具有烟火式激发装置的开关电器的制作方法

1.本发明涉及开关电器领域，具体涉及具有烟火式激发装置的开关电器。


背景技术：

2.继电器广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是电气回路中控制开关状态的核心元器件。随着电气技术的不断发展和更迭，主回路负载要求越来越高，同时对继电器的抗短路要求也越来越高。近年来，更是有厂家提出20ka甚至30ka的主回路抗短路能力，在如此高的短路电流下，继电器的触点之间将出现极大的短路电动斥力，迫使动簧片被斥离静触头。而为了抵抗该短路电动斥力以保持动簧片和动触头的闭合状态，不得不通过增大触头弹簧的压力或动簧片的闭合磁吸力(即通过电磁驱动机构驱动动簧片运动闭合的磁吸力)来抵抗该电动斥力。但触头弹簧的压力或动簧片的闭合磁吸力增大的同时，也会影响动簧片的正常分断动作，当短路电流进一步增大时，如若分断不及时，则无法保障回路安全。因此，有的现有技术中通过设置烟火式激发装置(pyrotechnic actuator)来帮助继电器进行快速分断，当系统监测到短路电流达到临界值时，触发激发装置引爆火药，借助火药爆炸的冲击力推动动触点(动簧片)快速分断，实现回路保护作用。
3.由于设有烟火式激发装置来冲击动触点快速分断，需要预留更大的空间来配合烟火式激发装置中活塞的行程，而且由于需要安装烟火式激发装置，因此带有烟火式激发装置的继电器的体积更大，不利于实现产品的小型化。


技术实现要素：

4.因此，针对上述问题，本发明提出一种结构优化的具有烟火式激发装置的开关电器。
5.本发明采用如下技术方案实现：
6.本发明提出具有烟火式激发装置的开关电器，包括开关电器本体和设置在本体上的烟火式激发装置，开关电器本体包括直动电磁驱动机构以及包括固定设置的静接触部和可动的动接触部以执行开关功能，所述直动电磁驱动机构用于驱动所述动接触部靠近或远离所述静接触部实现回路导通或断开，所述烟火式激发装置包括用于执行向下运动的推动介质，所述推动介质在一次性向下运动后迫使所述动接触部远离所述静接触部，还包括一约束件，所述约束件设置在对应所述活塞向下运动的位置，所述约束件被配置为能够约束所述动接触部朝向所述静接触部回复的与所述动接触部进行耦合装配，所述约束件的材质是能够接收所述推动介质的冲击后而不恢复形变的材质。
7.其中，所述推动介质是所述烟火式激发装置点火产生的高压燃气，或者所述推动介质是活塞。
8.其中，在一个实施例中，优选所述约束件是一约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后被无法恢复形变地砸扁，从而约束动接触部朝向所述静接触部回复。
9.其中，在一个实施例中，优选所述约束件由不锈钢或低碳钢材料制成。
10.其中，基于制造和安装考虑，在一个实施例中，优选所述动接触部是呈板状结构，所述约束框架跨设在板状的所述动接触部上以约束其向所述静接触部回复。
11.其中，在一个实施例中，优选所述直动电磁驱动机构包括推杆，所述约束框架固定连接在所述推杆末端，所述动接触部穿设过所述约束框架，一超程弹性件固定安装在所述约束框架内部，且通过所述超程弹性件的弹性力将所述动接触部朝所述约束框架上端抵顶，所述约束框架向上移动以使所述动接触部和静接触部相抵后，所述直动电磁驱动机构驱动所述推杆和约束框架继续上移以压缩所述超程弹性件，从而实现所述动接触部的超行程。
12.其中，基于制造和安装考虑，在一个实施例中，优选所述约束框架包括上方的u型支架和下方的一字型的底架，所述u型支架包括顶板以及从顶板两端向下延伸的两个侧板，两个所述侧板与所述底架两端固定连接从而构成方框形的所述约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后，所述侧板发生弯折，从而所述约束框架被无法恢复形变地砸扁。或者，在另一个实施例中，优选所述约束框架包括下方的u型的底架和上方的一字型的顶板，所述底架包括底座以及从底座两端向上延伸的两个侧板，两个所述侧板与所述顶板两端固定连接从而构成方框形的所述约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后，所述侧板发生弯折，从而所述约束框架被无法恢复形变地砸扁。
13.其中，为使侧板更易于弯折，在一个实施例中，优选所述侧板是镂空的和/或薄片状的结构。
14.其中，为使侧板更易于弯折，在一个实施例中，优选所述侧板是波浪形弯折结构。
