一种断路器以及电力设备的制作方法

本技术涉及通信设备，尤其涉及到一种断路器以及电力设备。

背景技术：

1、随着人工智能(artificial intelligence，ai)技术、5.5g、自动驾驶等技术逐渐应用于人们的日常生活和工作中，这些技术对算力的需求也大幅度增加。数据中心作为算力支撑的关键领域，要求其超高容量、高密化。不间断电源(uninterruptible powersupply，ups)作为现代数据中心中不可或缺的核心单元，在容量升级、高密趋势的引领下被进一步地小型化。

2、在数据中心的供配电系统中，通常需要利用断路器来实现电能的分配。断路器作为供配电系统中的关键器件，除了可以起到电路的通、断控制作用外，还具有一定的保护功能。具体来说，在断路器中可以设置机械开关，工作人员可以通过操作该机械开关来进行断路器的闭合或断开状态的切换，从而实现电路的导通或者断开。另外，当电路产生过载、短路等故障后，断路器还能自行切换到断开状态，以断开电路中的电流，从而实现其保护功能。

3、对于数据中心而言，随着功率转换模块的体积和功耗进一步降低，电流等级也随之增大。然而现有机柜的内部空间有限，导致断路器的布局和数量存在较大的局限性，无法满足更高要求的运行电流。

技术实现思路

1、本技术提供了一种断路器以及电力设备，以调节断路器的整体尺寸，以改变断路器在机柜中的占用空间，从而增加机柜中断路器的可布局数量，并提高断路器的安全性。

2、第一方面，本技术提供了一种电力设备。电力设备包括机柜、多个断路器和多个功率模块。前述多个功率模块设置在机柜内，前述多个断路器沿机柜的宽度方向依次设置在机柜内，其中，断路器的高度方向与机柜的宽度方向同向，断路器的宽度方向与机柜的高度方向同向，断路器的深度方向与机柜的深度方向同向。具体的，断路器包括外壳、操作手柄、操作机构、通流组件和灭弧室。其中，操作手柄与操作机构连接。通流组件包括动触头组件和静触头。操作手柄至少靠近操作机构的部分、操作机构、动触头组件和灭弧室沿断路器的深度方向依次设置于外壳内。外壳内设有隔板，该隔板位于操作机构和灭弧室之间并沿断路器的高度方向延伸，隔板用于分隔操作机构和灭弧室，隔板设有开口。动触头组件可相对于外壳转动。动触头组件具体包括动触头和产气连杆，其中，动触头与产气连杆相对固定。产气连杆用于形成朝向灭弧室的气吹。产气连杆的靠近操作机构的一端与外壳转动连接，产气连杆的远离操作机构的一端设有挡板，挡板位于开口靠近操作机构的一侧。静触头沿断路器的深度方向位于动触头组件远离操作机构的一侧。操作机构与动触头组件连接，操作手柄用于控制操作机构带动动触头组件的产气连杆相对于外壳转动，以使动触头与静触头接触或分离。挡板用于在操作机构带动产气连杆相对于外壳转动的过程中始终覆盖开口。灭弧室用于消除动触头与静触头分离时所产生的电弧。

3、上述断路器具有断路器操作面，用于供工作人员进行合闸操作和分闸操作、查看断路器的工作状态等操作。在断路器操作面所在的平面中，断路器的沿操作手柄推动方向的尺寸为高度，断路器的垂直于高度方向的尺寸为宽度。断路器的沿垂直于断路器操作面方向的尺寸为深度。本技术的断路器可应用于供配电系统中，断路器具体可安装在机柜中。类似的，机柜具有用户操作面，用于供工作人员进行控制操作、安装和拆卸、或维修等操作。断路器的断路器操作面与该用户操作面朝向同一方向。以机柜放置在地面的状态为例，在用户操作面所在的平面中，机柜的平行于地面的尺寸为宽度，机柜的垂直于地面的尺寸为高度。机柜的垂直于用户操作面的尺寸为深度。当多个上述断路器安装在机柜时，这些断路器沿机柜的宽度方向平行放置，其中，断路器的断路器操作面与机柜的用户操作面朝向同一方向，并且每个断路器的高度方向与机柜的宽度方向同向，每个断路器的宽度方向与机柜的高度方向同向，每个断路器的深度方向与机柜的深度方向同向，也就是说每个断路器横向放置在机柜中。

