电气开关的制作方法

1.本公开涉及电气设备技术领域，更具体地，涉及一种电气开关。


背景技术：

2.诸如接触器之类的电气开关是可以被用于控制功率电路的通断的电磁控制装置，其可以在配电系统或电气系统中完成系统配电、信号传递、电路隔离以及负载切换等多种功能，并且因此是系统中比较重要的控制节点。
3.由于系统操作过程中的频繁使用，电气开关属于易于发生磨损和故障的电气部件或电气设备。为了保证系统的可靠运行，需要在电气开关发生磨损或故障时及时地进行维护或更换。然而，目前定期检修的方式和发生事故后进行检修的方式均无法实现针对每个部件或设备的实时观察和检测，这导致系统的可靠运行仍然存在较大隐患。


技术实现要素：

4.为了至少部分解决上述以及其他可能存在的问题，本公开的实施例提供了一种改进的电气开关。
5.根据本公开的一方面，提供了一种电气开关，该电气开关包括：壳体；电磁组件和触点组件，容纳在壳体内，电磁组件适于被通入电流以控制触点组件中的触点的闭合和断开；多个接线端子，设置在壳体上，并且分别电连接到触点组件和电磁组件；以及至少一个罩体，可拆卸地安装在壳体上，并且邻近和包围多个接线端子中的至少一个接线端子，至少一个罩体的至少部分表面区域包含感温变色材料。
6.在本公开的实施例中，通过使接线端子附近的罩体能够随着温度变化而改变颜色，可以直观地向操作人员呈现电气开关的实时状态，以使操作人员在观察到异常时及时对电气开关和其他设备进行检测、维护和更换，从而改善了系统运行的可靠性和安全性。此外，由于罩体可拆卸，可以在罩体受损的情况下方便地对罩体进行更换，从而以较低的成本为电气开关的整个生命周期提供可视化监测。
7.在本公开的一些实施例中，多个接线端子包括第一组接线端子和第二组接线端子，第一组接线端子连接到触点组件中的主触点，第二组接线端子连接到电磁组件，并且至少一个罩体包括第一罩体，第一罩体的至少部分表面区域包含感温变色材料，并且邻近和包围第一组接线端子和第二组接线端子中的一组接线端子。在该实施例中，由于主触点和电磁组件连接到功率较大的系统电路或电源电路并且可能会出现影响系统安全的异常，因此在主触点的接线端子或电磁组件的接线端子附近设置感温变色罩体有助于操作人员及时获知系统或电气开关存在异常。
8.在本公开的一些实施例中，第一组接线端子是用于主触点的进线端子。在该实施例中，进线端子附近的罩体通常位于电气开关的上部，因此有助于操作人员观察和发现罩体的异常颜色变化。
9.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体还包括第二罩体，第二罩体的至少部分
表面区域包含感温变色材料，并且邻近和包围第一组接线端子和第二组接线端子中的另一组接线端子。通过该实施例，可以同时监测与主触点和电磁组件有关的电路和部件的异常。
10.在本公开的一些实施例中，第一罩体和第二罩体通过各自的卡扣元件安装在壳体上。通过该实施例，可以在电气开关上的壳体上简单方便地更换受损的第一罩体和第二罩体。
11.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体中的一个罩体包括第一表面区域，第一表面区域包含感温变色材料，并且距至少一个接线端子的距离不大于预定值。通过该实施例，可以确保罩体的部分表面区域能够同步和准确地反映对应的接线端子的温度变化。
12.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体中的一个罩体还包括第二表面区域，第二表面区域包含感温变色材料，并且比第一表面区域更远离至少一个接线端子并更靠近外部环境。通过该实施例，可以在两个感温区之间形成明显的颜色对比，以反映接线端子与外部环境的之间的温度差异，从而可以更加直观地向操作人员呈现出罩体所包围的接线端子是否存在异常温升。
13.在本公开的一些实施例中，第一表面区域被标记有预定图案。通过该实施例，可以帮助操作人员快速准确定位罩体上的感温区域。
14.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体中的一个罩体整体包含感温变色材料，并且整体距至少一个接线端子的平均距离不大于预定值。通过该实施例，可以有效降低罩体的制造难度和成本。
