切断件11使第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12导通；两个切断件11分别与两个刀片5一一对应设置；

所述电弧通道7包括两个，分别与两个刀片5同轴对应设置；所述灭弧室8包括两个，分别与两个电弧通道7同轴对应设置；

所述气体发生装置的能量源为可以为火工品。所述气体发生装置1用于收外部的触发信号，气体发生装置1被触发后产生能量，并推动开断栅片4向电弧通道7运动；开断栅片4的刀片5 推动对应的切断件11，使其与第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12之间连接部位断开，并经由电弧通道7进入灭弧室8；所述开断栅片4切断开断铜排产生的电弧受挤压经由电弧通道7进入灭弧室8；电弧进入电弧通道7内会被电弧通道7和刀片5拉长，并形成高于系统电压的电弧电压，进而使开断铜排上的电流下降。

所述刀片5的两端设置有限位板13；所述限位板13从开断栅片4的本体边缘向刀片5的底端竖直延伸；与限位板13的外表面相接触的绝缘外壳2内壁由上至下逐渐向限位板13倾斜，并与对应的限位板13相配合使刀片5无法进入灭弧室8。开断栅片4 下行路径外侧的绝缘外壳2内壁内径逐渐缩小，在开断栅片4运行过程中，其逐渐与限位板13形成摩擦和挤压，且挤压越来越大，实现对开断栅片4的限位的减速的同时保证开断栅片4下行至指定位置后即无法继续下方，该位置一般为电弧通道7的出口处，进一步强化开断器的整体安全性。

所述灭弧室8内放置用于灭弧的铁丝网；所述电弧进入灭弧室8后与铁丝网相接触；所述铁丝网与电弧通道7的出口相对设置。如图6所示，钢丝网9由304不锈钢钢丝压制成特殊的形状，使其与电弧的接触面积更大，吸收能量效率更高。电弧通过钢丝网9降温，吸能后，完成整个分断过程。

如图2和3所示，所述开断栅片4的顶面设置有向气体发生装置1开口的泄气槽3。所述泄气槽3为圆形槽；泄气槽3中设置有多个支撑筋15；所述支撑筋以泄气槽3的中心为圆心周向均匀分布；所述支撑筋15从泄气槽3的中心处延伸至泄气槽3的内壁，并相较于泄气槽3的中心。支撑筋15的设置可以较好的应对从中心向外传递的气体发生装置1产生的压力。

传统的开断器在气体发生装置1被触发的初始时刻，气体发生装置1作用于开断栅片4的能量巨大，容易造成开断栅片4运行速度过大，对开断器本体造成冲击。

本实用新型通过设置泄气槽3，扩大开断栅片4与绝缘外壳2 的之间的空间，有效释放气体发生装置1在初始时刻的输出的能量，避免对开断器本体造成过大的冲击，同时降低开断栅片4的下行速度。

本实用新型在应用过程中可以调整泄气槽3大小，调节气体发生装置1与开断栅片4间空腔内的压强，控制开断栅片4受到的压力，控制开断栅片4的运行速度。避免开断栅片4速度过快导致的撞击破裂问题，避免其因速度过快产生撞击导致破裂。同时泄气槽3有利于在模具注塑过程中的质量问题，常规的开断栅片4由于顶部太过厚实，在注塑过程中容易出现内部气孔，缩水等问题，保证结构强度的基础上同时也可以避免这些问题。

如图4和5所示，每个切断件11的上表面分别与对应的第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12的端部相配合形成切断槽16；气体发生装置1被触发前，所述开断栅片4的刀片5端部位于对应的切断槽16内。第二铜排10通过一个固定件固定于绝缘外壳 2内，第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12和对应的切断件 11一体化呈现开断铜排。通过对开断铜排进行冲压等加工操作形成第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12和对应的切断件11，以及对应的切断槽16和应力集中槽17。所述刀片5的长度大于切断件11的长度，即刀片5两侧的限位板13位于对应的开断铜排的外侧，保证限位板13在气体发生装备被触发后可以到达开断铜排的下方。

具体地，所述切断件11下表面分别与对应的第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12的端部相配合形成两个应力集中槽17；所述应力集中槽17与切断槽16的两个根部相对设置，且开口向下。

所述开断栅片4的刀片5的底端为平面；所述切断件11被切断后紧贴对应的刀片5端部进入电弧通道7和灭弧室8。开断栅片4的刀片5端部为平面结构，可以与对应的切断槽16的底面有效接触，可以保证在将对应的切断件11打断后，可以推行其掉落部分平稳向下运行，不发生翻转或旋转等，以免将栅片卡死。