4、在本技术的电力设备中，断路器的操作手柄的靠近操作机构的部分、操作机构、动触头、灭弧室和消弧模块沿断路器的深度方向设置，可以理解为操作手柄的该部分、操作机构、动触头组件、灭弧室和消弧模块以分层的形式沿断路器的深度方向设置，这样可减少断路器沿高度方向的零部件布局，从而减小断路器的高度尺寸，进而降低断路器的占用空间，以增加机柜中断路器的可布局数量。其中，断路器包括第一层(电操或手操层)、第二层(操作层)、第三层(通流层)、第四层(灭弧层)和第五层(消弧层)。具体设置断路器时，操作手柄位于第一层，操作机构位于第二层，通流组件位于第三层，灭弧室位于第四层，消弧模块位于第五层。其中，动触头组件的动触头可沿断路器的深度方向延伸，使得动触头组件在断路器的高度方向上的尺寸减小，可进一步有利于断路器在高度方向上的最小化。并且，动触头组件在实现尺寸小型化的同时，还可以使动触头与静触头合闸的驱动力臂较大，从而可降低操作机构的驱动力，有利于操作机构的操作稳定性。另外，动触头朝向灭弧室延伸，静触头沿断路器的深度方向位于动触头的远离操作机构的一侧，从而在动触头与静触头接触或分断的过程中，动触头的运动行程沿断路器的高度方向，而不会影响操作机构的运动，有利于实现动触头组件的电气分离。

5、此外，在本技术的电力设备中，产气材料经受电弧的侵蚀后会产生大量气体，导致产气材料被侵蚀位置的压强升高，从而使该位置与周围环境形成压差，进而形成从该位置流向低压环境的气流，该流动的气流被称为气吹。其中，产气材料包括但不限于复合物复合材料、陶瓷材料或其他新型材料。在第四层(灭弧层)中，当动触头与静触头分离时，动触头与静触头之间产生电弧，由产气材料制成的产气连杆在电弧的侵蚀作用下产生大量气体，使得产气连杆周围的压强升高，并与断路器的外部形成压力差，从而对电弧形成朝向灭弧室的气吹。在气吹的作用下，电弧穿过灭弧室，并在该过程中降低电弧的温度，使电弧能量得到充分冷却，同时产生较高的弧压，以将电弧熄灭，进而提高断路器的灭弧安全性。并且在上述过程中，弧形挡板始终覆盖开口，从而实现灭弧室与操作机构的隔离，避免动触头与静触头分断时所产生的电弧喷射至操作机构而使操作机构带电，进一步提高断路器的安全性。

6、在一个可能的实现方式中，挡板为弧形挡板，并且弧形挡板的圆心位于弧形挡板的靠近操作机构的一侧。在该实现方式中，弧形挡板的形状可以与动触头的运动轨迹相配合，从而可实现弧形挡板随动触头的转动并保持覆盖开口。

7、在一个可能的实现方式中，产气连杆的远离操作机构的一端穿过挡板和开口，并朝向灭弧室延伸。这样，产气连杆可以延伸至动触头的与静触头接触的位置，并在动触头与静触头之间产生电弧时直接对电弧产生气吹，以快速熄灭电弧。

8、在一个可能的实现方式中，动触头组件还包括壳体，操作机构与壳体固定连接，且壳体与外壳转动连接。产气连杆的靠近操作机构的一端位于壳体内，另一端伸出壳体。挡板位于壳体靠近灭弧室的一侧表面。当操作机构带动壳体相对于外壳转动时，壳体推动产气连杆相对于外壳转动，以带动动触头转动。这样，通过推动操作手柄，可控制操作机构带动壳体转动，从而可以直接推动动触头以实现转动。

9、在一个可能的实现方式中，壳体相对于外壳的转动中心与产气连杆相对于外壳的转动中心重叠，从而可以通过同一个转轴将壳体和产气连杆连接，并且该转轴可以将壳体和产气连杆同时与外壳转动连接，以简化动触头组件的结构。

10、在一个可能的实现方式中，动触头包括转动杆与触头，转动杆与产气连杆相对，触头位于转动杆的靠近灭弧室的一端。动触头组件还包括位于壳体内的弹簧，弹簧的一端与壳体固定连接，另一端与转动杆固定连接，弹簧用于在断路器合闸时向动触头施加拉力，以使动触头与静触头保持良好的接触。

11、在一个可能的实现方式中，触头的靠近静触头的一端用于与静触头接触或分离，触头的远离静触头的一端设有弧触头，弧触头沿远离静触头的方向具有引弧高度，并用于在动触头与静触头分断时引导电弧集中于弧触头，从而有利于集中引导电弧朝向灭弧室运动。

12、在一个可能的实现方式中，动触头组件包括多个动触头，多个动触头沿断路器的宽度方向依次设置并与产气连杆固定连接。在多个动触头中，其中一个动触头的弧触头的引弧高度大于其他动触头的弧触头的引弧高度。在分断形成电弧时，电弧可集中于上述其中一个动触头，减少其他触头分断时的电烧蚀和电损耗，进而降低了其他动触头的损耗。

13、在一个可能的实现方式中，动触头与产气连杆通过转轴与外壳转动连接，该转轴可以实现动触头与产气连杆相对固定。

14、在一个可能的实现方式中，通流组件还包括导线、以及沿断路器的高度方向相对设置两个铜排，该两个铜排分别沿断路器的深度方向延伸。导线的一端与上述两个铜排中的其中一个铜排连接，另一端与动触头连接，并且沿断路器的深度方向，导线位于动触头相对于外壳的转动中心的靠近灭弧室的一侧。上述两个铜排中的另一个铜排与静触头连接。在该实现方式中，导线始终位于动触头的转动中心远离操作机构的一侧。因此，在断路器的深度方向上，导线始终与操作机构间隔设置，以避免导电后的导线对操作机构产生影响。