15.在本公开的一些实施例中，感温变色材料包括电子转移型有机化合物。在该实施例中，该化合物在不同温度区间可以呈现出明显颜色变化，这有助于操作人员及时观察到异常状态。
16.提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
17.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
18.图1示出了根据本公开的实施例的电气开关的立体视图。
19.图2示出了根据本公开的实施例的电气开关的分解视图。
20.图3示出了根据本公开的实施例的电气开关的剖视图。
21.图4a示出了根据本公开的实施例的第一罩体的正视图。
22.图4b示出了根据本公开的实施例的第一罩体的侧视图
23.图5a示出了根据本公开的实施例的第二罩体的正视图。
24.图5b示出了根据本公开的实施例的第二罩体的侧视图。
25.图6a示出了根据本公开的另一实施例的第一罩体的立体视图。
26.图6b示出了根据本公开的另一实施例的第一罩体的俯视图。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。本领域的技术人员可以在不偏离本公开精神和保护范围的基础上从下述描述得到选替技术方案。
28.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
29.如前文所述，诸如接触器之类的电气开关是配电系统或电气系统中的重要部件，并且由于频繁的使用而易于发生磨损和故障。如果没有及时地检测到已严重磨损或已发生故障的电气开关，则可能会影响系统的可靠运行。在一种常规方案中，可以以机械方式统计电气开关的使用次数，并且根据生产商建议的使用范围来规划电气开关的检测次数和频率。然而，这种方式实际上依赖于大数据统计，这可能与每个电气开关的真实运行状态存在较大差距。在另一种常规方案中，可以以智能方式获取电气开关的关键参数并且进行大数据分析，从而预判电气开关的寿命。但是，这种方式需要智能化的电气系统，并且因此成本高昂。
30.本公开的实施例提供了一种改进的电气开关。在这种改进的电气开关中，在电磁组件和/或触点的接线端子附近设置可拆卸的罩体，并且该罩体的至少部分表面区域包含感温变色材料。当电气开关出现异常时，电气开关中的电路的功率也将出现异常并导致接线端子温度升高，这将使接线端子附近的罩体发生颜色改变。由此，操作人员可以方便地观察到罩体的异常颜色，并因此可以及时对电气开关进行检测、维护或更换，以确保配电系统或电气系统的可靠运行。此外，由于罩体可拆卸，因此在罩体由于长时间高温而无法恢复正常颜色或发生损坏的情况下，可以方便地对罩体进行更换，由此可以以较低的成本在电气开关的整个生命周期提供可视化的监测和报警。
31.图1示出了根据本公开的实施例的电气开关100的立体视图，图2示出了根据本公开的实施例的电气开关100的分解视图，以及图3示出了根据本公开的实施例的电气开关100的剖视图。
32.如图1至图3所示，电气开关100包括壳体110、电磁组件120和触点组件130，电磁组件120和触点组件130被容纳在壳体110内。电磁组件120适于被通入电流以控制触点组件130中的触点的闭合和断开。作为示例，电磁组件120可以包括磁芯以及缠绕在磁芯上的电磁线圈。通过对电磁组件120的线圈施加电流，可以在磁芯中生成电磁力。该电磁力将驱动触点组件130的联动构件(例如动触头)移动，以使触点组件130的各类触点被闭合或被断开。触点组件130可以包括主触点，并且在一些实施例中还可以包括其他类型的触点，例如辅助触点。主触点可以用于接通或关断电气系统或配电系统的主电路(即一次回路)，而辅助触点可以被设置在控制电路(即二次回路)中以实现辅助控制功能，例如自锁控制、互锁控制以及信号传递等。仅仅作为示例，作为交流接触器的电气开关100可以设置有用于三相电路的三个主触点、以及两个辅助触点，其中主触点可以是常开触点，并且辅助触点例如可
以包括一个常开触点和一个常闭触点。然而，可以理解，主触点和辅助触点的数目和类型不受限制，并且可以根据需要设置任何适当数目和适当类型的主触点和辅助触点，例如，主触点可以少于三个或比三个更多并且可以是常闭触点，以及辅助触点可以少于两个或比两个更多，并且可以均是常开触点或均是常闭触点，或者任意数目的常开触点和常闭触点的组合。
