CN115132537B - 断路器 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种断路器，包括导体和气流生成装置。导体，用于与外部电路电连接，所述导体具有断开部，所述断开部用于在所述导体的电流达到第一预定值时断开。气流生成装置，用于在所述导体断开时产生对所述断开部吹弧的气流。本发明的断路器结构简单，适用性强，能够快速熄灭电弧，安全性高。

Description

断路器

技术领域

本公开涉及一种基本电气元件，具体涉及一种断路器。

背景技术

断路器用于在极端情况下切断回路以保护回路中的电器元部件，现有技术中，断路器包括熔断和斩刀切断。

但是，不论是熔断还是斩刀切断，当断路器断开时均可能在断点间产生电弧，带来安全隐患。特别是在高压、大电流回路中，若断路时产生的电弧无法及时熄灭，将带来更大的危险。

发明内容

本申请内容旨在解决现有技术中断路器断开后产生的电弧无法及时熄灭的技术问题。

本公开提出一种断路器，包括：

导体，用于与外部电路电连接，所述导体具有断开部，所述断开部用于在所述导体的电流达到第一预定值时断开；

气流生成装置，用于在所述导体断开时产生对所述断开部吹弧的气流。

通过气流对所述导体断开后产生的电弧进行吹弧，及时灭弧，消除燃弧带来的危险。

在一实施方式中，所述气流生成装置包括第一火药和第一触发单元，所述第一火药用于引爆后对所述断开部吹弧，所述第一触发单元用于在所述导体断开时引爆所述第一火药。

采用所述第一火药能够及时产生大冲击的气流，快速熄灭电弧。

在一实施方式中，所述导体具有第一接入点和第二接入点，所述断开部位于所述第一接入点和所述第二接入点之间，所述第一触发单元包括熔丝以及分别连接于所述熔丝两端的导线，所述熔丝用于在所述熔丝的电流达到第二预定值时断开产生电弧而引爆所述第一火药，所述熔丝通过所述导线与所述导体并联于所述第一接入点和所述第二接入点。

通过与所述导体并联的熔丝作为所述第一触发单元，无需额外的控制模块即可实施快速响应，在极端情况下及时引爆所述第一火药进行吹弧。

在一实施方式中，所述熔丝的电阻为所述导体的电阻的20000至50000倍。

所述熔丝的电阻远大于所述导体的电阻，在提升切断效率的同时，还使得正常工作状态下，仅有很少部分电流经过熔丝所在支路，减小熔丝消耗的电能，也降低了熔丝的热疲劳，防止熔丝异常失效，提升使用寿命，亦减少熔丝对周围的放热影响。

在一实施方式中，所述气流生成装置还包括灭弧辅助件，所述灭弧辅助件用于在所述第一火药爆炸时产生灭弧物质，进一步提升灭弧效果。

在一实施方式中，所述灭弧辅助件包裹所述第一火药。

在一实施方式中，包括斩刀组件，所述斩刀组件包括推动机构和刀片，所述推动机构用于在所述导体的电流达到第一预定值时朝向所述导体推动所述刀片以切断所述导体。相较于熔断，斩刀切断的方式更迅速，也不会产生过多的粉尘，断开更彻底。

在一实施方式中，所述断开部由所述导体部分作薄形成，使得所述导体在所述斩刀组件作用下更容易被切断，提升切断效率。

在一实施方式中，所述斩刀组件和所述气流生成装置分别设置于所述导体两侧。使得所述斩刀组件切断所述导体后，所述导体的部分向下弯折，所述断开部的两断点之间的电弧位于靠近所述第一火药的一侧，所述第一火药被引爆后直接对电弧作用，提升吹弧效果。

在一实施方式中，所述断路器包括外壳，所述外壳内具有容置空间，所述导体包括位于所述容置空间内的主体段以及分别由所述主体段的两端伸出所述外壳的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和所述第二连接段用于与所述外部电路电连接，所述断开部位于所述主体段。

在一实施方式中，所述外壳包括相对设置的第一侧板和第二侧板，所述第一连接段由所述第一侧板伸出所述外壳，所述第二连接段由所述第二侧板伸出所述外壳，所述主体段包括所述断开部与所述第一连接段之间的第一主体分段以及所述断开部与所述第二连接段之间的第二主体分段，所述第一主体分段的长度小于所述第二分段的长度，所述气流生成装置包括第一火药以及用于在所述导体断开时引爆所述第一火药的第一触发单元，所述第一火药设置于所述第一侧板上，能够针对性地对所产生的电弧进行吹弧。

