本公开提供了一种瞬时开断器及其复合灭弧方法，瞬时开断器包括自上而下设置的上盖、撞针、导电排、窄缝组件与下盖，在上盖和下盖之间设置有支撑连接件，支撑连接件内设置有行程限位中孔，在撞针移动的过程中能够切断导电排并产生电弧；窄缝组件与下盖内壁连接，在窄缝组件上设有供电弧通过的过弧空腔，过弧空腔的开口朝向撞针设置，在窄缝组件的下侧设置有介质灭弧室，过弧空腔连通至介质灭弧室，介质灭弧室与下盖的内底之间还形成有空腔。本公开采用了气吹、窄缝和介质三种灭弧方式相结合的方案，具有弧压上升快，峰值高，弧后电阻大等优点。采用该灭弧方法的瞬时开断器具有体积小，质量轻，结构简单，可靠性高，分断能力强等优势。
1.一种瞬时开断器，其特征在于，包括：上盖（4）、下盖（7）、撞针（2）、导电排（5）与窄缝组件（6），所述上盖（4）、撞针（2）、导电排（5）、窄缝组件（6）与下盖（7）自上而下设置，在所述上盖（4）和下盖（7）之间设置有支撑连接件（1），所述支撑连接件（1）内设置有用于容纳所述撞针（2）的行程限位中孔（11），所述撞针（2）能够在所述行程限位中孔（11）中从第一位置向第二位置移动，所述撞针（2）处于所述第一位置时，其底部位于所述导电排（5）的上侧，所述撞针（2）处于所述第二位置时，其底部位于所述导电排（5）的下侧，在所述撞针（2）移动的过程中能够切断所述导电排（5）并产生电弧；所述窄缝组件（6）与所述下盖（7）内壁连接，在所述窄缝组件（6）上设有供所述电弧通过的过弧空腔（903），所述过弧空腔（903）的开口朝向所述撞针（2）设置，在所述窄缝组件（6）的下侧设置有用于熔化并吸收电弧能量的介质灭弧室（904），所述过弧空腔（903）连通至所述介质灭弧室（904），所述介质灭弧室（904）与所述下盖（7）的内底之间还形成有收纳空腔（905）；
所述撞针（2）包括切线端（21）与点火端（22），所述点火端（22）靠近所述上盖（4），且所述点火端（22）与上盖（4）之间形成有点火空腔（901），在所述点火空腔（901）内设置有点火具（401）；
所述撞针（2）包括与所述行程限位中孔（11）滑动配合的滑动部（24）以及切线臂（23），所述切线端（21）设置在所述切线臂（23）的底端；所述滑动部（24）与所述导电排（5）之间形成挤压空腔（902），所述撞针（2）的外周壁上延其运动路径设置有限位槽（25），所述行程限位中孔（11）中延所述运动路径设置有与所述限位槽（25）相适配的限位筋，按照从上至下的顺序，点火空腔（901）、挤压空腔（902）、过弧空腔（903）、介质灭弧室（904）、收纳空腔（905）的气压逐步递减。
2.根据权利要求1所述的瞬时开断器，其特征在于，所述切线臂（23）至少设置两个。
3.根据权利要求2所述的瞬时开断器，其特征在于，两个所述切线臂（23）在所述导电排（5）上形成两个断口（53），所述窄缝组件（6）的中部设置有支撑顶（61），所述支撑顶（61）用于顶起两个所述断口（53）之间的导电排（5）。
4.根据权利要求3所述的瞬时开断器，其特征在于，所述下盖（7）的内底上还设置有分隔肋（71），所述分隔肋（71）向上延伸至与所述支撑顶（61）相连，将所述介质灭弧室（904）与所述收纳空腔（905）均一分为二。
5.根据权利要求1所述的瞬时开断器，其特征在于，所述上盖（4）与所述支撑连接件（1）的接触处设有密封条（402），所述下盖（7）的上延边嵌入至所述支撑连接件（1）内。
6.根据权利要求1所述的瞬时开断器，其特征在于，还包括用于防止所述上盖（4）飞出的上壳（3）以及用于增强所述下盖（7）强度的下壳（8），所述上壳（3）设置于所述支撑连接件（1）和上盖（4）的外侧，所述下壳（8）包裹在所述下盖（7）的外侧。
7.根据权利要求1所述的瞬时开断器，其特征在于，所述介质灭弧室（904）中填充有灭弧介质，所述灭弧介质包括金属絮状物。
8.一种复合灭弧方法，基于权利要求1‑7任一所述的瞬时开断器，其特征在于，包括如下步骤：
所述点火具（401）点火后产生的能量波动推动撞针（2），使所述撞针（2）从第一位置移动至第二位置切断导电排（5），并产生电弧；
通过过弧空腔（903）向下拉长所述电弧，所述电弧经过所述过弧空腔（903）到达介质灭弧室（904）；
通过所述介质灭弧室（904）中的灭弧介质熔化吸收所述电弧产生的能量，并熄灭所述电弧；