15.其中，优选地，所述所述开关电器是直流高压继电器。
16.本发明具有以下有益效果：本发明通过设置接受活塞的冲击后而不恢复形变的约束件，能够使烟火式激发装置激发后，约束动接触部朝向静接触部的反弹回复，且整个推杆组件和动接触部的高度被进一步压低，进一步拉开动接触部和静接触部之间的触点间隙，提高短路安全性。本发明只需要更小的向下运动的路程就能保证拉开足够大的触点间隙，因此开关电器接触内腔的高度空间就可以适当缩小，从而整个开关电器的高度体积也可以减小。
附图说明
17.图1是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(继电器处在断开状态)；
18.图2是实施例1中烟火式激发装置插入固定连接在陶瓷罩上的示意图；
19.图3是实施例1中烟火式激发装置的结构爆炸图；
20.图4是实施例1中烟火式激发装置的剖视图；
21.图5是实施例1中激发器的结构爆炸图(正视图)；
22.图6是实施例1中激发器的结构爆炸图(立体图)；
23.图7是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(继电器处在导通状态)；
24.图8是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(烟火式激发装置激发)；
25.图9是实施例1中推杆组件的立体示意图；
26.图10是实施例1中推杆组件的结构爆炸图；
27.图11是实施例1中约束框架受活塞冲击而被砸扁的示意图(正视图)；
28.图12是实施例1中约束框架受活塞冲击而被砸扁的示意图(立体图)；
29.图13是实施例2中约束框架应用于跷跷板式的继电器接触回路的示意图；
30.图14是实施例3中推杆组件的示意图(立体图)；
31.图15是实施例3中推杆组件的示意图(正视图)；
32.图16是实施例4中u形支架的立体示意图(角度一)；
33.图17是实施例4中u形支架的立体示意图(角度二)。
具体实施方式
34.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
35.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
36.实施例1：
37.参阅图1-2所示，作为本发明的优选实施例，提供一种具有烟火式激发装置的继电器，包括继电器本体100以及安装附接在继电器本体100上的烟火式激发装置5，继电器本体100包括实现其导通或断开的静触头1(作为静接触部)和动簧片2(作为动接触部)，继电器本体100还包括外壳体3，静触头1一端外露出外壳体3与外部负载电连接，另一端伸入到外壳体3内部，动簧片2设置在外壳体3内部并与电磁驱动机构4连接。其中，静触头1设有内螺纹，可用于与外部接线端螺纹连接固定。动簧片2为桥式动簧片，在电磁驱动机构4的作用下，动簧片2可相对靠近或远离静触头1移动，当动簧片2同时与两个静触头1接触时，实现负载的连通。为便于描述，定义静触头1相对处于动簧片2的上方，动簧片2相对处于静触头1的下方。
38.继电器本体100还包括陶瓷罩6，陶瓷罩6固定设于外壳体3内部，并封盖住静触头1的下端以及动簧片2(也即封盖静触头1和动簧片2与彼此的接触点)从而形成一接触内腔，通过陶瓷罩6将静触头1和动簧片2的接触点与外界空气隔离以获得高的耐压性能，可有效保证继电器低接触电阻、长寿命、可靠性高。且当继电器短路时，陶瓷材料的耐电弧、抗高温特性可保证短路电弧下的回路安全可靠。
39.外壳体3进一步包括相接合的底座32和上盖31，陶瓷罩6设于该上盖31的内部，烟火式激发装置5从陶瓷罩6外部插入固定连接在陶瓷罩6上，烟火式激发装置5下端伸入到陶瓷罩6内的接触内腔中以正对在动簧片2上方，上盖31再盖设于陶瓷罩6和烟火式激发装置5以完成继电器的整体组装。配合参阅图2，烟火式激发装置5是一独立的模块化结构，其外形大致呈柱状回转体结构，在陶瓷罩6上端开设有一插孔61，烟火式激发装置5下端穿过该插孔61以伸入该接触内腔中。烟火式激发装置5具体可通过焊接、铆接、螺接等方式固定在陶瓷罩6上，在本实施例中，烟火式激发装置5通过钎焊固定在陶瓷罩6上。以及，本实施例中，上盖31的顶面具有让位和匹配两个静触头1和一个烟火式激发装置5的通孔和中空圆柱段，从而两个静触头1的顶端能够外露出外壳体3，同时烟火式激发装置5的外部能够被包覆保护。另外为了提高电气安全性，该中空圆柱段的外壁的两侧还向垂直于图示的纸面方向分