33.根据本公开的实施例，电气开关100包括多个接线端子141、142，多个接线端子141、142设置在壳体110上，并且分别电连接到触点组件130和电磁组件120。作为示例，电气开关100可以在壳体110上设置多个接线端子，以便于将壳体110内的电磁组件120和触点组件130连接至外部电路。每个接线端子例如可以包括用于将外部电路的导线或引线紧固连接到接线端子的紧固件，例如螺母和螺栓，并且借助于螺栓和螺母的配合，可以将外部电路的导线或引线固定至相应的接线端子。
34.在一些实施例中，多个接线端子可以包括连接到触点组件130中的主触点的第一组接线端子141和连接到电磁组件120的第二组接线端子142。作为示例，第一组接线端子141可以是用于三相的三个进线端子或三个出线端子，三个进线端子或三个出线端子分别电连接到壳体110内的三相的三个主触点。电气系统或配电系统的主电路的三相导线可以分别连接三个进线端子和三个出线端子。由此，触点组件130的主触点可以经由进线端子和出线端子串联连接到系统的主电路中，并且通过控制主触点的闭合和断开就可以实现针对主电路的通断控制。此外，作为示例，第二组接线端子142可以包括用于连接到电磁组件120的电磁线圈两端的至少两个接线端子，并且主电路或其他电源电路可以经由这两个接线端子将电流施加到电磁线圈，以使电磁组件120的磁芯生成驱动触点闭合和断开的电磁力。通过这种方式，通过控制电磁组件120，可以驱动触点组件130中的主触点和辅助触点执行闭合或断开操作。可以理解，多个接线端子还可以包括其他类型的接线端子，例如包括用于连接到触点组件130中的辅助触点的接线端子，以用于实现辅助触点的接线。
35.根据本公开的实施例，电气开关100包括至少一个罩体151、152，该至少一个罩体151、152可拆卸地安装在壳体110上，并且邻近和包围多个接线端子141、142中的至少一个接线端子，至少一个罩体151、152的至少部分表面区域包含感温变色材料。
36.作为示例，至少一个罩体151、152可以配合壳体110来包围或部分包围上述接线端子，这可以有效保护接线端子并且避免了带电的接线端子直接暴露在外部环境中，从而减少和消除了其他设备、其他元件或操作人员触碰到接线端子的可能性，确保了设备和人员的安全性。为了便于制造和降低成本，单个罩体可以包围或部分包围彼此相邻的多个接线端子。例如，三相主触点的三个进线端子或三个出线端子彼此相邻，因此单个罩体可以被形成为包围并保护这三个进线端子或三个出线端子。然而，可以理解，单个罩体也可以仅包围或部分包围单个接线端子或任何其他数目的接线端子。虽然图1至图3中示出了两个罩体，但是罩体的数目并不受限制，而可以根据需要设置更多或更少的罩体。
37.在上述的至少一个罩体中，所有罩体或部分罩体中的每个罩体的至少部分表面区域可以包含感温变色材料。由于这些罩体邻近并包围接线端子，因此含有感温变色材料的罩体可以随着接线端子的温度升高而发生颜色改变。例如，当电气开关100正常工作时，系统电路和控制电路的电流或功率均正常，并且与系统电路和控制电路相对应的接线端子的温度也符合正常标准，因此包含感温变色材料的罩体将呈现与正常温度相对应的正常颜
色；当电气开关100出现异常时，系统电路和控制电路的电流或功率将出现异常，并且与系统电路和控制电路相对应的接线端子的温度也将出现异常，因此包含感温变色材料的罩体将呈现与异常温度相对应的异常颜色。此外，如果主电路和控制电路恢复正常并且接线端子的温度也恢复正常，则罩体将恢复到正常颜色，而如果异常情况严重(例如温度远远超过正常温度或长时间的高温)，则可能会导致罩体中的感温变色材料被破坏，这使得罩体将一直呈现异常颜色并且无法恢复到正常颜色。由此，操作人员通过观察位于电气开关100的外侧的罩体的颜色，就可以直观地了解到系统的诸如功率、电流和温度之类的电气参数是否存在异常。这种异常可能是电气开关100或其他设备存在磨损或故障，也可能是整体电气系统或配电系统的波动造成的。因此，操作人员在观察到异常颜色的警报之后，可以及时对电气开关100或系统中的其他设备进行进一步的检测、维护和更换，从而确保系统的可靠运行。如果检测和评估后发现电气开关100仍然可以继续使用并且罩体在高温下受损，则操作人员可以方便地对可拆卸的旧罩体进行快速更换，并且由新罩体继续为重新投入使用的电气开关提供状态监测。由此可见，这种方式可以以非常低的成本为电气开关的日常检修提供可视化的报警，并且能够在电气开关的整个生命周期中持续提供高效监测，这降低了系统和电气开关的维护成本并且改善了系统运行的可靠性和安全性。