通过收纳空腔（905）收纳熔化后掉落下的灭弧介质。
一种瞬时开断器及其复合灭弧方法
技术领域
[0001] 本公开涉及新能源电力系统保护器件领域，尤其涉及一种瞬时开断器及其复合灭弧方法。
背景技术
[0002] 目前新能源电力系统中使用的传统熔断器逐渐被一种能够快速切断并保护电路的瞬时开断器取代。
[0003] 瞬时开断器主要工作原理是：在主回路中检测故障后引爆点火具，产生高压气体切断保护主回路，其主要研究方向在于如何快速有效的切断分断回路时产生的电弧。常见的灭弧方法主要有：利用灭弧介质进行灭弧；利用增加断口数分电压进行灭弧；利用气吹隔断等方法拉长电弧进行灭弧；利用窄缝挤压电弧进行灭弧；利用栅片将长弧隔成多段短弧冷却进行灭弧；利用外力提高电弧分离速度进行灭弧。
[0004] 但是，一般的瞬时开断器所使用的灭弧方式比较单一，如何在体积比较小的瞬时开断器上集成多种灭弧方式，提高瞬时开断器的使用性能，是亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 本公开的主要目的在于提供一种瞬时开断器及其复合灭弧方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
[0006] 为了实现上述目的，本公开的第一方面，提供了一种瞬时开断器，包括：上盖、下盖、撞针、导电排与窄缝组件，所述上盖、撞针、导电排、窄缝组件与下盖自上而下设置，在所述上盖和下盖之间设置有支撑连接件，所述支撑连接件内设置有用于容纳所述撞针的行程限位中孔，所述撞针能够在所述行程限位中孔中从第一位置向第二位置移动，所述撞针处于所述第一位置时，其底部位于所述导电排的上侧，所述撞针处于所述第二位置时，其底部位于所述导电排的下侧，在所述撞针移动的过程中能够切断所述导电排并产生电弧；所述窄缝组件与所述下盖内壁连接，在所述窄缝组件上设有供所述电弧通过的过弧空腔，所述过弧空腔的开口朝向所述撞针设置，在所述窄缝组件的下侧设置有用于熔化并吸收电弧能量的介质灭弧室，所述过弧空腔连通至所述介质灭弧室，所述介质灭弧室与所述下盖的内底之间还形成有用于容纳熔化后的灭弧介质的收纳空腔。
[0007] 在一可实施方式中，所述撞针包括切线端与点火端，所述点火端靠近所述上盖，且所述点火端与上盖之间形成有点火空腔，在所述点火空腔内设置有点火具。
[0008] 在一可实施方式中，所述撞针包括与所述行程限位中孔滑动配合的滑动部以及切线臂，所述切线端设置在所述切线臂的底端；所述滑动部与所述导电排之间形成挤压空腔，所述撞针的外周壁上延其运动路径设置有限位槽，所述行程限位中孔中延所述运动路径设置有与所述限位槽相适配的限位筋。
[0009] 在一可实施方式中，所述切线臂至少设置两个。
[0010] 在一可实施方式中，两个所述切线臂在所述导电排上形成两个断口，所述窄缝组件的中部设置有支撑顶，所述支撑顶用于顶起两个所述断口之间的导电排。
[0011] 在一可实施方式中，所述下盖的内底上还设置有分隔肋，所述分隔肋向上延伸至与所述支撑顶相连，将所述介质灭弧室与所述收纳空腔均一分为二。
[0012] 在一可实施方式中，所述上盖与所述支撑连接件的接触处设有密封条，所述下盖的上延边嵌入至所述支撑连接件内。
[0013] 在一可实施方式中，还包括用于防止所述上盖飞出的上壳以及用于增强所述下盖强度的下壳，所述上壳设置于所述支撑连接件和上盖的外侧，所述下壳包裹在所述下盖的外侧。
[0014] 在一可实施方式中，所述介质灭弧室中填充有灭弧介质，所述灭弧介质包括金属絮状物。
[0015] 本公开的第二方面，基于上述的瞬时开断器，提供了一种复合灭弧方法，包括如下步骤：
[0016] 接收到点火信号后，点火具点火；
[0017] 所述点火具点火后产生的能量波动推动撞针，使所述撞针从第一位置移动至第二位置切断导电排，并产生电弧；
[0018] 通过过弧空腔向下拉长所述电弧，所述电弧能够经过所述过弧空腔到达介质灭弧室；
[0019] 通过所述介质灭弧室中的灭弧介质熔化吸收所述电弧产生的能量，并熄灭所述电弧；
[0020] 通过收纳空腔收纳熔化后掉落下的灭弧介质。
[0021] 本公开的瞬时开断器，采用了气吹、窄缝和介质三种灭弧方式相结合的方案，具有弧压上升快，峰值高，弧后电阻大等优点。采用该灭弧方法的瞬时开断器具有体积小，质量轻，结构简单，可靠性高，分断能力强等优势，可广泛适用于电动汽车，储能系统等新能源电力系统的高速开断保护。