别延伸出防护挡板(因角度问题图未示出)。在其他实施例中，烟火式激发装置5也可以固定连接在外壳体3上，但本实施例选择将烟火式激发装置5固定连接在陶瓷罩6上可以简化装配流程，总装时将烟火式激发装置5、静触头1固定装配在陶瓷罩6上之后盖上上盖31即可。
40.参阅图3-6，烟火式激发装置5具体包括激发器51、活塞52(作为推动介质)和底壳53。激发器51和底壳53一上一下地相接合固定，活塞52被容纳在激发器51和底壳53之间。其中，激发器51进一步包括空心的激发器基座512以及固定安装在激发器基座512内部的连接器511、点火具513和密封环514。激发器基座512和底壳53相接合固定形成烟火式激发装置5的外壳体。连接器511、点火具513、密封环514和活塞52由上至下依次设置在该外壳体内部，连接器511与点火具513的引线5131连接。其中连接器511卡接固定在激发器基座512内壁上，密封环514过盈压入激发器基座512中并将点火具513向上压紧固定，活塞52上下两端分别由密封环514和底壳53抵紧，密封环514能够起到防潮及气密封的效果，且通过密封环514受压产生的微变形可以将其上方的点火具513和下方的活塞52进一步压紧，防止振动松脱。
41.配合参阅图7-8，连接器511用于固定连接监测激发电路的点火引线以传递监测激发电路发出的激发电信号以激发点火具513，该监测激发电路可以是监测电流值(或者电流爬升速率)到达一定阈值后，发出激发电信号经由连接器511向下传导，并激发点火具513进行点火。在活塞52和点火具513之间设有一气隙50，点火具513引燃火药后在此气隙50中产生高压燃气(即进行点火)，推动活塞52向下冲破底壳53进而活塞52推动动簧片2向下运动，帮助动簧片2脱离与静触点1的接触，实现继电器的快速分断。
42.底壳53是空心筒状结构，且活塞52是轴孔配合在底壳53内部的回转体结构，从而底壳53能够对活塞52形成导向作用，使点火具513点火之后活塞52沿底壳53的空心筒状的内腔轴向向下运动。
43.本实施例中是采用活塞52来执行烟火式激发装置的向下运动，在其他实施例中，烟火式激发装置也可以不设有活塞，单纯依靠点火具513引燃火药后产生高压燃气来冲破底壳53并推动动簧片2。也就是说，用于实现烟火式激发装置的向下推动动簧片2的推动介质既可以是高压燃气本身，也可以是活塞52。
44.电磁驱动机构4用于驱动动簧片2移动，参阅图7-8，电磁驱动机构4具体包括静铁芯41、线圈42、动铁芯43、推杆组件44和复位弹簧45，还包括用于传输磁力线和提高磁能利用率的第一轭铁件46、第二轭铁件47以及导磁筒48，推杆组件44下端与动铁芯43固定连接，上端通过和动簧片2联动连接。复位弹簧45一端作用在静铁芯41上，另一端作用在动铁芯43上。通过对线圈42通电使静铁芯41吸引动铁芯43上移，使推杆44向上推动动簧片2上移；线圈42断电时，电磁驱动机构4在复位弹簧45的弹性力作用下复位。电磁驱动机构4作为常见的直动式磁路结构，其运行原理本例不再赘述。
45.参阅图9-10，推杆组件44包括推杆441、弹簧座442(作为底架)和u型支架443，推杆441用于输出电磁驱动机构4的驱动力，其下端和动铁芯43固定连接(可配合参阅图8)，上端和弹簧座442固定连接。u型支架443是片状结构，包括横置于弹簧座442上方的顶板4431以及连接在顶板4431两端向下延伸的两个侧板4432，两个侧板4432下端与弹簧座442两端固定连接，从而弹簧座442和u型支架443连接形成一方形空心的约束框架400。超程弹簧445下端抵触在弹簧座442上，动簧片2穿设过约束框架400并在超程弹簧445的弹性力作用下抵向顶板4431，从而借助超程弹簧445的弹性力，使超程弹簧445和动簧片2稳定安装在该约束框
架400内。并且，推杆组件44向上推动动簧片2和静触头1相接触时，弹簧座442能够进一步压缩超程弹簧445，实现了继电器导通状态下触点的超行程。