在一实施方式中，所述导体设有弯折凹槽，所述弯折凹槽设置于所述主体段与所述第二连接段的连接处。

在一实施方式中，所述刀片朝向所述导体的一端具有与所述第二侧板的内表面呈锐角的斜面。

在一实施方式中，所述推动机构包括活塞、第二火药以及第二触发单元，所述活塞活动连接于所述外壳内，所述刀片设置于所述活塞朝向所述导体的一侧，所述第二火药设置于所述活塞背离所述导体的一侧，所述第二火药用于引爆后推动所述活塞朝向所述导体移动，所述第二触发单元用于在所述导体的电流达到第一预定值时引爆所述第二火药。

附图说明

本公开的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种实施方式的断路器的正面图；

图2为本发明一种实施方式的断路器的电路原理图；

图3为本发明一种实施方式的断路器在正常工作状态的剖面图；

图4为图3所示断路器在极端情况的剖面图；

图5为本发明另一实施方式的断路器的剖面图。

附图标记：

断路器1；

导体10、断开部11、主体段101、第一主体分段1011、第二主体分段1012、第一连接段102、第二连接段103；

气流生成装置20、第一火药21、导线231；

斩刀组件30、活塞311、第二火药313、第二触发单元315、刀片33、斜面331；

外壳40、第一侧板401、第二侧板402、第二侧板的内表面4021、容置空间41、第一壳体45、第二壳体46。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。

在详细描述实施例之前，应当理解的是，本公开不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本公开可为其他方式实现的实施例。并且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本公开并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

如图1和图2所示，本发明的断路器1包括导体10和气流生成装置20。导体10用于与外部电路电连接，导体10具有断开部11，所述断开部11用于在导体10的电流达到第一预定值时断开，从而断开导体10所处回路，保护连接于该回路中的元器件。气流生成装置20用于在导体10断开时产生对断开部11吹弧的气流。

应当理解的是，本发明对断开部11的类型不作限定，只要能实现在导体10的电流达到第一预定值断开即可，例如，断开部11为熔断限值为第一预定值的熔丝，断开部11也可以是斩刀等切断件预切断的部位。

同时参照图3和图4，在所示实施例中，气流生成装置20包括第一火药21和第一触发单元（未标号）。第一火药21用于引爆后对断开部11吹弧，第一触发单元用于在导体10断开时引爆第一火药21，从而实现在导体10断开时产生对断开部11吹弧的气流。

在本实施例中，导体10具有第一接入点A和第二接入点B，断开部11位于第一接入点A和第二接入点B之间，第一触发单元包括熔丝（未示出）以及分别连接于熔丝两端的导线231，熔丝用于在熔丝的电流达到第二预定值时断开产生电弧而引爆第一火药21，熔丝通过导线231与导体10并联于第一接入点A和第二接入点B。正常工作状态下，导体10的电流小于第一预定值，熔丝的电流小于第二预定值。当发生极端情况，使得导体10的电流大于或等于第一预定值，则导体10在断开部11断开，与导体10并联的熔丝电流增大至大于或等于第二预定值而熔断，引爆第一火药21对断开部11吹弧，反应迅速，能有效熄灭断开部11产生的电弧。

应当理解的是，第一触发单元为并联于导体10的熔丝仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施方式中，还可以采用其他方式实现在导体10断开时引爆第一火药21，例如，第一触发单元23还可以用于与第一控制模块（图未示）通信连接，第一控制模块具有采集和控制功能，第一控制模块用于在导体10断开时向第一触发单元23发送第一控制信号，例如，将本发明的断路器1应用于电动车上，第一控制模块可以是电动车上的电池管理系统。第一触发单元用于在接收第一控制信号时引爆第一火药21，从而对断开部11吹弧。本发明对第一触发单元的具体实施方式不作限定，只要能实现在导体10断开时引爆所述第一火药即可。

进一步地，为了提升灭弧效果，在图5所示实施例中，气流生成装置20还包括灭弧辅助件25，灭弧辅助件25用于在第一火药21爆炸时产生灭弧物质。灭弧物质可以是灭弧气体（如惰性气体、六氟化硫等）或者灭弧液体（如液压器油等）。具体地，将灭弧气体或者灭弧液体封装于灭弧辅助件25内，灭弧辅助件25包裹第一火药21，当第一火药21爆炸，灭弧辅助件25破裂释放灭弧物质，提升灭弧效果。

在图3和图4所示实施例中，断路器1包括斩刀组件30，即采用斩刀切断导体10的方式进行断路，斩刀组件30用于在导体10的电流达到第一预定值时断开导体10。相较于熔断，斩刀切断的方式更迅速，也不会产生过多的粉尘，断开更彻底。

在本实施例中，斩刀组件30包括推动机构（未标号）和刀片33，推动机构用于在导体10的电流达到第一预定值时朝向导体10推动刀片33，使得刀片33切断导体10。

在一种实施方式中，推动机构用于与第二控制模块（图未示）通信连接，第二控制模块用于在导体10的电流达到第一预定值时向推动机构发送第二控制信号，推动机构用于在接收第二控制信号时在断开部11切断导体10。与上述的第一控制模块相似的，第二控制模块具有采集和控制功能，第一控制模块和第二控制模块可以分别是单独的模块，也可以是同一个模块，例如，将本发明的断路器1应用于电动车上，由电动车上的电池管理系统作为第一控制模块和/或第二控制模块。