[0022] 应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0023] 通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：
[0024] 在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
[0025] 图1是本公开一个实施例的瞬时开断器中撞针在切断导电排之前的剖面的结构示意图；
[0026] 图2是本公开一个实施例的瞬时开断器中撞针在切断导电排之后的剖面的结构示意图；
[0027] 图3是本公开一个实施例的撞针的结构示意图；
[0028] 图4是本公开一个实施例的撞针的另一视角的结构示意图；
[0029] 图5是本公开一个实施例的基于瞬时开断器的复合灭弧方法的流程示意图。
[0030] 其中，上述附图包括以下附图标记：
[0031] 1、支撑连接件；11、行程限位中孔；2、撞针；21、切线端；22、点火端；23、切线臂；24、滑动部；25、限位槽；3、上壳；4、上盖；401、点火具；402、密封条；5、导电排；51、定位孔；52、削弱槽；53、断口；6、窄缝组件；61、支撑顶；7、下盖；71、分隔肋；8、下壳；901、点火空腔；902、挤压空腔；903、过弧空腔；904、介质灭弧室；905、收纳空腔。
具体实施方式
[0032] 为使本公开的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0033] 参照图1‑4，本实施例公开一种瞬时开断器，该瞬时开断器包括上盖4、下盖7、撞针2、导电排5与窄缝组件6，上盖4、撞针2、导电排5、窄缝组件6与下盖7自上而下设置。撞针2包括切线端21与点火端22，点火端22靠近上盖4设置，点火端22向内凹陷与上盖4之间形成有点火空腔901，点火具401的一端与上盖4连接，且点火具401用于点火的一端对准点火空腔
901。在上盖4和下盖7之间设置有支撑连接件1，支撑连接件1内形成有用于容纳撞针2的行程限位中孔11，撞针2能够在行程限位中孔11中从第一位置向第二位置移动，撞针2处于第一位置时，其底部位于导电排5的上侧，撞针2处于第二位置时，其底部位于导电排5的下侧；
当线路过电流被系统检测到后，通过外部信号触发点火具401，点火空腔901能够产生一个瞬时高压，利用该高电压推动撞针2快速向下切断导电排5，并在导电排5上的断口53处产生电弧。
[0034] 参照图1和图2，在本公开的实施例中，导电排5镶嵌在支撑连接件1内，导电排5中间部位设有定位孔51，定位孔51两侧分布有削弱槽52，削弱槽52正对撞针2的切线端21，以便于撞针2自上而下分断导电排5。
[0035] 参照图2‑4，在本公开的实施例中，撞针2包括与行程限位中孔11滑动配合的滑动部24以及切线臂23，切线端21设置在切线臂23的底端，撞针2的外周壁上延其运动路径设置有限位槽25，行程限位中孔11中延运动路径设置有与限位槽25相适配的限位筋，在撞针2从第一位置运动到第二位置时，能确保其本身不发生旋转，从而不改变切线端21的切线角度，以保证切线端21能够按照设定位置切断导电排5。
[0036] 参照图1‑3，在本公开的实施例中，撞针2将行程限位中孔11内的空间分隔成点火空腔901与挤压空腔902，挤压空腔902在滑动部24与导电排5之间。窄缝组件6与下盖7内壁连接，在窄缝组件6上朝向撞针2切断导电排5的位置处开设有用于通过电弧的过弧空腔903，在窄缝组件6的下侧设置有用于熔化并吸收电弧能量的介质灭弧室904，介质灭弧室
904中填充有灭弧介质，灭弧介质包括金属絮状物，过弧空腔903连通至介质灭弧室904，介质灭弧室904与下盖7的内底之间还形成有用于容纳熔化后的灭弧介质的收纳空腔905。
[0037] 在本公开的实施例中，撞针2向下运动时，推动挤压空腔902的空气形成强气流，电弧在撞针2和强气流的共同作用下进入窄缝的过弧空腔903，电弧被迅速拉长和挤压，电弧电压阶跃上升，迫使线路电流下降。同时撞针2在电弧烧蚀下分解产生气体，将部分电弧吹入介质灭弧室904。介质灭弧室904中填充有金属絮状物和填充材料等灭弧介质，金属絮状物中混合有高比热容和高相变潜热无机物，比如二氧化硅、氢化钛等，灭弧介质能够熔化吸收电弧能量，加快电弧熄灭。介质灭弧室904下方有收纳空腔905，可容纳熔化后的灭弧介质。该灭弧方法具有弧压上升快，峰值高，弧后电阻大等优点。