38.在本公开的一些实施例中，感温变色材料包括电子转移型有机化合物。具体而言，电子转移型有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机发色体系。在特定温度下，电子转移会使这种有机化合物的分子结构发生变化，从而实现颜色转变。例如，电子转移型有机化合物材料可以在-18℃至0℃之间呈现为蓝色，在0℃至40℃之间呈现为黄色，在40℃至60℃之间呈现为橙色，并且在超过70℃之后呈现为紫色。可以理解，上述各个温度区间的颜色仅仅是示例性的，并且可以需要掺杂其他颜色的材料以获得所需的颜色。这种变色材料不仅颜色鲜艳，而且可以实现从“有色”到“无色”的颜色变化，并且在规定的温度区间和/或规定的时间内，材料的变色过程是可逆的，例如超过10小时的高温会导致材料的变色失效。这些特性有助于操作人员准确观察到颜色的异常变化，从而及时获知系统的异常状态。此外，作为示例，在制造罩体的过程中，可以在塑料材质(例如聚丙烯)的粒子注塑成型时在部分区域或全部区域加入热敏色母或感温变色材料色母，从而以一次注塑成型的方式获得能够感温变色的罩体。通过这种方式，可以简单并且低成本制造罩体，并且该罩体具有较高的物理变色准确性、稳定性和反应速度。可以理解，用于罩体的感温变色材料并不受限与此，而可以是已有和未来新研发的其他类型的感温变色材料，并且除了注塑成型，罩体也可以以其他适当方式制造。
39.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体包括第一罩体151，第一罩体151的至少部分表面区域包含感温变色材料，并且邻近和包围第一组接线端子141和第二组接线端子142中的一组接线端子。作为示例，第一罩体151可以邻近和包围连接到触点组件130中的主触点的第一组接线端子141。主电路以及相关设备和部件是系统功率传输的主通道并承载了较大的电流和电压，其异常和故障将严重影响系统的稳定运行。连接到主触点的第一组接线端子141与主电路直接连接，因此与主电路相关联的异常会使第一组接线端子141出现温度异常。通过将第一组接线端子141附近的罩体配置为能够随着温度变化而改变颜色，可以帮助操作人员及时发现与主触点相关联的主电路及其相关部件的异常。
40.一般而言，由于主触点的三相进线端子布置在一起，而主触点的三相出线端子布
置在一起并且远离三相进线端子，因此主触点的三相进线端子和三相出线端子会各自具有罩体。在一些实施例中，可以将进线端子附近的罩体配置为感温变色罩体，即，位于上述第一罩体151附近的第一组接线端子141是用于主触点的进线端子。具体地，进线端子以及用于进线端子的罩体通常位于诸如接触器之类的电气开关的上部，而出线端子以及用于出线端子的罩体通常位于电气开关的下部，显然，操作人员可以更容易地观察到用于进线端子的罩体的状态。因此，相比于出线端子附近的罩体，将进线端子附近的罩体制造成感温变色的罩体更为有利，这有助于操作人员容易地观察和发现罩体的异常颜色变化。然而，可以理解，在一些情况下，也可以根据需要仅将出线端子附近的罩体配置为感温变色罩体，或者将进线端子附近的罩体或出线端子附近的罩体均配置为感温变色罩体。
41.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体还包括第二罩体152，第二罩体152的至少部分表面区域包含感温变色材料，并且邻近和包围第一组接线端子141和第二组接线端子142中的另一组接线端子。作为示例，第二罩体152可以邻近和包围连接到触点组件130中的电磁组件120的第二组接线端子142。电磁组件120可以连接到主电路或者其他电源电路，并且可能承载较大的电流和电压。与主电路或其他电源电路相关联的异常会使第二组接线端子142出现温度异常。通过将第二组接线端子142附近的罩体配置为能够随着温度变化而改变颜色，可以帮助操作人员及时发现与电磁组件120相关联的电路和部件的异常。