当导体10的电流达到第一预定值时，第二控制模块发送第二控制信号，推动机构推动刀片33以切断导体10。断开部11断开时，断开部11的断点间产生电弧，刀片33继续推抵断开的导体10，使得断开部11的断开点之间的距离逐渐增大，导体10的电阻逐渐增大，相应地，与导体10并联的熔丝的电流逐渐增大，电弧能量逐渐减小。直到熔丝的电流达到第二预定值，熔丝熔断引爆第一火药21而吹断电弧。

第二预定值与熔丝的电阻成反比，即电阻越大，熔丝越快熔断，灭弧越迅速，切断效率高，达到零电流保护要求。优选地，熔丝的电阻为导体的电阻的20000至50000倍，熔丝的电阻远大于导体10的电阻，在提升切断效率的同时，还使得正常工作状态下，仅有很少部分电流经过熔丝所在支路，减小熔丝消耗的电能，也降低了熔丝的热疲劳，防止熔丝异常失效，提升使用寿命，亦减少熔丝对周围的放热影响。

在本实施例中，断开部11由导体10对应刀片33的部分作薄形成，使得导体10更容易被刀片33切断，提升熔断器1的切断效率。应当理解的是，断开部11由导体10部分作薄形成，这仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，也可以通过其他方式弱化断开部，例如，开孔、镂空等，本发明对此不作限定，只要通过在导体10对应刀片33预切断部位作弱化处理，使得导体10更容易被刀片33切断即可。

在所示实施例中，斩刀组件30和气流生成装置20分别设置于导体10两侧。如图4所示，刀片33设置于导体10的上侧，而第一火药21设置于导体10的下侧，刀片33切断后，导体10的部分向下弯折，断开部11的两断点之间的电弧位于导体10的下侧，第一火药21引爆后直接对电弧作用，提升吹弧效果。

在本实施例中，断路器1包括外壳40，外壳40具有容置空间41，导体10包括位于容置空间41内的主体段101以及分别由主体段101的两端伸出外壳40的第一连接段102和第二连接段103，第一连接段102和第二连接段103用于与外部电路电连接，断开部11位于主体段101。第一连接段102和第二连接段103由壳体40支撑，主体段101架设于容置空间41内，便于刀片33切断断开部11。

具体地，外壳40包括相对设置的第一侧板401和第二侧板402，第一连接段102由第一侧板401伸出壳体40，第二连接段103由第二侧板402伸出外壳40。主体段101连接于第一侧板401和第二侧板402之间，主体段101包括断开部11和第一连接段102之间的第一主体分段1011以及断开部11与第二连接段103之间的第二主体分段1012，第一主体分段1011的长度小于第二主体分段1012的长度。即主体段101由断开部11划分为第一主体分段1011和第二主体分段1012，断开部11更靠近第一连接段102设置，使得断开时，电弧靠近第一侧板401产生。相应地，第一火药21设置于导体10下侧的第一侧板401上，针对性地对所产生的电弧进行吹弧。

应当理解的是，第一主体分段1011的长度小于第二主体分段1012的长度，仅作为本发明的一种实施方式，其能提升灭弧效果，本发明对此不作限定，只要斩刀组件30和气流生成装置20分别设置于导体10两侧，使得电弧产生在靠近第一火药21的一侧，第一火药21爆炸后产生的气流能够进行吹弧即可。

由于第二侧板402对第二引出段103的支撑，刀片33在切断导体10时推抵第二主体分段1012，使得第二主体分段1012由第二主体分段1012与第二引出段103的连接处朝向第二侧板402弯折，使得在有限的空间内尽可能提升断开部11的两断点之间的距离，提升灭弧效果。在所示实施例中，导体10设有弯折凹槽15，弯折凹槽15由导体10朝向第一火药21一侧的下表面部分凹陷形成，弯折凹槽15设置于主体段101与第二连接段103的连接处，使得第二主体分段1012更容易在刀片33的作用下，由第二主体分段1012与第二引出段103的连接处朝向第二侧板402弯折。

在所示实施例中，刀片33朝向导体10的一端具有与第二侧板402的内表面4021呈锐角的斜面331，进而可在刀片33切断导体10时，由斜面331朝向第二侧板402推抵第二主体分段1012，利于第二出题分段1012朝向第二侧板402弯折。