46.参阅图8以及图11-12，本实施例采用弹簧座442和u型支架443形成一约束框架400，当烟火式激发装置5被激发时，活塞52向下冲击在该约束框架400上，使得推杆组件44和动簧片2向下运动，当弹簧座442被继电器内部结构止挡停止之后，在活塞52的冲击力下超程弹簧445被进一步压缩，u型支架443的两个侧板4432受压弯折，产生塑性形变，使得整个约束框架400被打扁且无法复原，从而整个推杆组件44和动簧片2的高度被进一步压低，u型支架443由于是跨设在板状的动簧片2上方，从而能够约束动簧片2朝向静触头1的反弹回复。而且由于活塞52向下冲击使得该约束框架400被压缩打扁，能够进一步拉开动簧片2和静触头1之间的触点间隙，提高短路安全性。从另一个角度来说，由于本实施例中弹簧座442和u型支架443形成的约束框架400能够被压缩打扁，比起推杆组件无法压缩打扁的其他方案来说，本实施例的推杆组件44和动簧片2受活塞52冲击时，只需要更小的向下运动的路程(叠加约束框架400地打扁压缩空间后)就能保证拉开足够大的触点间隙，因此陶瓷罩6的接触内腔的高度空间也可以适当设置得较小，可以与不设有烟火式激发装置5的继电器的规格保持一致(现有的设有烟火式激发装置5的继电器需要增加接触内腔的高度空间)，从而整个继电器的高度体积也可以减小。
47.优选地，u型支架443采用不恢复形变的材质如不锈钢或低碳钢制成。以及，本实施例中侧板4432是镂空的薄片状结构，使得侧板4432更易受压弯折。
48.除了采用本实施例的约束框架400来限位安装动簧片2，并实现约束动簧片2朝向静触头1的反弹回复，在其他实施例中也可以采用其他的约束件来替代约束框架400，例如动簧片2是固定连接在一支杆末端，但该支杆杆身被设计为可接受冲击而产生轴向压缩且不恢复形变的结构。但凡该约束件是被配置为能够约束动簧片2朝向静触头1回复的与动簧片2进行耦合装配的结构均是可行的。
49.本实施例以一种继电器结构说明了烟火式激发装置5和推杆组件44等结构的功能和效果，除继电器外，相同的结构也可以应用在其他的开关电器中，如接触器。
50.实施例2：
51.参阅图13，本实施例提出一种继电器，包括静接触部1a和动接触部2a，其中该动接触部2a是跷跷板式结构，动接触部2a由电磁驱动机构4a驱动以同静接触部1a接触或脱离。该继电器也包括烟火式激发装置，该烟火式激发装置包括活塞52a，活塞52a向下运动后能够迫使动接触部2a远离静接触部1a。对应该活塞52a的下方位置设有一约束框架400a，约束框架400a跨设在跷跷板式的动接触部2a上，约束框架400a接收活塞52a的冲击后被无法恢复形变地砸扁，从而约束动接触部2a朝向静接触部1a回复。
52.即，除了将约束件(约束框架400a)应用在实施例1的直动式的接触回路中以外，也可以应用在本实施例的跷跷板的接触回路中。但凡利用了约束件的无法恢复形变的特性以约束动接触部的接触回路结构都是可行的。
53.实施例3：
54.本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，不同之处在于推杆组件的约束框架结构。参阅图14-15，本实施例中，约束框架包括u型的弹簧座442a(作为底架)和顶板443a，弹簧座442a包括底座442a-2以及从底座442a-2两端向上延伸的侧板442a-1，
侧板442a-1与顶板443a固定连接从而弹簧座442a和顶板443a连接形成约束框架。受到活塞的冲击时，侧板442a-1弯折从而整个约束框架被压扁。
55.本实施例与实施例1的区别在于：实施例1是倒u型的u型支架443配合连接其下方的一字型的弹簧座442来实现约束框架400的构造的，而本实施例是以u型的弹簧座442a配合连接其上方的顶板443来实现约束框架400的构造的。本例虽然与实施例1结构有所不同，但具有同样的技术效果。
56.本实施例与实施例1中，侧板要么与弹簧座一体连接(即u型的弹簧座442a的结构形式)，要么与顶板一体连接(即u型支架443的结构形式)，在其他实施例中，也可以将侧板设为单独的一个结构，组装时将侧板两端分别与顶板和弹簧座固定连接得到约束框架。
57.实施例4：
58.本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，不同之处在于u形支架的结构。参阅图16-17，本实施例中，u形支架443b的侧板4432b是波浪形的，而非实施例1中的平直片状。本实施例中波浪形侧板4432b的结构能够使得侧板4432b更易受压弯折，从而烟火式激发装置的爆发力可以适应性地减小。