15、在一个可能的实现方式中，断路器还包括脱扣控制组件，通过脱扣控制组件可以实现断路器的自由脱扣和分合闸。具体的，沿断路器的高度方向，脱扣控制组件与导线设置于动触头组件的同侧，或者脱扣控制组件与导线分别设置于动触头组件的两侧。脱扣控制组件与操作机构传动连接。脱扣控制组件用于在检测到故障电流时，控制操作机构带动动触头组件运动，以使动触头与静触头分离。

16、在一个可能的实现方式中，电力设备还包括消弧模块，消弧模块沿断路器的深度方向位于灭弧室的远离操作机构的一侧，消弧模块用于净化灭弧室喷出的气体。电力设备还包括位于机柜内的电路板，电路板与多个断路器沿机柜的深度方向依次设置，且电路板靠近消弧模块设置。消弧模块可吸附灭弧室喷出的电游离子，使断路器通过消弧模块喷出的气体可实现完全零飞弧，避免对电力设备的电路板产生不良影响。

17、在一个可能的实现方式中，消弧模块与灭弧室之间设有喷弧口，喷弧口连通灭弧室和消弧模块，且喷弧口靠近灭弧室沿断路器的高度方向远离静触头的一侧设置。产气连杆用于形成朝向喷弧口的气吹。在气吹的作用下，电弧穿过灭弧室，并在该过程中降低电弧的温度，使电弧能量得到充分冷却，同时产生较高的弧压，进而提高断路器的灭弧安全性。

18、第二方面，本技术提供了一种断路器。断路器包括外壳、操作手柄、操作机构、通流组件和灭弧室。其中，操作手柄与操作机构连接。通流组件包括动触头组件和静触头。操作手柄至少靠近操作机构的部分、操作机构、动触头组件和灭弧室沿断路器的深度方向依次设置于外壳内。外壳内设有隔板，该隔板位于操作机构和灭弧室之间并沿断路器的高度方向延伸，隔板用于分隔操作机构和灭弧室，隔板设有开口。动触头组件可相对于外壳转动。动触头组件具体包括动触头和产气连杆，其中，动触头与产气连杆相对固定。产气连杆用于形成朝向灭弧室的气吹。产气连杆的靠近操作机构的一端与外壳转动连接，产气连杆的远离操作机构的一端设有挡板，挡板位于开口靠近操作机构的一侧。静触头沿断路器的深度方向位于动触头组件远离操作机构的一侧。操作机构与动触头组件连接，操作手柄用于控制操作机构带动动触头组件的产气连杆相对于外壳转动，以使动触头与静触头接触或分离。挡板用于在操作机构带动产气连杆相对于外壳转动的过程中始终覆盖开口。灭弧室用于消除动触头与静触头分离时所产生的电弧。

19、在本技术的断路器中，操作手柄的靠近操作机构的部分、操作机构、动触头、灭弧室和消弧模块沿断路器的深度方向设置，可以理解为操作手柄的该部分、操作机构、动触头组件、灭弧室和消弧模块以分层的形式沿断路器的深度方向设置，这样可减少断路器沿高度方向的零部件布局，从而减小断路器的高度尺寸，进而降低断路器的占用空间，以增加机柜中断路器的可布局数量。其中，断路器包括第一层(电操或手操层)、第二层(操作层)、第三层(通流层)、第四层(灭弧层)和第五层(消弧层)。具体设置断路器时，操作手柄位于第一层，操作机构位于第二层，通流组件位于第三层，灭弧室位于第四层，消弧模块位于第五层。其中，动触头组件的动触头可沿断路器的深度方向延伸，使得动触头组件在断路器的高度方向上的尺寸减小，可进一步有利于断路器在高度方向上的最小化。并且，动触头组件在实现尺寸小型化的同时，还可以使动触头与静触头合闸的驱动力臂较大，从而可降低操作机构的驱动力，有利于操作机构的操作稳定性。另外，动触头朝向灭弧室延伸，静触头沿断路器的深度方向位于动触头的远离操作机构的一侧，从而在动触头与静触头接触或分断的过程中，动触头的运动行程沿断路器的高度方向，而不会影响操作机构的运动，有利于实现动触头组件的电气分离。另外，在第四层(灭弧层)中，当动触头与静触头分离时，动触头与静触头之间产生电弧，由产气材料制成的产气连杆在电弧的侵蚀作用下产生大量气体，使得产气连杆周围的压强升高，并与断路器的外部形成压力差，从而对电弧形成朝向灭弧室的气吹。在气吹的作用下，电弧穿过灭弧室，并在该过程中降低电弧的温度，使电弧能量得到充分冷却，同时产生较高的弧压，以将电弧熄灭，进而提高断路器的灭弧安全性。并且在上述过程中，弧形挡板始终覆盖开口，从而实现灭弧室与操作机构的隔离，避免动触头与静触头分断时所产生的电弧喷射至操作机构而使操作机构带电，进一步提高断路器的安全性。