在本实施例中，推动机构包括活塞311、第二火药313以及第二触发单元315，活塞311活动连接于外壳40内，使得活塞311在容置空间41内的压强变化下相对外壳40上下移动，刀片33设置于活塞311朝向导体10的一侧，第二火药313设置于活塞311背离导体10的一侧，第二火药用于引爆后推动活塞311朝向导体10移动以带动刀片33切断导体10，第二触发单元315用于在导体10的电流达到第一预定值时引爆第二火药313。

应当理解的是，利用断路器1的外壳40，将推动机构中的活塞311直接与外壳40形成活塞结构，这仅作为本发明的一种实施方式，在其他实施方式中，推动机构包括活塞配合筒，活塞311活动连接于该活塞配合筒，第二火药313设置于活塞313和活塞配合筒限定的空间内，优选地，第二火药313固定于活塞配合筒上，当第二触发单元315引爆第二火药313，活塞313和活塞配合筒限定的空间内的压强增大而推动活塞311，使得刀片33切断导体10。本发明对推动机构的具体设置形式不作限定，只要能实现在导体10的电流达到第一预定值时朝向导体10推动刀片33以切断导体10即可。

在本实施例中，外壳40可以是一体形成的，也可以是分体连接形成的，例如外壳40包括第一壳体45和第二壳体46，导体40设置于第一壳体45和第二壳体46之间，第一火药21和第一触发单元设置于第一壳体45，推动机构设置于第二壳体46，方便断路器1的组装。

综上所述，本发明提供一种断路器1，其包括导体10和气流生成装置20。导体10与外部电路电连接，并具有在导体10的电流达到第一预定值时断开的断开部11。气流生成装置20用于在导体10断开时产生对断开部11吹弧的气流。本发明的断路器1结构简单，适用性强，能够快速熄灭电弧，安全性高。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性。因此，本公开的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种断路器，其特征在于，包括：

导体，用于与外部电路电连接，所述导体具有断开部，所述断开部用于在所述导体的电流达到第一预定值时断开；

气流生成装置，用于在所述导体断开时产生对所述断开部吹弧的气流；

所述气流生成装置包括第一火药和第一触发单元，所述第一火药用于引爆后对所述断开部吹弧，所述第一触发单元用于在所述导体断开时引爆所述第一火药；

所述导体具有第一接入点和第二接入点，所述断开部位于所述第一接入点和所述第二接入点之间，所述第一触发单元包括熔丝以及分别连接于所述熔丝两端的导线，所述熔丝用于在所述熔丝的电流达到第二预定值时断开产生电弧而引爆所述第一火药，所述熔丝通过所述导线与所述导体并联于所述第一接入点和所述第二接入点。

2.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述熔丝的电阻为所述导体的电阻的20000至50000倍。

3.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述气流生成装置还包括灭弧辅助件，所述灭弧辅助件用于在所述第一火药爆炸时产生灭弧物质。

4.如权利要求3所述的断路器，其特征在于，所述灭弧辅助件包裹所述第一火药。

5.如权利要求1所述的断路器，其特征在于，包括斩刀组件，所述斩刀组件包括推动机构和刀片，所述推动机构用于在所述导体的电流达到第一预定值时朝向所述导体推动所述刀片以切断所述导体。

6.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述断开部由所述导体部分作薄形成。

7.如权利要求5所述的断路器，其特征在于，所述斩刀组件和所述气流生成装置分别设置于所述导体两侧。

8.如权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述断路器包括外壳，所述外壳内具有容置空间，所述导体包括位于所述容置空间内的主体段以及分别由所述主体段的两端伸出所述外壳的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和所述第二连接段用于与所述外部电路电连接，所述断开部位于所述主体段。

9.如权利要求8所述的断路器，其特征在于，所述外壳包括相对设置的第一侧板和第二侧板，所述第一连接段由所述第一侧板伸出所述外壳，所述第二连接段由所述第二侧板伸出所述外壳，所述主体段包括所述断开部与所述第一连接段之间的第一主体分段以及所述断开部与所述第二连接段之间的第二主体分段，所述第一主体分段的长度小于所述第二主体分段的长度，所述气流生成装置包括第一火药以及用于在所述导体断开时引爆所述第一火药的第一触发单元，所述第一火药设置于所述第一侧板上。

10.如权利要求9所述的断路器，其特征在于，所述导体设有弯折凹槽，所述弯折凹槽设置于所述主体段与所述第二连接段的连接处。

11.如权利要求9所述的断路器，其特征在于，所述刀片朝向所述导体的一端具有与所述第二侧板的内表面呈锐角的斜面。

12.如权利要求9所述的断路器，其特征在于，所述推动机构包括活塞、第二火药以及第二触发单元，所述活塞活动连接于所述外壳内，所述刀片设置于所述活塞朝向所述导体的一侧，所述第二火药设置于所述活塞背离所述导体的一侧，所述第二火药用于引爆后推动所述活塞朝向所述导体移动，所述第二触发单元用于在所述导体的电流达到第一预定值时引爆所述第二火药。