59.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.具有烟火式激发装置的开关电器，包括开关电器本体和设置在本体上的烟火式激发装置，开关电器本体包括直动电磁驱动机构以及包括固定设置的静接触部和可动的动接触部以执行开关功能，所述直动电磁驱动机构用于驱动所述动接触部靠近或远离所述静接触部实现回路导通或断开，所述烟火式激发装置包括用于执行向下运动的推动介质，所述推动介质在一次性向下运动后迫使所述动接触部远离所述静接触部，其特征在于：还包括一约束件，所述约束件设置在对应所述推动介质向下运动的位置，所述约束件被配置为能够约束所述动接触部朝向所述静接触部回复的与所述动接触部进行耦合装配，所述约束件的材质是能够接收所述推动介质的冲击后而不恢复形变的材质。2.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述推动介质是所述烟火式激发装置点火产生的高压燃气，或者所述推动介质是活塞。3.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述约束件是一约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后被无法恢复形变地砸扁，从而约束动接触部朝向所述静接触部回复。4.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述约束件由不锈钢或低碳钢制成。5.根据权利要求3所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述动接触部是呈板状结构，所述约束框架跨设在板状的所述动接触部上以约束其向所述静接触部回复。6.根据权利要求5所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述直动电磁驱动机构包括推杆，所述约束框架固定连接在所述推杆末端，所述动接触部穿设过所述约束框架，一超程弹性件固定安装在所述约束框架内部，且通过所述超程弹性件的弹性力将所述动接触部朝所述约束框架上端抵顶，所述约束框架向上移动以使所述动接触部和静接触部相抵后，所述直动电磁驱动机构驱动所述推杆和约束框架继续上移以压缩所述超程弹性件，从而实现所述动接触部的超行程。7.根据权利要求3所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述约束框架包括上方的u型支架和下方的一字型的底架，所述u型支架包括顶板以及从顶板两端向下延伸的两个侧板，两个所述侧板与所述底架两端固定连接从而构成方框形的所述约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后，所述侧板发生弯折，从而所述约束框架被无法恢复形变地砸扁；或者所述约束框架包括下方的u型的底架和上方的一字型的顶板，所述底架包括底座以及从底座两端向上延伸的两个侧板，两个所述侧板与所述顶板两端固定连接从而构成方框形的所述约束框架，所述约束框架接收所述推动介质的冲击后，所述侧板发生弯折，从而所述约束框架被无法恢复形变地砸扁。8.根据权利要求7所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述侧板是镂空的和/或薄片状的结构。9.根据权利要求7所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述侧板是波浪形弯折结构。10.根据权利要求1-9任一所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述开关电器是直流高压继电器。

技术总结
本发明涉及具有烟火式激发装置的开关电器，包括实现开关功能的动接触部和静接触部，烟火式激发装置包括用于执行向下运动的推动介质，推动介质在一次性向下运动后迫使所述动接触部远离所述静接触部，还包括一约束件，约束件设置在对应所述推动介质向下运动的位置，约束件被配置为能够约束所述动接触部朝向所述静接触部回复的与所述动接触部进行耦合装配，约束件的材质是能够接收所述活塞的冲击后而不恢复形变的材质，本发明通过设置约束件约束动接触部朝向静接触部的反弹回复，进一步拉开动接触部和静接触部之间的触点间隙。只需要更小的向下运动的路程就能保证拉开足够大的触点间隙，从而整个开关电器的高度体积也可以减小。减小。减小。


技术研发人员：钟叔明 代文广 陈松生 洪尧生
受保护的技术使用者：厦门宏发电力电器有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2023/7/13