42.可以理解，除了第一罩体151和第二罩体152之外，也可以将其他接线端子附近的罩体配置为感温变色罩体。例如，由于辅助触点通常被连接到二次回路并且承载的功率通常较小，因此辅助触点及其接线端子出现温升异常的可能性较低，但是在一些情况下，也可以根据需要在辅助触点的接线端子附近设置感温变色罩体，以实现更全面的异常监测。
43.图4a和图4b分别示出了根据本公开的实施例的第一罩体151的正视图和侧视图，图5a和图5b分别示出了根据本公开的实施例的第二罩体152的正视图和侧视图。如图4a、图4b、图5a和图5b所示，第一罩体151包括卡扣元件1511，并且可以通过卡扣元件1511安装在壳体110上，以及第二罩体152包括卡扣元件1521，并且可以通过卡扣元件1521安装在壳体110上。通过这种方式，在第一罩体151或第二罩体152由于高温而受损的情况下，通过简单操作就可以容易地更换新罩体以继续为电气开关提供可视化监测。
44.图6a和图6b示出了根据本公开的另一实施例的第一罩体151的立体视图和俯视图。如图6a和图6b所示，第一罩体151可以包括第一表面区域1512，第一表面区域1512包含感温变色材料并且距对应的接线端子的距离不大于预定值。作为示例，第一表面区域1512可以是第一罩体151的顶面的局部区域，例如图6a示出的凸起的圆形区域，该区域相对于罩体的其他区域更加靠近对应的接线端子，并且易于被操作人员观察。此外，第一表面区域151与对应的接线端子的距离应当小于或等于预定值，例如10mm，以确保第一表面区域151与接线端子的距离足够小，使得第一表面区域151能够同步和准确地反映对应的接线端子的温度变化。该预定值可以通过测试、试验或仿真来确定，并且可以根据电气开关的实际结构来进行调整。
45.在本公开的一些实施例中，第一罩体151还包括第二表面区域1513，第二表面区域1513包含感温变色材料，并且比第一表面区域1512更远离至少一个接线端子并更靠近外部环境。作为示例，第二表面区域1513可以是第一罩体151的侧向表面，该侧向表面背离对应的接线端子并面向外部环境。由于远离接线端子并且靠近外部环境，第二表面区域1513的
颜色变化指示了外部环境的温度变化。由此，在第一表面区域1512的颜色指示接线端子的温度的情况下，可以在第一表面区域1512与第二表面区域1513之间形成明显的颜色对比，这种颜色对比直接反映了接线端子与外部环境的之间的温度差异。例如，在电气开关100工作期间，随着接线端子处的异常温升，第一表面区域1512在70℃的高温下从正常的绿色变成红色，并且第二表面区域1513在略低的55℃的环境温度下从正常的绿色变成蓝色，由此在第一表面区域1512和第二表面区域1513之间呈现出不同的颜色，这清楚地指示了接线端子存在明显高于外部环境的异常高温。通过这种方式，可以更加直观地向操作人员呈现出第一罩体151所包围的接线端子是否存在温度异常。
46.在本公开的一些实施例中，第一表面区域1512被标记有预定图案1514。例如，预定图案可以是x之类的较为明显的图案，并且可以以凹槽或凸块的形式来形成。通过这种方式，可以帮助操作人员快速准确定位罩体上的感温区域。
47.可以理解，虽然上文以第一罩体151为示例描述了如何形成第一表面区域1512和第二表面区域1513，但是这些描述同样可以适用于第二罩体152或其他罩体。
48.在本公开的一些实施例中，至少一个罩体中的一个罩体(例如第一罩体151和第二罩体152)可以整体包含感温变色材料，并且整体距对应接线端子的平均距离不大于预定值。作为示例，可以将第一罩体151或第二罩体152整体制成感温变色部件，并且与对应的接线端子的平均距离足够小，以确保罩体整体能够准确和同步地反映对应的接线端子的温度变化。通过这种方式，可以有效降低罩体的制造难度和成本。
49.在本公开的实施例中，通过使接线端子附近的罩体能够随着温度变化而改变颜色，可以直观地向操作人员呈现电气开关的实时状态，并且在观察到异常时及时对电气开关和其他设备进行检测、维护和更换。此外，这种罩体还具有低成本、安装简单和易于更换的优点。由此，可以以较低成本提供对电气开关的可视化实时监测，以确保操作人员能够及时发现和排除异常和故障，从而提高了系统运行的可靠性。
50.通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。