[0038] 在本公开的实施例中，切线臂23至少设置两个，对应的，过弧空腔903的底部设置有两条窄缝，两个切线臂23能够在导电排5上形成两个断口53，切线臂23切断导电排5后能够继续向对应的窄缝中移动，进一步保证导电排5中间薄弱部位的有效分断，窄缝组件6的中部设置有支撑顶61，该支撑顶61位于两条窄缝之间，可用于顶起两个断口53之间的导电排5，防止其掉落下来堵住过弧空腔903，影响引弧效果，支撑顶61的顶部插设于定位孔51中。
[0039] 在本公开的实施例中，下盖7的内底上还设置有分隔肋71，分隔肋71向上延伸至与支撑顶61相连，将介质灭弧室904与收纳空腔905均一分为二，被分隔后的介质灭弧室904能够对应熔化吸收从不同的窄缝引出的电弧，由于灭弧介质中含有金属絮状物，也能防止成片的金属絮状物一同燃烧引起的温升过快，进而可能引起的电弧反向流串。
[0040] 所以，设置多个断口53，并针对每处断口53从上至下均依次设置窄槽用于引弧，设置介质灭弧室904用于熔化吸收电弧，以及设置收纳空腔905用于收纳熔化后掉落下的灭弧介质能够起到比较好的灭弧效果。
[0041] 在本公开的实施例中，为了增强密封效果，在上盖4与支撑连接件1的接触处设置密封条402，并且将下盖7的上延边嵌入至支撑连接件1内。
[0042] 在本公开的实施例中，瞬时开断器还包括上壳3与下壳8，上壳3设置于支撑连接件1和上盖4的外侧，防止内部气压过大产生爆炸使上盖4飞出，下壳8包裹在下盖7的外侧，用于增强下盖7的强度，并将下盖7紧密固定于支撑连接件1下侧面内。
[0043] 参照图5，本公开的第二方面，基于上述的瞬时开断器，提供了一种复合灭弧方法，包括如下步骤：
[0044] S1、接收到点火信号后，点火具401点火；
[0045] 具体的，当检测到外部电路出现过流情况时，通过线路给出信号触发点火具401点火。
[0046] S2、点火具401点火后产生的能量波动推动撞针2，使撞针2从第一位置移动至第二位置切断导电排5，并产生电弧；
[0047] 具体的，点火后点火空腔901内气压瞬时增大，推动下方撞针2向下运动，快速切断导电排5中间的薄弱部位，在断口53处产生电弧，与此同时挤压空腔902内空气被向下挤压，电弧在撞针2和挤压空腔902挤压的气流作用下迅速向下拉长。
[0048] S3、通过过弧空腔903向下拉长电弧，电弧能够经过过弧空腔903到达介质灭弧室904；
[0049] 具体的，撞针2继续向下运动至过弧空腔903，由于过弧空腔903与撞针2配合间隙小，在物理挤压变小和挤压空腔902吹动下电压阶跃上升，迫使线路电流迅速降低。同时电弧流过撞针2和窄缝的表面，在电弧烧蚀下分解产生气体，增强了过弧空腔903的气压，将部分电弧吹入介质灭弧室904。
[0050] S4、通过介质灭弧室904中的灭弧介质熔化吸收电弧产生的能量，并熄灭电弧；
[0051] 具体的，介质灭弧室904中填充有金属絮状物和填充材料等灭弧介质，灭弧介质熔化吸收电弧产生的能量，加快电弧熄灭。金属絮状物还具有引弧作用，引导电弧进入介质灭弧室904减少其他部件表面因电弧烧蚀引起的碳化。
[0052] S5、通过收纳空腔905收纳熔化后掉落下的灭弧介质。
[0053] 具体的，按照从上至下的顺序，点火空腔901、挤压空腔902、过弧空腔903、介质灭弧室904、收纳空腔905的气压逐步递减，以确保电弧和汽化后灭弧介质从上往下运动并逐步冷却，灭弧介质最终掉落至收纳空腔905中。
[0054] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0055] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。有涉及“第一方向”、“第二方向”等方向性的术语，均代指某直线方向，除非另有明确具体的限定。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0056] 以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