所述应力集中槽17为V型槽；所述应力集中槽17的中心线与对应切断槽16的根部端面在同一平面上；同一个切断件11上的两个应力集中槽17相对的两个侧壁相下延伸并相交于对应的切断槽16的中线处且与第一铜排6、第二铜排10和第三铜排12 的底面在同一平面上。气体发生装置1被触发前，切断件11的最低端位于电弧通道7的上方。

所述应力集中槽17的尖端正对切断件11的根部。所述应力集中槽17的延伸长度贯穿切断件11与对应铜排的连接部位，保证切断件11能够与开断铜排有效分离。应力集中槽17可以使开断铜排的薄弱部分，即切断件11在两侧根部产生最大的应力集中效应，使得栅片在切断开断铜排时所需要的力更小，更容易切断铜排。在栅片向下运动时，切断件11从根部沿着应力集中槽17 整块断裂掉落，而不产生过多拉伸。切断件11在开断栅片4的推动下，进入对应的电弧通道7下方的灭弧室8内，不产生过多摩擦和阻力。

具体地，气体发生装置1固定于绝缘外壳2并与开断栅片4 的顶面之间存在间隙，有效实现气体发生装置1对开断栅片4的推动。本实用新型还包括加强件14；所述加强件14固定分布于气体发生装置1和开断栅片4外侧的绝缘外壳2内部，保证气体发生装置1作用和开断栅片4下行过程中产品的本体稳定性。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种被动保护式的开断器，其特征在于，包括：气体发生装置、开断栅片、绝缘外壳，开断铜排、电弧通道以及灭弧室；所述气体发生装置、开断栅片、开断铜排、电弧通道和灭弧室依次由上至下设置于绝缘外壳内部；

所述开断栅片包括本体和刀片；所述刀片包括两个且并列设置；所述刀片从开断栅片的本体向开断铜排延伸；所述开断铜排包括切断件、第一铜排、第二铜排和第三铜排；切断件包括两个，分别设置于第一铜排和第二铜排之间，以及第二铜排和第三铜排之间；切断件使第一铜排、第二铜排和第三铜排导通；两个切断件分别与两个刀片一一对应设置；

所述电弧通道包括两个，分别与两个刀片同轴对应设置；所述灭弧室包括两个，分别与两个电弧通道同轴对应设置；

所述气体发生装置用于收外部的触发信号，气体发生装置被触发后产生能量，并推动开断栅片向电弧通道运动；开断栅片的刀片推动对应的切断件，使其与第一铜排、第二铜排和第三铜排之间连接部位断开，并经由电弧通道进入灭弧室；所述开断栅片切断开断铜排产生的电弧受挤压经由电弧通道进入灭弧室；

所述刀片的两端设置有限位板；所述限位板从开断栅片的本体边缘向刀片的底端竖直延伸；与限位板的外表面相接触的绝缘外壳内壁由上至下逐渐向限位板倾斜，并与对应的限位板相配合使刀片无法进入灭弧室；

所述灭弧室内放置用于灭弧的铁丝网；所述电弧进入灭弧室后与铁丝网相接触；

所述开断栅片的顶面设置有向气体发生装置开口的泄气槽。

2.根据权利要求1所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：所述铁丝网与电弧通道的出口相对设置。

3.根据权利要求1所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：每个切断件的上表面分别与对应的第一铜排、第二铜排和第三铜排的端部相配合形成切断槽；气体发生装置被触发前，所述开断栅片的刀片端部位于对应的切断槽内。

4.根据权利要求1所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：所述切断件下表面分别与对应的第一铜排、第二铜排和第三铜排的端部相配合形成两个应力集中槽；所述应力集中槽分别与切断槽的两个根部相对设置，且开口向下。

5.根据权利要求4所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：所述开断栅片的刀片的底端为平面；所述切断件被切断后紧贴对应的刀片端部进入电弧通道和灭弧室。

6.根据权利要求5所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：所述应力集中槽为V型槽；所述应力集中槽的中心线与对应切断槽的根部端面在同一平面上；同一个切断件上的两个应力集中槽相对的两个侧壁相下延伸并相交于对应的切断槽的中线处。

7.根据权利要求6所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：气体发生装置被触发前，切断件的最低端位于电弧通道的上方。

8.根据权利要求1所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：所述泄气槽为圆形槽；泄气槽中设置有多个支撑筋；所述多个支撑筋以泄气槽的中心为圆心周向均匀分布；所述支撑筋从泄气槽的中心处延伸至泄气槽的内壁。

9.根据权利要求1所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：气体发生装置固定于绝缘外壳并与开断栅片的顶面之间存在间隙。

10.根据权利要求9所述的一种被动保护式的开断器，其特征在于：还包括加强件；所述加强件固定分布于气体发生装置和开断栅片外侧的绝缘外壳内部。

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